一、選擇題（每題3分，共30分）
1.下列圖中的簡單機械，不能省力但能省距離的是（ ）。
【答案】C。
【解析】A：自行車的腳踏裝置，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，省力但費距離。
B：盤山公路實質(zhì)是利用的斜面，省力但費距離。
C：用船槳劃水時，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，費力但省距離。
D：動滑輪實質(zhì)是動力臂等于2倍阻力臂的杠桿，能省力但費距離。故選C。
2.下列簡單機械中屬于省力機械的是（ ）。
A．斜面；B．賽艇的船槳；C．定滑輪；D．鑷子
【答案】A。
【解析】知道杠桿的動力臂大于阻力臂時，杠桿為省力杠桿，杠桿的動力臂小于阻力臂時，杠桿為費力杠桿，結(jié)合各個選項逐一分析。
A：使用斜面可以省力，屬于省力機械，故A正確。
B：賽艇的船槳在使用過程中，動力臂小于阻力臂，為費力杠桿，故B錯誤。
C：定滑輪是等臂杠桿，所以使用定滑輪不省力，故C錯誤。
D：鑷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，為費力杠桿，故D錯誤。故選A。
3.下圖所示的簡單機械一定省力的是（ ）。
【答案】A。
【解析】結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗，先判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是否省力。
A：用木棒撬石頭時，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿。
B：用船槳劃水時，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿。
C：用圖示剪刀理發(fā)時，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿。
D：定滑輪實質(zhì)是一等臂杠桿，不能省力，但可以改變力的方向。故選A。
4.如圖所示，使用時屬于費力杠桿的是（ ）。
【答案】A。
【解析】結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗，先判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。
A：用鑷子夾石塊，在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故A正確。
B：用瓶起子開瓶蓋，在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B錯誤。
C：用羊角錘拔釘子，在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C錯誤。
D：天平在使用過程中，動力臂等于阻力臂，是等臂杠桿，故D錯誤。故選A。
5.踮腳是一項很好的有氧運動（如圖），它簡單易學，不受場地的限制，深受廣大群眾的喜愛，踮腳運動的基本模型是杠桿，下列分析正確的是（ ）。
A．腳后跟是支點，是省力杠桿；
B．腳后跟是支點，是費力杠桿；
C．腳掌與地面接觸的地方是支點，是省力杠桿；
D．腳掌與地面接觸的地方是支點，是費力杠桿
【答案】C。
【解析】結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗，先判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。
如圖所示，踮腳時，腳掌與地面接觸的地方是支點，小腿肌肉對腳的拉力向上，從圖中可知動力臂大于阻力臂，是省力杠桿。故選C。
6.下列關(guān)于簡單機械在實際應(yīng)用中的說法正確的是（ ）。
A．指甲剪是省力省功的機械； B．定滑輪不省力，但能改變力的方向；
C．滑輪組既省力，又省距離，還省功；D．斜面的機械效率可以達到100%
【答案】B。
【解析】A：指甲剪由三條杠桿組成，其中既有省力杠桿也有費力杠桿，但其最終可以達到省力的目的，所以為省力機械，但使用任何機械都不省功，故A錯誤。
B：定滑輪的實質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變力的方向，故B正確。
C：滑輪組可以省力，但費距離，且不可能省功，故C錯誤。
D：使用任何機械都要做額外功，所以機械效率不可能達到100%，故D錯誤。故選B。
7.分別使用定滑輪、動滑輪、兩個定滑輪和兩個動滑輪組成的滑輪組，勻速提升同一物體到同一高度處，其機械效率分別為η定、η動、η組（不計繩重和摩擦，設(shè)每個滑輪質(zhì)量相等），則下列選項中正確的是（ ）。
A．η組＜η動＜η定；B．η動＜η定＜η組；C．η定＜η動＜η組；D．η定＜η組＜η動
【答案】A。
【解析】克服物體的重力所做的功是有用功，由題知勻速提升同一物體到同一高度處，可知做的有用功相同；不計繩子質(zhì)量和摩擦，額外功W額=G輪h，知道使用定滑輪、動滑輪、滑輪組的動滑輪的個數(shù)為0、1、2，可以得出做的額外功的大小關(guān)系，由于W總=W有用+W額，可以得出所做的總功的大小關(guān)系，再利用效率公式比較三種情況下機械效率的高低。
勻速提升同一物體到同一高度處，由W有用=Gh可知，三種情況下做的有用功相同，大小都為W有用；不計繩子質(zhì)量和摩擦，所做的額外功：W額=G動h，使用定滑輪、動滑輪、滑輪組時，動滑輪的個數(shù)分別為0、1、2，使用定滑輪、動滑輪、滑輪組時，做的額外功：W額定＜W額動＜W額組，由W總=W有用+W額可知三種情況下做的總功：W定＜W動＜W組，由可知，使用定滑輪、動滑輪，滑輪組的機械效率：η組＜η動＜η定。故選A。
8.如圖所示，某工地用滑輪組將重為5000N的貨物勻速提升6m，所用時間為20s，在繩的末端所用拉力為2200N，下列說法錯誤的是（ ）。
A．M處滑輪的作用是改變力的方向；
B．提升貨物過程中的有用功是3×104J；
C．拉力的功率為660W；
D．若只增加貨物所受的重力，滑輪組的機械效率將增大
【答案】C。
【解析】M處滑輪軸的位置不變，是定滑輪，其作用是改變力的方向，故A正確。
提升貨物過程中的有用功，故B正確。
由圖可知，n=3，則拉力端移動距離為：S=3h=3×6m=18m，拉力做的總功為：
，故拉力做功功率：
，故C錯。
只增加貨物所受的重力，有用功增加，額外功不變，有用功占總功的比值變大，滑輪的機械效率也會增大，故D正確。此題答案是C。
9.如圖，用300N的力將重為500N的物體在10s內(nèi)勻速提升2m，不計繩重和摩擦，在此過程中（ ）。
A．繩子自由端移動的距離為6m；B．動滑輪重100N；
C．拉力做功的功率為100W； D．滑輪組的機械效率為60%
【答案】B。
【解析】A．繩子自由端移動的距離為6m ，錯誤，繩子段數(shù)為2，移動距離為4m。
B．動滑輪重100N，正確，2F=G物+G動，代入，解之得。
C．拉力做功的功率為100W，錯誤，正確答案為120W。
D．滑輪組的機械效率為60%，錯誤，正確答案為83%。故選B。
10.建筑工人用如圖所示的滑輪組，在4s內(nèi)將重為1500N的物體沿水平方向勻速移動2m的過程中，所用的拉力大小為375N，物體受到水平地面的摩擦力為物重的0.4倍。在此過程中下列說法正確的是（ ）。
A．繩子自由端沿水平方向移動了6m；B．物體受到的拉力為750N；
C．拉力F的功率為750W； D．滑輪組的機械效率為80%
【答案】D。
【解析】A．由圖可知，n=2，則繩子自由端沿水平方向移動的距離s=nSA=2×2m=4m，故A錯誤。
B．物體沿水平方向勻速移動時處于平衡狀態(tài)，物體受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，
則物體受到的拉力FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N，故B錯誤。
C．拉力F做的功W總=Fs=375N×4m=1500J，則拉力F的功率，故C錯誤。
D．有用功W有=FASA=600N×2m=1200J，則滑輪組的機械效率，故D正確。故選D。
二、填空題（每空2分，共28分）
11.如題圖所示，由不同物質(zhì)制成的甲和乙兩種實心球的體積相等，此時杠桿平衡（杠桿自重、掛盤和細線的質(zhì)量忽略不計）。則杠桿左右兩邊的力臂之比為 ，1個甲球和1個乙球的質(zhì)量之比為 ，甲球和乙球的密度之比為 。
【答案】答案是：2：1、1：3、1：3。
【解析】圖中，杠桿平衡，左側(cè)杠桿力臂是右側(cè)杠桿力臂的2倍，力臂之比是：2：1；如果甲物體質(zhì)量用m甲、乙物體質(zhì)量用m乙表示，那么可以得到：
即：，質(zhì)量之比為1：3；由于甲乙兩球體積相同，故其密度比也是1：3。
故答案是：2：1、1：3、1：3。
12．小可在A端用如圖所示的動滑輪勻速提起200N的水桶，若不計繩重、滑輪重及摩擦，則人拉繩子A端的動力為 N；實際測量A端的拉力為110N，不計繩重及摩擦，則滑輪重為 N。
【答案】100、20。
【解析】（1）不計動滑輪重、繩重和摩擦，根據(jù)F=G求出拉力；（2）根據(jù)F=（G+G動）求出動滑輪重。
（1）因為動滑輪有兩段繩子吊著物體，不計動滑輪重、繩重和摩擦，拉力F=G=×200N=100N；（2）若不計繩重及摩擦，實際測量A端的拉力為110N時，根據(jù)F=（G+G動）得G動=2F﹣G=2×110N﹣200N=20N。
故答案為：100、20。
13.某建筑工地用如圖所示的滑輪組提升重物，工人對繩的拉力F為400N，并能用10s的時間將96kg的重物勻速提升2m，則拉力F的功率為 W，此時滑輪組的機械效率為 %。（不計繩重和摩擦，取g=10N/kg）
【答案】240、80。
【解析】（1）由圖知，n=3，則繩端移動的距離：s=3h=3×2m=6m，拉力F做的功：W總=FS=400N×6m=2400J；
拉力F做功的功率：；
（2）重物的重力：G=mg=96kg×10N/kg=960N，
有用功：W有用=Gh=960N×2m=1920J；
滑輪組的機械效率：。
故答案為：240、80。
14.用不計繩重和摩擦的滑輪組把重為720N的貨物勻速提高10m，所做的總功為12000J，此時滑輪組的機械效率為________，用該滑輪組提升更重的物體，機械效率會__________。（選填“變小”、“不變”或“變大”）
【答案】60%、變大。
【解析】所做有用功W有=Gh=720N ×10m=7200J ；
機械效率。提高機械效率的措施，有用功一定時，減小額外功；額外功一定時，增大有用功，對于同一滑輪組可增大提升物體重力提高機械效率。
故答案為：60%、變大。
15．用如圖所示的滑輪組將重85N的物體勻速提升2m，拉力F為50N．此過程中有用功為 J，總功為 J，滑輪組機械效率為 ，根據(jù)已知條件，以下四個物理量：①動滑輪上升的高度、②動滑輪的重力、③額外功、④拉力的功率，還能求出的有 和 （選填序號）。
【答案】170；200；85%；①；③。
【解析】（1）拉力做的有用功：W有=Gh=85N×2m=170J；
（2）由圖可知，n=2，拉力端移動的距離：s=2h=2×2m=4m，
拉力做的總功：W總=Fs=50N×4m=200J；
（3）滑輪組的機械效率：η==×100%=75%；
（4）①因為動滑輪和物體一起運動，動滑輪上升的高度等于物體上升的高度，大小為2m；
②不計摩擦和繩重，拉力F=（G+G輪），據(jù)此可求動滑輪重力，但題目沒有提高“不計摩擦和繩重”這個條件，無法計算動滑輪的重力；
③額外功等于總功減去有用功，W額=W總﹣W有用=200J﹣170J=30J；
④因為不知道做功時間，所以無法計算拉力的功率。
可見，還能求出的有①、③。
故答案為：170；200；85%；①；③。
三、作圖題（4分）
16.如圖所示，質(zhì)地均勻的圓柱形細木棒放在地面上，另一端與支點O連接，在圖中畫出木棒所受重力的示意圖、重力的力臂。

【解析】重力G的作用點在重心（粗細均勻的木棒，中心在幾何中心上），方向是豎直向下，重力的力臂是從支點O到重力作用線的垂直距離。
均勻木棒的中心為木棒的重心，從重心沿豎直向下的方向畫一條帶箭頭的線段，并標上符號G，即為重力的示意圖；從支點O作重力作用線的垂線，垂線段的長即為重力的力臂L，如圖所示。
三、實驗探究題（18分）
17．（12分）小紅和小明利用如圖所示裝置探究杠桿的平衡條件。
（1）若實驗前杠桿如圖甲所示，可將杠桿兩端的平衡螺母向 （填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。
（2）在實驗過程中，調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡的目的是 。
（3）在杠桿兩端加掛鉤碼，并移動鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，測出力臂，多次實驗并把數(shù)據(jù)記錄在表格中。
小明根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出杠桿平衡條件是 。
（4）杠桿調(diào)節(jié)平衡后，小紅在杠桿上的A點處掛4個鉤碼，如圖乙所示，為使在重新平衡，應(yīng)在B點掛 個鉤碼。當杠桿平衡后，將A點和B點下方所掛的鉤碼同時向支點0靠近一格，杠桿會 （填“左側(cè)下降”、“右側(cè)下降”或“仍水平平衡”）。
（5）如圖丙所示，用彈簧測力計在C處豎直向上拉，使杠桿在水平位置平衡，當彈簧測力計在原位置逐漸向左傾斜時，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將 （填“變大”，“變小”或“不變”）。
【答案】（1）右；（2）便于測量力臂；（3）F1L1=F2L2；（4）6；左側(cè)下降；（5）變大。
【解析】（1）若實驗前杠桿如圖甲所示，左端下沉，右端上翹，可將杠桿兩端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡。
（2）實驗時讓橫桿AB在水平位置平衡，力臂在杠桿上便于測量力臂大小，杠桿的重心通過支點，可以消除杠桿重對杠桿平衡的影響；
（3）分析表格中的數(shù)據(jù)可得出杠桿平衡的條件是：F1L1=F2L2；
（4）設(shè)杠桿每個格的長度為L，每個鉤碼的重力為G，根據(jù)杠桿的平衡條件：FALA=FBLB，即4G×3L=FB×2L，解得FB=6G，需掛6個鉤碼；
根據(jù)杠桿的平衡條件：FALA=FBLB，若A、B兩點的鉤碼同時向靠近支點的方向移動一個格，則左側(cè)4G×2L=8GL，右側(cè)6G×L=6GL，因為8GL＞6GL，所以杠桿左端會下降；
（5）如果作用在杠桿上的力方向不與杠桿垂直則該力的力臂短了，就會使得拉力變大；
故答案為：（1）右；（2）便于測量力臂；（3）F1L1=F2L2；（4）6；左側(cè)下降；（5）變大。
18．(6分)某小組同學測量滑輪組的機械效率。實驗步驟有：
（i）按照如圖所示安裝滑輪組，測鉤碼重力G并記鉤碼和繩端的位置
（ii）用彈簧測力計緩慢拉動繩端，使鉤碼上升，讀出拉力F的值，并測出鉤碼上升的高度h和繩端移動的距離s；
（iii）記錄實驗數(shù)據(jù)填入表格中（表格略）；
（iv）多次改變鉤碼的數(shù)量，重復上述實驗；
（v）用動滑輪質(zhì)量不同的兩個滑輪組吊相同的鉤碼，分別測機械效率；
（vi）分析測量結(jié)果，討論影響機械效率的因素
回答以下問題：
（1）除了如圖所示器材和彈簧測力計外，還需要的器材是 。
（2）滑輪組機械效率的計算公式是η= （用直接測得的物理量符號表示）。
（3）關(guān)于影響滑輪組機械效率的因素，該小組同學討論后得到以下認識，你認為正確的有 （填序號，可能不止一項正確）。
A．在相同情況下，摩擦越大，機械效率越小
B．在相同情況下，摩擦越大，機械效率越大
C．忽略摩擦，定滑輪質(zhì)量相同，則機械效率相同
D．忽略摩擦，動滑輪質(zhì)量相同，則機械效率相同
E．忽略摩擦，動滑輪質(zhì)量相同，所吊重物質(zhì)量越大，則機械效率越大
F．忽略摩擦，動滑輪質(zhì)量相同，所吊重物質(zhì)量越大，則機械效率越小
【答案】（1）繩子；（2）；（3）ADE。
【解析】（1）由圖可知，除了滑輪，彈簧測力計外，還需要組裝滑輪的繩子；
（2）由滑輪組的圖上可知，n=3
滑輪組做的有用功為W有=Gh，總功為W總=Fs=Fnh=3Fh，
機械效率的表達式為η===；
（3）AB、在相同情況下，摩擦越大，所做的額外公功越多，機械效率越小，故A正確，B錯誤；
CD、忽略摩擦，滑輪組的機械效率，與定滑輪的質(zhì)量無關(guān)，動滑輪質(zhì)量相同，重力相同，額外功相同，則機械效率相同，故C錯誤、D正確；
EF、忽略摩擦，動滑輪質(zhì)量相同，所吊重物質(zhì)量越大，所做的有用功越多，則機械效率越大。故E正確、F錯誤。故選ADE。
故答案為：（1）繩子；（2）；（3）ADE。
五、計算題（16分）
19.（9分）如圖是工人利用滑輪組提升重為810N物體的示意圖，某段過程中物體勻速上升的速度為0.1m/s，工人拉力F的功率為90W，物體上升10s拉力F克服滑輪組的摩擦做的功是60J，不計繩重。求：
（1）工人拉繩子的速度；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）滑輪組中的動滑輪的重力。
【答案】（1）工人拉繩子的速度是0.3m/s；（2）滑輪組的機械效率是90%；（3）滑輪組中的動滑輪的重力是30N。
【解析】（1）由圖可知，n=3，繩端移動的速度：v繩=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s；
（2）根據(jù)可得，工人的拉力：，
滑輪組的機械效率：；
（3）重物上升的高度：h=vt=0.1m/s×10s=1m，拉力做的有用功：W有用=Gh=810N×1m=810J，
拉力做的總功：W總=FS=Fnh=300N×3×1m=900J，
提升動滑輪做的額外功：W輪=W總﹣W有用﹣Wf=900J﹣810J﹣60J=30J，
由W輪=G輪h可得，動滑輪的重：G輪===30N。
答：（1）工人拉繩子的速度是0.3m/s；（2）滑輪組的機械效率是90%；（3）滑輪組中的動滑輪的重力是30N。
20．（7分）工人師傅用如圖所示的滑輪組勻速提升重1200N的建筑料，建筑材料在30s內(nèi)上升了3m。
（1）求工人師傅做的有用功；
（2）提升該建筑材料時滑輪組的機械效率為80%，求工人師傅對繩端拉力的功率。
【解析】（1）工人師傅做的有用功：W有用=Gh=1200N×3m=3600J；
（2）由η=得：拉力做的總功：W總===4500J，
工人師傅對繩端拉力的功率：P===150W。
答：（1）工人師傅做的有用功3600J；（2）工人師傅對繩端拉力的功率150W。A．自行車的腳踏裝置
B．盤山公路
C．劃船用的船槳
D．動滑輪
A．撬石頭用的木棒
B．華賽艇用的船槳
C．理發(fā)用的剪刀
D．升旗用的定滑輪
A．鑷子夾石塊
B．起子開瓶蓋
C．羊角錘拔鐵釘
D．天平稱物體質(zhì)量
次數(shù)
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10

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