專題10杠桿滑輪機械效率

2022年中考物理二輪復習專題提升練習杠桿、滑輪、機械效率姓名：________學校：________班級：________題型選擇題填空題作圖題實驗題計算題總計題數(shù)1510501040一、選擇題（共15小題）：1．生活中處處有物理，下列說法錯誤的是（）A．甲圖鉗子是省力杠桿 B．乙圖破窗錘的敲擊端做成錐狀是利用減小受力面積來增大壓強 C．丙圖自行車剎車時用力捏車閘是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力 D．丁圖在火車站站臺候車時，人必須站在安全線以外，是為了避免列車駛過時空氣流速增大壓強減小造成的危險【答案】C【解析】解：A、鉗子在使用時，動力臂大于阻力臂，為省力杠桿，故A正確；B、破窗錘的敲擊端做成錐狀，是通過減小受力面積來增大壓強，故B正確；C、騎共享單車剎車時用力捏車閘，是在接觸面粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦力，故C錯誤；D、當列車駛進站臺時，會帶動人和車之間的空氣流動速度加快，根據(jù)流體壓強與流速的關(guān)系可知：安全線以內(nèi)的地方空氣流速增大，壓強減小，而此時人外側(cè)的空氣流動速度慢，根據(jù)流體壓強與流速的關(guān)系可知，人外側(cè)空氣流速慢壓強大，而內(nèi)側(cè)流速快壓強小，會產(chǎn)生一個向內(nèi)側(cè)的壓強差，將人推向火車，易出現(xiàn)危險，故D正確。故選：C。2．小明自制的桿秤如圖所示，O為桿秤提紐，不掛重物和秤砣時，手提提紐桿秤可水平平衡。用它稱一物體，已知秤砣質(zhì)量m＝0.2kg，OA＝8cm，當OB＝40cm時，桿秤水平平衡，則物體的質(zhì)量為（）A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg【答案】A【解析】解：桿秤繞提紐O轉(zhuǎn)動，所以點O是桿秤的支點，作用在A處的力使桿秤逆時針轉(zhuǎn)動，由于桿秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B處的力使桿秤順時針轉(zhuǎn)動，其力臂是OB；根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，m物g×OA＝m秤砣g×OB，即m物×8cm＝0.2kg×40cm，解得m物＝1kg，故A正確，B、C、D錯誤。故選：A。3．如圖所示，輕質(zhì)杠桿OB可繞O點轉(zhuǎn)動，OA＝AB，用細線將重物懸掛在A點，在B點作用豎直向上的拉力F，則在保持杠桿水平靜止的情況下（）A．拉力F的大小為物重的2倍 B．當懸掛點左移時，F(xiàn)將減小 C．若F改為沿圖中虛線方向施力，F(xiàn)將增大 D．若物重增加2N，F(xiàn)的大小也增加2N【答案】C【解析】解：A、由圖可知，OA＝AB，阻力的力臂為動力力臂的一半，根據(jù)杠桿的平衡條件F×OB＝G×OA可知，拉力F的大小為物重的二分之一，故A錯誤；B、當懸掛點左移時，動力臂、阻力不變，阻力臂變大，則動力F將變大，故B錯誤；C、保持杠桿在水平位置平衡，將拉力F轉(zhuǎn)至虛線位置時，拉力的力臂變小，因為阻力與阻力臂不變，由杠桿的平衡條件可知，拉力變大，故C正確；D、若物重增加2N，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，F(xiàn)的變化量為2N×1故選：C。4．如圖是小華在勞動教育實踐活動中體驗中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華若要更省力，下列做法可行的是（）A．支點不動，腳在桿上的位置前移 B．將支點靠近人，腳在桿上的位置不動 C．將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移 D．將支點遠離人，同時腳在桿上的位置后移【答案】D【解析】解：A、支點不動，腳在桿上的位置前移，此時阻力、阻力臂不變，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故A錯誤；B、將支點靠近人，腳在桿上的位置不動，此時阻力不變，阻力臂變大，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故B錯誤；C、將支點靠近人，同時腳在桿上的位置前移，阻力不變，阻力臂變大，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故C錯誤；D、將支點遠離人，同時腳在桿上的位置后移，阻力不變，阻力臂變小，動力臂變大，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變小，能省力，故D正確。故選：D。5．如圖所示，一根質(zhì)地均勻的木桿可繞O點自由轉(zhuǎn)動，在木桿的右端施加一個始終垂直于木桿的作用力F，使木桿從OA位置勻速轉(zhuǎn)到OB位置的過程中，力F的大小將（）A．先變大，后變小 B．先變小，后變大 C．一直是變大的 D．一直是變小的【答案】A【解析】解：根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2分析，將杠桿緩慢地由最初位置拉到水平位置時，動力臂不變，阻力為杠桿的重力，也不變，阻力臂變大，所以動力變大。當杠桿從水平位置拉到最終位置時，動力臂不變，阻力不變，阻力臂變小，所以動力變小。故F先變大后變小。故A正確，BCD錯誤。故選：A。6．如圖所示，是我國古代《墨經(jīng)》最早記述了秤的杠桿原理（如圖所示），此時杠桿處于平衡狀態(tài)，有關(guān)它的說法錯誤的是（）A．“標”“本”表示力臂，“權(quán)”“重”表示力 B．“權(quán)”“重”增加相同的質(zhì)量，A端會上揚 C．增大“重”時，應把“權(quán)”向A端適當移動 D．若將提紐O向B端移動一些，桿秤測量范圍變大【答案】B【解析】解：A、根據(jù)杠桿的五要素并結(jié)合圖可知，“標”“本”表示力臂，“權(quán)”“重”表示力，故A正確；B、設增加的質(zhì)量為Δm，由圖可知，杠桿平衡時“標”大于“本”，則Δmד標”＞Δmד本”即“權(quán)+Δm”ד標”＞“重+Δm”ד本”，故B錯誤；C、在“權(quán)”不變時，“重”增大，需要“標”增大，即把“權(quán)”向A端適當移動，故C正確；D、將提紐O向B端移動一些，“標”增大，則“權(quán)”和“標”的乘積增大，而“本”變小，由杠桿平衡可知“重”增大，即桿秤測量范圍增大，故D正確。故選：B。7．現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個滑輪稱為“繩制”（圖1）?，F(xiàn)分別用甲、乙兩個力替代“收”（圖2），使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．使用這個滑輪能省力 B．甲拉力大小等于乙拉力大小 C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功 D．甲拉力使繩自由端移動的速度小于乙拉力使繩自由端移動的速度【答案】B【解析】解：A、由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故A錯誤；B、定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正確C、由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C錯誤；D、由題意可知，重物在相同時間內(nèi)上升的距離相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離，繩子移動的時間和重物上升的時間相同，根據(jù)v=s故選：B。8．如圖用40N的拉力F水平拉著重為100N的物體在水平路面上勻速移動3m的距離。物體所受摩擦力為60N，則（）A．總功為300J B．有用功為240J C．額外功為60J D．機械效率為80%【答案】C【解析】解：A、使用動滑輪拉力端移動距離：s＝2s物＝2×3m＝6m，拉力做的總功：W總＝Fs＝40N×6m＝240J，故A錯誤；B、使用動滑輪做的有用功等于克服物體受摩擦力做的功：W有＝fs物＝60N×3m＝180J，故B錯誤；C、額外功W額＝W總﹣W有＝240J﹣180J＝60J，故C正確；D、機械效率η=W有用W故選：C。9．如圖所示，用F＝10N的拉力使重物勻速上升0.1m，已知物體的重力為27N（忽略繩子與滑輪的摩擦及繩子的重力），下列說法正確的是（）A．繩子末端移動的距離是0.2m B．拉力做的功是2.7J C．滑輪組的機械效率是90% D．動滑輪的重力是1N【答案】C【解析】解：A、由圖知n＝3，則繩子末端移動的距離：s＝3h＝3×0.1m＝0.3m，故A錯誤；B、拉力做的總功：W總＝Fs＝10N×0.3m＝3J，故B錯誤；C、有用功為：W有用＝Gh＝27N×0.1m＝2.7J；機械效率為：η=WD、拉力做的額外功：W額＝W總﹣W有用＝3J﹣2.7J＝0.3J；不計繩重和滑輪的摩擦，由W額＝G動h可得，動滑輪的重力：G動=W故選：C。10．甲裝置中，空吊籃A重25N，B處繩子承受的拉力足夠大，C處繩子承受的最大拉力為100N。小壯將A提升到高處，施加拉力F隨時間變化關(guān)系如圖乙，A上升速度隨時間變化關(guān)系如圖丙。忽略繩重、摩擦、空氣阻力。下列說法不正確的是（）A．動滑輪所受的重力為15N B．第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為30J C．此裝置最多能勻速運載160N重的貨物 D．此裝置運載貨物最高機械效率為92.5%【答案】D【解析】解：A、由圖丙可知，在1～2s內(nèi)（第2s內(nèi)）A被勻速提升，由圖乙可知拉力F＝20N，由圖知，n＝2，忽略繩重及摩擦，動滑輪重力G動＝nF﹣GA＝2×20N﹣25N＝15N，故A正確；B、由圖丙可知，第2s內(nèi)A上升的速度vA＝2m/s，第2s內(nèi)滑輪上升的高度h＝vAt＝2m/s×1s＝2m，第2秒內(nèi)克服滑輪重做的額外功為W額＝G動h＝15N×2m＝30J，故B正確；C、忽略繩重及摩擦，繩子拉力為：F=1n（G+GA+G則提升貨物的最大重力為：G＝2F最大﹣GA﹣G動＝2×100N﹣25N﹣15N＝160N，故C正確；D、此裝置提升重物的機械效率隨提升物重的增大而增大，則此裝置提升重物的最大機械效率為：η=W故選：D。11．如圖，在斜面上將一個重為15N的物體勻速從斜面底端拉到頂端，沿斜面向上的拉力F＝6N，斜面長s＝1.2m、斜面高h＝0.3m。下列說法正確的是（）A．克服物體重力做功7.2J B．額外功為1.8J C．物體受到的摩擦力為2.25N D．斜面的機械效率為37.5%【答案】C【解析】解：A、克服物體重力做功（即有用功）：W有用＝Gh＝15N×0.3m＝4.5J，故A錯誤；B、拉力做的總功：W總＝Fs＝6N×1.2m＝7.2J，則額外功：W額＝W總﹣W有＝7.2J﹣4.5J＝2.7J，故B錯誤；C、由W額＝fs可得，物體受到的摩擦力：f=WD、斜面的機械效率：η=W有用W故選：C。12．工人利用滑輪組吊起重為2400N的路燈桿（質(zhì)量分布均勻）。如圖所示，這是路燈桿一端剛被勻速拉起的簡圖。路燈桿離地后被勻速提升1m，繩端拉力F＝1000N。下列說法正確的是（）A．路燈桿一端剛被勻速拉起時，相當于費力杠桿 B．路燈桿離地后，受到的拉力小于2400N C．路燈桿離地后，繩端拉力F做的功為1000J D．路燈桿離地后，滑輪組的機械效率為80%【答案】D【解析】解：A、路燈桿一端剛被勻速拉起時，阻力為路燈桿的重力G，作用點在重心上，繩子對路燈桿的拉力是動力F，支點為路燈桿的左端，可見，動力臂大于阻力臂，所以路燈桿相當于省力杠桿，故A錯誤。B、路燈桿離地后被勻速提升，桿受到的拉力與重力是一對平衡力，則拉力為：F拉＝G＝2400N，故B錯誤。C、由圖可知承擔物重的繩子段數(shù)n＝3，路燈桿離地后被勻速提升1m，則繩子自由端移動距離為：s＝3h＝3×1m＝3m，繩端拉力F做的功為：W總＝Fs＝1000N×3m＝3000J，故C錯誤。D、路燈桿離地后，所做有用功為：W有＝Gh＝2400N×1m＝2400J，滑輪組的機械效率為：η=W故選：D。13．用如圖甲所示的滑輪組緩慢提升不同物體，每次物體被提升的高度均為0.5m，滑輪組的機械效率與物體受到重力的關(guān)系如圖乙所示，不計繩重和摩擦，下列分析正確的是（）A．動滑輪的重力為5N B．該滑輪組的機械效率可以達到100% C．滑輪組的機械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物時，滑輪組做的額外功為5J【答案】D【解析】解：A、由圖乙可知，提升物重G＝10N時，滑輪組的機械效率η＝50%，不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率η=W解得動滑輪重力：G動＝10N，故A錯誤；B、使用滑輪組時，需要提升動滑輪做額外功，使得有用功小于總功，滑輪組的機械效率總小于100%，故B錯誤；C、滑輪組的機械效率越高，說明有用功與總功的比值越大，拉力做功不一定少，故C錯誤；D、由題知，利用滑輪組每次物體被提升的高度均為0.5m，提升動滑輪上升的高度也都是0.5m，則每次提升重物時，不計繩重和摩擦，滑輪組做的額外功都為：W額＝G動h＝10N×0.5m＝5J，故D正確。故選：D。14．體重為60kg的工人利用如圖滑輪組將一質(zhì)量為80kg的重物A勻速提升1m，此時該滑輪組的機械效率為80%（不計繩重與摩擦，g取10N/kg），小明對此工作過程及裝置作出了以下論斷：①動滑輪重為200N②此過程中，工人對繩的拉力做功1000J③重物勻速上升過程中，它的機械能增大④若增大重物A的質(zhì)量，該工人用此滑輪組勻速拉起重物時，機械效率不可能達到90%關(guān)于小明的以上論斷（）A．只有①③正確 B．只有②③正確 C．只有①②③正確 D．①②③④都正確【答案】D【解析】解：（1）重物A的重力：GA＝mAg＝80kg×10N/kg＝800N不計繩重和摩擦，滑輪組的機械效率η=W有用W（2）工人對重物A做的有用功：W有用＝Gh＝800N×1m＝800J，由η=W有用W總（3）重物勻速上升過程中，質(zhì)量不變、速度不變，動能不變；質(zhì)量不變、高度增大，重力勢能增大，它的機械能增大，故③正確；（4）若增大重物A的質(zhì)量，重物的重力增大，滑輪組的機械效率增大，同時工人的拉力增大，工人的最大拉力：F最大＝G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N，由圖知，n＝3，不計繩重和摩擦，最大拉力F最大=13（G最大+G提升的最大物重：G最大＝3F最大﹣G動＝3×600N﹣200N＝1600N，因為不計繩重和摩擦，滑輪組的最大機械效率η=W所以最大機械效率：η最大=G所以，該工人用此滑輪組勻速拉起重物時，機械效率不可能達到90%，故④正確。故①②③④正確。故選：D。15．如圖甲所示，用動滑輪將正方體物塊從裝有水的容器底部緩慢勻速提起，拉力F隨提升高度h變化的關(guān)系如圖乙所示。物塊完全離開水面后，動滑輪的機械效率為87.5%，繩重和摩擦忽略不計。下列選項正確的是（）A．物塊的邊長為0.6m B．動滑輪重為300N C．提升物塊完全離開水面前，動滑輪的機械效率大于87.5% D．將物塊提升至上表面與水面相平的過程中拉力F做的功為1650J【答案】D【解析】解：A.動滑輪繩子的有效股數(shù)n＝2，由圖乙可知，物塊浸沒時繩子的拉力F1＝1375N，繩重和摩擦忽略不計，由F=1n（G+G動﹣F浮）可得：1375N=12（G+G當物塊完全離開水面后繩子的拉力F2＝2000N，由F=1n（G+G動）可得：2000N=1由①②可得：F?。?250N，因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等，所以，由F?。溅岩篻V排可得，物塊的體積：V＝V排=F浮ρ由V＝L3可得，物塊的邊長：L=3B.繩重和摩擦忽略不計，物塊完全離開水面后，動滑輪的機械效率：η=W有W總×100%=由②③可得：G＝3500N，G動＝500N，故B錯誤；C.繩重和摩擦忽略不計，提升物塊完全離開水面前，滑輪組的機械效率：η′=W有′W總′×則動滑輪的機械效率小于87.5%，故C錯誤；D.將物塊提升至上表面與水面相平的過程中，由圖乙可知，物體上升的高度h＝0.6m，拉力F＝1375N，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×0.6m＝1.2m，此過程中拉力F做的功W＝Fs＝1375N×1.2m＝1650J，故D正確。故選：D。二、填空題（共10小題）：16．如圖所示是某簡易杠桿的示意圖，已知AOB水平，OA＝OB，物體重力G＝10N，拉力F的方向如圖所示。該杠桿是杠桿，F(xiàn)＝N。【答案】費力；20。【解析】解：（1）如圖，延長動力作用線，作出動力臂OC，∠CBO＝30°，BO＝AO，在直角三角形中30°所對的直角邊是斜邊的一半，所以OC=12OBO是杠桿AOB的支點，OA是阻力臂，OC是動力臂，動力臂小于阻力臂，為費力杠桿；F是動力，阻力FA＝G＝10N，根據(jù)杠桿平衡條件得，F(xiàn)A×OA＝F×OC，即：10N×OA＝F×1故答案為：費力；20。17．如圖甲所示，AB為輕質(zhì)杠桿，AC為輕質(zhì)硬棒且與力傳感器相連，圖乙是物體M從A點開始向右勻速運動過程中力傳感器讀數(shù)大小與時間的關(guān)系圖像，則物體M的質(zhì)量大小g；已知OA的長度為30cm，OB足夠長，AC能承受的最大彈力大小為15N，若要桿不斷，物體從A點開始運動時間最長為s（g＝10N/kg）?！敬鸢浮?000；12.5?！窘馕觥拷猓海?）由圖甲知，當M在A點時，傳感器的力等于物體的重力，由圖乙知，物體的重力為：G＝10N，則物體的質(zhì)量為：m=G（2）當M運動到支點O時，傳感器的力為0，由圖乙知，此時用時t＝5s，所以物體M的速度為：v=OA由圖乙知，當傳感器的拉力為15N時，M應在支點O的右側(cè)，此時距離支點為L，根據(jù)杠桿的平衡條件：F傳?OA＝G?L則L=F從A點物體M運動的路程為：s＝30cm+45cm＝75cm；由v=st得，運動的時間為：t故答案為：1000；12.5。18．如圖所示，在一質(zhì)量不計、刻度分布均勻的杠桿上的A點懸掛兩個質(zhì)量均為50g的鉤碼，將一質(zhì)量為0.3kg的物體放在水平地面上，用一輕繩將該物體懸掛在杠桿上的B點，杠桿在水平位置平衡。此時輕繩對杠桿的拉力大小為N，物體對地面的壓力大小為N。要使物體對地面的壓力大小為零，同時杠桿在水平位置平衡，則在A點要增掛個50g的鉤碼。現(xiàn)提供一個量程為0～3N的彈簧測力計和若干個50g的鉤碼，利用彈簧測力計和鉤碼使杠桿在水平位置平衡，則在A點所掛鉤碼的個數(shù)最多為個。（g＝10N/kg）【答案】0.75；2.25；6；10。【解析】解：兩個質(zhì)量均為50g的鉤碼的重力為：G＝mg＝0.1kg×10N/kg＝1N；設杠桿上每個小格的長度為L；杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件可知：F1L1＝G1L2，即：F1×4L＝1N×3，解得：F1＝0.75N；物體的重力為：G'＝m'g＝0.3kg×10N/kg＝3N；物體受到豎直向下的重力、豎直向上的支持力和拉力的作用，則地面對物體的支持力的大小為：F支＝G'﹣F1＝3N﹣0.75N＝2.25N；要使物體對地面的壓力大小為零，同時杠桿在水平位置平衡，此時物體對杠桿的拉力為3N；根據(jù)杠桿的平衡條件可知：3N×4L＝G''×3L，解得：G''＝4N；每個鉤碼的重力為0.5N，則A端所掛鉤碼的個數(shù)為：n=4N要使在A點所掛鉤碼的個數(shù)最多，鉤碼對杠桿的拉力的力臂不變，當彈簧測力計示數(shù)最大、彈簧測力計對杠桿拉力的力臂最大時，所掛鉤碼個數(shù)最大；彈簧測力計的最大稱量值為3N，最大力臂為5L，根據(jù)杠桿的平衡條件可知：3N×5L＝GA×3L，解得：GA＝5N；每個鉤碼的重力為0.5N，則A點所掛鉤碼的最多個數(shù)為：n'=5N故答案為：0.75；2.25；6；10。19．如圖所示，輕質(zhì)杠桿可繞O點轉(zhuǎn)動，在杠桿左端A處懸掛質(zhì)量為0.4kg的金屬塊甲，杠桿右端B處懸掛金屬塊乙，杠桿恰好在水平位置上平衡；已知OA長10cm，OB長20cm。則金屬塊乙的重力是N；現(xiàn)保持金屬塊甲位置不變，移動燒杯的位置使其部分浸沒在水中后，調(diào)節(jié)乙物體的位置至O點15cm處，使杠桿重新在水平位置平衡，此時金屬塊甲受到水對它的浮力大小為N。（不計繩和杠桿自重）【答案】2；1?！窘馕觥拷猓海?）金屬塊甲的質(zhì)量為0.4kg，則其重力為：G甲＝m甲g＝0.4kg×10N/kg＝4N；杠桿恰好在水平位置上平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，G甲LOA＝G乙LOB，則：G乙=G甲L（2）現(xiàn)保持金屬塊甲位置不變，移動燒杯的位置使其部分浸沒在水中后，調(diào)節(jié)乙物體的位置至O點15cm處，使杠桿重新在水平位置平衡；根據(jù)杠桿的平衡條件可知：FALOA＝G乙LOC，即：FA×10cm＝2N×15cm，解得：FA＝3N；甲在水中受到豎直向下的重力G、豎直向上的浮力F浮和豎直向上的拉力FA的共同作用，則F?。紾﹣FA＝4N﹣3N＝1N。故答案為：2；1。20．用如圖所示滑輪組拉動物體A在粗糙的水平面上運動，不計繩和滑輪的自重。當F為20N時，物體A在水平面上做勻速直線運動，此時物體A受到地面的摩擦力為30N，則滑輪組的機械效率是；當F增大到50N時，物體A受到地面的摩擦力為N。【答案】75%；30?！窘馕觥拷猓海?）克服摩擦力做的功為有用功：W有用＝fs；由圖可知：n＝2，繩子自由端移動的距離sF＝2s，做的總功：W總＝F×2s，滑輪組的機械效率：η=W（2）當拉力改變時，由于接觸面的粗糙程度和物體A對地面的壓力不變，所以滑動摩擦力大小不變?nèi)詾?0N。故答案為：75%；30。21．用如圖甲的滑輪組提升重200N的物體，已知拉力F為80N，不計繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是（選填“A”或“B”），動滑輪重為N，3s內(nèi)對物體做的有用功為J?！敬鸢浮緼；40；300?！窘馕觥拷猓海?）由圖甲可知，n＝3，則拉力端移動距離s＝3h，所以圖乙中上面的傾斜直線A是繩子自由端運動的s﹣t圖像，而下面的傾斜直線B是物體運動的s﹣t圖像；（2）不計繩重和摩擦，拉力F=13（G+GG動＝3F﹣G＝3×80N﹣200N＝40N；（3）由圖乙可知，t＝3s時，物體運動的高度h＝1.5m，對物體做的有用功：W有用＝Gh＝200N×1.5m＝300J。故答案為：A；40；300。22．如圖所示，固定的斜面長s＝1.2m，高h＝0.3m。沿斜面向上用5N的拉力在2s內(nèi)把一個重16N的物體從斜面底端勻速拉到頂端。拉力的功率為W，斜面的機械效率為?！敬鸢浮?；80%。【解析】解：（1）拉力所做的總功為：W總＝Fs＝5N×1.2m＝6J；拉力的功率為：P=W（2）此過程所做的有用功為：W有＝Gh＝16N×0.3m＝4.8J；則斜面的機械效率為：η=W故答案為：3；80%。23．在建筑工地上，小明同學利用如圖所示的裝置，用25N的拉力使重為300N的物體A沿著水平地面勻速運動。A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，不計繩重及滑輪組的摩擦。則動滑輪所受重力為N，該裝置的機械效率為。若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運動，則該裝置的機械效率將（選填“增大”、“減小”或“不變”）?！敬鸢浮?5；80%；增大?！窘馕觥拷猓海?）因為物體A在運動時受到地面的摩擦力為其所受重力的0.2倍，所以物體受到的摩擦力：f＝0.2G＝0.2×300N＝60N；因物體A勻速運動，繩子對物體的拉力和物體受到的摩擦力是一對平衡力，所以滑輪組對物體的拉力F拉＝f＝60N，由圖知n＝3，不計繩重與摩擦，由F=1n（G動+FG動＝nF﹣F拉＝3×25N﹣60N＝15N；（2）滑輪組的機械效率：η=W（3）若增加物體A的重力，仍使物體A勻速運動，因物體對地面的壓力增大，則摩擦力增大，克服物體與地面間摩擦力做的有用功增大，在額外功不變的情況下，有用功在總功中所占的比例增大，則機械效率將增大。故答案為：15；80%；增大。24．如圖所示滑輪組提升正方體物體，動滑輪重2N，不計摩擦和繩重。物體邊長為0.1m，密度為2×103kg/m3，物體的質(zhì)量是kg；作用在繩端的拉力F為N時，物體對水平地面的壓強為600Pa。（g＝10N/kg）【答案】2；8?！窘馕觥拷猓海?）物體的體積：V＝（0.1m）3＝0.001m3，物體的質(zhì)量：m＝ρV＝2×103kg/m3×0.001m3＝2kg；（2）物體的重：G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N，∵p=F∴物體對地面的壓力：F壓＝ps＝600Pa×0.01m2＝6N，∵力的作用是相互的，∴F支＝F壓＝6N，∵物體靜止，∴F支+F拉＝G，∴F拉＝G﹣F支＝20N﹣6N＝14N，∵忽略摩擦和繩重，∴拉力：F=12（F拉+G輪）故答案為：2；8。25．如圖所示的滑輪組（不計繩重及摩擦），工人師傅用40N的拉力將質(zhì)量為5kg、底面積為1600cm2的空吊籃A勻速提升到二樓平臺，此滑輪組的機械效率為%；若靜止在二樓平臺的吊籃里裝了1020N的磚塊，繩子B和C能承受的最大拉力分別為1000N和600N，當質(zhì)量為50kg的工人師傅拉繩子C時，吊籃對二樓平臺的最小壓強為Pa。【答案】62.5%；625?！窘馕觥拷猓海?）滑輪組的機械效率：η=W有W總×100%=G?Fs（2）提空吊籃A時，由F=12（G+GG動＝2F﹣G＝2×40N﹣5kg×10N/kg＝30N；工人師傅的重力：G人＝m人g＝50kg×10N/kg＝500N；繩子C承受的最大拉力大于工人師傅的重力，為了使工人不被繩子拉起來，所以作用在繩子C的最大拉力F′只能為500N；以動滑輪為研究對象，受向下的重力G動和繩子B的拉力FB，由F′=12（FB+G動）可得，此時繩子B的拉力：FB＝2F′﹣G動＝2×500N﹣30N＝970N＜1000N，即吊籃受到向上的拉力F此時吊籃對二樓平臺的壓力最小、壓強最??；以吊籃和磚塊的整體為研究對象，則地面受到的壓力：F″＝G籃+G磚﹣FB＝5kg×10N/kg+1020N﹣970N＝100N；吊籃對二樓平臺的最小壓強：p=F″故答案為：62.5%；625。三、作圖題（共5小題）：26．按題目要求作圖：杠桿上B點掛著重物G，若在A點施加一個最小的力F使杠桿在圖中的位置平衡，請畫出力F的示意圖?！敬鸢浮咳鐖D所示?！窘馕觥拷猓焊鶕?jù)杠桿平衡條件，要想動力最小，動力臂就要最大，因為支點是O點，當力作用在A點，OA為力臂時，力臂最長、動力最小，連接OA，動力F應與OA垂直斜向下，如圖所示：27．在圖中，畫出動力F的力臂l。【答案】如圖所示。【解析】解：已知杠桿支點為O，從支點O到力F的作用線作垂線段，即可作出力臂l，如圖所示：28．如圖所示，杠桿OA在力F1、F2的作用下處于平衡狀態(tài)，L1為動力F1的力臂，請在圖中作出動力F1的示意圖和F2的力臂。【答案】如圖所示。【解析】解：由圖可知，O為支點，由O向力F2的作用線引垂線，支點到垂足的距離就是力臂L2；如下圖所示：作力臂L1的垂線即力F1的作用線，與杠桿的交點就是作用點，F(xiàn)1使杠桿的轉(zhuǎn)動方向與力F2的相反；如下圖所示：29．如圖所示，碗中盛有水，木筷與碗口接觸點O為支點，請你以O點為支點，畫出浮力和浮力的力臂?！敬鸢浮咳鐖D所示?！窘馕觥拷猓海?）已知B為浮力作用點。從浮力的作用點B沿豎直向上畫一條帶箭頭的線段，表示筷子受到的浮力，用符號F浮表示；（2）從支點O做浮力作用線的垂線段，用L表示浮力的力臂，如圖所示：30．如圖所示，杠桿OA可繞固定點O自由轉(zhuǎn)動，作用于B點的細繩繞過定滑輪，沿細繩施加一個拉力F，讓杠桿A端吊著的重物在水中靜止。畫出拉力F的力臂l、重物受到的重力G和浮力F浮?！敬鸢浮咳鐖D所示?！窘馕觥拷猓海?）由圖知F為拉力，從支點O做動力F的垂線段，即為拉力F的力臂l，如圖所示：（2）物體浸沒在水中時，受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力及拉力作用，使物體處于靜止狀態(tài)，則浮力應小于重力，重力和浮力的作用點都在物體的重心，如圖所示：四、計算題（共10小題）：31．如圖所示，重力不計的木棒AOB可繞支點O無摩擦轉(zhuǎn)動，木棒AB長為3m，均勻正方體甲的邊長為0.1m，物體乙的質(zhì)量為4.8kg。當把甲、乙兩物體用細繩分別掛在木棒的兩個端點A、B上時，木棒在水平位置平衡，此時物體甲對地面的壓強為2000Pa，支點O距A點1.6m。（g＝10N/kg）求：（1）物體乙受到的重力；（2）物體甲受到的支持力；（3）物體甲的密度?！敬鸢浮浚?）物體乙受到的重力為48N；（2）物體甲受到的支持力為20N；（3）物體甲的密度為6.2×103kg/m3?！窘馕觥拷猓海?）物體乙受到的重力：G乙＝m乙g＝4.8kg×10N/kg＝48N；（2）由p=FS可得，甲物體對地面的壓力：F壓＝pS＝2000Pa×（0.1m）因為甲物體對地面的壓力與地面對甲物體的支持力是一對相互作用力，所以地面對物體甲的支持力：F支＝F壓＝20N；（3）杠桿A端受到的拉力：FA＝G甲﹣F支，不計木棒的重力，根據(jù)杠桿平衡條件可得：（G甲﹣F支）×OA＝G乙×OB，則物體甲的重力：G甲=G乙×OBOA由G＝mg可得，物體甲的質(zhì)量：m甲=G物體甲的體積：V甲＝a3＝（0.1m）3＝0.001m3，物體甲的密度：ρ甲=m甲V甲=答：（1）物體乙受到的重力為48N；（2）物體甲受到的支持力為20N；（3）物體甲的密度為6.2×103kg/m3。32．如圖所示是一個水位監(jiān)測儀的簡化模型。杠桿AB質(zhì)量不計，A端懸掛著物體M，B端懸掛著物體N，支點為O，BO＝4AO。物體M下面是一個壓力傳感器，物體N是一個質(zhì)量分布均勻的實心圓柱體，放在水槽中，當水槽中無水時，物體N下端與水槽的底部恰好接觸且壓力為零，此時壓力傳感器的示數(shù)也為零。已知物體N的質(zhì)量m2＝4kg，高度H＝1m，橫截面積S＝20cm2（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）。求：（1）物體N的密度ρ；（2）物體M的質(zhì)量m1；（3）當壓力傳感器的示數(shù)F＝40N時，求水槽內(nèi)水的深度h。【答案】（1）物體N的密度ρ為2×103kg/m3；（2）物體M的質(zhì)量m1為16kg；（3）當壓力傳感器的示數(shù)F＝40N時，水槽內(nèi)水的深度h為0.5m。【解析】解：（1）S＝20cm2＝0.002m2；物體N的密度為：ρ=m2V=m（2）水槽中無水時，物體N下端與水槽的底部恰好接觸且壓力為零，此時壓力傳感器的示數(shù)也為零，此時杠桿處于平衡狀態(tài)，根據(jù)杠桿的平衡條件可知：m1g×AO＝m2g×BO，則：m1＝m2×BO（3）M的重力為：G1＝m1g＝16kg×10N/kg＝160N；則A端受到的拉力為：FA＝G1﹣F＝160N﹣40N＝120N；根據(jù)杠桿的平衡條件可知：FA×AO＝FB×BO，則B端受到的拉力為：FB=FA×AON的重力為：G2＝m2g＝4kg×10N/kg＝40N；N浸入水中，受到豎直向上的拉力和浮力、豎直向下的重力，則浮力為：F?。紾2﹣FB＝40N﹣30N＝10N；根據(jù)阿基米德原理可知，N排開的水的體積為：V排=F浮ρ水g則N浸入水中的深度即水的深度為：h=V答：（1）物體N的密度ρ為2×103kg/m3；（2）物體M的質(zhì)量m1為16kg；（3）當壓力傳感器的示數(shù)F＝40N時，水槽內(nèi)水的深度h為0.5m。33．圖甲是《天工開物》中記載的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意圖如圖乙。輕質(zhì)杠桿的支點O距左端l1＝0.5m，距右端l2＝0.2m。在杠桿左端懸掛質(zhì)量為2kg的物體A，右端掛邊長為0.1m的正方體B，杠桿在水平位置平衡時，正方體B對地面的壓力為20N。求：（1）此時杠桿左端所受拉力大小為多少牛頓？（2）正方體B的密度為多少千克每立方米？（3）若該處為松軟的泥地，能承受最大壓強為4×103Pa，為使杠桿仍在水平位置平衡，物體A的重力至少為多少牛頓？【答案】（1）此時杠桿左端所受拉力大小為20N；（2）正方體B的密度為7×103kg/m3；（3）物體A的重力至少為12N?！窘馕觥拷猓海?）此時杠桿左端所受拉力：F左＝GA＝mAg＝2kg×10N/kg＝20N；（2）由F1l1＝F2l2可得，杠桿右端的拉力即繩子對B的拉力：FB＝F右=l1l2因正方體B對地面的壓力等于B的重力減去繩子對B的拉力，所以，B的重力：GB＝FB+F壓＝50N+20N＝70N，由G＝mg可得，B的質(zhì)量：mB=GB的體積：VB＝L3＝（0.1m）3＝0.001m3，B的密度：ρB=mBVB=（3）B的底面積：SB＝L2＝（0.1m）2＝0.01m2，由p=FS可得，B對地面的最大壓力：F壓′＝pSB＝4×103Pa×0.01m杠桿右端受到的拉力：F右′＝GB﹣F壓′＝70N﹣40N＝30N，物體A的最小重力：GA′＝F左′=l2l1F答：（1）此時杠桿左端所受拉力大小為20N；（2）正方體B的密度為7×103kg/m3；（3）物體A的重力至少為12N。34．圖甲為某自動注水裝置的部分結(jié)構(gòu)簡圖，輕質(zhì)杠桿AOB始終在水平位置保持平衡，O為杠桿的支點，OA：OB＝3：1，豎直細桿a的一端連接在杠桿的A點，另一端與高為0.2m的長方體物塊C固定；豎直細桿b的下端通過力傳感器固定，上端連接在杠桿的B點（不計杠桿、細桿及連接處的重力和細桿的體積）。圓柱形水箱中有質(zhì)量為3kg的水，水箱的橫截面積為1×10﹣2m2，打開水龍頭，將水箱中的水緩慢放出，通過力傳感器能顯示出細桿b對力傳感器的壓力或拉力的大小；圖乙是力傳感器示數(shù)F的大小隨放出水質(zhì)量m變化的圖像。當放出水的質(zhì)量達到2kg時，物體C剛好全部露出水面，此時裝置由力傳感器控制開關(guān)開始注水，g＝10N/kg。求：（1）物塊C的重力；（2）物塊C浸沒在水中時受到的浮力；（3）物塊C的橫截面積；（4）當力傳感器示數(shù)為0時，水箱底部受到水的壓強?！敬鸢浮浚?）物塊C的重力為2N；（2）物塊C浸沒在水中時受到的浮力為10N；（3）物塊C的橫截面積為5×10﹣3m2；（4）當力傳感器示數(shù)為0時，水箱底部受到水的壓強1400Pa。【解析】解：由題意可知，物體C全部露出水面之前，C受豎直向下的重力、豎直向上的浮力和細桿a對C的壓力或拉力作用，在杠桿AOB中，由杠桿平衡條件可得：Fa×OA＝F×OB，因為OA＝3OB，所以Fa=1由乙可知，F(xiàn)由24N減小到0N過程中，C受到的浮力較大，細桿a對C有壓力的作用，即：GC+Fa壓＝F浮；F由0N增大到2N過程中，C受到的浮力較小，細桿a對C有拉力的作用，即：GC＝Fa拉+F浮。（1）當排水量為2kg時，C剛好全部露出水面，此時C所受浮力為0N，則C的重力為：GC＝Fa拉=13F（2）（3）排水量從0到1kg的過程中，C完全浸沒，C排開水的體積等于C的體積，此時Fa壓=13F′C所受的浮力為：F?。紾C+Fa壓＝2N+8N＝10N，C的體積為：VC＝V排=F浮ρ水gC的橫截面積為：SC=VC?C=（4）當Fa＝0N時，C剛好漂浮，F(xiàn)浮′＝GC＝2N，C浸入水中的體積為：V浸＝V排′=F浮′ρ水C浸入水中的深度為：h浸=V1kg水的深度為：h'=V此時水箱中水的深度為：h水＝h'+h浸＝0.04m+0.1m＝0.14m；則水產(chǎn)生的壓強為：p＝ρ水gh水＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.14m＝1400Pa。答：（1）物塊C的重力為2N；（2）物塊C浸沒在水中時受到的浮力為10N；（3）物塊C的橫截面積為5×10﹣3m2；（4）當力傳感器示數(shù)為0時，水箱底部受到水的壓強1400Pa。35．一輛質(zhì)量為3.5×103kg的汽車不慎陷入泥濘地面，汽車司機組織人們用如圖所示的滑輪組將汽車拖出。已知整個過程中，水平拉力F＝2×103N，汽車沿水平方向勻速移動了6m，滑輪組的機械效率是90%。求：（1）拉力F做的總功；（2）汽車受到的阻力大小?！敬鸢浮浚?）拉力F做的總功為3.6×104J；（2）汽車受到的阻力大小為5.4×103N?！窘馕觥拷猓海?）由圖可知n＝3，則繩端移動的距離：s繩＝3s車＝3×6m＝18m，拉力F做的總功：W總＝Fs繩＝2×103N×18m＝3.6×104J；（2）由η=W拉力做的有用功：W有＝W總η＝3.6×104J×90%＝3.24×104J；由W有＝fs車可得，汽車受到的阻力：f=W有s答：（1）拉力F做的總功為3.6×104J；（2）汽車受到的阻力大小為5.4×103N。36．建筑工人用如圖甲所示的滑輪組勻速提升建材，每次運送量不定，滑輪組的機械效率η隨物重G的變化圖象如圖乙所示。忽略繩重、吊籃重及摩擦。求：（1）動滑輪的自重；（2）當滑輪組的機械效率為75%時，提升的物重是多少？【答案】（1）動滑輪的自重為100N；（2）當滑輪組的機械效率為75%時，提升的物重是300N?！窘馕觥拷猓海?）忽略繩重、吊籃重及摩擦，則滑輪組的機械效率：η=W有用W總×100%=由圖象可知，當提起的建材重G＝150N時，機械效率η＝60%，則60%=解得：G動＝100N；（2）當滑輪組的機械效率為75%時，則有75%=G′解得：G′＝300N。答：（1）動滑輪的自重為100N；（2）當滑輪組的機械效率為75%時，提升的物重是300N。37．如圖，塔式起重機上的滑輪組勻速吊起重物時，所用的拉力為5×103N，重物升高2m，此過程中滑輪組的機械效率為80%，g取10N/kg。求：（1）拉力做的總功；（2）有用功與物重；（3）若克服摩擦和鋼繩重所做的功為5.0×103J，求動滑輪重?！敬鸢浮浚?）拉力做的總功是3×104J；（2）有用功是2.4×104J，物重是1.2×104N；（3）若克服摩擦和鋼繩重所做的功為5.0×103J，動滑輪重是500N?！窘馕觥拷猓海?）拉力做的總功：W總＝Fs＝5×103N×3×2m＝3×104J，（2）滑輪組的機械效率η=W有W總得，有用功為：W有＝W總η＝3×10由W有＝Gh可得物重：G=W有?（3）由W有+W額＝W總可得，額外功：W額＝W總﹣W有＝3×104J﹣2.4×104J＝0.6×104J，克服動滑輪重力所做的額外功：W動＝W額﹣W1＝0.6×104J﹣5.0×103J＝1000J，則動滑輪的重力：G動=W答：（1）拉力做的總功是3×104J；（2）有用功是2.4×104J，物重是1.2×104N；（3）若克服摩擦和鋼繩重所做的功為5.0×103J，動滑輪重是500N。38．如圖是工人將重160N的物體勻速放下的過程，已知物體下降的距離為3m，用時3s，工人的拉力為50N，工人質(zhì)量為50kg。（物體未浸入水中，且不計繩重及摩擦）求：（1）工人放繩的速度；（2）滑輪組的效率η1；（3）如果物體完全浸沒水中后滑輪的機械效率為η2，已知η1：η2＝4：3（物體在水中仍勻速下降，動滑輪不會浸入水中且不計繩重及摩擦，g＝10N/kg）。求當物體完全浸沒水中后，工人對地面的壓力?！敬鸢浮浚?）工人放繩的速度為4m/s；（2）滑輪組的效率η1為80%；（3）求當物體完全浸沒水中后，工入對地面的壓力為525N?！窘馕觥拷猓海?）物體下降速度為：v=?