资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩54页未读，
继续阅读
所属成套资源：初二物理人教版下册（春季班）讲义
成套系列资料，整套一键下载
初中物理人教版八年级下册12.3 机械效率优秀测试题
展开
这是一份初中物理人教版八年级下册12.3 机械效率优秀测试题，文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第14讲机械效率单元复习-易教师版docx、初二下册春季班人教版物理讲义第14讲机械效率单元复习docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共80页， 欢迎下载使用。
机械效率
常考机械的有用功、总功、机械效率计算
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总－W有用
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）
W额=W总－W有用
W额=G动h（不计绳重和摩擦）
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力）
W额=W总－W有用
W额=fl
（f为摩擦力）
一．选择题（共16小题）
1．甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是（ ）
A．甲提水桶做的功都是有用功
B．乙提水桶做的功都是有用功
C．甲提水桶对桶做的功是额外功
D．乙提水桶对桶做的功是额外功
【分析】从两个同学做功的目的出发，分析哪个功才是需要的有用功。
【解答】解：甲同学的目的是提水，所以对水做的功是有用功。但是对桶又不得不做功，则对桶做的是额外功。
乙同学的目的是提桶，所以对桶做的功是有用功。但是对水又不得不做功，则对水做的是额外功。
故选：C。
【点评】本题考查学生对有用功和额外功的分析和认识。需要注意的是A、B选项，在提水桶过程中，要同时对桶和桶内的水做功，因此要分开进行分析，切不可将“提水桶做的功”和“对桶做的功”相混淆。
2．施工工地上一个滑轮组经过改进后提高了机械效率，用它把同一物体提升到相同的高度，改进后和改进前相比较（ ）
A．总功不变，有用功增加了
B．总功不变，额外功增加了
C．有用功减少了
D．有用功不变，总功减少了
【分析】用滑轮组把同一物体匀速提升相同的高度，有用功相同；由题知改装后的机械效率高，根据机械效率的公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，据此进行解答。
【解答】解：因为把同一物体匀速提升相同的高度，所以由W有＝Gh
可知利用滑轮组做的有用功相同，因为
η＝×100%
所以改装后的机械效率提高了，利用滑轮组做的总功减少了，又因为
W总＝W有+W额改装后利用滑轮组做的额外功减少了，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选：D。
【点评】本题考查了有用功、额外功、总功、机械效率及其之间的关系，由“把同一物体匀速提升同样的高度”知道做的有用功相同是解本题的突破口，用好效率公式是关键。
3．小明在剪纸时，所用剪刀的机械效率为90%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.9N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.9N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.9J的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.1J的功用于剪纸
【分析】①在使用机械时，为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；有用功与总功的比值是机械效率。
②剪刀剪纸机械效率为90%表示：在剪纸过程中，有90%的功用来剪纸，10%克服摩擦是额外功。
【解答】解：
AB、剪刀可以看做是一个杠杆，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2知，要比较动力或阻力大小，必须知道动力臂和阻力臂，故AB选项都错误；
CD、利用剪刀的目的是剪纸，所以剪纸做的功是有用功。由机械效率为90%知，如果动力做功1J，有0.9J是用于剪纸，故C正确、D错误。
故选：C。
【点评】在解决机械效率问题时，先要明确使用机械要完成的任务（一般是克服重力或摩擦）﹣﹣确定有用功。
4．关于简单机械，下列说法正确的是（ ）
A．使用滑轮组不仅可以省力而且可以改变施力的方向
B．使用滑轮组不仅可以省力而且可以省功
C．做功越多的机械，其机械效率就越高
D．功率越大的机械，其机械效率就越高
【分析】（1）定滑轮可以改变力的方向，但是不能改变力的大小；使用动滑轮可以省力，但是不能改变力的方向。
（2）使用机械可以省力，可以省距离，但是就是不能省功。
（3）做功的多少与功率和时间有关，做功越多的机械，功率不一定大；功率小效率低的机械，若做功时间长做的功也可以多，效率高功率大的机械做功时间短，做的功也不一定多；
（4）功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量，机械效率是有用功与总功的比值；
【解答】解：A、使用滑轮组不仅可以省力而且可以改变施力的方向，故A正确；
B、滑轮组属于一种机械，使用滑轮组可以省力，但是不能省功。故B错误；
C、机械效率与做功多少没有因果关系。效率低的机械，若做功时间长做的功也可以多，效率高功率大的机械做功时间短，做的功也不一定多，故C错误；
D、功率和机械效率是两个不同的物理概念，二者没有必然的联系，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了学生对滑轮以及滑轮组、功、功率、机械效率概念的了解与掌握，综合性较强，知道相关基础知识是解题的关键。
5．使用机械时，若额外功小于有用功，则该机械的机械效率（ ）
A．大于50% B．小于50% C．等于50% D．无法确定
【分析】使用机械时，有用功和总功的比值叫机械效率，而总功等于有用功加上额外功，据此分析。
【解答】解：有用功和总功的比值叫机械效率，总功等于有用功与额外功的和，
机械效率η＝＝，
使用机械时，若额外功等于有用功，W总＝W有用+W额＝2W有用，η＝＝＝50%，
使用机械时，若额外功小于有用功，W总＝W有用+W额＜2W有用，η＝＞＝50%，
即：额外功小于有用功时，则机械效率一定大于50%。
故选：A。
【点评】本题考查了学生对有用功、额外功、总功、机械效率的了解与掌握，知道总功等于有用功加上额外功是本题的关键。
6．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组提升相同的重物，不计绳重和摩擦（ ）
A．甲较省力且机械效率较高
B．乙较省力且机械效率较高
C．乙较省力，机械效率相同
D．两个滑轮组省力不同，机械效率不同
【分析】（1）在不计摩擦的情况下，若有n段绳子在拉重物，则 F＝（G动+G物）。
（2）机械效率是指有用功占总功的百分比，而有用功和额外功之和称为总功。
【解答】解：（1）从图中可以看出，甲图是有两段绳子在拉重物，故F＝（G动+G物）；乙图有三段绳子在拉重物，故 F＝（G动+G物）。所以两个滑轮组的省力程度不同，乙较省力。
（2）因为两图的动滑轮和绳子是完全相同的，所以额外功相同，提升相同的高度，做的有用功相同，总功相同，根据η＝可知，两滑轮组的机械效率是相同。
综上所述，C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】增大机械效率的题目有时判断起来会比较麻烦，甚至有些会超出学生的判断能力。故判断此类题时要抓住上课时老师讲的增大机械效率的方法，如果不符，说明机械效率就是不变的。
7．两台机械完成的有用功之比W1：W2＝4：3，机械效率分别为η1＝60%，η2＝75%，则两台机械所做总功之比为（ ）
A．5：3 B．3：5 C．16：15 D．15：16
【分析】知道两台机械完成的有用功之比和机械效率，根据η＝可求出两台机械所做总功之比。
【解答】解：由题意可知，W1：W2＝4：3，η1＝60%，η2＝75%，
由η＝可得，两台机械所做总功之比：
＝＝×＝×＝。
故选：A。
【点评】本题考查了机械效率公式的简单应用，计算过程要注意各量之间的关系，不要颠倒。
8．小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升了不同的高度h1和h2（h1＜h2），每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦。针对这一现象，小明得出了以下4个结论：
①F1做的功等于F2做的功；
②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；
③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；
④F1做功的功率大于F2做功的功率，
其中正确的结论有（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【分析】（1）把相同的重物匀速提升不相同的高度，做的有用功不相同；
（2）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh；不计绳重及摩擦，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，根据效率公式由η＝＝＝可知滑轮组机械效率的大小关系；
（3）利用F＝（G+G动）判断拉力大小关系；
（4）时间相同，根据P＝判断功率大小关系。
【解答】解：
（1）不计绳重及摩擦，拉力做的功分别为：
W1＝F1s1＝（G物+G轮）×2h1＝（G物+G轮）h1，
W2＝F2s2＝（G物+G轮）×3h2＝（G物+G轮）h2，
因为h1＜h2，
所以W1＜W2，故①错；
（2）动滑轮重相同，提升的物体重相同，
不计绳重及摩擦，由η＝＝＝可知滑轮组的机械效率相同，故②正确；
（3）不计绳重及摩擦，
拉力F＝（G物+G轮），n1＝2，n2＝3，
绳子受的拉力分别为：
F1＝（G物+G轮），F2＝（G物+G轮），
所以F1＞F2，使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，故③正确；
（4）因为W1＜W2，且做功时间相同，由P＝可知，P1＜P2，故④错。
综上分析，②③说法都正确，正确的有两个。
故选：B。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于匀速提升了不同的高度。
9．如图所示，用F1的力直接将物体B匀速提高h，若借助滑轮组把B匀速提升相同高度，绳子自由端拉力为F2；关于滑轮组把B匀速提升的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组绳子自由端要移动2h
B．总功为F2h
C．额外功为F1h﹣F2h
D．机械效率
【分析】（1）由图知，使用的滑轮组n＝3，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，利用W＝Fs求拉力做的总功；
（2）使用滑轮组做的有用功等于直接用F1提升h做的功，拉力做的额外功等于总功减去有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
AB．由图知，使用的滑轮组n＝3，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，即s＝3h；拉力做的总功W总＝F2s＝F2×3h＝3F2h，故AB错误；
CD．使用滑轮组做的有用功等于直接用F1提升h做的功，即W有用＝F1h，
拉力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝3F2h﹣F1h，
滑轮组的机械效率：
η＝＝，故C错误、D正确；
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、额外功、机械效率的计算，正确认识有用功和总功是解题的关键。
10．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，不计绳重和摩擦，在物体匀速上升的过程中（ ）
A．甲图更省力，机械效率一样大
B．乙图更省力，机械效率乙图大
C．甲图更省力，机械效率甲图大
D．乙图更省力，机械效率一样大
【分析】（1）根据题意可知甲乙两滑轮组中物体的重力和动滑轮的重力均相等，根据滑轮组可知绳子的有效股数，不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）比较两滑轮组绳子自由端的拉力关系；
（2）因不计绳重和摩擦，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，则滑轮组的机械效率η＝＝＝，据此比较两滑轮组的机械效率关系。
【解答】解：
（1）由题意可知，甲乙两滑轮组中物体的重力和动滑轮的重力均相等，
由图可知，n甲＝3，n乙＝2，
不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得绳端的拉力分别为：
F甲＝（G+G动），F乙＝（G+G动），
所以F甲＜F乙，即甲图更省力，故BD错误；
（2）因不计绳重和摩擦，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＝＝＝，
因两滑轮组中物体的重力和动滑轮的重力均相等，则两滑轮组的机械效率一样大，故A正确、C错误。
故选：A。
【点评】本题考查了滑轮组的省力公式和机械效率公式的应用，明确有用功和总功是关键。
11．利用如图所示的杠杆将重为3N的物体缓慢匀速提高10cm，手的拉力F为2N，手移动的距离s为30cm．则杠杆的机械效率为（ ）
A．22% B．33% C．50% D．67%
【分析】已知拉力的大小和拉力移动的距离，根据公式W＝FS可求拉力所做的功；还知道物体的重力和物体升高的高度，根据公式W＝Gh可求有用功；有用功和总功的比值就是机械效率。
【解答】解：有用功为W有用＝Gh＝3N×0.1m＝0.3J
拉力所做的功为W总＝Fs＝2N×0.3m＝0.6J；
杠杆的机械效率为η＝×100%＝×100%＝50%。
故选：C。
【点评】本题考查了使用杠杆时有用功、总功和机械效率的计算，关键知道有用功、总功和机械效率的计算公式的应用。
12．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率。保持O点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2．则下列说法正确的是（ ）
A．杠杆机械效率的表达式为
B．杠杆机械效率的表达式为
C．在如图水平位置拉升时F×OB＝G×OA
D．若弹簧测力计始终竖直向上拉，则测力计示数不断变化
【分析】（1）使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
（2）根据图示应用杠杆平衡条件分析答题。
【解答】解：（1）有用功为W有＝Gh1，总功W总＝Fh2，则机械效率的表达式η＝×100%＝×100%，故A错误，B正确。
（2）由图示根据杠杆平衡条件可知，在水平位置拉升时：F×OB＝G×OC，故C错误；
（3）若弹簧测力计始终竖直向上拉，动力臂与阻力臂的比值不变，阻力不变，由杠杆平衡条件可知，测力计示数不变，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式，应用杠杆平衡条件即可正确解题。
13．如图所示，斜面长10m，高4m，用沿斜面方向的推力F，将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率为75% B．F＝300N
C．摩擦力为50N D．推力做的总功为3000J
【分析】（1）使用斜面时，利用W＝Gh可求有用功，推力做的总功等于有用功加上额外功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比，
（2）利用W总＝Fs求推力F的大小；
（3）利用W额＝fs求摩擦力f的大小。
【解答】解：
AD、推力做的有用功：
W有用＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×4m＝2000J，
推力做的总功：
W总＝W有用+W额＝2000J+500J＝2500J，故D错；
该斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝80%，故A错；
B、由W总＝Fs得推力：
F＝＝＝250N，故B错；
C、由W额＝fs得摩擦力：
f＝＝＝50N，故C正确；
故选：C。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、摩擦力、机械效率的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
14．如图所示，用大小不变拉力F甲将重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，此过程拉力对甲做的功为WAB；用平行于斜面大小不变的拉力F乙把重也为G的物体乙沿粗糙斜面从C点匀速拉至B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为WCD，下列说法不正确的是
（ ）
A．此过程斜面的机械效率为
B．F乙大于斜面的摩擦力
C．F甲的功率小于F乙的功率
D．如果斜面光滑，机械效率为100%
【分析】（1）不用机械，直接把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点所做的功为有用功，根据W＝Gh求出有用功，根据W＝Fs求得总功，利用效率公式求出斜面的机械效率；
（2）对物体受力分析，从而判定F乙与斜面的摩擦力的大小；
（3）根据公式P＝分析的大小；
（4）斜面光滑，则不做额外功。
【解答】解：
A、把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，则不用机械时，克服物体重力所做功为有用功W有＝WAB；用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿面从C点匀速拉至B等高的D点，拉力做功为总功，即W总＝WCD；则斜面的机械效率：η＝＝，故A正确；
B、在斜面上匀速拉动物体时，物体受到四个力的共同作用，受力平衡，受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力的作用；在斜面方向上，F乙等于摩擦力与重力沿斜面上分力的和，所以F乙大于斜面的摩擦力，故B正确；
C、F甲做功的功小于F乙做的功，由于不知道拉动物体所用的时间，根据P＝可知，无法比较功率的大小，故C错误；
D、如果斜面光滑，则总功等于有用功，所以机械效率为100%，故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查了斜面机械效率的计算，明确有用功（克服物体重力做功）、额外功（克服摩擦力做功）、总功（推力做功）是关键。
15．如图所示，利用斜面提升重物时，能够提高斜面机械效率的是（ ）
A．斜面不变，增大物体的质量
B．减小物体与斜面间的粗糙程度
C．斜面倾角不变，增大斜面高度
D．斜面倾角不变，增大斜面长度
【分析】斜面机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，据此分析。
【解答】解：
A、斜面的机械效率与物体的质量无关，故A错误；
B、斜面机械效率与斜面的粗糙程度有关，斜面越光滑，摩擦力越小，则机械效率越大，故减小物体与斜面间的粗糙程度可提高机械效率，故B正确；
CD、斜面倾角不变时，斜面的机械效率与斜面高度和斜面的长度无关，故CD错误。
故选：B。
【点评】本题考查了增大斜面机械效率的措施，难度不大，要牢记。
16．如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮
【分析】根据影响动滑轮机械效率的因素进行分析和解答，尽量增大有用功减小额外功。
【解答】解：A、动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意；
B、C、动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；
D、换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。
故选：A。
【点评】此题考查了对机械效率概念的理解，要提高机械效率需提高有用功在总功中的比值。
二．填空题（共15小题）
17．如图所示，斜面长度为4m，高度为1.5m，用平行于斜面的拉力F＝50N，将重为100N的物体由斜面的底端匀速拉到顶端，拉力对物体做的有用功为 150 J，拉力做总功 200 J，物体受到的摩擦力 12.5 N。
【分析】使用斜面时有用功为克服物体重力做的功，根据W有用＝Gh求拉力对物体做的有用功；根据W总＝Fs求拉力做的总功；克服摩擦力所做的额外功等于总功减去有用功，再利用W额＝fs求物体受到的摩擦力。
【解答】解：
拉力对物体做的有用功：
W有用＝Gh＝100N×1.5m＝150J，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝50N×4m＝200J，
克服摩擦力所做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝200J﹣150J＝50J，
由W额＝fs可得物体受到的摩擦力：
f＝＝＝12.5N。
故答案为：150；200；12.5。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功和摩擦力的计算，属于基础题。
18．如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则斜面上的摩擦力是 50 N。
【分析】利用W有＝Gh求出有用功，利用W＝Fs求出总功，利用W额＝W总﹣W有求出额外功，然后利用W额＝fs计算货物体在斜面上受的摩擦力大小。
【解答】解：
拉力F做的总功：W总＝Fs＝150N×3m＝450J，
有用功：W有用＝Gh＝500N×0.6m＝300J，
额外功：W额＝W总﹣W有用＝450J﹣300J＝150J，
由W额＝fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力：f＝＝＝50N.
故答案为：50。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功，知道使用斜面克服摩擦做的功为额外功是关键。
19． 没有 （选填“有”或“没有”）机械效率为100%的机械。
【分析】由于额外功不可避免，总功一定大于有用功，机械效率总小于1。
【解答】解：因为使用机械做功时，不可避免地要克服机械重力、摩擦力等做额外功，所以总功一定大于有用功，由η＝×100%可知，机械效率一定小于100%，故没有机械效率为100%的机械。
故答案为：没有。
【点评】本题考查机械效率的知识，知道定义是关键。
20．某机械的效率为50%，表示该机械做功时， 有用 功在总功中的比例为50%，使用任何机械时。机械效率总是小于 100% 。
【分析】（1）机械效率的定义：有用功与总功的比值。
（2）由于使用简单机械时，总会做一些额外功，所以机械效率总小于100%。
【解答】解：某机械的效率为50%，表示该机械做功时，有用功在总功中的比例为50%。使用任何机械时，机械效率总是小于100%。
故答案为：有用；100%。
【点评】理解机械效率的概念，知道使用任何机械都不省功，是解答此题的关键。
21．如图所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重。它们的机械效率分别用η1、η2，则F1 ＞ F2，η1 ＞ η2（选填“＜”、“＞”或“＝”）。
【分析】定滑轮是指固定不动的滑轮，动滑轮是指和物体一块移动的滑轮；定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力；动滑轮的特点是能够省一半力，但是费距离。结合两种不同滑轮的特点可比较力的大小，并根据机械效率的概念可比较机械效率的大小。
【解答】解：甲图是一个定滑轮，定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力，因此F1＝G；
乙图是一个动滑轮，且通常动滑轮重小于物重，动滑轮的特点是能够省一半力，故F2＝（G动+G）＜G；所以F1＞F2。
若分别将同一重物提升相同的高度，做的有用功相同，但是乙图中提升动滑轮而要做额外功，所以乙图中的拉力做的总功要大于甲图中拉力做的总功，
根据公式η＝可知，机械效率η1＞η2。
故答案为：＞；＞。
【点评】此题主要考查定滑轮和动滑轮的定义以及它们各自的特点，同时要学会分析装置中的额外功来自动滑轮的重，据此比较机械效率的大小。
22．用同一个滑轮组分别按如图甲、乙所示的方法把不同物体提高相同的高度，两次的机械效率分别是η甲、η乙，则η甲 小于 η乙（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【分析】用相同的滑轮组提升不同的重物，所做的额外功是相同的，根据总功、有用功的大小判定机械效率的大小。
【解答】解：由图可知，用相同的滑轮组提升不同的重物，所做的额外功是相同的；根据W＝Gh可知，提升的物体越重，所做的有用功就越多，所以乙的有用功要大于甲的有用功，故甲的总功要小于乙的总功，根据η＝×100%可知，甲的机械效率要小于乙的机械效率。
故答案为：小于。
【点评】本题考查了机械效率大小的比较，增加物体的重力可以提高机械效率，要掌握。
23．一个重500N的学生把一个重100N的桌子搬到3m高的楼上，那么对 桌子 做的功是有用功，其大小是 300 J；对 学生自身 做的功是额外功。其大小是 1500 J．在这个过程中，人的效率是 16.7 %
【分析】学生把桌子搬到3m高的楼上做的功为有用功，根据W＝Gh求出其大小；克服自身的重力所做的功为额外功，根据W＝Gh求出其大小；有用功和额外功之和即为总功，根据η＝×100%求出人的效率。
【解答】解：学生把桌子搬到3m高的楼上做的功为有用功，
则：W有＝G桌h＝100N×3m＝300J，
克服自身的重力所做的功为额外功，
则：W额＝G人h＝500N×3m＝1500J，
在这个过程中，学生做的总功：
W总＝W有+W额＝300J+1500J＝1800J，
人的效率：
η＝×100%＝×100%≈16.7%。
故答案为：桌子；300；学生自身；1500；16.7。
【点评】本题考查了功和效率的计算，明确有用功和额外功以及它们与总功的关系是关键。
24．起重机将重6000N的建材匀速提升了3m，电动机做的功是3.6×104J，则起重机的效率是 50% ；若只增加被提建材的重力，则起重机的效率 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】已知物重和提升高度，可以得到电动机克服物体重力做的功；已知电动机克服重力做的功和实际做的功，两者之比就是起重机的机械效率。
【解答】解：
电动机克服物重做的功：W有用＝Gh＝6000N×3m＝1.8×104J；
起重机的机械效率：η＝×100%＝×100%＝50%；
若只增加被提建材的重力，则有用功变大，额外功不变，根据η＝＝＝可知，机械效率会变大。
故答案为：50%；变大。
【点评】此题考查的是我们对重力与质量关系、功和机械效率计算公式的掌握情况，属于一道力学综合题，但难度不大，只要掌握基本公式就能正确解答。
25．小王使用如图所示的滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦，用300N的拉力将540N的重物匀速提升了1m，在这个过程中，动滑轮重为 60 N，滑轮组的机械效率为 90 %。
【分析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，不计绳重和摩擦，根据F＝求出动滑轮的重力；
（2）知道物体的重力和上升的高度，根据W＝Gh求出有用功；根据s＝nh求出绳子自由端移动的距离，利用W＝Fs求出总功，利用η＝×100%求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：
（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝2，
不计绳重和摩擦，由F＝可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N。
（2）有用功：W有用＝Gh＝540N×1m＝540J；
绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝2×1m＝2m，
拉力F做的总功：
W总＝Fs＝300N×2m＝600J，
则滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：60；90。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率和动滑轮的重力的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
26．如图所示，某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，所用的拉力是400N。有用功是 1800 J，总功是 2400 J，机械效率是 75% 。
【分析】（1）已知物体受到的重力和提升的高度，利用公式W有用＝Gh计算有用功；
（2）已知承担物重的绳子有效段数和物体升高的高度，可以得到绳子移动的长度；已知所用的拉力大小，利用公式W总＝Fs得到拉力做的总功；
（3）已知有用功和总功，利用公式η＝×100%计算机械效率。
【解答】解：（1）用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，拉力做的有用功为：
W有用＝Gh＝600N×3m＝1800J；
（2）动滑轮的有效段数n＝2，绳子移动的长度为：
s＝nh＝2×3m＝6m，
拉力做的总功为：
W总＝Fs＝400N×6m＝2400J；
（3）机械效率为：
η＝＝×100%＝75%。
故答案为：1800；2400；75%。
【点评】本题考查功和机械效率的计算，明确绳子的有效段数是关键。
27．如图所示，弹簧测力计的示数为 0.5 N，钩码的总重为1N，钩码上升的高度h为0.1m，测力计竖直向上移动的距离s为0.3m，此时杠杆的机械效率为 66.7% 。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A移到B，若重物提升高度相同，额外功与有用功的比值将 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），杠杆的机械效率将 增大 。
【分析】（1）对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数；
（2）在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η＝来计算；
（3）将钩码的悬挂点从A点移至B点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，克服杠杆重做功减小，有用功不变，额外功减小，总功减小，进而判断机械效率的变化。
【解答】解：
（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。
（2）在实验过程中，有用功是：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，
总功是：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，
所以杠杆的机械效率是：η＝×100%＝×100%≈66.7%；
（3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有+W额＝W总；
设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh1+G杠h＝Fh2，G不变，h1不变，G杠不变，
钩码从A点到B点，钩码还升高相同的高度，有用功不变；
杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，所以额外功与有用功的比值将减小；
因为Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小；根据η＝＝＝可知，总功变小，有用功不变，所以η增大。
故答案是：0.5； 66.7%；减小；增大。
【点评】机械效率的计算是同学们应该掌握的基本技能，关键是搞清楚有用功和总功，一般来说，使用机械所用外力做的功是总功，而克服提升重物重力做的功是有用功。
28．用动力臂是阻力臂3倍的杠杆将600N的货物抬高30cm，手向下压杠杆的力是250N，手下降的高度是 90 cm，人做的总功是 225 J，有用功是 180 J，这根杠杆的机械效率是 80% 。
【分析】机械效率就是有用功除以总功。对于杠杆来说，总功就是手用的力所做的功，有用功就是重物被提高所做的功。而且对于杠杆来说，动力臂是阻力臂的几倍，动力移动的距离就是阻力移动距离的几倍（这点和滑轮组有些类似，可以对比一下）。
【解答】解：因为动力臂是阻力臂的3倍，所以动力（手）移动的距离就是货物移动距离的3倍，也就是3×30＝90cm；
而手用的力是250N，所以手（人）做的总功就是W总＝FS＝250×0.9＝225J；
有用功就是货物被举高做的功，即W有用＝Gh＝600×0.3＝180J；
所以这根杠杆的机械效率就是。
故本题的答案为：90；225；180；80%
【点评】初中涉及的机械主要就是杠杆和滑轮，相对来说，对滑轮的考查会更多一些。而对机械效率、有用功、总功，所有的机械道理都是一样的，所以要在掌握滑轮的相关计算的基础上，来理解杠杆的机械效率、有用功、总功。
29．为了将重为600N的物体运送到6m高的楼顶上，建筑工人搭建了长12m、高6m的斜面。工人沿斜面方向用了400N的拉力在30s内，将重物匀速运送到楼顶，该过程中斜面的机械效率为 75% ，物体受到的摩擦力为 100N 。
【分析】（1）利用W＝Gh求有用功，利用W＝Fs求人做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
（2）人做的额外功是人克服摩擦力做功，等于总功减去额外功，再利用W额＝fs求摩擦力。
【解答】解：（1）有用功：W有＝Gh＝600N×6m＝3600J；
总功：W总＝Fs＝400N×12m＝4800J；
机械效率η＝×100%＝×100%＝75%。
（2）额外功：W额＝W总﹣W有＝4800J﹣3600J＝1200J；
由W额＝fs得物体所受斜面的摩擦力：
f＝＝＝100N。
故答案为：75%；100N。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率、摩擦力的计算方法，注意摩擦力不等于推力，需要利用W额＝fs计算。
30．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，工人利用斜面，用大小为F的推力推着重为G的物体匀速升高h，此过程物体沿斜面移动的距离为s，斜面的机械效率为 ×100% ，重物受到的摩擦力为 F﹣×G （用所给的物理量符号表示）。
【分析】（1）人做的有用功是将物体沿斜面推上小车，即将物体升高了h，故有用功为人克服重力做功，利用W有用＝Gh求出有用功；利用W总＝Fs求出总功；由机械效率公式η＝×100%可求得斜面的机械效率；
（2）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力。
【解答】解：（1）人做的有用功：W有用＝Gh；
人所做的总功：W总＝Fs；
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%；
（2）由于W总＝W有+W额，
所以，Fs＝Gh+fs
则f＝＝F﹣×G；
故答案为：×100%；F﹣×G。
【点评】此题考查的有关斜面机械效率的计算，解答此题的关键是我们要知道使用斜面时的有用功和总功的计算方法，要求能准确把握有用功、总功、额外功等的意义。
31．生活中我们经常使用简单机械，如图是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是 B ；请写出一条提高手摇晾衣架机械效率的具体做法： 增大提升的物重或减小晾衣架重等 。
【分析】（1）定滑轮和动滑轮的主要区别是：动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动；
（2）在额外功一定时，增加物重可提高机械效率。减轻动滑轮的重也可以提高机械效率；
【解答】解：
（1）A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮；
（2）提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等；
故答案为：B；增大提升的物重或减小晾衣架重等。
【点评】本题结合实际考查动滑轮的识别与提高机械效率的方法。
声有，未经书面同意，不得复制发布三．实验探究题（共3小题）
32．在“探究动滑轮工作时的特点”活动中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，在正确操作的情况下，测得的实验数据如下。
实验序号
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动的距离s/cm
①
1.0
10
1.1
20
②
2.0
10
1.7
20
③
3.0
10
2.3
20
（1）分析表中数据发现，使用动滑轮提升物体时，拉力不等于物体重力的一半，而是大于物体重力的一半，其主要原因是 动滑轮有重力 。
（2）在某一次测量中，弹簧测力计不是沿竖直向上拉，而是斜向上拉，其他条件不变，动滑轮的机械效率将 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）小明进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，根据表格中的数据，发现重物的重力越大，差值△W 越大 （选“越大”、“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释 所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多 。
（4）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦。则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是 AB 。
A.
B.
C.1﹣
D.
【分析】（1）根据F＝（G动+G物）进行分析；
（2）当方向不在竖直方向上时，由于动力臂变短，会造成拉力偏大，从而使得总功变大。然后根据机械效率的公式进行分析；
（3）根据表中数据，求出在每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值，比较大小得出结论；根据要控制物体提升的高度相同回答；分别得出3次实验的△W回答；由影响摩擦力大小的因素分析；
（4）不计绳子重及摩擦时，滑轮组做的额外功为克服动滑轮的重力做的功，根据W＝Gh表示出有用功和额外功，根据W＝Fs表示出总功，以及W总＝W有+W额，结合效率公式即可得出滑轮组的机械效率。
【解答】解：
（1）由F＝（G动+G物）可知，由于动滑轮有重力，所以拉力大于物体重力的一半；
（2）当方向不在竖直方向上时，由于动力臂变短，会造成拉力偏大，从而使得总功变大。根据η＝×100%，在有用功不变的情况下，总功增大，所以机械效率减小；
（3）在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，即克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应通过比较第①、②和③组的数据；
△W1＝W总1﹣W有1﹣W轮＝0.22J﹣0.1J﹣G轮h＝0.12J﹣G轮h；
△W2＝W总2﹣W有2﹣W轮＝1.7×0.2J﹣2.0×0.1J﹣G轮h＝0.14J﹣G轮h；
△W3＝W总3﹣W有3﹣W轮＝2.3×0.2J﹣3.0×0.1J﹣G轮h＝0.16J﹣G轮h；
故重物的重力越大，差值△W越大，原因是：所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多；
（4）不计绳子重及摩擦，
A、有用功为W有＝Gh，总功为W总＝Fs，所以η＝＝，故A正确；
B、用功为W有＝Gh，总功为W总＝（G+G′）h，所以η＝＝＝，故B正确；
C、额外功W额＝G′h，总功为W总＝Fs，有用功W有＝W总﹣W额＝Fs﹣G′h，所以η＝＝＝1﹣，故C 错误。
D、有用功为W有＝Gh，总功为W总＝Fs，s＝nh，所以η＝＝＝＝，故D错误。
故选AB。
故答案为：（1）动滑轮有重力；（2）减小；（3）越大；所挂钩码越多，摩擦力增大，额外功增大；（4）AB。
【点评】本题考查了求滑轮组效率、实验数据分析，应用效率公式可以求出滑轮组效率，应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题。
33．如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验装置。在其它条件一定时获取了表格中的实验数据。
（1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做 匀速直线 运动。
（2）通过比较表格中“ 物重 ”和“ 拉力 ”两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械。
实验次数
斜面的倾斜程度
物重G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长度s/m
机械效力η
1
较缓
10
0.1
5.5
0.5
36.4%
2
较陡
10
0.2
7.0
0.5
3
最陡
10
0.3
8.5
0.5
70.6%
（3）表格中空缺处的数据为 57.1% 。依据完整的数据可得出结论：在其它条件一定时，斜面 倾斜程度越大 ，机械效率越高。
（4）学习小组进一步分析实验数据，发现在其它条件一定时，斜面越陡，物体所受的摩擦力越 小 。
（5）请你结合所学物理知识，解决斜面的有关物理问题。图乙中木块分别沿斜面1、2滑到底端，木块到达斜面1、2底端时的速度分别为的v1、v2，若斜面粗糙程度相同则v1 大于 v2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【分析】（1）为使测力计的示数稳定，实验时，沿斜面匀速拉动木块；
（2）若物体的重力大于利用机械的拉力，则为省力机械；
若物体的重力等于利用机械的拉力，则为不省力、也不费力的机械；
若物体的重力小于利用机械的拉力，则为费力机械；
（3）根据η＝＝×100%得出第3次实验的机械效率；分析表中实验数据得出结论；
（4）由表中第1组实验数据，根据W有＝Gh得出有用功；根据W总＝Fs求出总功；
从而得出额外功，根据W额＝fs得出第一次实验中摩擦力，同理得出第二、三次实验中的摩擦力大小，据此分析；
（5）若斜面粗糙程度相同，斜面2的倾斜程度小，分析木块对斜面的压力大小及滑动摩擦力大小，根据克服摩擦所做的额外功多少分析木块到达斜面2底端时动能大小，质量相同时，动能越小，速度越小。
【解答】解：（1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动；
（2）比较表中“物块重”和“拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力的，由此可知斜面是一种省力的简单机械；
（3）第3次实验的机械效率为：
η＝＝＝×100%≈57.1%，
由表中实验数据可知：在其它条件一定时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越高；
（4）由表中第1组实验数据可知，
有用功：W′有＝Gh′＝10N×0.1m＝1J，
总功：W′总＝F′s′＝5.5N×0.5m＝2.75J，
则额外功：W额＝W′总﹣W′有＝2.75J﹣1J＝1.75J，
因为W额＝fs，
所以摩擦力：
第一次实验中，f＝＝＝3.5N；
同理，第二、三次实验中，摩擦力分别为：3N和2.5N，
故得出，其它条件一定时，斜面越陡，物体所受的摩擦力越小；
（5）若斜面粗糙程度相同，斜面2的倾斜程度小，木块对斜面的压力大（在水平面上时，压力大小等于重力大小，压力最大），滑动摩擦力大，且斜面2更长，则克服摩擦所做的额外功多，木块到达斜面2底端时动能小，速度小，即v1大于v2。
故答案为：（1）匀速直线； （2）物重；拉力；（3）57.1%；倾斜程度越大；（4）小；（5）大于。
【点评】本题探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验，考查注意事项、机械效率的计算、数据分析和能量转化的知识。
34．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率（实验原理η＝）实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升至图中虚线位置．
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 0.9 N，钩码总重G为2.0N，钩码上升高度h为0.20m，测力计移动距离s为0.60m，则本次实验做的总功为 0.54 J，杠杆的机械效率为 74.1% 。请写出使用该杠杆做额外功的两个原因：
① 克服摩擦 ； ② 克服杠杆自重 ．
（2）根据上述装置，小明提出“杠杆的机械效率与重物所受重力大小，动力作用点位置两个因素有关”的猜想.他用该实验装置，先后将动力作用在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：
次数
钩码悬挂点
钩码总重G/N
钩码移动距离h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
A点
3
0.20
1.3
0.60
76.9
2
B点
4
0.20
1.9
0.53
79.4
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？
答： 不能 ；
请简要说明两条理由：
① 两次实验时，动力没有作用在同一位置，同时改变两组条件，数据不宜直接比较 ．
② 仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的 ．
【分析】（1）根据测力计的分度值读数；根据η＝＝×100%求出杠杆的机械效率；
额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功；
（2）根据控制变量法分析解答；通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。
【解答】解：（1）弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，指针在第9个小格，示数为0.9N；
（2）用杠杆提起货物，对货物做的功是有用功，W有＝Gh＝2.0N×0.20m＝0.4J，
用杠杆提起货物，对整个杠杆做的功是总功，W总＝Fs＝0.9N×0.60m＝0.54J，
则杠杆的机械效率：η＝＝×100%＝×100%≈74.1%；
利用杠杆提升物体时，克服摩擦以及杠杄自重做的功都是额外功；
（3）分析机械效率的影响因素应采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持动力（即弹簧测力计拉力）作用位置不变，而实验中，两次弹簧测力计拉力作用的位置是不同的，同时改变两组条件，数据不宜直接比较；实验中还应进行多次实验，分析多组数据，才能得出有说服力的正确结论，只凭一次实验数据做出结论是不可靠的。
故答案为：（1）0.9；0.54； 74.1；①克服摩擦；②克服杠杆自重；（2）不能；两次实验时，动力没有作用在同一位置，同时改变两组条件，数据不宜直接比较；仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
【点评】本题测量杠杆的机械效率，考查测力计读数、机械效率计算、额外外产生的原因、控制变量法和归纳法的运用。
单元复习
第1节 杠杆
一、杠杆
1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着__________转动，这根硬棒就叫做杠杆。在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。
2．杠杆的五要素
（1）支点：杠杆（撬棒）绕着__________的点，用字母O标出。
（2）动力：使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。
（3）阻力：__________杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。
（4）动力臂：从支点到_______________的距离。用字母L1标出。
（5）阻力臂：从支点到_______________的距离。用字母L2标出。
二、杠杆平衡条件
1．动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。
2．杠杆的平衡条件实验
（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在__________位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。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．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。
三、杠杆的分类及应用
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
L1>L2 F1
省力
__________
撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等
费力杠杆
L1F2
（动力>阻力）
_________
省距离
起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等
等臂杠杆
L1=L2 F1=F2
（动力=阻力）
既不省力也不费力
________、定滑轮等
固定点 转动 阻碍 动力作用线 阻力作用线 水平 费距离 费力 天平
第2节 滑轮
一、定滑轮
1．定义：轴线固定，只有轮绕轴线转动，其轴不随物体一起移动。
2．实质：是一个__________杠杆的变形。
3．特点：不省力也不费距离，但可以改变力的方向。
4．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：____________。
5．使用定滑轮时，不论向哪个方向拉弹簧秤的示数都___________。
二、动滑轮
1．定义：轮绕轴线转动，轴线也同时随物体一起移动。
2．实质：是动力臂为阻力臂两倍的杠杆的变形。
3．特点：能省一半力，但__________力的方向且_________距离。
4．省力情况：F＝G物/2（不考虑动滑轮重和摩擦）
F＝（G物＋G动）/2（不考虑摩擦）
5．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：s绳=2h。
6．使用动滑轮时，如果跨过滑轮的两段绳子不平行，它们间的夹角越大，弹簧秤的示数___________。
三、滑轮组
1．定义：由动滑轮和定滑轮组成的装置。
2．特点：___________________________。
3．省力情况：（竖直提物，n为跨在动滑轮上的绳子股数）
（1）不考虑动滑轮重和摩擦：F＝G物/n
（2）不考虑摩擦，但计动滑轮重F＝（G物＋G动滑轮）/n
（3）拉力绳子自由端伸长的距离s与物体上升的距离h的关系：s＝nh
（4）物体移动的速度v物与绳子自由端绳子伸长的速度v绳的关系：v绳＝nv物
等臂 s=h 不变 不改变 多费 越大 既能省力又改变力的方向
第3节 机械效率
1．有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总。
2．额外功：并非我们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）。
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。
4．机械效率和功率的区别
功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的_________，即单位时间内完成的功功率越大，做功越快；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功，机械效率越大，有用功跟总功的比值_________。有用功总________总功，所以机械效率总__________。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦等。学科*网
快慢 越大 小于 小于1
《第12章 简单机械》
一、选择题（共4小题）
1．人体内的杠杆大多是由肌肉和骨骼组成的。图中属于省力杠杆的是（ ）
A．咬东西 B．抬起手臂
C．踮起脚尖 D．抬起头
【分析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：A、咬东西时的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误；
B、抬手臂时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B错误；
C、踮起脚尖时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C正确；
D、抬头时的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
2．如图为正在比赛的赛艇，以下说法不正确的是（ ）
A．赛艇的桨是省距离的杠杆
B．赛艇的头部做得很尖是为了减小水的阻力
C．赛艇前进利用了物体间力的作用是相互的
D．若赛艇排开水的体积共0.6m3，则运动员的总质量为600kg
【分析】（1）结合图片和生活经验，先判断桨在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；
（2）赛艇的头部做得很尖可以减小水对赛艇的阻力；
（3）物体间力的作用是相互的；
（4）赛艇漂浮在水面上，浮力等于运动员与赛艇的总重力。
【解答】解：A、赛艇的桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，省距离，故A正确；
B、赛艇的头部做得很尖是为了减小水的阻力，故B正确；
C、当赛艇前进时，赛艇的桨给水一个向后的力，因为物体间力的作用是相互的，水就会对桨产生一个向前的力，使赛艇前进，故C正确；
D、若赛艇排开水的体积共0.6m3，根据阿基米德定律，浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m3＝6000N，因为赛艇漂浮在水面上，F浮＝G总，则运动员和赛艇的总质量为m＝＝＝600kg，所以运动员的总质量一定小于600kg，故D错误。
故选：D。
【点评】此题考查的知识点较多，杠杆的分类、物体间力的作用是相互的、物体的沉浮条件及其应用。本题体现了物理知识与实际应用的结合，这也是中考的方向，是一道好题。
3．如图所示是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别是（ ）
A．省力杠杆，费力杠杆 B．费力杠杆，省力杠杆
C．省力杠杆，省力杠杆 D．费力杠杆，费力杠杆
【分析】结合图片和生活经验，先判断手把和夹爪在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：手把和夹爪的杠杆示意图如下：
在使用手把时（右图），作用在手把处的力F是动力，拉绳对手把处的拉力是阻力F1；
由图可以看出：动力臂要大于阻力臂，因此手把处是省力杠杆。
在使用夹爪时（左图），拉绳的拉力F′是动力，夹爪处受到的阻力F2是阻力；
由图可以看出：动力臂要小于阻力臂，因此夹爪处是费力杠杆。
故选：A。
【点评】此题考查的是杠杆的分类方法，主要包括以下几种：
①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；
②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；
③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
4．下列杠杆中，属于省力杠杆的是（ ）
A．裁纸刀 B．羊角锤
C．食品夹 D．独轮车
【分析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：A、裁纸刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
B、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
C、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
D、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选：ABD。
【点评】此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
二、填空题（共7小题）
5．如图所示，用轻质杆将一电灯吊起，O点是支点。请画出动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。
【分析】力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，从支点向动力作用线和阻力作用线引垂线段，线段的长度即为动力臂和阻力臂。
【解答】解：
从支点作动力F1作用线的垂线段，线段的长度即为动力臂；电灯对杠杆的拉力是阻力，方向竖直向下，由此画出阻力的示意图。如图所示：
【点评】明确力臂的概念，从支点向力的作用线画垂线，即可找出力臂的位置，阻力是阻碍杠杆转动的力，明确了这些基本概念便不难解决。
6．如图是一种抽水马桶的水箱自动上水装置示意图。当水箱内的水达到一定深度时，浮标带动杠杆压住入水口，停止上水。请在图中作出F1、F2的力臂L1、L2，O为支点。
【分析】力臂是指支点到力的作用线的距离。已知支点、动力和阻力的方向，过支点作力的作用线的垂线段即可。
【解答】解：
过支点O分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段（即动力臂L1和阻力臂L2）。如图所示：
。
【点评】要能找出杠杆的五要素，并且会根据力臂的画法画出正确的作用力或力臂。
7．下列简单机械中，定滑轮、扳手、筷子属于省力杠杆的是 扳手 ；一台起重机将重3600N的货物提高5m的过程中，货物的重力势能 增加 （填“增加”、“减少”或“不变”），如果总功为30000J，则起重机的机械效率为 60% 。
【分析】（1）结合生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；
（2）影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大；
（3）已知货物重3600N，提高5m，根据W有用＝Gh求出有用功，又知总功30000J，根据η＝×100%求出机械效率。
【解答】解：（1）定滑轮是等臂杠杆，扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
（2）货物提高的过程中，高度升高，所以重力势能增加；
（3）W有用＝Gh＝3600N×5m＝18000J，
机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%。
故答案为：扳手；增加；60%。
【点评】此题考查了杠杆的分类、重力势能大小的判断及机械效率的计算，比较简单。
8．天平实质是一个 等臂 杠杆。在调节天平平衡时，发现指针如图所示偏向分度盘的左侧，此时应将平衡螺母向 右 调。
【分析】（1）天平是一个动力臂等于阻力臂的等臂杠杆，它是利用杠杆原理制成的；
（2）天平使用前调节平衡时，要调节平衡螺母，规则是“右偏左调，左偏右调”，即指针向右偏就向左调平衡螺母，指针向左偏就向右调平衡螺母，调左侧的还是右侧的平衡螺母都一样。
【解答】解：天平实质是一个等臂杠杆，图中显示指针向左偏，根据“右偏左调，左偏右调”的规则，应将平衡螺母向右调。
故答案为：等臂；右。
【点评】天平使用前调平衡要调平衡螺母，要理解并掌握：“右偏左调，左偏右调”的规则。
9．温州水上台阁是一种供观赏用的龙舟。
（1）台阁的龙头龙尾是由一楠木精雕细琢而成。雕刻过程中，楠木发生的变化是 物理变化 。（填物理变化或化学变化）
（2）用桨划水时，桨在力的作用下绕着一个固定点转动，可以将桨看作 杠杆 （填一简单机械名称）。
（3）运动和静止都是相对参照物而言的。在龙舟比赛中。如果以划行的龙舟为参照物，岸上的房屋是 运动 的。
（4）2013年5月，一只规模较大的水上台阁沉入塘河。打捞人员利用多个气囊使台阁浮出水面。一个气囊的体积约为30米3，河水的密度约为1×103千克/米3，则一个气囊浸没在河水中时，受到的浮力约为 3×105 牛。（g取10牛/千克）
【分析】（1）物质形状、大小等的变化属于物理变化；
（2）能绕定点转动的杆是杠杆；
（3）如果物体相对于参照物的位置不断变化，则物体是运动的，如果物体相对于参照物的位置保持不变，则物体是静止的。
（4）由浮力公式可以求出气囊受到的浮力。
【解答】解：（1）台阁的龙头龙尾是由一楠木精雕细琢而成。雕刻过程中，楠木发生的变化是物理变化。
（2）用桨划水时，桨在力的作用下绕着一个固定点转动，可以将桨看作杠杆。
（3）运动和静止都是相对参照物而言的。在龙舟比赛中。如果以划行的龙舟为参照物，岸上的房屋是运动的。
（4）气囊受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×30m3＝3×105N。
故答案为：（1）物理变化；（2）杠杆；（3）运动；（4）3×105。
【点评】本题考查了物理变化、简单机械的分类、运动与静止的判断、求浮力等问题，是一道综合题，掌握基础知识即可正确解题。
10．在物理综合实践活动中，小华设计了如图所示的机械模型。推动硬棒CD或EF，使它们在水平面内绕轴O转动，即可将绳逐渐绕到轴O上，提升重物G．硬棒CD是 省 力杠杆，滑轮B 不能 （能/不能）改变力的大小。在重物上升的过程中，轴O上增加的绳长 等于 重物上升的高度。
【分析】（1）杠杆的分类：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力。
（2）定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时不能省力，但可以改变力的方向。
【解答】解：（1）推动硬棒CD或EF，使它们在水平面内绕轴O转动，支点在O点，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
（2）A、B都是定滑轮，使用时不能省力，也不能省距离，因此在重物上升的过程中，轴O上增加的绳长等于重物上升的高度。
故答案为：省；不能；等于。
【点评】本题考查了杠杆和滑轮的相关知识，属于基础知识的考查，相对比较简单。
11．如图所示，轻质杠杆ABO能绕O点自由转动，若在杠杆末端A点施加一个力提起重物G，使杠杆在水平位置平衡，则此杠杆 不一定 （选填“一定”或“不一定”）是省力杠杆；若在A点施加一个最小的力使杠杆在水平位置平衡，此力的方向是 垂直于OA向上 。
【分析】要解决此题，需掌握杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，力臂的大小关系决定了力的大小关系；
若要使动力最小，应使动力臂最大，此题最大的力臂是指OA的长度，由此确定力的方向。
【解答】解：A点力的方向不同，力臂的大小则不同，不能确定动力臂与阻力臂的大小关系，所以此时杠杆不一定省力；
若在A点施加一个最小的力，应使其力臂最长OA，所以力应垂直于OA向上。
故答案为：不一定；垂直于OA向上。
【点评】此题是有关杠杆的平衡条件的应用，考查了杠杆的分类及最小力问题，根据力臂的关系判断杠杆的分类，当动力臂最大时，动力最小。
三、解答题（共19小题）
12．请作出图中：①物体A所受重力G的示意图；②力F的力臂l。
【分析】①重力的作用点在物体的重心，重力的方向竖直向下；
②力臂指从支点到力的作用线的垂线段。过支点O作F作用线的垂线段即可。
【解答】解：
①过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号G表示；
②过O点向F的作用线做垂线，垂线段的长就是该力的力臂；如图所示：
。
【点评】画重力示意图的关键是要把握它的三要素；画杠杆的力臂则要找准支点和力的作用线，并从支点向力的作用线做垂线。
13．如图是一种健身器械，AOB可视为杠杆。图中小明同学用力竖直向下拉杠杆，重物被抬起，此时阻力臂 小于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）动力臂。小明同学想通过增大向下拉力来加大训练强度，请你利用杠杆平衡条件，给小明提出一条合理的建议： 增大物重 。
【分析】从支点到力的作用线的垂线段叫力臂；
从动力臂和阻力、阻力臂的大小关系分析，动力臂越小越费力，阻力或阻力臂越大越费力。
【解答】解：
由图知，重物对杠杆的拉力方向竖直向下，OA为阻力臂；人的拉力竖直向下，从O点到人的拉力作用线的距离是动力臂，比较知，阻力臂小于动力臂；
由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可以看出：
要达到增大训练强度，使人的拉力F1增大，在阻力臂一定的情况下，可以采取增大物重（阻力），减小动力臂（向左拉或向右拉）的措施。
故答案为：小于；增大物重。
【点评】杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，省力杠杆省力但费距离，费力杠杆费力省距离，等臂杠杆既不省力也不费力。
14．如图所示，杠杆在力F1、F2的作用下（F2未画出）处于平衡状态。O为支点，L2是力F2的力臂，请在图中画出F1的力臂L1和力F2的示意图。
【分析】力臂是支点到力的作用线的距离，作图时要把握住力和力臂的垂直关系。
【解答】解：
过力臂L2的左端，作垂直于L2的直线，与杠杆的交点为力F2的作用点，方向斜向左下方，过支点O做力F1作用线的垂线段L1，则线段L1为力F1的力臂。如图所示：
。
【点评】本题考查了力和力臂的作法。当杠杆平衡时，动力和阻力对杠杆的影响是：使杠杆的运动趋势是相反的。
15．杠杆OA可绕O点转动，受力情况如图所示。请作出力F的力臂L。
【分析】力臂即支点到力的作用线的距离。找到支点向力的作用线作垂线即可。
【解答】解：从支点O向F的作用线作垂线，并标出力臂L．如图所示：
。
【点评】本题考查了力臂的作法，属于基本技能的考查。关键是要作出支点到力所在的直线的垂线段。
16．如图中活塞抽水机的柄是一根弯曲的杠杆，请画出动力F的力臂L。
【分析】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。
【解答】解：反向延长F的作用线，标出从支点到动力作用线的距离，即为力臂L．如图所示：
【点评】画力臂，关键是确定支点和力的作用线，从支点向力的作用线引垂线，垂线段的长度即为力臂，只要细心，不会出错。
17．胶棉拖把的主要结构如图甲所示，使用时先将棉头浸泡于水中吸水，再拉动拉手，使之绕O点转动，胶棉夹将棉头中多余水挤出后便可清理地板，请在图乙示意图中画出：
（1）动力F1的力臂l1；
（2）作用在B点的阻力F2。
【分析】（1）根据力臂的概念画出F1的力臂L1。
（2）阻力是阻碍杠杆转动的力。
【解答】解：（1）反向延长F1的作用线，标出从支点O到动力F1作用线的距离，即为动力臂L1；
（2）动力F1的作用是使杠杆沿逆时针方向转动，而阻力F2的作用是阻碍其转动，所以F2的方向垂直于杆向下，如图所示：
【点评】画力臂，关键是确定支点和力的作用线，从支点向力的作用线引垂线，垂线段的长度即为力臂，只要细心，不会出错。
18．如图所示，将边长为10cm的正方体合金块，用细绳挂在轻质杠杆的A点处，在B点施加力F1＝30N时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为0．撤去F1，在B点施加F2时，合金块对地面的压强为1.2×103Pa．（OB＝3OA，g取10N/kg）
（1）画出F2的力臂。
（2）求合金块的质量。
（3）求F2的大小。
【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）根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2，求出A点对杠杆的拉力，即为合金块的重力，再利用G＝mg求解质量；
（3）根据直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半（即杠杆OB长度的一半）；
分析物体合金块所受的力，画出示意图，合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力，在这几个力的作用下处于静止状态；
根据合金块对地面的压强，可求出其对地面的压力，则等于地面对物体的支持力，从而根据示意图列出各力之间的关系，代入数据便可求出拉力的大小；
再根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2，将已知数据代入，便可求出F2的大小。
【解答】解：（1）延长力F2的作用线，然后过支点O向力的作用线引垂线段OC，即为其力臂L2，如图所示：
（2）在B点施加力F1＝30N时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为0．对合金块进行受力分析可知，此时合金块受到竖直向下的重力和细绳对它竖直向上的拉力，并且这两个力是一对平衡力，根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2可得，G•OA＝F1OB，即G•OA＝30N•3OA，
解得G＝90N，
合金块的质量m＝＝＝9kg；
（3）从图中可以看出，OBC为直角三角形，而直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半，故拉力F2的力臂为L2＝OB，
撤去F1，在B点施加F2时，合金块对地面的压强为1.2×103Pa，对合金块进行受力分析可知，此时合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力，如图所示：
FN＝pS＝1.2×103Pa×0.1m×0.1m＝12N
FA+FN＝G
FA＝G﹣FN＝90N﹣12N＝78N，
根据杠杆平衡条件：
F2L2＝FAOA，即F2•OB＝78N•OB，
解得F2＝52N。
答：（1）见解答图。
（2）合金块的质量为9kg。
（3）F2的大小为52N。
【点评】此题考查了对物体的受力分析、力臂的画法、力的合成，同时考查了有关压强公式的应用及杠杆平衡条件的应用，是一道综合性题目。同时还要求具备一定的数学能力，对学生来说有一定的拔高难度，属于难题。
19．如图所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB、AC⊥OB．线段 OA 表示力F的力臂。（选填“OA”或“AC”）
【分析】要解决此题需要掌握力臂的概念，知道力臂是从支点到力的作用线的距离。
【解答】解：图中OA是从支点到力的作用线F的距离，AC⊥OB，但OB是杠杆，不是力的作用线，所以，OA是力臂。
故答案为：OA。
【点评】考查学生对力臂的概念的理解，关键是知道力臂是从支点到力的作用线的距离，基础题目。
20．按下列要求，在答题卡上作图。
（1）如图甲，请画出力F对支点O的力臂l。
（2）如图乙，请在相应位置标出螺线管的N极和磁感线的方向。
【分析】（1）过杠杆的支点作出垂直于力作用线的垂线段，即为力F的力臂。
（2）根据右手螺旋定则可判断通电螺线管的NS极，根据磁感线的特点可确定磁感线方向。
【解答】解：（1）沿长F的作用线，从点O作力F的作用线的垂线，垂线段的长就是力F的力臂L．如图所示：
（2）根据右手螺旋定则知，通电螺线管的左端是S极，右端是N极，在磁体外部，磁感线是N极发出，回到S极。如下图所示：
【点评】（1）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；
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）本题考查了右手螺旋定则和磁感线的特点。右手螺旋定则：让四指弯曲，跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指指的方向是通电螺线管的N极。
21．如图所示为一个电热水壶的简易图，当力F作用在壶盖上时可将壶盖打开，请在图中画出F的力臂L。
【分析】已知支点和力F的方向，根据力臂的画法，过支点作力的作用线的垂线段，即为F的力臂。
【解答】解：由支点O向F的作用线做垂线，垂线段的长度为F的力臂L．如图所示：
【点评】此题主要考查了有关力臂的画法，首先要掌握力臂的概念，找出支点和力的作用线。从而正确地画出力臂。
22．如图是液压汽车起重机的示意图。请你分别画出作用在吊臂上的动力F1的力臂L1和阻力F2的力臂L2。
【分析】力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；
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。
【解答】解：分别从支点O向力的作用线作垂线段，即为两个力的力臂L1、L2。
【点评】本题考查了：作力臂及力的示意图，是一道基础题，应注意总结作图方法。
23．如图甲是一种雪团夹，向内握右端的手柄，左端的凹槽就能将雪压成雪团。它由两个杠杆组成，乙图所示的是其中一个杠杆AOB的简化图，请在图乙中画出：
（1）阻力F2的力臂l2；
（2）在A点施加的最小动力F1及其力臂l1。
【分析】根据杠杆平衡的条件，F1×L1＝F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长。而在通常情况下，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，据此可解决此题。
【解答】解：延长阻力F2的作用线，过O点作阻力F2的垂线，即为阻力F2对支点O的力臂L2；
动力最小，即动力臂最长，阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，连接支点O与A点，过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，OA即为动力臂L1，如下图所示：
【点评】根据杠杆的平衡条件，要使杠杆上的力最小，必须使该力的力臂最大，而力臂最大时力的作用点一般离杠杆的支点最远，所以在杠杆上找到离杠杆支点最远的点即力的作用点，这两点的连线就是最长的力臂，过力的作用点作垂线就是最小的力。
24．如图是一种活塞式抽水机示意图，请在图中画出手柄所受动力F1的力臂及阻力F2。
【分析】先确定阻力作用点（即B点），然后过阻力作用点表示阻力的方向（即竖直向下）；
已知支点和动力的方向，过支点作力的作用线的垂线段（即力臂）。
【解答】解：过B点作竖直向下的力（即阻力F2）；过支点O作垂直于动力作用线的垂线段（即动力臂L1）。如图所示
【点评】此类题的关键是掌握杠杆五要素，然后根据杠杆的五要素作出相应的作用力或力臂
25．如图是用钓鱼竿钓鱼的情景，其中动力为F1，阻力为F2，请在图中作出阻力F2的力臂l2。
【分析】已知支点和力的方向，根据力臂的定义过支点作力的作用线的垂线段，垂线段的长度便为力臂。
【解答】解：过支点O作F2的作用线的垂线段，垂线段的长度即阻力臂L2，如图所示：
【点评】本题主要考查了力臂的画法，注意力臂是从支点到力的作用线的距离。
26．图中OA为轻质杠杆，可绕O点转动，在点B处用细绳悬挂一重物，在A端施加动力F1，使杠杆在水平位置平衡。请画出杠杆受到的阻力F2及动力臂L1。
【分析】作用在杠杆上的动力是绳子拉杠杆的力，方向沿绳子向上；阻力是物重对杠杆的力，方向竖直向下；已知支点、动力和阻力的方向，根据力臂的画法，过支点作动力作用线和阻力作用线的垂线段，即动力臂和阻力臂。
【解答】解：
由图F1为动力，过支点O做动力F1的垂线段，即为动力臂L1．点B处用细绳悬挂一重物，重物对杠杆的竖直向下的拉力为阻力，作用点在B点。如图所示：
【点评】会判断作用在杠杆上的动力和阻力，会根据力臂的画法，准确作出动力臂和阻力臂。
27．（1）在甲图中画出动力F1和阻力F2的力臂，并分别用字母L1和L2表示。
（2）将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面如图乙所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图。
（3）请根据图丙中螺线管导线中电流的方向标出螺线管的N、S极和小磁针的N极。
【分析】（1）力臂是支点到力的作用线的距离，因此要先确定支点，然后判断力的方向，再过支点做出力的作用线的垂线，支点到力的作用线的距离，即为所求作的力臂。
（2）当光垂直射到水面上时，传播方向不变，射到平面镜上时，遵循光的反射定律，当光从水中斜入空气中时，折射角大于入射角；
（3）利用螺线管中电流的方向和线圈的绕向，根据安培定则确定螺线管的NS极；然后利用磁极间的作用规律确定小磁针的N、S极。
【解答】解：
（1）已知支点为O，过点O作力F1的垂线段L1，作力F2的垂线段L2，那么L1、L2即为所求作的力臂。如图所示：
（2）①先画出光线垂直射入水中，此时光线方向不变。
②接着画光在平面镜上的反射：先画法线，然后反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角。
③最后画光从水中射入空气中：先画法线，然后入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角，如图所示：
（3）根据螺线管中电流的方向和线圈的绕向，利用安培定则可以确定螺线管的左端为N极、右端为S极。
当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极。因此可以确定小磁针的左端为S极，右端为N极。如图所示：
【点评】（1）考查了力臂的作法，关键是要作出支点到力的作用线的垂线段；
（2）考查了光的折射规律和光的反射定律。注意当光垂直入射到另一种介质中时，传播方向不变，即折射角和入射角都是0°；
（3）小磁针的N、S极是由螺线管的N、S极来确定的，因此确定螺线管的N、S极是解决此题的突破口。
28．如图甲所示，当用指甲剪剪指甲时，指甲剪可以看成是多个杠杆的组合。乙中画出剪指甲时其中一个杠杆DBE的动力臂L1和阻力F2。
【分析】找出杠杆DBE的动力和阻力，过支点做动力、阻力作用线的垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，
【解答】解；
由图可知：
杠杆DBE绕E点转动，即E是支点，B点对它向下的压力是动力F1，方向垂直于该杠杆向下；指甲对D点向上的作用力是阻力F2，其方向垂直于接触面向上；由E点做动力作用线的垂线即动力臂，如图所示：
。
【点评】（1）掌握杠杆的五个要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
（2）会根据动力和阻力画出动力臂和阻力臂；或根据动力臂和阻力臂画出动力和阻力。
29．（1）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，用弹簧测力计沿BC方向拉杠杆，使杠杆平衡，如图1所示。请画出：①弹簧测力计对杠杆拉力F的示意图；②F的力臂。
（2）如图2所示，开关闭合。①请在图中标出通电螺线管的N、S极；②用箭头标出图中磁感线的方向。
【分析】（1）由图可知，钩码重力向下，用弹簧测力计沿BC方向拉杠杆，使杠杆平衡，则拉力斜向上，在根据力臂的概念画出F的力臂L。
（2）已知电源正负极，利用安培定则可判断出螺线管的极性，在磁体外部，磁感线方向从N极出发流向S极。
【解答】解：（1）用弹簧测力计沿BC方向拉杠杆，为使杠杆平衡，则拉力斜向上，过支点O做F的垂线即为F的力臂L，
（2）根据安培定则，伸出右手使四指弯曲的方向为电流的方向，则大拇指指向为通电螺线管的N极，即螺线管的左端为N极，右端为S极，在磁体外部，磁感线从N极指向S极，如图所示：
【点评】（1）画力臂，关键是确定支点和力的作用线，从支点向力的作用线引垂线，垂线段的长度即为力臂，只要细心，不会出错；
（2）利用安培螺旋定则既可由电流的方向判定磁极磁性，也能由磁极极性判断电流的方向和线圈的绕法。
30．图中，杠杆OBA在图示位置静止，请画出作用在A点的力F的力臂l。
【分析】要解决此题，需要掌握力臂的概念，知道力臂是从支点到力的作用线的距离。由支点向力的作用线做垂线，垂线段的长度即为力臂。
【解答】解：反向延长力的作用线F，由支点O向F的作用线做垂线，垂线段的长度为F的力臂L．如图所示：
【点评】此题主要考查了有关力臂的画法，首先要掌握力臂的概念，找出支点和力的作用线。画力臂关键是要画出支点到力的作用线的垂线段。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布
日期：2021/2/18 20:54:02；用户：初中物理；邮箱：chaoyin104@xyh.com；学号：37127340
机械效率
常考机械的有用功、总功、机械效率计算
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
杠杆
W有用=Gh
W总=Fs
W额=W总－W有用
滑轮组
W有用=Gh
W总=Fs
W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦）
W额=W总－W有用
W额=G动h（不计绳重和摩擦）
斜面
W有用=Gh
W总=Fl
W总=Gh+fl
（f为摩擦力）
W额=W总－W有用
W额=fl
（f为摩擦力）
一．选择题（共16小题）
1．甲同学用水桶从井里提水，乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来，水桶里带了一些水，关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是（ ）
A．甲提水桶做的功都是有用功
B．乙提水桶做的功都是有用功
C．甲提水桶对桶做的功是额外功
D．乙提水桶对桶做的功是额外功
【分析】从两个同学做功的目的出发，分析哪个功才是需要的有用功。
【解答】解：甲同学的目的是提水，所以对水做的功是有用功。但是对桶又不得不做功，则对桶做的是额外功。
乙同学的目的是提桶，所以对桶做的功是有用功。但是对水又不得不做功，则对水做的是额外功。
故选：C。
【点评】本题考查学生对有用功和额外功的分析和认识。需要注意的是A、B选项，在提水桶过程中，要同时对桶和桶内的水做功，因此要分开进行分析，切不可将“提水桶做的功”和“对桶做的功”相混淆。
2．施工工地上一个滑轮组经过改进后提高了机械效率，用它把同一物体提升到相同的高度，改进后和改进前相比较（ ）
A．总功不变，有用功增加了
B．总功不变，额外功增加了
C．有用功减少了
D．有用功不变，总功减少了
【分析】用滑轮组把同一物体匀速提升相同的高度，有用功相同；由题知改装后的机械效率高，根据机械效率的公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，据此进行解答。
【解答】解：因为把同一物体匀速提升相同的高度，所以由W有＝Gh
可知利用滑轮组做的有用功相同，因为
η＝×100%
所以改装后的机械效率提高了，利用滑轮组做的总功减少了，又因为
W总＝W有+W额改装后利用滑轮组做的额外功减少了，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选：D。
【点评】本题考查了有用功、额外功、总功、机械效率及其之间的关系，由“把同一物体匀速提升同样的高度”知道做的有用功相同是解本题的突破口，用好效率公式是关键。
3．小明在剪纸时，所用剪刀的机械效率为90%，这表示（ ）
A．若作用在剪刀的动力是1N，则阻力是0.9N
B．若作用在剪刀的阻力是1N，则动力是0.9N
C．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.9J的功用于剪纸
D．若作用在剪刀的动力做功1J，则有0.1J的功用于剪纸
【分析】①在使用机械时，为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用但又不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；有用功与总功的比值是机械效率。
②剪刀剪纸机械效率为90%表示：在剪纸过程中，有90%的功用来剪纸，10%克服摩擦是额外功。
【解答】解：
AB、剪刀可以看做是一个杠杆，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2知，要比较动力或阻力大小，必须知道动力臂和阻力臂，故AB选项都错误；
CD、利用剪刀的目的是剪纸，所以剪纸做的功是有用功。由机械效率为90%知，如果动力做功1J，有0.9J是用于剪纸，故C正确、D错误。
故选：C。
【点评】在解决机械效率问题时，先要明确使用机械要完成的任务（一般是克服重力或摩擦）﹣﹣确定有用功。
4．关于简单机械，下列说法正确的是（ ）
A．使用滑轮组不仅可以省力而且可以改变施力的方向
B．使用滑轮组不仅可以省力而且可以省功
C．做功越多的机械，其机械效率就越高
D．功率越大的机械，其机械效率就越高
【分析】（1）定滑轮可以改变力的方向，但是不能改变力的大小；使用动滑轮可以省力，但是不能改变力的方向。
（2）使用机械可以省力，可以省距离，但是就是不能省功。
（3）做功的多少与功率和时间有关，做功越多的机械，功率不一定大；功率小效率低的机械，若做功时间长做的功也可以多，效率高功率大的机械做功时间短，做的功也不一定多；
（4）功率是单位时间内做的功的多少，是表示做功快慢的物理量，机械效率是有用功与总功的比值；
【解答】解：A、使用滑轮组不仅可以省力而且可以改变施力的方向，故A正确；
B、滑轮组属于一种机械，使用滑轮组可以省力，但是不能省功。故B错误；
C、机械效率与做功多少没有因果关系。效率低的机械，若做功时间长做的功也可以多，效率高功率大的机械做功时间短，做的功也不一定多，故C错误；
D、功率和机械效率是两个不同的物理概念，二者没有必然的联系，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了学生对滑轮以及滑轮组、功、功率、机械效率概念的了解与掌握，综合性较强，知道相关基础知识是解题的关键。
5．使用机械时，若额外功小于有用功，则该机械的机械效率（ ）
A．大于50% B．小于50% C．等于50% D．无法确定
【分析】使用机械时，有用功和总功的比值叫机械效率，而总功等于有用功加上额外功，据此分析。
【解答】解：有用功和总功的比值叫机械效率，总功等于有用功与额外功的和，
机械效率η＝＝，
使用机械时，若额外功等于有用功，W总＝W有用+W额＝2W有用，η＝＝＝50%，
使用机械时，若额外功小于有用功，W总＝W有用+W额＜2W有用，η＝＞＝50%，
即：额外功小于有用功时，则机械效率一定大于50%。
故选：A。
【点评】本题考查了学生对有用功、额外功、总功、机械效率的了解与掌握，知道总功等于有用功加上额外功是本题的关键。
6．用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组提升相同的重物，不计绳重和摩擦（ ）
A．甲较省力且机械效率较高
B．乙较省力且机械效率较高
C．乙较省力，机械效率相同
D．两个滑轮组省力不同，机械效率不同
【分析】（1）在不计摩擦的情况下，若有n段绳子在拉重物，则 F＝（G动+G物）。
（2）机械效率是指有用功占总功的百分比，而有用功和额外功之和称为总功。
【解答】解：（1）从图中可以看出，甲图是有两段绳子在拉重物，故F＝（G动+G物）；乙图有三段绳子在拉重物，故 F＝（G动+G物）。所以两个滑轮组的省力程度不同，乙较省力。
（2）因为两图的动滑轮和绳子是完全相同的，所以额外功相同，提升相同的高度，做的有用功相同，总功相同，根据η＝可知，两滑轮组的机械效率是相同。
综上所述，C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】增大机械效率的题目有时判断起来会比较麻烦，甚至有些会超出学生的判断能力。故判断此类题时要抓住上课时老师讲的增大机械效率的方法，如果不符，说明机械效率就是不变的。
7．两台机械完成的有用功之比W1：W2＝4：3，机械效率分别为η1＝60%，η2＝75%，则两台机械所做总功之比为（ ）
A．5：3 B．3：5 C．16：15 D．15：16
【分析】知道两台机械完成的有用功之比和机械效率，根据η＝可求出两台机械所做总功之比。
【解答】解：由题意可知，W1：W2＝4：3，η1＝60%，η2＝75%，
由η＝可得，两台机械所做总功之比：
＝＝×＝×＝。
故选：A。
【点评】本题考查了机械效率公式的简单应用，计算过程要注意各量之间的关系，不要颠倒。
8．小华分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，分别在相同时间内将同一重物匀速提升了不同的高度h1和h2（h1＜h2），每个滑轮的重均相等，不计绳重及摩擦。针对这一现象，小明得出了以下4个结论：
①F1做的功等于F2做的功；
②甲滑轮组的机械效率等于乙滑轮组的机械效率；
③使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力；
④F1做功的功率大于F2做功的功率，
其中正确的结论有（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【分析】（1）把相同的重物匀速提升不相同的高度，做的有用功不相同；
（2）由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s＝nh；不计绳重及摩擦，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，根据效率公式由η＝＝＝可知滑轮组机械效率的大小关系；
（3）利用F＝（G+G动）判断拉力大小关系；
（4）时间相同，根据P＝判断功率大小关系。
【解答】解：
（1）不计绳重及摩擦，拉力做的功分别为：
W1＝F1s1＝（G物+G轮）×2h1＝（G物+G轮）h1，
W2＝F2s2＝（G物+G轮）×3h2＝（G物+G轮）h2，
因为h1＜h2，
所以W1＜W2，故①错；
（2）动滑轮重相同，提升的物体重相同，
不计绳重及摩擦，由η＝＝＝可知滑轮组的机械效率相同，故②正确；
（3）不计绳重及摩擦，
拉力F＝（G物+G轮），n1＝2，n2＝3，
绳子受的拉力分别为：
F1＝（G物+G轮），F2＝（G物+G轮），
所以F1＞F2，使用乙滑轮组比甲滑轮组更加省力，故③正确；
（4）因为W1＜W2，且做功时间相同，由P＝可知，P1＜P2，故④错。
综上分析，②③说法都正确，正确的有两个。
故选：B。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法，有用功、额外功、总功的计算方法，不计摩擦和绳重时拉力的求法；本题关键在于匀速提升了不同的高度。
9．如图所示，用F1的力直接将物体B匀速提高h，若借助滑轮组把B匀速提升相同高度，绳子自由端拉力为F2；关于滑轮组把B匀速提升的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．滑轮组绳子自由端要移动2h
B．总功为F2h
C．额外功为F1h﹣F2h
D．机械效率
【分析】（1）由图知，使用的滑轮组n＝3，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，利用W＝Fs求拉力做的总功；
（2）使用滑轮组做的有用功等于直接用F1提升h做的功，拉力做的额外功等于总功减去有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
AB．由图知，使用的滑轮组n＝3，绳子移动距离是物体的上升高度的三倍，即s＝3h；拉力做的总功W总＝F2s＝F2×3h＝3F2h，故AB错误；
CD．使用滑轮组做的有用功等于直接用F1提升h做的功，即W有用＝F1h，
拉力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝3F2h﹣F1h，
滑轮组的机械效率：
η＝＝，故C错误、D正确；
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、额外功、机械效率的计算，正确认识有用功和总功是解题的关键。
10．如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，不计绳重和摩擦，在物体匀速上升的过程中（ ）
A．甲图更省力，机械效率一样大
B．乙图更省力，机械效率乙图大
C．甲图更省力，机械效率甲图大
D．乙图更省力，机械效率一样大
【分析】（1）根据题意可知甲乙两滑轮组中物体的重力和动滑轮的重力均相等，根据滑轮组可知绳子的有效股数，不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）比较两滑轮组绳子自由端的拉力关系；
（2）因不计绳重和摩擦，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，则滑轮组的机械效率η＝＝＝，据此比较两滑轮组的机械效率关系。
【解答】解：
（1）由题意可知，甲乙两滑轮组中物体的重力和动滑轮的重力均相等，
由图可知，n甲＝3，n乙＝2，
不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得绳端的拉力分别为：
F甲＝（G+G动），F乙＝（G+G动），
所以F甲＜F乙，即甲图更省力，故BD错误；
（2）因不计绳重和摩擦，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＝＝＝，
因两滑轮组中物体的重力和动滑轮的重力均相等，则两滑轮组的机械效率一样大，故A正确、C错误。
故选：A。
【点评】本题考查了滑轮组的省力公式和机械效率公式的应用，明确有用功和总功是关键。
11．利用如图所示的杠杆将重为3N的物体缓慢匀速提高10cm，手的拉力F为2N，手移动的距离s为30cm．则杠杆的机械效率为（ ）
A．22% B．33% C．50% D．67%
【分析】已知拉力的大小和拉力移动的距离，根据公式W＝FS可求拉力所做的功；还知道物体的重力和物体升高的高度，根据公式W＝Gh可求有用功；有用功和总功的比值就是机械效率。
【解答】解：有用功为W有用＝Gh＝3N×0.1m＝0.3J
拉力所做的功为W总＝Fs＝2N×0.3m＝0.6J；
杠杆的机械效率为η＝×100%＝×100%＝50%。
故选：C。
【点评】本题考查了使用杠杆时有用功、总功和机械效率的计算，关键知道有用功、总功和机械效率的计算公式的应用。
12．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率。保持O点位置不变，竖直向上拉动弹簧测力计使重为G的钩码缓慢匀速上升，在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出C、B两点上升的高度为h1、h2．则下列说法正确的是（ ）
A．杠杆机械效率的表达式为
B．杠杆机械效率的表达式为
C．在如图水平位置拉升时F×OB＝G×OA
D．若弹簧测力计始终竖直向上拉，则测力计示数不断变化
【分析】（1）使用杠杆克服钩码的重力做功，有用功等于克服钩码重力做的功，总功等于弹簧测力计的拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值；
（2）根据图示应用杠杆平衡条件分析答题。
【解答】解：（1）有用功为W有＝Gh1，总功W总＝Fh2，则机械效率的表达式η＝×100%＝×100%，故A错误，B正确。
（2）由图示根据杠杆平衡条件可知，在水平位置拉升时：F×OB＝G×OC，故C错误；
（3）若弹簧测力计始终竖直向上拉，动力臂与阻力臂的比值不变，阻力不变，由杠杆平衡条件可知，测力计示数不变，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查杠杆机械效率的测量，把握有用功、总功的计算方式，明确机械效率的表达式，应用杠杆平衡条件即可正确解题。
13．如图所示，斜面长10m，高4m，用沿斜面方向的推力F，将一个质量为50kg的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J，下列说法正确的是（ ）
A．机械效率为75% B．F＝300N
C．摩擦力为50N D．推力做的总功为3000J
【分析】（1）使用斜面时，利用W＝Gh可求有用功，推力做的总功等于有用功加上额外功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比，
（2）利用W总＝Fs求推力F的大小；
（3）利用W额＝fs求摩擦力f的大小。
【解答】解：
AD、推力做的有用功：
W有用＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×4m＝2000J，
推力做的总功：
W总＝W有用+W额＝2000J+500J＝2500J，故D错；
该斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝80%，故A错；
B、由W总＝Fs得推力：
F＝＝＝250N，故B错；
C、由W额＝fs得摩擦力：
f＝＝＝50N，故C正确；
故选：C。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、摩擦力、机械效率的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
14．如图所示，用大小不变拉力F甲将重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，此过程拉力对甲做的功为WAB；用平行于斜面大小不变的拉力F乙把重也为G的物体乙沿粗糙斜面从C点匀速拉至B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为WCD，下列说法不正确的是
（ ）
A．此过程斜面的机械效率为
B．F乙大于斜面的摩擦力
C．F甲的功率小于F乙的功率
D．如果斜面光滑，机械效率为100%
【分析】（1）不用机械，直接把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点所做的功为有用功，根据W＝Gh求出有用功，根据W＝Fs求得总功，利用效率公式求出斜面的机械效率；
（2）对物体受力分析，从而判定F乙与斜面的摩擦力的大小；
（3）根据公式P＝分析的大小；
（4）斜面光滑，则不做额外功。
【解答】解：
A、把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点，则不用机械时，克服物体重力所做功为有用功W有＝WAB；用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿面从C点匀速拉至B等高的D点，拉力做功为总功，即W总＝WCD；则斜面的机械效率：η＝＝，故A正确；
B、在斜面上匀速拉动物体时，物体受到四个力的共同作用，受力平衡，受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力的作用；在斜面方向上，F乙等于摩擦力与重力沿斜面上分力的和，所以F乙大于斜面的摩擦力，故B正确；
C、F甲做功的功小于F乙做的功，由于不知道拉动物体所用的时间，根据P＝可知，无法比较功率的大小，故C错误；
D、如果斜面光滑，则总功等于有用功，所以机械效率为100%，故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查了斜面机械效率的计算，明确有用功（克服物体重力做功）、额外功（克服摩擦力做功）、总功（推力做功）是关键。
15．如图所示，利用斜面提升重物时，能够提高斜面机械效率的是（ ）
A．斜面不变，增大物体的质量
B．减小物体与斜面间的粗糙程度
C．斜面倾角不变，增大斜面高度
D．斜面倾角不变，增大斜面长度
【分析】斜面机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度有关，据此分析。
【解答】解：
A、斜面的机械效率与物体的质量无关，故A错误；
B、斜面机械效率与斜面的粗糙程度有关，斜面越光滑，摩擦力越小，则机械效率越大，故减小物体与斜面间的粗糙程度可提高机械效率，故B正确；
CD、斜面倾角不变时，斜面的机械效率与斜面高度和斜面的长度无关，故CD错误。
故选：B。
【点评】本题考查了增大斜面机械效率的措施，难度不大，要牢记。
16．如图所示，小明利用动滑轮匀速提升木箱。以下做法可以提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．适当增加木箱重力 B．增大木箱上升高度
C．增大提升木箱的速度 D．换用质量更大的动滑轮
【分析】根据影响动滑轮机械效率的因素进行分析和解答，尽量增大有用功减小额外功。
【解答】解：A、动滑轮重力不变，所以额外功不变；如果增加木箱重力，有用功会增大，有用功在总功中所占的比例将增大，机械效率会增大，故A符合题意；
B、C、动滑轮机械效率的高低与木箱上升的高度和上升的速度无关，故B、C不符合题意；
D、换用质量更大的动滑轮，额外功增加，有用功在总功中所占的比例将减小，机械效率降低，故D不符合题意。
故选：A。
【点评】此题考查了对机械效率概念的理解，要提高机械效率需提高有用功在总功中的比值。
二．填空题（共15小题）
17．如图所示，斜面长度为4m，高度为1.5m，用平行于斜面的拉力F＝50N，将重为100N的物体由斜面的底端匀速拉到顶端，拉力对物体做的有用功为 150 J，拉力做总功 200 J，物体受到的摩擦力 12.5 N。
【分析】使用斜面时有用功为克服物体重力做的功，根据W有用＝Gh求拉力对物体做的有用功；根据W总＝Fs求拉力做的总功；克服摩擦力所做的额外功等于总功减去有用功，再利用W额＝fs求物体受到的摩擦力。
【解答】解：
拉力对物体做的有用功：
W有用＝Gh＝100N×1.5m＝150J，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝50N×4m＝200J，
克服摩擦力所做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝200J﹣150J＝50J，
由W额＝fs可得物体受到的摩擦力：
f＝＝＝12.5N。
故答案为：150；200；12.5。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功和摩擦力的计算，属于基础题。
18．如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则斜面上的摩擦力是 50 N。
【分析】利用W有＝Gh求出有用功，利用W＝Fs求出总功，利用W额＝W总﹣W有求出额外功，然后利用W额＝fs计算货物体在斜面上受的摩擦力大小。
【解答】解：
拉力F做的总功：W总＝Fs＝150N×3m＝450J，
有用功：W有用＝Gh＝500N×0.6m＝300J，
额外功：W额＝W总﹣W有用＝450J﹣300J＝150J，
由W额＝fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力：f＝＝＝50N.
故答案为：50。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功，知道使用斜面克服摩擦做的功为额外功是关键。
19． 没有 （选填“有”或“没有”）机械效率为100%的机械。
【分析】由于额外功不可避免，总功一定大于有用功，机械效率总小于1。
【解答】解：因为使用机械做功时，不可避免地要克服机械重力、摩擦力等做额外功，所以总功一定大于有用功，由η＝×100%可知，机械效率一定小于100%，故没有机械效率为100%的机械。
故答案为：没有。
【点评】本题考查机械效率的知识，知道定义是关键。
20．某机械的效率为50%，表示该机械做功时， 有用 功在总功中的比例为50%，使用任何机械时。机械效率总是小于 100% 。
【分析】（1）机械效率的定义：有用功与总功的比值。
（2）由于使用简单机械时，总会做一些额外功，所以机械效率总小于100%。
【解答】解：某机械的效率为50%，表示该机械做功时，有用功在总功中的比例为50%。使用任何机械时，机械效率总是小于100%。
故答案为：有用；100%。
【点评】理解机械效率的概念，知道使用任何机械都不省功，是解答此题的关键。
21．如图所示，用甲、乙两种装置匀速提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦及绳重。它们的机械效率分别用η1、η2，则F1 ＞ F2，η1 ＞ η2（选填“＜”、“＞”或“＝”）。
【分析】定滑轮是指固定不动的滑轮，动滑轮是指和物体一块移动的滑轮；定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力；动滑轮的特点是能够省一半力，但是费距离。结合两种不同滑轮的特点可比较力的大小，并根据机械效率的概念可比较机械效率的大小。
【解答】解：甲图是一个定滑轮，定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力，因此F1＝G；
乙图是一个动滑轮，且通常动滑轮重小于物重，动滑轮的特点是能够省一半力，故F2＝（G动+G）＜G；所以F1＞F2。
若分别将同一重物提升相同的高度，做的有用功相同，但是乙图中提升动滑轮而要做额外功，所以乙图中的拉力做的总功要大于甲图中拉力做的总功，
根据公式η＝可知，机械效率η1＞η2。
故答案为：＞；＞。
【点评】此题主要考查定滑轮和动滑轮的定义以及它们各自的特点，同时要学会分析装置中的额外功来自动滑轮的重，据此比较机械效率的大小。
22．用同一个滑轮组分别按如图甲、乙所示的方法把不同物体提高相同的高度，两次的机械效率分别是η甲、η乙，则η甲 小于 η乙（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【分析】用相同的滑轮组提升不同的重物，所做的额外功是相同的，根据总功、有用功的大小判定机械效率的大小。
【解答】解：由图可知，用相同的滑轮组提升不同的重物，所做的额外功是相同的；根据W＝Gh可知，提升的物体越重，所做的有用功就越多，所以乙的有用功要大于甲的有用功，故甲的总功要小于乙的总功，根据η＝×100%可知，甲的机械效率要小于乙的机械效率。
故答案为：小于。
【点评】本题考查了机械效率大小的比较，增加物体的重力可以提高机械效率，要掌握。
23．一个重500N的学生把一个重100N的桌子搬到3m高的楼上，那么对 桌子 做的功是有用功，其大小是 300 J；对 学生自身 做的功是额外功。其大小是 1500 J．在这个过程中，人的效率是 16.7 %
【分析】学生把桌子搬到3m高的楼上做的功为有用功，根据W＝Gh求出其大小；克服自身的重力所做的功为额外功，根据W＝Gh求出其大小；有用功和额外功之和即为总功，根据η＝×100%求出人的效率。
【解答】解：学生把桌子搬到3m高的楼上做的功为有用功，
则：W有＝G桌h＝100N×3m＝300J，
克服自身的重力所做的功为额外功，
则：W额＝G人h＝500N×3m＝1500J，
在这个过程中，学生做的总功：
W总＝W有+W额＝300J+1500J＝1800J，
人的效率：
η＝×100%＝×100%≈16.7%。
故答案为：桌子；300；学生自身；1500；16.7。
【点评】本题考查了功和效率的计算，明确有用功和额外功以及它们与总功的关系是关键。
24．起重机将重6000N的建材匀速提升了3m，电动机做的功是3.6×104J，则起重机的效率是 50% ；若只增加被提建材的重力，则起重机的效率 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【分析】已知物重和提升高度，可以得到电动机克服物体重力做的功；已知电动机克服重力做的功和实际做的功，两者之比就是起重机的机械效率。
【解答】解：
电动机克服物重做的功：W有用＝Gh＝6000N×3m＝1.8×104J；
起重机的机械效率：η＝×100%＝×100%＝50%；
若只增加被提建材的重力，则有用功变大，额外功不变，根据η＝＝＝可知，机械效率会变大。
故答案为：50%；变大。
【点评】此题考查的是我们对重力与质量关系、功和机械效率计算公式的掌握情况，属于一道力学综合题，但难度不大，只要掌握基本公式就能正确解答。
25．小王使用如图所示的滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦，用300N的拉力将540N的重物匀速提升了1m，在这个过程中，动滑轮重为 60 N，滑轮组的机械效率为 90 %。
【分析】（1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，不计绳重和摩擦，根据F＝求出动滑轮的重力；
（2）知道物体的重力和上升的高度，根据W＝Gh求出有用功；根据s＝nh求出绳子自由端移动的距离，利用W＝Fs求出总功，利用η＝×100%求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：
（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝2，
不计绳重和摩擦，由F＝可得，动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N。
（2）有用功：W有用＝Gh＝540N×1m＝540J；
绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝2×1m＝2m，
拉力F做的总功：
W总＝Fs＝300N×2m＝600J，
则滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝90%。
故答案为：60；90。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率和动滑轮的重力的计算，明确有用功、总功的含义是关键。
26．如图所示，某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，所用的拉力是400N。有用功是 1800 J，总功是 2400 J，机械效率是 75% 。
【分析】（1）已知物体受到的重力和提升的高度，利用公式W有用＝Gh计算有用功；
（2）已知承担物重的绳子有效段数和物体升高的高度，可以得到绳子移动的长度；已知所用的拉力大小，利用公式W总＝Fs得到拉力做的总功；
（3）已知有用功和总功，利用公式η＝×100%计算机械效率。
【解答】解：（1）用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，拉力做的有用功为：
W有用＝Gh＝600N×3m＝1800J；
（2）动滑轮的有效段数n＝2，绳子移动的长度为：
s＝nh＝2×3m＝6m，
拉力做的总功为：
W总＝Fs＝400N×6m＝2400J；
（3）机械效率为：
η＝＝×100%＝75%。
故答案为：1800；2400；75%。
【点评】本题考查功和机械效率的计算，明确绳子的有效段数是关键。
27．如图所示，弹簧测力计的示数为 0.5 N，钩码的总重为1N，钩码上升的高度h为0.1m，测力计竖直向上移动的距离s为0.3m，此时杠杆的机械效率为 66.7% 。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A移到B，若重物提升高度相同，额外功与有用功的比值将 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），杠杆的机械效率将 增大 。
【分析】（1）对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数；
（2）在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η＝来计算；
（3）将钩码的悬挂点从A点移至B点，钩码还升高相同的高度，杠杆上旋的角度减小，克服杠杆重做功减小，有用功不变，额外功减小，总功减小，进而判断机械效率的变化。
【解答】解：
（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。
（2）在实验过程中，有用功是：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，
总功是：W总＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，
所以杠杆的机械效率是：η＝×100%＝×100%≈66.7%；
（3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有+W额＝W总；
设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh1+G杠h＝Fh2，G不变，h1不变，G杠不变，
钩码从A点到B点，钩码还升高相同的高度，有用功不变；
杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，所以额外功与有用功的比值将减小；
因为Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小；根据η＝＝＝可知，总功变小，有用功不变，所以η增大。
故答案是：0.5； 66.7%；减小；增大。
【点评】机械效率的计算是同学们应该掌握的基本技能，关键是搞清楚有用功和总功，一般来说，使用机械所用外力做的功是总功，而克服提升重物重力做的功是有用功。
28．用动力臂是阻力臂3倍的杠杆将600N的货物抬高30cm，手向下压杠杆的力是250N，手下降的高度是 90 cm，人做的总功是 225 J，有用功是 180 J，这根杠杆的机械效率是 80% 。
【分析】机械效率就是有用功除以总功。对于杠杆来说，总功就是手用的力所做的功，有用功就是重物被提高所做的功。而且对于杠杆来说，动力臂是阻力臂的几倍，动力移动的距离就是阻力移动距离的几倍（这点和滑轮组有些类似，可以对比一下）。
【解答】解：因为动力臂是阻力臂的3倍，所以动力（手）移动的距离就是货物移动距离的3倍，也就是3×30＝90cm；
而手用的力是250N，所以手（人）做的总功就是W总＝FS＝250×0.9＝225J；
有用功就是货物被举高做的功，即W有用＝Gh＝600×0.3＝180J；
所以这根杠杆的机械效率就是。
故本题的答案为：90；225；180；80%
【点评】初中涉及的机械主要就是杠杆和滑轮，相对来说，对滑轮的考查会更多一些。而对机械效率、有用功、总功，所有的机械道理都是一样的，所以要在掌握滑轮的相关计算的基础上，来理解杠杆的机械效率、有用功、总功。
29．为了将重为600N的物体运送到6m高的楼顶上，建筑工人搭建了长12m、高6m的斜面。工人沿斜面方向用了400N的拉力在30s内，将重物匀速运送到楼顶，该过程中斜面的机械效率为 75% ，物体受到的摩擦力为 100N 。
【分析】（1）利用W＝Gh求有用功，利用W＝Fs求人做的总功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
（2）人做的额外功是人克服摩擦力做功，等于总功减去额外功，再利用W额＝fs求摩擦力。
【解答】解：（1）有用功：W有＝Gh＝600N×6m＝3600J；
总功：W总＝Fs＝400N×12m＝4800J；
机械效率η＝×100%＝×100%＝75%。
（2）额外功：W额＝W总﹣W有＝4800J﹣3600J＝1200J；
由W额＝fs得物体所受斜面的摩擦力：
f＝＝＝100N。
故答案为：75%；100N。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率、摩擦力的计算方法，注意摩擦力不等于推力，需要利用W额＝fs计算。
30．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，工人利用斜面，用大小为F的推力推着重为G的物体匀速升高h，此过程物体沿斜面移动的距离为s，斜面的机械效率为 ×100% ，重物受到的摩擦力为 F﹣×G （用所给的物理量符号表示）。
【分析】（1）人做的有用功是将物体沿斜面推上小车，即将物体升高了h，故有用功为人克服重力做功，利用W有用＝Gh求出有用功；利用W总＝Fs求出总功；由机械效率公式η＝×100%可求得斜面的机械效率；
（2）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力。
【解答】解：（1）人做的有用功：W有用＝Gh；
人所做的总功：W总＝Fs；
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%；
（2）由于W总＝W有+W额，
所以，Fs＝Gh+fs
则f＝＝F﹣×G；
故答案为：×100%；F﹣×G。
【点评】此题考查的有关斜面机械效率的计算，解答此题的关键是我们要知道使用斜面时的有用功和总功的计算方法，要求能准确把握有用功、总功、额外功等的意义。
31．生活中我们经常使用简单机械，如图是家用手摇晾衣架，A、B两滑轮中属于动滑轮的是 B ；请写出一条提高手摇晾衣架机械效率的具体做法： 增大提升的物重或减小晾衣架重等 。
【分析】（1）定滑轮和动滑轮的主要区别是：动滑轮会随物体一起运动，定滑轮不随物体运动；
（2）在额外功一定时，增加物重可提高机械效率。减轻动滑轮的重也可以提高机械效率；
【解答】解：
（1）A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮；
（2）提高手摇晾衣架机械效率的方法有：增大提升的物重或减小晾衣架重等；
故答案为：B；增大提升的物重或减小晾衣架重等。
【点评】本题结合实际考查动滑轮的识别与提高机械效率的方法。
声有，未经书面同意，不得复制发布三．实验探究题（共3小题）
32．在“探究动滑轮工作时的特点”活动中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，在正确操作的情况下，测得的实验数据如下。
实验序号
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
拉力F/N
绳端移动的距离s/cm
①
1.0
10
1.1
20
②
2.0
10
1.7
20
③
3.0
10
2.3
20
（1）分析表中数据发现，使用动滑轮提升物体时，拉力不等于物体重力的一半，而是大于物体重力的一半，其主要原因是 动滑轮有重力 。
（2）在某一次测量中，弹簧测力计不是沿竖直向上拉，而是斜向上拉，其他条件不变，动滑轮的机械效率将 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）小明进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，根据表格中的数据，发现重物的重力越大，差值△W 越大 （选“越大”、“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释 所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多 。
（4）某次实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，不计绳子重及摩擦。则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是 AB 。
A.
B.
C.1﹣
D.
【分析】（1）根据F＝（G动+G物）进行分析；
（2）当方向不在竖直方向上时，由于动力臂变短，会造成拉力偏大，从而使得总功变大。然后根据机械效率的公式进行分析；
（3）根据表中数据，求出在每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值，比较大小得出结论；根据要控制物体提升的高度相同回答；分别得出3次实验的△W回答；由影响摩擦力大小的因素分析；
（4）不计绳子重及摩擦时，滑轮组做的额外功为克服动滑轮的重力做的功，根据W＝Gh表示出有用功和额外功，根据W＝Fs表示出总功，以及W总＝W有+W额，结合效率公式即可得出滑轮组的机械效率。
【解答】解：
（1）由F＝（G动+G物）可知，由于动滑轮有重力，所以拉力大于物体重力的一半；
（2）当方向不在竖直方向上时，由于动力臂变短，会造成拉力偏大，从而使得总功变大。根据η＝×100%，在有用功不变的情况下，总功增大，所以机械效率减小；
（3）在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，即克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应通过比较第①、②和③组的数据；
△W1＝W总1﹣W有1﹣W轮＝0.22J﹣0.1J﹣G轮h＝0.12J﹣G轮h；
△W2＝W总2﹣W有2﹣W轮＝1.7×0.2J﹣2.0×0.1J﹣G轮h＝0.14J﹣G轮h；
△W3＝W总3﹣W有3﹣W轮＝2.3×0.2J﹣3.0×0.1J﹣G轮h＝0.16J﹣G轮h；
故重物的重力越大，差值△W越大，原因是：所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多；
（4）不计绳子重及摩擦，
A、有用功为W有＝Gh，总功为W总＝Fs，所以η＝＝，故A正确；
B、用功为W有＝Gh，总功为W总＝（G+G′）h，所以η＝＝＝，故B正确；
C、额外功W额＝G′h，总功为W总＝Fs，有用功W有＝W总﹣W额＝Fs﹣G′h，所以η＝＝＝1﹣，故C 错误。
D、有用功为W有＝Gh，总功为W总＝Fs，s＝nh，所以η＝＝＝＝，故D错误。
故选AB。
故答案为：（1）动滑轮有重力；（2）减小；（3）越大；所挂钩码越多，摩擦力增大，额外功增大；（4）AB。
【点评】本题考查了求滑轮组效率、实验数据分析，应用效率公式可以求出滑轮组效率，应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题。
33．如图甲所示是某一学习小组探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验装置。在其它条件一定时获取了表格中的实验数据。
（1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做 匀速直线 运动。
（2）通过比较表格中“ 物重 ”和“ 拉力 ”两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械。
实验次数
斜面的倾斜程度
物重G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长度s/m
机械效力η
1
较缓
10
0.1
5.5
0.5
36.4%
2
较陡
10
0.2
7.0
0.5
3
最陡
10
0.3
8.5
0.5
70.6%
（3）表格中空缺处的数据为 57.1% 。依据完整的数据可得出结论：在其它条件一定时，斜面 倾斜程度越大 ，机械效率越高。
（4）学习小组进一步分析实验数据，发现在其它条件一定时，斜面越陡，物体所受的摩擦力越 小 。
（5）请你结合所学物理知识，解决斜面的有关物理问题。图乙中木块分别沿斜面1、2滑到底端，木块到达斜面1、2底端时的速度分别为的v1、v2，若斜面粗糙程度相同则v1 大于 v2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
【分析】（1）为使测力计的示数稳定，实验时，沿斜面匀速拉动木块；
（2）若物体的重力大于利用机械的拉力，则为省力机械；
若物体的重力等于利用机械的拉力，则为不省力、也不费力的机械；
若物体的重力小于利用机械的拉力，则为费力机械；
（3）根据η＝＝×100%得出第3次实验的机械效率；分析表中实验数据得出结论；
（4）由表中第1组实验数据，根据W有＝Gh得出有用功；根据W总＝Fs求出总功；
从而得出额外功，根据W额＝fs得出第一次实验中摩擦力，同理得出第二、三次实验中的摩擦力大小，据此分析；
（5）若斜面粗糙程度相同，斜面2的倾斜程度小，分析木块对斜面的压力大小及滑动摩擦力大小，根据克服摩擦所做的额外功多少分析木块到达斜面2底端时动能大小，质量相同时，动能越小，速度越小。
【解答】解：（1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动；
（2）比较表中“物块重”和“拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力的，由此可知斜面是一种省力的简单机械；
（3）第3次实验的机械效率为：
η＝＝＝×100%≈57.1%，
由表中实验数据可知：在其它条件一定时，斜面倾斜程度越大，斜面的机械效率越高；
（4）由表中第1组实验数据可知，
有用功：W′有＝Gh′＝10N×0.1m＝1J，
总功：W′总＝F′s′＝5.5N×0.5m＝2.75J，
则额外功：W额＝W′总﹣W′有＝2.75J﹣1J＝1.75J，
因为W额＝fs，
所以摩擦力：
第一次实验中，f＝＝＝3.5N；
同理，第二、三次实验中，摩擦力分别为：3N和2.5N，
故得出，其它条件一定时，斜面越陡，物体所受的摩擦力越小；
（5）若斜面粗糙程度相同，斜面2的倾斜程度小，木块对斜面的压力大（在水平面上时，压力大小等于重力大小，压力最大），滑动摩擦力大，且斜面2更长，则克服摩擦所做的额外功多，木块到达斜面2底端时动能小，速度小，即v1大于v2。
故答案为：（1）匀速直线； （2）物重；拉力；（3）57.1%；倾斜程度越大；（4）小；（5）大于。
【点评】本题探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验，考查注意事项、机械效率的计算、数据分析和能量转化的知识。
34．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率（实验原理η＝）实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升至图中虚线位置．
（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为 0.9 N，钩码总重G为2.0N，钩码上升高度h为0.20m，测力计移动距离s为0.60m，则本次实验做的总功为 0.54 J，杠杆的机械效率为 74.1% 。请写出使用该杠杆做额外功的两个原因：
① 克服摩擦 ； ② 克服杠杆自重 ．
（2）根据上述装置，小明提出“杠杆的机械效率与重物所受重力大小，动力作用点位置两个因素有关”的猜想.他用该实验装置，先后将动力作用在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：
次数
钩码悬挂点
钩码总重G/N
钩码移动距离h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率η/%
1
A点
3
0.20
1.3
0.60
76.9
2
B点
4
0.20
1.9
0.53
79.4
根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？
答： 不能 ；
请简要说明两条理由：
① 两次实验时，动力没有作用在同一位置，同时改变两组条件，数据不宜直接比较 ．
② 仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的 ．
【分析】（1）根据测力计的分度值读数；根据η＝＝×100%求出杠杆的机械效率；
额外功产生的原因：克服机械的重做功、克服摩擦做功；
（2）根据控制变量法分析解答；通过探究实验时，应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论。
【解答】解：（1）弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，指针在第9个小格，示数为0.9N；
（2）用杠杆提起货物，对货物做的功是有用功，W有＝Gh＝2.0N×0.20m＝0.4J，
用杠杆提起货物，对整个杠杆做的功是总功，W总＝Fs＝0.9N×0.60m＝0.54J，
则杠杆的机械效率：η＝＝×100%＝×100%≈74.1%；
利用杠杆提升物体时，克服摩擦以及杠杄自重做的功都是额外功；
（3）分析机械效率的影响因素应采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持动力（即弹簧测力计拉力）作用位置不变，而实验中，两次弹簧测力计拉力作用的位置是不同的，同时改变两组条件，数据不宜直接比较；实验中还应进行多次实验，分析多组数据，才能得出有说服力的正确结论，只凭一次实验数据做出结论是不可靠的。
故答案为：（1）0.9；0.54； 74.1；①克服摩擦；②克服杠杆自重；（2）不能；两次实验时，动力没有作用在同一位置，同时改变两组条件，数据不宜直接比较；仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
【点评】本题测量杠杆的机械效率，考查测力计读数、机械效率计算、额外外产生的原因、控制变量法和归纳法的运用。
单元复习
第1节 杠杆
一、杠杆
1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着__________转动，这根硬棒就叫做杠杆。在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。
2．杠杆的五要素
（1）支点：杠杆（撬棒）绕着__________的点，用字母O标出。
（2）动力：使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。
（3）阻力：__________杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。
（4）动力臂：从支点到_______________的距离。用字母L1标出。
（5）阻力臂：从支点到_______________的距离。用字母L2标出。
二、杠杆平衡条件
1．动力×动力臂=阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。
2．杠杆的平衡条件实验
（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在__________位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。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．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。
三、杠杆的分类及应用
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
L1>L2 F1
省力
__________
撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等
费力杠杆
L1
（动力>阻力）
_________
省距离
起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等
等臂杠杆
L1=L2 F1=F2
（动力=阻力）
既不省力也不费力
________、定滑轮等
固定点 转动 阻碍 动力作用线 阻力作用线 水平 费距离 费力 天平
第2节 滑轮
一、定滑轮
1．定义：轴线固定，只有轮绕轴线转动，其轴不随物体一起移动。
2．实质：是一个__________杠杆的变形。
3．特点：不省力也不费距离，但可以改变力的方向。
4．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：____________。
5．使用定滑轮时，不论向哪个方向拉弹簧秤的示数都___________。
二、动滑轮
1．定义：轮绕轴线转动，轴线也同时随物体一起移动。
2．实质：是动力臂为阻力臂两倍的杠杆的变形。
3．特点：能省一半力，但__________力的方向且_________距离。
4．省力情况：F＝G物/2（不考虑动滑轮重和摩擦）
F＝（G物＋G动）/2（不考虑摩擦）
5．拉力端绳子伸长长度与物体上升高度关系：s绳=2h。
6．使用动滑轮时，如果跨过滑轮的两段绳子不平行，它们间的夹角越大，弹簧秤的示数___________。
三、滑轮组
1．定义：由动滑轮和定滑轮组成的装置。
2．特点：___________________________。
3．省力情况：（竖直提物，n为跨在动滑轮上的绳子股数）
（1）不考虑动滑轮重和摩擦：F＝G物/n
（2）不考虑摩擦，但计动滑轮重F＝（G物＋G动滑轮）/n
（3）拉力绳子自由端伸长的距离s与物体上升的距离h的关系：s＝nh
（4）物体移动的速度v物与绳子自由端绳子伸长的速度v绳的关系：v绳＝nv物
等臂 s=h 不变 不改变 多费 越大 既能省力又改变力的方向
第3节 机械效率
1．有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。
公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总。
2．额外功：并非我们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）。
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。
4．机械效率和功率的区别
功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的_________，即单位时间内完成的功功率越大，做功越快；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功，机械效率越大，有用功跟总功的比值_________。有用功总________总功，所以机械效率总__________。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。
提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦等。学科*网
快慢 越大 小于 小于1
《第12章 简单机械》
一、选择题（共4小题）
1．人体内的杠杆大多是由肌肉和骨骼组成的。图中属于省力杠杆的是（ ）
A．咬东西 B．抬起手臂
C．踮起脚尖 D．抬起头
【分析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：A、咬东西时的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误；
B、抬手臂时动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B错误；
C、踮起脚尖时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C正确；
D、抬头时的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
2．如图为正在比赛的赛艇，以下说法不正确的是（ ）
A．赛艇的桨是省距离的杠杆
B．赛艇的头部做得很尖是为了减小水的阻力
C．赛艇前进利用了物体间力的作用是相互的
D．若赛艇排开水的体积共0.6m3，则运动员的总质量为600kg
【分析】（1）结合图片和生活经验，先判断桨在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；
（2）赛艇的头部做得很尖可以减小水对赛艇的阻力；
（3）物体间力的作用是相互的；
（4）赛艇漂浮在水面上，浮力等于运动员与赛艇的总重力。
【解答】解：A、赛艇的桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，省距离，故A正确；
B、赛艇的头部做得很尖是为了减小水的阻力，故B正确；
C、当赛艇前进时，赛艇的桨给水一个向后的力，因为物体间力的作用是相互的，水就会对桨产生一个向前的力，使赛艇前进，故C正确；
D、若赛艇排开水的体积共0.6m3，根据阿基米德定律，浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m3＝6000N，因为赛艇漂浮在水面上，F浮＝G总，则运动员和赛艇的总质量为m＝＝＝600kg，所以运动员的总质量一定小于600kg，故D错误。
故选：D。
【点评】此题考查的知识点较多，杠杆的分类、物体间力的作用是相互的、物体的沉浮条件及其应用。本题体现了物理知识与实际应用的结合，这也是中考的方向，是一道好题。
3．如图所示是环卫工人用的一种垃圾夹的结构示意图。拉绳的一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪的一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳的作用下可夹持物体，同时弹簧被压缩；当松开手把时，夹爪在弹簧的作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别是（ ）
A．省力杠杆，费力杠杆 B．费力杠杆，省力杠杆
C．省力杠杆，省力杠杆 D．费力杠杆，费力杠杆
【分析】结合图片和生活经验，先判断手把和夹爪在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：手把和夹爪的杠杆示意图如下：
在使用手把时（右图），作用在手把处的力F是动力，拉绳对手把处的拉力是阻力F1；
由图可以看出：动力臂要大于阻力臂，因此手把处是省力杠杆。
在使用夹爪时（左图），拉绳的拉力F′是动力，夹爪处受到的阻力F2是阻力；
由图可以看出：动力臂要小于阻力臂，因此夹爪处是费力杠杆。
故选：A。
【点评】此题考查的是杠杆的分类方法，主要包括以下几种：
①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；
②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；
③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
4．下列杠杆中，属于省力杠杆的是（ ）
A．裁纸刀 B．羊角锤
C．食品夹 D．独轮车
【分析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：A、裁纸刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
B、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
C、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
D、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选：ABD。
【点评】此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
二、填空题（共7小题）
5．如图所示，用轻质杆将一电灯吊起，O点是支点。请画出动力F1的力臂L1和阻力F2的示意图。
【分析】力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，从支点向动力作用线和阻力作用线引垂线段，线段的长度即为动力臂和阻力臂。
【解答】解：
从支点作动力F1作用线的垂线段，线段的长度即为动力臂；电灯对杠杆的拉力是阻力，方向竖直向下，由此画出阻力的示意图。如图所示：
【点评】明确力臂的概念，从支点向力的作用线画垂线，即可找出力臂的位置，阻力是阻碍杠杆转动的力，明确了这些基本概念便不难解决。
6．如图是一种抽水马桶的水箱自动上水装置示意图。当水箱内的水达到一定深度时，浮标带动杠杆压住入水口，停止上水。请在图中作出F1、F2的力臂L1、L2，O为支点。
【分析】力臂是指支点到力的作用线的距离。已知支点、动力和阻力的方向，过支点作力的作用线的垂线段即可。
【解答】解：
过支点O分别作动力作用线和阻力作用线的垂线段（即动力臂L1和阻力臂L2）。如图所示：
。
【点评】要能找出杠杆的五要素，并且会根据力臂的画法画出正确的作用力或力臂。
7．下列简单机械中，定滑轮、扳手、筷子属于省力杠杆的是 扳手 ；一台起重机将重3600N的货物提高5m的过程中，货物的重力势能 增加 （填“增加”、“减少”或“不变”），如果总功为30000J，则起重机的机械效率为 60% 。
【分析】（1）结合生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；
（2）影响重力势能大小的因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越大，重力势能就越大；
（3）已知货物重3600N，提高5m，根据W有用＝Gh求出有用功，又知总功30000J，根据η＝×100%求出机械效率。
【解答】解：（1）定滑轮是等臂杠杆，扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
（2）货物提高的过程中，高度升高，所以重力势能增加；
（3）W有用＝Gh＝3600N×5m＝18000J，
机械效率：η＝×100%＝×100%＝60%。
故答案为：扳手；增加；60%。
【点评】此题考查了杠杆的分类、重力势能大小的判断及机械效率的计算，比较简单。
8．天平实质是一个 等臂 杠杆。在调节天平平衡时，发现指针如图所示偏向分度盘的左侧，此时应将平衡螺母向 右 调。
【分析】（1）天平是一个动力臂等于阻力臂的等臂杠杆，它是利用杠杆原理制成的；
（2）天平使用前调节平衡时，要调节平衡螺母，规则是“右偏左调，左偏右调”，即指针向右偏就向左调平衡螺母，指针向左偏就向右调平衡螺母，调左侧的还是右侧的平衡螺母都一样。
【解答】解：天平实质是一个等臂杠杆，图中显示指针向左偏，根据“右偏左调，左偏右调”的规则，应将平衡螺母向右调。
故答案为：等臂；右。
【点评】天平使用前调平衡要调平衡螺母，要理解并掌握：“右偏左调，左偏右调”的规则。
9．温州水上台阁是一种供观赏用的龙舟。
（1）台阁的龙头龙尾是由一楠木精雕细琢而成。雕刻过程中，楠木发生的变化是 物理变化 。（填物理变化或化学变化）
（2）用桨划水时，桨在力的作用下绕着一个固定点转动，可以将桨看作 杠杆 （填一简单机械名称）。
（3）运动和静止都是相对参照物而言的。在龙舟比赛中。如果以划行的龙舟为参照物，岸上的房屋是 运动 的。
（4）2013年5月，一只规模较大的水上台阁沉入塘河。打捞人员利用多个气囊使台阁浮出水面。一个气囊的体积约为30米3，河水的密度约为1×103千克/米3，则一个气囊浸没在河水中时，受到的浮力约为 3×105 牛。（g取10牛/千克）
【分析】（1）物质形状、大小等的变化属于物理变化；
（2）能绕定点转动的杆是杠杆；
（3）如果物体相对于参照物的位置不断变化，则物体是运动的，如果物体相对于参照物的位置保持不变，则物体是静止的。
（4）由浮力公式可以求出气囊受到的浮力。
【解答】解：（1）台阁的龙头龙尾是由一楠木精雕细琢而成。雕刻过程中，楠木发生的变化是物理变化。
（2）用桨划水时，桨在力的作用下绕着一个固定点转动，可以将桨看作杠杆。
（3）运动和静止都是相对参照物而言的。在龙舟比赛中。如果以划行的龙舟为参照物，岸上的房屋是运动的。
（4）气囊受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×30m3＝3×105N。
故答案为：（1）物理变化；（2）杠杆；（3）运动；（4）3×105。
【点评】本题考查了物理变化、简单机械的分类、运动与静止的判断、求浮力等问题，是一道综合题，掌握基础知识即可正确解题。
10．在物理综合实践活动中，小华设计了如图所示的机械模型。推动硬棒CD或EF，使它们在水平面内绕轴O转动，即可将绳逐渐绕到轴O上，提升重物G．硬棒CD是 省 力杠杆，滑轮B 不能 （能/不能）改变力的大小。在重物上升的过程中，轴O上增加的绳长 等于 重物上升的高度。
【分析】（1）杠杆的分类：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力。
（2）定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时不能省力，但可以改变力的方向。
【解答】解：（1）推动硬棒CD或EF，使它们在水平面内绕轴O转动，支点在O点，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；
（2）A、B都是定滑轮，使用时不能省力，也不能省距离，因此在重物上升的过程中，轴O上增加的绳长等于重物上升的高度。
故答案为：省；不能；等于。
【点评】本题考查了杠杆和滑轮的相关知识，属于基础知识的考查，相对比较简单。
11．如图所示，轻质杠杆ABO能绕O点自由转动，若在杠杆末端A点施加一个力提起重物G，使杠杆在水平位置平衡，则此杠杆 不一定 （选填“一定”或“不一定”）是省力杠杆；若在A点施加一个最小的力使杠杆在水平位置平衡，此力的方向是 垂直于OA向上 。
【分析】要解决此题，需掌握杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，力臂的大小关系决定了力的大小关系；
若要使动力最小，应使动力臂最大，此题最大的力臂是指OA的长度，由此确定力的方向。
【解答】解：A点力的方向不同，力臂的大小则不同，不能确定动力臂与阻力臂的大小关系，所以此时杠杆不一定省力；
若在A点施加一个最小的力，应使其力臂最长OA，所以力应垂直于OA向上。
故答案为：不一定；垂直于OA向上。
【点评】此题是有关杠杆的平衡条件的应用，考查了杠杆的分类及最小力问题，根据力臂的关系判断杠杆的分类，当动力臂最大时，动力最小。
三、解答题（共19小题）
12．请作出图中：①物体A所受重力G的示意图；②力F的力臂l。
【分析】①重力的作用点在物体的重心，重力的方向竖直向下；
②力臂指从支点到力的作用线的垂线段。过支点O作F作用线的垂线段即可。
【解答】解：
①过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号G表示；
②过O点向F的作用线做垂线，垂线段的长就是该力的力臂；如图所示：
。
【点评】画重力示意图的关键是要把握它的三要素；画杠杆的力臂则要找准支点和力的作用线，并从支点向力的作用线做垂线。
13．如图是一种健身器械，AOB可视为杠杆。图中小明同学用力竖直向下拉杠杆，重物被抬起，此时阻力臂 小于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）动力臂。小明同学想通过增大向下拉力来加大训练强度，请你利用杠杆平衡条件，给小明提出一条合理的建议： 增大物重 。
【分析】从支点到力的作用线的垂线段叫力臂；
从动力臂和阻力、阻力臂的大小关系分析，动力臂越小越费力，阻力或阻力臂越大越费力。
【解答】解：
由图知，重物对杠杆的拉力方向竖直向下，OA为阻力臂；人的拉力竖直向下，从O点到人的拉力作用线的距离是动力臂，比较知，阻力臂小于动力臂；
由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可以看出：
要达到增大训练强度，使人的拉力F1增大，在阻力臂一定的情况下，可以采取增大物重（阻力），减小动力臂（向左拉或向右拉）的措施。
故答案为：小于；增大物重。
【点评】杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，省力杠杆省力但费距离，费力杠杆费力省距离，等臂杠杆既不省力也不费力。
14．如图所示，杠杆在力F1、F2的作用下（F2未画出）处于平衡状态。O为支点，L2是力F2的力臂，请在图中画出F1的力臂L1和力F2的示意图。
【分析】力臂是支点到力的作用线的距离，作图时要把握住力和力臂的垂直关系。
【解答】解：
过力臂L2的左端，作垂直于L2的直线，与杠杆的交点为力F2的作用点，方向斜向左下方，过支点O做力F1作用线的垂线段L1，则线段L1为力F1的力臂。如图所示：
。
【点评】本题考查了力和力臂的作法。当杠杆平衡时，动力和阻力对杠杆的影响是：使杠杆的运动趋势是相反的。
15．杠杆OA可绕O点转动，受力情况如图所示。请作出力F的力臂L。
【分析】力臂即支点到力的作用线的距离。找到支点向力的作用线作垂线即可。
【解答】解：从支点O向F的作用线作垂线，并标出力臂L．如图所示：
。
【点评】本题考查了力臂的作法，属于基本技能的考查。关键是要作出支点到力所在的直线的垂线段。
16．如图中活塞抽水机的柄是一根弯曲的杠杆，请画出动力F的力臂L。
【分析】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。
【解答】解：反向延长F的作用线，标出从支点到动力作用线的距离，即为力臂L．如图所示：
【点评】画力臂，关键是确定支点和力的作用线，从支点向力的作用线引垂线，垂线段的长度即为力臂，只要细心，不会出错。
17．胶棉拖把的主要结构如图甲所示，使用时先将棉头浸泡于水中吸水，再拉动拉手，使之绕O点转动，胶棉夹将棉头中多余水挤出后便可清理地板，请在图乙示意图中画出：
（1）动力F1的力臂l1；
（2）作用在B点的阻力F2。
【分析】（1）根据力臂的概念画出F1的力臂L1。
（2）阻力是阻碍杠杆转动的力。
【解答】解：（1）反向延长F1的作用线，标出从支点O到动力F1作用线的距离，即为动力臂L1；
（2）动力F1的作用是使杠杆沿逆时针方向转动，而阻力F2的作用是阻碍其转动，所以F2的方向垂直于杆向下，如图所示：
【点评】画力臂，关键是确定支点和力的作用线，从支点向力的作用线引垂线，垂线段的长度即为力臂，只要细心，不会出错。
18．如图所示，将边长为10cm的正方体合金块，用细绳挂在轻质杠杆的A点处，在B点施加力F1＝30N时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为0．撤去F1，在B点施加F2时，合金块对地面的压强为1.2×103Pa．（OB＝3OA，g取10N/kg）
（1）画出F2的力臂。
（2）求合金块的质量。
（3）求F2的大小。
【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）根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2，求出A点对杠杆的拉力，即为合金块的重力，再利用G＝mg求解质量；
（3）根据直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半（即杠杆OB长度的一半）；
分析物体合金块所受的力，画出示意图，合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力，在这几个力的作用下处于静止状态；
根据合金块对地面的压强，可求出其对地面的压力，则等于地面对物体的支持力，从而根据示意图列出各力之间的关系，代入数据便可求出拉力的大小；
再根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2，将已知数据代入，便可求出F2的大小。
【解答】解：（1）延长力F2的作用线，然后过支点O向力的作用线引垂线段OC，即为其力臂L2，如图所示：
（2）在B点施加力F1＝30N时，杠杆在水平位置平衡，合金块对水平地面的压强恰好为0．对合金块进行受力分析可知，此时合金块受到竖直向下的重力和细绳对它竖直向上的拉力，并且这两个力是一对平衡力，根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2可得，G•OA＝F1OB，即G•OA＝30N•3OA，
解得G＝90N，
合金块的质量m＝＝＝9kg；
（3）从图中可以看出，OBC为直角三角形，而直角三角形30°角对应的直角边等于斜边的一半，故拉力F2的力臂为L2＝OB，
撤去F1，在B点施加F2时，合金块对地面的压强为1.2×103Pa，对合金块进行受力分析可知，此时合金块受重力、绳子向上的拉力及地面对它的支持力，如图所示：
FN＝pS＝1.2×103Pa×0.1m×0.1m＝12N
FA+FN＝G
FA＝G﹣FN＝90N﹣12N＝78N，
根据杠杆平衡条件：
F2L2＝FAOA，即F2•OB＝78N•OB，
解得F2＝52N。
答：（1）见解答图。
（2）合金块的质量为9kg。
（3）F2的大小为52N。
【点评】此题考查了对物体的受力分析、力臂的画法、力的合成，同时考查了有关压强公式的应用及杠杆平衡条件的应用，是一道综合性题目。同时还要求具备一定的数学能力，对学生来说有一定的拔高难度，属于难题。
19．如图所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB、AC⊥OB．线段 OA 表示力F的力臂。（选填“OA”或“AC”）
【分析】要解决此题需要掌握力臂的概念，知道力臂是从支点到力的作用线的距离。
【解答】解：图中OA是从支点到力的作用线F的距离，AC⊥OB，但OB是杠杆，不是力的作用线，所以，OA是力臂。
故答案为：OA。
【点评】考查学生对力臂的概念的理解，关键是知道力臂是从支点到力的作用线的距离，基础题目。
20．按下列要求，在答题卡上作图。
（1）如图甲，请画出力F对支点O的力臂l。
（2）如图乙，请在相应位置标出螺线管的N极和磁感线的方向。
【分析】（1）过杠杆的支点作出垂直于力作用线的垂线段，即为力F的力臂。
（2）根据右手螺旋定则可判断通电螺线管的NS极，根据磁感线的特点可确定磁感线方向。
【解答】解：（1）沿长F的作用线，从点O作力F的作用线的垂线，垂线段的长就是力F的力臂L．如图所示：
（2）根据右手螺旋定则知，通电螺线管的左端是S极，右端是N极，在磁体外部，磁感线是N极发出，回到S极。如下图所示：
【点评】（1）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；
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）本题考查了右手螺旋定则和磁感线的特点。右手螺旋定则：让四指弯曲，跟螺线管中电流的方向一致，则大拇指指的方向是通电螺线管的N极。
21．如图所示为一个电热水壶的简易图，当力F作用在壶盖上时可将壶盖打开，请在图中画出F的力臂L。
【分析】已知支点和力F的方向，根据力臂的画法，过支点作力的作用线的垂线段，即为F的力臂。
【解答】解：由支点O向F的作用线做垂线，垂线段的长度为F的力臂L．如图所示：
【点评】此题主要考查了有关力臂的画法，首先要掌握力臂的概念，找出支点和力的作用线。从而正确地画出力臂。
22．如图是液压汽车起重机的示意图。请你分别画出作用在吊臂上的动力F1的力臂L1和阻力F2的力臂L2。
【分析】力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离；
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。
【解答】解：分别从支点O向力的作用线作垂线段，即为两个力的力臂L1、L2。
【点评】本题考查了：作力臂及力的示意图，是一道基础题，应注意总结作图方法。
23．如图甲是一种雪团夹，向内握右端的手柄，左端的凹槽就能将雪压成雪团。它由两个杠杆组成，乙图所示的是其中一个杠杆AOB的简化图，请在图乙中画出：
（1）阻力F2的力臂l2；
（2）在A点施加的最小动力F1及其力臂l1。
【分析】根据杠杆平衡的条件，F1×L1＝F2×L2，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长。而在通常情况下，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，据此可解决此题。
【解答】解：延长阻力F2的作用线，过O点作阻力F2的垂线，即为阻力F2对支点O的力臂L2；
动力最小，即动力臂最长，阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，连接支点O与A点，过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，OA即为动力臂L1，如下图所示：
【点评】根据杠杆的平衡条件，要使杠杆上的力最小，必须使该力的力臂最大，而力臂最大时力的作用点一般离杠杆的支点最远，所以在杠杆上找到离杠杆支点最远的点即力的作用点，这两点的连线就是最长的力臂，过力的作用点作垂线就是最小的力。
24．如图是一种活塞式抽水机示意图，请在图中画出手柄所受动力F1的力臂及阻力F2。
【分析】先确定阻力作用点（即B点），然后过阻力作用点表示阻力的方向（即竖直向下）；
已知支点和动力的方向，过支点作力的作用线的垂线段（即力臂）。
【解答】解：过B点作竖直向下的力（即阻力F2）；过支点O作垂直于动力作用线的垂线段（即动力臂L1）。如图所示
【点评】此类题的关键是掌握杠杆五要素，然后根据杠杆的五要素作出相应的作用力或力臂
25．如图是用钓鱼竿钓鱼的情景，其中动力为F1，阻力为F2，请在图中作出阻力F2的力臂l2。
【分析】已知支点和力的方向，根据力臂的定义过支点作力的作用线的垂线段，垂线段的长度便为力臂。
【解答】解：过支点O作F2的作用线的垂线段，垂线段的长度即阻力臂L2，如图所示：
【点评】本题主要考查了力臂的画法，注意力臂是从支点到力的作用线的距离。
26．图中OA为轻质杠杆，可绕O点转动，在点B处用细绳悬挂一重物，在A端施加动力F1，使杠杆在水平位置平衡。请画出杠杆受到的阻力F2及动力臂L1。
【分析】作用在杠杆上的动力是绳子拉杠杆的力，方向沿绳子向上；阻力是物重对杠杆的力，方向竖直向下；已知支点、动力和阻力的方向，根据力臂的画法，过支点作动力作用线和阻力作用线的垂线段，即动力臂和阻力臂。
【解答】解：
由图F1为动力，过支点O做动力F1的垂线段，即为动力臂L1．点B处用细绳悬挂一重物，重物对杠杆的竖直向下的拉力为阻力，作用点在B点。如图所示：
【点评】会判断作用在杠杆上的动力和阻力，会根据力臂的画法，准确作出动力臂和阻力臂。
27．（1）在甲图中画出动力F1和阻力F2的力臂，并分别用字母L1和L2表示。
（2）将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面如图乙所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图。
（3）请根据图丙中螺线管导线中电流的方向标出螺线管的N、S极和小磁针的N极。
【分析】（1）力臂是支点到力的作用线的距离，因此要先确定支点，然后判断力的方向，再过支点做出力的作用线的垂线，支点到力的作用线的距离，即为所求作的力臂。
（2）当光垂直射到水面上时，传播方向不变，射到平面镜上时，遵循光的反射定律，当光从水中斜入空气中时，折射角大于入射角；
（3）利用螺线管中电流的方向和线圈的绕向，根据安培定则确定螺线管的NS极；然后利用磁极间的作用规律确定小磁针的N、S极。
【解答】解：
（1）已知支点为O，过点O作力F1的垂线段L1，作力F2的垂线段L2，那么L1、L2即为所求作的力臂。如图所示：
（2）①先画出光线垂直射入水中，此时光线方向不变。
②接着画光在平面镜上的反射：先画法线，然后反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角。
③最后画光从水中射入空气中：先画法线，然后入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角，如图所示：
（3）根据螺线管中电流的方向和线圈的绕向，利用安培定则可以确定螺线管的左端为N极、右端为S极。
当小磁针静止时，根据磁极间的作用规律可知，相互靠近的一定是异名磁极。因此可以确定小磁针的左端为S极，右端为N极。如图所示：
【点评】（1）考查了力臂的作法，关键是要作出支点到力的作用线的垂线段；
（2）考查了光的折射规律和光的反射定律。注意当光垂直入射到另一种介质中时，传播方向不变，即折射角和入射角都是0°；
（3）小磁针的N、S极是由螺线管的N、S极来确定的，因此确定螺线管的N、S极是解决此题的突破口。
28．如图甲所示，当用指甲剪剪指甲时，指甲剪可以看成是多个杠杆的组合。乙中画出剪指甲时其中一个杠杆DBE的动力臂L1和阻力F2。
【分析】找出杠杆DBE的动力和阻力，过支点做动力、阻力作用线的垂线，从支点到垂足的距离就是力臂，
【解答】解；
由图可知：
杠杆DBE绕E点转动，即E是支点，B点对它向下的压力是动力F1，方向垂直于该杠杆向下；指甲对D点向上的作用力是阻力F2，其方向垂直于接触面向上；由E点做动力作用线的垂线即动力臂，如图所示：
。
【点评】（1）掌握杠杆的五个要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
（2）会根据动力和阻力画出动力臂和阻力臂；或根据动力臂和阻力臂画出动力和阻力。
29．（1）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，用弹簧测力计沿BC方向拉杠杆，使杠杆平衡，如图1所示。请画出：①弹簧测力计对杠杆拉力F的示意图；②F的力臂。
（2）如图2所示，开关闭合。①请在图中标出通电螺线管的N、S极；②用箭头标出图中磁感线的方向。
【分析】（1）由图可知，钩码重力向下，用弹簧测力计沿BC方向拉杠杆，使杠杆平衡，则拉力斜向上，在根据力臂的概念画出F的力臂L。
（2）已知电源正负极，利用安培定则可判断出螺线管的极性，在磁体外部，磁感线方向从N极出发流向S极。
【解答】解：（1）用弹簧测力计沿BC方向拉杠杆，为使杠杆平衡，则拉力斜向上，过支点O做F的垂线即为F的力臂L，
（2）根据安培定则，伸出右手使四指弯曲的方向为电流的方向，则大拇指指向为通电螺线管的N极，即螺线管的左端为N极，右端为S极，在磁体外部，磁感线从N极指向S极，如图所示：
【点评】（1）画力臂，关键是确定支点和力的作用线，从支点向力的作用线引垂线，垂线段的长度即为力臂，只要细心，不会出错；
（2）利用安培螺旋定则既可由电流的方向判定磁极磁性，也能由磁极极性判断电流的方向和线圈的绕法。
30．图中，杠杆OBA在图示位置静止，请画出作用在A点的力F的力臂l。
【分析】要解决此题，需要掌握力臂的概念，知道力臂是从支点到力的作用线的距离。由支点向力的作用线做垂线，垂线段的长度即为力臂。
【解答】解：反向延长力的作用线F，由支点O向F的作用线做垂线，垂线段的长度为F的力臂L．如图所示：
【点评】此题主要考查了有关力臂的画法，首先要掌握力臂的概念，找出支点和力的作用线。画力臂关键是要画出支点到力的作用线的垂线段。
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布
日期：2021/2/18 20:54:02；用户：初中物理；邮箱：chaoyin104@xyh.com；学号：37127340
相关试卷
人教版八年级下册第十章 浮力10.3 物体的浮沉条件及其应用复习练习题： 这是一份人教版八年级下册第十章 浮力10.3 物体的浮沉条件及其应用复习练习题，文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第9讲物体沉浮条件单元复习-易教师版docx、初二下册春季班人教版物理讲义第9讲物体沉浮条件单元复习docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共57页， 欢迎下载使用。
初二下册（春季班）人教版物理讲义 第7讲 期中复习-易： 这是一份初二下册（春季班）人教版物理讲义 第7讲 期中复习-易，文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第7讲期中复习-易教师版docx、初二下册春季班人教版物理讲义第7讲期中复习docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共43页， 欢迎下载使用。
物理八年级下册12.3 机械效率精品达标测试： 这是一份物理八年级下册12.3 机械效率精品达标测试，文件包含初二下册春季班人教版物理讲义第14讲机械效率单元复习-难教师版docx、初二下册春季班人教版物理讲义第14讲机械效率单元复习docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共90页， 欢迎下载使用。
