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13. 如图所示，水平地面上有一重为20 N的物块，在水平拉力F=5 N作用下向右运动了10 m，在这个过程中拉力F对物体做的功为
50
J，重力做的功为0
J。答案
13. 50 0
解析
【分析】
要计算拉力和重力做的功，需依据功的计算公式及做功的两个必要因素：功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积；做功需要同时满足有力、且物体在力的方向上有位移，二者缺一不可。
【解析】
1. 拉力做功：根据功的公式$W = Fs$，已知拉力$F = 5N$，物体在拉力方向（水平向右）移动的距离$s = 10m$，代入得拉力做功$W = 5N×10m = 50J$。
2. 重力做功：重力方向竖直向下，物体仅在水平方向移动，未在竖直方向产生位移，不满足做功的必要因素，因此重力做功为$0J$。
【答案】
50；0
【知识点】
功的计算；做功的必要因素
【点评】
本题考查功的基础计算，核心是掌握做功的两个必要条件，属于简单基础题，侧重对基本概念的应用。
【难度系数】
0.8
要计算拉力和重力做的功，需依据功的计算公式及做功的两个必要因素：功等于力与物体在力的方向上移动距离的乘积；做功需要同时满足有力、且物体在力的方向上有位移，二者缺一不可。
【解析】
1. 拉力做功：根据功的公式$W = Fs$，已知拉力$F = 5N$，物体在拉力方向（水平向右）移动的距离$s = 10m$，代入得拉力做功$W = 5N×10m = 50J$。
2. 重力做功：重力方向竖直向下，物体仅在水平方向移动，未在竖直方向产生位移，不满足做功的必要因素，因此重力做功为$0J$。
【答案】
50；0
【知识点】
功的计算；做功的必要因素
【点评】
本题考查功的基础计算，核心是掌握做功的两个必要条件，属于简单基础题，侧重对基本概念的应用。
【难度系数】
0.8
14. (2024·徐州)如图所示,工人用动滑轮提起木箱,使用动滑轮可以
省力
.如果木箱重600 N,工人用400 N的力,将木箱匀速提高3 m,则有用功为1800
J,动滑轮的机械效率为75%
.答案
14. 省力 1800 75%
解析
【分析】
本题考查动滑轮的特点、有用功与机械效率的计算。首先，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，因此使用动滑轮可省力；其次，有用功是克服物体重力做的功，总功是拉力做的功，机械效率为有用功与总功的比值，需结合动滑轮的绳子段数计算绳子移动的距离。
【解析】
1. 动滑轮的特点：动滑轮的动力臂等于滑轮直径，阻力臂等于滑轮半径，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件，使用动滑轮可以省力。
2. 有用功计算：有用功是对木箱做的功，公式为$W_{有}=Gh$，代入$G=600N$、$h=3m$，得$W_{有}=600N×3m=1800J$。
3. 总功与机械效率：动滑轮上承担物重的绳子段数$n=2$，绳子自由端移动距离$s=nh=2×3m=6m$，总功$W_{总}=Fs=400N×6m=2400J$；机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1800J}{2400J}×100\%=75\%$。
【答案】
省力；1800；75%
【知识点】
动滑轮特点；机械效率计算
【点评】
本题为基础题，考查动滑轮的基本性质和机械效率的核心计算，需掌握动滑轮省力特点、有用功与总功的区分，以及机械效率公式的应用，难度不大。
【难度系数】
0.6
本题考查动滑轮的特点、有用功与机械效率的计算。首先，动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，因此使用动滑轮可省力；其次，有用功是克服物体重力做的功，总功是拉力做的功，机械效率为有用功与总功的比值，需结合动滑轮的绳子段数计算绳子移动的距离。
【解析】
1. 动滑轮的特点：动滑轮的动力臂等于滑轮直径，阻力臂等于滑轮半径，动力臂是阻力臂的2倍，根据杠杆平衡条件，使用动滑轮可以省力。
2. 有用功计算：有用功是对木箱做的功，公式为$W_{有}=Gh$，代入$G=600N$、$h=3m$，得$W_{有}=600N×3m=1800J$。
3. 总功与机械效率：动滑轮上承担物重的绳子段数$n=2$，绳子自由端移动距离$s=nh=2×3m=6m$，总功$W_{总}=Fs=400N×6m=2400J$；机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1800J}{2400J}×100\%=75\%$。
【答案】
省力；1800；75%
【知识点】
动滑轮特点；机械效率计算
【点评】
本题为基础题，考查动滑轮的基本性质和机械效率的核心计算，需掌握动滑轮省力特点、有用功与总功的区分，以及机械效率公式的应用，难度不大。
【难度系数】
0.6
15. (2023·阎良)在杭州第19届亚运会皮划艇静水项目上，中国代表队以9枚金牌的优异成绩完美收官.如图所示，运动员用船桨划水时，船桨属于
费力
杠杆；为了更省力，应增大
(增大/减小)两只手之间的距离；使用船桨的好处是可以省距离
(力/功/距离).答案
15. 费力 增大 距离
解析
【分析】
要解答本题，需按以下思路逐步推导：首先明确杠杆的五要素，比较船桨使用时动力臂与阻力臂的大小，判断杠杆类型；再依据杠杆平衡条件，分析省力的方法；最后结合费力杠杆的特点，确定使用船桨的好处。
【解析】
1. 判断杠杆类型：船桨划水时，支点是手握住桨的前端，动力由手施加在桨的中间（双手位置），阻力是水对桨的反作用力，作用在桨的末端。此时动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，因此船桨属于费力杠杆。
2. 省力的方法：根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当阻力$F_2$和阻力臂$L_2$固定时，增大动力臂$L_1$可减小动力$F_1$，从而省力。两只手之间的距离增大时，动力臂变长，所以应增大两只手之间的距离。
3. 费力杠杆的特点：费力杠杆的特点是费力，但能省距离，因此使用船桨的好处是可以省距离。
【答案】
费力；增大；距离
【知识点】
杠杆的分类、杠杆平衡条件、费力杠杆的特点
【点评】
本题结合生活中的皮划艇场景考查杠杆的核心知识点，属于基础应用类题目，侧重考查学生对杠杆类型判断和杠杆平衡条件的理解，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解答本题，需按以下思路逐步推导：首先明确杠杆的五要素，比较船桨使用时动力臂与阻力臂的大小，判断杠杆类型；再依据杠杆平衡条件，分析省力的方法；最后结合费力杠杆的特点，确定使用船桨的好处。
【解析】
1. 判断杠杆类型：船桨划水时，支点是手握住桨的前端，动力由手施加在桨的中间（双手位置），阻力是水对桨的反作用力，作用在桨的末端。此时动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，因此船桨属于费力杠杆。
2. 省力的方法：根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，当阻力$F_2$和阻力臂$L_2$固定时，增大动力臂$L_1$可减小动力$F_1$，从而省力。两只手之间的距离增大时，动力臂变长，所以应增大两只手之间的距离。
3. 费力杠杆的特点：费力杠杆的特点是费力，但能省距离，因此使用船桨的好处是可以省距离。
【答案】
费力；增大；距离
【知识点】
杠杆的分类、杠杆平衡条件、费力杠杆的特点
【点评】
本题结合生活中的皮划艇场景考查杠杆的核心知识点，属于基础应用类题目，侧重考查学生对杠杆类型判断和杠杆平衡条件的理解，难度较低。
【难度系数】
0.7
16. (2023·秦淮区)体育考试中,如图甲,投掷实心球时,球离开手后
有
(有/没有)力对它做功.如图乙,质量为60 kg的小伟完成一个引体向上时,从最低点到最高点的过程中,重心升高50 cm,用时2 s,则他一次引体向上的上升过程中,克服重力做功是300
J,平均功率大小是150
W.(g取10 N/kg)答案
16. 有 300 150
解析
【分析】首先根据做功的两个必要因素（作用在物体上的力、物体在力的方向上移动的距离），判断实心球离开手后是否有力做功；计算克服重力做功时，先利用重力公式求出小伟的重力，再结合重心升高的高度，用W=Gh计算功，最后用功率公式P=W/t计算平均功率。
【解析】1. 实心球离开手后，不再受手的推力，但受到竖直向下的重力和空气阻力，这两个力的方向上球都移动了距离，因此有力对球做功，故填“有”。
2. 小伟的重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N，重心升高的高度h=50cm=0.5m，克服重力做功：W=Gh=600N×0.5m=300J。
3. 平均功率：P=W/t=300J/2s=150W。
【答案】有 300 150
【知识点】功的判断、重力功计算、功率计算
【点评】本题考查功的判断、重力做功及功率的计算，属于基础题型，需牢记做功的条件和相关公式，难度较低。
【难度系数】0.7
【解析】1. 实心球离开手后，不再受手的推力，但受到竖直向下的重力和空气阻力，这两个力的方向上球都移动了距离，因此有力对球做功，故填“有”。
2. 小伟的重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N，重心升高的高度h=50cm=0.5m，克服重力做功：W=Gh=600N×0.5m=300J。
3. 平均功率：P=W/t=300J/2s=150W。
【答案】有 300 150
【知识点】功的判断、重力功计算、功率计算
【点评】本题考查功的判断、重力做功及功率的计算，属于基础题型，需牢记做功的条件和相关公式，难度较低。
【难度系数】0.7
17. (2023·凉山)如图所示,工人用A、B两个相同的滑轮组成的滑轮组提升重540 N的物体,所用的拉力F为200 N,物体以0.2 m/s的速度匀速上升了10 s.不计绳重及摩擦,拉力F所做的功为
1 200 J
J,C处天花板受到的拉力为460 N
N;若匀速提升重240 N的物体,滑轮组的机械效率为80%
.答案
17. 1 200 J 460 N 80%
解析
【分析】
要解决该滑轮组问题，需按以下思路分析：首先确定承担物重的绳子段数，结合速度公式计算物体上升高度，进而得到绳子自由端移动距离，求出拉力做功；再利用滑轮组拉力公式算出动滑轮重力，通过定滑轮受力分析得到天花板拉力；最后用机械效率公式计算不同重物下的机械效率。
步骤1：确定滑轮组承担物重的绳子段数n；步骤2：由物体速度和时间算上升高度，结合n得绳子移动距离，计算拉力做功；步骤3：不计绳重摩擦时，根据拉力公式求动滑轮重力；步骤4：分析定滑轮受力，得到C处天花板的拉力；步骤5：利用机械效率公式计算新重物下的效率。
【解析】
1. 计算拉力F所做的功：
物体上升高度：$ h = v_{物}t = 0.2\ \mathrm{m/s} × 10\ \mathrm{s} = 2\ \mathrm{m} $；
由图可知，承担物重的绳子段数$ n=3 $，则绳子自由端移动距离：$ s = nh = 3 × 2\ \mathrm{m} = 6\ \mathrm{m} $；
拉力做的功：$ W = Fs = 200\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{m} = 1200\ \mathrm{J} $。
2. 计算C处天花板受到的拉力：
不计绳重及摩擦，拉力公式为$ F = \frac{G_{物} + G_{动}}{n} $，代入数据得动滑轮重力：
$ G_{动} = nF - G_{物} = 3 × 200\ \mathrm{N} - 540\ \mathrm{N} = 60\ \mathrm{N} $；
因A、B为相同滑轮，定滑轮A的重力$ G_{轮}=G_{动}=60\ \mathrm{N} $；
C处天花板对定滑轮的拉力等于定滑轮自身重力加两段绳子的拉力（每段拉力均为F），故天花板受到的拉力：
$ T = G_{轮} + F + F = 60\ \mathrm{N} + 200\ \mathrm{N} + 200\ \mathrm{N} = 460\ \mathrm{N} $。
3. 计算提升240 N物体时的机械效率：
机械效率公式$ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} = \frac{G'h}{G'h + G_{动}h} = \frac{G'}{G' + G_{动}} $，代入数据：
$ \eta = \frac{240\ \mathrm{N}}{240\ \mathrm{N} + 60\ \mathrm{N}} × 100\% = 80\% $。
【答案】
1200；460；80%
【知识点】
滑轮组的功；滑轮组的机械效率；滑轮组的拉力计算
【点评】
本题考查滑轮组的综合计算，核心是确定绳子段数，熟练运用拉力、功、机械效率公式，需注意不计绳重摩擦时动滑轮重力的推导，以及定滑轮受力分析的方法，属于中等难度的滑轮组应用题型。
【难度系数】
0.5
要解决该滑轮组问题，需按以下思路分析：首先确定承担物重的绳子段数，结合速度公式计算物体上升高度，进而得到绳子自由端移动距离，求出拉力做功；再利用滑轮组拉力公式算出动滑轮重力，通过定滑轮受力分析得到天花板拉力；最后用机械效率公式计算不同重物下的机械效率。
步骤1：确定滑轮组承担物重的绳子段数n；步骤2：由物体速度和时间算上升高度，结合n得绳子移动距离，计算拉力做功；步骤3：不计绳重摩擦时，根据拉力公式求动滑轮重力；步骤4：分析定滑轮受力，得到C处天花板的拉力；步骤5：利用机械效率公式计算新重物下的效率。
【解析】
1. 计算拉力F所做的功：
物体上升高度：$ h = v_{物}t = 0.2\ \mathrm{m/s} × 10\ \mathrm{s} = 2\ \mathrm{m} $；
由图可知，承担物重的绳子段数$ n=3 $，则绳子自由端移动距离：$ s = nh = 3 × 2\ \mathrm{m} = 6\ \mathrm{m} $；
拉力做的功：$ W = Fs = 200\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{m} = 1200\ \mathrm{J} $。
2. 计算C处天花板受到的拉力：
不计绳重及摩擦，拉力公式为$ F = \frac{G_{物} + G_{动}}{n} $，代入数据得动滑轮重力：
$ G_{动} = nF - G_{物} = 3 × 200\ \mathrm{N} - 540\ \mathrm{N} = 60\ \mathrm{N} $；
因A、B为相同滑轮，定滑轮A的重力$ G_{轮}=G_{动}=60\ \mathrm{N} $；
C处天花板对定滑轮的拉力等于定滑轮自身重力加两段绳子的拉力（每段拉力均为F），故天花板受到的拉力：
$ T = G_{轮} + F + F = 60\ \mathrm{N} + 200\ \mathrm{N} + 200\ \mathrm{N} = 460\ \mathrm{N} $。
3. 计算提升240 N物体时的机械效率：
机械效率公式$ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} = \frac{G'h}{G'h + G_{动}h} = \frac{G'}{G' + G_{动}} $，代入数据：
$ \eta = \frac{240\ \mathrm{N}}{240\ \mathrm{N} + 60\ \mathrm{N}} × 100\% = 80\% $。
【答案】
1200；460；80%
【知识点】
滑轮组的功；滑轮组的机械效率；滑轮组的拉力计算
【点评】
本题考查滑轮组的综合计算，核心是确定绳子段数，熟练运用拉力、功、机械效率公式，需注意不计绳重摩擦时动滑轮重力的推导，以及定滑轮受力分析的方法，属于中等难度的滑轮组应用题型。
【难度系数】
0.5
三、解答题
18. 如图所示，杠杆OA在力$F_1$、$F_2$的作用下处于静止状态，$l_2$是$F_2$的力臂，请在图中画出$F_1$的力臂$l_1$和力$F_2$.
18. 如图所示，杠杆OA在力$F_1$、$F_2$的作用下处于静止状态，$l_2$是$F_2$的力臂，请在图中画出$F_1$的力臂$l_1$和力$F_2$.
答案
解：
1. 画$F_1$的力臂$l_1$：从支点$O$向$F_1$的作用线作垂线段，该垂线段就是$F_1$的力臂，标注符号$l_1$。
2. 画力$F_2$：过力臂$l_2$远离支点$O$的一端，作垂直于$l_2$的直线，该直线与杠杆$OA$的交点即为$F_2$的作用点；由于$F_1$使杠杆绕支点$O$顺时针转动，为让杠杆保持平衡，$F_2$需使杠杆绕支点$O$逆时针转动，因此沿所作垂线向斜上方、在作用点处画出带箭头的力，标注符号$F_2$。
1. 画$F_1$的力臂$l_1$：从支点$O$向$F_1$的作用线作垂线段，该垂线段就是$F_1$的力臂，标注符号$l_1$。
2. 画力$F_2$：过力臂$l_2$远离支点$O$的一端，作垂直于$l_2$的直线，该直线与杠杆$OA$的交点即为$F_2$的作用点；由于$F_1$使杠杆绕支点$O$顺时针转动，为让杠杆保持平衡，$F_2$需使杠杆绕支点$O$逆时针转动，因此沿所作垂线向斜上方、在作用点处画出带箭头的力，标注符号$F_2$。
解析
【分析】
要解决本题，需紧扣力臂的定义：力臂是支点到力的作用线的垂直距离。首先，画$F_1$的力臂$l_1$，只需从支点$O$向$F_1$的作用线作垂线段即可；其次，画$F_2$时，利用“力与对应力臂垂直”的关系，先过$l_2$远离支点$O$的端点作$l_2$的垂线，该垂线与杠杆$OA$的交点就是$F_2$的作用点，再结合杠杆转动方向判断力的方向：$F_1$使杠杆绕$O$顺时针转动，为让杠杆平衡，$F_2$需使杠杆绕$O$逆时针转动，因此$F_2$方向向上。
【解析】
1. 画$F_1$的力臂$l_1$：确定支点$O$，沿$F_1$的竖直向下作用线，从$O$点向该直线作垂线段，标注符号$l_1$，此即为$F_1$的力臂。
2. 画力$F_2$：根据力与力臂垂直，过$l_2$远离$O$的端点作$l_2$的垂线，该垂线与杠杆$OA$交于一点，此点为$F_2$的作用点；由于$F_1$使杠杆顺时针转动，为平衡，$F_2$需使杠杆逆时针转动，因此在该作用点处，沿所作垂线向上画带箭头的线段，标注符号$F_2$，即为所求的力。
【答案】
（按上述步骤画出：从$O$向$F_1$作用线作垂线标$l_1$；过$l_2$端点作垂直于$l_2$的线交$OA$于某点，在该点向上作垂线标$F_2$）
【知识点】
力臂的画法，杠杆力的示意图
【点评】
本题考查杠杆中力臂的画法及根据平衡条件判断力的方向，是杠杆基础知识点的应用，核心是掌握力臂的定义。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需紧扣力臂的定义：力臂是支点到力的作用线的垂直距离。首先，画$F_1$的力臂$l_1$，只需从支点$O$向$F_1$的作用线作垂线段即可；其次，画$F_2$时，利用“力与对应力臂垂直”的关系，先过$l_2$远离支点$O$的端点作$l_2$的垂线，该垂线与杠杆$OA$的交点就是$F_2$的作用点，再结合杠杆转动方向判断力的方向：$F_1$使杠杆绕$O$顺时针转动，为让杠杆平衡，$F_2$需使杠杆绕$O$逆时针转动，因此$F_2$方向向上。
【解析】
1. 画$F_1$的力臂$l_1$：确定支点$O$，沿$F_1$的竖直向下作用线，从$O$点向该直线作垂线段，标注符号$l_1$，此即为$F_1$的力臂。
2. 画力$F_2$：根据力与力臂垂直，过$l_2$远离$O$的端点作$l_2$的垂线，该垂线与杠杆$OA$交于一点，此点为$F_2$的作用点；由于$F_1$使杠杆顺时针转动，为平衡，$F_2$需使杠杆逆时针转动，因此在该作用点处，沿所作垂线向上画带箭头的线段，标注符号$F_2$，即为所求的力。
【答案】
（按上述步骤画出：从$O$向$F_1$作用线作垂线标$l_1$；过$l_2$端点作垂直于$l_2$的线交$OA$于某点，在该点向上作垂线标$F_2$）
【知识点】
力臂的画法，杠杆力的示意图
【点评】
本题考查杠杆中力臂的画法及根据平衡条件判断力的方向，是杠杆基础知识点的应用，核心是掌握力臂的定义。
【难度系数】
0.6
19.如图，站在地面上的小华借助滑轮组匀速提升重物，请画出最省力的绕线方法。
答案
解：
要满足站在地面的小华向下施力且最省力，绕线方法为：
将绳子的起始端固定在定滑轮的下侧挂钩上，向下绕过下方的动滑轮，再向上绕过定滑轮，最终绳子自由端竖直向下，指向小华的手，该绕法下承担物重的绳子段数为2，是符合施力方向要求的最省力绕线方式。
（作图示意：最终绕线后拉力方向竖直向下，从动滑轮引出的两段绳子承担物重，自由端从定滑轮引出向下延伸至人手位置）
要满足站在地面的小华向下施力且最省力，绕线方法为：
将绳子的起始端固定在定滑轮的下侧挂钩上，向下绕过下方的动滑轮，再向上绕过定滑轮，最终绳子自由端竖直向下，指向小华的手，该绕法下承担物重的绳子段数为2，是符合施力方向要求的最省力绕线方式。
（作图示意：最终绕线后拉力方向竖直向下，从动滑轮引出的两段绳子承担物重，自由端从定滑轮引出向下延伸至人手位置）
解析
【分析】
要完成该滑轮组的绕线，需满足两个核心要求：一是站在地面的小华施力，拉力方向必须竖直向下；二是要最省力，即承担物重的绳子段数尽可能多。对于一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，结合拉力向下的要求，遵循滑轮组绕线的“偶定”原则（固定端在定滑轮），即可找到符合条件的最省力绕法。
【解析】
具体绕线步骤：
1. 将绳子的起始端固定在上方定滑轮的下侧挂钩上；
2. 向下绕过下方的动滑轮；
3. 再向上绕过上方的定滑轮；
4. 最终绳子自由端竖直向下，指向地面上小华的手。
此绕法中，承担物重的绳子段数为2，既满足站在地面施力的要求，又达到了该滑轮组能实现的最省力效果。
【答案】
绕线方法：绳子起始端固定在定滑轮下侧挂钩，向下绕动滑轮，再向上绕定滑轮，自由端竖直向下延伸至人手处（按此步骤作图即可）。
【知识点】
滑轮组绕线；滑轮组省力情况
【点评】
本题考查滑轮组的绕线应用，关键是结合“站在地面施力”的条件确定拉力方向，再结合省力要求选择绕线方式，属于滑轮组基础应用的常规题目，需掌握滑轮组绕线的基本规则。
【难度系数】
0.7
要完成该滑轮组的绕线，需满足两个核心要求：一是站在地面的小华施力，拉力方向必须竖直向下；二是要最省力，即承担物重的绳子段数尽可能多。对于一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，结合拉力向下的要求，遵循滑轮组绕线的“偶定”原则（固定端在定滑轮），即可找到符合条件的最省力绕法。
【解析】
具体绕线步骤：
1. 将绳子的起始端固定在上方定滑轮的下侧挂钩上；
2. 向下绕过下方的动滑轮；
3. 再向上绕过上方的定滑轮；
4. 最终绳子自由端竖直向下，指向地面上小华的手。
此绕法中，承担物重的绳子段数为2，既满足站在地面施力的要求，又达到了该滑轮组能实现的最省力效果。
【答案】
绕线方法：绳子起始端固定在定滑轮下侧挂钩，向下绕动滑轮，再向上绕定滑轮，自由端竖直向下延伸至人手处（按此步骤作图即可）。
【知识点】
滑轮组绕线；滑轮组省力情况
【点评】
本题考查滑轮组的绕线应用，关键是结合“站在地面施力”的条件确定拉力方向，再结合省力要求选择绕线方式，属于滑轮组基础应用的常规题目，需掌握滑轮组绕线的基本规则。
【难度系数】
0.7
