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模块二 力学
第13讲 简单机械【测试】（解析版）
（试题分值：100分 测试时间：90分钟）
一、单选题(本题包括14小题,每小题3分,共42分)
1.如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是（　　）。
A．羊角锤 B．镊子
C．起瓶器 D．钢丝钳
【答案】B
【解析】羊角锤、起瓶器和钢丝钳在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，镊子在使用时，阻力臂大于动力臂，是费力杠杆，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
2.某工厂要提升一个笨重的零件，一位工人设计了图示的四种方案，不计机械重力、不计绳重和摩擦，其中最省力的是（　　）。
A． B． C． D．
【答案】D。
【解析】不计机械重力、不计绳重和摩擦。
A．用绳子直接拉物体，绳子拉力等于物体的重力，F=G物；
B．动滑轮上有两股绳子承担物体的重力，n=2，绳子的拉力；
C．定滑轮不能省力，绳子的拉力等于物体的重力，F=G物；
D．动滑轮上有三股绳子承担物体的重力，n=3，绳子的拉力；
D最省力，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
3.如图甲所示，停车场常用闸杆来控制车辆出入。将闸杆看作一个质量分布均匀的杠杆，如图乙所示，O为杠杆的支点，下列说法正确的是（　　）。
A．闸杆升起时，施加在A端的力F1为动力，此时闸杆是省力杠杆
B．闸杆升起时，沿F1方向比沿F2方向更省力
C．闸杆升起的过程中，阻力臂逐渐减小
D．适当将支点O远离B端，可以减小升起闸杆的动力
【答案】C。
【解析】A．闸杆升起时，施加在A端的力F1为动力，此时动力臂小于阻力臂，则闸杆是费力杠杆，故A错误；
B．闸杆升起时，沿F1方向比沿F2方向动力臂较短，根据杠杆的平衡条件可知，此时会更费力，故B错误；
C．闸杆升起的过程中，杠杆自身重力的方向不变，阻力的方向不变，根据力臂的定义可知阻力臂逐渐减小，故C正确；
D．适当将支点O远离B端，动力臂变小，阻力臂变大，阻力大小不变，根据杠杆平衡条件可知，升起闸杆所需的动力变大，故D错误。故选C。
4.如图所示，一均匀杠杆可以绕中点O自由转动，杠杆上垂直粘有A、B两根粗细相同的蜡烛且刚好在水平位置平衡，两蜡烛所处位置到O点的水平距离lAO=2lBO，现同时点燃蜡烛，经时间t，它们减少了相等的质量，下列说法正确的是（　　）。
A．点燃前A、B蜡烛重力之比为2∶1 B．经时间t，杠杆右端下沉
C．经时间t，杠杆左端下沉 D．经时间t，杠杆继续保持水平平衡
【答案】B。
【解析】A．点燃A、B蜡烛前，杠杆处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可知
则，故A错误；
BCD．经时间t，蜡烛燃烧后减小的重力ΔG相同，则支点左边力与力臂的乘积为
支点右边力与力臂的乘积为
由于 ，所以，
则
所以杠杆右端下沉，故B正确、CD错误。故选B。
5．在如图所示的滑轮组上挂砝码A、B后恰好静止（不计绳重、滑轮重力及摩擦）。若再在A、B下面各挂上一个质量相等的小钩码，下列说法正确的是（　　）
A．砝码A和砝码B仍保持静止
B．砝码A下降，砝码B上升
C．砝码A的动能减小，砝码B的动能增大
D．砝码A和砝码B的动能都增大
【答案】D
【解析】AB．由图可知，，不计动滑轮和绳子的自重及摩擦力的大小，则
若在A、B下面再挂一个质量相等的钩码，
所以
A上升，B下降，故AB错误；
CD．在A、B下面各挂上一个质量相等的小钩码，砝码A和砝码B质量不变，但由静止变为运动，速度变大，所以砝码A和砝码B的动能都增大，故C错误，D正确。故选D。
6.小明用图中装置提升重为400N 的物体匀速上升，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（　　）。
A．两个滑轮均为定滑轮
B．人将绳子拉过1m，物体也上升1m
C．小明对绳子的拉力为200N
D．由于小明没有竖直向下拉绳子，所以人对绳子的拉力大于200N
【答案】C。
【解析】A．由图中可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，故A错误；
B．因动滑轮上有两股绳子承重，故使用动滑轮时，物体上升1m ，则绳子的自由端会移动2m，故B错误；
C．因动滑轮上有两股绳子承重，故不计摩擦和滑动自重，绳子自由端的拉力大小为物体重力的一半，因物体重力为G=400N ，故绳子自由端拉力为200N，故C正确；
D．使用定滑轮能改变力的方向，不计摩擦和滑轮自重，沿各个方向的拉力大小相等，故D错误。
故选C。
7．如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。借助这种装置可以将1000牛的重物（不计摩擦和装置的自重）很轻便地搬运到二楼上面。下列说法正确的是（　　）。
A．可以把A、B简化看成动滑轮
B．利用该装置不能省力，但能改变力的方向
C．物体匀速上升时，人对绳的拉力为200牛
D．人将绳拉过2米时，物体也上升2米
【答案】C。
【解析】A．提升物体时，A的轴固定不动，属于定滑轮；B和物体一起移动，属于动滑轮，故A错误；
BC．由图可知，绳子的有效股数为5，不计摩擦和装置的自重，则人对绳的拉力为
利用该装置既能省力，又能改变力的方向，故B错误，C正确；
D．由图知，A、B组成滑轮组，绳子的有效股数为5，则拉力端移动距离为
人将绳拉过2m时，物体上升的高度为
故D错误。故选C。
8.如图所示，在50N的拉力F作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%，不计滑轮重和绳重，下列说法中正确的是（ ）。
A．拉力F做的功为50J B．拉力F做功的功率为5W
C．物体与地面的摩擦力为120N D．物体与地面的摩擦力为150N
【答案】C。
【解析】A．由可得物体移动的距离
s物=v物t=0.1m/s×10s=1m由图知，n=3，绳子自由端移动的距离s=ns物=3×1m=3m拉力做的总功
W总=Fs=50N×3m=150J故A错误；
B．拉力做功的功率故B错误；
CD．由可得，克服物体与地面间滑动摩擦力做的有用功
W有用=ηW总=80%×150J=120J由W有用=fs物可得，物体与地面间滑动摩擦力
故C正确，D错误。故选C。
9．如图所示，将同种材料制成的实心物体甲、乙用细绳分别挂在轻质杠杆AB的两端，杠杆在水平位置平衡。已知：G甲=150N，G乙=30N，AO∶OB=1∶3，甲物体与水平地面的接触面积为0.2m2，不计绳重。下列说法正确的是（　　）。
A．乙物体对杠杆的拉力为10N
B．甲、乙两物体质量之比为4∶1
C．水平地面对甲物体的支持力为60N
D．甲物体对水平地面的压强为750Pa
【答案】C。
【解析】A．假设甲物体对杠杆A端绳子向下的拉力为F，力臂是AO，而乙物体对杠杆B端向下的拉力
F=G乙=30N
故A错误；
B．根据可知，用同种材料制成的实心物体甲、乙，它们的体积与质量成正比，即
V甲∶V乙=m甲∶m乙=G甲∶G乙=150N∶30N=5∶1
故B错误；
C．根据杠杆的平衡条件可知，，则有
则绳子对甲物体的拉力
对甲物体受力分析可知，甲物体受到三个力的作用，分别是：重力G甲=150N，地面对甲物体的支持力F支，甲物体在三个力的作用下保持平衡，即
则有，故C正确；
D．甲物体对地面的压力与地面对甲物体的支持力是一对相互作用力，所以甲物体对地面的压力
F压=F支=60N
甲物体对地面的压强
故D错误。故选C。
10.搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（　　）。
A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用
B．推力所做的功是2500J
C．斜面的机械效率为80%
D．物体受到斜面的摩擦力为100N
【答案】A。
【解析】A．物体在斜面上运动的过程中，受到竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力、沿斜面向上的推力、沿斜面向下的摩擦力，共4个力的作用，故A错误，符合题意；
B．推力所做的功是
故B正确，不符合题意；
C．推动物体在斜面运动的过程中做的有用功为斜面的机械效率为
故C正确，不符合题意；
D．物体在斜面上运动过程中克服摩擦力做的功是额外功，则额外功为
物体受到斜面的摩擦力为
故D正确，不符合题意。故选A。
11.我国民俗活动丰富多彩，在立夏时节，有的地方会给孩子称体重，如图1所示，冀求孩子健康成长，俗称“立夏秤人”。如图2，小孩和篮子的总质量为10kg，调整秤砣的位置，使杆秤处于水平平衡状态（忽略绳重和杆重），此时，。下列说法正确的是（ ）。
A．该杆秤的“0”刻度线在悬挂点O处
B．该秤砣的质量为3kg
C．要使该杆秤的量程变大，可以将称的悬挂点O右移
D．若换更重的篮子，可以增大该杆秤的量程
【答案】B。
【解析】A．该杆秤的悬挂点O是称量时的支点，确定杆秤的零刻度线，秤钩不挂物体时，提起秤纽（O点），调节秤砣的位置，使得杠杆在水平位置平衡，则标记秤砣悬挂点为零刻度线，故A错误；
B．由题知，小孩和篮子的总重力G=mg=10kg×10N/kg=100N
根据杠杆平衡的条件可得G×OA=m砣 g×OB
即100N×3×10 2m=m砣 ×10N/kg×10×10 2m
解得m砣 =3kg，故B正确；
C．由杠杆平衡的条件 可知，在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越小，动力越大，即称的质量越大，所以要使该杆秤的量程变大，可以将称的悬挂点O左移，减小动力臂，故C错误；
D．若换更重的篮子，阻力和阻力臂都变大，在动力臂不变的情况下，动力变大，即该杆秤的量程变小，故D错误。故选B。
12．如图所示，重力不计的杠杆OA，O为支点，用力F提起重为30N的物体，恰在水平位置平衡。已知OA=80cm，AB=50cm，杠杆与转轴间摩擦忽略不计，下列说法中不正确的是（　　）。
A．利用该机械提起重物时不能省功
B．拉力F的力臂为40cm
C．拉力F的大小为22.5N
D．拉力F为作用在A点的最小动力
【答案】D。
【解析】A．根据功的原理可知：使用任何机械都不省功；所以，利用该机械提起重物时不能省功，故A正确，不符合题意；
B．如图，在中，知道∠CAO=30°，则拉力F的力臂为
故B正确，不符合题意；
C．根据题意可知，重力的力臂为OB=OA-AB=80cm-50cm=30cm
又G=30N
根据杠杆平衡条件得
即有，故C正确，不符合题意；
D．在阻力×阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力将越小。由图示可知
当OA为动力臂时，作用在A点的动力最小，即力垂直于杠杆向上，故现在的拉力F不是最小作用力，故D错误，符合题意。故选D。
13．由三只动滑轮和一只定滑轮组成的滑轮组，下悬挂重为G的物体，每只滑轮重均为G1，摩擦及绳重不计，重物静止不动，则绳端作用的拉力F为（　　）。
A． B． C． D．
【答案】D。
【解析】如图所示，摩擦及绳重不计，根据动滑轮的工作特点，对每个滑轮受力分析
，，
最后一个滑轮为定滑轮，不能省力，所以绳端拉力为
故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
14.如图，用甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升相同高度，拉力分别为、，此过程相关数据如图所示，则（ ）。
A．两滑轮组绳子自由端移动距离相等 B．拉力做的功更多
C．甲滑轮组的效率大于乙滑轮组的效率 D．乙滑轮组的机械效率为85%
【答案】B。
【解析】A．由图知，两滑轮组承担重物绳子的段数：，，将同一物体提升相同高度，由s=nh可知，甲滑轮组绳子自由端移动距离较大，故A错误；
B．由图乙知，做的总功为1200J，做的总功为800J，做的功比多，故B正确；
C．两个滑轮组将同一物体匀速提升相同高度，由可知，甲滑轮组的有用功等于乙滑轮组的有用功，故C错误；
D．由图乙知，乙滑轮组的额外功，由和可得，乙滑轮组的机械效率
故D错误。故选B。
二、填空题(本题4小题，每空2分，共22分)
15.甲图横杆可视为乙图静止的杠杆，不计摩擦和杆的质量，为动力，灯重为G，
(1)①画出的力臂；②画出阻力 ；
(2)写出阻力臂的表达式 （用、、G表示），此时杠杆为 （选填“等臂”“省力”“费力”）杠杆；
(3)若灯的悬挂点远离支点O，杠杆仍在原位置静止，则动力 （选填“变大”“变小”“不变”），依据是 。
【答案】(1)如图；(2)；费力；(3) 变大；见解析。
【解析】（1）过支点O作动力FA的垂线，支点O到垂足之间的距离为动力臂；阻力为作用在B点的绳子竖直向下的拉力，过B点作竖直向下的带箭头的直线表示阻力FB，如图所示：
（2）[1]根据杠杆平衡条件可知，阻力臂
[2]此时杠杆的动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。
（3）[1][2]灯的悬挂点远离支点O时，阻力
不变，动力臂不变，变大，根据杠杆平衡条件可知，动力变大。
16.在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用。如图甲所示，护城河上安装的吊桥，在拉起吊桥过程中，滑轮C属于________（选填“定”或“动”）滑轮，吊桥可看作支点为________（选填“A”“B”或“C”）点的杠杆。如图乙所示，用滑轮拉着一重为50N的物体竖直向上匀速运动，利用该滑轮能省________（选填“力”或“功”）。若滑轮重10N，不计绳重及摩擦，拉力F为________N。
【答案】定；B；力；30。
【解析】[1]在拉起吊桥过程中，滑轮组C的轴固定不动，为定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，不能省力。
[2]由图可知，在拉起吊桥过程中，吊桥绕着B点转动，所以护城河上安装的吊桥的支点是B点。
[3]由图知，施加拉力F时，物体上升过程中滑轮也同时上升，所以此滑轮是一个动滑轮，由动滑轮的工作特点可知，使用动滑轮不能改变力的方向且费距离，但可以省力。
[4]已知物体重50N，滑轮重10N，动滑轮上承受重物的绳子股数
不计绳重及轮与轴间的摩擦，绳子自由端的拉力为。
17.如图所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m、高0.3m，则有用功为 J，若拉力做功为2.16J，则物体受到的摩擦力为 N。
【答案】1.35；0.675。
【解析】[1]有用功为
[2]额外功为
则物体受到的摩擦力为。
18.如图是为了上山方便而修建的盘山公路，我们把盘山公路简化为一个斜面模型。一辆重6.3×104N的小型货车从山脚匀速行驶到竖直高度为500m的山顶，货车通过的路程为3600m。已知从山脚开上山顶，货车所受牵引力和摩擦力保持不变。且牵引力大小为2.5×104N，则货车从山脚开到山顶的过程中，牵引力所做的功为 J，该盘山公路的机械效率为 ，行驶过程中货车所受摩擦力为 N。
【答案】9×107；35%；1.625×104。
【解析】[1]牵引力做的功（总功）：W总＝Fs＝2.5×104N×3600m＝9×107J
[2]克服货车重力做的有用功W有＝Gh＝6.3×104N×500m＝3.15×107J
该盘山公路的机械效率：
[3]牵引力做的额外功：W额＝W总﹣W有＝9×107J﹣3.15×107J＝5.85×107J
行驶过程中货车所受摩擦力：。
三、作图题（2小题，共6分）
19.按题目要求作图。如图1所示是个压核桃钳子，其简化示意图如图所示，请在图2中画出压核桃时的最小动力F1。
【解析】由杠杆平衡条件F1L1=F2L2
可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图2中支点在O点，根据几何关系可知OB作为动力臂时动力臂最长，动力的方向应该向下，则过点B垂直于OB向下可作出最小动力F1的示意图，如下图所示：
20.在图中画出工人提起重物最省力的绕绳方法。
【解析】人用力往上提绳使重物升起，说明最后绕过的是动滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在动滑轮上，如下图所示：
。
四、实验题（2小题，每空1分，共12分）
21．（7分）四个小组在“验证杠杆平衡条件”的实验中：
(1)实验时，应将杠杆调至水平位置平衡，目的是为了消除杠杆自重的影响和便于 ；若杠杆右端上翘，需将平衡螺母向 （左/右）侧调；
(2)小组一实验中获得三组数据如下表所示，分析可得，杠杆的平衡条件是 （用表中所给的字母表示）；
序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂
① 1 20 2 10
② 2 15 1.5 20
③ 3 5 1 15
(3)小组二实验情景如图甲，发现要使杠杆在水平位置平衡，测力计向下的拉力要超过测力计的量程。为完成实验，下列操作可行的是___________；
A．向左移动钩码的悬挂点 B．向右移动测力计的悬挂点
C．向左移动平衡螺母 D．向右移动平衡螺母
(4)小组三实验后发现动力和动力臂成反比，造成此结果的原因是实验时未改 ；
(5)小组四进一步利用图乙装置估测一根质量分布不均匀的金属棒的重心位置。此时金属棒在水平位置保持平衡，金属棒上A点下方的细线上悬挂一质量为m的小球，支点O到A点距离为，需用天平测出 ，便能通过表达式 （用m、及所测物理量符号表示）计算出金属棒重心到支点O的距离。
【答案】(1)测量力臂；右；(2)；(3)B；(4)阻力和阻力臂/；(5)金属棒的质量；。
【解析】（1）[1][2]如果杠杆倾斜，力臂不方便测量，故实验时，应将杠杆调至水平位置平衡，目的是为了消除杠杆自重的影响和便于测量力臂。若杠杆右端上翘，因为左侧的重力与力臂的乘积大于右侧，故需将平衡螺母向右侧调，相当于增加力臂。
（2）根据表格中的数据可以得出结论，杠杆的平衡条件是动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，用表中所给的字母表示就是 。
（3）小组二实验中，要使杠杆在水平位置平衡，测力计向下的拉力要超过测力计的量程。为完成实验，意味着力要减少，力臂需要增大，悬挂点需要向右移动，故ACD不符合题意，B符合题意。
（4）小组三实验后发现动力和动力臂成反比，根据杠杆的平衡条件，造成此结果的原因是实验时未改变阻力和阻力臂或者乘积不变，导致动力和动力臂的乘积保持不变。
（5）小组四利用图乙装置估测金属棒的重心位置。金属棒在水平位置保持平衡，金属棒上A点下方的细线上悬挂一质量为m的小球，支点O到A点距离为l。根据杠杆平衡条件，我们可以得到以下等式
由于金属棒的重力未知，我们可以通过测量小球的质量和悬挂点到支点的距离来计算，我们需要知道金属棒的总质量（可以通过天平测量），故金属棒的长度为
这样，我们就可以计算出金属棒重心到支点O的距离L。
22．（5分）在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验时，小明用同一个滑轮做了四次实验，前两次按图甲、乙进行，后两次按图丙进行，并将测得的数据记录在表格中。
实验序号 钩码重G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/cm
1 1.0 20.0 1.0 20.0
2 2.0 20.0 2.0 20.0
3 1.0 20.0 0.7 40.0
4 2.0 20.0 1.2 40.0
（1）分析第1、2次的数据，可以得出结论：使用定滑轮 ___________（选填“能”或“不能”）省距离；用图乙进行实验时，若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动，拉力的大小将 ___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）；
（2）用图丙进行实验时，最好 ___________匀速拉动绳子自由端；分析第3、4次数据时发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，这主要是因为 ___________；
（3）在本实验中进行了多次实验，目的是 ___________。
A．从多次实验中选取最准确的数据
B．多次测量取平均值，减小误差
C．从特殊现象中得到普遍规律
D．利用控制变量法
【答案】不能；不变；沿着竖直方向；动滑轮自身受到重力；C。
【解析】（1）[1][2]第1、2次的数据中拉力和钩码重相等，绳子自由端移动的距离和钩码上升的高度相等，所以使用定滑轮不能省力，也不能省距离；定滑轮实质上是等臂杠杆，支点在滑轮的中心，若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动，动力臂依然等于阻力臂，定滑轮依然是等臂杠杆，所以拉力的大小将不变。
（2）[3][4]图丙为动滑轮，沿竖直方向时最省力，所以最好沿着竖直方向匀速拉动绳子自由端；实际在实验时，动滑轮自身的重量、动滑轮与绳子之间存在摩擦阻力等，都会影响实验的结果，其中拉力大小并不等于钩码重力的一半的主要原因是动滑轮自身受到重力。
（3）[5]使用中要进行多次测量，目的是为了得到普遍规律，避免结论具有偶然性，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。
五、综合题（3小题，共18分）
23．（6分）如图所示，重550N的工人站在水平地面上用滑轮组提起重760N的货物，货物匀速上升2m用的时间为10s，提升过程中工人的拉力为400N，提升过程中不计绳重和摩擦。求：
(1)在这次提升过程中，工人的拉力的功率；
(2)在这次提升过程中，滑轮组的机械效率；
(3)若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N，该工人用这个滑轮组能提升的最大物重。
【答案】(1)160W；(2)95%；(3)1060N。
【解析】（1）由图可知，承担物重的绳子股数为2，绳子自由端移动的距离
拉力做的总功
提升过程中，工人的拉力的功率
（2）有用功为
滑轮组的机械效率
（3）由
提升过程中不计绳重和摩擦，可得动滑轮重为
若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N，工人重550N，故工人对绳子的最大拉力为F最大＝550N，所以能提升的最大物重为。
24．（8分）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某工人用沿斜面向上的推力将重800N的货物从地面匀速推上车厢，已知斜面长3m、高1.2m，在这个过程中，工人所做的额外功为240J。
(1)工人如果直接把货物徒手搬上车，则至少要对货物做多少功？
(2)斜面的机械效率是多大？
(3)工人对箱子沿斜面向上的推力是多大？
(4)不改变斜面倾斜角和货物质量，提高斜面的机械效率方法是 。
【答案】(1)960J；(2)80%；(3)400N；(4)减小斜面的粗糙程度。
【解析】（1）工人如果直接把货物徒手搬上车，需要克服货物的重力做功，则至少要对货物做的功为
（2）工人使用斜面所做的额外功为240J，则工人做的总功为
斜面的机械效率是
（3）工人对箱子沿斜面向上的推力做的功为总功，则沿斜面向上的推力为
（4）根据
可知，想提高机械效率可以减小额外功，在斜面上推物体的过程中，额外功主要是克服物体受到的摩擦力做的功，因此可以减小斜面的粗糙程度，减小摩擦力。
25．（4分）阅读短文，回答文后的问题。
中国古代农具——桔槔（jié gāo）
桔槔是中国古代的一种汲水工具，如图甲所示，直杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，一端用绳子与水桶相连，另一端绑上或悬上一块重石头。当要汲水时，人用力向下拉绳子，使水桶下降到水面以下并让水进入水桶.当水桶装满水后，人向上拉动绳子，就可让绑重石端的位置下降，同时将提水的容器中的水提升。
(1)桔槔本质上是一种 （填简单机械名称）；
(2)使用更大的水桶一次打取更多的水时，为了更省力，末端重物不改变其位置的情况下，其质量应 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
(3)有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好，你的看法是： ；
(4)图乙是桔槔的模型，若，，空水桶重，石头重，水桶最大装水量，则人向上提满桶水时所用的最小力为 N。
【答案】(1)杠杆；(2)增大；(3)见解析；(4)120。
【解析】（1）由题意可知，桔槔是一个在力的作用下绕着固定点转动的硬棒，所以桔槔本质上是一种杠杆。
（2）桔槔B端悬挂一个重物，A端悬挂水桶，如果使用更大的水桶一次打取更多的水时，为了更省力，根据杠杆平衡条件可知，B端重物在不改变其位置的情况下，其质量应该增大。
（3）根据杠杆平衡条件可知，在动力臂和阻力臂一定时，阻力越大，需要的动力也就越大，所以大石头越重，人向井内放送水桶时，向下的拉力更大，所以这个说法不正确。
（4）由题意可知，当人向上提桶时，根据杠杆平衡条件可得G空桶×OA-F拉×L拉=G石×OB
因为G空桶、G石、OA、OB都不变，所以拉力的力臂越大，拉力越小，当人竖直向上拉时，拉力的力臂L拉最大，为OA，此时的拉力最小，由杠杆平衡条件可得(G桶水-F拉)×OA=G石×OB
代入数据得(200N+20N-F拉)×2m=200N×1m
解得F拉=120N
则人竖直向上提满桶水时所用的最小力为120N。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)模块二 力学
第13讲 简单机械【测试】（原卷版）
（试题分值：100分 测试时间：90分钟）
一、单选题(本题包括14小题,每小题3分,共42分)
1.如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是（　　）。
A．羊角锤 B．镊子
C．起瓶器 D．钢丝钳
2.某工厂要提升一个笨重的零件，一位工人设计了图示的四种方案，不计机械重力、不计绳重和摩擦，其中最省力的是（　　）。
A． B． C． D．
3.如图甲所示，停车场常用闸杆来控制车辆出入。将闸杆看作一个质量分布均匀的杠杆，如图乙所示，O为杠杆的支点，下列说法正确的是（　　）。
A．闸杆升起时，施加在A端的力F1为动力，此时闸杆是省力杠杆
B．闸杆升起时，沿F1方向比沿F2方向更省力
C．闸杆升起的过程中，阻力臂逐渐减小
D．适当将支点O远离B端，可以减小升起闸杆的动力
4.如图所示，一均匀杠杆可以绕中点O自由转动，杠杆上垂直粘有A、B两根粗细相同的蜡烛且刚好在水平位置平衡，两蜡烛所处位置到O点的水平距离lAO=2lBO，现同时点燃蜡烛，经时间t，它们减少了相等的质量，下列说法正确的是（　　）。
A．点燃前A、B蜡烛重力之比为2∶1 B．经时间t，杠杆右端下沉
C．经时间t，杠杆左端下沉 D．经时间t，杠杆继续保持水平平衡
5．在如图所示的滑轮组上挂砝码A、B后恰好静止（不计绳重、滑轮重力及摩擦）。若再在A、B下面各挂上一个质量相等的小钩码，下列说法正确的是（　　）
A．砝码A和砝码B仍保持静止
B．砝码A下降，砝码B上升
C．砝码A的动能减小，砝码B的动能增大
D．砝码A和砝码B的动能都增大
6.小明用图中装置提升重为400N 的物体匀速上升，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（　　）。
A．两个滑轮均为定滑轮
B．人将绳子拉过1m，物体也上升1m
C．小明对绳子的拉力为200N
D．由于小明没有竖直向下拉绳子，所以人对绳子的拉力大于200N
7．如图是一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。借助这种装置可以将1000牛的重物（不计摩擦和装置的自重）很轻便地搬运到二楼上面。下列说法正确的是（　　）。
A．可以把A、B简化看成动滑轮
B．利用该装置不能省力，但能改变力的方向
C．物体匀速上升时，人对绳的拉力为200牛
D．人将绳拉过2米时，物体也上升2米
8.如图所示，在50N的拉力F作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%，不计滑轮重和绳重，下列说法中正确的是（ ）。
A．拉力F做的功为50J B．拉力F做功的功率为5W
C．物体与地面的摩擦力为120N D．物体与地面的摩擦力为150N
9．如图所示，将同种材料制成的实心物体甲、乙用细绳分别挂在轻质杠杆AB的两端，杠杆在水平位置平衡。已知：G甲=150N，G乙=30N，AO∶OB=1∶3，甲物体与水平地面的接触面积为0.2m2，不计绳重。下列说法正确的是（　　）。
A．乙物体对杠杆的拉力为10N
B．甲、乙两物体质量之比为4∶1
C．水平地面对甲物体的支持力为60N
D．甲物体对水平地面的压强为750Pa
10.搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（　　）。
A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用
B．推力所做的功是2500J
C．斜面的机械效率为80%
D．物体受到斜面的摩擦力为100N
11.我国民俗活动丰富多彩，在立夏时节，有的地方会给孩子称体重，如图1所示，冀求孩子健康成长，俗称“立夏秤人”。如图2，小孩和篮子的总质量为10kg，调整秤砣的位置，使杆秤处于水平平衡状态（忽略绳重和杆重），此时，。下列说法正确的是（ ）。
A．该杆秤的“0”刻度线在悬挂点O处
B．该秤砣的质量为3kg
C．要使该杆秤的量程变大，可以将称的悬挂点O右移
D．若换更重的篮子，可以增大该杆秤的量程
12．如图所示，重力不计的杠杆OA，O为支点，用力F提起重为30N的物体，恰在水平位置平衡。已知OA=80cm，AB=50cm，杠杆与转轴间摩擦忽略不计，下列说法中不正确的是（　　）。
A．利用该机械提起重物时不能省功
B．拉力F的力臂为40cm
C．拉力F的大小为22.5N
D．拉力F为作用在A点的最小动力
13．由三只动滑轮和一只定滑轮组成的滑轮组，下悬挂重为G的物体，每只滑轮重均为G1，摩擦及绳重不计，重物静止不动，则绳端作用的拉力F为（　　）。
A． B． C． D．
14.如图，用甲、乙两个滑轮组将同一物体匀速提升相同高度，拉力分别为、，此过程相关数据如图所示，则（ ）。
A．两滑轮组绳子自由端移动距离相等 B．拉力做的功更多
C．甲滑轮组的效率大于乙滑轮组的效率 D．乙滑轮组的机械效率为85%
二、填空题(本题4小题，每空2分，共22分)
15.甲图横杆可视为乙图静止的杠杆，不计摩擦和杆的质量，为动力，灯重为G，
(1)①画出的力臂；②画出阻力 ；
(2)写出阻力臂的表达式 （用、、G表示），此时杠杆为 （选填“等臂”“省力”“费力”）杠杆；
(3)若灯的悬挂点远离支点O，杠杆仍在原位置静止，则动力 （选填“变大”“变小”“不变”），依据是 。
16.在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用。如图甲所示，护城河上安装的吊桥，在拉起吊桥过程中，滑轮C属于________（选填“定”或“动”）滑轮，吊桥可看作支点为________（选填“A”“B”或“C”）点的杠杆。如图乙所示，用滑轮拉着一重为50N的物体竖直向上匀速运动，利用该滑轮能省________（选填“力”或“功”）。若滑轮重10N，不计绳重及摩擦，拉力F为________N。
17.如图所示，沿斜面向上拉一个重为4.5N的物体到斜面顶端，斜面长1.2m、高0.3m，则有用功为 J，若拉力做功为2.16J，则物体受到的摩擦力为 N。
18.如图是为了上山方便而修建的盘山公路，我们把盘山公路简化为一个斜面模型。一辆重6.3×104N的小型货车从山脚匀速行驶到竖直高度为500m的山顶，货车通过的路程为3600m。已知从山脚开上山顶，货车所受牵引力和摩擦力保持不变。且牵引力大小为2.5×104N，则货车从山脚开到山顶的过程中，牵引力所做的功为 J，该盘山公路的机械效率为 ，行驶过程中货车所受摩擦力为 N。
三、作图题（2小题，共6分）
19.按题目要求作图。如图1所示是个压核桃钳子，其简化示意图如图所示，请在图2中画出压核桃时的最小动力F1。
20.在图中画出工人提起重物最省力的绕绳方法。
四、实验题（2小题，每空1分，共12分）
21．（7分）四个小组在“验证杠杆平衡条件”的实验中：
(1)实验时，应将杠杆调至水平位置平衡，目的是为了消除杠杆自重的影响和便于 ；若杠杆右端上翘，需将平衡螺母向 （左/右）侧调；
(2)小组一实验中获得三组数据如下表所示，分析可得，杠杆的平衡条件是 （用表中所给的字母表示）；
序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂
① 1 20 2 10
② 2 15 1.5 20
③ 3 5 1 15
(3)小组二实验情景如图甲，发现要使杠杆在水平位置平衡，测力计向下的拉力要超过测力计的量程。为完成实验，下列操作可行的是___________；
A．向左移动钩码的悬挂点 B．向右移动测力计的悬挂点
C．向左移动平衡螺母 D．向右移动平衡螺母
(4)小组三实验后发现动力和动力臂成反比，造成此结果的原因是实验时未改 ；
(5)小组四进一步利用图乙装置估测一根质量分布不均匀的金属棒的重心位置。此时金属棒在水平位置保持平衡，金属棒上A点下方的细线上悬挂一质量为m的小球，支点O到A点距离为，需用天平测出 ，便能通过表达式 （用m、及所测物理量符号表示）计算出金属棒重心到支点O的距离。
22．（5分）在“探究定滑轮和动滑轮的特点”实验时，小明用同一个滑轮做了四次实验，前两次按图甲、乙进行，后两次按图丙进行，并将测得的数据记录在表格中。
实验序号 钩码重G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/cm
1 1.0 20.0 1.0 20.0
2 2.0 20.0 2.0 20.0
3 1.0 20.0 0.7 40.0
4 2.0 20.0 1.2 40.0
（1）分析第1、2次的数据，可以得出结论：使用定滑轮 ___________（选填“能”或“不能”）省距离；用图乙进行实验时，若小明将绳子的自由端沿着水平向右的方向匀速拉动，拉力的大小将 ___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）；
（2）用图丙进行实验时，最好 ___________匀速拉动绳子自由端；分析第3、4次数据时发现，拉力的大小总比钩码重力的一半要大，这主要是因为 ___________；
（3）在本实验中进行了多次实验，目的是 ___________。
A．从多次实验中选取最准确的数据
B．多次测量取平均值，减小误差
C．从特殊现象中得到普遍规律
D．利用控制变量法
五、综合题（3小题，共18分）
23．（6分）如图所示，重550N的工人站在水平地面上用滑轮组提起重760N的货物，货物匀速上升2m用的时间为10s，提升过程中工人的拉力为400N，提升过程中不计绳重和摩擦。求：
(1)在这次提升过程中，工人的拉力的功率；
(2)在这次提升过程中，滑轮组的机械效率；
(3)若该滑轮组所用绳子能承担的最大拉力为600N，该工人用这个滑轮组能提升的最大物重。
24．（8分）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。某工人用沿斜面向上的推力将重800N的货物从地面匀速推上车厢，已知斜面长3m、高1.2m，在这个过程中，工人所做的额外功为240J。
(1)工人如果直接把货物徒手搬上车，则至少要对货物做多少功？
(2)斜面的机械效率是多大？
(3)工人对箱子沿斜面向上的推力是多大？
(4)不改变斜面倾斜角和货物质量，提高斜面的机械效率方法是 。
25．（4分）阅读短文，回答文后的问题。
中国古代农具——桔槔（jié gāo）
桔槔是中国古代的一种汲水工具，如图甲所示，直杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，一端用绳子与水桶相连，另一端绑上或悬上一块重石头。当要汲水时，人用力向下拉绳子，使水桶下降到水面以下并让水进入水桶.当水桶装满水后，人向上拉动绳子，就可让绑重石端的位置下降，同时将提水的容器中的水提升。
(1)桔槔本质上是一种 （填简单机械名称）；
(2)使用更大的水桶一次打取更多的水时，为了更省力，末端重物不改变其位置的情况下，其质量应 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
(3)有同学说桔槔另一端绑上的大石头越重越好，你的看法是： ；
(4)图乙是桔槔的模型，若，，空水桶重，石头重，水桶最大装水量，则人向上提满桶水时所用的最小力为 N。
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