資源簡介

第24講　力學綜合
命題分析　
廣東省近五年中考物理命題分析
考點 2023 2022 2021 2020 2019
力學作圖綜合 省題15 ___ 省題15 省題15 省題15
力學計算綜合 省題21 省題19 省題20 ___ 省題19
考點一　力學作圖綜合
一、力與運動綜合
例1　浸在水中的鐵塊會下沉，如圖所示。請畫出鐵塊觸底前的受力示意圖。(鐵的密度大于水的密度)
答案　
解析　把鐵塊浸沒在水中，放手后鐵塊共受到兩個力的作用，一個是豎直向下的重力，一個是豎直向上的浮力，由于鐵塊下沉，鐵塊受到的重力大于浮力，兩個力的作用點均可畫在鐵塊的重心上，如答圖所示。
例2　(2023·深圳)小白同學用斜向右上的拉力拉動物體，向右做勻速直線運動，請在圖中畫出：(1)繩子對手的拉力F；(2)物塊受到的摩擦力f。
答案　
解析　(1)繩子對手的拉力方向延繩子斜向下，作用點在手上，由此畫出對手的拉力示意圖，如答圖所示；
(2)物塊沿水平面向右做勻速直線運動，所以受到向左的摩擦力f，作用點在物塊的重心上，如答圖所示。
二、簡單機械與受力分析綜合
例3　(2023·衡陽)桔槔是中國古代用于灌溉或汲水的一種器具，是杠桿的一種應用，如圖甲所示。圖乙是桔槔的簡化示意圖，請在圖乙中作出水桶所受重力示意圖，并畫出動力的力臂l1。
分析　根據力臂是支點到力的作用線的垂直距離可作出動力的力臂l1；根據重力的方向豎直向下畫出重力，作用點在重心。
答案　
考點二　力學實驗綜合
一、質量、密度和力的綜合
例4　勞動實踐課上需要配制密度為1.2 g/cm3的鹽水為班級的農耕田選種，為檢驗配制的鹽水是否合格。
(1)小明設計了如下方案：
①用天平測出空燒杯的質量m1；
②往燒杯中倒入適量鹽水，測出燒杯和鹽水的總質量m2；
③將燒杯中的鹽水倒入量筒中，測出鹽水的體積V；
④則鹽水的密度ρ＝________。(用測量的物理量符號表示)
(2)小組同學分析認為該方案會使密度測量結果________(選填“偏大”或“偏小”)。
(3)小組成員改進了實驗方案并進行了如下操作：
①將天平放在水平桌面上，將游碼移至稱量標尺左端的________上，發現指針的位置如圖甲所示，則需將平衡螺母向________調節。
②往燒杯中倒入適量鹽水，將燒杯放在天平的________盤，測出燒杯和鹽水的總質量為________ g(如圖乙所示)。
③將燒杯中的部分鹽水倒入量筒中，讀出鹽水的體積為________ cm3(如圖丙所示)。
④測出燒杯和剩余鹽水的質量為15.8 g。
⑤計算出鹽水的密度為________ kg/m3。
(4)為配制合格的鹽水，需要繼續向鹽水中________(選填“加鹽”或“加水”)。
(5)完成鹽水的配制后，有同學提出每次都使用上述方法測量太繁瑣了，物理興趣小組的同學發現利用彈簧測力計和小桶可以改裝成一個液體密度秤。使用時，只需要將小桶裝滿待測液體，就可從彈簧測力計指示的位置直接讀出該液體的密度。于是他們選擇如圖丁所示的裝置，將塑料小桶中分別裝滿已知密度的四種不同溶液后，用圖示彈簧測力計測出其重力，記錄了表中的數據：
液體密度/(g·cm－3) 0.4 0.6 1.0 1.4
彈簧測力計的示數/N 1.6 1.8 2.2 2.6
①分析表格數據，下列各圖能反映這一規律的圖象是________。
②分析表格數據可知，塑料小桶重________ N，桶的容積為________ cm3。
③若小桶中盛滿密度為1.2 g/cm3的鹽水，彈簧測力計的示數為________ N。
④使用圖丁所示的彈簧測力計，待測液體的密度應不超過________ g/cm3。
分析　(1)根據兩次質量差計算鹽水質量，利用密度公式ρ＝計算密度。
(2)由于燒杯內壁粘有液體，測得的鹽水體積V偏小，但質量準確，所以密度偏大。
(5)①由于小桶有重力，所以小桶中沒有裝液體時彈簧測力計也有示數，故可以確定選項。
②通過分析歸納出彈簧測力計示數隨液體密度變化的規律，列方程求出小桶的重力和桶的容積。
③分析表格知，每組彈簧測力計的示數和液體密度在數值上都相差1.2，可通過這一規律總結出它們的函數關系ρ＝(F－1.2) g/cm3，所以將ρ＝1.2 g/cm3，代入即可求出彈簧測力計的示數。
④由③中的函數關系式可知，零刻度ρ＝0 g/cm3，F＝1.2 N；
最大刻度線，即彈簧測力計的最大量程處，即F＝5 N，此時ρ＝(F－1.2) g/cm3。
答案　(1)④　(2)偏大　(3)①零刻度線　左　②左　59.8　③41　⑤1.07×103　(4)加鹽　(5)①A　②1.2　100　③2.4　④3.8
二、壓強和浮力的綜合
例5　(創新實驗)某實驗小組制作了如圖所示的探頭進行了液體壓強和浮力的綜合探究。
(1)緊密蒙在探頭下端的橡皮膜，形變程度越大，說明它所受液體壓強________。
(2)實驗時的情形如圖所示，比較甲圖和________圖，可以初步得出結論：在同種液體中，液體內部壓強隨深度的增加而增大。
(3)比較甲圖和丙圖，可以初步得出結論：液體內部壓強與液體的________有關。
(4)該實驗小組用彈簧測力計掛著此探頭繼續探究：
①他們先向溢水杯中注水，直到溢水口水流出時停止加水，最后溢水杯中的水面恰好與溢水口________；
②用細線懸掛在彈簧測力計下的探頭剛好浸沒于水中，如圖丁所示，此時彈簧測力計的示數為________ N，溢出的水全部流入小量筒中，排開水的體積為__________ cm3，此時探頭所受的浮力為________ N；(g取10 N/kg)
③探頭從丁圖位置不斷緩慢往下放(細線足夠長)，排開水的質量________(選填“變大”“變小”或“不變”)，彈簧測力計的示數會________(選填字母)。
A．一直變大 B．先不變后變小 C．先變大后變小 D．先變小后變大
分析　(4)①為了得到排開水的體積，實驗前溢水杯裝滿水。
②根據圖示讀出彈簧測力計的示數和排開水的體積，利用阿基米德原理計算此時探頭所受的浮力。
③由題圖甲、乙可知，探頭浸入水中的深度增加時，其體積會減小，排開水的體積減小，根據F浮＝ρ水gV排知，其所受浮力變小；根據F浮＝G排＝m排g知，排開水的質量變小；探頭在剛與溢水杯底部接觸但對溢水杯底部沒有壓力之前，探頭的重力不變，所受浮力變小，根據F浮＝G－F示知，彈簧測力計示數會變大；當探頭在與溢水杯底部接觸且對溢水杯底部有壓力之后，探頭還受到杯底向上的支持力，根據力的合成可知，彈簧測力計示數會變小。
答案　(1)越大　(2)乙　(3)密度　(4)①相平　②0.6　40　0.4　③變小　C
三、同一情景不同設問的創新實驗
例6　斜面在力學中是常用的實驗器材，如圖所示。
(1)如圖甲在斜面上測量小車運動的平均速度，圖中AB段的路程sAB＝________ cm，在測量時間tAB時，如果小車過了B點才停止計時，測得AB段的平均速度vAB會偏________。
(2)如圖乙所示在探究“阻力對物體運動的影響”實驗時，通過改變________________來改變小車所受阻力大小，根據實驗現象，可以得出結論：在其他條件相同時，小車受到的阻力越小，通過的距離越________；進一步推測：如果水平面絕對光滑，小車受到的阻力為零，則小車在水平面上將做______運動。
(3)如圖丙所示是探究物體的動能與________的關系，實驗中利用轉換法把物體的動能大小轉換為木塊的________。
(4)斜面是一種簡單機械，實驗中要提高斜面的機械效率可以________________________，斜面在生活、生產中也有很多應用，如________。
分析　(1)由題圖甲讀出AB段的距離；讓小車過了B點才停止計時，會導致時間的測量結果偏大，平均速度會偏小。
(2)改變接觸面的粗糙程度，可以改變小車所受阻力的大小；實驗中，阻力對物體運動的影響是通過小車在水平面運動的距離來體現的；接觸面越光滑，小車受到的阻力越小，速度減小得越慢，運動的距離越長，如果小車不受力，小車將做勻速直線運動。
(3)根據控制變量法分析；物體動能大小通過小球推動木塊運動的距離來反映。
(4)斜面的機械效率與斜面的傾斜程度和接觸面的粗糙程度有關，盤山公路就是利用斜面的原理。
答案　(1)40.0　小　(2)接觸面的粗糙程度　遠　勻速直線　(3)速度　移動距離　(4)減小斜面的粗糙程度　盤山公路
考點三　力學計算綜合
例7　(2023·廣東)C919是我國自主研發的一種大型客機，已完成商業首航。假設某架飛機總質量為8×104 kg，靜止在水平跑道上時，其輪胎與地面接觸的總面積約為1 m2，g取10 N/kg。求該飛機：
(1)受到的重力；
(2)靜止時對水平跑道的壓強；
(3)以800 km/h勻速直線飛行18 min所通過的距離。
解：(1)飛機受到的重力G＝mg＝8×104 kg×10 N/kg＝8×105 N；
(2)飛機靜止時對水平跑道的壓力F＝G＝8×105 N，
對水平跑道的壓強p＝＝＝8×105 Pa；
(3)以800 km/h勻速直線飛行18 min＝0.3 h，
由v＝知，所通過的距離s＝vt＝800 km/h×0.3 h＝240 km。
答：(1)受到的重力為8×105 N；
(2)靜止時對水平跑道的壓強是8×105 Pa；
(3)以800 km/h勻速直線飛行18 min所通過的距離是240 km。
例8　(2021·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10 N/kg)
(1)圖乙為圖甲中起重機的簡圖，請畫出阻力F2的力臂l2。
(2)圖丙為架橋機的裝置圖，已知箱梁的質量為5×105 kg，體積為200 m3，架橋機滑輪組總拉力為4×105 N，自由端移動距離為25 m，將箱梁提升1 m。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)如圖所示　(2)①2.5×103 kg/m3　②5×106 J　③50%
解析　(1)由支點O向F2的作用線引垂線，垂線段的長度即為阻力F2的力臂l2，如答圖所示。
(2)①箱梁的密度ρ＝＝＝2.5×103 kg/m3。
②箱梁重力G＝mg＝5×105 kg×10 N/kg＝5×106 N，
將箱梁提升高度h＝1 m，
架橋機在此過程中的有用功W有用＝Gh＝5×106 N×1 m＝5×106 J。
③已知架橋機滑輪組總拉力F＝4×105 N，自由端移動距離s＝25 m，
總功W總＝Fs＝4×105 N×25 m＝1×107 J，
架橋機在此過程中的機械效率η＝＝＝50%。
考點一　力學作圖綜合
1．以下力學作圖，正確的是(　　)
答案　A
2.如圖甲為2022年北京冬奧會高山滑雪比賽的場景，該情景可以簡化為如圖乙所示的力學模型，請在圖乙中A點畫出運動員在斜面上的受力示意圖。
答案　
3.如圖是一個杠桿式簡易起吊機，它上面裝了一個定滑輪可以改變拉繩的方向，杠桿OBA可繞O點轉動。請在圖上畫出杠桿OBA的動力臂l和物體M所受重力的示意圖。
答案　
解析　從支點向動力作用線引垂線，作出動力臂，用雙箭頭標出，標上字母l；過重心沿豎直向下的方向畫一條帶箭頭的線段，并用符號G表示，即為物體的重力示意圖。
考點二　力學實驗綜合
4．研究性學習小組進行了以下測量密度的實驗。
(1)為了測石塊的密度，小明進行了如下實驗：
①將天平放在水平桌面上，把游碼移至__________，發現指針偏向分度盤的右側，此時應將平衡螺母向________(選填“左”或“右”)調節，使天平橫梁平衡。
②如圖甲所示石塊的質量為_________ g。用圖乙所示的方法測得石塊的體積為_______ cm3，則石塊的密度為________ g/cm3。
③在用量筒測量石塊的體積，讀數時視線應該與量筒內凹液面的底部________(選填“相平”或“垂直”)；若小明在圖乙左圖中讀數正確，在圖乙右圖中讀數時視線仰視，所測得石塊的密度將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(2)小組中小紅同學利用完全相同的小塑料桶分別盛滿不同液體，用量程為8 N的彈簧測力計稱出液體和小桶的總重力，對彈簧測力計直接測液體密度進行了探究。記錄的部分數據如表：
液體種類 汽油 水 醬油 蜂蜜
彈簧測力計的示數F/N 2.6 3.2 3.5 4
①通過分析比較此表，他們推測在液體密度與彈簧測力計示數之間有一定的規律，下列圖象中能正確反映這一規律的圖象是________。
②已知醬油的密度為1.15 g/cm3，小紅將彈簧測力計改裝成可直接讀取液體密度的彈簧密度計，理論上該密度計能測出的最大液體密度為________ g/cm3。
答案　(1)①零刻度線處　左　②43.2　18　2.4　③相平　偏大　(2)①C　②3.4
解析　(2)①由題知，彈簧測力計的示數F＝G液＋G桶＝m液g＋m0g＝ρ液Vg＋m0g，其中m0為桶的質量，實驗時使用完全相同的小塑料桶，且裝滿液體，因此桶的質量和液體體積一定，所以彈簧測力計示數與液體的密度成一次函數關系，且當液體密度為0，即不裝液體時，彈簧測力計示數為正數，故C符合題意，A、B、D不符合題意。
②由題可知該測力計量程為8 N，拉力與密度成一次函數關系，由表知，
液體為醬油時彈簧測力計的示數為3.5 N，則有3.5 N＝1.15 g/cm3×Vg＋m0g
液體為水時彈簧測力計的示數為3.2 N，則有3.2 N＝1 g/cm3×Vg＋m0g
聯立上述方程解得V＝2×10－4 m3，m0＝0.12 kg
設裝入密度為ρ的液體時，彈簧測力計示數為8 N，則有8 N＝ρ×10 N/kg×2×10－4 m3＋0.12 kg×10 N/kg
解得ρ＝3.4×103 kg/m3＝3.4 g/cm3。
5．物塊放入盛有水的容器中，水對容器底部的壓力會增大。為了研究放入物塊前后，水對容器底部壓力增加量ΔF的情況，小楊選用了五個重力G均為3 N的柱形物塊，分別將物塊放入盛有等質量水的相同柱形容器中，待到物塊靜止后，將實驗數據及現象記錄在表中。
序號 1 2 3 4 5
物塊體積V/m3 1.0×10－4 1.5×10－4 2.0×10－4 2.5×10－4 4.0×10－4
壓力增加量ΔF/N 1.0 1.5 2.0 2.0 3.0
現象
(1)觀察序號1～3中的實驗現象并比較ΔF與V的關系，可得初步結論：當物塊浸沒在水中時，________________________________________________________________________。
(2)觀察序號1或2或3或4中的實驗現象并比較ΔF與G的大小關系，可得初步結論：當______時，物塊沉底。
(3)觀察序號1～3中的實驗數據及現象，發現：ΔF與物塊排開水的體積有關，物塊排開水的體積越________，ΔF越________。
(4)進一步分析序號5中的實驗現象并比較ΔF與G的大小關系，發現：當物塊漂浮時，________。請根據所學的壓強、浮力知識，簡述上述結論的原因：_________________________。
答案　(1)ΔF與V成正比　(2)ΔF小于G　(3)大　大　(4)ΔF＝G　ΔF＝Δp水S＝ρ水gΔhS；由于容器形狀為柱形，V排＝ΔhS，所以ΔF＝ρ水gV排＝F浮；又因為漂浮，所以ΔF＝F浮＝G
6．(2023·荊州)在我們初中物理課本中，多次利用斜面進行探究實驗，如圖所示。
(1)圖甲利用斜面測量小車的平均速度，該實驗的原理是________；
(2)圖乙、丙所示實驗都有讓物體從斜面的同一高度自由下滑的操作步驟，這樣操作的目的是：使物體滑到斜面底端時，保持________相同；
(3)由圖乙推理：當小車在水平面上所受阻力為零時，小車將做________運動；
(4)圖丙中木塊B在滑行過程中所受的摩擦力________(選填“變大”“變小”或“不變”)；
(5)圖乙中，小車在水平面上三次滑行過程中，在________(選填“毛巾”“棉布”或“木板”)表面克服阻力做功的功率最大。
答案　(1)v＝　(2)速度　(3)勻速直線　(4)不變　(5)毛巾
解析　(1)在該實驗中，測出小車的路程與通過該路程所用的時間，然后由平均速度公式求出小車的平均速度，因此該實驗的原理是v＝。
(2)探究過程中，都讓小車或小球從斜面的同一高度自由下滑，這樣做的目的是使物體到達斜面底端的速度相同。
(3)乙實驗探究阻力對物體運動的影響，小車從斜面上同一高度由靜止滑下，接觸面的粗糙程度不同，小車在水平面上滑動的距離不同，因此，是通過小車滑動的距離來顯示的；由題圖乙可推理出：當小車在水平面上所受阻力為零時，小車會做勻速直線運動。
(4)題圖丙中木塊B在滑行過程中對水平面的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，所受的摩擦力大小不變。
(5)小車到達水平面開始端的速度相同，最終的速度為0，動能變化量相同，故小車在水平面上克服阻力做功相同，在毛巾表面上運動的時間最短，根據P＝可知，小車在毛巾表面克服阻力做功的功率最大。
考點三　力學計算綜合
7．小靜家新買了一個漂亮的金魚缸，裝滿水時水深30 cm，小靜測得魚缸的底面積是8×10－2 m2。小靜將一個重20 N的實心工藝品放入裝滿水的魚缸(工藝品全部浸沒)，發現溢出了10 N的水。g取10 N/kg，求：
(1)魚缸裝滿水時，缸底受到的壓強和壓力；
(2)工藝品放入魚缸后受到的浮力多大；
(3)工藝品的密度是多少。
解：(1)缸底受到的壓強p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m＝3×103 Pa，
根據p＝可得缸底受水的壓力F＝pS＝3×103 Pa×8×10－2 m2＝240 N。
(2)根據阿基米德原理可得F浮＝G排＝10 N。
(3)根據G＝mg可得m物＝＝＝2 kg，
由于工藝品浸沒在水中，根據F浮＝ρ液gV排可得V物＝V排＝＝＝1×10－3 m3，
則工藝品的密度ρ物＝＝＝2×103 kg/m3。
答：(1)魚缸裝滿水時，缸底受到的壓強為3×103 Pa，壓力為240 N；
(2)工藝品放入魚缸后受到的浮力為10 N；
(3)工藝品的密度是2×103 kg/m3。
8.(2023·東莞模擬)如圖所示，起重機將一重物沿豎直方向勻速吊裝到3 m高的施工高臺上，已知重物為4 000 N。
(1)求起重機做的有用功；
(2)此起重機重76 000 N，起重機吊起重物時，用支架將汽車的輪胎支離地面，支架與水平地面的接觸總面積是1 m2，求起重機吊起重物時對地面的壓強；
(3)起重臂OA長12 m，支撐臂與起重臂垂直，作用點為B，且OB＝4 m，OC＝8 m，如果動滑輪上每段鋼繩的拉力是2 500 N，求支撐臂給起重臂的支持力。(忽略起重臂自重)
解：(1)起重機做的有用功W有＝Gh＝4 000 N×3 m＝1.2×104 J。
(2)起重機和重物的總重力為G總＝G物＋G機＝4 000 N＋76 000 N＝80 000 N，
在水平面上，起重機對地的壓力F＝G總＝80 000 N，
起重機吊起重物時對地面的壓強p＝＝＝80 000 Pa。
(3)作用在A點的力FA＝2F＝2×2 500 N＝5 000 N，
由題圖可知力FA的力臂l1＝OC＝8 m，
支撐臂給起重臂的支持力的力臂l2＝OB＝4 m，
根據杠桿平衡條件可得FAl1＝FBl2，FB＝＝＝10 000 N。
答：(1)起重機做的有用功為1.2×104 J；
(2)起重機吊起重物時對地面的壓強為80 000 Pa；
(3)支撐臂給起重臂的支持力為10 000 N。
9.(2023·廣西)人工涂抹油漆難精準且氣味難聞，于是某團隊設計了“智能浸泡上漆器”，如圖所示，上漆器由柱形硬質浮桿、力傳感器、工作臺、擋板等組成。浮桿的質量為0.2 kg，底面積為2×10－3 m2；力傳感器固定且與浮桿接觸但無壓力；工作臺固定在上漆器底部，其上表面積為0.5 m2，高為0.1 m。將待上漆的質量分布均勻的柱體A放在工作臺中央，將擋板固定在1 m高處，開始注漆；當浮桿對力傳感器的壓力為14 N時，停止注漆，完成對柱體A的上漆。已知柱體A的質量為500 kg，底面積為1 m2，高為0.8 m，油漆密度為1×103 kg/m3。g取10 N/kg。求：
(1)當漆面上升至0.1 m時，油漆對上漆器底部的壓強；
(2)當漆面上升至0.4 m時，柱體A對工作臺的壓強；
(3)停止注漆時，柱體A被上漆的高度。
解：(1)當油漆上升至h1＝0.1 m時，油漆對上漆器底部的壓強p＝ρgh1＝1×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m＝1 000 Pa。
(2)當油漆上升至h2＝0.4 m時，則柱體A受到的浮力F浮＝ρgV排＝ρgS(h2－h臺)＝1×103 kg/m3×10 N/kg×1 m2×(0.4 m－0.1 m)＝3 000 N，柱體A的重力G＝mg＝500 kg×10 N/kg＝5 000 N，故此時重力大于浮力，故柱體A未上浮，則對工作臺的壓力F＝G－F浮＝5 000 N－3 000 N＝2 000 N；由于柱體A的底面積大于工作臺的上表面積，故受力面積為工作臺的上表面積，則柱體A對工作臺的壓強：p＝＝＝4 000 Pa。
(3)已知浮桿的質量為0.2 kg，則浮桿的重力G桿＝mg＝0.2 kg×10 N/kg＝2 N，浮桿對力傳感器的壓力為14 N，則浮桿受到的浮力F浮′＝2 N＋14 N＝16 N，浮桿排開油漆的體積V排＝＝＝1.6×10－3 m3；
則油漆的深度h3＝＝＝0.8 m；若柱體A在工作臺上，則受到的浮力F浮″＝ρgV排′＝1×103 kg/m3×10 N/kg×1 m2×(0.8 m－0.1 m)＝7 000 N，此時F浮″＞GA，則柱體A漂浮，浮力等于重力，故此時的V排″＝＝＝0.5 m3；漂浮時浸入油漆的深度h′＝＝＝0.5 m，柱體A露出的高度為0.8 m－0.5 m＝0.3 m，油漆面到擋板的高度為1 m－0.8 m＝0.2 m，故柱體A露出的高度只有0.2 m，則柱體A實際浸入油漆的高度為0.6 m。
答：(1)當漆面上升至0.1 m時，油漆對上漆器底部的壓強為1 000 Pa；
(2)當漆面上升至0.4 m時，柱體A對工作臺的壓強為4 000 Pa；
(3)停止注漆時，柱體A被上漆的高度為0.6 m。
10．(2023·廣東)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。如圖甲是一種轆轤，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)如圖甲所示轆轤可視為不等臂杠桿，為方便提水，它是按照________(選填“省力”或“費力”)杠桿來設計的。用轆轤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)大輪與小輪的半徑比為3∶1，水桶受到的總重力為90 N。使周長為3 m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)轆轤的實質是輪軸，動力作用在輪上，可以省力；支點是繞著轉動的固定點，即B點。
(2)設大輪與小輪的半徑比為3∶1，水桶受到的總重力為90 N。
使周長為3 m的大輪轉動一圈，水桶勻速上升高度是小輪的周長，為大輪周長的，即1 m，井繩對水桶做功W＝Gh＝90 N×1 m＝90 J；
若要使轆轤靜止在圖乙所示位置，作用在C點最小的力為F，根據杠桿的平衡條件有FR＝Gr，則F＝＝＝30 N。
(3)水龍頭開關的設計也應用了輪軸，增大輪的半徑可以增大動力臂，在阻力和阻力臂一定時，可以減小動力，故選擇圖中的①可以更省力。

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