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物理八年级下册4.1 简单机械课时训练
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这是一份物理八年级下册4.1 简单机械课时训练，文件包含2021-2022学年人教版物理八年级下册第十二章简单机械单元检测题附解析学生版docx、2021-2022学年人教版物理八年级下册第十二章简单机械单元检测题附解析教师版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共55页， 欢迎下载使用。
2021-2022学年人教版物理八年级下册第十二章简单机械单元检测题
附解析教师版
一、单选题(共15题；共30分)
1．（2分）下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是（ ）
A．机械效率越大，做的有用功一定越多
B．功率越大，做功越快
C．有力作用在物体上，力一定对物体做了功
D．功率小，机械效率也一定低
【答案】B
【解析】【解答】A．因为机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率越大，做的有用功不一定越多，A不符合题意；
B．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，B符合题意；
C．有力作用在物体上，物体力的方向上没有移动距离，力不做功，C不符合题意；
D．机械效率是有用功与总功的比值，与功率的大小无关，D不符合题意．
故答案为：B
【分析】物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功；功率表示做功的快慢；机械效率是有用功和总功的比值大小。
2．（2分）如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．托盘天平
C．核桃夹 D．筷子
【答案】D
【解析】【解答】AC．羊角锤和核桃夹在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，AC不符合题意；
B．托盘天平的动力臂和阻力臂相等，是等臂杠杆，B不符合题意；
D．筷子在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】三种杠杆：
(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力。特点是省力，但费距离。（如剪铁剪刀，铡刀，起子）
(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力。特点是费力，但省距离。（如钓鱼杠，理发剪刀等）
(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力。特点是既不省力，也不费力。（如：天平）
3．（2分）如图，在探究杠杆平衡条件时，左边的钩码个数和位置保持不变，右边弹簧测力计的作用点固定，只改变测力计与水平方向的角度，则能描述测力计示数F与θ关系的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】【解答】当测力计和杠杆的角度从0°逐渐增加到90°时，动力臂越来越大，动力越来越小，当测力计和杠杆垂直时，此时动力臂最大，动力最小，当测力计和杠杆的角度从90°逐渐增加到180°时，角度越大，动力臂越小，动力越大；由于θ不能达到180°，所以拉力不可能减小到零。
故答案为：B。
【分析】杠杆上只拉力的力臂变大时，拉力减小。
4．（2分）用如图所示的装置提升同一物体，在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】【解答】A．此图是定滑轮，由定滑轮工作特点可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下不省力，即F1=G；
B．此图是动滑轮，由动滑轮工作特点可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下省一半的力，即拉力为 F2=G2 ；
C．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子为3段，则在滑轮重及摩擦不计的情况下，拉力为 F3=G3；
D．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子为2段，则在滑轮重及摩擦不计的情况下，拉力为 F4=G2；
由以上可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是C，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据滑轮组绳子拉力的计算，定滑轮及其工作特点和动滑轮及其工作特点对各个选项注意分析即可。
5．（2分）用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑．则F1与F2的大小关系是( )
A．F1=F2 B．F22F2
【答案】D
【解析】【解答】如下图，设滑轮上下两根绳子的拉力为F，由图，B给A的摩擦力为f'，地面给A的摩擦力为f．根据滑轮特点，则F1=2F，F=f +f′．因B对A的摩擦力与A对B的摩擦力为相互作用力，所以A给B的摩擦力大小也等于f'，又因B静止，受平衡力，则F2= f'．综合以上分析可知：
A．F1>F2，A不符合题意．BCD．F1=2F =2（f +f'）=2（f +F2）=2f +2F2，则F2<2F2
故答案为：D
【分析】在平衡力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态。对动滑轮、物块B和木板A进行受力分析，明确各自受哪些力，方向如何，确定大小关系。
6．（2分）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F1、F2，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．F1和F2大小相等 B．绳子自由端移动的距离相等
C．F1和F2的功率相同 D．两个滑轮组的机械效率相同
【答案】D
【解析】【解答】A．不计绳重及摩擦，甲滑轮组动滑轮上的绳子段数为3，则绳子的拉力F1=1n1(G物+G轮)=13(G物+G轮)
乙滑轮组动滑轮上的绳子段数为2，则绳子的拉力 F2=1n2(G物+G轮)=12(G物+G轮)
所以F1和F2大小不相等，A不符合题意；
B．提升物体的高度相同，甲绳子自由端移动的距离s1=n1h=3h
乙绳子自由端移动的距离s2=n2h=2h
绳子自由端移动的距离不相等，B不符合题意；
C．不计绳重及摩擦，甲拉力做的功 W1=F1s1=12(G物+G轮)×2ℎ=(G物+G轮)ℎ
乙拉力做的功 W2=F2s2=13(G物+G轮)×3ℎ=(G物+G轮)ℎ
W1=W2，物体上升相同的高度，绳子自由端移动的距离不相等，速度相同，则两滑轮组使物体上升相同高度所需时间不同，由 P=Wt可得，功率不同，C不符合题意；
D．提升的物体高度相同，则额外功和有用功为W额=G轮h，W有用=G物h
滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同，滑轮组的机械效率 η=W有用W总
所以滑轮组的机械效率相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】不计绳重及摩擦，拉力等于物重和动滑轮重之和的 1n。
把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
绳子自由端移动的距离s=nh，物体上升的速度是绳子自由端拉动速度的 1n；物体上升高度相同，所需时间长短决定于上升的速度；甲、乙两绳自由端的速度相同，拉力功率大小用公式P=Fv比较。
7．（2分）如图所示，有一个一端固定在墙壁上的可绕O点转动的杠杆，在A点悬挂一个装有水的敞口水杯，在B点用竖直向上的拉力F使杠杆在如图所示的位置保持平衡。拔下杯底的塞子，则拉力F随时间t变化的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】由杠杆平衡原理可得F×OB=(G水+G桶)×OA
F=(G水+G桶)×OAOB
当桶中水放完时，力F不为0，且随着时间的推移，水对桶底的压强越来越小，水的流速先快后慢，桶和水的总重开始下降较快，后期下降较慢，力F开始减小较快，后期减小较慢，ABD的图像不符合题意，C图像符合题意。
故答案为：C。
【分析】在杠杆平衡时，若只减小阻力，动力会逐渐减小。
8．（2分）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组提升钩码，实验数据记录如下表，下列说法正确的是（ ）
序号
钩码重/N
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
①
2
5
1
15
66.7%
②
4
5
1.7
15
78.4%
③
4
10
1.7
30
78.4%
④
6
5
2.4
15
83.3%
A．数据④中，滑轮组所做的有用功为30J
B．由数据①可知，实验所用滑轮组承重绳段数n=2
C．研究滑轮组机械效率与钩码重的关系，可选用数据①②④
D．对比数据③④可知，滑轮组机械效率与钩码上升距离有关
【答案】C
【解析】【解答】A．由数据④中可知，钩码的重力为G=6N，钩码上升的高度为h=5cm=0.05m
故可知滑轮组所做的有用功为W=Gh=6N×0.05m=0.3J
A不符合题意；
B．由数据①可知，钩码上升的距离为5cm，弹簧测力计上升的距离为15cm，即弹簧测力计上升的高度为钩码上升高度的3倍，故可知实验所用滑轮组承重绳段数为n=3，B不符合题意；
C．要研究滑轮组机械效率与钩码重的关系，应控制其它条件不同，改变钩码的重力，故可选用数据①②④，C符合题意；
D．数据③④中，没有控制钩码的重力相同，故无法得出滑轮组的机械效率与钩码上升距离的关系，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用W=Fs求出总功与有用功及克服动滑轮自重做功，再根据滑轮组的机械效率计算公式分析解答。
9．（2分）下面把车轮推上台阶的四种方法，推力的作用点相同，推力的方向不同，如图所示，则哪一种推法最省力（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】车轮与台阶的接触点即为支点，根据F1l1=F2l2可知，车轮的重力即为阻力，重力的作用点在车轮的圆心处，故F2l2是一个定值，动力臂越大，则动力越小，由于推力的作用点相同，故连接推力的作用点和支点，将其作为动力臂，是最长的动力臂，做该连线的垂线，即力的作用线，如下图所示：
C符合题意。
故答案为：C。
【分析】由杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定的情况下，动力臂越长，动力越小，根据图示找出最长的动力臂，即可找出最省力的推法。
10．（2分）如图所示甲、乙两套装置所用每个滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（ ）
A．F1＞F2 η1＜η2 P1＜P2 B．F1＞F2 η1＝η2 P1＝P2
C．F1＜F2 η1＜η2 P1＞P2 D．F1＜F2 η1＝η2 P1＞P2
【答案】B
【解析】【解答】由图可知n1=2，n2=3
已知每个滑轮的质量相同，则动滑轮重相同；且两滑轮组均只有一个动滑轮，不计绳重及摩擦，则绳子受到的拉力分别为F1=12(G1+G动)
F2=13(G2+G动)
因G1=G2，故F1＞F2；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度都相同，且W额=G动h，W有用=G物h
所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同；由η=W有W总可知，两滑轮组的机械效率相同，即 η1=η2；又因为所用时间相同、总功相同，所以由P=Wt可知，拉力做功的功率P1= P2，B符合题意；ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】使用滑轮组时，绳子股数越多，省力越大；使用滑轮时，有用功和额外功相同，机械效率相同；根据功和时间的比值， 可以计算功率的大小。
11．（2分）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到的摩擦力为16N
B．拉力F的功率为1.5W
C．滑轮组的机械效率为80%
D．拉力F增大到10N时，物体B开始向左运动
【答案】C
【解析】【解答】A．物体B静止在地面上，处于平衡状态，则水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和，即fAB+4N＝12N
则fAB＝8N，由于力的作用是相互的，物体A受到的摩擦力为8N，A不符合题意；
B．由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s
则拉力做功的功率P＝Fv＝5N×0.2m/s＝1W
B不符合题意；
C．由图知，水平使用滑轮组，拉力做的有用功W有＝fs物
拉力端移动距离s＝2s物
拉来做的总功W总＝Fs＝F×2s物＝2Fs物
滑轮组的机械效率 η=W有W总×100%=fs物2Fs物×100%=f2F×100%=8N2×5N×100%=80%
C符合题意；
D．若拉力F增大到10N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】滑轮组上绳子的拉力，等于物体受到的力的n分之一；根据拉力和对应速度的乘积计算功率的大小；根据水平面上的物体受到的多个力，结合已知的力，计算未知力的大小；利用物体受到的力和滑轮组绳子的拉力，可以计算滑轮组的机械效率。
12．（2分）在水平地面上，个子较高的甲同学和个子较矮的乙同学共同搬运一个质量分布均匀的木箱，两人一前一后，手都作用在木箱靠近自己一侧的下边缘上，施力方向都竖直向上。第一次，甲同学在前，对木箱施加的力大小为F甲，乙同学在后，对木箱施加的力大小为F乙；第二次，甲、乙同学互换位置，甲同学对木箱施加的力大小为F甲′，乙同学对木箱施加的力大小为F乙′。假设甲、乙同学身体和手臂都伸直，则（ ）
A．F甲＞F乙 B．F甲′＝F乙′
C．F甲＞F甲′ D．F乙＝F乙′
【答案】D
【解析】【解答】A．如下图所示，以B为支点，甲的力臂为BK，阻力臂为BH，根据杠杆的平衡条件有
F甲×BK=G×BH
F甲=G×BHKB ……①
以A为支点，根据力臂的知识及数学知识可知，乙的力臂大小等于BK，阻力臂大小等于KH，根据杠杆的平衡条件有 F乙×BK=G×KH
F乙=G×KHKB ……②
因 KH>BH
故F甲＜F乙
A不符合题意；
B．甲、乙同学互换位置，甲同学对木箱施加的力大小为F甲′，乙同学对木箱施加的力大小为F乙′，如下图所示，以A为支点，甲的力臂为AN，阻力臂为AM，根据杠杆的平衡条件有
F′甲×AN=G×AM
F′甲=G×AMAN ……③
以B为支点，乙的力臂大小等于AN，阻力臂大小等于MN，根据杠杆的平衡条件有 F′乙×AN=G×MN
F′乙=G×MNAN ……④
因 MN>AM
由③④知F甲′＜F乙′
B不符合题意；
CD．根据题意可知，在上面两个图中，木箱与水平面的夹角相同，根据已知条件有KB=AN
HB=AM
KH=MN
由①③得F甲=F甲′
C不符合题意；由②④得F乙＝F乙′
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】找出两个人搬箱子时的支点和动力臂、阻力臂，然后根据杠杆的平衡条件来求解。
13．（2分）重为100N的甲物体静止在水平地面上时。对地面的压强为6×105Pa、现将甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，乙物体的质量为3kg。杠杆在水平位置平衡时。如图所示。OA：AB=2：7，g取10N/kg。要使甲物体恰好被细绳拉离地面。则（ ）
A．甲物体的重力减少20N
B．甲物体的底面积应小于6×10-5m2
C．移动支点O的位置，使AO：AB=14
D．杠杆B端所挂物体的质量至少增加至4kg
【答案】D
【解析】【解答】A．甲物体的质量不变，所以重力不变，A不符合题意；
B．由重力的计算公式可得，乙物体的重力为G=mg=3kg×10N/kg=30N
由杠杆平衡条件F1×l1=F2×l2
得，杠杆平衡时A端所受得拉力应为 F1=F2×l2l1=G×OBOA=G×(AB−OA)OA=30N×(7−2)2=75N
而甲物体的重力为100N，此时甲物体对地面的压力为F1=G甲-F1=100N-75N=25N
p=FS
可得，甲物体对地面的压力的受力面积为 S=Fp=G甲p0=100N6×105Pa≈16.7×10−5m2
B不符合题意；
C．若移动支点使AO：AB=1：4
则AO：OB=1：3
由杠杆平衡条件得 OA⋅G甲OB⋅G=1×100N3×30N=109≠1
C不符合题意；
D．要使甲物体恰好被拉起，由杠杆平衡条件可得，B端应施加的力为 GB=F2=F1×l1l2=G甲×OAAB−OA==100N×27−2=40N
由重力的计算公式可得，乙物体的质量应为 m乙=GBg=40N10N/kg=4kg
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】杠杆处于平衡状态，结合动力、动力臂、阻力、阻力臂，利用杠杆的平衡条件分析求解即可。
14．（2分）某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为3.2N．g取10N/kg。在0~2s的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．物体上升的速度为0.1m/s B．机械提升动滑轮做的功0.2J
C．滑轮组的机械效率为90% D．拉力F的功率为0.64W
【答案】D
【解析】【解答】A．由图可知，当物体运动2s时，路程是10cm，物体上升速度为 v物=s物t=10cm2s=0.1m2s=0.05m/s
A不符合题意；
B．动滑轮做的功 W动=G动s物=m动gs物=0.05kg×10N/kg×0.1m=0.05J
B不符合题意；
C．当物体运动2s时，路程是10cm，有用功为 W有=G物s物=m物gs物=0.45kg×10N/kg×0.1m=0.45J
总功为 W总=Fs绳=3.2N×0.4m=1.28J
机械效率为 η=W有W总×100%=0.45J1.28J×100%≈35.2%
C不符合题意；
D．根据图可知，当绳子运动2s时，路程是40cm，绳子的速度为 v绳=s绳t=40cm2s=0.4m2s=0.2m/s
拉力F的功率为 P=Fv绳=3.2N×0.2m/s=0.64W
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。
15．（2分）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．此滑轮组动滑轮的重力为 2N
B．当 G物＝6N 时，机械效率约为 η＝66.7%
C．同一滑轮组 η 随 G物的增大而增大，最终将超过 100%
D．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
【答案】B
【解析】【解答】解：A、由图象可知，当G＝12N时，η＝80%，
不计绳重和摩擦，则η＝ W有用W总 ═ GℎGℎ+G动ℎ ＝ GG+G动 ，
即80%＝ 12N12N+G动 ，
解得G动＝3N，A不符合题意；
B、当G物＝6N时，此时的机械效率：
η′＝ W有用W总 ═ GℎGℎ+G动ℎ ＝ GG+G动 ＝ 6N6N+3N ×100%≈66.7%．B符合题意。
C、由图象可知，同一滑轮组η 随 G物的增大而增大，
由题知，不计绳重和摩擦；使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重做额外功，所以总功一定大于有用功；由公式η＝ W有用W总 知，机械效率一定小于1，即同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能超过100%，C不符合题意；
D、G物不变，改变图甲中的绕绳方式，如下图所示，
因为此图与题中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同，
忽略绳重及摩擦时，额外功：W额＝G动h，则额外功W额相同，
又因为W总＝W有+W额，所以总功相同，
由η＝ W有用W总 知，两装置的机械效率相同，即η1＝η2；所以，G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率不变，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用η＝ W有用W总 ═ GℎGℎ+G动ℎ ＝ GG+G动 先计算动滑轮的重力，再计算G物＝6N 时的机械效率；使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；G不变，改变图中的绕绳方式，做的有用功相同，忽略绳重及摩擦，所做的额外功为提升动滑轮做的功，由W额=Gh可知额外功相同，又因为总功等于有用功加上额外功，所以总功相同，所以可以得机械效率相同.
二、填空题(共5题；共9分)
16．（2分）如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动，则物体A与地面间滑动摩擦力为 N；若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动，则物体A与地面间滑动摩擦力将 （不计滑轮自重及滑轮与绳间摩擦）。
【答案】150；不变
【解析】【解答】物体A沿水平地面做匀速直线运动，物体A和动滑轮处于平衡状态，将动滑轮与物体当成一个整体，该整体受到了向左的3段绳子的拉力，总拉力为150N，还受到了向右的地面给其的摩擦力，摩擦力与总拉力是平衡力，故摩擦力的大小为150N。
由于A与地面的摩擦力属于滑动摩擦力，只与接触面的粗糙程度有关和压力的大小有关，与速度无关，故摩擦力的大小不变。
【分析】根据滑轮组上绳子股数和绳子上的拉力，计算物体受到的力的大小；水平面上的物体，受到的摩擦力和压力、粗糙程度有关，和拉力大小无关。
17．（2分）如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆OA，其中点B处挂一重力为100N的物体在A处施加竖直向上的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F大小为 N；若始终保持拉力F的方向竖直向上，则在杠杆从水平位置匀速转动到图中虚线位置的过程中，拉力F大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】50；不变
【解析】【解答】如图所示，杠杆在水平位置平衡，据杠杆的平衡条件有G⋅OB=F⋅OA
即100N⋅OB=F⋅2OB
解得F=50N
在杠杆转动过程中，动力和阻力的方向都不变，虽然动力臂与阻力臂都变小，但两者的大小关系不变，即转动过程中，总保持l1=2l2
则动力与阻力的大小关系也保持不变，而阻力即物体重力不变，那么拉力F的大小也不变。
【分析】使用杠杆时，阻力臂和动力臂的比值不变，阻力大小不变，动力保持不变；根据杠杆的平衡条件，计算动力的大小。
18．（1分）如图所示，用平行于斜面、大小为2.5N的拉力F，将重为3.6 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，如果机械效率是72%，则斜面高度为 m。
【答案】0.2
【解析】【解答】由图可知所做的总功W总=Fs=2.5N×40×0.01m=1J
根据η=W有W总得所做的有用功W有=W总×η=1J×72%=0.72J
斜面高度为ℎ=W有G=0.72J3.6N=0.2m
【分析】根据W=Fs求出总功，根据η=W有W总求出有用功，再根据W=Gh求出斜面高度。
19．（1分）如图所示支点为O，手持弹簧测力计竖直向上拉轻质杠杆，使其处于平衡状态，物体重6N，OA=30cm，AB=20cm，弹簧测力计的示数是 N。
【答案】10
【解析】【解答】由题知阻力臂OB=OA+AB=30cm+20cm=50cm
因杠杆处于水平平衡，所以由杠杆条件得到F×OA=G×OB
F=G×OBOA=6N×50cm30cm=10N
【分析】由杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂进行计算。
20．（3分）救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升．已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10Nkg）在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为 J，整个装置的机械效率为 ，小车A与斜面间的摩擦力大小为 N．
【答案】2×104；80%；1×103
【解析】【解答】根据题意知道，小车质量是m＝1t＝1000kg，
其重力是：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N，
钢绳做的有用功：W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J，
不计车长、拉力端移动距离是：s＝2L＝2×5m＝10m，
拉力做的总功是：W总＝Fs＝2.5×103N×10m＝2.5×104J，
整个装置的机械效率： η=W有用W总=2×104J2.5×104J ×100%＝80%；
不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，克服小车A与斜面间的摩擦做的功为额外功，W额＝W总﹣W有用＝2.5×104J﹣2×104J＝5×103J，
由W额＝fL可得摩擦力是： f=W额L=5×103J5m ＝1×103N．
【分析】根据物体的质量计算重力；利用重力和高度的乘积计算有用功；根据拉力和距离的乘积计算总功；利用有用功和总功的比值计算机械效率；总功和有用功的差计算额外功，结合距离计算物体受力大小。
三、作图题(共1题；共6分)
21．（6分）按照题目要求作图：
（1）（2分）在图甲中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2；
（2）（2分）利用滑轮组提升物体A，用笔画线代替绳子，在图乙中画出最省力的绳子绕法；
（3）（2分）在火车上某乘务员需要把如图所示的手推车前轮推上一个小台阶，请画出他施加在把手E处的最小力F和其力臂l。
【答案】（1）解：如图所示：
（2）解：如图所示：
（3）解：如图所示：
【解析】【解答】（1）过支点O作力F2的垂线段l2，即为鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂，如下图所示：
（2）最省力的绳子绕法，即绳子有效段数最多，两个滑轮组成的滑轮组绳子的有效段数最多为3，根据“奇动偶定”，绳子的一端先连接在动滑轮的挂钩上，然后依次绕过定滑轮和动滑轮，最省力的绳子绕法如下图所示：
（3）根据实际情况，把手推车前轮推上一个小台阶，售货员向下按扶把，A为支点，手推车的重力是一定的，阻力臂也是一定的，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，力臂越长越省力，所以要找最小的力，应该首先确定最长的力臂，从E到A点的距离为最长的力臂l，然后过E点做力臂的垂线，即为最小的力，如下图所示：
【分析】（1）力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点；②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线；③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂。
（2）滑轮组最省力，就是用尽可能多的绳子的段数来承担物重。画重力应选明确力的大小、方向和作用点，再按作图的要求画出这个力。
（3）根据杠杆的平衡条件，力臂越长越省力。所以要找最小的力，应该首先确定最长的力臂。
四、实验探究题(共3题；共17分)
22．（5分）在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有：轻质杠杠、支架、细线、质量相同的钩码若干。
（1）（1分）实验前，将杠杆中点置于支架上，杠杆静止时如图甲所示。此时应把杠杆两端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）（1分）小郑调节杠杆水平平衡后，如图乙在杠杆左右两侧挂钩码，调节杠杆平衡，并记录三组数据如下表所示；
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
1.0
0.05
1.0
0.05
2
1.5
0.10
0.5
0.30
3
2.0
0.15
1.5
0.20
分析表中的数据，小郑得出杠杆的平衡条件是： ；
（3）（1分）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡，如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆 （选填“左”或“右”）端将下沉；
（4）（2分）同学们在实验的交流评估环节中，小巫提出她们小组未能完成实验，原因是无论怎样调节平衡螺母。都不能使杠杆在水平位置平衡，于是同学们就此展开了热烈的讨论，下列说法合理的是____。
A．可能是实验器材未放置在水平桌面上
B．可能是杠杆左右两边平衡螺母质量相差太大
C．可增大支点处的摩擦，使杠杆在水平位置平衡
D．在杠杆偏低一侧的平衡螺母处粘上适量橡皮泥，使杠杠在水平位置平衡
【答案】（1）右
（2）F1l1=F2l2
（3）左
（4）B
【解析】【解答】（1）实验前，如果杠杆不在水平位置平衡，可通过向偏高的一端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）根据表格中的数据可知，在3组实验中，每组实验中的动力和动力臂之积、阻力和阻力臂之积都相等。3组实验中，杠杆均平衡，故可初步得出杠杆的平衡条件为：F1l1=F2l2。
（3）图乙中，设每个钩码重为G，杠杆上每个小格的长度为L。如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，根据杠杆平衡条件可知 3G×3L>2G×4L
故如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，杠杆将不平衡，且杠杆左端会下沉。
（4） A．实验中，小巫小组无论怎样调节平衡螺母都不能使杠杆在水平位置平衡，如果是因为没有将实验器材放到水平桌面上，那么可以通过再次向偏高的一端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，A不符合题意；
B．根据杠杆的平衡条件可知，即使向偏高一侧调节平衡螺母至杠杆的端点处，仍然会因为左右两边平衡螺母质量相差太大，导致无法将杠杆调节至水平位置，B符合题意；
C．增大支点处的摩擦可能无法得出杠杆的平衡条件，C不符合题意；
D．在杠杆偏低一侧的平衡螺母处粘上适量橡皮泥，只会让偏低一侧的杠杆更加下沉一些，杠杆更加不会在水平位置平衡了，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，调节杠杆平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；探究杠杆平衡条件时，杠杆在倾斜一定角度的位置进行实验，力臂不在杠杆上，不方便测量；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于读出力臂大小。
（2）由前两组可以得到杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。第三组已知动力和动力臂、阻力臂，所以可以得到阻力；
（3）利用杠杆的平衡条件分析计算。
23．（8分）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示；
实验
次数
钩码所受的
重力G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力
F/N
绳自由端移动的距离s/cm
机械效率
η
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
3
6
10
2.2
30
90.9%
4
6
15
2.2
45
90.9%
（1）（1分）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 运动；
（2）（1分）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重为 N；
（3）（1分）第2次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 ；
（4）（1分）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所受重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）；
（5）（2分）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是____。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
【答案】（1）匀速
（2）0.4
（3）0.4；88.9%
（4）大；无关
（5）B
【解析】【解答】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。
（2）在第一次实验时，滑轮组的绳子段数 n=sℎ=30cm10cm=3
忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重 G动＝nF﹣G＝3×0.8N﹣2N＝0.4N
（3）第2次实验时所做的有用功为 W有用＝Gℎ＝4N×10×10−2m＝0.4J
第2次做的总功 W总＝Fs＝1.5N×30×10−2m＝0.45J
滑轮组的机械效率是 η=W有W总=0.4J0.45J≈88.9%
（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
（5）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，A不符合题意。
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，B符合题意。
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据 v=st分析，机械效率与物体提升的速度无关，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。
（2）由s=nh可求动滑轮上绳子的段数，忽略绳重和摩擦，根据F= 1n（G+G动）可以计算出动滑轮的重。
（3）根据W有用=Gh得出第2次实验时所做的有用功，根据W总=Fs得出第2次做的总功，根据η=W有用W总求出滑轮组的机械效率；
（4）分析1、2、3次实验的数据得出结论；分析3、4次实验的数据可得出滑轮组的机械效率与钩码上升的高度的关系。
（5）A、增大绳重，增大了额外功，而有用功不变，总功增大，结合滑轮组的机械效率公式分析。
B、减轻动滑轮重，减小了额外功，而有用功不变，总功减小，结合滑轮组的机械效率公式分析。
C、由（4）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v= st分析。
24．（4分）小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面倾
斜角θ
小车重G/N
斜面高
h/m
斜面
长s/m
拉力
F/N
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率η/%
12°
5
0.2
1
2.1
1.0
2.1
47.6
30°
5
0.5
1
3.6
2.5
（a）
69.4
45°
5
0.7
1
4.3
3.5
4.3
81.4
（1）（1分）实验过程中拉力应沿着斜面使小车在斜面上做 运动；
（2）（1分）表格中空格的数据应为：（a） ；
（3）（1分）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越 ；
（4）（1分）若将小车换成等质量的木块做实验，机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）匀速直线
（2）3.6
（3）高
（4）变小
【解析】【解答】（1）根据二力平衡，实验过程中拉力应沿着斜面使小车在斜面上做匀速直线运动，便于读出弹簧测力计的示数。
（2）表格中的（a）处数据是做的总功，即W总=Fs=3.6N×1m=3.6J
（3）分析上表中的数据，斜面倾角由12°逐渐增大至30°、45°后，拉力由2.1N增大至3.6N、4.3N，机械效率由47.6%增大至69.4%、81.4%，即斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越高。
（4）若将小车换成等质量的木块做实验，木块受到的摩擦力大，同样条件下拉力做的有用功不变但无用功增大，则机械效率将变小。
【分析】（1）探究斜面上省力情况时，物体在斜面上匀速直线运动；
（2）根据力和距离的乘积，计算做功多少；
（3）在斜面高度一定时，斜面的倾角越大，机械效率越大；
（4）斜面的倾斜角度相同时，斜面上的摩擦力越大，机械效率减小。
五、计算题(共3题；共38分)
25．（12分）如图所示，小明家在装修，为了帮爸爸把重力为1000N的木箱搬到1.5m高的卡车车厢里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成一个斜面，将木箱拉至斜面顶端，若斜面的机械效率为75%，求：
（1）（4分）小明所做的有用功；
（2）（4分）沿斜面方向的拉力；
（3）（4分）木箱受到的摩擦力。
【答案】（1）解：木箱的重力G=1000N，小明做的有用功W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J
答：小明所做的有用功为1500J
（2）解：由η=W有用W总可得小明做的总功W总=W有用η=1500J75%=2000J
由W总=Fs可得拉力大小F=W总s=2000J5m=400N
答：沿斜面方向的拉力为400N；
（3）解：克服摩擦力所做的额外功W额=W总-W有=2000J-1500J=500J
由W额=fs可得，物体和斜面之间的摩擦力f=W额s=500J5m=100N
答：木箱受到的摩擦力为100N。
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算做功多少；
（2）根据有用功和机械效率的比值，计算总功，结合距离计算拉力大小；
（3）根据总功和有用功的差，计算额外功，结合距离计算摩擦力。
26．（13分）如图所示，杠杆AB在竖直向下的拉力F作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时采集的信息：求：
OA/m
OB/m
物重G/N
A端上升的高度h/m
B端下降的距离s/m
做的额外功W额外 /J
0.4
0.8
40
0.2
0.4
2
（1）（4分）有用功；
（2）（4分）拉力F的大小；
（3）（5分）杠杆的机械效率。
【答案】（1）解：有用功为W有用=G物h=40N×0.2m=8J
答：有用功8J。
（2）解：总功为W总=W有用+W额外= 8J+2J=10J
由W总=Fs，得拉力F的大小 F=W总S=10J0.4m=25N
答：拉力F的大小25N。
（3）解：杠杆的机械效率 η=W有用W总×100% =8J10J×100%=80%
答：杠杆的机械效率80%。
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算做功多少；
（2）根据有用功和额外功的和，计算总功；结合力的大小，计算距离；
（3）根据有用功和总功的比值，计算机械效率。
27．（13分）重量为600N的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，问：
（1）（4分）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）（4分）动滑轮受到的重力；
（3）（5分）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
【答案】（1）解：由图可知，n＝3，则绳端移动的距离s＝nh＝3×6m＝18m
拉力做的功W＝Fs＝400N×18m＝7200J
拉力的功率P＝Wt＝7200J60s＝120W
答：拉力的功率为120W；
（2）解：由图乙可知，物重G＝300N时，滑轮组的机械效率η＝60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率η＝W有用W总=Gℎ(G+G动)ℎ=GG+G动=300N300N+G动=60%
解得G动＝200N
答：动滑轮受到的重力为200N；
（3）解：已知工人的重力为600N，则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＝600N
由F＝1n（G+G动）
可得，提升的最大物重G大＝nF大−G动＝3×600N−200N＝1600N
则滑轮组的最大机械效率：η大＝G大G大+G动×100%＝1600N1600N+200N×100%≈88.9%
答：该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
【解析】【分析】（1）根据力和距离的乘积，计算做功多少，功和时间的比值， 计算功率；
（2）根据物体的重力和滑轮组的机械效率，可以计算动滑轮的重力；
（3）根据人的重力计算最大拉力，结合动滑轮的重力计算物体的重力，利用最大的物体的重力和最大的拉力，计算最大的机械效率。
2021-2022学年人教版物理八年级下册第十二章简单机械单元检测题
附解析教师版
一、单选题(共15题；共30分)
1．（2分）下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是（ ）
A．机械效率越大，做的有用功一定越多
B．功率越大，做功越快
C．有力作用在物体上，力一定对物体做了功
D．功率小，机械效率也一定低
【答案】B
【解析】【解答】A．因为机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率越大，做的有用功不一定越多，A不符合题意；
B．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，B符合题意；
C．有力作用在物体上，物体力的方向上没有移动距离，力不做功，C不符合题意；
D．机械效率是有用功与总功的比值，与功率的大小无关，D不符合题意．
故答案为：B
【分析】物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功；功率表示做功的快慢；机械效率是有用功和总功的比值大小。
2．（2分）如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．托盘天平
C．核桃夹 D．筷子
【答案】D
【解析】【解答】AC．羊角锤和核桃夹在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，AC不符合题意；
B．托盘天平的动力臂和阻力臂相等，是等臂杠杆，B不符合题意；
D．筷子在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】三种杠杆：
(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力。特点是省力，但费距离。（如剪铁剪刀，铡刀，起子）
(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力。特点是费力，但省距离。（如钓鱼杠，理发剪刀等）
(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力。特点是既不省力，也不费力。（如：天平）
3．（2分）如图，在探究杠杆平衡条件时，左边的钩码个数和位置保持不变，右边弹簧测力计的作用点固定，只改变测力计与水平方向的角度，则能描述测力计示数F与θ关系的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】【解答】当测力计和杠杆的角度从0°逐渐增加到90°时，动力臂越来越大，动力越来越小，当测力计和杠杆垂直时，此时动力臂最大，动力最小，当测力计和杠杆的角度从90°逐渐增加到180°时，角度越大，动力臂越小，动力越大；由于θ不能达到180°，所以拉力不可能减小到零。
故答案为：B。
【分析】杠杆上只拉力的力臂变大时，拉力减小。
4．（2分）用如图所示的装置提升同一物体，在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】【解答】A．此图是定滑轮，由定滑轮工作特点可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下不省力，即F1=G；
B．此图是动滑轮，由动滑轮工作特点可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下省一半的力，即拉力为 F2=G2 ；
C．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子为3段，则在滑轮重及摩擦不计的情况下，拉力为 F3=G3；
D．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子为2段，则在滑轮重及摩擦不计的情况下，拉力为 F4=G2；
由以上可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是C，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据滑轮组绳子拉力的计算，定滑轮及其工作特点和动滑轮及其工作特点对各个选项注意分析即可。
5．（2分）用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑．则F1与F2的大小关系是( )
A．F1=F2 B．F2
【答案】D
【解析】【解答】如下图，设滑轮上下两根绳子的拉力为F，由图，B给A的摩擦力为f'，地面给A的摩擦力为f．根据滑轮特点，则F1=2F，F=f +f′．因B对A的摩擦力与A对B的摩擦力为相互作用力，所以A给B的摩擦力大小也等于f'，又因B静止，受平衡力，则F2= f'．综合以上分析可知：
A．F1>F2，A不符合题意．BCD．F1=2F =2（f +f'）=2（f +F2）=2f +2F2，则F2<2F2
故答案为：D
【分析】在平衡力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态。对动滑轮、物块B和木板A进行受力分析，明确各自受哪些力，方向如何，确定大小关系。
6．（2分）用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F1、F2，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．F1和F2大小相等 B．绳子自由端移动的距离相等
C．F1和F2的功率相同 D．两个滑轮组的机械效率相同
【答案】D
【解析】【解答】A．不计绳重及摩擦，甲滑轮组动滑轮上的绳子段数为3，则绳子的拉力F1=1n1(G物+G轮)=13(G物+G轮)
乙滑轮组动滑轮上的绳子段数为2，则绳子的拉力 F2=1n2(G物+G轮)=12(G物+G轮)
所以F1和F2大小不相等，A不符合题意；
B．提升物体的高度相同，甲绳子自由端移动的距离s1=n1h=3h
乙绳子自由端移动的距离s2=n2h=2h
绳子自由端移动的距离不相等，B不符合题意；
C．不计绳重及摩擦，甲拉力做的功 W1=F1s1=12(G物+G轮)×2ℎ=(G物+G轮)ℎ
乙拉力做的功 W2=F2s2=13(G物+G轮)×3ℎ=(G物+G轮)ℎ
W1=W2，物体上升相同的高度，绳子自由端移动的距离不相等，速度相同，则两滑轮组使物体上升相同高度所需时间不同，由 P=Wt可得，功率不同，C不符合题意；
D．提升的物体高度相同，则额外功和有用功为W额=G轮h，W有用=G物h
滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同，滑轮组的机械效率 η=W有用W总
所以滑轮组的机械效率相同，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】不计绳重及摩擦，拉力等于物重和动滑轮重之和的 1n。
把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度，做额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
绳子自由端移动的距离s=nh，物体上升的速度是绳子自由端拉动速度的 1n；物体上升高度相同，所需时间长短决定于上升的速度；甲、乙两绳自由端的速度相同，拉力功率大小用公式P=Fv比较。
7．（2分）如图所示，有一个一端固定在墙壁上的可绕O点转动的杠杆，在A点悬挂一个装有水的敞口水杯，在B点用竖直向上的拉力F使杠杆在如图所示的位置保持平衡。拔下杯底的塞子，则拉力F随时间t变化的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】由杠杆平衡原理可得F×OB=(G水+G桶)×OA
F=(G水+G桶)×OAOB
当桶中水放完时，力F不为0，且随着时间的推移，水对桶底的压强越来越小，水的流速先快后慢，桶和水的总重开始下降较快，后期下降较慢，力F开始减小较快，后期减小较慢，ABD的图像不符合题意，C图像符合题意。
故答案为：C。
【分析】在杠杆平衡时，若只减小阻力，动力会逐渐减小。
8．（2分）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某同学用同一滑轮组提升钩码，实验数据记录如下表，下列说法正确的是（ ）
序号
钩码重/N
钩码上升的距离/cm
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
①
2
5
1
15
66.7%
②
4
5
1.7
15
78.4%
③
4
10
1.7
30
78.4%
④
6
5
2.4
15
83.3%
A．数据④中，滑轮组所做的有用功为30J
B．由数据①可知，实验所用滑轮组承重绳段数n=2
C．研究滑轮组机械效率与钩码重的关系，可选用数据①②④
D．对比数据③④可知，滑轮组机械效率与钩码上升距离有关
【答案】C
【解析】【解答】A．由数据④中可知，钩码的重力为G=6N，钩码上升的高度为h=5cm=0.05m
故可知滑轮组所做的有用功为W=Gh=6N×0.05m=0.3J
A不符合题意；
B．由数据①可知，钩码上升的距离为5cm，弹簧测力计上升的距离为15cm，即弹簧测力计上升的高度为钩码上升高度的3倍，故可知实验所用滑轮组承重绳段数为n=3，B不符合题意；
C．要研究滑轮组机械效率与钩码重的关系，应控制其它条件不同，改变钩码的重力，故可选用数据①②④，C符合题意；
D．数据③④中，没有控制钩码的重力相同，故无法得出滑轮组的机械效率与钩码上升距离的关系，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用W=Fs求出总功与有用功及克服动滑轮自重做功，再根据滑轮组的机械效率计算公式分析解答。
9．（2分）下面把车轮推上台阶的四种方法，推力的作用点相同，推力的方向不同，如图所示，则哪一种推法最省力（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】车轮与台阶的接触点即为支点，根据F1l1=F2l2可知，车轮的重力即为阻力，重力的作用点在车轮的圆心处，故F2l2是一个定值，动力臂越大，则动力越小，由于推力的作用点相同，故连接推力的作用点和支点，将其作为动力臂，是最长的动力臂，做该连线的垂线，即力的作用线，如下图所示：
C符合题意。
故答案为：C。
【分析】由杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定的情况下，动力臂越长，动力越小，根据图示找出最长的动力臂，即可找出最省力的推法。
10．（2分）如图所示甲、乙两套装置所用每个滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1＝G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是（ ）
A．F1＞F2 η1＜η2 P1＜P2 B．F1＞F2 η1＝η2 P1＝P2
C．F1＜F2 η1＜η2 P1＞P2 D．F1＜F2 η1＝η2 P1＞P2
【答案】B
【解析】【解答】由图可知n1=2，n2=3
已知每个滑轮的质量相同，则动滑轮重相同；且两滑轮组均只有一个动滑轮，不计绳重及摩擦，则绳子受到的拉力分别为F1=12(G1+G动)
F2=13(G2+G动)
因G1=G2，故F1＞F2；因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度都相同，且W额=G动h，W有用=G物h
所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同；由η=W有W总可知，两滑轮组的机械效率相同，即 η1=η2；又因为所用时间相同、总功相同，所以由P=Wt可知，拉力做功的功率P1= P2，B符合题意；ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】使用滑轮组时，绳子股数越多，省力越大；使用滑轮时，有用功和额外功相同，机械效率相同；根据功和时间的比值， 可以计算功率的大小。
11．（2分）如图所示，拉力F为5N，物体A以0.1m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，弹簧测力计示数为12N。下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到的摩擦力为16N
B．拉力F的功率为1.5W
C．滑轮组的机械效率为80%
D．拉力F增大到10N时，物体B开始向左运动
【答案】C
【解析】【解答】A．物体B静止在地面上，处于平衡状态，则水平方向上物体B受到向右的弹簧拉力等于地面对它向左的摩擦力与物体A对它向左的摩擦力之和，即fAB+4N＝12N
则fAB＝8N，由于力的作用是相互的，物体A受到的摩擦力为8N，A不符合题意；
B．由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s
则拉力做功的功率P＝Fv＝5N×0.2m/s＝1W
B不符合题意；
C．由图知，水平使用滑轮组，拉力做的有用功W有＝fs物
拉力端移动距离s＝2s物
拉来做的总功W总＝Fs＝F×2s物＝2Fs物
滑轮组的机械效率 η=W有W总×100%=fs物2Fs物×100%=f2F×100%=8N2×5N×100%=80%
C符合题意；
D．若拉力F增大到10N时，A在运动过程中，A对B的压力不变、接触面的粗糙程度不变，则A和B之间的摩擦力不变，所以物体B的运动状态不会改变，即物体B仍然静止，不会向左运动，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】滑轮组上绳子的拉力，等于物体受到的力的n分之一；根据拉力和对应速度的乘积计算功率的大小；根据水平面上的物体受到的多个力，结合已知的力，计算未知力的大小；利用物体受到的力和滑轮组绳子的拉力，可以计算滑轮组的机械效率。
12．（2分）在水平地面上，个子较高的甲同学和个子较矮的乙同学共同搬运一个质量分布均匀的木箱，两人一前一后，手都作用在木箱靠近自己一侧的下边缘上，施力方向都竖直向上。第一次，甲同学在前，对木箱施加的力大小为F甲，乙同学在后，对木箱施加的力大小为F乙；第二次，甲、乙同学互换位置，甲同学对木箱施加的力大小为F甲′，乙同学对木箱施加的力大小为F乙′。假设甲、乙同学身体和手臂都伸直，则（ ）
A．F甲＞F乙 B．F甲′＝F乙′
C．F甲＞F甲′ D．F乙＝F乙′
【答案】D
【解析】【解答】A．如下图所示，以B为支点，甲的力臂为BK，阻力臂为BH，根据杠杆的平衡条件有
F甲×BK=G×BH
F甲=G×BHKB ……①
以A为支点，根据力臂的知识及数学知识可知，乙的力臂大小等于BK，阻力臂大小等于KH，根据杠杆的平衡条件有 F乙×BK=G×KH
F乙=G×KHKB ……②
因 KH>BH
故F甲＜F乙
A不符合题意；
B．甲、乙同学互换位置，甲同学对木箱施加的力大小为F甲′，乙同学对木箱施加的力大小为F乙′，如下图所示，以A为支点，甲的力臂为AN，阻力臂为AM，根据杠杆的平衡条件有
F′甲×AN=G×AM
F′甲=G×AMAN ……③
以B为支点，乙的力臂大小等于AN，阻力臂大小等于MN，根据杠杆的平衡条件有 F′乙×AN=G×MN
F′乙=G×MNAN ……④
因 MN>AM
由③④知F甲′＜F乙′
B不符合题意；
CD．根据题意可知，在上面两个图中，木箱与水平面的夹角相同，根据已知条件有KB=AN
HB=AM
KH=MN
由①③得F甲=F甲′
C不符合题意；由②④得F乙＝F乙′
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】找出两个人搬箱子时的支点和动力臂、阻力臂，然后根据杠杆的平衡条件来求解。
13．（2分）重为100N的甲物体静止在水平地面上时。对地面的压强为6×105Pa、现将甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂乙物体，乙物体的质量为3kg。杠杆在水平位置平衡时。如图所示。OA：AB=2：7，g取10N/kg。要使甲物体恰好被细绳拉离地面。则（ ）
A．甲物体的重力减少20N
B．甲物体的底面积应小于6×10-5m2
C．移动支点O的位置，使AO：AB=14
D．杠杆B端所挂物体的质量至少增加至4kg
【答案】D
【解析】【解答】A．甲物体的质量不变，所以重力不变，A不符合题意；
B．由重力的计算公式可得，乙物体的重力为G=mg=3kg×10N/kg=30N
由杠杆平衡条件F1×l1=F2×l2
得，杠杆平衡时A端所受得拉力应为 F1=F2×l2l1=G×OBOA=G×(AB−OA)OA=30N×(7−2)2=75N
而甲物体的重力为100N，此时甲物体对地面的压力为F1=G甲-F1=100N-75N=25N
p=FS
可得，甲物体对地面的压力的受力面积为 S=Fp=G甲p0=100N6×105Pa≈16.7×10−5m2
B不符合题意；
C．若移动支点使AO：AB=1：4
则AO：OB=1：3
由杠杆平衡条件得 OA⋅G甲OB⋅G=1×100N3×30N=109≠1
C不符合题意；
D．要使甲物体恰好被拉起，由杠杆平衡条件可得，B端应施加的力为 GB=F2=F1×l1l2=G甲×OAAB−OA==100N×27−2=40N
由重力的计算公式可得，乙物体的质量应为 m乙=GBg=40N10N/kg=4kg
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】杠杆处于平衡状态，结合动力、动力臂、阻力、阻力臂，利用杠杆的平衡条件分析求解即可。
14．（2分）某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450g，所用动滑轮的质量为50g，绳子自由端的拉力F为3.2N．g取10N/kg。在0~2s的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．物体上升的速度为0.1m/s B．机械提升动滑轮做的功0.2J
C．滑轮组的机械效率为90% D．拉力F的功率为0.64W
【答案】D
【解析】【解答】A．由图可知，当物体运动2s时，路程是10cm，物体上升速度为 v物=s物t=10cm2s=0.1m2s=0.05m/s
A不符合题意；
B．动滑轮做的功 W动=G动s物=m动gs物=0.05kg×10N/kg×0.1m=0.05J
B不符合题意；
C．当物体运动2s时，路程是10cm，有用功为 W有=G物s物=m物gs物=0.45kg×10N/kg×0.1m=0.45J
总功为 W总=Fs绳=3.2N×0.4m=1.28J
机械效率为 η=W有W总×100%=0.45J1.28J×100%≈35.2%
C不符合题意；
D．根据图可知，当绳子运动2s时，路程是40cm，绳子的速度为 v绳=s绳t=40cm2s=0.4m2s=0.2m/s
拉力F的功率为 P=Fv绳=3.2N×0.2m/s=0.64W
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。
15．（2分）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．此滑轮组动滑轮的重力为 2N
B．当 G物＝6N 时，机械效率约为 η＝66.7%
C．同一滑轮组 η 随 G物的增大而增大，最终将超过 100%
D．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
【答案】B
【解析】【解答】解：A、由图象可知，当G＝12N时，η＝80%，
不计绳重和摩擦，则η＝ W有用W总 ═ GℎGℎ+G动ℎ ＝ GG+G动 ，
即80%＝ 12N12N+G动 ，
解得G动＝3N，A不符合题意；
B、当G物＝6N时，此时的机械效率：
η′＝ W有用W总 ═ GℎGℎ+G动ℎ ＝ GG+G动 ＝ 6N6N+3N ×100%≈66.7%．B符合题意。
C、由图象可知，同一滑轮组η 随 G物的增大而增大，
由题知，不计绳重和摩擦；使用滑轮组时，克服物重的同时，不可避免地要克服动滑轮重做额外功，所以总功一定大于有用功；由公式η＝ W有用W总 知，机械效率一定小于1，即同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能超过100%，C不符合题意；
D、G物不变，改变图甲中的绕绳方式，如下图所示，
因为此图与题中甲图将同一物体匀速提高相同的高度，所以所做的有用功相同，
忽略绳重及摩擦时，额外功：W额＝G动h，则额外功W额相同，
又因为W总＝W有+W额，所以总功相同，
由η＝ W有用W总 知，两装置的机械效率相同，即η1＝η2；所以，G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率不变，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】利用η＝ W有用W总 ═ GℎGℎ+G动ℎ ＝ GG+G动 先计算动滑轮的重力，再计算G物＝6N 时的机械效率；使用机械时，人们为完成某一任务所必须做的功叫有用功；G不变，改变图中的绕绳方式，做的有用功相同，忽略绳重及摩擦，所做的额外功为提升动滑轮做的功，由W额=Gh可知额外功相同，又因为总功等于有用功加上额外功，所以总功相同，所以可以得机械效率相同.
二、填空题(共5题；共9分)
16．（2分）如图所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动，则物体A与地面间滑动摩擦力为 N；若增大拉力F使物体A沿水平地面做加速直线运动，则物体A与地面间滑动摩擦力将 （不计滑轮自重及滑轮与绳间摩擦）。
【答案】150；不变
【解析】【解答】物体A沿水平地面做匀速直线运动，物体A和动滑轮处于平衡状态，将动滑轮与物体当成一个整体，该整体受到了向左的3段绳子的拉力，总拉力为150N，还受到了向右的地面给其的摩擦力，摩擦力与总拉力是平衡力，故摩擦力的大小为150N。
由于A与地面的摩擦力属于滑动摩擦力，只与接触面的粗糙程度有关和压力的大小有关，与速度无关，故摩擦力的大小不变。
【分析】根据滑轮组上绳子股数和绳子上的拉力，计算物体受到的力的大小；水平面上的物体，受到的摩擦力和压力、粗糙程度有关，和拉力大小无关。
17．（2分）如图所示，可绕O点转动的轻质杠杆OA，其中点B处挂一重力为100N的物体在A处施加竖直向上的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F大小为 N；若始终保持拉力F的方向竖直向上，则在杠杆从水平位置匀速转动到图中虚线位置的过程中，拉力F大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】50；不变
【解析】【解答】如图所示，杠杆在水平位置平衡，据杠杆的平衡条件有G⋅OB=F⋅OA
即100N⋅OB=F⋅2OB
解得F=50N
在杠杆转动过程中，动力和阻力的方向都不变，虽然动力臂与阻力臂都变小，但两者的大小关系不变，即转动过程中，总保持l1=2l2
则动力与阻力的大小关系也保持不变，而阻力即物体重力不变，那么拉力F的大小也不变。
【分析】使用杠杆时，阻力臂和动力臂的比值不变，阻力大小不变，动力保持不变；根据杠杆的平衡条件，计算动力的大小。
18．（1分）如图所示，用平行于斜面、大小为2.5N的拉力F，将重为3.6 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，如果机械效率是72%，则斜面高度为 m。
【答案】0.2
【解析】【解答】由图可知所做的总功W总=Fs=2.5N×40×0.01m=1J
根据η=W有W总得所做的有用功W有=W总×η=1J×72%=0.72J
斜面高度为ℎ=W有G=0.72J3.6N=0.2m
【分析】根据W=Fs求出总功，根据η=W有W总求出有用功，再根据W=Gh求出斜面高度。
19．（1分）如图所示支点为O，手持弹簧测力计竖直向上拉轻质杠杆，使其处于平衡状态，物体重6N，OA=30cm，AB=20cm，弹簧测力计的示数是 N。
【答案】10
【解析】【解答】由题知阻力臂OB=OA+AB=30cm+20cm=50cm
因杠杆处于水平平衡，所以由杠杆条件得到F×OA=G×OB
F=G×OBOA=6N×50cm30cm=10N
【分析】由杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂进行计算。
20．（3分）救援车工作原理如图所示，当车载电机对钢绳施加的拉力F大小为2.5×103N时，小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升．已知小车A的质量为1t，斜面高为2m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g＝10Nkg）在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，钢绳所做的有用功为 J，整个装置的机械效率为 ，小车A与斜面间的摩擦力大小为 N．
【答案】2×104；80%；1×103
【解析】【解答】根据题意知道，小车质量是m＝1t＝1000kg，
其重力是：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N，
钢绳做的有用功：W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J，
不计车长、拉力端移动距离是：s＝2L＝2×5m＝10m，
拉力做的总功是：W总＝Fs＝2.5×103N×10m＝2.5×104J，
整个装置的机械效率： η=W有用W总=2×104J2.5×104J ×100%＝80%；
不计钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，克服小车A与斜面间的摩擦做的功为额外功，W额＝W总﹣W有用＝2.5×104J﹣2×104J＝5×103J，
由W额＝fL可得摩擦力是： f=W额L=5×103J5m ＝1×103N．
【分析】根据物体的质量计算重力；利用重力和高度的乘积计算有用功；根据拉力和距离的乘积计算总功；利用有用功和总功的比值计算机械效率；总功和有用功的差计算额外功，结合距离计算物体受力大小。
三、作图题(共1题；共6分)
21．（6分）按照题目要求作图：
（1）（2分）在图甲中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2；
（2）（2分）利用滑轮组提升物体A，用笔画线代替绳子，在图乙中画出最省力的绳子绕法；
（3）（2分）在火车上某乘务员需要把如图所示的手推车前轮推上一个小台阶，请画出他施加在把手E处的最小力F和其力臂l。
【答案】（1）解：如图所示：
（2）解：如图所示：
（3）解：如图所示：
【解析】【解答】（1）过支点O作力F2的垂线段l2，即为鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂，如下图所示：
（2）最省力的绳子绕法，即绳子有效段数最多，两个滑轮组成的滑轮组绳子的有效段数最多为3，根据“奇动偶定”，绳子的一端先连接在动滑轮的挂钩上，然后依次绕过定滑轮和动滑轮，最省力的绳子绕法如下图所示：
（3）根据实际情况，把手推车前轮推上一个小台阶，售货员向下按扶把，A为支点，手推车的重力是一定的，阻力臂也是一定的，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，力臂越长越省力，所以要找最小的力，应该首先确定最长的力臂，从E到A点的距离为最长的力臂l，然后过E点做力臂的垂线，即为最小的力，如下图所示：
【分析】（1）力臂的画法：①首先根据杠杆的示意图，确定杠杆的支点；②确定力的作用点和力的方向，画出力的作用线；③从支点向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂。
（2）滑轮组最省力，就是用尽可能多的绳子的段数来承担物重。画重力应选明确力的大小、方向和作用点，再按作图的要求画出这个力。
（3）根据杠杆的平衡条件，力臂越长越省力。所以要找最小的力，应该首先确定最长的力臂。
四、实验探究题(共3题；共17分)
22．（5分）在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有：轻质杠杠、支架、细线、质量相同的钩码若干。
（1）（1分）实验前，将杠杆中点置于支架上，杠杆静止时如图甲所示。此时应把杠杆两端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）（1分）小郑调节杠杆水平平衡后，如图乙在杠杆左右两侧挂钩码，调节杠杆平衡，并记录三组数据如下表所示；
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
1.0
0.05
1.0
0.05
2
1.5
0.10
0.5
0.30
3
2.0
0.15
1.5
0.20
分析表中的数据，小郑得出杠杆的平衡条件是： ；
（3）（1分）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡，如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆 （选填“左”或“右”）端将下沉；
（4）（2分）同学们在实验的交流评估环节中，小巫提出她们小组未能完成实验，原因是无论怎样调节平衡螺母。都不能使杠杆在水平位置平衡，于是同学们就此展开了热烈的讨论，下列说法合理的是____。
A．可能是实验器材未放置在水平桌面上
B．可能是杠杆左右两边平衡螺母质量相差太大
C．可增大支点处的摩擦，使杠杆在水平位置平衡
D．在杠杆偏低一侧的平衡螺母处粘上适量橡皮泥，使杠杠在水平位置平衡
【答案】（1）右
（2）F1l1=F2l2
（3）左
（4）B
【解析】【解答】（1）实验前，如果杠杆不在水平位置平衡，可通过向偏高的一端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）根据表格中的数据可知，在3组实验中，每组实验中的动力和动力臂之积、阻力和阻力臂之积都相等。3组实验中，杠杆均平衡，故可初步得出杠杆的平衡条件为：F1l1=F2l2。
（3）图乙中，设每个钩码重为G，杠杆上每个小格的长度为L。如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，根据杠杆平衡条件可知 3G×3L>2G×4L
故如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，杠杆将不平衡，且杠杆左端会下沉。
（4） A．实验中，小巫小组无论怎样调节平衡螺母都不能使杠杆在水平位置平衡，如果是因为没有将实验器材放到水平桌面上，那么可以通过再次向偏高的一端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，A不符合题意；
B．根据杠杆的平衡条件可知，即使向偏高一侧调节平衡螺母至杠杆的端点处，仍然会因为左右两边平衡螺母质量相差太大，导致无法将杠杆调节至水平位置，B符合题意；
C．增大支点处的摩擦可能无法得出杠杆的平衡条件，C不符合题意；
D．在杠杆偏低一侧的平衡螺母处粘上适量橡皮泥，只会让偏低一侧的杠杆更加下沉一些，杠杆更加不会在水平位置平衡了，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，调节杠杆平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；探究杠杆平衡条件时，杠杆在倾斜一定角度的位置进行实验，力臂不在杠杆上，不方便测量；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于读出力臂大小。
（2）由前两组可以得到杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。第三组已知动力和动力臂、阻力臂，所以可以得到阻力；
（3）利用杠杆的平衡条件分析计算。
23．（8分）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示；
实验
次数
钩码所受的
重力G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力
F/N
绳自由端移动的距离s/cm
机械效率
η
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
3
6
10
2.2
30
90.9%
4
6
15
2.2
45
90.9%
（1）（1分）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 运动；
（2）（1分）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重为 N；
（3）（1分）第2次实验时所做的有用功为 J，滑轮组的机械效率是 ；
（4）（1分）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所受重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）；
（5）（2分）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是____。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
【答案】（1）匀速
（2）0.4
（3）0.4；88.9%
（4）大；无关
（5）B
【解析】【解答】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。
（2）在第一次实验时，滑轮组的绳子段数 n=sℎ=30cm10cm=3
忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重 G动＝nF﹣G＝3×0.8N﹣2N＝0.4N
（3）第2次实验时所做的有用功为 W有用＝Gℎ＝4N×10×10−2m＝0.4J
第2次做的总功 W总＝Fs＝1.5N×30×10−2m＝0.45J
滑轮组的机械效率是 η=W有W总=0.4J0.45J≈88.9%
（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
（5）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，A不符合题意。
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，B符合题意。
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据 v=st分析，机械效率与物体提升的速度无关，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。
（2）由s=nh可求动滑轮上绳子的段数，忽略绳重和摩擦，根据F= 1n（G+G动）可以计算出动滑轮的重。
（3）根据W有用=Gh得出第2次实验时所做的有用功，根据W总=Fs得出第2次做的总功，根据η=W有用W总求出滑轮组的机械效率；
（4）分析1、2、3次实验的数据得出结论；分析3、4次实验的数据可得出滑轮组的机械效率与钩码上升的高度的关系。
（5）A、增大绳重，增大了额外功，而有用功不变，总功增大，结合滑轮组的机械效率公式分析。
B、减轻动滑轮重，减小了额外功，而有用功不变，总功减小，结合滑轮组的机械效率公式分析。
C、由（4）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v= st分析。
24．（4分）小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：
斜面倾
斜角θ
小车重G/N
斜面高
h/m
斜面
长s/m
拉力
F/N
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率η/%
12°
5
0.2
1
2.1
1.0
2.1
47.6
30°
5
0.5
1
3.6
2.5
（a）
69.4
45°
5
0.7
1
4.3
3.5
4.3
81.4
（1）（1分）实验过程中拉力应沿着斜面使小车在斜面上做 运动；
（2）（1分）表格中空格的数据应为：（a） ；
（3）（1分）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越 ；
（4）（1分）若将小车换成等质量的木块做实验，机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）匀速直线
（2）3.6
（3）高
（4）变小
【解析】【解答】（1）根据二力平衡，实验过程中拉力应沿着斜面使小车在斜面上做匀速直线运动，便于读出弹簧测力计的示数。
（2）表格中的（a）处数据是做的总功，即W总=Fs=3.6N×1m=3.6J
（3）分析上表中的数据，斜面倾角由12°逐渐增大至30°、45°后，拉力由2.1N增大至3.6N、4.3N，机械效率由47.6%增大至69.4%、81.4%，即斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越高。
（4）若将小车换成等质量的木块做实验，木块受到的摩擦力大，同样条件下拉力做的有用功不变但无用功增大，则机械效率将变小。
【分析】（1）探究斜面上省力情况时，物体在斜面上匀速直线运动；
（2）根据力和距离的乘积，计算做功多少；
（3）在斜面高度一定时，斜面的倾角越大，机械效率越大；
（4）斜面的倾斜角度相同时，斜面上的摩擦力越大，机械效率减小。
五、计算题(共3题；共38分)
25．（12分）如图所示，小明家在装修，为了帮爸爸把重力为1000N的木箱搬到1.5m高的卡车车厢里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成一个斜面，将木箱拉至斜面顶端，若斜面的机械效率为75%，求：
（1）（4分）小明所做的有用功；
（2）（4分）沿斜面方向的拉力；
（3）（4分）木箱受到的摩擦力。
【答案】（1）解：木箱的重力G=1000N，小明做的有用功W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J
答：小明所做的有用功为1500J
（2）解：由η=W有用W总可得小明做的总功W总=W有用η=1500J75%=2000J
由W总=Fs可得拉力大小F=W总s=2000J5m=400N
答：沿斜面方向的拉力为400N；
（3）解：克服摩擦力所做的额外功W额=W总-W有=2000J-1500J=500J
由W额=fs可得，物体和斜面之间的摩擦力f=W额s=500J5m=100N
答：木箱受到的摩擦力为100N。
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算做功多少；
（2）根据有用功和机械效率的比值，计算总功，结合距离计算拉力大小；
（3）根据总功和有用功的差，计算额外功，结合距离计算摩擦力。
26．（13分）如图所示，杠杆AB在竖直向下的拉力F作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时采集的信息：求：
OA/m
OB/m
物重G/N
A端上升的高度h/m
B端下降的距离s/m
做的额外功W额外 /J
0.4
0.8
40
0.2
0.4
2
（1）（4分）有用功；
（2）（4分）拉力F的大小；
（3）（5分）杠杆的机械效率。
【答案】（1）解：有用功为W有用=G物h=40N×0.2m=8J
答：有用功8J。
（2）解：总功为W总=W有用+W额外= 8J+2J=10J
由W总=Fs，得拉力F的大小 F=W总S=10J0.4m=25N
答：拉力F的大小25N。
（3）解：杠杆的机械效率 η=W有用W总×100% =8J10J×100%=80%
答：杠杆的机械效率80%。
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算做功多少；
（2）根据有用功和额外功的和，计算总功；结合力的大小，计算距离；
（3）根据有用功和总功的比值，计算机械效率。
27．（13分）重量为600N的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，问：
（1）（4分）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）（4分）动滑轮受到的重力；
（3）（5分）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
【答案】（1）解：由图可知，n＝3，则绳端移动的距离s＝nh＝3×6m＝18m
拉力做的功W＝Fs＝400N×18m＝7200J
拉力的功率P＝Wt＝7200J60s＝120W
答：拉力的功率为120W；
（2）解：由图乙可知，物重G＝300N时，滑轮组的机械效率η＝60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率η＝W有用W总=Gℎ(G+G动)ℎ=GG+G动=300N300N+G动=60%
解得G动＝200N
答：动滑轮受到的重力为200N；
（3）解：已知工人的重力为600N，则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＝600N
由F＝1n（G+G动）
可得，提升的最大物重G大＝nF大−G动＝3×600N−200N＝1600N
则滑轮组的最大机械效率：η大＝G大G大+G动×100%＝1600N1600N+200N×100%≈88.9%
答：该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
【解析】【分析】（1）根据力和距离的乘积，计算做功多少，功和时间的比值， 计算功率；
（2）根据物体的重力和滑轮组的机械效率，可以计算动滑轮的重力；
（3）根据人的重力计算最大拉力，结合动滑轮的重力计算物体的重力，利用最大的物体的重力和最大的拉力，计算最大的机械效率。
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