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2. (多选)轮轴是一种变形的杠杆,如图12-3-19所示,下列实例属于轮轴的是(
A.汽车方向盘
B.井上的轱辘
C.水龙头开关
D.盘山公路
ABC
)。A.汽车方向盘
B.井上的轱辘
C.水龙头开关
D.盘山公路
答案
2.ABC [解析]轮轴是由轮和轴组成的能绕共同轴线旋转的简单机械，A、B、C都属于轮轴，盘山公路本质上是斜面，不属于轮轴。
解析
【分析】
首先明确轮轴的定义：轮轴是由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械。接下来逐个分析选项：
1. 汽车方向盘：由轮（方向盘主体）和轴（中心的转轴）组成，绕共同轴线转动，符合轮轴特征；
2. 井上的轱辘：轱辘的轮体和中间的轴绕同一轴线转动，属于轮轴；
3. 水龙头开关：开关部分相当于轮，内部的转轴相当于轴，绕共同轴线转动，属于轮轴；
4. 盘山公路：本质是斜面，是通过延长距离来省力的简单机械，不符合轮轴的定义。
【解析】
轮轴的定义为：由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械。
A选项汽车方向盘，由轮和轴组成，可绕共同轴线旋转，属于轮轴；
B选项井上的轱辘，轮与轴绕同一轴线转动，属于轮轴；
C选项水龙头开关，开关作为轮，内部转轴作为轴，绕共同轴线旋转，属于轮轴；
D选项盘山公路是斜面，不属于轮轴。
因此属于轮轴的是ABC。
【答案】
ABC
【知识点】
轮轴的定义、简单机械分类
【点评】
本题考查轮轴的识别，关键是要准确掌握轮轴的结构特征，区分轮轴与斜面等其他简单机械，避免混淆。
【难度系数】
0.7
首先明确轮轴的定义：轮轴是由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械。接下来逐个分析选项：
1. 汽车方向盘：由轮（方向盘主体）和轴（中心的转轴）组成，绕共同轴线转动，符合轮轴特征；
2. 井上的轱辘：轱辘的轮体和中间的轴绕同一轴线转动，属于轮轴；
3. 水龙头开关：开关部分相当于轮，内部的转轴相当于轴，绕共同轴线转动，属于轮轴；
4. 盘山公路：本质是斜面，是通过延长距离来省力的简单机械，不符合轮轴的定义。
【解析】
轮轴的定义为：由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械。
A选项汽车方向盘，由轮和轴组成，可绕共同轴线旋转，属于轮轴；
B选项井上的轱辘，轮与轴绕同一轴线转动，属于轮轴；
C选项水龙头开关，开关作为轮，内部转轴作为轴，绕共同轴线旋转，属于轮轴；
D选项盘山公路是斜面，不属于轮轴。
因此属于轮轴的是ABC。
【答案】
ABC
【知识点】
轮轴的定义、简单机械分类
【点评】
本题考查轮轴的识别，关键是要准确掌握轮轴的结构特征，区分轮轴与斜面等其他简单机械，避免混淆。
【难度系数】
0.7
3. 图12-3-20是“一动一定”滑轮组,甲、乙为两个弹簧测力计,不计滑轮自重、绳重及摩擦,当用弹簧测力计乙匀速提升$G=3\ \mathrm{N}$的物体时,甲、乙两弹簧测力计的示数分别为(
A.3 N,1 N
B.2 N,1 N
C.3 N,1.5 N
D.1 N,1 N
B
)。A.3 N,1 N
B.2 N,1 N
C.3 N,1.5 N
D.1 N,1 N
答案
3.B [解析]滑轮组承重绳子段数n=3，不计滑轮重、绳重及摩擦时，乙弹簧测力计的示数$F_{乙}=\frac{1}{3}G=\frac{1}{3}×3\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$；对定滑轮进行受力分析，它受到甲弹簧测力计向上的拉力和两段绳子向下的拉力，定滑轮受力平衡，可得到甲弹簧测力计的示数$F_{甲}=2F = 2F_{乙}=2×1\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$，选项B正确。
解析
【分析】
首先观察滑轮组的绕线方式，确定承担物重的绳子段数$n=3$；根据滑轮组不计滑轮自重、绳重及摩擦时的省力公式，可先算出弹簧测力计乙的示数；再对定滑轮进行受力分析，定滑轮处于平衡状态，受到向上的拉力（甲的示数）和两段绳子向下的拉力，根据二力平衡条件就能算出甲的示数。
【解析】
1. 确定滑轮组承重绳子段数：由图可知，承担物体重力的绳子段数$n=3$。
2. 计算乙弹簧测力计的示数：不计滑轮自重、绳重及摩擦，根据滑轮组省力公式$F=\frac{1}{n}G$，可得乙的示数$F_{乙}=\frac{1}{3}G=\frac{1}{3}×3\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$。
3. 分析定滑轮的受力：定滑轮处于平衡状态，它受到甲弹簧测力计向上的拉力$F_{甲}$，以及两段绳子向下的拉力，每段绳子拉力等于$F_{乙}$，根据二力平衡可知$F_{甲}=2F_{乙}=2×1\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组省力特点；二力平衡条件
【点评】
本题结合滑轮组和定滑轮考查受力分析与平衡条件的应用，解题关键是准确判断承担物重的绳子段数，同时明确定滑轮的受力情况，利用平衡条件求解拉力。
【难度系数】
0.6
首先观察滑轮组的绕线方式，确定承担物重的绳子段数$n=3$；根据滑轮组不计滑轮自重、绳重及摩擦时的省力公式，可先算出弹簧测力计乙的示数；再对定滑轮进行受力分析，定滑轮处于平衡状态，受到向上的拉力（甲的示数）和两段绳子向下的拉力，根据二力平衡条件就能算出甲的示数。
【解析】
1. 确定滑轮组承重绳子段数：由图可知，承担物体重力的绳子段数$n=3$。
2. 计算乙弹簧测力计的示数：不计滑轮自重、绳重及摩擦，根据滑轮组省力公式$F=\frac{1}{n}G$，可得乙的示数$F_{乙}=\frac{1}{3}G=\frac{1}{3}×3\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$。
3. 分析定滑轮的受力：定滑轮处于平衡状态，它受到甲弹簧测力计向上的拉力$F_{甲}$，以及两段绳子向下的拉力，每段绳子拉力等于$F_{乙}$，根据二力平衡可知$F_{甲}=2F_{乙}=2×1\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组省力特点；二力平衡条件
【点评】
本题结合滑轮组和定滑轮考查受力分析与平衡条件的应用，解题关键是准确判断承担物重的绳子段数，同时明确定滑轮的受力情况，利用平衡条件求解拉力。
【难度系数】
0.6
4. 高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,它采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触。图12-3-21为输电线的牵引装置工作原理图,钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣,每个坠砣配重为200 N,不计摩擦、滑轮和钢绳自重,下列说法正确的是(
A.滑轮A为动滑轮,滑轮B为定滑轮
B.该牵引装置既能省力又能省距离
C.输电线P端受到的拉力大小为4 000 N
D.若某段时间内坠砣串下降了20 cm,输电线P端向左移动了10 cm
D
)。A.滑轮A为动滑轮,滑轮B为定滑轮
B.该牵引装置既能省力又能省距离
C.输电线P端受到的拉力大小为4 000 N
D.若某段时间内坠砣串下降了20 cm,输电线P端向左移动了10 cm
答案
4.D [解析]由题图可知，滑轮组工作过程中，滑轮A的轴固定不动，为定滑轮，滑轮B的轴可随输电线移动，为动滑轮，选项A错误；该牵引装置能省力，但是要费距离，既能省力又能省距离的机械是不存在的，选项B错误；坠砣总重$G_{总}=n_{0}G = 20×200\ \mathrm{N}=4000\ \mathrm{N}$，题图乙中动滑轮上承担阻力的绳子段数n=2，输电线P端受到的拉力$F = nF_{绳}=nG_{总}=2×4000\ \mathrm{N}=8000\ \mathrm{N}$，选项C错误；若某段时间内坠砣串下降了20cm，输电线P端向左移动的距离$s_{左}=\frac{h}{n}=\frac{20\ \mathrm{cm}}{2}=10\ \mathrm{cm}$，选项D正确。
解析
【分析】
要解决这道题，我们可以分步骤分析每个选项：
1. 先判断定滑轮和动滑轮：定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体一起运动，据此分析选项A；
2. 根据功的原理，任何机械都不省功，省力的机械必然费距离，不存在既省力又省距离的机械，以此判断选项B；
3. 计算坠砣总重，再看滑轮组中承担拉力的绳子段数，明确输电线拉力与坠砣总重的关系，判断选项C；
4. 根据滑轮组中物体移动距离与绳子自由端移动距离的关系，结合绳子段数计算输电线P端移动的距离，判断选项D。
【解析】
1. 滑轮类型判断：由图可知，滑轮A的轴固定不动，属于定滑轮；滑轮B的轴可随输电线移动，属于动滑轮，因此选项A错误。
2. 机械的省力与省距离分析：根据功的原理，使用机械时可以省力但费距离，或者省距离但费力，不存在既能省力又能省距离的机械，选项B错误。
3. 输电线P端拉力计算：坠砣总重$G_{总}=20×200\ \mathrm{N}=4000\ \mathrm{N}$，由图可知动滑轮上承担阻力的绳子段数$n=2$，则输电线P端受到的拉力$F = nG_{总}=2×4000\ \mathrm{N}=8000\ \mathrm{N}$，选项C错误。
4. 移动距离计算：坠砣串下降的距离$h=20\ \mathrm{cm}$，根据滑轮组中距离关系，输电线P端向左移动的距离$s_{左}=\frac{h}{n}=\frac{20\ \mathrm{cm}}{2}=10\ \mathrm{cm}$，选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮与动滑轮的判断；滑轮组的力与距离关系；功的原理
【点评】
本题考查滑轮组的综合应用，需要准确区分定滑轮和动滑轮，熟练掌握滑轮组中拉力、移动距离的计算规律，同时牢记功的原理，避免陷入“机械既省力又省距离”的误区，对学生的基础知识应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，我们可以分步骤分析每个选项：
1. 先判断定滑轮和动滑轮：定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体一起运动，据此分析选项A；
2. 根据功的原理，任何机械都不省功，省力的机械必然费距离，不存在既省力又省距离的机械，以此判断选项B；
3. 计算坠砣总重，再看滑轮组中承担拉力的绳子段数，明确输电线拉力与坠砣总重的关系，判断选项C；
4. 根据滑轮组中物体移动距离与绳子自由端移动距离的关系，结合绳子段数计算输电线P端移动的距离，判断选项D。
【解析】
1. 滑轮类型判断：由图可知，滑轮A的轴固定不动，属于定滑轮；滑轮B的轴可随输电线移动，属于动滑轮，因此选项A错误。
2. 机械的省力与省距离分析：根据功的原理，使用机械时可以省力但费距离，或者省距离但费力，不存在既能省力又能省距离的机械，选项B错误。
3. 输电线P端拉力计算：坠砣总重$G_{总}=20×200\ \mathrm{N}=4000\ \mathrm{N}$，由图可知动滑轮上承担阻力的绳子段数$n=2$，则输电线P端受到的拉力$F = nG_{总}=2×4000\ \mathrm{N}=8000\ \mathrm{N}$，选项C错误。
4. 移动距离计算：坠砣串下降的距离$h=20\ \mathrm{cm}$，根据滑轮组中距离关系，输电线P端向左移动的距离$s_{左}=\frac{h}{n}=\frac{20\ \mathrm{cm}}{2}=10\ \mathrm{cm}$，选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮与动滑轮的判断；滑轮组的力与距离关系；功的原理
【点评】
本题考查滑轮组的综合应用，需要准确区分定滑轮和动滑轮，熟练掌握滑轮组中拉力、移动距离的计算规律，同时牢记功的原理，避免陷入“机械既省力又省距离”的误区，对学生的基础知识应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
5. 使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度,提高工作效率。如图12-3-22甲所示,工人在铺设电缆时,要在转弯处安装一组导向轮。这组导向轮属于
定滑轮
(选填“定滑轮”或“动滑轮”),其主要作用是改变力的方向
。图12-3-22乙是用螺丝刀拧螺丝的情景,螺丝刀实质是一个轮轴
,手柄粗
(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力;螺丝钉是一种类似斜面
的机械,螺纹密
(选填“密”或“稀”)一些的螺丝钉拧起来更省力。答案
5.定滑轮 改变力的方向 轮轴 粗 斜面 密
[解析]铺设电缆时转弯处的导向轮的轴是固定不动的，所以是定滑轮，起到改变力的方向的作用。螺丝刀相当于轮轴，是变形的杠杆，根据$F_{1}R = F_{2}r$，在其他条件相同时，手柄粗一些的螺丝刀，动力臂更长，用起来更省力；螺丝钉是一种类似于斜面的机械，螺纹的展开长度相当于斜面的长度，斜面高度一定时，螺纹越密，斜面越长，使用起来越省力。
[解析]铺设电缆时转弯处的导向轮的轴是固定不动的，所以是定滑轮，起到改变力的方向的作用。螺丝刀相当于轮轴，是变形的杠杆，根据$F_{1}R = F_{2}r$，在其他条件相同时，手柄粗一些的螺丝刀，动力臂更长，用起来更省力；螺丝钉是一种类似于斜面的机械，螺纹的展开长度相当于斜面的长度，斜面高度一定时，螺纹越密，斜面越长，使用起来越省力。
解析
【分析】
首先区分定滑轮与动滑轮：定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体运动，据此判断图甲的导向轮为定滑轮，定滑轮的核心作用是改变力的方向；
接着分析螺丝刀：它由手柄（轮）和金属杆（轴）组成，实质是轮轴，根据轮轴的平衡条件，轮的半径越大（手柄越粗），动力臂越长，使用时越省力；
最后分析螺丝钉：螺纹展开后相当于斜面，斜面高度一定时，斜面越长越省力，螺纹越密，展开的斜面长度越长，因此拧起来更省力。
【解析】
1. 图甲中转弯处的导向轮轴固定不动，属于定滑轮，其主要作用是改变力的方向，方便电缆铺设时改变拉力方向；
2. 螺丝刀由手柄（轮）和金属杆（轴）组成，实质是轮轴，根据轮轴平衡公式$F_{1}R = F_{2}r$，在阻力和阻力臂不变时，手柄（轮）的半径越大（手柄越粗），动力$F_{1}$越小，使用起来更省力；
3. 螺丝钉的螺纹展开后是一个斜面，属于斜面类机械，当螺丝钉高度一定时，螺纹越密，展开的斜面长度越长，根据斜面省力原理，高度相同的情况下，斜面越长越省力，因此螺纹密的螺丝钉拧起来更省力。
【答案】
定滑轮 改变力的方向 轮轴 粗 斜面 密
【知识点】
定滑轮的特点、轮轴的应用、斜面的省力原理
【点评】
本题结合生活实际场景，考查了三种简单机械的原理与应用，需要将物理知识与生活实例结合，理解不同简单机械的工作特点是解题关键。
【难度系数】
0.8
首先区分定滑轮与动滑轮：定滑轮的轴固定不动，动滑轮的轴随物体运动，据此判断图甲的导向轮为定滑轮，定滑轮的核心作用是改变力的方向；
接着分析螺丝刀：它由手柄（轮）和金属杆（轴）组成，实质是轮轴，根据轮轴的平衡条件，轮的半径越大（手柄越粗），动力臂越长，使用时越省力；
最后分析螺丝钉：螺纹展开后相当于斜面，斜面高度一定时，斜面越长越省力，螺纹越密，展开的斜面长度越长，因此拧起来更省力。
【解析】
1. 图甲中转弯处的导向轮轴固定不动，属于定滑轮，其主要作用是改变力的方向，方便电缆铺设时改变拉力方向；
2. 螺丝刀由手柄（轮）和金属杆（轴）组成，实质是轮轴，根据轮轴平衡公式$F_{1}R = F_{2}r$，在阻力和阻力臂不变时，手柄（轮）的半径越大（手柄越粗），动力$F_{1}$越小，使用起来更省力；
3. 螺丝钉的螺纹展开后是一个斜面，属于斜面类机械，当螺丝钉高度一定时，螺纹越密，展开的斜面长度越长，根据斜面省力原理，高度相同的情况下，斜面越长越省力，因此螺纹密的螺丝钉拧起来更省力。
【答案】
定滑轮 改变力的方向 轮轴 粗 斜面 密
【知识点】
定滑轮的特点、轮轴的应用、斜面的省力原理
【点评】
本题结合生活实际场景，考查了三种简单机械的原理与应用，需要将物理知识与生活实例结合，理解不同简单机械的工作特点是解题关键。
【难度系数】
0.8
6. 如图12-3-23所示,水平地面上的建筑工人利用滑轮组,将重为800 N的物体以1 m/s的速度匀速提升了10 s,工人对绳子末端拉力F的大小为500 N,该工人自身所受重力为600 N,两个滑轮的质量相等,若不计摩擦和绳重,绳子末端移动的速度为
2
$\mathrm{m/s}$,动滑轮所受的重力为200
$\mathrm{N}$,该工人利用此滑轮组最多可以提起1000
$\mathrm{N}$的重物。答案
6.2 200 1000 [解析]滑轮组承重绳子段数n=2，绳子末端移动的速度$v_{绳}=2v_{物}=2×1\ \mathrm{m/s}=2\ \mathrm{m/s}$；不计摩擦和绳重，$F=\frac{1}{n}(G+G_{轮})$，则$G_{轮}=nF - G = 2×500\ \mathrm{N}-800\ \mathrm{N}=200\ \mathrm{N}$；该工人自身所受重力为600N，则绳子自由端的最大拉力$F' = G_{人}=600\ \mathrm{N}$，则此滑轮组能提升的最大物重$G' = nF' - G_{轮}=2×600\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=1000\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
首先观察滑轮组的绕线方式，确定承担物重的绳子段数$n=2$。根据滑轮组的速度关系，绳子末端移动速度是物体上升速度的$n$倍，可先计算绳端速度；再利用不计绳重和摩擦时的拉力公式$F=\frac{1}{n}(G+G_{轮})$，变形后求出动滑轮的重力；最后，工人站在水平地面上，能施加的最大拉力等于自身重力，再代入拉力公式求出滑轮组最多可提起的重物。
【解析】
1. 确定承担物重的绳子段数$n=2$，根据滑轮组速度关系$v_{绳}=nv_{物}$，可得绳子末端移动的速度：
$v_{绳}=2v_{物}=2×1\ \mathrm{m/s}=2\ \mathrm{m/s}$
2. 不计摩擦和绳重，拉力公式为$F=\frac{1}{n}(G+G_{轮})$，变形得动滑轮重力：
$G_{轮}=nF - G=2×500\ \mathrm{N}-800\ \mathrm{N}=200\ \mathrm{N}$
3. 工人自身重力为600N，因此绳子自由端的最大拉力$F'=G_{人}=600\ \mathrm{N}$，代入拉力公式可得最大物重：
$G'=nF' - G_{轮}=2×600\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=1000\ \mathrm{N}$
【答案】
2；200；1000
【知识点】
滑轮组的速度计算；滑轮组拉力计算；滑轮组最大承重计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的相关计算，需要熟练掌握滑轮组的速度关系、拉力与物重及动滑轮重的关系，同时要结合实际情况，明确工人能施加的最大拉力等于自身重力，是对滑轮组知识点的典型应用。
【难度系数】
0.6
首先观察滑轮组的绕线方式，确定承担物重的绳子段数$n=2$。根据滑轮组的速度关系，绳子末端移动速度是物体上升速度的$n$倍，可先计算绳端速度；再利用不计绳重和摩擦时的拉力公式$F=\frac{1}{n}(G+G_{轮})$，变形后求出动滑轮的重力；最后，工人站在水平地面上，能施加的最大拉力等于自身重力，再代入拉力公式求出滑轮组最多可提起的重物。
【解析】
1. 确定承担物重的绳子段数$n=2$，根据滑轮组速度关系$v_{绳}=nv_{物}$，可得绳子末端移动的速度：
$v_{绳}=2v_{物}=2×1\ \mathrm{m/s}=2\ \mathrm{m/s}$
2. 不计摩擦和绳重，拉力公式为$F=\frac{1}{n}(G+G_{轮})$，变形得动滑轮重力：
$G_{轮}=nF - G=2×500\ \mathrm{N}-800\ \mathrm{N}=200\ \mathrm{N}$
3. 工人自身重力为600N，因此绳子自由端的最大拉力$F'=G_{人}=600\ \mathrm{N}$，代入拉力公式可得最大物重：
$G'=nF' - G_{轮}=2×600\ \mathrm{N}-200\ \mathrm{N}=1000\ \mathrm{N}$
【答案】
2；200；1000
【知识点】
滑轮组的速度计算；滑轮组拉力计算；滑轮组最大承重计算
【点评】
本题综合考查滑轮组的相关计算，需要熟练掌握滑轮组的速度关系、拉力与物重及动滑轮重的关系，同时要结合实际情况，明确工人能施加的最大拉力等于自身重力，是对滑轮组知识点的典型应用。
【难度系数】
0.6
