資源簡介

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2024年中考物理新課標總復習一輪培優學案（廣東專版）
第一部分 單元整合培優學案
第07講 簡單機械
課標要求
1. 知道簡單機械。探究并了解杠桿的平衡條件。2. 知道機械效率。了解提高機械效率的意義和途徑。3.能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發展的作用。
考點分布 考查頻率 命題趨勢
考點1 杠桿 ☆☆ 簡單機械部分，廣東省物理試卷里，每年考查2~3道題,分值為3~6分。一般以考查規律的理解為主。題型有選擇、填空、實驗和計算，難度系數為0.5。2024年可能會出現機械效率計算有關的問題。
考點2 滑輪 ☆☆
考點3 機械效率 ☆☆
☆☆☆ 代表必考點，☆☆代表常考點，☆星表示中頻考點。
知識點一：杠桿
1. 杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。
2. 三種杠桿及應用舉例：
（1）省力杠桿：當l1>l2時，F1（2）費力杠桿：當l1F2。例：釣魚桿，船槳。
（3）等臂杠桿：當l1=l2時，F1=F2。例：天平
知識點二：滑輪（組）
1.定滑輪與動滑輪
2.滑輪組
（1）滑輪組的定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成的組合叫滑輪組。
（2）滑輪組的特點：既能省力又能改變力的方向，但是要費距離。
（3）滑輪組的省力特點: 在不計動滑輪、繩重和摩擦，使用滑輪組時，有幾段（股）繩子吊著物體，提起重物所用的力就是物重的幾分之一，即F=G，F為提起重物所用的力，G為物重，n為承受物重的繩子段（股）數，即繞在動滑輪上的繩子段（股）數。
特別注意：如果不忽略動滑輪的重量則：。
A.有幾股繩子與動滑輪相連，承擔物重的繩子股數n就是幾；
B.忽略繩重、摩擦及動滑輪重：F=G/n；
如只考慮滑輪重：F=(G物+G輪)/n；
C.繩自由端移動速度和距離：s=nh，v繩=nv物
知識點三：機械效率
1. 有用功：為了達到某一目的而必須做的功。如提沙子上樓時對沙子做的功就是有用功。利用機械工作時對工作目的物做的功叫有用功。
公式：W有用＝Gh=W總－W額=ηW總；斜面：W有用= Gh。
2. 額外功：對人們完成某件事情來說沒有用，但又不得不做的功，如提沙子上樓時對桶、滑輪等做的功就是額外功。
公式：W額= W總－W有用=G動h(忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組)；斜面： W額=fL。
3. 總功：使用機械時，動力做的功，例如：用桶從井中打水。由于工作目的是水，所以對水做的功是有用功，對桶做的功是額外功，人在整個提水過程中做的功是總功。
公式：W總=W有用＋W額=Fs=W有用／η。
4. 機械效率：物理學中，將有用功與總功的比值稱為機械效率。
公式：η= ×100％ ，η是一個沒有單位的量，常用百分數表示。
考點1. 杠桿
【例題1】（2023深圳） 下列屬于費力杠桿的是（　　）
A. 汽車方向盤 B. 門把手 C. 小白同學家的水龍頭 D. 雨刮器
【答案】D
【解析】ABC．汽車方向盤、門把手、水龍頭屬于輪軸，是輪轉動帶動軸轉動，動力臂大于阻力臂，相當于省力杠桿，故ABC不符合題意；
D．雨刮器屬于輪軸，是軸轉動帶輪轉動，故阻力臂大于動力臂，相當于費力杠桿，故D符合題意。
故選D。
【例題2】 （2022廣東）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：
（1）小明安裝好杠桿后，發現其左端下沉，如圖甲所示。為使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向_______調節；
（2）如圖乙所示，杠桿調節平衡后，在A處懸掛3個鉤碼，每個鉤碼重0.5N。如果在B處施加一個拉力使杠桿在水平位置再次平衡，當方向為______時，拉力最小，大小為______N；
（3）課后，小明制作了一個簡易杠桿，調節杠桿在水平位置平衡，然后在它兩邊恰當位置分別放上不同數量的同種硬幣，使其在水平位置再次平衡，如圖丙所示，則力臂______。若兩邊同時各取走一枚硬幣，則杠桿的_____端將下沉。
【答案】（1）右 （2）豎直向下 2 （3）2：1 右
【解析】（1）由圖甲知，杠桿的左端下沉，應向右調節平衡螺母才能讓杠桿在水平位置平衡。
（2）在B處施加的動力方向豎直向下時，對應的動力臂最大。據杠桿的平衡條件，阻力和阻力臂不變時，動力臂最大，對應的動力最小。杠桿在水平位置平衡時，有
3×0.5N×4l=F1×3l
解得最小拉力F1=2N
（3）由圖示知，左邊對杠桿的作用力為2個硬幣的重力，右邊對杠桿的作用力為4個硬幣的重力，設每個硬幣的重力為G，則有G1：G2=2G：4G=1：2
據杠桿的平衡條件有l1：l2=G2：G1=2：1
在兩邊同時取走一枚硬幣，則左邊和右邊分別是
(2G-G)×l1=G×l1=2Gl2
(4G-G)×l2=3Gl2
所以杠桿的右端下沉。
【例題3】（2021·廣東深圳）深圳地鐵崗廈北綜合交通樞紐工程工地上，一線施工人員正在緊張忙碌，進行架橋機鋼梁吊裝等施工作業。（g取10N/kg）
（1）圖2為圖1中起重機的簡圖，請畫出阻力F2的力臂l2；
（2）圖3為架橋機的裝置圖，已知箱梁的質量為5×105kg，體積為200m3，架橋機滑輪組總拉力為4×105N， 自由端移動距離為25m，將箱梁提升1m。求：
①箱梁的密度；
②架橋機在此過程中的有用功；
③架橋機在此過程中的機械效率。
【答案】（1）；（2）①2.5×103kg/m3；②.5×106J；③50
【解析】（1）力臂是支點到力的作用線之間的距離，如下圖所示
（2）箱梁的密度
箱梁的重力
架橋機在此過程中的有用功
架橋機在此過程中的總功
架橋機在此過程中的機械效率
答：（1）見解析；
（2）①箱梁的密度為2.5×103kg/m3；
②架橋機在此過程中的有用功為5×106J；
③架橋機在此過程中的機械效率為50。
【變式訓練1】（2021深圳）下列杠桿中屬于費力杠桿的是（　　）
A. 撬石頭 B. 船槳 C. 小推車 D. 修樹剪刀
【答案】B
【解析】A．從圖中可以看到，撬石頭時，支點是木棒與中間石頭的接觸點，左邊石頭對木棒的壓力是阻力，右邊的人對木棒的壓力是動力，很明顯看到動力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故A不符合題意；
B．從圖中可以看到，船槳劃船時，支點是船槳與船的接觸點，人劃船時出的力是動力，水對船槳的推力是阻力，人手對船槳的作用點距離支點較近，水對船槳的作用點距離支點較遠，動力臂小于阻力臂，則它屬于費力杠桿，故B符合題意；
C．從圖中可以看到，工人使用小推車工作時，支點是小推車的下面車輪中間點，人手往上抬的力是動力，小推車自身的重力是阻力，人手對小推車的作用點距離支點較遠，小推車自身的重力作用點距離支點較近，動力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故C不符合題意；
D．從圖中可以看到，修樹剪刀使用時，剪刀中間點作為支點，人手出的力是動力，剪刀受到樹木的力是阻力，人手對剪刀的作用點距離支點較遠，樹木對剪刀的作用點距離支點較近，動力臂大于阻力臂，則它屬于省力杠桿，故D不符合題意。
【變式訓練2】（2023廣東省） 杠桿在如題圖所示位置靜止，此時杠桿_______（選填“是”或“不是”）處于平衡狀態，調節杠桿兩端的螺母使杠桿保持水平并靜止，此操作可方便測量力臂，原因是此時__________。
【答案】 是 杠桿的重心通過支點，消除了杠桿自重對杠桿平衡的影響，且此時支點到力的作用線的距離等于力臂長度
【解析】杠桿在如圖所示位置靜止，此時杠桿處于靜止狀態，達到平衡。
調節杠桿兩端的螺母使杠桿保持水平并靜止時，杠桿的重心通過支點，消除了杠桿自重對杠桿平衡的影響，且此時支點到力的作用線的距離等于力臂長度。
【變式訓練3】（2023廣東省廣州）圖1中工人用工具搬運石頭，該工具可簡化成圖2中杠桿AB，移動支架，可使支點O在AB間移動。桿水平靜止，忽略桿重；
（1）人對桿的壓力為F1，繩對桿的拉力為F2，F1、F2豎直向下；①在圖2中畫出F1的力臂l1；②F2的力臂l2________（用F1、F2、l1表示）；
（2）同一石頭仍懸掛在桿B端，人對桿A端的壓力方向不變，只通過移動支點O使該壓力變小，桿仍保持水平靜止，支點O應向_______（選填“A”“B”）端移動。
【答案】（1） （2）B
【解析】（1）從支點分別作F1、F2的垂線，用大括號分別擴出l1、l2即為動力臂和阻力臂。
（2）通過移動支點O使該壓力變小，因為物體的重力不變，根據
可知只要減小l2，增大l1即可，故O點應該向B端移動。
考點2. 滑輪（組）
【例題1】（2022廣東）分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（　　）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】A．不計滑輪重、繩重和摩擦，承重繩子的段數n=3，則拉力
B．不計滑輪重、繩重和摩擦，承重繩子段數n=2，則拉力
C．定滑輪相當于等臂杠桿，不計滑輪重、繩重和摩擦，則拉力
D．動滑輪相當于省力杠桿，不計滑輪重、繩重和摩擦，則拉力
綜上，四種裝置勻速提升同一重物，則最省力的是A中的裝置。故選A。
【例題2】（2021廣東省）用如圖甲的滑輪組提升重200N的物體，已知拉力F為80N，不計繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是______ 選填“A”或“B”，動滑輪重為______ N，3s內對物體做的有用功為______ J。
【答案】A 40 300
【解析】由圖甲可知，，則拉力端移動距離，所以圖乙中上面的傾斜直線A是繩子自由端運動的圖像，而下面的傾斜直線B是物體運動的圖像；
不計繩重和摩擦，拉力，則動滑輪重力：
；
由圖乙可知，時，物體運動的高度，
拉力做的有用功：。
【變式訓練1】（2023廣東一模）如圖，小明用一個動滑輪和幾個相同的杠鈴片自制了一個健身器，已知動滑輪的質量為5kg，每個杠鈴片的質量為10kg。不計繩重和摩擦，g取10N/kg，小明通過握桿豎直向上勻速拉動繩子提升杠鈴片的過程中，求：
（1）杠鈴片在0.5s內上升0.2m，杠鈴片的速度；
（2）動滑輪下掛著兩個杠鈴片，握桿對繩子拉力的大小；
（3）動滑輪下掛著四個杠鈴片，杠鈴片上升了0.1m，在此過程中握桿對繩子的拉力做的功。
【答案】（1）0.4m/s；（2）125N；（3）45J
【解析】（1）杠鈴片上升的速度
（2）由圖可知，動滑輪由兩段繩子承擔，即n=2,當動滑輪下掛兩個杠鈴片，不計繩重和摩擦，握桿對繩子的拉力
（3）動滑輪下掛著四個杠鈴片，拉力所做的功
考點3. 機械效率
【例題1】（2023廣州）用滑輪組進行“一瓶水提升一個人”活動，如圖，水瓶勻速直線下降10m，使人勻速升高0.5m，水瓶對繩a的拉力為，繩b對人的拉力為。此過程（　　）
A. 有用功為300J
B. 做的功等于做的功
C. 做的功小于做的功
D. 滑輪組的機械效率為80%
【答案】D
【解析】A．做的功為有用功，大小為
故A錯誤，不符合題意；
BC．做的功為總功，大小為
故BC錯誤，不符合題意；
D．滑輪組的機械效率為
故D正確，符合題意。故選D。
【變式訓練1】（2023深圳一模） 用如圖所示的滑輪組，把重1200N的貨物在4s內勻速提高2m，每個滑輪重為300N，不計摩擦及繩重。下列說法正確的是（　　）
A. 所做的有用功為7200J B. 拉力F大小為750N
C. 拉力F的功率為250W D. 滑輪組的機械效率為80%
【答案】D
【解析】A．所做的有用功為
W有=Gh=1200N×2m=2400J
故A錯誤；
B．由圖可知，n=3，拉力F大小
故B錯誤；
C．拉力F所做的有用功
W有=Fs=Fnh=500N×3×2m=3000J
拉力F的功率為
故C錯誤；
D．滑輪組的機械效率為
故D正確。故選D。
【變式訓練2】如圖所示，是安裝在某種塔式起重機吊臂一側的滑輪組，某次勻速起吊的物體時，上升，用時，滑輪組的機械效率是，則所做有用功是_______J，總功是______J，拉力F的功率是________W。（g取）
【答案】 3×104 3.75×104 2.5×103
【解析】物體的重力
G=mg=600kg×10N/kg=6000N
滑輪組所做有用功
W有=Gh=6000N×5m=3×104J
由得，滑輪組所做總功
拉力F的功率
【變式訓練3】（2019·廣東深圳·中考真題）如圖所示，斜面長s=8m，高h=3m．用平行于斜面F=50N的拉力，將重力為G=100N的物體，由斜面的底端勻速拉到頂端，用時t=10s．求：
（1）有用功W有
（2）拉力做功的功率P
（3）物體受到的摩擦力f
（4）該斜面的機械效率η．
【答案】（1）300J（2）40W（3）12.5N（4）75%．
【解析】（1）有用功為W有=Gh=100N×3m=300J；
（2）拉力所做的功為W總=Fs=50N×8m=400J，拉力的功率為
==40W；
（3）額外功為W額=W總 W有=400J 300J=100J，由W額=fs得：物體受到的摩擦力
==12.5N；
（4）斜面的機械效率為
==75%．
1. 畫力臂的方法：
一找支點(杠桿上固定不動的點)；
二畫力的作用線(把力延長或反向延長)；
三連距離(過支點，做力的作用線的垂線)；
四標字母。
2. 滑輪組的機械效率(不計滑輪重以及摩擦時)
（1）滑輪組(豎直方向提升物體)：(G為物重，h為物體提升高度，F為拉力，S為繩子自由端走的距離)
（2）滑輪組(水平方向拉動物體)：(f為摩擦力，l為物體移動距離，F為拉力，S為繩子自由端走的距離)
5. 斜面的機械效率：(h為斜面高，S為斜面長，G為物重，F為沿斜面對物體的拉力)
1. 杠桿調平：左高左調;天平調平：指針偏左右調。兩側的平衡螺母調節方向一樣。
2. 動滑輪一定省一半力。只有沿豎直或水平方向拉，才能省一半力。這里指不計動滑輪重力的情況下。
3. 動力最小，力臂應該最大。其做法：在杠桿上找一點，使這一點到支點的距離最遠。
考點1. 杠桿
【對點訓練】
1. （2021深圳一模）下列設施設備中，在使用過程中屬于費力杠桿的是（　　）
A. 噴水壺的壓縮手柄 B. 船槳 C. 水龍頭旋柄 D. 碾磨的推桿
【答案】B
【解析】ACD．在使用過程中，噴水壺的壓縮手柄、水龍頭旋柄、碾磨的推桿的動力臂都大于阻力臂，是省力杠桿，故ACD不符合題意；
B．船槳在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故B符合題意。故選B。
2. （2023廣東省）明代宋應星在《天工開物》中記載的農業生產汲水裝置——轆轤，沿用至今。題圖甲是一種轆轤，由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成。提水時，用力使大輪轉動，小輪隨之轉動并纏繞井繩，提起水桶。
（1）圖甲所示，輔可視為不等臂杠桿，為方便提水，它是按照_____（選填“省力”或“費力”）杠桿來設計的。用輔提水的某時刻示意圖如圖乙所示，它的支點是“A”“B”或“C”中的_______點。
（2）設大輪與小輪的半徑比為3:1，水桶受到的總重力為90N。使周長為3m的大輪轉動一圈，水桶勻速上升，井繩對水桶做功_______J；若要使轆轤靜止在圖乙所示位置，作用在C點最小的力應為______N。（不計井繩的粗細和自重）
（3）圖丙所示水龍頭開關的設計也應用了同樣的原理，為了更省力，開關應選用_______（選填“①”或“②”）。
【答案】（1） 省力 B （2）90 30 （3）①
【解析】（1）為方便提水，根據題圖可知，它是按照省力杠桿來設計的；由于輔圍繞B點進行旋轉，可知B點為其支點。
（2）由于大輪與小輪的半徑比為3∶1，當周長為3m的大輪轉動一圈，則小輪也轉動一圈，且小輪轉動的距離為1m，由于木桶勻速上升，則井繩對水桶做功
根據圖乙所示，大輪與小輪的半徑比為3∶1，當動力臂為BC時，作用在C點的力最小，根據杠桿平衡條件可知，最小的力為
因為，可得
（3）為了更省力，開關應選用動力臂較大的，故開關應選用①。
3．（2021·廣東）桿秤是從我國古代沿用至今的稱量工具。如圖是小明制作的桿秤的示意圖，使用時，將待稱物體掛在秤鉤上，用手提起B或C（相當于支點）處的秤紐，移動秤砣在秤桿上的位置D，使秤桿達到水平平衡時可讀出待稱物體的質量。此秤最大稱量是10kg，秤砣最遠可移至E點。秤桿和秤鉤的質量忽略不計，AB、BC、BE的長度如圖所示（g取10N/kg），求：
（1）提起哪處的秤紐，此秤的稱量最大
（2）秤砣質量為多少
（3）當提起C處秤紐稱袋質量為2kg的荔枝時，D與C之間的距離為多少
【答案】（1）B；（2）0.4kg；（3）0.25m
【解析】（1）根據杠桿平衡的條件F1l1=F2l2，可知秤砣的質量是一定的，杠桿右側的力和力臂的乘積一定，杠桿左側的力臂越小，稱量的物體越重，稱量的范圍越大，故提起B處的秤紐，此秤的稱量最大。
（2）提起B處的秤紐，此秤的稱量最大，此秤最大稱量是10kg，根據G=mg和G物lAB=G砣lBE可知，秤砣質量為
（3）當提起C處秤紐稱袋質量為2kg的荔枝時，D與C之間的距離為
答：（1）提起B處的秤紐，此秤的稱量最大；
（2）秤砣質量為為0.4kg；
（3）當提起C處秤紐稱袋質量為2kg的荔枝時，D與C之間的距離為0.25m。
4．（2023·廣東河源二模）桔槔是中國古代的一種汲水工具，桔槔的結構相當于一個普通的杠桿。如圖甲所示，橫桿的一端用繩子與水桶相連，另一端綁上一塊重石頭。當要提水時，人用力向下拉繩子使水桶下降到水面以下并讓水流入水桶。當水桶裝滿水后，就讓另一端石頭下降，通過杠桿作用，就可將水桶提升。這樣汲水過程的主要用力方向是向下，由于向下用力可以借助人的體重，因而大大減少了人們提水的疲勞程度。
（1）圖乙是桔槔的模型，已知BO＝1m，AO＝2m，空水桶重20N，石頭重400N。請計算人至少要用多大的力才能使空水桶勻速下降？
（2）若水桶裝滿水后的總重為190N，則把裝水后的水桶從水井中拉起時，人需要給繩子向上的拉力嗎？若無需拉力，請分析說明；若需要拉力，請計算大小。
【答案】（1）180N；（2）無需拉力
【解析】（1）當空水桶勻速下降時，此時人在向下拉繩子，根據杠桿的平衡條件可得
（G桶＋F）×LOA＝G石×LOB
則
（20N＋F）×2m＝400N×1m
解得F＝180N。
（2）當裝滿水的水桶上升時，動力動力臂的乘積為
G石×LOB＝400N×1m＝400N·m
阻力阻力臂的乘積為
G總×LOA＝190N×2m＝380N·m
由于動力與動力臂的乘積大于阻力與阻力臂的乘積，所以人無需給繩子向上的拉力。
答：（1）人至少要用180N的力才能使空水桶勻速下降；
（2）人無需要給繩子向上的拉力。
5. （2022廣東三模）如圖所示，用杠桿將物體A提起，請畫出使杠桿平衡最小力F的示意圖和物體A所受重力的示意圖。
【答案】
【解析】重力的方向是豎直向下的，從物體的重心畫一條帶箭頭的豎直向下的有向線段，用G表示，即為物體所受重力的示意圖；由杠桿平衡條件
F1L1=F2L2
可知，在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小；圖中支點在O點，動力作用在B點，則OB為最長的動力臂，因此連接OB，過B點作垂直于OB向上的力，即為最小動力F的示意圖，如圖所示。
考點2. 滑輪（組）
【對點訓練】
1. （2021深圳） 如圖，兩個滑輪組，提升一個重為17N的物體A（每個滑輪重相同），使物體A在2s內拉升了20cm，拉力如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A. 甲中，繩端移動的距離為60cm B. 乙中，拉力的功率為1.7W
C. 甲中，動滑輪由兩根繩子吊著 D. 乙中，動滑輪的重力為2N
【答案】A
【解析】AC．從甲圖可以看到，在動滑輪與定滑輪的中間畫一條虛線，虛線往下，有三條繩子吊著動滑輪，即甲中，動滑輪由三根繩子吊著，故C錯誤；再由題意可知，物體A在2s內拉升了20cm，三條繩子吊著動滑輪，則甲圖中的繩端移動的距離是物體A上升的高度三倍，即
甲中，繩端移動的距離為60cm，故A正確；
B．從乙圖可以看到，繩端的拉力是9N，兩條繩子托著動滑輪，則乙圖中的繩端移動的距離是物體A上升的高度兩倍，即
相同的時間2s，那么乙圖中繩端移動的速度
根據可知，乙中拉力的功率
乙中拉力的功率是1.8W；故B錯誤；
D．從乙圖可以看到，繩端的拉力是9N，兩條繩子托著動滑輪，設動滑輪的重力，物體A的重力是17N，則
代入數據可得
解得
乙中，動滑輪的重力為1N；故D錯誤。
2.（2023深圳） 如圖甲，A、B是兩個完全相同的物體，琴琴同學分別將A、B兩物體拉到斜面頂端，對物體做功情況如圖乙所示，請問對物體A做的有用功是____J，對物體B做的額外功是______J。
【答案】 2 0.5
【解析】由圖乙可知，對物體A做的總功為3J，額外功為1J，故對物體A做的有用功
W有=WA總-WA額=3J-1J=2J
A、B是兩個完全相同的物體，都拉到斜面頂端，故對物體B做的有用功和對物體A做的有用功相同；由圖乙可知，對物體B做的總功為2.5J，故對物體B做的額外功
WB額=WB總-W有=2.5J-2J=0.5J
考點3. 機械效率
【對點訓練】
1．（2019·廣東）如圖所示，質量為960kg、底面積為0.5m2的石材A放在水平地面上，利用滑輪組水平拉動A，使其在20s的時間內勻速向墻靠近了4m，水平拉力F=500N，不計繩、滑輪組的質量以及繩與滑輪組之間的摩擦，g取10N/kg．求：
（1）A對水平地面的壓強；
（2）A在運動過程中受到摩擦力的大小；
（3）拉力F的功率．
【答案】1.92×104Pa； 1000N； 200W．
【解析】（1）A的重力為：G=mg=960kg×10N/kg=9.6×103N；
A對水平地面的壓力為：F壓=G=9.6×103N；
A對水平地面的壓強為：
；
（2）繩子對A的拉力為：F拉=2F=2×500N=1000N；
A做勻速運動，得A在運動過程中受到摩擦力的大小為f=F拉=1000N；
（3）物體A的速度為：
，
繩子自由端移動的速度為v=2vA=0.4m/s，
拉力的功率為：P=Fv=500N×0.4m/s=200W
2．（2023深圳三模）一輛質量為1.68t的氫燃料新能源汽車行駛在一段盤山公路上（可簡化成斜坡），在11200N的牽引力作用下，從坡底以5m/s的速度勻速行駛2min到達高為100m的坡頂，在此過程中，汽車顯示共消耗氫96g；（g取10N/kg，氫的熱值為1.4×108J/kg）
（1）汽車牽引力做了多少功？
（2）斜坡的機械效率是多大？
（3）求汽車發動機的熱機效率。

【答案】（1）6.72×106J；（2）25%；（3）50%
【解析】（1）已知汽車行駛速度v＝5m/s，行駛時間
t＝2min＝120s
則汽車行駛的路程
s＝vt＝5m/s×120s＝600m
又知汽車牽引力F＝11200N，所以牽引力做功
W＝Fs＝11200N×600m＝6.72×106J
（2）已知汽車的質量
m＝1.68t＝1680kg
汽車的重力
G＝mg＝1680kg×10N/kg＝16800N
到達坡頂的高度h＝100m，則汽車做的有用功為
W有用＝Gh＝16800N×100m＝1.68×106J
則斜坡的機械效率
（3）已知消耗氫的質量
m氫＝96g＝0.096kg
則氫完全燃燒放出的熱量
Q放＝qm氫＝1.4×108J/kg×0.096kg＝1.344×107J
則汽車發動機的熱機效率
3. （2022廣州二模）在學習了機械效率的相關知識后，課外研究小組有同學猜想：同一個機械的機械效率是不變的。為了驗證猜想，他們用如圖所示的滑輪組進行實驗，改變鉤碼個數，用彈簧測力計沿豎直方向拉著細繩，使鉤碼勻速向上運動，測得的數據如表1。
表1
實驗次數 鉤碼重 鉤碼上升的高度 繩端拉力 繩端移動距離 有用功 總功 機械效率
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的數據，他的猜想是__________（選填“正確”或“錯誤”）的；
（2）實驗小組又進行了如下的探究：改變滑輪的個數組成不同的滑輪組，仍用彈簧測力計沿豎直方向向上勻速拉動細繩，測得的數據如表2；
表2
實驗次數 動滑輪個數 鉤碼重 繩端拉力 鉤碼上升的高度 繩端移動距離 有用功 總功 機械效率
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
分析數據可知：物重相同，動滑輪個數越多越省力，但機械效率越_______。進一步分析還發現，當滑輪組越來越省力時，它的額外功越來越大，甚至會出現額外功______有用功的情況，所以設計一個機械模型時，既要考慮省力，還要考慮_______；
（3）根據表2中的數據，如果增加動滑輪個數繼續實驗，將會出現的困難是_____，你的改進方法是_____。
【答案】（1）錯誤 （2）低 大于 機械所做的額外功 （3）機械效率變低 減輕動滑輪的質量
【解析】（1）由表1數據可知，用同一滑輪組提升不同重力的鉤碼時，鉤碼上升的高度以及繩端移動的距離相同，所得的機械效率不同，即機械效率是變化的，因此他的猜想是錯誤的。
（2）由表2數據可知，當物重相同時，動滑輪個數越多，繩端拉力越小，即越省力，但機械效率也變低。
根據額外功等于總功與有用功之差可知，在第6次實驗中，額外功大于有用功，由此可知當滑輪組越來越省力時，它的額外功越來越大，甚至會出現額外功大于有用功的情況。
根據以上分析可知，在設計一個機械模型時，既要考慮省力，還要考慮機械所做的額外功。
（3）由表2數據可知，在其它條件相同的情況下，增加動滑輪個數，機械效率變低，這是將會出現的困難。根據
可知，在提升的物體重力一定時，若要增大機械效率，應減小動滑輪重，因此改進方法是減小動滑輪的重力或減輕動滑輪的質量。
4. （2021深圳二模）工人用如圖所示的滑輪組將重為800N的物體在5秒內勻速提升2m，其中動滑輪重100N（不計繩重和摩擦），下列判斷正確的是（　　）
A. 繩端移動的距離為8m
B. 此滑輪組的機械效率為80%
C. 拉力做功的功率為360W
D. 若工人對繩子最大拉力為500N，則他最多可提起重為1400N的物體
【答案】CD
【解析】A．由圖通過動滑輪繩子的段數n=3，繩子自由端的距離
s=nh=3×2m=6m
故A錯誤；
BC．不計繩重和摩擦，繩子自由端的拉力
由得，拉力做作的功為
又根據可得，拉力做功的功率為
由可得，滑輪組的機械效率為
故B錯誤，C正確；
D．由題意知，工人對繩子最大拉力為500N，由
可得，他最多可提起重為
故D正確。故選CD。
5．（2023·廣東佛山三模）如圖所示，是一輛汽車通過滑輪組提升重物的裝置圖，汽車部分參數如表。重物以2m/s的速度勻速上升，提升重1200N的物體時，汽車拉繩的力為500N，不計汽車所受的摩擦阻力、繩重及滑輪組的摩擦，g取10N/kg，求：
汽車部分參數
汽車重量/噸 3
車輪數/個 6
車輪總受力面積/cm2 1000
（1）汽車對水平地面的壓強；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）汽車拉繩的力做功的功率。

【答案】（1）3×105Pa；（2）80%；（3）3000W
【解析】（1）提升重物時，汽車對水平地面的壓力
F壓=G車=m車g=3×103kg×10N/kg=3×104N
受力面積
S=1000cm2=0.1m2
汽車對水平地面的壓強
（2）由圖可知滑輪組繩子的有效股數n=3，滑輪組的機械效率為
（3）汽車的速度
v車=nv物=3×2m/s=6m/s
則汽車拉繩的力做功的功率
【重點訓練】
1. （2023河北）在均勻直尺的中央挖一小凹槽，把一個薄金屬片一端插入橡皮中，另一端支在直尺的凹槽內制成一個簡易“天平”。靜止時直尺水平平衡。在直尺的兩側各放一個相同的小盤，在小盤中倒入質量不等的大米和小米，調整小盤在直尺上的位置，使直尺再次水平平衡。如圖所示。由圖可知，大米的質量________（選填“大于”或“小于”）小米的質量。F是左盤對直尺施加的力，請在圖中畫出F的力臂________。現向左盤中再加入少量大米，寫出一種能夠使直尺恢復平衡的方法：________。
【答案】 小于 向右盤放入少量小米
【解析】由上圖可知，大米對直尺壓力的力臂大于小米對直尺壓力的力臂，根據杠桿的平衡條件可知，大米的重力小于小米的重力，根據G=mg，故大米的質量小于小米的質量。
從支點O向F的作用線作垂線段l，即為F的力臂l，如下所示：
2.（2020廣東省）如圖所示，人向下拉繩提升重物，已知物體重400N，動滑輪重60N，不計繩重及摩擦，將重物勻速提升0.5m， 人需用的拉力為______N，繩子自由端移動的距離為______m，人所做的有用功為______J。
【答案】 230 1 200
【解析】由圖知，n=2，不計繩重及摩擦，人需用的拉力
F===230N
人需用的拉力為230N。
繩子自由端移動的距離s=2h=20.5m=1m
繩子自由端移動的距離為1m。
人所做的有用功為W有=Gh=400N0.5m=200J
人所做的有用功為200J。
3. （2023湖北隨州）勞動教育越來越重要，許多同學在勞動中獲得了愉悅的體驗也掌握了許多勞動技能。小芳周末回到鄉下姥姥家接過姥姥肩膀上的擔子學習挑擔技巧。假如一個筐子重一個筐子輕（一頭重一頭輕），在不考慮手臂幫扶的情況下挑起擔子讓扁擔處于水平平衡。請你據勞動體驗結合杠桿平衡知識，判斷下列說法中正確的是（　　）
A. 肩膀應該靠近“輕的一頭”
B. 肩膀應該靠近“重的一頭”
C. 肩膀應該居于扁擔正中間
D. 挑著擔子走路，扁擔一般會上下“閃動”，“閃動”時一定是一個框子向上運動同時另一個框子向下運動
【答案】B
【解析】ABC．根據杠桿平衡的條件F1l1= F2l2可知，力變大，力臂減小，為了使扁擔處于水平平衡狀態，肩膀應該靠近“重的一頭”，故AC錯誤，B正確；
D．挑著擔子走路，扁擔一般會上下“閃動”， “閃動”時一個框子向上運動同時另一個框子向下運動，會使扁擔前后一端翹起，一端下沉，不便于人向前運動，故“閃動”時兩個框會同時向下或向上運動，故D錯誤。故選B。
4. （2023湖北天門）在探究“杠桿的平衡條件”實驗中：
（1）實驗前，杠桿左端下沉，如圖甲，則應將平衡螺母向________（選填“左”或“右”）調節，直至杠桿在水平位置平衡；
（2）調節鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，讀出實驗數據并記錄在表格中。如圖乙所示，阻力臂l2為_________cm；
（3）分析表中實驗數據。得出杠桿的平衡條件為_________（用F1、F2、l1、l2表示）；
次數 動力F1/N 動力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 16.0 1.0
2 1.0 15.0 1.0 15.0
3 2.0 15.0 1.5 20.0
第3次實驗的杠桿類型屬于_________（選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿，教室里的勞動工具中有這類杠，請舉一例：__________；并簡要說明你的判斷理由__________；
（4）如圖丙，F始終杠桿垂直，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B的過程中，F的大小將_______。（填選項代碼）
A． 不變 B． 變小 C． 變大 D． 先變大后變小
【答案】（1）右 （2） 8.0 （3）F1l1=F2l2 費力 掃帚 掃帚在使用時，動力臂小于阻力臂 （4）C
【解析】（1）實驗前，杠桿左端下沉，杠桿右端上翹，則應將平衡螺母向右調節，直至杠桿在水平位置平衡。
（2）如圖乙所示，刻度尺的分度值為0.1cm，刻度尺的度數為8.0cm，則阻力臂l2為8.0cm。
（3）分析表中實驗數據可知，杠桿的動力和動力臂的乘積等于杠桿阻力和阻力臂的乘積，即得出杠桿的平衡條件為F1l1=F2l2。
由表格數據可知，第3次實驗時的動力臂小于阻力臂，動力大于阻力，該杠桿類型屬于費力杠桿。
依據費力杠桿的動力臂小于阻力臂，可判斷教室里的勞動工具中有這類杠的是掃帚。
（4）如圖丙所示，F始終杠桿垂直，動力臂l1不變，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B的過程中，阻力G不變，阻力臂l2變大，根據杠桿平衡的條件Fl1=Gl2，F的大小將變大，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。
【難點訓練】
1.（2023北京） 如圖是小強利用器械進行鍛煉的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點O在豎直平面內轉動，OA∶OB=3∶2，在桿A端用細繩懸掛重為300N的配重，他在B端施加豎直方向的力F1，桿AB在水平位置平衡，此時他對水平地面的壓力為F2。為了鍛煉不同位置的肌肉力量，他將固定點移動到A端，桿AB可繞端點A在豎直平面內轉動，配重懸掛在O點，在B端施加豎直方向的力使桿AB在水平位置再次平衡，此時，他對水平地面的壓力為F3，壓強為p。已知小強重為650N，兩只腳與地面接觸的總面積為400cm ，不計桿重與繩重，下列判斷正確的是（　　）
A. F1為200N B. F2為1100N
C. F3為830N D. p為11750Pa
【答案】C
【解析】A．已知OA∶OB=3∶2，根據杠桿平衡條件F1l1=F2l2得
F1 ×OB =G×OA
即
故A錯誤；
B．他對水平地面的壓力為
F2=G人- F1=650N -450N =200N
故B錯誤；
C．將固定點移動到A端，桿AB可繞端點A在豎直平面內轉動，配重懸掛在O點，在B端施加豎直方向的力，使桿AB在水平位置再次平衡，小強對B端施加力的方向應豎直向上，該力大小
根據力的作用是相互的，則此時B端對小強施加力的方向豎直向下，該力大小F4 = F4=180N
他對水平地面的壓力
F3=G人+ F4 =650N+180N =830N 故C正確；
D．此時他對水平地面的壓強
故D錯誤。故選C。
2.（2023北京） 用如圖所示的裝置提升重為800N的物體A，動滑輪重為200N。在卷揚機對繩子的拉力F作用下，物體A在10s內豎直勻速上升了2m。在此過程中，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A. 物體A上升的速度為0.4m/s B. 滑輪組的有用功為2000J
C. 拉力F的功率為100W D. 滑輪組的機械效率為80%
【答案】D
【解析】A．物體A在10s內豎直勻速上升了2m，上升的速度為
故A錯誤；
B．裝置提升重為800N的物體A，豎直勻速上升了2m，滑輪組的有用功為
故B錯誤；
C．由圖知，n=2，不計繩重和輪與軸間的摩擦，拉力為
拉力端移動距離
拉力做的總功
拉力做功的功率
故C錯誤；
D．滑輪組的機械效率為
故D正確。故選D。
3. （2023湖南懷化）提高機械效率能夠充分發揮機械設備的作用，一組同學在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，實驗測得的數據如表所示。
次數 物體的重力 提升的高度 拉力 繩端移動的距離 機械效率
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
（1）實驗中應盡量豎直向上______（選填“勻速”或“加速”）拉動彈簧測力計；
（2）計算出第3組實驗的有用功______J，機械效率是______（結果精確到0.1%）；
（3）分析比較第1、2、3次實驗數據可以判定，使用同一個滑輪組提升物體時，被提升的物體越重，滑輪組的機械效率______（選填“越高”或“越低”或“不變”）；分析比較第3、4次實驗數據可得，機械效率與物體上升的高度______（選填“有關”或“無關”）。
【答案】（1）勻速 （2） 0.4 74.1% （3）越高 無關
【解析】（1）實驗中應沿豎直方向向上勻速拉動彈簧測力計，使測力計示數比較穩定，便于讀數。
（2）由表格中數據可知，第3組實驗的有用功為
W有=Gh=4N×0.1m=0.4J
總功為
W總=Fs=1.8N×0.3m=0.54J
機械效率是
（3）分析比較第1、2、3次實驗數據可知，使用同一個滑輪組提升物體，被提升的物體越重，有用功在總功中所占的比例越大，滑輪組的機械效率就越高。
分析比較第3、4次實驗數據可知，同一滑輪組，在物重相同時，物體上升的高度不同，機械效率相同，說明機械效率與物體上升的高度無關。
【易錯點訓練】
1. （2023湖北宜昌）如圖為我國古人運送巨木的勞動情境示意圖，他們通過橫桿、支架、石塊等，將巨木的一端抬起。當巨木太重無法抬起時，下列改進方法可行的是（　　）
A. 減少橫桿右端的人數 B. 將支架向右移動
C. 橫桿右端的人向支架靠近 D. 減小橫桿上懸繩與支架間的距離
【答案】D
【解析】A．如圖所示，支架是杠桿支點，人對橫桿右端施加向下的力是動力，當巨木太重無法抬起時，就需要更大的動力，需要更多的人來參與給橫桿施加向下的力，故A不符合題意；
B．如果將支架向右移動，等于是動力臂減小，阻力臂增大，想要將巨木抬起需要比原來更大的動力，這是不可行的，故B不符合題意；
C．橫桿右端的人向支架靠近，則是動力臂減小，在阻力和阻力臂不變的條件下，根據杠桿平衡條件可知，需要更大的動力才能把巨木抬起來，故C不符合題意；
D．減小橫桿上懸繩與支架間的距離，等同于是減小阻力臂，根據杠桿平衡條件可知，在阻力和動力臂不變的條件下，需要的動力減小了，就能把巨木抬起來，這種改進方式是可行了，故D符合題意。故選D。
2. （2023黑龍江牡丹江）【閱讀材料，回答問題】
鑄錢是中國古代持續時間最長、實踐量最大的鑄造活動，其中蘊含了許多重大的技術發明和技術創新。
據《天工開物》記載：把銅鑄造成錢幣，是為了便于民間貿易的流通和使用。鑄造十斤銅錢需要用六七斤紅銅和三四斤鋅，這是粗略的比例。冶煉時，先把銅放進熔銅坩堝中加熱至液態，然后再加入鋅，鼓風使他們熔合。鑄錢時，鑄工用鷹嘴鉗把熔銅坩堝從爐子里提出來，另一個人用鉗托著坩堝的底部，共同把坩堝內的液體注入模子中、冷卻之后，打開框模。這時，只見密密麻麻的成百個銅錢就像累累的果實結在樹枝上一樣呈現出來。再將銅錢逐個摘下，便于磨銼加工。磨銼時，用竹條或木條穿上幾百個銅錢一起銼，先銼銅錢的邊緣，然后逐個銼平銅錢表面上不規整的地方。
錢幣的成色高低，是以含鋅量的多少來區分的。將錢投擲在石階上，發出像木頭或石頭落地的聲響，表明成色低。成色高質量好的銅錢，會發出鏗鏘的金屬聲。
甲：鑄錢圖 ①鷹嘴鉗 ②入銅孔 ③母錢印模
乙：銼錢
（1）銅錢的鑄造過程涉及的物態變化有______（寫出一種）。
（2）鑄工使用的鷹嘴鉗是______，
A．省力杠桿 B．費力杠桿 C．等臂杠桿
原因是______。
（3）對銅錢磨銼加工，銅錢的質量______（選填“增大”“減小”或“不變”）。
（4）判斷銅錢的成色是利用聲傳遞______。
【答案】 （1）熔化（或凝固）（2） B 動力臂小于阻力臂（或省距離）（3）減小 （4）信息
【解析】（1）冶煉時，先把銅放進熔銅坩堝中加熱至液態，屬于熔化過程；把坩堝內的液體注入模子中、冷卻之后，成百個銅錢呈現出來，屬于凝固過程。
（2）古代鑄工使用鷹嘴鉗是為了把熔銅坩堝從爐子里提出來，要使人體遠離高溫的液體，要用到費力杠桿，省距離，此時動力臂小于阻力臂。
（3）對銅錢磨銼加工，銅錢的部分物質被銼掉，質量減小。
（4）成色高質量好的銅錢，會發出鏗鏘的金屬聲，這是利用聲音來傳遞信息，辨別銅錢成色好壞。
3.（2023福建省） 實踐小組設計了由廂體、承重板和動滑輪組成的提升重物的裝置，示意圖如圖甲，廂體放置在水平承重板上，承重板的上表面裝有壓力傳感器，裝置由電動機提供動力。該裝置設計有超載限制系統，如圖乙，限制系統中的控制電路電源電壓恒為12V，定值電阻R0阻值為200Ω，壓力傳感器中的力敏電阻RF阻值隨壓力F壓變化的部分數據如下表所示。當控制電路的電流大于0.03A時，電磁鐵將銜鐵吸下，B、C兩個觸點斷開，電動機停止工作。已知廂體重150N，承重板和滑輪共重100N，忽略繩重、摩擦和電磁鐵線圈電阻。
F壓/N … 400 600 800 900 1000 …
RF/Ω … 800 500 300 200 100 …
（1）空廂勻速豎直上升時，求繩拉力F的大小；
（2）在6s內將空廂勻速豎直提升3m，求拉力F做功的功率；
（3）重物放在廂體內，求該裝置勻速豎直提升重物的最大機械效率；
（4）若要將該裝置的最大載重量調小，提出對控制電路的一條調整措施。
【答案】（1）125N；（2）125W；（3）75%；（4）減小R0
【解析】（1）忽略繩重、摩擦，空廂勻速豎直上升時，繩拉力F的大小
（2）繩端移動距離
繩拉力F做的功
繩拉力F的功率
（3）控制電路的最大電流時，載重量最大，控制電路最小總電阻
力敏電阻的阻值
由表中數據可知，當，壓力，即最大載重
裝置的最大機械效率
（4）要將該裝置的最大載重量調小，力敏電阻RF阻值會變大，控制電路的電流不變，由可知，電源電壓不變，電路的總電阻不變，可以減小R0的阻值。
答：（1）空廂勻速豎直上升時，繩拉力F的大小是125N；
（2）在6s內將空廂勻速豎直提升3m，拉力F做功的功率是125W；
（3）重物放在廂體內，該裝置勻速豎直提升重物的最大機械效率是75%；
（4）若要將該裝置的最大載重量調小，減小R0。
4．（2023·廣東東莞二模）利用如圖所示的滑輪組，用的力拉繩子自由端，貨物A以的速度勻速直線運動20s，整個過程中，滑輪組的機械效率為。求：
（1）貨物A在20s內移動的距離；
（2）這個過程中拉力F的功率；
（3）水平地面對貨物A的摩擦力大小。

【答案】（1）2m；（2）200W；（3）1500N
【解析】（1）由可知，貨物A在20s內移動的距離
（2）由圖可知
繩子自由端移動的速度
力做功的功率
（3）由
可知，水平地面對貨物A的摩擦力
5．（2023·廣東陽江二模）一人用如圖所示的滑輪組用時5s勻速提升物重為200N的物體，物體向上移動了5m，此時人對繩的拉力為120N，不計繩重和摩擦。
求：（1）人的拉力的功率；
（2）滑輪組的機械效率（保留1位小數）。

【答案】（1）240W；（2）83.3%
【解析】（1）由圖知，承擔重物繩子的段數n=2，由s=nh和W=Fs可得，拉力做的總功為
人的拉力的功率
（2）克服物體重力做的有用功為
由
可得，滑輪組的機械效率為
6. （2022江蘇無錫）如圖乙所示，杠桿處于水平平衡，支點為O，請畫出A點處所受拉力F1及其力臂l1；
【答案】如圖所示。
；
【解析】彈簧測力計對杠桿的拉力即為A點處所受拉力F1，過支點O作拉力F1作用線的垂直距離即為其力臂l1，如圖所示。
考情分析
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知識清單
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2024年中考物理新課標總復習一輪培優學案（廣東專版）
第一部分 單元整合培優學案
第07講 簡單機械
課標要求
1. 知道簡單機械。探究并了解杠桿的平衡條件。2. 知道機械效率。了解提高機械效率的意義和途徑。3.能說出人類使用的一些機械。了解機械的使用對社會發展的作用。
考點分布 考查頻率 命題趨勢
考點1 杠桿 ☆☆ 簡單機械部分，廣東省物理試卷里，每年考查2~3道題,分值為3~6分。一般以考查規律的理解為主。題型有選擇、填空、實驗和計算，難度系數為0.5。2024年可能會出現機械效率計算有關的問題。
考點2 滑輪 ☆☆
考點3 機械效率 ☆☆
☆☆☆ 代表必考點，☆☆代表常考點，☆星表示中頻考點。
知識點一：杠桿
1. 杠桿的平衡條件：______×動力臂=阻力×______，或F1l1=F2l2。
2. 三種杠桿及應用舉例：
（1）______杠桿：當l1>l2時，F1（2）______杠桿：當l1F2。例：釣魚桿，船槳。
（3）______杠桿：當l1=l2時，F1=F2。例：天平
知識點二：滑輪（組）
1.定滑輪與動滑輪
2.滑輪組
（1）滑輪組的定義：由若干個______和_____匹配而成的組合叫滑輪組。
（2）滑輪組的特點：既能______又能改變力的_______，但是要費______。
（3）滑輪組的省力特點: 在不計動滑輪、繩重和摩擦，使用滑輪組時，有幾段（股）繩子吊著物體，提起重物所用的力就是物重的幾分之一，即F=G，F為提起重物所用的_____，G為______，n為承受物重的繩子____（股）數，即繞在動滑輪上的繩子段（股）數。
特別注意：如果不忽略動滑輪的重量則：。
A.有幾股繩子與動滑輪相連，承擔物重的繩子股數n就是幾；
B.忽略繩重、摩擦及動滑輪重：F=G/n；
如只考慮滑輪重：F=(G物+G輪)/n；
C.繩自由端移動速度和距離：s=nh，v繩=nv物
知識點三：機械效率
1. 有用功：為了達到某一目的而_____做的功。如提沙子上樓時對沙子做的功就是有用功。利用機械工作時對工作目的物做的功叫有用功。
公式：W有用＝Gh=W總－W額=ηW總；斜面：W有用= Gh。
2. 額外功：對人們完成某件事情來說沒有用，但又______做的功，如提沙子上樓時對桶、滑輪等做的功就是額外功。
公式：W額= W總－W有用=G動h(忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組)；斜面： W額=fL。
3. 總功：使用機械時，______做的功，例如：用桶從井中打水。由于工作目的是水，所以對水做的功是有用功，對桶做的功是額外功，人在整個提水過程中做的功是總功。
公式：W總=W有用＋W額=Fs=W有用／η。
4. 機械效率：物理學中，將_____與_____的比值稱為機械效率。
公式：η= ×100％ ，η是一個沒有單位的量，常用百分數表示。
考點1. 杠桿
【例題1】（2023深圳） 下列屬于費力杠桿的是（　　）
A. 汽車方向盤 B. 門把手 C. 小白同學家的水龍頭 D. 雨刮器
【答案】D
【解析】ABC．汽車方向盤、門把手、水龍頭屬于輪軸，是輪轉動帶動軸轉動，動力臂大于阻力臂，相當于省力杠桿，故ABC不符合題意；
D．雨刮器屬于輪軸，是軸轉動帶輪轉動，故阻力臂大于動力臂，相當于費力杠桿，故D符合題意。
故選D。
【例題2】 （2022廣東）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：
（1）小明安裝好杠桿后，發現其左端下沉，如圖甲所示。為使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向_______調節；
（2）如圖乙所示，杠桿調節平衡后，在A處懸掛3個鉤碼，每個鉤碼重0.5N。如果在B處施加一個拉力使杠桿在水平位置再次平衡，當方向為______時，拉力最小，大小為______N；
（3）課后，小明制作了一個簡易杠桿，調節杠桿在水平位置平衡，然后在它兩邊恰當位置分別放上不同數量的同種硬幣，使其在水平位置再次平衡，如圖丙所示，則力臂______。若兩邊同時各取走一枚硬幣，則杠桿的_____端將下沉。
【答案】（1）右 （2）豎直向下 2 （3）2：1 右
【解析】（1）由圖甲知，杠桿的左端下沉，應向右調節平衡螺母才能讓杠桿在水平位置平衡。
（2）在B處施加的動力方向豎直向下時，對應的動力臂最大。據杠桿的平衡條件，阻力和阻力臂不變時，動力臂最大，對應的動力最小。杠桿在水平位置平衡時，有
3×0.5N×4l=F1×3l
解得最小拉力F1=2N
（3）由圖示知，左邊對杠桿的作用力為2個硬幣的重力，右邊對杠桿的作用力為4個硬幣的重力，設每個硬幣的重力為G，則有G1：G2=2G：4G=1：2
據杠桿的平衡條件有l1：l2=G2：G1=2：1
在兩邊同時取走一枚硬幣，則左邊和右邊分別是
(2G-G)×l1=G×l1=2Gl2
(4G-G)×l2=3Gl2
所以杠桿的右端下沉。
【例題3】（2021·廣東深圳）深圳地鐵崗廈北綜合交通樞紐工程工地上，一線施工人員正在緊張忙碌，進行架橋機鋼梁吊裝等施工作業。（g取10N/kg）
（1）圖2為圖1中起重機的簡圖，請畫出阻力F2的力臂l2；
（2）圖3為架橋機的裝置圖，已知箱梁的質量為5×105kg，體積為200m3，架橋機滑輪組總拉力為4×105N， 自由端移動距離為25m，將箱梁提升1m。求：
①箱梁的密度；
②架橋機在此過程中的有用功；
③架橋機在此過程中的機械效率。
【答案】（1）；（2）①2.5×103kg/m3；②.5×106J；③50
【解析】（1）力臂是支點到力的作用線之間的距離，如下圖所示
（2）箱梁的密度
箱梁的重力
架橋機在此過程中的有用功
架橋機在此過程中的總功
架橋機在此過程中的機械效率
答：（1）見解析；
（2）①箱梁的密度為2.5×103kg/m3；
②架橋機在此過程中的有用功為5×106J；
③架橋機在此過程中的機械效率為50。
【變式訓練1】（2021深圳）下列杠桿中屬于費力杠桿的是（　　）
A. 撬石頭 B. 船槳 C. 小推車 D. 修樹剪刀
【答案】B
【變式訓練2】（2023廣東省） 杠桿在如題圖所示位置靜止，此時杠桿_______（選填“是”或“不是”）處于平衡狀態，調節杠桿兩端的螺母使杠桿保持水平并靜止，此操作可方便測量力臂，原因是此時__________。
【答案】 是 杠桿的重心通過支點，消除了杠桿自重對杠桿平衡的影響，且此時支點到力的作用線的距離等于力臂長度
【變式訓練3】（2023廣東省廣州）圖1中工人用工具搬運石頭，該工具可簡化成圖2中杠桿AB，移動支架，可使支點O在AB間移動。桿水平靜止，忽略桿重；
（1）人對桿的壓力為F1，繩對桿的拉力為F2，F1、F2豎直向下；①在圖2中畫出F1的力臂l1；②F2的力臂l2________（用F1、F2、l1表示）；
（2）同一石頭仍懸掛在桿B端，人對桿A端的壓力方向不變，只通過移動支點O使該壓力變小，桿仍保持水平靜止，支點O應向_______（選填“A”“B”）端移動。
【答案】（1） （2）B
考點2. 滑輪（組）
【例題1】（2022廣東）分別使用圖中四種裝置勻速提升同一重物，不計滑輪重、繩重和摩擦，最省力的是（　　）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】A．不計滑輪重、繩重和摩擦，承重繩子的段數n=3，則拉力
B．不計滑輪重、繩重和摩擦，承重繩子段數n=2，則拉力
C．定滑輪相當于等臂杠桿，不計滑輪重、繩重和摩擦，則拉力
D．動滑輪相當于省力杠桿，不計滑輪重、繩重和摩擦，則拉力
綜上，四種裝置勻速提升同一重物，則最省力的是A中的裝置。故選A。
【例題2】（2021廣東省）用如圖甲的滑輪組提升重200N的物體，已知拉力F為80N，不計繩重和摩擦，物體和繩子自由端的運動情況如圖乙所示，反映繩子自由端運動的圖線是______ 選填“A”或“B”，動滑輪重為______ N，3s內對物體做的有用功為______ J。
【答案】A 40 300
【解析】由圖甲可知，，則拉力端移動距離，所以圖乙中上面的傾斜直線A是繩子自由端運動的圖像，而下面的傾斜直線B是物體運動的圖像；
不計繩重和摩擦，拉力，則動滑輪重力：
；
由圖乙可知，時，物體運動的高度，
拉力做的有用功：。
【變式訓練1】（2023廣東一模）如圖，小明用一個動滑輪和幾個相同的杠鈴片自制了一個健身器，已知動滑輪的質量為5kg，每個杠鈴片的質量為10kg。不計繩重和摩擦，g取10N/kg，小明通過握桿豎直向上勻速拉動繩子提升杠鈴片的過程中，求：
（1）杠鈴片在0.5s內上升0.2m，杠鈴片的速度；
（2）動滑輪下掛著兩個杠鈴片，握桿對繩子拉力的大小；
（3）動滑輪下掛著四個杠鈴片，杠鈴片上升了0.1m，在此過程中握桿對繩子的拉力做的功。
【答案】（1）0.4m/s；（2）125N；（3）45J
考點3. 機械效率
【例題1】（2023廣州）用滑輪組進行“一瓶水提升一個人”活動，如圖，水瓶勻速直線下降10m，使人勻速升高0.5m，水瓶對繩a的拉力為，繩b對人的拉力為。此過程（　　）
A. 有用功為300J
B. 做的功等于做的功
C. 做的功小于做的功
D. 滑輪組的機械效率為80%
【答案】D
【解析】A．做的功為有用功，大小為
故A錯誤，不符合題意；
BC．做的功為總功，大小為
故BC錯誤，不符合題意；
D．滑輪組的機械效率為
故D正確，符合題意。故選D。
【變式訓練1】（2023深圳一模） 用如圖所示的滑輪組，把重1200N的貨物在4s內勻速提高2m，每個滑輪重為300N，不計摩擦及繩重。下列說法正確的是（　　）
A. 所做的有用功為7200J B. 拉力F大小為750N
C. 拉力F的功率為250W D. 滑輪組的機械效率為80%
【答案】D
【變式訓練2】如圖所示，是安裝在某種塔式起重機吊臂一側的滑輪組，某次勻速起吊的物體時，上升，用時，滑輪組的機械效率是，則所做有用功是_______J，總功是______J，拉力F的功率是________W。（g取）
【答案】 3×104 3.75×104 2.5×103
【變式訓練3】（2019·廣東深圳·中考真題）如圖所示，斜面長s=8m，高h=3m．用平行于斜面F=50N的拉力，將重力為G=100N的物體，由斜面的底端勻速拉到頂端，用時t=10s．求：
（1）有用功W有
（2）拉力做功的功率P
（3）物體受到的摩擦力f
（4）該斜面的機械效率η．
【答案】（1）300J（2）40W（3）12.5N（4）75%．
1. 畫力臂的方法：
一找支點(杠桿上固定不動的點)；
二畫力的作用線(把力延長或反向延長)；
三連距離(過支點，做力的作用線的垂線)；
四標字母。
2. 滑輪組的機械效率(不計滑輪重以及摩擦時)
（1）滑輪組(豎直方向提升物體)：(G為物重，h為物體提升高度，F為拉力，S為繩子自由端走的距離)
（2）滑輪組(水平方向拉動物體)：(f為摩擦力，l為物體移動距離，F為拉力，S為繩子自由端走的距離)
5. 斜面的機械效率：(h為斜面高，S為斜面長，G為物重，F為沿斜面對物體的拉力)
1. 杠桿調平：左高左調;天平調平：指針偏左右調。兩側的平衡螺母調節方向一樣。
2. 動滑輪一定省一半力。只有沿豎直或水平方向拉，才能省一半力。這里指不計動滑輪重力的情況下。
3. 動力最小，力臂應該最大。其做法：在杠桿上找一點，使這一點到支點的距離最遠。
考點1. 杠桿
【對點訓練】
1. （2021深圳一模）下列設施設備中，在使用過程中屬于費力杠桿的是（　　）
A. 噴水壺的壓縮手柄 B. 船槳 C. 水龍頭旋柄 D. 碾磨的推桿
2. （2023廣東省）明代宋應星在《天工開物》中記載的農業生產汲水裝置——轆轤，沿用至今。題圖甲是一種轆轤，由具有共同轉動軸的大輪和小輪組成。提水時，用力使大輪轉動，小輪隨之轉動并纏繞井繩，提起水桶。
（1）圖甲所示，輔可視為不等臂杠桿，為方便提水，它是按照_____（選填“省力”或“費力”）杠桿來設計的。用輔提水的某時刻示意圖如圖乙所示，它的支點是“A”“B”或“C”中的_______點。
（2）設大輪與小輪的半徑比為3:1，水桶受到的總重力為90N。使周長為3m的大輪轉動一圈，水桶勻速上升，井繩對水桶做功_______J；若要使轆轤靜止在圖乙所示位置，作用在C點最小的力應為______N。（不計井繩的粗細和自重）
（3）圖丙所示水龍頭開關的設計也應用了同樣的原理，為了更省力，開關應選用_______（選填“①”或“②”）。
3．（2021·廣東）桿秤是從我國古代沿用至今的稱量工具。如圖是小明制作的桿秤的示意圖，使用時，將待稱物體掛在秤鉤上，用手提起B或C（相當于支點）處的秤紐，移動秤砣在秤桿上的位置D，使秤桿達到水平平衡時可讀出待稱物體的質量。此秤最大稱量是10kg，秤砣最遠可移至E點。秤桿和秤鉤的質量忽略不計，AB、BC、BE的長度如圖所示（g取10N/kg），求：
（1）提起哪處的秤紐，此秤的稱量最大
（2）秤砣質量為多少
（3）當提起C處秤紐稱袋質量為2kg的荔枝時，D與C之間的距離為多少
4．（2023·廣東河源二模）桔槔是中國古代的一種汲水工具，桔槔的結構相當于一個普通的杠桿。如圖甲所示，橫桿的一端用繩子與水桶相連，另一端綁上一塊重石頭。當要提水時，人用力向下拉繩子使水桶下降到水面以下并讓水流入水桶。當水桶裝滿水后，就讓另一端石頭下降，通過杠桿作用，就可將水桶提升。這樣汲水過程的主要用力方向是向下，由于向下用力可以借助人的體重，因而大大減少了人們提水的疲勞程度。
（1）圖乙是桔槔的模型，已知BO＝1m，AO＝2m，空水桶重20N，石頭重400N。請計算人至少要用多大的力才能使空水桶勻速下降？
（2）若水桶裝滿水后的總重為190N，則把裝水后的水桶從水井中拉起時，人需要給繩子向上的拉力嗎？若無需拉力，請分析說明；若需要拉力，請計算大小。
5. （2022廣東三模）如圖所示，用杠桿將物體A提起，請畫出使杠桿平衡最小力F的示意圖和物體A所受重力的示意圖。
考點2. 滑輪（組）
【對點訓練】
1. （2021深圳） 如圖，兩個滑輪組，提升一個重為17N的物體A（每個滑輪重相同），使物體A在2s內拉升了20cm，拉力如圖所示，下列說法正確的是（　　）
A. 甲中，繩端移動的距離為60cm B. 乙中，拉力的功率為1.7W
C. 甲中，動滑輪由兩根繩子吊著 D. 乙中，動滑輪的重力為2N
2.（2023深圳） 如圖甲，A、B是兩個完全相同的物體，琴琴同學分別將A、B兩物體拉到斜面頂端，對物體做功情況如圖乙所示，請問對物體A做的有用功是____J，對物體B做的額外功是______J。
考點3. 機械效率
【對點訓練】
1．（2019·廣東）如圖所示，質量為960kg、底面積為0.5m2的石材A放在水平地面上，利用滑輪組水平拉動A，使其在20s的時間內勻速向墻靠近了4m，水平拉力F=500N，不計繩、滑輪組的質量以及繩與滑輪組之間的摩擦，g取10N/kg．求：
（1）A對水平地面的壓強；
（2）A在運動過程中受到摩擦力的大小；
（3）拉力F的功率．
2．（2023深圳三模）一輛質量為1.68t的氫燃料新能源汽車行駛在一段盤山公路上（可簡化成斜坡），在11200N的牽引力作用下，從坡底以5m/s的速度勻速行駛2min到達高為100m的坡頂，在此過程中，汽車顯示共消耗氫96g；（g取10N/kg，氫的熱值為1.4×108J/kg）
（1）汽車牽引力做了多少功？
（2）斜坡的機械效率是多大？
（3）求汽車發動機的熱機效率。

3. （2022廣州二模）在學習了機械效率的相關知識后，課外研究小組有同學猜想：同一個機械的機械效率是不變的。為了驗證猜想，他們用如圖所示的滑輪組進行實驗，改變鉤碼個數，用彈簧測力計沿豎直方向拉著細繩，使鉤碼勻速向上運動，測得的數據如表1。
表1
實驗次數 鉤碼重 鉤碼上升的高度 繩端拉力 繩端移動距離 有用功 總功 機械效率
1 2 0.1 1.0 0.3 0.2 0.30 66.7
2 3 0.1 1.4 0.3 0.3 0.42 71.4
3 5 0.1 2.2 0.3 0.5 0.66 75.8
（1）分析表中的數據，他的猜想是__________（選填“正確”或“錯誤”）的；
（2）實驗小組又進行了如下的探究：改變滑輪的個數組成不同的滑輪組，仍用彈簧測力計沿豎直方向向上勻速拉動細繩，測得的數據如表2；
表2
實驗次數 動滑輪個數 鉤碼重 繩端拉力 鉤碼上升的高度 繩端移動距離 有用功 總功 機械效率
4 1 6 3.6 0.2 0.4 1.2 1.44 83.3
5 2 6 2.4 0.2 0.8 1.2 1.92 62.5
6 3 6 2.2 0.2 1.2 1.2 2.64 45.5
分析數據可知：物重相同，動滑輪個數越多越省力，但機械效率越_______。進一步分析還發現，當滑輪組越來越省力時，它的額外功越來越大，甚至會出現額外功______有用功的情況，所以設計一個機械模型時，既要考慮省力，還要考慮_______；
（3）根據表2中的數據，如果增加動滑輪個數繼續實驗，將會出現的困難是_____，你的改進方法是_____。
4. （2021深圳二模）工人用如圖所示的滑輪組將重為800N的物體在5秒內勻速提升2m，其中動滑輪重100N（不計繩重和摩擦），下列判斷正確的是（　　）
A. 繩端移動的距離為8m
B. 此滑輪組的機械效率為80%
C. 拉力做功的功率為360W
D. 若工人對繩子最大拉力為500N，則他最多可提起重為1400N的物體
5．（2023·廣東佛山三模）如圖所示，是一輛汽車通過滑輪組提升重物的裝置圖，汽車部分參數如表。重物以2m/s的速度勻速上升，提升重1200N的物體時，汽車拉繩的力為500N，不計汽車所受的摩擦阻力、繩重及滑輪組的摩擦，g取10N/kg，求：
汽車部分參數
汽車重量/噸 3
車輪數/個 6
車輪總受力面積/cm2 1000
（1）汽車對水平地面的壓強；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）汽車拉繩的力做功的功率。

5
【重點訓練】
1. （2023河北）在均勻直尺的中央挖一小凹槽，把一個薄金屬片一端插入橡皮中，另一端支在直尺的凹槽內制成一個簡易“天平”。靜止時直尺水平平衡。在直尺的兩側各放一個相同的小盤，在小盤中倒入質量不等的大米和小米，調整小盤在直尺上的位置，使直尺再次水平平衡。如圖所示。由圖可知，大米的質量________（選填“大于”或“小于”）小米的質量。F是左盤對直尺施加的力，請在圖中畫出F的力臂________。現向左盤中再加入少量大米，寫出一種能夠使直尺恢復平衡的方法：________。
2.（2020廣東省）如圖所示，人向下拉繩提升重物，已知物體重400N，動滑輪重60N，不計繩重及摩擦，將重物勻速提升0.5m， 人需用的拉力為______N，繩子自由端移動的距離為______m，人所做的有用功為______J。
3. （2023湖北隨州）勞動教育越來越重要，許多同學在勞動中獲得了愉悅的體驗也掌握了許多勞動技能。小芳周末回到鄉下姥姥家接過姥姥肩膀上的擔子學習挑擔技巧。假如一個筐子重一個筐子輕（一頭重一頭輕），在不考慮手臂幫扶的情況下挑起擔子讓扁擔處于水平平衡。請你據勞動體驗結合杠桿平衡知識，判斷下列說法中正確的是（　　）
A. 肩膀應該靠近“輕的一頭”
B. 肩膀應該靠近“重的一頭”
C. 肩膀應該居于扁擔正中間
D. 挑著擔子走路，扁擔一般會上下“閃動”，“閃動”時一定是一個框子向上運動同時另一個框子向下運動
4. （2023湖北天門）在探究“杠桿的平衡條件”實驗中：
（1）實驗前，杠桿左端下沉，如圖甲，則應將平衡螺母向________（選填“左”或“右”）調節，直至杠桿在水平位置平衡；
（2）調節鉤碼的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，讀出實驗數據并記錄在表格中。如圖乙所示，阻力臂l2為_________cm；
（3）分析表中實驗數據。得出杠桿的平衡條件為_________（用F1、F2、l1、l2表示）；
次數 動力F1/N 動力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 0.5 16.0 1.0
2 1.0 15.0 1.0 15.0
3 2.0 15.0 1.5 20.0
第3次實驗的杠桿類型屬于_________（選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿，教室里的勞動工具中有這類杠，請舉一例：__________；并簡要說明你的判斷理由__________；
（4）如圖丙，F始終杠桿垂直，將杠桿緩慢地由位置A拉至位置B的過程中，F的大小將_______。（填選項代碼）
A． 不變 B． 變小 C． 變大 D． 先變大后變小
【難點訓練】
1.（2023北京） 如圖是小強利用器械進行鍛煉的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點O在豎直平面內轉動，OA∶OB=3∶2，在桿A端用細繩懸掛重為300N的配重，他在B端施加豎直方向的力F1，桿AB在水平位置平衡，此時他對水平地面的壓力為F2。為了鍛煉不同位置的肌肉力量，他將固定點移動到A端，桿AB可繞端點A在豎直平面內轉動，配重懸掛在O點，在B端施加豎直方向的力使桿AB在水平位置再次平衡，此時，他對水平地面的壓力為F3，壓強為p。已知小強重為650N，兩只腳與地面接觸的總面積為400cm ，不計桿重與繩重，下列判斷正確的是（　　）
A. F1為200N B. F2為1100N
C. F3為830N D. p為11750Pa
2.（2023北京） 用如圖所示的裝置提升重為800N的物體A，動滑輪重為200N。在卷揚機對繩子的拉力F作用下，物體A在10s內豎直勻速上升了2m。在此過程中，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A. 物體A上升的速度為0.4m/s B. 滑輪組的有用功為2000J
C. 拉力F的功率為100W D. 滑輪組的機械效率為80%
3. （2023湖南懷化）提高機械效率能夠充分發揮機械設備的作用，一組同學在“測量滑輪組的機械效率”實驗中，實驗測得的數據如表所示。
次數 物體的重力 提升的高度 拉力 繩端移動的距離 機械效率
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
（1）實驗中應盡量豎直向上______（選填“勻速”或“加速”）拉動彈簧測力計；
（2）計算出第3組實驗的有用功______J，機械效率是______（結果精確到0.1%）；
（3）分析比較第1、2、3次實驗數據可以判定，使用同一個滑輪組提升物體時，被提升的物體越重，滑輪組的機械效率______（選填“越高”或“越低”或“不變”）；分析比較第3、4次實驗數據可得，機械效率與物體上升的高度______（選填“有關”或“無關”）。
【易錯點訓練】
1. （2023湖北宜昌）如圖為我國古人運送巨木的勞動情境示意圖，他們通過橫桿、支架、石塊等，將巨木的一端抬起。當巨木太重無法抬起時，下列改進方法可行的是（　　）
A. 減少橫桿右端的人數 B. 將支架向右移動
C. 橫桿右端的人向支架靠近 D. 減小橫桿上懸繩與支架間的距離
2. （2023黑龍江牡丹江）【閱讀材料，回答問題】
鑄錢是中國古代持續時間最長、實踐量最大的鑄造活動，其中蘊含了許多重大的技術發明和技術創新。
據《天工開物》記載：把銅鑄造成錢幣，是為了便于民間貿易的流通和使用。鑄造十斤銅錢需要用六七斤紅銅和三四斤鋅，這是粗略的比例。冶煉時，先把銅放進熔銅坩堝中加熱至液態，然后再加入鋅，鼓風使他們熔合。鑄錢時，鑄工用鷹嘴鉗把熔銅坩堝從爐子里提出來，另一個人用鉗托著坩堝的底部，共同把坩堝內的液體注入模子中、冷卻之后，打開框模。這時，只見密密麻麻的成百個銅錢就像累累的果實結在樹枝上一樣呈現出來。再將銅錢逐個摘下，便于磨銼加工。磨銼時，用竹條或木條穿上幾百個銅錢一起銼，先銼銅錢的邊緣，然后逐個銼平銅錢表面上不規整的地方。
錢幣的成色高低，是以含鋅量的多少來區分的。將錢投擲在石階上，發出像木頭或石頭落地的聲響，表明成色低。成色高質量好的銅錢，會發出鏗鏘的金屬聲。
甲：鑄錢圖 ①鷹嘴鉗 ②入銅孔 ③母錢印模
乙：銼錢
（1）銅錢的鑄造過程涉及的物態變化有______（寫出一種）。
（2）鑄工使用的鷹嘴鉗是______，
A．省力杠桿 B．費力杠桿 C．等臂杠桿
原因是______。
（3）對銅錢磨銼加工，銅錢的質量______（選填“增大”“減小”或“不變”）。
（4）判斷銅錢的成色是利用聲傳遞______。
3.（2023福建省） 實踐小組設計了由廂體、承重板和動滑輪組成的提升重物的裝置，示意圖如圖甲，廂體放置在水平承重板上，承重板的上表面裝有壓力傳感器，裝置由電動機提供動力。該裝置設計有超載限制系統，如圖乙，限制系統中的控制電路電源電壓恒為12V，定值電阻R0阻值為200Ω，壓力傳感器中的力敏電阻RF阻值隨壓力F壓變化的部分數據如下表所示。當控制電路的電流大于0.03A時，電磁鐵將銜鐵吸下，B、C兩個觸點斷開，電動機停止工作。已知廂體重150N，承重板和滑輪共重100N，忽略繩重、摩擦和電磁鐵線圈電阻。
F壓/N … 400 600 800 900 1000 …
RF/Ω … 800 500 300 200 100 …
（1）空廂勻速豎直上升時，求繩拉力F的大小；
（2）在6s內將空廂勻速豎直提升3m，求拉力F做功的功率；
（3）重物放在廂體內，求該裝置勻速豎直提升重物的最大機械效率；
（4）若要將該裝置的最大載重量調小，提出對控制電路的一條調整措施。
4．（2023·廣東東莞二模）利用如圖所示的滑輪組，用的力拉繩子自由端，貨物A以的速度勻速直線運動20s，整個過程中，滑輪組的機械效率為。求：
（1）貨物A在20s內移動的距離；
（2）這個過程中拉力F的功率；
（3）水平地面對貨物A的摩擦力大小。

5．（2023·廣東陽江二模）一人用如圖所示的滑輪組用時5s勻速提升物重為200N的物體，物體向上移動了5m，此時人對繩的拉力為120N，不計繩重和摩擦。
求：（1）人的拉力的功率；
（2）滑輪組的機械效率（保留1位小數）。

6. （2022江蘇無錫）如圖乙所示，杠桿處于水平平衡，支點為O，請畫出A點處所受拉力F1及其力臂l1；
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