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1、专题9 简单机械及其效率一、选择题1【2017咸宁卷】如图所示的四幅图中，力F的力臂画法错误的是（）ABCD【答案】D【解析】【考点定位】力臂的画法2【2017陕西卷】如图所示，某工地用滑轮组将重为5000N的货物匀速提升6m，所用时间为20s，在绳的末端所用拉力为2200N，下列说法错误的是（）AM处滑轮的作用是改变力的方向B提升货物过程中的有用功是3104JC拉力的功率为660WD若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大【答案】C【解析】 M处滑轮的轴的位置不变，是定滑轮，其作用是改变力的方向，故A正确；提升货物过程中的有用功W有用=Gh=5000N6m=3104J，故B正确；由图知
2、n=3，则拉力端移动距离s=3h=36m=18m，拉力做的总功W总=Fs=2200N18m=3.96104J，拉力做功功率：P=1980W，故C错；只增加货物所受的重力，有用功增加，额外功不变，有用功占和总功的比值变大，滑轮组的机械效率也会随之增大，故D正确；故应选C。【考点定位】有用功和额外功；定滑轮及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；功率的计算3【2017黄冈卷】为了消防安全，楼房每层必须配备灭火器下列关于图示灭火器的说法正确的是（）A用力压下手柄过程中，手柄相当于一个省力杠杆B用力压下手柄过程中，手柄相当于一个费力杠杆C干粉能喷出是因为灭火器内的气压等于外界大气压D干粉能喷出是因为灭火器
3、内的气压小于外界大气压【答案】A【解析】用力压下手柄过程中，手柄的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A正确，B错误；灭火器在使用的过程中，里面的气压大于外界的气压，干粉在压强差的作用下被喷出，故CD错误；故应选A。【考点定位】杠杆的分类；大气压强的存在 学科*网4【2017大庆卷】下列四幅简单机械图中，属于费力杠杆的是（ ）A羊角锤 B钓鱼杆C托盘天平 D瓶起子来源:Z,xx,k.Com【答案】B【解析】【考点定位】杠杆的分类5【2017龙东卷】下图所示的简单机械一定省力的是（）A撬石头用的木棒B华赛艇用的船桨C理发用的剪刀 D升旗用的定滑轮【答案】A【解析】A、用木棒撬石头时，动力臂大于阻力臂
4、，是省力杠杆；B、用船桨划水时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；C、用图示剪刀理发时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；D、定滑轮实质是一等臂杠杆，不能省力，但可以改变力的方向；故应选A。【考点定位】杠杆的分类6【2017龙东卷】分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组，匀速提升同一物体到同一高度处，其机械效率分别为定、动、组（不计绳重和摩擦，设每个滑轮质量相等），则下列选项中正确的是（）A组动定B动定组C定动组D定组动【答案】A【解析】【考点定位】机械效率的大小比较7【2017怀化卷】下列杠杆中，属于等臂杠杆的是（）A天平 B开瓶器C筷子 D钳子【答案】A【解析】A、天平在使用过
5、程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆；B、开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费臂杠杆；D、钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故应选A。【考点定位】杠杆的分类8【2017益阳卷】如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力，将相同的重物缓慢提升相同的高度（不计绳重和一切摩擦）下列说法正确的是（） 来源:学科网A拉力F1小于拉力F2B甲、乙两滑轮组的机械效率相同C甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械D甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等【答案】B【解析】同，
6、故B正确；使用动滑轮能够省力，动滑轮为省力杠杆，故C错误；因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提升物体的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，则s1s2，故D错误；故应选B。【考点定位】机械效率的大小比较；滑轮组绳子拉力的计算9【2017西宁卷】如图所示，动滑轮重3N，用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，1s内将重为27N的物体提高0.2m，如果不计绳重及摩擦，则下列计算结果正确的是（）A绳子自由端移动的速度为0.2m/sB滑轮组的机械效率为90%C提升物体所做的有用功为6JD弹簧测力计的示数为9N【答案】B【解析】=100%=90%，故B正确、CD错误；故应选B。【考
7、点定位】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算；滑轮组及其工作特点；有用功和额外功10【2017镇江卷】下列工具在使用时属于费力杠杆的是（）A镊子B剪子C钳子D起子【答案】A【解析】镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确；剪子在使用过程动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误；钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误；故应选A。【考点定位】杠杆的分类11【2017通辽卷】某实验小组分别用如图所示的甲乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）匀速提起相同的重物，所用的拉力分别为F1和F2，机械效率分别为1和2，不计
8、绳重及摩擦，下列说法正确的是（）AF1F2，1=2 BF1F2，1=2 CF1F2，12DF1F2，12【答案】A【解析】【考点定位】机械效率的大小比较；滑轮组绳子拉力的计算12【2017昆明卷】如图所示，正在使用的各类工具中，属于费力杠杆的是（ ）来源:Z#xx#k.ComA 用镊子取砝码B用核桃钳捏核桃C用扳手拧螺帽D用开瓶盖器开瓶盖【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、核桃钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；故应选A。【考点定位】杠杆的分
9、类二、填空题1【2017镇江卷】如图所示，用F=20N的拉力将重G=30N物体匀速提升2m，不计轮轴间摩擦及绳重，则动滑轮G动= N，上述过程中有用功W有= J，动滑轮的机械效率= 【答案】10；60；75%【解析】【考点定位】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算2【2017吉林卷】旅客推动旅行箱，旅行箱离开手后还会向前运动一段距离，这是由于它具有 用如图所示的方式拉动旅行箱时，它相当于一个 杠杆【答案】惯性；省力【解析】行驶的旅行箱离开手后还会向前运动一段距离，由于惯性旅行箱不能马上停下来，还会保持原来的运动状态，向前运动一段距离；旅行箱的阻力为箱子对杠杆的压力，作用点在杠杆上，方向垂
10、直杠杆向下；阻力臂就是支点到阻力作用线的垂线段，动力臂在手处，作用点在杠杆上，方向垂直杠杆向上，动力臂就是支点到动力作用线的垂线段，由分析可知，动力臂大于阻力臂，故杠杆为省力杠杆。【考点定位】惯性；杠杆的分类3【2017吉林卷】利用动滑轮把重30N的物体竖直向上提升5m，所用拉力是20N，拉力所做的功是 J；动滑轮的机械效率是 【答案】200，75%【解析】使用动滑轮n=2，提升物体的高度h=5m，则绳子自由端移动的距离s=2h=25m=10m，提起物体所做的总功：W总=Fs=20N10m=200J；提起物体所做的有用功：W有=Gh=30N5m=150J，滑轮组的机械效率：=100%=75%。
11、【考点定位】功的计算；滑轮（组）的机械效率4【2017徐州卷】如图所示，用动滑轮提升重物，使用动滑轮的好处是 若物体重为4N，弹簧测力计示数如图所示为 N，则动滑轮的机械效率为 【答案】可以省力；2.4；83.3%【解析】【考点定位】滑轮（组）的机械效率；弹簧测力计的使用与读数5【2017西宁卷】如图所示，请在图中画出力F的力臂l及物体所受重力的示意图【答案】如下图所示【解析】重力的方向总是竖直向下的，重心要画在物体上；由图可知支点是O点，从O点向动力F的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂L，如上图所示。【考点定位】力臂的画法；重力示意图6【2017齐齐哈尔卷】同学们使用的中性笔，在使用的
12、过程中笔管里的墨水质量 （选填“变大”“变小”或“不变”），写字时的笔相当于 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆【答案】变小；费力【解析】【考点定位】质量及其特性；杠杆的分类7【2017龙东卷】利用如图所示的滑轮组将一个重200N的物体，匀速提高5m，不计滑轮自重、绳重及摩擦，绳子自由端施加的拉力F为 N若实际拉力F为60N，则实际拉力F所做的功为 J【答案】50；1200【解析】由图知，承担物重的绳子股数n=4，不计滑轮自重、绳重及摩擦，拉力F=G=200N=50N；拉力端移动的距离s=4h=45m=20m；实际拉力做功：W=Fs=60N20m=1200J。【考点定位】滑轮组绳子拉力的计
13、算8【2017绥化卷】如图，工人利用滑轮组将200N的重物匀速向上提升到2m高的平台上，则他所用的拉力为 N，绳子自由端向下移动的距离为 m（不计绳重、动滑轮重及摩擦）【答案】100；4【解析】【考点定位】滑轮组绳子拉力的计算9【2017怀化卷】如图所示，小张用5N的拉力将重为10N物体在10s内匀速提升了0.1m，则该滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率是 W【答案】66.7%；0.15【解析】有用功是对重物做的功，所以W有用=Gh=10N0.1m=1J，拉力做的总功：W总=Fs=F3h=5N30.1m=1.5J，所以机械效率=100%=100%66.7%，拉力做功的功率P=0.15W。【考点定
14、位】滑轮（组）的机械效率；功率的计算10【2017广元卷】用如图所示的滑轮组在5s内将重G=240N的物体匀速向上提起3m，拉力F=150N，这个滑轮组的机械效率是 如果忽略绳重和摩擦，动滑轮自重为 N【答案】80%；60【解析】【考点定位】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算11【2017云南卷】某工人用如图所示的装置，将重150N的木块在10s内竖直向上匀速提升4m，此装置是 滑轮（选填“定”或“动”），该工人拉力的功率为 W（滑轮和绳的重力、摩擦均不计）【答案】动；60【解析】图中的滑轮随物体一起运动，此装置是动滑轮；滑轮和绳的重力、摩擦均不计，工人拉力做的功：W=Gh=150N4
15、m=600J，该工人拉力的功率：P=60W。【考点定位】功率的计算；动滑轮及其工作特点三、作图与探究1【2017云南卷】请在图中画出F的力臂L【答案】如下图所示【解析】图中杠杆支点为O，延长拉力F的作用线，过支点O作F作用线的垂线段，即力臂L，如上图所示。【考点定位】力臂的画法来源:学&科&网Z&X&X&K2【2017广元卷】如图所示，工人用一根硬棒以O为支点，想在A点施加最小的力撬动石头，请画出最小动力F1的示意图和阻力F2的力臂L2【答案】如下图所示【解析】【考点定位】杠杆中最小力的问题3【2017乌鲁木齐卷】请在图中画出均匀木棒OA的重力示意图以及力F的力臂【答案】如下图所示【解析】【考
16、点定位】力臂的画法4【2017徐州卷】如图所示，用绳子将电线杆竖起，请画出此时拉力F的力臂L【答案】如下图所示【解析】支点为电线杆与地面的接触点，从支点O向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂L如上图所示。【考点定位】力臂的画法5【2017通辽卷】如图所示，已知轻质杠杆AB在水平位置静止，作出物体C所受重力的示意图以及拉力F的力臂L【答案】如下图所示【解析】对于形状规则、质地均匀的物体，它的重心在它的几何中心上，从重心开始沿重力方向竖直向下，画一条带箭头的线段并标出重力G；过支点O作F的垂线段，即为拉力F的力臂L；如上图所示。【考点定位】重力示意图；力臂的画法6【2017陕西卷】在探究杠
17、杆平衡条件时，使轻质弯曲杠杆在如图所示的位置平衡，请画出阻力F2和阻力臂L2【答案】如下图所示【解析】【考点定位】力臂的画法7【2017绥化卷】如图，轻质杠杆OA可绕O点在竖直面内旋转，请在图中画出物体所受重力和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图【答案】如下图所示【解析】【考点定位】杠杆中最小力的问题；重力示意图8【2017镇江卷】如图所示，将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合，已知贴合的面积为30cm2，大气压强为1105Pa，AB为轻质杠杆，O为转轴，OA与OB的长度之比为1：3保持杠杆水平，某人在B端用竖直向下的拉力F将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖（1）求吸盘所受的大气压力F0（
18、2）求人所用拉力F（3）若人沿图中虚线方向施加拉力F将吸盘拉离地砖，请画出拉力F的力臂【答案】（1）300N；（2）100N（3）如下图所示【解析】（1）由p=可得：吸盘所受的大气压力F0=p0S=1105Pa30104m2=300N；（2）吸盘沿竖直方向刚好拉离地面，吸盘所受的拉力与大气对吸盘的压力是一对平衡力，即FA=F0=300N，由杠杆原理FAOA=FOB可得：F=100N；（3）力臂是支点到力的作用线的垂直距离，如上图所示。【考点定位】压强的大小及其计算；力臂的画法；杠杆的应用9【2017毕节卷】图甲是钳子使用时的情景图乙是图甲中A部分受力的简化图，F1是钳子受到的动力，B点是阻力的
19、作用点，O是支点，请在图乙中画出动力臂L1和阻力F2【答案】如下图所示【解析】【考点定位】力臂的画法10【2017贵港卷】在探究杠杆的平衡条件的实验中，（1）如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应该向 移动右端的螺母（选填“左”或“右”）（2）实验时只有10个相同的钩码，杠杆上每格等距，当在A点挂3个钩码时，如图乙所示，则怎样挂钩码可以使杠杆在水平位置平衡？（请设计两种方案） ； （3）通过对是雅安数据进行分析处理，可得出结论：杠杆平衡条件是 【答案】（1）右；（3）在G处挂2个钩码；在E处挂3个钩码；（3）F1L1=F2L2【解析】（1）如图甲，杠杆的右端上翘，无论左端或右端的平衡螺母都要
20、向上翘的右端移动；（2）设一钩码重为G，一格为L，则杠杆在水平位置平衡时：左边=3G4L=12GL，右边=2G6L=3G4L=4G3L=6G2L=12GL，所以可以在G处挂2个钩码，或在E处挂3个钩码、或在D处挂4个钩码、或在C处挂6个钩码；（3）经过实验探究得出杠杆平衡条件：F1L1=F2L2。【考点定位】探究杠杆的平衡条件实验11【2017齐齐哈尔卷】某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示（1）实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确”），因
21、为她没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整（4）通过比较 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）（5）通过比较 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高（填实验次数的序号）（6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论： 实验次数 钩码重量G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N绳端移动距离s/m 机械效率 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4
22、 8 0.1 2.50.480%【答案】（1）匀速；（2）不正确；摩擦；（3）0.4；80%；（4）1、2；（5）2、3；（6）不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高（或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低【解析】（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样测力计示数才等于拉力大小；（2）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦，所以测力计示数偏小，他的想法是不正 1、2两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；（5）研究同一滑轮组提升重物时，机械效率与物重的关系时，要控制滑轮
23、个数相同、绳子的段数相同，只改变物体的重力，故通过比较2、3两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高（6）通过比较3、4两次实验数据，即对应的图丙、图丁两装置，滑轮组不同，提升的重物相同，动滑轮越重机械效率越小，故可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。【考点定位】滑轮（组）机械效率的测量实验四、计算题1【2017毕节卷】利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为30N，边长为10cm的正方体物体拉力F的大小为3N，物体在水平地面上匀速运动时，受到地面对它的摩擦力为4.5N求：（1）A处拉力大小；（2）正方体物体对地面的压强是多
24、少？（3）若拉力F以0.5m/s的速度匀速拉了4s，求A处拉力所做的功是多少？【答案】（1）4.5N；（2）3000Pa；（3）4.5J【解析】（1）物体在水平地面上匀速运动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则A处拉力：F=f=4.5N；（2）正方体物体对地面的压力：F压=G=30N，受力面积：S=L2=（10cm）2=100cm2=0.01m2，对地面的压强：p=3000Pa；（3）由v=可得，绳端移动的距离：s绳=vt=0.5m/s4s=2m，由图可知，n=2，由s绳=ns物可得，物体运动的距离：s物=1m，则A处拉力所做的功：W=Fs物=4.5N1m=4.5J。【考点定位】
25、压强的大小及其计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算2【2017大庆卷】如图所示，在水平地面上放着物体A，A与地面的接触面积为0.14m2，对地面的压强为3000Pa，用滑轮组匀速提升物体A时，滑轮组的机械效率是84%（不计绳重和摩擦，g=10N/kg）求：（1）物体A的质量mA和动滑轮的质量m（2）用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，在5s的时间内，人拉力做的功是多少？来源:Z。xx。k.Com【答案】（1）42kg， 8kg；（2）500J【解析】高度：h=vt=0.2m/s5s=1m，由图可知n=2，则拉力端移动距离s=2h=21m=2m，不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：F=（G
26、A+G轮）=250N，人拉力做的功：W总=Fs=250N2m=500J。【考点定位】滑轮（组）的机械效率；功率的计算3【2017绥化卷】在斜面上将一个质量为0.4kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端（如图所示），所用时间为4s，斜面长s=1m、高h=0.2m，该斜面的机械效率为80%（g=10N/kg）求：（1）物体受到的重力（2）拉力所做的有用功来源:学+科+网Z+X+X+K（3）拉力所做的总功和总功率来源:学|科|网（4）物体在斜面上受到的摩擦力【答案】（1）4N；（2）0.8J；（3）1J、0.25W；（4）0.2N【解析】【考点定位】重力的计算；有用功和额外功；斜面的机械效率；功率的计算4【2017咸宁卷】质量为60kg的李师傅在装修施工时，利用如图所示的滑轮组来提升装修材料他用200N的拉力在20s内将500N的材料提升了10m，不计绳重及摩擦求：（1）动滑轮的重力；（2）他施加拉力的功率（3）他利用此滑轮组工作时的最大机械效率（保留一位小数）【答案】（1）100N；（2）300W；（3）94.4%【解析】（1）由图可知，连接动滑轮绳子的股数n=3，不计绳重及摩擦，由F=得，动滑轮的重力： G动=nF【考点定位】滑轮组绳子拉力的计算；滑轮（组）的机械效率；功率的计算