简单机械---三年河北中考物理模拟题分类汇编之

这是一份简单机械---三年河北中考物理模拟题分类汇编之，共44页。
A．托盘天平B．指甲刀C．镊子D．起子
2．（2021•新华区模拟）下列分类中不正确的是（ ）
A．氧化物：冰、铁锈、干冰
B．非晶体：玻璃、沥青、石蜡
C．省力杠杆：钳子、羊角锤、撬棒
D．金属材料：铝合金、不锈钢、铜
3．（2022•武邑县校级二模）如图所示的工具中，在正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A． 启瓶器B． 天平
C． 羊角锤D． 食品夹
4．（2021•路南区二模）分析和推理是学习中常用的方法，下列推理正确的是（ ）
A．使用机械可以省力或省距离，则使用机械可以省功
B．同种元素的原子质子数相同，质子数相同的粒子一定是同种元素
C．中和反应生成盐和水，所以有盐和水生成的反应一定属于中和反应
D．力是改变物体运动状态的原因，则当物体运动状态发生变化时一定受到力的作用
5．（2023•邯山区校级一模）质量是10kg的物体A放在水平桌面上，小云利用如图所示的装置匀速拉动绳子自由端并在10s内做了60J的功，物体A运动速度为0.5m/s，下列判断正确的是（ ）
A．绳子自由端移动5m
B．绳子自由端移动速度为1.5m/s
C．作用在绳子自由端的拉力F为12N
D．绳子自由端拉力的功率为6W
6．（2023•迁安市二模）下列对物质的分类正确的是（ ）
A．硝酸钾、尿素、氨水属于氮肥
B．碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液都是碱性溶液
C．钓鱼竿、船桨、镊子都是费力杠杆
D．玻璃、铜、海波都属于晶体
7．（2023•唐县一模）如图所示的滑轮组，用F＝60N的拉力，拉动放在水平地面上重为400N的物体，使物体匀速前进了2m，物体和地面之间的摩擦力为90N，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．拉力做的功是30J
B．绳子自由端移动的距离是2m
C．滑轮组的机械效率是75%
D．A点受到的拉力为400N
8．（2022•武邑县校级二模）为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如下两种方式拉升重物，下面关于探究的做法和认识正确的是（ ）
A．用动滑轮提升重物上升h高度，测力计也上升h高度
B．若拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮拉力更小，且做功更少
C．减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D．若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下最省力
9．（2023•丰南区一模）如图所示，用拉力F1将物体B匀速提升高度h，若借助滑轮组用拉力F2把物体B匀速提升相同的高度。下列说法正确的是（ ）
A．使用滑轮组的过程中，绳子自由端移动的距离是物体上升高度的2倍
B．两个过程中拉力F1＝3F2
C．滑轮组的机械效率为
D．拉力F2做功的功率比拉力F1做功的功率大
10．（2023•孟津县一模）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1一定大于F2
B．乙滑轮组的机械效率较高
C．甲、乙滑轮组的有用功相同
D．甲的额外功与有用功的比值较小
11．（2021•长安区模拟）对如图所示实验的分析不正确的是（ ）
A．甲：①③对比说明物质燃烧需要与氧气接触
B．乙：使用定滑轮可以省力
C．丙：试管中水面上升，说明细铁丝生锈消耗了氧气
D．丁：温度计测量液体温度时液泡不能碰容器底和壁
12．（2023•海港区一模）自行车是一种低碳环保的交通工具，它的结构及使用与物理知识密切相关。下列对应关系正确的是（ ）
A．自行车把上的车闸——费力杠杆
B．自行车车座宽大——增大压强
C．自行车轮胎表面有凸起的花纹——增大摩擦力
D．骑自行车上坡前加速——增大惯性
13．（2022•石家庄模拟）如图所示，甲为石家庄槐安路大桥的实景图，该桥可逐步抽象成乙、丙、丁所示的模型。下列说法正确的是（ ）
A．此模型应用了斜面的物理知识
B．桥塔越高，钢索承受的拉力越大
C．桥上无车时，桥面所受阻力F1的施力物体是地球
D．在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔，钢索受到的拉力越大
14．（2021•裕华区模拟）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），则下列说法正确的是（ ）
A．斜面上的摩擦力是50N
B．拉力的功率是50W
C．若只改变斜面的倾斜角度，斜面的机械效率不变
D．斜面的机械效率是80%
15．（2021•裕华区模拟）如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置，若每个钩码的质量为50g，为了让杠杆在水平位置平衡，下列判断正确的是（ ）（g取10N/kg）
A．在A点挂4个钩码能使杠杆平衡
B．在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，能使杠杆平衡
C．用弹簧测力计在B点拉，无论如何改变用力方向都要省力
D．用弹簧测力计在A点拉，无论如何改变用力方向都要费力
二．填空题（共8小题）
16．（2022•武邑县校级二模）如图是人抬独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 杠杆（选填“省力”或“费力”）；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，抬起车把的力F为 N。
17．（2021•承德模拟）如图所示，甲、乙是家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动。根据你的生活经验，你认为 不易损坏，这是因为按动这种开关的动力臂较 （选填“大”或“小”，下同），按动它需要的力较 。
18．（2021•河北模拟）如图，在粗糙斜面上将一个重为20N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长s＝2m、高h＝0.6m。则物体运动的过程中受到的摩擦力大小为 N，斜面的机械效率为 ，物体的重力势能 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
19．（2022•邯郸模拟）如图所示，一名体重为700N的人，单脚与地面接触面积为0.02m2．当他双脚站在水平地面上，用500N的拉力，将800N的重物匀速提升1m。（不考虑绳重和摩擦）求：
（1）有用功是 J；
（2）滑轮组的机械效率是 ；
（3）他用500N的拉力拉重物时，人对地面的压强是 Pa。
20．（2023•任丘市二模）如图是甲、乙两人分别用两装置在相同的时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，每个滑轮重小于物重，则：两人拉绳子的力F甲 F乙，甲、乙两人做功的效率关系η甲 η乙（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。
21．（2023•唐山模拟）如图是自行车手闸示意图，手闸是一个 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），当手对车闸的作用力F为10N时，刹车拉线受到的力为 N。
22．（2022•河北模拟）为了方便残疾人上下台阶，很多公共场所设计了如图所示的专用通道.沿专用通道至入口和直接上台阶相比较，可以 （选填“省力”、“省功”或“省距离”）。若将重600N的小车沿8m长的斜面推至2m高的入口处，沿斜面所用的推力为300N，在此过程中所受斜面摩擦力大小为 N，斜面的机械效率为 。
23．（2023•海港区一模）如图所示，用滑轮组帮助陷入软泥中的汽车脱困时，滑轮B的作用是 ；作用在绳子上的拉力F为1500N，1min汽车被匀速拉动10m，拉力的功率为 W；写出一条可以提高滑轮组机械效率的措施： 。
三．实验探究题（共3小题）
24．（2022•桃城区校级一模）用规格相同的一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法。小明采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组，小乐采用另一种绕线方法组装滑轮组。
（1）请帮助小乐在图乙中画出滑轮组的绕线。
（2）小明和小乐组分别测量了甲、乙滑轮组提升不同质量的钩码时的机械效率，实验中他们得到的数据如表所示。
（3）小明第2次实验中，W有用＝ J，η＝ %。
（4）根据小乐组的实验数据，请你提出一个可探究科学问题： 。
25．（2023•雄县模拟）小明用如图所示的器材探究“杠杆平衡条件”。
（1）实验前，把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调。
（2）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂3个钩码，则在B点悬挂 个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡；实验中，小明多次在杠杆两端加挂钩码，并调节钩码位置，使杠杆保持水平平衡，记录多组数据，这样做的目的是 。
（3）如图丙所示，始终保持杠杆在水平位置平衡，小明将弹簧测力计从竖直位置移动到图丙中的位置时，测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【拓展】
小明将一根长1m、重5N的细金属棒AB平放在水平地面上，用弹簧测力计将金属棒的B端竖直向上缓慢拉起，如图丁所示，弹簧测力计的示数为3N。根据实验数据可知金属棒的重心距离B端 cm；若拉动过程中，金属棒B端上升了1.2m，则拉力对金属棒做的功是 J。
26．（2021•河北二模）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，实验器材有：杠杆（杠杆上每小格均相等），支架，刻度尺，细线，钩码（质量相同）若干。
（1）若杠杆在使用前出现如图1所示的情况，要使它在水平位置平衡，应将杠杆上的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节至天平在水平位置平衡。
（2）下列实验步骤中
①调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
②计算每次实验中F1l1和F2l2的大小，根据计算结果得出杠杆的平衡条件。
③改变所挂钩码的个数和位置，重复实验。
④记下动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l2的大小，将数据填入表格中。
⑤将钩码挂在杠杆上支点的两边，先改变动力或动力臂的大小，然后调节阻力或阻力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡。
正确的操作顺序是 。（填写序号）
（3）如表是某同学记录的实验数据。分析表中数据，可得出杠杆的平衡条件是： （写数学表达式）。
（4）①瓶起子、②镊子、③船桨、④克丝钳等在使用过程中。属于省力杠杆的是 （填序号）。
[拓展]图2是利用杠杆原理的自动控制装置。AOB为一轻质杠杆，OA：OB＝1：2，A端用细线挂一个质量为5.4kg空心铝球。当铝球浸没在水中，在B端施加竖直向下的拉力F为7N时，杠杆恰好在水平位置平衡。则铝球受到的浮力为 N。铝球空心部分的体积为 cm3。（p铝＝2.7×103kg/m3，g取10N/kg）
四．计算题（共3小题）
27．（2021•新华区模拟）如图所示，重为200N的物体在拉力40N的作用下，以0.4m/s的速度匀速运动了2m，已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的0.3倍，不计绳重、轮与轴间的摩擦，求：
（1）拉力的功率；
（2）动滑轮重力；
（3）滑轮组的机械效率。
28．（2022•河北模拟）如图是一个由两个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，要使站在地上的人用力向下拉绳，提起重为900N的物体：
（1）在图中画出滑轮组的绕绳方案（要求三个滑轮都要使用）；
（2）若不计摩擦和绳重，实际所用拉力为330N，则动滑轮多重？滑轮组的机械效率是多少？
29．（2023•裕华区校级二模）如图所示，轻质杠杆悬挂在O点，长方体重物通过轻质细杆与杠杆A点相连，小明双手与杠杆B点接触，已知OA：OB＝1：3，重物的底面积3×10﹣2m2，小明的质量为50kg。当小明在B点施加200N的拉力时，重物对地面的压强为2×103Pa，g取10N/kg。求：
（1）重物对地面的压力；
（2）重物的重力；
（3）重物对地面的压强为6×103Pa时，人对地面的压力。
简单机械---三年河北中考物理模拟题分类汇编
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．（2022•河北模拟）下列物体在使用时，属于费力杠杆的是（ ）
A．托盘天平B．指甲刀C．镊子D．起子
【考点】杠杆的分类．
【专题】应用题；简单机械．
【答案】C
【分析】结合生活经验，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、托盘天平，在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力也不费力；
B、指甲刀，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
C、镊子，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
D、起子，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
故选：C。
【点评】杠杆包括以下几种：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．（2021•新华区模拟）下列分类中不正确的是（ ）
A．氧化物：冰、铁锈、干冰
B．非晶体：玻璃、沥青、石蜡
C．省力杠杆：钳子、羊角锤、撬棒
D．金属材料：铝合金、不锈钢、铜
【考点】杠杆的分类；晶体和非晶体．
【专题】简单机械；应用能力．
【答案】A
【分析】A、根据氧化物的概念来分析；
B、非晶体在熔化时没有固定温度；
C、动力臂大于阻力臂的杠杆是省力杠杆；
D、金属材料包括纯金属与合金。
【解答】解：A．铁锈的主要成分是氧化铁，还含有其他杂质，所以铁锈属于混合物，故A错误；
B．玻璃、沥青、石蜡都没有固定的熔点，都是非晶体，故B正确；
C．钳子、羊角锤、撬棒使用时，动力臂大于阻力臂，都是省力杠杆，故C正确；
D．金属材料包括纯金属与合金，所以铝合金、不锈钢与铁均属于金属材料，故D正确。
故选：A。
【点评】本题考查氧化物、非晶体、省力杠杆以及金属材料的判别，了解常见物质的组成、抓住各概念的特征进行分析判断是解答此类题的关键。
3．（2022•武邑县校级二模）如图所示的工具中，在正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A． 启瓶器B． 天平
C． 羊角锤D． 食品夹
【考点】杠杆的分类．
【专题】定性思想；图析法．
【答案】D
【分析】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。
【解答】解：A、启瓶器在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故A不符合题意；
B、天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，既不省力，也不费力；故B不符合题意；
C、羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故C不符合题意；
D、食品夹在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；故D符合题意。
故选：D。
【点评】准确分析题目中工具的动力臂与阻力臂的关系，是判断省力杠杆和费力杠杆的关键。
4．（2021•路南区二模）分析和推理是学习中常用的方法，下列推理正确的是（ ）
A．使用机械可以省力或省距离，则使用机械可以省功
B．同种元素的原子质子数相同，质子数相同的粒子一定是同种元素
C．中和反应生成盐和水，所以有盐和水生成的反应一定属于中和反应
D．力是改变物体运动状态的原因，则当物体运动状态发生变化时一定受到力的作用
【考点】功的原理；力与运动的关系．
【专题】其他综合题；分析、综合能力．
【答案】D
【分析】（1）根据功的原理：使用任何机械都不省功解答；（2）质子数相同的粒子可能是原子、分子或离子，进行分析判断；（3）中和反应是酸与碱生成盐和水的反应；（4）物体受非平衡力作用时，其运动状态会发生变化，体现在速度大小及方向的变化。
【解答】解：A、使用机械或省力，或省距离，但是就是不能省功，故A错误；
B、同种元素的原子质子数相同，但质子数相同的粒子不一定是同种元素，如水分子和氖原子，故B错误；
C、中和反应一定有盐和水的生成，但生成盐和水的反应却不一定酸和碱的反应，例如二氧化碳和氢氧化钠反应生成盐和水，但二氧化碳是非金属氧化物，故C错误；
D、力是改变物体运动状态的原因；物体运动状态改变时，一定受到力的作用，且是非平衡力的作用；故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查理化综合，要逐一分析各个选项，难度不大。
5．（2023•邯山区校级一模）质量是10kg的物体A放在水平桌面上，小云利用如图所示的装置匀速拉动绳子自由端并在10s内做了60J的功，物体A运动速度为0.5m/s，下列判断正确的是（ ）
A．绳子自由端移动5m
B．绳子自由端移动速度为1.5m/s
C．作用在绳子自由端的拉力F为12N
D．绳子自由端拉力的功率为6W
【考点】滑轮组中的相关计算；功率的计算及公式的应用；滑轮组及其工作特点．
【专题】功、功率、机械效率；应用能力．
【答案】D
【分析】（1）由图知，n＝2，绳子自由端移动的距离等于物体移动距离的n倍；
（2）由图知，n＝2，绳子自由端移动速度等于物体移动速度的2倍；
（3）知道拉力做的功，利用W＝Fs求拉力；
（4）根据P＝Fv计算拉力的功率。
【解答】解A、10s内物体移动距离s物＝v物t＝0.5m/s×10s＝5m；由图知，n＝2，绳子自由端移动距离s＝ns物＝2×5m＝10m，故A错误；
B、由图知，n＝2，绳子自由端移动速度v＝nv物＝2×0.5m/s＝1.0m/s，故B错误；
C、由W＝Fs可得拉力F＝＝＝6N，故C错误；
D、拉力的功率P＝＝＝Fv＝6N×1.0m/s＝6W，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时速度公式、功的公式的应用，注意：绳子股数是与动滑轮相连的股数。
6．（2023•迁安市二模）下列对物质的分类正确的是（ ）
A．硝酸钾、尿素、氨水属于氮肥
B．碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液都是碱性溶液
C．钓鱼竿、船桨、镊子都是费力杠杆
D．玻璃、铜、海波都属于晶体
【考点】杠杆的分类；晶体和非晶体．
【专题】应用题；粒子与宇宙、材料世界；简单机械；应用能力．
【答案】C
【分析】（1）根据物质中含有的农作物生长所需要的营养元素分析；
（2）根据物质的类别分析；
（3）根据晶体的特点分析；
（4）根据动力臂和阻力臂的关系分析。
【解答】解：A、硝酸钾含有农作物生长所需要的氮元素和钾元素，属于复合肥；尿素、氨水属于氮肥，故A分类不正确；
B、碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液都是碱性溶液，氯化钠溶液是中性溶液，故B分类不正确；
C、钓鱼竿、船桨、镊子在使用过程中都是动力臂小于阻力臂，都是费力杠杆，故C分类正确；
D、玻璃没有固定的熔点，是非晶体，铜、海波有固定的熔点都属于晶体，故D分类不正确。
故选：C。
【点评】本题难度不大，掌握化肥的种类、物质的分类、晶体的特征和力臂等概念并能灵活运用是正确解答本题的关键。
7．（2023•唐县一模）如图所示的滑轮组，用F＝60N的拉力，拉动放在水平地面上重为400N的物体，使物体匀速前进了2m，物体和地面之间的摩擦力为90N，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．拉力做的功是30J
B．绳子自由端移动的距离是2m
C．滑轮组的机械效率是75%
D．A点受到的拉力为400N
【考点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组及其工作特点；滑轮组中的相关计算；功的计算和公式的应用．
【专题】功、功率、机械效率．
【答案】C
【分析】（1）由图确定与动滑轮相连的绳子段数，根据s绳＝2s物求出绳子自由端移动的距离，再根据W总＝Fs绳求出总功；
（2）克服物体和地面之间的摩擦力做的功为有用功，根据W有＝fs物求出有用功；
（3）因物体在水平地面上做匀速运动，根据二力平衡求出A点受到的拉力。
【解答】解：AB．由图知道，与动滑轮相连的绳子段数n＝2，则绳子自由端移动的距离为：
s绳＝2s物＝2×2m＝4m，
拉力做的功为：
W总＝Fs绳＝60N×4m＝240J，
故AB错误；
C．克服物体和地面之间的摩擦力做的功为有用功，则有用功为：
W有＝fs物＝90N×2m＝180J，
滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝75%，
故C正确；
D．因物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力，所以，A点受到的拉力为：
FA＝f＝90N，
故D错误。
故选：C。
【点评】本题主要考查功率、机械效率的计算及二力平衡条件的应用，是一道综合题。
8．（2022•武邑县校级二模）为探究动滑轮和定滑轮的特点，设计如下两种方式拉升重物，下面关于探究的做法和认识正确的是（ ）
A．用动滑轮提升重物上升h高度，测力计也上升h高度
B．若拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮拉力更小，且做功更少
C．减小动滑轮质量可以提高动滑轮的机械效率
D．若用定滑轮拉重物，当拉力竖直向下最省力
【考点】滑轮（组）的机械效率；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点；研究定滑轮和动滑轮的特点．
【专题】定性思想；简单机械．
【答案】C
【分析】（1）动滑轮省一半力，费一半的距离；
（2）提起动滑轮需要做功；
（3）提高机械效率的方法：一是增大提升物重，二是减轻机械重、减小摩擦；
（4）定滑轮不省力。
【解答】解：A、用动滑轮提升重物上升h高度，测力计也上升2h高度，故A错误；
B、拉升同一物体上升相同高度，用动滑轮时，提起动滑轮需要做功故做功较多，故B错误；
C、减小动滑轮质量，可以减小额外功，故可以提高动滑轮的机械效率，故C正确。
D、用定滑轮拉重物，向各个方向的拉力都等于物重，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查定滑轮的使用，是一道基础题。
9．（2023•丰南区一模）如图所示，用拉力F1将物体B匀速提升高度h，若借助滑轮组用拉力F2把物体B匀速提升相同的高度。下列说法正确的是（ ）
A．使用滑轮组的过程中，绳子自由端移动的距离是物体上升高度的2倍
B．两个过程中拉力F1＝3F2
C．滑轮组的机械效率为
D．拉力F2做功的功率比拉力F1做功的功率大
【考点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组及其工作特点；滑轮组中的相关计算；比较功率的大小．
【专题】应用题；简单机械；功、功率、机械效率；应用能力．
【答案】C
【分析】（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh；
（2）根据二力平衡条件可知拉力F1与物体重力之间的关系，假设不计绳重和摩擦，利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求出绳子自由端的拉力，结合实际情况分析F1与F2的关系；
（3）利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率；
（4）由题意可知，拉力F1做的功为有用功，拉力F2做的功为总功，据此比较两次拉力做功的大小关系，根据P＝结合两次所用时间不确定分析。
【解答】解：A、由右图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh＝3h，即绳子自由端移动的距离是物体上升高度的三倍，故A错误；
B、左图中，因为物体做匀速直线运动，所以，由二力平衡条件可知，F1＝G，
右图中，若不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：F2＝（G+G动）＝（F1+G动），则F1＝3F2﹣G动，但题中未说明不计绳重和摩擦，因此F1＞3F2﹣G动，故B错误；
C、滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝，故C正确；
D、由题意可知，拉力F1做的功为有用功，拉力F2做的功为总功，因此拉力F2比拉力F1做的功多，但将物体提升相同高度的时间不确定，则根据可知，无法确定两个拉力做功的功率大小，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查使用滑轮组时绳子自由端的拉力、功、功率和机械效率公式的应用，难度不大。
10．（2023•孟津县一模）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1一定大于F2
B．乙滑轮组的机械效率较高
C．甲、乙滑轮组的有用功相同
D．甲的额外功与有用功的比值较小
【考点】滑轮组中的相关计算；有用功和额外功；机械效率的大小比较；滑轮（组）的机械效率．
【专题】分析、综合能力．
【答案】D
【分析】在不计摩擦和绳重时，用相同的滑轮组装不同的滑轮组：
（1）已知物重G、动滑轮重G动以及动滑轮上绳子股数n的大小关系，可利用公式：得到绳端拉力F的大小关系；
（2）已知物重G、物体上升高度h的大小关系，可利用公式：W有＝Gh得到有用功的大小关系；
（3）已知动滑轮重G动、物体上升高度h的大小关系，可利用公式：W额＝G动h得到额外功的关系以及额外功与有用功的比值大小关系；
（4）根据公式：W总＝W有+W额和效率公式：η＝确定机械效率的大小。
【解答】解：A、由图可知，甲、乙动滑轮上绳子股数n分别为3和2，且物重G1＞G2，动滑轮重G动相同，由公式：可知：F1与F2的大小关系不能确定，故A错误；
B、已知物体上升的高度h相同，且物重G1＞G2，动滑轮重G动相同，由公式：W有＝Gh、W额＝G动h可知：甲的有用功大于乙的有用功，两者的额外功相同，则甲的额外功与有用功的比值较小，故C错误、D正确；
再由公式：η＝可知：在额外功相同时，甲的有用功大，其效率就高，故B错误。
故选：D。
【点评】本题考查滑轮组中拉力、有用功、额外功、效率等公式的应用，有一定综合性，难度适中。
11．（2021•长安区模拟）对如图所示实验的分析不正确的是（ ）
A．甲：①③对比说明物质燃烧需要与氧气接触
B．乙：使用定滑轮可以省力
C．丙：试管中水面上升，说明细铁丝生锈消耗了氧气
D．丁：温度计测量液体温度时液泡不能碰容器底和壁
【考点】定滑轮及其工作特点；温度计的使用及其读数．
【专题】定性思想；温度计、熔化和凝固；简单机械；理解能力．
【答案】B
【分析】（1）白磷在隔绝空气时，温度高于熔点也不燃烧；
（2）使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向；
（3）试管中水面上升，说明细铁丝生锈消耗了氧气，导致试管内气压减小；
（4）温度计测量液体温度时液泡不能碰容器底和壁。
【解答】解：A、①中白磷和氧气接触，③中白磷与氧气隔绝，对比说明物质燃烧需要与氧气接触，故A正确；
B、使用定滑轮不能省力，故B错误；
C、试管中水面上升，说明细铁丝生锈消耗了氧气，导致试管内气压减小，故C正确；
D、温度计测量液体温度时液泡不能碰容器底和壁，故D正确。
故选：B。
【点评】本题主要考查物质的性质，解答时要根据各种物质的性质，结合各方面条件进行分析、判断，从而得出正确的结论。
12．（2023•海港区一模）自行车是一种低碳环保的交通工具，它的结构及使用与物理知识密切相关。下列对应关系正确的是（ ）
A．自行车把上的车闸——费力杠杆
B．自行车车座宽大——增大压强
C．自行车轮胎表面有凸起的花纹——增大摩擦力
D．骑自行车上坡前加速——增大惯性
【考点】杠杆的分类；增大或减小摩擦的方法；惯性与惯性现象；增大和减小压强的方法和应用．
【专题】运动和力；压强和浮力；简单机械；应用能力．
【答案】C
【分析】（1）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；
（2）增大压强的方法：增大压力，减小受力面积；
（3）增大摩擦力的方法：增大压力，减小接触面的粗糙程度；
（4）惯性是物体本身保持运动状态不变的性质，只与质量有关。
【解答】解：A．自行车把上的车闸使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A不符合题意；
B．自行车车座宽大，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故B不符合题意；
C．自行车轮胎表面有凸起的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故C符合题意；
D．惯性大小取决于物体的质量大小，与其运动的速度无关，骑自行车上坡前加速，质量不变，惯性大小不变，故D不符合题意。
故选：C。
【点评】本题考查了杠杆的分类、惯性、减小压强的方法、摩擦力等多个知识点的理解，难易程度适中。
13．（2022•石家庄模拟）如图所示，甲为石家庄槐安路大桥的实景图，该桥可逐步抽象成乙、丙、丁所示的模型。下列说法正确的是（ ）
A．此模型应用了斜面的物理知识
B．桥塔越高，钢索承受的拉力越大
C．桥上无车时，桥面所受阻力F1的施力物体是地球
D．在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔，钢索受到的拉力越大
【考点】杠杆的应用．
【专题】应用题；简单机械；应用能力．
【答案】C
【分析】（1）通过图示的模型结合杠杆的定义，即可确定它用到的相关知识；
（2）通过桥高度的变化，结合图示模型分析出杠杆五要素中哪个量发生了变化，然后再利用杠杆平衡条件分析出原因；
（3）重力的施力物是地球；
（4）在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔，分析阻力臂的变化，根据杠杆平衡条件可知钢索受到拉力的变化。
【解答】解：
A、如图所示的模型，可以看做是一个在力的作用下静止在水平位置的硬棒，结合杠杆的定义，即可知道它就是杠杆的模型，所以用到了杠杆的知识，故A错误；
B、由图可知，若增加塔桥的高度，增加了支点到钢索的垂直距离，即增大了动力臂，由F1＝可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力越小，即桥对钢索的拉力就越小，故B错误；
C、桥上无车时，桥面所受阻力F1是桥自身的重力，因此施力物体是地球，故C正确；
D、在桥面上行驶的汽车，位置越靠近桥塔，阻力臂越小，由杠杆平衡条件可知，当阻力和动力臂不变的情况下，钢索受到的拉力越小，故D错误。
故选：C。
【点评】此题考查杠杆平衡条件的应用，将图示的钢索斜拉桥抽象成杠杆模型是解题的突破口。
14．（2021•裕华区模拟）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），则下列说法正确的是（ ）
A．斜面上的摩擦力是50N
B．拉力的功率是50W
C．若只改变斜面的倾斜角度，斜面的机械效率不变
D．斜面的机械效率是80%
【考点】斜面的机械效率；功的计算和公式的应用；功率的计算及公式的应用．
【专题】计算题；功、功率、机械效率；理解能力．
【答案】A
【分析】（1）根据W＝Gh求出有用功；再根据功的计算公式W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；然后根据机械效率的公式可求出斜面的机械效率。
（2）根据P＝求出拉力的功率。
（3）根据总功与有用功之差得出额外功，再根据W额＝fs，变形后可求摩擦力f。
【解答】解：
有用功为：W有＝Gh＝500N×0.6m＝300J，
总功为：W总＝Fs＝150N×3m＝450J，
拉力的功率为：P＝＝＝75W，
斜面的机械效率为：η＝＝×100%≈66.7%，
额外功为：W额＝W总﹣W有＝450J﹣300J＝150J，
由W额＝fs得，摩擦力为：f＝＝＝50N，
斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和倾斜角度有关，只改变斜面的倾斜角度时，斜面的机械效率会改变。
故BCD错误，A正确。
故选：A。
【点评】熟练运用功、功率、机械效率的计算公式，明确额外功是克服摩擦力做的功，是解答此题的关键。
15．（2021•裕华区模拟）如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置，若每个钩码的质量为50g，为了让杠杆在水平位置平衡，下列判断正确的是（ ）（g取10N/kg）
A．在A点挂4个钩码能使杠杆平衡
B．在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，能使杠杆平衡
C．用弹簧测力计在B点拉，无论如何改变用力方向都要省力
D．用弹簧测力计在A点拉，无论如何改变用力方向都要费力
【考点】探究杠杆的平衡条件．
【专题】实验题；简单机械；应用能力．
【答案】D
【分析】（1）根据杠杆的平衡条件可以求出在A处挂钩码的个数；
（2）知道阻力、阻力臂、动力臂，根据杠杆平衡条件求出拉力。
（3）根据杠杆平衡条件，阻力和阻力臂不变时，弹簧测力计倾斜，动力臂变小，动力变大。
【解答】解：每个钩码重力为F＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，设每个小格长度为L，则支点左侧力与力臂的乘积为：1N×3L＝3N×L；
A、在A点挂4个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为：2N×2L＝4N×L＞3N×L，杠杆不能平衡，故A错误；
B、在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，杠杆右侧力与力臂的积为：0.5N×5L＝2.5N×L＜3N×L，杠杆不能平衡，故B错误；
C、用弹簧测力计在B点用弹簧测力计竖直向下拉，根据杠杆平衡条件知，1N×3L＝F×5L，最小拉力为0.6N；当力的方向改变时，力臂减小，使力臂小于3L时，拉力要大于1N，杠杆费力，用弹簧测力计在B点拉，当力臂为3L时，拉力为1N．根据杠杆平衡条件知，当改变用力方向，使力臂小于3L时，拉力要大于1N，杠杆才能平衡，要费力，故C错误；
D、用弹簧测力计在A点用弹簧测力计竖直向下拉，根据杠杆平衡条件知，1N×3L＝F×2L，最小拉力为1.5N；当力的方向改变时，力臂减小，无论如何改变用力方向力都要大于1.5N，都要费力，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了杠杆平衡的条件，当杠杆处于水平位置平衡时，竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上，倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上，力臂变小。
二．填空题（共8小题）
16．（2022•武邑县校级二模）如图是人抬独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 省力 杠杆（选填“省力”或“费力”）；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，抬起车把的力F为 400 N。
【考点】杠杆的平衡条件；杠杆的分类．
【专题】计算题；应用题；压轴题；简单机械．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆的类型。
（2）根据杠杆的平衡条件计算动力的大小。
【解答】解：（1）由示意图可知，独轮车在使用时动力臂大于阻力臂，所以它属于省力杠杆。
（2）由杠杆的平衡条件：F1•l1＝F2•l2得：
F1＝
又∵动力臂是阻力臂的3倍
∴F1＝＝＝400N。
故答案为：省力，400。
【点评】判断杠杆的类型及计算力或力臂的大小是有关杠杆的最常见的两个题型，所以该题是很好的一道关于杠杆的知识应用题。
17．（2021•承德模拟）如图所示，甲、乙是家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动。根据你的生活经验，你认为 乙 不易损坏，这是因为按动这种开关的动力臂较 大 （选填“大”或“小”，下同），按动它需要的力较 小 。
【考点】杠杆的应用．
【专题】应用题；比较思想；图析法；简单机械．
【答案】见试题解答内容
【分析】按动开关时，开关会绕面板内的轴转动，所以开关属于杠杆。那么哪个容易损坏呢？一般开关损坏的原因是由于受力过大造成的。根据杠杆平衡条件可知，动力臂小的需要的力较大。
【解答】解：甲、乙两种开关均可在力的作用下绕轴转动，符合杠杆原理，因乙力臂大，根据杠杆原理可知力臂越大作用力越小，因此乙不易损坏。
故答案为：乙；大；小。
【点评】根据题中的信息，用杠杆知识去进行分析。因为两种开关均可在力的作用下绕轴转动，符合杠杆原理，力臂越小越用力因此损坏的越快。
18．（2021•河北模拟）如图，在粗糙斜面上将一个重为20N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长s＝2m、高h＝0.6m。则物体运动的过程中受到的摩擦力大小为 4 N，斜面的机械效率为 60% ，物体的重力势能 变大 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
【考点】斜面的机械效率；功的计算和公式的应用；动能和势能的转化．
【专题】应用题；功、功率、机械效率；机械能及其转化；应用能力．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）利用W＝Gh求所做的有用功，利用W＝Fs求拉力做的总功，拉力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；
（2）斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
（3）重力势能与物体的质量、所处的高度有关，质量越大、所处的高度越大，物体的重力势能越大。
【解答】解：
（1）拉力所做的有用功：
W有用＝Gh＝20N×0.6m＝12J；
拉力F做的总功：
W总＝Fs＝10N×2m＝20J，
拉力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝20J﹣12J＝8J，
由W额＝fs可得，物体受到的摩擦力：
f＝＝＝4N；
（2）斜面的机械效率：
η＝＝×100%＝60%；
（3）物体沿斜面向上运动的过程中，质量不变、高度变大，重力势能变大。
故答案为：4；60%；变大。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、机械效率的计算以及重力势能大小变化分析，明确使用斜面时克服摩擦做的功是额外功是关键。
19．（2022•邯郸模拟）如图所示，一名体重为700N的人，单脚与地面接触面积为0.02m2．当他双脚站在水平地面上，用500N的拉力，将800N的重物匀速提升1m。（不考虑绳重和摩擦）求：
（1）有用功是 800 J；
（2）滑轮组的机械效率是 80% ；
（3）他用500N的拉力拉重物时，人对地面的压强是 5000 Pa。
【考点】滑轮（组）的机械效率；压强的计算；有用功和额外功．
【专题】应用题；压强、液体的压强；功、功率、机械效率；应用能力．
【答案】（1）800；（2）80%；（3）5000
【分析】（1）根据W有＝Gh计算有用功；
（2）由图知，承担重物绳子的段数n＝2，由s＝nh和W总＝Fs计算总功，由η＝计算滑轮组的机械效率；
（3）由F压＝G﹣F计算人对地面的压力，由p＝计算人对地面的压强。
【解答】解：（1）克服重物重力所做的有用功：
W有＝Gh＝800N×1m＝800J；
（2）由图知，承担重物绳子的段数n＝2，
绳端拉力做的总功：
W总＝Fs＝Fnh＝500N×2×1m＝1000J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝80%；
（3）他用500N的拉力拉重物时，对地面的压力：
F压＝G﹣F＝700N﹣500N＝200N，
人对地面的压强：
p＝＝＝5000Pa。
故答案为：（1）800；（2）80%；（3）5000。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、机械效率的计算，还考查了固体压强的计算，难度适中。
20．（2023•任丘市二模）如图是甲、乙两人分别用两装置在相同的时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦和绳子的质量均不计，每个滑轮重小于物重，则：两人拉绳子的力F甲 大于 F乙，甲、乙两人做功的效率关系η甲 大于 η乙（均选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【考点】机械效率的大小比较．
【专题】应用题；功、功率、机械效率．
【答案】见试题解答内容
【分析】空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，分别求出拉力F以及考虑滑轮质量时滑轮组的机械效率，通过比较进行判断。
【解答】解：
由题知，质量相等的重物，重物重力相同（设其大小为G），
（1）对于图1，因为两个都是定滑轮，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，所以F甲＝G；
如果考虑滑轮质量，空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，该装置的额外功为0，η甲＝100%；
（2）对于图2，因为是一个定滑轮、一个动滑轮，n＝2，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，所以F乙＝（G+G轮），由因为每个滑轮重小于物重，F乙＜G；如果考虑滑轮质量，空气阻力、摩擦、绳子的质量均不计，该装置的额外功＞0，η乙＜100%；
由以上分析可知，F甲大于F乙；η甲大于η乙
故答案为：大于；大于。
【点评】本题是选择题，实质是一综合计算题，考查了两种滑轮组拉力、机械效率的计算，要求灵活运用滑轮组的特点、公式。
21．（2023•唐山模拟）如图是自行车手闸示意图，手闸是一个 省力 杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”），当手对车闸的作用力F为10N时，刹车拉线受到的力为 40 N。
【考点】杠杆的平衡条件；杠杆的分类．
【专题】应用题；简单机械．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）由杠杆平衡条件：F1×L1＝F2×L2，根据动力臂和阻力臂的大小判断省力情况；
（2）根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2，确定拉线受到的拉力。
【解答】解：
由图知，在使用手闸的过程中动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
因为杠杆平衡，F1L1＝F2L2，
所以拉线受到的拉力：
F′＝×10N＝40N。
故答案为：省力；40。
【点评】本题考查了杠杆分类和杠杆平衡条件的应用，属于基础题目。
22．（2022•河北模拟）为了方便残疾人上下台阶，很多公共场所设计了如图所示的专用通道.沿专用通道至入口和直接上台阶相比较，可以 省力 （选填“省力”、“省功”或“省距离”）。若将重600N的小车沿8m长的斜面推至2m高的入口处，沿斜面所用的推力为300N，在此过程中所受斜面摩擦力大小为 150 N，斜面的机械效率为 50% 。
【考点】斜面的机械效率；轮轴及其他常见简单机械；功的计算和公式的应用．
【专题】计算题；功、功率、机械效率；理解能力．
【答案】省力；150；50%。
【分析】（1）使用斜面能够省力。
（2）利用W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；再利用W＝Gh求出有用功；然后利用机械效率的计算公式可求出斜面的效率η。
（3）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额＝fs，变形后可求摩擦力f。
【解答】解：所做有用功为：W有＝Gh＝600N×2m＝1200J；
总功为：W总＝Fs＝300N×8m＝2400J；
额外功为：W额＝W总﹣W有＝2400J﹣1200J＝1200J；
由W额＝fs得，摩擦力为：f＝＝＝150N；
机械效率为：η＝＝＝50%。
故答案为：省力；150；50%。
【点评】知道斜面的特点，熟练运用计算功、机械效率的公式，明确额外功是用来克服斜面上的摩擦，是解答此题的关键。
23．（2023•海港区一模）如图所示，用滑轮组帮助陷入软泥中的汽车脱困时，滑轮B的作用是 改变力的方向 ；作用在绳子上的拉力F为1500N，1min汽车被匀速拉动10m，拉力的功率为 500 W；写出一条可以提高滑轮组机械效率的措施： 加润滑油 。
【考点】增大或减小机械效率的方法；滑轮（组）的机械效率；定滑轮及其工作特点；功率的计算及公式的应用．
【答案】改变力的方向；500；加润滑油。
【分析】滑轮B为定滑轮，定滑轮的作用为改变力的方向；
由图可知n＝2，根据v＝2v车得到拉力移动的速度，利用P＝＝Fv得到拉力F的功率。
提高滑轮组的机械效率，需想办法增加有用功、减少额外功。
【解答】解：滑轮B为定滑轮，作用为改变力的方向。
滑轮组的动滑轮绕2段绳，汽车的速度，
拉力的速度，
拉力的功率，
提高滑轮组的机械效率，需想办法增加有用功、减少额外功，可加润滑油。
故答案为：改变力的方向；500；加润滑油。
【点评】本题考查定滑轮的作用和使用滑轮组时功、功率的应用，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
三．实验探究题（共3小题）
24．（2022•桃城区校级一模）用规格相同的一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法。小明采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组，小乐采用另一种绕线方法组装滑轮组。
（1）请帮助小乐在图乙中画出滑轮组的绕线。
（2）小明和小乐组分别测量了甲、乙滑轮组提升不同质量的钩码时的机械效率，实验中他们得到的数据如表所示。
（3）小明第2次实验中，W有用＝ 0.6 J，η＝ 88.2 %。
（4）根据小乐组的实验数据，请你提出一个可探究科学问题： 滑轮组的机械效率高低与提升物体的重力大小有什么关系 。
【考点】实验 测量滑轮组的机械效率．
【专题】实验题；功、功率、机械效率；科学探究能力．
【答案】（1）见解答中的图；（3）0.6；88.2%；（4）滑轮组的机械效率高低与提升物体的重力大小有什么关系。
【分析】（1）另外一种滑轮组绳子的绕法：绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，然后再绕过上面的定滑轮再向下通过动滑轮，这种绕法有奇数段绳子承担物重、能改变动力大小；
（3）根据W有用＝Gh求出有用功，根据W总＝Fs求出总功，最后根据η＝×100%求出滑轮组的机械效率；
（3）比较第1次实验和第2次实验，钩码升高的距离相同，绳子自由端移动的距离相同，说明使用的是同一装置，所做的额外功相同，提起的重物不同，机械效率不同据此得出结论。
【解答】解：（1）绳子先系在动滑轮下面的固定挂钩上，然后再绕过上面的定滑轮再向下绕到动滑轮，如图所示：
（3）有用功：W有用＝Gh＝6N×0.1m＝0.6J；
总功：W总＝Fs＝3.4N×0.2m＝0.68J；
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈88.2%；
（4）根据表中小乐的实验数据可知，同一滑轮组，物重越大，机械效率越高，因此可以探究的问题：滑轮组的机械效率高低与提升物体的重力大小有什么关系。
故答案为：（1）见解答中的图；（3）0.6；88.2%；（4）滑轮组的机械效率高低与提升物体的重力大小有什么关系。
【点评】本题考查了滑轮组的绕法、有用功、总功、机械效率的计算以及影响滑轮组机械效率因素，要知道物体越重，做的有用功越多，机械效率越高；动滑轮越多，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低。
25．（2023•雄县模拟）小明用如图所示的器材探究“杠杆平衡条件”。
（1）实验前，把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调。
（2）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂3个钩码，则在B点悬挂 2 个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡；实验中，小明多次在杠杆两端加挂钩码，并调节钩码位置，使杠杆保持水平平衡，记录多组数据，这样做的目的是 归纳出物理规律，使结论具有普遍性 。
（3）如图丙所示，始终保持杠杆在水平位置平衡，小明将弹簧测力计从竖直位置移动到图丙中的位置时，测力计的示数将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【拓展】
小明将一根长1m、重5N的细金属棒AB平放在水平地面上，用弹簧测力计将金属棒的B端竖直向上缓慢拉起，如图丁所示，弹簧测力计的示数为3N。根据实验数据可知金属棒的重心距离B端 40 cm；若拉动过程中，金属棒B端上升了1.2m，则拉力对金属棒做的功是 4 J。
【考点】探究杠杆的平衡条件．
【专题】简单机械；科学探究能力．
【答案】（1）右；（2）2；归纳出物理规律，使结论具有普遍性；（3）变大；40；4。
【分析】（1）调节杠杆在水平位置平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；
（2）利用杠杆的平衡条件分析解答；为了得出普遍规律，应进行多次实验；
（3）当弹簧测力计斜着拉时，其力臂变小，根据杠杆平衡条件分析出答案；
由杠杆平衡条件可求出弹簧测力计的示数，根据功的公式求出拉力做的功，即可解答。
【解答】解：（1）如图甲，杠杆左端下沉，杠杆的右端上翘，应将杠杆重心向右移，所以应将平衡螺母向右移动。
（2）设每个钩码的重力为G0，杠杆上每个小格的长度为L0，杠杆在水平位置平衡，A点处受到的拉力大小为3G0，力臂为2L0，B点处拉力的力臂为3L0，由杠杆平衡条件可得：3G0•2L0＝F1•3L0，则B处需要的拉力大小为2G0，即需要挂2个钩码。
研究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小，记录多组数据，主要是为了归纳出物理规律，使结论具有普遍性。
（3）弹簧测力计从竖直位置移动到图丙中的位置时，可知阻力和阻力臂不变，而动力臂变小，则动力变大，即测力计的示数将变大。
将金属棒看作杠杆，支点为A，则重力为阻力，拉力为动力，设金属棒的重心为O，因为重力和拉力都沿竖直方向，因此根据几何知识易知动力臂与阻力臂之比：，
又根据杠杆平衡条件可得：，
因此解得：AO＝＝0.6m＝60cm，
则：BO＝AB﹣AO＝1m﹣60cm＝100cm﹣60cm＝40cm，
金属棒B端从地面开始上升1m的过程中，弹簧测力计拉力做的功为：
W1＝FBs1＝3N×1m＝3J，
金属棒B端从1m高度上升到1.2m高度的过程中，金属棒AB已经离开地面，弹簧测力计的拉力为：
FB'＝G＝5N，
拉力做的功为：
W2＝FB's2'＝5N×0.2m＝1J，
故全程拉力做的功为：
W＝W1+W2＝3J+1J＝4J。
故答案为：（1）右；（2）2；归纳出物理规律，使结论具有普遍性；（3）变大；40；4。
【点评】本题主要考查杠杆平衡条件的问题，要知道杠杆的平衡条件，知道在探究杠杆平衡条件的实验中为得出普遍性的规律，在实验中应多测几组数据进行分析。
26．（2021•河北二模）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，实验器材有：杠杆（杠杆上每小格均相等），支架，刻度尺，细线，钩码（质量相同）若干。
（1）若杠杆在使用前出现如图1所示的情况，要使它在水平位置平衡，应将杠杆上的平衡螺母向 左 （选填“左”或“右”）调节至天平在水平位置平衡。
（2）下列实验步骤中
①调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
②计算每次实验中F1l1和F2l2的大小，根据计算结果得出杠杆的平衡条件。
③改变所挂钩码的个数和位置，重复实验。
④记下动力F1、动力臂l1、阻力F2和阻力臂l2的大小，将数据填入表格中。
⑤将钩码挂在杠杆上支点的两边，先改变动力或动力臂的大小，然后调节阻力或阻力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡。
正确的操作顺序是 ①⑤④③② 。（填写序号）
（3）如表是某同学记录的实验数据。分析表中数据，可得出杠杆的平衡条件是： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2） （写数学表达式）。
（4）①瓶起子、②镊子、③船桨、④克丝钳等在使用过程中。属于省力杠杆的是 ①④ （填序号）。
[拓展]图2是利用杠杆原理的自动控制装置。AOB为一轻质杠杆，OA：OB＝1：2，A端用细线挂一个质量为5.4kg空心铝球。当铝球浸没在水中，在B端施加竖直向下的拉力F为7N时，杠杆恰好在水平位置平衡。则铝球受到的浮力为 40 N。铝球空心部分的体积为 2×103 cm3。（p铝＝2.7×103kg/m3，g取10N/kg）
【考点】探究杠杆的平衡条件．
【专题】实验题；探究型实验综合题；实验基本能力．
【答案】（1）左；（2）①⑤④③②；（3）动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2）；（4）①④；拓展：40；2×103。
【分析】（1）实验前，应首先进行杠杆平衡调节，根据杠杆的平衡条件，杠杆不平衡时，左、右两端的螺母（或一端的螺母）向杠杆上翘的一端调节。
（2）探究杠杆平衡条件的步骤：①调节杠杆在水平位置平衡；
②左右挂不同数量的钩码，使杠杆在水平位置重新平衡，记录动力、动力臂、阻力、阻力臂；
③改变钩码的位置和数量，重复进行实验；
④对动力、动力臂、阻力、阻力臂进行分析，得到杠杆平衡条件。
（3）根据表格中数据分析动力、动力臂的乘积及阻力、阻力臂乘积的关系得出结论：F1L1＝F2L2；
（4）杠杆的分类：动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆；
拓展：对铝球进行受力分析可知，铝球受到细线的拉力、重力和浮力作用，因此杠杆A端受到竖直向下的拉力等于G﹣F浮，根据杠杆平衡的条件可求出铝球受到的浮力。根据阿基米德原理求出排开水的体积，从而得出球的体积，已知铝球的质量和密度，根据密度公式可求出铝球实心部分的体积，球的体积减去实心部分的体积即为空心部分的体积。
【解答】解：（1）在使用此杠杆前发现右端低，左端高，说明杠杆的重心偏右，要使它在水平位置平衡，左、右两端的螺母（或一端的螺母）都要向杠杆上翘的左端调节。所以可以将杠杆右端的平衡螺母向左调节，也可以将左端的平衡螺母向左调节，此后，在整个实验过程中，螺母再调节会改变杠杆重心的位置，使杠杆重力对杠杆平衡又产生影响，因此不能再旋动两侧的平衡螺母；
（2）经分析，探究杠杆平衡的步骤为：
①、调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
⑤、将钩码挂在杠杆的支上点两边，先改变动力或动力臂的大小，然后调节阻力或阻力臂的大小，使杠杆在水平位置重新平衡。
④、记下动力F1、动力臂L1、阻力F2和阻力臂L2的大小，将数据填入表格中。
③、改变钩码的个数和位置，重复实验。
②、计算每次实验中F1L1和F2L2的大小，根据计算结果得出杠杆的平衡条件。
故正确的顺序是：；①⑤④③②；
（3）由表格中数据知，动力、动力臂的乘积等于阻力、阻力臂的乘积，可得杠杆平衡条件是：F1L1＝F2L2；
（4）船桨、镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；瓶起子、克丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故①④属于省力杠杆；
由ρ＝可知，铝球实心部分的体积：
V＝＝＝2×10﹣3m3；
铝球的重力G＝mg＝5.4kg×10N/kg＝54N，
由杠杆平衡的条件可得：
（G﹣F浮）×OA＝FB×OB
（54N﹣F浮）×OA＝7N×OB
54N﹣F浮＝14N，
解得F浮＝40N；
由于F浮＝ρ水gv排可知，铝球排开水的体积：
V排＝＝＝4×10﹣3m3；
球的体积：V球＝4×10﹣3m3，
空心部分的体积：v空心＝v球﹣v实心＝4×10﹣3m3﹣2×10﹣3m3＝2×10﹣3m3＝2×103cm3。
故答案为：（1）左；（2）①⑤④③②；（3）动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1L1＝F2L2）；（4）①④；拓展：40；2×103。
【点评】本题通过调节平衡螺母，使杠杆使用前水平平衡，目的是使杠杆的重心不对平衡产生影响，也便于力臂的测量；实验时进行多次测量，用多组数据分析得出杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。
四．计算题（共3小题）
27．（2021•新华区模拟）如图所示，重为200N的物体在拉力40N的作用下，以0.4m/s的速度匀速运动了2m，已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的0.3倍，不计绳重、轮与轴间的摩擦，求：
（1）拉力的功率；
（2）动滑轮重力；
（3）滑轮组的机械效率。
【考点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组中的相关计算；功率的计算及公式的应用．
【专题】计算题；功、功率、机械效率；应用能力．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，根据v绳＝nv物求出绳子自由端移动的速度，利用P＝＝＝Fv求出拉力的功率；
（2）根据f＝0.3G求出物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力，不计绳重、轮与轴间的摩擦，利用F＝（f+G动）求出动滑轮重力；
（3）根据η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，
则绳子自由端移动的速度：v绳＝nv物＝2×0.4m/s＝0.8m/s，
拉力的功率：P＝＝＝Fv绳＝40N×0.8m/s＝32W；
（2）物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力：f＝0.3G＝0.3×200N＝60N，
不计绳重、轮与轴间的摩擦，
由F＝（f+G动）可得动滑轮重力：
G动＝nF﹣f＝2×40N﹣60N＝20N；
（3）滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%。
答：（1）拉力的功率为32W；
（2）动滑轮重力为20N；
（3）滑轮组的机械效率为75%。
【点评】本题考查了功率公式和滑轮组绳子拉力公式、滑轮组机械效率公式的应用，知道拉力做的有用功为克服物体受到的摩擦力所做的功是关键。
28．（2022•河北模拟）如图是一个由两个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，要使站在地上的人用力向下拉绳，提起重为900N的物体：
（1）在图中画出滑轮组的绕绳方案（要求三个滑轮都要使用）；
（2）若不计摩擦和绳重，实际所用拉力为330N，则动滑轮多重？滑轮组的机械效率是多少？
【考点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组的设计与组装；滑轮组中的相关计算．
【专题】计算题；简单机械；功、功率、机械效率；应用能力．
【答案】（1）如图所示；
（2）动滑轮的重力为90N，滑轮组的机械效率是90.1%。
【分析】（1）首先确定绳端的用力方向，然后依次绕线。
（2）由图可知n＝3，利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力；利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）人站在地面上拉绳子，所以绳子末端方向由定滑轮向下，然后顺次通过动滑轮、定滑轮依次绕线，如下图所示：
；
（2）由图可知n＝3，因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：
G动＝nF﹣G＝3×330N﹣900N＝90N；
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%≈90.1%。
答：（1）如图所示；
（2）动滑轮的重力为90N，滑轮组的机械效率是90.1%。
【点评】本题考查滑轮组的组装、绳子拉力和机械效率的计算，利用好不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）是关键。
29．（2023•裕华区校级二模）如图所示，轻质杠杆悬挂在O点，长方体重物通过轻质细杆与杠杆A点相连，小明双手与杠杆B点接触，已知OA：OB＝1：3，重物的底面积3×10﹣2m2，小明的质量为50kg。当小明在B点施加200N的拉力时，重物对地面的压强为2×103Pa，g取10N/kg。求：
（1）重物对地面的压力；
（2）重物的重力；
（3）重物对地面的压强为6×103Pa时，人对地面的压力。
【考点】杠杆的平衡条件；压力；压强的计算．
【专题】简单机械；分析、综合能力．
【答案】（1）重物对地面的压力为60N；
（2）重物的重力为660N；
（3）重物对地面的压强为6×103Pa时，人对地面的压力为340N。
【分析】（1）根据p＝求重物对地面的压力；
（2）根据力的作用是相互的求出地面对重物的支持力，根据G＝mg求小明的重力，根据杠杆平衡条件求出杠杆A端受到的拉力，根据力的作用是相互的求出重物受到的拉力，根据力的平衡条件求出重物的重力；
（3）根据p＝求重物对地面的压力，根据力的作用是相互的求出地面对重物的支持力，根据力的平衡条件求出重物受到的压力，根据力的作用是相互的求出重物对杠杆A端的支持力，根据杠杆平衡条件求出杠杆B端受到的推力，根据力的作用是相互的求出人受到的压力，根据力的平衡条件求出地面对人的支持力，根据力的作用是相互的求出人对地面的压力。
【解答】解：（1）重物对地面的压力为F压＝pS＝2×103Pa×3×10﹣2m2＝60N；
（2）由杠杆平衡条件可得FA×OA＝FB×OB，即FA＝＝200N×＝600N，
对重物来说，受到竖直向下的重力、地面对其的支持力、杠杆对其向上的拉力，因此G＝F支+F拉＝F压+FA＝60N+600N＝660N；
（3）对地面的压力为F压′＝p′S＝6×103Pa×3×10﹣2m2＝180N，
由力的作用是相互的可知，重物受到的支持力F支′＝180N。
对重物受力分析可得G＝F支′+FA′，即660N＝180N+FA′，解得FA′＝480N。
由杠杆平衡条件可得FA′×OA＝FB′×OB，即FB′＝＝480N×＝160N，
对小明进行受力分析，受到竖直向下的重力、地面的支持力、杠杆的拉力，故G人＝F支人+FB′，即50kg×10N/kg＝F支人+160N，解得F支人＝340N，
由力的作用是相互的可知，人对地面的压力等于地面对其的支持力，故人对地面的压力为340N。
答：（1）重物对地面的压力为60N；
（2）重物的重力为660N；
（3）重物对地面的压强为6×103Pa时，人对地面的压力为340N。
【点评】本题考查力的平衡条件、重力公式、压强定义式和杠杆平衡条件的应用，注意细杆可以对物体产生拉力，也可以产生压力。实验
序号
钩码重G/N
钩码上升
高度h/m
绳的拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率
η
小明
1
4
0.1
2.3
0.2
87.0%
2
6
0.1
3.4
0.2
小乐
3
5
0.1
1.9
0.3
87.7%
4
7
0.1
2.6
0.3
89.7%
次数
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1
2
8
4
4
2
4
8
2
16
3
4
12
6
8
实验
序号
钩码重G/N
钩码上升
高度h/m
绳的拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率
η
小明
1
4
0.1
2.3
0.2
87.0%
2
6
0.1
3.4
0.2
小乐
3
5
0.1
1.9
0.3
87.7%
4
7
0.1
2.6
0.3
89.7%
次数
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1
2
8
4
4
2
4
8
2
16
3
4
12
6
8