一、选择题
1．在建筑工地，用如图所示的滑轮组把建筑材料运送到高处。当电动机用800N的力拉钢丝绳，使建筑材料在10s内匀速上升1m的过程中，滑轮组的机械效率为90%，g取10N/kg。则下列说法中正确的是（ ）
A．建筑材料的质量为2160kg B．电动机对钢丝绳做的功为1600J C．钢丝绳自由端移动的速度为0.1m/s D．电动机对钢丝绳做功的功率为240W
2．利用四个相同的滑轮，组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样的时间，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，拉力做的功分别为W甲、W乙，拉力的功率分别为P甲、P乙，机械效率分别是η甲、η乙，（忽略绳重与摩擦），下列关系式正确的是（ ）
A．W甲=W乙，P甲=P乙 C．W甲=W乙，P甲>P乙
B．F甲>F乙，η甲>η乙 D．F甲=F乙，η甲=η乙
3．如图，拉力 F将重 120N 的物体沿水平方向移动 1m，用时 1s。运动时，物体与地面之间的摩擦力为 30N，此时滑轮组的机械效率为 80%。下列说法正确的是（ ）
A．拉力 F＝10N C．动滑轮重 7.5N
B．克服动滑轮重力做额外功 7.5J D．拉力的功率是 37.5W
4．如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600kg，所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍，滑轮组的机械效率为75％。若人以0.6m/s的速度匀速前行，经100s将货物拉出仓库。人拉货物的过程中，分析正确的是（ ）
A．货物移动距离为20m C．工人做的有用功为3.6104J
B．工人的拉力为400N D．工人拉力的功率为360W
5．农村建房时，常利用如图所示的简易滑轮提升建材。在一次提升建材的过程中，建筑工人用400N的拉力，将重600N的建材在10s内匀速提高3m。不计绳重及摩擦，则下列判断正确的是（ ）
A．该滑轮的机械效率η=75% C．滑轮自身的重力为100N
B．滑轮所做的有用功为1200J D．绳子自由端移动的距离大小为3m
6．初中物理中我们用斜面做过多次探究实验，如图所示，以下分析正确的是
A．图甲是利用斜面“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关； B．图乙是利用斜面”测定斜面的机械效率； C．图丙是探究动能大小与哪些因素有关；
D．如图乙木块B中，B木块的重力和木板对B的支持力是一对平衡力
7．质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼．已知工人在1min内将货物匀速提高6m，作用在钢绳的拉力为400N，滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示（机械中摩擦和绳重均不计）．下列说法正确的是
A．作用在钢绳上的拉力的功率为400W B．动滑轮的重力为200N C．人对绳子的最大拉力为1000N D．该滑轮组的最大机械效率为83.3%
8．工人师傅用拉力F1将重物匀速搬运到h高处，对重物做的功是W1；若工人改用动滑轮将该重物匀速提升到h高处，拉力为F2，对重物做的功是W2（滑轮、绳的重力及摩擦力可忽略不计），则下列说法正确的是 A．F1=F2 C．W2>W1 （ ）
A．必须作用于动力的作用点上 B．必须作用在支点上
C．必须作用在阻力的作用点上 D．可以作用在杠杆任一点上，但必须使力的作用线通过支点
10．如图，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2．若不计绳重与摩擦，则（ ）
B．F1 A．W1=W2 η1=η2 B．W1＜W2 η1＜η2 C．W1＞W2 η1＞η2 D．W1＜W2 η1＞η2 二、填空题 11．如图所示，小超同学用滑轮组匀速提升重200N的物体，若每个滑轮均重10N，绳重和摩擦忽略不计，则他对绳子的拉力是_____N。如果小超同学体重500N，拉动过程中绳始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重为_____N。 12．如图，把物体A放在水平板OB的正，用一不变的力F将板的B端匀速地慢慢抬高（O端不动），设A相对平板静止，则A对板的压力将__________，A与B之间的摩擦力将___________，F对O点的力矩将_____________． 13．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体，拉力F的大小为20N，物体和地面之间的摩擦力大小为30N，物体运动的速度为0.5m/s，运动时间为10s。拉力F做功的功率为___________W ，滑轮组的机械效率为____________，10s内所做的额外功为_________J。 14．如图所示，一块高 40cm，宽 30cm，厚 10cm，质量为 1.5kg 的砖，竖直立在水平地面上，若要照图示方向推倒它，推力至少要做___________J 的功；若把砖推倒，最小的推力为___________N。 15．国产165型单缸四冲程汽油机的汽缸直径为65毫米，活塞冲程长为55毫米，满负荷工作时，燃气平均压强为9.59×105帕，飞轮转速为1500转/分，则该汽油机满负荷工作时的功率为_____瓦．（不计摩擦） 16．如图所示,甲、乙两套装置中，每个滑轮的质量相等，绳重和摩擦忽略不计．用 甲装置把重为 100N 物体 G 升高 2m，所用拉力为 62.5N，甲、乙装置的机械效率分别 η1、η2 ， 则 η1= ___；若用乙装置提相同的重物，则拉力 F2 ___F1(选 填“>”、“<”或“=”，下同)，机械效率 η2________η1 。 17．如图所示，一轻质杠杆可绕O点转动，在杠杆A端挂一重为60牛的物体甲，在B端施加一个与水平成300角的力F，已知OA∶AB＝1∶2。为使杠杆水平平衡，作用在B端的力F的大小为_________N. 18．如图所示，置于水平桌面上的物体 A 的质量为90kg，悬挂在滑轮组下的物体 B 的质量为60kg．在物体 B 的作用下， A 恰能沿水平桌面向左做匀速直线运动．现用水平向右的力 F 1 拉动物体 A 以0.2m/s的速度沿桌面水平向右做匀速直线运动，在此过程中，物体 A 通过绳子拉动滑轮组的力为 T 1 ， T 1 提升物体 B 的机械效率为 η 1 ．当用此装置以相同的速度提升物体 C 时，水平向右拉物体 A 的力为 F 2 ，物体 A 通过绳子拉动滑轮组的力为 T 2 ， T 2 提升物体 C 的机械效率为 η 2 ．已知 η 1 : η 2 =16:15， T 1 : T 2 =5:4，不计绳重及滑轮的摩擦，则拉力 F 2 的功率为 W．（g取10N/kg） 19．如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时它相当于一个___________杠杆（选填“省力”或“费力”）。若旅行箱内装满物体且质量分布均匀，其总重为210N，轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡，则竖直向上的拉力F为___________N；在拉起的过程中，拉力方向始终与拉杆垂直，则拉力的大小___________（选填“变小”、“变大”或“不变”）。 20．如图所示是列车上常用的手推车，车内货物均匀摆放．车前行时，需经过障碍物．当车的前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为______杠杆（选填“省力”或“费力”），若手推车和货物总重200 N，动力臂和阻力臂之比为2:3，则服务员作用在扶把上的动力为______N．当后轮遇到障碍物A时，售货员竖直向上提扶把，这种情况下，手推车可以视为______杠杆（选填“省力”或“费力”）． 三、实验题 21．同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时提出了下列假设：滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关；滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关；滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关。一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将所滑实验数据填入下表： 实验次数 1 2 3 4 动滑轮重/N 1 1 2 1 物重/N 拉力/N 2 4 4 4 1 1.67 2 2.5 绳子的股数n 机械效率η （1）实验时，应______、_______拉动弹簧测力计，使钩码上升，并由弹簧测力计读出绳子自由端的______的大小；同时用______测出钩码升高的高度； （2）在表中填上四次实验的绳子的股数n和机械效率； （____） （3）根据实验_____和_____(填①、②、③、④)可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关； （4）根据实验②和③可知，滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越_____; （5）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越______； （6）要研究滑轮组机械率高低是否与物体提升高度有关，应该选用______(填“同一”或“不同”)滑轮组，提升_____(填“相同”或“不同”)的高度去研究。 22． 小明用右图装置探究斜面的机械效率与哪些因素有关． （1）要测量斜面的机械效率，除了长木板和木块（如图所示）外，还需要的主要测量工具是弹簧测力计和_____． （2）小明先后用两木块做实验探究重力对机械效率的影响，测量并计算得到下表所示的两组数据： ①小明第二次实验所用时间为3s，拉力的功率是_____W． 斜面的机械效率是_____%． ②根据表中数据，能否得出斜面的机械效率与物体的重力关系的结论？如能，写出结论，如不能，请说明理由． 答：_____(能/不能)．结论或理由：_____． 23．如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置．小名猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小悦猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关．表格是其中一位同学在其他条件一定时的实验数据． 实验 次数 1 2 3 斜面的倾 斜程度 较缓 较陡 最陡 物块重 G/N 10 10 10 斜面高 度h/m 0.2 0.4 0.6 拉力 F/N 5.5 7.0 8.5 斜面长 度s/m 1 1 1 机械效 率η 36.4% 57.1% 70.6% （1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做____________运动． （2）通过比较表格中“物块重”和“____________”两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械． （3）表格实验数据验证了__________（填“小名”或“小悦”）的猜想，结论是：在其他条件一定时，斜面___________，机械效率越高． （4）第一次实验中，物块所受斜面的摩擦力为___________N． （5）请你进一步分析实验数据，并结合所学物理知识，解决下列关于斜面的物理问题．图乙中斜面1的长度小于斜面2的长度，木块从斜面顶端由静止释放后沿着斜面下滑，该过程中斜面对木块的支持力______（填“做功”或“不做功）．木块到达斜面1、2底端时的速 度分别为v1、v2，若斜面光滑，则v1______v2（填“大于”“小于”或“等于”）；若斜面粗糙程度相同，则v1______v2（填“大于”“小于”或“等于”）． 24．在探究杠杆平衡条件的过程中，我们把支点放在质地均匀的杠杆中间，这样做的目的是________；同学们通过多次实验，得出以下数据，分析得出杠杆的平衡条件是________，应用杠杆的平衡条件，表中第4次所缺数据为________ ． 小华是采用在杠杆两侧挂钩码的方法探究的，所以根据实验情况她得出的结论是：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”．在与同学交流时，小敏同学指出了她的错误，并利用如图所示的装置，进行了一个简单的操作就帮助小华解决了困惑．小敏的操作是________． 25．在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表： (1)根据表格中的数据，在图甲中画出滑轮的绕绳方法_________． (2)实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升．在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应____________(填“保持静止”或“匀速上升”)． (3)第三次实验时，弹簧测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为________N，滑轮组的机械效率为________%． (4)根据表格中的数据分析可知： ①随着物重的增大，额外功________(填“变小”“不变”或“变大”)，原因是____________________． ②要提高同一滑轮组的机械效率，可以采取__________________的措施． 四、计算题 26．如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机钢丝绳自由端以0.5m/s的速度匀拉动滑轮组，经过5min将体积为0.1m3的物体由海底提升到海面。（不计物体的高度、绳重和摩擦，ρ物＝7.6×103kg/m3，ρ海水取 1.0×103kg/m3）求： (1)物体浸没在海水中受到的浮力； (2)物体在海底时受到海水的压强； (3)已知动滑轮的总质量为m0，物体匀速上升过程中，绳子自由端的拉力为F，求该滑轮组的机械效率。（用已知量的字母表示） 27．如图所示，小明爷爷的质量为m=70kg，撬棍长BC=1.2m，其中O为支点， OB=AC=0.2m。当小明爷爷用力F1作用于A点时，恰能撬动重为G1=1000N的物体。求∶ (1)作用力F1的大小； (2)保持支点位置不变，F1的方向保持不变，小明爷爷所能撬动的最大物体重Gm。 28．如图,轻质杠杆EOF可绕支点O转动，EO:OF=1:2，杠杆E端用细绳连接圆柱体A，F端先细绳连接轻质弹簧测力计后再连接圆柱体B圆柱体A、B重力分别为120N、50N，圆柱体B底面积为100cm2，高为40cm，浸没在底面积为200cm2的盛水柱形容器中，此时圆柱休B上表面距离水面5cm，已知杠杆连接圆柱体A、弹簧测力计及B的绳子能承受的最大拉力均为30N；弹簧测力计的量程为0-100N，其弹簧伸长量与受到的拉力成正比，即弹簧受到1N的拉力时伸长0.5cm；轻质杠杆EOF始终在水平位置平衡。求： （1）圆柱体B受到的浮力； （2）打开阀门K，匀速向外抽水，当细绳刚好要拉断时，电子秤的示数为多少kg； （3）若抽水速度为50cm3/s，从开始抽水至细绳刚好拉断时，抽水时间为多少s。 29．如图所示，一轻质杠杆的B端挂一质量为10千克的物体，A端用一细绳将杠杆系于地上，细绳与杠杆间的夹角为30°， OA=1m，OB=0.4m，此时杠杆在水平位置平衡，现在0点放一质量为5kg的物体，用F=10N的水平拉力使物体以0.1m/s的速度向左匀速滑动．问： （1）物体在0点，杠杆水平静止时细绳AC的拉力是多少？ （2）物体运动到距A点多远的地方，细绳AC的拉力恰好为零？ 30．如图是电子秤显示水库水位的示意图。该装置由不计重力的滑轮C、D，长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成。杠杆始终在水平位置平衡，且MO：ON=1：2．已知物块A的密度为1.5×103kg/m3，底面积为0.04m2，高1m，物块B的重力为100N．滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求： （1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小？ （2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力大小？ （3）若水位发生变化，当电子秤的示数为55N时，求物块A浸入水中的深度？ 【参】***试卷处理标记，请不要删除 一、选择题 1．D 解析：D 【详解】 ABC．图中动滑轮上绳子的有效段数为3，建筑材料匀速上升1m，钢丝绳移动的距离 s3h31m3m 钢丝绳自由端的移动的速度 vC错误； s3m0.3m/s t10s电动机用800N的力拉钢丝绳，电动机对钢丝绳做的功即总功 W总Fs800N3m2400J B错误； 滑轮组的机械效率 则建筑材料的质量 W有W总mgh100% W总mA错误； W总2400J90%216kg gh10N/kg1mD．电动机对钢丝绳做功的功率 PD正确。 故选D。 W总2400J240W t10s2．A 解析：A 【详解】 AC．因忽略绳重与摩擦时，克服物体重力做的功为有用功，克服物体和动滑轮总重力做的功为总功，且两物体提升相同高度，所以，由W=Gh可知，F甲、F乙做的总功均相等，故W甲=W乙，又因为时间相同，故P甲=P乙，故A正确C错误； BD．由图可知,甲滑轮组绳子的有效股数n1=3，乙滑轮组绳子的有效股数n2=2，由题意可知，两滑轮组中动滑轮的重力相等，且提升物体的重力相等，所以，忽略绳重与摩擦时， GG动由F可知，F甲 解析：D 【详解】 A．由图知，滑轮组由3段绳子拉着动滑轮，即n=3，该滑轮组的机械效率 则绳子自由端的拉力 W有用 W 总fs物 Fns物 f nFF故A错误； B．滑轮组对物体做的有用功 f30N12.5N 3380%W有用fs30N1m30J 滑轮组做的总功 W总F3s12.5N31m=37.5J 额外功为 W额W总W有用37.5J30J7.5J 由于绳有重力，绳与滑轮之间有摩擦力，故此额外功包括对动滑轮做的功和克服绳重及绳与滑轮之间的摩擦做功的总和，故克服动滑轮重力做的额外功应小于 7.5J，故B错误； C．由B知对动滑轮重力做的额外功小于 7.5J，动滑轮上升的高度为1m，根据WGh知，动滑轮重小于 7.5N，故C错误； D．拉力做的总功为37.5J，用时 1s，由PW得拉力的功率为 tP故D正确。 故选D。 W总37.5J37.5W t1s4．B 解析：B 【详解】 A．从图中可以看到，两条绳子托着动滑轮，人以0.6m/s的速度匀速前行，那么货物的速度是0.3m/s，经100s货物移动距离为 svt0.3m/s100s30m 货物移动距离为30m，A错误； B．由题意可知，货物的重力 Gmg600kg10N/kg6000N 其摩擦力 f0.1G0.16000N600N 由于货物匀速前行，绳对货物的拉力 Ff600N 滑轮组的机械效率为75％，可得到 600Ns100%75% F拉2s解得F拉400N，工人的拉力为400N，B正确； C．货物移动距离为30m，绳对货物的拉力为600N，则工人做的有用功为 W有Fs600N30m1.8104J 工人做的有用功为1.8104J，C错误； D．由于人以0.6m/s的速度匀速前行，工人的拉力为400N，工人拉力的功率为 PF拉v'400N0.6m240W 工人拉力的功率为240W，D错误。 故选B。 5．A 解析：A 【详解】 AB．滑轮所做的有用功为： W有用=Gh=600N×3m=1800J， 因为是动滑轮，所以拉力移动的距离是物体提高距离的2倍，即6m，则拉力做的总功为： W总=Fs=400N×6m=2400J， 所以动滑轮的机械效率为： 故A正确，B错误； W有用1800J×100%=100%=75%， W总2400JC．不计绳重及摩擦，则拉力为： 1F（GG动）， 2那么动滑轮的重为： G动=2F-G=2×400N-600N=200N， 故C错误； D．由图知，使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，绳子自由端移动的距离为： s=nh=2×3m=6m， 故D错误； 故选A。 6．D 解析：D 【解析】 【分析】 （1）小车从同一高度滑下，小车在到达水平面时的初速度相同，研究阻力对物体运动的影响； （2）小球推动木块移动，是研究影响动能的大小的实验； （3）研究机械效率时，用测力计拉着物体上升到顶端； （4）平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上。 【详解】 A、图甲中小车从同一斜面、同一高度由静止开始滑下，这样小车在到达水平面时的初速度相同；是研究阻力对物体运动的影响的实验装置，故A错误； B、图乙中通过小球推动木块移动的距离远近来反应小球动能的大小，是探究动能大小与哪些因素有关的实验，故B错误； C、图丙中测量出斜面的长度和高度，物体的重力和沿斜面的拉力，可以测定斜面的机械效率，故C错误； D、图乙中，木块B在水平面上，受到的重力与木板对木块的支持力，二力作用在同一的物体上，大小相等，作用在同一直线上，方向相反，是一对平衡力；故D正确。 故选：D。 7．B 解析：B 【分析】 （1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离snh ，利用WFs 求拉力做的功，再利用 PW求拉力的功率； t（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，利用 W有W总=GhGhG求拉力；因机械中摩擦力及绳重忽略不计，拉力FsF3h3F1F（GG动），据此求动滑轮重力； 3（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于工人的重力； （4）利用F（GG动）求提升的最大物重，滑轮组的最大机械效率 13大W有G最大hG最大 . W总G最大G动hG最大G动【详解】 （1）由图可知，n=3，则绳端移动的距离：snh36m18m ， 拉力做的功：W总Fs400N18m7200J， W总7200J拉力的功率：P120W，故A错； t60s（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%， 根据W有W总=GhGhGG300N500NF167N， 可得：拉力 3360%3FsF3h3F1GG动， 3因机械中摩擦力及绳重忽略不计，则F所以，G动nFG3500N200N300N ，故B正确； 3（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力： F大G人mg60kg10N/kg600N ，故C错； （4）由F1GG动可得，提升的最大物重：3G大nF大G动3600N200N1600N ， 机械中摩擦和绳重均不计，则滑轮组的最大机械效率： W有G最大hG最大1600N大100%88.9%，故D W总G最大G动hG最大G动1600N200N错． 故选B． 8．D 解析：D 【解析】 拉力直接对物体做功为：即故选D． 点睛：重点是理解直接对物体做功和使用机械对物体做功是相等的，因为使用机械对物体做的功为有用功，不同的是使用机械做功时，总功会大于有用功． ，故D正确，C错误； ，故AB错误； ， ； ； 工人改用动滑轮将该重物匀速提升到h高处，对重物做的功是：但使用动滑轮时，可以省一半力，即 9．D 解析：D 【解析】左边的力矩（力与力臂的乘积）为：杠杆平衡，则：则必须满足：题意，故选D． 【点睛】此题考查的是杠杆中的力的分类，记住两点即可： ①作用点在支点或力的作用线经过支点的力，不会影响杠杆的转动； ②力的作用线不经过支点时，会影响杠杆的转动。 ；右边的力矩为： ；已知 ；在杠杆的一边添加一个力F后，若杠杆仍然平衡，的条件；所以所加力F的力臂必为0（即力矩为0），那 么有两种情况：①力F的作用点为支点；②力F的作用线通过支点；显然D的说法更符合 10．D 解析：D 【解析】（1）因为小明分别用甲、乙两滑轮把同一袋沙从地面提到二楼，所以两种情况的有用功相同； （2）当有用功一定时，甲中所做的总功为对一袋沙所做的功，利用机械时做的额外功越少，则总功就越少，机械效率就越高； 又因为乙是动滑轮，乙中所做的总功还要加上对动滑轮所做的功，利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低．即W1＜W2，η1＞η2． 故选D． 【点睛】此题主要考查功的计算和机械效率的大小比较这一知识点，比较简单，主要是学生明确哪些是有用功，额外功，总功，然后才能正确比较出两种情况下机械效率的大小。 二、填空题 11．990 【详解】 [1]承担物重的绳子段数为n=2，他对绳子的拉力 [2]小超同学能对绳子施加的最大拉力等于他的体重500N，所以最大物重为 解析：990 【详解】 [1]承担物重的绳子段数为n=2，他对绳子的拉力 FG+G动200N+10N=105N n2[2]小超同学能对绳子施加的最大拉力等于他的体重500N，所以最大物重为 GmaxnFmaxG动2500N-10N=990N 12．减小 增大 减小 【详解】 [1][2]物体m受重力、支持力和静摩擦力；由平衡条件得：支持力N=mgcos ①，静摩擦力f=mgsin ②，在平板绕接地点转动过程中，角逐渐增 解析：减小 增大 减小 【详解】 [1][2]物体m受重力、支持力和静摩擦力；由平衡条件得：支持力N=mgcos ①，静摩擦力f=mgsin ②，在平板绕接地点转动过程中，角逐渐增大，则支持力N减小，由牛顿第三定律可知，物体m对平板的压力N′=N=mgcos减小，摩擦力f=mgsin增大； [3]设m到接地点的距离为l，支持力的力臂等于l，对物体和平板整体而言，总重力要使板顺时针转动，拉力要使板逆时针转动，根据力矩平衡条件，有 F•Lcos=MgL2cos+mglcos ③ 其中：L为板长，则F的力矩： MF=F•Lcos=MgL2cos+mglcos 可见，随着的增大，cos减小，MgL2cos+mglcos减小，则MF减小，即F对O点的力矩将减小． 13．75% 50 【解析】 【详解】 第一空．由图像可知，此滑轮组绳子股数n=2，因此绳子自由端移动的速度为： v绳=2v物=2×0.5m/s=1m/s 拉力F做功的功率为： P=Fv=2 解析：75% 50 【解析】 【详解】 第一空．由图像可知，此滑轮组绳子股数n=2，因此绳子自由端移动的速度为： v绳=2v物=2×0.5m/s=1m/s 拉力F做功的功率为： P=Fv=20N×1m/s=20W； 第二空．因为物体做匀速运动，所以水平方向上拉力FA等于摩擦力为30N，物块移动的距离为： s物=v物t=0.5m/s×10s=5m 拉力F移动的距离为： s绳=2s物=2×5m=10m 滑轮组的机械效率为W有W总FAs物30N?5m×100%=75% ； Fs绳20N?10m第三空．10s内所做的额外功为： W额=W总-W有=200J-150J=50J。 14．75 4.5 【详解】 如图： [1]砖的重力 在B端施加F方向的最小力能使长方块木块翻转，根据杠杆平衡条件得， 则 所以把此正方体翻转的最小推力为F=4.5N。 [2]力 解析：75 4.5 【详解】 如图： [1]砖的重力 Gmg1.5kg10N/kg15N 在B端施加F方向的最小力能使长方块木块翻转，根据杠杆平衡条件得， OCGOBF 11OCAO30cm15cm 22OBAB2AO2则 40cm+30cm22=50cm 15cm15N50cmF 所以把此正方体翻转的最小推力为F=4.5N。 [2]力臂 OMOC2CM2长方块升高 15cm+20cm22=25cm hOMCM25cm-20cm=5cm 用此种方法使木块竖起时，至少把正方体的重心从M点升高到M′点，克服重力做功： WGh15N0.05m0.75J 答：推力最小为4.5N；要使它翻转过来，至少要做0.75J的功。 【点睛】 本题主要考查了杠杆的最小力的问题和功的计算，本题确定最长力臂和升高的距离是关键。 15．21 【解析】 活塞的面积： ， 燃气对活塞的平均压力： ； 一个做功冲程中燃气对活塞做的功： ； 曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动1500周，要做功750次， ， ． 解析：21 【解析】 活塞的面积： 12Sr23.14（6510﹣3m）3.3210﹣3m2， 2燃气对活塞的平均压力： Fps9.59105Pa3.3210﹣3m23184N； 一个做功冲程中燃气对活塞做的功： WFS3184N0.055m175.12J； 曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动1500周，要做功750次， W总W750175.12J750131340J， PW总131340J21W． t60s16．80% < = 【解析】 根据动滑轮的性质可知物体上升2m，绳子上升4m，根据；人做的有用功；根据 ；由图可知，甲图中滑轮组绳子的有效股数为n1=2；乙图中滑轮组绳子的有效股数为 解析：80% < = 【解析】 根据动滑轮的性质可知物体上升2m，绳子上升4m，根据 W总Fs62.5N4m250J；人做的有用功W有Gh100N2m200J；根据 W有W总200J100%80%；由图可知，甲图中滑轮组绳子的有效股数为n1=2；乙图250J中滑轮组绳子的有效股数为n2=3，因为每个滑轮的质量均相等，所以每个滑轮的重力相 等， 忽略绳重和摩擦，由F（G物G动），可得，F1（GG动），F2（GG动）；所以，F1＞F2；比较甲、乙两个滑轮组可知，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同， 1n1213W额G轮h，W有用G物h，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，根据 W有可知，两个滑轮组的机械效率相同，即：甲乙． W总故答案为：80%；＜；=． 【点睛】本题考查了使用滑轮组时绳子有效股数的确定，有用功、额外功、总功、机械效率的计算，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于确定额外功相等。 17．40N 【解析】在B端施加一个与水平成300角的力F，则动力臂为OB的一半，O为支点，F为动力，物体的重力为阻力，12OB为动力臂，OA为阻力臂，根据杠杆的平衡条件：F×12OB=G×OA，为使杠杆 解析：40N 【解析】在B端施加一个与水平成30角的力F，则动力臂为OB的一半，O为支点，F为动力，物体的重力为阻力，OB为动力臂，OA为阻力臂，根据杠杆的平衡条件： 0 F×OB=G×OA，为使杠杆水平平衡，作用在B端的力： ．故答案为：40． 18．【解析】 ， 而T1：T2=5：4，即， 解得：； 而mB=60kg， 则物体B的重力为：GB=mBg=60kg×10N/kg=600N， 因此物体C的重力为：GC=×600N=450N； 而== 解析：【解析】 GB13T1GB3T216， G23T1GC15C3T2而T1：T2=5：4，即解得： GB3416， 35GC15GB4； GC3而mB=60kg， 则物体B的重力为：GB=mBg=60kg×10N/kg=600N， 因此物体C的重力为：GC= 33GB×600N=450N； 441T13(GBG轮)600NG轮5， ==而 T21450NG轮4(GCG轮)3解得动滑轮的重力为：G轮=150N； ∴A与桌面间的滑动摩擦力为：f=1/3（GB+G轮）=1/3×（600N+150N）=250N． 以物体A为研究对象进行受力分析，如图所示： 而T2=1/3（GC+G轮）=1/3×（450N+150N）=200N， ∴拉力F2的大小为：F2=T2+f=200N+250N=450N， ∵v=0.2m/s， ∴拉力F2的功率为：P2=F2v=450N×0.2m/s=90W． 19．省力 70 变小 【详解】 [1]竖直向上的力F为动力，箱体的重力为阻力，支点在轮子中心，即动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。 [2]当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时， 由题 解析：省力 70 变小 【详解】 [1]竖直向上的力F为动力，箱体的重力为阻力，支点在轮子中心，即动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。 [2]当旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡时， 由题意知道，L1 =3L2，又因为F1 L1 =F2 L2 ，所以竖直向上的拉力为 FGL211G210N=70N L133[3]在拉起的过程中，拉力方向始终与拉杆垂直，动力臂L1 大小不变，在提升过程中，重力的力臂逐渐变小，根据杠杆的平衡条件知道，拉力F将变小。 20．费力 300 省力 【分析】 结合图片和生活经验，确定手推车在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；知道手推车和货物总重（阻力）、动力臂和 解析：费力 300 省力 【分析】 结合图片和生活经验，确定手推车在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；知道手推车和货物总重（阻力）、动力臂和阻力臂的关系，利用杠杆平衡条件求作用在扶把上的动力． 【详解】 (1)将手推车看作杠杆，手推车和货物的总重力为阻力，当车的前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，人对车的力作用在车把上，方向是竖直向下，动力臂和阻力臂之比为2：3，则动力臂小于阻力臂，此时手推车是费力杠杆，已知G=200N，L动：L阻=2：3，由杠杆平衡条件可得：FL动GL阻 ，所以FGL阻3200N=300N ； L动2(2)当小推车后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，车体是绕着B点转动的，故B点就是支点，因为货物在车内摆放均匀，重心就在车箱的中心，重力为阻力，人对车的力作用在车把上，方向是竖直向上，则手推车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，所以该情况下手推车是省力杠杆． 三、实验题 21．匀速 竖直向上 拉力 刻度尺 3、3、3、2、 66.7％、80％、66.7％、80％ ① ② 低 低 同一 不同 【解析】 【分析】 （1）实验时应竖直匀速拉动弹簧测力计，读出弹簧测力计的示数，用刻度尺测出钩码上升 的高度。 （2）由图示滑轮组确定滑轮组承重绳子的股数，然后根据表中实验数据，应用效率公式求出滑轮组的效率。 （3）在探究滑轮组的机械效率与物重之间的关系时，滑轮组的组装情况相同，只有物体的重力不同。 （4）分析实验②和③所示实验数据，根据实验数据得出结论。 （5）分析表中实验数据，根据不同滑轮组提升相同重物时滑轮组的效率得出实验结论。 （6）要研究机械效率与物体提升高度的关系，应使用同一滑轮组提升相同的重物，使重物被提升的高度不同。 【详解】 （1）实验时，应竖直、匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升，并由弹簧测力计读出绳子自由端的拉力的大小；同时用刻度尺测出钩码升高的高度。 （2）由图示滑轮组可知， ①承重绳子的股数n=3， 滑轮组效率1G1h1Gh2N1166.7%； F1s1F1n1h11N3②承重绳子的股数n=3， 滑轮组效率2G2h24N80%； F2n2h21.67N3G3h34N66.7%； F3n3h32N3③承重绳子的股数n=3， 滑轮组效率3④滑轮为动滑轮，承重绳子股数n=2， 滑轮效率4G4h44N80%； F4n4h42.5N2绳子的股数n 3 3 3 2 实验数据如下表所示： 实验次数 1 2 3 4 动滑轮重/N 1 1 2 1 物重/N 2 4 4 4 动力/N 1 1.67 2 2.5 机械效率 66.7% 80% 66.7% 80% （3）由表中实验数据可知，实验①②动滑轮重力、承重绳子的股数相同而物体的重力不同，滑轮组效率不同，由此可知，滑轮组机械效率高低与被提物重有关。 （4）由实验②和③的实验数据可知，滑轮组提升相同重物与承重绳子股数相同而动滑轮的重力不同，滑轮组机械效率不同，动滑轮越重，机械效率越低。 （5）通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越低； （6）要研究滑轮组机械率高低是否与物体提升高度有关，应该选用同一滑轮组，提升不同的高度去研究。 22．刻度尺 0.18W 74.1（或74.0，或74，1分） 不能 两次实验没有保持斜面的倾斜程度相同 ；仅根据一次对比实验得结论不可靠(或实验次数太少，不能得出普遍规律) 【解析】 （1）探究斜面机械效率时，用到的测量工具有刻度尺和弹簧测力计． （2）①拉力的功：WFS2.7?N0.2?m0.54?J. 拉力的功率：PW0.54?J0.18?W. t3?sN0.10?m0.4?J. 有用功：W有Gh4.0?斜面的机械效率：W有W总0.4?m100%74.1?%. 0.54?m②斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，所以探究斜面的机械效率与物体的重力关系，要控制斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度不变，实验中只控制斜面的高度相同和斜面的粗糙程度，采用斜面的长度不同，即没有控制斜面的倾斜程度不变；并且仅根据一次对比实验得结论不可靠，得不出普遍规律，故不能得出实验结论． 点睛：解决本题的关键：一是知道影响斜面机械效率的因素，并会利用控制变量法设计探究实验；二是知道多次实验的目的和会分析、处理实验数据. 23．匀速直线 拉力 小悦 倾斜程度越大（或越陡） 3.5 不做功 等于 大于 【解析】 （1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动．（2）比较表中“物块重”和“沿斜面的拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力，由此可知斜面是一种省力的简单机械．（3）由表中实验数据可知，实验控制了斜面长度不变而高度不断变化，斜面的倾斜程度不断变化，实验研究的是斜面成像程度对斜面机械效率的影响，验证了小悦的猜想，由表中实验数据可知：在其它条件一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高．（4）由表中第1组实验数据可知，W总 Fs5.5N×1m5.5J，W有用Gh10N×0.2m2J，额外功：W额W总-W有用 5.5J-2J3.5J，∵W额fs，∴摩擦力fW额s3.5J3.5N.(5) 木块从斜面顶端由静1m止释放后沿着斜面下滑，该过程中物体受斜面支持力，但在力的方向上没有通过距离，故支持力对木块不做功, 木块到达斜面1、2底端时的速度分别为v1、v2，若斜面光滑，没有摩擦，物体的机械能没有损失，则v1v2；若斜面粗糙程度相同，斜面2较长，机械能损失较多，则v1v2． 点睛：（1）应沿斜面匀速拉动木块，让木块做匀速直线运动．（2）分析表中实验数据，根据所控制的变量与实验现象分析答题．（3）分析表中实验数据，根据实验所控制的变量与实验数据，得出实验结论．（4）根据表中实验数据求出额外功，然后由功的计算公式求出摩擦力． 24．消除杠杆自重对实验的影响 F1l1=F2l2 2 将弹簧测力计斜向下拉 【解析】 杠杆重心在其支点处，杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；先将数据中的各自的力与力臂相乘,然后分析实验数据,找出关系式为F1L1＝F2L2(或动力×动力臂＝阻力×阻力臂)；第4次实验中，F1L1＝F2L2，因此F1＝ F2L24N0.1m＝＝2N. 杠杆L10.2m的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，力臂是从支点到力的作用线的距离，实验时只要将弹簧测力计沿倾斜方向拉动杠杆便可帮助小华解决了困惑． 点睛：探究杠杆平衡条件时，杠杆的重心在支点上，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；先将数据中的各自的力与力臂相乘，然后分析实验数据，找出关系式．根据杠杆的平衡条件计算出第4次实验中，动力F1的大小． 25． 匀速上升 1.8 74.1 变大 克服摩擦做功更多 增加提起的物重(或减轻动 滑轮重或加强转动部分的润滑等) 【详解】 （1）分析表中数据可知，动力作用点移动的距离s是钩码上升高度h的3倍，说明由三段绳子承担物重，故滑轮组的绕线情况如下图所示： （2）在缓慢提升物体时，还需克服机械摩擦做功，所以为了测量滑轮组提升物体时的机械效率，所以需在缓慢匀速提升时读数； （3）图中弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力F=1.8N， 第三次试验时，滑轮组的机械效率为：η=（4）根据表格中的数据分析可知： ①滑轮组做的额外功为克服动滑轮重力和绳子间的摩擦力做的功；随着物重的增大，动滑轮的重力不变，物重越大，摩擦力越大，所以额外功变大； ②提高滑轮组机械效率可以增大提升的物重、换用轻质的动滑轮、减小摩擦等． = = ×100%≈74.1%； 四、计算题 26．(1)1000N；(2)3×105Pa；(3)1-【详解】 (1)物体浸没在海水中时，排开海水的体积 V排=V=0.1m3 mg 5F则物体浸没在海水中受到的浮力 F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N (2)由图知，n=5，物体提升的速度 11v物=v=×0.5m/s=0.1m/s 55由题意可得，物体在海底时的深度 h=v物t=0.1m/s×5×60s=30m 物体在海底时受到海水的压强 p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa (3)设物体提升的高度为h，绳子自由端移动的距离为s，则 W总=Fs W额外=G0h=m0gh W有用=W总-W额外=Fs-m0gh s=5h 机械效率为 η= W有用Fsm0ghmghmghmg101010 W总FsFsF5h5F答：(1)物体浸没在海水中受到的浮力为1000N； (2)物体在海底时受到海水的压强为3×105Pa； (3)该滑轮组的机械效率为1-27．(1)250N；(2)3500N 【详解】 (1)OA的长度为 m0g。 5FOABC-AC-OB1.2m-0.2m-0.2m0.8m 由杠杆平衡的条件可知，F1的大小为 GlOB0.2mF112G11000N250N l1OA0.4m(2)支点的位置不变，小明爷爷作用力的方向不变，要想撬动最大物重，应该让动力臂最长，故F1作用在C点，最大动力等于爷爷的重力，则最大动力为 FmGmg70kg10N/kg700N OC的长度为 OCBC-OB1.2m-0.2m1m 根据杠杆平衡的条件可得，小明爷爷所能撬动的最大物体重为 Gm=FmlmOC1mFm700N3500N l1OB0.2m答：(1)作用力F1的大小为250N； (2)小明爷爷所能撬动的最大物体重为3500N。 28．(1) 40N；(2) 9kg；(3)40s。 【详解】 (1)圆柱体B的体积 VB=SBhB=100cm2×40cm=4000cm3， 圆柱体B全部浸入水中，排开水的体积等于它的体积，受到的浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4000×10-6m3=40N； (2)打开阀门K，匀速向外抽水，F端绳的拉力变大，由于 EO:OF=1:2， 根据杠杆的平衡条件得到F1×EO=F2×OF，E端的拉力先达到最大为30N，F端绳的拉力 F2= 电子秤对A的支持力 F支持=GA-F1=120N-30N=90N， A对电子秤的压力和电子秤对A的支持力是相互作用力，所以A对电子秤的压力 F压= F支持=90N， 电子秤的示数 11EOF1=F1=×30N=15N， OF22F压90N=9kg； g10N/kg(3) 绳子刚好被拉断时，拉力为15N，B受到的浮力 F浮1=GB-F2=50N-15N=35N， B排开水的体积 F浮135NV排B==3.5×10-3m3=3500cm3， 33水g110kg/m10N/kgB在水面下的距离 V排B3500cm3=L==35cm， SB100cm2B露出的长度 L露=40cm-35cm=5cm=0.05m 弹簧受到1N的拉力时伸长0.5cm，F端的拉力15N，弹簧伸长量为 l=15×0.5cm=7.5cm， 水下降的体积 V下降= 200cm2×7.5cm+（200cm2-100cm2）×5cm=2000cm3， 抽水时间 2000cm3t==40s。 v50cm3/s答：(1)圆柱体B受到的浮力是40N； (2)电子秤的示数为9kg； (3)从开始抽水至细绳刚好拉断时,抽水时间为40s。 V下降29．(1)80N；(2)0.2m． 【详解】 (1)物体未滑动时，它对杠杆施加的力近似看成通过支点O，，它不影响杠杆的平衡，30所对的直角边是斜边的一半． l1= OA1m==0.5m 22l2=OB=0.4m F2=G=mg=10kg×10N/kg=100N ∴根据杠杆原理：F1l1=F2l2得物体在O点，杠杆水平静止时细绳AC的拉力： F1= F2l2100N0.4m==80N l10.5m(2)物体运动到距离O点为L3时，细绳AC的拉力恰好为零， m物=5kg10N/kg=50N 根据杠杆原理有：F2l2=F3l3即 100N×0.4m=50N×l3 ∴l3=0.8m；则细绳AC的拉力恰好为零时，物体运动到距A点 1m.8m0.2m 答：(1)物体未滑动时，细绳承受的拉力为80N； (2)物体运动到距A点0.2m的地方，细绳AC的拉力恰好为零． 30．（1）1104（2）200（3）0.6 【解析】 【详解】 (1) ．当物块A的顶部刚没入水面时， 底部所处的深度： h=1m， 底部受到水的压强： p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa， (2) ．物块A的体积： VA=0.04m2×1m=0.04m3， 物体A重： GA=ρAVAg=1.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=600N， 物块A没入水中，排开水的体积： V排=VA=0.04m3， 物块A所受的浮力： F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=400N， 物块A所受的拉力： F拉=GA−F浮=600N−400N=200N； (3) ．电子秤的示数F示=GB−FN，则杠杆N端受到的拉力： FN=GB−F示=100N−55N=45N， 杠杆平衡，MO:ON=1:2， 则有：FMLOM=FNLON， 所以杠杆M端受到的拉力： FM=90N； 滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计， 滑轮D受到向下的拉力： FD=2FM=2×90N=180N， 滑轮C受到向下的拉力： FC=2FD=2×180N=360N， 所以滑轮组对A的拉力： F拉A=FC=360N； 因为F拉A+F浮=GA， 103kg/m3×0.04m3×10N/kg−360N=600N−360N=240N， 所以F浮=GA−F拉A=ρAVAg−F拉A=1.5×由F浮=ρ水V排g可得： V排F浮240N3=0.024m， 水g1103kg/m310N/kg而V排=Sh浸， 所以物块A浸入水中的深度： V排0.024m3h浸===0.6m。 2S0.04m104Pa； 答：(1) ．当物块A的顶部刚没入水面时,底部受到水的压强为1×(2) ．当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力为200N； (3) ．物块A浸入水中的深度为0.6m。
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