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苏科版3 功单元测试课后测评
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这是一份苏科版3 功单元测试课后测评，文件包含第11章《简单机械和功》单元测试卷提升卷原卷版docx、第11章《简单机械和功》单元测试卷提升卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共42页， 欢迎下载使用。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1．（2023•清江浦区模拟）开明中学大课间举行2分钟跳绳活动，同学们每天坚持练习，试估测一位同学每一次跳绳时克服重力做的功为（ ）
A．3JB．30JC．300JD．3000J
【答案】B
【分析】估计中学生的质量和跳绳重心每次上升的高度，再利用W＝Gh＝mgh求每一次跳绳时克服重力做的功。
【解答】解：一名中学生的质量m＝50kg，跳绳高度约为h＝6cm＝0.06m，则每一次跳绳时克服重力做的功为：
W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.06m＝30J。故B正确，ACD错误。
故选：B。
2．（2023春•公主岭市期末）如图所示，图（a）杠杆水平平衡。若图（b）在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，则（ ）
A．仍然平衡B．右端下降
C．左端下降D．以上都有可能
【答案】B
【分析】（a）图杠杆是平衡的，原因是两边的力和力臂的乘积相等，（b）图分别加挂一个等重的物体后，分析两边的力和力臂的乘积是否还相等，据此判断丁图的杠杆是否还平衡。
【解答】解：设一个钩码重为G，杠杆一格长为L，（a）图杠杆平衡是因为：2G×2L＝G×4L；
（b）图分别加挂一个等重的物体后（为便于研究，设物体的重为G'），
左边力与力臂的乘积：2G×2L+G'×2L，
右边力与力臂的乘积：G×4L+G'×4L，
因为G'×2L＜G'×4L，即右边力与力臂的乘积较大，
所以杠杆不能平衡，右端下沉；故B正确，CD错误
故选：B。
3．（2023•淮阳区校级模拟）小柯用图中装置提升重为G的物体，不计摩擦、绳重，下列说法正确的是（ ）
A．两个滑轮均为定滑轮
B．人将绳子拉过2m，物体上升1m
C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力大小为
D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向
【答案】B
【分析】滑轮的轴固定不动的是定滑轮，轴与物体一起移动的是动滑轮；
定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力但要费距离。
【解答】解：A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，故A错误；
B、图中的滑轮组的绳子股数是n＝2，如果绳子的自由端通过2m，物体上升h＝×2m＝1m，故B正确；
C、不计摩擦、绳重，考虑动滑轮自重，拉力F＝（G+G动），故C错误；
D、使用滑轮组能省力，图中上方的定滑轮能改变力的方向，故D错误。
故选：B。
4．（2023•聊城）杂技是我市对外文化交流的重要名片，也是国家级首批非物质文化遗产。如图是杂技表演中男演员举着头上顶碗的女演员，并在舞台上保持静止的情景。关于此情景下列说法正确的是（ ）
A．女演员相对于男演员是运动的
B．女演员对头上的碗没有做功
C．男演员所受的重力与舞台对男演员的支持力是一对相互作用力
D．女演员对男演员的压力与男演员对女演员的支持力是一对平衡力
【答案】B
【分析】（1）在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，则运动，不发生变化，则静止；
（2）做功的两个必要条件是：一是物体受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离；
（3）相互作用力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在两个物体上；
（4）平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上。
【解答】解：A、男演员举着女演员静止不动，女演员与男演员之间没有位置的变化，女演员相对于男演员是静止的，故A错误；
B、男演员举着头上顶碗的女演员，在舞台上保持静止，女演员对头上的碗有力的作用，但碗没有在力的方向上通过一定距离，故女演员对头上的碗没有做功，故B正确；
C、男演员所受的重力与舞台对男演员的支持力，作用在同一物体上，不是一对相互作用力，故C错误；
D、女演员对男演员的压力与男演员对女演员的支持力，作用在两个物体上，不是一对平衡力，故D错误。
故选：B。
5．（2023春•松原期末）如图老人体重比小孩的大，爬上相同的楼梯，下列说法中错误的是（ ）
A．小孩体重小做的功少
B．老人体重大做的功多
C．小孩比老人先到达，小孩的功率一定大
D．老人比小孩先到达，老人的功率一定大
【答案】C
【分析】老人与小孩爬相同的楼梯，h相同，但体重不同，根据W＝Gh判断两人做功的大小关系；
比较老人与小孩做功大小和所用时间大小，利用P＝比较二人功率大小。
【解答】解：AB、爬相同的楼梯，h相同，老人体重比小孩的大，根据W＝Gh可知，老人比小孩做功多，故AB正确；
C、小孩比老人先到达，但小孩做的功少，由P＝可知，小孩的功率大小不能确定，故C错误；
D、老人比小孩先到达，老人做的功多，由P＝可知，老人的功率一定大，故D正确。
故选：C。
6．（2023春•郧阳区期末）疫情期间，运送防疫物资车辆途中被巨石挡住了通路，医务人员用撬棍将石头撬开。如果在撬棍A端分别沿如图三个方向用力，下列关于支点位置和用力最小的说法是（ ）
A．C为支点，F1最小
B．B为支点，F2最小
C．B为支点，F3最小
D．A为支点，三个方向用力一样大
【答案】B
【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。
【解答】解：根据杠杆平衡条件可得，想要动力最小，则动力臂需要最大，由图可知，动力臂最大为AB，最小力应该垂直于AB，故F2最小。
故选：B。
7．（2023春•潮阳区校级期末）在粗糙程度均匀的水平地面上的运动物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F﹣t和v﹣t图象分别如图甲和图乙所示。下列的分析正确的是（ ）
A．3～6s物体受到的摩擦力为9N
B．0～6s内拉力的功率逐渐变小
C．0～3s内拉力做功为9J
D．第10s拉力的功率为6W
【答案】D
【分析】（1）由图乙知，9～12s时物体的运动状态，由图甲，结合二力平衡知识可知物体受到的摩擦力，由图乙知，3～6s物体的运动状态，根据滑动摩擦力的影响因素可判断3～6s时物体受到的摩擦力；
（2）根据公式P＝＝＝Fv，结合图示分析0～6s内拉力的功率的变化；
（3）由0～3s物体的运动状态，根据W＝Fs可知拉力是否做功；
（4）由图象知，第10s物体的速度和物体受到的拉力，根据s＝vt和P＝＝＝Fv计算拉力的功率。
【解答】解：
A、由图乙知，9～12s时物体做匀速直线运动，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，由图甲知，此时物体受到的拉力F＝6N，所以f＝F＝6N，
由图乙知，3～6s物体加速运动，物体对水平地面的压力和接触面的粗糙程度不度，所以物体受到的摩擦力大小与9～12s时的摩擦力大小相等，等于6N，故A错误；
B、由图乙知，0～3s时物体处于静止状态（速度为0），由P＝Fv知，此过程中拉力功率为0；
3～6s物体加速运动，拉力为F＝9N，由P＝＝＝Fv可知，功率逐渐变大。所以0～6s内拉力的功率先不变，后增大，故B错误；
C、0～3s时物体处于静止状态，由W＝Fs知，此过程拉力不做功，故C错误；
D、由图象知，第10s物体的速度v＝1m/s，拉力F＝6N，拉力的功率P＝Fv＝6N×1m/s＝6W，故D正确。
故选：D。
8．（2023•高新区校级模拟）如图1所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓图。水流冲击水轮转动，水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如图2所示。水轮一小时可提升质量为2880kg的水升高3.5m，每分钟水对水轮做功为2400J，g取10N/kg，忽略摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．水流冲击水轮的功率为2487W
B．水轮能连续转动是受到惯性的作用
C．水轮旋转一小时提升水的机械效率为70%
D．若考虑木杆的自重，将B向左移动时，杠杆的机械效率不变
【答案】C
【分析】（1）根据功率公式计算水轮机的功率。
（2）水轮能连续转动是因为水不断对它做功。
（3）根据效率公式计算。
（4）
【解答】解：A、水流冲击水轮的功率为：，故A错误；
B、水轮能连续转动是因为水不断对它做功，惯性是物体的性质，不是一种作用，故B错误；
C、水轮旋转一小时提升水做的有用功为：W有＝Gh＝mgh＝2880kg×10N/kg×3.5m＝1.008×105J；
水轮机做的总功为：；机械效率为：，故C正确；
D、若考虑木杆的自重，将B向左移动时，额外功不变，有用功变多，有用功与总功的比值变大，杠杆的机械效率变大，故D错误。
故选：C。
9．（2023•五华区校级模拟）如图所示，分别用滑轮和滑轮组匀速提升同一重物G时，所用拉力分别为F1、F2、F3、F4，若不计绳重、动滑轮重及摩擦，则下列关系式正确的是（ ）
A．F1＜F2＜F3＜F4B．F1＞F2＞F3＞F4
C．F4＜F2＜F1＜F3D．F4＜F2＝F3＜F1
【答案】C
【分析】（1）F1、F2、F3根据定滑轮不省力，动滑轮省一半力的特点进行分析即可；
（2）用滑轮组来拉升重物时，绳子拉力的计算，就是看有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一。
【解答】解：若不计绳重、动滑轮重及摩擦，
第一图，用F1的力提升重物时，用的是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不省力也不费力，故F1＝G；
第二图，不计摩擦和动滑轮重，用F2的力提升重物时，用的是动滑轮，根据动滑轮能够省一半的力，故F2＝；
第三图，用F3的力提升重物时，用的是动滑轮，但是，F3作用在动滑轮的轮轴上，故G＝，即F3＝2G；
第四图，n＝3，F4＝；
故F4＜F2＜F1＜F3。故C正确，ABD错误。
故选：C。
10．（2023•振安区校级二模）近年来我国为了改善百姓的居住条件，对老旧小区进行了改造。如图所示，是一名工人利用滑轮组匀速移动重为3500N的建材，手的拉力为1000N，物体的移动速度为0.1m/s，用时10s，物体受到地面的摩擦力为1600N，不计绳重和滑轮组的摩擦，下列正确的是（ ）
A．绳子自由端拉力F的功率为100W
B．动滑轮重400N
C．此工人的质量可以小于100kg
D．该滑轮组的机械效率为89.7%
【答案】B
【分析】（1）拉力端移动速度等于物体移动速度的2倍，再利用P＝＝＝Fv求拉力做功功率；
（2）不计绳重和滑轮组的摩擦，F＝（f+G动），据此求动滑轮重力；
（3）比较拉力与人的重力，得出结论；
（4）由图知，n＝2，拉力端移动距离等于物体移动距离的2倍，根据η＝＝＝＝求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：
A、由图知，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，则拉力做功功率：P＝Fv＝1000N×0.2m/s＝200W，故A错误；
B、不计绳重和滑轮组的摩擦，根据F＝（f+G动）可得动滑轮重力：G动＝2F﹣f＝2×1000N﹣1600N＝400N，故B正确；
C、人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力，竖直向上的拉力最大等于竖直向下的重力，即F≤G，所以此工人的质量不可以小于＝100kg，故C错误；、
D、拉力端移动距离s＝2s物，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%，故D错误。
故选：B。
11．（2023•孝义市三模）图甲是我国科技含量最高的特大型公、铁两用斜拉索桥梁——芜湖长江大桥。将大桥的结构进行简化，取其部分可抽象成如图乙所示的模型，其他因素不变，如果只把拉索与桥塔的固定点上移，则可以（ ）
A．增加动力B．减小阻力C．增加动力臂D．增加阻力臂
【答案】C
【分析】通过只把拉索与桥塔的固定点上移，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。
【解答】解：由图可知，若增加塔桥的高度，即增加了支点O到钢索拉力（即动力）F1的距离，即增大了拉力的力臂L1，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，拉力的力臂越大，拉力越小即桥对钢索的拉力就越小，故C正确，ABD错误‘
故选：C。
12．（2023•泰山区三模）将完全相同的物体 A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好能够匀速下降；若对物体A施加一个水平向右10N的拉力F1，可以使物体B以0.1m/s的速度匀速上升；若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力F2，可以使 A、B一起水平向左做匀速直线运动。忽略绳重及摩擦，不增减器件。下列说法中（ ）
①B匀速下降时，A受到的摩擦力为10N
②动滑轮的重力为6N
③B匀速上升时，拉力F1的功率为2W
④该滑轮组的机械效率最大为80%
A．只有①②正确B．只有②④正确C．只有③④正确D．只有①③正确
【答案】C
【分析】由图可知，通过动滑轮绳子的段数n＝2。
①物体B恰好能够匀速下降时，物体A处于平衡状态，受到的向右的滑动摩擦力f和向左绳子的拉力作用处于平衡状态，二力大小相等，忽略绳重及摩擦，根据F＝（G+G动）得出等式；若对物体A施加一个水平向右10N的拉力F1，可以使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，根据影响滑动摩擦力大小因素可知此时物体A受到的摩擦力不变，对物体A受力分析可知，物体A受到向右的拉力拉力F1和向左摩擦力f、滑轮组绳子拉力F拉2作用处于平衡状态，根据物体A受到的合力为零得出等式，根据F＝（G+G动）表示出滑轮组绳子拉力，然后联立等式求出A受到的摩擦力；
②若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力F2，可以使 A、B一起水平向左做匀速直线运动，根据影响滑动摩擦力大小因素可知A、B受到的滑动摩擦力为2f，A、B整体受到向右的滑动摩擦力与滑轮组绳子的拉力是一对平衡力，据此求出滑轮组绳子拉力，根据F＝（F2+G动）得出等式求出动滑轮的重力；
③B匀速上升时，根据v绳＝nv物求出绳子自由端移动的速度，利用P＝＝＝F1v绳求出拉力F1的功率；
④根据题意求出物体B的重力，比较F2与GB的大小得出A、B一起水平向左做匀速直线运动时滑轮组的机械效率最大，根据η＝＝＝求出最大机械效率。
【解答】解：由图可知，通过动滑轮绳子的段数n＝2。
①物体B恰好能够匀速下降时，物体A处于平衡状态，受到的向右的滑动摩擦力f和向左绳子的拉力作用处于平衡状态，则此时滑轮组绳子的拉力F拉1＝f，
忽略绳重及摩擦，由F＝（G+G动）可得：F拉1＝（GB+G动），
即：f＝（GB+G动）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
若对物体A施加一个水平向右10N的拉力F1，可以使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，
因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙和压力的大小有关，所以，此时物体A受到的摩擦力不变，
对物体A受力分析可知，物体A受到向右的拉力F1和向左摩擦力f、滑轮组绳子拉力F拉2作用处于平衡状态，
所以：F1＝f+F拉2，即F拉2＝F1﹣f＝10N﹣f，
由滑轮组绳子拉力公式可得：F拉2＝（GB+G动），即10N﹣f＝（GB+G动）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②可得：A受到的摩擦力f＝5N，故①错误；
②若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力F2，可以使 A、B一起水平向左做匀速直线运动，
此时A、B受到的滑动摩擦力为2f，由A、B整体受到向右的滑动摩擦力与滑轮组绳子的拉力是一对平衡力可得，F拉3＝2f＝2×5N＝10N，
由滑轮组绳子拉力公式可得：F拉3＝（F2+G动），即10N＝（16N+G动），
解得：G动＝4N，故②错误；
③B匀速上升时，绳子自由端移动的速度：v绳＝nv物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，
拉力F1的功率：P＝＝＝F1v绳＝10N×0.2m/s＝2W，故③正确；
④物体B的重力：GB＝2f﹣G动＝2×5N﹣4N＝6N，
由F2＞GB可知，A、B一起水平向左做匀速直线运动时滑轮组的机械效率最大，
则最大机械效率η＝＝＝＝＝80%，故④正确。
故选：C。
二、填空题（本题共10小题，每空1分，共24分）
13．（2023•常德模拟）如图甲所示，轻质杠杆OA保持水平平衡（B为OA的中点），重物G＝20N，将重物的悬挂点和拉力的作用点互换位置，如下图所示，当杠杆仍保持水平平衡时，F乙＝ 40 N。在如图中，属于省力杠杆的是 甲 。（选填“甲”或“乙”）
【答案】40；甲。
【分析】（1）根据杠杆平衡条件求解F乙的大小；
（2）杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：
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。
【解答】解：如图乙，根据杠杆平衡条件可得：G×OA＝F乙×OB，
由题知，OA＝2OB，
则F乙＝＝＝2G＝2×20N＝40N；
图甲中，动力臂OA大于阻力臂OB，属于省力杠杆；
图乙中，动力臂OB小于阻力臂OA，属于费力杠杆；
故答案为：40；甲。
14．（2023•吉州区模拟）甲、乙两车同时从某地出发，沿平直路面向北行驶。两车牵引力的功率相同，其运动过程的s﹣t图象如图所示。以甲车为参照物，乙车向 南 运动（选填“南”或“北”），甲车与乙车行驶过程中受到的阻力之比为 3：2 。
【答案】南；3：2。
【分析】一个物体运动还是静止，决定于所选择的参照物，参照物不同，运动状态也不一样，这叫运动和静止的相对性。
根据P＝Fv得到牵引力之比，两车匀速运动，牵引力和阻力是平衡力，牵引力和阻力相等，阻力之比等于牵引力之比。
【解答】解：由图可知，甲汽车的速度大于乙汽车，两车同时向北行驶，如果以甲车为参照物，乙车南行驶。
由图可知，甲乙的速度之比：，
两车牵引力的功率相同，根据P＝＝Fv得到牵引力之比：，两车匀速运动，牵引力和阻力是平衡力，牵引力和阻力相等，阻力之比等于3：2。
故答案为：南；3：2。
15．（2023•镇平县模拟）工人师傅用如图所示滑轮组向楼上运送箱子，在30s内将45kg的箱子匀速向上竖直拉升了6m。绳子自由端的拉力是300N。这个过程中拉力做功的功率是 120 W，此次运送箱子，滑轮组的机械效率是 75% 。（g取10N/kg）
【答案】120；75%。
【分析】由图知，承担重物绳子的段数n＝2，绳端移动距离s＝nh，由W总＝Fs计算拉力所做的总功，利用P＝求得拉力做功的功率；由W有＝Gh计算有用功，从而计算出机械效率。
【解答】解：由图知，承担重物绳子的段数n＝2，
绳端移动距离s＝nh＝2×6m＝12m，
拉力所做的功（总功）：
W总＝Fs＝300N×12m＝3600J，
拉力做功的功率P＝＝120W；
对砂子做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝45kg×10N/kg×6m＝2700J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝75%。
故答案为：120；75%。
16．（2023春•遂平县期末）金金家的房子装修时，在如图所示的地面与窗台间放置一木板，将一箱瓷砖沿木板从地面匀速拉到窗台上，用时10s，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖总重力为500N，所用拉力为400N，此时拉力做的功为 2000 J，该装置的机械效率为 75% 。
【答案】2000；75%。
【分析】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。
【解答】解：做有用功为：W有＝Gh＝500N×3m＝1500J；
总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J；
机械效率为：η＝＝＝75%。
故答案为：2000；75%。
17．（2023•清江浦区模拟）自行车从发明到现在经过了很多改进。如图所示，1861年法国的米肖父子发明前轮大、后轮小，前轮上装有曲柄和能转动的踏板的自行车，并于1867年在巴黎博览会上展出。这种自行车若想提高速度，只需要将 前轮 （前轮/后轮）做的 大 （大/小）些，此时人骑车时踩踏板的力将 变大 （变大/变小）。
【答案】前轮；大；变大。
【分析】轮轴是一种省力机械，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是轴上力的几分之一，是省力杠杆。
【解答】解：由题意知，此自行车前轮部分相当于轮轴，动力作用在轴上，因此只需要将前轮做的大一些，就能提高速度，但此时人骑车时踩踏板的力将变大。
故答案为：前轮；大；变大。
18．（2023春•兴仁市期末）心肺复苏是有效的急救手段。在胸部按压时，对施救的位置要求非常准确，按压时双臂须伸直，某次急救时，小明用500N的力按压且下压深度为5cm，则连续按压30次小明至少需做功 750 J；之后，小明用拇指和食指紧捏病人鼻子，进行人工吹气使病人胸廓扩张，此时病人肺内气压 大于 （选填“大于”、“等于”或“小于”）外界大气压。
【答案】750；大于。
【分析】利用W＝Gh即可求出小明完成1次按压至少做的功；进一步求出整个施救过程连续按压30次做的功；
进行人工呼吸时，病人体内气压大于外界气压使病人胸腔扩张。
【解答】解：完成1次按压至少做功：W＝Gh＝500N×0.05m＝25J；
则连续按压30次做的功：W总＝30×25J＝750J；
用拇指和食指捏紧病人的鼻子，进行人工吹气使病人胸廓扩张，说明病人体内压强大于体外压强，外界大气压小于肺内气压。
故答案为：750；大于。
19．（2023•顺庆区校级模拟）如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体，拉力F的大小为20N。若物体和地面之间的摩擦力大小为30N，则A处的拉力大小为 30N ，滑轮组的机械效率为 75% 。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，知道物体和地面之间摩擦力的大小，从而可以计算出A处的拉力大小。
（2）本题中使用滑轮组水平拉动物体，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则s＝2s物，可利用公式η＝＝＝＝计算出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，已知物体和地面之间摩擦力为f＝30N，所以A处的拉力大小为FA＝f＝30N。
（2）从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则绳子自由端移动的距离s＝2s物，
而F＝20N，f＝30N，
该滑轮组的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：30N；75%。
20．（2023•罗庄区二模）无人机也普及到了乡村的角角落落！如图所示，临沂张巡会村村民正在使用无人机喷洒农药。一架无人机将2kg的药液瓶提升20m高，无人机对药瓶做了 400 J的功。我们能从不同方向看到无人机，是由于光照到无人机上发生了 漫 （选填“漫”或“镜面”）反射，这种反射 遵循 （选填“遵循”或“不遵循”）光的反射定律。（g取10N/kg）
【答案】漫；遵循。
【分析】（1）根据G＝mg计算药液瓶受到的重力，根据W＝Fs＝Gh计算提升药液瓶所做的功。
（2）能从各个方向看到本身不发光的物体，那说明这个物体反射的光线能向四面八方传播。这说明在这个物体上发生了漫反射的原因。这时，每一条反射光线都遵循光的反射定律。
【解答】解：药液瓶的重力为：G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N；
无人机将药液瓶提升20m高，对药瓶做的功为：
W＝Fs＝Gh＝20N×20m＝400J；
我们能从不同方向看到本身不发光的无人机，是因为光在无人机表面上发生了漫反射，反射光线射向各个方向的缘故。
在反射现象中，每一条光线都遵守光的反射定律。
故答案为：400；漫；遵循。
21．（2023春•麻章区期末）如图所示，质量为50g的金属小球从A处自由下滑。经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功为 0.2 J，重力做功的功率为 0.05 W。在整个活动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 0.1 J。（空气阻力忽略不计，g取10N/kg）
【答案】0.2；0.05；0.1。
【分析】（1）知道小球的质量，利用重力公式求小球的重力，又知道下降高度（在重力方向上移动的距离），利用W＝Gh求重力做功；根据公式P＝计算做功的功率；
（2）在整个运动过程中，小球的重力势能转化动能，又转化为重力势能，同时小球克服摩擦做功，消耗部分机械能转化为内能，故小球克服摩擦消耗的机械能等于小球前、后的重力势能之差。
【解答】解：金属小球的重力：G＝mg＝50×10﹣3kg×10N/kg＝0.5N，
由图可知，从A到B小球下降的高度hA＝40cm＝0.4m，
小球从A到B的过程中，重力做功：W＝Gh＝0.5N×0.4m＝0.2J；
重力做功的功率：P＝＝＝0.05W；
C点的高度hC＝20cm＝0.2m，
小球到达C时，克服摩擦消耗的机械能等于减少的重力势能，即：
W'＝ΔE＝G（hA﹣hC）＝0.5N×（0.4m﹣0.2m）＝0.1J。
故答案为：0.2；0.05；0.1。
22．（2023•丹阳市二模）如图，电子秤上支架质量不计，均匀细木棒OAB可绕O点自由转动，当支架支撑在A点时，调节O点高度，使木棒水平平衡，此时电子秤示数如图1所示，已知OA：OB＝2：5，细木棒的自重为 1.6 N。现在B点施加竖直向上拉力FB，电子秤示数与FB的关系图线为图2中的①，则图像中横坐标x点的数值为 0.8 N。若将支架从A点移至C点，电子秤示数与FB的关系图线变为图2中的 ② （选填数字序号）。（g＝10N/kg）
【答案】1.6；0.8；②。
【分析】（1）由图知台秤的示数为200g，根据F＝G＝mg算出杠杆对台秤的压力，根据台秤对杠杆的支持力与杠杆对台秤的压力是一对相互作用力，大小相等，据此得出F支＝F压，此时的杠杆以O为支点，杠杆的重力为阻力，台秤对杠杆的支持力为动力，根据杠杆的平衡条件算出杠杆的重力；
（2）台秤示数为零说明，台秤给杠杆的支持力为0，根据杠杆平衡条件列方程可得B点的力；
（3）根据杠杆平衡条件分析即可。
【解答】解：（1）支架对木棒的支持力F支＝G示＝mg＝200×10﹣3kg×10N/kg＝2N，
均匀细木棒的重心在木棒OAB的中心，根据杠杆平衡条件可得，G×OB＝F支×OA，代入OA：OB＝2：5，可得杠杆自身的重力G＝F支＝×2N＝1.6N；
（2）台秤示数为零说明，台秤给杠杆的支持力为0，根据杠杆平衡条件可得G×OB＝FB×OB，代入数据可得1.6N×OB＝FB×OB，解方程可得FB＝0.8N；
（3）细木棒重力不变，重力的力臂不变，重力与重力力臂的乘积不变；
若将支架从A点移至C点，支架与O点之间的距离变大，即支架与O点之间力臂变大，
根据杠杆平衡条件可知G×OB＝F支×OC+FB×OB，在B点的拉力相同时，F支变小，即台秤的示数将变小，
台秤示数为零说明，台秤给杠杆的支持力为0，根据杠杆平衡条件有G×OB＝F×OB；所以施加的力不变，故选②。
故答案为：1.6；0.8；②。
三．解答题（本题共8小题，共40分）
23．（2023•殷都区模拟）节约用水，人人有责。如图是用水后关水龙头的示意图，O为支点，F2为阻力，请画出：F2的力臂l2以及A处所用最小力F1的方向。
【答案】
【分析】（1）力臂是支点到力的作用线的垂线；
（2）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作为动力臂，动力臂最长，据此可解决此题。
【解答】解：反向延长力F2的作用线，过支点O作阻力F2作用线的垂线段，即为阻力F2的力臂l2；
根据杠杆平衡条件，阻力与阻力臂不变时，要动力最小，则动力臂应最长，连接支点O与A点，则OA为最长的动力臂L1；阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，从A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，如下图所示：
24．（2023•咸宁模拟）某人利用滑轮组向下拉绳提起物体，请在图中画出绳子绕法。
【答案】见试题解答内容
【分析】在绕线时，可以从动滑轮或定滑轮绕起，在题目中要根据实际情况而定，本题要注意绳子自由端的拉力方向应向下。
【解答】解：由题意知，站在地面上的人用滑轮组向下拉绳提起物体，所以绳子自由端的拉力方向应向下，然后“倒着”把线绕回去，绳子应系在定滑轮的固定挂钩上，如图所示：
25．（2023春•思明区校级期末）在探究杠杆平衡条件的实验中。
（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于 平衡 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 右 调节，这样做的目的是： 消除杠杆自重的影响 ，并且便于测量力臂。
（2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的一端会下沉，要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码悬挂位置和右侧钩码数量的前提下，只需将 左侧减去一个钩码 即可；
（3）如图丙所示，已知每个钩码重0.5N，用弹簧测力计在图示位置施加一个竖直向上的力，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数为 2 N；
（4）此实验多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬佳位置，收集杠杆平衡时多组动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是 寻找普遍规律 （选填“减小误差”或“寻找普遍规律”）；
（5）小李同学将甲图状况调节成水平平衡后，进行丁图实验（两弹簧测力计不同时使用，测力计挂钩钩在4格处）。
①将弹簧测力计向右下方向拉，示数为F3，力与水平方向成α角，杠杆水平平衡；
②将该弹簧测力计的方向改为向左下方拉，示数为F4，力与水平方向成β角，杠杆水平平衡。若α＞β，则F3 ＜ F4（选填“＞”或“＝”或“＜”）。
【答案】（1）平衡；右；消除杠杆自重的影响；（2）左侧减去一个钩码；（3）2；（4）寻找普遍规律； （5）②＜。
【分析】（1）杠杆处于静止状态或匀速转动状态时，杠杆处于平衡状态；
杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，为了消除杠杆自重的影响，便于测量力臂；因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；要使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的一端移动；
（2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，据此分析；
（3）初中物理用实验探究物理问题时要进行多次实验，有的是为了多次测量求平均值来减小误差；有的是多次测量发现变化规律；有的是为了使实验结论具有普遍性；
（4）阻力、阻力臂不变，动力与动力臂成反比，基础分析。
【解答】解：（1）杠杆平衡是指杠杆在力的作用下处于静止状态或匀速转动状态。调节杠杆在水平位置平衡，杠杆左端偏高，平衡螺母应向上翘的左端移动。
使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重的影响。
（2）不改变钩码悬挂位置和右侧钩码位置时，即不改变动力臂和阻力大小的情况下，只需将左侧钩码减去一个，即可保持平衡；
（3）一个钩码重为G＝0.5N，一格的长度为L；根据杠杆的平衡条件可得3×0.5N×4L＝F×3L；解得F＝2N，故此时弹簧测力计的示数为2N；
（4）探究杠杆平衡的条件时进行多次实验，多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置，收集杠杆平衡时多组动力，动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是通过实验数据总结实验结论，使实验结论具有普遍性，避免偶然性。
（5）根如图丁所示，据阻力、阻力臂不变，动力与动力臂成反比，在杠杆上的长度相同，角度越大，力臂越大（90°以下），力越小，若α＜β，则 F3＜F4。
故答案为：（1）平衡；右；消除杠杆自重的影响；（2）左侧减去一个钩码；（3）2；（4）寻找普遍规律； （5）②＜。
26．（2023•东坡区校级模拟）在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调节。调平后，若在A处挂3个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，则需在B点挂 2 个钩码。（每个钩码的重量相等）
（2）小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如表。
①由图2可知，第4次实验中弹簧测力计示数为 0.8 N；
②第4次实验中滑轮组的机械效率为 83 %（结果保留整数）；
③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。某次实验测得物重G＝4N、斜面长s＝1m、高h＝0.2m，若机械效率η＝80%，则物体在斜面上受到的摩擦力为 0.2 N。
【答案】（1）右；2；（2）①0.8；②83；③变大；（3）0.2。
【分析】（1）在调平杠杆平衡时，杠杆的哪端高，平衡螺母要向哪端移动；根据杠杆的平衡条件得出B点所挂钩码的个数；
（2）①根据图2确定测力计的量程和分度值，然后根据指针位置读出测力计的示数；
②根据公式计算第4次实验中滑轮组的机械效率；
③使用滑轮组提升重物时，克服动滑轮重力做的功为额外功，根据表中数据分析减小动滑轮重力时机械效率的变化；
（3）首先由W有＝Gh计算有用功，再根据求出总功，然后根据W额＝W总﹣W有计算额外功，最后根据计算物体在斜面上受到的摩擦力。
【解答】解：
（1）根据图1可知，杠杆的右端上翘，说明右端轻，因此平衡螺母应该向右调节；
设杠杆上每个小格的长度为L，每个钩码的重力为G，
根据杠杆的平衡条件可得3G×2L＝nG×3L，解得n＝2，所以需要在B点挂2个钩码；
（2）①根据图2可知，测力计的分度值为0.2N，则第4次实验时测力计的示数为0.8N；
②第4次实验中，滑轮组的机械效率为：＝×100%≈83%；
③使用滑轮组提升重物时，克服动滑轮重力做的功为额外功；
由常识可知塑料滑轮比铝质滑轮的重力要小一些，则由表中3、4两次实验可知，提升同一物体时，第4次实验时动滑轮重力较小，且第4次滑轮组的机械效率较高，所以，可得出结论：提升同一物体时，减小动滑轮的重力，滑轮组的机械效率将变大；
（3）利用斜面做的有用功：W有＝Gh＝4N×0.2m＝0.8J，
由机械效率公式可得总功：，
克服摩擦做的额外功：W额＝W总﹣W有＝1J﹣0.8J＝0.2J，
由W额＝fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力：。
故答案为：（1）右；2；（2）①0.8；②83；③变大；（3）0.2。
27．（2023•丹东校级二模）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小彤用同一滑轮组进行了三次实验如图所示，实验数据记录如表：
（1）实验中要竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升。
（2）表格中第3次实验的机械效率为 90.9% 。（百分数前保留一位小数）
（3）分析表中数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与 物体的重力 有关。
（4）根据实验结论，若该滑轮组提升物体时机械效率为92.1%，物体的重力可能为 D 。（填字母符号）
A.1N
B.3N
C.5N
D.8N
（5）小彤改变动滑轮重，提升同一物体多次实验，根据所测数据绘制出图象丁。由图象可知：被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越 低 （填“高”或“低”）。
（6）根据所学知识，滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关，分析图象丁中的A点可知，被提升物体所受的重力一定 大于 （填“小于”、“等于”或“大于”）40N。
【答案】（1）匀速；（2）90.9%；（3）物体的重力；（4）D；（5）低；（6）大于。
【分析】（1）在实验过程中，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计；
（2）由表中数据，由η＝＝求出第3次实验中滑轮组的机械效率；
（3）纵向分析数据可得结论得出结论；
（4）根据（3）结合分析；
（5）根据机械效率与动滑轮重的关系得出相应的结论；
（6）若忽略绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝即可求出被提升物体所受的重力。
【解答】解：（1）在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小；
（2）由表中数据可得第3次的总功为：W总＝Fs＝2.2N×0.3m＝0.66J，
第3次实验中滑轮组的机械效率为：η＝＝＝×100%≈90.9%；
（3）纵向分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（4）根据“用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高”，所以，若该滑轮组提升物体时机械效率为92.1%，物体的重力应该大于6N，可能为8N，故D符合题意；
故选：D；
（5）根据图丁可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
（6）根据图丁可知，当动滑轮重为10N时，滑轮组的机械效率为80%；
若忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
所以，被提升物体所受的重力：G＝＝40N，
但由于绳重和摩擦力使得额外功变大，根据η＝＝＝知，在机械效率不变时，额外功增大，有用功也增大，若提升相同高度，物体的重力会大于40N，故C正确。
故选：C。
故答案为：（1）匀速；（2）90.9%；（3）物体的重力；（4）D；（5）低；（6）大于。
28．（2023•南通）如图所示，小明的质量为60kg，他在30s内完成了10个引体向上，每次重心上升50cm，g取10N/kg。求：
（1）小明所受重力的大小；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功；
（3）30s内克服重力做功的功率。
【答案】（1）小明所受重力为600N；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功为300J；
（3）30s内克服重力做功的功率为100W。
【分析】（1）小明所受的重力根据G＝mg计算；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功根据W＝Gh计算；
（3）先根据题意计算30s内克服重力做的总功，然后根据P＝计算30s内克服重力做功的功率。
【解答】解：（1）小明所受的重力为G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功W＝Gh＝600N×0.5m＝300J；
（3）30s内克服重力做的功W总＝10W＝10×300J＝3000J，
30s内克服重力做功的功率P＝＝＝100W。
答：（1）小明所受重力为600N；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功为300J；
（3）30s内克服重力做功的功率为100W。
29．（2023春•淮北期末）如图所示，杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O。若不计其自重，在挂钩处悬挂被称物体，此时秤砣悬挂在D点，杆秤处于平衡状态。已知CO＝4cm，OD＝8cm，秤砣的质量为1kg，g取10N/kg。
（1）图中被称物体的质量是多少？
（2）若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，求OB的长度。
【答案】（1）图中被称物体的质量是2kg；
（2）若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，OB的长度为80cm。
【分析】（1）已知阻力与阻力臂、动力臂，由杠杆平衡条件可以求出动力，即物体的重力，根据G＝mg求出物体的质量；
（2）已知阻力、阻力臂、动力，由杠杆平衡条件可以求出动力臂。
【解答】解：（1）秤砣的重力G秤砣＝m秤砣g＝1kg×10N/kg＝10N，
由杠杆的平衡条件得：G物×OC＝G秤砣×OD，
即：G物×4cm＝10N×8cm，
解得：G物＝20N，
则图中被称物体的质量：m物＝＝＝2kg；
（2）被称物体的重大重力：Gmax＝mmaxg＝20kg×10N/kg＝200N，
由杠杆的平衡条件得：Gmax×OC＝G秤砣×OB，
即：200N×4cm＝10N×OB，
解得：OB＝80cm。
故答案为：（1）图中被称物体的质量是2kg；
（2）若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，OB的长度为80cm。
30．（2023春•达川区期中）用如图所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体（物体不吸水、不沾水），已知物体的高度为1m，底面积为0.12m2，质量为210kg，物体始终以0.5m/s的速度匀速上升，物体完全提出水面后匀速上升时，滑轮组的机械效率为87.5%。（不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）求：
（1）当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强；
（2）物体完全提出水面后匀速上升时，拉力F的功率；
（3）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率。
【答案】（1）当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强为1×104Pa；
（2）物体完全提出水面后匀速上升时，拉力F的功率为1200W；
（3）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率为75%。
【分析】（1）根据p＝ρgh求物体底部受到水的压强；
（2）根据G＝mg求物体的重力，由图可知n＝4，利用η＝＝＝＝求绳子自由端的拉力，绳子自由端移动的速度v＝nv物，利用P＝＝＝Fv求拉力做功的功率；
（3）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力，根据体积公式求出物体的体积，物体浸没在水中时排开水的体积等于物体的体积，根据阿基米德原理求出物体受到的浮力，根据力的平衡条件求出物体浸没在水中匀速上升时受到的拉力，利用不计绳重、摩擦及水的阻力时η＝＝＝＝求物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由题意可知，当物体的上表面刚好与水面相平时，物体底部处水的深度h＝1m，
物体底部受到水的压强：
p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m＝1×104Pa；
（2）物体的重力：
G＝mg＝210kg×10N/kg＝2100N，
由图可知n＝4，由η＝＝＝＝可知，绳子自由端的拉力：
F＝＝＝600N，
绳子自由端移动的速度：
v＝nv物＝4×0.5m/s＝2m/s，
拉力做功的功率：
P＝＝＝Fv＝600N×2m/s＝1200W；
（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＝4×600N﹣2100N＝300N，
物体的体积：V＝Sh＝0.12m2×1m＝0.12m3，
因为物体浸没在水中，所以，物体排开水的体积：
V排＝V＝0.12m3，
此时物体受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.12m3＝1200N，
由力的平衡条件可知，物体受到的拉力：
F拉＝G﹣F浮＝2100N﹣1200N＝900N，
因为不计绳重、摩擦及水的阻力，所以物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝75%。
答：（1）当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强为1×104Pa；
（2）物体完全提出水面后匀速上升时，拉力F的功率为1200W；实验次数
滑轮材质
钩码的重力G/N
钩码提升的高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η/%
1
铝
1
0.1
0.6
0.3
56%
2
铝
2
0.1
1.0
0.3
67%
3
铝
2
0.2
1.0
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.6
次数
物重/N
物体上升
距离/cm
测力计示数/N
测力计
上升距离/cm
机械效率/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
88.9
3
6
10
2.2
30
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1．（2023•清江浦区模拟）开明中学大课间举行2分钟跳绳活动，同学们每天坚持练习，试估测一位同学每一次跳绳时克服重力做的功为（ ）
A．3JB．30JC．300JD．3000J
【答案】B
【分析】估计中学生的质量和跳绳重心每次上升的高度，再利用W＝Gh＝mgh求每一次跳绳时克服重力做的功。
【解答】解：一名中学生的质量m＝50kg，跳绳高度约为h＝6cm＝0.06m，则每一次跳绳时克服重力做的功为：
W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.06m＝30J。故B正确，ACD错误。
故选：B。
2．（2023春•公主岭市期末）如图所示，图（a）杠杆水平平衡。若图（b）在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，则（ ）
A．仍然平衡B．右端下降
C．左端下降D．以上都有可能
【答案】B
【分析】（a）图杠杆是平衡的，原因是两边的力和力臂的乘积相等，（b）图分别加挂一个等重的物体后，分析两边的力和力臂的乘积是否还相等，据此判断丁图的杠杆是否还平衡。
【解答】解：设一个钩码重为G，杠杆一格长为L，（a）图杠杆平衡是因为：2G×2L＝G×4L；
（b）图分别加挂一个等重的物体后（为便于研究，设物体的重为G'），
左边力与力臂的乘积：2G×2L+G'×2L，
右边力与力臂的乘积：G×4L+G'×4L，
因为G'×2L＜G'×4L，即右边力与力臂的乘积较大，
所以杠杆不能平衡，右端下沉；故B正确，CD错误
故选：B。
3．（2023•淮阳区校级模拟）小柯用图中装置提升重为G的物体，不计摩擦、绳重，下列说法正确的是（ ）
A．两个滑轮均为定滑轮
B．人将绳子拉过2m，物体上升1m
C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力大小为
D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向
【答案】B
【分析】滑轮的轴固定不动的是定滑轮，轴与物体一起移动的是动滑轮；
定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力但要费距离。
【解答】解：A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，故A错误；
B、图中的滑轮组的绳子股数是n＝2，如果绳子的自由端通过2m，物体上升h＝×2m＝1m，故B正确；
C、不计摩擦、绳重，考虑动滑轮自重，拉力F＝（G+G动），故C错误；
D、使用滑轮组能省力，图中上方的定滑轮能改变力的方向，故D错误。
故选：B。
4．（2023•聊城）杂技是我市对外文化交流的重要名片，也是国家级首批非物质文化遗产。如图是杂技表演中男演员举着头上顶碗的女演员，并在舞台上保持静止的情景。关于此情景下列说法正确的是（ ）
A．女演员相对于男演员是运动的
B．女演员对头上的碗没有做功
C．男演员所受的重力与舞台对男演员的支持力是一对相互作用力
D．女演员对男演员的压力与男演员对女演员的支持力是一对平衡力
【答案】B
【分析】（1）在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，则运动，不发生变化，则静止；
（2）做功的两个必要条件是：一是物体受到力的作用；二是物体在这个力的方向上通过一定的距离；
（3）相互作用力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在两个物体上；
（4）平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上。
【解答】解：A、男演员举着女演员静止不动，女演员与男演员之间没有位置的变化，女演员相对于男演员是静止的，故A错误；
B、男演员举着头上顶碗的女演员，在舞台上保持静止，女演员对头上的碗有力的作用，但碗没有在力的方向上通过一定距离，故女演员对头上的碗没有做功，故B正确；
C、男演员所受的重力与舞台对男演员的支持力，作用在同一物体上，不是一对相互作用力，故C错误；
D、女演员对男演员的压力与男演员对女演员的支持力，作用在两个物体上，不是一对平衡力，故D错误。
故选：B。
5．（2023春•松原期末）如图老人体重比小孩的大，爬上相同的楼梯，下列说法中错误的是（ ）
A．小孩体重小做的功少
B．老人体重大做的功多
C．小孩比老人先到达，小孩的功率一定大
D．老人比小孩先到达，老人的功率一定大
【答案】C
【分析】老人与小孩爬相同的楼梯，h相同，但体重不同，根据W＝Gh判断两人做功的大小关系；
比较老人与小孩做功大小和所用时间大小，利用P＝比较二人功率大小。
【解答】解：AB、爬相同的楼梯，h相同，老人体重比小孩的大，根据W＝Gh可知，老人比小孩做功多，故AB正确；
C、小孩比老人先到达，但小孩做的功少，由P＝可知，小孩的功率大小不能确定，故C错误；
D、老人比小孩先到达，老人做的功多，由P＝可知，老人的功率一定大，故D正确。
故选：C。
6．（2023春•郧阳区期末）疫情期间，运送防疫物资车辆途中被巨石挡住了通路，医务人员用撬棍将石头撬开。如果在撬棍A端分别沿如图三个方向用力，下列关于支点位置和用力最小的说法是（ ）
A．C为支点，F1最小
B．B为支点，F2最小
C．B为支点，F3最小
D．A为支点，三个方向用力一样大
【答案】B
【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。
【解答】解：根据杠杆平衡条件可得，想要动力最小，则动力臂需要最大，由图可知，动力臂最大为AB，最小力应该垂直于AB，故F2最小。
故选：B。
7．（2023春•潮阳区校级期末）在粗糙程度均匀的水平地面上的运动物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F﹣t和v﹣t图象分别如图甲和图乙所示。下列的分析正确的是（ ）
A．3～6s物体受到的摩擦力为9N
B．0～6s内拉力的功率逐渐变小
C．0～3s内拉力做功为9J
D．第10s拉力的功率为6W
【答案】D
【分析】（1）由图乙知，9～12s时物体的运动状态，由图甲，结合二力平衡知识可知物体受到的摩擦力，由图乙知，3～6s物体的运动状态，根据滑动摩擦力的影响因素可判断3～6s时物体受到的摩擦力；
（2）根据公式P＝＝＝Fv，结合图示分析0～6s内拉力的功率的变化；
（3）由0～3s物体的运动状态，根据W＝Fs可知拉力是否做功；
（4）由图象知，第10s物体的速度和物体受到的拉力，根据s＝vt和P＝＝＝Fv计算拉力的功率。
【解答】解：
A、由图乙知，9～12s时物体做匀速直线运动，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，由图甲知，此时物体受到的拉力F＝6N，所以f＝F＝6N，
由图乙知，3～6s物体加速运动，物体对水平地面的压力和接触面的粗糙程度不度，所以物体受到的摩擦力大小与9～12s时的摩擦力大小相等，等于6N，故A错误；
B、由图乙知，0～3s时物体处于静止状态（速度为0），由P＝Fv知，此过程中拉力功率为0；
3～6s物体加速运动，拉力为F＝9N，由P＝＝＝Fv可知，功率逐渐变大。所以0～6s内拉力的功率先不变，后增大，故B错误；
C、0～3s时物体处于静止状态，由W＝Fs知，此过程拉力不做功，故C错误；
D、由图象知，第10s物体的速度v＝1m/s，拉力F＝6N，拉力的功率P＝Fv＝6N×1m/s＝6W，故D正确。
故选：D。
8．（2023•高新区校级模拟）如图1所示是我国古代科学技术著作《天工开物》记载的水碓图。水流冲击水轮转动，水轮上离支架比较近的板通过碓尾把碓头的石杵举起、落下，不断舂米，如图2所示。水轮一小时可提升质量为2880kg的水升高3.5m，每分钟水对水轮做功为2400J，g取10N/kg，忽略摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．水流冲击水轮的功率为2487W
B．水轮能连续转动是受到惯性的作用
C．水轮旋转一小时提升水的机械效率为70%
D．若考虑木杆的自重，将B向左移动时，杠杆的机械效率不变
【答案】C
【分析】（1）根据功率公式计算水轮机的功率。
（2）水轮能连续转动是因为水不断对它做功。
（3）根据效率公式计算。
（4）
【解答】解：A、水流冲击水轮的功率为：，故A错误；
B、水轮能连续转动是因为水不断对它做功，惯性是物体的性质，不是一种作用，故B错误；
C、水轮旋转一小时提升水做的有用功为：W有＝Gh＝mgh＝2880kg×10N/kg×3.5m＝1.008×105J；
水轮机做的总功为：；机械效率为：，故C正确；
D、若考虑木杆的自重，将B向左移动时，额外功不变，有用功变多，有用功与总功的比值变大，杠杆的机械效率变大，故D错误。
故选：C。
9．（2023•五华区校级模拟）如图所示，分别用滑轮和滑轮组匀速提升同一重物G时，所用拉力分别为F1、F2、F3、F4，若不计绳重、动滑轮重及摩擦，则下列关系式正确的是（ ）
A．F1＜F2＜F3＜F4B．F1＞F2＞F3＞F4
C．F4＜F2＜F1＜F3D．F4＜F2＝F3＜F1
【答案】C
【分析】（1）F1、F2、F3根据定滑轮不省力，动滑轮省一半力的特点进行分析即可；
（2）用滑轮组来拉升重物时，绳子拉力的计算，就是看有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一。
【解答】解：若不计绳重、动滑轮重及摩擦，
第一图，用F1的力提升重物时，用的是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不省力也不费力，故F1＝G；
第二图，不计摩擦和动滑轮重，用F2的力提升重物时，用的是动滑轮，根据动滑轮能够省一半的力，故F2＝；
第三图，用F3的力提升重物时，用的是动滑轮，但是，F3作用在动滑轮的轮轴上，故G＝，即F3＝2G；
第四图，n＝3，F4＝；
故F4＜F2＜F1＜F3。故C正确，ABD错误。
故选：C。
10．（2023•振安区校级二模）近年来我国为了改善百姓的居住条件，对老旧小区进行了改造。如图所示，是一名工人利用滑轮组匀速移动重为3500N的建材，手的拉力为1000N，物体的移动速度为0.1m/s，用时10s，物体受到地面的摩擦力为1600N，不计绳重和滑轮组的摩擦，下列正确的是（ ）
A．绳子自由端拉力F的功率为100W
B．动滑轮重400N
C．此工人的质量可以小于100kg
D．该滑轮组的机械效率为89.7%
【答案】B
【分析】（1）拉力端移动速度等于物体移动速度的2倍，再利用P＝＝＝Fv求拉力做功功率；
（2）不计绳重和滑轮组的摩擦，F＝（f+G动），据此求动滑轮重力；
（3）比较拉力与人的重力，得出结论；
（4）由图知，n＝2，拉力端移动距离等于物体移动距离的2倍，根据η＝＝＝＝求出滑轮组的机械效率。
【解答】解：
A、由图知，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，则拉力做功功率：P＝Fv＝1000N×0.2m/s＝200W，故A错误；
B、不计绳重和滑轮组的摩擦，根据F＝（f+G动）可得动滑轮重力：G动＝2F﹣f＝2×1000N﹣1600N＝400N，故B正确；
C、人受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力，竖直向上的拉力最大等于竖直向下的重力，即F≤G，所以此工人的质量不可以小于＝100kg，故C错误；、
D、拉力端移动距离s＝2s物，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%，故D错误。
故选：B。
11．（2023•孝义市三模）图甲是我国科技含量最高的特大型公、铁两用斜拉索桥梁——芜湖长江大桥。将大桥的结构进行简化，取其部分可抽象成如图乙所示的模型，其他因素不变，如果只把拉索与桥塔的固定点上移，则可以（ ）
A．增加动力B．减小阻力C．增加动力臂D．增加阻力臂
【答案】C
【分析】通过只把拉索与桥塔的固定点上移，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。
【解答】解：由图可知，若增加塔桥的高度，即增加了支点O到钢索拉力（即动力）F1的距离，即增大了拉力的力臂L1，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，拉力的力臂越大，拉力越小即桥对钢索的拉力就越小，故C正确，ABD错误‘
故选：C。
12．（2023•泰山区三模）将完全相同的物体 A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好能够匀速下降；若对物体A施加一个水平向右10N的拉力F1，可以使物体B以0.1m/s的速度匀速上升；若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力F2，可以使 A、B一起水平向左做匀速直线运动。忽略绳重及摩擦，不增减器件。下列说法中（ ）
①B匀速下降时，A受到的摩擦力为10N
②动滑轮的重力为6N
③B匀速上升时，拉力F1的功率为2W
④该滑轮组的机械效率最大为80%
A．只有①②正确B．只有②④正确C．只有③④正确D．只有①③正确
【答案】C
【分析】由图可知，通过动滑轮绳子的段数n＝2。
①物体B恰好能够匀速下降时，物体A处于平衡状态，受到的向右的滑动摩擦力f和向左绳子的拉力作用处于平衡状态，二力大小相等，忽略绳重及摩擦，根据F＝（G+G动）得出等式；若对物体A施加一个水平向右10N的拉力F1，可以使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，根据影响滑动摩擦力大小因素可知此时物体A受到的摩擦力不变，对物体A受力分析可知，物体A受到向右的拉力拉力F1和向左摩擦力f、滑轮组绳子拉力F拉2作用处于平衡状态，根据物体A受到的合力为零得出等式，根据F＝（G+G动）表示出滑轮组绳子拉力，然后联立等式求出A受到的摩擦力；
②若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力F2，可以使 A、B一起水平向左做匀速直线运动，根据影响滑动摩擦力大小因素可知A、B受到的滑动摩擦力为2f，A、B整体受到向右的滑动摩擦力与滑轮组绳子的拉力是一对平衡力，据此求出滑轮组绳子拉力，根据F＝（F2+G动）得出等式求出动滑轮的重力；
③B匀速上升时，根据v绳＝nv物求出绳子自由端移动的速度，利用P＝＝＝F1v绳求出拉力F1的功率；
④根据题意求出物体B的重力，比较F2与GB的大小得出A、B一起水平向左做匀速直线运动时滑轮组的机械效率最大，根据η＝＝＝求出最大机械效率。
【解答】解：由图可知，通过动滑轮绳子的段数n＝2。
①物体B恰好能够匀速下降时，物体A处于平衡状态，受到的向右的滑动摩擦力f和向左绳子的拉力作用处于平衡状态，则此时滑轮组绳子的拉力F拉1＝f，
忽略绳重及摩擦，由F＝（G+G动）可得：F拉1＝（GB+G动），
即：f＝（GB+G动）﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
若对物体A施加一个水平向右10N的拉力F1，可以使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，
因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙和压力的大小有关，所以，此时物体A受到的摩擦力不变，
对物体A受力分析可知，物体A受到向右的拉力F1和向左摩擦力f、滑轮组绳子拉力F拉2作用处于平衡状态，
所以：F1＝f+F拉2，即F拉2＝F1﹣f＝10N﹣f，
由滑轮组绳子拉力公式可得：F拉2＝（GB+G动），即10N﹣f＝（GB+G动）﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②可得：A受到的摩擦力f＝5N，故①错误；
②若将物体B取下放置在A的正上方，并对动滑轮施加一个竖直向下16N的拉力F2，可以使 A、B一起水平向左做匀速直线运动，
此时A、B受到的滑动摩擦力为2f，由A、B整体受到向右的滑动摩擦力与滑轮组绳子的拉力是一对平衡力可得，F拉3＝2f＝2×5N＝10N，
由滑轮组绳子拉力公式可得：F拉3＝（F2+G动），即10N＝（16N+G动），
解得：G动＝4N，故②错误；
③B匀速上升时，绳子自由端移动的速度：v绳＝nv物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，
拉力F1的功率：P＝＝＝F1v绳＝10N×0.2m/s＝2W，故③正确；
④物体B的重力：GB＝2f﹣G动＝2×5N﹣4N＝6N，
由F2＞GB可知，A、B一起水平向左做匀速直线运动时滑轮组的机械效率最大，
则最大机械效率η＝＝＝＝＝80%，故④正确。
故选：C。
二、填空题（本题共10小题，每空1分，共24分）
13．（2023•常德模拟）如图甲所示，轻质杠杆OA保持水平平衡（B为OA的中点），重物G＝20N，将重物的悬挂点和拉力的作用点互换位置，如下图所示，当杠杆仍保持水平平衡时，F乙＝ 40 N。在如图中，属于省力杠杆的是 甲 。（选填“甲”或“乙”）
【答案】40；甲。
【分析】（1）根据杠杆平衡条件求解F乙的大小；
（2）杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：
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。
【解答】解：如图乙，根据杠杆平衡条件可得：G×OA＝F乙×OB，
由题知，OA＝2OB，
则F乙＝＝＝2G＝2×20N＝40N；
图甲中，动力臂OA大于阻力臂OB，属于省力杠杆；
图乙中，动力臂OB小于阻力臂OA，属于费力杠杆；
故答案为：40；甲。
14．（2023•吉州区模拟）甲、乙两车同时从某地出发，沿平直路面向北行驶。两车牵引力的功率相同，其运动过程的s﹣t图象如图所示。以甲车为参照物，乙车向 南 运动（选填“南”或“北”），甲车与乙车行驶过程中受到的阻力之比为 3：2 。
【答案】南；3：2。
【分析】一个物体运动还是静止，决定于所选择的参照物，参照物不同，运动状态也不一样，这叫运动和静止的相对性。
根据P＝Fv得到牵引力之比，两车匀速运动，牵引力和阻力是平衡力，牵引力和阻力相等，阻力之比等于牵引力之比。
【解答】解：由图可知，甲汽车的速度大于乙汽车，两车同时向北行驶，如果以甲车为参照物，乙车南行驶。
由图可知，甲乙的速度之比：，
两车牵引力的功率相同，根据P＝＝Fv得到牵引力之比：，两车匀速运动，牵引力和阻力是平衡力，牵引力和阻力相等，阻力之比等于3：2。
故答案为：南；3：2。
15．（2023•镇平县模拟）工人师傅用如图所示滑轮组向楼上运送箱子，在30s内将45kg的箱子匀速向上竖直拉升了6m。绳子自由端的拉力是300N。这个过程中拉力做功的功率是 120 W，此次运送箱子，滑轮组的机械效率是 75% 。（g取10N/kg）
【答案】120；75%。
【分析】由图知，承担重物绳子的段数n＝2，绳端移动距离s＝nh，由W总＝Fs计算拉力所做的总功，利用P＝求得拉力做功的功率；由W有＝Gh计算有用功，从而计算出机械效率。
【解答】解：由图知，承担重物绳子的段数n＝2，
绳端移动距离s＝nh＝2×6m＝12m，
拉力所做的功（总功）：
W总＝Fs＝300N×12m＝3600J，
拉力做功的功率P＝＝120W；
对砂子做的有用功：
W有＝Gh＝mgh＝45kg×10N/kg×6m＝2700J，
滑轮组的机械效率：
η＝＝＝75%。
故答案为：120；75%。
16．（2023春•遂平县期末）金金家的房子装修时，在如图所示的地面与窗台间放置一木板，将一箱瓷砖沿木板从地面匀速拉到窗台上，用时10s，已知窗台高3m，木板长5m，瓷砖总重力为500N，所用拉力为400N，此时拉力做的功为 2000 J，该装置的机械效率为 75% 。
【答案】2000；75%。
【分析】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。
【解答】解：做有用功为：W有＝Gh＝500N×3m＝1500J；
总功为：W总＝Fs＝400N×5m＝2000J；
机械效率为：η＝＝＝75%。
故答案为：2000；75%。
17．（2023•清江浦区模拟）自行车从发明到现在经过了很多改进。如图所示，1861年法国的米肖父子发明前轮大、后轮小，前轮上装有曲柄和能转动的踏板的自行车，并于1867年在巴黎博览会上展出。这种自行车若想提高速度，只需要将 前轮 （前轮/后轮）做的 大 （大/小）些，此时人骑车时踩踏板的力将 变大 （变大/变小）。
【答案】前轮；大；变大。
【分析】轮轴是一种省力机械，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是轴上力的几分之一，是省力杠杆。
【解答】解：由题意知，此自行车前轮部分相当于轮轴，动力作用在轴上，因此只需要将前轮做的大一些，就能提高速度，但此时人骑车时踩踏板的力将变大。
故答案为：前轮；大；变大。
18．（2023春•兴仁市期末）心肺复苏是有效的急救手段。在胸部按压时，对施救的位置要求非常准确，按压时双臂须伸直，某次急救时，小明用500N的力按压且下压深度为5cm，则连续按压30次小明至少需做功 750 J；之后，小明用拇指和食指紧捏病人鼻子，进行人工吹气使病人胸廓扩张，此时病人肺内气压 大于 （选填“大于”、“等于”或“小于”）外界大气压。
【答案】750；大于。
【分析】利用W＝Gh即可求出小明完成1次按压至少做的功；进一步求出整个施救过程连续按压30次做的功；
进行人工呼吸时，病人体内气压大于外界气压使病人胸腔扩张。
【解答】解：完成1次按压至少做功：W＝Gh＝500N×0.05m＝25J；
则连续按压30次做的功：W总＝30×25J＝750J；
用拇指和食指捏紧病人的鼻子，进行人工吹气使病人胸廓扩张，说明病人体内压强大于体外压强，外界大气压小于肺内气压。
故答案为：750；大于。
19．（2023•顺庆区校级模拟）如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体，拉力F的大小为20N。若物体和地面之间的摩擦力大小为30N，则A处的拉力大小为 30N ，滑轮组的机械效率为 75% 。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，知道物体和地面之间摩擦力的大小，从而可以计算出A处的拉力大小。
（2）本题中使用滑轮组水平拉动物体，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则s＝2s物，可利用公式η＝＝＝＝计算出滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子对物体的拉力和物体受到的摩擦力是一对平衡力，已知物体和地面之间摩擦力为f＝30N，所以A处的拉力大小为FA＝f＝30N。
（2）从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则绳子自由端移动的距离s＝2s物，
而F＝20N，f＝30N，
该滑轮组的机械效率为：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%。
故答案为：30N；75%。
20．（2023•罗庄区二模）无人机也普及到了乡村的角角落落！如图所示，临沂张巡会村村民正在使用无人机喷洒农药。一架无人机将2kg的药液瓶提升20m高，无人机对药瓶做了 400 J的功。我们能从不同方向看到无人机，是由于光照到无人机上发生了 漫 （选填“漫”或“镜面”）反射，这种反射 遵循 （选填“遵循”或“不遵循”）光的反射定律。（g取10N/kg）
【答案】漫；遵循。
【分析】（1）根据G＝mg计算药液瓶受到的重力，根据W＝Fs＝Gh计算提升药液瓶所做的功。
（2）能从各个方向看到本身不发光的物体，那说明这个物体反射的光线能向四面八方传播。这说明在这个物体上发生了漫反射的原因。这时，每一条反射光线都遵循光的反射定律。
【解答】解：药液瓶的重力为：G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N；
无人机将药液瓶提升20m高，对药瓶做的功为：
W＝Fs＝Gh＝20N×20m＝400J；
我们能从不同方向看到本身不发光的无人机，是因为光在无人机表面上发生了漫反射，反射光线射向各个方向的缘故。
在反射现象中，每一条光线都遵守光的反射定律。
故答案为：400；漫；遵循。
21．（2023春•麻章区期末）如图所示，质量为50g的金属小球从A处自由下滑。经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功为 0.2 J，重力做功的功率为 0.05 W。在整个活动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 0.1 J。（空气阻力忽略不计，g取10N/kg）
【答案】0.2；0.05；0.1。
【分析】（1）知道小球的质量，利用重力公式求小球的重力，又知道下降高度（在重力方向上移动的距离），利用W＝Gh求重力做功；根据公式P＝计算做功的功率；
（2）在整个运动过程中，小球的重力势能转化动能，又转化为重力势能，同时小球克服摩擦做功，消耗部分机械能转化为内能，故小球克服摩擦消耗的机械能等于小球前、后的重力势能之差。
【解答】解：金属小球的重力：G＝mg＝50×10﹣3kg×10N/kg＝0.5N，
由图可知，从A到B小球下降的高度hA＝40cm＝0.4m，
小球从A到B的过程中，重力做功：W＝Gh＝0.5N×0.4m＝0.2J；
重力做功的功率：P＝＝＝0.05W；
C点的高度hC＝20cm＝0.2m，
小球到达C时，克服摩擦消耗的机械能等于减少的重力势能，即：
W'＝ΔE＝G（hA﹣hC）＝0.5N×（0.4m﹣0.2m）＝0.1J。
故答案为：0.2；0.05；0.1。
22．（2023•丹阳市二模）如图，电子秤上支架质量不计，均匀细木棒OAB可绕O点自由转动，当支架支撑在A点时，调节O点高度，使木棒水平平衡，此时电子秤示数如图1所示，已知OA：OB＝2：5，细木棒的自重为 1.6 N。现在B点施加竖直向上拉力FB，电子秤示数与FB的关系图线为图2中的①，则图像中横坐标x点的数值为 0.8 N。若将支架从A点移至C点，电子秤示数与FB的关系图线变为图2中的 ② （选填数字序号）。（g＝10N/kg）
【答案】1.6；0.8；②。
【分析】（1）由图知台秤的示数为200g，根据F＝G＝mg算出杠杆对台秤的压力，根据台秤对杠杆的支持力与杠杆对台秤的压力是一对相互作用力，大小相等，据此得出F支＝F压，此时的杠杆以O为支点，杠杆的重力为阻力，台秤对杠杆的支持力为动力，根据杠杆的平衡条件算出杠杆的重力；
（2）台秤示数为零说明，台秤给杠杆的支持力为0，根据杠杆平衡条件列方程可得B点的力；
（3）根据杠杆平衡条件分析即可。
【解答】解：（1）支架对木棒的支持力F支＝G示＝mg＝200×10﹣3kg×10N/kg＝2N，
均匀细木棒的重心在木棒OAB的中心，根据杠杆平衡条件可得，G×OB＝F支×OA，代入OA：OB＝2：5，可得杠杆自身的重力G＝F支＝×2N＝1.6N；
（2）台秤示数为零说明，台秤给杠杆的支持力为0，根据杠杆平衡条件可得G×OB＝FB×OB，代入数据可得1.6N×OB＝FB×OB，解方程可得FB＝0.8N；
（3）细木棒重力不变，重力的力臂不变，重力与重力力臂的乘积不变；
若将支架从A点移至C点，支架与O点之间的距离变大，即支架与O点之间力臂变大，
根据杠杆平衡条件可知G×OB＝F支×OC+FB×OB，在B点的拉力相同时，F支变小，即台秤的示数将变小，
台秤示数为零说明，台秤给杠杆的支持力为0，根据杠杆平衡条件有G×OB＝F×OB；所以施加的力不变，故选②。
故答案为：1.6；0.8；②。
三．解答题（本题共8小题，共40分）
23．（2023•殷都区模拟）节约用水，人人有责。如图是用水后关水龙头的示意图，O为支点，F2为阻力，请画出：F2的力臂l2以及A处所用最小力F1的方向。
【答案】
【分析】（1）力臂是支点到力的作用线的垂线；
（2）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作为动力臂，动力臂最长，据此可解决此题。
【解答】解：反向延长力F2的作用线，过支点O作阻力F2作用线的垂线段，即为阻力F2的力臂l2；
根据杠杆平衡条件，阻力与阻力臂不变时，要动力最小，则动力臂应最长，连接支点O与A点，则OA为最长的动力臂L1；阻力的方向已标出，所以动力的方向应该向下，从A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1，如下图所示：
24．（2023•咸宁模拟）某人利用滑轮组向下拉绳提起物体，请在图中画出绳子绕法。
【答案】见试题解答内容
【分析】在绕线时，可以从动滑轮或定滑轮绕起，在题目中要根据实际情况而定，本题要注意绳子自由端的拉力方向应向下。
【解答】解：由题意知，站在地面上的人用滑轮组向下拉绳提起物体，所以绳子自由端的拉力方向应向下，然后“倒着”把线绕回去，绳子应系在定滑轮的固定挂钩上，如图所示：
25．（2023春•思明区校级期末）在探究杠杆平衡条件的实验中。
（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于 平衡 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 右 调节，这样做的目的是： 消除杠杆自重的影响 ，并且便于测量力臂。
（2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的一端会下沉，要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码悬挂位置和右侧钩码数量的前提下，只需将 左侧减去一个钩码 即可；
（3）如图丙所示，已知每个钩码重0.5N，用弹簧测力计在图示位置施加一个竖直向上的力，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数为 2 N；
（4）此实验多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬佳位置，收集杠杆平衡时多组动力、动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是 寻找普遍规律 （选填“减小误差”或“寻找普遍规律”）；
（5）小李同学将甲图状况调节成水平平衡后，进行丁图实验（两弹簧测力计不同时使用，测力计挂钩钩在4格处）。
①将弹簧测力计向右下方向拉，示数为F3，力与水平方向成α角，杠杆水平平衡；
②将该弹簧测力计的方向改为向左下方拉，示数为F4，力与水平方向成β角，杠杆水平平衡。若α＞β，则F3 ＜ F4（选填“＞”或“＝”或“＜”）。
【答案】（1）平衡；右；消除杠杆自重的影响；（2）左侧减去一个钩码；（3）2；（4）寻找普遍规律； （5）②＜。
【分析】（1）杠杆处于静止状态或匀速转动状态时，杠杆处于平衡状态；
杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，为了消除杠杆自重的影响，便于测量力臂；因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；要使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的一端移动；
（2）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，据此分析；
（3）初中物理用实验探究物理问题时要进行多次实验，有的是为了多次测量求平均值来减小误差；有的是多次测量发现变化规律；有的是为了使实验结论具有普遍性；
（4）阻力、阻力臂不变，动力与动力臂成反比，基础分析。
【解答】解：（1）杠杆平衡是指杠杆在力的作用下处于静止状态或匀速转动状态。调节杠杆在水平位置平衡，杠杆左端偏高，平衡螺母应向上翘的左端移动。
使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重的影响。
（2）不改变钩码悬挂位置和右侧钩码位置时，即不改变动力臂和阻力大小的情况下，只需将左侧钩码减去一个，即可保持平衡；
（3）一个钩码重为G＝0.5N，一格的长度为L；根据杠杆的平衡条件可得3×0.5N×4L＝F×3L；解得F＝2N，故此时弹簧测力计的示数为2N；
（4）探究杠杆平衡的条件时进行多次实验，多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置，收集杠杆平衡时多组动力，动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是通过实验数据总结实验结论，使实验结论具有普遍性，避免偶然性。
（5）根如图丁所示，据阻力、阻力臂不变，动力与动力臂成反比，在杠杆上的长度相同，角度越大，力臂越大（90°以下），力越小，若α＜β，则 F3＜F4。
故答案为：（1）平衡；右；消除杠杆自重的影响；（2）左侧减去一个钩码；（3）2；（4）寻找普遍规律； （5）②＜。
26．（2023•东坡区校级模拟）在生活和生产中，简单机械有着十分重要的作用。
（1）为了探究“杠杆的平衡条件”，小明用图1的装置进行实验。实验前，杠杆左端下沉，应将右端的平衡螺母向 右 （选填“左”或“右”）调节。调平后，若在A处挂3个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，则需在B点挂 2 个钩码。（每个钩码的重量相等）
（2）小明用图2的实验装置探究滑轮组机械效率。实验中用同一滑轮组提升钩码，记录数据如表。
①由图2可知，第4次实验中弹簧测力计示数为 0.8 N；
②第4次实验中滑轮组的机械效率为 83 %（结果保留整数）；
③分析实验数据可得：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。若提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则滑轮组的机械效率 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）小明用图3的实验装置探究斜面的机械效率。发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。某次实验测得物重G＝4N、斜面长s＝1m、高h＝0.2m，若机械效率η＝80%，则物体在斜面上受到的摩擦力为 0.2 N。
【答案】（1）右；2；（2）①0.8；②83；③变大；（3）0.2。
【分析】（1）在调平杠杆平衡时，杠杆的哪端高，平衡螺母要向哪端移动；根据杠杆的平衡条件得出B点所挂钩码的个数；
（2）①根据图2确定测力计的量程和分度值，然后根据指针位置读出测力计的示数；
②根据公式计算第4次实验中滑轮组的机械效率；
③使用滑轮组提升重物时，克服动滑轮重力做的功为额外功，根据表中数据分析减小动滑轮重力时机械效率的变化；
（3）首先由W有＝Gh计算有用功，再根据求出总功，然后根据W额＝W总﹣W有计算额外功，最后根据计算物体在斜面上受到的摩擦力。
【解答】解：
（1）根据图1可知，杠杆的右端上翘，说明右端轻，因此平衡螺母应该向右调节；
设杠杆上每个小格的长度为L，每个钩码的重力为G，
根据杠杆的平衡条件可得3G×2L＝nG×3L，解得n＝2，所以需要在B点挂2个钩码；
（2）①根据图2可知，测力计的分度值为0.2N，则第4次实验时测力计的示数为0.8N；
②第4次实验中，滑轮组的机械效率为：＝×100%≈83%；
③使用滑轮组提升重物时，克服动滑轮重力做的功为额外功；
由常识可知塑料滑轮比铝质滑轮的重力要小一些，则由表中3、4两次实验可知，提升同一物体时，第4次实验时动滑轮重力较小，且第4次滑轮组的机械效率较高，所以，可得出结论：提升同一物体时，减小动滑轮的重力，滑轮组的机械效率将变大；
（3）利用斜面做的有用功：W有＝Gh＝4N×0.2m＝0.8J，
由机械效率公式可得总功：，
克服摩擦做的额外功：W额＝W总﹣W有＝1J﹣0.8J＝0.2J，
由W额＝fs可得，物体在斜面上受到的摩擦力：。
故答案为：（1）右；2；（2）①0.8；②83；③变大；（3）0.2。
27．（2023•丹东校级二模）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小彤用同一滑轮组进行了三次实验如图所示，实验数据记录如表：
（1）实验中要竖直向上 匀速 拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升。
（2）表格中第3次实验的机械效率为 90.9% 。（百分数前保留一位小数）
（3）分析表中数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与 物体的重力 有关。
（4）根据实验结论，若该滑轮组提升物体时机械效率为92.1%，物体的重力可能为 D 。（填字母符号）
A.1N
B.3N
C.5N
D.8N
（5）小彤改变动滑轮重，提升同一物体多次实验，根据所测数据绘制出图象丁。由图象可知：被提升物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越 低 （填“高”或“低”）。
（6）根据所学知识，滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关，分析图象丁中的A点可知，被提升物体所受的重力一定 大于 （填“小于”、“等于”或“大于”）40N。
【答案】（1）匀速；（2）90.9%；（3）物体的重力；（4）D；（5）低；（6）大于。
【分析】（1）在实验过程中，应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计；
（2）由表中数据，由η＝＝求出第3次实验中滑轮组的机械效率；
（3）纵向分析数据可得结论得出结论；
（4）根据（3）结合分析；
（5）根据机械效率与动滑轮重的关系得出相应的结论；
（6）若忽略绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝即可求出被提升物体所受的重力。
【解答】解：（1）在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小；
（2）由表中数据可得第3次的总功为：W总＝Fs＝2.2N×0.3m＝0.66J，
第3次实验中滑轮组的机械效率为：η＝＝＝×100%≈90.9%；
（3）纵向分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；
（4）根据“用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高”，所以，若该滑轮组提升物体时机械效率为92.1%，物体的重力应该大于6N，可能为8N，故D符合题意；
故选：D；
（5）根据图丁可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
（6）根据图丁可知，当动滑轮重为10N时，滑轮组的机械效率为80%；
若忽略绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，
所以，被提升物体所受的重力：G＝＝40N，
但由于绳重和摩擦力使得额外功变大，根据η＝＝＝知，在机械效率不变时，额外功增大，有用功也增大，若提升相同高度，物体的重力会大于40N，故C正确。
故选：C。
故答案为：（1）匀速；（2）90.9%；（3）物体的重力；（4）D；（5）低；（6）大于。
28．（2023•南通）如图所示，小明的质量为60kg，他在30s内完成了10个引体向上，每次重心上升50cm，g取10N/kg。求：
（1）小明所受重力的大小；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功；
（3）30s内克服重力做功的功率。
【答案】（1）小明所受重力为600N；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功为300J；
（3）30s内克服重力做功的功率为100W。
【分析】（1）小明所受的重力根据G＝mg计算；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功根据W＝Gh计算；
（3）先根据题意计算30s内克服重力做的总功，然后根据P＝计算30s内克服重力做功的功率。
【解答】解：（1）小明所受的重力为G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功W＝Gh＝600N×0.5m＝300J；
（3）30s内克服重力做的功W总＝10W＝10×300J＝3000J，
30s内克服重力做功的功率P＝＝＝100W。
答：（1）小明所受重力为600N；
（2）完成一个引体向上克服重力做的功为300J；
（3）30s内克服重力做功的功率为100W。
29．（2023春•淮北期末）如图所示，杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O。若不计其自重，在挂钩处悬挂被称物体，此时秤砣悬挂在D点，杆秤处于平衡状态。已知CO＝4cm，OD＝8cm，秤砣的质量为1kg，g取10N/kg。
（1）图中被称物体的质量是多少？
（2）若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，求OB的长度。
【答案】（1）图中被称物体的质量是2kg；
（2）若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，OB的长度为80cm。
【分析】（1）已知阻力与阻力臂、动力臂，由杠杆平衡条件可以求出动力，即物体的重力，根据G＝mg求出物体的质量；
（2）已知阻力、阻力臂、动力，由杠杆平衡条件可以求出动力臂。
【解答】解：（1）秤砣的重力G秤砣＝m秤砣g＝1kg×10N/kg＝10N，
由杠杆的平衡条件得：G物×OC＝G秤砣×OD，
即：G物×4cm＝10N×8cm，
解得：G物＝20N，
则图中被称物体的质量：m物＝＝＝2kg；
（2）被称物体的重大重力：Gmax＝mmaxg＝20kg×10N/kg＝200N，
由杠杆的平衡条件得：Gmax×OC＝G秤砣×OB，
即：200N×4cm＝10N×OB，
解得：OB＝80cm。
故答案为：（1）图中被称物体的质量是2kg；
（2）若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，OB的长度为80cm。
30．（2023春•达川区期中）用如图所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体（物体不吸水、不沾水），已知物体的高度为1m，底面积为0.12m2，质量为210kg，物体始终以0.5m/s的速度匀速上升，物体完全提出水面后匀速上升时，滑轮组的机械效率为87.5%。（不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）求：
（1）当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强；
（2）物体完全提出水面后匀速上升时，拉力F的功率；
（3）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率。
【答案】（1）当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强为1×104Pa；
（2）物体完全提出水面后匀速上升时，拉力F的功率为1200W；
（3）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率为75%。
【分析】（1）根据p＝ρgh求物体底部受到水的压强；
（2）根据G＝mg求物体的重力，由图可知n＝4，利用η＝＝＝＝求绳子自由端的拉力，绳子自由端移动的速度v＝nv物，利用P＝＝＝Fv求拉力做功的功率；
（3）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力，根据体积公式求出物体的体积，物体浸没在水中时排开水的体积等于物体的体积，根据阿基米德原理求出物体受到的浮力，根据力的平衡条件求出物体浸没在水中匀速上升时受到的拉力，利用不计绳重、摩擦及水的阻力时η＝＝＝＝求物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由题意可知，当物体的上表面刚好与水面相平时，物体底部处水的深度h＝1m，
物体底部受到水的压强：
p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m＝1×104Pa；
（2）物体的重力：
G＝mg＝210kg×10N/kg＝2100N，
由图可知n＝4，由η＝＝＝＝可知，绳子自由端的拉力：
F＝＝＝600N，
绳子自由端移动的速度：
v＝nv物＝4×0.5m/s＝2m/s，
拉力做功的功率：
P＝＝＝Fv＝600N×2m/s＝1200W；
（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＝4×600N﹣2100N＝300N，
物体的体积：V＝Sh＝0.12m2×1m＝0.12m3，
因为物体浸没在水中，所以，物体排开水的体积：
V排＝V＝0.12m3，
此时物体受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.12m3＝1200N，
由力的平衡条件可知，物体受到的拉力：
F拉＝G﹣F浮＝2100N﹣1200N＝900N，
因为不计绳重、摩擦及水的阻力，所以物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝75%。
答：（1）当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强为1×104Pa；
（2）物体完全提出水面后匀速上升时，拉力F的功率为1200W；实验次数
滑轮材质
钩码的重力G/N
钩码提升的高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η/%
1
铝
1
0.1
0.6
0.3
56%
2
铝
2
0.1
1.0
0.3
67%
3
铝
2
0.2
1.0
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.6
次数
物重/N
物体上升
距离/cm
测力计示数/N
测力计
上升距离/cm
机械效率/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
88.9
3
6
10
2.2
30
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