【备考2023】2022年中考物理人教版真题分类汇编——专题 12.简单机械（ 含解析）

这是一份【备考2023】2022年中考物理人教版真题分类汇编——专题 12.简单机械（ 含解析），共19页。试卷主要包含了简单机械，6m/s，0N3×2，2N×0等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．（2022·滨州）司马迁在《史记》中有壮丽辉煌的咸阳宫的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时利用木棒搬动巨大木料的情景。他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木，以便将其移到其它地方。以下分析不正确的是（ ）
A．通过横杆、支架等，将巨木的一端抬起是使用了杠杆
B．人越靠近横杆的右端，会更省力的抬起巨木的一端
C．将巨木的一端抬起，垫上圆木是为了减小摩擦
D．支架下端垫有底面积较大的石块，是为了增大支架对地面的压强
2．（2022·淮安）如图所示，用力打开夹子过程中，标注的夹子支点、动力、阻力正确的是（ ）
A．B．
C．D．
3．（2022·鞍山）在如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤B．镊子
C．天平D．瓶起子
4．（2022·河池）下列关于力的说法正确的是（ ）
A．所有杠杆都是省力杠杆
B．物体的重心一定在物体上
C．力的作用点不会影响力的作用效果
D．在弹性限度内，弹簧的伸长量跟其所受的拉力大小成正比
5．（2022·桂林）下列办法中，能提高如图滑轮组机械效率的是（ ）
A．增大摩擦B．增大定滑轮重力
C．增大动滑轮重力D．增大被提升物体重力
6．（2022·兰州）如图所示，斜面长10m，高4m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重100N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．利用此装置既可以省力，也可以省功
B．物体受到的摩擦力为50N
C．对物体所做的有用功为500J
D．该斜面的机械效率为80%
7．（2022·常州）为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”，农业专家自制轻质拔草器，如图所示，将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是（ ）
A．B．
C．D．
8．（2022·深圳）《天工开物》是我国第一部关于农业和手工业全书，蕴含了大量的物理知识，下列是《天工开物》中的场景，错误的是（ ）
A．AB．BC．CD．D
二、多选题
9．（2022·滨州）如图所示，用滑轮组提升质量为12kg的物体时，物体在10s内匀速竖直上升2m。所用拉力F为50N。则在提升物体的过程中（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）。下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.6m/s
B．滑轮组提升物体做的有用功为300J
C．拉力做功的功率为30W
D．该滑轮组的机械效率为80％
10．（2022·青岛）如图甲所示，工人师傅利用动滑轮将重360N的货物匀速提起，拉力F＝200N，货物上升的高度h与所用时间t关系的图像如图乙所示，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．动滑轮的重力G动=20NB．货物上升的速度v＝0.4m/s
C．拉力F的功率P＝80WD．动滑轮的机械效率η=90%
三、填空题
11．（2022·镇江）如图1所示，轻质杠杆可绕O转动，A点悬挂一重为12N的物体M，B点受到电子测力计竖直向上的拉力F，杠杆水平静止，已知OA=AB=BC，则F为 N。保持杠杆水平静止，将F作用点从B移至C，此过程中F方向保持不变，F的力臂记为l，则F的大小变 ，F与（1l）的关系图线为图2中的①；将M从A移至B，再重复上述步骤，F与（1l）的关系图线为图2中的 （选填数字序号）。
12．（2022·菏泽）自行车是我们常用的交通工具，在下面列举的自行车结构或设计采取的措施中，属于杠杆的是 ，属于减小摩擦的是 。（选填前面的序号）
①轮盘和飞轮组成的系统，②刹车把手和刹车装置组成的系统，③车胎上有凸凹不平的花纹，④转轴上安装有轴承。
13．（2022·阜新）工人利用如图所示的滑轮组，将质量为80kg的重物在10s内匀速提升1m，此时滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），则有用功的功率为 W；工人对绳的拉力做功 J；动滑轮重 N；若增大物重，该滑轮组的机械效率 （填“变大”“变小”或“不变”）。
四、作图题
14．（2022·丹东）《西游记》中的孙悟空形象深受人们喜爱。如图甲所示，孙悟空肩上的金箍棒可看做杠杆，其简图如图乙。图中，O为支点，O′为金箍棒重心位置，A为动力F的作用点。请在图中画出：
⑴金箍棒所受重力的示意图；
⑵作用在A点的最小动力F的示意图及其力臂l。
15．（2022·东营）如图所示，工人用撬棒撬起石块的情景，O是支点，请画出动力F的力臂l。
五、实验探究题
16．（2022·丹东）“探究杠杆的平衡条件”实验。
（1）如图甲所示，杠杆处于静止状态。为方便测量 ，应向 （选填“左”或“右”）调节螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的数据填入表格中。改变动力F1和动力臂l1的大小，相应调节阻力F2和阻力臂l2，再做几次实验，实验数据如下表所示；
分析表中的数据得到杠杆的平衡条件： 用F1、l1、F2、l2表示；
（3）如图乙所示，在 （选填“A”、“B”或“C”）点竖直 （选填“向上”或“向下”）拉时，可使杠杆保持水平位置平衡，此时杠杆属于省力杠杆；
（4）在完成实验后，小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示，轻质杠杆可绕O点转动，它的中点挂有100N的重物，在杠杆右端用竖直向上的力F= N，可使杠杆在水平位置平衡。
17．（2022·南通）用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为 cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为 N，第2次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越 ；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将 ；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
六、计算题
18．（2022·日照）某疫情仓储基地为方便抗疫物资的存储、计件、配送，将可打包的物资打包为质量分布均匀的立方体包裹。现将口罩打包成边长为1m的立方体后，其质量为400kg。g取10N/kg。
（1）求口罩打包后的密度；
（2）仓储基地利用叉车运送物资（如图甲），叉车拾升物资的主要装置由两个叉手和升降架等组成，如图乙所示，叉手为弯成90°的金属板，水平部分承载物资，竖直部分链接在升降架上，其简化示意图如图丙所示，当在叉手的水平部分放上物资时，将叉手看成是一个以O点为支点的杠杆，升降架对杠杆上A点的作用力沿水平方向。已知每个叉手的水平部分长1.5m、宽16cm，两叉手间距40cm，运送物资时，使物资紧靠OA放置，并使其重力的作用线通过两叉手的中间。
①当叉车不动，叉手匀速竖直向上运送1包口罩时，求该包口罩对叉手的压强。
②若将可打包的物资均打包成质量相同、边长不超过1.5m的立方体包裹，请分析物资的密度是否会影响升降架对A点作用力的大小？
19．（2022·毕节）如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104N，发动机的功率50kW保持不变，山坡AB长2000m，高h为300m，牵引力保持2.5×104N不变，不计空气阻力。求：
（1）汽车从山底开到山顶所做的有用功；
（2）山坡的机械效率；
（3）汽车在山坡上行驶时的摩擦力。
七、综合题
20．（2022·广元）如图所示，水平实验台宽为l，边缘安装有压力传感器C、D，现将长为3l的一轻质杆平放在C、D上，其两端到C、D的距离相等，两端分别挂有质量均为m0的空容器A、B，实验中向A中装入一定质量的细沙，要使杆始终水平静止不动，可向B中注入一定质量的水。请分析：（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）已知m0=2kg，若小刚操作中，向B中注入水的体积为6L时，观察到传感器C示数恰好为零。
①求容器B中水的质量；
②求容器A中细沙的质量。
（2）若小明操作中，向A中装入细沙的质量为mA（mA>0），求杆始终水平静止不动时，B中注入水的质量范围（结果用mA、m0表示）。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】A．通过横杆、支架等，将巨木的一端抬起，是一根硬棒围绕着支点转动，故是使用了杠杆，A正确，不符合题意；
B．人越靠近横杆的右端，动力臂越大，阻力臂和阻力的大小乘积一定，动力臂越大，会更省力的抬起巨木的一端，B正确，不符合题意；
C．将巨木的一端抬起，垫上圆木，用滚动代替滑动，减小摩擦，C正确，不符合题意；
D．支架下端垫有底面积较大的石块，是为了增大受力面积，从而减小支架对地面的压强，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】能绕支撑点转动的简单机械是杠杆；变滑动为滚动摩擦力，可以减小摩擦力；增大受力面积可以减小压强。
2．【答案】B
【解析】【解答】根据杠杆的支点定义可知夹子中间的轴的位置是支点，手作用的点为动力作用点，动力的方向向下，阻力的作用点为支点左端弹性铁圈与夹子接触的位置，阻力的方向向下，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】杠杆转动时绕的点是支点，阻碍杠杆转动的力是阻力，使杠杆转动力是动力。
3．【答案】B
【解析】【解答】A．羊角锤在起钉子时，动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆。A不符合题意；
B．镊子在夹取砝码时，动力臂小于阻力臂，因此是费力杠杆。B符合题意；
C．由天平的构造可知，动力臂等于阻力臂，因此是等臂杠杆。C不符合题意；
D．瓶起子在开瓶盖时，动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆。D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆。
4．【答案】D
【解析】【解答】A．动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆，动力臂等于阻力臂的杠杆是等臂杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆，A不符合题意；
B．质地均匀，外形规则物体的重心在它的几何中心上，但重心不一定在物体上，比如篮球、圆环等，B不符合题意；
C．力的三要素：大小、方向、作用点，都会影响力的作用效果，C不符合题意；
D．在弹性限度内，弹簧所受的拉力增大一倍，弹簧的伸长量也增大一倍，所以弹簧的伸长量跟其所受的拉力大小成正比，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据动力臂和阻力臂的大小，可以判断杠杆的种类；物体的重心可以不在物体上；在弹性限度内，弹簧的形变程度和受到的拉力成正比。
5．【答案】D
【解析】【解答】A．增大摩擦，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，A不符合题意；
B．增大定滑轮重力，不会改变额外功和有用功，即机械效率不变，B不符合题意；
C．增大动滑轮重力，会增大额外功在总功所占比值，使机械效率降低，C不符合题意；
D．增大被提升物体重力，增大有用功在总功所占比值，使机械效率增大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】减小动滑轮重力、增大物体的重力等，可以提高滑轮组的机械效率。
6．【答案】D
【解析】【解答】A．使用任何机械都不省功，所以利用此装置不能省功，A不符合题意；
BC．由题意知，将物体从斜面底端匀速拉到顶端所做的有用功W有=Gh=100N×4m=400J
所做的总功W总=Fs=50N×10m=500J
额外功W额=W总-W有=500J-400J=100J
物体所受的摩擦力f=W额s=100J10m=10N
BC不符合题意；
D．该斜面的机械效率η=W有W总=400J500J×100%=80%
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据物体的重力和高度的乘积，计算有用功；根据力和距离的乘积计算功；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；结合距离计算摩擦力。
7．【答案】C
【解析】【解答】杠杆平衡条件F阻L阻=F动L动。根据题意可知阻力大小F阻是不变的，要让动力F动最小，应该使L阻尽量小，L动尽量大。根据图示L阻最小，L动垂直于杠杆，L动的长度最大的，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据杠杆平衡条件F阻L阻=F动L动，确定最小的力。
8．【答案】B
【解析】【解答】A．用力拉弓，弓被拉弯，说明力可以改变物体的形状，A正确，不符合题意；
B．因为独轮推车做匀速直线运动，车受到平衡力的作用，故推力等于车所受的摩擦力，B错误，符合题意；
C．往桶里加水，水的深度增加，由p=ρgh可知，水对桶底压强逐渐变大，C正确，不符合题意；
D．由图可知，桔槔有一个固定不动的点和一个可绕其固定点转动的硬棒组成，是杠杆的应用，利用了杠杆原理，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】力可以改变物体的形状；相互平衡的两个力，大小相等；由p=ρgh可知，同种液体中，深度越深，所受液体压强越大；可绕固定点转动的硬棒组成，是杠杆。
9．【答案】A,C,D
【解析】【解答】A．由图可知，承担物体的绳子有3段，所以绳子自由端移动的距离s=3h=3×2m=6m
则绳子自由端移动的速度为v绳=st=6m10s=0.6m/s
A符合题意；
B．物体所受的重力为G=mg=12kg×10N/kg=120N
滑轮组提升物体做的有用功为W有=Gh=120N×2m=240J
B不符合题意；
C．拉力所做的总功为W总=Fs=50N×6m=300J
则拉力做功的功率为P=Wt=300J10s=30W
C符合题意；
D．该滑轮组的机械效率为η=W有W总×100%=240J300J×100%=80%
D符合题意。
故答案为：ACD
【分析】根据路程和时间的比值， 计算速度；利用物体的质量计算重力，根据重力和高度的乘积计算有用功，拉力和距离的乘积，计算总功，有用功和总功的比值，计算机械效率；功和时间的比值， 计算功率。
10．【答案】B,D
【解析】【解答】A．一共有2段绳子分担动滑轮和重物的总重力，故动滑轮的重力 G动=2F-G物=2×200N-360N=40N
A不符合题意；
B．由乙图可知，货物上升的速度 v物=ht=4m10s=0.4m/s
B符合题意；
C．绳子自由端的速度为 v绳=2v物=2×0.4m/s=0.8m/s
拉力F的功率 P=Wt=Fst=Fv绳子=200N×0.8m/s=160W
C不符合题意；
D．动滑轮的机械效率 η=W有W总×100%=GhFs×100%=GhFnh×100%=GnF×100%=360N2×200N×100%=90%
D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据动滑轮的拉力和物体的重力，计算动滑轮的重力；利用路程和时间的比值， 计算速度；根据力和速度的乘积，计算功率；利用物体的重力和绳子的拉力，可以计算机械效率的大小。
11．【答案】6；小；②
【解析】【解答】由图1可知，O为杠杆的支点，B点拉力F的力臂 OB=OA+AB=2OA
A点作用力的力臂为OA，由杠杆平衡条件可得：F×OB=G×OA，
解得 F=OAOB×G=OA2OA×G=12G=12×12N=6N
由题意可知，保持杠杆水平静止，将F作用点从B移至C，此过程中F方向保持不变，根据杠杆平衡条件可得F×l=G×OA，
解得 F=G×OA×1l ……Ⅰ
由题意可知，此过程中物体M的重力G和力臂OA不变，拉力F的力臂l变大，则拉力F变小。
将M从A移至B，由杠杆平衡条件可得F×l=G×OB，解得 F=G×OB×1l ……Ⅱ
由数学知识可知，Ⅰ、Ⅱ两式中拉力F与 1l 的关系图线均为正比例函数，由图1可知，OB>OA，则Ⅱ式的斜率大于Ⅰ式的斜率，因此将M从A移至B，F与 1l 的关系图线为过原点且斜率比图线①大的图线②。
【分析】根据杠杆的平衡条件，结合已知的力和力臂，计算拉力大小；通过力臂的改变，力臂变大时，拉力变小；根据力臂变化的情况，判断拉力的变化。
12．【答案】②；④
【解析】【解答】①轮盘和飞轮组成的系统，属于轮轴；②刹车把手和刹车装置组成的系统，刹车把手处绕一固定点旋转相当于一个杠杆，刹车装置是通过增大压力来增大摩擦力的；③车胎上有凸凹不平的花纹，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的；④转轴上安装有轴承，是通过用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力的。综上可知，属于杠杆的是②，属于减小摩擦力的是④。
【分析】能绕支撑点转动的简单机械是杠杠；变滑动摩擦力为滚动摩擦力可以减小摩擦。
13．【答案】80；1000；200；变大
【解析】【解答】重物A的重力G=mg=80kg×10N/kg=800N
有用功W有用=Gh=800N×1m=800J
有用功的功率P=W有用t=800J10s=80W
从图中可知n=2，该滑轮组的机械效率η=W有用W总可知，工人对绳的拉力做功W总=W有用η=800J80%=1000J
不计绳重与摩擦，工人所做的额外功W额外=W总-W有用=1000J-800J=200J
动滑轮的重力G动=W额h=200J1m=200N
不计绳重与摩擦，根据η=W有用W总=GhGh+G动h=GG+G动=11+G动G
可知，若增大物重G，该滑轮组的机械效率变大。
【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；功和时间的比值，计算功率；根据有用功和机械效率的比值， 计算总功；根据总功和有用功的差，计算额外功；结合距离计算动滑轮重力；根据有用功和总功的比值， 计算机械效率。
14．【答案】解：如图所示：
【解析】【解答】金箍棒的重心在O′点，重力的方向总是竖直向下，重力的示意图如图所示；以O点为支点，在A处用力最小，则其力臂最大，最大值为OA，则最小动力F的方向垂直OA，及其力臂l，如图所示：
【分析】物体受到的重力竖直向下；杠杠上支点到力的作用点的连线是最大的力臂，最小的力和最大的力臂垂直。
15．【答案】解：如图所示；
【解析】【解答】过支点O作动力F的作用线的垂线，即动力F的力臂l，如图所示：
【分析】力臂与对应的力的作用线垂直。
16．【答案】（1）力臂；右
（2）F1l1=F2l2
（3）A；向上
（4）50
【解析】【解答】（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到水平位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，右端偏高，这时应将平衡螺母向右端调节。
（2）分析表中的实验数据，发现：动力×动力臂=阻力×阻力臂，用F1、F2、l1和l2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂，杠杆平衡条件可表示为F1l1=F2l2
（3）要使杠杆属于省力杠杆，则动力臂应大于阻力臂，所以应该选择在A点施加向上的力。
（4）根据F1l1=Gl2
可得F=G×l2l1=100N×12=50N
【分析】（1）水平平衡的杠杠，便于测量力臂；调节杠杠水平平衡时，平衡螺母向偏高的一侧调节；
（2）根据多次实验，总结杠杠的平衡条件；
（3）当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；动力使杠杠转动；
（4）根据杠杠的平衡条件，计算杠杠上未知的力。
17．【答案】（1）30
（2）2.5；80；低
（3）不变
（4）变小
【解析】【解答】（1）从图甲可以看出，绳子承重股数为n=3，因此绳端移动距离为s=nh=3×10cm=30cm
（2）测力计的分度值为0.1N，从图乙看出，其读数为2.5N。
第2次实验中，滑轮组的机械效率为η=W有W总×100%=GhFs×100%=GhFnh×100%=GnF×100%=6.0N3×2.5N×100%=80%
分析数据可知，在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，根据η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF
可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）四次实验中，物体上升的高度为h=10cm=0.1m
有用功为W有用=Gh=6.0N×0.1m=0.6J
第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功W动1=G动1h=0.3N×0.1m=0.03J
总功为W总1=F1s=2.2N×0.3m=0.66J
摩擦引起的额外功为W摩1=W总1-W有用-W动1=0.66J-0.6J-0.03J=0.03J
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为k1=W摩1W动1+W摩1×100%=+0.03J×100%=50%
第3次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功W动3=G动3h=1.9N×0.1m=0.19J
总功为W总3=F3s=2.9N×0.3m=0.87J
摩擦引起的额外功为W摩3=W总3-W有用-W动3=0.87J-0.6J-0.19J=0.08J
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为k3=W摩3W动3+W摩3×100%=+0.08J×100%=32%
第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功W动4=G动4h=3.2N×0.1m=0.32J
总功为W总4=F4s=3.4N×0.3m=1.02J
摩擦引起的额外功为W摩4=W总4-W有用-W动4=1.02J-0.6J-0.32J=0.1J
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为k4=W摩4W动4+W摩4×100%=+0.1J×100%≈24%
由此可知，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
【分析】（1）根据物体的移动距离，结合绳子股数，计算绳子移动的距离；
（2）根据测力计指针位置，测量力的大小；根据物体的重力和绳子的拉力，可以计算滑轮组的机械效率；物体重力相同时动滑轮越重，机械效率越低；
（3）若改变物体移动的距离，滑轮组的机械效率不变；
（4）根据拉力和距离的乘积计算总功，利用物体重力和高度计算有用功，利用动滑轮重力和高度的乘积计算动滑轮的额外功，利用总功和有用功、动滑轮的额外功的差， 计算摩擦力的额外功。
18．【答案】（1）解：口罩打包后的密度ρ=mV=400kg(1m)3=0.4×103kg/m3
答：口罩打包后的密度为0.4×103kg/m3；
（2）解：①每个叉手的水平部分接触面积为S=1m×16×10-2m=0.16m2
该包口罩对叉手的压强p=FS=mgS=400kg×10N/kg0.16m2×2=1.25×104Pa
②设物资的密度为ρ物，则物资的重力为G物=m物g=ρ物V物g=ρ物g×(1.5m)3
根据杠杆平衡原理可知，升降架对A点作用力的大小F1=F2l2l1=G物×12×1.5mOA=3ρ物g×(1.5m)34OA=25.3125ρ物OA
物资的密度会影响升降架对A点作用力的大小。
答：①包口罩对叉手的压强为1.25×104Pa，
②物资的密度会影响升降架对A点作用力的大小。
【解析】【分析】（1）根据公式ρ=mV，可求出密度；
（2）根据公式，可求出；
（3）根据公式p=FS，可求出压强；根据杠杆平衡条件，可求出力的大小。
19．【答案】（1）解：由题意可知，车从山底开到山顶所做的有用功W有=Gh=5.0×104N×300m=1.5×107J
答：汽车从山底开到山顶所做的有用功为1.5×107J；
（2）解：由W=Fs可知，汽车从山底开到山顶所做的总功W总=Fs=2.5×104N×2000m=5×107J
由η=W有W总可知，山坡的机械效率η=W有W总=1.5×107J5×107J×100%=30%
答：山坡的机械效率为30%
（3）解：由题意可知，额外功W额=W总-W有=5×107J-1.5×107J=3.5×107J
由W额=fs可知，汽车在山坡上行驶时的摩擦力f=W额s=3.5×107J2000m=1.75×104N
答：汽车在山坡上行驶时的摩擦力为1.75×104N。
【解析】【分析】（1）根据公式W有＝Gh，可求出汽车从山底开到山顶所做的有用功 ；
（2）根据公式W＝Fs，可求出总功，再根据 ，可求出山坡的机械效率 ；
（3）根据公式W额＝W总-W有，可求出额外功，再根据公式f=W额s，可求出摩擦力。
20．【答案】（1）解：由题意可知，根据ρ=mV可知，容器B中水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×6×10-3m3=6kg
当传感器C示数为零时，以D为支点，可得（m沙+m0）g•2l=（m水+m0）g•l
即（m沙+2kg）g•2l=（6kg+2kg）g•l
解得：m沙=2kg。
（2）解：当传感器D示数为零时，mB有最小值，根据杠杆平衡条件可得（mA+m0）gl=（mB+m0）g•2l
解得：mB=mA-m02；
当传感器C示数为零时，mB有最大值，根据杠杆平衡条件可得（mA+m0）g•2l=（mB+m0）gl
解得：mB=2mA+m0；
由题意可知，mA>0，所以当mA≤m0时，mB有最小值为0，最大值为2mA+m0；当mA>m0时，mB有最小值为mA-m02，最大值为2mA+m0；
即当mA≤m0时，0≤mB≤2mA+m0；当mA＜m0时，mA-m02≤mB≤2mA+m0。
【解析】【分析】（1）根据密度公式ρ=mV及杠杆平衡条件，可求出相应的质量；
（2）根据杠杆平衡条件，讨论B中注入水的质量范围。A、拉弓
B、独轮推车
C、制糖
D、桔槔
拉弓拉满了，说明力可以改变物体的形状
独轮推车，匀速推动，此时推理大于摩擦力
往桶里加水，水对桶底压强逐渐变大
用桔槔装水，运用了杠杆原理
次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
0.5
0.3
1
0.15
2
1.5
0.1
3
0.05
3
3
0.1
1.5
0.2
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0


3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8