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班级 姓名 学号 分数
第十二章 《简单机械》测试卷（B 卷）
（时间：60分钟，满分：100分）
一、选择题（1—8题，每题只有一个选项符合题目要求，每小题2分；9-12题给出的四个选
项中，至少有两个选项符合题目的要求，全选对得3分，选不全得1分，有错的选项不得分，
本大题共28分）
1.（2020 甘肃省金昌市）如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是()
A. 羊角锤 B. 筷子
C. 起瓶器 D. 钢丝钳
【答案】B
【解析】A、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C、起瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D、钢丝钳在在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。故选：B。
2．（2020广西南宁）《墨经》最早记述了杆秤的杠杆原理，“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示
力，如图所示，杆秤在水平位置平衡，以下说法正确的是（ ）
A．“重”增大时，N端上扬
B．“权”增大时，M端上扬
C．“权”向右移时，N端下沉
D．提纽向右移时，M端上扬
【答案】C
【解析】A．“重”增大时，左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉，故错误；
B．“权”增大时，左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉，故错误；
C．“权”向右移时，左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉，故正确；
1 / 17D．提纽向右移时，左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉，故错误。故选C。
3.（2020达州）一轻质不等臂杠杆AOB的左右两端分别吊着一实心铝块和铜块，此时杠杆在水平位置平衡。
现将铝块、铜块同时浸没在水中，如图所示。已知：ρ =1×103kg/m3，ρ =2.7×103kg/m3，ρ
水 铝 铜
=8.9×103kg/m3，则下列判断正确的是（ ）
A．A端下降 B．B端下降
C．仍然平衡 D．无法判断
【答案】B
【解析】在轻质不等臂杠杆AOB两端吊上实心铝块和铜块时，杠杆在水平位置平衡，由图知OBV g
铝 铜 铝 铜
将铝块和铜块同时浸没在水中后，杠杆左、右两边有：（G
铝
-F
浮
）⋅OA，（G
铜
-F
浮
＇）⋅OB即：
（ρ
铝
V
铝
g-ρ
水
V
铝
g）⋅OA，（ρ
铜
V
铜
g-ρ
铜
V
铜
g）⋅OB那么：
ρ V gOA -ρ V gOA<ρ V gOB -ρ V gOB所以B端下沉。故ACD错误，B正确。
铝 铝 水 铝 铜 铜 铜 铜
4.(2020巴中）如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦），拉
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
力大小错误的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】A选项中,两个力的力臂相等，根据杠杆的平衡条件：F=G.所以，A选项是正确的；
1
B选项中，滑轮组有3段绳子承担物体重力，因为不计机械自重和摩擦，所以 。A选项是正确的；
C选项中，机械中处于平衡状态，拉力F =2G，所以C选项是错误的，应选C.
3
D选项中,G.h=F.s，因为直角三角形300角对的直角边是斜边的一半，所以 。故D选项正确。
5.（2020眉山）如图所示，不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，在水平拉力F的作用下，物体M以0.2m/s
的速度向左匀速直线运动，弹簧秤的示数为20N，以下正确的是（ ）
2 / 17①M受到地面的摩擦力为20N
②M受到地面摩擦力水平向左
③拉力F的功率为8W
④M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力
A．①④ B．①② C．①③ D．②④
【答案】A
【解析】解：①②弹簧秤的示数为20N，即绳子对弹簧秤的拉力为20N，因同一根绳子各处的拉力大小相同，
所以绳子对物体M的拉力也为20N；
物体M向左匀速直线运动，其受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以M受到地面的摩擦力f＝F ＝20N，
拉
方向与物体运动方向相反，即水平向右；故①正确，②错误；
③不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，由图知，拉力F作用在动滑轮轴上，与右侧两段绳子的拉力平衡，
则拉力F的大小为：F＝2F ＝2×20N＝40N；
示
由图知，n＝2，且拉力F作用在动滑轮轴上，费力但省一半的距离，则拉力端移动的速度是物体移动速度
的 ，故拉力端移动的速度：v ＝ v＝ ×0.2m/s＝0.1m/s；
拉力端
拉力F的功率为：P＝Fv ＝40N×0.1m/s＝4W，故③错误；
拉力端
④M受到的重力与地面对M的支持力大小相同、方向相反、在同一直线上、作用在同一个物体上，所以二
力是一对平衡力，故④正确；综上可知，只有①④正确。故选：A。
6.（2020荆州）荆州“方特东方神画”主题乐园于2019年9月盛大开园。乐园在修建过程中，如图所示，
工人师傅在50s内用大小为500N的力F，将物体从斜面底端拉到顶端，若此装置的机械效率为80%，则下
列说法正确的是（g=10N/kg）（ ）
A．所拉物体的质量为800kg
B．拉力的功率是40W
C．物体在斜面上运动时受到的摩擦力是100N
D．物体在斜面上运动时增加的内能大于800J
【答案】C
【解析】AB．由图可知，斜面的长度：
拉力做的总功： ；
3 / 17则拉力的功率：
根据 可知，有用功：
由 可得，物体的重力：
根据 可知，物体的质量： 故AB错误；
C．克服斜面摩擦力所做的额外功：W
额
=W 总−W
有
=4000J−3200J=800J
根据 可知，斜面对物体的摩擦力： 故C正确；
D．克服摩擦力做的功转化为物体的内能，即物体在斜面上运动时增加的内能等于800J，故D错误。
7.（2020广州市）如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体(绳长不变)，测得拉力
和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F F F F G G
甲 乙 丙 丁 M N
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A. 甲的机械效率比丙的大
B. 乙、丁的机械效率相同
C. 使用丙提升物体M时省力
D. 实验测得的数据无法算出机械效率
【答案】A
【解析】设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s=nℎ，
拉力做的有用功W =Gℎ，拉力做的总功W =Fs=F×nℎ =nFℎ，机械效率η=
W
有用=
Gℎ
=
G
。
有用 总 W nFℎ nF
总
G 5N
甲图中，使用的是定滑轮，n =1，机械效率η = M = ×100%≈90.9%；
甲 甲 1×F 1×5.5N
甲
G 10N
乙图中，使用的是定滑轮，n =1，机械效率η = N = ×100%≈83.3%；
乙 乙 1×F 1×12N
乙
4 / 17G 5N
丙图中，使用的是动滑轮，n =2，机械效率η = M = ×100%≈45.5%；
丙 丙 2×F 2×5.5N
丙
G 10N
丁图中，使用的是滑轮组，n =2，机械效率η = N = ×100%=62.5%。
丁 丁 2×F 2×8N
丁
A、由上面计算可知，η ≈90.9%，η ≈45.5%，所以甲的机械效率比丙的大，故A正确；
甲 丙
B、由上面计算可知，η ≈83.3%，η =62.5%，所以乙的机械效率比丁的大，故B错误；
乙 丁
C、使用丙提升物体M时，G =5N，F =5.5N，F >G ，是费力的，故C错误；
M 丙 丙 M
D、由上面计算可知，利用实验测得的数据可以算出机械效率，故D错误。故选：A。
8.（2020云南）如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为
27kg的物体所用的拉力为100N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示。不计绳重和摩擦，则()
A. 拉力的功率为50W B. 滑轮组中动滑轮重10N
C. 该滑轮组的机械效率为90% D. 绳子自由端移动的速度为0.5m/s
【答案】C
【解析】解：(1)由图乙可知，物体上升高度ℎ =2m时，绳子自由端移动距离s=6m，
s 6m
由此可知，绳子的段数n= = =3，
ℎ 2m
物体重力：G=mg=27kg×10N/kg=270N，
1
不计绳重和摩擦，由F= (G+G )可得，滑轮组中动滑轮重：
n 动
G =nF−G=3×100N−270N=30N，故B错误；
动
s 6m
(2)由图可知，v = = =1.5m/s；
绳 t 4s
W Fs
拉力的功率：P= 总= =Fv=100N×1.5m/s=150W，故AD错误；
t t
(3)不计绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率：
η=
W
有用×100%=
Gℎ
×100%=
G
×100%=
270N
×100%=90%，故C正确。故选：C。
W Fs 3F 3×100N
总
9.（2020北京市）（多选）如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动
绳子自由端，使物体A以0.2m/s的速度匀速上升，提升过支架过程中滑轮组的机械效率为90%.已知物体A
重540N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳支架重和摩擦，关于该过程，下列说法正确
5 / 17的是()
A. 绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N
B. 绳子自由端拉力的功率为120W
C. 该工人对地面的压力为200N
D. 支架受到滑轮组的拉力为960N
【答案】BCD
【解析】A、由图可知n=2，该滑轮组的机械效率η=
W
有用=
Gℎ
=
Gℎ
=
G
，
W Fs F×2ℎ 2F
总
540N
即：90%= ，解得F=300N，故A错误；
2F
B、物体A以0.2m/s的速度匀速上升，则绳子自由端移动的速度v =2v =2×0.2m/s=0.4m/s，
绳 物
W Fs
绳子自由端拉力的功率：P= = =Fv =300N×0.4m/s=120W，故B正确；
t t 绳
C、该工人对地面的压力：F =G −F=500N−300N=200N，故C正确；
压 人
1
D、不计滑轮组的绳支架重和摩擦，由F= (G+G )可得，
2 动
动滑轮的重力G =2F−G=2×300N−540N=60N，
动
两个滑轮质量相等，其重力相等，则定滑轮的重力也为60N，
物体间力的作用是相互的，由图可知，支架受到滑轮组的拉力F'=3F+G =3×300N+60N=960N.
定
故D正确。故选：BCD。
10.（2020江西）（多选）如图所示，将重6N的物体匀速拉高20cm，在此过程中，不计滑轮装置自重、绳
重和摩擦，以下说法正确的是（ ）
A．绳子自由端被拉下1.2m B．绳子对地面的拉力为1N
6 / 17C．对物体所做的功为1.2J D．横梁受到的拉力为9N
【答案】CD
【解析】A．滑轮组的动滑轮绕4段绳，绳子自由端移动的距离：s=4h=4×0.2m=0.8m。故A错误；
B．不计滑轮装置自重、绳重和摩擦，地面对绳子的拉力：F=
绳子对地面的拉力和地面对绳子的拉力是相互作用力，所以绳子对地面的拉力是1.5N，故B错误；
C．对物体所做的功为：W=Gh=6N×0.2m=1.2J。故C正确；
D．横梁受到6段绳子的拉力，所以：F =6F=6×1.5N=9N。故D正确。故选CD。
横梁
11.（2020南充）（多选）如图所示，重为2N的物体A放在水平桌面上，重为5N的物体B挂在动滑轮下，
每个滑轮重为1N（不计绳重和摩擦），B恰好可以匀速下降。现对A施加水平向左的拉力使B上升，当B
以0.3m/s的速度匀速上升时，拉力大小为F。下列说法正确的是（ ）
A．B匀速下降时，物体A受到3N的摩檫力
B．拉力F的大小为4N
C．拉力F的功率为3.6W
D．B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功2.4J
【答案】BC
【解析】A．由图通过动滑轮绳子段数n=3，不计绳重及摩擦时，B拉A的力：F= （G+G ）= ×
A B 动
（5N+1N）=2N
B匀速下降，物体A匀速向右运动时，受向右的拉力F和向左的摩擦力作用，则：f=F=2N。故A错误；
A A
B．当使物体B以0.3m/s的速度上升时，物体A匀速向左运动，受向右的拉力F、摩擦力和向左的拉力F
A
作用，由于物体A的压力和接触面没有改变，则摩擦力大小不变，所以:F=F+f=2N+2N=4N。故B正确；
A
C．绳子自由端移动的速度为：v=3v=3×0.3m/s=0.9m/s。所以拉力F的功率：
A B
P= =Fv=4N×0.9m/s=3.6W。故C正确；
A
D．B匀速上升0.6m的过程中，拉力F做功：W=Fs=F×3h=4N×3×0.6m=7.2J。故D错误。
F
12.（2020山东青岛）（多选）某建筑工地上，一台起重机10s内将重1.5×104N的物体匀速提升3m。起
重机吊臂上的滑轮组如图所示，滑轮组的机械效率为75%下列分析正确的是()
A. 拉力F的大小为7.5×103N B. 有用功的大小为4.5×104J
C. 额外功的大小为1.5×104J D. 拉力F的功率为6.0×103W
7 / 17【答案】BCD
【解析】A．由图可知，绳子股数n=2，根据： 可得：
.
解得拉力：F=10×104N。故A错误；
B．有用功为： ；故B正确；
C．总功为： ；
额外功为： 。故C正确；
D．拉力的功率为： ；故D正确。故选BCD。
二、填空题(每空1分,共13个空，本大题共13分)
13.（2020江苏南京）如图是过去农村用的春米工具的结构示意图。O为固定转轴，A处连接着石球，脚踏
杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。石球重50N，不计摩擦和杆重。
(1)脚沿与杆垂直方向至少用力F ，才能将石球抬起。F 的力臂为______m，此时春米工具是一个______(
1 1
选填“省力”或“费力”)杠杆。
(2)脚竖直向下至少用力F 为______N，才能将石球抬起。F 和F 的大小关系为F ______F 。
2 2 1 2 1
【答案】（1）1 ；（2）省力；（3） 20 ；（4） >.
【解析】解：(1)不计摩擦和杆重，图中O为支点，脚沿与杆垂直方向用力F 时，力臂OB最长，
1
OB=1.4m−0.4m=1m，
阻力臂为OA，OB>OA，由杠杆平衡条件可得，F ⋅OB=G⋅OA，杠杆为省力杠杆；
1
(2)当脚竖直向下用力时，如图所示动力臂为OC，阻力臂为OD，如图所示：
8 / 17F ⋅OC=G⋅OD，F ⋅OB⋅cosθ=G⋅OA⋅cosθ；F ⋅OB=G⋅OA；F ×1m=50N×0.4m，
2 2 2 2
F =20N；
2
故脚竖直向下用力F 为至少为20N，
2
脚竖直向下的动力臂小于脚沿与杆垂直方向时的动力臂，故F❑ >F 。
2 1
14.（2020浙江杭州）杆秤是一种用来测量物体质量的工具。小金尝试做了如图所示的杆秤。在秤盘上不
放重物时，将秤砣移至O点提纽处，杆秤恰好水平平衡，于是小金将此处标为0刻度。当秤盘上放一个质
量为2kg的物体时，秤砣移到B处，恰好能使杆秤水平平衡，测得OA=5cm，OB=10cm。
（1）计算秤砣的质量；_________
（2）小金在B处标的刻度应为_______kg。若图中OC=2OB，则C处的刻度应为______kg；
（3）当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡时，
其读数_______（选填“<”或“>”）2kg，由此可知一杆杆秤不能随意更换秤砣。
【答案】 (1). 1kg ； (2). 2 ； (3). 4 ； (4). ＜。
【解析】(1)[1]由杠杆的平衡条件得到：G ×OA=G ×OB
物 砣
m g×OA=m g×OB；m = =1kg
物 砣 砣
(2)[2]秤盘上放一个质量为2kg的物体时，秤砣移到B处，能使杆秤水平平衡，说明B处标的刻度应为
2kg。
[3]图中OB=2OA ；OC=2OB=4OA。由杠杆的平衡条件可知：G ×OA=G ×OC
物1 砣
m g×OA=m g×OC；m = 4×1kg=4kg。则C处的刻度应为4kg。
物1 砣 物1
(3)[4]当秤盘上放一个质量为2kg的物体时，若换用一个质量更大的秤砣，移动秤砣使杆秤再次水平平衡
时，由杠杆的平衡条件可知：G ×OA=G ×l。 G ×OA的值不变，G 增大，力臂l变小，读数变小，小
物 砣 物 砣
于2kg。
15.（2020白色）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮将同一个物体G匀速提升相同的高度h，已知两次拉力
之比F ∶F ＝5∶3，则这两个过程中有用功之比W ∶W ＝______，两个滑轮的机械效率之比η ∶η
甲 乙 甲 乙 甲 乙
＝______。
9 / 17【答案】 (1). 1∶1 ； (2). 6∶5
【解析】[1]物重相同，物体升高高度相同，由 可知：W ∶W =1∶1
甲 乙
[2]由 ，可得：
16.（2020鞍山）如图所示，小丽用滑轮组拉动重为600N的物体A，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速
直线运动10s，所施加的拉力F=100N（忽略绳重和滑轮重）。若该滑轮组的机械效率为75%，则绳端移动
的距离为______m，滑轮组做的有用功为______J，地面对物体A的摩擦力为______N。
【答案】 (1). 2 ； (2). 150 ； (3). 50
【解析】[1]由图可知，滑轮组中n=2，物体移动的距离为：
则绳端移动的距离为：
[2]拉力做的总功为：
滑轮组做的有用功为：
[3]额外功为：
地面对物体A的摩擦力做额外功，由 可知：
三、作图题（每小题2分，本大题共6分）
17.(2020 扬州)如图，在撬棒AD上作出撬起“石块1”的最小力F及对应的力臂l。
10 / 17【答案】
【解析】由图示可知，当杠杆与地面的接触点（A点）为支点时，作用在A点动力的力臂最大，所以此时
动力最小，连接AD为动力臂l，过D点作垂直于动力臂向上的力，即为最小动力F的示意图。如图所示：
18.（2020威海）如图所示，用滑轮组提升物体，已知滑轮质量均为2kg，物体重100N，绳子能承受的最大
拉力为50N。请画出绳子的正确绕法，并在绳的末端标出力的方向。（不考虑绳重及摩擦）
【答案】
【解析】滑轮的重力: ；则滑轮和物体 总的重力为:100N+20N=120N
已知绳子能承受的最大拉力为50N，当绳子承担重物的段数为3时，则能够提升物体的最大重力为:
当绳子承担重物的段数为2时，则能够提升物体的最大重力为:
物体重100N，大于80N，小于130N，所以滑轮组上绳子承担重物的段数为3，起点从动滑轮的挂钩开始，
绳子末端的拉力向上，如图所示:
11 / 1719.（2020四川成都）深蹲运动是靠腿部肌肉收缩产生动力，克服人体上部的重力G，从而达到锻炼目的(
如图甲)。图乙是将人体抽象为杠杆的示意图，O为支点，请在图乙中画出G的示意图及其力臂L(A点为人
体上部的重心)。
【答案】(1)A点为人体上部的重心，从重心竖直向下画一条带箭头的线段，并标出重力的符号G，即为重
力的示意图；
(2)从支点O向重力的作用线作垂线段，可得重力的力臂L，如图所示：
【解析】(1)重力的方向是竖直向下的，从重心竖直向下画一带箭头的线段，可得重力的示意图；
(2)从支点向重力的作用线作垂线，支点到垂足的距离为重力的力臂。
四、实验题（ 20 题14分； 21题 12分.本大题共26分）
20．（2020湘潭）测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
钩码重力 钩码上升高度 拉力 绳端移动距离 机械效率
实验次数
G/N h/cm F/N s/cm η
1 1.0 5 15 55.6%
2 1.5 5 0.8 15
3 2.0 5 1.0 15 66.7%
4 2.0 10 1.0 30 66.7%
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做________运动。第1次实验时，弹簧测力计
示数如图所示，为________N。
（2）第2次实验时所做的有用功为________J，滑轮组的机械效率是________。
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越________（选填“大”或
“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度
________（选填“有关“或“无关”）。
12 / 17（4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是________。
A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加快物体提升的速度
【答案】（1）匀速 ； 0.6 ； （2）0.075； 62.5% ； （3）大 ； 无关； （4）B。
【解析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为
0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N；
（2）第2次实验时所做的有用功为：W ＝Gh＝1.5N×0.05m＝0.075J；
有用2 2 2
第2次做的总功：W ＝Fs＝0.8N×0.15m＝0.12J；
总2 2 2
滑轮组的机械效率是：η＝ ＝ ×100%＝62.5%；
（3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越，滑轮组的机械效率越高；
分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关；
（4）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小；
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大；
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v＝ ，机械效率与物体提升的速度无关，
故选B。
21.（2020河北）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如：___________。
那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G
的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，
在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ（θ＞ θ（θ＞
1 1 2 2
θ） θ）
2 1
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
13 / 17沿斜面拉力F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题：
（1）通过对比实验________中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，
________________________________；
（3）为验证猜想3，小明做了实验________（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省
力情况相同，依据是：________________________________________________________。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知
斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是________%．（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
【答案】盘山公路 （1）1和2 （2）其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力
（3）1、3、4 根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即
沿斜面的拉力F与物体的重力G的比值大小相等 【拓展】62.5
【解析】斜面是一种简单机械，使用斜面可以省力。当斜面的高度一定时，斜面越长，则坡度越缓，则越
省力；如：盘山公路；
（1）探究斜面省力的情况与斜面的表面材料有关时，采用的是控制变量法，实验中需要控制物重、倾角
相同，表面材料不同，所以应该对比1和2的数据；
（2）对比实验1、5、6中的数据可知，在斜面的表面材料、物重相同的情况下，倾角越小，拉力越小，故
结论是：在其他条件相同时，斜面的倾斜程度越小，提升物体越省力；
（3）探究斜面省力的情况与重力大小有关时，根据控制变量法可知，实验中需要控制倾角相同、表面材
料相同，物体的重力不同；所以需要对比1、3、4的实验数据；
根据1、3、4的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力与
物体的重力G的比值大小相等；
【拓展】有用功为：W ＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J；拉力做的总功：W ＝Fs＝1.8N×1.2m＝2.16J；
有 总
斜面的机械效率：η＝ ＝ ×100%＝62.5%。
五、计算题（ 22 题9分，23题9分，24题9分。本大题27分）
22.（2020龙东）如图所示，人用滑轮组拉着重810N的物体使其沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动
了5s，人对绳子向下的拉力为300N。求：
（1）物体上升的高度；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力 的功率。
14 / 17【答案】（1）0.5m （2）90% （3）90W
【解析】（1）由 可得物体上升的高度：h=vt=01m/s×5s =0.5m
（2）克服物体重力做的功为有用功;W =Gh=810N×0.5m=405J
有
则绳子的末端通过的距离:s=3h=3×0.5m=1.5m
拉力做的功为总功:W =Fs=300N×1.5m=450J
总
所以滑轮组的机械效率:
（3）拉力的功率：
23.（2020辽宁沈阳）工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材质量为1.8×103kg的石材放在水平地面
上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方
向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计。(g=10N/kg)求：
(1)石材受到的阻力；
(2)在石材移动40s过程中，工人做的有用功；
(3)在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F。
【答案】（1）1800N；（2）7200J；（3）800N。
【解析】解：(1)石材的重力：G=mg=1.8×103kg×10N/kg=1.8×104N，
石材受到的阻力：f =0.1G=0.1×1.8×104N=1800N；
s 1.0m
(2)由乙图可得，在t=10s内石材移动的距离s=1.0m，石材匀速运动的速度：v= = =0.1m/s，
t 10s
石材在t'=40s移动的距离：s'=vt'=0.1m/s×40s=4m，
因为石材做匀速直线运动，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，
15 / 17则滑轮组对石材的拉力：F =f =1800N，
拉
工人做的有用功：W =F s'=1800N×4m=7200J；
有用 拉
W W 7200J
(3)由η= 有用=75%可得工人做的总功：W = 有用= =9600J，
W 总 75% 75%
总
由图知，n=3，工人拉力端移动的距离：s =3s'=3×4m=12m，
F
W 9600J
由W =Fs可得工人的拉力：F= 总= =800N。
总 s 12m
F
答：（1）石材受到的阻力为1800N；
（2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功为7200J；
（3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力为800N。
24.（2020广元）用如图所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的物体，已知G =300N，圆柱形容器底面积
物
S=600cm2，物体浸没在水中时水面高度为90cm，当物体完全离开水面后，水面高度为80cm，已知物体浸没
在水中被提升时此装置的机械效率为80%（不计绳重和绳子与滑轮间摩擦及水的阻力）ρ=1×103kg/m3，g
取10N/kg。求：
（1）物体浸没在水中时，水对容器底的压强；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）物体完全离开水面后匀速提升时所需拉力F。
【答案】（1）9000Pa （2）60N （3）120N
【解析】（1）物体浸没在水中时水面高度为90cm，则水对容器底的压强
（2）物体的体积：
物体浸没在水中时受到的浮力：
（3）浸没时，由于不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力，则有：
代入相关数据解得：G =60N；完全拉出水面后，与动滑轮相连的绳子段数是3，此时所需拉力
动
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