第三章第4节《简单机械》培优训练B(原卷版+解析)

浙教版科学九年级上第三章第4节《简单机械》培优训练B第3课时学习目标：1.能表示机械效率，区分有用功、额外功和总功。2.会进行简单机械的机械效率计算。同步训练：1.如图所示，三个滑轮拉同一物体在水平面做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3,那么有(▲)A.F1>F2>F3B.F1<F2<F3C.F2>F1>F3D.F2<F1<F32.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9N3.用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳子自由端分别用力将重力为G的物体匀速提升，乙滑轮组的效率为η乙，不计摩擦、绳和木板的重，下列说法错误的是(▲)A.两个滑轮组的机械效率可能相等B.F1一定大于F2C.每个滑轮重为(1-η乙)G/2η乙D.甲、乙将重物提升相同的高度，F1与F2的功率可能相等4.小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验。如图所示，用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。试验次数钩码的重力G/N钩码提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η120.10.90.374％240.11.60.383％360.1①0.3②(1)观察图中测力计的示数，表格中编号①的数值是▲，②的数值是▲。(2)小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法▲是与本实验同理的。方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。方法二：汽车制造用新材料减轻汽车重量。方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。(3)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了。你认为▲的看法是正确的。5.如图所示，已知斜面长5m,高2m,拉力为50N。利用这个装置将重为100N的物体在5s内匀速从斜面的底端拉到顶端。则拉力做功的功率为▲W,该装置的机械效率为▲。6.如图所示，倾角为θ的直角斜面上有一重为G的物体，在拉力F作用下从斜面底部被匀速拉到顶端。设物体受到斜面的摩擦力为f。(1)试利用W总=W有用＋W额外推导f=F-G·BC/AB。(2)已知BC=1/2AB,F=4N,G=6.4N,求该斜面的机械效率。7.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为υ=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功。(2)汽车对绳的拉力大小。(3)斜面的机械效率。8.如图1所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。已知被提升的建筑材料重为2800N,拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度。拉力做的功W随时间t的变化图像如图2所示。不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦。问：(1)有用功是多少？(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？(3)罐笼A的重力是多少？9.小明在“探究斜面的机械效率”的实验中，用长度s=0.50m的木板搭成一个斜面，用弹簧测力计将重力G=5.0N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端。(1)小明在实验中，调整斜面的高度为h=0.22m,将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中，弹簧测力计的示数F=4.0N,则有用功为▲J,机械效率为▲。(2)小明利用上述器材进一步研究发现，木板搭成倾角不同的斜面时，将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，额外功W额外与斜面的水平长度L(木板在水平面上的正投影长度)有如下关系：L/m0.450.400.350.30W额外／J0.900.800.700.60通过数据分析，小明得出初步结论：W额外与L成▲比，小明查阅资料后证实此结论是正确的。根据此结论，当斜面的水平长度L=0.40m时，斜面的机械效率为▲；当木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为▲N。10.如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F2=1.0N,阻力臂L2=20cm,测力计示数F1=2.5N,则动力臂L1为(▲)A.15cmB.8cmC.50cmD.80cm11.图甲是生活中常用的一款指甲刀，其中AOB部分可视为杠杆，其简化示意图如图乙所示，使用时，指甲作用在A点的力视为阻力。请你在乙图中画出：(1)作用在A点的阻力F2的示意图。(2)在B点施加的最小动力F1及动力臂L1。实验;研究杠杆的平衡学习目标：1.会用简单的器材研究杠杆的平衡条件。2.会根据实验数据得出杠杆平衡条件的数学表达式。同步训练：1.如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是(▲)A.将左右两边的钩码均向外移动一格B.在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变C.将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变D.将左边的钩码去掉二个并保持位置不变，同时将右边钩码向左移二格2.羊角锤子是我们生活中常用的工具之一，在使用它拔钉子时如图所示，给手柄那个方向最省力(▲)A.F1B.F2C.F3D.F43.如图甲所示，长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动，杆上有一光滑滑环，用竖直向上的测力计拉着滑环缓慢向右移动，使杆保持水平状态，测力计示数F与滑环离开O点的距离s的关系如图乙所示，则杆重(▲)A.100NB.75NC.50ND.以上答案均不正确4.如图甲所示，小明在探究“杠杆平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向▲(填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量▲。(2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码后，在B点处挂6个钩码。杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为▲。他这样得出的结论是否合理？▲；为什么？▲。(3)实验结束后，小明提出了新的探究问题：若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是▲。5.如图所示杠杆AOB能绕O点转动(杆重和摩擦均不计)，已知OA=L1,OB=L2,F1与OA垂直，F2与OB垂直，且F1L1=F2L2,则此杠杆在F1和F2作用下的状态(▲)A.一定静止B.一定匀速转动C.可能静止或匀速转动D.一定变速转动6.如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点(螺母)转动，OA=0.2m,OB=0.1m,G1=2N.杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。(1)当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为▲N。(2)松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB´(B´点对应B点)，保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2应该移动至▲。A.B´点处B.①点处C.②点处D.③点处7.下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验(每个钩码重0.5N)。(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，应将平衡螺母向▲(填“左”或“右”)端调节，直到杠杆在水平位置平衡。(2)如图乙所示，杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆▲(填“左”或“右”)端将下沉。(3)如果小王又进行了如图丙所示的探究，因为杠杆自重对的对杠杆平衡▲(填“有”或“没有”)影响，所以用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，则弹簧测力计的示数▲(填“大于”“小于”或“等于”)3N。8.探究杠杆的平衡条件。(1)若实验开始发现杠杆在使用前右端低左端高，要使它在▲位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向▲调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是▲。此后在整个实验过程中，是否还要再旋动侧的平衡螺母？▲。(2)如图所示，在杠杆左边挂2个相同的钩码，要使杠杆重新水平平衡，应在杠杆右边▲格处挂3个钩码。(3)在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了▲。A.减小摩擦B.使每组数据更准确C.多次测量取平均值减小误差D.获取多组实验数据归纳出物理规律(4)一实验小组得到的三组数据如下表所示：序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11824228116321238通过此探究实验应该得出的结论是▲。(5)把图中右侧的钩码取下，在该点施加一个竖直向下的拉力F时，杠杆仍能在水平位置平衡。当拉力F向右倾斜时，要保持杠杆仍在水平位置平衡，则拉力F将▲(填“变大”“变小”或“不变”)，原因是▲。9.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0.5N)。下列说法正确的是(▲)A.实验前出现图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调B.图乙，在A、B处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡C.图丙，弹簧测力计从a位置转到b位置拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大D.图丁，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3N浙教版科学九年级上第三章第4节《简单机械》培优训练B第3课时学习目标：1.能表示机械效率，区分有用功、额外功和总功。2.会进行简单机械的机械效率计算。同步训练：1.如图所示，三个滑轮拉同一物体在水平面做匀速直线运动，所用拉力分别为F1、F2、F3,那么有(▲)A.F1>F2>F3B.F1<F2<F3C.F2>F1>F3D.F2<F1<F3【答案】D【解析】(1)滑轮的特点：使用定滑轮不省力但能改变力的方向；(2)滑轮的特点：动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮能省一半力，但费距离。【分析】本题考查了动滑轮和定滑轮的特点，要利用好条件“不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦”，属于基础题目。【详解】不计滑轮重和绳子与滑轮之间的摩擦：假设物块与地面的摩擦力为f，第一个图中滑轮为定滑轮，不省力，F1=f；第二个图中滑轮为动滑轮，省一半的力，则F2=1/2f；第三个图中滑轮为动滑轮，但F3处作用在动滑轮上，费2倍的力，所以F3=2f；故F2＜F1＜F3；故选D。2.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】(1)如图滑轮组，承担物重的绳子股数n=3,知道物体升高速度，绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的3倍；(2)由于不计绳重及摩擦，拉力F的大小F=1/3(G物＋G轮)，可得弹簧测力计的示数，利用s=3h求绳子自由端移动距离，利用W=Fs求拉力F做的功、利用W=Gh求拉力F做的有用功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率。【分析】本题考查使用滑轮组绳子拉力、有用功、总功、滑轮组的机械效率的计算，本题关键有二：一是n的确定(直接从动滑轮上引出的绳子股数)；二是利用好不计绳重和摩擦时，拉力和物重的关系：F=1/n(G动＋G)。【详解】由图可知，滑轮组承担物重的绳子股数n=3,A、1s内将物体提高0.2m,则物体升高速度为0.2m/s,则绳子自由端移动的速度υ=3υ物＝3×0.2m/s=0.6m/s,故A错；BCD、由于不计绳重及摩擦，则绳端的拉力F=1/3(G物+G轮)=1/3(27N+3N)=10N，即弹簧测力计的示数为10N；绳子自由端移动距离s=3h=3×0.2m=0.6m,拉力F做的总功：W总=Fs=10N×0.6m=6J,有用功：W有用=Gh=27N×0.2m=5.4J,滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=5.4J/6J×100%=90%,故B正确、CD错误。故选B。3.用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，在绳子自由端分别用力将重力为G的物体匀速提升，乙滑轮组的效率为η乙，不计摩擦、绳和木板的重，下列说法错误的是(▲)A.两个滑轮组的机械效率可能相等B.F1一定大于F2C.每个滑轮重为(1-η乙)G/2η乙D.甲、乙将重物提升相同的高度，F1与F2的功率可能相等【答案】A【解析】(1)因克服物体重力G做的功为有用功，克服物重和动滑轮重做的功为总功；根据η=W有/W总=Gh/(G+G动)h=G/G+G动求出滑轮组的机械效率，然后比较两者滑轮组之间的关系，进一步求出动滑轮的重力；(2)由图可知，n甲=2,n乙=4,不计摩擦、绳和木板的重，根据F=1/n(G+G动)求出两滑轮组绳子的拉力，然后比较两者拉力的大小关系；甲、乙将重物提升相同的高度，根据P=W总/t结合两者做功的时间关系比较F1与F2的功率关系。【分析】本题考查了做功公式、功率公式、滑轮组机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的应用，明确有用功和总功是关键。【详解】(1)由图可知，甲滑轮组只有1个动滑轮，乙滑轮组有2个动滑轮，且不计摩擦、绳和木板的重，因克服物体重力G做的功为有用功，克服物重和动滑轮重做的功为总功，所以，两滑轮组的机械效率分别为：η甲=W有/W总=Gh/(G+G动)h=G/(G+G动),η乙=W有/W´总=Gh/(G+2G动)h=G/(G+2G动),则η甲＞η乙,故A错误；由η乙=G/G+2G动可得，动滑轮的重力即G动=(1-η乙)G/2η乙，故C正确；(2)由图可知，n甲=2,n乙=4,不计摩擦、绳和木板的重，则两滑轮组绳子的拉力分别为：F1=1/2(G+G动)=1/4(2G+2G动),F2=1/4(G+2G动),因(2G+2G动)＞(G+2G动)，所以，F1>F2,故B正确；甲、乙将重物提升相同的高度，拉力做功为总功，则F1与F2的功率分别为：P甲=W总/t甲=(G+G动)h/t甲,P乙=W´总/t乙=(G+2G动)h/t乙，因t甲和t乙的关系不确定，所以，F1与F2的功率可能相等，故D正确。故选A。4.小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验。如图所示，用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。试验次数钩码的重力G/N钩码提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η120.10.90.374％240.11.60.383％360.1①0.3②(1)观察图中测力计的示数，表格中编号①的数值是▲，②的数值是▲。(2)小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种“机械”，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法▲是与本实验同理的。方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员。方法二：汽车制造用新材料减轻汽车重量。方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。(3)小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高，都不影响该滑轮组的机械效率。小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了。你认为▲的看法是正确的。【答案】(1)2.3；87％；(2)一；(3)小明【解析】(1)弹簧测力计的读数，应该先看分度值再读数；根据W有用=Gh算出有用功，根据W总=Fs算出总功，根据η=W有用/W总算出机械效率；(2)对于改变滑轮组机械效率的方法，有两种情况：一是减轻动滑轮质量、加润滑油减小摩擦，这些方法可以减少额外功，提高机械效率；二是增加提升物体的重，在额外功不变的情况下，增大有用功，从而提高机械效率。据此分析。(3)根据η=W有用/W总=Gh/Fs=Gh/F3h=G/3F来分析。【分析】本题考查了测量滑轮组机械效率的实验，涉及到拉力的计算和滑轮组机械效率的计算以及实验的注意事项、分析实验数据得出结论、多次测量的目的等，要注意影响滑轮组机械效率因素的掌握。【详解】(1)由图知，弹簧测力计的分度值为0.1N,弹簧测力计的示数为2.3N;第三次实验滑轮组的机械效率：η=W有用/W总=Gh/Fs=6N×0.1m/2.3N×0.3m×100%≈87%；(2)小明通过分析表格中的数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高。方法一：鼓励人们“拼车”出行，使汽车尽量装满人员，是在额外功相同时，人越多，有用功越多，机械效率越高，故符合题意；方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量，是通过减小额外功来增加机械效率的，故不符合题意。方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦来增加机械效率的，故不符合题意，故选方法一与与本实验同理；(3)根据η=W有用/W总=Gh/Fs=Gh/F3h=G/3F知机械效率与高度无关，故小明的正确。故答案为：(1)2.3；87%；(2)-；(3)小明。5.如图所示，已知斜面长5m,高2m,拉力为50N。利用这个装置将重为100N的物体在5s内匀速从斜面的底端拉到顶端。则拉力做功的功率为▲W,该装置的机械效率为▲。【答案】(1)100；(2)40％【解析】已知拉力和距离可算W总=Fs；根据P=W/t即可出功率；已知物体重和斜面高度可算W有用=Gh;根据η=W有用/W总求出该装置的机械效率。【分析】本题考查功率的计算，有用功和总功的计算，以及机械效率的计算，难度不大，属于基础题【详解】根据图示可知，n=2;则拉力做功：W总=Fs=50N×2×5m=500J,总拉力做功的功率：P总=W总/t=500J/5s=100W。有用功：W有用=Gh=100×2m=200J；该装置的机械效率：η=W有用/W总×100%=200J/500J×100%＝40%。故答案为：100；40%。6.如图所示，倾角为θ的直角斜面上有一重为G的物体，在拉力F作用下从斜面底部被匀速拉到顶端。设物体受到斜面的摩擦力为f。(1)试利用W总=W有用＋W额外推导f=F-G·BC/AB。(2)已知BC=1/2AB,F=4N,G=6.4N,求该斜面的机械效率。【答案】(1)推导过程见解答；(2)该斜面的机械效率为80%。【解析】(1)使用斜面拉力做的总功W总=Fs,有用功W有用＝Gh,克服摩擦做的额外功W额=W总-W有用，再利用W额=Fs,求摩擦力；(2)该斜面的机械效率η=W有用/W总=G×BC/F×AB=(G×(1/2)AB)/F×AB=G/2F。【分析】本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、机械效率的计算，要知道使用斜面时克服摩擦做的功为额外功。【详解】(1)使用斜面拉力做的总功W总=Fs=F×AB,有用功W有用=Gh=G×BC,克服摩擦做的额外功：W额＝W总-W有用=F×AB-G×BC,由W额=fs=f×AB可得摩擦力：f=W额/AB=F×AB-G×BC=F-G·BC/AB；(2)由题知，BC=1/2AB,F=4N,G=6.4N,该斜面的机械效率：η=W有用/W总=G×BC/F×AB=(G×1/2AB)/F×AB=G/2F=6.4N/2×4N×100％=80％。答：(1)推导过程见解答；(2)该斜面的机械效率为80%。7.如图所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为υ=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦，求：(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功。(2)汽车对绳的拉力大小。(3)斜面的机械效率。【答案】(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2×106J；(2)汽车对绳的拉力大小为20000N；(3)斜面的机械效率为75%。【解析】(1)知道功率和时间，利用P=W/t求t时间内汽车对绳的拉力所做的功；(2)利用速度公式求货物移动的距离，由图知，n=3,拉力端移动距离s=3s物，利用W总＝Fs求汽车对绳的拉力大小；(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力等于汽车拉力的3倍，斜面的机械效率等于对物体做的有用功与滑轮组对物体做的功之比。【分析】本题考查了使用滑轮组时速度公式、功的公式、功率公式、机械效率公式的应用，注意斜面的机械效率不等于整个装置的效率！【详解】(1)由P=W/t可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功：W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J；(2)10s内货物移动的距离：s物=υt=2m/s×10s=20m,由图知，n=3,拉力端移动距离：S=3s物=3×20m=60m,由W=Fs可得汽车对绳的拉力大小：W=W/s=1.2×106J/60m=20000N；(3)不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力：F拉＝3F=3×20000N=60000N,拉斜面的机械效率:η=W有用/W总=Gh/F拉s物=(9×104N×10m)/(60000N×20m)×100％=75%。答：(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2×106J；(2)汽车对绳的拉力大小为20000N；(3)斜面的机械效率为75%。8.如图1所示是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼A中的建筑材料提升到高处。已知被提升的建筑材料重为2800N,拉力F将它以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度。拉力做的功W随时间t的变化图像如图2所示。不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦。问：(1)有用功是多少？(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？(3)罐笼A的重力是多少？【答案】(1)有用功是2.8×104J;(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率是70%;(3)罐笼A的重力是1200N【解析】(1)先计算出材料的重力，再根据公式W=Gh计算拉力F对所提升的建筑材料做的功。(2)据货物上升的高度和速度，可以计算出货物上升的时间，进而据图2,可以确定此时拉力做的功，即总功，再据机械效率的计算公式计算即可。(3)据图1能看出有两端绳子调着动滑轮，故应该费2倍的距离，所以结合公式W=FS可以计算出绳子自由端的拉力，在据不计动滑轮及钢丝绳的重、摩擦的特点计算出罐笼的重力。【分析】本题的关键是求出拉力的大小，求拉力的时候容易出错的是忘记罐笼A的重力。【详解】(1)G材=m材g=280kg×10N/kg=2.8×103N,W=G材h=2800N×10m=2.8×104J；(2)货物以0.5m/s的速度匀速提升到10m的高度，故其运动的时间是，据V=S/t可知，t=s/V=10m/(0.5m/s)=20s；故据图2可知，此时拉力做的总功是40000J,所以其机械效率是：η=W有/W总×100％=2.8×104J/(40000J)×100%=70%。(3)据图1能看出有两端绳子调着动滑轮，故应该费2倍的距离，所以绳子自由端移动的距离是S=2×10m=20m；故据(2)中的数据可知，W=FS,故F=W/s=40000J/20m=2000N；所以罐笼A的重力是GA=2F-G材＝2×2×103N-2.8×103N=1200N。答：(1)有用功是2.8×104J,(2)提升机在提升建筑材料时的机械效率是70%,(3)罐笼A的重力是1200N。9.小明在“探究斜面的机械效率”的实验中，用长度s=0.50m的木板搭成一个斜面，用弹簧测力计将重力G=5.0N的物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端。(1)小明在实验中，调整斜面的高度为h=0.22m,将物块从斜面底端匀速拉至顶端的过程中，弹簧测力计的示数F=4.0N,则有用功为▲J,机械效率为▲。(2)小明利用上述器材进一步研究发现，木板搭成倾角不同的斜面时，将物块从斜面底端匀速拉至斜面顶端的过程中，额外功W额外与斜面的水平长度L(木板在水平面上的正投影长度)有如下关系：L/m0.450.400.350.30W额外／J0.900.800.700.60通过数据分析，小明得出初步结论：W额外与L成▲比，小明查阅资料后证实此结论是正确的。根据此结论，当斜面的水平长度L=0.40m时，斜面的机械效率为▲；当木板平放在水平桌面上，水平匀速拉动木板上的物块时，弹簧测力计的示数为▲N。【答案】(1)1.1；55％；(2)正；65.2％；2【解析】(1)由功的计算公式求出有用功与总功，然后由效率公式求出斜面的效率。(2)分析表中实验数据，得出额外功与斜面水平长度的关系；根据斜面的长度与斜面水平长度，由勾股定理求出斜面的高度，然后由功的公式求出有用功与总功，由效率公式求出斜面的效率；当木板放在水平面上时，克服摩擦力做的功为额外功，根据额外功与斜面水平长度的关系求出斜面水平时的额外功，由功的公式求出摩擦力，然后由平衡条件求出弹簧测力计的拉力。然后由功的计算公式求出。【分析】本题考查了求斜面效率、实验数据分析、求拉力等问题，有一定的难度；掌握功的计算公式、效率公式、总功与有用功与额外功间的关系即可正确解题。【详解】(1)有用功W有用＝Gh=5N×0.22=1.1J,总功W总=Fs=4N×0.5m=2J,斜面的效率η=W有用／W总=1.1J/1.1J=55％；(2)由表中实验数据可知，W额外与L成正比；当斜面的水平长度L=0.40m时，斜面高度h´=，此时有用功W´有用=Gh´=5N×0.3m=1.5J,总功W´总=W´有用+W额外=1.5J+0.80J=2.3J，效率η´=W´有用／W´总=1.5J/2.3J=65.2％；当木板平放在水平桌面上，斜面的水平长度L=S=0.50m,设此时的额外功为W,则0.45m/0.90J=0.50m/W,W=1J,∵W=fS,∴f=W/s=1J/0.50m=2N,物体做匀速运动，由平衡条件得：弹簧测力计的拉力F=f=2N;故答案为：(1)1.1；55%；(2)正；65.2%；210.如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力F2=1.0N,阻力臂L2=20cm,测力计示数F1=2.5N,则动力臂L1为(▲)A.15cmB.8cmC.50cmD.80cm【答案】B【解析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析解答。【分析】本题考查了杠杆平衡条件的应用，是一道基础题【详解】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得动力臂：L1=F2L2/F1=1.0N×0.2m/2.5N=0.08m=8cm,故选：B正确。故选：B11.图甲是生活中常用的一款指甲刀，其中AOB部分可视为杠杆，其简化示意图如图乙所示，使用时，指甲作用在A点的力视为阻力。请你在乙图中画出：(1)作用在A点的阻力F2的示意图。(2)在B点施加的最小动力F1及动力臂L1。【答案】如图【解析】(1)从力的作用点，沿力的方向画一带箭头的线段表示力的三要素，即力的示意图；(2)根据杠杆的平衡条件，动力臂越长越省力，首先确定出最长的力臂，从动力作用点垂直支点和的力作用点连线画出动力。【分析】本题考查了力的示意图、力臂的画法，确定动力的方向是关键。【详解】(1)从阻力作用点A,垂直接触面向下画一带箭头的线段表示阻力F2,如图所示；(2)根据杠杆的平衡条件可知，动力臂越长越省力，OB是最长的动力臂L1;阻力使杠杆逆时针转动，动力应使杠杆顺时针转动(这样才能使杠杆在此位置平衡)，过B点作垂直于OB向下的动力F1,如图所示：实验;将研究杠杆的平衡学习目标：1.会用简单的器材研究杠杆的平衡条件。2.会根据实验数据得出杠杆平衡条件的数学表达式。同步训练：1.如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是(▲)A.将左右两边的钩码均向外移动一格B.在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变C.将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变D.将左边的钩码去掉二个并保持位置不变，同时将右边钩码向左移二格【答案】D【解析】根据杠杆平衡条件判断杠杆是否平衡或杠杆的哪端下沉的方法：F1L1=F2L2,杠杆平衡，F1L1≠F2L2,力和力臂的乘积大的一端下沉。【分析】此题假设杠杆一个小格大小和一个钩码大小，判断杠杆是否平衡很方便。【详解】设杠杆的一个小格是1cm,一个钩码的重是1N。A、将左右两边的钩码均向外移动一格，4Nx。×(3+1)cm>3N×(4+1)cm,杠杆的左端下沉。不符合题意。B、在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变，(4+1)N×3cm<(3+1)N×4cm,杠杆的右端下沉，不符合题意。C、将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变，(4-1)N×3cm>(3-1)N×4cm,杠杆的左端下沉。不符合题意。D、将左边的钩码向里移动一格，同时将右边钩码去掉一个并保持位置不变，4N×(3-1)cm=(3-1)N×4cm,杠杆的平衡。符合题意。故选D。2.羊角锤子是我们生活中常用的工具之一，在使用它拔钉子时如图所示，给手柄那个方向最省力(▲)A.F1B.F2C.F3D.F4【答案】B【解析】由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当阻力和阻力臂一定时，动力臂最大时，动力最小，即最省力；先确定不同施力方向的支点，画出相应的力臂，通过比较力臂大小得出结论。【分析】本题考查了力臂的画法和杠杆中最小力的问题，要注意使用杠杆时，若阻力和阻力臂一定，动力臂越大，动力越小、越省力。【详解】从支点到力的作用线的距离是该力的力臂，选项中每个力的力臂，如图所示：由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小，越省力，由图可知，力沿F2方向时，动力臂L2最大，最省力，故B正确。故选：B。3.如图甲所示，长1m的粗细均匀的光滑金属杆可绕O点转动，杆上有一光滑滑环，用竖直向上的测力计拉着滑环缓慢向右移动，使杆保持水平状态，测力计示数F与滑环离开O点的距离s的关系如图乙所示，则杆重(▲)A.100NB.75NC.50ND.以上答案均不正确【答案】A【解析】杠杆是粗细均匀的一只金属杆，重心在杠杆的中点，当s为1m时，动力臂为阻力臂的2倍，所以动力就是阻力的二分之一。【分析】解图表类的题目要充分利用表中数据，此题，当s为1m时拉力等于杠杆的重力二分之一是解决问题的关键。【详解】读图可知，当s=OA=1m时，动力臂是阻力臂的二倍，根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可知，此时的动力就是阻力的二分之一。读图乙可知，此时的动力F=50N,则杆重G=2F=2×50N=100N。故只有选项A符合题意。故选：A。4.如图甲所示，小明在探究“杠杆平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向▲(填“左”或“右”)调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：便于在杠杆上直接测量▲。(2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码后，在B点处挂6个钩码。杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为▲。他这样得出的结论是否合理？▲；为什么？▲。(3)实验结束后，小明提出了新的探究问题：若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符，其原因是▲。【答案】(1)左、水平、力臂；(2)动力×动力臂＝阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2)、不合理、结论具有偶然性(结论没有普遍性)；(3)杠杆自重的影响．【解析】(1)杠杆右端下沉，说明杠杆的重心在支点右侧，调节平衡螺母应使杠杆重心左移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来。(2)实验时，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律。(3)图2中，支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响。【分析】(1)杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；(2)初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值，使测得的数据更准确，有些是为了寻找普遍规律，探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律。【详解】(1)杠杆重心左移，应将平衡螺母(左端和右端的均可)向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。(2)杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2),只通过一次测量，数据具有偶然性，不具备普遍性。(3)图2中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。故答案为：(1)左、水平、力臂；(2)动力×动力臂＝阻力×阻力臂(或F1L1=F2L2)、不合理、结论具有偶然性(结论没有普遍性)；(3)杠杆自重的影响．5.如图所示杠杆AOB能绕O点转动(杆重和摩擦均不计)，已知OA=L1,OB=L2,F1与OA垂直，F2与OB垂直，且F1L1=F2L2,则此杠杆在F1和F2作用下的状态(▲)A.一定静止B.一定匀速转动C.可能静止或匀速转动D.一定变速转动【答案】D【解析】杠杆的平衡状态包括两种：静止状态或匀速转动状态；当动力和阻力使杠杆转动方向相反且F1L1=F2L2时，杠杆平衡。【分析】本题考查了杠杆是否能够平衡的分析，有一定的难度。【详解】杠杆的平衡状态包括两种：静止状态或匀速转动状态；由图知，动力F1使杠杆顺时针转动，阻力F2也使杠杆顺时针转动，即动力和阻力使杠杆转动方向相同，虽然F1L1=F2L2,但杠杆不会平衡，会做变速转动，故D正确。故选：D.6.如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆AOB可绕O点(螺母)转动，OA=0.2m,OB=0.1m,G1=2N.杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。(1)当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时，G2的重力为▲N。(2)松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB´(B´点对应B点)，保持G1位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则G2应该移动至▲。A.B´点处B.①点处C.②点处D.③点处【答案】(1)4；(2)C【解析】(1)杠杆在水平位置平衡，知道两边力臂、左边力的大小，利用杠杆平衡条件求右边力的大小；(2)保持G1位置不变，即左边的力和力臂不变；右边的力不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，右边的力臂不变，据此确定G2应该移动到的位置。【分析】本题考查了杠杆平衡条件的应用，易错点在第二问，知道根据力臂不变得出答案是关键。【详解】(1)如图甲，杠杆在水平位置平衡，由杠杆平衡条件得：G1×OA=G2×OB即：2N×0.2m=G2×0.1m,解得：G2=4N；(2)保持G1位置不变，即左边的力和力臂不变；G2不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，应该使右边的力臂不变；原来G2的力臂为OB，所以G2应该移动到②点处，故选C。故答案为：(1)4；(2)C。7.下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验(每个钩码重0.5N)。(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，应将平衡螺母向▲(填“左”或“右”)端调节，直到杠杆在水平位置平衡。(2)如图乙所示，杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆▲(填“左”或“右”)端将下沉。(3)如果小王又进行了如图丙所示的探究，因为杠杆自重对的对杠杆平衡▲(填“有”或“没有”)影响，所以用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，则弹簧测力计的示数▲(填“大于”“小于”或“等于”)3N。【答案】(1)右；(2)左；(3)有；大于【解析】(1)杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；(2)用杠杆的平衡条件来判断，力和力臂乘积大的一端，杠杆该端下沉；(3)若杠杆的支点在杠杆的中点处，此时重力恰好作用在支点，若不在中点，此时杠杆的平衡会受重力的影响，根据重力的方向判断出重力是使杠杆向哪个方向转动，从而判断出测量结果偏差。【分析】本题考查探究杠杆平衡条件的实验，要求学生平时重视实验能力的培养，重视自己动手实验，要学会利用杠杆平衡条件解决简单的实际问题。学会进行分析。【详解】(1)杠杆的左端低，说明这一侧力与力臂的乘积大，应将平衡螺母向右调节，以减小这一侧的力臂。(2)设一个钩码的重力为G,杠杆一个小格代表L,如果在图甲中杠杆两侧各去掉一个相同的钩码时，杠杆的左端：3G×3L=9GL,杠杆的右端：2G×4L=8GL,所以杠杆的左端力和力臂的乘积大于右端的乘积，所以杠杆左端下沉。(3)图丙中，若不计杠杆的重力，根据杠杆的平衡条件有：F´×3L=3G×6L.解得：F´=6G=6×0.5N=3N；由于杆的重心在杆的中点，方向竖直向下，考虑杠杆自重对实验的影响，重力与钩码同时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。故答案为：(1)右；(2)左；(3)有；大于。8.探究杠杆的平衡条件。(1)若实验开始发现杠杆在使用前右端低左端高，要使它在▲位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向▲调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是▲。此后在整个实验过程中，是否还要再旋动侧的平衡螺母？▲。(2)如图所示，在杠杆左边挂2个相同的钩码，要使杠杆重新水平平衡，应在杠杆右边▲格处挂3个钩码。(3)在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了▲。A.减小摩擦B.使每组数据更准确C.多次测量取平均值减小误差D.获取多组实验数据归纳出物理规律(4)一实验小组得到的三组数据如下表所示：序号动力F1/N动力臂L1/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm11824228116321238