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1. 工人师傅用独轮车搬运砖块，车和砖块所受的重力$G=1200\ \mathrm{N}$，有关尺寸如图所示。工人师傅推车时，人手竖直向上的力$F$的大小是（）
A.350 N
B.360 N
C.400 N
D.500 N
A.350 N
B.360 N
C.400 N
D.500 N
答案
B
解析
【分析】首先明确独轮车属于杠杆，支点为车轮的轴。解题思路：1. 确定杠杆的支点；2. 找出动力F的动力臂（支点到F作用线的距离）和阻力G的阻力臂（支点到G作用线的距离）；3. 利用杠杆平衡条件计算动力F的大小。
【解析】根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即 $ F · L_F = G · L_G $。由图可知，动力臂 $ L_F = 1\ \mathrm{m} $，阻力臂 $ L_G = 0.3\ \mathrm{m} $，阻力 $ G = 1200\ \mathrm{N} $，代入公式得：$ F = \frac{G · L_G}{L_F} = \frac{1200\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{m}} = 360\ \mathrm{N} $。
【答案】B
【知识点】杠杆平衡条件
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，解题关键是准确识别动力臂与阻力臂，属于基础题型，难度较低。
【难度系数】0.7
【解析】根据杠杆平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即 $ F · L_F = G · L_G $。由图可知，动力臂 $ L_F = 1\ \mathrm{m} $，阻力臂 $ L_G = 0.3\ \mathrm{m} $，阻力 $ G = 1200\ \mathrm{N} $，代入公式得：$ F = \frac{G · L_G}{L_F} = \frac{1200\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{m}} = 360\ \mathrm{N} $。
【答案】B
【知识点】杠杆平衡条件
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，解题关键是准确识别动力臂与阻力臂，属于基础题型，难度较低。
【难度系数】0.7
2. 下列有关功率和机械效率的说法，正确的是（）
A.做相同的功，用时短的机械功率小
B.机械做功越快，功率一定越大
C.机械的功率越大，机械效率越高
D.机械做的有用功越多，机械效率越高
A.做相同的功，用时短的机械功率小
B.机械做功越快，功率一定越大
C.机械的功率越大，机械效率越高
D.机械做的有用功越多，机械效率越高
答案
B
解析
【分析】
要解决这道题，需明确功率和机械效率的定义及本质区别：功率是描述机械做功快慢的物理量，公式为$P=\frac{W}{t}$；机械效率是有用功与总功的比值，公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$。接下来逐个分析选项：
1. 选项A：根据功率公式，当功$W$相同时，时间$t$越短，功率$P$越大，而非越小，故A错误；
2. 选项B：功率的物理意义就是表示机械做功的快慢，所以做功越快，功率一定越大，故B正确；
3. 选项C：功率和机械效率是两个独立的物理量，功率大仅说明做功快，与机械效率（有用功占总功的比例）无关，功率大的机械效率不一定高，故C错误；
4. 选项D：机械效率由有用功和总功共同决定，仅有用功多，若总功也很大，机械效率不一定高，故D错误。
【解析】
本题考查功率与机械效率的概念辨析：
功率的定义：单位时间内完成的功，反映做功的快慢，公式为$P=\frac{W}{t}$；
机械效率的定义：有用功跟总功的比值，反映机械性能的优劣，公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$。
对各选项逐一判断：
A选项：由$P=\frac{W}{t}$，$W$相同，$t$越小则$P$越大，故A错误；
B选项：功率是描述做功快慢的物理量，做功越快，功率越大，故B正确；
C选项：功率与机械效率无直接关联，功率大不代表机械效率高，故C错误；
D选项：机械效率取决于有用功和总功的比值，仅有用功多无法确定效率高低，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
功率的概念、机械效率的概念
【点评】
本题为基础概念辨析题，需准确区分功率（做功快慢）和机械效率（有用功占比）的物理意义，避免混淆两者的定义及影响因素，侧重对基本概念的理解，难度较低。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需明确功率和机械效率的定义及本质区别：功率是描述机械做功快慢的物理量，公式为$P=\frac{W}{t}$；机械效率是有用功与总功的比值，公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$。接下来逐个分析选项：
1. 选项A：根据功率公式，当功$W$相同时，时间$t$越短，功率$P$越大，而非越小，故A错误；
2. 选项B：功率的物理意义就是表示机械做功的快慢，所以做功越快，功率一定越大，故B正确；
3. 选项C：功率和机械效率是两个独立的物理量，功率大仅说明做功快，与机械效率（有用功占总功的比例）无关，功率大的机械效率不一定高，故C错误；
4. 选项D：机械效率由有用功和总功共同决定，仅有用功多，若总功也很大，机械效率不一定高，故D错误。
【解析】
本题考查功率与机械效率的概念辨析：
功率的定义：单位时间内完成的功，反映做功的快慢，公式为$P=\frac{W}{t}$；
机械效率的定义：有用功跟总功的比值，反映机械性能的优劣，公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$。
对各选项逐一判断：
A选项：由$P=\frac{W}{t}$，$W$相同，$t$越小则$P$越大，故A错误；
B选项：功率是描述做功快慢的物理量，做功越快，功率越大，故B正确；
C选项：功率与机械效率无直接关联，功率大不代表机械效率高，故C错误；
D选项：机械效率取决于有用功和总功的比值，仅有用功多无法确定效率高低，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
功率的概念、机械效率的概念
【点评】
本题为基础概念辨析题，需准确区分功率（做功快慢）和机械效率（有用功占比）的物理意义，避免混淆两者的定义及影响因素，侧重对基本概念的理解，难度较低。
【难度系数】
0.6
3. 如图所示的各种工具，正常使用时省力的是（）
A.定滑轮
B.动滑轮
C.筷子
D.食品夹
A.定滑轮
B.动滑轮
C.筷子
D.食品夹
答案
B
解析
【分析】
判断工具是否省力，需明确各类简单机械的工作特点：定滑轮是等臂杠杆，不省力；动滑轮是省力杠杆，能省力；筷子、食品夹是费力杠杆，费力。解题时逐一分析每个选项的机械类型和特点，选出省力的工具。
【解析】
A. 定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不省力也不费力，仅能改变力的方向，不符合“省力”要求；
B. 动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用时可省力，符合题意；
C. 筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力，不符合；
D. 食品夹使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力，不符合。
【答案】
B
【知识点】
杠杆分类、定滑轮特点、动滑轮特点
【点评】
本题考查简单机械的省力判断，属于基础题型，需掌握各类简单机械的实质，难度较低。
【难度系数】
0.7
判断工具是否省力，需明确各类简单机械的工作特点：定滑轮是等臂杠杆，不省力；动滑轮是省力杠杆，能省力；筷子、食品夹是费力杠杆，费力。解题时逐一分析每个选项的机械类型和特点，选出省力的工具。
【解析】
A. 定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不省力也不费力，仅能改变力的方向，不符合“省力”要求；
B. 动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用时可省力，符合题意；
C. 筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力，不符合；
D. 食品夹使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力，不符合。
【答案】
B
【知识点】
杠杆分类、定滑轮特点、动滑轮特点
【点评】
本题考查简单机械的省力判断，属于基础题型，需掌握各类简单机械的实质，难度较低。
【难度系数】
0.7
4. 如图所示，用动滑轮将重 400 N 的物体在 8 s 内匀速竖直提升了 0.8 m，拉力 F 为250 N，不计绳重和摩擦。则在此过程中，下列说法正确的是（）
A.有用功为 200 J
B.动滑轮重 150 N
C.动滑轮的机械效率为 80%
D.拉力 F 的功率为 25 W
A.有用功为 200 J
B.动滑轮重 150 N
C.动滑轮的机械效率为 80%
D.拉力 F 的功率为 25 W
答案
C
解析
【分析】
本题考查动滑轮相关的功、机械效率、功率及动滑轮重力的计算，需先确定动滑轮承担物重的绳子段数，再结合对应公式逐一分析选项，明确有用功、总功、机械效率等概念的区别。
【解析】
由图可知，动滑轮承担物重的绳子段数$n=2$，物体上升高度$h=0.8m$，则绳子自由端移动距离$s=nh=2×0.8m=1.6m$。
选项A：有用功$W_{有}=Gh=400N×0.8m=320J≠200J$，A错误；
选项B：不计绳重和摩擦，拉力$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$，则动滑轮重力$G_{动}=nF - G_{物}=2×250N - 400N=100N≠150N$，B错误；
选项C：总功$W_{总}=Fs=250N×1.6m=400J$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{320J}{400J}×100\%=80\%$，C正确；
选项D：拉力的功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{400J}{8s}=50W≠25W$，D错误。
【答案】
C
【知识点】
动滑轮的功、机械效率、功率计算
【点评】
本题需掌握动滑轮的核心公式，区分有用功与总功，易错点为绳子段数的判断及各物理量公式的应用，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查动滑轮相关的功、机械效率、功率及动滑轮重力的计算，需先确定动滑轮承担物重的绳子段数，再结合对应公式逐一分析选项，明确有用功、总功、机械效率等概念的区别。
【解析】
由图可知，动滑轮承担物重的绳子段数$n=2$，物体上升高度$h=0.8m$，则绳子自由端移动距离$s=nh=2×0.8m=1.6m$。
选项A：有用功$W_{有}=Gh=400N×0.8m=320J≠200J$，A错误；
选项B：不计绳重和摩擦，拉力$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$，则动滑轮重力$G_{动}=nF - G_{物}=2×250N - 400N=100N≠150N$，B错误；
选项C：总功$W_{总}=Fs=250N×1.6m=400J$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{320J}{400J}×100\%=80\%$，C正确；
选项D：拉力的功率$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{400J}{8s}=50W≠25W$，D错误。
【答案】
C
【知识点】
动滑轮的功、机械效率、功率计算
【点评】
本题需掌握动滑轮的核心公式，区分有用功与总功，易错点为绳子段数的判断及各物理量公式的应用，整体难度适中。
【难度系数】
0.6
5. 小明同学用同一个滑轮分别组成图甲、乙两种装置提升同一物体，物重远大于滑轮自重。若他匀速提升物体的高度相同，不计摩擦和绳重，则拉力$F_{甲}\_\_\_\_\_\_F_{乙}$，他对物体做的有用功$W_{甲}\_\_\_\_\_\_W_{乙}$，两种装置的机械效率$\eta_{甲}\_\_\_\_\_\_\eta_{乙}$。（均选填“＞” “＜”或“=”）
第5题图 第6题图 第7题图
第5题图 第6题图 第7题图
答案
＞；=；＞
解析
【分析】
要解决这道题，需先判断甲、乙装置的滑轮类型，再结合定滑轮、动滑轮的特点，有用功、机械效率的相关知识分析：①甲是定滑轮，不省力；乙是动滑轮，能省一半力，由此比较拉力大小；②有用功是提升物体做的功，公式为$W_{有用}=Gh$，同一物体、提升高度相同，可比较有用功；③不计摩擦和绳重，定滑轮无额外功，动滑轮需克服滑轮自重做额外功，结合机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$比较机械效率。
【解析】
1. 比较拉力：甲装置是定滑轮，定滑轮的特点是不省力，只能改变力的方向，因此匀速提升物体时，拉力$F_{甲}=G$（$G$为物重）；乙装置是动滑轮，动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，能省一半力，因此拉力$F_{乙}=\frac{G}{2}$，故$F_{甲}＞F_{乙}$。
2. 比较有用功：有用功是对物体做的功，公式为$W_{有用}=Gh$，题目中是同一物体，物重$G$相同，匀速提升的高度$h$相同，因此$W_{甲}=Gh$，$W_{乙}=Gh$，故$W_{甲}=W_{乙}$。
3. 比较机械效率：不计摩擦和绳重，定滑轮提升物体时，额外功为0（不需要克服滑轮自重做功），总功等于有用功；动滑轮提升物体时，需要克服滑轮自重做额外功，总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$，总功大于有用功。根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，有用功相同时，总功越小，机械效率越高，因此$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$。
【答案】
＞；=；＞
【知识点】
定滑轮特点；动滑轮特点；机械效率
【点评】
本题考查定滑轮、动滑轮的特点及有用功、机械效率的计算，属于基础题型，需明确定动滑轮的区别，理解有用功和额外功对机械效率的影响，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需先判断甲、乙装置的滑轮类型，再结合定滑轮、动滑轮的特点，有用功、机械效率的相关知识分析：①甲是定滑轮，不省力；乙是动滑轮，能省一半力，由此比较拉力大小；②有用功是提升物体做的功，公式为$W_{有用}=Gh$，同一物体、提升高度相同，可比较有用功；③不计摩擦和绳重，定滑轮无额外功，动滑轮需克服滑轮自重做额外功，结合机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$比较机械效率。
【解析】
1. 比较拉力：甲装置是定滑轮，定滑轮的特点是不省力，只能改变力的方向，因此匀速提升物体时，拉力$F_{甲}=G$（$G$为物重）；乙装置是动滑轮，动滑轮实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，能省一半力，因此拉力$F_{乙}=\frac{G}{2}$，故$F_{甲}＞F_{乙}$。
2. 比较有用功：有用功是对物体做的功，公式为$W_{有用}=Gh$，题目中是同一物体，物重$G$相同，匀速提升的高度$h$相同，因此$W_{甲}=Gh$，$W_{乙}=Gh$，故$W_{甲}=W_{乙}$。
3. 比较机械效率：不计摩擦和绳重，定滑轮提升物体时，额外功为0（不需要克服滑轮自重做功），总功等于有用功；动滑轮提升物体时，需要克服滑轮自重做额外功，总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$，总功大于有用功。根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，有用功相同时，总功越小，机械效率越高，因此$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$。
【答案】
＞；=；＞
【知识点】
定滑轮特点；动滑轮特点；机械效率
【点评】
本题考查定滑轮、动滑轮的特点及有用功、机械效率的计算，属于基础题型，需明确定动滑轮的区别，理解有用功和额外功对机械效率的影响，难度适中。
【难度系数】
0.6
6. 如图所示，用滑轮组将重力为 450 N 的重物匀速提升 2 m，所用拉力 F 为 2000 N，则滑轮组做的总功为$ \underline{\qquad\qquad\qquad\qquad} J$，机械效率为$ \underline{\qquad\qquad\qquad\qquad}$。
答案
12000；7.5%
解析
【分析】
要解决这个问题，首先需确定滑轮组中承担物重的绳子段数$n$，再根据公式计算总功、有用功，最后求出机械效率。步骤为：1. 数出动滑轮上的绳子段数$n$；2. 计算绳子自由端移动的距离$s=nh$；3. 总功$W_{总}=Fs$；4. 有用功$W_{有}=Gh$；5. 机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$。
【解析】
1. 确定承担物重的绳子段数：由图可知，动滑轮上有$3$段绳子，即$n=3$。
2. 计算绳子自由端移动的距离：$s=nh=3×2\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$。
3. 计算总功：$W_{总}=Fs=2000\ \mathrm{N}×6\ \mathrm{m}=12000\ \mathrm{J}$。
4. 计算有用功：$W_{有}=Gh=450\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=900\ \mathrm{J}$。
5. 计算机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{900\ \mathrm{J}}{12000\ \mathrm{J}}×100\%=7.5\%$。
【答案】
12000；7.5%
【知识点】
滑轮组总功、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组总功和机械效率的计算，核心是确定承担物重的绳子段数，属于基础计算题型，需注意公式的正确应用。
【难度系数】
0.6
要解决这个问题，首先需确定滑轮组中承担物重的绳子段数$n$，再根据公式计算总功、有用功，最后求出机械效率。步骤为：1. 数出动滑轮上的绳子段数$n$；2. 计算绳子自由端移动的距离$s=nh$；3. 总功$W_{总}=Fs$；4. 有用功$W_{有}=Gh$；5. 机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$。
【解析】
1. 确定承担物重的绳子段数：由图可知，动滑轮上有$3$段绳子，即$n=3$。
2. 计算绳子自由端移动的距离：$s=nh=3×2\ \mathrm{m}=6\ \mathrm{m}$。
3. 计算总功：$W_{总}=Fs=2000\ \mathrm{N}×6\ \mathrm{m}=12000\ \mathrm{J}$。
4. 计算有用功：$W_{有}=Gh=450\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=900\ \mathrm{J}$。
5. 计算机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{900\ \mathrm{J}}{12000\ \mathrm{J}}×100\%=7.5\%$。
【答案】
12000；7.5%
【知识点】
滑轮组总功、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组总功和机械效率的计算，核心是确定承担物重的绳子段数，属于基础计算题型，需注意公式的正确应用。
【难度系数】
0.6
7. 如图所示，一直撬棒$AD=1\ \mathrm{m}$，$CD=BC=0.1\ \mathrm{m}$，石头垂直作用在棒上的力是$420\ \mathrm{N}$，若要撬动石头，施加在撬棒A点的力$F_1$最小是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{N}$，在图中画出力$F_1$。
答案
42；在A点作垂直于AD向下的力$F_1$（图略）
解析
【分析】要计算施加在A点的最小力，需利用杠杆平衡条件：在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小。首先确定撬动石头时的支点为D点，此时阻力是石头对撬棒的作用力，大小为420N，阻力臂为CD=0.1m；最长的动力臂为AD=1m，根据杠杆平衡公式即可求出最小力，且最小力的方向应垂直于最长动力臂（即垂直于AD向下）。
【解析】根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $，已知阻力 $ F_2 = 420\ \mathrm{N} $，阻力臂 $ L_2 = CD = 0.1\ \mathrm{m} $，最长动力臂 $ L_1 = AD = 1\ \mathrm{m} $，代入公式计算：
$ F_1 = \frac{F_2L_2}{L_1} = \frac{420\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{m}} = 42\ \mathrm{N} $；
力 $ F_1 $ 的画法：在A点作垂直于AD向下的带箭头线段，标注为 $ F_1 $（图略）。
【答案】42；在A点作垂直于AD向下的力$ F_1 $
【知识点】杠杆平衡条件、力臂
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，核心是确定最小力对应的最长动力臂，需明确支点、动力臂和阻力臂的概念，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
【解析】根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $，已知阻力 $ F_2 = 420\ \mathrm{N} $，阻力臂 $ L_2 = CD = 0.1\ \mathrm{m} $，最长动力臂 $ L_1 = AD = 1\ \mathrm{m} $，代入公式计算：
$ F_1 = \frac{F_2L_2}{L_1} = \frac{420\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}}{1\ \mathrm{m}} = 42\ \mathrm{N} $；
力 $ F_1 $ 的画法：在A点作垂直于AD向下的带箭头线段，标注为 $ F_1 $（图略）。
【答案】42；在A点作垂直于AD向下的力$ F_1 $
【知识点】杠杆平衡条件、力臂
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，核心是确定最小力对应的最长动力臂，需明确支点、动力臂和阻力臂的概念，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
