資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第25講 簡單機械
考點 常見題型 考點分值
1．識別杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂 選擇、填空 2～4分
2．繪制杠桿的動力臂和阻力臂圖示 選擇(綜合型)、填空 2～4分
3．概述杠桿的平衡條件 選擇(綜合型)、填空 2～4分
4．應用杠桿平衡條件解決簡單的問題 選擇(綜合型)、填空 2～4分
識別人體中的杠桿 選擇、填空 2～4分
知道動滑輪和定滑輪的特點 選擇(綜合型)、填空 2～4分
知道滑輪組的特點（限于兩個滑輪的滑輪組） 選擇(綜合型)、填空 2～4分
使用滑輪組（限于兩個滑輪的滑輪組）解決簡單的問題 選擇(綜合型)、填空 2～4分
理解有用功、額外功及總功的含義 選擇、填空 2～4分
理解總功=有用功+額外功的表述方式 選擇(綜合型)、填空 2～4分
理解機械效率的含義及表達式 選擇(綜合型)、填空 2～4分
會應用機械效率的表達式進行有關計算 選擇(綜合型)、填空 2～4分
一、杠桿
1．杠桿的五要素
(1)定義：在力的作用下能繞著______轉動的一根硬棒。
(2)圖示：
(3)杠桿的五要素
支點：杠桿可以繞其轉動的點Ｏ
動力：使杠桿轉動的力F１
阻力： 杠桿轉動的力F2
動力臂：從支點O到 作用線的距離l1
阻力臂：從支點O到 作用線的距離l2
2．杠桿的平衡條件
（1）杠桿平衡定義：杠桿在______力和______力的作用下，保持_______或_________狀態，我們就說杠桿處于平衡。
（2）杠桿的平衡條件描述：動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂。
文字公式：_____________________________
符號公式：_____________________________
3．探究杠桿平衡條件的實驗
①實驗器材［帶有刻度的杠桿、鐵架臺、鉤碼（1 N）、彈簧測力計］
②實驗裝置
（1）將杠桿支點設在中間的目的（減少杠桿自重對杠桿平衡的影響）；
（2）實驗前通過調節____________使杠桿平衡（左高左調，右高右調）；
（3）使杠桿在_____位置平衡的目的（方便力臂的測量）；
（4）杠桿的平衡狀態（杠桿在阻力和動力的作用下，保持靜止或勻速轉動狀態）。
③實驗數據分析
④根據數據可以得出杠桿的平衡條件_____________________________。
⑤交流與分析
（1）某次實驗時將一組鉤碼換成彈簧測力計，彈簧測力計豎直拉動時使杠桿保持平衡，然后改變拉力的方向（如圖所示），測力計的示數會______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。原因是斜拉時，拉力的力臂變小）。
（2）本實驗多次測量的目的_____________________ 。
4.人體中的杠桿：
骨——一根硬棒；
肌肉收縮——_________的來源；
兩根骨之間可以活動的關節——_________；
移動肢體或物體——_________的來源。
5.杠桿的實際應用
種類 省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿
示意圖
力臂的關系 l1____l2 l1____l2 l1____l2
力的關系 F1____F2 F1____F2 F1____F2
特點 _____距離 _____距離 不省距離也不費距離
應用 撬棒、鍘刀、瓶蓋起子、手推車、鋼絲鉗等 釣魚竿、鑷子、筷子、理發剪刀、縫紉機腳踏板等 天平、蹺蹺板等
二、滑輪
1.滑輪的定義：一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉動的輪子。
2.分類：_______滑輪和_______滑輪。
3.定滑輪、動滑輪、滑輪組的特點
定滑輪 動滑輪 滑輪組
圖示
實質 ____杠桿 動力臂是阻力臂___倍的省力杠桿 /
F與G的關系(忽略滑輪重及摩擦) F1=____ F2=____ F3=____
特點 改變力的方向，但不省力 省力但_____改變力的方向 既可以省力，又可以改變力的方向
s與h 的關系 s=______ s=______ s=______
三、機械效率
1.有用功、額外功、總功
（1）有用功：必須要做的功，用______表示。
（2）額外功（或無用功）：并非人們需要，但又不得不 額外做的功，用______表示。
（3）總功定義：有用功與額外功之和，用______表示。由于存在額外功，因此，總功必定大于有用功。
2.機械效率
（1）定義:科學上把_______跟_______的比值叫做機械效率。
（2）表達式：_________________ 。
（3）因W總＞W有用，所以機械效率總_______ 1，即機械效率不可能達到100％。
（4）提高滑輪組機械效率的方法：增大物重，減小滑輪組的重力，減小摩擦。
知識點1：杠桿類型判斷
【例題】
1． 如圖是洗衣機脫水自動裝置的部分示意圖，如果洗衣機在脫水時打開桶蓋，會使原來處于拉伸狀態的彈簧收縮，從而使剎車帶緊壓剎車盤，阻礙洗衣桶旋轉，起到制動的作用。以彈簧的拉力為動力，杠桿MN與下列工具不能歸為一類的是（　　）
A． B．
C． D．
◆變式訓練
2．小科通過微信公眾號“勝哥課程”掌握了杠桿的相關知識。下列各類杠桿中屬于省力杠桿的是(　　)
A．鑷子夾取物體 B．核桃夾夾核桃
C．托盤天平稱質量 D．筷子夾菜
知識點2：杠桿的平衡
【例題】
3．如圖，足夠長的杠桿上放著兩個球(質量 杠桿在水平位置平衡，若兩球以相同的速度同時向遠離支點的方向運動，則杠桿的狀態是 (　　)
A．仍然平衡 B．大球一端下沉
C．小球一端下沉 D．無法確定
◆變式訓練
4．如圖所示，一根質地均勻的木桿可繞O點自由轉動，在木桿的右端施加一個始終垂直于木桿的作用力F，使木桿從OA位置勻速轉到水平位置的過程中，力F的大小將（ ）
A．逐漸變大 B．逐漸變小
C．先變大，后變小 D．先變小，后變大
知識點3：探究杠桿的平衡條件
【例題】
5．輕質杠桿每小格的長度相等，O為支點．在杠桿左側掛一物體甲，若在杠桿右側掛一物體乙，并在物體乙的下方拴接一個彈簧，如圖17所示，當杠桿在水平位置時，整個裝置處于平衡狀態．已知物體乙的重力為600N，彈簧對物體乙的作用力為300N．下列說法正確的是（　　）
A．物體甲的重力不可能為450N
B．物體甲的重力可能為300N
C．物體乙受到彈簧的一定處于壓縮狀態
D．物體乙受到繩子的拉力可能為900N或300N
◆變式訓練
6．如圖，“勝哥”在課堂做“研究杠桿平衡條件”的演示實驗時，先后出現杠桿右端下降的現象。為使杠桿水平平衡，下列操作正確的是（　　）
A．圖甲中平衡螺母向左調節；圖乙中右側鉤碼向左移動
B．圖甲中平衡螺母向左調節；圖乙中右側鉤碼向右移動
C．圖甲中平衡螺母向右調節；圖乙中左側鉤碼向左移動
D．圖甲中平衡螺母向右調節；圖乙中左側鉤碼向右移動
知識點4：滑輪、滑輪組的特點
【例題】
7．在舉行升國旗、唱國歌的儀式時，觀察到國旗的旗桿頂上有個重要的裝置，一般是（　　）。
A．定滑輪 B．動滑輪 C．滑輪組 D．省力杠桿
◆變式訓練
8．如圖所示，小科同學用動滑輪拉重物提升到一定高度，重物的重力為G物，動滑的重力為G動。在提升過程中，物體上升的速度大小保持v不變，下列相關說法中正確的是（　　）
A．在提升的過程中，繩子自由端的拉力一直是（G物+G動）/2
B．在提升的過程中，繩子自由端拉力的功率至少為（G物+G動）v
C．在提升的過程中，物體的機械能是守恒的
D．小科拉繩子的機械效率為G物/（G物+G動）
知識點5：滑輪相關計算
【例題】
9．在實踐活動基地，同學們體驗使用勞動器具。如圖所示，分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為600N的物體勻速向上提起相同的高度。已知每個滑輪重為20N，忽略繩子的重力及滑輪與繩子的摩擦。下列判斷正確的是（　　）
A．甲方式中車對繩子的拉力為620N
B．乙方式中人對繩子的拉力為300N
C．使用甲、乙兩種方式都不能省功
D．甲、乙兩種方式的機械效率相等
◆變式訓練
10．在測量滑輪組機械效率的實驗中，用如圖所示的滑輪組先勻速提 升重為G，的物體，額外功與總功之比為1：4，再勻速提升重為G2 的物體，先后兩次提升時滑輪組的機械效率之比為5：6。若不計繩重和摩擦，則
A．G：G2 =2：5
B．G：G2 =2：3
C．先后兩次繩子自由端的拉力之比為2：5
D．先后兩次繩子自由端的拉力之比為3：5
11．如圖甲所示裝置，“勝哥”用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動，地面、粗糙程度不同。物體M重為400N，動滑輪重為5N，，，物體M從a點到c點過程中，拉力F與M移動距離的關系如圖乙，不考慮物體大小對運動的影響，忽略繩子重力及滑輪轉軸摩擦，對此過程的分析，下列結論正確的是（　　）
甲 乙
A．拉力F做的功為840J
B．繩子自由端移動的距離為15m
C．物體從段到段，滑輪組的機械效率變小
D．拉力F在段做的額外功等于在段做的額外功
12．在如圖所示的簡單機械中，屬于省力杠桿的是（　　）
A． 用釣魚竿釣魚 B． 用羊角錘拔釘子
C． 用筷子夾食物 D． 用鑷子取藥品
13．如圖所示，當同一物體（m）以相同的速度勻速上升時，所用的力分別是和，拉力做功的功率分別是和．若不計摩擦、動滑輪重和繩重，則與、與的大小關系是（　　）
A．、 B．、
C．、 D．、
14．如圖甲所示，“勝哥”打掃地面時，經常會把餐桌從一側拾起.A、B兩點分別為兩邊的中點，杠桿模型簡化圖如圖乙、丙所示，從A、B兩點抬起的力分別為FA、FB。P點為桌子的重心，已知餐桌受到重力的作用線經過桌面對角線的交點，則FA與FB的大小關系是（　　）
A．FA＞FB B．FA＝FB C．FA＜FB D．無法確定
15．小科正通過微信公眾號“勝哥課程”觀看一個科學視頻，如圖所示，一根輕木條左端放一支較短的蠟燭，右端放一支較長的蠟燭，木條能在水平位置平衡。“勝哥”將兩支蠟燭同時點燃，點燃后蠟燭的燃燒速度相同。一段時間后，木條將(　　)
A．始終保持水平 B．左端會下沉
C．右端會下沉 D．無法判斷
16．下圖所示為探究杠桿平衡條件的實驗裝置，若每個鉤碼的質量為50g，為了讓杠桿在水平位置平衡，下列判斷正確的是（g取10N/kg）（　　）
A．在A點掛4個鉤碼能使杠桿平衡
B．在B點用彈簧測力計豎直向下拉，當示數為0.5N時，能使杠桿平衡
C．用彈簧測力計在B點拉，無論如何改變用力方向都要省力
D．用彈簧測力計在A點拉，無論如何改變用力方向都要費力
17．如圖所示，甲、乙兩物體為不同材料所制成，甲密度為3g/cm3，乙密度為4g/cm3，乙物體置于水中但未碰及杯底，若兩物體靜止，不計摩擦及滑輪的重，則甲乙兩物體的體積比為 (　　)
A．2：1 B．3：4 C．3：2 D．4：3
18．用如圖所示的滑輪組吊裝100袋土豆，每袋土豆的質量是25 kg，繩子能承受的最大拉力為600N，不計滑輪以及繩重，不計輪、軸間摩擦，g取10N/ kg，則至少要吊運的次數是 (　　)
A．10次 B．11次 C．12次 D．13次
19． 《熱辣滾燙》講述了一個肥胖女孩到勇猛拳擊手蛻變的故事，主演賈玲通過運動及控制飲食瘦身了 50 千克。如圖所示拉力器是常見的健體瘦身器材，配重由若干金屬塊(每塊質量為5千克)組成，鍛煉者站立在地上，根據自己實際選擇合適的金屬塊數量，向下拉動拉桿，達到健體瘦身的效果。 (桿重、繩重、摩擦均不計)
完成下列問題：
（1）拉力器的機械是定滑輪，它的作用是　 　；
（2）若小科的質量為80千克，他一次最多能拉起　 　塊金屬塊：
（3）小科訓練時配重為 10塊金屬塊，每次均把拉桿豎直向下拉動1米。若要完全消耗1 克蔗糖釋放的能量，小科需要拉動17次的金屬塊(假設1 克蔗糖完全氧化釋放的能量的50%用于拉力做功)，則完全氧化l克蔗糖大約能產生　 　焦耳的能量。
20．如圖所示，在的水平拉力F作用下，重的物體沿水平地面勻速向左運動了，物體與地面間滑動摩擦力為．則該過程中拉力做的功為　 　J，滑輪組的機械效率為　 　．
21．兩個實心物體的質量與體積的關系如圖甲所示。
（1）物體A的密度是　 　。
（2）分別由A、B兩種物質組成的體積相同的甲、乙兩個物體的重力比為　 　。
（3）將體積相同的A、B兩物體分別掛在滑輪和杠桿下面，如圖乙所示，O為杠桿OQ的支點，P為杠桿OQ的中點，若要使他們處于靜止，則虛線框內懸掛物體B的個數是　 　。(不計摩擦以及杠桿和滑輪的自重)
22．如圖所示，物體A在水平拉力F的作用下以0.1米/秒的速度勻速運動10秒，彈簧測力計示數為2牛。不計繩和滑輪重量，不計繩與滑輪等摩擦。
（1）圖中甲滑輪的作用是　 　。
（2）物體A克服摩擦力所做的功　 　焦。
23．如圖所示小寧利用滑輪組將質量為57kg的重物勻速提升，繩子自由端移動的速度為0.4 m/s，動滑輪的質量為3kg，不計繩重和摩擦。則小寧對繩子的拉力為　 　，此過程中該滑輪組的機械效率為　 　。
24．如圖所示，浸沒在水中一定深度的金屬鋁塊A，質量為27kg，現用重為10N的動滑輪緩慢勻速提升鋁塊，若不計摩擦和繩重，g＝10N/kg，ρ鋁＝2.7×103千克/米3。請計算：
（1）浸沒在水中一定深度的金屬鋁塊所受浮力是多少？
（2）若將物體A從圖示位置緩慢勻速提升1m，此過程中鋁塊未露出水面，拉力F做的功是多少？
（3）若將鋁塊從圖示位置緩慢勻速提升至全部露出水面一定高度，請在圖中畫出拉力F與上升高度h的變化關系圖像。
25．項目化學習中， “勝哥”模擬某建筑工地上拉動工件的情景，設計了如圖甲所示的滑輪組。他用該滑輪組在拉動一個重為100N的物體，物體移動時受到地面的摩擦力為物重的0.1倍，拉力F隨時間t變化關系如圖乙所示，物體移動的速度v隨時間t變化關系如圖丙所示，不計繩重和繩與輪之間摩擦。試求：
甲
（1）動滑輪的重力。
（2）1~2s內，拉力F做功的功率。
26．小科設計了三種提升重物的方式，均將10N的重物勻速提升了1m，如圖所示。不計杠桿、滑輪的重力，以及繩與滑輪間的摩擦，AO=2BO。
（1）上述三個方式提升10N的重物時，人施加的力的大小關系為　 　。
（2）請在圖乙中畫出作用在杠桿A端的動力F2的力臂。
（3）如圖丙，每個滑輪重均為2N，則在將10 N的重物提升1 m的過程中，該滑輪組的機械效率為多少
27．（2023·寧波）如圖所示，小寧用豎直向上的拉力F提升物體，使物體在2s內勻速上升了0.1m已知物體重為1N，動滑輪重為0.25N，不計繩重和摩擦，這一過程中，下列說法錯誤的是（　　）
A．繩子自由端移動速度為0.05m/s B．拉力F的大小為0.625N
C．拉力F做功為0.125J D．該滑輪的機械效率為80%
28．（2023·湖州）機械的發明和使用，極大提高了人們的工作效率。下列四種簡單機械，一定不能省力的是（　　）
A．杠桿 B．動滑輪 C．定滑輪 D．斜面
29．（2023·麗水）如圖是教室壁掛式實物展臺示意圖。MN為展示臺，PQ為連桿拉住展示臺，m為展示物。以下是展示臺承裁展示物時杠桿的示意圖，其中正確的是（　　）
A． B．
C． D．
30．（2022·湖州）如圖為小明同學用老虎鉗剪鋼絲時的情景，該老虎鉗鋒利的刀口（　　）
A．動力臂大于阻力臂；把刀口制得很鋒利，是為了增大壓力
B．動力臂小于阻力臂；把刀口制得很鋒利，是為了增大壓力
C．動力臂大于阻力臂；把刀口制得很鋒利，是為了增大壓強
D．動力臂小于阻力臂；把刀口制得很鋒利，是為了增大壓強
31．（2022·浙江）用一根長為L重為G0的均勻鐵棒，插入一個邊長為a、重為G的正方體物塊的底部，在另一端施加一個向上的力，將物塊撬起一個很小的角度（如圖所示，圖中的角度已被放大）。如果鐵棒插入物塊底部的長度為物塊邊長的三分之一，則要撬動物塊，作用在鐵棒最右端的力至少為（　　）
A．G0+（aG/3L） B．G0+（aG/L）
C．（G0/2）+（aG/6L） D．（G0/2）+（aG/12L）
32．（2022·紹興）小敏在做“研究杠桿平衡條件”的實驗時，先后出現杠桿右端下降的現象。為使杠桿水平平衡，下列操作正確的是（　　）
A．圖甲中平衡螺母向左調節：圖乙中右側鉤碼向左移動
B．圖甲中平衡螺母向左調節：圖乙中右側鉤碼向右移動
C．圖甲中平衡螺母向右調節：圖乙中左側鉤碼向左移動
D．圖甲中平衡螺母向右調節：圖乙中左側鉤碼向右移動
33．（2022·寧波）如圖所示，用測力計將長桿一端A 微抬離地面，測力計示數是F1；同理，用測力計將長桿的另一端B 微抬離地面，測力計示數是F2。則長桿的重力是(測力計保持豎直向上) (　　)
A． B． C． D．
34．（2022·浙江）用如圖所示的杠桿提升重物，設作用在A 端的力 F 始終豎直向下，在將重物慢慢提升到一定高度的過程中，F 的大小將 (　　)
A．保持不變 B．逐漸變小
C．逐漸變大 D．先變大，后變小
35．（2022·麗水）如圖是某興趣小組用輕質桿制作的桿秤，經測試發現量程偏小。下列操作能使桿秤量程變大的是（　　）
A．將a點向左移 B．將b點向右移
C．換一個質量較小的秤砣 D．將a、b點都向左移等長距離
36．（2024·浙江）圖1是某興趣小組設計的一款“高空修枝”工具的示意圖。使用時，一只手握緊桿子保持靜止，另一只手用F1的力緩慢拉繩子，帶動滑輪組工作，在A點產生的拉力為F2，從而使修剪刀繞O點轉動，其刀口對樹枝的力為F3。
請回答：
（1）該工具可用于剪下高處的枝葉。其中，葉屬于生物體結構層次中的____（填字母）。
A．細胞 B．組織 C．器官
（2）為了探究制作修剪刀的碳鋼合金（含Fe、C兩種元素）類型，興趣小組取制作修剪刀的廢料進行了實驗檢測：取樣品1.00克與足量的稀硫酸充分反應后，收集到428毫升（按0.035克計）氫氣。通過計算并結合下表判斷修剪刀材質屬于哪種合金類型？
合金類型 低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼
碳的質量分數 低于0.3% 0.3%～0.6% 高于0.6%
（3）某時刻，彈簧處于原長，若修剪刀的刀口對樹枝施加的力F3為960牛，F3'是樹枝對刀口的力（如圖2），此時繩子端需施加的力F1為多大？（已知OB=8厘米，OC=2厘米，滑輪中各股繩子視為平行，工具自重和摩擦忽略不計。）
37．（2023·溫州）某同學發明一自動升降排水井蓋（如圖甲），暴雨時通過收集雨水實現井蓋自動抬升（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）
38．（2023·紹興）賽龍舟自古以來在我國廣為流傳，現已成為亞運會比賽項目。如圖是運動員在室內進行劃槳訓練的兩個場景，圖甲是訓練裝置的結構示意圖，繩子系在”船槳”的A端，運動員坐在位置上用力將”船槳”從位置“1”劃到位置”2”，重物的位置也發生了相應的變化。若重物的質量為20千克，”劃槳”一次拉過繩子的距離為60厘米。(船槳重、繩重與摩擦均不計)
（1）該裝置中兩個滑輪的作用是　 　。
（2）”劃槳”一次，人至少做功　 　焦。
（3）圖乙是某種耐力練習示意圖，保持”船槳”與繩子垂直并靜止。若OA為60厘米，OB為40厘米，當一只手握在O端，另一只手握在B點并施加垂直”船槳”的力F。求此時力F的大小。
39．（2023·舟山）投石器是古代的攻城利器，科學小組同學想進一步了解投石器，開展了以下項目化學習研究：
[項目制作]經討論后，利用配重、小石塊、木桿、細繩、網兜等器材，制成投石器，如圖。
[項目研究]
①松開系繩，配重下降，裝有石塊的一端快速上升，木桿停止后，石塊被投出，記錄石塊投射的距離。
②調整系繩的長度，改變投射角度θ，記錄投射距離，重復實驗，數據如表。
投石器測試(m石塊=50克)
投射角度θ 15° 30° 45° 60° 75°
投射距離(米) 4.2 5.3 6.4 5.5 4.8
（1）小組同學探究的問題是　 　 。
（2）根據表中數據，可得出的結論是　 　。
[項目迭代]為使投石器能將石塊投得更遠，請你寫出一種方法　 　。
40．（2023·臺州）電動微單車可有效地減輕交通壓力。如圖為某一電動微單車，其部分參數如下表所示。
（1）裝有電動微單車的包裝箱總質量為20千克，平放在水平地面上時對地面的最小壓強是
多少？
（2）如圖是某同學使用扳手組裝電動微單車時的簡化俯視圖，其中O是支點，A是動力作用點，B是阻力作用點，此時扳手相當于　 　（選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿。
（3）一定條件下，電動微單車充滿電后，能以最高時速勻速行駛0.8小時，共行駛了多少千米？
第25講 簡單機械答案
知識梳理
一、杠桿
1． 阻礙 F１ F2 2．（2） 動力×動力臂＝阻力×阻力臂 F1l1＝F2l2
3．（2） 平衡螺母 （3） 水平 （4） 動力×動力臂＝阻力×阻力臂
⑤（1） 變大 （2） 排除偶然性，得出普遍規律
4. 動力 支點 阻力
力臂的關系： > < = 力的關系：< > = 特點：費 省
二、滑輪
2. 定 動
3. 實質：等臂 2 F與G的關系：G 1/2G 1/nG 特點：不能 s與h 的關系：h 2h nh
三、機械效率
1.（1） W有 （2） W額 （3） W總
2.（1） 有用功 總功 （2） η= W有/W總×100% （3） 小于
考點突破
1．B 2．B 3．B 4．A 5．D 6．A 7．A 8．B 9．C 10．C
夯實基礎
11．A 12．B 13．C 14．B 15．C 16．D 17．A 18．C
19．（1）改變力的方向
（2）16
（3）17000
20．300；80%
21．（1）28/cm3：(或2×10kg/m3)
（2）4：1
（3）4
22．（1）改變力的方向
（2）4
23．300 N；95%
24．（1）鋁塊的體積；
鋁塊全部浸沒在水中，則V排=V鋁=1×10-2m3；
鋁塊完全浸沒時，受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-2m3=100N。
（2）鋁塊受到的重力G鋁=mg=27kg×10N/kg=270N，
對物塊A受力分析知，繩對物塊A向上的拉力與物塊A對繩向下的拉力是一對相互作用力，則物塊A對動滑輪向下的拉力F拉=G鋁-F浮=270N-100N=170N，
繩子自由端向上的拉力F=（G動+F拉）=×（10N+170N）=90N，
物塊A被提升h=1m，則繩自由端向上移動s=2h=2m，
拉力F做的功W=Fs=90N×2m=180J.
（3）
25．（1）
（2）1~2s 繩子移動距離
26．（1）F1>F2>F3
（2）
（3） s=3h=3米
W總=F3s=4牛×3米=12焦
W有用=G物h=10牛×1米=10焦
真題再現
27．A 28．C 29．A 30．C 31．C 32．A 33．B 34．A 35．D
36．（1）C
（2）設鐵Fe的質量為x
碳的質量為：；碳的質量分數為：，故屬于高碳鋼；
（3）由圖2可知，O為支點，F3為阻力，OC為阻力臂，AB為動力臂，根據桿平衡條件F1l1=F2l2可得960N×2cm=F2×8cm，則F2=240N；工具自重和摩擦忽略不計，對上面定滑輪受力分析，F2=3F1，則F1=80N。
37．（1）改變力的作用方向
（2）15
（3）調小排水口
38．（1）改變力的方向
（2）120
（3）FA×OA=F×OB
200牛×60厘米=F×40厘米
F=300牛
39．（1）石塊投射的距離與投射角度的關系
（2）石塊質量不變時，在一定范圍內石塊的投射距離隨投射角度的增大，先變大后變小；增大配重的質量(增加木桿的長度等)
40．（1）解：G=mg=20千克×10牛/千克=200牛
F=G=200牛
s=1米×0.8米=0.8米2
p=F/s=200牛/0.8米2=250帕
答：包裝箱對地面的最小壓強是250帕。
（2）省力
（3）解：s=vt=25千米/時×0.8時=20千米
答：共行駛了20千米的路程。
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第25講 簡單機械
考點 常見題型 考點分值
1．識別杠桿的支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂 選擇、填空 2～4分
2．繪制杠桿的動力臂和阻力臂圖示 選擇(綜合型)、填空 2～4分
3．概述杠桿的平衡條件 選擇(綜合型)、填空 2～4分
4．應用杠桿平衡條件解決簡單的問題 選擇(綜合型)、填空 2～4分
識別人體中的杠桿 選擇、填空 2～4分
知道動滑輪和定滑輪的特點 選擇(綜合型)、填空 2～4分
知道滑輪組的特點（限于兩個滑輪的滑輪組） 選擇(綜合型)、填空 2～4分
使用滑輪組（限于兩個滑輪的滑輪組）解決簡單的問題 選擇(綜合型)、填空 2～4分
理解有用功、額外功及總功的含義 選擇、填空 2～4分
理解總功=有用功+額外功的表述方式 選擇(綜合型)、填空 2～4分
理解機械效率的含義及表達式 選擇(綜合型)、填空 2～4分
會應用機械效率的表達式進行有關計算 選擇(綜合型)、填空 2～4分
一、杠桿
1．杠桿的五要素
(1)定義：在力的作用下能繞著_固定點_轉動的一根硬棒。
(2)圖示：
(3)杠桿的五要素
支點：杠桿可以繞其轉動的點Ｏ
動力：使杠桿轉動的力F１
阻力：_阻礙_杠桿轉動的力F2
動力臂：從支點O到_F１__作用線的距離l1
阻力臂：從支點O到_F2___作用線的距離l2
2．杠桿的平衡條件
（1）杠桿平衡定義：杠桿在_阻_力和__動_力的作用下，保持__靜止_或_勻速轉動_狀態，我們就說杠桿處于平衡。
（2）杠桿的平衡條件描述：動力乘以動力臂等于阻力乘以阻力臂。
文字公式：__動力×動力臂＝阻力×阻力臂___
符號公式：_____F1l1＝F2l2_______
3．探究杠桿平衡條件的實驗
①實驗器材［帶有刻度的杠桿、鐵架臺、鉤碼（1 N）、彈簧測力計］
②實驗裝置
（1）將杠桿支點設在中間的目的（減少杠桿自重對杠桿平衡的影響）；
（2）實驗前通過調節_平衡螺母_使杠桿平衡（左高左調，右高右調）；
（3）使杠桿在_水平_位置平衡的目的（方便力臂的測量）；
（4）杠桿的平衡狀態（杠桿在阻力和動力的作用下，保持靜止或勻速轉動狀態）。
③實驗數據分析
④根據數據可以得出杠桿的平衡條件____動力×動力臂＝阻力×阻力臂___。
⑤交流與分析
（1）某次實驗時將一組鉤碼換成彈簧測力計，彈簧測力計豎直拉動時使杠桿保持平衡，然后改變拉力的方向（如圖所示），測力計的示數會_變大_（選填“變大”、“變小”或“不變”）。原因是斜拉時，拉力的力臂變小）。
（2）本實驗多次測量的目的__排除偶然性，得出普遍規律_ 。
4.人體中的杠桿：
骨——一根硬棒；
肌肉收縮——__動力_的來源；
兩根骨之間可以活動的關節——__支點__；
移動肢體或物體——__阻力__的來源。
杠桿的實際應用
種類 省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿
示意圖
力臂的關系 l1_>_l2 l1_<_l2 l1_=_l2
力的關系 F1_<_F2 F1_>_F2 F1_=_F2
特點 __費_距離 _省_距離 不省距離也不費距離
應用 撬棒、鍘刀、瓶蓋起子、手推車、鋼絲鉗等 釣魚竿、鑷子、筷子、理發剪刀、縫紉機腳踏板等 天平、蹺蹺板等
二、滑輪
1.滑輪的定義：一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉動的輪子。
2.分類：__定__滑輪和__動__滑輪。
3.定滑輪、動滑輪、滑輪組的特點
定滑輪 動滑輪 滑輪組
圖示
實質 _等臂_杠桿 動力臂是阻力臂_2_倍的省力杠桿 /
F與G的關系(忽略滑輪重及摩擦) F1=_G_ F2=_1/2G_ F3=_1/nG__
特點 改變力的方向，但不省力 省力但_不能_改變力的方向 既可以省力，又可以改變力的方向
s與h 的關系 s=__h__ s=__2h_ s=_nh__
三、機械效率
1.有用功、額外功、總功
（1）有用功：必須要做的功，用_W有_表示。
（2）額外功（或無用功）：并非人們需要，但又不得不額外做的功，用_W額_表示。
（3）總功定義：有用功與額外功之和，用__W總_表示。由于存在額外功，因此，總功必定大于有用功。
2.機械效率
（1）定義:科學上把_有用功__跟__總功_的比值叫做機械效率。
（2）表達式：___η= W有/W總×100%__ 。
（3）因W總＞W有用，所以機械效率總_小于_ 1，即機械效率不可能達到100％。
（4）提高滑輪組機械效率的方法：增大物重，減小滑輪組的重力，減小摩擦。
知識點1：杠桿類型判斷
【例題】
1． 如圖是洗衣機脫水自動裝置的部分示意圖，如果洗衣機在脫水時打開桶蓋，會使原來處于拉伸狀態的彈簧收縮，從而使剎車帶緊壓剎車盤，阻礙洗衣桶旋轉，起到制動的作用。以彈簧的拉力為動力，杠桿MN與下列工具不能歸為一類的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知識點】杠桿的分類
【解析】【分析】 結合圖片和生活經驗，先判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。
【解答】 由圖可知，以彈簧的拉力為動力，則剎車盤對剎車帶的摩擦力為阻力，制動時，動力臂大于阻力臂，所以杠桿MN是省力杠桿；
道釘撬、鋼絲鉗、起子在使用過程中，動力臂大于阻力臂，都是省力杠桿，可與上述杠桿歸為一類；筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿；
故ACD不符合題意，而B符合題意。
故選B。
◆變式訓練
2．小科通過微信公眾號“勝哥課程”掌握了杠桿的相關知識。下列各類杠桿中屬于省力杠桿的是 (　　)
A．鑷子夾取物體
B．核桃夾夾核桃
C．托盤天平稱質量
D．筷子夾菜
【答案】B
【知識點】杠桿的分類
【解析】【分析】由杠桿平衡條件可知，動力臂大于阻力臂時，動力小于阻力，屬于省力杠桿。
【解答】A、鑷子的動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故A錯誤；
B、核桃夾夾核桃時，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故B正確；
C、托盤天平動力臂等于阻力臂，屬于等臂杠桿，故C錯誤；
D、筷子夾菜時動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故D錯誤。
故答案為：B。
知識點2：杠桿的平衡
【例題】
3．如圖，足夠長的杠桿上放著兩個球(質量 杠桿在水平位置平衡，若兩球以相同的速度同時向遠離支點的方向運動，則杠桿的狀態是 (　　)
A．仍然平衡 B．大球一端下沉
C．小球一端下沉 D．無法確定
【答案】B
【知識點】杠桿的平衡條件
【解析】【分析】 根據向遠離支點的方向運動中兩球相對于支點的動力臂變化，根據杠桿的平衡條件可以得出杠桿的轉動方向。
【解答】 開始時兩球平衡，即力與力臂的乘積相等；當運動時，兩球速度相同，則在相同時間內向遠離支點的方向移動的距離相同，則大球的力與力臂的乘積增加的快，所以大球的力與力臂的乘積會大于小球的力與力臂的乘積，杠桿向大球那端下沉。
故選B。
◆變式訓練
4．如圖所示，一根質地均勻的木桿可繞O點自由轉動，在木桿的右端施加一個始終垂直于木桿的作用力F，使木桿從OA位置勻速轉到水平位置的過程中，力F的大小將（）
A．逐漸變大 B．逐漸變小
C．先變大，后變小 D．先變小，后變大
【答案】A
【知識點】杠桿的平衡條件
【解析】【分析】 力臂是支點到力的作用線的距離，分析使木桿從OA位置勻速轉到水平位置的過程中阻力、阻力臂和動力臂的變化，根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2分析動力F的大小變化。
【解答】 將杠桿緩慢地由最初位置拉到水平位置時，因作用力F始終與OA垂直，則動力臂不變，阻力為杠桿的重力，則阻力大小也不變，但阻力臂變大，根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，動力F變大。
故選A。
知識點3：探究杠桿的平衡條件
【例題】
5．輕質杠桿每小格的長度相等，O為支點．在杠桿左側掛一物體甲，若在杠桿右側掛一物體乙，并在物體乙的下方拴接一個彈簧，如圖17所示，當杠桿在水平位置時，整個裝置處于平衡狀態．已知物體乙的重力為600N，彈簧對物體乙的作用力為300N．下列說法正確的是（　　）
A．物體甲的重力不可能為450N
B．物體甲的重力可能為300N
C．物體乙受到彈簧的一定處于壓縮狀態
D．物體乙受到繩子的拉力可能為900N或300N
【答案】D
【知識點】二力平衡的條件及其應用；杠桿的平衡條件
【解析】【分析】物體乙所受所受彈簧的力有兩種可能，即可能是乙受到彈簧對它向上的彈力，也可能是乙受到彈簧對它向下的彈力，結合杠桿的平衡條件分析計算即可判斷。【解答】若物體乙受到的彈簧的作用力方向向上，
則此時乙物體對杠桿拉力是F拉=G-F彈=600N-300N=300N；
所以據杠桿的平衡條件知：G甲L甲=F拉L乙，
G甲×4L=300N×2L；
解得：G甲=150N；
若物體乙受到的彈簧的作用力方向向下，
此時乙物體對杠桿拉力是F拉=G+F彈=600N+300N=900N，
故此時乙受到繩子的拉力是900N，即D正確；
物體乙受到的彈簧的作用力方向向下，根據杠桿的平衡條件知：
G甲L甲=F拉L乙，
G甲×4L=900N×2L；
解得：G甲=450N；
故A、B錯誤；
乙受到的彈簧的作用力可能向上，也可能向下，所以彈簧可能處于拉伸也可能處于壓縮狀態，故C錯誤。
故選D。
◆變式訓練
6．如圖，“勝哥”在課堂做“研究杠桿平衡條件”的演示實驗時，先后出現杠桿右端下降的現象。為使杠桿水平平衡，下列操作正確的是（　　）
A．圖甲中平衡螺母向左調節；圖乙中右側鉤碼向左移動
B．圖甲中平衡螺母向左調節；圖乙中右側鉤碼向右移動
C．圖甲中平衡螺母向右調節；圖乙中左側鉤碼向左移動
D．圖甲中平衡螺母向右調節；圖乙中左側鉤碼向右移動
【答案】A
【知識點】探究杠桿的平衡條件實驗
【解析】【分析】圖甲中，杠桿左端高、右端低，說明杠桿右端偏重，要使杠桿在水平位置平衡，平衡螺母向左端調節。結合杠桿平衡條件進行分析。
【解答】圖乙中，設一個鉤碼的重力為G，杠桿一個小格的長度為L，杠桿左端力和力臂的乘積為
4G×2L=8GL杠桿右端力和力臂的乘積為3G×3L=9GL，8GL<9GL杠桿不平衡，為了使杠桿水平位置平衡，由杠桿平衡條件可知，可以將右側鉤碼向左移動減小力臂或者左側鉤碼向左移動增大力臂，故A符合題意，BCD不符合題意。
故答案為：A。
知識點4：滑輪、滑輪組的特點
【例題】
7．在舉行升國旗、唱國歌的儀式時，觀察到國旗的旗桿頂上有個重要的裝置，一般是（　　）。
A．定滑輪 B．動滑輪 C．滑輪組 D．省力杠桿
【答案】A
【知識點】定滑輪及其工作特點
【解析】【分析】根據這個裝置的形狀和作用分析它所屬簡單機械的類型。
【解答】國旗旗桿頂端有一個輪子，中間有凹槽，這個裝置叫滑輪。因為它固定在頂端，不隨國旗上下移動，因此是定滑輪，用來改變升降國旗拉力的方向，故A正確，而B、C、D錯誤。
故選A。
◆變式訓練
8．如圖所示，小科同學用動滑輪拉重物提升到一定高度，重物的重力為G物，動滑的重力為G動。在提升過程中，物體上升的速度大小保持v不變，下列相關說法中正確的是（　　）
A．在提升的過程中，繩子自由端的拉力一直是（G物+G動）/2
B．在提升的過程中，繩子自由端拉力的功率至少為（G物+G動）v
C．在提升的過程中，物體的機械能是守恒的
D．小科拉繩子的機械效率為G物/（G物+G動）
【答案】B
【知識點】動滑輪及其工作特點；機械效率的計算
【解析】【分析】（1）A圖中動滑輪繩子的有效股數為2 ， 不計繩重和摩擦時 ， 根據求出繩子自由端的拉力 ；
（2）根據功率公式求出繩子自由端拉力的功率 ；
（3）根據速度、高度、質量的變化判斷機械能的變化 ；
（4）根據計算機械效率。
【解答】A、圖中承擔物重的繩子的條數為2條，不計繩重和摩擦時 ， 繩子自由端的拉力，題目中沒有說明“不計繩重和摩擦”，A不合題意；
B、不計繩重和摩擦時 ， 繩子自由端拉力的功率最小：，B符合題意；
C、在提升的過程中，物體勻速上升，動能不變；高度越來越大，重力勢能也越來越大，即物體的機械能增大，所以物體的機械能不是守恒的，C不合題意；
D、小科拉繩子的機械效率，D不合題意。
故答案為：B。
知識點5：滑輪相關計算
【例題】
9．在實踐活動基地，同學們體驗使用勞動器具。如圖所示，分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為600N的物體勻速向上提起相同的高度。已知每個滑輪重為20N，忽略繩子的重力及滑輪與繩子的摩擦。下列判斷正確的是（　　）
A．甲方式中車對繩子的拉力為620N
B．乙方式中人對繩子的拉力為300N
C．使用甲、乙兩種方式都不能省功
D．甲、乙兩種方式的機械效率相等
【答案】C
【知識點】定滑輪及其工作特點；動滑輪及其工作特點；滑輪組及其工作特點；機械效率的計算
【解析】【分析】（1）使用定滑輪不能省力，忽略繩重和摩擦，F＝G；
（2）由圖乙知n＝2，忽略繩重和摩擦，拉力F＝（G+G動）；
（3）使用任何機械不能省功；
（4）忽略繩重和摩擦，在甲圖中，額外功為0，在乙圖中，需要克服動滑輪重力做額外功，再結合機械效率的定義來比較。
【解答】A、因為圖甲中兩個滑輪都是定滑輪，忽略繩子的重力及滑輪與繩子的摩擦，繩子的拉力應該為600N，故A錯誤；
B、乙方式人對繩子的拉力
故B錯誤；
C、根據功的原理，使用任何機械都不省功，故C正確；
D、甲方式兩個滑輪都是定滑輪，不計繩重和摩擦，不用做額外功，機械效率100%；乙方式有一個動滑輪，需要做額外功，機械效率小于100%，故D錯誤。
故答案為：C。
◆變式訓練
10．在測量滑輪組機械效率的實驗中，用如圖所示的滑輪組先勻速提 升重為G，的物體，額外功與總功之比為1：4，再勻速提升重為G2 的物體，先后兩次提升時滑輪組的機械效率之比為5：6。若不計繩重和摩擦，則
A．G：G2 =2：5
B．G：G2 =2：3
C．先后兩次繩子自由端的拉力之比為2：5
D．先后兩次繩子自由端的拉力之比為3：5
【答案】C
【知識點】滑輪組及其工作特點；滑輪組繩子拉力的計算
【解析】【分析】（1）不計繩重和摩擦時，克服物體重力所做的功為有用功，克服動滑輪重力所做的功為額外功，根據W=Gh表示出使用滑輪組勻速提升重為G1的物體時額外功與總用功之比即可求出物體重力G1和動滑輪重力之間的關系；使用同一個滑輪組先后勻速提升重為G1和G2的物體時，兩次提升時滑輪組的機械效率之比為5：6，不計繩重和摩擦，根據求出物體G1與G2的比值；
（2）不計繩重和摩擦，根據求出先后兩次繩子自由端的拉力之比。
【解答】AB.由題意可知，使用滑輪組勻速提升重為G1的物體時，額外功與總用功之比為1：4，
因不計繩重和摩擦時，克服物體重力所做的功為有用功，克服動滑輪重力所做的功為額外功，總功等于有用功和額外功之和，
所以，由W=Gh可得：，即；
兩次提升時滑輪組的機械效率之比為5：6，不計繩重和摩擦，根據可知，
，
解得：G1：G2=1：3，故AB錯誤；
CD.不計繩重和摩擦，根據可知，先后兩次繩子自由端的拉力之比為：
，故C正確，D錯誤。
故答案為：C。
11．如圖甲所示裝置，“勝哥”用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動，地面、粗糙程度不同。物體M重為400N，動滑輪重為5N，，，物體M從a點到c點過程中，拉力F與M移動距離的關系如圖乙，不考慮物體大小對運動的影響，忽略繩子重力及滑輪轉軸摩擦，對此過程的分析，下列結論正確的是（　　）
甲 乙
A．拉力F做的功為840J
B．繩子自由端移動的距離為15m
C．物體從段到段，滑輪組的機械效率變小
D．拉力F在段做的額外功等于在段做的額外功
【答案】A
【知識點】功的計算公式的應用；滑輪組及其工作特點；滑輪組繩子拉力的計算
【解析】【分析】 （1）根據繩子的有效段數為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，根據二力平衡，物體受到的滑動摩擦力等于拉力的大小，根據滑輪組的機效率為
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W=Gh可知額外功的大小關系。
【解答】 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：動滑輪的重力不變，物體從ab段到bc段，滑動摩擦力變大，故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。
12．在如圖所示的簡單機械中，屬于省力杠桿的是（　　）
A． 用釣魚竿釣魚 B． 用羊角錘拔釘子
C． 用筷子夾食物 D． 用鑷子取藥品
【答案】B
【知識點】杠桿的分類
【解析】【分析】 結合圖片和生活經驗，先判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。
【解答】 A.釣魚竿在使用過程中，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故A不符合題意；
B.羊角錘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故B符合題意；
C.筷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故C不符合題意；
D.鑷子在使用過程中，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故D不符合題意。
故選B。
13．如圖所示，當同一物體（m）以相同的速度勻速上升時，所用的力分別是和，拉力做功的功率分別是和．若不計摩擦、動滑輪重和繩重，則與、與的大小關系是（　　）
A．、 B．、
C．、 D．、
【答案】C
【知識點】動滑輪及其工作特點
【解析】【分析】由題知，兩裝置都不計摩擦、動滑輪重和繩重，提升物體的重相同，結合功率公式分析。
【解答】 AD.甲圖，拉力作用在動滑輪的軸上，費一倍的力，即 ； 乙圖，拉力作用在繩子自由端，省一半的力，即 ，故 ，AD錯誤 ；
BC.物體上升的速度相同，則拉力端的速度分別為 ， ，C正確，B錯誤；
故答案為：C。
14．如圖甲所示，“勝哥”打掃地面時，經常會把餐桌從一側拾起.A、B兩點分別為兩邊的中點，杠桿模型簡化圖如圖乙、丙所示，從A、B兩點抬起的力分別為FA、FB。P點為桌子的重心，已知餐桌受到重力的作用線經過桌面對角線的交點，則FA與FB的大小關系是（　　）
A．FA＞FB B．FA＝FB C．FA＜FB D．無法確定
【答案】B
【知識點】杠桿的平衡條件
【解析】【分析】根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2列式分析即可。
【解答】根據題意可知，無論是從A點抬起餐桌，還是從B點抬起餐桌，動力臂總是阻力臂的2倍。根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，動力都等于重力的一半，因此FA=FB。
故選B。
15．小科正通過微信公眾號“勝哥課程”觀看一個科學視頻，如圖所示，一根輕木條左端放一支較短的蠟燭，右端放一支較長的蠟燭，木條能在水平位置平衡。“勝哥”將兩支蠟燭同時點燃，點燃后蠟燭的燃燒速度相同。一段時間后，木條將(　　)
A．始終保持水平 B．左端會下沉
C．右端會下沉 D．無法判斷
【答案】C
【知識點】杠桿的平衡條件
【解析】【分析】 蠟燭對杠桿的作用力等于蠟燭的重力，由于杠桿是在水平方向平衡，所以力臂的長度等于蠟燭到支點的距離。
設左右兩邊的蠟燭質量分別為m左、m右，根據杠桿平衡條件可得m左g×L左=m右g×L右，
由于蠟燭同時點燃，燃燒速度相同，過一段時間后因燃燒減少的質量Δm相同，這時根據杠桿受到的力的變化，利用杠桿平衡條件分析。
【解答】 設左右兩邊的蠟燭質量分別為m左、m右，
∵杠桿在水平位置平衡；
∴m左g×L左=m右g×L右----------------①
∵兩支蠟燭粗細相同，同時點燃，則燃燒速度相同，
∴兩支蠟燭因燃燒減少的質量Δm相同，此時杠桿左右兩端受到的力分別為（m左-Δm）g、（m右-Δm）g，
∵左邊：（m左-Δm）gL左=m左g×L左-△mgL左----------------②
右邊：（m右-Δm）gL右=m右g×L右-△mgL右----------------③
由圖可知：L左＞L右，則△mgL左＞△mgL右，--------------------④
∴根據①④可比較②③得：
（m甲-Δm）gL左＜（m右-Δm）gL右，
所以杠桿失去平衡，右端會下沉。
故答案為：C。
16．下圖所示為探究杠桿平衡條件的實驗裝置，若每個鉤碼的質量為50g，為了讓杠桿在水平位置平衡，下列判斷正確的是（g取10N/kg）（　　）
A．在A點掛4個鉤碼能使杠桿平衡
B．在B點用彈簧測力計豎直向下拉，當示數為0.5N時，能使杠桿平衡
C．用彈簧測力計在B點拉，無論如何改變用力方向都要省力
D．用彈簧測力計在A點拉，無論如何改變用力方向都要費力
【答案】D
【知識點】探究杠桿的平衡條件實驗
【解析】【分析】每個鉤碼重力為F＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，設每個小格長度為L，則支點左側力與力臂的乘積為：1N×3L＝3N×L
【解答】A、在A點掛4個鉤碼時，杠桿右側力與力臂的積為：2N×2L＝4N×L＞3N×L，杠桿不能平衡，故A錯誤；
B、在B點用彈簧測力計豎直向下拉，當示數為0.5N時，杠桿右側力與力臂的積為：0.5N×5L＝2.5N×L＜3N×L，杠桿不能平衡，故B錯誤；
C、用彈簧測力計在B點用彈簧測力計豎直向下拉，根據杠桿平衡條件知，1N×3L＝F×5L，最小拉力為0.6N；當力的方向改變時，力臂減小，使力臂小于3L時，拉力要大于1N，杠桿費力，用彈簧測力計在B點拉，當力臂為3L時，拉力為1N．根據杠桿平衡條件知，當改變用力方向，使力臂小于3L時，拉力要大于1N，杠桿才能平衡，要費力，故C錯誤；
D、用彈簧測力計在A點用彈簧測力計豎直向下拉，根據杠桿平衡條件知，1N×3L＝F×2L，最小拉力為1.5N；當力的方向改變時，力臂減小，無論如何改變用力方向力都要大于1.5N，都要費力，故D正確。
故答案為：D。
17．如圖所示，甲、乙兩物體為不同材料所制成，甲密度為3g/cm3，乙密度為4g/cm3，乙物體置于水中但未碰及杯底，若兩物體靜止，不計摩擦及滑輪的重，則甲乙兩物體的體積比為 (　　)
A．2：1 B．3：4 C．3：2 D．4：3
【答案】A
【知識點】二力平衡的條件及其應用；阿基米德原理；滑輪組繩子拉力的計算
【解析】【分析】繩子上的拉力等于乙的重力與浮力的差，而甲對滑輪的拉力等于甲的重力，結合滑輪組的特點列式計算即可。
【解答】根據圖片可知，繩子上的拉力為F=G乙-F浮=ρ乙gV乙-ρ水gV乙；
根據動滑輪的特點得到：2F=G甲=ρ甲gV甲：
那么得到：2×（ρ乙-ρ水）gV乙=ρ甲gV甲；
2×（ρ乙-ρ水）V乙=ρ甲V甲；
2×（ 4g/cm3 - 1g/cm3 ）V乙= 3g/cm3 ×V甲；
解得：V甲：V乙=2：1.
故選A。
18．用如圖所示的滑輪組吊裝100袋土豆，每袋土豆的質量是25 kg，繩子能承受的最大拉力為600N，不計滑輪以及繩重，不計輪、軸間摩擦，g取10N/ kg，則至少要吊運的次數是 (　　)
A．10次 B．11次 C．12次 D．13次
【答案】C
【知識點】滑輪組繩子拉力的計算
【解析】【分析】根據計算出一次能夠調運的最大重力，再根據G總=m總g計算土豆的總重量，最后做比即可。
【解答】根據圖片可知，滑輪組承擔拉力的繩子段數n=4，
根據得到：G=nF=4×600N=2400N；
每次吊運土豆的袋數：
則調運的次數：。
故選C。
19． 《熱辣滾燙》講述了一個肥胖女孩到勇猛拳擊手蛻變的故事，主演賈玲通過運動及控制飲食瘦身了 50 千克。如圖所示拉力器是常見的健體瘦身器材，配重由若干金屬塊(每塊質量為5千克)組成，鍛煉者站立在地上，根據自己實際選擇合適的金屬塊數量，向下拉動拉桿，達到健體瘦身的效果。 (桿重、繩重、摩擦均不計)
完成下列問題：
（1）拉力器的機械是定滑輪，它的作用是　 　；
（2）若小科的質量為80千克，他一次最多能拉起　 　塊金屬塊：
（3）小科訓練時配重為 10塊金屬塊，每次均把拉桿豎直向下拉動1米。若要完全消耗1 克蔗糖釋放的能量，小科需要拉動17次的金屬塊(假設1 克蔗糖完全氧化釋放的能量的50%用于拉力做功)，則完全氧化l克蔗糖大約能產生　 　焦耳的能量。
【答案】（1）改變力的方向
（2）16
（3）17000
【知識點】定滑輪及其工作特點
【解析】【分析】 （1）（2）定滑輪不能省力，但是能改變力的方向，人拉起的金屬塊的總總量等于人的最大拉力（人的體重）。
（3）使用的是定滑輪，拉力移動的距離s=h，求出拉力對配重塊做的功。
【解答】（1）（2）由圖可知，該滑輪為定滑輪，不能省力，但能改變力的方向，桿重、繩重、摩擦均不計，則人能提供的最大拉力：F最大=G人=m人g=80kg×10N/kg=800N，
每個金屬塊的重力：G金屬=m金屬g=5kg×10N/kg=50N，最大能拉起的金屬塊的數量：，所以人最多能拉起16塊金屬塊。
（3）10塊金屬塊的重力G總=10G金屬=500N，桿重、繩重、摩擦均不計，則人的拉力F=G總=500N。
人拉動10塊金屬塊，使桿豎直向下拉動1米做功：W=FS=500N×1m=500J，完全氧化l克蔗糖大約能產生 ：Q=17×500J×50%=17000J，
故答案為：（1）改變力的方向；（2）16；（3）17000。
20．如圖所示，在的水平拉力F作用下，重的物體沿水平地面勻速向左運動了，物體與地面間滑動摩擦力為．則該過程中拉力做的功為　 　J，滑輪組的機械效率為　 　．
【答案】300；80%
【知識點】功的計算公式的應用；滑輪組及其工作特點；滑輪組繩子拉力的計算；機械效率
【解析】【分析】有用功為物體克服摩擦力做的功，根據滑輪組的特點求出拉力大小以及自由端移動距離，拉力乘以距離等于拉力做的功。
【解答】動滑輪上繞有3股繩子，因此物體運動2m ，則拉力F運動了s=6m。拉力做的功為
W= Fs= 50Nx6m = 300J，有用功為物體克服摩擦力做的功，因此有W有= fs =120Nx 2m = 240J
滑輪組的機械效率為η=240/300x100%= 80%.
21．兩個實心物體的質量與體積的關系如圖甲所示。
（1）物體A的密度是　 　。
（2）分別由A、B兩種物質組成的體積相同的甲、乙兩個物體的重力比為　 　。
（3）將體積相同的A、B兩物體分別掛在滑輪和杠桿下面，如圖乙所示，O為杠桿OQ的支點，P為杠桿OQ的中點，若要使他們處于靜止，則虛線框內懸掛物體B的個數是　 　。(不計摩擦以及杠桿和滑輪的自重)
【答案】（1）28/cm3：(或2×10kg/m3)
（2）4：1
（3）4
【知識點】密度公式的應用；杠桿的平衡條件；動滑輪及其工作特點
【解析】【分析】（1）由圖像可得，當m=20g時，A、B的體積，利用密度公式求A、B的密度；
（2）求出A、B的密度，然后根據公式G=mg=ρVg計算出甲、乙的重力之比；
（3）根據動滑輪的特點和杠桿的平衡條件F1L1=F2L2列式計算即可。【解答】（1）由圖甲可知，當m=20g時，VA=10cm3，VB=40cm3，
則A物體的密度：，
B物體的密度：，
（2）ρA：ρB=2g/cm3：0.5g/cm3=4：1；
A、B的體積相同，
由G=mg=ρVg可得，A、B的重力之比：GA：GB=ρAVg：ρBVg=ρA：ρB=4：1；
（2）由圖乙可知，使用的滑輪組中n=2，不計摩擦和滑輪的自重，
則作用在杠桿上Q點的拉力F=；
要使它們處于靜止狀態，設方框中掛n個B物體，
根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2得到：nGB×OP=×OQ；
nGB×1=×2；
解得：n=4。
22．如圖所示，物體A在水平拉力F的作用下以0.1米/秒的速度勻速運動10秒，彈簧測力計示數為2牛。不計繩和滑輪重量，不計繩與滑輪等摩擦。
（1）圖中甲滑輪的作用是　 　。
（2）物體A克服摩擦力所做的功　 　焦。
【答案】（1）改變力的方向
（2）4
【知識點】功的計算公式的應用；定滑輪及其工作特點；滑輪組繩子拉力的計算
【解析】【分析】（1）定滑輪不省力不費力，只改變力的方向；動滑輪不能改變用力方向，但是能省一半的力；
（2）首先根據f=nF計算物體A受到的摩擦力，再根據s=vt計算物體A移動的距離，再根據W=fs計算摩擦力做的功。
【解答】（1）根據圖片可知，甲滑輪固定不動，為定滑輪，作用是改變力的方向。
（2）動滑輪上承擔拉力的繩子段數n=2，則物體A受到的摩擦力f=nF=2N×2=4N，物體A移動的距離s=vt=0.1m/s×10s=1m，則物體A克服摩擦力做功W=fs=4N×1m=4J。
23．如圖所示小寧利用滑輪組將質量為57kg的重物勻速提升，繩子自由端移動的速度為0.4 m/s，動滑輪的質量為3kg，不計繩重和摩擦。則小寧對繩子的拉力為　 　，此過程中該滑輪組的機械效率為　 　。
【答案】300 N；95%
【知識點】滑輪組繩子拉力的計算；機械效率的計算
【解析】【分析】（1）首先根據圖片確定承擔重力的繩子段數n，再根據公式計算對繩子的拉力；
（2）當使用滑輪組提升重物時，根據公式計算滑輪組的機械效率。
【解答】（1）根據圖片可知，承擔重力的繩子段數n=2，
則小寧對繩子的拉力為：；
（2）滑輪組的機械效率為：。
24．如圖所示，浸沒在水中一定深度的金屬鋁塊A，質量為27kg，現用重為10N的動滑輪緩慢勻速提升鋁塊，若不計摩擦和繩重，g＝10N/kg，ρ鋁＝2.7×103千克/米3。請計算：
（1）浸沒在水中一定深度的金屬鋁塊所受浮力是多少？
（2）若將物體A從圖示位置緩慢勻速提升1m，此過程中鋁塊未露出水面，拉力F做的功是多少？
（3）若將鋁塊從圖示位置緩慢勻速提升至全部露出水面一定高度，請在圖中畫出拉力F與上升高度h的變化關系圖像。
【答案】（1）鋁塊的體積；
鋁塊全部浸沒在水中，則V排=V鋁=1×10-2m3；
鋁塊完全浸沒時，受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-2m3=100N。
（2）鋁塊受到的重力G鋁=mg=27kg×10N/kg=270N，
對物塊A受力分析知，繩對物塊A向上的拉力與物塊A對繩向下的拉力是一對相互作用力，則物塊A對動滑輪向下的拉力F拉=G鋁-F浮=270N-100N=170N，
繩子自由端向上的拉力F=（G動+F拉）=×（10N+170N）=90N，
物塊A被提升h=1m，則繩自由端向上移動s=2h=2m，
拉力F做的功W=Fs=90N×2m=180J.
（3）
【知識點】二力平衡的條件及其應用；阿基米德原理；滑輪組繩子拉力的計算
【解析】【分析】 （1）由公式計算鋁塊的體積，鋁塊全部浸沒，V排=V鋁，根據公式F浮=ρ水gV排計算浮力；
（2）鋁塊被提高1m，繩自由端上升2m，再由計算出繩自由端的拉力，最后由公式W=Fs計算拉力做的功；
（3）根據鋁塊全部在水中，開始露出水面和全部露出水面，計算F的大小，再畫出圖形。
【解答】 （3）當物塊A全部浸沒在水中向上運動h1m至上表面與水面相平時，繩自由端受到的拉力F=90N；
當物塊A向上提升h2m高時，全部提出水面時，F1=（G動+F拉）=×（10N+270N）=140N。
則拉力F與上升高度h的變化關系圖像如下：
25．項目化學習中，“勝哥”模擬某建筑工地上拉動工件的情景，設計了如圖甲所示的滑輪組。他用該滑輪組在拉動一個重為100N的物體，物體移動時受到地面的摩擦力為物重的0.1倍，拉力F隨時間t變化關系如圖乙所示，物體移動的速度v隨時間t變化關系如圖丙所示，不計繩重和繩與輪之間摩擦。試求：
甲
（1）動滑輪的重力。
（2）1~2s內，拉力F做功的功率。
【答案】（1）
（2）1~2s 繩子移動距離
【知識點】功的計算公式的應用；功率計算公式的應用；滑輪組繩子拉力的計算
【解析】【分析】 根據圖片確定承擔拉力的繩子段數n；
（1）由F-t圖象得出在1～2s內勻速運動時的拉力F，根據F=（f+G動）計算動滑輪重力。
（2）由F-t圖象得出在1～2s內的拉力F，由v-t圖象得出重物上升的速度，求出拉力F的作用點下降的速度，利用P=Fv求拉力做功的功率。
【解答】 （1）由圖甲可知，動滑輪上承擔物重的繩子股數n=2；
物體受到的摩擦力：f=0.1G=0.1×100N=10N；
根據得到：G動=2F2-f=2×10N-10N=10N；
（2）由圖乙可知，在1～2s內，重物做勻速運動，v物=2m/s，由圖乙可知此時拉力F2=10N，
繩子自由端移動速度v繩=2v物=2×2m/s=4m/s，
所以拉力做功功率（總功率）：P總=F2v繩=10N×4m/s=40W。
26．小科設計了三種提升重物的方式，均將10N的重物勻速提升了1m，如圖所示。不計杠桿、滑輪的重力，以及繩與滑輪間的摩擦，AO=2BO。
（1）上述三個方式提升10N的重物時，人施加的力的大小關系為　 　。
（2）請在圖乙中畫出作用在杠桿A端的動力F2的力臂。
（3）如圖丙，每個滑輪重均為2N，則在將10 N的重物提升1 m的過程中，該滑輪組的機械效率為多少
【答案】（1）F1>F2>F3
（2）
（3） s=3h=3米
W總=F3s=4牛×3米=12焦
W有用=G物h=10牛×1米=10焦
【知識點】杠桿的平衡條件；力臂的畫法；滑輪組繩子拉力的計算；機械效率的計算
【解析】【分析】（1）根據簡單機械的知識分別計算出三個拉力大小，最后進行比較即可；
（2）力臂是從杠桿的支點到力的作用線的垂直距離；
（3）首先根據 計算出自由端的拉力，再根據s=nh計算出自由端移動的距離，接下來根據W=Fs計算出拉力做的總功，根據W有=Gh計算出有用功，最后根據 計算出滑輪組的機械效率。
【解答】（1）根據圖片可知，滑輪受到向上的拉力F1，向下的拉力兩個，都等于物體的重力。根據二力平衡的知識可知，F1=2G；
根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2得到：G×OB=F2×OA，解得：F2=；
滑輪組中承擔重力的繩子段數為n=3，則拉力。
比較可知， F1>F2>F3 。
27．（2023·寧波）如圖所示，小寧用豎直向上的拉力F提升物體，使物體在2s內勻速上升了0.1m已知物體重為1N，動滑輪重為0.25N，不計繩重和摩擦，這一過程中，下列說法錯誤的是（　　）
A．繩子自由端移動速度為0.05m/s B．拉力F的大小為0.625N
C．拉力F做功為0.125J D．該滑輪的機械效率為80%
【答案】A
【知識點】功的計算公式的應用；滑輪組及其工作特點；滑輪組繩子拉力的計算；機械效率的計算
【解析】【分析】（1）根據圖片確定承擔重力的繩子段數n，然后根據s=nh計算繩子自由端移動的距離，再根據計算自由端移動的速度；
（2）根據計算拉力大小；
（3）根據W總=Fs計算拉力做功；
（4）根據計算滑輪組的機械效率。
【解答】根據圖片可知，承擔重力的繩子段數n=2，則自由端移動的距離s=nh=2×0.1m=0.2m。
那么自由端移動的速度，故A錯誤符合題意；
拉力為，故B正確不合題意；
拉力做的功：W總=Fs=0.625N×0.2m=0.125J，故C正確不合題意；
該滑輪的機械效率：，故D正確不合題意。
故選A。
28．（2023·湖州）機械的發明和使用，極大提高了人們的工作效率。下列四種簡單機械，一定不能省力的是（　　）
A．杠桿 B．動滑輪 C．定滑輪 D．斜面
【答案】C
【知識點】定滑輪及其工作特點
【解析】【分析】根據對常見簡單機械的認識判斷。
【解答】A.杠桿分省力杠桿、等臂杠桿和費力杠桿，故A不合題意；
B.動滑輪最多可以省一半的力，故B不合題意；
C.定滑輪不省力不費力，只能改變拉力方向，故C符合題意；
D.斜面肯定省力，故D不合題意。
故選C。
29．（2023·麗水）如圖是教室壁掛式實物展臺示意圖。MN為展示臺，PQ為連桿拉住展示臺，m為展示物。以下是展示臺承裁展示物時杠桿的示意圖，其中正確的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知識點】杠桿的平衡條件；杠桿的動態平衡分析
【解析】【分析】杠桿的五要素，分為支點，動力臂，動力，阻力臂和阻力。
【解答】若去掉連桿pQ，此時MN展臺會逆時針繞著N點轉動，故支點在最右側的N點；PQ的作用效果是拉住展臺，避免其展臺沿著逆時針方向轉動，故其拉力方向為斜向上。
故答案為：A
30．（2022·湖州）如圖為小明同學用老虎鉗剪鋼絲時的情景，該老虎鉗鋒利的刀口（　　）
A．動力臂大于阻力臂；把刀口制得很鋒利，是為了增大壓力
B．動力臂小于阻力臂；把刀口制得很鋒利，是為了增大壓力
C．動力臂大于阻力臂；把刀口制得很鋒利，是為了增大壓強
D．動力臂小于阻力臂；把刀口制得很鋒利，是為了增大壓強
【答案】C
【知識點】增大或減小壓強的方法；杠桿的分類
【解析】【分析】根據老虎鉗的使用過程確定動力臂和阻力臂，然后比較大小。增大壓強的方法：①增大壓力；②減小受力面積，據此分析判斷。
【解答】根據圖片可知，老虎鉗中間的轉軸相當于支點，阻力作用在刀口上，動力作用在手柄上，此時動力臂大于阻力臂，為省力杠桿。老虎鉗的刀口十分鋒利，即通過減小受力面積的方法增大壓強。
故C正確，而A、B、D錯誤。
故選C。
31．（2022·浙江）用一根長為L重為G0的均勻鐵棒，插入一個邊長為a、重為G的正方體物塊的底部，在另一端施加一個向上的力，將物塊撬起一個很小的角度（如圖所示，圖中的角度已被放大）。如果鐵棒插入物塊底部的長度為物塊邊長的三分之一，則要撬動物塊，作用在鐵棒最右端的力至少為（　　）
A．G0+（aG/3L） B．G0+（aG/L）
C．（G0/2）+（aG/6L） D．（G0/2）+（aG/12L）
【答案】C
【知識點】杠桿的動態平衡分析；杠桿中最小力問題
【解析】【分析】 鐵棒的重力提供一部分阻力，作用點在鐵棒的重心上，力F提供動力，當力F垂直于杠桿時，動力最小，根據杠桿平衡條件可以求解．
【解答】 鐵棒重力的作用點是鐵棒的重心，在鐵棒的中點處，
由杠桿平衡條件可得：，
故選C
32．（2022·紹興）小敏在做“研究杠桿平衡條件”的實驗時，先后出現杠桿右端下降的現象。為使杠桿水平平衡，下列操作正確的是（　　）
A．圖甲中平衡螺母向左調節：圖乙中右側鉤碼向左移動
B．圖甲中平衡螺母向左調節：圖乙中右側鉤碼向右移動
C．圖甲中平衡螺母向右調節：圖乙中左側鉤碼向左移動
D．圖甲中平衡螺母向右調節：圖乙中左側鉤碼向右移動
【答案】A
【知識點】探究杠桿的平衡條件實驗
【解析】【分析】根據天平的調節方法和杠桿的平衡原理F1L1=F2L2分析判斷。
【解答】如甲圖所示，在杠桿使用前，右端下沉，說明右端重，左端輕。根據“平衡螺母總是向輕的那端調節”可知，平衡螺母應該向左調節。
在圖乙中，杠桿的右端下沉，說明右端力和力臂的乘積偏大，而左邊力和力臂的乘積偏小。要使杠桿恢復平衡，則在鉤碼的重力不變的情況下，要么將左側鉤碼向左移動從而增大左邊的力臂，要么將右邊的鉤碼向左移動減小右邊的力臂。
故A正確，而B、C、D錯誤。
故選A。
33．（2022·寧波）如圖所示，用測力計將長桿一端A 微抬離地面，測力計示數是F1；同理，用測力計將長桿的另一端B 微抬離地面，測力計示數是F2。則長桿的重力是(測力計保持豎直向上) (　　)
A． B． C． D．
【答案】B
【知識點】杠桿的平衡條件；杠桿的動態平衡分析；杠桿的應用
【解析】【分析】在杠桿的右端豎直抬起時，B是支點，根據杠桿平衡條件求出拉力和重力的關系；在杠桿的左端豎直抬起時，A是支點，根據杠桿平衡條件求出拉力和重力的關系。
【解答】 在杠桿的右端豎直抬起時，B是支點，根據杠桿平衡條件得，
F1×AB=G×OB----①
在杠桿的左端豎直抬起時，A是支點，根據杠桿平衡條件得，
F2×AB=G×OA----②
①+②得，
F1+F2=G。
故答案為：B。
34．（2022·浙江）用如圖所示的杠桿提升重物，設作用在A 端的力 F 始終豎直向下，在將重物慢慢提升到一定高度的過程中，F 的大小將 (　　)
A．保持不變 B．逐漸變小
C．逐漸變大 D．先變大，后變小
【答案】A
【知識點】杠桿的平衡條件；杠桿的動態平衡分析
【解析】【分析】在重物升高的過程中，由力臂的變化關系可得出力F的變化。
【解答】 由力矩平衡關系可知：GL1=FL2，下圖中由幾何關系可知：
L1與L2之比始終等于兩邊的桿長之比，即兩力臂之比是常數。，即F為定值，故不論桿怎樣變換位置，力F都是不變的。
故答案為：A。
35．（2022·麗水）如圖是某興趣小組用輕質桿制作的桿秤，經測試發現量程偏小。下列操作能使桿秤量程變大的是（　　）
A．將a點向左移 B．將b點向右移
C．換一個質量較小的秤砣 D．將a、b點都向左移等長距離
【答案】D
【知識點】杠桿的平衡條件
【解析】【分析】根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2分析判斷。
【解答】提扭為支點，a點物體的重力相當于阻力，c點秤砣的重力相當于動力。
增大桿秤的量程，其實就是當阻力臂最大時所稱量物體的重力變大。
根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知，將a點左移時，阻力臂變大，則a點物體的重力變小，即量程變小，故A錯誤；
將b點右移，其實也是阻力臂變大，而動力臂變小，此時a點物體的重力變小，即量程變小，故B錯誤；
秤砣的重力變小，則阻力和阻力臂的乘積變小，而阻力臂不變，其實就是a點物體的重力變小，即量程變小，故C錯誤；
將a、b都向左移動相同的距離L時，相當于阻力臂不變，而動力臂變大了，即動力和動力臂的乘積變大，因此a點物體的重力變大，即量程變大，故D正確。
故選D。
36．（2024·浙江）圖1是某興趣小組設計的一款“高空修枝”工具的示意圖。使用時，一只手握緊桿子保持靜止，另一只手用F1的力緩慢拉繩子，帶動滑輪組工作，在A點產生的拉力為F2，從而使修剪刀繞O點轉動，其刀口對樹枝的力為F3。
請回答：
（1）該工具可用于剪下高處的枝葉。其中，葉屬于生物體結構層次中的____（填字母）。
A．細胞 B．組織 C．器官
（2）為了探究制作修剪刀的碳鋼合金（含Fe、C兩種元素）類型，興趣小組取制作修剪刀的廢料進行了實驗檢測：取樣品1.00克與足量的稀硫酸充分反應后，收集到428毫升（按0.035克計）氫氣。通過計算并結合下表判斷修剪刀材質屬于哪種合金類型？
合金類型 低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼
碳的質量分數 低于0.3% 0.3%～0.6% 高于0.6%
（3）某時刻，彈簧處于原長，若修剪刀的刀口對樹枝施加的力F3為960牛，F3'是樹枝對刀口的力（如圖2），此時繩子端需施加的力F1為多大？（已知OB=8厘米，OC=2厘米，滑輪中各股繩子視為平行，工具自重和摩擦忽略不計。）
【答案】（1）C
（2）設鐵Fe的質量為x
碳的質量為：；碳的質量分數為：，故屬于高碳鋼；
（3）由圖2可知，O為支點，F3為阻力，OC為阻力臂，AB為動力臂，根據桿平衡條件F1l1=F2l2可得960N×2cm=F2×8cm，則F2=240N；工具自重和摩擦忽略不計，對上面定滑輪受力分析，F2=3F1，則F1=80N。
【知識點】器官和系統；杠桿的平衡條件；根據化學反應方程式的計算
【解析】【分析】（1）植物的結構層次：細胞→組織→器官→植物個體；其中根、莖、葉屬于營養器官；花、果實、種子屬于生殖器官；
（2）碳鋼合金中Fe能與稀硫酸反應產生氫氣，根據質量守恒定律，由氫氣的質量計算Fe的質量，從而計算碳的含量及質量分數，從而確定合金類型；
（3）根據杠桿平衡條件F1l1=F2l2可得F2，再對上面的動滑輪受力分析可計算F1的大小。
【解答】 （1）葉在生物體結構層次中屬于器官，故選：C。
37．（2023·溫州）某同學發明一自動升降排水井蓋（如圖甲），暴雨時通過收集雨水實現井蓋自動抬升（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）
【答案】（1）改變力的作用方向
（2）15
（3）調小排水口
【知識點】功的計算公式的應用；定滑輪及其工作特點
【解析】【分析】（1）根據定滑輪的特點解答；
（2）根據W=Gh計算克服井蓋重力做的功；
（3）根據井蓋被抬起的原理分析。
【解答】（1）定滑輪的作用是不省力不費力，但能改變力的作用方向；
（2）克服井蓋重力做功：W=Gh=150N×0.1m=15J；
（3）根據乙圖可知，當外面的雨水流入水槽后，水槽的重力增大，兩個定滑輪上繩子產生的拉力增大，于是對井蓋向上的支持力增大，于是井蓋被頂起來。當降水量較小時，水槽的重力偏小，井蓋受到的支持力偏小，井蓋不易抬起。此時可以減小排水口，從而減小水槽里水的排水量，增大雨水在里面的停留時間，從而增大水槽重力，進而抬起井蓋。
38．（2023·紹興）賽龍舟自古以來在我國廣為流傳，現已成為亞運會比賽項目。如圖是運動員在室內進行劃槳訓練的兩個場景，圖甲是訓練裝置的結構示意圖，繩子系在”船槳”的A端，運動員坐在位置上用力將”船槳”從位置“1”劃到位置”2”，重物的位置也發生了相應的變化。若重物的質量為20千克，”劃槳”一次拉過繩子的距離為60厘米。(船槳重、繩重與摩擦均不計)
（1）該裝置中兩個滑輪的作用是　 　。
（2）”劃槳”一次，人至少做功　 　焦。
（3）圖乙是某種耐力練習示意圖，保持”船槳”與繩子垂直并靜止。若OA為60厘米，OB為40厘米，當一只手握在O端，另一只手握在B點并施加垂直”船槳”的力F。求此時力F的大小。
【答案】（1）改變力的方向
（2）120
（3）FA×OA=F×OB
200牛×60厘米=F×40厘米
F=300牛
【知識點】功的計算公式的應用；杠桿的平衡條件；定滑輪及其工作特點
【解析】【分析】（1）定滑輪不省力不費力，只能改變用力方向；動滑輪不能改變用力方向，但是能最多省一半的力。
（2）根據W=Gh計算劃槳一次做的功；
（3）根據杠桿的平衡條件F1L1=F2L2分析計算。
【解答】（1）根據圖片可知，兩個滑輪都是固定不動的，都是定滑輪，作用是改變力的方向。
（2）當劃槳一次拉動繩子的距離為60cm時，重物上升60cm，
則一次做功：W=Gh=20kg×10N/kg×0.6m=120J；
39．（2023·舟山）投石器是古代的攻城利器，科學小組同學想進一步了解投石器，開展了以下項目化學習研究：
[項目制作]經討論后，利用配重、小石塊、木桿、細繩、網兜等器材，制成投石器，如圖。
[項目研究]
①松開系繩，配重下降，裝有石塊的一端快速上升，木桿停止后，石塊被投出，記錄石塊投射的距離。
②調整系繩的長度，改變投射角度θ，記錄投射距離，重復實驗，數據如表。
投石器測試(m石塊=50克)
投射角度θ 15° 30° 45° 60° 75°
投射距離(米) 4.2 5.3 6.4 5.5 4.8
（1）小組同學探究的問題是　 　 。
（2）根據表中數據，可得出的結論是　 　。
[項目迭代]為使投石器能將石塊投得更遠，請你寫出一種方法　 　。
【答案】（1）石塊投射的距離與投射角度的關系
（2）石塊質量不變時，在一定范圍內石塊的投射距離隨投射角度的增大，先變大后變小；增大配重的質量(增加木桿的長度等)
【知識點】觀察結果的記錄與分析；科學探究的基本環節；杠桿的應用
【解析】【分析】 科學探究的六個步驟：提出問題-建立猜想和假設-制定實驗方案-收集事實與證據-檢驗與評價-合作與交流。
【解答】（1）從題目的表格設計中可以看出本實驗探究的問題是石塊投射的距離與投射角度的關系
（2）分析表格數據可以得出的結論是石塊質量不變時，在一定范圍內石塊的投射距離隨投射角度的增大，先變大后變小；
此原理是一個杠桿，支點在中間，所以為了使投石器能將石塊投得更遠，就是讓投石器受到的力更大，可以增大配重的質量或者增加木桿的長度都可以；
故答案為：（1） 石塊投射的距離與投射角度的關系 （2）石塊質量不變時，在一定范圍內石塊的投射距離隨投射角度的增大，先變大后變小；增大配重的質量(增加木桿的長度等)
40．（2023·臺州）電動微單車可有效地減輕交通壓力。如圖為某一電動微單車，其部分參數如下表所示。
（1）裝有電動微單車的包裝箱總質量為20千克，平放在水平地面上時對地面的最小壓強是
多少？
（2）如圖是某同學使用扳手組裝電動微單車時的簡化俯視圖，其中O是支點，A是動力作用點，B是阻力作用點，此時扳手相當于　 　（選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿。
（3）一定條件下，電動微單車充滿電后，能以最高時速勻速行駛0.8小時，共行駛了多少千米？
【答案】（1）解：G=mg=20千克×10牛/千克=200牛
F=G=200牛
s=1米×0.8米=0.8米2
p=F/s=200牛/0.8米2=250帕
答：包裝箱對地面的最小壓強是250帕。
（2）省力
（3）解：s=vt=25千米/時×0.8時=20千米
答：共行駛了20千米的路程。
【知識點】功的計算公式的應用；杠桿的平衡條件
【解析】【分析】（1）壓強=壓力/受力面積；
（2）杠桿平衡條件為：動力x動力臂=阻力x阻力臂；
（3）路程=速度x時間。
【解答】（2）動力臂大于阻力臂，故為省力杠桿；
（3） 解：s=vt=25千米/時×0.8時=20千米
答：共行駛了20千米的路程。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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