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2023年中考物理二轮专题练习 简单机械及机械效率（含答案）
一、单选题
1．（2022·广东）分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　）
A． B．
C． D．
2．（2022·龙岗模拟）门的设计与使用蕴含着许多物理知识，下列说法错误的是（　　）
A．门把手离门轴远，利用力的作用效果与力的作用点有关
B．门轴上的合页加润滑油是为了减小摩擦
C．门把手（轮轴）是费力杠杆
D．硅胶门吸利用了大气压的作用
3．（2022·天河模拟）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙三种机械匀速提升物体M 和N（绳长不变）测得物体所受重力和各拉力如表所表示，则（　　）
GM GN F甲 F乙 F丙
5N 9N 10N 12N 4N
A．甲的机械效率比乙的小
B．使用图乙滑轮提升N时省力
C．甲、丙的机械效率相等且大于乙的
D．甲的机械效率比丙的小
4．（2022·白云模拟）如图两杠杆都处于平衡状态。图甲所示轻质塑料袋装满了体积不同的两种不同液体M、N，图乙所示是体积相同但密度不同的金属P、Q。则（　　）
A．M的密度大于N B．M的质量大于N
C．P的密度大于Q D．P的质量大于Q
5．（2022·广东模拟）在不计机械自重、绳重和摩擦，使用下列机械匀速提升同一物体的四种方式中，所用动力最小的是（　　）
A． B．
C． D．
6．（2022·龙门模拟）如图，小东用200N的拉力通过滑轮组吊起质量为30kg的箱子，箱子在10s内被匀速竖直提升了2m。若不计绳重和摩擦，取g＝10N/kg，下列说法正确的是（　　）
A．在此过程中箱子的机械能不变
B．小东做功的功率为80W
C．在此过程中小东做的额外功为600J
D．滑轮组的机械效率为33.3%
7．（2022·蓬江模拟）如图所示，小明通过定滑轮将一木块沿水平方向匀速拉动一段距离，小明对绳子自由端竖直向上的拉力为F1，绳子自由端上升的距离为h。绳子对木块水平方向的拉力为F2，木块的重力为G，已知F1>F2，以下说法正确的是（　　）
A．小明使用定滑轮能够省力
B．小明通过定滑轮拉木块所做的有用功W有=Gh
C．小明通过定滑轮拉木块所做的总功W总=F1h
D．定滑轮的机械效率
8．（2022·从化模拟）如图所示，分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提升至相同高度（绳长不变），测得各拉力大小如图，则（　　）
A．利用机械丙提升物体最省力 B．F乙和F丙两个力所做的功相同
C．机械丙比机械乙的机械效率低 D．机械乙比机械丙的额外功多
9．（2022·乐昌模拟）把质量相等的A、B两物体挂在如图所示滑轮组下面，不计绳重、滑轮重和摩擦，放手后（　　）
A．A，B均静止 B．无法确定A，B的运动情况
C．A上升 D．A下降
二、填空题
10．（2022·南海模拟）如果杠杆的阻力臂是动力臂的，要使杠杆平衡，阻力应是动力的　 　倍，这种杠杆的优点是　 　（选填“省力”或“省距离”）；若杠杆受到的阻力是60N，杠杆平衡时的动力是　 　N。
11．（2022·河源模拟）如题图所示，用200N的力F将一重为90N的物体A提升到离地面5m的高处。则提升物体A的过程中，绳子克服物体重力做的功是　 　J，机械效率是　 　，动滑轮的重力是　 　N。（忽略绳重和摩擦）
12．（2022·高要模拟）小明自制的杆秤如题图所示，1、2为杆秤提纽，不挂重物和秤砣时，手提提纽2，杆秤可水平平衡，其中O2相当于杠杆的　 　，用提纽1称量的最大物重　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）用提纽2称量的最大物重，若用提纽2称一物体，已知秤砣质量m=0.2kg，O2A=8cm，当秤砣在O2B=40cm时，杆秤水平平衡，则物体的质量为　 　kg。
13．（2022·广东模拟）如图所示，用平行于斜面、大小为2.5N的拉力F，将重为3.6N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，则有用功是　 　J，机械效率是　 　，摩擦力为　 　N。
14．（2022·濠江模拟）如图所示的秤，使用前要调整重垂线，即利用重力的方向始终　 　，直到重垂线正指下方小立柱时，底板水平。接着观察到固定悬挂在P点的置物盘空载时左端下沉，应向 　 　（选填“左”或“右”）调节平衡螺母使横梁处于水平平衡状态；将一木块放入置物盘，在右边适当位置悬挂钩码使横梁再次水平平衡；已知钩码质量m1=100g，测得 OP=L、OQ=4L，则木块质量m2= 　 　g。
15．（2022·禅城模拟）如图所示，固定的斜面长s＝1.2m，高h＝0.3m，沿斜面向上用5N的拉力在2s内把一个重16N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，拉力的功率为　 　W，斜面的机械效率为　 　%，物体受到斜面的摩擦力为　 　N。
16．（2022·广东模拟）杠杆是我们生活中一种常见的简单机械，如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A点悬挂一个重为20N的物体，B点施加一个竖直向上的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，且OB=2m，AB=1m。则F= 　 　 N，此杠杆是　 　 杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”），生活中属于此类杠杆的例子有　 　。
17．（2022·龙湖模拟）用如图所示的两种方式，分别把相同的物体匀速提升相同的高度，不计绳重及摩擦。甲图中滑轮的好处是　 　，两图中拉力做功的大小关系为W甲　 　W乙，机械效率的大小关系为η甲　 　η乙。（后两空选填“大于”、“等于”或“小于”）
三、实验探究题
18．（2022·广东）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）小明安装好杠杆后，发现其左端下沉，如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　 　调节；
（2）如图乙所示，杠杆调节平衡后，在A处悬挂3个钩码，每个钩码重0.5N。如果在B处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡，当方向为　 　时，拉力最小，大小为　 　N；
（3）课后，小明制作了一个简易杠杆，调节杠杆在水平位置平衡，然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币，使其在水平位置再次平衡，如图丙所示，则力臂　 　。若两边同时各取走一枚硬币，则杠杆的　 　端将下沉。
19．（2022·黄埔模拟）如图所示，一硬杆静止于水平位置，硬杆左端处放置一个三角支架，A点为硬杆重心。
（1）在图中画出硬杆受到的重力G；
（2）三脚支架顶端的O点对杆是否有力的作用？　 　（选填“有”或“没有”）
（3）已知OA=23cm，AB=27cm，弹簧测力计示数如图，则硬杆的重力G=　 　N；
（4）画出重力G的力臂l；
（5）若撤去三角支架，将弹簧测力计移到A处，是否能测出硬杆的重力？　 　（选填“是”或“否”）你的判断依据是　 　。
20．（2022·番禺模拟）物理兴趣小组的同学们利用如图所示装置来探究杠杆平衡条件和机械效率，其探究过程如下：
（1）当杠杆静止在如图甲所示的位置时，杠杆处于　 　 （选填“平衡”或“不平衡”）状态。同学们用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态，测出此时的拉力大小为F1，发现F1l1 ≠ F2l2，其原因是　 　；
（2）如图丙所示的杠杆类型，从是否省力的角度分析（测力计拉力视为动力），与图中的　 　（选填“A”或“B”）类型相同；
（3）在图丙中，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）。同学们将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F，测得A、B两点上升的高度分别为s、h，则此次杠杆的机械效率为η=　 　（用已知量和测量量表示）。
21．（2022·中山模拟）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示；
实验 次数 钩码所受的 重力G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力 F/N 绳自由端移动的距离s/cm 机械效率 η
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30 　
3 6 10 2.2 30 90.9%
4 6 15 2.2 45 90.9%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做　 　运动；
（2）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重为　 　N；
（3）第2次实验时所做的有用功为　 　J，滑轮组的机械效率是　 　；
（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所受重力越　 　（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　 　（选填“有关”或“无关”）；
（5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是____。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
四、计算题
22．（2022·福田模拟）修建房屋时，人们往往会利用起重机（如图甲所示）来搬运质量较大的建筑材料。图乙为起重机内部滑轮组的简易图。现用该起重机将质量为200kg的建筑材料以0.5m/s的速度向上拉起5m，绳子自由端的拉力F所做功与时间的关系如图丙所示，不计绳重和摩擦，g=10N/kg。求：
（1）起重机对建筑材料做的有用功；
（2）该起重机滑轮组的机械效率；（结果保留小数点后一位）
（3）动滑轮的重力。
23．（2022·汕尾模拟）用如图所示的滑轮组将重840N的货物在5s内提升3m，已知动滑轮重60N（不计绳重和摩擦），求：
（1）滑轮组绳子自由端的拉力F和它移动的距离；
（2）货物上升过程中拉力F的功率；
（3）提升过程中滑轮组的机械效率η（结果保留两位小数）。
24．（2022·龙门模拟）100kg建筑材料放在水平地面，与地面的接触总面积为0.01m2.工人用起吊装置提升建筑材料，电动机输出功率900W，恒定不变，这些材料匀速提上楼，上升速度为0.75m/s，用时20s。不计绳重和摩擦，求此过程中：（g=10N/kg）
（1）在挂上动滑轮之前，材料对水平地面的压强是多大；
（2）材料上升的高度是多少；
（3）该装置的机械效率多大（留一位小数）。
25．（2022·深圳模拟）2020年11月28日，“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并胜利返航，此次“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟坐底深度为10909米，创造了中国载人深潜新纪录，任务完成后，起重机把空载的“奋斗者”吊到母船上，起重机滑轮装置原理如图，“奋斗者”体积约为10m3，空载时质量约为6t。（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）这次创纪录深潜10000米时，海水对“奋斗者”号潜水器的压强是多少帕？
（2）深潜10000米时，海水对安装在潜水器驾驶舱前方面积为0.03m2的观测孔的压力是多少牛？
（3）在滑轮装置作用下，“奋斗者”离开水面后缓慢竖直上升7m后到达甲板，此过程滑轮对“奋斗者号”做的功为多少焦？
（4）若绳子拉力F拉=2×104N，则该滑轮组的机械效率为多少？
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】A．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=3，则拉力
B．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=2，则拉力
C．定滑轮相当于等臂杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力
D．动滑轮相当于省力杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力
综上，四种装置匀速提升同一重物，则最省力的是A中的装置。
故答案为：A。
【分析】根据滑轮组绳子的股数和物体的重力，计算绳子拉力的大小。
2．【答案】C
【解析】【解答】A．门把手离门轴远，推门时所需力越小，说明力的作用效果与力的作用点有关，A正确，不符合题意；
B．门轴上的合页加润滑油减小了接触面的粗糙程度，减小摩擦，B正确，不符合题意；
C．门把手（轮轴），动力在轮上，阻力在轴上，故门把手（轮轴）是省力杠杆，C错误，符合题意；
D．硅胶门吸上的吸盘压在墙上，将吸盘内的空气排出，吸盘另一侧在大气压的作用下，使吸盘不能轻易移动，起到固定门的作用，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】力的作用效果和力的作用点、方向、大小有关；使用轮轴时，力作用在轮上，可以省力。
3．【答案】D
【解析】【解答】A．设甲、乙中重物上升的高度均为h，则由表中数据可得，甲的机械效率为
因乙中动滑轮上有三股绳子承重，故由表中数据可得，乙的机械效率为
故可知甲的机械效率比乙的大，A不符合题意；
B．由表中数据可知，使用图乙滑轮提升N时，绳子自由端的拉力F乙大于物体N的重力GN，故可知使用图乙滑轮提升N时不省力，B不符合题意；
CD．由图丙中及表中数据可知，使用斜面提升物体M时所做的总功为W总=F丙s=4N×5m=20J
所做的有用功为W有=GMh=5N×3m=15J
故丙的机械效率为
故可知甲的机械效率比丙的小，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据计算出甲、乙两图中的机械效率；根据η=以及L与h的关系表示出丙图的机械效率，然后进行比较；根据拉力的大小、物体重力分析是否省力。
4．【答案】B
【解析】【解答】AB．由图可知，杠杆平衡时，M液体的力臂小于N液体的力臂，由杠杆平衡条件可知，M液体的重力大于N液体的重力，由于G=mg，所以M液体的质量大于N液体的质量，由图可知，M液体的体积大于N液体的体积，由 可知，无法判断M、N两种液体的密度关系，A不符合题意，B符合题意；
CD．由图可知，杠杆平衡时，金属Q的力臂小于金属P的力臂，由杠杆平衡条件可知，金属Q的重力大于金属P的重力，由于G=mg，所以金属Q的质量大于金属P的质量，由于金属Q、P体积相等，由 可知，金属Q的密度大于金属P的密度，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据杠杆的平衡条件，计算各个上未知力的大小。
5．【答案】D
【解析】【解答】不计机械自重、绳重和摩擦，即在理想状况下，使用下列机械所用的动力情况：
图A中使用的是定滑轮，不能省力，那么拉力F1=G
图B中，斜面高h==3m
在理想状况下有F2s=Gh
则拉力F2=
图C中，支点为O，动力臂l1=2L+3L=5L
阻力臂l2=2L
由杠杆平衡条件可得F3l1=Gl2
那么拉力
图D中使用的是滑轮组，承重绳子的根数n=3
拉力F4=G≈0.33G
因此动力最小是F4，ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】定滑轮可以改变力的风向；使用斜面一定省力；滑轮组的绳子股数越多越省力。
6．【答案】B
【解析】【解答】A．箱子被匀速竖直提升，质量不变、速度不变、高度增加，动能不变、重力势能增大，机械能增大，A不符合题意；
B．由图知
则绳子末端移动的距离
小东做的总功
则小东做功的功率
B符合题意；
C．箱子的重力
拉力做的有用功
拉力做的额外功
C不符合题意；
D．滑轮组的机械效率
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】质量不变、速度不变、高度增加，动能不变、重力势能增大，机械能增大；先确定承重绳段数，再根据公式W＝Fs、 ，求出功率；根据公式G＝mg、W有＝Gh、 ，可求出额外功；根据 ，可求出滑轮组的机械效率。
7．【答案】C
【解析】【解答】A．使用动滑轮可以省力，定滑轮只能改变力的方向，A不符合题意；
B．使用定滑轮拉木块时，木块在水平方向运动，所以有用功是克服摩擦力做的功，即拉力F2做的功，不是重力做的功，B不符合题意；
C．使用定滑轮拉木块时，总功是拉力做的功，绳子自由端上升的距离为h，所以总功为W总=F1h
C符合题意；
D．绳子对木块水平方向的拉力为F2，木块在水平方向移动的距离等于绳端拉力移动的距离，所以水平方向上木块运动的距离是h，则定滑轮拉物块有用功W有=F2h
定滑轮的机械效率
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】不计绳子重及摩擦时，滑轮组做的额外功为克服动滑轮的重力做的功，根据W=Gh表示出有用功和额外功，根据W=Fs表示出总功，以及W总=W有+W额，结合效率公式即可得出滑轮组的机械效率。
8．【答案】C
【解析】【解答】A．由图可知，甲直接提升物体，此时的拉力为10N；乙通过定滑轮提升物体，此时的拉力为11N；丙通过动滑轮提升物体，此时的拉力为11N，大于直接提升物体所用的力，所以利用机械丙提升M时不省力，A不符合题意；
B．F乙和F丙两个力的大小相同，物体上升相同的高度，由定滑轮和动滑轮的特点可知，F乙移动的距离是F丙移动距离的一半，根据W=Fs可知，F丙所做的功要大，B不符合题意；
C．机械丙和机械乙把相同的物体提升相同的高度，根据W=Gh可知，所做的有用功是相同的，F丙所做的总功要大，根据可知，机械丙的机械效率比机械乙的低，C符合题意；
D．所做的有用功是相同的，F丙所做的总功要大，根据W额=W总-W有
可知F丙所做的额外功要大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】使用定滑轮时，可以改变力的方向，不能省力；使用动滑轮时，可以省力一半；使用简单机械时，额外功越大，机械效率越小。
9．【答案】D
【解析】【解答】B所在的滑轮随重物一起移动，为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮不随重物一起移动，为定滑轮，定滑轮不省力；A与B质量相等，则重力相等，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，将B拉起只需A重力的一半即可，所以放手后A下降，B上升。ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】动滑轮省一半的力，定滑轮不省力。
10．【答案】3；省力；20
【解析】【解答】杠杆的动力为F1，动力臂为了l1，阻力为F2，阻力臂为了l2。根据题意，杠杆的阻力臂是动力臂的，即，则由杠杆平衡条件
得出
因此阻力与动力的关系为
故要使杠杆平衡，阻力应是动力的3倍。
杠杆的阻力臂是动力臂的，阻力是动力的3倍，可以判断该杠杆为省力杠杆，省力杠杆的特点为省力费距离，故这种杠杆的优点是省力。
阻力是动力的3倍，即，得出
故杠杆平衡时的动力是20N。
【分析】使用杠杆时，动力臂是阻力臂的几倍，动力是阻力的几分之一，动力臂越大， 是省力杠杆；根据力臂关系和阻力臂，可以计算动力。
11．【答案】450；90%；20
【解析】【解答】绳子克服物体重力做的功W有=Gh=90N×5m=450J
由图可知，拉力F移动的距离
拉力F做的总功W总=Fs=200N×2.5m=500J
滑轮的机械效率
忽略绳重和摩擦，动滑轮的重力G动=F-2G=200N-2×90N=20N
【分析】根据物体的重力和高度的乘积，计算有用功；根据拉力和距离的乘积，计算总功；有用功和总功的比值， 计算机械效率。
12．【答案】支点；大于；1
【解析】【解答】手提提纽2，杆秤可绕O2自由转动，故O2相当于杠杆的支点。
由图中可知，物体的重力为阻力，秤砣的重力为动力，设动力为F1，秤砣到支点的距离为L1，阻力为F2，物体到支点的距离为L2，杆秤平衡时，由杠杆的平衡条件可得F1×L1=F2×L2
解得杆秤能提起的最大物重为
用提纽1称量时，动力F1不变，L1变大，而L2变小，故可知F2将变大，即用提纽1称量的最大物重大于用提纽2称量的最大物重。
由题意可知，秤砣重力为G1=m1g=0.2kg×10N/kg=2N
秤砣到支点的距离为L1=O2B=40cm=0.4m
物体到支点的距离为L2=O2A=8cm=0.08m
故由杠杆的平衡条件可得G1×L1=G2×L2
解得物体的重力为
故由G=mg可得，物体的质量为
【分析】由杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂分析求解。
13．【答案】0.72；72%；0.7
【解析】【解答】由图示知，斜面的高度h=20cm=0.2m
拉力做的有用功W有=Gh=3.6N×0.2m=0.72J
斜面长s=40cm=0.4m
拉力做总功W总=Fs=2.5N×0.4m=1J
斜面的机械效率
拉力做的额外功W额=W总-W有=1J-0.72J=0.28J
由W额=fs得物体在斜面上受到的摩擦力
【分析】根据物体的重力和高度的乘积计算做功多少；根据拉力和距离的乘积计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率；总功和有用功的差计算额外功，结合距离计算摩擦力。
14．【答案】竖直向下；右；400
【解析】【解答】重力的方向始终竖直向下，秤使用前要调整重垂线，使重垂线正指下方小立柱时，底板水平。
固定悬挂在P点的置物盘空载时左端下沉，说明左边的质量较大，应向右调节平衡螺母使横梁处于水平平衡状态。
由杠杆平衡条件得，木块质量满足
则木块质量
【分析】根据杠杆的下沉情况确定重心在支点的哪一侧，根据杠杆的平衡条件求出木块的质量。
15．【答案】3；80；1
【解析】【解答】拉力做的功为总功，大小为W总=Fs=5N×1.2m=6J
拉力的功率
克服物体重力做的功为有用功，有用功的大小为W有用=Gh=16N×0.3m=4.8J
斜面的机械效率为
克服斜面摩擦所做的额外功W额=W总-W有用=6J-4.8J=1.2J
物体受到斜面的摩擦力为
【分析】根据斜面上的拉力和斜面长的乘积，计算总功；功和时间的比值计算功率；利用物体的重力和高度的乘积，计算有用功，有用功和总功的比值， 计算机械效率；根据总功和有用功的差，计算额外功，结合距离计算摩擦力。
16．【答案】30；费力；面包夹、筷子、镊子等
【解析】【解答】因为OB=2m，AB=1m，所以
由 可得F的大小为
杠杆水平平衡时，A端受到的阻力大小为
动力F的力臂为OB，阻力FA的力臂为OA，由杠杆平衡条件 可得
因为OBFA，即杠杆为费力杠杆。
根据杠杆知识可知，生活中的费力杠杆有面包夹、筷子、镊子等。
【分析】由 可得F的大小。
费力杠杆：动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力。特点是费力，但省距离。（如钓鱼杠，理发剪刀等）
17．【答案】改变拉力的方向；小于；大于
【解析】【解答】由图可知，甲是定滑轮，使用定滑轮可以改变拉力的方向。
不计绳重和摩擦，使用定滑轮时没有额外功，而使用动滑轮时，要克服动滑轮的重力做额外功，所以两图中拉力做功的大小关系为W甲小于W乙，根据 可知，定滑轮的机械效率更高，即η甲大于η乙。
【分析】使用定滑轮可以改变拉力的方向；使用动滑轮时，要克服动滑轮的重力做额外功；根据 可知，定滑轮的机械效率更高。
18．【答案】（1）右
（2）竖直向下；2
（3）4：1；左
【解析】【解答】（1）由图甲知，杠杆的左端下沉，应向右调节平衡螺母才能让杠杆在水平位置平衡。
（2）在B处施加的动力方向竖直向下时，对应的动力臂最大。据杠杆的平衡条件，阻力和阻力臂不变时，动力臂最大，对应的动力最小。杠杆在水平位置平衡时，有3×0.5N×4l=F1×3l
解得最小拉力F1=2N
（3）由图示知，左边对杠杆的作用力为2个硬币的重力，右边对杠杆的作用力为4个硬币的重力，设每个硬币的重力为G，则有G1：G2=2G：4G=1：4
据杠杆的平衡条件有l1：l2=G2：G1=4：1
在两边同时取走一枚硬币，则左边和右边分别是(2G-G)×l1=G×l1=4Gl2
(4G-G)×l2=3Gl2
所以杠杆的左端下沉。
【分析】（1）探究杠杆水平平衡时，平衡螺母向偏高的的一侧调节；
（2）重力方向竖直向下，杠杆的拉力重力势能时，便于测量力臂；根据杠杆的平衡条件，计算拉力的大小；
（3）根据杠杆的力臂计算比值；根据杠杆的平衡条件，判断杠杆是否能平衡。
19．【答案】（1）
（2）有
（3）10
（4）
（5）不能；硬杆的重力超出了弹簧测力计的量程
【解析】【解答】（1）硬杆受到的重力G方向竖直向下，重心为A点，如图所示：
（2）硬杆在重力、弹簧测力计的拉力、三脚架的支持力的作用下，保持静止，三脚支架顶端的O点对硬杆的支持力大小为重力与拉力只差，即三脚支架顶端的O点对杆有力的作用。
（3）由图得，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为4.6N，由杠杆平衡条件得
硬杆的重力
（4）重力G的力臂为支点O到重力作用线的垂直距离，如图所示：
（5）若撤去三角支架，将弹簧测力计移到A处，当硬杆静止时，此时硬杆受到重力和拉力的作用，这两个力是一对平衡力，大小相等，因为硬杆的重力是10N，而弹簧测力计的量程是 ，超出了弹簧测力计的量程，因此不能测出硬杆的重力。
【分析】（1）重力的作用点是重心，重力的方向竖直向下；
（2）各个的支点对杠杆有力的作用；
（3）根据测力计指针位置，测量力的大小；根据杠杆的平衡条件，结合已知的力和力臂，计算未知力的大小；
（4）杠杆上的力臂是从支点到力的作用线的垂线；
（5）拉力作用在重心时，物体受到平衡力；使用测力计时，拉力不能超过量程。
20．【答案】（1）平衡；拉力F1的力臂不是l1
（2）B
（3）
【解析】【解答】（1）甲图中杠杆静止，所以杠杆处于平衡状态。
力臂是支点到力的作用线的距离，而乙图中的l1不是F1的力臂，所以不会相等。
（2）如图丙所示的杠杆类型，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，A是筷子属于费力杠杆，B是羊角锤属于省力杠杆，所以与图中B类型相同。
（3）杠杆做的有用功为W有=Gh=2mgh
拉力做的总功为W总=Fs
此次杠杆的机械效率为
【分析】（1）杠杆静止不动或匀速转动叫杠杆的平衡；根据力臂的定义分析。
（2）杠杆按动力臂和阻力臂大小的关系分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。
（3）只有竖直向上匀速拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力；对钩码做的功为有用功，根据W=Gh得出有用功；拉力做的功为总功，据W=Fs得出总功，根据得出此次杠杆的机械效率。
21．【答案】（1）匀速
（2）0.4
（3）0.4；88.9%
（4）大；无关
（5）B
【解析】【解答】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。
（2）在第一次实验时，滑轮组的绳子段数
忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重
（3）第2次实验时所做的有用功为
第2次做的总功
滑轮组的机械效率是
（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
（5）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，A不符合题意。
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，B符合题意。
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据 分析，机械效率与物体提升的速度无关，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。
（2）由s=nh可求动滑轮上绳子的段数，忽略绳重和摩擦，根据F= （G+G动）可以计算出动滑轮的重。
（3）根据W有用=Gh得出第2次实验时所做的有用功，根据W总=Fs得出第2次做的总功，根据η=求出滑轮组的机械效率；
（4）分析1、2、3次实验的数据得出结论；分析3、4次实验的数据可得出滑轮组的机械效率与钩码上升的高度的关系。
（5）A、增大绳重，增大了额外功，而有用功不变，总功增大，结合滑轮组的机械效率公式分析。
B、减轻动滑轮重，减小了额外功，而有用功不变，总功减小，结合滑轮组的机械效率公式分析。
C、由（4）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v= 分析。
22．【答案】（1）解：建筑材料的质量为m=200kg，可知建筑材料的重力大小为
建筑材料提升的高度h=5m，可知起重机对建筑材料做的有用功大小为
答：起重机对建筑材料做的有用功为
（2）解：建筑材料的速度为v=0.5m/s，由得所用时间为
当时，由丙图可知拉力做的总功为，起重机的机械效率为％=83.3％
答：滑轮组的机械效率为83.3％；
（3）解：起重机做的额外功为
不计绳重和摩擦时
整理可得
答：动滑轮重为400N。
【解析】【分析】 （1）根据物体的质量计算重力，利用重力和高度乘积计算做过多少；
（2）根据路程和速度的比值， 计算时间；利用有用功和总功的比值， 计算机械效率；
（3）根据总功和有用功的差，计算额外功；利用额外功和距离的比值， 计算动滑轮的重力。
23．【答案】（1）解：由图可知n=2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力
绳子自由端移动的距离s=nh=2×3m=6m
答：滑轮组绳子自由端的拉力F为450N，它移动的距离为6m；
（2）解：拉力做的总功W总=Fs=450N×6m=2700J
拉力做功的功率
答：货物上升过程中拉力F的功率为540W；
（3）解：有用功W有=Gh=840N×3m=2520J
滑轮组的机械效率
答：提升过程中滑轮组的机械效率η为93.33%。
【解析】【分析】（1）利用不计绳重和摩擦时F=（G+G动）求绳子自由端的拉力。
（2）利用W总=Fs=Fnh求拉力做的总功，利用P=求拉力做功的功率。
（3）利用W有=Gh求有用功，利用η=×100%求滑轮组的机械效率。
24．【答案】（1）解：物体所受重力为
在挂上动滑轮之前，物体对地面的压力等于物体重力
物体对地压强为
答：在挂上动滑轮之前，材料对水平地面的压强是；
（2）解：材料上升高度
答：材料上升的高度是15m；
（3）解：该装置机械效率为
答：该装置机械效率为83.3%。
【解析】【分析】（1）根据公式G＝mg及 ，可求出材料对水平地面的压强；
（2）根据公式，可求出材料上升的高度 ；
（3）根据公式，可求出该装置机械效率 。
25．【答案】（1）解：由p=ρgh可得，深潜10000米时，海水对“奋斗者”号潜水器的压强为p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1×108Pa
答：海水对“奋斗者”号潜水器的压强是1×108Pa；
（2）解：由可得，海水对安装在潜水器驾驶舱前方面积为0.03m2的观测孔的压力为F=pS=1×108Pa×0.03m2=3×106N
答：海水对安装在潜水器驾驶舱前方面积为0.03m2的观测孔的压力是3×106N；
（3）解：由题意可知，“奋斗者”号的重力为G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N
“奋斗者”离开水面后缓慢竖直上升7m后到达甲板，由W=Fs可得，此过程滑轮对“奋斗者号”做的功为W=F′s=Gh0=6×104N×7m=4.2×105J
答：此过程滑轮对“奋斗者号”做的功为4.2×105J；
（4）解：由图中信息可知，动滑轮上有四股绳子承重，故该滑轮组的机械效率为
答：若绳子拉力F拉=2×104N，则该滑轮组的机械效率为75%。
【解析】【分析】（1）根据公式p=ρgh，可求出海水对“奋斗者”号潜水器的压强；
（2）根据公式 ，可求出压力大小；
（3）根据公式 W=Fs ，可求出做的功 ；
（4）根据公式，可求出该滑轮组的机械效率

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