通用版2020年中考物理第一轮复习专题14简单机械讲和练含解析 34页

专题14 简单机械讲和练 ‎1.了解：杠杆的基本概念；滑轮的概念；斜面的简单应用与计算。‎ ‎2.会：画杠杆示意图；分析杠杆类型；进行滑轮组的常规计算。‎ ‎3.理解：杠杆平衡条件；定滑轮和动滑轮的特点；滑轮组的利用。‎ ‎4.掌握：杠杆平衡条件实验探究；有用功、总功和机械效率的计算。‎ ‎5.认识：生活中常用杠杆。‎ ‎1.（2017•德州）如图所示的四种情景中，使用的工具属于费力杠杆的是（　）。‎ A．食品夹 B．裁纸刀 C．托盘天平 D．瓶盖起子 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】根据杠杆的动力臂与阻力臂之间的关系，可将杠杆分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆；阻力臂大于动力臂的杠杆属于费力杠杆。‎ A：食品夹在使用时，阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆；故A正确。‎ B：裁纸刀在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故B错误。‎ C：天平在使用时，动力臂等于阻力臂，故属于等臂杠杆；故C错误。‎ D：瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故D错误。‎ ‎2.（2017•杭州）小金将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示，小金的质量为50千克，则此时手压木棒的压力大小为　　牛，肩对木棒的支持力大小为　　牛，人对地面的压力大小为　　牛（g=10牛/千克）。‎ 34‎ ‎【答案】20、60、560。‎ ‎【解析】（1）根据杠杆平衡条件求出拉力的大小；（2）肩对木棒的支持力大小为F=FA+FB；（3）对人进行受力分析即可解答。‎ ‎（1）由题根据杠杆的平衡条件有：F×OB=G×OA，即：F×（0.6m﹣0.2m）=40N×0.2m，‎ 所以：F=20N；即手压木棒的压力大小为20N；肩对木棒的支持力大小为F′=F+G=20N+40N=60N；人对地面的压力大小为F″=G人+F′=mg+F′=50kg×10N/kg+60N=560N。‎ ‎3.（2019·海南）图甲是海南网上扶贫超市给百香果配的多功能小勺子。把A点压在百香果上固定、B处的“刺刀”刺进果壳，用力使勺子绕A点转动一周，“刺刀”就把果壳切开（如图乙）。关于勺子的构造和使用说法正确的是（）。‎ A．勺子转动切果时可作省力杠杆用 B．勺柄表面有花纹是为了减小摩擦 C．“刺刀”很尖利是为了增大压力 D．勺子绕着果转动时运动状态不变 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】A．勺子转动切果时动力臂可以大于阻力臂，所以可作省力杠杆用，故A正确；‎ B．勺柄表面有花纹是为增大摩擦，故B错误；‎ C．“刺刀”很尖利是通过减小受力面积来增大压力的作用效果即压强的，故C错误；‎ D．勺子绕着果转动时，运动方向不断改变，则其运动状态发生改变，故D错误。‎ 故应选A。‎ ‎4.（2017•烟台）往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为　　，若实际用力为500N，‎ 34‎ 斜面的机械效率为　　，重物受到的摩擦力为　　。（g取10N/kg）‎ ‎【答案】（1）人做有用功为1200J；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。‎ ‎【解析】（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：‎ W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J；FS=mgh=1200J，解得：；‎ ‎（2）人所做的总功：W总=FS=500N×3m=1500J，斜面的机械效率：；‎ ‎（3）W总=W有+W额，即：FS=Gh+fS，所以；‎ ‎5.（2019·河南）如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆，不计自重。下图能正确表示它工作示意图的是（）。‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎【答案】B。‎ ‎【解析】用开瓶器开启瓶盖时，支点是开瓶器与瓶盖上方的接触点，即图中杠杆的左端O，阻力为瓶盖对开瓶器竖直向下的作用力F2，动力为手对开瓶器右侧竖直向上的作用力F1‎ 34‎ ‎，因为动力臂大于阻力臂，所以开瓶器为省力杠杆，即F1＜F2，故ACD错误，B正确。故选B。‎ ‎6.（2019·海南）如图，小谦想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有_______段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为_______N。‎ ‎【答案】2；150。‎ ‎【解析】小谦的做法相当于借助一个动滑轮来拉甲树，因此，这样做有2段绳子拉甲树；根据动滑轮省一半力的特点，小谦对绳子的拉力至少为150N。‎ ‎7.（2019·益阳）如图所示是吊车吊起货物的示意图，已知AB=4m，BC=6m。吊臂是一个杠杆，当吊臂吊着2t的货物处于静止状态时，杠杆的支点是______点（选填“A”、“B”或“C”），伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为______N。g=10N/kg。‎ ‎【答案】A；50000。‎ ‎【解析】吊臂在升起过程中，围绕着A转动，故A为支点；‎ 货物重：G=mg=2000kg×10N/kg=20000N，‎ AC=AB+BC=4m+6m=10m，伸缩撑杆对吊臂的支持力竖直向上，其力臂为ABcosθ，‎ 由杠杆的平衡条件得F×ABcosθ=G×ACcosθ。‎ 34‎ ‎。‎ 故答案为：A；50000。‎ ‎8.（2017•济宁）小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为　N；实际测量A端的拉力为110N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为　N。‎ ‎【答案】100、20。‎ ‎【解析】（1）不计动滑轮重、绳重和摩擦，根据F=G求出拉力；（2）根据F=（G+G动）求出动滑轮重。‎ ‎（1）因为动滑轮有两段绳子吊着物体，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力F=G=×200N=100N；（2）若不计绳重及摩擦，实际测量A端的拉力为110N时，根据F=（G+G动）得G动=2F﹣G=2×110N﹣200N=20N。‎ ‎9.（2017·益阳）如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力，将相同的重物缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）。下列说法正确的是（　）。‎ A．拉力F1小于拉力F2；‎ B．甲、乙两滑轮组的机械效率相同；‎ C．甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械；‎ D．甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等 ‎【答案】B。‎ ‎【解析】不计绳重及摩擦，因为拉力，n1=2，n2=3，‎ 所以绳端的拉力为：，，所以，故A正确。‎ 34‎ 因为滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，，所以利用滑轮组做的有用功相同，额外功相同，总功相同；因为，所以机械效率相同，故B正确。‎ 使用动滑轮能够省力，动滑轮为省力杠杆，故C错误。‎ 因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，则s1≠s2，故D错误；故应选B。‎ ‎10.（2017•德州）如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（　）。‎ A．0.4J、83.3% B．0.8J、91.7% C．0.8J、83.3% D．0.4J、91.7%‎ ‎【答案】C。‎ ‎【解析】（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×0.4m=0.8m，W总=FS=6N×0.8=4.8J，‎ W有用=Gh=10N×0.4m=4J，W额=W总﹣W有用=4.8J﹣4J=0.8J；‎ ‎（2）滑轮组的机械效率：。‎ ‎11.（2017•天水）如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为6N。‎ ‎（1）实验时应竖直向上　　拉动弹簧测力计，测得拉力大小为2.5N；‎ ‎（2）若钩码上升的高度为10cm，该滑轮组的机械效率为　　；‎ ‎（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将　　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。‎ ‎【答案】（1）匀速；（2）80%；（3）增大。‎ 34‎ ‎【解析】（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计。‎ ‎（2）由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n=3，滑轮组的机械效率：‎ ‎。‎ ‎（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，则有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大。‎ ‎12.（2019·达州）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】（1）小车质量m＝1t＝1000kg，‎ 其重力G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N，‎ 钢绳做的有用功：W有用＝Gh＝1×104N×2m＝2×104J，‎ ‎（2）不计车长、拉力端移动距离s＝2L＝2×5m＝10m，‎ 拉力做的总功：W总＝Fs＝2.5×103N×10m＝2.5×104J，‎ 整个装置的机械效率：η＝＝×100%＝80%；‎ ‎（3）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：f＝＝＝1×103N。‎ 故答案为：2×104；80%；1×103。‎ 一、 杠杆 ‎1.杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒，这根硬棒就叫杠杆。‎ 34‎ ‎（1）“硬棒”泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体。‎ ‎（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。‎ ‎2.杠杆的七要素：（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定；（2）动力：使杠杆转动的力叫动力，用“F1”表示；（3）阻力：阻碍杠杆转动的力叫阻力，用“F2”表示；（4）动力作用点：动力在杠杆上的作用点；（5）阻力作用点：阻力在杠杆上的作用点；（6）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“”表示；（7）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“”表示。‎ 注意：无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力。‎ 力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。‎ ‎3.杠杆示意图的画法：‎ ‎（1）根据题意先确定支点O；‎ ‎（2）确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；‎ ‎（3）从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂；‎ 第一步：先确定支点，即杠杆绕着某点转动，用字母“O”表示。‎ 第二步：确定动力和阻力。人的愿望是将石头翘起，则人应向下用力，画出此力即为动力用“F1”表示。这个力F1作用效果是使杠杆逆时针转动。而阻力的作用效果恰好与动力作用效果相反，在阻力的作用下杠杆应朝着顺时针方向转动，则阻力是石头施加给杠杆的，方向向下,用“F2”表示如图乙所示。‎ 第三步：画出动力臂和阻力臂，将力的作用线正向或反向延长，由支点向力的作用线作垂线，并标明相应的“l1”“l2”， “l1”“l2”分别表示动力臂和阻力臂，如图丙所示。‎ 甲 乙 丙 ‎4.杠杆的平衡条件 ‎（1）杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。‎ ‎（2）杠杆的平衡条件实验 34‎ 图（4）‎ 图（5）‎ ‎1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图（5）所示，当杠杆在水平位置平衡时，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂实物大小了，而图（4）杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图（5）方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。‎ ‎2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。‎ ‎（3）杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。‎ ‎5.杠杆的应用 ‎（1）省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2，这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。‎ ‎（2）费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2，这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。‎ ‎（3）等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2，这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。‎ 既省力又省距离的杠杆时不存在的。‎ 二、滑轮 ‎1.滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。‎ 根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。‎ ‎2.定滑轮 ‎（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮。‎ ‎（2）实质：是个等臂杠杆。‎ 轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件可知，因为重物匀速上升时不省力。‎ 34‎ ‎（3）特点：不省力，但可改变力的方向。‎ 所谓“改变力的方向”是指我们施加某一方向的力能得到一个与该力方向不同的力。‎ ‎（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等。‎ 对于定滑轮来说，无论朝哪个方向用力，定滑轮都是一个等臂杠杆，所用拉力都等于物体的重力G。（不计绳重和摩擦）‎ ‎3.动滑轮 ‎（1）定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮。‎ ‎（2）实质：是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆。‎ ‎（3）特点：省一半力，但不能改变力的方向。‎ ‎（4）动力移动的距离是重物移动距离的2倍。‎ 对于动滑轮来说：1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动，动力F1的方向与并排绳子平行，不计动滑轮重、绳重和摩擦。‎ ‎4.滑轮组 ‎（1）定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。‎ ‎（2）特点：可以省力，也可以改变力的方向。使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。‎ 注意：如果不忽略动滑轮的重量则：。‎ ‎（3）动力移动的距离S和重物移动的距离h的关系是：使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即S=nh。‎ ‎（4）绳子端的速度与物体上升的速度关系：。‎ ‎5.斜面是一种可以省力的简单机械，但却费距离。‎ ‎6.当斜面高度h一定时，斜面L越长，越省力（即F越小）；当斜面长L相同时，斜面高h越小，越省力（即F越小）；当斜面L越长，斜面高h越小时，越省力（即F越小）。‎ 三、机械效率 ‎１.有用功：对机械、活动有用的功。‎ 公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总；斜面：W有用= Gh。‎ ‎2.额外功：并非需要但又不得不做的功。‎ 公式：W额= W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）；斜面： W额=fL。‎ 34‎ ‎3.总功：有用功加额外功或动力所做的功。‎ 公式： W总=W有用＋W额=FS= W有用／η；斜面：W总= fL+Gh=FL。‎ ‎4.机械效率：有用功跟总功的比值。机械效率计算公式：。 ‎ ‎　　5.滑轮组的机械效率（不计滑轮重以及摩擦时）‎ ‎（1）滑轮组（竖直方向提升物体）：（G为物重，h为物体提升高度，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 ‎ ‎（2）滑轮组（水平方向拉动物体）：（f为摩擦力，l为物体移动距离，F为拉力，S为绳子自由端走的距离）。 ‎ ‎6.斜面的机械效率：(h为斜面高，S为斜面长，G为物重，F为沿斜面对物体的拉力)。‎ 考点一：杠杆 ‎【经典例题】(2019·武威)如图所示是羊角锤的示意图，请画出用羊角锤撬铁钉时最小动力F1的示意图。‎ ‎【解析】由杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力；由图知，O为支点，A点离支点最远，则连接支点O和羊角锤的末端A即是最长的动力臂，过A点作垂直于动力臂向右的力F1．如下图所示。‎ ‎【点睛】由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当动力臂最大时，动力最小，即最省力。连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，当作用力与之垂直时，作用力最小。求最小的力是常见的题型，关键是找到最大的动力臂，一般来说，支点与动力作用点的连线就是最大的动力臂。‎ ‎【趁热打铁】‎ ‎1．（2019·达州）轻质杠杆OABC能够绕O点转动，已知OA＝BC＝20cm，AB＝30cm，在B点用细线悬挂重为100N的物体G，为了使杠杆在如图所示的位置平衡，请在杠杆上作出所施加最小动力的图示（不要求写出计算过程）。‎ 34‎ ‎【解析】根据杠杆的平衡条件，要使力最小，则动力臂应最长，即连接OC为最长的力臂，力的方向与OC垂直且向上，根据勾股定理和全等三角形定理可得，动力臂OC＝50cm，‎ 故根据杠杆平衡条件可得：F1×OC＝G×OA，‎ 代入数值可得：F1×50cm＝100N×20cm，‎ 解得F1＝40N，‎ 选取标度为20N，过C点作出最小动力，使线段长度为标度的2倍，如图所示：‎ ‎2.（2019·河北）如图所示，一轻质杠杆AB．长1m，支点在它中点O．将重分别为10N和2N的正方体M、N用细绳系于杆杆的B点和C点，已知OC：OB＝1：2，M的边长l＝0.1m。‎ ‎（1）在图中画出N受力的示意图。‎ ‎（2）求此时M对地面的压强。‎ ‎（3）若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为h的部分，然后将C点处系着N的细绳向右移动h时，M对地面的压强减小了60Pa，求h为多少。‎ ‎【解析】（1）对N进行受力分析，由于N在空中处于静止状态，则N受到的重力和细绳对它的拉力是一对平衡力，所以二力的大小相等（F＝G＝2N），方向相反；过N的重心分别沿力的方向各画一条有向线段，并标上力的符号及大小，注意两线段要一样长，图所示：‎ 34‎ ‎（2）设B端受到细绳的拉力为FB，‎ 由杠杆平衡条件得，GN×OC＝FB×OB，已知OC：OB＝1：2，‎ 则有：FB＝GN×＝2N×＝1N；‎ 根据力的作用是相互的可知，细绳对M的拉力：F＝FB＝1N，‎ 此时M对地面的压力：F压＝F支＝GM﹣F＝10N﹣1N＝9N，‎ M与地面的接触面积：S＝l2＝（0.1m）2＝0.01m2，‎ 则此时M对地面的压强：p＝＝＝900Pa。‎ ‎（2）若沿竖直方向将M两边各切去厚度为h后，‎ 剩余M的底面积：S′＝l（l﹣h﹣h）＝l×（l﹣h），‎ 剩余M的体积：V′＝S′l＝l2×（l﹣h），‎ 剩余M的密度不变，则剩余部分的重力与原来重力的比值：‎ ‎＝＝，‎ 所以剩余M的重力：GM′＝×GM＝×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①‎ 剩余的物体M对地面的压强：p′＝p﹣△p＝900Pa﹣60Pa＝840Pa，‎ 剩余M的底面积：S′＝l×（l﹣h）＝0.1m×（0.1m﹣h），‎ 地面对剩余的物体M的支持力：‎ F支′＝F压′＝p′S′＝840Pa×0.1m×（0.1m﹣h）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②‎ 沿竖直方向将M两边各切去厚度为h后，将C点处系着N的细绳向右移动h，‎ 设此时B端受到细绳的拉力为FB′，‎ 由杠杆平衡条件得，GN×（OC﹣h）＝FB′×OB，‎ 则有：FB′＝＝，‎ 34‎ 即细绳对剩余M的拉力：F′＝FB′＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③‎ 对剩余M进行受力分析，由力的平衡条件得，F支′+F′＝GM′﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④‎ 将①②③式代入④式得：‎ ‎840Pa×0.1m×（0.1m﹣h）+＝×10N，‎ 解得：h＝0.05m。‎ 答：（1）如上图所示；（2）此时M对地面的压强为900Pa；（3）h为0.05m。‎ ‎【点睛】本题是一道纯力学综合应用题，涉及到力的示意图的画法，压强的计算、以及杠杆平衡条件的应用等，关键要会正确受力分析，学会利用方程进行解题，难度较大。（1）对N进行受力分析，由于N在空中处于静止状态，受到的重力和细绳对它的拉力是一对平衡力，根据力的示意图的画法即可得出答案；（2）根据杠杆平衡条件、力作用的相互性及力的平衡条件求出M对地面的压力，利用数学知识求出受力面积，最后根据p＝求出此时M对地面的压强；（3）先求出M剩余的重力，再求出剩余的压强和面积，进而得出压力，根据力作用的相互性几以及杠杆平衡条件表示出M受到的拉力，最后利用力的平衡条件求出h。‎ ‎3.（2019·天津）如图是用撬棒撬石头的情景，下图中关于该撬棒使用时的杠杆示意图正确的是（）。‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A。‎ ‎【解析】用撬棒撬石头时，动力为人对撬棒施加的竖直向下的作用力F1，从支点O向动力F1的作用线作垂线段，即为动力臂l1；‎ 阻力是石头对撬棒的作用力F2，方向竖直向下，反向延长F2，从支点O向阻力F2的作用线作垂线段，即为阻力臂l2；故A正确，BCD错误。故选A。‎ ‎【点睛】知道动力的方向，根据动力和阻力使杠杆转动的效果相反可确定阻力的方向；力臂是从支点向力的作用线作垂线。考查学生对力臂的画法掌握情况，明确力臂的定义是作图的关键，难度不大。‎ ‎4．（2019·衢州）如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间，其中拉力最小的是（）。‎ 34‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C。‎ ‎【解析】如图是起重机用四种方案将地面上的一棵大树扶起的瞬间，以树根为支点，树的重力不变、重心一定，则阻力和阻力臂一定，支点与动力作用点的连线是最长的动力臂，根据杠杆的平衡条件，动力臂越大，动力越小；图C中动力作用点离支点最远，F3与树干垂直，则可知F3最小，故C正确。故选C。‎ ‎【点睛】本题主要考查杠杆的应用，关键是最长动力臂的判断，常见题目。以树根为支点，树的重心一定，阻力臂一定，根据杠杆的平衡条件，动力臂越大，动力越小。‎ ‎5.（2019·温州）晒三条相同的湿毛巾，下列做法最有可能让衣架保持水平的是（）。‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B。‎ ‎【解析】A、左侧力与力臂的乘积为2G×2L=4GL，右侧力与力臂的乘积为G×L=GL，左侧≠右侧，故A错误；‎ B、左侧力与力臂的乘积为2G×L=2GL，右侧力与力臂的乘积为G×2L=2GL，左侧=右侧，故B正确；‎ C、左侧力与力臂的乘积为2G×L=2GL，右侧力与力臂的乘积为G×L=GL，左侧≠右侧，故C错误；‎ D、左侧力与力臂的乘积为2G×2L=4GL，右侧力与力臂的乘积为G×2L=2GL，左侧≠右侧，故D错误；‎ 故选B。‎ ‎【点睛】根据图示和杠杆的平衡条件分析解答。本题主要考查了杠杆的平衡条件，常见题目。设每条湿毛巾重力为G，每个小格的长度为L。‎ ‎6.（2019·遂宁）如图甲所示是建筑工地常用的塔式起重机示意图，水平吊臂是可绕点O转动的杠杆，为了左右两边吊臂在未起吊物体时平衡，在左边吊臂安装了重力合适的配重物体C，假设这时起重机装置在水平位置平衡（相当于杠杆平衡实验中调节平衡螺母使杠杆水平平衡），由于起吊物体时配重物体C不能移动，且被起吊物体重力各不相同，起重机装置将会失去平衡容易倾倒，造成安全事故，某科技小组受杠杆平衡实验的启发，为起重机装置增设了一个可移动的配重物体D，如图乙所示。不起吊物体时，配重物体D靠近支点O；起吊物体时，将配重物体D向左移动适当距离，使起重机装置重新平衡，现用该装置起吊重为5×103N，底面积为0.01m2的物体A，已知D的质量为900kg，OB长18m；当配重物体D移动到距支点6m的E点时，B端绳子对A的拉力为T，A对地面的压强为p；若再让配重D以速度V向左运动，25秒后，甲 34‎ 对地面的压力恰好为零；起吊过程中，物体A在10s内匀速上升了10m，B端绳子的拉力T′做功功率为P。（g=10N/kg）下列相关计算错误的是（）。‎ A.P等于5kWB.V等于C.p等于D.T等于 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】由重力公式G=mg可求，配重D的重力为GD=mg=900kg×10N/kg=9×103N。‎ 第一个状态当配重物体移动到E点时，D选项，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得，GD•OE=T•OB，求得T===3×103N．故D选项错误。‎ C选项，由于物体在水平地面上静止，所以由受力分析可知，GA=N+T，‎ 代数求得N=5×103N-3×103N=2×103N，‎ 因为A对地面的压力F与地面对A的支持力N是一对相互作用力，所以F=N=2×103N，‎ 由压强定义式p=求得，p===2×105Pa．故C选项错误。‎ 第二个状态为配重物体移动到甲对地面的压力恰好为零的位置E'点时，B选项，由于甲对地面的压力恰好为零，所以拉力T'=GA=5×103N，‎ 根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得，GD•OE'=T'′OB，代数求得OE'===10m，‎ 则配重移动的距离s=OE'-OE=10m-6m=4m，则由速度公式V=可求，V===0.16m/s。故B选项错误。‎ 第三个状态为匀速起吊过程，A选项，由功率公式P=和功的定义式W=Fs可得，功率P=，代数得P===5×103W=5kW．故A选项正确。‎ 故选A。‎ ‎【点睛】这道题综合考察了杠杆的平衡条件，压强，功率等知识，是一道综合性较强的一道题，同时也要注意对每种状态的区分，找准每种状态的物理量。本题可以可分为三个状态。第一个状态当配重物体移动到E点时，可根据杠杆平衡条件和受力分析求出拉力T和A对地面的压强p；第二个状态为配重物体移 34‎ 动到甲对地面的压力恰好为零的位置E'点时，同理可根据杠杆平衡条件和受力分析求出速度V；第三个状态为匀速起吊过程，由功率公式可求出功率P。‎ ‎7.（2019·泸州）如图所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2cm，在B点竖直悬挂4个重均为0.5N的钩码，当在A点用与水平方向成30°角的动力F拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是（）。‎ A.杠杆的动力臂为8cm；B. 该杠杆为费力杠杆；‎ C.该杠杆的阻力大小为；D. 动力F的大小为 ‎【答案】B。‎ ‎【解析】A、当动力在A点斜向下拉（与水平方向成30°角）动力臂是：OA=×4×2cm=4cm，故A错误；‎ B、阻力臂OB，3×2cm=6cm＞OA，即阻力臂大于动力臂，该杠杆为费力杠杆，故B正确；‎ C、该杠杆的阻力大小为：G=4×0.5N=2N，故C错误；‎ D、根据杠杆的平衡条件，F1l1=F2l2，G×OB=F×OA，代入数据，2N×8cm=F×4cm，‎ 解得，F=4N，故D错误。故选B。‎ ‎【点睛】（1）当动力在A点斜向下拉（与水平方向成30°角）动力臂是OC，根据杠杆的平衡条件求出动力大小；比较力臂判断是什么杠杆；（2）阻力为4个重均为0.5N的钩码，等于2N。本题主要考查杠杆的要素以及杠杆平衡条件的应用，常见题目。‎ ‎8.（2019·常德市中考最后一模）小刚家厨房里有一把多功能剪刀，图中标注了该剪刀的相关用途，对于它的使用，以下分析正确的是（　　）。‎ 34‎ A. 做启瓶器使用时：它是一个费力杠杆；‎ B. 做剪刀使用时：物体越靠近O点越省力；‎ C. 做削皮刀使用时：刀刃很锋利，是为了增大压力把果皮削掉；‎ D. 做挤压钳使用时：挤压齿尖锐，是为了减小压强把果壳挤开 ‎【答案】B。‎ ‎【解析】A、瓶盖撬：应用了杠杆的知识，是一个省力杠杆，故A错误。‎ B、做剪刀使用时：当所剪物体放在边缘时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；当所剪物体放在靠里边时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；当放在与动力臂相同的地方，是等臂杠杆，即不省力也不费力；所以物体越靠近O点越省力，故B正确；‎ C、做削皮刀使用时：刀刃很锋利，是在压力一定的条件下，减小接触面积增大压强，故C错误；‎ D、做挤压钳：应用了压强和摩擦力的知识。挤压齿尖且参差不齐，不仅通过减小受力面积的方法增大了压强；还通过增加表面粗糙程度的方法增大了摩擦力，既利于挤压果壳。又避免坚果滑落，故D错误；故选B。‎ ‎【点睛】多功能剪刀的不同部位有不同的用途，那是因为它的不同部位可以构成不同的简单机械或者是利用了不同的物理学原理。物理学的来源是生活，它的用途也是服务于生活，所以我们生活中处处有物理学的知识，在平日的生活中要注意观察和积累。‎ ‎9.（2019·连云港市赣榆区中考一模）下列简单机械属于费力的是（　　）。‎ A．旗杆上的定滑轮 B．夹东西的筷子 C．开门的把手 D．蜿蜒的盘山公路 ‎【答案】B。‎ ‎【解析】A、定滑轮是等臂杠杆，既不省力也不费力，故A不符合题意；‎ B、筷子在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；‎ C、开门的把手在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故C不符合题意；‎ D、盘山公路是斜面，使用时省力，故D不符合题意。故选B。‎ 34‎ ‎【点睛】判断杠杆的种类，可根据杠杆的动力臂和阻力臂大小关系；若动力臂等于阻力臂，则是等臂杠杆；若动力臂大于阻力臂，则是省力杠杆；若动力臂小于阻力臂，则是费力杠杆。‎ ‎10.（2019·武汉市武昌区中考一模）在探究“杠杆平衡条件“的实验中，采用了如图甲所示的实验装置：‎ ‎（1）实验前，小明同学发现实验装置处于如图甲所示的状态，使用时，首先应将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）把图乙中A点的钩码取下，在A点用弹簧测力计施加一个竖直向下的拉力F时，杠杆仍能在水平位置平衡，如图丙，当拉力F向左倾斜时，要保持杠杆仍在水平位置平衡，则拉力F将______（选填“变大”、“变小”或“不变”），在图丙中画出拉力F向左倾斜时，拉力F的力臂L；‎ ‎（3）小红同学采用了图丁的装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与其他同学得出的正确的杠杆平衡条件不相符，其可能的原因是______。‎ ‎【答案】右；变大；杠杆自身的重力对实验有影响。‎ ‎【解析】（1）图甲可知，杠杆的右端上翘，应将杠杆的平衡螺母向右调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做便于测量力臂，并能消除杠杆自身重力的影响；‎ ‎（2）若拉力F向右倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，阻力和阻力臂一定，动力F的力臂变短，则动力F变大；‎ 在图丙中画出拉力F向左倾斜时，拉力F的力臂L，如图所示：‎ ‎（3）利用如图丁所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响。‎ 故答案为：（1）右；（2）变大；如上图；（3）杠杆自身的重力对实验有影响。‎ 34‎ ‎【点睛】（1）实验中为了便于测量力臂，消除杠杆自身重力对实验的影响，应调节杠杆在水平位置平衡，调节时，需将平衡螺母向上翘的一端一端；（2）当拉力F向右倾斜时，分析出力臂的变化结合杠杆的平衡条件判断力的变化；根据力臂的概念作图；（3）图丁中，支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响。此题是探究杠杆平衡实验，考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用，在利用平衡条件公式时，要注意分析力和对应的力臂。‎ ‎11.（2019·岳阳）请画出图中杠杆动力F的力臂L。‎ ‎【解析】反向延长F得到动力作用线，从支点O向动力作用线作垂线段，即为动力F的力臂L。如图所示。‎ ‎【点睛】力臂是支点到力的作用线的距离。根据力臂的概念画出F的力臂L。‎ 考点二：滑轮 ‎【经典例题】（2019·岳阳）如图，动滑轮实质上是一个______（填“省力”或“费力”）杠杆，用60N的拉力将沙桶从地面提到9m高的楼上，拉力做的功是______J。‎ ‎【答案】省力；1080。‎ ‎【解析】（1）动滑轮实质上是一个动力臂等于2倍阻力臂的省力杠杆；‎ ‎（2）使用动滑轮，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×9m=18m，拉力做的功： W=Fs=60N×18m=1080j。‎ 故答案为：省力；1080。‎ ‎【点睛】（1）动滑轮实质上是一个动力臂等于2倍阻力臂的杠杆，动力臂大于阻力臂为省力杠杆；（2）使用动滑轮，n=2，拉力端移动距离s=2h，利用W=Fs求拉力做的功。‎ 34‎ ‎【趁热打铁】‎ ‎1.（2017•杭州）如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦），那么在此过程中（　）。‎ A．物体M与地面间的摩擦力为5牛；B．物体M与地面间的摩擦力为10牛；‎ C．水平拉力F做功的功率为20瓦； D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦 ‎【答案】C。‎ ‎【解析】A、B：如图所示，n=2，物体做匀速运动，f=2F=2×10N=20N；故A、B错误。‎ C、D：物体移动的路程S′=v物t，拉力移动的距离：S=2S′=2×v物t=2×1m/s×1s=2m，‎ 拉力做功：W=FS=10N×2m=20J，拉力做功功率：；‎ 故C正确，D错误。‎ ‎【点睛】该滑轮为动滑轮，拉力F的大小和弹簧测力计的示数一样，因为物体做匀速运动，所以物体受到的力是平衡力，利用力的平衡可以计算摩擦力的大小；先求物体移动的路程，再计算拉力移动的距离，然后利用W=FS公式计算拉力做的功，再利用功率的公式计算拉力F的功率。‎ ‎2.（2019·河北）如图所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以v的速度匀速运动了s，已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一，不计绳重、轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是（）。‎ A．使用该滑轮组一定省力；B．拉力的功率为2Fv；‎ C．额外功为（2nF﹣G）s ；D．滑轮组的机械效率为 ‎【答案】BC。‎ ‎【解析】A、由图可知，连接动滑轮绳子的股数n′＝2，由于不计绳重、轮与轴间的摩擦，‎ 所以，绳端的拉力F＝（f+G动），‎ 34‎ 由于f与G动的大小关系未知，所以无法比较F与f的大小关系，则使用该滑轮组不一定省力，故A错误；‎ B、绳端移动的速度v绳＝n′v＝2v，则拉力的功率：P＝Fv绳＝2Fv，故B正确；‎ C、由题意可知，物体运动时受到的摩擦阻力f＝G，‎ 克服摩擦阻力做的功为有用功，则：W有＝fs＝Gs，‎ 绳端移动的距离：s绳＝n′s＝2s，‎ 拉力F做的总功：W总＝Fs绳＝2Fs，‎ 则额外功：W额＝W总﹣W有＝2Fs﹣Gs＝（2nF﹣G）s，故C正确；‎ D、滑轮组的机械效率：η＝＝＝，故D错误。故选BC。‎ ‎【点睛】（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n′＝2，由于不计绳重、轮与轴间的摩擦，根据拉力F＝（f+G动）分析使用该滑轮组是否省力；（2）绳端移动的速度v绳＝n′v，根据P＝Fv绳球出拉力的功率；（3）先求出绳端移动的距离，克服摩擦阻力做功为有用功，拉力做功为总功，根据功的公式表示出有用功和总功，用总功减去有用功即为额外功；（4）根据η＝求出滑轮组的机械效率。‎ ‎3.（2019·泸州）用如图所示的滑轮组匀速竖直提升物体，不计一切摩擦和绳重。下列判断正确的是（）。‎ A.该滑轮组绳自由端拉力F的大小一定等于所提物体重力的三分之一；‎ B.用该滑轮组提升不同的物体，物体越重，其机械效率越大；‎ C.用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，其机械效率相等；‎ D.其他条件不变，仅将滑轮组中的动滑轮重力变大，其机械效率变大 ‎【答案】B。‎ ‎【解析】A、由图知，n=3，不计一切摩擦和绳重，拉力F=（G+G轮）＞‎ 34‎ G，所以拉力F的大小大于所提物体重力的三分之一，故A错误；‎ B、不计一切摩擦和绳重，用该滑轮组提升不同的物体，则η====，可见提升的物体越重，其机械效率越大，故B正确；‎ C、用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，由于物体在水中受到浮力，就好比用滑轮组提升的物体重力变小，所以其机械效率不相等，故C错误；‎ D、仅将滑轮组中的动滑轮重力变大，将同一物体提升相同的高度（其他条件相同），有用功相同，由W额=G动h可知额外功增大，则总功增大，有用功与总功的比值减小，机械效率减小，故D错误。故选B。‎ ‎【点睛】（1）由图知，n=3，不计一切摩擦和绳重，拉力F=（G+G轮）；（2）不计一切摩擦和绳重，用该滑轮组提升不同的物体，η====；（3）用该滑轮组分别提升水面下和水面上的同一物体，好像滑轮组提升的物体重力不同，其机械效率不相等；（4）若只将滑轮组中的动滑轮重力变大，将同一物体提升相同的高度（其他条件相同），有用功相同、额外功增大、总功增大，有用功与总功的比值减小。本题考查了使用滑轮组时拉力、机械效率的计算，注意利用好条件：不计一切摩擦和绳重。‎ ‎4.（2019·黔南州中考二模）分别用如图所示的（甲）、（乙）两个滑轮组，在10s内将重为40N的物体G匀速提升1m，每个滑轮的重均为20N，不计绳重及摩擦，下列有关说法正确的是（　　）。‎ A. 甲和乙两滑轮组所做有用功相等；B. 甲滑轮组的效率大于乙滑轮组的效率；‎ C. F甲小于F乙；D. F甲做功的功率小于F乙做功的功率 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】A、使用甲、乙两个滑轮组，目的都是将重为40N的物体G匀速提升1m， 则做的有用功均为：W有用=Gh=40N×1m=40J；故A正确；‎ B、不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率η==，由题知物重相同、动滑轮重也相同，所以甲滑轮组的效率等于乙滑轮组的效率，故B错误；‎ C、使用甲滑轮组时，n=2，所以施加的拉力为F甲=（G物+G轮）=×（40N+20N）=30N，‎ 34‎ ‎ 使用乙滑轮组时，n=3，所以施加的拉力为F乙=（G物+G轮）=×（40N+20N）=20N。‎ 则F甲大于F乙，故C错误；‎ D、使用甲滑轮组时，绳端移动的距离为s甲=2×1m=2m，‎ 拉力做的功为W甲总=F甲s甲=30N×2m=60J；‎ 使用乙滑轮组时，绳端移动的距离为s乙=3×1m=3m，‎ 拉力做的功为W乙总=F乙s乙=20N×3m=60J。‎ 由于F甲做功的功等于F乙做功，时间相同，由P=可知，F甲做功的功率等于F乙做功的功率，故D错误。故选A。‎ ‎【点睛】甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升至相同的高度，在不计绳重和摩擦的情况下，有用功就是提升重物所做的功，对动滑轮所做的功是额外功，总功等于有用功和额外功之和，机械效率是有用功与总功的比值。本题考查了使用滑轮组拉力、有用功、总功、机械效率和功率的计算，关键是知道不计绳重及滑轮轴间的摩擦，F=（G物+G轮）。‎ 考点三：机械效率 ‎【典型例题】（2019·遂宁）遂宁在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验效据如下表：‎ 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度H/cm 拉力F/N 绳端移动距离S/cm 机械效率 ‎1‎ ‎0.5‎ ‎10‎ ‎30‎ ‎2‎ ‎1.5‎ ‎10‎ ‎0.8‎ ‎30‎ ‎62.5%‎ ‎3‎ ‎0.5‎ ‎10‎ ‎0.5‎ ‎40‎ ‎25.0%‎ ‎4‎ ‎1.5‎ ‎10‎ ‎0.7‎ ‎40‎ ‎53.6%‎ ‎（1）根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是______（选填“甲”或“乙“）滑轮组。‎ ‎（2）在第一次实验中，当______拉动滑轮组时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力F为______N；该次实验滑轮组的机械效率是______（计算结果精确到0.1%）。‎ 34‎ ‎（3）机械效率是机械性能好坏的重要标志结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是______（选填符号）。‎ A．增加所提物重B．减轻机械自重C．机械加润滑油D．增加重物上升高度 ‎【答案】甲；竖直向上匀速；0.4；41.7%；D。‎ ‎【解析】（1）由表中第一次实验数据可知，钩码上升的高度h=10cm，绳端移动的距离s=30cm，‎ 由s=nh可得，绳子的有效股数n===3，‎ 由图可知，甲滑轮组绳子的有效股数为3，乙滑轮组绳子的有效股数为4，所以，第一次实验所选择的是甲滑轮组；‎ ‎（2）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计的，这样示数才会稳定，所读出的数值才等于拉力的大小；由图丙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力F=0.4N，‎ 该次实验滑轮组的机械效率η==×100%=×100%≈41.7%；‎ ‎（3）A．由1、2或3、4两组数据可知，用相同的装置提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越大，故A可行；‎ B．由1、3或2、4两组数据可知，用不同的状态提升相同的物体上升相同的高度时，机械自重越小，滑轮组机械效率越大，故B可行；‎ C．机械加润滑油，提升重物时减小了额外功，根据η=×100%=×100%可知，滑轮组的机械效率越大，故C可行；‎ D．由η====×100%可知，滑轮组机械效率与物体提升的高度无关，故D不可行。故选D。‎ 故答案为：（1）甲；（2）竖直向上匀速；0.4；41.7%；（3）D。‎ ‎【点睛】（1）根据表中第一次实验数据可知钩码上升的高度和绳端移动的距离，根据s=nh求出绳子的有效股数，然后与甲乙装置绳子的有效股数相比较得出答案；（2）实验中要匀速拉动弹簧测力计，这样示数才与拉力相同，并有利于准确读数；根据弹簧测力计的分度值读出拉力的大小，利用η==×100%求出该次实验滑轮组的机械效率；（3）分析表格数据得出影响滑轮组的因素和利用η==、η====×100%得出提高滑轮组机械效率的方法。本题考查了滑轮组机械效率的测量实验，涉及到实验的注意事项、弹簧测力计的读数、机械效率的计算等，分析数据得出有用的信息是关键。‎ ‎【趁热打铁】‎ 34‎ ‎1.（2019·濮阳市中考二模）如图所示，用相同的滑轮分别组成甲、乙两个滑轮组，分别把重为G1、G2的重物以相同的速度v匀速提升相同的高度h=2m。若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）。‎ A. 若G1=G2，F1做功的功率大于F2做功的功率；‎ B. 若G1=G2 ，两滑轮组的机械效率相同；‎ C. 若G1>G2，两滑轮组的机械效率相同；‎ D. 若G1=240N，甲的机械效率为80%，则F1做的功是600J ‎【答案】BD。‎ ‎【解析】A、由图知，甲图中由3股绳子承担物重，乙图中由2股绳子承担物重， 则绳端的拉力：F1=（G+G动滑轮），F2=（G+G动滑轮），‎ 绳端移动的速度：v1=3v，v2=2v，同一动滑轮的重力相同，‎ 根据P===Fv知，若 G1=G2，F1做功的功率等于 F2做功的功率，故A错误；‎ B、若不计绳重及摩擦，则额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，即W额外=G动滑轮h，‎ 有用功：W有用=G物h，总功：W总=W额外+W有用=G动滑轮h+G物h，‎ 则机械效率：η===-----①，‎ 由题意，滑轮相同，把重力为G1、G2的重物匀速提升相同的高度，G1=G2，‎ 由①式可知，两滑轮组的机械效率相同，故B正确；‎ C、将①式分子分母同除以G物可得：η==-----②，‎ 由②可知，在动滑轮自重相同时，滑轮组的机械效率随物体重的增加而增大，因G1＞G2，所以甲图中滑轮组机械效率高于乙图中的机械效率，故C错误。‎ D、若G1=240N，则有用功：W有1=Gh1=240N×2m=480J，此时甲的机械效率为80%，‎ 根据η=可得，F1做的功即总功：W总1===600J，故D正确；故选BD。‎ ‎【点睛】（1）若不计绳重及摩擦，则绳端的拉力F=（G+G动滑轮），绳段移动的速度v绳=nv物 34‎ ‎，根据P===Fv讨论若 G1=G2，F1做功的功率与 F2做功的功率大小；（2）若不计绳重及摩擦，则额外功的来源是克服动滑轮自重做的功，分别写出有用功和额外功的表达式，从而得出总功，根据η=，结合题中条件讨论机械效率的大小；（3）根据B中机械效率的表达式由数学知识分析讨论，当物重增加时机械效率的变化；（4）根据W有=Gh求出有用功，根据η=的变形公式求总功。本题考查有用功、额外功的、机械效率的计算及影响效率大小的因素，体现了与数学知识的整合，有难度。‎ ‎2.（2019·贵港市覃塘区中考一模）如图，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，若不计摩擦、动滑轮重和绳重，所用的拉力大小是F甲　　F乙，拉做功的功率大小是P甲　　P乙．（选填“大于”、“等于”或“小于”）。‎ ‎【答案】大于；等于。‎ ‎【解析】由题知，两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重，提升物体的重相同，‎ 左图，拉力作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，即F甲＝2G＝2mg；‎ 右图，拉力作用在绳子自由端，省一半的力，即F乙＝G＝mg，‎ 由此可知F甲＞F乙；‎ 物体上升的速度相同，则拉力端的速度分别为：v甲＝v物，v乙＝2v物，‎ 甲图拉力的功率：P甲＝F甲v甲＝2mg×v物＝mgv物；‎ 乙图拉力的功率：P乙＝F乙v乙＝mg×2v物＝mgv物，‎ 所以P甲＝P乙。‎ 故答案为：大于；等于。‎ ‎【点睛】不计摩擦、动滑轮重和绳重，对于动滑轮，F甲＝2G，F乙＝G；根据P＝＝＝Fv比较甲乙中拉力的功率。知道不计摩擦绳重和动滑轮重力时，求拉力与物体重力的关系和P＝Fv是解答本题的关键。‎ 34‎ ‎3.（2019·长沙市雨花区中考一模）如图所示，水平面上放有一个内盛12cm水深的溢水杯，杯口高为20cm，现有高为30cm的柱形实心B物体的下表面与水平面平行，在水不溢出的前提下进行下列操作：通过滑轮的调节使B浸入水中的深度为10cm时，绳子自由端的拉力为25N，溢水杯对水平面的压强为P1；使B浸入水中的深度为12cm时，绳子自由端的拉力为24N，溢水杯对水平面的压强为P2，两次的压强差为100Pa。（不计滑轮重、容器的重力及厚度、绳重及摩擦，g＝10N/kg）则：‎ ‎（1）B放入水中之前对溢水杯底的压强为　　Pa；‎ ‎（2）B的重力为　　N；‎ ‎（3）把B从滑轮上解下来放入内盛12cm水深的溢水杯中，溢水杯对水平面的压强为　　Pa。‎ ‎【答案】1.2×103；60；4000。‎ ‎【解析】（1）B放入水中之前水深12cm，即h＝12cm＝0.12m，‎ 则：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m＝1.2×103Pa；‎ ‎（2）使B浸入水中的深度为10cm时，‎ 根据动滑轮的使用特点可知：动滑轮对物体B的拉力为F1＝2F′＝2×25N＝50N；‎ 物体B的浮力F浮1＝G﹣F1；‎ 即：ρ水gV排1＝G﹣F1 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①‎ B浸入水中的深度为12cm时，‎ 根据动滑轮的使用特点可知：动滑轮对物体B的拉力为F2＝2F″＝2×24N＝48N；‎ 物体B的浮力F浮2＝GB﹣F2；‎ 即：ρ水gV排2＝GB﹣F2 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②‎ 根据②﹣①可得：‎ ρ水g△V排＝F1﹣F2，‎ 所以，△V排＝＝＝2×10﹣4m3，‎ 由于B物体浸入水的深度变化量△h浸＝12cm﹣10cm＝2cm＝2×10﹣2m，‎ 34‎ 根据△V排＝SB△h浸可得：‎ B物体的底面积SB＝＝＝1×10﹣2m2，‎ 所以，由①式可得：‎ GB＝ρ水gV排1+F1＝ρ水gSBh浸1+F1＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣2m2×0.1m+50N＝60N；‎ ‎（3）由于溢水杯对水平面的两次的压强差为100Pa．根据p＝ρ液gh可知：‎ 深度的变化量△h＝＝＝1×10﹣2m，‎ 所以，容器的底面积为S容＝＝＝2×10﹣2m2；‎ 盛12cm水深的溢水杯中水的体积为：V水＝S容h水＝2×10﹣2m2×0.12m＝2.4×10﹣3m3；‎ 由于杯口高为20cm，柱形实心B物体高为30cm，‎ 所以，把B从滑轮上解下来放入内盛12cm水深的溢水杯中，物体B和水在杯中的总体积为：‎ V总＝S容h杯＝2×10﹣2m2×0.2m＝4×10﹣3m3；‎ 所以，B放入溢水杯中后杯中的水的体积为：‎ V水′＝V总﹣SBh杯＝4×10﹣3m3﹣1×10﹣2m2×0.2m＝2×10﹣3m3；‎ 由于V水′＜V水，所以，把B从滑轮上解下来放入内盛12cm水深的溢水杯中，溢水杯的水溢出部分水，‎ 则此时杯中的水的重力为G水′＝m水′g＝ρ水gV水′＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3＝20N；‎ 溢水杯对水平面的压力F＝GB+G水′＝60N+20N＝80N，‎ 压强p＝＝＝4000Pa。‎ 故答案为：1.2×103；60；4000。‎ ‎【点睛】（1）根据p＝ρ液gh即可求出容器底所受压强；（2）根据动滑轮的使用特点得出动滑轮对物体B的拉力，然后根据物体B受力平衡得出使B浸入水中的深度为10cm和12cm时，物体B的浮力表达式；据此即可求出物体B由于浸入体积的增大量，然后根据浸没深度的变化求出物体B的横截面积，最后根据称重法即可求出物体B的重力；（3）由于两次的压强差为100Pa．根据p＝ρ液gh求出水的深度变化量；然后根据排开体积的变化量求出容器的底面积；根据杯口的高度和物体B的高度判断出把B从滑轮上解下来放入溢水杯中，水会溢出，然后求出剩余水的重力，最后即可得出溢水杯对水平面的压力，根据压强公式求出溢水杯对水平面的压强。‎ ‎4.‎ 34‎ ‎（2019·海南）工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F。以下说法正确的是（）。‎ A．拉力F的功率为； B．额外功为（2F-G）h C．滑轮组的机械效率为；D．滑轮组的机械效率随h的增大而增大 ‎【解析】【解答】A、由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=2，绳端移动的距离s=nh=2h，‎ 拉力F做的功：W总=Fs=2Fh，则拉力F的功率：，故A正确；‎ B、拉力做的有用功：W有=Gh，则额外功：W额=W总-W有=2Fh-Gh=（2F-G）h，故B正确；‎ C、滑轮组的机械效率：，故C错误；‎ D、根据可知，滑轮组的机械效率与提升的高度h无关，故D错误。故选AB。‎ ‎【点睛】（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n，根据s=nh表示出绳端移动的距离，然后根据W总=Fs表示出拉力F做的功，最后利用表示出拉力F的功率；（2）拉力做的有用功，额外功等于总功减去有用功；（3）根据求出滑轮组的机械效率；（4）根据可判断滑轮组的机械效率与提升的高度是否有关。‎ ‎5.（2019·达州）如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先后打捞水中材料相同、体积不同的实心物体A和B．完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体间的钢绳不会断裂，g＝10N/kg）。求：‎ ‎（1）物体A完全露出水面后以0.5m/s的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少。‎ ‎（2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75%，物体A的密度是多少。‎ ‎（3）若用该滑轮组打捞体积为50dm3的物体B时，物体B最多露出多少体积时绳子将断裂。‎ 34‎ ‎【解析】（1）G动＝m动g＝20kg×10Nkg＝200N，‎ 物体有三段绳子承担，n＝3，F＝（GA+G动），400N＝（GA+200N），GA＝1000N；‎ 绳子自由端移动的速度：v＝nv'＝3×＝0.5m/s＝1.5m/s，P＝Fv＝400N×1.5m/s＝600W。‎ ‎（2）物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力：‎ F'＝GA﹣F浮＝1000N﹣ρ水gVA η＝＝，‎ ‎75%＝‎ 解得，VA＝4×10﹣2m3‎ GA＝ρAgVA，1000N＝ρA×10N/kg×4×10﹣2m3，ρA＝2.5×103kg/m3‎ ‎（3）GB＝ρBgVB＝2.5×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣3m3＝1250N，‎ F＝（GB﹣F'浮+G动），400N＝（1250N﹣F'浮+200N）‎ F'浮＝250N，V排＝＝＝2.5×10﹣2m3＝25dm3。‎ V露＝VB﹣V排＝50dm3﹣25dm3＝25dm3。‎ 答：（1）物体A的重力是1000N，工人拉力的功率是600W。（2）物体A的密度是2.5×103kg/m3。（3）物体B最多露出25dm3时绳子将断裂。‎ ‎6.（2019·菏泽）如图所示，一个质量600kg、体积0.2m3的箱子沉入5m深的水底，水面距离地面2m，若利用滑轮组和电动机组成打捞机械，以0.5m/s的速度将箱子从水底匀速提到地面，每个滑轮重100N（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）。求：‎ 34‎ ‎（1）箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强；‎ ‎（2）箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力；‎ ‎（3）物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率；‎ ‎（4）整个打捞过程中请你分析哪个阶段电动机的输出功率最大，并计算出这个最大值。‎ ‎【解析】（1）箱子在水底时下表面的深度h=5m，此处水产生的压强：p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/Kg×5m=5×104Pa。‎ ‎（2）箱子沉入水底，则V排=V=0.2m3，则浮力F浮=ρ水gV排=1×103Kg/m3×10N/Kg×0.2m3=2×103N。‎ ‎（3）物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功；箱子的重力：G=mg=600Kg×10N/Kg=6×103N；出水后，根据可得：‎ 机械效率：‎ ‎（4）由于箱子从水底匀速提到地面，根据P=Fv即可判断出拉力最大时，功率最大；箱子离开水面在空中时，对滑轮组的拉力最大，故此时电动机对滑轮组的拉力最大；由于不计绳重、摩擦和水的阻力，则；‎ 电动机上绳子的提升速度为v′=2v=2×0.5m/s=1m/s，‎ 则p最大=f最大v′=3.05×103N×1m/s=3.05×103W。‎ 答：（1）箱子在水底时，箱子下表面受到的水的压强为5×104Pa；（2）箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力为2×103N；（3）物体完全露出水面后，继续上升到地面的过程中，滑轮组的机械效率为98.4%；（4）整个打捞过程中箱子离开水面在空中时电动机的输出功率最大，为3.05×103W。‎ ‎【点睛】（1）已知箱子在水中的深度，根据公式p=ρgh可求产生的压强。（2）由于箱子沉入水底，则V排=v=0.2m3，利用F浮=ρgV排即可求出浮力；（3）物体完全露出水面后，根据公式机械效率 34‎ 即可求出机械效率。（4）由于箱子从水底匀速提到地面，根据P=FV即可判断出拉力最大时，功率最大，所以求出最大拉力，然后即可求出最大功率。‎ ‎7.（2019·邵阳）某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：‎ ‎①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。‎ ‎②按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。‎ ‎③匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。‎ ‎④算出有用功W有，总功W总，机械效率η。‎ ‎⑤改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。‎ 次数 沙和袋所受的总重力G/N 提升高度h/m 有用功W有/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率η ‎1‎ ‎0.6‎ ‎0.2‎ ‎0.12‎ ‎0.3‎ ‎0.18‎ ‎66.7%‎ ‎2‎ ‎0.9‎ ‎0.2‎ ‎0.18‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.24‎ ‎3‎ ‎1.2‎ ‎0.2‎ ‎0.24‎ ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.30‎ ‎80%‎ 请根据实验过程和实验记录，思考并回答：‎ ‎（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s，你认为s应该为m。‎ ‎（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为。‎ ‎（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为N．（绳重和摩擦忽略不计）‎ ‎（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率 ‎。（选填“越大”、“越小”或“不变”）‎ 34‎ ‎【解析】（1）绳子的有效段数为3，根据s＝nh，在第一次实验中，绳端移动的距离s＝3×0.2m＝0.6m；‎ ‎（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为：η2100%＝75%；‎ ‎（3）不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：F，结合第一次实验的数据可得，所用动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×0.3N﹣0.6N＝0.3N；‎ ‎（4）纵向分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越大。‎ 故答案为：（1）0.6；（2）75%；（3）0.3；（4）越大。‎ ‎【点睛】（1）已知绳子的有效段数为3，根据s＝nh求出在第一次实验中绳端移动的距离；（2）根据表中数据，由η100%计算得出第二次实验的机械效率；（3）不计绳重和摩擦，绳子自由端的力：F，据此求出G动；（4）纵向分析三次实验中的数据得出结论。‎ 34‎