备战2025年中考物理试题抢分秘籍专题四简单机械及机械效率含解析答案

这是一份备战2025年中考物理试题抢分秘籍专题四简单机械及机械效率含解析答案，共41页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题，作图题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，自重为G0的杠杆处于水平平衡状态，设弹簧测力计竖直向上的拉力为F，两个钩码总重为G，AC=BC=BO，下列说法正确的是（ ）
A．
B．在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计的过程中，测力计示数F变大
C．若将弹簧测力计逐渐向右倾斜，拉力F变小
D．若在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使A点上升的高度相同，钩码悬挂在B点时的机械效率比钩码悬挂在C点时的小
2．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动的距离为0.3m，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，则下列说法正确的是（ ）
A．拉力对杠杆做的额外功为0.1J
B．匀速竖直拉动过程中弹簧测力计示数先变小后变大
C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率降低
D．若将弹簧测力计从端点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，则机械效率不变
3．如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，经测试发现量程偏小。下列操作能使杆秤量程变大的是（ ）
A．将a点向左移
B．将b点向右移
C．换一个质量较大的秤砣
D．将a、b点都向右移等长距离
4．如图，长为L的轻质木板（不计质量），左端可绕O点转动，用竖直向上的力F拉着木板的右端，使木板始终在水平位置保持静止。小物块向左匀速滑行过程中（ ）
A．B．
C．D．
5．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，他将两个钩码悬挂在B点，在A点用弹簧测力计保持竖直方向拉动杠杆，带动钩码上升一定的高度h（不计摩擦）。下列说法正确的是（ ）
A．杠杆转动过程中，弹簧测力计的示数会变小
B．仅增加钩码的个数，拉力所做的有用功增大，额外功增大
C．仅将钩码的位置从B移到C，杠杆的机械效率变小
D．仅将拉力的作用点从A移到C，杠杆的机械效率不变
6．轻质杠杆AOB悬挂于天花板上，AO＝6dm，AC＝1dm，OD＝3dm，DB＝4dm。在C点处悬挂一个重为30N的物体，如图所示。为使杠杆在图示位置平衡，施加的最小力为（ ）
A．37.5NB．30NC．25ND．20N
7．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重为G的物体匀速提升h，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为η，绳端拉力大小为F，绳子移动距离为s，则下列动滑轮重力的表达式错误的是（ ）
A．B．C．D．
8．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，用同样大小的拉力把A、B两个物体以相同的速度匀速提升，、分别为甲、乙两图中物体的质量，、分别是拉力、的功率，、分别是甲、乙两滑轮组的机械效率，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．物体的质量：；功率；机械效率：
B．物体的质量：；功率；机械效率：
C．物体的质量：；功率；机械效率：
D．物体的质量：；功率；机械效率：
9．如图甲所示的装置，A是重10N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦（）。下列结论正确的是（ ）

①动滑轮的重力为9N；
②1~2s内拉力F做的功为4J；
③1~2s内拉力F的功率为4W；
④此装置提升重物的最大机械效率约为81.8%。
A．①④B．①③C．②③④D．②③
10．如图所示，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，他用沿斜面向上的推力分别将两件相同货物从两斜面的底端匀速推到顶端，推力大小分别为FAB、FCD，期间工人克服重力做功分别记为WAB、WCD，工人克服重力做功的功率分别记为PAB、PCD，机械效率分别记为ηAB、ηCD，下列判断一定正确的是（ ）
A．FAB=FCDB．WAB=WCDC．PAB=PCDD．ηAB=ηCD
11．为将器材拉到某高处，他协助搬运工设计了如图所示的装置，通过固定的半径比为3∶1的轮轴和斜面，将质量为1t的器材运到水平距离16m外，高为12m的位置。实际用力F拉动器材匀速上升时，发现该装置的效率是80%。机械优势是牛顿曾提出的一个概念，即物体的重力与使用机械后的实际用力的比值。以下判断正确的是（不计器材本身尺寸大小对距离的影响）（ ）
A．将器材拉到高处的过程中产生的总热量是2.4×104J
B．需用到拉力F的大小为2.5×103N
C．这个装置的实际机械优势是5
D．若将拉力F改为水平方向，那么需要更大的拉力才能匀速拉动器材
二、多选题
12．如图所示的轻质杠杆处于水平平衡状态，设弹簧测力计竖直向上的拉力为，每只钩码重力均为，，下列说法正确的是（ ）
A．
B．若将弹簧测力计沿竖直方向缓慢向上拉动，拉力不变
C．若将2只钩码悬挂到点，拉力变小
D．若在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使A点上升的高度相同，钩码悬挂在B点与C点相比，两次所做的有用功相同
13．为创建省级文明县城，提升城市品味，我县对主要街道进行改造。如图是一辆汽车，发动机功率为200kW，运送5t的沙石，以5m/s的速度在30°角的斜坡路面匀速到达坡顶，已知斜坡长300m（g取10N/kg），则下列说法正确的是（ ）
A．汽车从斜坡底端到达坡顶的时间约是6min
B．汽车上坡时的牵引力是
C．汽车做的有用功为
D．汽车运送沙石的机械效率是62.5％
三、填空题
14．如图所示，杆秤秤砣的质量为0.2kg，杆秤自身质量忽略不计。若杆秤水平静止时，被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m和0.2m，则被测物体的质量为 kg；若被测物体质量变大了，则称纽应向 （选填“左”或“右”）移动；若秤砣有缺损，则测量值比被测物体的真实质量要 （选填“偏大”或“偏小”）。
15．如图所示，轻质细杆BC可绕竖直墙上的B点转动，末端C点挂一重物，重力为，拉力F始终沿水平方向，此时，则拉力 N。若拉力方向保持不变，让杠杆顺时针缓慢旋转一个小角度到图示虚线位置，则拉力对应的力臂将 （选填“不变”“变大”或“变小”，下同），拉力将 。
16．轻质杠杆OBA，OB=AB，在OB的中点C处悬挂一重G为120N的物体，在A点施加竖直向上的力F使杠杆保持如图位置平衡，则F的大小为 N；若保持如图平衡的同时，逆时针转动改变力的方向，则F的大小将 （选填变大/变小/不变/先变大后变小/先变小后变大），为确保始终平衡，力F转过的角度不得超过 度。

17．如图所示为一个高80cm，底部直径为60cm，重400N的均匀圆柱形木桩放在水平地面上，木桩的重力与地面对它的支持力是一对 力；要使木桩底部C点稍稍离开地面且施加的力最小，可在 点施加一个 N的力，此时木桩可看成一个绕D点转动的杠杆。

18．如图所示，想用最小的力将质量60kg，半径为r=0.5m的轮子滚上高为h=20cm的台阶。这个最小力F= N，才能将轮子滚上台阶（g取10N/kg）。
19．一质量分布均匀自重为10牛的等边三角形木板OAB，可绕水平轴O在竖直平面内无摩擦转动。若在B点施加一个最小的力F使木板静止在水平位置（如图所示），则这个力F的大小为 牛；方向 。若在B点施加一个始终垂直于OB的力F，使木板从图示位置缓慢逆时针旋转90°则此过程中力F将 。
20．（1）如图所示，OAB为一可绕O点自由转动的轻质杠杆，OA垂直于AB，且OA长度为40cm，AB长度为30 cm，在OA中点C处挂一质量为1kg的物块，要求在端点B处施加一个最小的力F，使杠杆在图示位置平衡，则最小的力F是 N。我们可以把杠杆分为省力杠杆、等臂杠杆、费力杠杆，下列杠杆中，与此杠杆属于同一类杠杆的是 （选填“钓鱼竿”、“天平”、“钳子”）；
（2）小虎把两个质量不同的实心铜块分别挂在一个杠杆的两端，此时杠杆恰好在水平位置平衡，然后再将两个铜块同时浸没在水中，如图所示，则杠杆将 （选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍然平衡”）。

21．建筑工地上，电动起重机吊臂上的滑轮组（若不计滑轮重及摩擦）如图所示，在匀速起吊重4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m，此过程中有用功为 N，若滑轮组的机械效率为70%，则总功为 J，电机拉力F做功功率为 W，动滑轮重为 N；保持电机的功率不变，匀速向上提升另一个重为5.4×103N的重物，该物体上升的速度为 。
22．在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G1的物体，额外功与有用功之比为1︰3；再匀速提升重为G2的物体。先后两次绳子自由端的拉力之比为2︰5。若不计绳重和摩擦，则G1︰G2= ，先后两次滑轮组的机械效率之比为 。
23．如图是起重机吊臂上端的滑轮组示意图，已知所吊重物的重力为，每个滑轮的重力为150 N。当用力F使重物在30 s内匀速上升3 m的过程中．不计绳重与摩擦，则起吊过程中，滑轮组克服重物重力所做的功为 J，拉力的功率为 W；当吊起更重的物体时，滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。

24．工人用如图所示的装置提升砖块。已知每块砖重，工人的质量为（不计绳重、托板重和摩擦），当工人竖直匀速提升20块砖时，此装置的机械效率为80%。在此过程中，砖块上升的速度是，则工人做功的功率是 W。当工人用此装置提升 块砖时，该装置的机械效率最高。

25．如图，斜面长5m，高3m，工人用500N的力沿斜面方向将重为800N 的箱子匀速拉到车上，斜面的机械效率为η1= ，箱子受到的摩擦力为 N；工人又将一个重为700N的物体也匀速拉到了该斜面顶端，这个过程的机械效率为η2，则η1 η2（选填“大于”、 “小于”或“等于”）。
26．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为1.8N，斜面长1.2m、高0.3m，在此过程中，物体上升过程中受到的摩擦力为 N，这个斜面的机械效率为 ；如果斜面的倾斜程度增大，在其他条件均不变的情况下，机械效率 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
27．如图所示，一重为750N，密度为的金属块A沉在水中的斜面上，在沿斜面向上的拉力F作用下，物块A以的速度沿斜面匀速上升，斜面的倾角为，此时斜面的效率为，若不计水的阻力，则物块A受到的摩擦力为 。
四、计算题
28．一根长1米、重12N的木棒放在水平地面上。求：
（1）若该木棒质量分布均匀，木棒中心位置O受到支撑，处于水平状态，如图甲所示。将木棒右边部分从中间位置P截下，截下部分叠加在剩下的那段上，如图乙所示。要使木棒仍然保持水平平衡，则需要在右边剩下木棒的中间位置O1点竖直向下施加多大的力；
（2）若该木棒质量分布不均匀，在它的最右端施加竖直向上的力为5N时，木棒恰好被抬起，则若从左端抬起木棒至少需要多大的力。
29．新冠疫情期间，为更好的收治重症患者，武汉市集结了约4万名建设者，仅用10天左右时间就使火神山、雷神山医院成功交付使用，再次让世界见证了“中国速度”。如图所示，工人用滑轮组装置沿水平轨道运送建筑工件，用力F拉绳使工件沿水平轨道匀速运动的速度v=0.5m/s，经t=20s将工件送到目的地。已知工件的质量m1=600kg，与轨道的接触面积S=1.2m2，运动过程中所受阻力f是重力的k=0.2倍；若滑轮组的绳保持竖直方向，不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，滑轮组装置的机械效率η=96%，取g=10N/kg。求：
（1）工人拉力F做功的功率P；
（2）动滑轮的质量m。
30．工人用如图所示装置把建筑材料运到楼顶，三个滑轮质量相等，绳子质量和滑轮、轮与轴的摩擦不计。质量不计的杠杆AOB，BO＝4AO，B点用绳子系住一个配重G1＝500N，配重与水平楼顶的接触面积为S＝0.2m2。当把重为G2＝2000N的建筑材料匀速竖直向上提起时5m，拉力F1＝700N，此时杠杆AOB保持水平平衡。求滑轮组的机械效率和配重对楼顶的压强。为保持杠杆AOB始终水平平衡，用此装置最多能匀速竖直向上拉起多重的建筑材料？
31．斜面是一种简单机械，在我国战国时期，墨子所作的《墨经》一书中就记载了利用斜面来提升重物的方法。在日常生活中经常会使用斜面，例如卡车装载大型货物时，常会在车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板推入车厢，如图甲。将这一情景简化为图乙，斜面长s＝5m，高h＝2m。用平行于斜面F＝500N的推力，将重力为1000N的物体，由斜面的底端匀速推到顶端，所用时间t＝10s。求：
（1）推力做功的功率；
（2）该斜面的机械效率；
（3）物体受到斜面的摩擦力大小。

32．如图所示，物体的质量为500kg，斜面的长L为高度h的2.5倍，物体沿斜面向上匀速运动的速度为2m/s，若滑轮的效率是80％，斜面的效率是70％，求
（1）绳子拉力F；
（2）拉力F做功的功率。

五、作图题
33．如图所示，用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来，B处挂一重物G，请你在杠杆上画出最小的动力F1及动力臂L1，使杠杆在图中位置平衡。
34．图中的晾晒架挂衣服时可视为杠杆，当挂较重的衣物时，为使晾晒架A点受到的支撑力最小，请在B、C、D中选择一点，作出该点受到的拉力和A点受到的支持力。
35．如图所示，搭在台阶上的长木板ABC上放着一个重物（木板自重忽略不计），若要在C点用最小的力将重物抬起，请在图中画出阻力和最小动力的示意图。

参考答案：
1．D
【详解】A．由图及杠杆平衡条件知道
2G×OB=F×OA
解得
故A错误；
B．若将弹簧测力计沿竖直方向缓慢向上拉动，阻力臂和动力臂转过的角度相等，因此阻力臂和动力臂的比例不变，根据杠杆平衡条件可知，如果钩码的重力不变，拉力不变，测力计示数F不变，故B错误；
C．若将弹簧测力计逐渐向右倾斜，动力臂变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知拉力F变大，故C错误；
D．若在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使A点上升的高度相同，由图知道，钩码悬挂在B点与C点相比，B点提升的高度较小，由W有=Gh可知，在C点提升钩码做的有用功要大于在B点的有用功，根据可知，钩码悬挂在B点时的机械效率比钩码悬挂在C点时的小，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】A．由题意可知，克服钩码重力所做的功为有用功，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，则这有用功大小为
测力计移动的距离为0.3m，从图中可以看到，测力计的大小为0.5N，测力计所做的功为总功，大小为
总功大小等于有用功和额外功之和，那么这额外功大小为
拉力对杠杆做的额外功为0.05J，故A错误；
B．匀速竖直拉动过程中，钩码的重力不变，支点到钩码重力的力臂设为，支点到测力计的力臂设为，如下图所示，根据相似三角形的原理可知
由于大小不变，则大小不变，在拉动过程中，的比值不变，根据杠杆的平衡原理可得
可知，匀速竖直拉动过程中，弹簧测力计示数大小不变，故B错误；
C．若将钩码从A点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，可知道做的有用功大小不变，所做的额外功为克服杠杆自身重力所做的功，杠杆自身的重力不变，杠杆重心升高的高度减小了，可知额外功减小了，杠杆所做的总功为有用功和额外功之和，则总功减小，根据机械效率的公式可知，机械效率增大，故C错误；
D．若将弹簧测力计从端点移到B点，用同样的方式将钩码提升0.1m，做的有用功大小不变，所做的额外功为克服杠杆自身重力所做的功，杠杆自身的重力不变，杠杆重心升高的高度不变，额外功不变，总功不变，根据机械效率的公式可知，机械效率不变，故D正确。
故D正确。
3．C
【详解】A．杆秤在水平位置平衡时，支点为b点，秤砣对杆秤的拉力为动力，秤砣距b点的最大水平距离为最大动力臂，杆秤a点所受拉力为阻力，a、b两点间的距离为阻力臂，若要使杆秤的量程变大，即使杆秤水平平衡时的最大阻力变大，由F1l1=F2l2可知，可使阻力臂变小、最大动力臂变大或动力变大。将a点向左移，最大动力臂和动力不变，阻力臂变大，故A不符合题意；
B．将b点向右移，动力不变，阻力臂变大，最大动力臂变小，故B不符合题意；
C．换一个质量较大的秤砣，阻力臂与最大动力臂不变，动力变大，故C符合题意；
D．将a、b点都向右移等长距离，阻力臂不变，动力不变，最大动力臂变小，故D不符合题意。
故选C。
4．A
【详解】如图所示：
动力臂为OA＝L，杠杆受到物体的压力（阻力）F压＝G，阻力臂为OB，则阻力臂
OB＝OA﹣vt＝L﹣vt
根据杠杆的平衡条件可知
F×OA＝F压×OB＝G×(OA﹣vt)
即
F×L＝G×(L﹣vt)
可得
因G、v、L为常数，当t增大时，F减小，且F与t的变化关系是一段线段，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
5．D
【详解】A．若弹簧测力计拉力方向一直竖直向上拉动，阻力不变，动力臂减小，阻力臂变小，如下图所示：
由图可知，ΔOBB′∽ΔOAA′，所以所以动力臂与阻力臂的比值不变，因为阻力不变，根据杠杆的平衡条件知，弹簧测力计的示数应该不变，故A错误；
B．克服杠杆重力做的功为额外功，仅增加钩码的个数，杠杆重力和杠杆上升的高度不变，拉力所做的额外功不变，故B错误；
C．仅将钩码的悬挂点从B点移到C点，钩码和杠杆还是上升原来的高度，有用功不变；钩码由B到C，上升高度不变，根据数学关系可知，杠杆提升的高度减小，如图所示：

所以额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，所以拉力做的总功变小，有用功不变，根据，杠杆的机械效率变大，故C错误；
D．仅将拉力的作用点从A点移到C点，钩码和杠杆还是上升原来的高度，则有用功不变，额外功也不变，总功不变，根据可知，效率不变，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】物体对杠杆拉力的力臂为
若要使施加的力最小，则这个力力臂是最大的。支点与力的作用点间的连线是最大力臂。连接OB，△DOB为直角三角形，OD＝3dm，DB＝4dm，根据勾股定理可得，OB＝5dm。则杠杆中距离支点最远的点为A点，动力作用在此点，有
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
7．D
【详解】ABD．利用滑轮组把重G的物体匀速提升h，滑轮组的机械效率为η，拉力大小F，绳子移动距离为s，因为不计摩擦和绳重，则额外功
W额=G动h①
有用功
W有=Gh
因为
所以
②
由①②可得
所以
由于
W总=Fs
而
W额=W总-W有=W总-W总·η=(1-η)W总=(1-η)Fs③
由①③可得
G动h=(1-η)Fs
所以
故AB正确，不符合题意，D错误，符合题意；
C．使用滑轮组时，绳端移动的距离
s=nh
所以绳子的股数
由于不计摩擦和绳重，则拉力
动滑轮重
故C正确，不符合题意。
故选D。
8．C
【详解】由图可知，甲、乙两个滑轮组中承担动滑轮绳子的股数分别为:，，由题意可知，两滑轮组中动滑轮的重力相等，绳子自由端的拉力相等，由不计绳重和摩擦时，拉力可知，A、B两物体的重力分别为
由，结合以上两式可知，则，由可知，；
由不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率
在动滑轮的重力一定时，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越大，因此；
用同样大小的拉力把A、B两个物体以相同的速度匀速提升，设物体上升的速度为v，甲图绳子自由端移动的速度为3v，乙图绳子自由端移动的速度为2v，拉力的功率分别为
由，结合以上两式可知，；
由以上分析可知，A正确，BCD错误。
故选A。
9．D
【详解】由图甲得
由图丙得，重物在1~2s内匀速上升时，速度为0.2m/s，此过程中拉力为10N。
①忽略绳重及摩擦
则动滑轮的重力

②由得，1~2s内物体上升的高度为
拉力F移动的距离
拉力F做的功为
③1~2s内拉力F的功率为
④绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N，当绳子B的拉力为100N时，由得，重物的重力为
则提升重物的最大重力为110N，此时机械效率最大为
故ABC错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】AD．AB、CD两个斜面的高度相同，CD斜面比较长，沿CD斜面推动更省力，因此FAB＞FCD；CD斜面比较长，克服摩擦力做的功更多，即额外功更多，所以机械效率不相等，故AD错误；
BC．AB、CD两个斜面的高度相同，货物的重力相同，由W=Gh可知克服货物重力做的功相同，即WAB=WCD，两件货物推到顶端的时间未知，由可知工人克服货物重力做功的功率不一定相同，故B正确，C错误。
故选B。
11．B
【详解】A．器材的重力
G=mg=1×103kg×10N/kg=1×104N
有用功
W有=Gh=1×104N×12m=1.2×105J
总功
将器材拉到高处的过程中产生的总热量
Q总=W额=W总-W有=1.5×105J -1.2×105J=3×104J
故A错误；
B．斜面的长度为
轮轴半径比为3∶1，则拉力移动的距离
s′=3s=3×20m=60m
拉力F的大小为
故B正确；
C．这个装置的实际机械优势
故C错误；
D．若将拉力F改为水平方向，轮轴半径比仍然为3∶1，拉力的大小不变，故D错误。
故选B。
12．B
【详解】A．由图可知，支点为O，动力臂为OA，阻力臂为OB，且AO =3BO，根据杠杆平衡条件可得
故A错误；
B．若将弹簧测力计沿竖直方向缓慢向上拉动，钩码的力臂变为，拉力的力臂变为，为杠杆向上转过的角度，根据杠杆平衡条件可知，如果钩码的重力不变，拉力不变，故B正确。
C．若将2只钩码悬挂到C点，阻力和动力臂不变，阻力臂变大，根据杠杆平衡条件可知，拉力 F变大，故C错误；
D．若在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使A点上升的高度相同，钩码悬挂在B点与C点相比，B点提升的高度较小，由可知，钩码悬挂在B点时所做的有用功较少，故D错误。
故选B。
13．BD
【详解】A．汽车从斜坡底端到达坡顶的时间约是
故A错误；
B．由
可得汽车上坡时的牵引力是
故B正确；
C．汽车做的有用功为
故C错误；
D．汽车运送沙石的机械效率是
故D正确。
故选BD。
14． 0.8 左 偏大
【详解】（1）[1]如图：
因为杠杆平衡，所以
即
则
（2）[2]秤砣质量不变，即动力不变，则阻力变大，动力臂与阻力臂的比值变大，则应减小阻力臂，所以称纽应向左端移动。
（3）[3]若秤砣有缺损，减小，而不变，所以要变大，杆秤所示的质量值要偏大。
15． 200 变小 变大
【详解】[1]由图可知，AB长度为动力臂，AC长度为阻力臂，，则为等腰直角三角形，则动力臂等于阻力臂，根据杠杆平衡条件可知动力等于阻力，即
F=G=200N
[2][3]若保持拉力水平方向，让杠杆顺时针缓慢旋转一个小角度到虚线位置，此时AB长度变小，AC长度变大，即动力臂变小，阻力臂变大，阻力不变，根据杠杆平衡条件可知动力将变大，即拉力变大。
16． 60 先变小后变大 135
【详解】[1]由图可知，O为支点，G的力臂为，F的力臂为OB，由杠杆平衡条件可得
则F的大小为
[2]由图可知，逆时针转动改变力的方向时，F的力臂先变大后变小，当F的力臂与OA重合时，力臂到达最大， 由杠杆平衡条件可知，阻力G和阻力臂OC不变，F的力臂先变大后变小，F先变小后变大。
[3]由图可知，当F的作用线与AO重合时，F的力臂为零，根据杠杆平衡条件可知，此时无法使杠杆平衡因为OB=AB，所以，由几何知识可知，此时F作用线与AB间的夹角为45度，因此力F转过的角度不得超过
180°-45°=135°
17． 平衡 A 120
【详解】[1]木桩放在水平地面上，木桩的重力与地面对它的支持力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，且作用在同一个物体上，是一对平衡力。
[2][3]要使木桩C点稍离地面，且施加的力最小，必须以D点为支点，作用在A点的动力，则AD作为动力臂最长，此时动力也最小，最省力，如图

此时动力为F，阻力为，动力臂
阻力臂
由得，最小力
18．240
【详解】当动力F最小时，动力臂最大，如图所示，圆心为C，当动力臂等于直径时，动力臂最大，即
OA=2r=1m
BC长度为半径减去台阶高度，即
BC=0.5m-0.2m=0.3m
OB为动力臂，△BOC为直角三角形，根据勾股定理可知
根据杠杆平衡条件可得，即
解得F=240N。
19． 5 竖直向上 先变大后变小
【详解】[1][2]O为支点，阻力为三角形木板OAB的重力，根据三角形的知识，等边三角形的重心在三边高线的交点M，由力臂的定义，OC为阻力臂，因阻力和阻力臂为一定值，根据杠杆的平衡条件，当作用在B点的动力臂最长时，动力最小，故可知OB即为最长力臂，过B点作垂直OB的垂线段，根据动力和阻力的定义可知，动力的方向垂直OB边向上，如下图所示：
由数学知识，动力臂为阻力臂的2倍，由杠杆的平衡条件，在B点施加一个使木板静止在水平位置的最小的力为
F=0.5×10N=5N
方向竖直向上。
[3]若在B点施加一个始终垂直于OB的力F，动力臂不变，使木板从图示位置缓慢逆时针旋转90°，则此过程中阻力臂先变大（当OB转动30度时，阻力臂最大为OM），后变小，根据杠杆的平衡条件，动力先变大后变小。
20． 4 钳子 仍然平衡
【详解】（1）[1] 要求在端点B处施加一个最小的力F，先作出力臂OB，过B点作OB的垂线，垂线斜向上的方向即是最小力的方向。如下图所示：

在Rt△OAB中，用勾股定理求出
C在OA中点，故OC=20cm，C处挂的物块重力为
要使杠杆在图示位置平衡，需要满足杠杆平衡条件，则最小的力为
（1）[2]如上图所示的杠杆动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，与此属于同一类杠杆的是钳子，钓鱼竿是费力杠杆，天平是等臂杠杆。
（2）[3]根据杠杆平衡条件可知，，即，两个铜块同时浸没水中，左边铜块对杠杆拉力为
右边铜块对杠杆拉力为
则
由于
所以，即杠杆仍然平衡。
21． 2.52×104 3.6×104 7.2×103 1.8×103 1m/s
【详解】[1]匀速起吊重4.2×103N的物体时，物体5s内上升了6m，此过程中有用功

[2]根据可知，总功

[3]电机拉力做功功率

[4]根据可知，额外功

不计滑轮重及摩擦，动滑轮重

[5]由图可知，，则拉力为

由于电机的功率不变，根据可知，自由端移动的速度

则物体上升的速度

22． 1︰3 5︰6
【详解】[1]由题意可知，使用滑轮组匀速提升重为G1的物体时，额外功与有用功之比为1︰3，因不计绳重和摩擦时，克服物体重力所做的功为有用功，克服动滑轮重力所做的功为额外功，所以，由W=Gh可得
即
因使用同一个滑轮组先后匀速提升重为G1和G2的物体时，两次绳子自由端的拉力之比为2︰5，所以，由可得
解得
[2]不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率
则先后两次滑轮组的机械效率之比
23． 3015 变大
【详解】[1]滑轮组克服重物重力所做的功为
[2]动滑轮由3段绳子承担着，绳子自由端移动的距离
不计绳重与摩擦，动滑轮处于平衡状态，动滑轮受到向上的力是3根绳子的拉力，每根绳子的拉力是F，则有
则每根绳子的拉力是
拉力的功率为
[3]根据机械效率的公式可得
当增大时减小，动滑轮的机械效率增大，因此当吊起更重的物体时，滑轮组的机械效率将变大。
24． 200 30
【详解】[1]20块砖的总重力为
由题图可知，滑轮组绳子承重股数为n=2，由
可得，工人对绳子的拉力为
由于砖块上升的速度是，则绳子自由端移动的速度为
则工人做功的功率是
[2]当工人匀速提升20块砖块时，由于不计绳重、托板重和摩擦，根据受力分析可得，匀速提升砖块时有
所以动滑轮重力为
在滑轮组相同的情况下，物体越重，机械效率越大，拉力越大，当拉力最大时，机械效率最大；人的重力为
则最大拉力为
根据
可得，提升的砖块的最大重力为
则提升砖块的数目为
即当工人用此装置提升30块砖时，该装置的机械效率最高。
25． 96% 20 不变
【详解】[1]对箱子做的有用功
W有=Gh=800N×3m=2400J
利用斜面做的总功
W总=Fs=500N×5m=2500J
斜面的机械效率为
[2]因为
W总=W有用+W额
所以
W额=W总-W有用=2500J-2400J=100J
由W额=fs得箱子受到的摩擦力为
[3]在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力只与压力大小有关。将不同重力的物体沿同一斜面拉到斜面顶端，因接触面粗糙程度相同，故物体受到的摩擦力之比等于物体对斜面的压力之比，即等于物体的重力大小之比，即
①
斜面的机械效率为
②
由①②可知，斜面的机械效率与提升物体的重力无关，故工人还将一个700N的物体（底面粗糙程度和800N的物体相同）也拉到了该斜面顶端，这个过程中的机械效率和将800N的物体拉到斜面顶端相比不变。
26． 0.675N 62.5% 变大
【详解】[1]物体上升过程中所做的有用功为
拉力F对物体做的总功为
物体上升过程中所做的额外功
由可得，物体所受斜面的摩擦力
[2]斜面的机械效率为
[3]若增大斜面的倾角，沿斜面匀速拉动同一物体时，所需的拉力将变大，当斜面的倾角变大时，物体对斜面的压力逐渐变小，在接触面粗糙程度不变时，压力变小，物体受到的滑动摩擦力变小，额外功变小，有用功不变，总功变小，由机械效率公式可知，斜面的机械效率变大。
27．100N
【详解】金属块的质量
金属块的体积
金属块浸没时，受到的浮力
F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-2m3=150N
物块A上升高度为h，则物块A受到的拉力做的有用功
W有=F向上h=（G-F浮）h=（750N-150N）h=600N×h
斜坡倾角为30°，则物块A在斜面上运动距离
s=2h
则拉力做的总功
W总=F拉s=F拉×2h
斜面效率为75% ，则有
解得
F拉=400N
则拉力做的额外功
W额=W总-W有=400N×2h-600N×h=200N×h
则物块A受到的摩擦力
28．（1）6N；（2）7N
【详解】解：（1）由图乙可知，O为支点，由于木棒质量分布均匀，木棒O点左侧重力的力臂为
L左＝×L＝×1m＝0.25m
木棒O点右侧重力的力臂为
L右＝L左＝×0.25m＝0.125mO1点距支点O的距离为L右＝0.125m，木棒O点右侧的重力为
G左＝G＝×12N＝6N
将木棒右边部分从中间位置P截下，截下部分叠加在剩下的那段上后右侧重力的大小仍然与原来右侧的重力相等为
G右＝G＝×12N＝6N
由杠杆平衡条件可知
G左×L左＝G右×L右+F×L右
代入数据有
6N×0.25m＝6N×0.125m+F×0.125m
解得
F＝6N
（2）在它的最右端施加竖直向上的力恰好抬起木棒时，可以看作是以木棒最左端为支点，木棒重力为阻力，竖直向上的力为动力的杠杆，此时动力臂为木棒最左端到最右端的距离为1m，由杠杆平衡条件可
F×L＝G×LG
代入数据有
5N×1m＝12N×LG
解得
LG＝m
从左端抬起木棒时，可以看作是以木棒最右端为支点，木棒重力为阻力，当动力方向竖直向上时，动力臂最大，由杠杆平衡条件可知，动力最小，此时的动力臂为木棒最右端到最左端的距离，即L'＝1m，阻力臂为
LG'＝1m﹣m＝m
由杠杆平衡条件可知
F'×L'＝G×LG'
代入数据有
F'×1m＝6N×m
解得F'＝7N
答：（1）需要在右边剩下木棒的中间位置O1点竖直向下施加6N的力；
（2）若从左端抬起木棒至少需要7N的力。
29．（1）625W；（2）5kg
【详解】
解：（1）工件的重力
GM＝mMg＝600kg×10N/kg＝6000N
运动过程中所受的阻力
f＝0.2GM＝0.2×6000N＝1200N
由图可知，滑轮组绳子的有效股数
n＝2
则滑轮组的机械效率
解得
F＝625N
绳端移动的速度
v绳＝nv＝2×0.5m/s＝1m/s
则拉力的功率
（2）不计绳重和滑轮与绳间的摩擦，由
可得，动滑轮的重力
G动＝nF﹣f＝2×625N﹣1200N＝50N
由G＝mg可得，动滑轮的质量
答：（1）工人拉力F做功的功率为625W；
（2）动滑轮的质量为5kg。
30．95.2%，625Pa，2750N
【详解】解：匀速竖直向上拉起建筑材料，动滑轮受力为重力G动、建筑材料通过绳对动滑轮的拉力F拉，动滑轮上端3根绳子的拉力3F1，则
建筑材料匀速向上运动，则
所以
滑轮组的机械效率
定滑轮受力为重力G定、绳子对定滑轮的拉力2F拉定，A点通过绳子拉定滑轮的拉力FA，定滑轮静止，如图所示：
则
绳子质量不计
已知
则
杠杆A和B点分别受力FA′、FB′，水平平衡如下图所示
根据杠杆平衡条件列出
由力的相互作用得
则
配重静止，受力为重力G1、绳子拉力FB和楼顶的支持力F支，如下图所示：
则
G1＝FB+F支
由力的相互作用得
则
由力的相互作用得，配重对楼顶的压力
配重对楼顶的压强
装置能匀速竖直向上拉起建筑材料最重时，配重对楼顶的压力为零，由力的平衡与相互作用力得
根据杠杆平衡条件
滑轮组每根绳子受力
将动滑轮与建筑材料看成一个整体，整体受重力（G动+G′2）、3F1′作用处于平衡状态，则
因此建筑材料的重力
答：滑轮组的机械效率为95.2%；配重对楼顶的压强为625Pa；用此装置最多能匀速竖直向上拉起2750N的建筑材料。
31．（1）250W；（2）80%；（3）100N
【详解】解：（1）推力做的总功为
W总＝Fs＝500N×5m＝2500J
则推力做功的功率为
（2）推力做的有用功为
W有＝Gh＝1000N×2m＝2000J
则斜面的机械效率为
（3）斜面的额外功就是克服摩擦做的功，额外功为
W额＝W总﹣W有＝2500J﹣2000J＝500J
则物体受到斜面的摩擦力为
答：（1）推力做功的功率为250W；
（2）该斜面的机械效率为80%；
（3）物体受到斜面的摩擦力大小为100N。
32．（1）1750N；（2）7000W
【详解】解：（1）由题意可知，使用的是动滑轮，将重物拉到斜面顶端，拉力移动的距离为
s=2L=2×2.5h=5h
使用该装置做的有用功为W有用=Gh，使用该装置做的总功为
W总=Fs=5Fh
由于滑轮的效率是80%，斜面效率为70%，故整个装置的机械效率为
解得F=1750N。
（2）物体沿斜面向上匀速运动的速度为2m/s，绳端移动的速度为
v绳=2v物=2×2m/s=4m/s
拉力F做功的功率为
P=Fv绳=1750N×4m/s=7000W
答：（1）绳子的拉力F为1750N；
（2）拉力F做功的功率为7000W。
33．
【详解】根据杠杆平衡的条件，F1×L1=F2×L2，在杠杆阻力、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。因此先确定最长的力臂，即支点到杠杆上最远点间距离，由图知，B点离支点最远，即OB为最长动力臂，动力作用线与动力垂直，所以过B点作垂直于OB的作用力F1，为使杠杆平衡，动力的方向应垂直于OB向上，如图下图所示：
34．
【详解】当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，在动力臂和阻力一定时，阻力臂越小，动力越小，所以应选择离支点最近的B点施加阻力F1，A点受到的支持力垂直于墙壁向右如图所示：
35．
【详解】分析原图可知，以A为支点要比以B为支点时的动力臂长得多，而阻力臂基本不变，所以画出将重物抬起的最小力，应该以A为支点，同时为了用最小的力将重物抬起，应该要使动力臂尽量长，所以要在C点施加垂直于杠杆向上的动力，如图所示