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14. 如图所示,重为 $ 50\ N $ 的物体 $ A $ 在 $ 5\ N $ 的拉力作用下沿水平面做匀速直线运动。已知滑轮组的机械效率为 $ 80\% $,物体以 $ 2\ m/s $ 的速度沿水平地面向左匀速运动了 $ 10\ s $。下列分析计算正确的是( )
A.绳子端移动的距离为 $ 20\ m $
B.物体受到的摩擦力为 $ 15\ N $
C.拉力 $ F $ 做功的功率为 $ 30\ W $
D.拉力 $ F $ 所做的有用功为 $ 300\ J $
A.绳子端移动的距离为 $ 20\ m $
B.物体受到的摩擦力为 $ 15\ N $
C.拉力 $ F $ 做功的功率为 $ 30\ W $
D.拉力 $ F $ 所做的有用功为 $ 300\ J $
答案
C
解析
【解析】
1. 计算物体移动的距离：$s_{物}=v_{物}t=2\ m/s×10\ s=20\ m$，由图知滑轮组中$n=3$，则绳子端移动的距离$s_{绳}=3s_{物}=3×20\ m=60\ m$，故A错误。
2. 由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{fs_{物}}{Fs_{绳}}=\frac{fs_{物}}{F×3s_{物}}=\frac{f}{3F}$，可得物体受到的摩擦力$f=3F\eta=3×5\ N×80\%=12\ N$，故B错误。
3. 绳子端移动的速度$v_{绳}=3v_{物}=3×2\ m/s=6\ m/s$，拉力$F$做功的功率$P=Fv_{绳}=5\ N×6\ m/s=30\ W$，故C正确。
4. 拉力做的有用功$W_{有}=fs_{物}=12\ N×20\ m=240\ J$，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组的机械效率，功率的计算，功的计算
【点评】
本题考查水平滑轮组的综合计算，需明确有用功为克服摩擦力做的功，正确判断绳子段数是解题关键，同时要熟练掌握机械效率、功、功率的计算公式。
【难度系数】
0.6
1. 计算物体移动的距离：$s_{物}=v_{物}t=2\ m/s×10\ s=20\ m$，由图知滑轮组中$n=3$，则绳子端移动的距离$s_{绳}=3s_{物}=3×20\ m=60\ m$，故A错误。
2. 由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{fs_{物}}{Fs_{绳}}=\frac{fs_{物}}{F×3s_{物}}=\frac{f}{3F}$，可得物体受到的摩擦力$f=3F\eta=3×5\ N×80\%=12\ N$，故B错误。
3. 绳子端移动的速度$v_{绳}=3v_{物}=3×2\ m/s=6\ m/s$，拉力$F$做功的功率$P=Fv_{绳}=5\ N×6\ m/s=30\ W$，故C正确。
4. 拉力做的有用功$W_{有}=fs_{物}=12\ N×20\ m=240\ J$，故D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组的机械效率，功率的计算，功的计算
【点评】
本题考查水平滑轮组的综合计算，需明确有用功为克服摩擦力做的功，正确判断绳子段数是解题关键，同时要熟练掌握机械效率、功、功率的计算公式。
【难度系数】
0.6
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
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
BD
解析
【解析】
1. 由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数$ n=2 $。
2. 分析选项A：绳子自由端移动距离$ s=nh=2×3m=6m $，A错误。
3. 分析选项B：工人做的总功$ W_{总}=Fs=40N×6m=240J $，功率$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{240J}{15s}=16W $，B正确。
4. 分析选项C：有用功是提升材料做的功，材料重力$ G_{材}=m_{材}g=6kg×10N/kg=60N $，有用功$ W_{有}=G_{材}h=60N×3m=180J $，C错误。
5. 分析选项D：不计绳重和摩擦，机械效率$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G}{G+G_{动}} $，提升重力更大的材料时，$ G $增大，机械效率会提高，D正确。
【答案】
BD
【知识点】
滑轮组的功与功率；机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的功、功率及机械效率的计算，需明确有用功、总功的计算，以及机械效率的影响因素，掌握滑轮组的特点是解题关键。
【难度系数】
0.6
1. 由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数$ n=2 $。
2. 分析选项A：绳子自由端移动距离$ s=nh=2×3m=6m $，A错误。
3. 分析选项B：工人做的总功$ W_{总}=Fs=40N×6m=240J $，功率$ P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{240J}{15s}=16W $，B正确。
4. 分析选项C：有用功是提升材料做的功，材料重力$ G_{材}=m_{材}g=6kg×10N/kg=60N $，有用功$ W_{有}=G_{材}h=60N×3m=180J $，C错误。
5. 分析选项D：不计绳重和摩擦，机械效率$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G}{G+G_{动}} $，提升重力更大的材料时，$ G $增大，机械效率会提高，D正确。
【答案】
BD
【知识点】
滑轮组的功与功率；机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的功、功率及机械效率的计算，需明确有用功、总功的计算，以及机械效率的影响因素，掌握滑轮组的特点是解题关键。
【难度系数】
0.6
1.(2023·武威)如图所示是三种类型的剪刀,为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀,你会选择______(选填“甲”“乙”或“丙”)剪刀,这样选择是为了______(选填“省力”“省距离”或“省功”)。
答案
甲
省力
省力
解析
【解析】
剪铁皮需要省力，根据杠杆原理，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆。甲剪刀的手柄（动力臂）较长，刀刃（阻力臂）较短，属于省力杠杆，适合剪铁皮，选择它可以省力。
【答案】
甲；省力
【知识点】
杠杆的分类、省力杠杆应用
【点评】
本题结合生活实际，考查杠杆的分类及应用，需明确省力杠杆的特点，能根据需求选择合适的工具。
【难度系数】
0.8
剪铁皮需要省力，根据杠杆原理，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆。甲剪刀的手柄（动力臂）较长，刀刃（阻力臂）较短，属于省力杠杆，适合剪铁皮，选择它可以省力。
【答案】
甲；省力
【知识点】
杠杆的分类、省力杠杆应用
【点评】
本题结合生活实际，考查杠杆的分类及应用，需明确省力杠杆的特点，能根据需求选择合适的工具。
【难度系数】
0.8
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\ N $,$ l_{1}= 10\ cm $,$ l_{2}= 4\ cm $,忽略杠杆自身的重力,则 $ F_{2} $ 的大小为______$ N $。
答案
50
解析
【解析】
根据杠杆的平衡条件 $ F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2} $，可得：
$ F_{2}=\frac{F_{1}l_{1}}{l_{2}}=\frac{20\ N × 10\ cm}{4\ cm}=50\ N $
【答案】
50
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键是找准力和对应的力臂，代入公式计算即可，难度不大。
【难度系数】
0.7
根据杠杆的平衡条件 $ F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2} $，可得：
$ F_{2}=\frac{F_{1}l_{1}}{l_{2}}=\frac{20\ N × 10\ cm}{4\ cm}=50\ N $
【答案】
50
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键是找准力和对应的力臂，代入公式计算即可，难度不大。
【难度系数】
0.7
3.(2023·枣庄)壮丽辉煌的咸阳宫曾巍然矗立于八百里秦川,司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时搬动巨大木料的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起,垫上圆木,以便将其移到其他地方。请分析：
(1)支架上的横杆其实是______(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
(2)如果他们无法将巨木抬起,请你提出一个抬起巨木的改进方案：____。
(1)支架上的横杆其实是______(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
(2)如果他们无法将巨木抬起,请你提出一个抬起巨木的改进方案：____。
答案
省力
将支架支点左移
将支架支点左移
解析
【解析】
(1) 支架上的横杆作为杠杆，其动力臂大于阻力臂，根据杠杆的分类，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，因此横杆是省力杠杆。
(2) 根据杠杆平衡条件，要更省力地抬起巨木，可将支架支点左移，这样能增大动力臂、减小阻力臂，从而减小所需的动力，便于抬起巨木。
【答案】
(1) 省力
(2) 将支架支点左移（合理即可）
【知识点】
杠杆的分类、杠杆平衡条件的应用
【点评】
本题结合古代劳动场景考查杠杆的相关知识，体现了物理知识在生活中的实际应用，有助于提升学生运用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.7
(1) 支架上的横杆作为杠杆，其动力臂大于阻力臂，根据杠杆的分类，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，因此横杆是省力杠杆。
(2) 根据杠杆平衡条件，要更省力地抬起巨木，可将支架支点左移，这样能增大动力臂、减小阻力臂，从而减小所需的动力，便于抬起巨木。
【答案】
(1) 省力
(2) 将支架支点左移（合理即可）
【知识点】
杠杆的分类、杠杆平衡条件的应用
【点评】
本题结合古代劳动场景考查杠杆的相关知识，体现了物理知识在生活中的实际应用，有助于提升学生运用物理知识解决实际问题的能力。
【难度系数】
0.7
