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九年级科学上册 核心概念专题集训
专题9 简单机械 参考答案及解析
一．选择题
1．如图所示的伸缩隔离柱常用来分流人群，其顶端的布带由内部弹性装置固定。当布带被向右拉出时，将隔离柱看作杠杆，则其支点及所受拉力的示意图正确的是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：隔离柱整体看成是一根杠杆，布带向右水平拉出时，杠杆绕底座右端的O点转动，因此底座右端的O是支点，拉力的方向水平向右，故B正确。
故选：B。
2．长期低头会对颈部肌肉造成损伤，图中A点为头部重力作用点，B点为颈部肌肉受力点，下列能正确表示人低头时杠杆示意图是（　　）
A．B． C．D．
【解答】由题意知，头部重力方向是竖直向下，颈部肌肉拉力的方向应垂直于OB向下，如图所示：
故选：B。
4．用圆形磁块将一长方形硬卡纸固定在黑板上，则松手后下列固定方式中硬卡纸最容易转动的是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：有规则形状的物体，它的重心就在几何中心上，所以D选项的中心位置离磁块的水平距离最远，所以最容易转动，故D正确，A、B、C错误。
故选：D。
5．如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图，他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时，下列改进方法可行的是（　　）
A．减少横杆右端的人数 B．将支架向左移动
C．横杆右端的人向支架靠近 D．增大横杆上悬绳与支架间的距离
【解答】
A、减少横杆右端的人数，减小了动力，则阻力和阻力的乘积不变，而动力和动力臂的乘积变小，不能将巨木抬起，故A错误；
B、将支架向左移动，阻力臂变小，动力臂变大，则阻力和阻力的乘积变小，而动力和动力臂的乘积变大，能将巨木抬起，故B正确；
C、横杆右端的人向支架靠近，减小了动力臂，则阻力和阻力的乘积不变，而动力和动力臂的乘积变小，不能将巨木抬起，故C错误；
D、增大横杆上悬绳与支架间的距离，增大了阻力臂，则阻力和阻力的乘积变大，而动力和动力臂的乘积不变，不能将巨木抬起，故D错误。
故选：B。
6．在刚刚落幕的校第76届运动会上，同学们努力拼搏，携手奋进，展现了“致偶像志少年”的校运精神。根据所学内容回答下面小题。运动会期间工作人员运送东西，将长为L质量不计的木棒置在肩上C点，木棒A端挂一个重为G的物体，他用手压住B端使木棒保持水平平衡，用手压B端不动，移动木棒，改变CB的长度记为x，则木棒对肩膀的压力F随x的变化关系图像为（　　）
A．B． C．D．
【解答】由题图可知，以B为支点，阻力的大小等于物体的重力，阻力的作用点在杠杆上，物体的重力作用点在物体的重心，使杠杆沿逆时针转动，此时肩膀对木棒的支持力F′为动力，
根据杠杆的平衡条件动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，则有：F′×CB＝G×AB，
根据力的作用是相互的可知：木棒对肩膀的压力F与肩膀对木棒的支持力F′大小相等，且CB的长度记为x，则：F＝F′＝＝，因G与AB是定值，由此可知：木棒对肩膀的压力F与x成反比，故D正确。
故选：D。
7．如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F，使木杆从OA位置匀速转到水平位置的过程中，力F的大小将（　　）
A．逐渐变大
B．逐渐变小
C．先变大，后变小
D．先变小，后变大
【解答】将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，因作用力F始终与OA垂直，则动力臂不变，阻力为杠杆的重力，则阻力大小也不变，但阻力臂变大，根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可知，动力F变大。
故选：A。
8．如图，用竖直向上的力F抬起一根放在水平地面上的均匀木棒的一端，使木棒能够绕另一端转动，关于这一过程的下列说法正确的是（　　）
A．F的力臂逐渐变小
B．F逐渐变小
C．F和它相应的力臂的乘积保持不变
D．木棒具有的机械能保持不变
【解答】如图，
AB、若动力总是竖直向上，动力臂逐渐减小，阻力臂也逐渐减小，但△OAC∽△OBD，所以 ＝为定值即动力臂和阻力臂的比值为定值，因为阻力（木棒重）不变，根据F×OB＝G×OA可得：动力F保持不变，故A正确，B错误；
C、由于木棒的重力G不变，OB逐渐减小，G×OB也减小，又因为F×OB＝G×OA，所以F和它相应的力臂的乘积减小，故C错误；
D、木棒在匀速逐渐变高的过程中，质量不变，速度不变，动能不变，高度升高，重力势能增加，机械能增加，故D错误。
故选：A。
9．一根轻质杠杆可绕O点转动，在杠杆的中点挂一重物G，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，如图。力F使杆从所示位置慢慢抬起的过程中，力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的变化情况（　　）
A．F增大，LF减小 B．F减小，LF增大
C．G不变，LG减小 D．G不变，LG不变
【解答】解：根据力臂的概念做出力F和重力G的力臂，如图所示：
使杠杆从图中所示位置慢慢抬起的过程中，重物的重力不变但力臂LG变大，F的力臂LF变小；
根据杠杆平衡条件F LF＝G LG可得：F＝，则F一直在增大，故A正确，BCD错误。故选：A。
10．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。为了切断甘蔗，下列最省力的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
【解答】为了能切断甘蔗，动力的方向需向下，由动力臂的定义可知，手沿F1、F3方向用力比沿F2方向用力时的动力臂要小，由杠杆平衡条件可知，动力更大，即F1、F3＞F2，所以手沿F2方向最省力，故B正确。故选：B。
11．如图所示是《天工开物》中就记录的舂米工具。人在A端用力踩下后立即松脚，B端的碓就会立即下落，打在石臼内的稻谷上，从而把谷物打碎，舂米工具在使用时是（　　）
A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．省功杠杆
【解答】解：如下图，该杠杆的O是支点，在使用过程中，动力臂OA小于阻力臂OC，是费力杠杆。
故选：B。
12．下面四种生活中常见的工具，以如图所示的方式使用，属于省力杠杆的是（　　）
A．食品夹 B．筷子 C．核桃夹D．鱼竿
【解答】
A、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误；
B、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B错误；
C、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C正确；
D、鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。
故选：C。
13．如图甲是一种可以单手开启酒瓶盖的开瓶器，其实质是杠杆。观察并分析图乙，下列说法正确的是（　　）
A．该杠杆的支点是A点 B．该杠杆可以省距离
C．该杠杆可以省力 D．沿F2方向开瓶用力最小
【解答】
A、由图知，将开瓶器看成一个杠杆，是绕B点转动的，所以B是支点，故A错误；
BC、开瓶器使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故B错误，C正确；
D、阻力和阻力臂一定，作用在F1的力臂要比F2力臂长一些，根据杠杆的平衡条件可知动力臂越长越省力，又因为开瓶盖时，动力与开瓶器垂直向下时动力最大，故沿F1方向开瓶用力最小，故D错误。
故选：C。
14．现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．使用这个滑轮能省力 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．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
【解答】
A、由图可知，图中的滑轮是定滑轮，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误；
B、定滑轮是等臂杠杆，由于阻力和阻力臂不变，动力臂都等于滑轮的半径，即甲、乙拉力的力臂相等，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故B正确
C、由题意可知，重物上升的距离相同；在使用定滑轮中，绳子移到的距离等于重物上升的距离；由于甲、乙拉力大小相等，根据W＝Fs可知甲、乙拉力做功的大小相等，故C错误；
D、由题意可知，重物在相同时间内上升的距离相同，即重物上升的速度相同；在使用定滑轮中，绳子移动的距离等于重物上升的距离，绳子移动的时间和重物上升的时间相同，根据v＝可知，甲、乙拉力移动的速度都等于重物上升的速度，故D错误。
故选：B。
15．如图所示，分别用力F1、F2、F3，匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（　　）
A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F1＞F2＝F3 D．F1＜F2＜F3
【解答】因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，不计摩擦，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即F1、F2、F3都等于物体的重力。故A正确，BCD错误。
故选：A。
16．小乐用如图所示的两种方式竖直匀速提升某物体，且都使物体上升了2m。已知物体重200N，滑轮重40N，提升时的拉力分别为F甲和F乙。若不计绳重和摩擦，则在提升过程中（　　）
A．F甲＝240N B．F甲做的功为240J
C．F乙向上移动距离为4m D．F乙所做的功为440J
【解答】
A、甲图n＝2，F甲＝（G+G动）＝×（200N+40N）＝120N，故A错误；
B、根据不计绳重及摩擦，拉力做功W＝（G+G动）h＝（200N+40N）×2m＝480J，故B错误；
C、乙动力作用在轴心，属于费力杠杆，可以省距离，拉力移动的距离是物体高度的一半，即1m，故C错误；
D、根据不计绳重及摩擦，拉力做功W＝Gh+G动h动＝200N×2m+40N×1m＝440J，故D正确。
故选：D。
17．如图所示，在水平拉力F的作用下重100N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为10N，则拉力F的大小为（　　）N，物体A与水平桌面的摩擦力大小（　　）N。
A．200N；10N B．200N；20N C．20N；10N D．20N；20N
【解答】如图所示，弹簧测力计B测出了动滑轮上的绳子上的拉力为10N；则物体A受到拉力为10N；又因物体A做匀速直线运动，则物体A与水平桌面的摩擦力与物体A受到拉力是一对平衡力，则摩擦力大小也是10N；拉力F＝2f＝2×10N＝20N。故选：C。
18．一辆汽车不小心陷进泥潭后，若司机按如图所示的甲、乙两种方法将汽车从泥潭中匀速拉出相同的距离，不考虑滑轮、绳子的重和滑轮绳子间的摩擦力，则下列分析正确的是（　　）
A．甲组比乙组省力 B．乙组比甲组省力
C．甲组比乙组做功多 D．乙组比甲组做功多
【解答】由图可知，甲图使用的是定滑轮，拉力等于汽车受到的阻力；乙图使用的是动滑轮，拉力为汽车所受阻力的一半，所以乙方法能省力；根据功的原理可知，使用任何机械都不省功。故选：B。
19．如图所示，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同的高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3，绳子自由端移动的速度分别为v1、v2、v3。不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。则下列判定正确的是（　　）
A．F1＜F2＜F3 B．v1＞v2＞v3 C．P1＞P2＞P3 D．P1＝P2＝P3
【解答】由题意可知，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同高度h，不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。
甲图：滑轮为动滑轮，动滑轮能省一半的力，则此时拉力F1＝G；但是多费1倍的距离，则拉力作用点移动的速度v1＝2v；
乙图：滑轮为动滑轮，但拉力的作用点在动滑轮的轴上，因此是一个费力杠杆，多费1倍的力，省一半的距离，因此F2＝2G，拉力作用点移动的速度v2＝v；
丙图：滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，且不计滑轮重及摩擦，则此时拉力F3＝G；拉力作用点移动的速度v3＝v；
由以上分析可知：F1＜F3＜F2，v1＞v3＞v2；
根据P＝＝＝Fv可知，拉力的功率分别为：P1＝F1v1＝G×2v＝Gv，P2＝F2v2＝2G×v＝Gv，
P3＝F3v3＝G×v＝Gv，
所以拉力F1、F2、F3的功率P1＝P2＝P3，故ABC错误，D正确。
故选：D。
20．如图所示，小明用滑轮提升某一重物，G物＝200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2米。下列说法正确的是（　　）
A．F甲＝200N，并向上移动2米
B．F甲＝100N，并向上移动2米
C．F甲＝100N，并向上移动4米
D．F甲＝400N，并向上移动1米
【解答】不计绳重、轮重和摩擦时，动滑轮可以省一半力，但是费距离。即：
拉力方向上移动的距离为：s＝2h＝2×2米＝4米。故C正确，ABD错误。
故选：C。
21．如图是小金家阳台上的手摇晾衣架，衣服和晾衣架的总重为100牛，在拉力作用下5s内使衣服匀速上移了1m，不计滑轮重、绳重及摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．A为动滑轮，B为定滑轮
B．利用该装置能省力，也能改变力的方向
C．衣服匀速上升时，摇柄对绳的拉力F为20牛
D．拉力的功率为80W
【解答】
A．A滑轮的轴是固定不动的，是定滑轮，B滑轮的轴与物体一起运动，是动滑轮，故A错误；
B．由图可知，晾衣架右两个动滑轮，连接动滑轮绳子的股数n＝4，不计滑轮重、绳重及摩擦，人对绳的拉力F＝G，拉力方向向下，可见，利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故B正确；
C．由图可知，连接动滑轮绳子的股数n＝4，不计滑轮重绳重及摩擦，静止时绳的拉力：F＝G总＝×100N＝25N，故C错误；
D．由图可知，晾衣架有两个动滑轮，连接动滑轮绳子的股数n＝4，晾衣架上升1m，摇柄端绳子要下降s＝4h＝4×1m＝4m，
不计滑轮重、绳重及摩擦，摇柄对绳做功W＝Fs＝25N×4m＝100J，
拉力的功率：P＝＝＝20W，故D错误。
故选：B。
22．用如图所示的三个装置先后提升同一个物体G，若不考虑滑轮的自重和摩擦，作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3的大小关系是（　　）
A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．一样大
【解答】不计滑轮重力和摩擦，左边图中使用定滑轮不省力，也不省距离，所以F1＝G；
不计滑轮重力和摩擦，中间图中与动滑轮相连的绳子有2股，故F2＝；
不计滑轮重力和摩擦，右边图中与动滑轮相连的绳子有3股，故F3＝；
故选：A。
24．在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示，有关力的分析正确的是（　　）
A．车对地面的压力与车的重力是一对平衡力
B．车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力
C．脱困必需2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为1200N
D．脱困必需2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为800N
【解答】
A、车对地面的压力与车的重力是作用在不同物体上的两个力，所以不是一对平衡力。故A错误；
B、车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是作用在不同物体上的两个力，所以不是一对平衡力。故B错误；
CD、由图可知，n＝2，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力F＝F′＝×2400N＝1200N，因为绳重和摩擦必然存在，所以绳索自由端的力F至少为1200N．故C正确，D错误。
故选：C。
25．如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，下列四个科学量不相同的是（　　）
A．额外功 B．有用功 C．机械效率 D．拉力大小
【解答】
（1）绳重和摩擦不计，所以克服动滑轮重力所做的功就是额外功，W额＝G动h，由于每个滑轮的质量均相等且被提升相同高度，所以两装置中，额外功相同，故A错误。
（2）克服物体所做的功就是有用功，即W＝Gh，质量相同的重物匀速提升相同高度，故有用功相同，
故B错误。
（3）η＝＝，W额相同，W有也相同，所以机械效率也相同，故C错误。
（4）每个滑轮的质量均相等且绳重和摩擦不计，由图可知，甲图n＝2，而乙图n＝3，所以F甲＝，F乙＝，即二者拉力大小不等，故D符合题意。
故选：D。
26．如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体，滑轮质量均相等且G动小于G物，在相同的时间内物体被提升的高度也相等，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（　　）
A．三个装置所做的有用功为W甲＝W乙＝W丙
B．绳子自由端移动的速度关系为v甲＜v乙＜v丙
C．绳子自由端的拉力大小为F甲＞F乙＝F丙
D．三个装置的机械效率为η甲＞η乙＝η丙
【解答】
A、克服物体重力做的功为有用功，甲、乙、丙三种装置做的有用功都为W有用＝G物h，故A正确；
B、从图中可知，甲为定滑轮（n＝1），乙为动滑轮（n＝2），丙为滑轮组（n＝3），在相同的时间内物体被提升的高度均为h，则绳子自由端移动的距离s甲＝h，s乙＝2h，s丙＝3h，因此s甲＜s乙＜s丙，运动时间相同，根据v＝可知绳子自由端移动的速度关系为v甲＜v乙＜v丙，故B正确；
C、不计绳重和摩擦，F甲＝G物，F乙＝×（G物+G动），F丙＝×（G物+G动），滑轮质量均相等且G动小于G物，故F甲＞F乙＞F丙，故C错误；
D、不计绳重和摩擦，甲的有用功与总功相等，机械效率为100%，乙和丙克服动滑轮的重力做的功为额外功，W额＝G动h，乙、丙两种装置的机械效率η＝＝＝，则η乙＝η丙，故D正确。
故选：C。
27．如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯工作的情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在10s内将重20N的轿厢连同内部重5N的物品一起匀速升高了1m，忽略绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　）
A．绳端的移动速度为0.1m/s
B．绳端拉力大小为12.5N
C．拉力F做功的功率为3W
D．滑轮组的机械效率为90%
【解答】
A、由图可知，n＝2，绳子自由端的速度为：
v绳＝nv物＝＝＝0.2m/s，故A错误；
B、忽略绳重和摩擦，绳端拉力大小为：
F＝（G+G轿+G动）＝×（5N+20N+5N）＝15N，故B错误；
C、拉力F做功的功率为：
P＝＝＝Fv绳＝15N×0.2m/s＝3W，故C正确；
D、该滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝＝＝×100%≈16.7%，故D错误。
故选：C。
28．杭州亚运会以其热情周到的志愿服务、精彩高超的赛事水平收获来自世界的关注和好评。下列小题为运动员参赛情景，请回答相应问题。如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下列船桨模型中最合理的是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：由题意可知，撑住桨柄的末端为支点，下面的手给浆向后的力，这时水给浆一个向前的力，使船前进。
故选：B。
29．如图所示，为了把两件相同的货物搬运到平板货车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面（AB＜CD，且B、D等高），用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件货物以同样的速度沿斜面CD推上顶端。下列说法正确的是（　　）
A．沿斜面AB推动更省力 B．沿斜面CD推动更省功
C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功一定相同
D．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同
【解答】
A、因为CD斜面的倾斜角度更小，所以沿斜面CD推动更省力，故A错误；
B、根据功的原理可知，沿斜面CD推动不能省功，故B错误；
C、由W＝Gh可知，G与h均相等，所以斜面CD推动和AB推动，工人克服货物重力做的功相等，故C正确；
D、由P＝可知，W相同，时间的大小不确定，所以沿两个斜面推货物，工人克服货物重力做功的功率不一定相同，故D错误。
故选：C。
30．如图甲所示，重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台（图乙）。已知拉力为350N，箱子沿板移动了2m，升高1m，用时20s。下列说法错误的是（　　）
A．箱子对水平地面的压强是2500Pa
B．将箱拉高1m所做的有用功是500J
C．上移过程中拉力做功的功率35W
D．箱子受到斜面对它的摩擦力为150N
【解答】
A.重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上，箱子对水平地面的压强p＝＝＝2500Pa；故A正确；
BC.现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台（图乙）。已知拉力为350N，箱子沿板移动了2m，升高1m，用时20s。有用功W有＝Gh＝500N×1m＝500J；
拉力做功W总＝Fs＝350N×2m＝700J；
拉力做功的功率P＝＝＝35W；故B、C正确；
D.将该箱子匀速拉上平台做的额外功W额＝700J﹣500J＝200J；克服斜面摩擦做的功是额外功，W额＝fs，物体受到的摩擦力f＝＝＝100N；故D错误。
故选：D。
二．填空题
31．亚运志愿者们在巡视时，发现路边有石块滚落在公路上。若志愿者在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，撬棒的支点是 　C　点。若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1，撬棒的支点是 　A　点。
【解答】解：读图可知，当沿DN方向用力撬石块l时，杠杆围绕C点转动，因此C为此时的支点；当沿DM方向用力撬石块l时，杠杆围绕A点转动，因此A为这时的支点；
故答案为：C；A。
32．杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆，由图可知它的支点是　C　点（填“A”、B”或“C”），请在答题卷的图中画出动力臂L1。
【解答】如图所示，在拉力的作用下吊桥绕着点C转动，所以它的支点在C点；
动力作用在A点，方向沿绳子斜向上，过支点C做动力F作用线的垂线段，即为动力臂L1，如下图所示：
故答案为：C；动力臂L1见解答图。
33．图甲是一种落地式海报架，图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆，水平向右的风将其吹倒的瞬间，支点是 　C　（选填“B”或“C”）。适当增大∠BAC角度的大小，能否使海报架抵抗更大的风力？判断并说明理由 　能；增大∠BAC角度，重力G的力臂L2越长　。
【解答】
（1）根据图片可知，水平向右的风将其吹倒的瞬间，只有C点不动，故支点为C点；
（2）从支点到动力作用线的距离叫动力臂，重力G的力臂L2，如图所示：
当∠BAC角度越大时，重力G的力臂L2越长，重力G大小不变，且结合图示和力臂的概念可知风力的力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，此时可承受更大的风力，故若要使海报架抵抗更大的风力，应增大∠BAC角度。
故答案为：C；能；增大∠BAC角度，重力G的力臂L2越长。
34．一根轻质杠杆AB，长为1.5m，用细绳系于O点处悬挂起来，在A、B端各挂一个重物，此时杠杆处于静止状态，其中OA＝2OB，如图所示。则：
（1）如图所示杠杆 　是　（填“是”或“不是”）处于平衡状态。
（2）B端物体重30N，则A端物体重 　15　N。
【解答】（1）杠杆处于静止或匀速转动，则杠杆平衡，此时杠杆静止，故是平衡态；
（2）由数学知识可知，此时的动力臂与阻力臂之比等于OA与OB之比，即；
根据杠杆平衡可得：FAL1＝GBL2，＝15N。
故答案为：是；15。
35．在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。
（1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力，先将头向前抬起，可以减小 　阻　力臂；在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 　变小　；
（2）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析，其实质是改变 　功率　的大小。
【解答】
（1）先将头向前抬起，人的重心向右移动，可以减小阻力臂；在平躺至坐起的过程中，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知，动力会变小；
（2）做仰卧起坐时，每次所做的功相同，同学们可以改变仰卧起坐的快慢，则做功的功率发生了改变，所以其实质是改变功率的大小。
故答案为：（1）阻；变小；（2）功率。
36．小金推着购物车在超市购物，如右图所示，购物车和货物的总重为100N，A点离地面距离为0.9m，B、C点为车轮与地面的接触点，当购物车前轮遇到障碍物时，小金先后两次在A点对购物车施加了最小作用力，使车的前后轮分别越过障碍物。第一次施加的力的方向为 　垂直AB所在直线向下　；第二次的施力大小为 　20　N。
【解答】当购物车前轮遇到障碍物时，支点为B轮，故应在A端施加一个垂直AB所在直线向下的力时，所用的力是最小的；
当购物车后轮B遇到障碍物时，小明应竖直向上提扶把，车体是绕着C点转动的，故C点就是支点，故应在A端施加一个垂直AC所在直线向上的力时，所用的力是最小的；由图知，此时L动＝＝1.5m，L阻′＝0.3m，
由杠杆平衡条件可知：F′L动′＝GL阻′，
即；F′×1.5m＝100N×0.3m，
解得F＝20N。
故答案为：垂直AB所在直线向下；20。
37．如图甲所示的拆解器是玩乐高的工具之一，图乙为某次拆解过程，若作用在A点上的力为54N，并瞬间在力的方向上移动了2cm。
（1）图乙所示使用拆解器时，拆解器相当于 　省力　杠杆。
（2）在本次使用拆解器的过程中，人体消耗了 　化学　能转化成机械能，对拆解器做了 　1.08　J的功。
【解答】
（1）根据乙图可知，使用拆解器时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
（2）在本次使用拆解器的过程中，人体消耗了化学能转化成机械能；
对拆解器做的功：W＝Fs＝54N×0.02m＝1.08J。
故答案为：（ 1 ）省力；（2）化学；1.08。
38．如图所示，小科用180N的拉力F使重1000N的物体以1m/s的速度做匀速直线运动，已知物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.3倍。
（1）绳子自由端移动的速度是 　2m/s　。
（2）物体受到的拉力为 　300N　。
（3）滑轮组的机械效率为 　83.3%　。
【解答】
（1）由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝2，绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝2×1m/s＝2m/s；
（2）物体做匀速直线运动，水平方向受力平衡，物体受到的拉力：F物＝f＝0.3G＝0.3×1000N＝300N；
（3）滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝≈83.3%。
故答案为：（1）2m/s；（2）300N；（3）83.3%。
40．盘山公路相当于 　斜面　，是一种省力的简单机械。当汽车在盘山公路上行驶时，公路的倾斜角度越小，汽车对公路的压力 　越大　（选填“越大”、“越小”或“不变”）。
【解答】盘山公路相当于斜面，省力费距离，是一种省力的简单机械。当汽车在盘山公路上行驶时，公路的倾斜角度越小，汽车对公路的压力越大。
故答案为：斜面；越大。
41．如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能 　增大　（选填“增大”“减少“不变”），若推力分别为F1、F2，斜面的机械效率分别为η1、η2，则F1　＜　F2，η1　＝　η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
【解答】物体匀速运动，物体的动能不变，物体的高度增加，物体的重力势能增大，机械能等于动能与势能的总和，则物体的机械能增大，AC＞BC，∠CAB＝30°，由图可知斜面AC倾斜角度小于BC的倾角，所以物体沿AC运动时推力较小，即F1＜F2；
由题知，AC和BC是两个光滑的斜面，额外功为0，根据W＝Gh可知推力在两斜面上做的有用功相同，根据η＝可知η1＝η2。
故答案为：增大；＜；＝。
二．实验探究题
42．研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”，并制作了一份“制作说明书”，如图所示。
【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的，小东进行了推论：
根据步骤①和②，由杠杆平衡原理可得：
mg×OA＝m2g×OB………………①
（m1g﹣F浮）×OA＝m2g×OC……………②
①②两式相减，可得：F浮×OA＝m2g×BC…………③
由阿基米德原理可知：F浮＝ρ液gV液
由③④可得：
（1）根据推理结果，液体密度秤刻度是均匀的原因是　根据，由于m2、V排、OA都是定值，故ρ液与BC成正比，液体密度秤刻度是均匀的　。
【制作与应用】
小东根据说明书制作了“液体密度秤”，并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证，发现测量值为0.9g/cm3，经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。
（2）其错误操作可能是　大螺母完全浸没液体中且与底接触　。
【评价与改进】
制作“液体密度秤”评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 刻度均匀、量程大 刻度较均匀、量程一般 刻度不均匀、量程小
指标二 测量精确程度高 测量精确程度一般 测量精确程度低
（3）根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”，请你提出一条合理的改进意见　增大大螺母的体积或减小小螺母的质量　。
【解答】
（1）由图可知，V排＝V大螺母；由式③和④可得，ρ液gV排×OA＝m2g×BC，则，由于m2、V排、OA都是定值，故ρ液与BC成正比，液体密度秤刻度是均匀的；
（2）排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作，，由m2、OA是定值，已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证，发现测量值为0.9g/cm3，密度偏大了，BC偏小，说明小螺母向左移动较多，因而是浮力大螺母的拉力减小过多，可能是故大螺母完全浸没液体中且与底接触，使得拉力偏小；
（3）由知，增大大螺母的体积或减小小螺母的质量可以提高精确度。
故答案为：（1）根据，由于m2、V排、OA都是定值，故ρ液与BC成正比，液体密度秤刻度是均匀的；（2）大螺母完全浸没液体中且与底接触；（3）增大大螺母的体积或减小小螺母的质量。
43．杆秤（如图甲）是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤（如图乙）。
【制作步骤】
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A”处。
③系秤纽：在秤杆的“B”处系上绳子。
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”。
⑤定刻度：……
【交流评价】
（1）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向 　右　侧移动。
（2）步骤④标零线的目的是 　避免杆秤自身重力对称量的干扰　。
（3）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是 　均匀　（选填“均匀”或“不均匀”）的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为 　小思　的方法更合理。
小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体 ；按上述方法直到标出所有刻度。
小思：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份，依次标上相应刻度。
【解答】
（1）当在秤盘上没有放置物体时，秤杆在水平位置平衡后，秤砣所挂的位置为“0”；
当在秤盘上放置物体称量时，由杠杆的平衡条件（m物gAB＝m秤砣gBO）可知，在秤砣质量和AB不变的情况下，要使秤杆在水平位置平衡，应增大BO的大小，即秤砣应从“0”刻度向右侧移动；
（2）如图，秤钩处不放物体时，杆秤平衡，则O点作为杆秤对应的质量刻度值为0g；
该杆秤所能测量的物体质量的最大时，秤砣M在C点，
根据杠杆平衡条件，可知：G物×AB＝G秤砣×BC，
则G物＝ BC，由于AB和G秤砣是定值，
所以G物与BC成正比，即杆秤的刻度是均匀；
图乙中，B点是支点，当在秤盘上没有放置物体时，秤砣挂在“0”点与杆秤自重平衡，所以步骤④标零线的目的是避免杆秤自身重力对称量的干扰；
（3）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的，所以定刻度时，小科的方法比较麻烦，而小思的方法比较简单，更合理。
故答案为：（1）右；（2）避免杆秤自身重力对称量的干扰；（3）均匀；小思。
44．小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤：
步骤一：用刻度尺测出OE的长度L0。
步骤二：把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。
步骤三：　用刻度尺测出OD的长度L1　。
步骤四：利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。
（1）实验中，将硬棒调节至水平位置平衡的好处是 　便于测量力臂　。
（2）请根据小东的实验思路，将步骤三补充完整：　用刻度尺测出OD的长度L1　。
（3）ρ油的表达式为：　ρ油＝ ρ　。（用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示）
【解答】
（1）实验中，将硬棒调节至水平位置平衡的好处是便于测量力臂。
（2）在步骤2中，把金属块B浸没在待测油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；本实验是杠杆平衡条件和浮力知识来测油的密度，仿照步骤1，故应该用刻度尺测出OD的长度L1。
（3）设B物体的体积为VB，其重力GB＝mBg＝ρVBg，
当两物体都在空气中时，根据杠杆的平衡条件可得：
ρVBg OC＝GA L0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
把金属块B浸没在油中时，B将受到油向上的浮力作用，其浮力F浮＝ρ油gVB，
则根据杠杆的平衡条件得：（ρVBg﹣ρ油gVB） OC＝GA L1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由②÷①化简可得：ρ油＝ ρ。
故答案为：（1）便于测量力臂； （2）用刻度尺测出OD的长度L1；（3）ρ油＝ ρ。
45．小红在研究滑轮组机械效率与哪些因素有关的实验中，所用装置如图所示，每个钩码重2N，测得的数据如表：
次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3 74%
2 6 0.1 0.3
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
（1）第2次测量中，测力计示数如乙图。由乙图可知拉力大小为 　2.4　N；第2次实验测得的机械效率为 　83%　；（结果保留整数）
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用 　丙　（填“甲”、“乙”或“丙”）图装置完成的；
（3）分析第3、4次实验数据得出结论：　机械效率与提升物体的高度无关　；
（4）生活中汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。汽车制造厂用新材料减轻车身重量来提高效率，这种方法运用了实验中 　1、3　两次数据分析得出的结论。
【解答】
（1）由图乙可知拉力为2.4N；第2次实验测得的机械效率为：
η＝＝＝≈83%；
（2）由表格中第4次实验的数据可知，连接动滑轮的绳子的段数为n＝＝＝5，即使用的是图丙装置进行的实验；
（3）分析第3、4次实验数据可知，物体提升的高度变大，机械效率不变，即机械效率与提升物体的高度无关；
（4）分析第1、3次实验数据可知，使用的是不同的滑轮组，第3次机械效率低，说明动滑轮的个数增多，机械效率减小；汽车制造厂用新材料减轻车身重量来提高效率，这种方法运用了实验中1、3两次数据分析得出的结论。
故答案为：（1）2.4；83%；（2）丙；（3）机械效率与提升物体的高度无关；（4）1、3。
46．项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀，估读时误差较大，由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】
液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小；根据密度公式ρ＝，想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具（如图甲），刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
（1）杆秤的工作原理是 　F1L1＝F2L2　。
【产品制作】
器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣）。
步骤：
①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”。
②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度。
③杯中加水200cm3至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“1”刻度（单位g/cm3）。
④以AB两点之间长度的为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。
（2）在制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），要调至水平位置平衡，秤砣应往　右　侧移动。
【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】
（3）为了制作出精确度更高的“密度秤”，下列改进措施可行的是 　AB　。
A．把秤纽位置往远离秤钩一侧移动 B．减小秤砣的质量
C．减少加入杯中的液体体积 D．换用更细的秤杆
（4）小科同学通过测量图乙中的以下数据，OC＝10cm、OA＝5cm、OD＝55cm、秤砣（金属块）的质量为100g，计算出该杆秤D点的密度为 　2.5×103　kg/m3。
【解答】
（1）通过图示的模型结合杠杆的定义，即可确定它用到的相关知识，杆秤的工作原理是杠杆平衡原理，即F1L1＝F2L2；
（2）秤杆出现左低右高现象，根据杠杆平衡原理，右侧的动力和动力臂的乘积小于左侧阻力和阻力臂
的乘积，所以向右移动秤砣，增大动力臂，可以达到水平平衡；
（3）
A、把秤纽位置往远离秤钩一侧移动，说明阻力臂增大，根据杠杆平衡原理F1L1＝F2L2，动力和阻力不变，动力臂也要随着增大，AB两点之间长度增大，密度秤会更精确，故A正确；
B、减小秤砣的质量，说明动力减小，根据杠杆平衡原理F1L1＝F2L2，动力臂也要随着增大，AB两点之间长度增大，分度值更小，密度秤会更精确，故B正确；
C、杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，G0×L1＝G砣×LA；
杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，（G0+G水）×L1＝G砣×LB；联立两式可得G水＝；
杯中加某种液体至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在AB中某一点E处，水平位置平衡时，可得G液＝；＝；当液体体积和水的体积相同时，液体和水的密度比就是重力比，也为长度比；如果减少加入杯中的液体体积，则不能通过密度秤得到液体的密度大小，故C错误；
D、由上述计算可知，秤杆的重力不影响最后的密度结果，故D错误；
（4）杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度，此时m秤砣gLOA＝G桶LOC，
解得：G桶＝＝＝0.5N；
设该杆秤D点的密度为ρ，此时杠杆平衡，由杠杆的平衡条件得：（ρVg+G桶）LOD＝m秤砣gLOD，
代入数据得：（ρ×200×10﹣6m3×10N/kg+0.5N）×10cm＝100×10﹣3kg×10N/kg×55cm，
解得：ρ＝2.5×103kg/m3。
故答案为：（1）F1L1＝F2L2；（2）右；（3）AB；（4）2.5×103。
三．解答题
47．学校举行“把时间称出来——复刻秤漏”项目化学习活动。秤漏是一种古代计时工具，主要由显时系统和供水系统两部分组成。显时系统主要构件为秤杆、秤砣、受水壶等，其中秤杆质量分布均匀，并在秤杆上标有时间刻度。称漏法中记载：“漏水一斤，时过一刻”，通过称量受水壶中水的质量来计量时间。在初次校准后，需要知道当日时刻，仅需移动秤砣即可在秤杆上读出时间。
如表是学校制定的评价指标。
评价等级 评价等级
优秀 合格 待改进
最小刻度 1﹣10分钟 10﹣30分钟 30﹣60分钟
量程 15小时﹣24小时 12﹣15小时 不足12小时
如图为小科设计的秤漏模型图。
【产品制作】
①在A处悬挂一个空桶并保持不动，已知QA为5cm，移动秤砣至悬挂点B，使木棒重新回到水平平衡状态，测得OB为6cm，并将该点标记为0刻度线。
②供水系统以40g/h的速度为空桶均匀供水小时后，移动秤砣，当木棒达到水平平衡时，将此时的悬挂点C标记为1小时，测出BC的距离L，标记为“1小时”。
③离C点L处标上“2小时”，以此类推，在整个秤杆上均匀的刻上刻度。
（1）经过一段时间后，受水壶中水量增加，应该如何移动秤砣以读出时间？　秤砣向右移动使得杠杆平衡，根据距离读出时间　。
（2）秤砣质量50克，计算BC的距离L的长度。（写出计算过程）
【产品检测】
（3）秤杆总长55cm，最小刻度为1cm。小科使用匀速出水装置作供水系统；结合评价指标，判断该模型图的评价等级为 　合格　。
【解答】
（1）经过一段时间后，受水壶中水量增加，左侧的动力增大，动力臂和阻力不变，则阻力臂变大，故秤砣向右移动使得杠杆平衡，根据距离读出时间；
（2）根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2知，m桶gQA＝m砣gQB；﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
加水后，（m桶+m水）gQA＝m砣gQC；﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
2小时加水的质量m水＝40g/h×2h＝80g；
联立①②有m水QA＝m砣BC；80g×5cm＝50g×BC；解得BC＝8cm；
（3）根据2小时移动了8cm，每cm表示0.25h；
秤杆总长55cm，可以移动的长度BC'＝55cm﹣5cm＝50cm，
计时t＝50cm×0.25h/cm＝12.5h，根据表格的指标，属于合格等级。
故答案为：（1）秤砣向右移动使得杠杆平衡，根据距离读出时间；
（2）BC的距离L的长度为8cm；（3）合格。
48．如图所示，轻质木板OB可绕O点转动，OB长1.2m，细线AB能承受的最大拉力为60N，在C点放一重为36N的物体M，OC长10cm，此时木板在水平位置处于静止状态，现在物体M上再加一水平向右的拉力F，大小为10N，恰好使物体M在木板上匀速移动。
（1）物体受到的摩擦力为多少？
（2）当物体静止在C点时，绳子的拉力是多少？
（3）以绳子拉力作为动力，当物体离O点的距离为 　0.6m＜d≤1m　范围内时，此杠杆为费力杠杆。（写出计算过程）
【解答】
（1）因物体M在木板上匀速移动，故物体M受到的滑动摩擦力：f＝F＝10N；
（2）由数学知识可知，绳子拉力的力臂：L'＝OB＝×1.2m＝0.6m＝60cm，
由杠杆平衡条件可得：F'×L'＝G×OC，代入数据有：F'×60cm＝36N×10cm，解得：F'＝6N；
（3）由杠杆平衡条件可知，动力臂小于阻力臂时，动力大于阻力，此时杠杆为费力杠杆，
因此阻力臂L2＞L'＝0.6m，
当细线AB承受的拉力最大为60N时，由杠杆平衡条件可得：Fmax×L'＝G×L2max，
代入数据有：60N×60cm＝36N×L2max，则L2max＝100cm＝1m，
所以物体离O点的距离范围为0.6m＜d≤1m时，此杠杆为费力杠杆。
答：（1）物体受到的摩擦力10N；（2）当物体静止在C点时，绳子的拉力是6N；（3）0.6m＜d≤1m。
49．如图甲所示燕尾夹包括夹柄和夹体，夹体的截面为三角形。夹柄是钢丝制成，与夹体相连接的一端可活动，燕尾夹柄可简化为杠杆ABC，其中AB＝BC，以图乙方式按住C点打开该夹子，力F垂直于夹柄所在平面。
（1）杠杆ABC的支点为 　B　（选填“A”“B”或“C”）。
（2）若F大小为10N时，刚好可以打开夹子，则夹体给杠杆的作用力至少为多少牛？
（3）在不改变夹体的前提下，为能更轻松的打开夹子，可以使用什么办法，并列式说明理由。
【解答】
（1）图中的燕尾夹，绕着B点转动，支点是B点；
（2）作用力垂直于燕尾所在平面时，动力臂是BC，阻力臂是AB，AB＝BC，即动力臂等于阻力臂，
此时动力与阻力相等，若F大小为10N时，刚好可以打开夹子，则夹体给杠杆的作用力最小是10N，作用在A点；
（3）由杠杆的平衡条件可得：F1L1＝F2L2，在不改变夹体的前提下，阻力和阻力臂都不变，为能更轻松的打开夹子（即减小动力），应该增大动力臂，所以可以换用长度更长的夹柄。
答：（1）B；（2）夹体给杠杆的作用力至少为10N；（3）换用长度更长的夹柄。
50．钓鱼是目前最受欢迎的户外休闲活动之一。如图甲是人坐在钓箱上垂钓时的情景。该钓箱长40cm、宽25cm、高30cm，空箱时，整箱质量仅5kg，轻便易携，还可以安装遮阳伞等配件。
（1）小明把空箱向上搬100cm后放到车上，向上搬100cm的过程中小明对钓箱做了多少功？
（2）空箱时，钓箱可以近似看作是一个质量分布均匀的长方体，如图乙，试计算把左侧底边稍微抬离地面需要施加的最小力是多少牛。
（3）如图丙，若风从左往右吹，安装遮阳伞后，钓箱容易发生翻倒。除遮阳伞外，钓箱（包括箱内的物品）重心可近似看做在钓箱的几何中心。遮阳伞（包括伞杆）的质量为4kg，重心在M点下方30cm处。已知某时刻遮阳伞承受的水平风压为20N/m2，遮阳伞承受该风压的等效垂直面积为1.5m2，风压的作用点可视为M点。为了使钓箱不翻倒，至少应该在钓箱内放多少千克的重物？（空气对遮阳伞的升力忽略不计）
【解答】
（1）空钓箱的重力为：G＝mg＝5kg×10N/kg＝50N；
小明对钓箱做的功为：W＝Gh＝50N×1m＝50J；
（2）钓箱可以近似看作是一个质量分布均匀的长方体，把左侧底边稍微抬离地面时，要使施加的力最小，则动力臂应该是最大的，如下所示：
；
当AB为动力臂时，此时的动力臂最大；L1＝AB＝＝50cm；
钓箱重力的力臂为：L2＝×40cm＝20cm；
根据杠杆的平衡条件可知，所需的最小动力为：F＝＝＝20N；
（3）遮阳伞承受风压的面积为1.5m2，某时刻风压为20N/m2，则风力的大小为：
F1＝1.5m2×20N/m2＝30N，
根据杠杆平衡条件可得G0L0＝F1L1，即G0××40cm＝30N×（105cm+30cm+5cm），
解方程可得G0＝210N，
钓箱内放重物的质量：m′＝＝＝16kg。
答：（1）小明对钓箱做的功为50J；
（2）把左侧底边稍微抬离地面需要施加的最小力是20N；
（3）当人离开钓箱后，为了使钓箱不翻倒，至少应该在钓箱内放16kg的重物。
51．如图甲是一个家用的抽水马桶，每次按压冲水旋钮出水后，水箱会自动流进一定量的水，水位上升到一定高度后，可以自动停止进水。项目化小组通过查阅资料学习了它的工作原理后，计划制作一个模型，具体设计如图乙：当水箱中的水位较低时，进水口进水，浮球随水箱水面上浮，达到设定水位后，金属杆AOB（O为支点）带动针阀下降堵住进水口，从而稳定水箱水位。O点还可以调节松紧，以方便固定金属杆OB在不同角度。
（1）产品设计：已知针阀对进水阀门的压力达到6牛时，进水阀被关严而停止进水。小组同学计划用一个重2牛、体积为500厘米3的浮球来装配模型，当OA＝10厘米时，请计算出OB的最短长度。（摩擦力和金属杆的质量、针阀的质量均忽略不计，下同）
（2）产品测试：项目小组在实际测试过程中发现，每次水箱进水后，此时浮球未浸没，但水箱中的水量比较少（这样影响冲水的实际效果），这时需要对浮球和金属杆AOB做出改进的方案是 　可以减小浮球的体积使得全部浸没而提高水位；也可以按照图中将OB逆时针转动一定的角度，使得水位提高　。（写出2点）
【解答】
（1）浮球浸没时受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10﹣6m3＝5N，浮球的重力G＝2N，则B端受到向上的压力FB＝5N﹣2N＝3N，根据杠杆平衡原理：FA×OA＝FB×OB，
即6N×10cm＝3N×OB，解得OB＝20cm；
（2）在实际测试过程中发现，每次水箱进水后，此时浮球未浸没，可以减小浮球的体积使得全部浸没而提高水位；也可以按照图中将OB逆时针转动一定的角度，使得水位提高。
答：（1）OB的最短长度为20cm；
（2）可以减小浮球的体积使得全部浸没而提高水位；也可以额按照图中将OB逆时针转动一定的角度，使得水位提高。
四．计算题
52．如图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
（1）图乙是自动开合小壶盖简化侧视图，OA是小壶盖，C是其重力作用点，请在图乙中画出小壶盖重力的力臂。
（2）B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动，小壶盖质量为4g，OA＝3cm，OC＝1.4cm，OB＝1cm，∠AOB＝135°，要求倒水时，壶身最多倾斜45°，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围（配重柄的质量和O点处摩擦均忽略不计，取1.4。如若不能整除，结果保留2位小数）。
【解答】
（1）支点到小壶盖重力作用线的距离为小壶盖重力的力臂L1，如下图：
（2）小壶盖的重力为G1，对应的力臂为L1，当壶身倾斜∠DOC＝45°时，
此时的配重质量最小m2；
由杠杆的平衡条件得：F1L1＝F2L2G1 cos45°OC＝G2OB m1gcos45°OC＝m2gOB
4g××1.4cm＝m2×1cm
解得：m2＝3.92g
当壶身竖直时，最大配置质量m21
由杠杆的平衡条件得：F1L11＝F21L21 G1OC＝G2OBcos∠EOB m1gOC＝m21gOC cos45°
4g×1.4cm＝m2× 解得：m21＝8g
故配置质量取值范围：3.92g﹣8g；
故答案为：（1）见解答；（2）配置质量取值范围：3.92g﹣8g。
53．高速公路ETC收费系统，对过往车辆无需停车即能实现收费。如图甲是某高速公路入口处的ETC通道示意图，现有一辆总质量为1800kg的汽车，在进入ETC收费岛区域前S1＝50m处开始减速，经t1＝4s后运动至ETC收费岛（图中阴影区域）边界，然后再经t2＝6s匀速通过ETC收费岛，其长S2＝36m。（不计车长，g取10N/kg）求：
（1）汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度；
（2）ETC通道入口处常用横杆来控制车辆的进出，如图乙所示，若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，且可绕O点转动，重力G＝120N，AB＝3.0m，AO＝0.3m，要匀速转动提升横杆，让车辆通过，对横杆A端施加的拉力F至少是多大；
（3）若汽车车轮与水平地面的总接触面积为0.1m2，求汽车静止时对水平地面的压强。
【解答】
（1）由题意可知，汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度大小为：
v＝＝＝＝8.6m/s；
（2）横杆AB粗细相同、质量分布均匀，所以其重心C在几何中心上，支点为O，则OA就是动力臂，OC就是阻力臂，
已知AB＝3.0m，AO＝0.3m，则阻力臂OC＝AB﹣OA＝×3.0m﹣0.3m＝1.2m，
由杠杆的平衡条件可得：F×OA＝G×OC，
则F＝＝＝480N；
（3）汽车的自重：G车＝mg＝1800kg×10N/kg＝1.8×104N，
汽车对地面的压强：p＝＝＝1.8×105Pa。
答：（1）汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度为8.6m/s；
（2）对横杆A端施加的拉力F至少是480N；
（3）汽车静止时对水平地面的压强为1.8×105Pa。
第1页（共1页）九年级科学上册 核心概念专题集训
专题9 简单机械
一．选择题
1．如图所示的伸缩隔离柱常用来分流人群，其顶端的布带由内部弹性装置固定。当布带被向右拉出时，将隔离柱看作杠杆，则其支点及所受拉力的示意图正确的是（　　）
A． B． C． D．
2．长期低头会对颈部肌肉造成损伤，图中A点为头部重力作用点，B点为颈部肌肉受力点，下列能正确表示人低头时杠杆示意图是（　　）
A．B． C．D．
3．用圆形磁块将一长方形硬卡纸固定在黑板上，则松手后下列固定方式中硬卡纸最容易转动的是（　　）
A． B． C． D．
4．如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图，他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时，下列改进方法可行的是（　　）
A．减少横杆右端的人数 B．将支架向左移动
C．横杆右端的人向支架靠近 D．增大横杆上悬绳与支架间的距离
5．在刚刚落幕的校第76届运动会上，同学们努力拼搏，携手奋进，展现了“致偶像志少年”的校运精神。根据所学内容回答下面小题。运动会期间工作人员运送东西，将长为L质量不计的木棒置在肩上C点，木棒A端挂一个重为G的物体，他用手压住B端使木棒保持水平平衡，用手压B端不动，移动木棒，改变CB的长度记为x，则木棒对肩膀的压力F随x的变化关系图像为（　　）
A．B． C．D．
6．如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力F，使木杆从OA位置匀速转到水平位置的过程中，力F的大小将（　　）
A．逐渐变大
B．逐渐变小
C．先变大，后变小
D．先变小，后变大
7．如图，用竖直向上的力F抬起一根放在水平地面上的均匀木棒的一端，使木棒能够绕另一端转动，关于这一过程的下列说法正确的是（　　）
A．F的力臂逐渐变小
B．F逐渐变小
C．F和它相应的力臂的乘积保持不变
D．木棒具有的机械能保持不变
8．一根轻质杠杆可绕O点转动，在杠杆的中点挂一重物G，在杆的另一端施加一个方向始终保持水平的力F，如图。力F使杆从所示位置慢慢抬起的过程中，力F和它的力臂LF、重力G和它的力臂LG的变化情况（　　）
A．F增大，LF减小 B．F减小，LF增大
C．G不变，LG减小 D．G不变，LG不变
9．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。为了切断甘蔗，下列最省力的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
10．如图所示是《天工开物》中就记录的舂米工具。人在A端用力踩下后立即松脚，B端的碓就会立即下落，打在石臼内的稻谷上，从而把谷物打碎，舂米工具在使用时是（　　）
A．省力杠杆 B．费力杠杆 C．等臂杠杆 D．省功杠杆
11．下面四种生活中常见的工具，以如图所示的方式使用，属于省力杠杆的是（　　）
A．食品夹 B．筷子 C．核桃夹D．鱼竿
12．如图甲是一种可以单手开启酒瓶盖的开瓶器，其实质是杠杆。观察并分析图乙，下列说法正确的是（　　）
A．该杠杆的支点是A点 B．该杠杆可以省距离
C．该杠杆可以省力 D．沿F2方向开瓶用力最小
13．现有史籍中最早讨论滑轮的是《墨经》。书中将向上提举重物的力称为“挈”，将自由往下降落称为“收”，将整个滑轮称为“绳制”（图1）。现分别用甲、乙两个力替代“收”（图2），使重物在相同的时间内匀速上升相同高度。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．使用这个滑轮能省力 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．甲拉力使绳自由端移动的速度小于乙拉力使绳自由端移动的速度
14．如图所示，分别用力F1、F2、F3，匀速提起重物A，若不计摩擦，关于三个力的大小关系，下列选项中正确的是（　　）
A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F1＞F2＝F3 D．F1＜F2＜F3
15．小乐用如图所示的两种方式竖直匀速提升某物体，且都使物体上升了2m。已知物体重200N，滑轮重40N，提升时的拉力分别为F甲和F乙。若不计绳重和摩擦，则在提升过程中（　　）
A．F甲＝240N B．F甲做的功为240J
C．F乙向上移动距离为4m D．F乙所做的功为440J
16．如图所示，在水平拉力F的作用下重100N的物体A，沿水平桌面做匀速直线运动，弹簧秤B的示数为10N，则拉力F的大小为（　　）N，物体A与水平桌面的摩擦力大小（　　）N。
A．200N；10N B．200N；20N C．20N；10N D．20N；20N
17．一辆汽车不小心陷进泥潭后，若司机按如图所示的甲、乙两种方法将汽车从泥潭中匀速拉出相同的距离，不考虑滑轮、绳子的重和滑轮绳子间的摩擦力，则下列分析正确的是（　　）
A．甲组比乙组省力 B．乙组比甲组省力
C．甲组比乙组做功多 D．乙组比甲组做功多
18．如图所示，用三种方法拉动同一物体以相等速度v匀速上升相同的高度h。拉力F1、F2、F3的功率分别是P1、P2、P3，绳子自由端移动的速度分别为v1、v2、v3。不计滑轮与线及滑轮与转轴之间的摩擦，不计滑轮、绳的重量。则下列判定正确的是（　　）
A．F1＜F2＜F3 B．v1＞v2＞v3 C．P1＞P2＞P3 D．P1＝P2＝P3
19．如图所示，小明用滑轮提升某一重物，G物＝200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2米。下列说法正确的是（　　）
A．F甲＝200N，并向上移动2米
B．F甲＝100N，并向上移动2米
C．F甲＝100N，并向上移动4米
D．F甲＝400N，并向上移动1米
20．如图是小金家阳台上的手摇晾衣架，衣服和晾衣架的总重为100牛，在拉力作用下5s内使衣服匀速上移了1m，不计滑轮重、绳重及摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．A为动滑轮，B为定滑轮
B．利用该装置能省力，也能改变力的方向
C．衣服匀速上升时，摇柄对绳的拉力F为20牛
D．拉力的功率为80W
21．用如图所示的三个装置先后提升同一个物体G，若不考虑滑轮的自重和摩擦，作用于绳子自由端的拉力F1、F2、F3的大小关系是（　　）
A．F1最大 B．F2最大 C．F3最大 D．一样大
22．在野外用滑轮组拉越野车脱困时的情景如图所示，有关力的分析正确的是（　　）
A．车对地面的压力与车的重力是一对平衡力
B．车拉滑轮组的力与滑轮组对车的拉力是一对平衡力
C．脱困必需2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为1200N
D．脱困必需2400N的拉力时，绳索自由端的力F至少为800N
23．如图所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，且绳重和摩擦不计。用它们分别将质量相同的重物匀速提升相同高度，若拉力均竖直向上，两装置中，下列四个科学量不相同的是（　　）
A．额外功 B．有用功 C．机械效率 D．拉力大小
24．如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体，滑轮质量均相等且G动小于G物，在相同的时间内物体被提升的高度也相等，不计绳重和摩擦，下列说法不正确的是（　　）
A．三个装置所做的有用功为W甲＝W乙＝W丙 B．绳子自由端移动的速度关系为v甲＜v乙＜v丙
C．绳子自由端的拉力大小为F甲＞F乙＝F丙 D．三个装置的机械效率为η甲＞η乙＝η丙
25．如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯工作的情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在10s内将重20N的轿厢连同内部重5N的物品一起匀速升高了1m，忽略绳重和摩擦，下列说法中正确的是（　　）
A．绳端的移动速度为0.1m/s
B．绳端拉力大小为12.5N
C．拉力F做功的功率为3W
D．滑轮组的机械效率为90%
26．杭州亚运会以其热情周到的志愿服务、精彩高超的赛事水平收获来自世界的关注和好评。下列小题为运动员参赛情景，请回答相应问题。如图中的皮划艇运动员一手支撑住桨柄的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看作是一个杠杆。下列船桨模型中最合理的是（　　）
27．如图所示，为了把两件相同的货物搬运到平板货车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面（AB＜CD，且B、D等高），用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件货物以同样的速度沿斜面CD推上顶端。下列说法正确的是（　　）
A．沿斜面AB推动更省力 B．沿斜面CD推动更省功
C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功一定相同
D．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同
28．如图甲所示，重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台（图乙）。已知拉力为350N，箱子沿板移动了2m，升高1m，用时20s。下列说法错误的是（　　）
A．箱子对水平地面的压强是2500Pa
B．将箱拉高1m所做的有用功是500J
C．上移过程中拉力做功的功率35W
D．箱子受到斜面对它的摩擦力为150N
二．填空题
29．亚运志愿者们在巡视时，发现路边有石块滚落在公路上。若志愿者在撬棒D点沿DN方向用力撬起石块1，撬棒的支点是 点。若救援队员在撬棒D点沿DM方向用力撬起石块1，撬棒的支点是 点。
30．杠杆在我国古代就有了许多巧妙的应用。护城河上安装使用的吊桥就是一个杠杆，由图可知它的支点是 点（填“A”、B”或“C”），请在答题卷的图中画出动力臂L1。
31．图甲是一种落地式海报架，图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆，水平向右的风将其吹倒的瞬间，支点是 （选填“B”或“C”）。适当增大∠BAC角度的大小，能否使海报架抵抗更大的风力？判断并说明理由 。
32．一根轻质杠杆AB，长为1.5m，用细绳系于O点处悬挂起来，在A、B端各挂一个重物，此时杠杆处于静止状态，其中OA＝2OB，如图所示。则：
（1）如图所示杠杆 （填“是”或“不是”）处于平衡状态。
（2）B端物体重30N，则A端物体重 。
33．在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面。
（1）仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，肌肉的拉力F为动力，先将头向前抬起，可以减小 力臂；在平躺至坐起的过程中，运动员肌肉所施加的动力变化情况是 ；
（2）同学们可以改变仰卧起坐的快慢，来控制体育锻炼的效果，从物理学角度分析，其实质是改变 的大小。
34．小金推着购物车在超市购物，如右图所示，购物车和货物的总重为100N，A点离地面距离为0.9m，B、C点为车轮与地面的接触点，当购物车前轮遇到障碍物时，小金先后两次在A点对购物车施加了最小作用力，使车的前后轮分别越过障碍物。第一次施加的力的方向为 　 　；第二次的施力大小为 　 　N。
35．如图甲所示的拆解器是玩乐高的工具之一，图乙为某次拆解过程，若作用在A点上的力为54N，并瞬间在力的方向上移动了2cm。
（1）图乙所示使用拆解器时，拆解器相当于 　 　杠杆。
（2）在本次使用拆解器的过程中，人体消耗了 　 　能转化成机械能，对拆解器做了　 　J的功。
36．如图所示，小科用180N的拉力F使重1000N的物体以1m/s的速度做匀速直线运动，已知物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.3倍。
（1）绳子自由端移动的速度是 　 　。
（2）物体受到的拉力为 　 　。
（3）滑轮组的机械效率为 　 　。
37．盘山公路相当于 　 　，是一种省力的简单机械。当汽车在盘山公路上行驶时，公路的倾斜角度越小，汽车对公路的压力 　 　（选填“越大”、“越小”或“不变”）。
38．如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB＝30°，∠C＝90°。在相等时间内把重为80N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能 　增大　（选填“增大”“减少“不变”），若推力分别为F1、F2，斜面的机械效率分别为η1、η2，则F1　＜　F2，η1　＝　η2（选填“＞”“＜”或“＝”）。
二．实验探究题
39．研习小组制作了一个可以直接测量液体密度的“液体密度秤”，并制作了一份“制作说明书”，如图所示。
【原理探析】为探究“液体密度秤”刻度是均匀的，小东进行了推论：
根据步骤①和②，由杠杆平衡原理可得：
mg×OA＝m2g×OB………………①
（m1g﹣F浮）×OA＝m2g×OC……………②
①②两式相减，可得：F浮×OA＝m2g×BC…………③
由阿基米德原理可知：F浮＝ρ液gV液
由③④可得：
（1）根据推理结果，液体密度秤刻度是均匀的原因是　 　。
【制作与应用】
小东根据说明书制作了“液体密度秤”，并对已知密度为0.7g/cm3的液体进行测量验证，发现测量值为0.9g/cm3，经排查是大螺母放入烧杯时候有错误操作。
（2）其错误操作可能是　 　。
【评价与改进】
制作“液体密度秤”评价量表
评价指标 优秀 合格 待改进
指标一 刻度均匀、量程大 刻度较均匀、量程一般 刻度不均匀、量程小
指标二 测量精确程度高 测量精确程度一般 测量精确程度低
（3）根据评价量表该小组制作的密度秤指标一被评为“优秀”，指标二被评为“合格”。为使指标二达到“优秀”，请你提出一条合理的改进意见　 　。
40．杆秤（如图甲）是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下，动手制作量程为20克的杆秤（如图乙）。
【制作步骤】
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A”、“B”。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A”处。
③系秤纽：在秤杆的“B”处系上绳子。
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”。
⑤定刻度：……
【交流评价】
（1）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向 　 　侧移动。
（2）步骤④标零线的目的是 　 　。
（3）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是 　 　（选填“均匀”或“不均匀”）的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为 　 　的方法更合理。
小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体 ；按上述方法直到标出所有刻度。
小思：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份，依次标上相应刻度。
41．小东想估测出某种油的密度ρ油，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E，如图所示。下面是小东测出ρ油的部分实验步骤：
步骤一：用刻度尺测出OE的长度L0。
步骤二：把金属块B浸没在油中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡。
步骤三：　 　。
步骤四：利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ油。
（1）实验中，将硬棒调节至水平位置平衡的好处是 　 　。
（2）请根据小东的实验思路，将步骤三补充完整：　 　。
（3）ρ油的表达式为：　 　。（用实验中测量出的物理量和题中的已知量来表示）
42．小红在研究滑轮组机械效率与哪些因素有关的实验中，所用装置如图所示，每个钩码重2N，测得的数据如表：
次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3 74%
2 6 0.1 0.3
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
（1）第2次测量中，测力计示数如乙图。由乙图可知拉力大小为 　 　N；第2次实验测得的机械效率为 　 　；（结果保留整数）
（2）分析表中数据可知：第4次实验是用 　 　（填“甲”、“乙”或“丙”）图装置完成的；
（3）分析第3、4次实验数据得出结论：　 　；
（4）生活中汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义。汽车制造厂用新材料减轻车身重量来提高效率，这种方法运用了实验中 　 　两次数据分析得出的结论。
43．项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀，估读时误差较大，由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】
液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小；根据密度公式ρ＝，想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具（如图甲），刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
（1）杆秤的工作原理是 　 　。
【产品制作】
器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣）。
步骤：
①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”。
②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度。
③杯中加水200cm3至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“1”刻度（单位g/cm3）。
④以AB两点之间长度的为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。
（2）在制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），要调至水平位置平衡，秤砣应往　 　侧移动。
【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】
（3）为了制作出精确度更高的“密度秤”，下列改进措施可行的是 　 　。
A．把秤纽位置往远离秤钩一侧移动 B．减小秤砣的质量
C．减少加入杯中的液体体积 D．换用更细的秤杆
（4）小科同学通过测量图乙中的以下数据，OC＝10cm、OA＝5cm、OD＝55cm、秤砣（金属块）的质量为100g，计算出该杆秤D点的密度为 　 　kg/m3。
三．解答题
44．学校举行“把时间称出来——复刻秤漏”项目化学习活动。秤漏是一种古代计时工具，主要由显时系统和供水系统两部分组成。显时系统主要构件为秤杆、秤砣、受水壶等，其中秤杆质量分布均匀，并在秤杆上标有时间刻度。称漏法中记载：“漏水一斤，时过一刻”，通过称量受水壶中水的质量来计量时间。在初次校准后，需要知道当日时刻，仅需移动秤砣即可在秤杆上读出时间。
如表是学校制定的评价指标。
评价等级 评价等级
优秀 合格 待改进
最小刻度 1﹣10分钟 10﹣30分钟 30﹣60分钟
量程 15小时﹣24小时 12﹣15小时 不足12小时
如图为小科设计的秤漏模型图。
【产品制作】
①在A处悬挂一个空桶并保持不动，已知QA为5cm，移动秤砣至悬挂点B，使木棒重新回到水平平衡状态，测得OB为6cm，并将该点标记为0刻度线。
②供水系统以40g/h的速度为空桶均匀供水小时后，移动秤砣，当木棒达到水平平衡时，将此时的悬挂点C标记为1小时，测出BC的距离L，标记为“1小时”。
③离C点L处标上“2小时”，以此类推，在整个秤杆上均匀的刻上刻度。
（1）经过一段时间后，受水壶中水量增加，应该如何移动秤砣以读出时间？　 　。
（2）秤砣质量50克，计算BC的距离L的长度。（写出计算过程）
【产品检测】
（3）秤杆总长55cm，最小刻度为1cm。小科使用匀速出水装置作供水系统；结合评价指标，判断该模型图的评价等级为 　 　。
45．如图所示，轻质木板OB可绕O点转动，OB长1.2m，细线AB能承受的最大拉力为60N，在C点放一重为36N的物体M，OC长10cm，此时木板在水平位置处于静止状态，现在物体M上再加一水平向右的拉力F，大小为10N，恰好使物体M在木板上匀速移动。
（1）物体受到的摩擦力为多少？
（2）当物体静止在C点时，绳子的拉力是多少？
（3）以绳子拉力作为动力，当物体离O点的距离为 　 　范围内时，此杠杆为费力杠杆。（写出计算过程）
46．如图甲所示燕尾夹包括夹柄和夹体，夹体的截面为三角形。夹柄是钢丝制成，与夹体相连接的一端可活动，燕尾夹柄可简化为杠杆ABC，其中AB＝BC，以图乙方式按住C点打开该夹子，力F垂直于夹柄所在平面。
（1）杠杆ABC的支点为 　 　（选填“A”“B”或“C”）。
（2）若F大小为10N时，刚好可以打开夹子，则夹体给杠杆的作用力至少为多少牛？
（3）在不改变夹体的前提下，为能更轻松的打开夹子，可以使用什么办法，并列式说明理由。
47．钓鱼是目前最受欢迎的户外休闲活动之一。如图甲是人坐在钓箱上垂钓时的情景。该钓箱长40cm、宽25cm、高30cm，空箱时，整箱质量仅5kg，轻便易携，还可以安装遮阳伞等配件。
（1）小明把空箱向上搬100cm后放到车上，向上搬100cm的过程中小明对钓箱做了多少功？
（2）空箱时，钓箱可以近似看作是一个质量分布均匀的长方体，如图乙，试计算把左侧底边稍微抬离地面需要施加的最小力是多少牛。
（3）如图丙，若风从左往右吹，安装遮阳伞后，钓箱容易发生翻倒。除遮阳伞外，钓箱（包括箱内的物品）重心可近似看做在钓箱的几何中心。遮阳伞（包括伞杆）的质量为4kg，重心在M点下方30cm处。已知某时刻遮阳伞承受的水平风压为20N/m2，遮阳伞承受该风压的等效垂直面积为1.5m2，风压的作用点可视为M点。为了使钓箱不翻倒，至少应该在钓箱内放多少千克的重物？（空气对遮阳伞的升力忽略不计）
48．如图甲是一个家用的抽水马桶，每次按压冲水旋钮出水后，水箱会自动流进一定量的水，水位上升到一定高度后，可以自动停止进水。项目化小组通过查阅资料学习了它的工作原理后，计划制作一个模型，具体设计如图乙：当水箱中的水位较低时，进水口进水，浮球随水箱水面上浮，达到设定水位后，金属杆AOB（O为支点）带动针阀下降堵住进水口，从而稳定水箱水位。O点还可以调节松紧，以方便固定金属杆OB在不同角度。
（1）产品设计：已知针阀对进水阀门的压力达到6牛时，进水阀被关严而停止进水。小组同学计划用一个重2牛、体积为500厘米3的浮球来装配模型，当OA＝10厘米时，请计算出OB的最短长度。（摩擦力和金属杆的质量、针阀的质量均忽略不计，下同）
（2）产品测试：项目小组在实际测试过程中发现，每次水箱进水后，此时浮球未浸没，但水箱中的水量比较少（这样影响冲水的实际效果），这时需要对浮球和金属杆AOB做出改进的方案是 　 　。（写出2点）
四．计算题
49．如图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
（1）图乙是自动开合小壶盖简化侧视图，OA是小壶盖，C是其重力作用点，请在图乙中画出小壶盖重力的力臂。
（2）B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动，小壶盖质量为4g，OA＝3cm，OC＝1.4cm，OB＝1cm，∠AOB＝135°，要求倒水时，壶身最多倾斜45°，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围（配重柄的质量和O点处摩擦均忽略不计，取1.4。如若不能整除，结果保留2位小数）。
50．高速公路ETC收费系统，对过往车辆无需停车即能实现收费。如图甲是某高速公路入口处的ETC通道示意图，现有一辆总质量为1800kg的汽车，在进入ETC收费岛区域前S1＝50m处开始减速，经t1＝4s后运动至ETC收费岛（图中阴影区域）边界，然后再经t2＝6s匀速通过ETC收费岛，其长S2＝36m。（不计车长，g取10N/kg）求：
（1）汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度；
（2）ETC通道入口处常用横杆来控制车辆的进出，如图乙所示，若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，且可绕O点转动，重力G＝120N，AB＝3.0m，AO＝0.3m，要匀速转动提升横杆，让车辆通过，对横杆A端施加的拉力F至少是多大；
（3）若汽车车轮与水平地面的总接触面积为0.1m2，求汽车静止时对水平地面的压强。
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