12杠杆、滑轮、机械效率
20. (2018·威海)图9为吊装工具示意图，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O,OA:OB=1:2，每个滑轮重100N.当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为 N,物体M对地面的压力为 N. (杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计)20.400 4500
22．（2018·泰安）图甲是某学习小组“测量滑轮组的机 械效率”的示意图。用弹簧测力计竖 直向上 拉动绳子自由端，将 重为 4.5N 的物体从 A 位置提升到 A′ 位置，同时弹簧测力计从图中的 B 位 置上升到 B′位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题： （1）物体提升的高度是 ，
，该滑轮组的机械效率 η＝
（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物 体，则滑轮组的机械效率_
（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
22．缓慢（匀速）（1）5.02 75%（2）变小
3．（2018?烟台）如图所示的杠杆，属于费力杠杆的是（ ）
拉
力
cm是 N；
【分析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。 【解答】解：
A、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，不符合题意。 B、起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，不符合题意。
1
C、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，符合题意。 D、钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，不符合题意。 故选：C。
【点评】此题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
24．（2018?淄博）骨胳、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨胳绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在lmin内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm。求： （1）小腿肌肉对每只脚的拉力；
（2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。
【分析】（1）根据杠杆的平衡条件分析解答小腿肌肉对每只脚的拉力；
（2）小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功，根据P=算出小明踮脚过程中克服重力做功的功率 【解答】解：
（1）由图知，动力F的力臂L1=8cm+4cm=12cm=0.12m；重力的力臂L2=8cm=0.08m； 根据杠杆的平衡条件可得：FL1=GL2， 则小腿肌肉对每只脚的拉力：F=
=
=400N；
（2）小腿肌肉对脚的拉力做的功：W拉力=Fh=400N×0.09m=36J；
小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功，等于36J；
2
小明在lmin内完成50个双脚同时踮起动作， 则小明踮脚过程中克服重力做功的功率：P==答：（1）小腿肌肉对每只脚的拉力为400N； （2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率为30W。
【点评】本题考查了杠杆的平衡条件、功的计算、功率的计算，其中小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功是解题的关键。
15．（2018?枣庄）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用FA、FB匀速提升重力为GA、GB的A、B两物体，不计绳重和摩擦。若GA＞GB，则ηFA=FB，则GA ＜ GB．（选填“＞”、“＜”或“=”）
甲
=30W。
＞ η
乙
；若
【分析】（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功，根据η=两滑轮组的机械效率关系；
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据F=（G+G动）结合FA=FB得出提升物体的重力关系。
【解答】解：（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功， 则滑轮组的机械效率： η=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%，
×100%=
×100%=
×100%结合GA＞GB比较
因物体的重力G越大，1+越小，越大，且动滑轮的重力相等，
3
所以，GA＞GB时，η
甲
＞η
乙
；
（2）由图可知，n甲=2，n乙=3，
由F=（G+G动）可得，提升物体的重力： G=nF﹣G动，
则FA=FB时，提升物体的重力关系为GA＜GB。 故答案为：＞；＜。
【点评】本题考查了滑轮组机械效率公式和绳子拉力公式的应用，明确有用功和总功以及滑轮组绳子的有效股数是关键。
21．（2018?枣庄）如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。
（1）实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向 右 调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的 左 端会下沉，要使杠杆重新在水平位置平衡，在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下，只需将 左侧的钩码去掉一个 即可。
（3）小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示。你认为 小李 的实验方案更好，请说明你的理由 弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量 。
（4）实验中小王发现：如果在杠杆的O点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响到杠杆的平衡？请说明理由 这个作用在杠杆O点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡。 。
4
【分析】（1）调节杠杆在水平位置平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，这样方便测量力臂；
（2）设一个钩码重为G，杠杆一个小格是L，根据杠杆平衡条件判断杠杆向那端下降，要保持平衡，根据杠杆的平衡条件判断移动那侧钩码；
（3）根据钩码个数与每个钩码的重力求出测力计拉力，根据杠杆的平衡条件可知，图丙弹簧测力计方向向上，容易测量力臂，图丁方向不与杠杆垂直，不易测量力臂； （4）过支点的力，力臂为零。
【解答】解：（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
（2））设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：F
左
L左=F
右
L右，即4G×2L＞2G×3L，左端大，故左端下沉；要使杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总个数和悬挂点位置，只需要将左侧的钩码去掉一个即可平衡；
（3）由图可知，弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量，图丁的力不与杠杆垂直，力臂不方便测量，图丙好；
（4）杠杆在O点还受到一个向上的力，这个力与杠杆自身重力都过杠杆的支点，力臂为零，这两个力在探究杠杆平衡时不会影响到杠杆的平衡。
故答案为：（1）右；（2）左；将左侧的钩码去掉一个；（3）小李；弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便于测量；（4）这个作用在杠杆O点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡。
【点评】此题是探究杠杆平衡实验，考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用以及过支点的力对杠杆的影响，要注意分析力和对应的力臂。
7．（2018·潍坊）如图所示，杠杆处于平衡状态。如果杠杆两侧的钩码各减少一个，杠杆将（ ）
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A．左端下降 B．右端下降 C．仍然平衡 D．无法判断
解析:图中杠杆处于平衡状态，设一个钩码的重为G，杠杆上一格的长度为L，根据杠杆平衡条件可得：2G×3L=3G×2L；如果杠杆两侧的钩码各减少一个，则：左边力与力臂的乘积：1G×3L，右边力与力臂的乘积：2G×2L，由于此时右边力与力臂的乘积较大，所以右端下降。故选B。
23．（2018·潍坊）如图所示，工人用滑轮组提升重为400N的货物所用拉力恒为240N，货
物被匀速提升10m。求:（1）工人做的功 （2）滑轮组的机械效率
解:（1）由图知，n=2，则绳子自由端移动的距离：s=2h=2×10m=20m，
工人做的功：W总=Fs=240N×20m=4800J； （2）提升物体做的有用功：W有=Gh=400N×10m=4000J，
则滑轮组的机械效率：η=
×100%=
×100%≈83.3%。
答：（1）工人做的功为4800J；（2）滑轮组的机械效率83.3%。
13．（2018·滨州）如图所示，重400N的物体在30N的水平拉力F的作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为3m B．有用功为400J
C．拉力F的功率为9W D．物体与地面间的滑动摩擦力为72N
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