资源简介

【2026冲刺】中考科学三轮冲分精炼7 机械
一、选择题
1．下列各图是正在使用的杠杆，其中属于费力杠杆的是
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】（1）本题考查的知识点是杠杆的分类。杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，分类依据是动力臂和阻力臂的大小关系：当动力臂大于阻力臂时，为省力杠杆；当动力臂小于阻力臂时，为费力杠杆；当动力臂等于阻力臂时，为等臂杠杆。
（2）判断杠杆类型的核心方法：先确定杠杆的支点，再分别画出动力臂（支点到动力作用线的垂直距离）和阻力臂（支点到阻力作用线的垂直距离），比较两者的长度，进而判断杠杆类型。
【解答】A、铡刀在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，A 错误；
B、羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，B 错误；
C、撬棒在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，C 错误；
D、钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，D 正确；
故答案为：D。
2．如图是教室壁挂式实物展台示意图，MN为展示台，PQ为连杆拉柱展示台，m为展示物。以下是展示台承载展示物时杠杆的示意图，其中正确的是
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的分类
【解析】【分析】杠杆的支点是指杠杆绕着转动的固定点；动力是指使杠杆转动的力；阻力是指阻碍杠杆转动的力。
【解答】展示台MN绕右侧固定点O转动，O为支点；展示物m的重力是阻碍杠杆转动的阻力，方向竖直向下；连杆PQ的拉力是使杠杆转动的动力，方向沿PQ斜向上。阻力F2是展示物的重力，竖直向下，作用在展示物处；动力F1是连杆PQ对展示台的拉力，方向沿PQ斜向上，作用在Q点。
故答案为A。
3．如图为劳动课中两位同学一起抬货物的示意图，F1、F2为两位同学肩膀所受压力。走在后边的同学偷偷将货物从a位置移到b位置，则（　　）
A．F1变大， F2变小 B．F1、F2保持不变
C．F1变大， F2变大 D．F1变小， F2变大
【答案】D
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析
【解析】【分析】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2进行分析。
【解答】以前面的同学为分析对象，支点为后面的同学，将物体由a移到b，阻力和动力臂大小不变，阻力臂减小，由杠杆平衡条件可知，动力将变小，即F1变小。
以后面的同学为分析对象，支点为前面的同学，将物体由a移到b，阻力和动力臂大小不变，阻力臂变大，由杠杆平衡条件可知，动力将变大，即F2变大。
故答案为：D。
4．2025年“九三阅兵”中，东风-61陆基洲际导弹作为国之重器首次亮相。该导弹发射后的飞行轨迹如图所示(大气层外空气密度极低，可视作真空)。导弹的飞行过程分为推进加速段AB、无动力飞行段BCD、机动滑行段DE，其中机械能守恒的为（　　）
A．仅AB段 B．仅BCD段 C．仅DE段 D．AB和 DE段
【答案】B
【知识点】机械能守恒
【解析】【分析】在大气层中，导弹克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小；在真空中运行，不需要克服空气阻力做功，机械能守恒。
【解答】AB和DE段导弹在大气层中运行，与大气产生摩擦，部分机械能转化为内能，可知机械能减小。BCD段，导弹在大气层以外运行，视为真空环境，不需要克服空气阻力做功，机械能守恒。
故答案为：B。
5．小花在玩滑梯，沿滑梯匀速下滑的过程中，下列说法正确的是(忽略空气阻力)
A．他的重力势能转化为动能
B．他的重力势能减小，动能增大，机械能不变
C．他的重力势能转化为动能和内能
D．他的重力势能减小，动能不变，机械能减小
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】本题考查动能和重力势能的影响因素及其相互转化；题中仅忽略空气阻力，而滑梯的摩擦力仍需考虑，而摩擦力做功会造成物体内能增加；
【解答】沿滑梯匀速下滑时，高度下降，重力势能减少，而人是匀速下滑的，动能不变，那么减小的重力势能必然是转化为了内能，故机械能总量减小；综上所述，他的重力势能减小，动能不变，机械能减小；
故答案为：D。
6．如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．乙下落的过程中，动能减小
B．甲弹起上升的过程中，重力势能增大
C．整个过程中，甲的机械能始终不变
D．为提高甲弹起高度，可以减小乙的下落高度
【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素；势能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】ABC、重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。
动能和势能统称为机械能。
D、弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。乙的机械能转化为弹性垫的弹性势能，弹性势能再转化为甲的机械能，可知乙的机械能越大，甲的机械能越大，甲弹起高度越高。
【解答】A、不计空气阻力，乙下落时重力势能转化为动能，可知乙的动能变大，故A错误；
B、甲弹起时，质量不变，高度变高，可知重力势能增大，故B正确；
C、甲由静止开始运动，高度变高，重力势能变大，速度变大，动能变大，可知甲的机械能变大，故C错误；
D、为提高甲弹起高度，即增大甲的机械能，则应让乙从更高的位置下落，增大乙的机械能，从而使弹性垫获得更大的弹性势能，弹力更大，提高弹起甲的高度，故D错误。
故答案为：B。
7．丽水队在首届浙 BA比赛中的顽强拼搏精神赢得广泛赞誉。篮球场上，运动员起跳投篮，篮球离手后至投入篮框的运动轨迹如图所示。下列分析正确的是：（　　）
A．手先给篮球推力，然后篮球给手推力
B．篮球在空中飞行，是因为受到惯性作用
C．篮球在空中飞行，受到重力和手的推力
D．篮球在空中运行到最高处动能不为零
【答案】D
【知识点】力的概念；惯性；动能的影响因素
【解析】【分析】A.相互作用力同时产生，同时消失；
B.物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
C.对空中飞行的篮球进行受力分析即可；
D.注意最高点时水平方向的速度不为零。
【解答】A.手给篮球推力和篮球给手推力是一对相互作用力，那么二者同时产生，同时消失，故A错误；
B. 惯性是物体保持其运动状态的性质，是物体本身的属性，不是一种“力”，故B错误；
C. 篮球在空中飞行时，已经与手分开，即不受推力，那么唯一的作用力是重力，故C错误；
D. 篮球的运动是斜抛运动， 最高点时，竖直速度为零，但水平速度不为零，即最高点时动能不为零，故D正确。
故选D。
8．如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯的工作情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在 10s内将重20N的轿箱连同内部5N的物品一起匀速升高了1m，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　)
A．拉力F做功的功率为1.5W
B．滑轮组的机械效率为83.3%
C．与电动机相连的绳端移动的速度为0.3m/s
D．与电动机相连的绳端拉力大小为12. 5N
【答案】B
【知识点】速度公式及其应用；功率计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】滑轮组有几股绳子受力，在不计绳重与摩擦时，拉力就为物体和动滑轮总重力的几分之一，绳子自由端移动的距离就为物体移动距离的几倍。
【解答】D、由图可知，有效绳子股数为2股，不计绳重和摩擦，拉力大小为，故D错误；
A、拉力做功的功率，故A错误；
B、机械效率，故B正确；
C、与电动机相连的绳端移动的速度，故C错误。
故答案为：B。
9．图甲是工作人员正在组装神舟飞船，用图乙的电动滑轮将质量为2吨的飞船部件在10s内匀速提升3m，其中电动滑轮做的有用功和额外功比例分布如图丙。以下分析正确的是
A．绳子施加的拉力大小为1×104N
B．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
C．电动滑轮做的总功为8×104J
D．适当增加滑轮重可以提高机械效率
【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）动滑轮的特点是绳子段数 n=2，绳子自由端移动的距离 s=nh，速度 v=nv物；
有用功 W有用 = Gh=mgh，额外功是克服滑轮重力和摩擦做的功。
（2）机械效率，额外功占总功的比例越大，机械效率越低；增加滑轮重会增大额外功，降低机械效率。
【解答】A、飞船部件的重力 G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N，动滑轮 n=2，由图丙可知，额外功占总功的，有用功占，机械效率 η=75%。
根据，
可得，不是 1×104N，A 不符合题意；
B、物体上升速度，绳子自由端移动速度 v=2v 物 = 0.6m/s，不是 0.3m/s，B 不符合题意；
C、有用功 W有用 = Gh=2×104N×3m=6×104J，
总功，C 符合题意；
D、增加滑轮重会增大额外功，在有用功不变时，机械效率会降低，D 不符合题意。
故答案为：C。
10．建筑工地上需要将一批材料从低处匀速提到高处，实践活动小组的同学们设计了甲、乙、丙、丁四种简单机械，在不计机械自重及摩擦的情况下，以下是对他们的设计进行评估，其中正确的是（　　）
A．甲机械中物体挂于杆的中点，按图中F拉起杠杆可以省一半的力
B．乙机械中三个力大小相同
C．丙机械中物体匀速沿斜面向上运动时，物体受到斜面的摩擦力等于拉力F
D．丁机械可以改变拉力的方向
【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；在不计机械自重、绳与滑轮摩擦的情况下，对物体受力分析，拉力做的功等于克服重力做功加上克服摩擦力做功；根据杠杆平衡条件分析；动滑轮省力，但不能改变力的方向。
【解答】A、杠杆平衡条件为F1L1=F2L2，设阻力臂为L，由几何知识可知，动力臂为L，则F×L=G×L，则F=G，故A错误；
B、因为定滑轮实质是一个等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，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，故甲中F1=F2=F3，故B正确；
C、设斜面长为L，高为h，G为物重，由拉力F做的功等于克服重力G做功加上克服摩擦力f做功，即FL=Gh+fL，代入数据可得F×5m=G×2m+f×5m，整理得f=F-G，由此可知，f≠F，故C错误；
D、乙是动滑轮，省力，不可以改变拉力的方向，故D错误。
故选：B。
11．如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A对于地面静止，物体B 以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是 （　　）
A．弹簧测力计读数为9N
B．F2的功率为0.6W
C．此时物体A 和地面之间的摩擦力为2N
D．如果增大F2，物体A 可能向右运动
【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用；影响摩擦力大小的因素；功率计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】A、测力计静止，受力平衡，向左和向右的拉力大小相等，据此进行分析。
B、有几股绳子受力，绳子自由端移动的速度就是物体移动速度的几倍。
C、根据二力平衡（大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上）和相互作用力（大小相等、方向相反、作用在同一直线、两个物体上）结合滑轮组的特点进行分析。
D、滑动摩擦力大小的影响因素：压力大小和接触面的粗糙程度，压力越大，接触面的粗糙程度越大，滑动摩擦力越大。
【解答】A、由图可知，左侧滑轮受到水平向左的测力计给的拉力，和水平向右三股绳子给的拉力，每股绳子给的拉力为3N，右侧共受到9N的拉力，滑轮静止，受力平衡，可知左侧的力也为9N。力的作用是相互的，相互作用力的大小相等，可知滑轮给测力计的力为9N，故A正确，不符合题意；
B、由图可知，滑轮组的有效绳子股数为2股，F2移动速度是B移动速度的两倍，，故B正确，不符合题意；
C、对B进行受力分析，滑轮组的有效绳子股数为2股，B受到水平向左、大小为的拉力，B静止，受力平衡，可知B受到A给的、水平向右、大小为6N的摩擦力。对A进行受力分析，由于力的作用是相互的，所以A受到B给的、水平向左、大小为6N的摩擦力，A静止受力平衡，可知地面给A的摩擦力水平向右、大小为6N-4N=2N，故C正确，不符合题意；
D、增大F2，拉力变大，B将做加速运动，B与A之间的压力及接触面的粗糙程度不变，可知滑动摩擦力大小不变，A受力情况不变，仍处于静止状态，故D错误，符合题意。
故答案为：D。
二、填空题
12．如图，用滑轮组将重为300N的物体匀速提升至一定高度，A滑轮的作用是　 　；若绳子自由端的拉力为105N，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为　 　。
【答案】改变力的方向；15N
【知识点】动滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）定滑轮的作用：图中 A 滑轮是定滑轮，定滑轮的轴固定不动，它的特点是不省力，但可以改变力的方向，使施力方向更方便。
（2）滑轮组拉力的计算：不计绳重和摩擦时，滑轮组的拉力公式为，其中n是承担物重的绳子段数，G物是物体重力，G动是动滑轮重力。从图中可看出n=3，代入已知数据即可计算出动滑轮的重力。
【解答】A 滑轮是定滑轮，它的轴固定不动，因此它的作用是改变力的方向，使拉力的方向更便于操作；
由图可知，承担物重的绳子段数n=3。不计绳重和摩擦，根据公式F=，
变形可得 G动= nF-G物。将F=105N、G物=300N、n=3代入公式：
G动= 3×105N - 300N = 315N - 300N = 15N
因此动滑轮的重力为15N。
故答案为：改变力的方向；15N。
13．小花家新买了一台自动擦窗机器人，解决了高层擦窗的难题。机器人的质量为1.2kg，研究发现它的“腹部”有吸盘，工作时，电动真空泵将吸盘内的空气抽出，使其能吸在竖直玻璃表面，如图甲所示。某次机器人擦窗时，大气压为 小花观察其工作情况并绘制出路程s与时间t图象如图乙，利用传感器测得吸盘内气压p与时间t图象如图丙。
（1）运动阶段，机器人沿玻璃表面竖直向上运动。求机器人在4~7s内克服重力做功　 　J。
（2）吸盘与玻璃接触总面积为500cm2，在0~4s内吸盘对玻璃的压力是　 　N。
（3）0~4s与7~10s对比，自动擦窗机器人受到的摩擦力是否发生变化，并说明理由　 　。
【答案】（1）7.2
（2）4840
（3）没有改变；因为机器人处于静止状态，受力平衡，摩擦力大小等于重力，重力没有改变，摩擦力大小不变
【知识点】压强的大小及其计算；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）机器人上升时，克服重力做功的计算公式为W=Gh；
（2）根据图丙可知0~4s时吸盘内气压大小，根据公式F=PS计算即可；
（3）可以通过受力平衡或者摩擦力的定义出发，描述摩擦力是否变化的原因；
【解答】（1）机器人在4~7s内，移动距离为1m-0.4m=0.6m，将数据代入公式，可得；
（2）吸盘对玻璃的压强，则吸盘对玻璃的压力为；
（3）由图乙可知，0~4s与7~10s两个时间段里机器人做匀速直线运动，因此受力平衡，故摩擦力与重力大小相等，方向相反，因此重力不变的情况下，摩擦力也不会变；
故答案为：（1）7.2J；（2）4840；（3）没有改变；因为机器人处于静止状态，受力平衡，摩擦力大小等于重力，重力没有改变，摩擦力大小不变；
14．千岛湖某景区配置了“飞天魔毯”，游客无需步行上山，坐在传送带上即可由“飞天魔毯”带至山上，如图甲所示。已知该“飞天魔毯”长度为400米，落差达100米，游客坐着“飞天魔毯”上山时，可以视为沿斜面匀速上升，模型图如图乙所示。
（1）上升过程中，传送带对游客的支持力对游客有无做功 答：　 　(选填“有”或“无”)。
（2）游客乘坐“飞天魔毯”上升时，此时该游客受到摩擦力的方向是：　 　
（3）游客坐在魔毯上从底部以1m/s的速度上升到顶部。已知该游客的质量为 50kg， 不计密气阻力，请计算“飞天魔毯”运行过程中，传送带对该游客做功的功率　 　
【答案】（1）无
（2）沿传送带向上
（3）125W
【知识点】摩擦力的存在；力是否做功的判断；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离，二者缺一不可；
（2）静摩擦力方向与相对运动趋势的方向相反；
（3）根据速度公式求出从底部上升到顶部的时间，根据W=Gh=mgh求传送带对游客做的功，根据P=计算传送带对该游客做功的功率。
【解答】（1）上升过程中，传送带对游客的支持力的方向垂直斜面向上，在该方向上游客没有移动距离，所以上升过程中，传送带对游客的支持力对游客无做功；
（2）因为游客乘坐“飞天魔毯”上升时，有沿传送带向下滑动的趋势，根据摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，所以此时该游客受到摩擦力的方向是沿传送带向上。
（3）游客的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N，
传送带对该游客做功：W=Gh=500N×100m=50000J，
游客从底部上升到顶部的时间：t=400s，
传送带对游客做功的功率：P===125W。
15．如图所示，AB 为光滑弧形槽、滑槽底部与水平面平滑连接，BC段是粗糙程度相同的平面，CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从高为h的A处由静止开始下滑、运动到 C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度(弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失)。第1次反弹后小球能沿着弧形槽上升到h/3处(不计空气阻力)。请回答：
（1）小球由A到B的过程中，机械能　 　(填“守恒”“不守恒”)。
（2）整个过程中，小球速度最大值位于第一次经过　 　(填“A”、“B”、“C”或“D”)点时。
（3）小球第一次由 B到C的过程中，克服摩擦力做功　 　(用相应的字母表示)。
【答案】（1）守恒
（2）B
（3）
【知识点】功的计算公式的应用；动能和势能的大小变化；动能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】（1）没有摩擦和空气阻力，没有机械能转化为内能，只有机械能内部转化，可知机械能守恒。
（2）重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。
弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。
（3）克服摩擦做功，机械能减小，最高点高度降低，根据W=Fs=Gh=mgh计算刚开始和返回到最高点对应的机械能，据此计算消耗的机械能，即克服摩擦做的功，注意该过程中经过BC段两次，即克服摩擦做功两次。
【解答】（1）AB光滑且不计空气阻力，由A到B，小球的重力势能全部转化为动能，可知机械能守恒。
（2）从A到B，机械能守恒，重力势能转化为动能，可知小球速度变大。BC段存在摩擦力，部分机械能转化为内能，动能减小，速度减小，CD段弹簧被压缩，小球的动能转化为弹簧的弹性势能，速度继续减小，直至减为零，可知速度最大值在B点。
（3）第1次反弹后小球能沿着弧形槽上升到h/3处，此时剩余的重力势能为，A点的重力势能，为该过程共克服摩擦力做功，经过BC段两次，可知每次经过BC克服摩擦力做功。
16．司机用自卸车将质量为5吨的货物运送到100千米远的工地。如图是车卸货时的工作原理简图。
（1）施工方要求在中午12：30前将货物送达，若货车的速度为40千米/时，则他最晚要在　 　时刻出发。
（2）卸货过程中，液压杆慢慢往上升起，其对货箱支持力的大小在变　 　。(液压杆始终垂直于箱底)
（3）卸货过程中，货物被抬升0.5米，则克服重力做功　 　焦。
【答案】（1）10：00
（2）变小
（3）2.5 × 104
【知识点】速度公式及其应用；功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】 （1）首先根据速度公式计算货车的行驶时间，然后用到达时间减去行驶时间得到出发时间；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2结合卸货过程动力臂和阻力臂的变化分析；
（3）根据功W=Gh=mgh计算。
【解答】 （1）根据题意可知，将货物送到100千米远的工地需要的时间；
要求在中午12：30前将货物送达，至少在12：30-2：30=10：00出发；
故填：10：00。
（2）根据题意可知，车厢与车身相连的位置为支点，货物的重力施加阻力，液压杆施加动力。卸货过程中，液压杆慢慢往上升起，液压杆始终垂直于箱底，动力臂大小不变，而货物下移时，阻力大小不变但是阻力臂减小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，故动力变小；
故填：变小。
（3）根据题意可知货物被抬升0.5米，
则克服重力做功W=Gh=mgh=5×103kg×10N/kg×0.5m=2.5×104J。
故填：2.5 × 104。
17．如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A.点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中水平面长度为s，A、C两水平面点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
（1）物体从A 点滑到B点的过程中，机械能　 　(选填“增大”“不变”或“减小”)。
（2）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为　 　。(用字母表示，下同)
（3）物体在水平面上所受摩擦力大小为　 　。
【答案】（1）减小
（2）mgH
（3）
【知识点】功的计算公式的应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）机械能的变化：物体在光滑圆弧槽运动时，只有重力做功，机械能守恒；在粗糙水平面运动时，摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能减小。
（2）重力做功的计算：重力做功只与物体的重力和竖直方向上的高度差有关，公式为 W = Gh = mgh。
（3）摩擦力大小的计算：根据能量守恒，物体在水平面上克服摩擦力做的功等于机械能的减少量。物体从 A 点滑到 C 点的过程中，机械能减少量为 mgH - mgh，而物体在水平面上运动的总路程为 2s，由 W = fs可推导出摩擦力大小。
【解答】 （1）物体从A点滑到B点的过程中，水平面相连接的装置是粗糙的，物体克服摩擦力做功，机械能减小；
（2）质量为m的物体的重力为：G=mg，物体从A点滑到水平面时，重力所做的功：W=GH=mgH；即物体在A处具有的重力势能为：EpA=mgH，
（3）物体返回到达左侧圆弧槽C点处时，物体在C处具有的重力势能为：EpC=mgH，
物体在水平面上消耗的机械能为：ΔE=EpA-EpB=mgH-mgh，
物体经过了两次水平面，物体每经过一次水平面克服摩擦力做的功为：
，
根据W=Fs得，物体在水平面上所受摩擦力大小为：
。
故答案为：（1）减小；（2）mgH；（3）。
18．明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置————辘轳，沿用至今。下图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，从而提起水桶。
（1）图甲所示辘轳是按照　 　(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。
（2）设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90牛。使周长为3米的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功　 　焦。(不计井绳的粗细和自重)
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用　 　(选填“①”或“②”)。
【答案】（1）省力
（2）90
（3）①
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的分类
【解析】【分析】（1）轮轴为变形的杠杆，比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）水桶上升的高度就是小轮转动的距离，根据二者的半径之比计算小轮转动的距离，最后根据W=Gh计算井绳对水桶做功；
（3）轮轴是否省力，取决于轮的半径大小，轮的半径越大，则越省力。
【解答】（1） 辘轳的大轮和小轮共用同一转动轴，且大轮的半径大于小轮的半径。当人用力使大轮转动时，由于动力臂（大轮半径）大于阻力臂（小轮半径），因此辘轳是省力杠杆。故填：省力。
（2） 大轮与小轮半径比为3∶1，因此周长比也为3∶1，则大轮转动一圈的距离是小轮转动一圈的3倍。
当周长为3米的大轮转动一圈时，小轮转动：3m÷3=1m，即水桶上升1m，
则井绳对水桶做功：W=Gh=90N×1m=90J。
故填：90。
（3） 图丙中水龙头开关的设计与辘轳原理相同，为了更省力，应选择力臂更大的开关，即轮较大的那个。图中①的力臂明显大于②，因此选用①更省力。故填：①。
三、实验与探究题
19．火力发电会导致空气污染，我国大力发展水力发电。项目小组通过制作水轮机探究其工作效率与什么因素有关
【查阅资料】水轮机的工作效率可以定量计算。工程上用水轮机输出的机械能(W输出)与上游水的机械能(W水)的比值来表示工作效率(η)，即
【动手实验】项目小组制成如图实验装置开展了实验探究。
① 利用天平和水桶称量出质量为m的水；
② 将水桶提至h厘米高处，将水灌入漏斗，流经水管冲击水轮机的叶片；
③ 水轮机的轮轴转动卷起绳子带动塑料块向前移动，记录塑料块的移动距离s。
【结构改进】为提高水轮机的工作效率，项目小组对叶片结构进行如图改进，并分别用相同流速从上方及下方冲击叶片，通过测算得到以下数据。
模型 冲击位置 编号 工作效率 模型 冲击位置 编号 工作效率
斗状叶片 上方叶片 1 21、5% 板状叶片 上方叶片 7 31.4%
2 23.2% 8 33.5%
3 22.1% 9 32.6%
下方叶片 4 43.8% 下方叶片 10 33.2%
5 45.3% 11 31.3%
6 46.5% 12 ▲
（1）实验中，每组实验测量3次的目的是　 　。
（2）在12编号实验中，实验过程中测得的数据测得的数据分别是m=1千克，h=20厘米，s=30厘米。用弹簧测力计在相同水平面上匀速拉动塑料块，记录弹簧测力计示数F=2牛，请结合以上数据，计算该水轮机的工作效率为　 　。
（3）请分析表中各组实验工作效率的差异，从中你可以得到的结论是　 　。
（4）下列方法中一定能够提高水轮机工作效率的是____。(可多选)
A．提高水下落高度h B．增加水的质量m
C．在滚轴中涂抹润滑油 D．用轻质材料制作叶片
【答案】（1）取平均值，减小实验误差，使结果更准确
（2）30%
（3）冲击上方叶片时，板状叶片的工作效率更高；冲击下方叶片时，斗状叶片的工作效率更高
（4）C；D
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】（1）进行重复实验的目的：1、取平均值，减小误差；2、避免偶然性，得出普遍性规律。
（2）根据机械效率等于有用功占总功的百分比和W=Fs进行计算。
（3）根据机械效率的定义进行分析，可知额外功减小，机械效率会提高。
【解答】（1）多次测量获得多组数据后取平均值，可以减小误差。
（2） 水轮机的工作效率。
（3）由表中数据可知，冲击上方叶片时，板状叶片的工作效率更高；冲击下方叶片时，斗状叶片的工作效率更高。
（4）AB、提高水下落的高度以及水的质量，可以增大有用功，但不一定可以增大有用功，可知机械效率不一定会提高，故AB错误；
CD、在滚轴中涂抹润滑油，可以减小摩擦力，用轻质材料制作叶片可以减小阻力，均可以减小额外功，可以提高有用功占总功的百分比，即提高机械效率，故CD正确。
故答案为：CD。
20．科学兴趣小组的同学们正在开展“斜拉桥的原理与模型制作”跨学科实践活动。
（1）在研究斜拉索对桥面拉力F1的大小与斜拉索和桥面夹角α的关系时，该小组同学利用硬卡纸和细线制作出如图1(a)所示桥面的模型，桥面与桥柱间的连接点为 O，用力传感器测出斜拉索顶端悬点在不同位置A、B、C时拉力 F1的大小，整个过程中桥面始终水平，硬卡纸质量分布均匀，相关数据见表1。表1：
斜拉索顶端悬点位置 A B C
拉力F1的大小/N 1.55 1.73 2.12
a.请在图1(a)中作出阻力F2和阻力臂l2的示意图　 　。
b.该小组同学分别画出了三个位置时O点到斜拉索的距离l 、lB、lc，如图1(b)所示。请根据简单机械的相关知识，分析并解释拉力F1变化的原因　 　。
（2）为进一步研究桥面稳固性与桥面截面形状和桥墩间距的关系，该小组同学用相同纸张制作了不同截面形状的桥面，如图 2 所示，将桥面放在两桥墩之间，在纸桥中央放上硬币，直到纸桥塌陷，记录下此时硬币的个数，相关数据见表。
序号 桥面 截面形状 桥墩间距(cm) 硬币个数 (个)
1 a 圆 形 15 36
2 b △△△△ 三角形 15 16
3 c 方 形 18 19
4 c 方 形 12 28
根据表2数据，请你选出稳固性最强的截面形状，并简要说明理由　 　。
【答案】（1）；阻力和阻力臂不变，动力臂逐渐变短，根据杠杆平衡条件，动力F1逐渐变大；
（2）圆形；在桥墩间距相同时，圆形截面的桥面能承受的硬币数量最多，稳固性最强。
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析；杠杆的应用
【解析】【分析】（1）杠杆原理中，阻力是阻碍杠杆转动的力，这里桥面的重力就是阻力F2，方向竖直向下，作用在桥面重心；阻力臂是支点O到阻力F2作用线的垂直距离。根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2，当阻力和阻力臂不变时，动力臂越短，动力越大。
（2）分析桥面稳固性时，需要控制变量对比：在桥墩间距相同的情况下，圆形截面的桥面能承受的硬币数量最多，说明其稳固性最强；同时桥墩间距越小，方形截面的桥面承受能力也越强。
【解答】（1）a. 阻力F2是桥面的重力，作用点在桥面的中心，方向竖直向下；阻力臂L2是从支点O向F2的作用线作垂线，垂线段的长度即为阻力臂。
b. 由杠杆平衡条件 F1L1=F2L2可知，当阻力F2和阻力臂L2不变时，斜拉索顶端悬点从 A 到 C，动力臂lA、lB、lC逐渐变短，因此拉力F1逐渐变大。
（2）稳固性最强的截面形状是圆形。理由：在桥墩间距均为 15cm 时，圆形截面的桥面能承受的硬币个数最多（36 个），明显多于三角形（16 个）和方形截面；即使方形截面在更小的桥墩间距（12cm）下，承受的硬币数（28 个）也少于圆形截面，说明圆形截面的桥面稳固性最强。
故答案为：（1）a. 阻力F2竖直向下作用在桥面中心，阻力臂L2为支点O到F2作用线的垂直距离；
b. 阻力和阻力臂不变，动力臂逐渐变短，根据杠杆平衡条件，动力F1逐渐变大；
（2）圆形；在桥墩间距相同时，圆形截面的桥面能承受的硬币数量最多，稳固性最强。
21．某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小宁提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关 于是设计了如图甲所示的装置。
（1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能　 　(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）小宁在探究过程中，每次都将保龄球从左侧斜坡同一位置静止释放，这样做的目的是为了保证保龄球达到水平面时的　 　相同。
（3）经过多次实验得到数据如图乙。小宁判断将斜坡放平(θ=0°)，保龄球撞击的塑料瓶数量会
　 　(填“增多”、“减少”或“不变”)。
（4）若将保龄球置于Q 点由静止释放，请判断是否能完成以上实验　 　(填“是”或“否”)。
【答案】（1）不变
（2）初速度
（3）增多
（4）否
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能守恒
【解析】【分析】（1）若不考虑空气阻力和摩擦，物体的动能和重力势能相互转化，机械能总量保持不变。
（2）控制变量法是指探究多个因素对某一物理量的影响时，需控制其他变量不变，只改变一个变量。
（3）动能大小与物体的质量和速度有关，质量不变时，速度越大，动能越大，对外做功的能力越强。
（4）物体的重力势能与质量和高度有关，同一物体高度越高，重力势能越大，转化为的动能也越大。
【解答】(1) 若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中，重力势能转化为动能，机械能的总量不变。
(2) 每次将保龄球从左侧斜坡同一位置静止释放，是为了保证保龄球到达水平面时的初速度相同，只改变右侧斜面的倾角θ，从而探究撞倒塑料瓶数量与θ的关系。
(3) 由图乙可知，斜面倾角θ越小，撞倒的塑料瓶数量越多。当θ=0°（斜面放平）时，保龄球在水平面上运动时动能损失更少，能运动更远的距离，撞击的塑料瓶数量会增多。
(4) Q点的高度低于原来的释放点，从Q点静止释放时，保龄球到达水平面时的初速度会变小，动能变小，无法保证初速度相同，因此否完成以上实验。
故正确答案为（1）不变；（2）初速度； （3）增多；（4）否。
四、综合题
22．小金用一只质量为200克，宽8cm，长15cm的手机(质量分布均匀)测试某款桌面手机支架的稳定性。小金画出模型简化图，用金属夹子在0点固定使横杆 CD处于水平位置。已知手机重心到O点的距离为22cm，质量为400g的底座BE(质量分布均匀)，长度为12cm，竖杆AB和横杆 CD质量可忽略。请回答：
（1）该金属支架底座为铁质，铁属于　 　(填“金属”或“有机”)材料。
（2）厂家通常会对支架做防锈处理，请写出一条可减缓锈蚀的方法　 　
（3）如图状态时，支架是否会绕E点向手机端倾倒 (通过计算来判断)
【答案】（1）金属
（2）涂防锈油或防锈涂料等
（3）以E 点为支点
F1=G 手机=m手机g=0.2kg×10N/kg=2N； 11=22cm-12cm=10cm
则
F2=G 底座=m 底座g=0.4kg×10N/kg=4N； 12=6cm
则
因为 所以不会倾倒
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析；材料的利用与发展；金属的腐蚀与防护
【解析】【分析】（1）材料的分类中，金属材料包括纯金属和合金，铁属于纯金属，因此是金属材料；有机材料通常指含碳的有机物制成的材料，如塑料、橡胶等，与铁的类别不同。
（2）铁锈蚀的条件是同时与氧气和水接触，减缓锈蚀的原理是破坏其中一个或两个条件，常见方法有涂油、刷漆、镀金属、保持干燥等，这些方法都能隔绝氧气或水，防止铁生锈。
（3）杠杆的平衡条件是动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂（F1L1=F2L2），当以 E 点为支点时，手机的重力使支架绕 E 点向手机端转动，底座的重力使支架向相反方向转动，需分别计算两边的力矩，比较大小判断是否倾倒：若手机的力矩大于底座的力矩，支架会倾倒；反之则不会。
【解答】（1）铁是由铁元素组成的纯金属，属于金属材料，因此填 “金属”。
（2）铁生锈需要同时接触氧气和水，减缓锈蚀的方法是隔绝氧气或水，例如在铁制品表面涂防锈油、刷防锈涂料、镀一层耐腐蚀的金属，或保持表面干燥洁净等，任选一种合理方法即可。
23．2025年，我国完成运载火箭箭体重复使用垂直起降飞行试验。箭体质量为20000kg，飞行至约 12.05km高度后受控下降，箭体两翼卡在离地面 50m高的回收塔捕获臂上，完成回收。
（1）火箭从 12.05km高度受控下降到回收塔捕获臂的过程中，箭体的重力做功约为多少焦。 (燃料损失的质量忽略不计)
（2）箭体回收过程中，为使捕获臂保持水平状态，液压杆至少要提供多少牛的支撑力。(捕获臂长30m，捕获臂重力忽略不计)
【答案】（1）G= mg=20000kg×10N/ kg =2×105N
（2）箭翼位于支架末端时，支架承受的力最大
F=1.2×106N
支架有两个，每个支架至少能承受6×105N
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）重力做功的计算：重力做功的公式为W=Gh，其中G是物体受到的重力，h是物体在重力方向上移动的距离。重力的计算公式为G=mg，其中m是物体的质量，g是重力加速度。本题中箭体下降的高度为初始高度与捕获臂高度的差值，据此可计算重力做功的大小。
（2）杠杆平衡条件的应用：杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2，其中F1、F2分别为动力和阻力，l1、l2分别为动力臂和阻力臂。本题中捕获臂可视为杠杆，支点为O点，箭体的重力为阻力，液压杆的支撑力为动力，需先确定阻力臂和动力臂的长度，再利用杠杆平衡条件计算支撑力的大小。
24．如图1是一辆液压电动三轮车，其部分参数如下表所示，
整车质量/kg 180
车轮与水平地面的总接触面积/cm2 300
货厢质量/kg 100
续行里程/km 50
请回答：
（1）电动三轮车的车架和车厢使用高强度钢制造，为减缓其锈蚀，在表面喷涂油漆，这种防锈措施的原理是　 　。
（2）当质量为60kg的司机驾驶该电动三轮车沿平直路面以5米/秒的速度匀速行驶30分钟，已知三轮车在水平路面上匀速行驶时，其所受阻力为总重的0.1倍，则牵引力所做的功是多少 (写出计算过程)
（3）该三轮车货厢连接的液压杆能使货厢绕固定点 转动，图2为其简化结构示意图，已知空货厢的重心为A点，OA长0.8米，O点到液压杆的距离OB长0.5米。假设当空货厢与水平面夹角为60°时，液压杆恰好竖直。则此时液压杆所需施加的力为多少 (写出计算过程)
【答案】（1）隔绝氧气和水
（2）车匀速行驶，牵引力等于阻力，牵引力为
牵引力做的功为。
（3）空货厢与水平面夹角为60°，OA长0.8米，重力的方向竖直向下，可知重力与OA的夹角为30°，则重力的力臂为，液压杆恰好竖直，力臂为OB，等于0.5m，由杠杆平衡条件可得，代入数据可得，解得F=800N。
【知识点】二力平衡的条件及其应用；重力的大小；功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件；金属的腐蚀与防护
【解析】【分析】（1）根据铁生锈的条件进行分析--同时接触水和空气中的氧气。
（2）根据二力平衡大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上计算牵引力，再由W=Fs计算功的大小。
（3）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2进行计算。
【解答】（1）铁同时接触水和空气中的氧气会发生锈蚀，涂油漆可以隔绝水和空气，从而起到防锈蚀的作用。
1 / 1【2026冲刺】中考科学三轮冲分精炼7 机械
一、选择题
1．下列各图是正在使用的杠杆，其中属于费力杠杆的是
A． B．
C． D．
2．如图是教室壁挂式实物展台示意图，MN为展示台，PQ为连杆拉柱展示台，m为展示物。以下是展示台承载展示物时杠杆的示意图，其中正确的是
A． B．
C． D．
3．如图为劳动课中两位同学一起抬货物的示意图，F1、F2为两位同学肩膀所受压力。走在后边的同学偷偷将货物从a位置移到b位置，则（　　）
A．F1变大， F2变小 B．F1、F2保持不变
C．F1变大， F2变大 D．F1变小， F2变大
4．2025年“九三阅兵”中，东风-61陆基洲际导弹作为国之重器首次亮相。该导弹发射后的飞行轨迹如图所示(大气层外空气密度极低，可视作真空)。导弹的飞行过程分为推进加速段AB、无动力飞行段BCD、机动滑行段DE，其中机械能守恒的为（　　）
A．仅AB段 B．仅BCD段 C．仅DE段 D．AB和 DE段
5．小花在玩滑梯，沿滑梯匀速下滑的过程中，下列说法正确的是(忽略空气阻力)
A．他的重力势能转化为动能
B．他的重力势能减小，动能增大，机械能不变
C．他的重力势能转化为动能和内能
D．他的重力势能减小，动能不变，机械能减小
6．如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．乙下落的过程中，动能减小
B．甲弹起上升的过程中，重力势能增大
C．整个过程中，甲的机械能始终不变
D．为提高甲弹起高度，可以减小乙的下落高度
7．丽水队在首届浙 BA比赛中的顽强拼搏精神赢得广泛赞誉。篮球场上，运动员起跳投篮，篮球离手后至投入篮框的运动轨迹如图所示。下列分析正确的是：（　　）
A．手先给篮球推力，然后篮球给手推力
B．篮球在空中飞行，是因为受到惯性作用
C．篮球在空中飞行，受到重力和手的推力
D．篮球在空中运行到最高处动能不为零
8．如图为某学生用所做的升降电梯模型模拟电梯的工作情况，电动机的拉力为F，动滑轮重为5N，在 10s内将重20N的轿箱连同内部5N的物品一起匀速升高了1m，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　)
A．拉力F做功的功率为1.5W
B．滑轮组的机械效率为83.3%
C．与电动机相连的绳端移动的速度为0.3m/s
D．与电动机相连的绳端拉力大小为12. 5N
9．图甲是工作人员正在组装神舟飞船，用图乙的电动滑轮将质量为2吨的飞船部件在10s内匀速提升3m，其中电动滑轮做的有用功和额外功比例分布如图丙。以下分析正确的是
A．绳子施加的拉力大小为1×104N
B．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
C．电动滑轮做的总功为8×104J
D．适当增加滑轮重可以提高机械效率
10．建筑工地上需要将一批材料从低处匀速提到高处，实践活动小组的同学们设计了甲、乙、丙、丁四种简单机械，在不计机械自重及摩擦的情况下，以下是对他们的设计进行评估，其中正确的是（　　）
A．甲机械中物体挂于杆的中点，按图中F拉起杠杆可以省一半的力
B．乙机械中三个力大小相同
C．丙机械中物体匀速沿斜面向上运动时，物体受到斜面的摩擦力等于拉力F
D．丁机械可以改变拉力的方向
11．如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A对于地面静止，物体B 以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是 （　　）
A．弹簧测力计读数为9N
B．F2的功率为0.6W
C．此时物体A 和地面之间的摩擦力为2N
D．如果增大F2，物体A 可能向右运动
二、填空题
12．如图，用滑轮组将重为300N的物体匀速提升至一定高度，A滑轮的作用是　 　；若绳子自由端的拉力为105N，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为　 　。
13．小花家新买了一台自动擦窗机器人，解决了高层擦窗的难题。机器人的质量为1.2kg，研究发现它的“腹部”有吸盘，工作时，电动真空泵将吸盘内的空气抽出，使其能吸在竖直玻璃表面，如图甲所示。某次机器人擦窗时，大气压为 小花观察其工作情况并绘制出路程s与时间t图象如图乙，利用传感器测得吸盘内气压p与时间t图象如图丙。
（1）运动阶段，机器人沿玻璃表面竖直向上运动。求机器人在4~7s内克服重力做功　 　J。
（2）吸盘与玻璃接触总面积为500cm2，在0~4s内吸盘对玻璃的压力是　 　N。
（3）0~4s与7~10s对比，自动擦窗机器人受到的摩擦力是否发生变化，并说明理由　 　。
14．千岛湖某景区配置了“飞天魔毯”，游客无需步行上山，坐在传送带上即可由“飞天魔毯”带至山上，如图甲所示。已知该“飞天魔毯”长度为400米，落差达100米，游客坐着“飞天魔毯”上山时，可以视为沿斜面匀速上升，模型图如图乙所示。
（1）上升过程中，传送带对游客的支持力对游客有无做功 答：　 　(选填“有”或“无”)。
（2）游客乘坐“飞天魔毯”上升时，此时该游客受到摩擦力的方向是：　 　
（3）游客坐在魔毯上从底部以1m/s的速度上升到顶部。已知该游客的质量为 50kg， 不计密气阻力，请计算“飞天魔毯”运行过程中，传送带对该游客做功的功率　 　
15．如图所示，AB 为光滑弧形槽、滑槽底部与水平面平滑连接，BC段是粗糙程度相同的平面，CD段是光滑平面，一个质量为m的小球从高为h的A处由静止开始下滑、运动到 C处挤压弹簧，D处为弹簧被挤压到最短长度(弹簧能恢复到原来位置，不计碰撞时的能量损失)。第1次反弹后小球能沿着弧形槽上升到h/3处(不计空气阻力)。请回答：
（1）小球由A到B的过程中，机械能　 　(填“守恒”“不守恒”)。
（2）整个过程中，小球速度最大值位于第一次经过　 　(填“A”、“B”、“C”或“D”)点时。
（3）小球第一次由 B到C的过程中，克服摩擦力做功　 　(用相应的字母表示)。
16．司机用自卸车将质量为5吨的货物运送到100千米远的工地。如图是车卸货时的工作原理简图。
（1）施工方要求在中午12：30前将货物送达，若货车的速度为40千米/时，则他最晚要在　 　时刻出发。
（2）卸货过程中，液压杆慢慢往上升起，其对货箱支持力的大小在变　 　。(液压杆始终垂直于箱底)
（3）卸货过程中，货物被抬升0.5米，则克服重力做功　 　焦。
17．如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A.点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中水平面长度为s，A、C两水平面点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
（1）物体从A 点滑到B点的过程中，机械能　 　(选填“增大”“不变”或“减小”)。
（2）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为　 　。(用字母表示，下同)
（3）物体在水平面上所受摩擦力大小为　 　。
18．明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置————辘轳，沿用至今。下图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，从而提起水桶。
（1）图甲所示辘轳是按照　 　(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。
（2）设大轮与小轮的半径比为3∶1，水桶受到的总重力为90牛。使周长为3米的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功　 　焦。(不计井绳的粗细和自重)
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用　 　(选填“①”或“②”)。
三、实验与探究题
19．火力发电会导致空气污染，我国大力发展水力发电。项目小组通过制作水轮机探究其工作效率与什么因素有关
【查阅资料】水轮机的工作效率可以定量计算。工程上用水轮机输出的机械能(W输出)与上游水的机械能(W水)的比值来表示工作效率(η)，即
【动手实验】项目小组制成如图实验装置开展了实验探究。
① 利用天平和水桶称量出质量为m的水；
② 将水桶提至h厘米高处，将水灌入漏斗，流经水管冲击水轮机的叶片；
③ 水轮机的轮轴转动卷起绳子带动塑料块向前移动，记录塑料块的移动距离s。
【结构改进】为提高水轮机的工作效率，项目小组对叶片结构进行如图改进，并分别用相同流速从上方及下方冲击叶片，通过测算得到以下数据。
模型 冲击位置 编号 工作效率 模型 冲击位置 编号 工作效率
斗状叶片 上方叶片 1 21、5% 板状叶片 上方叶片 7 31.4%
2 23.2% 8 33.5%
3 22.1% 9 32.6%
下方叶片 4 43.8% 下方叶片 10 33.2%
5 45.3% 11 31.3%
6 46.5% 12 ▲
（1）实验中，每组实验测量3次的目的是　 　。
（2）在12编号实验中，实验过程中测得的数据测得的数据分别是m=1千克，h=20厘米，s=30厘米。用弹簧测力计在相同水平面上匀速拉动塑料块，记录弹簧测力计示数F=2牛，请结合以上数据，计算该水轮机的工作效率为　 　。
（3）请分析表中各组实验工作效率的差异，从中你可以得到的结论是　 　。
（4）下列方法中一定能够提高水轮机工作效率的是____。(可多选)
A．提高水下落高度h B．增加水的质量m
C．在滚轴中涂抹润滑油 D．用轻质材料制作叶片
20．科学兴趣小组的同学们正在开展“斜拉桥的原理与模型制作”跨学科实践活动。
（1）在研究斜拉索对桥面拉力F1的大小与斜拉索和桥面夹角α的关系时，该小组同学利用硬卡纸和细线制作出如图1(a)所示桥面的模型，桥面与桥柱间的连接点为 O，用力传感器测出斜拉索顶端悬点在不同位置A、B、C时拉力 F1的大小，整个过程中桥面始终水平，硬卡纸质量分布均匀，相关数据见表1。表1：
斜拉索顶端悬点位置 A B C
拉力F1的大小/N 1.55 1.73 2.12
a.请在图1(a)中作出阻力F2和阻力臂l2的示意图　 　。
b.该小组同学分别画出了三个位置时O点到斜拉索的距离l 、lB、lc，如图1(b)所示。请根据简单机械的相关知识，分析并解释拉力F1变化的原因　 　。
（2）为进一步研究桥面稳固性与桥面截面形状和桥墩间距的关系，该小组同学用相同纸张制作了不同截面形状的桥面，如图 2 所示，将桥面放在两桥墩之间，在纸桥中央放上硬币，直到纸桥塌陷，记录下此时硬币的个数，相关数据见表。
序号 桥面 截面形状 桥墩间距(cm) 硬币个数 (个)
1 a 圆 形 15 36
2 b △△△△ 三角形 15 16
3 c 方 形 18 19
4 c 方 形 12 28
根据表2数据，请你选出稳固性最强的截面形状，并简要说明理由　 　。
21．某学校科技节推出了一种新型保龄球游戏，参赛者将保龄球从一个斜坡上由静止释放，滚上另一个斜坡后撞击斜坡上的塑料瓶，撞倒塑料瓶数量多者获胜。小宁提出疑问：保龄球撞倒塑料瓶的数量是否与斜坡倾角大小θ有关 于是设计了如图甲所示的装置。
（1）若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中机械能　 　(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）小宁在探究过程中，每次都将保龄球从左侧斜坡同一位置静止释放，这样做的目的是为了保证保龄球达到水平面时的　 　相同。
（3）经过多次实验得到数据如图乙。小宁判断将斜坡放平(θ=0°)，保龄球撞击的塑料瓶数量会
　 　(填“增多”、“减少”或“不变”)。
（4）若将保龄球置于Q 点由静止释放，请判断是否能完成以上实验　 　(填“是”或“否”)。
四、综合题
22．小金用一只质量为200克，宽8cm，长15cm的手机(质量分布均匀)测试某款桌面手机支架的稳定性。小金画出模型简化图，用金属夹子在0点固定使横杆 CD处于水平位置。已知手机重心到O点的距离为22cm，质量为400g的底座BE(质量分布均匀)，长度为12cm，竖杆AB和横杆 CD质量可忽略。请回答：
（1）该金属支架底座为铁质，铁属于　 　(填“金属”或“有机”)材料。
（2）厂家通常会对支架做防锈处理，请写出一条可减缓锈蚀的方法　 　
（3）如图状态时，支架是否会绕E点向手机端倾倒 (通过计算来判断)
23．2025年，我国完成运载火箭箭体重复使用垂直起降飞行试验。箭体质量为20000kg，飞行至约 12.05km高度后受控下降，箭体两翼卡在离地面 50m高的回收塔捕获臂上，完成回收。
（1）火箭从 12.05km高度受控下降到回收塔捕获臂的过程中，箭体的重力做功约为多少焦。 (燃料损失的质量忽略不计)
（2）箭体回收过程中，为使捕获臂保持水平状态，液压杆至少要提供多少牛的支撑力。(捕获臂长30m，捕获臂重力忽略不计)
24．如图1是一辆液压电动三轮车，其部分参数如下表所示，
整车质量/kg 180
车轮与水平地面的总接触面积/cm2 300
货厢质量/kg 100
续行里程/km 50
请回答：
（1）电动三轮车的车架和车厢使用高强度钢制造，为减缓其锈蚀，在表面喷涂油漆，这种防锈措施的原理是　 　。
（2）当质量为60kg的司机驾驶该电动三轮车沿平直路面以5米/秒的速度匀速行驶30分钟，已知三轮车在水平路面上匀速行驶时，其所受阻力为总重的0.1倍，则牵引力所做的功是多少 (写出计算过程)
（3）该三轮车货厢连接的液压杆能使货厢绕固定点 转动，图2为其简化结构示意图，已知空货厢的重心为A点，OA长0.8米，O点到液压杆的距离OB长0.5米。假设当空货厢与水平面夹角为60°时，液压杆恰好竖直。则此时液压杆所需施加的力为多少 (写出计算过程)
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【分析】（1）本题考查的知识点是杠杆的分类。杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，分类依据是动力臂和阻力臂的大小关系：当动力臂大于阻力臂时，为省力杠杆；当动力臂小于阻力臂时，为费力杠杆；当动力臂等于阻力臂时，为等臂杠杆。
（2）判断杠杆类型的核心方法：先确定杠杆的支点，再分别画出动力臂（支点到动力作用线的垂直距离）和阻力臂（支点到阻力作用线的垂直距离），比较两者的长度，进而判断杠杆类型。
【解答】A、铡刀在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，A 错误；
B、羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，B 错误；
C、撬棒在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，C 错误；
D、钓鱼竿在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，D 正确；
故答案为：D。
2．【答案】A
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的分类
【解析】【分析】杠杆的支点是指杠杆绕着转动的固定点；动力是指使杠杆转动的力；阻力是指阻碍杠杆转动的力。
【解答】展示台MN绕右侧固定点O转动，O为支点；展示物m的重力是阻碍杠杆转动的阻力，方向竖直向下；连杆PQ的拉力是使杠杆转动的动力，方向沿PQ斜向上。阻力F2是展示物的重力，竖直向下，作用在展示物处；动力F1是连杆PQ对展示台的拉力，方向沿PQ斜向上，作用在Q点。
故答案为A。
3．【答案】D
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析
【解析】【分析】根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2进行分析。
【解答】以前面的同学为分析对象，支点为后面的同学，将物体由a移到b，阻力和动力臂大小不变，阻力臂减小，由杠杆平衡条件可知，动力将变小，即F1变小。
以后面的同学为分析对象，支点为前面的同学，将物体由a移到b，阻力和动力臂大小不变，阻力臂变大，由杠杆平衡条件可知，动力将变大，即F2变大。
故答案为：D。
4．【答案】B
【知识点】机械能守恒
【解析】【分析】在大气层中，导弹克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小；在真空中运行，不需要克服空气阻力做功，机械能守恒。
【解答】AB和DE段导弹在大气层中运行，与大气产生摩擦，部分机械能转化为内能，可知机械能减小。BCD段，导弹在大气层以外运行，视为真空环境，不需要克服空气阻力做功，机械能守恒。
故答案为：B。
5．【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【分析】本题考查动能和重力势能的影响因素及其相互转化；题中仅忽略空气阻力，而滑梯的摩擦力仍需考虑，而摩擦力做功会造成物体内能增加；
【解答】沿滑梯匀速下滑时，高度下降，重力势能减少，而人是匀速下滑的，动能不变，那么减小的重力势能必然是转化为了内能，故机械能总量减小；综上所述，他的重力势能减小，动能不变，机械能减小；
故答案为：D。
6．【答案】B
【知识点】动能和势能的大小变化；动能的影响因素；势能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】ABC、重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。
动能和势能统称为机械能。
D、弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。乙的机械能转化为弹性垫的弹性势能，弹性势能再转化为甲的机械能，可知乙的机械能越大，甲的机械能越大，甲弹起高度越高。
【解答】A、不计空气阻力，乙下落时重力势能转化为动能，可知乙的动能变大，故A错误；
B、甲弹起时，质量不变，高度变高，可知重力势能增大，故B正确；
C、甲由静止开始运动，高度变高，重力势能变大，速度变大，动能变大，可知甲的机械能变大，故C错误；
D、为提高甲弹起高度，即增大甲的机械能，则应让乙从更高的位置下落，增大乙的机械能，从而使弹性垫获得更大的弹性势能，弹力更大，提高弹起甲的高度，故D错误。
故答案为：B。
7．【答案】D
【知识点】力的概念；惯性；动能的影响因素
【解析】【分析】A.相互作用力同时产生，同时消失；
B.物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
C.对空中飞行的篮球进行受力分析即可；
D.注意最高点时水平方向的速度不为零。
【解答】A.手给篮球推力和篮球给手推力是一对相互作用力，那么二者同时产生，同时消失，故A错误；
B. 惯性是物体保持其运动状态的性质，是物体本身的属性，不是一种“力”，故B错误；
C. 篮球在空中飞行时，已经与手分开，即不受推力，那么唯一的作用力是重力，故C错误；
D. 篮球的运动是斜抛运动， 最高点时，竖直速度为零，但水平速度不为零，即最高点时动能不为零，故D正确。
故选D。
8．【答案】B
【知识点】速度公式及其应用；功率计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率的计算
【解析】【分析】滑轮组有几股绳子受力，在不计绳重与摩擦时，拉力就为物体和动滑轮总重力的几分之一，绳子自由端移动的距离就为物体移动距离的几倍。
【解答】D、由图可知，有效绳子股数为2股，不计绳重和摩擦，拉力大小为，故D错误；
A、拉力做功的功率，故A错误；
B、机械效率，故B正确；
C、与电动机相连的绳端移动的速度，故C错误。
故答案为：B。
9．【答案】C
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算；机械效率；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）动滑轮的特点是绳子段数 n=2，绳子自由端移动的距离 s=nh，速度 v=nv物；
有用功 W有用 = Gh=mgh，额外功是克服滑轮重力和摩擦做的功。
（2）机械效率，额外功占总功的比例越大，机械效率越低；增加滑轮重会增大额外功，降低机械效率。
【解答】A、飞船部件的重力 G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N，动滑轮 n=2，由图丙可知，额外功占总功的，有用功占，机械效率 η=75%。
根据，
可得，不是 1×104N，A 不符合题意；
B、物体上升速度，绳子自由端移动速度 v=2v 物 = 0.6m/s，不是 0.3m/s，B 不符合题意；
C、有用功 W有用 = Gh=2×104N×3m=6×104J，
总功，C 符合题意；
D、增加滑轮重会增大额外功，在有用功不变时，机械效率会降低，D 不符合题意。
故答案为：C。
10．【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件；定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；在不计机械自重、绳与滑轮摩擦的情况下，对物体受力分析，拉力做的功等于克服重力做功加上克服摩擦力做功；根据杠杆平衡条件分析；动滑轮省力，但不能改变力的方向。
【解答】A、杠杆平衡条件为F1L1=F2L2，设阻力臂为L，由几何知识可知，动力臂为L，则F×L=G×L，则F=G，故A错误；
B、因为定滑轮实质是一个等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物G，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，故甲中F1=F2=F3，故B正确；
C、设斜面长为L，高为h，G为物重，由拉力F做的功等于克服重力G做功加上克服摩擦力f做功，即FL=Gh+fL，代入数据可得F×5m=G×2m+f×5m，整理得f=F-G，由此可知，f≠F，故C错误；
D、乙是动滑轮，省力，不可以改变拉力的方向，故D错误。
故选：B。
11．【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用；影响摩擦力大小的因素；功率计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】A、测力计静止，受力平衡，向左和向右的拉力大小相等，据此进行分析。
B、有几股绳子受力，绳子自由端移动的速度就是物体移动速度的几倍。
C、根据二力平衡（大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上）和相互作用力（大小相等、方向相反、作用在同一直线、两个物体上）结合滑轮组的特点进行分析。
D、滑动摩擦力大小的影响因素：压力大小和接触面的粗糙程度，压力越大，接触面的粗糙程度越大，滑动摩擦力越大。
【解答】A、由图可知，左侧滑轮受到水平向左的测力计给的拉力，和水平向右三股绳子给的拉力，每股绳子给的拉力为3N，右侧共受到9N的拉力，滑轮静止，受力平衡，可知左侧的力也为9N。力的作用是相互的，相互作用力的大小相等，可知滑轮给测力计的力为9N，故A正确，不符合题意；
B、由图可知，滑轮组的有效绳子股数为2股，F2移动速度是B移动速度的两倍，，故B正确，不符合题意；
C、对B进行受力分析，滑轮组的有效绳子股数为2股，B受到水平向左、大小为的拉力，B静止，受力平衡，可知B受到A给的、水平向右、大小为6N的摩擦力。对A进行受力分析，由于力的作用是相互的，所以A受到B给的、水平向左、大小为6N的摩擦力，A静止受力平衡，可知地面给A的摩擦力水平向右、大小为6N-4N=2N，故C正确，不符合题意；
D、增大F2，拉力变大，B将做加速运动，B与A之间的压力及接触面的粗糙程度不变，可知滑动摩擦力大小不变，A受力情况不变，仍处于静止状态，故D错误，符合题意。
故答案为：D。
12．【答案】改变力的方向；15N
【知识点】动滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）定滑轮的作用：图中 A 滑轮是定滑轮，定滑轮的轴固定不动，它的特点是不省力，但可以改变力的方向，使施力方向更方便。
（2）滑轮组拉力的计算：不计绳重和摩擦时，滑轮组的拉力公式为，其中n是承担物重的绳子段数，G物是物体重力，G动是动滑轮重力。从图中可看出n=3，代入已知数据即可计算出动滑轮的重力。
【解答】A 滑轮是定滑轮，它的轴固定不动，因此它的作用是改变力的方向，使拉力的方向更便于操作；
由图可知，承担物重的绳子段数n=3。不计绳重和摩擦，根据公式F=，
变形可得 G动= nF-G物。将F=105N、G物=300N、n=3代入公式：
G动= 3×105N - 300N = 315N - 300N = 15N
因此动滑轮的重力为15N。
故答案为：改变力的方向；15N。
13．【答案】（1）7.2
（2）4840
（3）没有改变；因为机器人处于静止状态，受力平衡，摩擦力大小等于重力，重力没有改变，摩擦力大小不变
【知识点】压强的大小及其计算；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）机器人上升时，克服重力做功的计算公式为W=Gh；
（2）根据图丙可知0~4s时吸盘内气压大小，根据公式F=PS计算即可；
（3）可以通过受力平衡或者摩擦力的定义出发，描述摩擦力是否变化的原因；
【解答】（1）机器人在4~7s内，移动距离为1m-0.4m=0.6m，将数据代入公式，可得；
（2）吸盘对玻璃的压强，则吸盘对玻璃的压力为；
（3）由图乙可知，0~4s与7~10s两个时间段里机器人做匀速直线运动，因此受力平衡，故摩擦力与重力大小相等，方向相反，因此重力不变的情况下，摩擦力也不会变；
故答案为：（1）7.2J；（2）4840；（3）没有改变；因为机器人处于静止状态，受力平衡，摩擦力大小等于重力，重力没有改变，摩擦力大小不变；
14．【答案】（1）无
（2）沿传送带向上
（3）125W
【知识点】摩擦力的存在；力是否做功的判断；功的计算公式的应用
【解析】【分析】（1）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离，二者缺一不可；
（2）静摩擦力方向与相对运动趋势的方向相反；
（3）根据速度公式求出从底部上升到顶部的时间，根据W=Gh=mgh求传送带对游客做的功，根据P=计算传送带对该游客做功的功率。
【解答】（1）上升过程中，传送带对游客的支持力的方向垂直斜面向上，在该方向上游客没有移动距离，所以上升过程中，传送带对游客的支持力对游客无做功；
（2）因为游客乘坐“飞天魔毯”上升时，有沿传送带向下滑动的趋势，根据摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反，所以此时该游客受到摩擦力的方向是沿传送带向上。
（3）游客的重力：G=mg=50kg×10N/kg=500N，
传送带对该游客做功：W=Gh=500N×100m=50000J，
游客从底部上升到顶部的时间：t=400s，
传送带对游客做功的功率：P===125W。
15．【答案】（1）守恒
（2）B
（3）
【知识点】功的计算公式的应用；动能和势能的大小变化；动能的影响因素；机械能守恒
【解析】【分析】（1）没有摩擦和空气阻力，没有机械能转化为内能，只有机械能内部转化，可知机械能守恒。
（2）重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。
弹性势能与物体的形变量有关，形变量越大，弹性势能越大。
（3）克服摩擦做功，机械能减小，最高点高度降低，根据W=Fs=Gh=mgh计算刚开始和返回到最高点对应的机械能，据此计算消耗的机械能，即克服摩擦做的功，注意该过程中经过BC段两次，即克服摩擦做功两次。
【解答】（1）AB光滑且不计空气阻力，由A到B，小球的重力势能全部转化为动能，可知机械能守恒。
（2）从A到B，机械能守恒，重力势能转化为动能，可知小球速度变大。BC段存在摩擦力，部分机械能转化为内能，动能减小，速度减小，CD段弹簧被压缩，小球的动能转化为弹簧的弹性势能，速度继续减小，直至减为零，可知速度最大值在B点。
（3）第1次反弹后小球能沿着弧形槽上升到h/3处，此时剩余的重力势能为，A点的重力势能，为该过程共克服摩擦力做功，经过BC段两次，可知每次经过BC克服摩擦力做功。
16．【答案】（1）10：00
（2）变小
（3）2.5 × 104
【知识点】速度公式及其应用；功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】 （1）首先根据速度公式计算货车的行驶时间，然后用到达时间减去行驶时间得到出发时间；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2结合卸货过程动力臂和阻力臂的变化分析；
（3）根据功W=Gh=mgh计算。
【解答】 （1）根据题意可知，将货物送到100千米远的工地需要的时间；
要求在中午12：30前将货物送达，至少在12：30-2：30=10：00出发；
故填：10：00。
（2）根据题意可知，车厢与车身相连的位置为支点，货物的重力施加阻力，液压杆施加动力。卸货过程中，液压杆慢慢往上升起，液压杆始终垂直于箱底，动力臂大小不变，而货物下移时，阻力大小不变但是阻力臂减小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，故动力变小；
故填：变小。
（3）根据题意可知货物被抬升0.5米，
则克服重力做功W=Gh=mgh=5×103kg×10N/kg×0.5m=2.5×104J。
故填：2.5 × 104。
17．【答案】（1）减小
（2）mgH
（3）
【知识点】功的计算公式的应用；动能和势能的大小变化
【解析】【分析】（1）机械能的变化：物体在光滑圆弧槽运动时，只有重力做功，机械能守恒；在粗糙水平面运动时，摩擦力做功，机械能转化为内能，机械能减小。
（2）重力做功的计算：重力做功只与物体的重力和竖直方向上的高度差有关，公式为 W = Gh = mgh。
（3）摩擦力大小的计算：根据能量守恒，物体在水平面上克服摩擦力做的功等于机械能的减少量。物体从 A 点滑到 C 点的过程中，机械能减少量为 mgH - mgh，而物体在水平面上运动的总路程为 2s，由 W = fs可推导出摩擦力大小。
【解答】 （1）物体从A点滑到B点的过程中，水平面相连接的装置是粗糙的，物体克服摩擦力做功，机械能减小；
（2）质量为m的物体的重力为：G=mg，物体从A点滑到水平面时，重力所做的功：W=GH=mgH；即物体在A处具有的重力势能为：EpA=mgH，
（3）物体返回到达左侧圆弧槽C点处时，物体在C处具有的重力势能为：EpC=mgH，
物体在水平面上消耗的机械能为：ΔE=EpA-EpB=mgH-mgh，
物体经过了两次水平面，物体每经过一次水平面克服摩擦力做的功为：
，
根据W=Fs得，物体在水平面上所受摩擦力大小为：
。
故答案为：（1）减小；（2）mgH；（3）。
18．【答案】（1）省力
（2）90
（3）①
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的分类
【解析】【分析】（1）轮轴为变形的杠杆，比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）水桶上升的高度就是小轮转动的距离，根据二者的半径之比计算小轮转动的距离，最后根据W=Gh计算井绳对水桶做功；
（3）轮轴是否省力，取决于轮的半径大小，轮的半径越大，则越省力。
【解答】（1） 辘轳的大轮和小轮共用同一转动轴，且大轮的半径大于小轮的半径。当人用力使大轮转动时，由于动力臂（大轮半径）大于阻力臂（小轮半径），因此辘轳是省力杠杆。故填：省力。
（2） 大轮与小轮半径比为3∶1，因此周长比也为3∶1，则大轮转动一圈的距离是小轮转动一圈的3倍。
当周长为3米的大轮转动一圈时，小轮转动：3m÷3=1m，即水桶上升1m，
则井绳对水桶做功：W=Gh=90N×1m=90J。
故填：90。
（3） 图丙中水龙头开关的设计与辘轳原理相同，为了更省力，应选择力臂更大的开关，即轮较大的那个。图中①的力臂明显大于②，因此选用①更省力。故填：①。
19．【答案】（1）取平均值，减小实验误差，使结果更准确
（2）30%
（3）冲击上方叶片时，板状叶片的工作效率更高；冲击下方叶片时，斗状叶片的工作效率更高
（4）C；D
【知识点】机械效率的计算
【解析】【分析】（1）进行重复实验的目的：1、取平均值，减小误差；2、避免偶然性，得出普遍性规律。
（2）根据机械效率等于有用功占总功的百分比和W=Fs进行计算。
（3）根据机械效率的定义进行分析，可知额外功减小，机械效率会提高。
【解答】（1）多次测量获得多组数据后取平均值，可以减小误差。
（2） 水轮机的工作效率。
（3）由表中数据可知，冲击上方叶片时，板状叶片的工作效率更高；冲击下方叶片时，斗状叶片的工作效率更高。
（4）AB、提高水下落的高度以及水的质量，可以增大有用功，但不一定可以增大有用功，可知机械效率不一定会提高，故AB错误；
CD、在滚轴中涂抹润滑油，可以减小摩擦力，用轻质材料制作叶片可以减小阻力，均可以减小额外功，可以提高有用功占总功的百分比，即提高机械效率，故CD正确。
故答案为：CD。
20．【答案】（1）；阻力和阻力臂不变，动力臂逐渐变短，根据杠杆平衡条件，动力F1逐渐变大；
（2）圆形；在桥墩间距相同时，圆形截面的桥面能承受的硬币数量最多，稳固性最强。
【知识点】杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析；杠杆的应用
【解析】【分析】（1）杠杆原理中，阻力是阻碍杠杆转动的力，这里桥面的重力就是阻力F2，方向竖直向下，作用在桥面重心；阻力臂是支点O到阻力F2作用线的垂直距离。根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2，当阻力和阻力臂不变时，动力臂越短，动力越大。
（2）分析桥面稳固性时，需要控制变量对比：在桥墩间距相同的情况下，圆形截面的桥面能承受的硬币数量最多，说明其稳固性最强；同时桥墩间距越小，方形截面的桥面承受能力也越强。
【解答】（1）a. 阻力F2是桥面的重力，作用点在桥面的中心，方向竖直向下；阻力臂L2是从支点O向F2的作用线作垂线，垂线段的长度即为阻力臂。
b. 由杠杆平衡条件 F1L1=F2L2可知，当阻力F2和阻力臂L2不变时，斜拉索顶端悬点从 A 到 C，动力臂lA、lB、lC逐渐变短，因此拉力F1逐渐变大。
（2）稳固性最强的截面形状是圆形。理由：在桥墩间距均为 15cm 时，圆形截面的桥面能承受的硬币个数最多（36 个），明显多于三角形（16 个）和方形截面；即使方形截面在更小的桥墩间距（12cm）下，承受的硬币数（28 个）也少于圆形截面，说明圆形截面的桥面稳固性最强。
故答案为：（1）a. 阻力F2竖直向下作用在桥面中心，阻力臂L2为支点O到F2作用线的垂直距离；
b. 阻力和阻力臂不变，动力臂逐渐变短，根据杠杆平衡条件，动力F1逐渐变大；
（2）圆形；在桥墩间距相同时，圆形截面的桥面能承受的硬币数量最多，稳固性最强。
21．【答案】（1）不变
（2）初速度
（3）增多
（4）否
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能守恒
【解析】【分析】（1）若不考虑空气阻力和摩擦，物体的动能和重力势能相互转化，机械能总量保持不变。
（2）控制变量法是指探究多个因素对某一物理量的影响时，需控制其他变量不变，只改变一个变量。
（3）动能大小与物体的质量和速度有关，质量不变时，速度越大，动能越大，对外做功的能力越强。
（4）物体的重力势能与质量和高度有关，同一物体高度越高，重力势能越大，转化为的动能也越大。
【解答】(1) 若不考虑阻力，保龄球在左侧斜坡下滑过程中，重力势能转化为动能，机械能的总量不变。
(2) 每次将保龄球从左侧斜坡同一位置静止释放，是为了保证保龄球到达水平面时的初速度相同，只改变右侧斜面的倾角θ，从而探究撞倒塑料瓶数量与θ的关系。
(3) 由图乙可知，斜面倾角θ越小，撞倒的塑料瓶数量越多。当θ=0°（斜面放平）时，保龄球在水平面上运动时动能损失更少，能运动更远的距离，撞击的塑料瓶数量会增多。
(4) Q点的高度低于原来的释放点，从Q点静止释放时，保龄球到达水平面时的初速度会变小，动能变小，无法保证初速度相同，因此否完成以上实验。
故正确答案为（1）不变；（2）初速度； （3）增多；（4）否。
22．【答案】（1）金属
（2）涂防锈油或防锈涂料等
（3）以E 点为支点
F1=G 手机=m手机g=0.2kg×10N/kg=2N； 11=22cm-12cm=10cm
则
F2=G 底座=m 底座g=0.4kg×10N/kg=4N； 12=6cm
则
因为 所以不会倾倒
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析；材料的利用与发展；金属的腐蚀与防护
【解析】【分析】（1）材料的分类中，金属材料包括纯金属和合金，铁属于纯金属，因此是金属材料；有机材料通常指含碳的有机物制成的材料，如塑料、橡胶等，与铁的类别不同。
（2）铁锈蚀的条件是同时与氧气和水接触，减缓锈蚀的原理是破坏其中一个或两个条件，常见方法有涂油、刷漆、镀金属、保持干燥等，这些方法都能隔绝氧气或水，防止铁生锈。
（3）杠杆的平衡条件是动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂（F1L1=F2L2），当以 E 点为支点时，手机的重力使支架绕 E 点向手机端转动，底座的重力使支架向相反方向转动，需分别计算两边的力矩，比较大小判断是否倾倒：若手机的力矩大于底座的力矩，支架会倾倒；反之则不会。
【解答】（1）铁是由铁元素组成的纯金属，属于金属材料，因此填 “金属”。
（2）铁生锈需要同时接触氧气和水，减缓锈蚀的方法是隔绝氧气或水，例如在铁制品表面涂防锈油、刷防锈涂料、镀一层耐腐蚀的金属，或保持表面干燥洁净等，任选一种合理方法即可。
23．【答案】（1）G= mg=20000kg×10N/ kg =2×105N
（2）箭翼位于支架末端时，支架承受的力最大
F=1.2×106N
支架有两个，每个支架至少能承受6×105N
【知识点】功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】（1）重力做功的计算：重力做功的公式为W=Gh，其中G是物体受到的重力，h是物体在重力方向上移动的距离。重力的计算公式为G=mg，其中m是物体的质量，g是重力加速度。本题中箭体下降的高度为初始高度与捕获臂高度的差值，据此可计算重力做功的大小。
（2）杠杆平衡条件的应用：杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2，其中F1、F2分别为动力和阻力，l1、l2分别为动力臂和阻力臂。本题中捕获臂可视为杠杆，支点为O点，箭体的重力为阻力，液压杆的支撑力为动力，需先确定阻力臂和动力臂的长度，再利用杠杆平衡条件计算支撑力的大小。
24．【答案】（1）隔绝氧气和水
（2）车匀速行驶，牵引力等于阻力，牵引力为
牵引力做的功为。
（3）空货厢与水平面夹角为60°，OA长0.8米，重力的方向竖直向下，可知重力与OA的夹角为30°，则重力的力臂为，液压杆恰好竖直，力臂为OB，等于0.5m，由杠杆平衡条件可得，代入数据可得，解得F=800N。
【知识点】二力平衡的条件及其应用；重力的大小；功的计算公式的应用；杠杆的平衡条件；金属的腐蚀与防护
【解析】【分析】（1）根据铁生锈的条件进行分析--同时接触水和空气中的氧气。
（2）根据二力平衡大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上计算牵引力，再由W=Fs计算功的大小。
（3）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2进行计算。
【解答】（1）铁同时接触水和空气中的氧气会发生锈蚀，涂油漆可以隔绝水和空气，从而起到防锈蚀的作用。
1 / 1

展开更多......

收起↑