資源簡介

【中考主線·名師攻略】中考科學(xué)二輪題型解讀與強化訓(xùn)練
專題04 杠桿、滑輪、斜面的應(yīng)用 機械效率的計算
多知識點融合：此類題型往往將杠桿的平衡條件、滑輪的省力特點、斜面的坡度與省力關(guān)系等知識，與機械效率的計算相結(jié)合。
力學(xué)知識貫穿：會涉及到重力、摩擦力、力的平衡等力學(xué)基本概念和規(guī)律。如在分析杠桿受力時，需要考慮物體的重力以及作用在杠桿上的其他力，通過力的平衡來確定杠桿是否平衡；在計算斜面的機械效率時，要考慮克服摩擦力做的額外功，這就需要對物體在斜面上的受力情況進行分析。
常考題型：杠桿的平衡條件、杠桿的動態(tài)平衡分析、杠桿的平衡分析法及其應(yīng)用、定滑輪及其工作特點、滑輪組中的相關(guān)計算、有用功和額外功、機械效率的大小比較、測量滑輪組的機械效率、滑輪(組)的機械效率。
本冊資料習(xí)題均選自：中考真題、最新模擬題、聯(lián)考題、名校模擬題等...
一、杠桿問題
明確五要素：準(zhǔn)確找出杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂。特別是力臂的確定，要從支點向力的作用線作垂線，垂線段的長度就是力臂。
利用杠桿平衡條件：F1l1 = F2l2，已知其中三個量就可以求出第四個量。
二、滑輪問題
判斷滑輪類型：定滑輪的特點是不省力，但可以改變力的方向；動滑輪的特點是能省一半力，但不能改變力的方向。對于滑輪組，要先確定繩子的段數(shù)n，可以通過數(shù)與動滑輪相連的繩子段數(shù)來確定。
計算拉力：不考慮摩擦和繩重時，使用滑輪組提升重物，拉力F=（G+G動），其中G是重物的重力， G動是動滑輪的重力。若考慮摩擦和繩重，則需要根據(jù)具體情況進行分析和計算。
三、斜面問題
分析受力情況：物體在斜面上受到重力、支持力和摩擦力的作用。將重力沿斜面和垂直斜面方向進行分解，根據(jù)力的平衡條件來分析物體的運動狀態(tài)和計算相關(guān)力的大小。
計算有用功、額外功和總功：有用功W有=Gh，G為物體重力，h為斜面高度；總功W總=FS，F(xiàn)為沿斜面向上的拉力，s為斜面長度；額外功W額=W總-W有，通常額外功是克服摩擦力做的功，W額=fs，f為摩擦力。
四、機械效率問題
明確有用功和總功：這是計算機械效率的關(guān)鍵。有用功是為了達到目的而必須做的功，總功是動力對機械做的功。
分析影響機械效率的因素：一般來說，對于滑輪組，動滑輪的重力越大、摩擦越大，機械效率越低；對于斜面，斜面越粗糙、坡度越小，機械效率越低。在解決問題時，要能根據(jù)實際情況分析機械效率的變化原因。
01 杠桿
五要素 物理含義及表示方法 圖示
支點 杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，用“O”表示
動力 使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示
阻力 阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示
動力臂 從支點到動力作用線的距離，用“l(fā)1”表示
阻力臂 從支點到動力作用線的距離，用“l(fā)2”表示
例題展示
1．（2024 余姚市模擬）長期低頭會對頸部肌肉造成損傷，圖中A點為頭部重力作用點，B點為頸部肌肉受力點，下列能正確表示人低頭時杠桿示意圖是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【分析】根據(jù)題意，頭部重力方向是豎直向下，頸部肌肉的拉力應(yīng)垂直于OB向下。
【解答】解：由題意知，頭部重力方向是豎直向下，頸部肌肉拉力的方向應(yīng)垂直于OB向下，如圖所示：
故選：B。
【點評】本題通過對人的頭顱模型的分析，考查了杠桿的應(yīng)用，難度適中。
2．（2024 椒江區(qū)一模）如圖所示的伸縮隔離柱常用來分流人群，其頂端的布帶由內(nèi)部彈性裝置固定。當(dāng)布帶被向右拉出時，將隔離柱看作杠桿，則其支點及所受拉力的示意圖正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【分析】支點是杠桿轉(zhuǎn)動的點，力臂是支點到力的作用線的距離；
拉力的方向水平向右。
【解答】解：隔離柱整體看成是一根杠桿，布帶向右水平拉出時，杠桿繞底座右端的O點轉(zhuǎn)動，因此底座右端的O是支點，拉力的方向水平向右，故B正確。
故選：B。
【點評】本題考查了杠桿平衡的五要素，難度不大。
3．（2023 寧波模擬）如圖所示筷子盒在A處施加向下的力時，筷子會從出口滾出。忽略筷子的壓力，以下能正確表示按下A處時杠桿示意圖的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】根據(jù)支點的位置、動力的方向分析阻力的方向，然后選出正確的杠桿示意圖。
【解答】解：A處施加的動力的方向是向下的，支點在杠桿的最左側(cè)，所以阻力的方向是向上的，根據(jù)四個選項可知，A中圖正確。
故選：A。
【點評】本題考查了杠桿的應(yīng)用，屬于基礎(chǔ)題。
4．（2023 溫州模擬）一次聚會中，小科看到餐桌上一個自動拾取牙簽盒很有趣，如圖甲所示，當(dāng)按下頂上的圓柱體按鈕，松手時，一根牙簽就從蓋子上的一個小孔中冒出，于是他拆開發(fā)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙。下列說法錯誤的是（　　）
A．圖乙中桿AOD可看作杠桿，D處是可伸縮的彈簧
B．當(dāng)按下按鈕時，按鈕作用在B點使之繞著O點逆時針轉(zhuǎn)動
C．當(dāng)松開按鈕時，D點處受到向下的力，使A端翹起將牙簽送出
D．將牙簽送出時，桿AOD相當(dāng)于省力杠桿
【答案】D
【分析】（1）杠桿可以繞固定點轉(zhuǎn)動；
（2）當(dāng)按下按鈕時，分析按鈕作用點和支點，判斷杠桿轉(zhuǎn)動方向；
（3）松開按鈕后，彈簧的作用可以使牙簽彈起；
（4）分析動力臂和阻力臂的大小，判斷杠桿的類型。
【解答】解：A．桿AOD可看作以O(shè)點為支點的杠桿，由題意可知，D處是可伸縮的彈簧，故A正確，不符合題意；B．由圖乙可知，當(dāng)按下按鈕時，按鈕作用在B點，杠桿繞著O點逆時針轉(zhuǎn)動，故B正確，不符合題意；
C．松開按鈕后，圖乙中D處受到彈簧向下的力，使杠桿AOD繞O點順時針轉(zhuǎn)動，使A端翹起將牙簽送出，故C正確，不符合題意；
D．將牙簽送出時，D處受到彈簧向下的力為動力，動力臂小于阻力臂，杠桿AOD相當(dāng)于費力杠桿，故D錯誤，符合題意。
故選D。
【點評】本題考查杠桿的概念和杠桿的類型，屬于基礎(chǔ)題。
舉一反三
1．（2025 浙江模擬）良好的坐姿有利于身體健康。如圖所示是一款人體工學(xué)護腰坐墊，人坐上后能支撐腰部，調(diào)整坐姿。據(jù)此回答下面小題。
使用該護腰坐墊時，腰抵靠靠背。此時可將該坐墊視作一個杠桿。下列關(guān)于該杠桿所受動力及阻力表示正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】題目描述了一款人體工學(xué)護腰坐墊，并將其視為一個杠桿，根據(jù)杠桿原理和坐墊的功能進行分析。
【解答】解：在坐墊的杠桿模型中，支點是坐墊的支撐點，動力是人體施加在坐墊上的力，阻力是腰部對坐墊的壓力，故C符合題意，ABD錯誤。
故選：C。
【點評】題目結(jié)合生活實際，考查學(xué)生對杠桿原理的理解和應(yīng)用能力。
2．（2023 麗水）如圖是教室壁掛式實物展臺示意圖，MN為展示臺，PQ為連桿拉柱展示臺，m為展示物。以下是展示臺承載展示物時杠桿的示意圖，其中正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】能繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫做杠桿，固定點為支點，根據(jù)動力、阻力的方向分析。
【解答】解：根據(jù)題意可知，該裝置為一個杠桿，MN能繞N點點轉(zhuǎn)動，所以N點為支點O；展示物對MN的壓力為阻力F2，方向向下；PQ對杠桿的拉力為動力F1，方向沿QP斜向上，故A正確。
故選：A。
【點評】本題考查了杠桿的五要素，屬于基礎(chǔ)題。
3．（2023 杭州模擬）2020年7月溫州楠溪江上驚現(xiàn)獨特的“水上輕功”獨竹漂，前進時，該男子的右手（B點）撐住劃竿某處，左手（A點）用力揮動劃竿。下列說法正確的是（　　）
A．劃竿使用時A點為支點
B．劃竿使用時是一個費力杠桿
C．將A點盡量地靠近水面，可以增大阻力臂
D．將A點盡量地靠近水面，可以增大動力
【答案】B
【分析】先判斷竹竿在使用過程中，動力臂和阻力臂的關(guān)系，然后再判斷是哪種類型的杠桿；根據(jù)杠桿平衡的條件來解決，阻力和阻力臂不變時，動力臂越大，動力越小。
【解答】解：A、支點是杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，男子右手撐住竹竿的B點，左手在A點用力擺動竹竿使楠竹在水面滑行，竹竿繞著B點轉(zhuǎn)動，則可知B點為杠桿的支點，故A錯誤；
B、竹竿在使用過程中，男子施加在竹竿A點的力為動力，水對竹竿的力為阻力，由圖可知阻力臂大于動力臂，所以竹竿為費力杠桿，故B正確；
CD、竹竿在使用過程中，男子施加在竹竿A點的力為動力，水對竹竿的力為阻力，阻力和阻力臂不變，A點越靠近水面，動力臂越長，由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2，可知男子施加的動力越小，故CD錯誤。
故選：B。
【點評】本題要求學(xué)生將物理知識應(yīng)用到實際生活中，利用物理知識解釋生活中的物理現(xiàn)象。
02 杠桿平衡條件
1、杠桿平衡：當(dāng)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速繞支點轉(zhuǎn)動狀態(tài)時，說明杠桿處于平衡狀態(tài)。
2、杠桿的平衡條件
杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F l =F l 。
例題展示
1．（2024 杭州二模）春秋時期，古人利用杠桿原理制作桔槔從井中汲水（如圖所示）：用細繩系住一輕質(zhì)直硬棒的O點作為支點，A端系著一塊石頭，B端系著一只空桶。使用時，先拉著B端繩子將桶送入井中，待桶中灌水后拉繩上升。下列說法中正確的是（　　）
A．向下拉繩放下空桶時，桔槔為省力杠桿
B．向上拉繩提起水桶時，桔槔為費力杠桿
C．增大石塊的質(zhì)量，可提起更多的水
D．將A點向O點移，可提起更多的水
【答案】C
【分析】（1）向下拉繩放下空桶時，B端的力為動力，A端的力為阻力，動力臂小于阻力臂；向上拉繩提起裝滿水的桶時，在A端的力為動力，B端的力為阻力，動力臂大于阻力臂，根據(jù)杠桿的平衡條件，判斷使用時屬于哪種杠桿；
（2）利用杠桿平衡條件F1L1＝F2L2分析即可解答。
【解答】解：A、向下拉繩放下空桶時，B端的力為動力，A端的力為阻力，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故A錯誤；
B、向上拉繩提起裝滿水的桶時，在A端的力為動力，B端的力為阻力，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故B錯誤；
C、根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2，在阻力臂、動力臂不變時，阻力增大，需增大阻力即增大石塊的質(zhì)量，才能重新平衡，故C正確；
D、將A點向O點移，即縮短重物到木架之間的距離，其實就是減小動力臂，由杠桿原理可知，這樣只能提起更少的水，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，利用杠桿平衡條件分析問題，要抓住不變的量，根據(jù)變化的量進行分析解答。
2．（2025 杭州模擬）如圖所示，用一個始終水平向右的力F把杠桿OA從圖示位置緩慢拉至接近水平的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．阻力臂一直變大
B．F先變小后變大
C．一直是省力杠桿
D．可以將杠桿OA拉至水平位置并保持靜止
【答案】A
【分析】從支點向力的作用線作垂線，垂線段的長度即力臂．根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2分析，力F始終水平向右，即動力臂不斷變小，把杠桿OA從圖示位置緩慢拉至水平的過程中，阻力不變，阻力臂變大，所以動力變大．
【解答】解：
如圖，用一個始終水平向右的力F，把杠桿OA從圖示位置緩慢拉至水平的過程中，阻力的大小不變（等于物重G），阻力臂變大，動力臂不斷變小，當(dāng)阻力臂大于動力臂時，杠桿為費力杠桿；根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可知，動力將變大。
；
將杠桿OA拉至水平位置時，動力臂為0，杠桿不能平衡，不能保持靜止?fàn)顟B(tài)，綜上所述，A正確，BCD錯誤。
故選：A。
【點評】本題是動態(tài)平衡問題，考查了學(xué)生對杠桿平衡條件的理解和靈活運用；能否正確分析重力的阻力臂與動力臂的大小關(guān)系是本題的解題關(guān)鍵。
3．（2024 象山縣模擬）如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB可繞O點自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)杠桿A端的甲物塊懸空；B端的乙球浸沒在水中時（不碰容器底和壁），杠桿恰好水平平衡，A、B兩端的細線均不可伸長且處于張緊狀態(tài)。已知OA：OB＝1：2，甲物塊重400N，乙球體積為1×10﹣2m3，g取10N/kg。下列說法中正確的是（　　）
A．乙球受到的浮力為10N
B．杠桿B端所受的拉力為100N
C．乙球的重力為300N
D．乙球的密度為2×103kg/m3
【答案】C
【分析】（1）乙球浸沒在水中時，利用阿基米德原理即可求出乙球受到的浮力；
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件動力×動力臂＝阻力×阻力臂進行計算；
（3）乙球浸沒在水中時處于平衡狀態(tài)，受到平衡力作用，利用G乙＝F′+F浮進行計算；
（4）根據(jù)密度公式求出乙球的密度。
【解答】解：A、根據(jù)阿基米德原理，乙球浸沒在水中受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×10﹣2m3＝100N，故A錯誤；
B、杠桿B端所受的拉力為F′，杠桿恰好水平平衡。根據(jù)杠桿的平衡條件：G甲×OA＝F′×OB；即F′200N，故B錯誤；
C、杠桿B端所受的拉力為F′，根據(jù)物體間力的作用是相互的，則乙球受到杠桿B端的拉力大小也為F′，乙球浸沒在水中時處于平衡狀態(tài)，G乙＝F′+F浮＝200N+100N＝300N，故C正確；
D、由C我們知道G乙＝300N，根據(jù)密度的公式：ρ乙3×103kg/m3，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查的知識點多，綜合性強，是一道很好的綜合題。
4．（2025 上城區(qū)校級模擬）某跨橋發(fā)生橋面?zhèn)确鹿剩?jīng)查事故原因是運輸車輛超載并且在外車道行駛所致。如圖甲事故現(xiàn)場的獨柱橋墩只有一個支撐。為了研究超載問題，小明做了一套實驗裝置如圖乙所示，將長1.2m，重36N的均質(zhì)木棒平放在水平方形臺面上，B、C為與臺面的接觸點，A、D分別為左右兩端點，它們距臺面邊緣處的距離均為AB＝CD＝0.4m。在A端掛一個重為G1＝30N的物體，在D端掛一個重為G2的物體。求：
（1）若G2＝30N，臺面受到木棒的壓力為多少？
（2）若D端不掛重物，則物體G1可以掛到距離B點左端的最大距離是多少cm時，木棒仍在水平臺面上保持靜止？
（3）如圖是這次側(cè)翻事故的原理示意圖，橋面可視作一個杠桿，發(fā)生側(cè)翻時，支點是　B　 （選填“A”或“B”），若貨車沿大橋　內(nèi)　 （選填“外”或“內(nèi)”）側(cè)車道行駛，悲劇可能就不會發(fā)生。
【答案】（1）臺面受到木棒的壓力為96N；
（2）物體G1可以掛到距離B點左端的最大距離是24cm時，木棒仍在水平臺面上保持靜止？
（3）B；內(nèi)。
【分析】（1）對物體進行受力分析，算出臺面受到的支持力進一步判斷出臺面受到木棒的壓力；
（2）利用杠桿平衡條件求出物體G1可以掛到距離B點左端的最大距離；
（3）根據(jù)支點的定義結(jié)合杠桿平衡條件分析。
【解答】解：（1）放在水平方形臺面上木棒受左右兩物體的豎直向下的拉力、重力和臺面豎直向上的支持力，
即F支持＝F拉+G木棒＝G2+G1+G木棒＝30N+30N+36N＝96N；
因為木棒對臺面的壓力和臺面對木棒的支持力是相互作用力，大小相等，即F壓力＝F支持＝96N。
（2）若D端不掛重物，則支點在B點，木棒仍在水平臺面上保持靜止，木棒重心在中點O處，則OA的長度為0.6m，而AB＝0.4m，重力力臂OB為0.6m﹣0.4m＝0.2m，
根據(jù)杠桿的平衡條件可得，G1×L1＝G木棒×L2，
即：30N×L＝36N×0.2m，
解得：L＝0.24m＝24cm，
即物體G1可以掛到距離B點左端的最大距離是24cm。
（3）橋面可視作一個杠桿，發(fā)生側(cè)翻時，支點是B；若貨車沿大橋內(nèi)側(cè)車道行駛，減小車輛壓力的力臂，可以避免側(cè)翻，悲劇可能就不會發(fā)生。答：（1）臺面受到木棒的壓力為96N；
（2）物體G1可以掛到距離B點左端的最大距離是24cm時，木棒仍在水平臺面上保持靜止？
（3）B；內(nèi)。
【點評】本題考查杠桿平衡條件的應(yīng)用，屬于中檔題。
5．（2025 寧波模擬）《天工開物》中提到的桔棒是我國古代提水器具，始創(chuàng)于春秋時期。受桔棒汲水的啟發(fā)，某興趣小組同學(xué)自制了“杠桿密度計”。請回答：
（1）桔棒汲水（如圖1所示），向上拉繩提起裝滿水的水桶時，桔棒為　省力　 （填“等臂”“省力”或“費力”）杠桿。
（2）某同學(xué)制作的液體密度計如圖2所示。他將一輕質(zhì)細硬桿用細繩固定在O點并懸掛起來，使之在水平方向平衡。將一鐵塊固定在A點，在不計質(zhì)量的瓶子中裝滿水并移到B點時權(quán)桿平衡，在B點處標(biāo)出1g/mL的刻度。在瓶中裝滿酒精，重復(fù)以上操作，在桿C標(biāo)出懸掛點C，計為0.8g/mL，則C點應(yīng)在B點的　右側(cè)　 （填“左側(cè)”或“右側(cè)”），并簡單證明。
（3）該同學(xué)還想利用食鹽溶液和相同的操作方法，在該液體密度計上標(biāo)出1.2g/mL的刻度。查閱資料可知20℃時，密度為1.2g/mL的食鹽溶液其溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為26.4%，若瓶子的容積為100mL，請計算20℃時，配制一瓶符合要求的食鹽溶液需要氯化鈉多少克。
【答案】（1）省力；
（2）C點應(yīng)在B點的右側(cè)；
（3）31.68g。
【分析】（1）杠桿平衡條件的表達式：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，即＝，據(jù)此分析；
（2）公式的表達式為：F1l1＝F2l2，即：＝，據(jù)此分析；
（3）根據(jù)溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)公式ω100%進行計算。
【解答】解：（1）分析杠桿類型需要判斷動力臂和阻力臂的大小關(guān)系；對于桔棒，向上拉繩提起裝滿水的水桶時，動力作用點在繩子與桔槔的連接點，動力臂是從支點到動力作用線的垂直距離；阻力是水桶及水的重力，作用點在水桶重心，阻力臂是從支點到水桶重心的垂直距離。從圖中可以看出，動力臂大于阻力臂；當(dāng)動力臂大于阻力臂時，杠桿為省力杠桿。所以桔棒為省力杠桿；
（2）設(shè)瓶子的容積為V，水的密度ρ水＝1g/mL，酒精的密度ρ酒精＝0.8g/mL；根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2（這里F1、F2分別為動力和阻力，L1、L2分別為動力臂和阻力臂），在A點固定線塊，設(shè)線塊對杠桿的拉力為FA，瓶子在B點時，F(xiàn)ALA＝ρ水VgLB；瓶子在C點時，F(xiàn)ALA＝ρ酒精VgLC。因為FALA不變，ρ水VgLB＝ρ酒精VgLC，帶入相關(guān)數(shù)據(jù)可得LC＝1.25LB，所以LC＞LB，C點應(yīng)在B點的右側(cè)；
（3）已知瓶子的容積V＝100mL，20℃時食鹽溶液密度ρ＝1.2g/mL，根據(jù)m＝ρV可得溶液質(zhì)量m＝1.2g/mL×100mL＝120g。又已知該食鹽溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為26.4%，溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)公式ω100%，則氯化鈉溶液中溶質(zhì)氯化鈉的質(zhì)量為120g×26.4%＝ 31.68g。
故答案為：
（1）省力；
（2）C點應(yīng)在B點的右側(cè)；
（3）31.68g。
【點評】此題有一定的綜合度，掌握杠桿平衡的條件及溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量計算方法等相關(guān)知識即可解答。
舉一反三
1．（2024 蓮都區(qū)二模）學(xué)習(xí)了杠桿知識后，小蓮自制了一架天平，并將兩個重物放在自制天平的秤盤上，放入重物前天平在水平位置平衡，放入重物后天平向右傾斜，秤盤最終落在桌面上如圖所示。若不改變秤盤的懸掛位置，僅將重物左右互換，則互換后天平（　　）
A．不可能向右傾
B．不可能向左傾
C．不可能平衡
D．右傾、左傾、平衡都有可能
【答案】D
【分析】原來杠桿平衡，是因為原來杠桿兩邊力和力臂的乘積相等；分析互換后力和力臂的乘積是否相等，若相等，杠桿仍平衡；若不相等，杠桿將向力和力臂的乘積大的那端傾斜。
【解答】解：圖中的杠桿，左邊力臂小于右邊力臂，由杠桿平衡條件可知，左邊重力可能小于、也可能等于、也可能大于右邊重力，將天平上的重物各自左右互換，左邊力和力臂的乘積可能會等于、也可能會小于，也可能會大于右邊力和力臂的乘積，所以杠桿右傾、左傾、平衡都有可能，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
【點評】本題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，要知道：杠桿平衡取決于力和力臂的乘積是否相等。
2．（2024 上城區(qū)校級三模）早在3000多年以前，勤勞智慧的中國人就已經(jīng)開始使用杠桿。如圖甲所示是古人利用桔棒從井里汲水的示意圖，它的前端A系一水桶，后端B系一配重物，O1為支點，桿的自重不計。請回答：
（1）當(dāng)人沿著AC方向向下拉時，拉力F1的力臂是 　O1C　 （填字母）；若將支架移到O2點，方向不變的拉力F1大小將 　變大　 （填“變大”、“變小”或“不變”）。
（2）若O1A＝3O1B，配重質(zhì)量為4.5kg，桶和水總重50牛，請計算使用配重后，從井中汲水時人可以節(jié)省用力多少牛？
（3）對于配重物，有人認為越重越好，有人卻認為越輕越好，請寫出你的觀點：　當(dāng)配重過大時，放入水桶時的力過大，過小時拉起水桶的力過大，要配重適當(dāng)較好　 。
【答案】（1）O1C；變大；（2）井中汲水時人可以節(jié)省用力15N；
（3）當(dāng)配重過大時，放入水桶時的力過大，過小時拉起水桶的力過大，要配重適當(dāng)較好。
【分析】（1）根據(jù)力臂是從支點到力的作用線的垂直距離分析，結(jié)合杠桿平衡條件解答；
（2）根據(jù)杠桿平衡條件分析；
（3）當(dāng)配重過大時，放入水桶時的力過大，過小時拉起水桶的力過大，據(jù)此分析。
【解答】解：（1）根據(jù)力臂是從支點到力的作用線的垂直距離，圖中O1C為動力臂；
若將支架移到O2點，方向不變的拉力F1的力臂將變小，而配重的力臂變大，根據(jù)杠桿的平衡條件知，拉力將變大。
（2）若O1A＝3O1B，配重質(zhì)量為4.5kg，
如果沒有配重，拉力F'＝G＝50N；
有配重時，根據(jù)杠桿的平衡條件知，m配g O1B＝（G﹣F）O1A；
即 4.5kg×10N/kg×1＝（50N﹣F）×3；
解得F＝35N，故省力ΔF＝F'﹣F＝50N﹣35N＝15N；
（3）當(dāng)配重過大時，放入水桶時的力過大，過小時拉起水桶的力過大，要配重適當(dāng)較好。
故答案為：（1）O1C；變大；（2）井中汲水時人可以節(jié)省用力15N；
（3）當(dāng)配重過大時，放入水桶時的力過大，過小時拉起水桶的力過大，要配重適當(dāng)較好。
【點評】本題考查杠桿平衡條件的應(yīng)用，屬于中檔題。
3．（2025 杭州模擬）桔槔是《天工開物》中記載的一種原始的汲水工具。如圖所示，硬桿用細繩懸掛在樹上，桿可繞O點自由旋轉(zhuǎn)且與樹之間無作用力，用細繩將重力為20N、容積為2.8×10﹣2m3的桶懸掛在B端，在A端重120N的拗石輔助下，人可輕松將一桶水從井中提，OA：OB＝3：2；懸掛桶的繩子始終保持在豎直方向上，忽略桿和繩的重力。
（1）桶裝滿水時，求水的質(zhì)量。
（2）空桶在井中漂浮時，求桶排開水的體積。
（3）某人用桔槔將裝滿水的桶提出水面（忽略桶外壁沾水）后，將水桶提升1.5米，桔槔始終處于平衡狀態(tài)，共用時10秒。求水桶離開水面后人對水桶做功的功率。
【答案】（1）桶裝滿水時水的質(zhì)量為28kg；
（2）空桶在井中漂浮時，桶排開水的體積為2×10﹣3m3；
（3）人對地面的壓強為18W。
【分析】（1）已知水桶的容積，由密度公式變形可求得桶裝滿水時水的質(zhì)量；
（2）空桶在井中漂浮時，受到的浮力等于其重力，由F浮＝ρ水gV排公式變形可求得桶排開水的體積；
（3）根據(jù)G＝mg求得水的重力，由杠桿平衡條件可求得B端繩子的拉力，根據(jù)力的平衡條件求得手對繩子的拉力，根據(jù)W＝Fs得到拉力做功，根據(jù)P得到人對水桶做功的功率。
【解答】解：（1）由ρ可得，桶裝滿水時水的質(zhì)量：
m水＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×2.8×10﹣2m3＝28kg；
（2）空桶在井中漂浮時，受到的浮力F浮＝G桶＝20N，
由F浮＝ρ水gV排可得，桶排開水的體積：
V排2×10﹣3m3；
（3）水的重力G水＝m水g＝28kg×10N/kg＝280N，
桶和水的總重力G總＝G桶+G水＝20N+280N＝300N，
由杠桿平衡條件可得：G拗石×OA＝（G總﹣F）×OB，
即：120N×3＝（300N﹣F）×2，
解得作用在此人手上的拉力F＝120N，
拉力做功W＝Fs＝120N×1.5m＝180J，
人對水桶做功的功率P18W。
答：（1）桶裝滿水時水的質(zhì)量為28kg；
（2）空桶在井中漂浮時，桶排開水的體積為2×10﹣3m3；
（3）人對地面的壓強為18W。
【點評】此題涉及到密度公式的應(yīng)用、阿基米德原理的應(yīng)用、壓強的計算、功率和杠桿平衡條件的應(yīng)用等多個知識點，是一道綜合性較強的題目。
4．（2025 浙江模擬）小科利用生活中常見物品巧妙地測出一石塊的密度，實驗過程如下：
A.取一根筷子，用細線將其懸掛，調(diào)節(jié)懸掛位置，直至筷子水平平衡，懸掛位置記為O點，如圖甲所示。
B.將礦泉水瓶剪成燒杯形狀，傾斜固定放置，在瓶中裝水至溢水口處，用細線系緊石塊，將石塊緩慢浸入水中，溢出的水全部裝入輕質(zhì)塑料袋中，如圖乙所示。
C.取出石塊，擦干水分；將裝水的塑料袋和石塊分別掛于筷子上O點兩側(cè)，移動懸掛位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分別測出O點到兩懸掛點的距離l1和l2如圖丙所示。
（1）已知水的密度為ρ水，則石塊密度ρ石＝ 　ρ水　 （用字母ρ水和所測得的物理量表示）。
（2）實驗過程中，有同學(xué)認為筷子粗細不均勻會對實驗結(jié)果造成影響。小科告訴他們沒有影響，因為 　筷子水平平衡時，自身重力作用在支點　 。
（3）圖乙所示步驟中，若瓶中的水未裝至溢水口，實驗結(jié)果將 　偏大　 （選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。
【答案】（1）ρ水；（2）筷子水平平衡時，自身重力作用在支點；（3）偏大。
【分析】（1）利用杠桿的平衡條件和石塊體積等于溢出水的體積，確定等量關(guān)系，解出石塊的密度；
（2）筷子粗細不均勻，實驗時它在水平位置平衡，支點到重力的作用點的距離為零，則消除筷子自身重對杠桿平衡的影響。
（3）若瓶中的水未裝至溢水口，溢出的水偏少，根據(jù)杠桿的平衡條件即可判斷。
【解答】解：（1）圖丙中，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2可得：
G水l1＝G石L2，
由于G＝mg＝ρVg可得：ρ水V水l1＝ρ石V石l2；
石塊體積等于它排出水的體積，所以，V石＝V水，
則：ρ水l1＝ρ石l2，
所以，ρ石ρ水；
（2）由于實驗時調(diào)節(jié)懸掛位置，直至筷子水平平衡，此時重力的作用線通過支點，支點到重力的作用線的距離為零，則消除筷子自身重對杠桿平衡的影響，所以筷子粗細不均勻?qū)嶒灲Y(jié)果無影響；
（3）若瓶中的水未裝至溢水口，則溢出的水的體積小于實際排開的水的體積，則溢出的水的重力小于排開的水的重力，當(dāng)在圖丙實驗時，L1變大，根據(jù)ρ石ρ水可知ρ石偏大；
故答案為：（1）ρ水；（2）筷子水平平衡時，自身重力作用在支點；（3）偏大。
【點評】本題考查固體密度的測量以及杠桿和浮力的知識，關(guān)鍵是將課本知識內(nèi)容記憶清楚，仔細分析即可。
03 定滑輪和動滑輪
1、定滑輪和動滑輪的實質(zhì)
種類 實質(zhì) 示意圖 作用分析
定滑輪 能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動的等臂杠桿 如圖，定滑輪兩邊的力的方向與輪相切，定滑輪的中心為杠桿的支點，動力臂和阻力臂相等，且都等于輪的半徑r，所以使用定滑輪時不省力。
動滑輪 動力臂是阻力臂二倍的杠桿 如圖，重物的重力作用線通過滑輪中心軸，滑輪的“支點”位于繩與輪相切的點O，因此動力臂等于直徑(2r)，阻力臂等于半徑r，動力臂是阻力臂的二倍，所以理論上動滑輪能省一半的力。
例題展示
1．（2025 紹興模擬）下列挪動球形石墩的方法中，最省力的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【分析】定滑輪不省力，可以改變力的方向；動滑輪省力，不能改變力的方向。
【解答】解：A、該方法相當(dāng)于使用了動滑輪，可以省力，故A符合題意；
B、該方式使用的是定滑輪，不省力，故B不符合題意；
C、該方式相當(dāng)于用一根繩子直接拉石墩，不省力，故C不符合題意；
D、該方式相當(dāng)于用雙股繩子拉石墩，不省力，故D不符合題意。
故選：A。
【點評】本題考查的是定滑輪和動滑輪的特點及應(yīng)用，屬于基礎(chǔ)性題目。
2．（2024 鄞州區(qū)模擬）如圖所示為我國物理學(xué)著作《遠西奇器圖說》所記載的一種機械裝置。若小球A的質(zhì)量為mA，小球B的質(zhì)量為mB，當(dāng)兩小球勻速移動時，A球豎直上升的高度為hA，B球下降的高度為hB，不考慮摩擦和繩重，則下列有關(guān)物理量的比較中正確的是（　　）
A．mA＞mB、hA＜hB B．mA＞mB、hA＞hB
C．mA＜mB、hA＜hB D．mA＜mB、hA＞hB
【答案】A
【分析】不考慮摩擦和繩子重力，根據(jù)定滑輪的特點和功的原理分析解答。
【解答】解：不考慮摩擦和繩重，定滑輪即不省力又不省距離，則繩子對A的拉力等于B的重力，當(dāng)B下降時，B下降的高度hB等于A沿斜面上升的距離LA大于A豎直上升的高度hA，根據(jù)功的原理可知，重力對B做的功等于繩子的拉力對A做的功，也等于克服A的重力做的功，即mAghA＝mBghB，因hA＜hB，所以mA＞mB，故A正確，BCD錯誤。
故選：A。
【點評】此題主要考查了定滑輪、斜面特點，以及功的原理的運用。屬于基本內(nèi)容，難度適中。
3．（2024 永康市校級模擬）小樂用如圖所示的兩種方式豎直勻速提升某物體，且都使物體上升了2m。已知物體重200N，滑輪重40N，提升時的拉力分別為F甲和F乙。若不計繩重和摩擦，則在提升過程中（　　）
A．F甲＝240N
B．F甲做的功為240J
C．F乙向上移動距離為4m
D．F乙所做的功為440J
【答案】D
【分析】（1）甲、乙都是動滑輪，但乙動力作用在軸心，屬于費力杠桿，可以省距離；
根據(jù)不計繩重及摩擦，由滑輪組的結(jié)構(gòu)知道承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n，根據(jù)F（G+G動）計算拉力；
根據(jù)不計繩重及摩擦，拉力做功W＝Gh+G動h動分析拉力所做功的大小。
【解答】解：A、甲圖n＝2，F(xiàn)甲（G+G動）（200N+40N）＝120N，故A錯誤；
B、根據(jù)不計繩重及摩擦，拉力做功W＝（G+G動）h＝（200N+40N）×2m＝480J，故B錯誤；
C、乙動力作用在軸心，屬于費力杠桿，可以省距離，拉力移動的距離是物體高度的一半，即1m，故C錯誤；
D、根據(jù)不計繩重及摩擦，拉力做功W＝Gh+G動h動＝200N×2m+40N×1m＝440J，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查動滑輪的使用，屬于中檔題。
舉一反三
1．（2024秋 杭州期末）如圖，甲、乙兩人用不同的裝置，在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，不計繩重及滑輪的摩擦。下列說法正確的是（　　）
A．乙做的有用功比甲多
B．甲裝置的總功比乙少
C．甲裝置繩子自由端移動比乙少
D．乙裝置的機械效率為100%
【答案】D
【分析】（1）兩裝置中，克服物體重力做的功為有用功，根據(jù)W＝Gh＝mgh可知兩人所做有用功的關(guān)系；
（2）圖甲的滑輪為動滑輪，圖乙中的滑輪為定滑輪。不計繩重及滑輪的摩擦，克服動滑輪重做的功額外功，由此可知兩人所做額外功的關(guān)系，根據(jù)W總＝W有+W額可知兩裝置的總功關(guān)系；
（3）在甲中，繩子自由端移動的距離等于物體上升高度的2倍，在乙中，繩子自由端移動的距離等于物體上升高度，從而可知甲、乙裝置繩子自由端移動距離的關(guān)系；
（4）在乙中，乙所用拉力F＝G，繩子自由端移動的距離s＝h，根據(jù)η可得乙裝置的機械效率。
【解答】解：A、兩裝置中，克服物體重力做的功為有用功，在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，根據(jù)W＝Gh＝mgh可知兩人所做有用功相等，故A錯誤；
B、圖甲的滑輪為動滑輪，圖乙中的滑輪為定滑輪。不計繩重及滑輪的摩擦，克服動滑輪重做的功額外功，
則甲要做額外功，乙不做額外功，根據(jù)W總＝W有+W額可知甲裝置的總功比乙多，故B錯誤；
C、在甲中，繩子自由端移動的距離等于物體上升高度的2倍，即s甲＝2h，
在乙中，繩子自由端移動的距離等于物體上升高度，即s＝h，
則甲裝置繩子自由端移動比乙多，故C錯誤。
D、在乙中，乙所用拉力F＝G，繩子自由端移動的距離s＝h，
則乙裝置的機械效率：η1＝100%，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查使用滑輪時，有關(guān)功、機械效率和繩子自由端距離的比較，明確有用功和額外功關(guān)鍵之一。
2．（2023 溫州）某同學(xué)發(fā)明一自動升降排水井蓋（如圖甲），暴雨時通過收集雨水實現(xiàn)井蓋自動抬升（如圖乙），加快路面雨水的排放。
（1）井蓋抬升過程中，定滑輪的作用是 　改變力的方向　 。
（2）某次排水過程中，重150牛的井蓋被抬升0.1米。此過程中，克服井蓋重力做功 　15　 焦。
（3）要使降水量稍小時就能抬升井蓋，可采取的措施有：　減小井蓋的重力　 。（寫出一點）
【答案】（1）改變力的方向；（2）15；（3）減小井蓋的重力。
【分析】（1）定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向；
（2）做功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上通過的距離．計算功的公式：W＝Fs；
（3）水槽中的水量越多，對井蓋向上的力越大，據(jù)此分析。
【解答】解：（1）井蓋抬升過程中，定滑輪的作用是改變力的方向；
（2）已知井蓋的重力G＝150N，井蓋上升的距離h＝0.1m，則克服井蓋重力做功W＝Fs＝Gh＝150N×0.1m＝15J；
（3）由圖乙可知，水槽以及水槽中水的重力等于井蓋的重力，因此要使降水量稍小時就能抬升井蓋，可采取的措施有減小井蓋的重力。
故答案為：（1）改變力的方向；（2）15；（3）減小井蓋的重力。
【點評】本題考查了定滑輪的應(yīng)用，難度較小，屬于基礎(chǔ)性題目，重點需要掌握定滑輪的特點。
3．（2024秋 湖州期末）如圖所示，物體G在水平拉力F作用下向右勻速運動了0.4米，物體G受到的摩擦力為4牛，繩、滑輪重及滑輪與繩之間摩擦不計，圖中使用的滑輪屬于　動滑輪　 （填滑輪類型），拉力F的大小為　2　 牛，繩子自由端移動　0.8　 米。
【答案】動滑輪；2；0.8。
【分析】（1）使用過程中，固定不動的滑輪是定滑輪，滑輪和物體一起移動的是動滑輪；
（2）動滑輪繩子股數(shù)為2，繩、滑輪重及滑輪與繩之間摩擦不計，根據(jù)Ff求出拉力F的大小；
（3）根據(jù)s'＝2s求出繩子自由端移動的距離。
【解答】解：軸的位置固定不動的滑輪稱之為定滑輪，軸隨物體一起移動的滑輪叫做動滑輪，圖中的裝置是動滑輪；
動滑輪繩子股數(shù)為2，繩、滑輪重及滑輪與繩之間摩擦不計，拉力F的大小為：
Ff4N＝2N；
繩子自由端移動的距離為：
s'＝2s＝2×0.4m＝0.8m。
故答案為：動滑輪；2；0.8。
【點評】本題考查了定滑輪與動滑輪的判斷和滑輪組繩子拉力公式的應(yīng)用，比較簡單。
04 滑輪組
1、滑輪組
定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置。使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費距離。
2、滑輪組確定承擔(dān)物重繩子段數(shù)n的方法
在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開，只計算繞在動滑輪上的繩子段數(shù)，在圖甲中，有兩段繩子吊著動滑輪，n=2，圖乙中有三段繩子吊著動滑輪，n=3。
例題展示
1．（2025 北侖區(qū)校級一模）如圖是小金家陽臺上的手搖晾衣架，衣服和晾衣架的總重為100牛，在拉力作用下5s內(nèi)使衣服勻速上移了1m，不計滑輪重、繩重及摩擦。下列說法正確的是（　　）
A．A為動滑輪，B為定滑輪
B．利用該裝置能省力，也能改變力的方向
C．衣服勻速上升時，搖柄對繩的拉力F為20牛
D．拉力的功率為80W
【答案】B
【分析】（1）定滑輪和動滑輪的主要區(qū)別是：動滑輪會隨物體一起運動，定滑輪不隨物體運動；
（2）不計滑輪重、繩重及摩擦，拉力FG，利用該裝置既能省力，又能改變力的方向；
（3）由圖可以看出連接動滑輪繩子的股數(shù)n，不計動滑輪重、繩重及摩擦，根據(jù)FG求出人通過搖柄作用在繩上的拉力；
（4）已知晾衣架上升的距離和動滑輪上繩子的段數(shù)，可求搖柄端繩子要下降的距離，利用W＝Fs求功，由P可求得拉力的功率。
【解答】解：A．A滑輪的軸是固定不動的，是定滑輪，B滑輪的軸與物體一起運動，是動滑輪，故A錯誤；
B．由圖可知，晾衣架右兩個動滑輪，連接動滑輪繩子的股數(shù)n＝4，不計滑輪重、繩重及摩擦，人對繩的拉力FG，拉力方向向下，可見，利用該裝置既能省力，又能改變力的方向，故B正確；
C．由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n＝4，不計滑輪重繩重及摩擦，靜止時繩的拉力：FG總100N＝25N，故C錯誤；
D．由圖可知，晾衣架有兩個動滑輪，連接動滑輪繩子的股數(shù)n＝4，晾衣架上升1m，搖柄端繩子要下降s＝4h＝4×1m＝4m，
不計滑輪重、繩重及摩擦，搖柄對繩做功W＝Fs＝25N×4m＝100J，
拉力的功率：P20W，故D錯誤。
故選：B。
【點評】本題考查滑輪種類的判斷、滑輪組的拉力的計算、功的計算、功率的計算，難點是判斷動滑輪上繩子的段數(shù)，這是解決問題的關(guān)鍵。
2．（2024 鹿城區(qū)校級二模）小實在家利用甲乙兩個衣架組裝成滑輪組進行實驗。如圖所示，小實將重為3牛的礦泉水瓶勻速提升0.5米。（不考慮衣架、繩子的自重和摩擦）下列說法正確的是（　　）
A．甲相當(dāng)于定滑輪，可以省力
B．乙相當(dāng)于動滑輪，可以改變力的方向
C．自由端繩子通過的距離為2.5米
D．拉力的大小是0.5牛
【答案】C
【分析】定滑輪的特點是可以改變力的方向，不可改變力的大小；
動滑輪的特點是可以改變力的大小，不能改變力的方向；
滑輪組承重繩子股數(shù)n，則自由端繩子通過的距離s＝nh，不考慮繩重和摩擦，則可得FG。
【解答】解：A.圖中甲固定不動，相等于定滑輪，根據(jù)定滑輪的特點可知，可以改變力的方向，不可改變力的大小，故A錯誤；
B.乙可以上下運動，相當(dāng)于動滑輪，根據(jù)動滑輪的特點可知，可以改變力的大小，不能改變力的方向，故B錯誤；
C.圖中連接乙衣架的繩子股數(shù)n＝5，則礦泉水瓶勻速提升h＝0.5米，自由端繩子通過的距離s＝nh＝5×0.5米＝2.5米，故C正確；
D.不考慮衣架、繩子的自重和摩擦，則可得F G3N＝0.6N，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題是關(guān)于滑輪、滑輪組特點的基礎(chǔ)應(yīng)用題，難度不大。
3．（2024 鄞州區(qū)校級模擬）實踐課上，小曙、小光各持一根較光滑的木棍，面對面站立。小科取一根繩子，將繩子的一端系在其中一根木棍上，再按如圖所示依次繞過兩根木棍，小曙和小光用力往后拉木棍，小科只需稍稍用力就能穩(wěn)住兩木棍。下列分析正確的是（　　）
A．兩根木棍和繩組成的機械相當(dāng)于一個動滑輪
B．小科使用該裝置可以省功
C．小曙受到的拉力等于小光受到的拉力
D．繩子在木棍上繞的圈數(shù)越多，小科所用的拉力就越小
【答案】D
【分析】（1）根據(jù)木棍和繩子的使用情況，確定機械的類型；
（2）使用任何簡單機械都不能省功；
（3）滑輪組上有幾段繩子，拉力就是物體重力的幾分之一；
（4）根據(jù)滑輪組的省力特點作出分析。
【解答】解：A、從使用的情況來看，一根木棍相當(dāng)于定滑輪，另一根相當(dāng)于動滑輪，因此兩根木棍和繩子組成的機械相當(dāng)于滑輪組，故A錯誤；
B、使用簡單機械可以省力，也可以省距離，但不能省功，故B錯誤；
C、由圖可知小曙那端木棍有6段繩子相連，因此小曙受到的拉力為6F，小光那端木棍有7段繩子相連，因此小光受到的拉力為7F，故C錯誤；
D、滑輪組有幾段繩子，繩端的拉力就是作用在棍上拉力的幾分之一，滑輪組上繩子的段數(shù)越多越省力，所以想讓小科所用的拉力變小，可以將繩子在木棍上多繞幾圈，故D正確。
故選：D。
【點評】此題主要考查的是學(xué)生對滑輪組省力特點的理解和掌握，知識點基礎(chǔ)，分析起來可能有一定難度。
4．（2024 杭州二模）如圖所示，物體A重為100N，C、D滑輪重均為15N。物體B重為60N，它恰好能拉著A向右勻速運動，不計繩重和摩擦。
（1）滑輪C在此次提升重物過程中的作用是 　改變力的方向　 。
（2）現(xiàn)用水平向左的拉力F作用于物體A上，使物體B勻速上升，則拉力F的大小為 　75　 N。
【答案】（1）改變力的方向；（2）75。
【分析】（1）定滑輪使用時，滑輪的位置固定不變；定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向；
（2）由圖可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝2，利用不計繩重和摩擦?xí)rF（G+G動）求出繩子自由端的拉力，物體A勻速運動，拉力和摩擦力是一對平衡力，可知物體A所受摩擦力大小。
若用一水平向左的力F拉動物體A，拉力F的大小等于物體A所受摩擦力與繩子自由端的拉力之和。
【解答】解：（1）由圖可知，C滑輪固定不動，因此C滑輪是定滑輪，其作用是改變力的方向；
（2）由圖可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n＝2，不計動滑輪、繩重以及滑輪輪軸間摩擦，繩子自由端的拉力：F繩（GB+G動）（60N+15N）＝37.5N；
物體A勻速運動，則拉力和摩擦力是一對平衡力，物體A所受摩擦力：f＝F繩＝37.5N。
用一水平向左的力F拉動物體A，拉力：F＝f+F繩＝37.5N+37.5N＝75N。
故答案為：（1）改變力的方向；（2）75。
【點評】本題考查了定滑輪的特點、摩擦力、滑輪組繩子拉力的計算，屬于綜合性題目。
舉一反三
1．（2023 寧波模擬）用相同質(zhì)量的滑輪組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，在繩子自由端分別用力將重力為G的物體勻速提升，乙滑輪組的效率為η，不計輪與軸間的摩擦、輪與繩子之間的摩擦及繩和木板的重力，下列說法不正確的是（　　）
A．F1一定大于F2
B．A、B點繩子受到拉力FA、FB關(guān)系：FB＞2FA
C．每個滑輪重為
D．兩個滑輪組的機械效率不相等
【答案】C
【分析】（1）由圖可知，n甲＝2，n乙＝4，不計摩擦、繩和木板的重，根據(jù)F（G+G動）求出兩滑輪組繩子的拉力，然后比較兩者拉力的大小關(guān)系；
（2）因克服物體重力G做的功為有用功，克服物重和動滑輪重做的功為總功；
（3）根據(jù)η100%100%100%求出滑輪組的機械效率，然后比較兩者滑輪組之間的關(guān)系，進一步求出動滑輪的重力。
【解答】解：A、由圖可知，n甲＝2，n乙＝4，不計摩擦、繩和木板的重，則兩滑輪組繩子的拉力分別為：F1（G+G動），F(xiàn)2（G+2G動），所以，F(xiàn)1＞F2，故A正確；
B、A點所受的拉力FA＝F2，B點所受的拉力FB＝2F2+G輪＞2FA，故B正確；
CD、由圖可知，甲滑輪組只有1個動滑輪，乙滑輪組有2個動滑輪，且不計摩擦、繩和木板的重，因克服物體重力G做的功為有用功，克服物重和動滑輪重做的功為總功，所以，兩滑輪組的機械效率分別為：η甲100%100%100%100%；η乙100%100%100%100%；則η甲＞η乙，故D正確；
由η乙100%，可得每個滑輪重G動，故C錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了做功公式、功率公式、滑輪組機械效率公式、滑輪組繩子拉力公式的應(yīng)用，明確有用功和總功是關(guān)鍵。
2．（2024 余姚市模擬）甲、乙兩鐵塊通過滑輪組用細繩連接，吸附在豎直放置且足夠長的固定磁性平板兩側(cè)，m甲＝1.8kg、m乙＝2kg，如圖所示。甲以0.2m/s的速度豎直向下做勻速直線運動，磁性平板對甲的摩擦力大小為4N，對乙的摩擦力大小為2N（細繩足夠長且始終處于豎直拉伸狀態(tài)，不計繩重和繩與滑輪的摩擦，磁性平板對其他器材無磁力作用）。下列說法不正確的是（　　）
A．動滑輪質(zhì)量為0.6kg
B．甲所受拉力為22N
C．乙所受拉力的功率為2.2W
D．3s時間內(nèi)甲、乙克服摩擦力做的功不相等
【答案】B
【分析】（1）分別對甲、乙兩物體進行受力分析，對甲有：G甲＝f甲+F甲，則可求出甲受到的拉力；對乙有：G乙+f乙＝F乙，而對于動滑輪有：2F甲＝G動+F乙，從而可求出動滑輪的重力及質(zhì)量，由于不知道動滑輪與定滑輪之間的關(guān)系，所以不能求出定滑輪的質(zhì)量；
（2）由v甲＝2v乙可求出乙運動的速度，根據(jù)PFv可求出乙的功率；
（3）由v可求出甲、乙兩物體運動的路程，再根據(jù)W＝fs可求出甲、乙克服摩擦力做的功，即可判斷它們的關(guān)系。
【解答】解：對甲、乙兩物體進行受力分析，如下圖所示：
AB.甲受到的重力為：G甲＝m甲g＝1.8kg×10N/kg＝18N，
乙受到的重力為：G乙＝m乙g＝2kg×10N/kg＝20N，
因為甲、乙都做勻速直線運動，
則有：G甲＝f甲+F甲，G乙+f乙＝F乙，
則：F甲＝G甲﹣f甲＝18N﹣4N＝14N，故B錯誤；
則：F乙＝G乙+f乙＝20N+2N＝22N，
而對于動滑輪有：2F甲＝G動+F乙，則：G動＝2F甲﹣F乙＝2×14N﹣22N＝6N，
由G＝mg可知，動滑輪的質(zhì)量為：m動0.6kg，故A正確；
C.由v甲＝2v乙可知，乙運動的速度為：v乙v甲0.2m/s＝0.1m/s，
由PFv可知，乙所受拉力的功率為：P乙＝F乙v乙＝22N×0.1m/s＝2.2W，故C正確；
D.由v可知，甲、乙兩物體在3s內(nèi)運動的路程分別為：
s甲＝v甲t＝0.2m/s×3s＝0.6m，
s乙＝v乙t＝0.1m/s×3s＝0.3m，
由W＝fs可知，3s時間內(nèi)甲、乙克服摩擦力做的功分別為：
W甲＝f甲s甲＝4N×0.6m＝2.4J，
W乙＝f乙s乙＝2N×0.3m＝0.6J，
所以3s時間內(nèi)甲、乙克服摩擦力做的功不相等，故D正確。
故選：B。
【點評】本題考查與滑輪組有關(guān)的綜合計算，主要考查了受力分析、重力計算、滑輪組繩子拉力的計算及功與功率的計算等，解決問題的關(guān)鍵是從圖象中獲取相關(guān)信息，難度較大。
3．（2024秋 越城區(qū)期末）臺風(fēng)將小區(qū)綠化帶里的樹吹倒了，小明將繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子，慢慢將吹倒的樹扶正（如圖）。
（1）圖中甲樹相當(dāng)于 　動　 （選填“定”或“動”）滑輪。
（2）若不計繩重和摩擦，甲樹受到300N的拉力，則小明對繩子的拉力至少為 　150　 N。
【答案】（1）動；（2）150。
【分析】（1）定滑輪是軸的位置固定不動的滑輪，動滑輪是軸的位置隨被拉物體一起運動的滑輪，據(jù)此結(jié)合題意分析此時甲的樹干相當(dāng)于什么滑輪；
（2）若為動滑輪，則根據(jù)動滑輪的省力情況進行分析。
【解答】解：（1）把繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子時，甲的樹干要移動，因此甲的樹干相當(dāng)于動滑輪；
（2）拉甲樹干的繩子段數(shù)是2，不計繩重和摩擦，則小明對繩子的拉力至少為F300N＝150N。
故答案為：（1）動；（2）150。
【點評】本題考查了對動滑輪特點的認識和應(yīng)用，屬于基礎(chǔ)題。
4．（2024 杭州模擬）2024年春節(jié)期間，湖北等地遭遇極端凍雨天氣，高鐵軌道上方的承力索上掛冰嚴重，導(dǎo)致高鐵不能正常運行。如圖是高鐵線路上用于固定承力索的滑輪裝置。正常情況下，接承力索端需獲得24000N的拉力F。
（1）由于天氣極冷承力索收縮，導(dǎo)致接承力索端向右移動5cm。則配重會上升 　15　 cm。
（2）若不計繩重和摩擦，則配重質(zhì)量至少需要多少千克？
【答案】（1）15；
（2）配重質(zhì)量至少需要800kg。
【分析】（1）根據(jù)滑輪組裝置確定繩子股數(shù)，利用s配＝ns索求出配重上升的高度；
（2）若不計繩重和摩擦，根據(jù)F自F求出自由端受到的拉力，利用二力平衡求出配重的重力，根據(jù)G＝mg求出配重質(zhì)量。
【解答】解：（1）由圖可知，n＝3，配重上升的高度為：
s配＝ns索＝3×5cm＝15cm；
（2）若不計繩重和摩擦，自由端受到的拉力為：
F自F24000N＝8000N，
根據(jù)二力平衡可知，配重的重力G＝F自＝8000N，則配重的質(zhì)量為：
m配800kg。
答：（1）15；
（2）配重質(zhì)量至少需要800kg。
【點評】本題考查了滑輪組中的相關(guān)計算，屬于基礎(chǔ)題。
05 三種簡單機械的機械效率總結(jié)
裝置圖 計算公式
杠桿
滑輪組 豎直 提升 物體 （1）已知拉力、物重及繩子段數(shù)時：； （2）不計繩重及摩擦?xí)r：
水平勻速 拉動物體
斜面 （1）； （2）。
例題展示
1．（2024 舟山模擬）如圖所示，滑輪組懸掛在水平鋼架上，某工人站在水平地面上，豎直向下拉動繩子自由端，5s內(nèi)使物體A勻速上升1.5m，提升過程中拉力F的功率為180W。已知物體A重540N，該工人重700N。不計繩重和摩擦，下列關(guān)于該過程的說法正確的是（　　）
A．繩子自由端移動的速度為0.3m/s
B．動滑輪重160N
C．該工人對地面的壓力為400N
D．工人利用該滑輪組提升物體的最大機械效率為90%
【答案】C
【分析】（1）由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離s＝nh，根據(jù)v求出繩子自由端移動的速度；
（2）根據(jù)PFv求拉力；利用不計繩重和摩擦?xí)rF（G+G動）求動滑輪的重力；
（3）根據(jù)力的平衡條件求出工人受到的支持力，根據(jù)力的作用是相互的求出工人對地面的壓力；
（4）人通過定滑輪向下拉繩子時的最大拉力等于人自身的重力，利用不計繩重和摩擦?xí)rF（G+G動）求能提升的最大物重，利用利用η求滑輪組的最大機械效率。
【解答】解：A、由圖可知n＝2，繩子自由端移動的距離：s＝nh＝2×1.5m＝3m，
繩子自由端移動的速度：v0.6m/s，故A錯誤；
B、由PFv可知，繩子自由端的拉力：F300N，
因為不計繩重和摩擦?xí)rF（G+G動），所以動滑輪的重力：G動＝nF﹣G＝2×300N﹣540N＝60N，故B錯誤；
C、此時工人受到豎直向下的重力、豎直向上的拉力和支持力，由力的平衡條件可知，工人受到的支持力：F支＝G人﹣F＝700N﹣300N＝400N，
工人對地面的壓力與工人受到的支持力是一對相互作用力，因此工人對地面的壓力：F壓＝F支＝400N，故C正確；
D、人通過定滑輪向下拉繩子時的最大拉力等于人自身的重力，即繩子自由端的最大拉力：F最大＝G人＝700N，
因為不計繩重和摩擦?xí)rF（G+G動），所以此時能提升的最大物重：G最大＝nF最大﹣G動＝2×700N﹣60N＝1340N，
滑輪組的最大機械效率：η最大100%≈95.7%，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了使用滑輪組時繩子的拉力、有用功、總功、功率和機械效率的計算，知道人通過定滑輪向下拉繩子時的最大拉力等于人自身的重力是關(guān)鍵。
2．（2023 杭州模擬）如圖所示，拉力F為5N，物體A以0.1m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運動（B表面足夠長）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，彈簧測力計示數(shù)為12N。下列說法正確的是（　　）
A．拉力F的功率為1.0W
B．物體A受到的摩擦力為16N
C．滑輪組的機械效率為75%
D．拉力F增大到10N時，物體B開始向左運動
【答案】A
【分析】（1）由圖知，水平使用滑輪組，n＝2，拉力端移動速度等于物體移動速度的2倍，利用PFv求拉力做功的功率；
（2）物體B靜止在地面上，處于平衡狀態(tài)；水平方向上物體B受到向右的彈簧拉力等于地面對它向左的摩擦力與物體A對它向左的摩擦力之和，據(jù)此求物體A對它向左的摩擦力，由于力的作用是相互的，可求物體A受到的摩擦力；
（3）由圖知，水平使用滑輪組，利用η求滑輪組的機械效率；
（4）若拉力F增大到12N時，A將做加速運動。而A對B的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A和B之間的摩擦力不變，所以物體B的運動狀態(tài)不會改變，即物體B仍然靜止。
【解答】解：
A、由圖知，水平使用滑輪組，n＝2，拉力端移動速度：v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，則拉力做功的功率：PFv＝5N×0.2m/s＝1.0W，故A正確；
B、物體B靜止在地面上，處于平衡狀態(tài)；則水平方向上物體B受到向右的彈簧拉力等于地面對它向左的摩擦力與物體A對它向左的摩擦力之和，即fAB+4N＝12N，則fAB＝8N；由于力的作用是相互的，物體A受到的摩擦力為f＝fAB＝8N，故B錯誤；
C、由圖知，水平使用滑輪組，滑輪組的機械效率：η100%＝80%，故C錯誤；
D、若拉力F增大到10N時，A在運動過程中，A對B的壓力不變、接觸面的粗糙程度不變，則A和B之間的摩擦力不變，所以物體B的運動狀態(tài)不會改變，即物體B仍然靜止，不會向左運動，故D錯誤。
故選：A。
【點評】本題考查了水平使用滑輪組時機械效率的計算、滑動摩擦力的影響因素。解決此題的關(guān)鍵是對每個物體進行正確的受力分析，搞清楚各個力之間的關(guān)系。
3．（2024 海曙區(qū)模擬）胡柚大豐收，小金需要幫爺爺奶奶把一箱質(zhì)量為240kg的胡柚搬到2m高的車上，為了省力（如圖）。搬運過程中，他用沿斜面向上1200N的力，此過程中斜面對重物做的有用功 　4800J　 ，簡易斜面裝置的機械效率為 　80　 %，斜面與箱子間的摩擦力為 　240N　 。
【答案】4800J；80；240N。
【分析】（1）利用W＝Gh求此過程中斜面對重物做的有用功；
（2）利用W＝Fs求拉力做的總功，斜面的機械效率等于有用功與總功之比。
（3）用總功減去有用功可得額外功，再利用W額＝fs可求物體受到的摩擦力。
【解答】解：此過程中斜面對重物做的有用功：
W有用＝Gh＝mgh＝240kg×10N/kg×2m＝4800J；
拉力做的總功：
W總＝Fs＝1200N×5m＝6000J，
斜面的機械效率：η100%＝80%；
額外功：W額＝W總﹣W有＝6000J﹣4800J＝1200J，
根據(jù)W額＝fs可得，物體受到的摩擦力：
f240N。
故答案為：4800J；80；240N。
【點評】本題考查了使用斜面時有用功、總功、機械效率、摩擦力的計算，屬于中檔題。
4．（2022 海曙區(qū)校級三模）小宏用如圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，杠桿的質(zhì)量分布均勻，右端固定在O點，杠桿可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，且AC＝BC＝OB；
（1）該實驗中杠桿所做的額外功主要是 　使用杠桿時需要克服杠桿自重、克服摩擦力等做功　 。
（2）他將重為G的鉤碼懸掛在B點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，拉力為F1，測得A、B兩點上升的高度分別為h1、h2，則此次杠桿的機械效率為＝　100%　 （用物理量的符號表示）；
（3）若保持彈簧測力計位置不變，將鉤碼掛在C點，緩慢拉動彈簧測力計將鉤碼提升相同的高度（不計摩擦），則彈簧測力計的示數(shù)F2　＞　 F1，杠桿的機械效率η1　＜　 η2（均選填“＞”或“＜”或“＝”）。
【答案】（1）使用杠桿時需要克服杠桿自重、克服摩擦力等做功；（2）100%；（3）＞；＜
【分析】（1）（2）彈簧測力計向上拉力做的功是總功，克服鉤碼重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠桿自重做的功是額外功；由功的計算公式求出有用功、總功與額外功，由效率公式求出杠桿的效率；
（3）有用功不變，根據(jù)總功的來源，分析動力的作用點移動后，總功的變化，根據(jù)機械效率公式討論機械效率大小變化
【解答】解：（1）因為杠桿自身有重力，提升物體的同時也要提升杠桿，即克服杠桿自重做功、克服摩擦力等做功，就有了額外功；
（2）有用功：W有＝Gh2；總功：W總＝F1h1，則杠桿的機械效率為η100%100%；
（3）懸掛點移至C點，從圖中可以看出，拉力的力臂不變，鉤碼的重力不變，鉤碼的重力的力臂變大，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，彈簧測力計的示數(shù)變大，即F2＞F1；
懸掛點移至C點時，緩慢拉動彈簧測力計將鉤碼提升相同的高度，有用功不變，但杠桿提升的高度減小，額外功減小，又因為總功等于額外功與有用功之和，因此此次彈簧測力計做的功將小于第一次做的功，根據(jù)η知機械效率變大，即η1＜η2。
故答案是：（1）使用杠桿時需要克服杠桿自重、克服摩擦力等做功；（2）100%；（3）＞；＜。
【點評】機械效率計算的關(guān)鍵是明確有用功和總功，一般來說，使用機械所用外力做的功是總功，而克服提升重物重力做的功是有用功。
舉一反三
1．（2024 上城區(qū)校級一模）如圖所示，分別使用滑輪或滑輪組勻速提升同一物體，滑輪質(zhì)量均相等且G動小于G物，在相同的時間內(nèi)物體被提升的高度也相等，不計繩重和摩擦，下列說法不正確的是（　　）
A．三個裝置所做的有用功為W甲＝W乙＝W丙
B．繩子自由端移動的速度關(guān)系為v甲＜v乙＜v丙
C．繩子自由端的拉力大小為F甲＞F乙＝F丙
D．三個裝置的機械效率為η甲＞η乙＝η丙
【答案】C
【分析】（1）克服物體重力做的功為有用功，根據(jù)W有用＝G物h得出甲、乙、丙三種裝置做的有用功；
（2）從圖中可知，甲為定滑輪（n＝1），乙為動滑輪（n＝2），丙為滑輪組（n＝3），在相同的時間內(nèi)物體被提升的高度均為h，根據(jù)s＝nh得出繩子自由端移動的距離；運動時間相同，根據(jù)v可知繩子自由端移動的速度關(guān)系；
（3）不計繩重和摩擦，F(xiàn)甲＝G物，F(xiàn)乙（G物+G動），F(xiàn)丙（G物+G動），據(jù)此確定拉力大小關(guān)系；
（4）不計繩重和摩擦，甲機械效率為100%，乙和丙克服動滑輪的重力做的功為額外功，根據(jù)η得出乙、丙兩種裝置的機械效率的關(guān)系。
【解答】解：A、克服物體重力做的功為有用功，甲、乙、丙三種裝置做的有用功都為W有用＝G物h，故A正確；
B、從圖中可知，甲為定滑輪（n＝1），乙為動滑輪（n＝2），丙為滑輪組（n＝3），在相同的時間內(nèi)物體被提升的高度均為h，則繩子自由端移動的距離s甲＝h，s乙＝2h，s丙＝3h，因此s甲＜s乙＜s丙，運動時間相同，根據(jù)v可知繩子自由端移動的速度關(guān)系為v甲＜v乙＜v丙，故B正確；
C、不計繩重和摩擦，F(xiàn)甲＝G物，F(xiàn)乙（G物+G動），F(xiàn)丙（G物+G動），滑輪質(zhì)量均相等且G動小于G物，故F甲＞F乙＞F丙，故C錯誤；
D、不計繩重和摩擦，甲的有用功與總功相等，機械效率為100%，乙和丙克服動滑輪的重力做的功為額外功，W額＝G動h，乙、丙兩種裝置的機械效率η，則η乙＝η丙，故D正確。
故選：C。
【點評】本題考查有關(guān)滑輪和滑輪組的拉力、功、繩子自由端的速度、機械效率的計算，有一定綜合性。
2．（2024 濱江區(qū)二模）如圖為某學(xué)生用所做的升降電梯模型模擬電梯的工作情況，電動機的拉力為F，動滑輪重為5N，在10s內(nèi)將重20N的轎箱連同內(nèi)部5N的物品一起勻速升高了1m，忽略繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．與電動機相連的繩端移動的速度為0.2m/s
B．與電動機相連的繩端拉力大小為12.5N
C．拉力F做功的功率為1.5W
D．滑輪組的機械效率為83.3%
【答案】A
【分析】（1）根據(jù)滑輪組裝置確定繩子股數(shù)，利用v繩＝nv物求出繩子自由端移動的速度；
（2）忽略繩重和摩擦，根據(jù)F（G+G箱+G動）求出與電動機相連的繩端拉力大小；
（3）根據(jù)PFv繩求出拉力F做功的功率；
（4）根據(jù)η求出該滑輪組的機械效率。
【解答】解：A、由圖可知，n＝2，繩子自由端移動的速度為：
v繩＝nv物0.2m/s，故A正確；
B、忽略繩重和摩擦，與電動機相連的繩端拉力大小為：
F（G+G箱+G動）（5N+20N+5N）＝15N，故B錯誤；
C、拉力F做功的功率為：
PFv繩＝15N×0.2m/s＝3W，故C錯誤；
D、該滑輪組的機械效率為：
η100%≈16.7%，故D錯誤。
故選：A。
【點評】本題考查了做功公式、功率公式和滑輪組拉力公式以及滑輪組機械效率公式的應(yīng)用，明確額外功和滑輪組繩子的有效股數(shù)是關(guān)鍵。
3．（2023秋 玉環(huán)市期末）在“測杠桿機械效率”的實驗中，如圖所示，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使杠桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置的過程中，彈簧測力計的示數(shù) 　不變　 （選填“變大”“變小”或“不變”）。若OA：OB＝2：3，物塊所受重力G為1.4N，彈簧測力計的示數(shù)F是2.8牛。則該杠桿的機械效率為 　75　 %。
【答案】不變；75。
【分析】（1）豎直向上勻速拉動彈簧測力計，動力臂和阻力臂都變小，阻力不變，動力也不變。
（2）根據(jù)W＝Gh計算有用功，根據(jù)W＝Fs計算做功，根據(jù)效率公式計算杠桿的機械效率。
【解答】解：由圖可知，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使杠桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置的過程中，彈簧測力計的示數(shù)保持不變；
若OA：OB＝2：3，則拉力和物體上升的高度之比為2：3，
則杠桿的機械效率：η75%。
故答案為：不變；75。
【點評】本題主要考查杠桿的平衡條件及有用功、總功、機械效率的計算等，一般來說，使用機械所用外力做的功是總功，而克服提升重物重力做的功是有用功，屬于基礎(chǔ)性題目，難度不大。
4．（2024 新昌縣模擬）如圖甲所示，工人用推力F將重為1000N的箱子沿斜面推至水平車廂中，斜面長3m、高1.5m，F(xiàn)始終與箱子運動方向相同。箱子運動路程隨時間變化關(guān)系如圖乙所示，推力F隨時間變化關(guān)系如圖丙所示。求：
（1）0～20s內(nèi)工人對箱子做的功。
（2）斜面的機械效率。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
【答案】（1）0～20s內(nèi)工人對箱子做的功2800J。
（2）斜面的機械效率是83.3%。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力為100N。
【分析】（1）由圖乙可知，箱子在0～10s和 10s～20s內(nèi)運動的路程；由圖丙可知推力大小，利用W＝Fs求推力做的功（總功）；
（2）箱子運動3m，提升高度h＝1.5m，即箱子沿斜面從底端被推至頂端，利用W＝Gh求推力克服箱子重力做的有用功，斜面的機械效率等于有用功與總功的比值；
（3）根據(jù)有用功和總功計算克服摩擦力做的額外功，根據(jù)額外功計算摩擦力。
【解答】解：（1）0～10s內(nèi)推力做功：W1＝F1S1＝600N×3m＝1800J；
10s～20s內(nèi)推力做功：W2＝F2S2＝200N×（8﹣3）m＝1000J；
0～20s內(nèi)工人對箱子做的功 W＝W1+W2＝1800J+1000J＝2800J；
（2）箱子運動3m，提升高度h＝1.5m，即箱子沿斜面從底端被推至頂端，推力克服箱子重力做的有用功：W有用＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J，
斜面的機械效率：η100%≈83.3%；
（3）斜面上克服摩擦力做功：W額＝W1﹣W有＝1800J﹣1500J＝300J；
由W＝Fs可得，木箱受到斜面的摩擦力大小：f100N。
答：（1）0～20s內(nèi)工人對箱子做的功2800J。
（2）斜面的機械效率是83.3%。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力為100N。
【點評】本題考查功、機械效率和摩擦力的計算，屬于中檔題。
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21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)【中考主線·名師攻略】中考科學(xué)二輪題型解讀與強化訓(xùn)練
專題04 杠桿、滑輪、斜面的應(yīng)用 機械效率的計算
多知識點融合：此類題型往往將杠桿的平衡條件、滑輪的省力特點、斜面的坡度與省力關(guān)系等知識，與機械效率的計算相結(jié)合。
力學(xué)知識貫穿：會涉及到重力、摩擦力、力的平衡等力學(xué)基本概念和規(guī)律。如在分析杠桿受力時，需要考慮物體的重力以及作用在杠桿上的其他力，通過力的平衡來確定杠桿是否平衡；在計算斜面的機械效率時，要考慮克服摩擦力做的額外功，這就需要對物體在斜面上的受力情況進行分析。
常考題型：杠桿的平衡條件、杠桿的動態(tài)平衡分析、杠桿的平衡分析法及其應(yīng)用、定滑輪及其工作特點、滑輪組中的相關(guān)計算、有用功和額外功、機械效率的大小比較、測量滑輪組的機械效率、滑輪(組)的機械效率。
本冊資料習(xí)題均選自：中考真題、最新模擬題、聯(lián)考題、名校模擬題等...
一、杠桿問題
明確五要素：準(zhǔn)確找出杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂。特別是力臂的確定，要從支點向力的作用線作垂線，垂線段的長度就是力臂。
利用杠桿平衡條件：F1l1 = F2l2，已知其中三個量就可以求出第四個量。
二、滑輪問題
判斷滑輪類型：定滑輪的特點是不省力，但可以改變力的方向；動滑輪的特點是能省一半力，但不能改變力的方向。對于滑輪組，要先確定繩子的段數(shù)n，可以通過數(shù)與動滑輪相連的繩子段數(shù)來確定。
計算拉力：不考慮摩擦和繩重時，使用滑輪組提升重物，拉力F=（G+G動），其中G是重物的重力， G動是動滑輪的重力。若考慮摩擦和繩重，則需要根據(jù)具體情況進行分析和計算。
三、斜面問題
分析受力情況：物體在斜面上受到重力、支持力和摩擦力的作用。將重力沿斜面和垂直斜面方向進行分解，根據(jù)力的平衡條件來分析物體的運動狀態(tài)和計算相關(guān)力的大小。
計算有用功、額外功和總功：有用功W有=Gh，G為物體重力，h為斜面高度；總功W總=FS，F(xiàn)為沿斜面向上的拉力，s為斜面長度；額外功W額=W總-W有，通常額外功是克服摩擦力做的功，W額=fs，f為摩擦力。
四、機械效率問題
明確有用功和總功：這是計算機械效率的關(guān)鍵。有用功是為了達到目的而必須做的功，總功是動力對機械做的功。
分析影響機械效率的因素：一般來說，對于滑輪組，動滑輪的重力越大、摩擦越大，機械效率越低；對于斜面，斜面越粗糙、坡度越小，機械效率越低。在解決問題時，要能根據(jù)實際情況分析機械效率的變化原因。
01 杠桿
五要素 物理含義及表示方法 圖示
支點 杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，用“O”表示
動力 使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示
阻力 阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示
動力臂 從支點到動力作用線的距離，用“l(fā)1”表示
阻力臂 從支點到動力作用線的距離，用“l(fā)2”表示
例題展示
[例題1]（2024 余姚市模擬）長期低頭會對頸部肌肉造成損傷，圖中A點為頭部重力作用點，B點為頸部肌肉受力點，下列能正確表示人低頭時杠桿示意圖是（　　）
A． B． C． D．
[例題2]（2024 椒江區(qū)一模）如圖所示的伸縮隔離柱常用來分流人群，其頂端的布帶由內(nèi)部彈性裝置固定。當(dāng)布帶被向右拉出時，將隔離柱看作杠桿，則其支點及所受拉力的示意圖正確的是（　　）
A． B． C． D．
[例題3]（2023 寧波模擬）如圖所示筷子盒在A處施加向下的力時，筷子會從出口滾出。忽略筷子的壓力，以下能正確表示按下A處時杠桿示意圖的是（　　）
A． B．
C． D．
[例題4]（2023 溫州模擬）一次聚會中，小科看到餐桌上一個自動拾取牙簽盒很有趣，如圖甲所示，當(dāng)按下頂上的圓柱體按鈕，松手時，一根牙簽就從蓋子上的一個小孔中冒出，于是他拆開發(fā)現(xiàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙。下列說法錯誤的是（　　）
A．圖乙中桿AOD可看作杠桿，D處是可伸縮的彈簧
B．當(dāng)按下按鈕時，按鈕作用在B點使之繞著O點逆時針轉(zhuǎn)動
C．當(dāng)松開按鈕時，D點處受到向下的力，使A端翹起將牙簽送出
D．將牙簽送出時，桿AOD相當(dāng)于省力杠桿
舉一反三
1．（2025 浙江模擬）良好的坐姿有利于身體健康。如圖所示是一款人體工學(xué)護腰坐墊，人坐上后能支撐腰部，調(diào)整坐姿。使用該護腰坐墊時，腰抵靠靠背。此時可將該坐墊視作一個杠桿。下列關(guān)于該杠桿所受動力及阻力表示正確的是（　　）
A． B． C． D．
2．（2023 麗水）如圖是教室壁掛式實物展臺示意圖，MN為展示臺，PQ為連桿拉柱展示臺，m為展示物。以下是展示臺承載展示物時杠桿的示意圖，其中正確的是（　　）
A． B． C． D．
3．（2023 杭州模擬）2020年7月溫州楠溪江上驚現(xiàn)獨特的“水上輕功”獨竹漂，前進時，該男子的右手（B點）撐住劃竿某處，左手（A點）用力揮動劃竿。下列說法正確的是（　　）
A．劃竿使用時A點為支點
B．劃竿使用時是一個費力杠桿
C．將A點盡量地靠近水面，可以增大阻力臂
D．將A點盡量地靠近水面，可以增大動力
02 杠桿平衡條件
1、杠桿平衡：當(dāng)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速繞支點轉(zhuǎn)動狀態(tài)時，說明杠桿處于平衡狀態(tài)。
2、杠桿的平衡條件
杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F l =F l 。
例題展示
[例題1]（2024 杭州二模）春秋時期，古人利用杠桿原理制作桔槔從井中汲水（如圖所示）：用細繩系住一輕質(zhì)直硬棒的O點作為支點，A端系著一塊石頭，B端系著一只空桶。使用時，先拉著B端繩子將桶送入井中，待桶中灌水后拉繩上升。下列說法中正確的是（　　）
A．向下拉繩放下空桶時，桔槔為省力杠桿
B．向上拉繩提起水桶時，桔槔為費力杠桿
C．增大石塊的質(zhì)量，可提起更多的水
D．將A點向O點移，可提起更多的水
[例題2]（2025 杭州模擬）如圖所示，用一個始終水平向右的力F把杠桿OA從圖示位置緩慢拉至接近水平的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．阻力臂一直變大
B．F先變小后變大
C．一直是省力杠桿
D．可以將杠桿OA拉至水平位置并保持靜止
[例題3]（2024 象山縣模擬）如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB可繞O點自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)杠桿A端的甲物塊懸空；B端的乙球浸沒在水中時（不碰容器底和壁），杠桿恰好水平平衡，A、B兩端的細線均不可伸長且處于張緊狀態(tài)。已知OA：OB＝1：2，甲物塊重400N，乙球體積為1×10﹣2m3，g取10N/kg。下列說法中正確的是（　　）
A．乙球受到的浮力為10N
B．杠桿B端所受的拉力為100N
C．乙球的重力為300N
D．乙球的密度為2×103kg/m3
[例題4]（2025 上城區(qū)校級模擬）某跨橋發(fā)生橋面?zhèn)确鹿剩?jīng)查事故原因是運輸車輛超載并且在外車道行駛所致。如圖甲事故現(xiàn)場的獨柱橋墩只有一個支撐。為了研究超載問題，小明做了一套實驗裝置如圖乙所示，將長1.2m，重36N的均質(zhì)木棒平放在水平方形臺面上，B、C為與臺面的接觸點，A、D分別為左右兩端點，它們距臺面邊緣處的距離均為AB＝CD＝0.4m。在A端掛一個重為G1＝30N的物體，在D端掛一個重為G2的物體。
（1）若G2＝30N，臺面受到木棒的壓力為多少？
（2）若D端不掛重物，則物體G1可以掛到距離B點左端的最大距離是多少cm時，木棒仍在水平臺面上保持靜止？
（3）如圖是這次側(cè)翻事故的原理示意圖，橋面可視作一個杠桿，發(fā)生側(cè)翻時，支點是　 （選填“A”或“B”），若貨車沿大橋　 （選填“外”或“內(nèi)”）側(cè)車道行駛，悲劇可能就不會發(fā)生。
[例題5]（2025 寧波模擬）《天工開物》中提到的桔棒是我國古代提水器具，始創(chuàng)于春秋時期。受桔棒汲水的啟發(fā)，某興趣小組同學(xué)自制了“杠桿密度計”。請回答：
（1）桔棒汲水（如圖1），向上拉繩提起裝滿水的水桶時，桔棒為　 　 （填“等臂”“省力”或“費力”）杠桿。
（2）某同學(xué)制作的液體密度計如圖2所示。他將一輕質(zhì)細硬桿用細繩固定在O點并懸掛起來，使之在水平方向平衡。將一鐵塊固定在A點，在不計質(zhì)量的瓶子中裝滿水并移到B點時權(quán)桿平衡，在B點處標(biāo)出1g/mL的刻度。在瓶中裝滿酒精，重復(fù)以上操作，在桿C標(biāo)出懸掛點C，計為0.8g/mL，則C點應(yīng)在B點的　 　 （填“左側(cè)”或“右側(cè)”），并簡單證明。
（3）該同學(xué)還想利用食鹽溶液和相同的操作方法，在該液體密度計上標(biāo)出1.2g/mL的刻度。查閱資料可知20℃時，密度為1.2g/mL的食鹽溶液其溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為26.4%，若瓶子的容積為100mL，請計算20℃時，配制一瓶符合要求的食鹽溶液需要氯化鈉多少克。
舉一反三
1．（2024 蓮都區(qū)二模）學(xué)習(xí)了杠桿知識后，小蓮自制了一架天平，并將兩個重物放在自制天平的秤盤上，放入重物前天平在水平位置平衡，放入重物后天平向右傾斜，秤盤最終落在桌面上如圖所示。若不改變秤盤的懸掛位置，僅將重物左右互換，則互換后天平（　　）
A．不可能向右傾 B．不可能向左傾
C．不可能平衡 D．右傾、左傾、平衡都有可能
2．（2024 上城區(qū)校級三模）早在3000多年以前，勤勞智慧的中國人就已經(jīng)開始使用杠桿。如圖甲所示是古人利用桔棒從井里汲水的示意圖，它的前端A系一水桶，后端B系一配重物，O1為支點，桿的自重不計。
（1）當(dāng)人沿著AC方向向下拉時，拉力F1的力臂是 　 　（填字母）；若將支架移到O2點，方向不變的拉力F1大小將　 　（填“變大”、“變小”或“不變”）。
（2）若O1A＝3O1B，配重質(zhì)量為4.5kg，桶和水總重50牛，請計算使用配重后，從井中汲水時人可以節(jié)省用力多少牛？
（3）對于配重物，有人認為越重越好，有人卻認為越輕越好，請寫出你的觀點：　 　。
3．（2025 杭州模擬）桔槔是《天工開物》中記載的一種原始的汲水工具。如圖硬桿用細繩懸掛在樹上，桿可繞O點自由旋轉(zhuǎn)且與樹之間無作用力，用細繩將重力為20N、容積為2.8×10﹣2m3的桶懸掛在B端，在A端重120N的拗石輔助下，人可輕松將一桶水從井中提，OA：OB＝3：2；懸掛桶的繩子始終保持在豎直方向上，忽略桿和繩的重力。
（1）桶裝滿水時，求水的質(zhì)量。
（2）空桶在井中漂浮時，求桶排開水的體積。
（3）某人用桔槔將裝滿水的桶提出水面（忽略桶外壁沾水）后，將水桶提升1.5米，桔槔始終處于平衡狀態(tài)，共用時10秒。求水桶離開水面后人對水桶做功的功率。
4．（2025 浙江模擬）小科利用生活中常見物品巧妙地測出一石塊的密度，實驗過程如下：
A.取一根筷子，用細線將其懸掛，調(diào)節(jié)懸掛位置，直至筷子水平平衡，懸掛位置記為O點，如圖甲所示。
B.將礦泉水瓶剪成燒杯形狀，傾斜固定放置，在瓶中裝水至溢水口處，用細線系緊石塊，將石塊緩慢浸入水中，溢出的水全部裝入輕質(zhì)塑料袋中，如圖乙所示。
C.取出石塊，擦干水分；將裝水的塑料袋和石塊分別掛于筷子上O點兩側(cè)，移動懸掛位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分別測出O點到兩懸掛點的距離l1和l2如圖丙所示。
（1）已知水的密度為ρ水，則石塊密度ρ石＝ （用字母ρ水和所測得的物理量表示）。
（2）實驗過程中，有同學(xué)認為筷子粗細不均勻會對實驗結(jié)果造成影響。小科告訴他們沒有影響，因為 　 　 。
（3）圖乙所示步驟中，若瓶中的水未裝至溢水口，實驗結(jié)果將 　 　 （選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。
03 定滑輪和動滑輪
1、定滑輪和動滑輪的實質(zhì)
種類 實質(zhì) 示意圖 作用分析
定滑輪 能夠連續(xù)轉(zhuǎn)動的等臂杠桿 如圖，定滑輪兩邊的力的方向與輪相切，定滑輪的中心為杠桿的支點，動力臂和阻力臂相等，且都等于輪的半徑r，所以使用定滑輪時不省力。
動滑輪 動力臂是阻力臂二倍的杠桿 如圖，重物的重力作用線通過滑輪中心軸，滑輪的“支點”位于繩與輪相切的點O，因此動力臂等于直徑(2r)，阻力臂等于半徑r，動力臂是阻力臂的二倍，所以理論上動滑輪能省一半的力。
例題展示
[例題1] （2025 紹興模擬）下列挪動球形石墩的方法中，最省力的是（　　）
A． B． C． D．
[例題2]（2024 鄞州區(qū)模擬）如圖所示為我國物理學(xué)著作《遠西奇器圖說》所記載的一種機械裝置。若小球A的質(zhì)量為mA，小球B的質(zhì)量為mB，當(dāng)兩小球勻速移動時，A球豎直上升的高度為hA，B球下降的高度為hB，不考慮摩擦和繩重，則下列有關(guān)物理量的比較中正確的是（　　）
A．mA＞mB、hA＜hB B．mA＞mB、hA＞hB
C．mA＜mB、hA＜hB D．mA＜mB、hA＞hB
[例題3]（2024 永康市校級模擬）小樂用如圖所示的兩種方式豎直勻速提升某物體，且都使物體上升了2m。已知物體重200N，滑輪重40N，提升時的拉力分別為F甲和F乙。若不計繩重和摩擦，則在提升過程中（　　）
A．F甲＝240N
B．F甲做的功為240J
C．F乙向上移動距離為4m
D．F乙所做的功為440J
舉一反三
1．（2024秋 杭州期末，改編）如圖，甲、乙兩人用不同的裝置，在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，不計繩重及滑輪的摩擦。下列說法正確的是（　　）
A．乙做的有用功比甲多
B．甲裝置的總功比乙少
C．甲裝置繩子自由端移動比乙少
D．乙裝置的機械效率為100%
2．（2023 溫州）某同學(xué)發(fā)明一自動升降排水井蓋（如圖甲），暴雨時通過收集雨水實現(xiàn)井蓋自動抬升（如圖乙），加快路面雨水的排放。
（1）井蓋抬升過程中，定滑輪的作用是 　 　 。
（2）某次排水過程中，重150牛的井蓋被抬升0.1米。此過程中，克服井蓋重力做功 　 　 焦。
（3）要使降水量稍小時就能抬升井蓋，可采取的措施有：　 　 。（寫出一點）
3．（2024秋 湖州期末）如圖所示，物體G在水平拉力F作用下向右勻速運動了0.4米，物體G受到的摩擦力為4牛，繩、滑輪重及滑輪與繩之間摩擦不計，圖中使用的滑輪屬于　 　 （填滑輪類型），拉力F的大小為　 　 牛，繩子自由端移動　 　 米。
04 滑輪組
1、滑輪組
定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置。使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費距離。
2、滑輪組確定承擔(dān)物重繩子段數(shù)n的方法
在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線，將它們隔離開，只計算繞在動滑輪上的繩子段數(shù)，在圖甲中，有兩段繩子吊著動滑輪，n=2，圖乙中有三段繩子吊著動滑輪，n=3。
例題展示
[例題1]（2025 北侖區(qū)校級一模）如圖是小金家陽臺上的手搖晾衣架，衣服和晾衣架的總重為100牛，在拉力作用下5s內(nèi)使衣服勻速上移了1m，不計滑輪重、繩重及摩擦。下列說法正確的是（　　）
A．A為動滑輪，B為定滑輪
B．利用該裝置能省力，也能改變力的方向
C．衣服勻速上升時，搖柄對繩的拉力F為20牛
D．拉力的功率為80W
[例題2]（2024 鹿城區(qū)校級二模）小實在家利用甲乙兩個衣架組裝成滑輪組進行實驗。如圖所示，小實將重為3牛的礦泉水瓶勻速提升0.5米。（不考慮衣架、繩子的自重和摩擦）下列說法正確的是（　　）
A．甲相當(dāng)于定滑輪，可以省力
B．乙相當(dāng)于動滑輪，可以改變力的方向
C．自由端繩子通過的距離為2.5米
D．拉力的大小是0.5牛
[例題3]（2024 鄞州區(qū)校級模擬）實踐課上，小曙、小光各持一根較光滑的木棍，面對面站立。小科取一根繩子，將繩子的一端系在其中一根木棍上，再按如圖所示依次繞過兩根木棍，小曙和小光用力往后拉木棍，小科只需稍稍用力就能穩(wěn)住兩木棍。下列分析正確的是（　　）
A．兩根木棍和繩組成的機械相當(dāng)于一個動滑輪
B．小科使用該裝置可以省功
C．小曙受到的拉力等于小光受到的拉力
D．繩子在木棍上繞的圈數(shù)越多，小科所用的拉力就越小
[例題4]（2024 杭州二模）如圖所示，物體A重為100N，C、D滑輪重均為15N。物體B重為60N，它恰好能拉著A向右勻速運動，不計繩重和摩擦。
（1）滑輪C在此次提升重物過程中的作用是 　 　 。
（2）現(xiàn)用水平向左的拉力F作用于物體A上，使物體B勻速上升，則拉力F的大小為 　 　 N。
舉一反三
1．（2023 寧波模擬）用相同質(zhì)量的滑輪組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，在繩子自由端分別用力將重力為G的物體勻速提升，乙滑輪組的效率為η，不計輪與軸間的摩擦、輪與繩子之間的摩擦及繩和木板的重力，下列說法不正確的是（　　）
A．F1一定大于F2 B．A、B點繩子受到拉力FA、FB關(guān)系：FB＞2FA
C．每個滑輪重為 D．兩個滑輪組的機械效率不相等
2．（2024 余姚市模擬）甲、乙兩鐵塊通過滑輪組用細繩連接，吸附在豎直放置且足夠長的固定磁性平板兩側(cè)，m甲＝1.8kg、m乙＝2kg，如圖所示。甲以0.2m/s的速度豎直向下做勻速直線運動，磁性平板對甲的摩擦力大小為4N，對乙的摩擦力大小為2N（細繩足夠長且始終處于豎直拉伸狀態(tài)，不計繩重和繩與滑輪的摩擦，磁性平板對其他器材無磁力作用）。下列說法不正確的是（　　）
A．動滑輪質(zhì)量為0.6kg
B．甲所受拉力為22N
C．乙所受拉力的功率為2.2W
D．3s時間內(nèi)甲、乙克服摩擦力做的功不相等
3．（2024秋 越城區(qū)期末）臺風(fēng)將小區(qū)綠化帶里的樹吹倒了，小明將繩子的一端系在乙樹上，然后繞過甲樹用力拉繩子，慢慢將吹倒的樹扶正（如圖）。
（1）圖中甲樹相當(dāng)于 　 　 （選填“定”或“動”）滑輪。
（2）若不計繩重和摩擦，甲樹受到300N的拉力，則小明對繩子的拉力至少為 　 　 N。
4．（2024 杭州模擬）2024年春節(jié)期間，湖北等地遭遇極端凍雨天氣，高鐵軌道上方的承力索上掛冰嚴重，導(dǎo)致高鐵不能正常運行。如圖是高鐵線路上用于固定承力索的滑輪裝置。正常情況下，接承力索端需獲得24000N的拉力F。
（1）由于天氣極冷承力索收縮，導(dǎo)致接承力索端向右移動5cm。則配重會上升 　 　 cm。
（2）若不計繩重和摩擦，則配重質(zhì)量至少需要多少千克？
05 三種簡單機械的機械效率總結(jié)
裝置圖 計算公式
杠桿
滑輪組 豎直 提升 物體 （1）已知拉力、物重及繩子段數(shù)時：； （2）不計繩重及摩擦?xí)r：
水平勻速 拉動物體
斜面 （1）； （2）。
例題展示
[例題1] （2024 舟山模擬）如圖所示，滑輪組懸掛在水平鋼架上，某工人站在水平地面上，豎直向下拉動繩子自由端，5s內(nèi)使物體A勻速上升1.5m，提升過程中拉力F的功率為180W。已知物體A重540N，該工人重700N。不計繩重和摩擦，下列關(guān)于該過程的說法正確的是（　　）
A．繩子自由端移動的速度為0.3m/s
B．動滑輪重160N
C．該工人對地面的壓力為400N
D．工人利用該滑輪組提升物體的最大機械效率為90%
[例題2]（2023 杭州模擬）如圖所示，拉力F為5N，物體A以0.1m/s的速度在物體B表面向左做勻速直線運動（B表面足夠長）；物體B靜止在地面上，受到地面水平向左4N的摩擦力，彈簧測力計示數(shù)為12N。下列說法正確的是（　　）
A．拉力F的功率為1.0W
B．物體A受到的摩擦力為16N
C．滑輪組的機械效率為75%
D．拉力F增大到10N時，物體B開始向左運動
[例題3]（2024 海曙區(qū)模擬）胡柚大豐收，小金需要幫爺爺奶奶把一箱質(zhì)量為240kg的胡柚搬到2m高的車上，為了省力（如圖）。搬運過程中，他用沿斜面向上1200N的力，此過程中斜面對重物做的有用功　 　，簡易斜面裝置的機械效率為　 %，斜面與箱子間的摩擦力為　 　。
[例題4]（2022 海曙區(qū)校級三模）小宏用如圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，杠桿的質(zhì)量分布均勻，右端固定在O點，杠桿可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，且AC＝BC＝OB；
（1）該實驗中杠桿所做的額外功主要是 　 　 。
（2）他將重為G的鉤碼懸掛在B點，在A點豎直向上勻速拉動彈簧測力計，拉力為F1，測得A、B兩點上升的高度分別為h1、h2，則此次杠桿的機械效率為＝　 　 （用物理量的符號表示）；
（3）若保持彈簧測力計位置不變，將鉤碼掛在C點，緩慢拉動彈簧測力計將鉤碼提升相同的高度（不計摩擦），則彈簧測力計的示數(shù)F2　 　 F1，杠桿的機械效率η1　 　 η2（均選填“＞”或“＜”或“＝”）。
舉一反三
1．（2024 上城區(qū)校級一模）如圖所示，分別使用滑輪或滑輪組勻速提升同一物體，滑輪質(zhì)量均相等且G動小于G物，在相同的時間內(nèi)物體被提升的高度也相等，不計繩重和摩擦，下列說法不正確的是（　　）
A．三個裝置所做的有用功為W甲＝W乙＝W丙
B．繩子自由端移動的速度關(guān)系為v甲＜v乙＜v丙
C．繩子自由端的拉力大小為F甲＞F乙＝F丙
D．三個裝置的機械效率為η甲＞η乙＝η丙
2．（2024 濱江區(qū)二模）如圖為某學(xué)生用所做的升降電梯模型模擬電梯的工作情況，電動機的拉力為F，動滑輪重為5N，在10s內(nèi)將重20N的轎箱連同內(nèi)部5N的物品一起勻速升高了1m，忽略繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．與電動機相連的繩端移動的速度為0.2m/s
B．與電動機相連的繩端拉力大小為12.5N
C．拉力F做功的功率為1.5W
D．滑輪組的機械效率為83.3%
3．（2023秋 玉環(huán)市期末）在“測杠桿機械效率”的實驗中，如圖所示，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使杠桿OB下面的物塊緩慢上升至虛線位置的過程中，彈簧測力計的示數(shù) 　 　 （選填“變大”“變小”或“不變”）。若OA：OB＝2：3，物塊所受重力G為1.4N，彈簧測力計的示數(shù)F是2.8牛。則該杠桿的機械效率為 　 　 %。
4．（2024 新昌縣模擬）如圖甲所示，工人用推力F將重為1000N的箱子沿斜面推至水平車廂中，斜面長3m、高1.5m，F(xiàn)始終與箱子運動方向相同。箱子運動路程隨時間變化關(guān)系如圖乙所示，推力F隨時間變化關(guān)系如圖丙所示。求：
（1）0～20s內(nèi)工人對箱子做的功。
（2）斜面的機械效率。
（3）箱子在斜面上受到的摩擦力。
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【中考主線·名師攻略】中考科學(xué)二輪題型解讀與強化訓(xùn)練
專題04 杠桿、滑輪、斜面的應(yīng)用 機械效率的計算
多知識點融合：此類題型往往將杠桿的平衡條件、滑輪的省力特點、斜面的坡度與省力關(guān)系等知識，與機械效率的計算相結(jié)合。
力學(xué)知識貫穿：會涉及到重力、摩擦力、力的平衡等力學(xué)基本概念和規(guī)律。如在分析杠桿受力時，需要考慮物體的重力以及作用在杠桿上的其他力，通過力的平衡來確定杠桿是否平衡；在計算斜面的機械效率時，要考慮克服摩擦力做的額外功，這就需要對物體在斜面上的受力情況進行分析。
常考題型：杠桿的平衡條件、杠桿的動態(tài)平衡分析、杠桿的平衡分析法及其應(yīng)用、定滑輪及其工作特點、滑輪組中的相關(guān)計算、有用功和額外功、機械效率的大小比較、測量滑輪組的機械效率、滑輪(組)的機械效率。
本冊資料習(xí)題均選自：中考真題、最新模擬題、聯(lián)考題、名校模擬題等...
1．（2025 杭州模擬）在圖中所示的簡單機械中，忽略機械自重和摩擦，當(dāng)提起相同重物時，最省力的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】（1）斜面若不計算摩擦，根據(jù)功的原理，則有FL＝Gh；
（2）定滑輪實質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費力，但可以改變作用力方向；
（3）杠桿平衡條件的表達式：動力×動力臂＝阻力×阻力臂；
（4）使用動滑輪可以省一半力。
【解答】解：A、圖為斜面，忽略機械自重和摩擦，根據(jù)功的原理，可知FL＝Gh，可以計算出F1G；
B、此圖是定滑輪，由定滑輪的工作特點可知，使用定滑輪不省力，即F2＝G；
C、根據(jù)杠桿的平衡條件可知，F(xiàn)3×3L＝G×L，所以動力F3G；
D、此圖是動滑輪，由動滑輪的工作特點可知，使用動滑輪能省一半的力，即F4G；
由以上可知：忽略機械自重和摩擦，當(dāng)提起相同重物時，最省力的是C。
故選：C。
【點評】此題主要考查斜面、功的原理、定滑輪及其工作特點和動滑輪及其工作特點、杠桿平衡條件的應(yīng)用等知識點，綜合性強，難易程度適中，是一道很典型的題目。
2．（2025 紹興模擬）如圖，甲、乙兩人用不同的裝置，在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，不計繩重及滑輪的摩擦。下列說法正確的是（　　）
A．甲做的有用功多
B．乙做的總功多
C．甲做總功的功率大
D．乙所用裝置的機械效率小
【答案】C
【分析】（1）利用W＝Gh比較拉力做的有用功的大小關(guān)系；
（2）兩物體的質(zhì)量相等、重力相等，不計繩重和摩擦，使用定滑輪時，拉力F＝G；使用動滑輪，拉力F（G+G動），據(jù)此確定拉力大小關(guān)系，利用W＝Fs比較拉力做的功的大小關(guān)系；
由P可知兩次提升物體所做有用功的功率的大小關(guān)系；
（3）不計繩重和摩擦，使用定滑輪時，額外功為0J，機械效率為100%；使用動滑輪時，要提升動滑輪做額外功，機械效率小于100%。
【解答】解：
A、提升物體的重力相等，在相同的時間內(nèi)物體升高了相同的距離，由W有用＝Gh可知兩次提升物體所做的有用功相等，故A錯誤；
BC、圖甲使用的是動滑輪，拉力端移動距離s甲＝2h，不計繩重和摩擦；
使用甲動滑輪時，拉力F甲（G+G動）；所以拉力做功W甲＝F甲s甲（G+G動）×2h＝（G+G動）h＞Gh；
使用乙定滑輪時，拉力F乙＝G，拉力做功W乙＝F乙s乙＝Gh，所以乙裝置中拉力F做的總功少，由P知乙裝置中拉力F做的總功率小，甲做總功的功率大，故B錯誤，C正確；
D、不計繩重和摩擦，使用定滑輪時，額外功為0J，機械效率為100%；使用動滑輪時，要提升動滑輪做額外功，機械效率小于100%；所以兩種裝置的機械效率η乙＞η甲，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了使用定滑輪、動滑輪時拉力端移動速度大小、拉力做功的大小、機械效率大小和功率大小的比較，利用好關(guān)系式：不計繩重和摩擦?xí)r拉力F（G+G動）。
3．（2025 義烏市一模）重為30牛的A物體，用如右圖所示甲、乙兩種方法被提升和水平移動。若A物體在水平面滑動時受到的摩擦力為20N，F(xiàn)1＝18N，F(xiàn)2＝8N，A物體在5s內(nèi)勻速移動的距離均為0.3m，則在該過程中，下列分析正確的是（　　）
A．繩子自由端F1移動的速度比F2移動的速度大
B．F1做功比F2做功少
C．兩種方法中所做的有用功一樣多
D．兩種方法中機械效率相同
【答案】D
【分析】（1）首先確定兩個滑輪組繩子的有效股數(shù)，然后根據(jù)v繩＝nv物計算繩子自由端移動的速度，進行比較；
（2）利用s繩＝ns物求出兩圖中繩子自由端移動的距離，然后根據(jù)W＝Fs計算F1和F2做功，進行比較；
（3）利用W＝Gh和W＝fs分別求出兩種方法做的有用功，然后進行比較；
（4）利用η分別求出兩種方法的機械效率相同，然后進行比較。
【解答】解：
A、A物體移動的速度v物0.06m/s，
甲圖中n＝2，則乙圖中n＝3，
則繩子自由端F1移動的速度：v繩1＝2v物＝2×0.06m/s＝0.12m/s，
繩子自由端F2移動的速度：v繩2＝3v物＝3×0.06m/s＝0.18m/s，
比較可知，繩子自由端F1移動的速度比F2移動的速度小，故A錯誤。
B、甲圖中繩子自由端移動的距離：s1＝2s＝2×0.3m＝0.6m，
乙圖中繩子自由端移動的距離：s2＝3s＝3×0.3m＝0.9m，
則F1做功：W總1＝F1s1＝18N×0.6m＝10.8J，
F2做功：W總2＝F2s2＝8N×0.9m＝7.2J，
比較可知，F(xiàn)1做功比F2做功多，故B錯誤。
C、甲圖中的有用功：W有1＝Gs＝30N×0.3m＝9J，
乙圖中的有用功：W有2＝fs＝20N×0.3m＝6J，
比較可知，甲方法中做的有用功大，故C錯誤。
D、甲圖中的機械效率為：η1100%100%≈83.3%，
乙圖中的機械效率為：η2100%100%≈83.3%，
比較可知，兩種方法中機械效率相同，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查滑輪組省力公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，易錯點是對動滑輪上繩子段數(shù)的判斷，此題還要搞清的是乙圖中的是克服地面摩擦力做的功。
4．（2025 浙江模擬）現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個滑輪稱為“繩制”（圖1）。現(xiàn)分別用甲、乙兩個力替代“收”（圖2），使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．使用這個滑輪能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使繩自由端移動的速度小于乙拉力使繩自由端移動的速度
【答案】B
【分析】A、由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，由此得出結(jié)論；
B、定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，根據(jù)杠桿的平衡條件可得出結(jié)論；
C、由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小，由此可得出結(jié)論；
D、由題意可知，重物在相同時間內(nèi)上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離，由此可得出結(jié)論。
【解答】解：A、由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故A錯誤；
B、定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正確
C、由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據(jù)W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C錯誤；
D、由題意可知，重物在相同時間內(nèi)上升的距離相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑輪中，繩子移動的距離等于重物上升的距離，繩子移動的時間和重物上升的時間相同，根據(jù)v可知，甲、乙拉力移動的速度都等于重物上升的速度，故D錯誤。
故選：B。
【點評】本題主要考查定滑輪的工作特點，功的計算，其中熟練掌握定滑輪的工作特點是解題的關(guān)鍵。
5．（2024秋 杭州校級期中）我國古代記錄傳統(tǒng)手工技術(shù)的著作《天工開物》里記載了一種搗谷用的舂。如圖所示，是小華在勞動教育實踐活動中體驗中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華感覺力量不夠，用起來比較困難，則她可以采取的措施是（　　）
A．小華將腳向前移動
B．將支點向靠近小華的方向移動
C．將放稻谷的容器向遠離支點方向移動
D．小華適當(dāng)負重再操作舂稻谷
【答案】D
【分析】根據(jù)杠桿平衡條件分析解答：動力×動力臂＝阻力×阻力臂（F1 L1＝F2 L2），在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小。
【解答】解：A、支點不動，小華將腳向前移動，此時阻力、阻力臂不變，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故A錯誤；
B、將支點向靠近小華的方向移動，腳在桿上的位置不動，此時阻力不變，阻力臂變大，動力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故B錯誤；
C、將放稻谷的容器向遠離支點方向移動，阻力不變，阻力臂變大，動力臂不變，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力變大，不能省力，故C錯誤；
D、小華適當(dāng)負重再操作舂稻谷，阻力不變，阻力臂不變，動力臂不變，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，適當(dāng)負重后，動力變大，可以使小華省力，故D正確。
故選：D。
【點評】本題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，掌握杠桿平衡條件即可正確作答，難度不大。
6．（2024 杭州模擬）如圖所示，杠桿OBA可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OB＝2BA，在B點懸掛一個10N的重物G，在A點施加豎直向上的動力F，使杠桿OBA水平平衡（杠桿重力及摩擦均忽略不計），下列說法正確的是（　　）
A．在A點施加豎直向上的力F1時，該杠桿是費力杠桿
B．作用在A點的力F1的大小為5N
C．如果重物的懸掛點B向O點移動，要使杠桿水平平衡，F(xiàn)1應(yīng)變小
D．若將作用于A點的力F1變?yōu)閳D中F2，要使杠桿水平平衡，F(xiàn)2應(yīng)小于F1
【答案】C
【分析】（1）動力臂大于阻力臂的杠桿為省力杠桿，動力臂小于阻力臂的杠桿為費力杠桿，動力臂等于阻力臂的杠桿為等臂杠桿；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件計算；
（3）根據(jù)杠桿的平衡條件F1×OA＝G×OB分析；
（4）將作用于A點的力F1變?yōu)閳D中F2，動力臂會變小，據(jù)此分析。
【解答】解：A．在A點施加豎直向上的力F1時，動力臂是OA，阻力臂是OB，動力臂大于阻力臂，該杠桿是省力杠桿，故A錯誤；
B．由杠桿的平衡條件可知，F(xiàn)1×OA＝G×OB，且OA＝OB+BA＝3BA，即F1×3BA＝G×2BA，F(xiàn)1G10N≈6.7N，故B錯誤；
C．如果重物的懸掛點B向O點移動，則OB變小，由F1×OA＝G×OB可知，OA與G大小不變，要使杠桿水平平衡，F(xiàn)1應(yīng)變小，故C正確；
D．將作用于A點的力F1變?yōu)閳D中F2，動力臂會變小，由杠桿的平衡條件可知，在OB與G不變情況下，F(xiàn)2應(yīng)大于F1，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題考查了杠桿的分類和杠桿平衡條件的應(yīng)用，難度不大。
7．（2024秋 慈溪市期末）一架梯子斜靠在豎直墻上，下端放在水平地面上，一工人站在梯子上，如圖所示。墻對梯子的力作用于接觸點A，梯子與地面的接觸點O為支點。則下列說法正確的是（　　）
A．若以墻對梯子的力為動力，則此時梯子為費力杠桿
B．若保持人位置不變，梯子下端越靠近墻，墻對梯子的力越小
C．若保持梯子位置不變，人站的位置越高，墻對梯子的力越小
D．若保持人、梯子位置不變，人的質(zhì)量越大，墻對梯子的力越小
【答案】B
【分析】墻對梯子的力作用于接觸點A，梯子與地面的接觸點O為支點，根據(jù)杠桿的平衡條件逐項分析。
【解答】解：A、墻對梯子的力作用于接觸點A，梯子與地面的接觸點O為支點，乙墻的作用力為動力，則動力臂O到A作用力的距離，而阻力臂是從O點到人向下壓力的距離，動力臂遠大于阻力，則是省力杠桿，故A錯誤；
B、若保持人位置不變，梯子下端越靠近墻，梯子越接近豎直，則阻力臂越短，而動力臂不變，根據(jù)動力×動力臂＝阻力×阻力臂，墻對梯子的力越小，故B正確；
C、若保持梯子位置不變，則動力臂不變，人站的位置越高，人的壓力離支點越遠，阻力臂越大，則動力越大，墻對梯子的力越大，故C錯誤；
D、若保持人、梯子位置不變，動力臂和阻力臂不變，人的質(zhì)量越大，對梯子的阻力臂越大，墻對梯子的力越大，故D錯誤。
故選：B。
【點評】本題考查杠桿的動態(tài)平衡，屬于中檔題。
8．（2024 湖州二模）用滑輪組將某金屬塊從水中勻速提升0.5m（金屬塊仍浸沒在水中），加在繩子自由端的拉力是F，動滑輪重120N，如圖所示。金屬塊密度為2.7×103kg/m3，質(zhì)量為54kg，不計繩重及摩擦，則下列說法正確的是（　　）
A．金屬塊在水中時只受重力和浮力的作用
B．拉力F的有用功是270J
C．金屬塊受到的浮力是200N
D．滑輪組的機械效率是82.4%
【答案】C
【分析】（1）金屬塊在水中時，受重力、浮力、拉力的作用；
（2）先利用ρ計算金屬塊的體積，金屬塊完全浸沒水中，V排＝V，利用阿基米德原理計算金屬塊受到水的浮力，利用G＝mg計算金屬塊的重力，滑輪組對金屬塊的拉力等于重力減去浮力，
利用W＝F拉h(huán)計算拉力做的有用功；
（3）由圖可知n＝2，拉力端移動距離s＝nh，拉力F（F拉+G動），利用W＝Fs計算拉力做的總功，滑輪組的機械效率等于有用功與總功的比值。
【解答】解：A、金屬塊在水中時，除了受重力、浮力的作用外，還受到滑輪組的拉力，故A錯誤；
BC、由ρ可得，金屬塊的體積：
V0.02m3，
因為金屬塊完全浸沒水中，
所以，V排＝V＝0.02m3，
金屬塊受到水的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3＝200N；
金屬塊的重力：G＝mg＝54kg×10N/kg＝540N，
滑輪組對金屬塊的拉力：
F拉＝G﹣F浮＝540N﹣200N＝340N，
拉力做的有用功：
W有＝F拉h(huán)＝340N×0.5m＝170J，故B錯誤、C正確；
D、由圖可知n＝2，拉力端移動距離s＝nh＝2×0.5m＝1m，
拉力：
F（F拉+G動）（340N+120N）＝230N，
拉力做的總功：
W總＝Fs＝230N×1m＝230J，
滑輪組的機械效率：
η100%100%≈73.9%，故D錯誤。
故選：C。
【點評】本題涉及到的知識點較多，如體積和浮力的計算、功的計算、機械效率的計算等，綜合性較強，有一定的難度；要特別注意物體不僅受重力和拉力，還要受水給它的浮力。
9．（2023秋 余杭區(qū)校級月考）用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿A點下面的鉤碼緩緩上升，實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù)F為0.5N．若杠桿的本身的重力不計，則下列說法正確的是（　　）
A．拉力對杠桿做的額外功為0.1J
B．勻速豎直拉動過程中彈簧測力計示數(shù)先變小后變大
C．若將鉤碼從A點移到B點，用同樣的方式將鉤碼提升0.1m，則機械效率降低
D．若將鉤碼從A點移到B點，用同樣的方式將鉤碼提升0.1m，則機械效率升高
【答案】D
【分析】（1）先找出鉤碼G和彈簧測力計拉力F的力臂，根據(jù)相似三角形得出豎直向上勻速拉動彈簧測力計時兩者的力臂之比是否發(fā)生變化，根據(jù)杠桿的平衡條件得出等式，然后分析判斷彈簧測力計示數(shù)的變化，根據(jù)W＝Fs求出拉力做的總功，根據(jù)W＝Gh求出拉力做的應(yīng)用，總功減去有用功即為拉力對杠桿做的額外功；
（2）將鉤碼的懸掛點從A點移至B點，鉤碼還升高相同的高度，杠桿上旋的角度減小，克服桿與O點的摩擦力做功減小，有用功不變，額外功減小，總功減小，機械效率增大。
【解答】解：（1）由圖可知，OC為鉤碼G的力臂，OD為彈簧測力計拉力的力臂，
由ΔOCA∽ΔODE可得：，
由杠桿的平衡條件可得：G×OC＝F×OD，
則，
由和G不變可知，F(xiàn)不變，即勻速豎直拉動過程中彈簧測力計示數(shù)不變，故B錯誤；
拉力做的總功：
W總＝Fs＝0.5N×0.3m＝0.15J，
拉力做的有用功：
W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，
拉力對杠桿做的額外功：
W額＝W總﹣W有＝0.15J﹣0.1J＝0.05J，故A錯誤；
（2）若將鉤碼從A點移到B點，用同樣的方式將鉤碼提升0.1m時，有用功不變，
此時杠桿上旋的角度減小，杠桿升高的距離變小，克服桿與O點的摩擦力做功變小，則額外功變小，
由η100%可知，機械效率升高，故C錯誤、D正確。
故選：D。
【點評】本題考查了杠桿平衡的動態(tài)分析和做功公式、機械效率公式的應(yīng)用，利用好相似三角形的邊長關(guān)系和鉤碼從A點移到B點過程中有有用功、額外功、總功變化的分析是關(guān)鍵。
10．（2024 濱江區(qū)一模）如圖甲所示裝置，小歡用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動，地面ab、bc粗糙程度不同。物體M重為400N，動滑輪重為5N，ab＝2m，bc＝3m。物體M從a點到c點過程中，拉力F與M移動距離的關(guān)系如圖乙所示，不考慮物體大小對運動的影響，忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，對此過程的分析，下列結(jié)論正確的是（　　）
A．拉力F做的功為840J
B．繩子自由端移動的距離為15m
C．物體從ab段到bc段，滑輪組的機械效率變小
D．拉力F在ab段做的額外功等于在bc段做的額外功
【答案】A
【分析】（1）根據(jù)繩子的有效段數(shù)為2，求出物體M從a點到c點過程中繩子自由端移動的距離；已知ab＝2m，bc＝3m分別求出繩子自由端移動的距離，由圖乙知繩子的拉力大小，根據(jù)功的公式求出拉力做的總功；
（2）使物體M在水平地面勻速移動，根據(jù)二力平衡，物體受到的滑動摩擦力等于拉力的大小，根據(jù)滑輪組的機效率為η分析機械效率的變化；
（3）本題中，克服摩擦力做的功為有用功，忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，故克服動滑輪的重力做的功為額外功，ab段和在bc段動滑輪提升的高度不同，根據(jù)W＝Gh可知額外功的大小關(guān)系。
【解答】解：
AB、物體M從a點到c點過程中，通過的距離為2m+3m＝5m，繩子的有效段數(shù)為2，故繩子自由端移動的距離：s＝2h＝2×5m＝10m；
ab＝2m，bc＝3m，繩子自由端移動的距離分別為：s1＝2×2m＝4m，s2＝2×3m＝6m，由圖乙知繩子的拉力分別為60N和100N，拉力做的總功為：W＝W1+W2＝F1s1+F2s2＝60N×4m+100N×6m＝840J，故A正確、B錯誤；
C、使物體M在水平地面勻速移動，根據(jù)二力平衡，物體受到的滑動摩擦力等于水平面上繩子的拉力的大小，因繩端拉力100N大于60N，由f＝F水平＝nF繩﹣G動可知bc段物體受到的滑動摩擦力大，滑輪組的機效率為：η，動滑輪的重力不變，物體從ab段到bc段，滑動摩擦力變大，所以滑輪組的機械效率變大，故C錯誤；
D、本題中，克服摩擦力做的功為有用功，忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，故克服動滑輪的重力做的功為額外功，ab段和在bc段動滑輪提升的高度不同，根據(jù)W＝Gh可知，拉力F在ab段做的額外功小于在bc段做的額外功，故D錯誤。
故選：A。
【點評】本題考查二力平衡的條件、功和機械效率公式的運用，關(guān)鍵是從圖中獲取有效的信息。
11．（2024秋 慈溪市期末）如圖所示，重為120N的物體A在拉力F作用下沿水平面做勻速直線運動，其路程隨時間變化的圖像如圖乙所示。已知物體A在水平方向上受到的阻力為物重的0.1倍，滑輪組機械效率為80%，滑輪組和繩子的自重不計。下列分析計算正確的是（　　）
A．10s內(nèi)，繩子自由端沿水平方向移動了4m
B．左側(cè)墻受到滑輪組16牛拉力作用
C．在10s內(nèi)，作用在繩子自由端的拉力F為5牛
D．在10s內(nèi)，拉力F做功的功率為1.2W
【答案】C
【分析】A、從圖中可知，10s內(nèi)，物體A移動的距離為1m；n＝3，則10s內(nèi)，根據(jù)s′＝ns得出繩子自由端沿水平方向移動的距離；
BC、根據(jù)f＝0.1G得出物體A在水平方向上受到的阻力，根據(jù)F動＝f得出則動滑輪對物體A的拉力，根據(jù)η得出則繩子自由端的拉力，根據(jù)F拉＝4F得出左側(cè)墻受到滑輪組的拉力；
D、從圖中可知，根據(jù)v得出物體的速度，根據(jù)v′＝nv得出則繩子自由端的速度，根據(jù)PFv可知拉力F做功的功率。
【解答】解：A、從圖中可知，10s內(nèi)，物體A移動的距離為1m；n＝3，則10s內(nèi)，繩子自由端沿水平方向移動的距離s′＝ns＝3×1m＝3m，故A錯誤；
BC、物體A在水平方向上受到的阻力f＝0.1G＝0.1×120N＝12N，
機械效率η，
則繩子自由端的拉力F5N，
左側(cè)墻受到滑輪組的拉力F拉＝4F＝4×5N＝20N，故B錯誤、C正確；
D、從圖中可知，物體的速度v0.1m/s，
則繩子自由端的速度v′＝nv＝3×0.1m/s＝0.3m/s，
根據(jù)PFv可知拉力F做功的功率P＝Fv′＝5N×0.3m/s＝1.5W，故D錯誤。
故選C。
【點評】本題以滑輪組為載體，考查功、功率和效率的計算，有一定難度。
12．（2024 拱墅區(qū)模擬）如圖甲所示，小金到滑雪場進行滑雪圈滑雪運動，小金的質(zhì)量為M。滑雪圈如圖乙所示，其質(zhì)量為m，滑雪場是一個高H，長L的斜坡。
（1）當(dāng)小金從滑道頂端一直滑到水平終點，在斜坡上的時受到的摩擦力為f1，在水平軌道時受到的摩擦力為f2，由此可知f1　小于　 f2（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2）小金坐在滑雪圈里被電動機從斜面底部拉到了頂端，已知電動機的拉力F，上坡過程中的機械效率是 　　 。（用題目中的已知量表示）
【答案】（1）小于；（2）。
【分析】（1）在斜坡上的時對斜面的壓力小于重力，在水平軌道對水平軌道的壓力等于其重力，影響摩擦力的因素是壓力和接觸面的粗糙程度，據(jù)此分析；
（2）知道人和滑雪圈的重力，知道斜坡的高度，求出有用功；知道電動機的拉力和斜面的長度，求出總功；根據(jù)機械效率公式求出機械效率。
【解答】解：（1）當(dāng)小金在斜坡上滑行時對斜坡的壓力小于其總重力，在水平軌道對水平軌道的壓力等于其總重力，在接觸面粗糙程度一定時，壓力越大，摩擦力越大，由此可知在斜坡上的時受到的摩擦力為f1小于在水平軌道時受到的摩擦力為f2，
（2）W有用＝G總h＝（M+m）g×H，
W總＝Fs＝FL，
η。
故答案為：（1）小于；（2）。
【點評】此題主要考查影響摩擦力的因素以及斜面機械效率的計算，難易程度適中。
13．（2024 上城區(qū)校級二模）如圖所示，某人用扁擔(dān)擔(dān)起兩筐質(zhì)量為m1，m2的貨物，當(dāng)他的肩處于O點時，扁擔(dān)水平平衡，已知l1＞l2，扁擔(dān)和筐的重力不計。
（1）在O點時，根據(jù)杠桿平衡的條件可知，m1　＜　 m2（填“＞”，“＜”或者“＝”）
（2）若將兩筐的懸掛點向O點移近相同的距離Δl，則扁擔(dān) 　左　 端向下傾斜。（填“左”，或者“右”）
（3）要使扁擔(dān)恢復(fù)水平平衡，需再往某側(cè)筐中加入貨物，其質(zhì)量為 　　 。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【分析】（1）在O點時，扁擔(dān)水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件得出等式，利用l1＞l2可知兩筐質(zhì)量的關(guān)系；
（2）將兩筐的懸掛點向O點移近相同的距離Δl時，分別表示出兩筐重力和對應(yīng)力臂的乘積，乘積較大的一側(cè)向下傾斜；
（3）要使扁擔(dān)恢復(fù)水平平衡，需再往向上傾斜一側(cè)筐中添加貨物，根據(jù)杠桿的平衡條件求出添加貨物的質(zhì)量。
【解答】解：（1）在O點時，扁擔(dān)水平位置平衡，
由杠桿的平衡條件可得：m1gl1＝m2gl2，
由l1＞l2可知，m1＜m2；
（2）將兩筐的懸掛點向O點移近相同的距離Δl時，
左邊：m1g（l1﹣Δl）＝m1gl1﹣m1gΔl，
右邊：m2g（l2﹣Δl）＝m2gl2﹣m2gΔl，
因為m1＜m2，
所以，m1Δlg＜m2Δlg，即m1g（l1﹣Δl）＞m2g（l2﹣Δl），
則扁擔(dān)左端向下傾斜；
（3）因m1g（l1﹣Δl）＞m2g（l2﹣Δl），
所以，要使扁擔(dān)恢復(fù)水平平衡，應(yīng)向右側(cè)筐中加入貨物，
由杠桿的平衡條件可得：m1g（l1﹣Δl）＝（m2+m）g（l2﹣Δl），且m1gl1＝m2gl2，
解得：m。
故答案為：（1）＜；（2）左；（3）。
【點評】本題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用，要注意分析兩邊力和力臂乘積的大小關(guān)系，杠桿將向乘積大的一端傾斜。
14．（2024 濱江區(qū)二模）T型杠鈴是一種健身器材，如圖甲，小濱在水平地面將杠鈴拉至水平靜止，杠鈴離開地面后，與水平地面平行，可抽象成圖乙模型，杠鈴的固定軸為O，手對杠鈴的拉力作用在B點，杠鈴（包括桿和配重）的重心在A點。已知杠鈴的總重為600N，OA長1.6m，OB長1.2m。
（1）圖乙中，小濱手對杠鈴的拉力F1與杠鈴垂直，求F1＝　800　 N。
（2）圖丙中，小濱手對杠鈴拉力F2始終與杠鈴垂直，且仍作用在B點，他將杠鈴從水平位置拉至圖丙的過程中，拉力F2　一直變小　 （選填“一直變大”、“一直變小”、“始終不變”、“先變小后變大”）。
【答案】（1）800；（2）一直變小
【分析】（1）根據(jù)杠桿平衡條件計算F1的大小；
（2）根據(jù)杠桿平衡條件分析F2的大小變化。
【解答】解：（1）杠鈴離開地面后，小濱手對杠鈴的拉力F1與杠鈴垂直，動力臂等于OB長，而阻力臂等于OA長，根據(jù)杠桿平衡條件可得F1lB＝GlA，代入數(shù)據(jù)可得F1×1.2m＝600N×1.6m，解得F1＝800N；
（2）小濱手對杠鈴拉力F2始終與杠鈴垂直，且仍作用在B點，轉(zhuǎn)動過程中動力臂大小不變，阻力大小不變，阻力臂減小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，動力減小，即拉力F2一直變小。
答：（1）800；（2）一直變小。
【點評】本題考查杠桿平衡條件的靈活運用，難度不大。
15．（2024秋 臨海市期末）小科用圖甲、乙實驗裝置探究“杠桿平衡條件”，每個鉤碼質(zhì)量均相同。
（1）如圖甲所示，在A點掛四個鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在B點掛 　6　 個相同的鉤碼。
（2）如圖乙所示，小科制作了一個密度均勻的圓盤（相當(dāng)于杠桿），圓盤可以繞著圓心O轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)軸阻力忽略不計）。為探究“力的作用點到支點的距離是否影響杠桿平衡”，他先在圓盤的C點掛上4個鉤碼，又在G點掛上一定數(shù)量的鉤碼后，圓盤在圖示位置平衡，接著他將掛在G點的鉤碼先后掛在D、N兩點，又進行了兩次實驗。若觀察到 　鉤碼三次實驗圓盤均在圖示位置平衡　 現(xiàn)象，則說明力的作用點到支點的距離對杠桿的平衡無影響。
（3）如圖丙所示，停車場入口處用橫桿控制車輛進出。小科把該裝置簡化成如圖丁所示的杠桿模型，用杠桿平衡條件分析可知，該裝置屬于 　費力　 杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”）。
【答案】（1）6；（2）鉤碼三次實驗圓盤均在圖示位置平衡；（3）費力。
【分析】（1）根據(jù)杠桿平衡條件判斷；
（2）由題意知，左邊力與力臂保持不變，右邊力也保持不變，要使圓盤仍然乎衡，則右邊的力臂也必須保持不變，從而找 到另外掛鉤碼的點；
（3）動力大于阻力的杠桿為費力杠桿。
【解答】解：（1）由圖甲可知，A點掛4個鉤碼，OA之間有3格，OB之間有2格，要使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)該在B點施加一個向下的拉力F，設(shè)每個鉤碼重力為G，每小格長為L，則有4G×3L＝F×2L.解得：F＝6G，所以應(yīng)該在B點掛6個相同的鉤碼。
（2）由題意知，左右兩邊對圓盤的拉力不變，左邊力臂不變，根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1＝F2L2得，要使圓盤平衡，右邊力臂也應(yīng)保持不變，所以他可以將掛在G點的鉤碼先后掛在D、N兩個點又進行實驗，這樣右邊的力 始終為OD；由以上實驗現(xiàn)象可知，圓盤仍在圖示位置平衡，說明力的作用點到支點的距離對杠桿的平衡無影響。
（3）由圖丁可知，動力臂小于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件可知，動力大于阻力，故為費力杠桿。
故答案為：（1）6；（2）鉤碼三次實驗圓盤均在圖示位置平衡；（3）費力。
【點評】本題考查了探究杠桿平衡條件實驗，探究杠桿平衡條件是初中物理學(xué)重要的實驗，要求學(xué)生熟練掌握。
16．（2024 溫州二模）小明在學(xué)習(xí)動滑輪后得知：動滑輪的實質(zhì)是動力臂為阻力臂兩倍的省力杠桿。小明思考：“使用動滑輪時，若拉力的方向沒有保持豎直向上，是否還能省一半的力”，于是設(shè)計了由滑輪、滑軌、滑塊、彈簧測力計等組成的實驗裝置（如圖甲），通過移動滑塊來改變拉力與豎直方向的夾角θ，進行實驗。其中繩子重和摩擦忽略不計，獲得實驗數(shù)據(jù)如表：
實驗序號 鉤碼總重力G 拉力作用線的夾角布度 拉力大小F/牛
① 3 0 2
② 3 30 2.4
③ 3 45 2.8
④ 3 60 4
（1）根據(jù)表中第①次的實驗數(shù)據(jù)，可以得知動滑輪重為 　1　 牛。
（2）分析4次實驗數(shù)據(jù)，你能得到的實驗結(jié)論是 　同一動滑輪提升相同的物體時，拉力大小與θ有關(guān)，θ越大，拉力越大　 。
（3）為了使實驗結(jié)論更具有普遍性，接下來的設(shè)計是：　改變鉤碼的重力，重復(fù)上述實驗　 。
（4）小明查閱資料后，發(fā)現(xiàn)改變拉力與豎直方向的夾角θ時，同時動滑輪的支點也發(fā)生改變，如圖乙所示，若拉力F為動力，動滑輪和物體總重視為阻力。請結(jié)合以上信息和杠桿平衡條件等相關(guān)科學(xué)知識，解釋從第①次到第④次拉力變化的原因？　根據(jù)杠桿平衡條件可知，從第1次到第4次，物體總重力不變，動力臂和阻力臂都在減少，但是動力臂比阻力臂變化得更多，所以拉力逐漸增大　 。
【答案】（1）1；（2）同一動滑輪提升相同的物體時，拉力大小與θ有關(guān)，θ越大，拉力越大；（3）改變鉤碼的重力，重復(fù)上述實驗；（4）根據(jù)杠桿平衡條件可知，從第1次到第4次，物體總重力不變，動力臂和阻力臂都在減少，但是動力臂比阻力臂變化得更多，所以拉力逐漸增大。
【分析】（1）繩子重和摩擦忽略不計，根據(jù)F（G+G動）計算解答；
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（3）根據(jù)多次實驗的目的分析；
（4）結(jié)合杠桿模型分析力臂的變化。
【解答】解：（1）繩子重和摩擦忽略不計，繩子股數(shù)為n＝2，豎直向上拉，F(xiàn)（G+G動）；
則G動＝2F﹣G＝2×2N﹣3N＝1N；
（2）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，拉力作用線的夾角越大，拉力越大。故得出的結(jié)論是：同一動滑輪提升相同的物體時，拉力大小與θ有關(guān)，θ越大，拉力越大。
（3）為了使實驗結(jié)論更具有普遍性，應(yīng)該換用不同的物體進行多次實驗；
（4）滑輪是變形的杠桿，根據(jù)杠桿平衡條件可知，從第1次到第4次，物體總重力不變，動力臂和阻力臂都在減少，但是動力臂比阻力臂變化得更多，所以拉力逐漸增大。
故答案為：（1）1；（2）同一動滑輪提升相同的物體時，拉力大小與θ有關(guān)，θ越大，拉力越大；（3）改變鉤碼的重力，重復(fù)上述實驗；（4）根據(jù)杠桿平衡條件可知，從第1次到第4次，物體總重力不變，動力臂和阻力臂都在減少，但是動力臂比阻力臂變化得更多，所以拉力逐漸增大。
【點評】本題考查動滑輪省力的探究，屬于中檔題。
17．（2024 寧波模擬）小寧騎自行車時發(fā)現(xiàn)，騎車上陡坡要吃力些。坡路和斜面相似，那么斜面的省力情況與哪些因素有關(guān)呢？小寧做了如下猜想：
猜想1：與斜面的表面材料有關(guān)。
猜想2：與斜面的傾斜程度有關(guān)。
猜想3：與物體受到的重力大小有關(guān)。
為驗證上述猜想，小寧利用如圖甲所示的裝置進行了實驗，實驗中用沿斜面向上的拉力F拉動物塊在斜面上做勻速直線運動。實驗中相關(guān)的記錄如表。（使用斜面的省力情況可以通過比較沿斜面的拉力F與物塊所受的重力G的比值大小來判定，比值越小，越省力）
實驗序號 1 2 3 4 5 6 7
斜面傾角 θ θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 棉布 毛巾 木板 木板 木板 木板
物塊重G/N 2.0 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.43 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
（1）通過對比 　1、2、3　 （填寫實驗序號）三次實驗中的數(shù)據(jù)可知，使用斜面省力的情況與斜面的表面材料有關(guān)。
（2）通過對比1、6、7三次實驗中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：　使用斜面省力的情況與斜面的傾斜程度有關(guān)　 。
（3）為驗證猜想3，小寧做了1、4、5三次實驗，分析實驗數(shù)據(jù)后，小寧認為這幾次實驗省力情況相同的依據(jù)是 　斜面的表面材料、斜面的傾斜程度相同，物體受到的重力大小不相同，沿斜面的拉力F與物塊所受的重力G的比值大小相同　 。
【答案】（1）1、2、3；（2）使用斜面省力的情況與斜面的傾斜程度有關(guān)；（3）斜面的表面材料、斜面的傾斜程度相同，物體受到的重力大小不相同，沿斜面的拉力F與物塊所受的重力G的比值大小相同。
【分析】（1）對比1、2、3三次實驗中的數(shù)據(jù)，得出斜面的傾斜程度、物體受到的重力大小、斜面的表面材料是否相同，據(jù)此得出結(jié)論；
（2）對比1、6、7三次實驗中的數(shù)據(jù)，得出斜面的傾斜程度、物體受到的重力大小、斜面的表面材料是否相同，據(jù)此得出結(jié)論；
（3）對比1、4、5三次實驗的數(shù)據(jù)，得出斜面的傾斜程度、物體受到的重力大小、斜面的表面材料是否相同，據(jù)此得出結(jié)論。
【解答】解：（1）對比1、2、3三次實驗中的數(shù)據(jù)可知，斜面的傾斜程度、物體受到的重力大小相同，斜面的表面材料不同，沿斜面的拉力F與物塊所受的重力G的比值大小不同（分別為0.675、0.715、0.76），說明使用斜面省力的情況與斜面的表面材料有關(guān)；
（2）對比1、6、7三次實驗中的數(shù)據(jù)可知，斜面的表面材料、物體受到的重力大小相同，斜面的傾斜程度不同，沿斜面的拉力F與物塊所受的重力G的比值大小不同（分別為0.76、0.85），說明使用斜面省力的情況與斜面的傾斜程度有關(guān)；
（3）小寧做了1、4、5三次實驗，斜面的表面材料、斜面的傾斜程度相同，物體受到的重力大小不相同，沿斜面的拉力F與物塊所受的重力G的比值大小相同（都為0.675），可以得出結(jié)論：使用斜面省力的情況與物體受到的重力大小無關(guān)。
故答案為：（1）1、2、3；（2）使用斜面省力的情況與斜面的傾斜程度有關(guān)；（3）斜面的表面材料、斜面的傾斜程度相同，物體受到的重力大小不相同，沿斜面的拉力F與物塊所受的重力G的比值大小相同。
【點評】本題考查了控制變量法和轉(zhuǎn)換法在實驗中的應(yīng)用，屬于基礎(chǔ)題目。
18．（2025 紹興模擬）研學(xué)實踐活動時，小明在農(nóng)家樂看到一種農(nóng)具（如圖甲），他查閱資料后知道，這種農(nóng)具叫“舂”，農(nóng)民搗谷用的，其工作原理圖如圖乙，AOB為碓桿，O為支點，A處連接著碓頭，腳踏碓桿的B點處可使碓頭升高，抬起腳，碓頭會落下去擊打稻谷，若碓頭的重力為40N，每踩一次碓頭上升的高度為60cm，OA長1.6m，OB長0.4m。
（1）腳在下踩過程中，“舂”可視為 　費力　 杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”）；
（2）不計碓桿的重力和摩擦，腳至少用多大的力才可以將碓頭抬起？
（3）若1min將B踩下30次，“舂”的機械效率為60%，則人做功的功率是多大？
【答案】（1）費力；
（2）不計碓桿的重力和摩擦，腳至少用160N的力才可以將碓頭抬起；
（3）人做功的功率是20W。
【分析】（1）由圖可知，腳在下踩過程中，支點到腳施加力的力臂為動力臂，支點到碓頭對杠桿的力的力臂為阻力臂，據(jù)此分析解答；
（2）已知碓頭的重力和OA和OB的長度，根據(jù)杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可求得腳上的壓力；
（3）根據(jù)公式W＝Fs求解做功；先求出30次對碓頭做的功，根據(jù)舂的機械效率，可以求出人做的功，再根據(jù)公式P求人做功的功率。
【解答】解：（1）由圖可知，腳在下踩過程中，支點到腳施加力的力臂為動力臂，支點到碓頭對杠桿的力的力臂為阻力臂，所以動力臂小于阻力臂，故“舂”可視為費力杠桿；
（2）不計碓桿的重力和摩擦，當(dāng)腳用力方向垂直于OB向下時，動力臂最長，根據(jù)杠桿的平衡條件知，動力最小，由杠桿平衡條件可得：
F1×OB＝G×LG，
即：；
（3）每踩一次對碓頭做的功為：W＝Gh＝40N×0.6m＝24J，
舂的機械效率為60%，每踩一次人做的總功
，
若1min將B踩下30次，則人做功的功率為：
。
答：（1）費力；
（2）不計碓桿的重力和摩擦，腳至少用160N的力才可以將碓頭抬起；
（3）人做功的功率是20W。
【點評】本題考查杠桿的平衡條件的應(yīng)用及功與功率的計算，屬于中檔題。
19．（2024 永康市二模）2021年12月18日，湖北省鄂州市發(fā)生了高架橋側(cè)翻事故。如圖，高架橋由下方的獨柱墩與上方的箱梁組成，兩者質(zhì)量均勻。因貨車超載嚴重，且行駛在橋面道路外側(cè)（車輛垂直紙面向里行駛），造成箱梁側(cè)翻，獨柱墩保持不動。
（1）箱梁可視為杠桿，在圖中畫出傾覆瞬間它的支點，用O表示；
（2）已知貨車對橋面壓力作用點到橋面中心的距離為8米，獨柱墩的寬度為4米，箱梁的質(zhì)量為21噸，求貨車的質(zhì)量超過多少時，會導(dǎo)致箱梁傾覆；
（3）為了減少此類事故的發(fā)生，請寫出一條有效措施。
【答案】（1）如圖所示；
（2）貨車的質(zhì)量超過7t時，會導(dǎo)致箱梁傾覆；
（3）不超載，盡量靠橋面中心行駛。
【分析】（1）根據(jù)支點的定義分析支點的位置；
（2）根據(jù)G＝mg求出箱梁的重力，根據(jù)杠桿平衡條件求出貨車的重力，根據(jù)G＝mg求出貨車的質(zhì)量；
（3）根據(jù)杠桿平衡條件分析解答。
【解答】解：（1）支點是杠桿繞著轉(zhuǎn)到的點，由圖可知，箱梁傾覆瞬間，杠桿順時針轉(zhuǎn)動，杠桿繞著獨柱墩的右邊緣轉(zhuǎn)到，因此支點在獨柱墩的右側(cè)邊緣，如圖所示：
；
（2）箱梁的重力：G＝mg＝21×103kg×10N/kg＝2.1×105N，
由圖可知，箱梁重力的力臂L箱4m＝2m，
貨車重力的力臂L車＝8m﹣2m＝6m，
由杠桿平衡條件可得：G箱×L箱＝G車×L車，
代入數(shù)據(jù)有：2.1×105N×2m＝G車×6m，
解得：G車＝7×104N，
由G＝mg可知，貨車的質(zhì)量：m車7×103kg＝7t；
（3）由杠桿平衡條件可知，當(dāng)箱梁的重力和箱梁重力的力臂不變時，可以減小貨車的重力或者減小貨車重力的力臂，因此為了減少高架橋側(cè)翻事故，應(yīng)不超載，盡量靠橋面中心行駛。
答：（1）如圖所示；
（2）貨車的質(zhì)量超過7t時，會導(dǎo)致箱梁傾覆；
（3）不超載且盡量靠橋面中心行駛。
【點評】本題考查杠桿支點的定義和杠桿平衡條件的應(yīng)用，正確分析出杠桿支點是解題的關(guān)鍵。
20．（2025 洞頭區(qū)模擬）圖甲是黃銅材質(zhì)的翻板自封防臭地漏（黃銅的主要成分為銅、鋅），其工作原理如圖乙所示：利用水對底蓋的壓力來控制開合，有水時，自動開蓋，迅速排水。無水時自動閉合，防臭防蟲。
（1）黃銅是銅鋅合金，有較強的耐腐蝕性，耐腐蝕性屬于 　化學(xué)　 性質(zhì)。
（2）為了探究制作地漏所用黃銅的等級，某興趣小組取制作地漏的黃銅廢料進行了實驗檢測：取樣品20g，逐滴加入質(zhì)量分數(shù)為10%的稀硫酸，當(dāng)加入稀硫酸的質(zhì)量為98g時，不再有氣體產(chǎn)生。通過計算并結(jié)合下表判斷制作地漏的黃銅屬于哪種等級？
黃銅等級 低黃銅 中黃銅 高黃銅
銅的質(zhì)量分數(shù) 60%～80% 80%～90% 高于90%
（3）圖丙為地漏翻板結(jié)構(gòu)的示意圖，整個翻板結(jié)構(gòu)（包括配重和底蓋）的總質(zhì)量為10g，整個翻板結(jié)構(gòu)的重力作用線通過A點，水對底蓋壓力的作用點可以等效在底蓋C點，其中OD長度為1cm，OA長度為0.5cm。請計算底蓋向下張開時，水對底蓋的壓力至少為多少牛？
【答案】（1）化學(xué)；（2）低黃銅；（3）水對底蓋的壓力至少0.05N。
【分析】（1）金屬的耐腐蝕性是不易氧化，不易和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；
（2）根據(jù)稀硫酸的質(zhì)量求出有多少克鋅參加了反應(yīng)，故20g黃銅中有多少克鋅，從而求出銅的含量，有表中數(shù)據(jù)判斷黃銅等級；
（3）配重和底蓋的總質(zhì)量已知，OD和OA的長度已知，由杠桿的平衡條件求出水對底蓋的至少壓力。
【解答】解：（1）金屬的耐腐蝕性是不易氧化，不易和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故屬于化學(xué)性質(zhì)；
（2）設(shè)20g黃銅中有x克鋅，
H2SO4+Zn＝ZnSO4+H2
98 65
98×10% x
解答x＝6.5g
20g黃銅中銅的質(zhì)量為20g﹣6.5g＝13.5g
黃銅中銅的質(zhì)量分數(shù)為67.5%
故該黃銅的等級數(shù)據(jù)低黃銅；
（3）G＝mg＝10×10﹣3kg×10N/kg＝0.1N
由杠桿的平衡條件得：
F OD＝G OA，
0.05N；
答：（1）化學(xué)；（2）低黃銅；（3）水對底蓋的壓力至少0.05N。
【點評】本題考查了物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，化學(xué)方程式的計算，杠桿的平衡條件的應(yīng)用。
21．（2025 浙江模擬）學(xué)校工地上的“塔吊”引起小科同學(xué)的興趣。如圖甲是“塔吊”示意圖，AB是豎直支架，AC、AD為鋼絲繩，O為支點，C端裝有配重，E處裝有小車可在O、D兩點間移動，小車內(nèi)部滑輪組結(jié)構(gòu)如圖乙所示，OD＝20m，OE＝10m。當(dāng)載重小車在D點時，能安全起吊最大質(zhì)量為1000kg的重物。某次作業(yè)時，塔吊在E處將3000N的重物向上吊起，此過程中重物高度隨時間的變化如圖丙所示，塔吊、鋼繩、小車和滑輪組的重力與摩擦忽略不計。
（1）此次作業(yè)中，圖乙中拉力F的大小為 　1000N　 。
（2）計算整個過程中塔吊對重物做的功。
（3）為保證安全，求塔吊在E處能夠吊起的重物的最大重力為多少。
【答案】（1）1000N；
（2）整個過程中塔吊對重物做的功為45000J；
（3）為保證安全，塔吊在E處能夠吊起的重物的最大重力為2×104N。
【分析】（1）根據(jù)滑輪組裝置確定繩子股數(shù)，塔吊、鋼繩、小車和滑輪組的重力與摩擦忽略不計，利用FG求出拉力F的大小；
（2）根據(jù)圖丙重物上升的高度，利用W＝Gh求出整個過程中塔吊對重物做的功；
（3）當(dāng)滑輪組移到E點時，配重不變，由杠桿平衡條件即可解答。
【解答】解：（1）由圖乙可知，n＝3，塔吊、鋼繩、小車和滑輪組的重力與摩擦忽略不計，拉力F的大小為：
FG3000N＝1000N；
（2）由圖丙可知，整個過程中重物上升的高度為15m，則個過程中塔吊對重物做的功為：
W＝Gh＝3000N×15m＝45000J；
（3）當(dāng)載重小車在D點時，設(shè)此時配重體的質(zhì)量為m配，由杠桿平衡條件可得：
G×OD＝G配×OC，即m大g×OD＝G配×OC，
解得：G配×OC＝1000kg×10N/kg×20m＝2×105Nm；
當(dāng)載重小車在E點時，此時能安全吊起重物的最大重力為GD，由杠桿平衡條件可得：
GD×OE＝G配×OC，即GD×10m＝2×105Nm，
解得：GD＝2×104N。
答：（1）1000N；
（2）整個過程中塔吊對重物做的功為45000J；
（3）為保證安全，塔吊在E處能夠吊起的重物的最大重力為2×104N。
【點評】本題考查了滑輪組繩子拉力公式、做功公式和杠桿平衡條件的應(yīng)用，有一定難度。
22．（2024秋 杭州月考）如圖甲，為了保證起重機在吊起重物時不會翻倒，在起重機左邊配有一個重物，已知AC＝3m，CD＝9m。現(xiàn)用起重機把貨物勻速提起，不計繩重、摩擦和起重機本身重力，g取10N/kg。
（1）起重機可吊起貨物的最大重力是多少？
（2）起重機吊臂前端的滑輪組如圖乙所示（不考慮起重機傾倒），已知每個滑輪質(zhì)量為200kg，若要勻速提起第（1）問中的貨物，則拉力F是多少？
（3）若繩子以0.1m/s的速度勻速收緊，則3min內(nèi)可以把貨物提升多高？
【答案】（1）起重機可吊起貨物的最大重力為1×104N；
（2）拉力F的大小為4×103N；
（3）3min內(nèi)可以把貨物提升的高度為6m。
【分析】（1）貨物對起重機拉力看成動力，大小等于貨物重力，將配重的重力看成阻力，以C點為支點，根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1＝F2L2計算可吊起的最大貨物重力；
（2）根據(jù)滑輪組裝置確定繩子股數(shù)，不計繩重和摩擦，利用F（G+G動）（G+m動g）求出拉力F；
（3）根據(jù)v和s＝nh計算貨物被提升高度。
【解答】解：（1）將起重機看成杠桿，C為支點，貨物對起重機的拉力看成動力，且F1＝G，配重的重力G0看成阻力，阻力臂AC＝AB+BC＝1m+2m＝3m，動力臂CD＝9m，
根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1＝F2L2有：G×CD＝G0×AC＝m0g×AC，
則：G×9m＝3×103kg×10N/kg×3m，
解得：G＝1×104N；
（2）由圖知，n＝3，不計繩重和摩擦，則拉力F為：
F（G+G動）（G+m動g）（1×104N+200kg×10N/kg）＝4×103N；
（3）3min內(nèi)繩子自由端移動的距離為：
s＝vt＝0.1m/s×3×60s＝18m，
貨物被提升的高度為：
h6m。
答：（1）起重機可吊起貨物的最大重力為1×104N；
（2）拉力F的大小為4×103N；
（3）3min內(nèi)可以把貨物提升的高度為6m。
【點評】本題以起重機為情景考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用、滑輪組特點的應(yīng)用以及繩端拉力的計算，體現(xiàn)了物理知識在生活中的應(yīng)用。
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【中考主線·名師攻略】中考科學(xué)二輪題型解讀與強化訓(xùn)練
專題04 杠桿、滑輪、斜面的應(yīng)用 機械效率的計算
多知識點融合：此類題型往往將杠桿的平衡條件、滑輪的省力特點、斜面的坡度與省力關(guān)系等知識，與機械效率的計算相結(jié)合。
力學(xué)知識貫穿：會涉及到重力、摩擦力、力的平衡等力學(xué)基本概念和規(guī)律。如在分析杠桿受力時，需要考慮物體的重力以及作用在杠桿上的其他力，通過力的平衡來確定杠桿是否平衡；在計算斜面的機械效率時，要考慮克服摩擦力做的額外功，這就需要對物體在斜面上的受力情況進行分析。
常考題型：杠桿的平衡條件、杠桿的動態(tài)平衡分析、杠桿的平衡分析法及其應(yīng)用、定滑輪及其工作特點、滑輪組中的相關(guān)計算、有用功和額外功、機械效率的大小比較、測量滑輪組的機械效率、滑輪(組)的機械效率。
本冊資料習(xí)題均選自：中考真題、最新模擬題、聯(lián)考題、名校模擬題等...
1．（2025 杭州模擬）在圖中所示的簡單機械中，忽略機械自重和摩擦，當(dāng)提起相同重物時，最省力的是（　　）
A． B． C． D．
2．（2025 紹興模擬）如圖，甲、乙兩人用不同的裝置，在相同時間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提升到同一平臺，不計繩重及滑輪的摩擦。下列說法正確的是（　　）
A．甲做的有用功多
B．乙做的總功多
C．甲做總功的功率大
D．乙所用裝置的機械效率小
3．（2025 義烏市一模）重為30牛的A物體，用如右圖所示甲、乙兩種方法被提升和水平移動。若A物體在水平面滑動時受到的摩擦力為20N，F(xiàn)1＝18N，F(xiàn)2＝8N，A物體在5s內(nèi)勻速移動的距離均為0.3m，則在該過程中，下列分析正確的是（　　）
A．繩子自由端F1移動的速度比F2移動的速度大
B．F1做功比F2做功少
C．兩種方法中所做的有用功一樣多
D．兩種方法中機械效率相同
4．（2025 浙江模擬）現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個滑輪稱為“繩制”（圖1）。現(xiàn)分別用甲、乙兩個力替代“收”（圖2），使重物在相同的時間內(nèi)勻速上升相同高度。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A．使用這個滑輪能省力
B．甲拉力大小等于乙拉力大小
C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功
D．甲拉力使繩自由端移動的速度小于乙拉力使繩自由端移動的速度
5．（2024秋 杭州校級期中）我國古代記錄傳統(tǒng)手工技術(shù)的著作《天工開物》里記載了一種搗谷用的舂。如圖所示，是小華在勞動教育實踐活動中體驗中國傳統(tǒng)農(nóng)耕“舂稻谷”的示意圖。小華感覺力量不夠，用起來比較困難，則她可以采取的措施是（　　）
A．小華將腳向前移動
B．將支點向靠近小華的方向移動
C．將放稻谷的容器向遠離支點方向移動
D．小華適當(dāng)負重再操作舂稻谷
6．（2024 杭州模擬）如圖所示，杠桿OBA可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，OB＝2BA，在B點懸掛一個10N的重物G，在A點施加豎直向上的動力F，使杠桿OBA水平平衡（杠桿重力及摩擦均忽略不計），下列說法正確的是（　　）
A．在A點施加豎直向上的力F1時，該杠桿是費力杠桿
B．作用在A點的力F1的大小為5N
C．如果重物的懸掛點B向O點移動，要使杠桿水平平衡，F(xiàn)1應(yīng)變小
D．若將作用于A點的力F1變?yōu)閳D中F2，要使杠桿水平平衡，F(xiàn)2應(yīng)小于F1
7．（2024秋 慈溪市期末）一架梯子斜靠在豎直墻上，下端放在水平地面上，一工人站在梯子上，如圖所示。墻對梯子的力作用于接觸點A，梯子與地面的接觸點O為支點。則下列說法正確的是（　　）
A．若以墻對梯子的力為動力，則此時梯子為費力杠桿
B．若保持人位置不變，梯子下端越靠近墻，墻對梯子的力越小
C．若保持梯子位置不變，人站的位置越高，墻對梯子的力越小
D．若保持人、梯子位置不變，人的質(zhì)量越大，墻對梯子的力越小
8．（2024 湖州二模）用滑輪組將某金屬塊從水中勻速提升0.5m（金屬塊仍浸沒在水中），加在繩子自由端的拉力是F，動滑輪重120N，如圖所示。金屬塊密度為2.7×103kg/m3，質(zhì)量為54kg，不計繩重及摩擦，則下列說法正確的是（　　）
A．金屬塊在水中時只受重力和浮力的作用
B．拉力F的有用功是270J
C．金屬塊受到的浮力是200N
D．滑輪組的機械效率是82.4%
9．（2023秋 余杭區(qū)校級月考）用如圖所示的實驗裝置測量杠桿的機械效率，鉤碼總重G為1.0N，鉤碼上升高度h為0.1m，測力計移動距離s為0.3m，實驗時，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使掛在較長杠桿A點下面的鉤碼緩緩上升，實驗中，將杠桿拉至圖中虛線位置，測力計的示數(shù)F為0.5N．若杠桿的本身的重力不計，則下列說法正確的是（　　）
A．拉力對杠桿做的額外功為0.1J
B．勻速豎直拉動過程中彈簧測力計示數(shù)先變小后變大
C．若將鉤碼從A點移到B點，用同樣的方式將鉤碼提升0.1m，則機械效率降低
D．若將鉤碼從A點移到B點，用同樣的方式將鉤碼提升0.1m，則機械效率升高
10．（2024 濱江區(qū)一模）如圖甲所示裝置，小歡用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動，地面ab、bc粗糙程度不同。物體M重為400N，動滑輪重為5N，ab＝2m，bc＝3m。物體M從a點到c點過程中，拉力F與M移動距離的關(guān)系如圖乙所示，不考慮物體大小對運動的影響，忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，對此過程的分析，下列結(jié)論正確的是（　　）
A．拉力F做的功為840J
B．繩子自由端移動的距離為15m
C．物體從ab段到bc段，滑輪組的機械效率變小
D．拉力F在ab段做的額外功等于在bc段做的額外功
11．（2024秋 慈溪市期末）如圖所示，重為120N的物體A在拉力F作用下沿水平面做勻速直線運動，其路程隨時間變化的圖像如圖乙所示。已知物體A在水平方向上受到的阻力為物重的0.1倍，滑輪組機械效率為80%，滑輪組和繩子的自重不計。下列分析計算正確的是（　　）
A．10s內(nèi)，繩子自由端沿水平方向移動了4m
B．左側(cè)墻受到滑輪組16牛拉力作用
C．在10s內(nèi)，作用在繩子自由端的拉力F為5牛
D．在10s內(nèi)，拉力F做功的功率為1.2W
12．（2024 拱墅區(qū)模擬）如圖甲所示，小金到滑雪場進行滑雪圈滑雪運動，小金的質(zhì)量為M。滑雪圈如圖乙所示，其質(zhì)量為m，滑雪場是一個高H，長L的斜坡。
（1）當(dāng)小金從滑道頂端一直滑到水平終點，在斜坡上的時受到的摩擦力為f1，在水平軌道時受到的摩擦力為f2，由此可知f1 　f2（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（2）小金坐在滑雪圈里被電動機從斜面底部拉到了頂端，已知電動機的拉力F，上坡過程中的機械效率是 　 　 。（用題目中的已知量表示）
13．（2024 上城區(qū)校級二模）如圖所示，某人用扁擔(dān)擔(dān)起兩筐質(zhì)量為m1，m2的貨物，當(dāng)他的肩處于O點時，扁擔(dān)水平平衡，已知l1＞l2，扁擔(dān)和筐的重力不計。
（1）在O點時，根據(jù)杠桿平衡的條件可知，m1　 　 m2（填“＞”，“＜”或者“＝”）
（2）若將兩筐的懸掛點向O點移近相同的距離Δl，則扁擔(dān) 　 　 端向下傾斜。（填“左”，或者“右”）
（3）要使扁擔(dān)恢復(fù)水平平衡，需再往某側(cè)筐中加入貨物，其質(zhì)量為 　 　 。
14．（2024 濱江區(qū)二模）T型杠鈴是一種健身器材，如圖甲，小濱在水平地面將杠鈴拉至水平靜止，杠鈴離開地面后，與水平地面平行，可抽象成圖乙模型，杠鈴的固定軸為O，手對杠鈴的拉力作用在B點，杠鈴（包括桿和配重）的重心在A點。已知杠鈴的總重為600N，OA長1.6m，OB長1.2m。
（1）圖乙中，小濱手對杠鈴的拉力F1與杠鈴垂直，求F1＝　 　 N。
（2）圖丙中，小濱手對杠鈴拉力F2始終與杠鈴垂直，且仍作用在B點，他將杠鈴從水平位置拉至圖丙的過程中，拉力F2　 　 （選填“一直變大”、“一直變小”、“始終不變”、“先變小后變大”）。
15．（2024秋 臨海市期末）小科用圖甲、乙實驗裝置探究“杠桿平衡條件”，每個鉤碼質(zhì)量均相同。
（1）如圖甲所示，在A點掛四個鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)在B點掛 　 　 個相同的鉤碼。
（2）如圖乙所示，小科制作了一個密度均勻的圓盤（相當(dāng)于杠桿），圓盤可以繞著圓心O轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)軸阻力忽略不計）。為探究“力的作用點到支點的距離是否影響杠桿平衡”，他先在圓盤的C點掛上4個鉤碼，又在G點掛上一定數(shù)量的鉤碼后，圓盤在圖示位置平衡，接著他將掛在G點的鉤碼先后掛在D、N兩點，又進行了兩次實驗。若觀察到 　 　 現(xiàn)象，則說明力的作用點到支點的距離對杠桿的平衡無影響。
（3）如圖丙所示，停車場入口處用橫桿控制車輛進出。小科把該裝置簡化成如圖丁所示的杠桿模型，用杠桿平衡條件分析可知，該裝置屬于　 　杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”）。
16．（2024 溫州二模）小明在學(xué)習(xí)動滑輪后得知：動滑輪的實質(zhì)是動力臂為阻力臂兩倍的省力杠桿。小明思考：“使用動滑輪時，若拉力的方向沒有保持豎直向上，是否還能省一半的力”，于是設(shè)計了由滑輪、滑軌、滑塊、彈簧測力計等組成的實驗裝置（如圖甲），通過移動滑塊來改變拉力與豎直方向的夾角θ，進行實驗。其中繩子重和摩擦忽略不計，獲得實驗數(shù)據(jù)如表：
實驗序號 鉤碼總重力G 拉力作用線的夾角布度 拉力大小F/牛
① 3 0 2
② 3 30 2.4
③ 3 45 2.8
④ 3 60 4
（1）根據(jù)表中第①次的實驗數(shù)據(jù)，可以得知動滑輪重為 　 　 牛。
（2）分析4次實驗數(shù)據(jù)，你能得到的實驗結(jié)論是 　 　 。
（3）為了使實驗結(jié)論更具有普遍性，接下來的設(shè)計是：　 　 。
（4）小明查閱資料后，發(fā)現(xiàn)改變拉力與豎直方向的夾角θ時，同時動滑輪的支點也發(fā)生改變，如圖乙所示，若拉力F為動力，動滑輪和物體總重視為阻力。請結(jié)合以上信息和杠桿平衡條件等相關(guān)科學(xué)知識，解釋從第①次到第④次拉力變化的原因？　 　 。
17．（2024 寧波模擬）小寧騎自行車時發(fā)現(xiàn)，騎車上陡坡要吃力些。坡路和斜面相似，那么斜面的省力情況與哪些因素有關(guān)呢？小寧做了如下猜想：
猜想1：與斜面的表面材料有關(guān)。
猜想2：與斜面的傾斜程度有關(guān)。
猜想3：與物體受到的重力大小有關(guān)。
為驗證上述猜想，小寧利用如圖甲所示的裝置進行了實驗，實驗中用沿斜面向上的拉力F拉動物塊在斜面上做勻速直線運動。實驗中相關(guān)的記錄如表。（使用斜面的省力情況可以通過比較沿斜面的拉力F與物塊所受的重力G的比值大小來判定，比值越小，越省力）
實驗序號 1 2 3 4 5 6 7
斜面傾角 θ θ θ θ θ θ1（θ1＞θ） θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料 木板 棉布 毛巾 木板 木板 木板 木板
物塊重G/N 2.0 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/N 1.35 1.43 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
（1）通過對比 　 　 （填寫實驗序號）三次實驗中的數(shù)據(jù)可知，使用斜面省力的情況與斜面的表面材料有關(guān)。
（2）通過對比1、6、7三次實驗中的數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是：　 　 。
（3）為驗證猜想3，小寧做了1、4、5三次實驗，分析實驗數(shù)據(jù)后，小寧認為這幾次實驗省力情況相同的依據(jù)是 　 　 。
18．（2025 紹興模擬）研學(xué)實踐活動時，小明在農(nóng)家樂看到一種農(nóng)具（如圖甲），他查閱資料后知道，這種農(nóng)具叫“舂”，農(nóng)民搗谷用的，其工作原理圖如圖乙，AOB為碓桿，O為支點，A處連接著碓頭，腳踏碓桿的B點處可使碓頭升高，抬起腳，碓頭會落下去擊打稻谷，若碓頭的重力為40N，每踩一次碓頭上升的高度為60cm，OA長1.6m，OB長0.4m。
（1）腳在下踩過程中，“舂”可視為 　 　 杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”）；
（2）不計碓桿的重力和摩擦，腳至少用多大的力才可以將碓頭抬起？
（3）若1min將B踩下30次，“舂”的機械效率為60%，則人做功的功率是多大？
19．（2024 永康市二模）2021年12月18日，湖北省鄂州市發(fā)生了高架橋側(cè)翻事故。如圖，高架橋由下方的獨柱墩與上方的箱梁組成，兩者質(zhì)量均勻。因貨車超載嚴重，且行駛在橋面道路外側(cè)（車輛垂直紙面向里行駛），造成箱梁側(cè)翻，獨柱墩保持不動。
（1）箱梁可視為杠桿，在圖中畫出傾覆瞬間它的支點，用O表示；
（2）已知貨車對橋面壓力作用點到橋面中心的距離為8米，獨柱墩的寬度為4米，箱梁的質(zhì)量為21噸，求貨車的質(zhì)量超過多少時，會導(dǎo)致箱梁傾覆；
（3）為了減少此類事故的發(fā)生，請寫出一條有效措施。
20．（2025 洞頭區(qū)模擬）圖甲是黃銅材質(zhì)的翻板自封防臭地漏（黃銅的主要成分為銅、鋅），其工作原理如圖乙所示：利用水對底蓋的壓力來控制開合，有水時，自動開蓋，迅速排水。無水時自動閉合，防臭防蟲。
（1）黃銅是銅鋅合金，有較強的耐腐蝕性，耐腐蝕性屬于 　 　 性質(zhì)。
（2）為了探究制作地漏所用黃銅的等級，某興趣小組取制作地漏的黃銅廢料進行了實驗檢測：取樣品20g，逐滴加入質(zhì)量分數(shù)為10%的稀硫酸，當(dāng)加入稀硫酸的質(zhì)量為98g時，不再有氣體產(chǎn)生。通過計算并結(jié)合下表判斷制作地漏的黃銅屬于哪種等級？
黃銅等級 低黃銅 中黃銅 高黃銅
銅的質(zhì)量分數(shù) 60%～80% 80%～90% 高于90%
（3）圖丙為地漏翻板結(jié)構(gòu)的示意圖，整個翻板結(jié)構(gòu)（包括配重和底蓋）的總質(zhì)量為10g，整個翻板結(jié)構(gòu)的重力作用線通過A點，水對底蓋壓力的作用點可以等效在底蓋C點，其中OD長度為1cm，OA長度為0.5cm。請計算底蓋向下張開時，水對底蓋的壓力至少為多少牛？
21．（2025 浙江模擬）學(xué)校工地上的“塔吊”引起小科同學(xué)的興趣。如圖甲是“塔吊”示意圖，AB是豎直支架，AC、AD為鋼絲繩，O為支點，C端裝有配重，E處裝有小車可在O、D兩點間移動，小車內(nèi)部滑輪組結(jié)構(gòu)如圖乙所示，OD＝20m，OE＝10m。當(dāng)載重小車在D點時，能安全起吊最大質(zhì)量為1000kg的重物。某次作業(yè)時，塔吊在E處將3000N的重物向上吊起，此過程中重物高度隨時間的變化如圖丙所示，塔吊、鋼繩、小車和滑輪組的重力與摩擦忽略不計。
（1）此次作業(yè)中，圖乙中拉力F的大小為 　 　 。
（2）計算整個過程中塔吊對重物做的功。
（3）為保證安全，求塔吊在E處能夠吊起的重物的最大重力為多少。
22．（2024秋 杭州月考）如圖甲，為了保證起重機在吊起重物時不會翻倒，在起重機左邊配有一個重物，已知AC＝3m，CD＝9m。現(xiàn)用起重機把貨物勻速提起，不計繩重、摩擦和起重機本身重力，g取10N/kg。
（1）起重機可吊起貨物的最大重力是多少？
（2）起重機吊臂前端的滑輪組如圖乙所示（不考慮起重機傾倒），已知每個滑輪質(zhì)量為200kg，若要勻速提起第（1）問中的貨物，則拉力F是多少？
（3）若繩子以0.1m/s的速度勻速收緊，則3min內(nèi)可以把貨物提升多高？
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