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1. (2025·连云港赣榆期中)机械以各种不同的形式展现在生活中,成为生活中不可或缺的部分,如图是自行车结构图,关于其机械的应用,正确的是（
A.螺丝和螺帽:斜面类螺旋简单机械,费距离
B.脚踏板:属于等臂杠杆
C.刹车控制器:属于杠杆,能省距离
D.车龙头:属于轮轴,控制自行车的方向并节省距离
A
）A.螺丝和螺帽:斜面类螺旋简单机械,费距离
B.脚踏板:属于等臂杠杆
C.刹车控制器:属于杠杆,能省距离
D.车龙头:属于轮轴,控制自行车的方向并节省距离
答案
1. A 提示:螺丝和螺帽相当于斜面,螺纹增加了斜面的长度,省力费距离。脚踏板属于轮轴,相当于省力杠杆,省力费距离。刹车控制器动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,省力费距离。车龙头属于轮轴,动力作用在轮上,省力但费距离。
解析
【分析】
这道题结合自行车的常见部件考察不同简单机械的工作特点，解题时我们可以逐个选项对应简单机械的分类和规律逐一判断：首先回忆功的原理，所有省力的机械都必然费距离，省距离的机械必然费力，不存在既省力又省距离的机械。先判断每个部件所属的简单机械类型，再对应它的力臂大小关系，推导它是省力还是费力，进而判断距离的特点，就能排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们对每个选项逐一分析：
A. 螺丝和螺帽的本质是绕圆柱体缠绕的变形斜面，属于螺旋类的斜面简单机械，斜面的特点是省力，根据功的原理，省力的机械一定费距离，该描述正确。
B. 脚踏板与传动牙盘组成轮轴，动力作用在脚踏板（轮）上，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，并非等臂杠杆，该描述错误。
C. 刹车控制器是杠杆结构，使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力杠杆的特点是省力、费距离，无法实现省距离，该描述错误。
D. 车龙头属于轮轴，动力作用在轮上，轮半径远大于轴半径，属于省力轮轴，特点是省力、费距离，不能节省距离，该描述错误。
综上，正确选项为A。
【答案】A
【知识点】
斜面省力特点；杠杆分类；轮轴应用
【点评】
本题紧密结合生活中常见的自行车场景，考察简单机械的基础应用，易错点是混淆省力、费力机械对应的距离特性，牢记机械不能省功的核心规律，就能快速判断出错误说法，这类题目引导学生学会用物理知识解释身边的日常物品原理。
【难度系数】
0.7
这道题结合自行车的常见部件考察不同简单机械的工作特点，解题时我们可以逐个选项对应简单机械的分类和规律逐一判断：首先回忆功的原理，所有省力的机械都必然费距离，省距离的机械必然费力，不存在既省力又省距离的机械。先判断每个部件所属的简单机械类型，再对应它的力臂大小关系，推导它是省力还是费力，进而判断距离的特点，就能排除错误选项得到正确答案。
【解析】
我们对每个选项逐一分析：
A. 螺丝和螺帽的本质是绕圆柱体缠绕的变形斜面，属于螺旋类的斜面简单机械，斜面的特点是省力，根据功的原理，省力的机械一定费距离，该描述正确。
B. 脚踏板与传动牙盘组成轮轴，动力作用在脚踏板（轮）上，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，并非等臂杠杆，该描述错误。
C. 刹车控制器是杠杆结构，使用时动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，省力杠杆的特点是省力、费距离，无法实现省距离，该描述错误。
D. 车龙头属于轮轴，动力作用在轮上，轮半径远大于轴半径，属于省力轮轴，特点是省力、费距离，不能节省距离，该描述错误。
综上，正确选项为A。
【答案】A
【知识点】
斜面省力特点；杠杆分类；轮轴应用
【点评】
本题紧密结合生活中常见的自行车场景，考察简单机械的基础应用，易错点是混淆省力、费力机械对应的距离特性，牢记机械不能省功的核心规律，就能快速判断出错误说法，这类题目引导学生学会用物理知识解释身边的日常物品原理。
【难度系数】
0.7
2. (2025·无锡滨湖期中)在物理综合实践活动中,小华设计了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。硬棒 CD 是
省力
(填“省力”或“费力”)杠杆,滑轮 B不能
(填“能”或“不能”)改变力的大小。在重物上升的过程中,轴 O 上绕进(增加)的绳长等于
(填“大于”“小于”或“等于”)重物上升的高度。请指出该装置的一个主要优点:省力又可改变力的方向
,使用该装置带来的一个不利影响:不能省距离,效率不高
。答案
2. 省力 不能 等于 省力又可改变力的方向 不能省距离,效率不高 提示:推动硬棒 CD 或 EF,使它们在水平面内绕轴 O 转动,支点在O点,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆。A、B都是定滑轮,使用时不省力,也不省距离,故轴O上增加的绳长等于重物上升的高度。省力杠杆和定滑轮组合的好处是既可省力,又可改变力的方向;弊端是不能省距离,效率不高。
解析
【分析】
我们可以分步骤逐个分析问题：①判断硬棒CD的杠杆类型：首先找到支点O，手推动D点的力是动力，动力臂是支点O到D点的距离，阻碍硬棒转动的阻力是绳子对轴的拉力，对应的阻力臂是轴O的半径，对比动力臂和阻力臂的长度，动力臂明显大于阻力臂，就能判断杠杆类型。②判断滑轮B的作用：观察滑轮B的轴是否随重物移动，发现它固定在支架上，属于定滑轮，回忆定滑轮的特点就能得出结论。③分析绳长和重物上升高度的关系：定滑轮不省距离也不费距离，绳子拉动的距离就等于重物上升的距离，也就是轴上绕进的绳长等于重物上升高度。④分析装置的优缺点：结合前面得到的“省力杠杆省力”“定滑轮改变力的方向”两个特点，就能总结优点；再结合省力杠杆费距离、机械运转存在摩擦的特点，就能得出不利影响。
【解析】
1. 对于硬棒CD：支点为O点，动力作用在D点，动力臂为OD的长度，阻力是绳子对轴O的拉力，阻力臂为轴O的半径，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，该杠杆属于省力杠杆。
2. 滑轮B的轴固定在支架上，是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，不能改变力的大小。
3. 定滑轮不省距离也不费距离，绳子被拉动的长度等于重物上升的高度，因此轴O上绕进的绳长等于重物上升的高度。
4. 该装置结合了省力杠杆和定滑轮的特点，优点是既可以省力，又可以通过定滑轮改变力的方向；不利的影响是省力杠杆会费距离，同时装置的转轴、滑轮处存在摩擦，额外功占比大，机械效率不高。
【答案】
省力；不能；等于；省力又可改变力的方向；不能省距离，效率不高
【知识点】
杠杆分类；定滑轮特点；机械效率
【点评】
本题结合生活中的组合机械场景，综合考察杠杆、定滑轮的基础知识点，要求学生能结合装置结构逐一分析部件的功能，避免死记硬背概念，同时理解机械组合后的整体特性，难度适中。
【难度系数】
0.7
我们可以分步骤逐个分析问题：①判断硬棒CD的杠杆类型：首先找到支点O，手推动D点的力是动力，动力臂是支点O到D点的距离，阻碍硬棒转动的阻力是绳子对轴的拉力，对应的阻力臂是轴O的半径，对比动力臂和阻力臂的长度，动力臂明显大于阻力臂，就能判断杠杆类型。②判断滑轮B的作用：观察滑轮B的轴是否随重物移动，发现它固定在支架上，属于定滑轮，回忆定滑轮的特点就能得出结论。③分析绳长和重物上升高度的关系：定滑轮不省距离也不费距离，绳子拉动的距离就等于重物上升的距离，也就是轴上绕进的绳长等于重物上升高度。④分析装置的优缺点：结合前面得到的“省力杠杆省力”“定滑轮改变力的方向”两个特点，就能总结优点；再结合省力杠杆费距离、机械运转存在摩擦的特点，就能得出不利影响。
【解析】
1. 对于硬棒CD：支点为O点，动力作用在D点，动力臂为OD的长度，阻力是绳子对轴O的拉力，阻力臂为轴O的半径，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，该杠杆属于省力杠杆。
2. 滑轮B的轴固定在支架上，是定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，不能改变力的大小。
3. 定滑轮不省距离也不费距离，绳子被拉动的长度等于重物上升的高度，因此轴O上绕进的绳长等于重物上升的高度。
4. 该装置结合了省力杠杆和定滑轮的特点，优点是既可以省力，又可以通过定滑轮改变力的方向；不利的影响是省力杠杆会费距离，同时装置的转轴、滑轮处存在摩擦，额外功占比大，机械效率不高。
【答案】
省力；不能；等于；省力又可改变力的方向；不能省距离，效率不高
【知识点】
杠杆分类；定滑轮特点；机械效率
【点评】
本题结合生活中的组合机械场景，综合考察杠杆、定滑轮的基础知识点，要求学生能结合装置结构逐一分析部件的功能，避免死记硬背概念，同时理解机械组合后的整体特性，难度适中。
【难度系数】
0.7
3.（2025·淮安涟水期末）抛石机是古人常用的重型攻城武器之一，如图甲所示，抛石机炮架上方横置一个可以转动的轴，固定在轴上的长杆称为“梢”。小强利用一次性筷子、勺子、细线、金属环等制作了抛石机模型，如图乙所示：手指竖直向下拉动细线下的金属环，使模型的“梢”水平平衡。用重力为0.712 N的正方体实心铜块作为“炮弹”，轴到铜块的距离为30 cm，轴到细线的距离为10 cm。
（1）图乙中，“梢”实质是一个
（2）小强在发射调试时，“梢”在0.1 s内从水平位置开始旋转了90°，铜块恰好离开勺子，该过程中模型克服铜块重力做功的功率为
（3）小强在发射调试时，对金属环的力恒为2.67 N，方向竖直向下，则机械效率为
（4）为使“炮弹”抛得更远些，请你写出一条建议：
（1）图乙中，“梢”实质是一个
费力
（填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；为了减少抛石机对守城士兵的直接伤害，修筑城墙时应适当高
（填“高”或“矮”）一些。（2）小强在发射调试时，“梢”在0.1 s内从水平位置开始旋转了90°，铜块恰好离开勺子，该过程中模型克服铜块重力做功的功率为
2.136
W。（3）小强在发射调试时，对金属环的力恒为2.67 N，方向竖直向下，则机械效率为
80
%。（4）为使“炮弹”抛得更远些，请你写出一条建议：
增大对金属环的拉力
。答案
3. (1)费力 高 (2) 2.136 (3) 80
(4) 增大对金属环的拉力 提示:(1)“梢”可绕固定点转动,且动力臂小于阻力臂,实质是费力杠杆。为了减少抛石机对守城士兵的直接伤害,修筑城墙时应适当高一些,增大阻挡抛石的概率。(2)克服铜块重力做功$W_{有用}=Gh=0.712\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=0.213\ 6\ \mathrm{J}$,$P=\frac{W_{有用}}{t}=\frac{0.213\ 6\ \mathrm{J}}{0.1\ \mathrm{s}}=2.136\ \mathrm{W}$。(3)$W_总=Fs=2.67\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}=0.267\ \mathrm{J}$,$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\% = \frac{0.213\ 6\ \mathrm{J}}{0.267\ \mathrm{J}} ×100\%=80\%$。(4)增大对金属环的拉力或增大金属环所在端“梢”的长度,可使“炮弹”抛得更远。
(4) 增大对金属环的拉力 提示:(1)“梢”可绕固定点转动,且动力臂小于阻力臂,实质是费力杠杆。为了减少抛石机对守城士兵的直接伤害,修筑城墙时应适当高一些,增大阻挡抛石的概率。(2)克服铜块重力做功$W_{有用}=Gh=0.712\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=0.213\ 6\ \mathrm{J}$,$P=\frac{W_{有用}}{t}=\frac{0.213\ 6\ \mathrm{J}}{0.1\ \mathrm{s}}=2.136\ \mathrm{W}$。(3)$W_总=Fs=2.67\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}=0.267\ \mathrm{J}$,$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\% = \frac{0.213\ 6\ \mathrm{J}}{0.267\ \mathrm{J}} ×100\%=80\%$。(4)增大对金属环的拉力或增大金属环所在端“梢”的长度,可使“炮弹”抛得更远。
解析
【分析】
首先我们一步步梳理解题思路：①第一问判断杠杆类型，先找到杠杆的支点也就是转轴位置，对比动力臂和阻力臂的长度，动力臂是轴到细线的距离10cm，阻力臂是轴到铜块的距离30cm，动力臂小于阻力臂，就能判断杠杆类型；从阻挡抛射石块的角度就能判断城墙高度的选择。②第二问，梢从水平位置旋转90°，铜块上升的高度恰好等于阻力臂的长度，先根据W=Gh算出克服铜块重力做的功，再用P=W/t计算对应的功率。③第三问，拉力端竖直向下移动的距离恰好等于动力臂的长度，先算出拉力做的总功，再用机械效率的定义式η=W有/W总×100%算出结果。④第四问，要让炮弹抛得更远，本质是让铜块获得更大的抛出速度，从增大动力、增大动力臂等角度提出合理建议即可。
【解析】
（1）该“梢”绕轴转动，支点为轴，动力臂L₁=10cm，阻力臂L₂=30cm，动力臂小于阻力臂，因此属于费力杠杆；修筑更高的城墙可以扩大对抛射石块的阻挡范围，减少守城士兵被抛石直接击中的概率，因此应适当将城墙修高。
（2）梢从水平位置旋转90°，铜块上升的高度h=L₂=30cm=0.3m，克服铜块重力做的有用功：
$W_{有}=Gh=0.712\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=0.2136\ \mathrm{J}$
该过程的功率：
$P=\frac{W_{有}}{t}=\frac{0.2136\ \mathrm{J}}{0.1\ \mathrm{s}}=2.136\ \mathrm{W}$
（3）拉力竖直向下移动的距离s=L₁=10cm=0.1m，拉力做的总功：
$W_{总}=Fs=2.67\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}=0.267\ \mathrm{J}$
抛石机模型的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% = \frac{0.2136\ \mathrm{J}}{0.267\ \mathrm{J}} ×100\%=80\%$
（4）要让炮弹抛得更远，可以通过增大对金属环的拉力、增大金属环所在端“梢”的长度、适当减小铜块质量等方式实现，任选一条合理即可。
【答案】
(1) 费力 高 (2) 2.136 (3) 80 (4) 增大对金属环的拉力（合理即可）
【知识点】
杠杆分类，功与功率计算，机械效率
【点评】
本题以古代攻城武器抛石机为情境载体，将杠杆的分类判断、功和功率的计算、机械效率的计算等知识点结合起来，既考察了学生对基础物理概念的理解，也检验了学生对相关公式的应用能力，最后设置的开放性问题引导学生用物理知识解决实际优化问题，贴合生活实际，趣味性较强。
【难度系数】
0.7
首先我们一步步梳理解题思路：①第一问判断杠杆类型，先找到杠杆的支点也就是转轴位置，对比动力臂和阻力臂的长度，动力臂是轴到细线的距离10cm，阻力臂是轴到铜块的距离30cm，动力臂小于阻力臂，就能判断杠杆类型；从阻挡抛射石块的角度就能判断城墙高度的选择。②第二问，梢从水平位置旋转90°，铜块上升的高度恰好等于阻力臂的长度，先根据W=Gh算出克服铜块重力做的功，再用P=W/t计算对应的功率。③第三问，拉力端竖直向下移动的距离恰好等于动力臂的长度，先算出拉力做的总功，再用机械效率的定义式η=W有/W总×100%算出结果。④第四问，要让炮弹抛得更远，本质是让铜块获得更大的抛出速度，从增大动力、增大动力臂等角度提出合理建议即可。
【解析】
（1）该“梢”绕轴转动，支点为轴，动力臂L₁=10cm，阻力臂L₂=30cm，动力臂小于阻力臂，因此属于费力杠杆；修筑更高的城墙可以扩大对抛射石块的阻挡范围，减少守城士兵被抛石直接击中的概率，因此应适当将城墙修高。
（2）梢从水平位置旋转90°，铜块上升的高度h=L₂=30cm=0.3m，克服铜块重力做的有用功：
$W_{有}=Gh=0.712\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=0.2136\ \mathrm{J}$
该过程的功率：
$P=\frac{W_{有}}{t}=\frac{0.2136\ \mathrm{J}}{0.1\ \mathrm{s}}=2.136\ \mathrm{W}$
（3）拉力竖直向下移动的距离s=L₁=10cm=0.1m，拉力做的总功：
$W_{总}=Fs=2.67\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}=0.267\ \mathrm{J}$
抛石机模型的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% = \frac{0.2136\ \mathrm{J}}{0.267\ \mathrm{J}} ×100\%=80\%$
（4）要让炮弹抛得更远，可以通过增大对金属环的拉力、增大金属环所在端“梢”的长度、适当减小铜块质量等方式实现，任选一条合理即可。
【答案】
(1) 费力 高 (2) 2.136 (3) 80 (4) 增大对金属环的拉力（合理即可）
【知识点】
杠杆分类，功与功率计算，机械效率
【点评】
本题以古代攻城武器抛石机为情境载体，将杠杆的分类判断、功和功率的计算、机械效率的计算等知识点结合起来，既考察了学生对基础物理概念的理解，也检验了学生对相关公式的应用能力，最后设置的开放性问题引导学生用物理知识解决实际优化问题，贴合生活实际，趣味性较强。
【难度系数】
0.7
