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第十讲《简单机械》达标检测卷
时间：45分钟 满分：100分
一．选择题（每题3分，共75分）
1．如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，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．F2的功率为0.6W B．弹簧测力计读数为9N
C．物体A和地面之间有摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动
2．如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是（　　）
A．3F1=G B．3F2=G C．F3=2G D．F4=2G
3．在我校物理科技节上，玲玲老师给大家演示了神奇的“二力平衡”。如图所示，当一学生握住中间细细的圆柱体并保持静止时，玲玲老师用两弹簧测力计拉动圆柱体两侧的“同一根”细线，使“整根”细线向右做匀速运动，神奇的是：左手甲弹簧测力计的示数为4.8N，右手乙弹簧测力计的示数却只有1.6N．“同一根”细线右端受拉力小，为何细线还能向右匀速运动呢？原来中空的细圆柱体内部另有“机械”，你认为内部最有可能的滑轮绕线结构是下列图中（不计绳重及摩擦）（　　）
A． B． C． D．
4．如图所示，夹食物时两根筷子都可以看作杠杆，能正确表示其中一根杠杆的支点O、杠杆受到的动力F1和阻力F2的是（　　）
A． B． C． D．
5．如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重为0.5牛）。下列说法正确的是（　　）
A．实验前出现如图所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调
B．如图，在AB处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡
C．如图，弹簧测力计从a位置转到b，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大
D．如图，用弹簧测力计在c点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数小于3牛
6．轻质杠杆每小格的长度相等，O为支点。在杠杆左侧挂一物体甲，若在杠杆右侧挂一物体乙，并在物体乙的下方拴接一个弹簧，如图17所示，当杠杆在水平位置时，整个装置处于平衡状态。已知物体乙的重力为800N，弹簧对物体乙的作用力为200N．下列说法正确的是（　　）
A．物体甲的重力一定为500N B．物体甲的重力可能为300N
C．物体乙受到弹簧的一定处于压缩状态 D．物体乙受到绳子的拉力可能为900N或500N
7．下列工具属于费力杠杆的是（　　）
A．起子 B．镊子 C．钢丝钳 D．订书机
8．如图甲为铡刀切甘蔗时的情景。若把铡刀视为一根能够绕固定点转动的杠杆，原理用图乙表示。则下列有关叙述中正确的是（　　）
A．铡刀是费力杠杆 B．动力臂为AB C．固定点C是支点 D．F1和F2是一对平衡力
9．下列关于力F1力臂的作图中，正确的是（　　）
A． B． C． D．
10．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中（　　）
A．不变 B．变小 C．变大 D．先变大后变小
11．密度均匀的直尺放在水平桌面上，尺子伸出桌面部分CB是全尺长的1/3，当B端挂上5N的物体时，直尺的A端刚好没有翘起。如图，则此直尺受到的重力是（　　）
A．2.5N B．5N C．10N D．无法确定
12．如图所示，要使杠杆处于平衡状态，在A点分别作用的四个力中，最小的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
13．如图所示是汽车起重机，其中A、B组成滑轮组（结构如示意图），C杆伸缩可改变吊臂的长短，D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度，O为吊臂的转动轴，装在E里的电动机牵引钢丝绳，利用滑轮组提升重物，H为在车身外侧增加的支柱，F为吊臂顶端受到竖直向下的力。下列有关汽车起重机的叙述中错误的是（　　）
A．滑轮组中A滑轮用于改变力的方向
B．当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大
C．当D杆伸长时力F的力臂将变小
D．H的作用是工作时以防翻车和避免轮胎受到的压力过大
14．如图所示，使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．镊子夹石块 B．起子开瓶盖 C．羊角锤拔铁钉 D．天平称物体质量
15．如图，在探究“杠杆平衡条件”实验后，同学们交流讨论，下列同学的发言正确的是（　　）
A．实验中没有考虑杠杆自身的重，是师生共同的疏忽
B．实验中没有考虑杠杆转轴处的摩擦力，是因为摩擦力较小
C．调节横梁平衡后，在测量过程中，还可以调节平衡螺母
D．该实验可得出结论：当阻力和阻力臂乘积一定时，动力臂大，动力就大
16．某人用如图定滑轮将重为G的重物匀速提起，若作用在绳的自由端的力分别为F1、F2、F3，则（　　）
A．F1＞F2＞F3 B．F1=F2=F3 C．F1＜F2＜F3 D．F1=F3＜F2
17．如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m．已知G=18N，F=10N．这一过程中摩擦和绳重不计，不能得到的结论是（　　）
A．绳子自由端上升0.4m B．拉力F做功4J
C．动滑轮重为4N D．物体重力G做功3.6J
18．对于使用滑轮组，下列说法正确的是（　　）
A．可以省力，但必须改变用力的方向
B．可以省力，但不能改变用力的方向
C．可以省力，同时又可以省距离
D．可以省力，同时可以改变用力的方向，但不能同时省距离
19．如图所示，斜面光滑，推力分别为F1、F2，把物体从斜面底端推至斜面顶端，所做的功分别为W1、W2，那么（　　）
A．F1大于F2，W1等于W2 B．F1小于F2，W1小于W2
C．F1大于F2，W1大于W2 D．F1小于F2，W1等于W2
20．用如图所示的滑轮匀速提起重为200牛的重物，若滑轮重为20牛，则实际使用时，所用拉力F的大小可能是（　　）
A．220牛 B．120牛 C．110牛 D．100牛
21．已知甲机器的机械效率是65%，乙机器的机械效率是80%，那么下列说法中正确的是（　　）
A．甲机器一定比乙机器省力 B．甲机器一定比乙机器省距离
C．甲机器做的有用功一定比乙机器多 D．以上说法都不对
22．在如图所示的简单机械中，三个滑轮完全相同，不计杠杆自重、绳重和摩擦，当将相同的物体匀速提升相同的高度时，下列说法正确的是（　　）
A．F1＜F4＜F3＜F2
B．在4幅图中图丙、丁中动力作用点移动的速度相等且最大
C．图甲F1绕B点转动一个小角度、图乙F2改成水平向右方向后，则F1和F2大小都改变
D．图丙、图丁中的机械效率相等
23．小明用如图所示的滑轮组将一个重为105N的物体匀速提升3m，所用的拉力为50N，此时拉力所做的功为W，滑轮组的机械效率为η1；若仍用该滑轮纽提升一个重为180N的物体。此时滑轮组的机械效率为η2，则W、η1、η2分别是（不计绳重和摩擦）（　　）
A．405J，75%，80% B．405J，75%，85% C．450J，70%，70% D．450J，70%，80%
24．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N，若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（　　）
A．45N、50% B．45N、75% C．60N、50% D．60N、75%
25．如图甲所示，一物体置于斜面上刚好能沿斜面匀速下滑，现用一沿斜面向上的拉力F使该物体沿斜面向上匀速滑动，如图乙所示，则可知此时斜面的机械效率是（　　）
A． B．50% C．75% D．条件不足，无法确定斜面具体的机械效率
二．非选择题（共25分）
26．如图所示，用甲、乙两滑轮匀速向上提升重物，物重都是600 N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F甲为________N；F乙为________N．若将重物提高1 m，则甲滑轮绳子的自由端移动的距离为________m；乙滑轮绳子的自由端移动的距离为________m。
27．如图所示，将长为1.2米的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为0.3米。在A端挂一个重为30牛的物体，在B端挂一个重为G的物体。
（1）若G=30牛，台面受到木棒的压力为________牛。
（2）若要使木棒右端下沉，B端挂的物体至少要大于________牛。
（3）若B端挂物体后，木棒仍在水平台面上静止，则G的取值范围为________牛。
28．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示。工人用3m长的斜面，把1200N的重物提高1m。假设斜面很光滑，则需要施加的推力为________；若实际用力为500N，则斜面的机械效率为________，推重物时，重物受到的摩擦力为________。
29．如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2。
30．已知每个滑轮重为100牛，物体重为1200牛、绳子能承受的最大拉力是300N，请在如图中画出滑轮组的绕线方法。
31．学完杠杆知识后，小明在综合实践活动中制作杆秤，他取一根质量均匀分布的圆木棒，测得木棒AB长度为80cm，质量为50g；一质量为350g的小盘和一个未知质量的螺母。（g取10N/kg）
（1）如图甲所示，小明将小盘悬于棒的A端，用细线在O点提起木棒，木棒恰好水平平衡，则OA为多长？
（2）小明用螺母作为秤砣，他用调节好的托盘天平去测量螺母的质量，平衡时砝码的质量及游码在标尺上的位置如图乙所示，则螺母的质量为　150　g。
（3）小明用该杆秤称某物体的质量，平衡时的情形如图丙所示，则该物体的质量有多大？
32．如图所示，卡车以速度v0经过一段水平路面，再沿与水平地面成θ角的斜面以速度匀速v向上行驶。若卡车车重为G，功率恒为P．（水平路面和坡路路面的粗糙程度相同）
（1）比较v0和v的大小；
（2）请推导证明：斜面的机械效率η=；
（3）汽车在斜面上行驶时，受到的摩擦阻力f=__________。（用字母表示结果）
33．在某建筑工地上，为了搬运建筑材料，常常采用如图所示的简单机械。钢丝绳拉力由电动机提供，电动机将电能转化为机械能的效率为88%，电动机消耗的电能除了线圈发热外，全部用于对钢丝绳做功。此滑轮组在2分钟内将重为6600牛的建筑材料匀速提升12米，所用的拉力为1760N（钢丝绳重和摩擦不计）。
求：（1）滑轮组的机械效率。
（2）如果提供动力的电动机在220V的电压下正常工作，求此过程中流过电动机的电流以及电动机线圈电阻。
1第十讲《简单机械》达标检测卷
时间：45分钟 满分：100分
一．选择题（每题3分，共75分）
1．如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，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．F2的功率为0.6W B．弹簧测力计读数为9N
C．物体A和地面之间有摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动
【答案】D
【解析】A、由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s，拉力做功功率P2=F2v=3N×0.2m/s=0.6W，故A正确；B、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，弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N，故B正确；C、对于物体A，受到的力：B向左的摩擦力fB=2F2=2×3N=6N、向右的拉力F1=4N、因为A静止，所以地面向右的摩擦力f地=fB﹣F1=6N﹣4N=2N，所以物体A与地面之间有摩擦力，故C正确；D、如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故D错。故选D。
2．如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力均为G的物体，若不计滑轮重、绳重及轴摩擦，下列关系式正确的是（　　）
A．3F1=G B．3F2=G C．F3=2G D．F4=2G
【答案】B
【解析】不计滑轮重、绳重及摩擦：A．该选项中滑轮组，由2段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F1=G，即2F1=G．故A错误；B．该选项中滑轮组，由3段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F2=G，即3F2=G．故B正确；C．该选项中滑轮组，使用的是2个定滑轮，所以拉力F3=G．故C错误；D．该选项中滑轮组，由2段绳子承担动滑轮和物体的重，所以拉力F4=G，即2F4=G．故D错误；故选B。
3．在我校物理科技节上，玲玲老师给大家演示了神奇的“二力平衡”。如图所示，当一学生握住中间细细的圆柱体并保持静止时，玲玲老师用两弹簧测力计拉动圆柱体两侧的“同一根”细线，使“整根”细线向右做匀速运动，神奇的是：左手甲弹簧测力计的示数为4.8N，右手乙弹簧测力计的示数却只有1.6N．“同一根”细线右端受拉力小，为何细线还能向右匀速运动呢？原来中空的细圆柱体内部另有“机械”，你认为内部最有可能的滑轮绕线结构是下列图中（不计绳重及摩擦）（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】由“左手甲弹簧测力计的示数为4.8N，右手乙弹簧测力计的示数却只有1.6N”可知，F乙=F甲，由此可确定内部的滑轮的绕线是三段绳子，A选项是两个定滑轮，不省力。B是三段绳子承担，符合要求。C选项应该是B的颠倒，D是四段绳子承担。故选B。
4．如图所示，夹食物时两根筷子都可以看作杠杆，能正确表示其中一根杠杆的支点O、杠杆受到的动力F1和阻力F2的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】观察使用筷子的过程如下图所示，O点为支点，物体作用在筷子B点向上的力为阻力F2，手指作用在筷子A点向下的力为动力即F1；故选项D正确，ABC错误。故选D。
5．如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重为0.5牛）。下列说法正确的是（　　）
A．实验前出现如图所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调
B．如图，在AB处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡
C．如图，弹簧测力计从a位置转到b，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大
D．如图，用弹簧测力计在c点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数小于3牛
【答案】C
【解析】A、由图可知，杠杆的右端上翘，要使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母应向右端移动，故A错误；B、设一个钩码重为G，一格的长度为L，原来：3G×2L=2G×3L，杠杆平衡；在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，现在：4G×2L＜3G×3L，所以杠杆不再平衡，杠杆的右端下沉，故B错误；C、图中弹簧测力计从a位置转到b，此时拉力F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，拉力变大，即测力计的示数变大，故C正确；
D、若不计杠杆的重力，根据杠杆的平衡条件可得：F′ 2L=3G 4L，解得测力计的示数：F′=6G=6×0.5N=3N；利用如图所示装置进行探究，杠杆的重力不能忽略，且杠杆的重心在杆的中点（杠杆的重心没有通过支点），杠杆的重力与钩码的重力都会使杠杆向逆时针方向转动，所以弹簧测力计的示数应大于3N，故D错误。故选C。
6．轻质杠杆每小格的长度相等，O为支点。在杠杆左侧挂一物体甲，若在杠杆右侧挂一物体乙，并在物体乙的下方拴接一个弹簧，如图17所示，当杠杆在水平位置时，整个装置处于平衡状态。已知物体乙的重力为800N，弹簧对物体乙的作用力为200N．下列说法正确的是（　　）
A．物体甲的重力一定为500N B．物体甲的重力可能为300N
C．物体乙受到弹簧的一定处于压缩状态 D．物体乙受到绳子的拉力可能为900N或500N
【答案】B
【解析】若物体乙受到弹簧的作用力方向向上（即支持力），则此时乙物体对杠杆的拉力：F拉=G﹣F弹=800N﹣200N=600N，由杠杆的平衡条件可得：G甲L甲=F拉L乙，设杠杆上每小格长为L，则：G甲===300N；故A错误，B正确；由题意可知，物体乙受到弹簧的作用力可能向上，也可能向下（即弹簧拉物体乙），所以弹簧可能处于压缩状态也可能处于拉伸状态，故C错误；若物体乙受到弹簧的作用力方向向下（即弹簧拉物体乙），此时乙物体对杠杆的拉力：F拉=G+F弹=800N+200N=1000N，即此时乙受到绳子的拉力是1000N，即D错误；故选B。
7．下列工具属于费力杠杆的是（　　）
A．起子 B．镊子 C．钢丝钳 D．订书机
【答案】B
【解析】A、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；B、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；C、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、订书机在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故选B。
8．如图甲为铡刀切甘蔗时的情景。若把铡刀视为一根能够绕固定点转动的杠杆，原理用图乙表示。则下列有关叙述中正确的是（　　）
A．铡刀是费力杠杆 B．动力臂为AB C．固定点C是支点 D．F1和F2是一对平衡力
【答案】C
【解析】铡刀也是杠杆，其轴是支点C，故C正确；切草处是阻力作用点，刀柄是动力作用点，因为动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，故A错误；动力臂为支点到动力的作用线的距离，故动力臂为AC，故B错误；F1和F2是大小不相等，没有作用在同一条直线上，不是平衡力，故D错误。故选C。
9．下列关于力F1力臂的作图中，正确的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】因为动力的力臂的做法是过支点作动力作用线的垂线段，而A B选项中线段与动力作用线不垂直，所以A、B选项错误；又因为D选项中，表示力臂的不是支点到动力作用线的距离，故D选项错误，C选项正确。故选C。
10．如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，力F在这个过程中（　　）
A．不变 B．变小 C．变大 D．先变大后变小
【答案】C
【解析】在杠杆缓慢由A到B的过程中，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂L2却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F OA=G L2，当OA、G不变时，L越大，那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大。故选C。
11．密度均匀的直尺放在水平桌面上，尺子伸出桌面部分CB是全尺长的1/3，当B端挂上5N的物体时，直尺的A端刚好没有翘起。如图，则此直尺受到的重力是（　　）
A．2.5N B．5N C．10N D．无法确定
【答案】C
【解析】
由题知，直尺G是密度均匀的，其重心在直尺的中点O，所挂重物G′，∵LCB=LAB，∴LCA=LAB，LOC=LAB﹣LAB=LAB，由杠杆的平衡条件得：G×LOC=G′×LCB，即：G×LAB=5N×LAB，解得：G=10N；故选C。
12．如图所示，要使杠杆处于平衡状态，在A点分别作用的四个力中，最小的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
【答案】C
【解析】在A点施力F，由于阻力竖直向下，因此动力F方向向上，并且当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大，此时最省力，即F3最小。故选C。
13．如图所示是汽车起重机，其中A、B组成滑轮组（结构如示意图），C杆伸缩可改变吊臂的长短，D杆伸缩可改变吊臂与水平面的角度，O为吊臂的转动轴，装在E里的电动机牵引钢丝绳，利用滑轮组提升重物，H为在车身外侧增加的支柱，F为吊臂顶端受到竖直向下的力。下列有关汽车起重机的叙述中错误的是（　　）
A．滑轮组中A滑轮用于改变力的方向
B．当C杆伸长时吊臂对D杆的压力将变大
C．当D杆伸长时力F的力臂将变小
D．H的作用是工作时以防翻车和避免轮胎受到的压力过大
【答案】A
【解析】A、A滑轮随物体一起移动是动滑轮，动滑轮可以省力但可以改变力的方向，故A错误；B、当C杆伸长时吊臂阻力臂变长，在阻力和动力臂一定时，阻力臂越长，动力越大，根据物体间力的作用是相互的知，对D杆的压力将变大，故B正确；C、当D杆伸长时力，物体变高，阻力臂F的力臂将变小，故C正确；D、操纵汽车起重机时，应在车身外侧增加支柱即H，以防翻车，并避免轮胎受到过大的压力。故D正确。故选A。
14．如图所示，使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．镊子夹石块 B．起子开瓶盖 C．羊角锤拔铁钉 D．天平称物体质量
【答案】A
【解析】A、用镊子夹石块，在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确；B、用瓶起子开瓶盖，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误；C、用羊角锤拔钉子，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；D、天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故D错误。故选A。
15．如图，在探究“杠杆平衡条件”实验后，同学们交流讨论，下列同学的发言正确的是（　　）
A．实验中没有考虑杠杆自身的重，是师生共同的疏忽
B．实验中没有考虑杠杆转轴处的摩擦力，是因为摩擦力较小
C．调节横梁平衡后，在测量过程中，还可以调节平衡螺母
D．该实验可得出结论：当阻力和阻力臂乘积一定时，动力臂大，动力就大
【答案】B【解析】A、杠杆在水平位置平衡后，杠杆的重心通过支点，消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，故杠杆的自身重可以不考虑，故A错误；B、由于杠杆转轴处的摩擦力较小，可以忽略不计，故B正确；C、调节横梁平衡后，在测量过程中，不可以调节平衡螺母，故C错误；D、根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂：当阻力和阻力臂乘积一定时，动力和动力臂成反比，动力臂大，动力就小，故D错误。故选B。
16．某人用如图定滑轮将重为G的重物匀速提起，若作用在绳的自由端的力分别为F1、F2、F3，则（　　）
A．F1＞F2＞F3 B．F1=F2=F3 C．F1＜F2＜F3 D．F1=F3＜F2
【答案】B
【解析】如图所示，滑轮为定滑轮的使用；由于使用定滑轮不省力，但能改变用力方向，故三个方向的力的大小是相等的。故选B。
17．如图所示，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m．已知G=18N，F=10N．这一过程中摩擦和绳重不计，不能得到的结论是（　　）
A．绳子自由端上升0.4m B．拉力F做功4J
C．动滑轮重为4N D．物体重力G做功3.6J
【答案】C
【解析】A、由图可知n=2，绳子自由端移动的距离：s=2h=2×0.2m=0.4m，故A结论可以得到；B、拉力做的功：W=Fs=10N×0.4m=4J，故B结论可以得到；C、不计摩擦和绳重，拉力F=（G+G动），则G动=2F﹣G=2×10N﹣18N=2N，故C结论不可以得到；D、物体重力G做功：WG=Gh=18N×0.2m=3.6N，故D结论可以得到。故选C。
18．对于使用滑轮组，下列说法正确的是（　　）
A．可以省力，但必须改变用力的方向
B．可以省力，但不能改变用力的方向
C．可以省力，同时又可以省距离
D．可以省力，同时可以改变用力的方向，但不能同时省距离
【答案】D
【解析】AB、滑轮组可以省力，也可以改变用力的方向，但不是必须改变用力的方向，故AB错误。C、滑轮组可以省力，由功的原理可知，既省力又省距离的机械不存在，故C错误。D、滑轮组可以省力，也可以改变力的方向，省力一定费距离，即不能同时省距离，故D正确。故选D。
19．如图所示，斜面光滑，推力分别为F1、F2，把物体从斜面底端推至斜面顶端，所做的功分别为W1、W2，那么（　　）
A．F1大于F2，W1等于W2 B．F1小于F2，W1小于W2
C．F1大于F2，W1大于W2 D．F1小于F2，W1等于W2
【答案】D
【解析】①∵斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功，∴把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A，h相同，由W=Gh可知两次做的功相同，即W1=W2，②从图可知，LBA＞LCA，而W1=W2，∴F1＜F2，故选D。
20．用如图所示的滑轮匀速提起重为200牛的重物，若滑轮重为20牛，则实际使用时，所用拉力F的大小可能是（　　）
A．220牛 B．120牛 C．110牛 D．100牛
【答案】B
【解析】图中使用的是动滑轮，在不计摩擦时，拉力F=（G物+G轮）=（200N+20N）=110N；若在实际使用时考虑摩擦，拉力比不计摩擦的时候稍大，可能为120N，但不会达到220N。
故选B。
21．已知甲机器的机械效率是65%，乙机器的机械效率是80%，那么下列说法中正确的是（　　）
A．甲机器一定比乙机器省力 B．甲机器一定比乙机器省距离
C．甲机器做的有用功一定比乙机器多 D．以上说法都不对
【答案】D
【解析】机械效率是有用功与总功的比值，有用功占总功的比例越大，机械效率越高，乙机器的机械效率只能说明乙机器中有用功占总功的比例大，并不能说明甲机器一定比乙机器省力，一定比乙机器省距离，做的有用功一定比乙机器多。故选D。
22．在如图所示的简单机械中，三个滑轮完全相同，不计杠杆自重、绳重和摩擦，当将相同的物体匀速提升相同的高度时，下列说法正确的是（　　）
A．F1＜F4＜F3＜F2
B．在4幅图中图丙、丁中动力作用点移动的速度相等且最大
C．图甲F1绕B点转动一个小角度、图乙F2改成水平向右方向后，则F1和F2大小都改变
D．图丙、图丁中的机械效率相等
【答案】D
【解析】A、不计杠杆自重、绳重和摩擦，F1=G、F2=G、F3=F4=（G物+G轮），故A错误；B、在4幅图中s1=3h、s2=h、s3=s4=2h，根据s=vt知v1＞v3=v4＞v2，故图丙、丁中动力作用点移动的速度相等但不是最大，故B错误；C、图甲F1绕B点转动一个小角度，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件知力F1变大；定滑轮的特点不受力但可以改变力的方向，故图乙F2改成水平向右方向后，F2大小不改变，故C错误；D、因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有用=G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，拉力做的总功相同，因为η=，所以两滑轮组的机械效率相同，故D正确。故选D。
23．小明用如图所示的滑轮组将一个重为105N的物体匀速提升3m，所用的拉力为50N，此时拉力所做的功为W，滑轮组的机械效率为η1；若仍用该滑轮纽提升一个重为180N的物体。此时滑轮组的机械效率为η2，则W、η1、η2分别是（不计绳重和摩擦）（　　）
A．405J，75%，80% B．405J，75%，85% C．450J，70%，70% D．450J，70%，80%
【答案】D
【解析】由图可知，n=3，s=3h=3×3m=9m，（1）当提升G1=105N的重物时，W有用=G1h=105N×3m=315J，W总=F1s=50N×9m=450J，W额=W总﹣W有用=450J﹣315J=135J，滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=70%；因为不计绳重和摩擦，所以W额=G轮h所以动滑轮重：G轮===45N；（2）当提起重为180N的物体时：W有用′=G2h=180N×3m=540J，W额=G轮h=45N×3m=135J，大小不变，W总′=W有用′+W额=540J+135J=675J，此时滑轮组的机械效率：η′=×100%=×100%=80%；故选D。
24．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，拉力F的大小为30N，若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为（　　）
A．45N、50% B．45N、75% C．60N、50% D．60N、75%
【答案】B
【解析】（1）物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，∵物体和地面之间摩擦力为f=45N，∴A处的拉力大小为FA=f=45N。（2）从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则s=2s物，∵F=30N，f=45N，∴滑轮组的机械效率为：η====η=═75%。故选B。
25．如图甲所示，一物体置于斜面上刚好能沿斜面匀速下滑，现用一沿斜面向上的拉力F使该物体沿斜面向上匀速滑动，如图乙所示，则可知此时斜面的机械效率是（　　）
A． B．50% C．75% D．条件不足，无法确定斜面具体的机械效率
【答案】B
【解析】由甲图中物体匀速下降得重力的功等于阻力的功，即WG=Wf，物体匀速上升时，拉力的功要克服重力和摩擦力的功，即拉力的功等于W总=WG+Wf=2WG，则机械效率η=×100%=×100%=50%。故选B。
二．非选择题（共25分）
26．如图所示，用甲、乙两滑轮匀速向上提升重物，物重都是600 N，不计动滑轮重及摩擦，绳子的拉力F甲为________N；F乙为________N．若将重物提高1 m，则甲滑轮绳子的自由端移动的距离为________m；乙滑轮绳子的自由端移动的距离为________m。
【答案】200N、300N、3m、2m。
【解析】F甲==×600N=200N，F乙==×600N=300N，S甲=nh=3×1m=3m，S乙=nh=2×1m=2m。
27．如图所示，将长为1.2米的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为0.3米。在A端挂一个重为30牛的物体，在B端挂一个重为G的物体。
（1）若G=30牛，台面受到木棒的压力为________牛。
（2）若要使木棒右端下沉，B端挂的物体至少要大于________牛。
（3）若B端挂物体后，木棒仍在水平台面上静止，则G的取值范围为________牛。
【答案】（1）60；（2）90；（3）l0～90。
【解析】（1）放在水平方形台面上轻质木棒受左右两物体的竖直向下的拉力和台面竖直向上的支持力，即F支持=F拉力=2G=2×30N=60N；
因为木板对台面的压力和台面对木棒的支持力是一道相互作用力，大小相等，即F压力=F支持=60N；
（2）此时L左=1.2m﹣0.3m=0.9m，L右=0.3m，根据杠杆的平衡条件：GA×L左=GB×L右得。
B端挂的物体的重力：GB===90N；
（3）若以右边缘为支点，右边力臂最小，力最大为90N；
若以左边缘为支点，右边力臂最大，力最小，此时L左′=0.3m，L右′=1.2m﹣0.3m=0.9m，最小为：F小===10N。
28．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示。工人用3m长的斜面，把1200N的重物提高1m。假设斜面很光滑，则需要施加的推力为________；若实际用力为500N，则斜面的机械效率为________，推重物时，重物受到的摩擦力为________。
【答案】400N；80%；100N。
【解析】（1）斜面很光滑，则额外功为0，沿斜面推力做的功等于直接提升对物体做的功，所以此时推力做的功：W=Fs=Gh=1200N×1m=1200J，
施加的推力：F===400N；
（2）实际存在摩擦力，推力做的总功：W总=F′s=500N×3m=1500J；
有用功：W有用=W=1200J，
斜面的机械效率：η==×100%=80%；
（3）因为W总=W有+W额，所以额外功：W额=W总﹣W有=1500J﹣1200J=300J，
由W额=fs得摩擦力：f===100N；
29．如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F1表示手对钓鱼竿的作用力，在图中画出鱼线对钓鱼竿拉力F2的力臂l2。
【答案】见解析
【解析】找到支点O及F2的作用线，从支点开始向力的作用线作垂线，并标出力臂，如图所示：
30．已知每个滑轮重为100牛，物体重为1200牛、绳子能承受的最大拉力是300N，请在如图中画出滑轮组的绕线方法。
【答案】见解析
【解析】不计摩擦，F=（G+G动），则绳子股数n==≈4.67，即绳子股数为n=5；根据奇动偶定的原则，滑轮组绕制如下图：
四．计算题（共3小题）
31．学完杠杆知识后，小明在综合实践活动中制作杆秤，他取一根质量均匀分布的圆木棒，测得木棒AB长度为80cm，质量为50g；一质量为350g的小盘和一个未知质量的螺母。（g取10N/kg）
（1）如图甲所示，小明将小盘悬于棒的A端，用细线在O点提起木棒，木棒恰好水平平衡，则OA为多长？
（2）小明用螺母作为秤砣，他用调节好的托盘天平去测量螺母的质量，平衡时砝码的质量及游码在标尺上的位置如图乙所示，则螺母的质量为　150　g。
（3）小明用该杆秤称某物体的质量，平衡时的情形如图丙所示，则该物体的质量有多大？
【答案】（1）OA长为5cm；（2）150；（3）该物体的质量为2250g。
【解析】（1）因为木棒质量均匀分布，所以，重心的位于LAB处，
由杠杆的平衡条件可得：m小盘gLOA=m杆g（LAB﹣LOA），即m小盘LOA=m杆（LAB﹣LOA），
则350g×LOA=50g×（×80cm﹣LOA），解得：LOA=5cm；
（2）由图知，标尺的分度值为0.2g，所以，物体的质量m螺母=100g+50g=150g；
（3）设物体的质量为m，由杠杆的平衡条件可得：（m小盘+m）gLOA=m螺母gLOB+m杆g（LAB﹣LOA），即mLOA+m小盘LOA=m螺母LOB+m杆（LAB﹣LOA），
因m小盘LOA=m杆（LAB﹣LOA），所以，mLOA=m螺母LOB，
解得：m=m螺母=×150g=2250g。
答：（1）OA长为5cm；（2）150；（3）该物体的质量为2250g。
32．如图所示，卡车以速度v0经过一段水平路面，再沿与水平地面成θ角的斜面以速度匀速v向上行驶。若卡车车重为G，功率恒为P．（水平路面和坡路路面的粗糙程度相同）
（1）比较v0和v的大小；
（2）请推导证明：斜面的机械效率η=；
（3）汽车在斜面上行驶时，受到的摩擦阻力f=__________。（用字母表示结果）
【答案】（1）v0和v的大小：v0＞v；（2）推导证明同上；（3）﹣G×sinθ。
【解析】
（1）卡车爬坡时，牵引力变大，而卡车的功率恒定，由P===Fv可知，卡车的速度将变小，即v0＞v；
（2）卡车在爬坡时功率P=Fv，此时牵引力F=，如图，在Rt△ABC中，=sinθ，
斜面的机械效率：η===×==；
（3）汽车在斜面上行驶时，有用功W有用=G×s×sinθ，总功W总=Fs=s，额外功W额=W总﹣W有用=s﹣G×s×sinθ，而额外功W额=fs，汽车受到的摩擦阻力：
f===﹣G×sinθ。
33．在某建筑工地上，为了搬运建筑材料，常常采用如图所示的简单机械。钢丝绳拉力由电动机提供，电动机将电能转化为机械能的效率为88%，电动机消耗的电能除了线圈发热外，全部用于对钢丝绳做功。此滑轮组在2分钟内将重为6600牛的建筑材料匀速提升12米，所用的拉力为1760N（钢丝绳重和摩擦不计）。
求：（1）滑轮组的机械效率。
（2）如果提供动力的电动机在220V的电压下正常工作，求此过程中流过电动机的电流以及电动机线圈电阻。
【答案】（1）滑轮组的机械效率为75%；（2）流过电动机的电流为4.55A；电动机线圈电阻是5.8Ω。
【解析】（1）由图可知，绳子的有效股数n=5，
则滑轮组的机械效率：η=====×100%=75%；
（2）由题知，电能转化为的机械能全部用于对钢丝绳做功，
所以W机=W总=Fs=Fnh=1760N×5×12m=1.056×105J，
1第十讲 简单机械
1.知道杠杆的分类、杠杆平衡条件及杠杆的一些应用。
2.了解定滑轮和动滑轮、滑轮组的特点。
3.会使用简单机械改变力的大小和方向。
4.知道有用功、额外功和总功的含义以及三者之间的关系。
5.理解机械效率的概念，并能计算简单机械的效率。
知识点一：杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可直可曲，形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
①支点(O)：杠杆绕着转动的点。
②动力(F1)：使杠杆转动的力。
③阻力(F2)：阻碍杠杆转动的力。
④动力臂(l1)：从支点到动力作用线的距离。
⑤阻力臂(l2)：从支点到阻力作用线的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是F1l1＝F2l2。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1大于阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1小于l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1等于l2，不省力也不费力。
知识点二：　滑轮
1.三种不同滑轮的对比
定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
定义 中间的轴固定不动的滑轮 和重物一起移动的滑轮 定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质 等臂杠杆 动力臂为阻力臂2倍的杠杆 省力杠杆
特点 不能省力但是能改变动力的方向 能省一半的力，但不能改变动力的方向 既能省力又能改变动力的方向
动力与阻力及移动距离的关系 F1＝F2s＝h F1＝F2s＝2h n段绳子承担总重F＝G，S＝nh
知识点三：　　斜面
(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)特点：省力机械。
如图：用F表示力，s表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越省力；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
知识点四：机械效率
1.使用机械时，人们对机械做的功是总功，机械克服有用阻力做的功是有用功，克服额外阻力做的功是额外功，有用功和额外功之和，叫做总功。
2.机械效率：有用功与总功的比值叫机械效率，公式η＝。它没有单位，其大小总是小于(选填“大于”或“小于”)1。
3.提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有机械自重、摩擦，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
4.常见几种简单机械的机械效率
种类 杠杆 斜面 滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦) η＝1Fs＝G物h η＝1Fs＝G物h η＝1Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦) η＜1η＝ η＜1η＝ η＜1η＝＝
5.注意：
机械效率具有可变性：由公式η＝＝可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也越大。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η越小。
知识点一：杠杆分类
【例1】（2018 台州二模） ( http: / / www.m / physics / report / detail / caa0a50b-bf2d-4346-a344-b34483248b29" \t "_blank )如图所示，下列工具的使用，属于费力杠杆的是（　　）
A．镊子 B．钳子 C．起子 D．剪子
【答案】A
【解析】A、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B、钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、剪子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。故选：A。
【例2】（2018春 唐县期末） ( http: / / www.m / physics / report / detail / cc7985e6-1161-4011-b814-d63c03bd545a" \t "_blank )下列工具属于费力杠杆的是（　　）
A．起子 B．镊子 C．钢丝钳 D．订书机
【答案】B
【解析】A、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；B、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；C、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、订书机在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故选：B。
知识点二：杠杆力臂作图
【例3】（2018 温岭市模拟）如图所示的杠杆OC中，拉力F的力臂为（　　）
A．OB B．OA C．OC D．BC
【答案】A
【解析】由图可知，O为支点，OB是从支点到拉力F的作用线的距离，所以OB是拉力F的力臂。故选：A。
【例4】（2018 宁波市模拟） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 2aa57041-1294-41ae-9426-b35d9d2eaa87" \t "_blank )按照下列要求作图，如图所示，AC为杠杆，O为支点，在B点处挂一个重物，请画出杠杆在如图所示位置平衡时，受到的最小动力F并标出动力臂L。
【答案】
【解析】根据杠杆平衡条件，当杠杆平衡，在阻力和阻力臂不变时，动力臂越长，动力越小。所以动力臂为OA最长，在A点垂直OA向上施加力时，最省力，作出力F的示意图，其力臂为L，如图所示：
知识点三：探究杠杆的平衡条件
【例5】（2018 邗江区一模） ( http: / / www.m / physics / report / detail / fbcda8e8-d3df-4892-9a67-6e3206c7c718" \t "_blank )在学习杠杆时，小美和小丽利用实验探究有关杠杆平衡的问题
（1）小美先将杠杆调节至水平位置平衡，在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后，杠杆的 端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将 即可。
（2）小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图乙所示。小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡。你认为原因是 。
（3）他们认为（2）问中拉力是做功的。如果水平向右的拉力F大小不变，OA长L，将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中，拉力F做功为 。
【答案】（1）左；左侧2个钩码挂到右侧；（2）水平位置时动力臂为零杠杆无法平衡；（3）。
【解析】（1）若每个钩码重为G，杠杆上每格长L′，由图甲，左侧力与力臂的乘积：5G×4L′=20GL′，右侧力与力臂的乘积：2G×3L′=6GL′，因为：20GL′＞6GL′，所以杠杆左侧下降；如果不改变钩码总数和悬挂点位置，若要杠杆平衡，左侧取下n个钩码挂到右侧，则：（5-n）G×4L′=（2+n）G×3L′，解得：n=2，即需将左侧2个钩码挂到右侧即可；（2）由图将杠杆左侧的所有钩码拿掉，在A点施加一个始终水平向右的拉力F，当杠杆拉到水平位置时F的力臂通过支点，即力臂为0，根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡；（3）由图杠杆从竖直位置转过30°的过程，F水平移动距离为OA长的一半，即，所以拉力F做的功：。
知识点四：测滑轮组的机械效率
【例6】（2017 滨江区二模） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 8a64291a-0371-4990-8ca7-593fd75f0840" \t "_blank )在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：
次数 钩码重/N 动滑轮重/N 钩码上升
的距离/cm 弹簧测力计
的示数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 0.8 5 1 15 66.7%
2 4 0.8 5 1.7 15 \
3 6 0.8 5 \ 15 \
（1）在实验操作中应该使钩码 （选填“快速”或“缓慢”）匀速上升．
（2）进行第3次测量时滑轮组的机械效率约 ．
（3）实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是 ．
A． B． C． D．．
【答案】（1）缓慢；（2）83.3%；（3）A．
【解析】（1）在实验中，为了保持弹簧测力计读数的稳定性，应缓慢、匀速拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升；（2）测力计分度值为0.2N，进行第3次测量时，测力计示数为2.4N，滑轮组的机械效率：；
（3）实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，W′有=Gh W′总=Fs，滑轮组机械效率：；
一、对于实际生活中的杠杆，对其支点、动力、阻力的分析错误。
根据杠杆绕着转动的固定点叫支点，可判断杠杆的支点；瓶盖紧紧的套在瓶口上，要使瓶盖打开，要克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力；动力F1使杠杆绕固定点转动．
【例1】（2017春 温州实验中学质检） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 4ec5bfdf-3beb-4ab3-89f0-ea3f583651d5" \t "_blank )如图是一种新型开瓶器，借助它可单手轻易开启啤酒瓶盖，该开瓶器可看作一个杠杆。下列各示意图中能正确表示该开瓶器工作时的支点O、动力F1和阻力F2的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】图中的起瓶器在打开瓶盖时，启瓶器会绕着瓶盖的左侧转动，故O点在瓶盖的左侧；阻力为瓶口与盖的向下的摩擦力，故阻力F2在瓶盖的右侧，方向向下；动力F1会绕着O点转动，故动力的方向斜向右，故D符合题意．故选D．
二、动态杠杆中的力与力臂变化的分析出错。
（1）力臂的概念：从支点到力的作用线的距离叫做力臂．（2）运用杠杆的平衡条件F1l1=F2l2分析动力的大小变化．先根据图示确定阻力、阻力臂以及动力臂的变化，然后根据动力臂与阻力臂的关系判断杠杆的类别．
【例2】（2018 西湖区二模） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 9898ba32-8169-4df9-a64d-19309124af4d" \t "_blank )重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中（　　）
A．动力臂逐渐变大 B．阻力臂逐渐变小 C．动力F逐渐变大 D．动力F保持不变
【答案】C
【解析】（1）杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过θ角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B错；（2）当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过θ后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小，故A错；根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，而动力臂减小，所以动力逐渐增大，故D错误，C正确；故选：C。
三、使用滑轮组，人站在吊篮里时绳子段数的判定出错。
（1）由图可知，人和筐子的总重力由5股绳子承担，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的5倍，已知人的拉力是100N和绳子自由端移动的距离，根据W=FS可求出人做的功．（2）根据物体的重力有几股绳子承担，物体重力就是绳子自由端拉力的几倍，可求出人和筐子的总重力．
【例3】（2015 绍兴模拟） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 83eb4273-a97b-41ae-9526-d698157f5a44" \t "_blank )如图所示，由于施工需要，某工人坐在筐子里用滑轮将自己吊起，他用100牛顿的力拉绳子，使自己匀速升高1米，他所做的功是 焦耳，他和筐子的总重是 牛顿．
【答案】500、500．
【解析】绳子自由端移动的距离：S=5×1m=5m．所做的功：W=FS=100N×5m=500J．
物体的重力有5股绳子承担，所以，G=5F=5×100N=500N．
四、误认为做功多的机械功率一定大或效率就高。
根据知，做功多．功率不一定大，根据，判断效率与什么有关．
【例4】（2018春 新罗区校级期中）关于功率和机械效率，下列说法正确的是（　　）
A．机械效率高的机械，功率一定大 B．做功时间长的机械，功率一定小
C．所有机械的机械效率都小于1 D．功率大的机械，做功一定多
【答案】C
【解析】A、由于机械效率是有用功与总功的比值，与做功快慢没有关系。故A错误；B、做功时间越长的机械，由于做功多少不确定，做功的功率就不确定，故B错误；C、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于1，故C正确；D、功率大，只能说明做功快，做功不一定多，故D错误。故选：C。
五、误认为物体沿斜面匀速上升时，拉力与摩擦力大小相等。
要解析好该类问题需明确：（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（3）利用W=Fs求出拉力做的功，即总功，再利用公式计算出机械效率；（4）总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额=fs求出物体所受斜面的摩擦力。
【例5】（2018春 无锡期末）在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m．（g取10N/kg）．下列说法正确的是（　　）
A．物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力 B．做的有用功是5J
C．此斜面的机械效率为62.5% D．物体受到的摩擦力大小为10N
【答案】C
【解析】A、物体沿斜面匀速上升时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，在这四个力的作用下保持平衡状态，所以拉力大小不等于摩擦力，故A错误；B、所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J，故B错误；C、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J；斜面的机械效率为：，故C正确；D、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=80J-50J=30J，由W额=fs可得，物体受到的摩擦力：，故D错误。故选C。
六、误认为同一机械的机械效率始终不变。
影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重以及绳重和摩擦等，同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高
【例6】（2017春 渝中区校级期末） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 05b13cf6-fd77-48f2-b12d-c5ffe268d9ac" \t "_blank )关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的是（ ）
A．额外功越大，机械效率一定越小 B．功率越大，机械效率一定越大
C．提升的物体越重，机械效率越大 D．同一机械的机械效率是恒定不变的
【答案】C
1第十讲 简单机械
1.知道杠杆的分类、杠杆平衡条件及杠杆的一些应用。
2.了解定滑轮和动滑轮、滑轮组的特点。
3.会使用简单机械改变力的大小和方向。
4.知道有用功、额外功和总功的含义以及三者之间的关系。
5.理解机械效率的概念，并能计算简单机械的效率。
知识点一：杠杆及杠杆平衡条件
1．杠杆
(1)定义：在力的作用下能绕着 转动的硬棒叫杠杆。
①形状：可直可曲，形状任意。
②在力的作用下不易发生形变。
(2)五要素(如图所示)
1 支点(O)：杠杆绕着 的点。
2 动力(F1)：使杠杆 的力。
3 阻力(F2)： 杠杆转动的力。
4 动力臂(l1)：从支点到 作用线的距离。
5 阻力臂(l2)：从支点到 作用线的距离。
动力、阻力都是杠杆受到的力，所以作用点在杠杆上；它们使杠杆的转动的方向相反。
（3）画力臂方法：(1)找支点O；(2)画力的作用线(虚线)；(3)画力臂(实线，过支点垂直力的作用线作垂线)；(4)标力臂
2．研究杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡是指杠杆 或 。
(2)杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是动力×动力臂＝阻力×阻力臂。用公式表示是 。
3．杠杆的种类
A．省力杠杆：动力臂l1 阻力臂l2，优点是省力；
B．费力杠杆：l1 l2，优点是省距离；
C．等臂杠杆：l1 l2，不省力也不费力。
知识点二：　滑轮
1.三种不同滑轮的对比
定滑轮 动滑轮 滑轮组
示意图
定义 中间的轴固定 的滑轮 和重物一起 的滑轮 定滑轮、动滑轮组合成滑轮组
实质 杠杆 动力臂为阻力臂 倍的杠杆 省力杠杆
特点 不能 但是能改变动 能省 的力，但 改变动力的方向 既能 又能改变
动力与阻力及移动距离的关系 F1＝F2s＝h F1＝F2s＝2h n段绳子承担总重F＝G，S＝nh
知识点三：　　斜面
(1)定义：一个与水平面成一定夹角的倾斜平面。
(2)特点： 机械。
如图：用F表示力，s表示 ，h表示 ，物重为G。理想情况下，根据功的原理，得W＝Fs＝Gh，变形得F＝Gh/s，当h一定时，斜面越长越 ；例盘山公路。
螺旋线可以看做是绕着圆柱上的斜面；例：饮料瓶瓶盖、螺旋千斤顶等。
知识点四：机械效率
1.使用机械时，人们对机械做的功是 ，机械克服有用阻力做的功是 ，克服额外阻力做的功是 ，有用功和额外功之和，叫做 。
2.机械效率：有用功与总功的 叫机械效率，公式 。它没有单位，其大小总是 (选填“大于”或“小于”)1。
3.提高机械效率的方法：影响机械效率的因素有 、 ，提高机械效率的方法：①减轻机械自重使机械更合理轻巧；②经常保养润滑。
4.常见几种简单机械的机械效率
种类 杠杆 斜面 滑轮
图例
理想情况(不考虑机械自重及摩擦) η＝1Fs＝G物h η＝1Fs＝G物h η＝1Fs＝Gh
非理想情况(考虑机械自重及摩擦) η＜1η＝ η＜1η＝ η＜1η＝＝
5.注意：
机械效率具有可变性：由公式η＝＝可知，使用同一机械，在W额一定时，W有用越大，η也 。使用不同的机械，在W有一定时，W额越大，η 。
知识点一：杠杆分类
【例1】（2018 台州二模） ( http: / / www.m / physics / report / detail / caa0a50b-bf2d-4346-a344-b34483248b29" \t "_blank )如图所示，下列工具的使用，属于费力杠杆的是（　　）
A．镊子 B．钳子 C．起子 D．剪子
【答案】A
【解析】A、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B、钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、剪子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。故选：A。
【例2】（2018春 唐县期末） ( http: / / www.m / physics / report / detail / cc7985e6-1161-4011-b814-d63c03bd545a" \t "_blank )下列工具属于费力杠杆的是（　　）
A．起子 B．镊子 C．钢丝钳 D．订书机
【答案】B
【解析】A、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；B、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；C、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、订书机在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故选：B。
知识点二：杠杆力臂作图
【例3】（2018 温岭市模拟）如图所示的杠杆OC中，拉力F的力臂为（　　）
A．OB B．OA C．OC D．BC
【答案】A
【解析】由图可知，O为支点，OB是从支点到拉力F的作用线的距离，所以OB是拉力F的力臂。故选：A。
【例4】（2018 宁波市模拟） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 2aa57041-1294-41ae-9426-b35d9d2eaa87" \t "_blank )按照下列要求作图，如图所示，AC为杠杆，O为支点，在B点处挂一个重物，请画出杠杆在如图所示位置平衡时，受到的最小动力F并标出动力臂L。
【答案】
【解析】根据杠杆平衡条件，当杠杆平衡，在阻力和阻力臂不变时，动力臂越长，动力越小。所以动力臂为OA最长，在A点垂直OA向上施加力时，最省力，作出力F的示意图，其力臂为L，如图所示：
知识点三：探究杠杆的平衡条件
【例5】（2018 邗江区一模） ( http: / / www.m / physics / report / detail / fbcda8e8-d3df-4892-9a67-6e3206c7c718" \t "_blank )在学习杠杆时，小美和小丽利用实验探究有关杠杆平衡的问题
（1）小美先将杠杆调节至水平位置平衡，在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后，杠杆的 端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总数和悬挂点位置，只需将 即可。
（2）小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况，于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉，结果杠杆转至竖直位置，如图乙所示。小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F，却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡。你认为原因是 。
（3）他们认为（2）问中拉力是做功的。如果水平向右的拉力F大小不变，OA长L，将杠杆从竖直位置拉着转过30°的过程中，拉力F做功为 。
【答案】（1）左；左侧2个钩码挂到右侧；（2）水平位置时动力臂为零杠杆无法平衡；（3）。
【解析】（1）若每个钩码重为G，杠杆上每格长L′，由图甲，左侧力与力臂的乘积：5G×4L′=20GL′，右侧力与力臂的乘积：2G×3L′=6GL′，因为：20GL′＞6GL′，所以杠杆左侧下降；如果不改变钩码总数和悬挂点位置，若要杠杆平衡，左侧取下n个钩码挂到右侧，则：（5-n）G×4L′=（2+n）G×3L′，解得：n=2，即需将左侧2个钩码挂到右侧即可；（2）由图将杠杆左侧的所有钩码拿掉，在A点施加一个始终水平向右的拉力F，当杠杆拉到水平位置时F的力臂通过支点，即力臂为0，根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡；（3）由图杠杆从竖直位置转过30°的过程，F水平移动距离为OA长的一半，即，所以拉力F做的功：。
知识点四：测滑轮组的机械效率
【例6】（2017 滨江区二模） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 8a64291a-0371-4990-8ca7-593fd75f0840" \t "_blank )在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：
次数 钩码重/N 动滑轮重/N 钩码上升
的距离/cm 弹簧测力计
的示数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 0.8 5 1 15 66.7%
2 4 0.8 5 1.7 15 \
3 6 0.8 5 \ 15 \
（1）在实验操作中应该使钩码 （选填“快速”或“缓慢”）匀速上升．
（2）进行第3次测量时滑轮组的机械效率约 ．
（3）实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是 ．
A． B． C． D．．
【答案】（1）缓慢；（2）83.3%；（3）A．
【解析】（1）在实验中，为了保持弹簧测力计读数的稳定性，应缓慢、匀速拉动弹簧测力计，使钩码缓慢上升；（2）测力计分度值为0.2N，进行第3次测量时，测力计示数为2.4N，滑轮组的机械效率：；
（3）实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G′，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，W′有=Gh W′总=Fs，滑轮组机械效率：；
一、对于实际生活中的杠杆，对其支点、动力、阻力的分析错误。
根据杠杆绕着转动的固定点叫支点，可判断杠杆的支点；瓶盖紧紧的套在瓶口上，要使瓶盖打开，要克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力；动力F1使杠杆绕固定点转动．
【例1】（2017春 温州实验中学质检） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 4ec5bfdf-3beb-4ab3-89f0-ea3f583651d5" \t "_blank )如图是一种新型开瓶器，借助它可单手轻易开启啤酒瓶盖，该开瓶器可看作一个杠杆。下列各示意图中能正确表示该开瓶器工作时的支点O、动力F1和阻力F2的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】图中的起瓶器在打开瓶盖时，启瓶器会绕着瓶盖的左侧转动，故O点在瓶盖的左侧；阻力为瓶口与盖的向下的摩擦力，故阻力F2在瓶盖的右侧，方向向下；动力F1会绕着O点转动，故动力的方向斜向右，故D符合题意．故选D．
二、动态杠杆中的力与力臂变化的分析出错。
（1）力臂的概念：从支点到力的作用线的距离叫做力臂．（2）运用杠杆的平衡条件F1l1=F2l2分析动力的大小变化．先根据图示确定阻力、阻力臂以及动力臂的变化，然后根据动力臂与阻力臂的关系判断杠杆的类别．
【例2】（2018 西湖区二模） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 9898ba32-8169-4df9-a64d-19309124af4d" \t "_blank )重为G的均匀木棒竖直悬于O点，在其下端施一水平拉力F，让棒缓慢转到图中虚线所示位置。在转动的过程中（　　）
A．动力臂逐渐变大 B．阻力臂逐渐变小 C．动力F逐渐变大 D．动力F保持不变
【答案】C
【解析】（1）杠杆在转动的过程中符合杠杆平衡的条件，即阻力为硬棒的重力，大小不变，硬棒在竖直位置时，重力的力臂为0，转过θ角后，重力力臂（阻力臂）逐渐增大，故B错；（2）当硬棒在竖直位置时，F的力臂是杠杆的长度，且力臂最长，当杠杆转过θ后，力与杠杆不再垂直，所以动力臂变小，故A错；根据杠杆平衡的条件可得，阻力与阻力臂的乘积增大，而动力臂减小，所以动力逐渐增大，故D错误，C正确；故选：C。
三、使用滑轮组，人站在吊篮里时绳子段数的判定出错。
（1）由图可知，人和筐子的总重力由5股绳子承担，绳子自由端移动的距离是物体上升距离的5倍，已知人的拉力是100N和绳子自由端移动的距离，根据W=FS可求出人做的功．（2）根据物体的重力有几股绳子承担，物体重力就是绳子自由端拉力的几倍，可求出人和筐子的总重力．
【例3】（2015 绍兴模拟） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 83eb4273-a97b-41ae-9526-d698157f5a44" \t "_blank )如图所示，由于施工需要，某工人坐在筐子里用滑轮将自己吊起，他用100牛顿的力拉绳子，使自己匀速升高1米，他所做的功是 焦耳，他和筐子的总重是 牛顿．
【答案】500、500．
【解析】绳子自由端移动的距离：S=5×1m=5m．所做的功：W=FS=100N×5m=500J．
物体的重力有5股绳子承担，所以，G=5F=5×100N=500N．
四、误认为做功多的机械功率一定大或效率就高。
根据知，做功多．功率不一定大，根据，判断效率与什么有关．
【例4】（2018春 新罗区校级期中）关于功率和机械效率，下列说法正确的是（　　）
A．机械效率高的机械，功率一定大 B．做功时间长的机械，功率一定小
C．所有机械的机械效率都小于1 D．功率大的机械，做功一定多
【答案】C
【解析】A、由于机械效率是有用功与总功的比值，与做功快慢没有关系。故A错误；B、做功时间越长的机械，由于做功多少不确定，做功的功率就不确定，故B错误；C、使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于1，故C正确；D、功率大，只能说明做功快，做功不一定多，故D错误。故选：C。
五、误认为物体沿斜面匀速上升时，拉力与摩擦力大小相等。
要解析好该类问题需明确：（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W=Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用功；（3）利用W=Fs求出拉力做的功，即总功，再利用公式计算出机械效率；（4）总功减去有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额=fs求出物体所受斜面的摩擦力。
【例5】（2018春 无锡期末）在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为40N，斜面长2m、高1m．（g取10N/kg）．下列说法正确的是（　　）
A．物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力 B．做的有用功是5J
C．此斜面的机械效率为62.5% D．物体受到的摩擦力大小为10N
【答案】C
【解析】A、物体沿斜面匀速上升时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，在这四个力的作用下保持平衡状态，所以拉力大小不等于摩擦力，故A错误；B、所做的有用功：W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J，故B错误；C、拉力F对物体做的总功：W总=Fs=40N×2m=80J；斜面的机械效率为：，故C正确；D、克服摩擦力所做的额外功：W额=W总-W有=80J-50J=30J，由W额=fs可得，物体受到的摩擦力：，故D错误。故选C。
六、误认为同一机械的机械效率始终不变。
影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重以及绳重和摩擦等，同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高
【例6】（2017春 渝中区校级期末） ( http: / / www.m / physics / report / detail / 05b13cf6-fd77-48f2-b12d-c5ffe268d9ac" \t "_blank )关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的是（ ）
A．额外功越大，机械效率一定越小 B．功率越大，机械效率一定越大
C．提升的物体越重，机械效率越大 D．同一机械的机械效率是恒定不变的
【答案】C
【解析】A．由可知，机械效率大小取决于有用功与总功的比值，不是由额外功决定的，故A错误；B．功率越大，表示做功越快，机械效率表示机械性能的好坏，机械效率与功率之间没有直接联系，故B错误；C．同一滑轮组的机械效率与被提升的物重有关，同一滑轮组提升的物体越重，机械效率越大，C正确，D错误；故选C。
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