杠杆与滑轮在生活中的应用（解析版）.docx

杠杆与滑轮在生活中的应用一、选择题1 .为了出行方便，行李箱的下部装有滑轮，上部装有可以拉伸的拉杆，当行李箱很重时可把拉杆拉长, 这样的设计和做法是因为()A.装滑轮可以增大对地面的压强，将拉杆拉长是为了减小向上的拉力B.装滑轮可以减小对地面的压强，将拉杆拉长是为了增大向上的拉力C.装滑轮可以减小摩擦力，将拉杆拉长是为了减小向上的拉力D.装滑轮可以增大摩擦力，将拉杆拉长是为了增大向上的拉力【答案】C【解析】【分析】【详解】装滑轮可以以滚动代替滑动从而减小摩擦力；将拉杆拉长是为了在阻力和 阻力臂不变时，增大动力臂来减小动力，即减小向上的拉力。故C符合题意。2. (2013宁波卷一16)如下图，物体G在竖直向上的拉力F的作用下，匀速上升0.2m, G=18N, F=10N,这一过程中,不能得到的结论是()A.绳子自由端上升0. 4mB.拉力F做功4JKC.动滑轮重为2N年D.该动滑轮的机械效率为90%J G【答案】C【解析】由图示可知，承重绳子的有效股数n=2,由滑轮组公式、功的公式、效率公式分析答题。【分析】由图示求出绳子的有效股数，熟练应用滑轮组公式、功的公式、效率公式即可正确解题。【详解】由于物体上升的距离是0.2m,故拉力上升的距离为0.4m, A正确；拉力做的 功W*s=10NX0. 4m=4J, B也正确；由于在忽略绳重和摩擦时，对动滑轮进行受力分析，才有2F=G+G 动，解之得G动二2N,但该题没说忽略绳子重和摩擦，故C不对；由于滑轮组的机械效率nW书 _ Gk _ 18N二% Fx2h 10Nx2=9o%,故d也是正确的。应选：Co3.如图是生活中常用的剪指甲工具，小京在剪指甲时机械效率为90%,指甲刀口间的距离为0. 2厘米,指甲的厚度为0.2毫米，剪断一次指甲时，刀口与指甲间的作用力为4. 5牛，那么()A.剪断一次指甲的过程需要做的额外功是1焦B.剪断一次指甲的过程需要做的有用功是1焦C.剪断一次指甲的过程需要做的有用功是1 X 10 2焦D.剪断一次指甲的过程需要做的总功是1 X ICT，焦【答案】D【解析】(1)由题干中数据知道指甲的厚度，即剪断一次指甲刀口与指甲间作用力移动的距离，利 用W=Fs求剪断一次指甲做的有用功；(2)知道指甲刀的效率，利用效率公式求剪断一次指甲做的总功；(3)利用W总二W有用+W额求出剪断一次指甲做多少额外功。【分析】此题综合考查了功的计算、机械效率的计算，涉及到用所学知识计算身边的指甲刀的有关物 理量，与实际生活联系，有意义！【详解】(1)剪断一次指甲对指甲做的有用功：W有用二Fs二4.5NX0.2Xl()Tm=9X10-4j,故B、C错误;W宿 9x104J(2),指甲刀的效率：”的良剪断一次指甲做的总功：W总二方二90%=1义10一,故D正确；(3)剪断一次指甲做多少额外功：W额二W总-W有用二lXl(Tj_9><io7jnxi(rj,故A错误，应选Do4.一滑轮组经过改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升相同的高度，改进后与改进前相比【答案】150【解析】动力F尸25N,动力臂AO=6cm,阻力臂BOlcm,根据杠杆平衡条件，可求出阻力大小。【分析】此题考查了杠杆的分类及杠杆平衡条件的运用，属于基本内容，比拟简单。【详解】根据杠杆平衡条件得：FiXAO书XB0,代入数据得，25NX6cm=F2Xlcm,故Fz=150N,故答 案为：150。22 .如下图，不计重力的杠杆0B绕。点转动，重为6牛的物体P悬挂在杠杆的中点A处，拉力件 与杠杆成30。角，杠杆在水平位置保持平衡。请在图中画拉力3的力臂，并求出此状态下拉力 牛。【答案】6如图所不【解析】过支点0做动力（拉力）作用线的垂线，得出力臂，因为在直角三角形0BC中，N0BO30。， 求出动力臂的大小；又知道阻力和阻力臂，利用杠杆的平衡条件求拉力大小。【分析】此题考查了学生对杠杆的平衡条件的掌握和运用，能画出动力臂并能计算出动力臂的大小是此题的关键。【详解】如图，过支点。做动力（拉力）作用线的垂线，那么0C为动力臂，0A为阻力臂，在直角三角形0BC中，VZ0BC=30° , A0C=- X0B,由题知,20A二Lxob, 0A=0C, 杠杆在水平位置平衡，FX0C=GXOA, .F=G=6N,2故答案为：6o.如下图，圆柱形物体高2米，底面积200厘米；密度为2. 5X103千克/米,某人在河岸边通过图示滑轮装置（滑轮、绳子质量和摩擦均不计）将该物体从水中以0.2米/秒的速度匀速拉起，水 面高度始终不变，人手中绳子能承受的最大拉力为400牛，g取10牛/千克，某时刻，圆柱体底面 距离河面H为5米，从此时算起，经过 秒,绳子将被拉断。此过程中人所做的功为 焦。【答案】（1）经过20s绳子会被拉断；（2）此过程人做功2500J【解析】（1）选求出物体的体积，根据公式m二PV求出物体的质量，进一步求出物体的重力，绳子 被拉断时物体所受浮力等于重力减去绳子的最大拉力，根据浮力公式进一步求出绳子被拉断时物体排开水的体积，物体的底面积，再求出物体浸入水中的长度，从而求出物体上升的高度，进一步求 出绳子被拉断所用的时间；(2)当物体完全浸没时，拉力等于物体的重力减浮力大小；当物体从完 全浸没到露出水面的过程中，拉力发生变化，可求出平均拉力的大小，求出该过程人所做的功；从而 可计算出人做的总功。【分析】此题是有关力学的综合计算题，考查了阿基米德原理的应用，滑轮组的省力特点，拉力、重力及浮力的关系等，要正确对物体进行受力分析，并掌握相关的基础知识，做到灵活运用。【详解】(1)由题意知，不计摩擦及滑轮和绳的质量，那么滑轮组对圆柱体的拉力F拉=2F,当绳中拉 力到达400N时，绳子恰好被拉断，设此时圆柱体上外表露出水面高度为h,那么F浮+F拉二G,即：P水 gS ( ho-h )+2F= P 圆柱体 gSho ，1X 103kg/m3X 10N/kgX 0.02mJX ( 2m-h )+2 X 400N=2. 5X103kg/m3X lON/kgXO. 02m2X 2m,解得：h=lm；所以物体被提升高度为 h' =5m+lm-2m=4m, 所在提起物体的时间t=生=20s；V 0.2ml s(2 )物体未露出水中被提起时被提高度hF5m-2m=3m , F拉二G-F浮浸没 二2 5X103kg/m3X 10N/kgX0. 02m2X2m-l X 10?，kg/m?，X lON/kgXO. 02m2X2m=600N, 此过程对物体做功WfF fehl=600NX3m=1800J, 物体露出水面后被提起高度h=lm,物体露出1m时，拉物体的力F拉/ =2F=800N所以从物体上外表刚好与水相平到被拉露出1m过程中的平均拉力：= "拉拉=60°N + 80°N=70on,此过程对物体做功W2=FZ h=700NX lm=700J,因为不计摩擦及滑轮和绳的质量，所以人对功W=W+W2=1800J+700J=2500J,答：(1)经过20s绳子会被拉断； (2)此过程人做功2500J。24 .有一辆26英寸自行车(26英寸为车轮直径，1英寸等于2. 54厘米)，其大牙盘有40个齿，后轮 轴上的飞轮有16个齿。链条连着大牙盘和飞轮，如果车轮与地面不打渭、骑车人双脚踏车的周期是 1.3秒，那么此时自行车的速度约为 米/秒。如果人和自行车的总质量为70千克，自行车行驶 时所受的阻力是总重的0. 05倍，那么人踏车的总功率约 瓦。【答案】3.98； 139.3【解析】根据自行车中轴大齿盘齿数与后轮轴上的飞轮上齿的个数关系，得到车轮转的圈数，然后求 出轮子的周长，最后得到自行车通过的路程，然后运用速度公式就最终得到自行车的速度；根据公式 P二Fv求出功率。40齿湍=2. 5圈；车轮转一【分析】此题考查速度的计算问题，同时还考查自行车工作的原理，结合题目条件逐步运算最后得 到答案。【详解】骑车人双脚踏车的周期是1. 3秒，那么在1. 3s内车轮转的圈数为:圈通过的路程(周长)为：so=兀d=3. 14X (0. 0254mX26)2. 07m,车轮在1.3s内通过的路程为：c 5 18/71s=2. 5so=2. 5X2. 07mg5.18m；骑车的速度为：v= = -3. 98m/s；自行车行使时所受的阻力t 1.35即牵引力是总重的0. 05倍，那么F=f=O. 05G=0. 05mg=0. 05X70kgX 10N/kg=35N,那么人踏车的总功率约P=Fv=35NX3. 98m/s = 139. 3WO 故答案为：3. 98； 139.3。25 .如图是农村曾用的春米工具的结构示意图。杆AB可绕。点转动，杆右端均匀柱形物体的长度与杆右侧的0B相等，杆AB的重力不计，柱形物体较重。（1）假设作用在A点的动力F方向始终竖直向下，那么杆从水平位置缓慢转动10。角的过程中，动力F 大小的变化是。（2）假设作用在A点的动力F方向始终与杆垂直，那么杆从水平L位置缓慢转动45。角的过程中，动力 F大小的变化是。【答案】：（1）增大；（2）先增大后减小【解析】（1）分析杠杆从水平位置转过10。角的过程中，动力臂与阻力臂如何变化，然后应用杠杆 平衡条件分析答题；（2）动力臂和阻力不变，根据杠杆从水平位置缓慢转动45度的过程中阻力 臂的变化，再根据杠杆平衡的条件可知动力的变化情况。【分析】此题考查了有关杠杆平衡条件的应用，要熟练掌握杠杆平衡条件,特别是在动态变化的题目 中，要分析力的大小和力臂的大小变化情况。【详解】（1）如果杆从水平位置缓慢转动10°角，拉力变为3时，如下图，拉力的方向竖直向下, 那么动力臂变小，阻力臂变大，由杠杆的平衡条件得，动力F变大；（2）在杆从水平位置缓慢转动45。 角，拉力变为F2时，如下图，拉力的方向与杆垂直，故动力臂不变，阻力臂先增大后减小，由杠 杆的平衡条件得，动力的大小也是先增大后减小.或（1）作用在A点的 动力F方向始终竖直向下，那么杆从水平位置缓慢转动10。角的过程中，动 力臂减小，阻力臂增大，阻力不变，由杠杆平衡条件可知，动力F增大；（2）当杠杆在水平位置时，阻力臂为L,杠杆从水平位置缓慢转动45度的过程中，当杠杆上升的高度为时，阻力臂最大，而杠杆转动45度时，25杠杆上升高度为因此阻力臂先变大后变小，由杠杆平衡可知，动力F先增大后减小，故答2案为：（1）增大；（2）先增大后减小。26 .右图为某建筑工地搬运建筑材料的装置，图中滑轮D与滑箱相连，滑轮A固定在地面上，钢丝绳 的拉力由电动机提供。在此装置中，滑轮A的作用是 。滑箱和滑轮D的总质量为叫箱内 建筑材滑轨料的质量为m力滑箱与地面的接触面积为S,当拉力大小为F时，滑箱仍静止在地面上，此 时滑箱对地面的压强P=（用文中字母表示），当拉力增大为F'时，滑箱匀速直线上升，在此 过程中，滑轮组的机械效率将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。（不计绳重和摩擦）【答案】改变力的方向；（叫十心g.F ；不变。S【解析】根据定滑轮的使用特点：只能改变力的方向，而不省力。可知：定滑轮两端的绳子上施加的 拉力相同；物体处于静止状态或匀速直线运动状态时，所受到的力为平衡力；平衡力的合力为零。滑 轮组产生额外功的原因是滑轮之间摩擦和机械本身的重力；减小摩擦和机械的重力可以提高滑轮组的 机械效率。【分析】此题考查定滑轮的工作特点，并能够根据力的知识分析物体的受力情况；注意机械效率的高 低取决于有用功和总功两个因素。【详解】因滑轮A固定在地面上，滑轮的轴固定不动是定滑轮，作用是改变力的方向；因滑轮A、B、 C为定滑轮，滑厢和滑轮I）的上的每股绳上的拉力为F；又滑厢和滑轮D处于静止状态；所以滑厢对地面的压力为：F压=（nn+ni2）g-3F；那么压强P二皿出上卫；当拉力增大为F'时，滑厢匀速S直线上升，在此过程中提升的货物不变，在不计绳重和滑轮之间摩擦，动滑轮和滑厢本身的重力产生 的额外功不变，所以滑轮组的机械效率将不变。故答案为：改变力的方向；IF ；不 S变。27 .如下图，杆0A长L0,0端用钱链绞于竖直墙面，杆上B处有一制动闸，0B长为L,闸厚为d,轮 子C的半径为R,闸对飞轮的摩擦力是闸对飞轮压力的0. 5倍。飞轮顺时针转动时，要对飞轮施加力 矩（力与力臂的乘积）M,才能使飞轮减速而制动。假设杆与闸的重力不计，那么在杆A端需加垂直于杆的 力F的大小为。【答案】Md + 2MLi【解析】【分析】【详解.】根据题意可知，飞轮制动时，闸对飞轮的作用力如下图。闸对飞轮的摩擦力产生的力矩：fXR=M,可得Mf=,由于闸对飞轮的摩擦力是闸对飞轮压力的0. 5倍（即f=0. 5N）,R所以闸对飞轮的压力N=2f=2丝,以0为支点的杠杆OA受到加在杆RA端的动力F和飞轮对闸的反作用力（即压力N'和摩擦力广），如下图。因作用力和反作用力大小相等、方向相反，故f=f=,N=N=2 ,根据杠杆平衡条件有f' Xd+N' XOB=FXOA,即RRMd + 2MLiMd + 2MLiMd 2ML 、Md + 2ML 1+2MLi/R=F X Io,可得 F=o 故答案为：R RRL。三、实验探究题.我们都做过“探究杠杆平衡条件”的实验。（1）实验前没有挂钩码时，假设杠杆左端下倾，那么应将右端的平衡螺母向一（选填“左”或“右”） 调节，使杠杆在水平位置平衡。实验前使杠杆水平平衡的目的是 。（2）实验中，用如下图的方式悬挂钩码，杠杆也在水平位置平衡（杠杆 4 § , r上每格等距），但老师却往往提醒大家不要用这种方式。这主要是因为该。1 j T k种方法（）999 I 9A. 一个人无法独立操作IVB.需要使用太多的钩码IIC.力臂与杠杆不重合D.力和力臂数目过多（3）右上图中，不改变支点。右侧所挂的两个钩码的位置，保持左侧第 格的钩码不动,将左 侧另外两个钩码改挂到它的下方，杠杆仍可以水平平衡。【答案】右；方便力臂的测量；（2） D； （3） 2【解析】（1）为了防止杠杆重力对杠杆平衡产生的影响和便于测量力臂，实验前，应首先进行杠杆平衡调节，根据杠杆的平衡条件，杠杆左、右两端的螺母（或一端的螺母）远离杠杆下倾的一端、向 杠杆上翘的一端调节；（2）在初中阶段，探究杠杆平衡条件的实验，作用在杠杆上的力只有一个动 力和一个阻力，不探究多个动力或阻力的作用下的杠杆平衡；（3）根据杠杆平衡的条件，RXLeFzXLz, 进行判断右侧的力与力臂不变，左侧的三个钩码一起所挂的位置。【分析】此题考查调节平衡螺母的作用、杠杆实验时动力和阻力的实验要求及根据杠杆平衡条件计算。【详解】（1）实验前没挂钩码时，发现杠杆左端下倾，那么重心应向右移动，应将右端平衡螺母向右 旋一些，使杠杆在水平位置平衡，实验前使杠杆水平平衡的目的是方便力臂的测量；（2）实验中， 如下图的方式悬挂钩码，杠杆平衡是杠杆的左侧在多个力共同作用的结果，采用这种方式是不妥当 的，这主要是因为杠杆的力和力臂数目过多；（3）不改变支点。右侧所挂的两个钩码及其位置，将 左侧另外两个钩码改挂到第三个钩码的下方，即左侧的力是三个钩码，根据杠杆平衡的条件，2个X3格二3个Xn格，n=2；即保持左侧第2格的钩码不动，故答案为：（1）右；方 便力臂的测量；（2） D； （3） 2o29.如图是小云同学探究影响斜面机械效率因素的装置图，她在实验时用弹簧测力计拉着同一块木块 沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动。实验测量的局部数据如下表。请你解答以下问题：实验 次数物体重G/牛物体上升的 高度h/米拉力F/牛物体移动的 距离s/米13.00. 100. 5023.00. 252.40. 5033.00.252.80. 50（1）上表显示的第一次实验时的拉力F二 牛。根据表中数据，可求得第二次实验时，斜面的机 械效率n二。（2）分析上述实验数据可知，她研究的是斜面的机械效率与 的关系。（3）假设斜面是光滑的，那么有用功 （选填“大于”“等于”或“小于”）总功。【答案】（1） 1.6N； 62. 5%； （2）斜面的倾斜程度；（3）等于【解析】弹簧测力计读数：确定每一个大格和每一个小格代表的示数。知道物体重、斜面的高度、拉 力、斜面长，求出有用功、总功、机械效率。实验过程中，物体重、斜面长都相同，改变斜面的高度, 所以探究斜面机械效率跟斜面倾斜程度的关系。利用斜面提升物体时，要克服摩擦力做额外功，如果 斜面是光滑的，没有摩擦力，不做额外功，有用功等于总功。【分析】斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关。斜面倾斜程度一定时，斜面越光 滑，斜面机械效率越高；在斜面光滑程度一定时，斜面倾斜程度越大，斜面机械效率越高，越费力。【详解】弹簧测力计每一个大格代表1N,每一个小格代表0. 2N,示数为1. 6N,W*Gh=3NX0. 25m=0. 75J,W 0 75JW=Fs=2.4NX0. 5m=1.2J, n=- = -=62. 5%, （2）实验过程中，其它量保持不变，改变斜面1.2J的高度，改变了斜面的倾斜程度，探究斜面机械效率和斜面倾斜倾斜程度的关系；（3）斜面光滑时, 物体和斜面之间没有摩擦，不用克服摩擦做额外功，有用功等于总功，机械效率等于1。故答案为：（1） 1.6N； 62. 5%； （2）斜面的倾斜程度;（3）等于。四、分析计算题30.如图装置为某学生在科技创新大赛时创造的可以直接测量密度的“密度天平”。其制作过程如下: 选择一根长1米的杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡。在左侧离中点10厘米的A位置用细 线固定一个质量为150克、容积为80毫升的容器。右侧用细线悬挂一质量为50克的钩码（细线的质 量忽略不计）o测量时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，钩码悬挂位置直接 读出液体的密度。(I)该“密度天平”的“零刻度”应标在右端离支点0 厘米处。(2)该“密度天平”的量程为多大？(3)假设将钩码的质量适当增大，该“密度天平”的量程将 (选填“增大”“减小”或“不变”) 【答案】(1) 30； (2)该“密度天平”的量程为0L25g/c/；(3)增大。【解析】(1)在容器中未倒入液体时，直接将相关数据带入杠杆的平衡条件公式FL=F2L2中，即可 求出钩码所在的位置，这就是该“密度天平”的“零刻度”；(2)钩码移至最右端时，该“密度天 平”到达了大量程，同样根据杠杆的平衡条件，带入相关的数据，即可进行求解；(3)钩码的质量 适当增大，说明杠杆一侧的力增大，在力臂关系相同的情况下，另一侧的力也会增大，即该“密度天 平”的量程将增大。【分析】通过杠杆的平衡条件，来间接地测量液体的密度，题目考查的角度比拟新颖，能熟练运用杠 杆的平衡条件进行分析，并能将相关数据对号入座，最终转换为密度的测量是此题的关键.【详解】(1)根据杠杆的平衡条件公式FL与2L2得，150gxi0cm=50gXL2,解得，L2=30cm； (2)根据题意钩码移动至最右端，该“密度天平”到达最大量程，设OA为LJ , 0 点距最右端的距离为L2，,容器的质量为ml,钩码的质量为叱,容器中加满液体的质量为m,由FL=FzL2 得，(mi+m) gLj =m2gL2,：m尸 150g, m2=50g, Li=10cm, L2=50cm,代入上式解得，m=100g, P 二% = 1吗=l.25g/cn)3； (3)当钩码的质量适当增大时，说明杠杆一侧的力增大，在力臂关系相V 80cm3同的情况下，另一侧的力也会增大，即该“密度天平”的量程将增大。故答案为：(1) 30； (2)该 “密度天平”的量程为0L25g/cn)3； (3)增大。31.如下图，学校教室朝正南窗户的气窗，窗框L=0.8米，宽1)=0.5米，气窗的总质量为6千 克，且质量分布均匀。某同学用一根撑杆将气窗撑开，使气窗与竖直墙面成37。角，并且撑杆 与窗面相垂直，不计撑杆重。现有一股迎面吹来的水平南风，设其风压为1。=50牛/米2。试求：(1)气窗窗面受到的风的压力。(2)撑杆受到的压力。(3)在无风的日子里，不考虑摩擦阻力，那么把此气窗推开37。角至少需要做多少功？(：sin37。=0. 6, cos37° =0. 8, g=10 牛 / 千克)【答案】(1)气窗窗面受到的风的等效水平压力为16N； (2)撑杆受到的压力24.4N； (3)在无风 的日子里，不考虑摩擦阻力，那么把此气窗推开37。角至少需做3J的功【解析】(1)知道窗框的长和宽，根据S=LD求出窗面的面积，又知道气窗与竖直墙面成37。角， 根据S'二Scos37。求出其在竖直方向的等效面积，知道风压F风=1°S'求出气窗窗面受到的风的等效水 平压力；(2)根据杠杆的平衡条件FL二F2L2求出撑杆对气窗的支持力，然后根据作用力与反作用力 求出撑杆受到的压力；(3)先求出重心上升的高度，根据W二Gh求出把此气窗推开37。角需做的功。【分析】此题主要杠杆的平衡条件、功的计算等知识，关键是利用题目中的条件去分析物理情景并建 立物理模型，学会利用平时所学的物理知识去解决实际问题，具有很大的难度。【详解】(1)气窗的面积：S二LD二0.8mX0.5ni=0.4 m2,气窗在竖直方向的等效面积：S'=Seos 37° =0. 4 m2X0. 8=0. 32 m2,那么气窗窗面受到的风的等效水平压力：F风二IoS'ON/ixo. 32-二16N。(2)根据杠杆的平衡条件FL*2L2可知，即：F杆D=F风9cos37。+mgsin37,解得：F杆=24.4N。22根据作用力和反作用力可知，撑杆受到的压力F'杆二F杆=24.4N。(3)当气窗竖直时，重心离窗框上边缘的距离：0. 5mh尸一二上之二0. 25m,当把此气窗推开37°角时,22D0 5/71重心离离窗框上边缘的竖直距离：h2= cos 370二以丝X0.8=0.2%所以重心上升的高度：22h=h-h2=0. 25m-0. 2m=0. 05m,那么需要做的功：W=Gh= mgh=6kgX 10N/kgX0. 05m=3J 故答案为: 气 窗窗面受到的风的等效水平压力为16N； (2)撑杆受到的压力24.4N； (3)在无风的日子里，不考 虑摩擦阻力，那么把此气窗推开37。角至少需做3J的功。总功减小总功增加 总功不变 额外功减小()A.有用力减小, B.有用功增加, C.有用功不变, D.有用功不变, 【答案】D【解析】用滑轮组把同一物体匀速提升同样的高度，有用功相同；由题知改装后的机械效率高，根据 机械效率的公式知道总功减小，而总功等于有用功加上额外功，据此分析判断。【分析】此题考查了有用功、额外功、总功、机械效率及其之间的关系，由“把同一物体匀速提升同 样的高度”知道做的有用功相同是解此题的突破口，用好效率公式是关键。【详解】因为把同一物体匀速提升同样的高度，所以利用滑轮组做的有用功相同；由n二区 xioo%W总可得，改装后的机械效率高，即改装后利用有用功所占总功的比例增加，即总功减小或额外功减少， 应选Do5.如下图，0B为粗细均匀的均质杠杆，0为支点，在离0点距离为a的A处挂一个质量为M的物体, 杠杆每单位长度的质量为叫当杠杆为多长时，可以在B点用最小的作用力F维持杠杆平衡()A. J2Ma / mJ Ma / mC.2Ma/m D.无限长【答案】A【解析】解答此题需要根据杠杆平衡条件FL=FzL2去分析计算：此题中动力为F,动力臂为0B,而阻 力有两个(一个是重物Mg,另一个是杠杆本身的重力)，所以阻力臂也有两个(重物G的力臂是0A, 杠杆重力的力臂是,0B),明确了动力、动力臂、阻力和阻力臂之后，我们就可以根据杠杆平衡条2件列出一个方程，然后根据数学方面的知识求解方程。【分析此题是一道跨学科题，需要学生掌握物理的杠杆知识和数学的一元二次方程的相关知识，题 中学生容易出错的地方有三个：对于杠杆重力确实定；对于阻力及阻力臂确实定；对于根的判 别式确实定.【详解】(1)由题意可知，杠杆的动力为F,动力臂为0B,阻力分别是重物G物和杠杆的重力G杠杆，阻力臂分别是0A和-0B,重物的重力G物二Mg杠杆的重力G杠杆二mgX 0B,由杠杆平衡条件FL尸F2L22111可得：F 0B=G 物 OA+G 杆杆一0B；(2)代入相关数据：贝U F OB=Mg <a+mg OB 一0B,得：F OB=Mga+-mg <0B)2222,移项得：-mg- (OB) 2-F0B+Mga=0, 杠杆的长度OB是确定的，只有一个，所以该方程只能2取一个解，该方程根的判别式b2-4ac等于0,因为当b2-4ac=0时，方程有两个相等的实数根，即有一个解，即：贝！J 邑-4LggXMgaR,那么 F2=2mMg2a,得 F72mMa g； (3)将 E72mMei g 2代入方程(0B)2-F-0B+Mga=0,解得OB二J3四，应选A。2V m6.如下图，均匀木棒AB长1米，水平放置在0、0'两个支点上，知A0、0光的长均为0.25米，假设 把B端竖直向上稍微抬起一点距离，至少要用力20牛，那么以下说法中不正确的选项是（）A.木棒自重60牛B.假设把B端竖直向下稍微压下一点距离，至少要用力60牛C.假设把A端竖直向上稍微抬起一点距离，至少要用力40牛D.假设把A端竖直向下稍微压下一点距离，至少要用力60牛【答案】C【解析】假设把B端竖直向上稍微抬起一点距离，确定支点为0,找出动力臂和阻力臂，知道动力大小, 利用杠杆平衡条件求木棒重；知道了木棒重，确定把B端竖直向下稍微压下一点距离、把A端竖直向 上稍微抬起一点距离、把A端竖直向下稍微压下一点距离时杠杆的支点，和相应的动力臂、阻力臂， 利用杠杆的平衡条件分别求各自的动力。【分析】此题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用，能找出不同情况下的支点、相应的力和力臂 是此题的关键。【详解】F 4F 4F 4O C O'0,0, 0C=0. 25m ， 0B=0. 75m,:木棒平衡，A、如图1,支点为FxOB 20Nx 0.75mG=oc0.25m=60N,故A正确;FXOBGXOC,二B、如图2,支点为0 ' , 0 ' C=0. 25m, 0 ' B=0. 25叫:木棒平衡，GxOC 60x0.25mGxOC 60x0.25mGxOC 60x0.25mF=-OB0.25/ti=60N,故B正确;C、如图3,支点为0 ' , 0 ' OO. 25m, 0 ' A=0.75叫二木棒平衡，GxOC 60?/x 0.25 mGxOC 60?/x 0.25 mGxOC 60?/x 0.25 mOA0.75m=20N,故 C 错;D、如图 GxOCF=OAA.3牛B.9牛C. 1牛用D.2牛4,支点为 0,000. 25m , 0A=0. 25m, 二木棒平衡，F X OA=G X 0C ,6。Nx0.25m_=60N, 故 D 正确。应选 Co0.25/7?7.如下图，一根均匀木尺放在水平桌面上，它的一端伸到桌面的外面，伸到桌面外面的那局部的长 度是木尺的1/4,在木尺末端的B点加一个作用力F,当力F二3牛时，木尺中的一端A开始向上翘起那 么木尺受到的重力为（）【答案】A【解析】均匀木尺，其重心在木尺的中点处，那么重力臂为支点到木尺中心的长度；又B端施加力 F的大小和B端到支点的距离，根据杠杆平衡的条件（动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂）求出直 尺的重力。【分析 1此题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用，正确找出重心和重力力臂是此题的关键.【详解】设直尺长为L从图示可以看出：杠杆的支点为0,动力F=3N,动力臂0B=1l；阻力为直尺的重力G,阻力臂C0=1l-1L=1l,42 44由杠杆平衡的条件得：FX0B=GX0C,即：3NXL=GXL, .G=3N,应选44Ao8 .如下图，在两伸直的食指上水平地放一根质量均匀的横棍，起初两指分开一定的距离，棍的位置 左右不对称。在横棍不掉下的情况下，缓慢移动两指，缩小其间距，直到并拢，这时会发现两指会合 的地方在（）一再一必一再一必一再一必A.假设左边手指先移动，那么会合处在棍的中央右侧B.假设左边手指先移动，那么会合处在棍的中央左侧C.由于开始时左边手指离中心近，会合处在棍的中央右侧D.不管开始情况如何，会合处总在棍的中央附近【答案】D【解析】（1）两手指到木棒两端的距离不相等，所以右食指先动，说明右食指与木棒间的作用力小 于左食指与木棒间的作用力，木棒的重心会更靠近左食指；（2）当右手食指移动一段距离后，木棒 的重心更靠近右手食指时，右食指与木棒间的作用力大于左食指与木棒间的作用力，左手食指开始移 动.这样，两手的食指交替移动；（3）木棒的重心在木棒的中间，当两手指碰到一起时，两手指在 木棒的重心位置。【分析】因为两个手指距离木棒两端距离不相等，右手指先移动，是此题的关键，同学们可以拿一根 筷子或铅笔自行操作一下，就明白了。【详解】（1）两手指距木棒两端的距离相同，缓慢地相向移动两个手指，刚开始移动时，右手食指 相对木棒移动，而左手食指相对木棒未发生移动，说明右食指与木棒间的摩擦力小于左食指与木棒间 的摩擦力；（2）当两手指碰到一起时，两个手指在木棒的重心位置，因为是一根质量均匀的横棍， 所以当两手指碰到一起时，两手指的位置在木棒中央，应选I）。9 .如下图，建筑工人用一个滑轮组将重为600牛的物体匀速提升2米所用的时间为40秒，此人所 用的拉力是400牛，那么（）A.此滑轮组的机械效率为75%B.此建筑工人做的有用功为1600焦C.拉力所做的总功为1600牛,春D.此人的功率为30瓦T【答案】A【解析】（1）物重和物体被提升高度，根据公式W*Gh可计算出有用功；（2）拉力和物 体升高的高度，还有动滑轮上绳子段数，根据s二nh, W总二Fs可求总功，那么工人做功的功率根据P二%t可得；（3）机械效率利用n二耳里可求。W总【分析】此题考查了有用功、总功、机械效率、功率的计算，根据题图确定n的大小（直接从动滑轮 上引出的绳子股数）是此题的突破口，灵活选用公式计算是关键.【详解】做的有用功：W有用二Gh二600NX2nl=1200J；又因为动滑轮上绳子段数"2,所以绳子自由端移 动的距离s二nh=2X2m=4m；因此W总二Fs=400NX4ni=1600J；所以工人做功的功率根据P二叫=空且=40W,机械效率：n工艺世 义100炉经吆 义100朝75%；分析比拟以上结果可知：A t 40sW 总1600J选项的计算结果正确，符合题意；BCDC选项计算结果错误，应选A。10.如下图，人通过定滑轮拉住重98牛的物体，当人拉绳子从A点慢慢移动到B点时，人对绳子的A.拉力逐渐增大，拉力所做的功为98焦A.拉力逐渐增大，拉力所做的功为98焦A.拉力逐渐增大，拉力所做的功为98焦拉力所做的功为98焦 拉力所做的功为294焦拉力所做的功为392套拉力和拉力所做的功为（）B.拉力的大小不变, C.拉力的大小不变, D.拉力的大小不变, 【答案】B【解析】首先确定滑轮为定滑轮，不省力，拉力等于重力，然后通过勾股定理算出拉力移动的距离, 利用功的公式计算就可。【分析】通过这道题，我们要注意学科之间的联系，特别是数理化之间的知识联系。【详解】滑轮为定滑轮，不省力，那么拉力F=G=98N；利用勾股定理计算绳子现在的长度Lx/3442m=5m,那么绳子被拉力拉长了 Im, W=FS=98NX lm=98J,应选B。11 .如下图，工人利用动滑轮在10秒内将重为100牛的重物（包括桶）沿竖直方向匀速向上提升了5米。假设该动滑轮重10牛年，忽略绳与滑轮之间的厚擦，不计空气阻力，那么以下说法正确的选项是（）A.提升过程中，绳的拉力F做了 500焦的功B.提升过程中，绳的拉力F做了 550焦的功C.提升过程中，绳的拉力F做功的功率是50瓦D.该滑轮装置的机械效率是100%【答案】B【解析】（1）克服物体重力做的功为有用功，克服动滑轮重力做的功为额外功，有用功和额外功之 和为总功；（2）做功的时间，根据公式可求拉力做功的功率，（3）机械效率等于有用功与总 功的比值。【分析】【详解.】（1）有用功，额外功，拉力做功为总功，故A错误，B正确。（2）拉力做功的 功率，故C错误；（3）机械效率.故D错误。应选：Bo12.如下图。滑轮下挂重500牛的物体G,滑轮重40牛，绳和杠杆都是轻质的，要在图示位置使扛 杆平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是（杠杆上标度的间距相等）（） A. 270 牛 B. 360 牛C. 540 牛D. 720 牛【答案】B【解析】根据动滑轮的特点，求出对杠杆左端的力，又知道杠杆所受力的力臂关系，利用杠杆的平衡 条件求拉力的大小。【分析】此题综合考查了动滑轮的特点、杠杆的平衡条件、力的作用是相互的，考虑动滑轮重求对杠 杆的拉力F拉二，（G+G轮）是此题的关键。2【详解】如图，提升物体需要的拉力：F 拉=-（G+G 轮）=-（500N+40N） =270N,22力的作用是相互的，杠杆左端受到的拉力:X=F拉=270N,;杠杆平衡，0A ： 0B=3 ： 4 ,F【详解】如图，提升物体需要的拉力：F 拉=-（G+G 轮）=-（500N+40N） =270N,22力的作用是相互的，杠杆左端受到的拉力:X=F拉=270N,;杠杆平衡，0A ： 0B=3 ： 4 ,F【详解】如图，提升物体需要的拉力：F 拉=-（G+G 轮）=-（500N+40N） =270N,22力的作用是相互的，杠杆左端受到的拉力:X=F拉=270N,;杠杆平衡，0A ： 0B=3 ： 4 ,FF xOBF=OA270Nx43=360N,应选 B。XOB=FXOA ，13如图甲，物体A在水平拉力F的作用下，以0.2米/秒的速度在水平面上做匀速直线运动，此时弹簧秤示数如图乙所示。假设不计滑轮、弹簧秤和绳的重及滑轮与绳之同的摩擦，那么以下说法中正确的选项是（）A.拉力F为2牛B.此滑轮是定滑轮C.拉力F的功率为0.4瓦D.以物体A为参照物，弹簧秤是静止的【答案】A【解析】（1）从弹簧秤的读书可以知道拉力的大小；（2）定滑轮不能省力，但可以改变力的方向, 动滑轮可以省一半的力；（3）动滑轮上的绳子段数和物体的运动速度，可求拉力F的速度大小, 再利用公式P二FV求出拉力F的功率；（4）判断物体的运动状态，关键是参照物的选择。【分析】此题考查弹簧秤的读数、滑轮的有关问题、功率的计算以及参照物的选择，考查的知识点比 较多，主要考查学生对所学知识的综合应用能