1. 小明用如图所示的四种方式匀速提升同一物体(不计机械自重和摩擦),其中最费力的是()
A.
B.
C.
D.

A

【分析】
要判断哪种方式最费力，需先明确每个装置的机械类型，再根据对应机械的原理计算出拉力大小，最后比较拉力的大小。具体思路如下：
1. 确定每个选项的机械：A是特殊使用的动滑轮，B是定滑轮，C是滑轮组，D是斜面；
2. 分别计算每个装置的拉力大小（设物体重力为$ G $，不计机械自重和摩擦）；
3. 比较四个拉力的大小，拉力最大的即为最费力的方式。
【解析】
设物体的重力为$ G $，不计机械自重和摩擦：
选项A：动滑轮的动力作用在轴上，此时拉力为物重的2倍，即$ F_1 = 2G $；
选项B：定滑轮不省力也不费力，拉力等于物重，即$ F_2 = G $；
选项C：滑轮组由3段绳子承担物重，拉力为物重的$\frac{1}{3}$，即$ F_3 = \frac{1}{3}G $；
选项D：根据功的原理$ Gh = F_4s $，代入$ h=1\mathrm{m} $，$ s=2\mathrm{m} $，可得$ F_4 = \frac{Gh}{s} = \frac{G × 1\mathrm{m}}{2\mathrm{m}} = 0.5G $。
比较拉力大小：$ 2G ＞ G ＞ 0.5G ＞ \frac{1}{3}G $，因此选项A的拉力最大，最费力。
【答案】
A
【知识点】
简单机械的省力特点、功的原理
【点评】
本题考查不同简单机械的省力规律，易错点在于动滑轮的特殊使用方式（动力作用在轴上时费力），需准确区分动滑轮的不同使用情况，同时熟练运用滑轮组、斜面的相关公式进行计算，通过对比得出结论。
【难度系数】
0.6

2. 如图所示,小明在斜面上将一个重为4.5 N的物体匀速拉到高处,小明沿斜面向上的拉力为1.8 N,斜面长$s=1.2\ \mathrm{m}$、高$h=0.3\ \mathrm{m}$。在此过程中,小明把物体提升$h$高度所做的功为有用功,则下列结论正确的是()
A.做的有用功为1.35 J,机械效率为75%
B.做的有用功为2.16 J,机械效率为62.5%
C.做的有用功为1.35 J,机械效率为62.5%
D.做的有用功为1.35 J,机械效率为100%

C

【分析】
要解决这道题，我们需要分三步思考：首先明确有用功的定义，有用功是克服物体重力所做的功，用公式$W_{有用}=Gh$计算；其次计算总功，总功是拉力所做的功，用公式$W_{总}=Fs$计算；最后根据机械效率的公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$算出机械效率，再将计算结果与选项对比，选出正确答案。
【解析】
1. 计算有用功：
根据有用功的计算公式$W_{有用}=Gh$，已知物体重力$G=4.5\ \mathrm{N}$，斜面高度$h=0.3\ \mathrm{m}$，代入得：
$W_{有用}=4.5\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}=1.35\ \mathrm{J}$
2. 计算总功：
根据总功的计算公式$W_{总}=Fs$，已知拉力$F=1.8\ \mathrm{N}$，斜面长度$s=1.2\ \mathrm{m}$，代入得：
$W_{总}=1.8\ \mathrm{N} × 1.2\ \mathrm{m}=2.16\ \mathrm{J}$
3. 计算机械效率：
根据机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，将上述结果代入得：
$\eta=\frac{1.35\ \mathrm{J}}{2.16\ \mathrm{J}}×100\%=62.5\%$
对比选项可知，选项C的结论正确。
【答案】
C
【知识点】
有用功计算、总功计算、机械效率计算
【点评】
本题考查斜面相关的功和机械效率的计算，核心是明确有用功、总功的定义，熟练运用对应公式进行计算，属于力学基础题型，掌握公式即可轻松解答。
【难度系数】
0.8

3. 如图所示的简单机械中,不属于轮轴的是()
A.汽车方向盘
B.水龙头开关
C.扳手
D.滑轮组

D

【分析】
要解决此题，首先需明确轮轴的定义：轮轴是由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的简单机械，其实质是可连续转动的杠杆。接下来逐一分析各选项，判断其是否符合轮轴的结构特征，进而找出不属于轮轴的选项。
【解析】
1. 轮轴的核心特征：由轮和轴组成，绕同一轴线转动。
2. 选项A：汽车方向盘由盘面（轮）和连接的轴组成，可绕共同轴线转动，属于轮轴。
3. 选项B：水龙头开关的旋钮为轮，内部的控制轴为轴，能绕共同轴线转动，属于轮轴。
4. 选项C：扳手使用时，长手柄相当于轮，被拧的螺丝部分相当于轴，可绕共同轴线转动，属于轮轴。
5. 选项D：滑轮组由定滑轮和动滑轮组成，定滑轮是等臂杠杆，动滑轮是省力杠杆，它并非由轮和轴组成的绕同一轴线转动的机械，不属于轮轴。
【答案】
D
【知识点】
轮轴的定义；简单机械分类
【点评】
本题重点考查轮轴的识别，解题关键是准确把握轮轴的结构特点，区分轮轴与其他简单机械的差异，明确轮轴是轮与轴绕同一轴线转动的组合机械。
【难度系数】
0.8

4. 使用下列机械,将重为$G$的物体$A$匀速提升1 m,不考虑机械自重、绳重和摩擦,提升过程中最省力的是()
A.
B.
C.
D.

C

【分析】
要找出最省力的机械，需分别计算每个选项中拉力的大小再比较。解题思路：先回忆不同简单机械的省力原理，定滑轮不省力，动滑轮省一半力，斜面利用功的原理计算拉力，杠杆利用杠杆平衡条件计算拉力，最后比较各拉力大小，拉力最小的即为最省力的机械。
1. 定滑轮：不省力，拉力等于物重；
2. 动滑轮：省一半力，拉力为物重的二分之一；
3. 斜面：根据功的原理$W_{有}=W_{总}$推导拉力；
4. 杠杆：根据杠杆平衡条件确定力臂，计算拉力大小。
最后将各拉力与物重$G$的关系求出，比较大小得出结论。
【解析】
设物体重力为$ G $，提升高度$ h=1\mathrm{m} $，不考虑机械自重、绳重和摩擦：
选项A（定滑轮）：定滑轮不省力，仅改变力的方向，因此拉力$ F_A = G $。
选项B（动滑轮）：动滑轮由2段绳子承担物重，拉力为物重的一半，即$ F_B = \frac{1}{2}G = 0.5G $。
选项C（斜面）：根据功的原理$ W_{有}=W_{总} $，即$ Gh = Fs $，已知斜面长$ s=5\mathrm{m} $，代入得：
$ F_C = \frac{Gh}{s} = \frac{G × 1\mathrm{m}}{5\mathrm{m}} = \frac{1}{5}G = 0.2G $
选项D（杠杆）：根据杠杆平衡条件$ F_1L_1 = F_2L_2 $，阻力$ F_2=G $，阻力臂$ L_2=l $，动力臂$ L_1=l+3l=4l $，代入得：
$ F_D × 4l = G × l $
解得$ F_D = \frac{1}{4}G = 0.25G $。
比较拉力大小：$ 0.2G ＜ 0.25G ＜ 0.5G ＜ G $，即$ F_C ＜ F_D ＜ F_B ＜ F_A $，因此选项C的机械最省力。
【答案】
C
【知识点】
定滑轮特点、斜面省力计算、杠杆平衡条件
【点评】
本题综合考查多种简单机械的省力计算，需熟练掌握不同机械的省力规律，通过公式推导计算拉力，关键是准确应用各机械的原理进行分析计算。
【难度系数】
0.6

5. 如图是古籍中描绘的农民使用扇车清选谷物的情景。农民将谷物倒入扇车后,快速摇动摇柄,扇轮转动产生气流,气流使枯瘪的谷物从远端出风口飞出,饱满的谷物从近端落下。下列说法正确的是()
A.摇柄使用时相当于轮轴,可以省力
B.快速摇动摇柄时使扇车内气体压强变大
C.枯瘪的谷物是因为不受重力才会从远端出风口飞出
D.人停止摇动摇柄,摇柄慢慢停下来是因为没有力的作用物体不能运动

A

【分析】
首先逐个分析每个选项：
1. 对于选项A，回忆轮轴的特点，轮轴属于省力机械，摇柄使用时轮的半径大于轴的半径，动力作用在轮上，动力臂大于阻力臂，可判断其省力的合理性。
2. 选项B，根据流体压强与流速的关系，流速越大压强越小，快速摇动摇柄使气体流速加快，扇车内压强应变小，据此判断B错误。
3. 选项C，地球附近物体都受重力，枯瘪谷物能飞出是气流作用力的影响，并非不受重力，判断C错误。
4. 选项D，力是改变物体运动状态的原因，摇柄停下是因为受阻力，并非没有力物体不能运动，判断D错误。通过逐一分析确定正确选项。
【解析】
逐一分析各选项：
A选项：摇柄使用时相当于轮轴，轮轴是省力机械，动力作用在轮上，动力臂大于阻力臂，能够省力，该选项正确。
B选项：快速摇动摇柄时，扇轮转动使扇车内气体流速加快，根据流体压强与流速的关系，流速越大的位置压强越小，因此扇车内气体压强变小，该选项错误。
C选项：地球附近的所有物体都受到重力的作用，枯瘪的谷物同样受重力，它从远端出风口飞出是因为气流对它的作用力较大，该选项错误。
D选项：人停止摇动摇柄后，摇柄慢慢停下来是因为受到阻力的作用，力是改变物体运动状态的原因，而非维持物体运动的原因，该选项错误。
综上，正确答案是A。
【答案】
A
【知识点】
轮轴的特点、流体压强与流速的关系、重力的概念
【点评】
本题结合传统农具的应用，考查多个力学基础知识点，要求学生将物理知识与生活实际结合，理解相关知识点的实际应用。
【难度系数】
0.6