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14. 用如图甲所示的滑轮组提升物体M。卷扬机在绳子自由端施加拉力F,使物体M匀速上升,拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示,物体M移动的距离h随时间t的变化图像如图丙所示。已知物体M所受重力为240 N,忽略绳重及轮与轴之间的摩擦。下列说法正确的是 (
A.绳子自由端移动的速度为3 m/s
B.拉力F为300 N
C.滑轮组的机械效率为75%
D.动滑轮的重力为60 N
D
)A.绳子自由端移动的速度为3 m/s
B.拉力F为300 N
C.滑轮组的机械效率为75%
D.动滑轮的重力为60 N
答案
14. D
解析
【分析】
要解决本题，需结合滑轮组特点、功和机械效率公式，从图像中提取数据，逐一判断选项：
1. 先确定滑轮组的绳子段数：由图甲可知，动滑轮上承担物重的绳子段数$n=2$；
2. 分析图丙（物体上升高度随时间变化），计算物体上升速度，进而得到绳子自由端速度，判断选项A；
3. 分析图乙（拉力做功随时间变化），结合绳子自由端移动距离计算拉力，判断选项B；
4. 计算有用功和总功，求出机械效率，判断选项C；
5. 根据拉力与物重、动滑轮重的关系，计算动滑轮重力，判断选项D。
【解析】
1. 判断选项A：
由图丙，$t=8s$时物体上升高度$h=8m$，物体上升速度$v_{物}=\frac{h}{t}=\frac{8m}{8s}=1m/s$；
滑轮组绳子段数$n=2$，则绳子自由端速度$v_{绳}=n· v_{物}=2×1m/s=2m/s$，故A错误。
2. 判断选项B：
由图乙，$t=8s$时拉力做的总功$W_{总}=2400J$；
绳子自由端移动距离$s_{绳}=v_{绳}· t=2m/s×8s=16m$；
根据$W_{总}=F· s_{绳}$，得拉力$F=\frac{W_{总}}{s_{绳}}=\frac{2400J}{16m}=150N$，故B错误。
3. 判断选项C：
有用功$W_{有}=Gh=240N×8m=1920J$；
滑轮组机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1920J}{2400J}×100\%=80\%$，故C错误。
4. 判断选项D：
忽略绳重及轮与轴的摩擦，拉力$F=\frac{G+G_{动}}{n}$，变形得动滑轮重力：
$G_{动}=nF - G=2×150N -240N=60N$，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组的功、机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题结合图像考查滑轮组的综合计算，需准确提取图像中的时间、功、高度等数据，牢记滑轮组的速度、功、机械效率公式，是力学典型综合题，需细心分析。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合滑轮组特点、功和机械效率公式，从图像中提取数据，逐一判断选项：
1. 先确定滑轮组的绳子段数：由图甲可知，动滑轮上承担物重的绳子段数$n=2$；
2. 分析图丙（物体上升高度随时间变化），计算物体上升速度，进而得到绳子自由端速度，判断选项A；
3. 分析图乙（拉力做功随时间变化），结合绳子自由端移动距离计算拉力，判断选项B；
4. 计算有用功和总功，求出机械效率，判断选项C；
5. 根据拉力与物重、动滑轮重的关系，计算动滑轮重力，判断选项D。
【解析】
1. 判断选项A：
由图丙，$t=8s$时物体上升高度$h=8m$，物体上升速度$v_{物}=\frac{h}{t}=\frac{8m}{8s}=1m/s$；
滑轮组绳子段数$n=2$，则绳子自由端速度$v_{绳}=n· v_{物}=2×1m/s=2m/s$，故A错误。
2. 判断选项B：
由图乙，$t=8s$时拉力做的总功$W_{总}=2400J$；
绳子自由端移动距离$s_{绳}=v_{绳}· t=2m/s×8s=16m$；
根据$W_{总}=F· s_{绳}$，得拉力$F=\frac{W_{总}}{s_{绳}}=\frac{2400J}{16m}=150N$，故B错误。
3. 判断选项C：
有用功$W_{有}=Gh=240N×8m=1920J$；
滑轮组机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1920J}{2400J}×100\%=80\%$，故C错误。
4. 判断选项D：
忽略绳重及轮与轴的摩擦，拉力$F=\frac{G+G_{动}}{n}$，变形得动滑轮重力：
$G_{动}=nF - G=2×150N -240N=60N$，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组的功、机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题结合图像考查滑轮组的综合计算，需准确提取图像中的时间、功、高度等数据，牢记滑轮组的速度、功、机械效率公式，是力学典型综合题，需细心分析。
【难度系数】
0.5
15.(双选)一位建筑工人使用如图所示的装置,把建筑材料运送到楼上。当人对绳子的拉力为40 N时,质量为1 kg的吊篮和6 kg材料在拉力的作用下匀速上升了3 m,用时15 s。不计绳重和摩擦,g取10 N/ kg。下列说法正确的 (
A.绳子自由端被拉下来的距离是9 m
B.工人做功的功率是16 W
C.工人做的有用功是210 J
D.若用该装置提升重力更大的材料,其机械效率会提高
BD
)A.绳子自由端被拉下来的距离是9 m
B.工人做功的功率是16 W
C.工人做的有用功是210 J
D.若用该装置提升重力更大的材料,其机械效率会提高
答案
15. BD
解析
【分析】
要解决这道滑轮组的题目，需先确定承担物重的绳子段数，再结合功、功率、机械效率的公式逐一分析选项：首先计算总重力和动滑轮重力，明确滑轮组的绳子段数n；再分别对每个选项，用对应公式推导验证，区分有用功、总功，掌握机械效率的影响规律。
【解析】
1. 计算总重力与动滑轮重力：
吊篮和材料的总质量$m_{总}=1kg+6kg=7kg$，总重力$G_{总}=m_{总}g=7kg×10N/kg=70N$；
不计绳重和摩擦，拉力$F=\frac{G_{总}+G_{动}}{n}$，由滑轮组绕法可知动滑轮上的绳子段数$n=2$，因此动滑轮重力$G_{动}=2F-G_{总}=2×40N-70N=10N$。
2. 分析各选项：
选项A：绳子自由端移动距离$s=nh=2×3m=6m≠9m$，A错误；
选项B：工人做的总功$W_{总}=Fs=40N×6m=240J$，功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{240J}{15s}=16W$，B正确；
选项C：有用功是提升材料做的功，材料重力$G_{材}=6kg×10N/kg=60N$，$W_{有}=G_{材}h=60N×3m=180J≠210J$，C错误；
选项D：机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G_{材}h}{(G_{材}+G_{动})h}=\frac{G_{材}}{G_{材}+G_{动}}=\frac{1}{1+\frac{G_{动}}{G_{材}}}$，当提升的材料重力$G_{材}$增大时，$\frac{G_{动}}{G_{材}}$减小，机械效率$\eta$提高，D正确。
【答案】
BD
【知识点】
滑轮组的功、功率、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算，需明确绳子段数的判断，区分有用功与总功，掌握机械效率的影响因素，是易混淆的基础题型，需细心对应物理量关系。
【难度系数】
0.5
要解决这道滑轮组的题目，需先确定承担物重的绳子段数，再结合功、功率、机械效率的公式逐一分析选项：首先计算总重力和动滑轮重力，明确滑轮组的绳子段数n；再分别对每个选项，用对应公式推导验证，区分有用功、总功，掌握机械效率的影响规律。
【解析】
1. 计算总重力与动滑轮重力：
吊篮和材料的总质量$m_{总}=1kg+6kg=7kg$，总重力$G_{总}=m_{总}g=7kg×10N/kg=70N$；
不计绳重和摩擦，拉力$F=\frac{G_{总}+G_{动}}{n}$，由滑轮组绕法可知动滑轮上的绳子段数$n=2$，因此动滑轮重力$G_{动}=2F-G_{总}=2×40N-70N=10N$。
2. 分析各选项：
选项A：绳子自由端移动距离$s=nh=2×3m=6m≠9m$，A错误；
选项B：工人做的总功$W_{总}=Fs=40N×6m=240J$，功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{240J}{15s}=16W$，B正确；
选项C：有用功是提升材料做的功，材料重力$G_{材}=6kg×10N/kg=60N$，$W_{有}=G_{材}h=60N×3m=180J≠210J$，C错误；
选项D：机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G_{材}h}{(G_{材}+G_{动})h}=\frac{G_{材}}{G_{材}+G_{动}}=\frac{1}{1+\frac{G_{动}}{G_{材}}}$，当提升的材料重力$G_{材}$增大时，$\frac{G_{动}}{G_{材}}$减小，机械效率$\eta$提高，D正确。
【答案】
BD
【知识点】
滑轮组的功、功率、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算，需明确绳子段数的判断，区分有用功与总功，掌握机械效率的影响因素，是易混淆的基础题型，需细心对应物理量关系。
【难度系数】
0.5
1.(2026·河北)白洋淀雁翎队成立于1939年秋,他们划船出没于芦苇荡,善于水上游击,被誉为“淀上神兵”。图甲中队员划船时的船桨是一种
甲 乙
费力
(填“省力”或“费力”)杠杆。图乙中拔钉子时的羊角锤不是
(填“是”或“不是”)这类杠杆。甲 乙
答案
1. 费力 不是
解析
【分析】要判断杠杆类型，需依据动力臂与阻力臂的大小关系：动力臂小于阻力臂的是费力杠杆，动力臂大于阻力臂的是省力杠杆。分析船桨：划船时，船桨的支点在与船连接的位置，手施加的动力作用点靠近支点，水对桨的阻力作用点远离支点，因此动力臂小于阻力臂，船桨属于费力杠杆。分析羊角锤拔钉子：羊角锤的支点在与地面接触的位置，手施加的动力作用在锤柄末端，钉子对锤的阻力作用在锤头弯曲处，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，因此不是费力杠杆。
【解析】根据杠杆分类规则：动力臂＜阻力臂为费力杠杆，动力臂＞阻力臂为省力杠杆。①船桨使用时，动力臂（手到支点的距离）小于阻力臂（桨端到支点的距离），故为费力杠杆；②羊角锤拔钉子时，动力臂（锤柄末端到支点的距离）大于阻力臂（锤头与钉子接触处到支点的距离），属于省力杠杆，因此不是费力杠杆。
【答案】费力；不是
【知识点】杠杆的分类
【点评】本题考查杠杆类型的判断，核心是准确识别动力臂和阻力臂并比较大小，属于基础概念题，难度较低。
【难度系数】0.7
【解析】根据杠杆分类规则：动力臂＜阻力臂为费力杠杆，动力臂＞阻力臂为省力杠杆。①船桨使用时，动力臂（手到支点的距离）小于阻力臂（桨端到支点的距离），故为费力杠杆；②羊角锤拔钉子时，动力臂（锤柄末端到支点的距离）大于阻力臂（锤头与钉子接触处到支点的距离），属于省力杠杆，因此不是费力杠杆。
【答案】费力；不是
【知识点】杠杆的分类
【点评】本题考查杠杆类型的判断，核心是准确识别动力臂和阻力臂并比较大小，属于基础概念题，难度较低。
【难度系数】0.7
2.(2024·安徽)如图甲所示,用核桃钳夹核桃时,用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆,若$F_1=20\ \mathrm{N}, l_1=10\ \mathrm{cm}, l_2=4\ \mathrm{cm}$,忽略杠杆自身的重力,则$F_2$的大小为
50
N。答案
2. 50
解析
【分析】本题考查杠杆平衡条件的应用，解题时需先确定杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂，再利用杠杆平衡条件（动力×动力臂=阻力×阻力臂）进行计算。由图乙可知，A为杠杆的支点，$F_1$对应的阻力臂为$l_1$，$F_2$对应的动力臂为$l_2$，代入公式即可求出$F_2$的大小。
【解析】根据杠杆平衡条件：$ F_1 l_1 = F_2 l_2 $，变形得：$ F_2 = \frac{F_1 l_1}{l_2} $。将已知数据$ F_1=20\ \mathrm{N} $，$ l_1=10\ \mathrm{cm} $，$ l_2=4\ \mathrm{cm} $代入公式，计算得：$ F_2 = \frac{20\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{cm}}{4\ \mathrm{cm}} = 50\ \mathrm{N} $。
【答案】50
【知识点】杠杆平衡条件
【点评】本题是对杠杆平衡条件的基础应用，难度较低，关键在于正确识别动力臂与阻力臂，直接代入公式计算即可，属于学生应掌握的基础题型。
【难度系数】0.7
【解析】根据杠杆平衡条件：$ F_1 l_1 = F_2 l_2 $，变形得：$ F_2 = \frac{F_1 l_1}{l_2} $。将已知数据$ F_1=20\ \mathrm{N} $，$ l_1=10\ \mathrm{cm} $，$ l_2=4\ \mathrm{cm} $代入公式，计算得：$ F_2 = \frac{20\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{cm}}{4\ \mathrm{cm}} = 50\ \mathrm{N} $。
【答案】50
【知识点】杠杆平衡条件
【点评】本题是对杠杆平衡条件的基础应用，难度较低，关键在于正确识别动力臂与阻力臂，直接代入公式计算即可，属于学生应掌握的基础题型。
【难度系数】0.7
3. (2026·天津)小明用图示的装置进行上肢力量训练。图中A是
定
（填“定”或“动”）滑轮；用此装置匀速提起重400 N的物体，需要400
N的拉力。（不计摩擦和绳重）答案
3. 定 400
解析
【分析】要确定滑轮类型，需依据滑轮轴的运动状态判断：轴固定不动的是定滑轮，轴随物体一起运动的是动滑轮。图中滑轮的轴固定在上方支架，位置不随物体移动，因此是定滑轮。定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不省力，只能改变力的方向，所以匀速提起物体时，拉力大小等于物体的重力。
【解析】1. 判断滑轮类型：图示滑轮的轴固定在顶部支架，不随物体运动，属于定滑轮。2. 计算拉力：定滑轮不省力，不计摩擦和绳重时，拉力与物体重力大小相等，已知物体重400N，因此拉力为400N。
【答案】定；400
【知识点】定滑轮特点，滑轮分类
【点评】本题考查定滑轮的基础概念与特性，属于简单基础题，需准确区分定、动滑轮的特征，牢记定滑轮不省力的性质。
【难度系数】0.2
【解析】1. 判断滑轮类型：图示滑轮的轴固定在顶部支架，不随物体运动，属于定滑轮。2. 计算拉力：定滑轮不省力，不计摩擦和绳重时，拉力与物体重力大小相等，已知物体重400N，因此拉力为400N。
【答案】定；400
【知识点】定滑轮特点，滑轮分类
【点评】本题考查定滑轮的基础概念与特性，属于简单基础题，需准确区分定、动滑轮的特征，牢记定滑轮不省力的性质。
【难度系数】0.2
4.(2026·山西)一双筷子,映射着东方的哲学与礼仪,也蕴藏着古人利用杠杆原理的智慧。如图所示,使用筷子夹取食物时,筷子是 (
A.省力杠杆,省力但费距离
B.费力杠杆,费力但省距离
C.等臂杠杆,不省力也不省距离
D.费力杠杆,既费力也费距离
B
)A.省力杠杆,省力但费距离
B.费力杠杆,费力但省距离
C.等臂杠杆,不省力也不省距离
D.费力杠杆,既费力也费距离
答案
4. B
解析
【分析】
要判断筷子属于哪种杠杆，需先确定杠杆的支点、动力臂和阻力臂。使用筷子夹食物时，支点是手握住筷子的位置；动力是手对筷子施加的力，动力臂是支点到动力作用线的距离；阻力是食物对筷子的作用力，阻力臂是支点到阻力作用线的距离。通过对比动力臂与阻力臂的大小关系，结合杠杆分类的规则即可得出结论。
【解析】
使用筷子夹取食物时，支点为手握住筷子的点，动力作用在筷子上部，动力臂较短；阻力是食物对筷子的力，作用在筷子前端，阻力臂较长。由于动力臂小于阻力臂，因此筷子是费力杠杆，费力但省距离，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
杠杆分类、费力杠杆特点
【点评】
本题结合生活中常见的筷子，考查杠杆的分类，核心是判断动力臂与阻力臂的大小关系，属于联系生活的基础题，学生易掌握。
【难度系数】
0.5
要判断筷子属于哪种杠杆，需先确定杠杆的支点、动力臂和阻力臂。使用筷子夹食物时，支点是手握住筷子的位置；动力是手对筷子施加的力，动力臂是支点到动力作用线的距离；阻力是食物对筷子的作用力，阻力臂是支点到阻力作用线的距离。通过对比动力臂与阻力臂的大小关系，结合杠杆分类的规则即可得出结论。
【解析】
使用筷子夹取食物时，支点为手握住筷子的点，动力作用在筷子上部，动力臂较短；阻力是食物对筷子的力，作用在筷子前端，阻力臂较长。由于动力臂小于阻力臂，因此筷子是费力杠杆，费力但省距离，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
杠杆分类、费力杠杆特点
【点评】
本题结合生活中常见的筷子，考查杠杆的分类，核心是判断动力臂与阻力臂的大小关系，属于联系生活的基础题，学生易掌握。
【难度系数】
0.5
