专题9 简单机械及其效率
一、选择题
1．【2017•泰安卷】如图所示的四种用具中，正常使用时属于省力杠杆的是（ ）
A．天平 B．裁纸刀
C．筷子 D．钓鱼竿
【答案】B
【考点定位】杠杆的应用；杠杆的分类
2、【2017•自贡卷】如图所示的杠杆正处于水平平衡，若在标杆两边的钩码下再一个钩码（钩码的质量都相同），杠杆将（ ）
A、还继续处于水平平衡 B、右端上升，左端下降
C、右端下降，左端上升 D、无法确定杠杆的运动状态
【答案】C
【解析】
原来杠杆处于平衡状态，加上相同的钩码，应由增加的力和力臂的乘积来判定．设每个钩码的质量为m，左侧力臂为L，由杠杆的平衡条件可得：3mgL=2mgL右，解得：；
两端增加一个钩码后，左侧力和力臂的乘积为4mgL，右侧力和力臂的乘积为，则右端力和力臂的乘积大，所以杠杆右端下降，左端上升，故ABD错误、C正确．故选C．
考点：杠杆的动态平衡分析．
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3. 【2017•菏泽卷】下列工具中，在使用时属于费力杠杆的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
考点：杠杆的种类
4. 【2017•广州卷】图11中力水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了s，拉力为（如图12）。此过程滑轮组（ ）
A.总功为 B. 额外功为 C. 机械效率为 D. 额外功为
【答案】D
【解析】滑轮组中，有三段绳子承担，因此拉力移动的距离为3S，则总功为3F2S，A错误；拉力的有用功为F1S，则额外功是3F2S-F1S，B错误，D正确；机械效率为 ，C错误；
考点：有用功，总功和额外功，滑轮组的机械效率。
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5. 【2017•安徽卷】如图所示，当水平拉力F=50N时，恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200N，所受地面的摩擦力约为80N,假如在5s时间内，物体水平移动了0.6m，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中
A.拉力F做功为30J
B.物体重力做功为120J
C.拉力F做功的功率为12W
D.该装置的机械效率约为60%
【答案】C
【解析】
考点：功的计算 机械效率 功率的计算
6、【2017•舟山卷】如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是（ ）
A、刀刃很薄可以增大压力
B、铡刀实质上是一种费力杠杆
C、甘蔗放在a点比b点更易被切断
D、手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
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【答案】C
【解析】
刀刃很薄是减小了受力面积，从而增大压强，故A错误；铡刀当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆，故B错误；甘蔗放在a点比b点阻力臂小，根据F1L1=F2L2 ， 可知甘蔗放在a点比b点更易被切断，故C正确；动力臂垂直于力的方向，可知F2动力臂大于F1 ， 因此F2更省力，故D错误；故应选C。
【考点定位】杠杆的应用
7．【2017•丽水卷】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. 镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意为答案。
B．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不符合题意。
C．羊角锤拔铁钉，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故C不符合题意。
D．天平是等臂杠杆，故D不符合题意。
考点： 杠杆的种类
8. 【2017•重庆A卷】工人师傅用图5所示的滑轮组，将重为800N的重物缓慢匀速竖直提升3m，人对绳的拉力F为500N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则（ ）
A.绳子自由端移动的距离为9m B.动滑轮的重力为200N
C.人通过滑轮组做的有用功为1500J D.滑轮组的机械效率为53.3%
【答案】B
【解析】
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考点：滑轮组的机械效率 有用功 额外功
9、【2017•绍兴卷】如图甲是制作面团的情景，把竹竿的一端固定在绳扣中，人骑在另一端施加一个向下的大小为F的力，面团被不断挤压后变得更有韧性，图乙为压面团原理图。关于压面团过程的叙述正确的是（ ）
A、面团对杆的作用力方向向下
B、面团对杆的作用力大小等于F
C、面团被压扁说明力能使物体发生形变
D、A点向下移动的距离小于B点向下移动的距离
【答案】C
【考点定位】杠杆的应用
10．【2017•烟台卷】踮脚是一项很好的有氧运动（如图），它简单易学，不受场地的限制，深受广大群众的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列分析正确的是（ ）
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A．脚后跟是支点，是省力杠杆
B．脚后跟是支点，是费力杠杆
C．脚掌与地面接触的地方是支点，是省力杠杆
D．脚掌与地面接触的地方是支点，是费力杠杆
【答案】C
【解析】
如下图所示，踮脚时，脚掌与地面接触的地方是支点，小腿肌肉对脚的拉力向上，从图中可知动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故应选C。
【考点定位】杠杆的应用；杠杆的分类
11．【2017•岳阳卷】如图，用300N的力将重为500N的物体在10s内匀速提升2m，不计绳重和摩擦，在此过程中
A．绳子自由端移动的距离为6m
B．动滑轮重100N
C．拉力做功的功率为100W
D．滑轮组的机械效率为60%
【答案】B
【解析】
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A．绳子自由端移动的距离为6m ，错误，绳子段数为2，移动距离为4m；B．动滑轮重100N，正确，2F=G物+G动，代入，解之得；C．拉力做功的功率为100W，错误，正确答案为120W；D．滑轮组的机械效率为60%，错误，正确答案为83%；故应选B。
【考点定位】滑轮组的机械效率
12．【2017•德阳卷】某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，工人对绳的拉力F为400N，并能用10s的时间将96kg的重物匀速提升2m，则拉力F的功率为 W，此时滑轮组的机械效率为 %．（不计绳重和摩擦，取g=10N/kg）
【答案】240；80
【解析】
由图知，n=3，则绳端移动的距离：s=3h=3×2m=6m，拉力F做的功：W总=Fs=400N×6m=2400J；拉力F做功的功率：P===240W；重物的重力：G=mg=96kg×10N/kg=960N，有用功：W有用=Gh=960N×2m=1920J；滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=80%。
【考点定位】滑轮（组）的机械效率；功率的计算
13．【2017•连云港卷】如图所示，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡，已知每个钩码的质量均为50g，若在A，B两处各加1个钩码，那么杠杆（ ）
A．右边向下倾斜
B．左边向下倾斜
C．仍保持水平位置平衡
D．无法确定杠杆是否平衡
【答案】A
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【考点定位】杠杆的平衡条件
14．【2017•杭州卷】如图所示装置，在水平拉力F的作用下，物体M沿水平地面做匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10牛，物体M的运动速度为1米/秒（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦），那么在此过程中（ ）
A．物体M与地面间的摩擦力为5牛
B．物体M与地面间的摩擦力为10牛
C．水平拉力F做功的功率为20瓦
D．1秒内滑轮对物体M做功为10焦
【答案】C
【解析】
如图所示，n=2，物体做匀速运动，f=2F=2×10N=20N；故AB错误；物体移动的路程s′=v物t，
拉力移动的距离：s=2s′=2×v物t=2×1m/s×1s=2m，拉力做功：W=Fs=10N×2m=20J，拉力做功功率：P===20W；故C正确，D错误；故应选C。
【考点定位】功率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算
二、填空题
1．【2017•苏州卷】如图所示，用滑轮组将1.5kg的物体匀速提高0.5m，拉力F为10N，则有用功为 ▲ J，滑轮组机械效率为 ▲ ．若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率 ▲ （变大／变小／不变）．（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）
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【答案】7.5；75%；变大
考点：有用功和额外功；滑轮（组）的机械效率
2．【2017•烟台卷】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120kg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，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 ．（g取10N/kg）．
【答案】（1）400N；（2）80%；（3）100N
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【考点定位】斜面的机械效率；轮轴及其他常见简单机械
3．【2017•杭州卷】小金将长为0.6米、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端A挂一个40牛的物体，肩上支点O离后端A为0.2米，他用手压住前端B使木棒保持水平平衡，如图所示，小金的质量为50千克，则此时手压木棒的压力大小为 牛，肩对木棒的支持力大小为 牛，人对地面的压力大小为 牛（g=10牛/千克）
【答案】20；60；560
【解析】
（1）由题根据杠杆的平衡条件有：F×OB=G×OA，即：F×（0.6m﹣0.2m）=40N×0.2m，所以：F=20N；即手压木棒的压力大小为20N；肩对木棒的支持力大小为F′=F+G=20N+40N=60N；人对地面的压力大小为F″=G人+F′=mg+F′=50kg×10N/kg+60N=560N。
【考点定位】杠杆的应用
4. 【2017•安徽卷】如图所示，将一把薄木尺的长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上，已知报纸的上表面积为0.25m2，则大气对报纸上表面的压力为 N；在木尺右端快速施加竖直向下的力F，要将报纸掀开，则力F至少为 N(假设报纸对木尺的压力全部作用在木尺的最左端，大气压取1.0×105pa，报纸和薄木尺的重力忽略不计）。
【答案】2.5×104 1.25×104
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考点：压力和压强 杠杆的平衡条件
5．【2017•扬州卷】如图，是塔式起重机上的滑轮组。在将210N的重物匀速提高2m的过程中，作用在绳端的拉力为100N，则有用功是 J，该滑轮组的机械效率是 。
【答案】420 70%
【解析】
（1）有用功W有用=Gh=210N×2m=420J。
（2）由图可知，滑轮组承担重物的绳子股数为n=3 ，滑轮组的机械效率
考点：有用功 机械效率
6、【2017•绵阳卷】如图是某建筑工地上提升建筑材料的滑轮组示意图，其动滑轮质量15kg，某次提升材料质量240kg，材料在空中静止时，摩擦影响很小，绳很轻，可以不考虑，则竖着向上的拉力F=______N；竖着向上匀速提升材料，摩擦影响较大，实际所用的拉力大小是1000N，并将材料提升了10m高。则滑轮组的机械效率是________。（取g=10N/kg）
【答案】850 80%
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【解析】
试题分析：忽略摩擦和绳重F=（G+G动）/n=（m+m动）g/n= （15kg+240kg）×10N/kg/3=850N；
η=W有/W总=Gh/FS=（240kg×10N/kg×10m）/（1000N×30m）= 80%
考点：滑轮组的机械效率
三、作图与探究
1．【2017•烟台卷】如图为吊车起吊货物的工作示意图，请在图中画出动力、阻力和阻力臂．
【答案】如下图所示
【解析】
由图知，吊车起吊货物时，O是支点，撑杆施加的是动力F1，方向与吊臂垂直；货物施加的是阻力F2，方向竖直向下；从支点到阻力作用线的垂线段是阻力臂L2．如上图所示。
【考点定位】力臂的画法
2. 【2017•广州卷】用力把门推开，弹性绳会被拉长。如图16，门处于静止状态。
（1）画出弹性绳对门的拉力的示意图；
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（2）O为支点，画出的力臂；
（3）根据杠杆的平移条件_______________________可知 __________（选填“>”、“=”、“
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