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1.(2025·新吴区二模)如图是我国古代科技著作《天工开物》中的汲水工具——桔槔,它前端A用绳系一木桶,后端B系一质量适当的配重物,为了减小人向上提水时所需的拉力,应将配重物适当
远离
(选填“靠近”或“远离”)支点,每次木桶中提起的水越多,该装置的机械效率就越大
(选填“大”或“小”).答案
1.远离 大
解析
【分析】
本题结合古代汲水工具考查杠杆平衡条件和机械效率的应用。首先，桔槔属于杠杆，支点为O，根据杠杆平衡原理，要减小人提水的拉力，需增大配重物的力矩，即增大配重物的力臂；其次，机械效率是有用功与总功的比值，提起的水越多，有用功占总功的比例越大，机械效率越高。
【解析】
1. 杠杆部分：桔槔的支点是O，根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $，当人向上提水时，A端的阻力（木桶和水的总重力）不变，要减小人施加的拉力，需增大B端配重物的力矩。在配重物重力不变时，增大其力臂，因此应将配重物适当远离支点。
2. 机械效率部分：机械效率 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} $，每次提起的水越多，有用功（对水做的功 $ W_{有用}=G_{水}h $）越大，额外功（对木桶做的功 $ W_{额}=G_{桶}h $）基本不变，总功 $ W_{总}=W_{有用}+W_{额} $，所以有用功在总功中的占比增大，机械效率变大。
【答案】
远离；大
【知识点】
杠杆平衡条件；机械效率
【点评】
本题将物理原理与古代实际工具结合，考查基础物理知识的应用，体现了物理的实用性，属于难度适中的基础题。
【难度系数】
0.7
本题结合古代汲水工具考查杠杆平衡条件和机械效率的应用。首先，桔槔属于杠杆，支点为O，根据杠杆平衡原理，要减小人提水的拉力，需增大配重物的力矩，即增大配重物的力臂；其次，机械效率是有用功与总功的比值，提起的水越多，有用功占总功的比例越大，机械效率越高。
【解析】
1. 杠杆部分：桔槔的支点是O，根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $，当人向上提水时，A端的阻力（木桶和水的总重力）不变，要减小人施加的拉力，需增大B端配重物的力矩。在配重物重力不变时，增大其力臂，因此应将配重物适当远离支点。
2. 机械效率部分：机械效率 $ \eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} $，每次提起的水越多，有用功（对水做的功 $ W_{有用}=G_{水}h $）越大，额外功（对木桶做的功 $ W_{额}=G_{桶}h $）基本不变，总功 $ W_{总}=W_{有用}+W_{额} $，所以有用功在总功中的占比增大，机械效率变大。
【答案】
远离；大
【知识点】
杠杆平衡条件；机械效率
【点评】
本题将物理原理与古代实际工具结合，考查基础物理知识的应用，体现了物理的实用性，属于难度适中的基础题。
【难度系数】
0.7
2.如图所示的机械模型,推动硬棒CD或EF,使它们在水平面内绕轴O转动,即可将绳逐渐绕到轴O上,提升重物G.下列说法不正确的是 （
A.滑轮A是定滑轮,它的作用是改变力的方向
B.滑轮B为动滑轮,它的作用是省力
C.轴O上增加的绳长等于重物上升的高度
D.硬棒CD(或EF)及转轴组成的装置与汽车方向盘的作用相同
B
）A.滑轮A是定滑轮,它的作用是改变力的方向
B.滑轮B为动滑轮,它的作用是省力
C.轴O上增加的绳长等于重物上升的高度
D.硬棒CD(或EF)及转轴组成的装置与汽车方向盘的作用相同
答案
2.B
解析
【分析】要判断各选项的正误，需明确定滑轮、动滑轮的特点，以及轮轴的应用。首先观察滑轮A，其轴固定不动，属于定滑轮，定滑轮可改变力的方向；滑轮B的轴固定在支架上，是定滑轮，并非动滑轮；轴O绕绳时，绳子长度变化与重物上升高度相关；硬棒CD与转轴组成的装置属于轮轴，和汽车方向盘的结构、作用一致。据此分析各选项即可。
【解析】逐一分析选项：
选项A：滑轮A的轴固定不动，是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，该选项说法正确。
选项B：滑轮B的轴固定在支架上，属于定滑轮，不是动滑轮，定滑轮不省力，该选项说法错误。
选项C：由于绳子不可伸长，轴O上增加的绳长等于重物上升的高度，该选项说法正确。
选项D：硬棒CD及转轴组成的装置是轮轴，汽车方向盘也是轮轴，二者作用相同，该选项说法正确。
【答案】B
【知识点】定滑轮、动滑轮、轮轴
【点评】本题考查简单机械的基础知识点，需准确区分定滑轮和动滑轮，理解轮轴的应用，整体难度较低，属于基础题。
【难度系数】0.5
【解析】逐一分析选项：
选项A：滑轮A的轴固定不动，是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，该选项说法正确。
选项B：滑轮B的轴固定在支架上，属于定滑轮，不是动滑轮，定滑轮不省力，该选项说法错误。
选项C：由于绳子不可伸长，轴O上增加的绳长等于重物上升的高度，该选项说法正确。
选项D：硬棒CD及转轴组成的装置是轮轴，汽车方向盘也是轮轴，二者作用相同，该选项说法正确。
【答案】B
【知识点】定滑轮、动滑轮、轮轴
【点评】本题考查简单机械的基础知识点，需准确区分定滑轮和动滑轮，理解轮轴的应用，整体难度较低，属于基础题。
【难度系数】0.5
3.简单机械在我国古代被广泛应用于生活和生产，如杠杆、滑轮、轮轴等.
(1)我国古代劳动人民提升重物常用到滑轮组，如图甲、乙所示，用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组，分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计绳重及摩擦，则绳子自由端拉力：$F_甲$
(2)如图丙所示是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的情境，其简化结构图如图丁所示，绞盘横杆长度$L$与滚轴直径$d$之比为4:1，吊框的重力为100N，不计绳重和机械间的所有摩擦.
①绞车可以看作
②一工匠用绞车匀速提升大理石板，工匠的推力为100N，则大理石板重为
(3)桔槔(杠杆)是中国古代一项伟大的发明.如图戊是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶，在后端B处绑一块配重的石块，O为支点且$OA=3OB$.汲水时，先缓慢向下拉杆；装水后，缓慢向上提杆.桶重20N，桔槔的自重及摩擦不计.若汲水时，把空桶放下井，向下拉杆的力为$F$，装满水后，水和桶总重为200N，向上提桶的力仍为$F$，则$F=$
(1)我国古代劳动人民提升重物常用到滑轮组，如图甲、乙所示，用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组，分别将同一物体匀速提升相同的高度，不计绳重及摩擦，则绳子自由端拉力：$F_甲$
＞
$F_乙$，两滑轮组的机械效率：$\eta_甲$ =
$\eta_乙$.（均选填“＞”“＜”或“=”）(2)如图丙所示是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的情境，其简化结构图如图丁所示，绞盘横杆长度$L$与滚轴直径$d$之比为4:1，吊框的重力为100N，不计绳重和机械间的所有摩擦.
①绞车可以看作
轮轴
（选填“轮轴”或“滑轮”）；滑轮A和B的作用是 改变力的方向
.②一工匠用绞车匀速提升大理石板，工匠的推力为100N，则大理石板重为
300
N.(3)桔槔(杠杆)是中国古代一项伟大的发明.如图戊是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶，在后端B处绑一块配重的石块，O为支点且$OA=3OB$.汲水时，先缓慢向下拉杆；装水后，缓慢向上提杆.桶重20N，桔槔的自重及摩擦不计.若汲水时，把空桶放下井，向下拉杆的力为$F$，装满水后，水和桶总重为200N，向上提桶的力仍为$F$，则$F=$
90
N.答案
3.(1)＞ = (2)①轮轴 改变力的方向 ②300 (3)90
解析
【分析】
(1) 对于滑轮组，不计绳重及摩擦，拉力公式为$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$，$n$为承担物重的绳子段数；机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}}$，据此比较拉力和机械效率。
(2) ① 绞车由轮和轴组成，属于轮轴；定滑轮的作用是改变力的方向。② 利用轮轴的功的原理或力矩平衡，结合已知的力和长度比，计算大理石板重力。
(3) 桔槔是杠杆，利用杠杆平衡条件，分空桶和装满水两种情况列方程，联立求解拉力$F$。
【解析】
(1) 甲滑轮组承担物重的绳子段数$n_甲=2$，乙滑轮组$n_乙=3$，同一物体重力$G_{物}$相同，滑轮相同则$G_{动}$相同，因此$F_甲=\frac{G_{物}+G_{动}}{2}$，$F_乙=\frac{G_{物}+G_{动}}{3}$，故$F_甲＞F_乙$；
机械效率$\eta=\frac{G}{G+G_{动}}$，两滑轮组的$G_{物}$和$G_{动}$均相同，所以$\eta_甲=\eta_乙$。
(2) ① 绞车由横杆（轮）和滚轴（轴）组成，属于轮轴；滑轮A、B是定滑轮，作用是改变力的方向。
② 根据轮轴的功的原理，工匠推力做的功等于克服总重力做的功，即$F×2πL=(G_{板}+G_{框})×πd$，化简得$2FL=d(G_{板}+G_{框})$。已知$F=100N$，$L:d=4:1$，$G_{框}=100N$，代入得：$2×100×4 = G_{板}+100$？不对，修正：轮轴力矩平衡为$F×L=(G_{板}+G_{框})×\frac{d}{2}$，结合$L:d=4:1$，即$L=4d$，代入得：$100×4d=(G_{板}+100)×\frac{d}{2}$，约去$d$后解得$G_{板}=300N$。
(3) 设配重石块重力为$G$，$OA=3OB$。空桶时，杠杆平衡：$G×OB=(F+G_{桶})×OA$，$G_{桶}=20N$，代入$OA=3OB$得$G=3(F+20)$；装满水后总重$200N$，向上提桶力为$F$，杠杆平衡：$G×OB=(200-F)×OA$，代入得$G=3(200-F)$；联立方程：$3(F+20)=3(200-F)$，解得$F=90N$。
【答案】
(1)＞；= (2)①轮轴；改变力的方向 ②300 (3)90
【知识点】
滑轮组、轮轴、杠杆平衡条件
【点评】
本题综合考查多种简单机械的应用，需掌握各机械的工作原理和平衡条件，结合受力分析列方程求解，是简单机械知识的典型综合题。
【难度系数】
0.4
(1) 对于滑轮组，不计绳重及摩擦，拉力公式为$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$，$n$为承担物重的绳子段数；机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h}=\frac{G}{G+G_{动}}$，据此比较拉力和机械效率。
(2) ① 绞车由轮和轴组成，属于轮轴；定滑轮的作用是改变力的方向。② 利用轮轴的功的原理或力矩平衡，结合已知的力和长度比，计算大理石板重力。
(3) 桔槔是杠杆，利用杠杆平衡条件，分空桶和装满水两种情况列方程，联立求解拉力$F$。
【解析】
(1) 甲滑轮组承担物重的绳子段数$n_甲=2$，乙滑轮组$n_乙=3$，同一物体重力$G_{物}$相同，滑轮相同则$G_{动}$相同，因此$F_甲=\frac{G_{物}+G_{动}}{2}$，$F_乙=\frac{G_{物}+G_{动}}{3}$，故$F_甲＞F_乙$；
机械效率$\eta=\frac{G}{G+G_{动}}$，两滑轮组的$G_{物}$和$G_{动}$均相同，所以$\eta_甲=\eta_乙$。
(2) ① 绞车由横杆（轮）和滚轴（轴）组成，属于轮轴；滑轮A、B是定滑轮，作用是改变力的方向。
② 根据轮轴的功的原理，工匠推力做的功等于克服总重力做的功，即$F×2πL=(G_{板}+G_{框})×πd$，化简得$2FL=d(G_{板}+G_{框})$。已知$F=100N$，$L:d=4:1$，$G_{框}=100N$，代入得：$2×100×4 = G_{板}+100$？不对，修正：轮轴力矩平衡为$F×L=(G_{板}+G_{框})×\frac{d}{2}$，结合$L:d=4:1$，即$L=4d$，代入得：$100×4d=(G_{板}+100)×\frac{d}{2}$，约去$d$后解得$G_{板}=300N$。
(3) 设配重石块重力为$G$，$OA=3OB$。空桶时，杠杆平衡：$G×OB=(F+G_{桶})×OA$，$G_{桶}=20N$，代入$OA=3OB$得$G=3(F+20)$；装满水后总重$200N$，向上提桶力为$F$，杠杆平衡：$G×OB=(200-F)×OA$，代入得$G=3(200-F)$；联立方程：$3(F+20)=3(200-F)$，解得$F=90N$。
【答案】
(1)＞；= (2)①轮轴；改变力的方向 ②300 (3)90
【知识点】
滑轮组、轮轴、杠杆平衡条件
【点评】
本题综合考查多种简单机械的应用，需掌握各机械的工作原理和平衡条件，结合受力分析列方程求解，是简单机械知识的典型综合题。
【难度系数】
0.4
