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3. 下列简单机械中,属于轮轴的是（
A.定滑轮
B.镊子
C.螺丝刀
D.钓鱼竿
C
）A.定滑轮
B.镊子
C.螺丝刀
D.钓鱼竿
答案
C
解析
【分析】
要解决这道题，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。接着逐一分析各选项对应的简单机械类型，排除不符合轮轴定义的选项即可得出答案。
【解析】
根据轮轴的定义，对各选项分析如下：
A. 定滑轮的实质是等臂杠杆，不属于轮轴；
B. 镊子属于费力杠杆，是杠杆类简单机械，不是轮轴；
C. 螺丝刀由手柄（轮）和金属杆（轴）组成，使用时绕共同轴线转动，符合轮轴的特征，属于轮轴；
D. 钓鱼竿属于费力杠杆，是杠杆类简单机械，不是轮轴。
因此答案选C。
【答案】
C
【知识点】
轮轴、简单机械分类
【点评】
本题考查简单机械的分类，核心是区分轮轴与杠杆类机械，属于基础概念题，只要牢记轮轴的结构特征即可正确解答。
【难度系数】
0.3
要解决这道题，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。接着逐一分析各选项对应的简单机械类型，排除不符合轮轴定义的选项即可得出答案。
【解析】
根据轮轴的定义，对各选项分析如下：
A. 定滑轮的实质是等臂杠杆，不属于轮轴；
B. 镊子属于费力杠杆，是杠杆类简单机械，不是轮轴；
C. 螺丝刀由手柄（轮）和金属杆（轴）组成，使用时绕共同轴线转动，符合轮轴的特征，属于轮轴；
D. 钓鱼竿属于费力杠杆，是杠杆类简单机械，不是轮轴。
因此答案选C。
【答案】
C
【知识点】
轮轴、简单机械分类
【点评】
本题考查简单机械的分类，核心是区分轮轴与杠杆类机械，属于基础概念题，只要牢记轮轴的结构特征即可正确解答。
【难度系数】
0.3
4. 关于轮轴的工作特点，轮半径大于轴半径时，下列说法正确的是（
A.轮轴一定是费力机械
B.动力作用在轮上时，省力但费距离
C.动力作用在轴上时，省力且省距离
D.轮轴的实质是省力杠杆
B
）A.轮轴一定是费力机械
B.动力作用在轮上时，省力但费距离
C.动力作用在轴上时，省力且省距离
D.轮轴的实质是省力杠杆
答案
B
解析
【分析】本题考查轮轴的工作特点，解题时需先明确轮轴的实质是可连续转动的杠杆，其平衡遵循杠杆平衡条件，结合轮半径（R）大于轴半径（r）的条件，根据动力作用在轮或轴上的不同情况，逐一分析各选项的正误。
【解析】轮轴的平衡条件为$ F_1R = F_2r $（$ R $为轮半径，$ r $为轴半径，已知$ R＞r $），结合功的原理（省力机械必费距离，费力机械必省距离）分析选项：
A选项：轮轴的省力与否取决于动力作用点，动力作用在轮上时省力，作用在轴上时费力，并非一定是费力机械，故A错误；
B选项：动力作用在轮上时，由$ F_1 = \frac{r}{R}F_2 $，因$ R＞r $，则$ F_1 ＜ F_2 $，省力；根据功的原理，省力的机械一定费距离，故B正确；
C选项：动力作用在轴上时，$ F_1 = \frac{R}{r}F_2 $，因$ R＞r $，则$ F_1 ＞ F_2 $，费力；此时动力移动的距离为轴转动的距离（$ 2π r $），阻力移动的距离为轮转动的距离（$ 2π R $），即费力但省距离，并非省力，故C错误；
D选项：轮轴的实质是杠杆的变形，动力作用在轮上时为省力杠杆，作用在轴上时为费力杠杆，不能说其实质是省力杠杆，故D错误。
【答案】B
【知识点】轮轴、杠杆平衡条件
【点评】本题属于基础概念题，核心考查轮轴的工作特性，需准确掌握轮半径与轴半径的关系对省力、距离的影响，明确轮轴的实质是杠杆变形，是对基础知识点的直接应用。
【难度系数】0.5
【解析】轮轴的平衡条件为$ F_1R = F_2r $（$ R $为轮半径，$ r $为轴半径，已知$ R＞r $），结合功的原理（省力机械必费距离，费力机械必省距离）分析选项：
A选项：轮轴的省力与否取决于动力作用点，动力作用在轮上时省力，作用在轴上时费力，并非一定是费力机械，故A错误；
B选项：动力作用在轮上时，由$ F_1 = \frac{r}{R}F_2 $，因$ R＞r $，则$ F_1 ＜ F_2 $，省力；根据功的原理，省力的机械一定费距离，故B正确；
C选项：动力作用在轴上时，$ F_1 = \frac{R}{r}F_2 $，因$ R＞r $，则$ F_1 ＞ F_2 $，费力；此时动力移动的距离为轴转动的距离（$ 2π r $），阻力移动的距离为轮转动的距离（$ 2π R $），即费力但省距离，并非省力，故C错误；
D选项：轮轴的实质是杠杆的变形，动力作用在轮上时为省力杠杆，作用在轴上时为费力杠杆，不能说其实质是省力杠杆，故D错误。
【答案】B
【知识点】轮轴、杠杆平衡条件
【点评】本题属于基础概念题，核心考查轮轴的工作特性，需准确掌握轮半径与轴半径的关系对省力、距离的影响，明确轮轴的实质是杠杆变形，是对基础知识点的直接应用。
【难度系数】0.5
5. 小科制作了一杆可直接测量液体密度的秤，称为密度秤，其外形和普通的杆秤差不多，装秤钩的地方吊着一体积为1 cm³的较重的合金块，秤杆上有表示液体密度数值的刻度，当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡，如图所示。当合金块浸没在待测密度的液体中时，移动秤砣的悬挂点，直至秤杆恰好重新平衡，便可直接在杆秤上读出液体的密度，下列说法错误的是（
A.密度秤的零刻度在Q点
B.密度秤的刻度都在Q点的左侧
C.密度秤的刻度都在Q点的右侧
D.秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边
C
）A.密度秤的零刻度在Q点
B.密度秤的刻度都在Q点的左侧
C.密度秤的刻度都在Q点的右侧
D.秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边
答案
C
解析
【分析】
本题利用杠杆平衡条件（$F_1L_1=F_2L_2$）分析密度秤的工作原理：当合金块未浸入液体时，秤砣在Q点平衡，对应液体密度为0，即零刻度在Q点；当合金块浸没在待测液体中时，合金块受浮力导致左侧拉力变化，需通过杠杆平衡判断秤砣的移动方向，进而分析刻度的位置及密度与刻度的关系。
【解析】
设合金块重力为$G$，秤砣重力为$G_0$，合金块到提纽的距离为$L_1$，秤砣到提纽的距离为$L_2$。
1. 零刻度的判断：当合金块未浸入液体时，左侧拉力$F_左=G$，杠杆平衡：$G· L_1 = G_0· L_Q$（$L_Q$为Q点到提纽的距离），此时对应液体密度为0，故密度秤的零刻度在Q点，A选项正确。
2. 刻度位置的判断：当合金块浸没在密度为$\rho$的液体中时，合金块受浮力$F_浮=\rho gV$（$V$为合金块体积），左侧拉力变为$F_左'=G-F_浮$，杠杆平衡：$(G-F_浮)· L_1 = G_0· L_2$。因$F_浮＞0$，故$G-F_浮 ＜ G$，要使等式成立，$L_2 ＜ L_Q$，即秤砣需在Q点左侧，因此密度秤的刻度都在Q点左侧，B选项正确，C选项错误。
3. 密度与刻度位置的关系：由$F_浮=\rho gV$，$\rho$越大则$F_浮$越大，$G-F_浮$越小，根据杠杆平衡，$L_2$需更小，即密度越大，刻度越靠左，故密度读数较大的刻度在较小刻度的左边，D选项正确。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、浮力应用
【点评】
本题结合杠杆和浮力知识，考查对密度秤原理的理解，核心是利用杠杆平衡分析拉力变化时力臂的调整，需理清力与力臂的对应关系，是中等难度的综合题。
【难度系数】
0.5
本题利用杠杆平衡条件（$F_1L_1=F_2L_2$）分析密度秤的工作原理：当合金块未浸入液体时，秤砣在Q点平衡，对应液体密度为0，即零刻度在Q点；当合金块浸没在待测液体中时，合金块受浮力导致左侧拉力变化，需通过杠杆平衡判断秤砣的移动方向，进而分析刻度的位置及密度与刻度的关系。
【解析】
设合金块重力为$G$，秤砣重力为$G_0$，合金块到提纽的距离为$L_1$，秤砣到提纽的距离为$L_2$。
1. 零刻度的判断：当合金块未浸入液体时，左侧拉力$F_左=G$，杠杆平衡：$G· L_1 = G_0· L_Q$（$L_Q$为Q点到提纽的距离），此时对应液体密度为0，故密度秤的零刻度在Q点，A选项正确。
2. 刻度位置的判断：当合金块浸没在密度为$\rho$的液体中时，合金块受浮力$F_浮=\rho gV$（$V$为合金块体积），左侧拉力变为$F_左'=G-F_浮$，杠杆平衡：$(G-F_浮)· L_1 = G_0· L_2$。因$F_浮＞0$，故$G-F_浮 ＜ G$，要使等式成立，$L_2 ＜ L_Q$，即秤砣需在Q点左侧，因此密度秤的刻度都在Q点左侧，B选项正确，C选项错误。
3. 密度与刻度位置的关系：由$F_浮=\rho gV$，$\rho$越大则$F_浮$越大，$G-F_浮$越小，根据杠杆平衡，$L_2$需更小，即密度越大，刻度越靠左，故密度读数较大的刻度在较小刻度的左边，D选项正确。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件、浮力应用
【点评】
本题结合杠杆和浮力知识，考查对密度秤原理的理解，核心是利用杠杆平衡分析拉力变化时力臂的调整，需理清力与力臂的对应关系，是中等难度的综合题。
【难度系数】
0.5
6. 如图所示，AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面，AC＞BC，∠CAB=30°，∠C=90°。在相等时间内把重为80 N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC以相同的速度匀速推至C点，物体的机械能
增大
（填“增大”“减小”或“不变”）。若推力分别为$F_1$、$F_2$，斜面的机械效率分别为$\eta_1$、$\eta_2$，则$F_1$＜
$F_2$，$\eta_1$=
$\eta_2$（后两空均填“＞”“＜”或“=”）。答案
增大 ＜ =
解析
【分析】
要解决这道题，分三步思考：①判断机械能变化：机械能是动能与势能之和，需结合动能、重力势能的影响因素分析变化；②比较推力大小：斜面光滑时，推力做功等于克服重力做功，结合斜面长度和高度的关系推导推力；③比较机械效率：斜面光滑时无额外功，总功等于有用功，据此判断机械效率。
【解析】
1. 机械能变化分析：物体匀速运动，速度不变、质量不变，由动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$可知动能不变；物体被推至C点，高度升高，重力势能$E_p=mgh$增大；机械能=动能+重力势能，因此物体的机械能增大。
2. 推力大小比较：斜面光滑，不计摩擦，推力做的总功等于克服重力做的有用功，即$F· s = G· h$（$s$为斜面长度，$h$为斜面高度，两斜面高度$h$相同），变形得推力$F=\frac{Gh}{s}$。已知$AC＞BC$，即$s_{AC}＞s_{BC}$，$G$和$h$相同，因此$F_1=\frac{Gh}{s_{AC}}$，$F_2=\frac{Gh}{s_{BC}}$，故$F_1＜F_2$。
3. 机械效率比较：斜面光滑，没有克服摩擦力做的额外功，总功等于有用功，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=1$，因此$\eta_1=\eta_2$。
【答案】
增大 ＜ =
【知识点】
机械能变化、斜面推力计算、机械效率
【点评】
本题结合斜面模型考查机械能、功与机械效率的知识，需掌握动能、重力势能的影响因素，以及光滑斜面的功和机械效率特点，是初中物理的典型基础题。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，分三步思考：①判断机械能变化：机械能是动能与势能之和，需结合动能、重力势能的影响因素分析变化；②比较推力大小：斜面光滑时，推力做功等于克服重力做功，结合斜面长度和高度的关系推导推力；③比较机械效率：斜面光滑时无额外功，总功等于有用功，据此判断机械效率。
【解析】
1. 机械能变化分析：物体匀速运动，速度不变、质量不变，由动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$可知动能不变；物体被推至C点，高度升高，重力势能$E_p=mgh$增大；机械能=动能+重力势能，因此物体的机械能增大。
2. 推力大小比较：斜面光滑，不计摩擦，推力做的总功等于克服重力做的有用功，即$F· s = G· h$（$s$为斜面长度，$h$为斜面高度，两斜面高度$h$相同），变形得推力$F=\frac{Gh}{s}$。已知$AC＞BC$，即$s_{AC}＞s_{BC}$，$G$和$h$相同，因此$F_1=\frac{Gh}{s_{AC}}$，$F_2=\frac{Gh}{s_{BC}}$，故$F_1＜F_2$。
3. 机械效率比较：斜面光滑，没有克服摩擦力做的额外功，总功等于有用功，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=1$，因此$\eta_1=\eta_2$。
【答案】
增大 ＜ =
【知识点】
机械能变化、斜面推力计算、机械效率
【点评】
本题结合斜面模型考查机械能、功与机械效率的知识，需掌握动能、重力势能的影响因素，以及光滑斜面的功和机械效率特点，是初中物理的典型基础题。
【难度系数】
0.5
7. 如图所示，一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体从井底匀速拉至井口，所用时间为10 s。已知井深12 m，物体重$G_{物}=9×10^{3}\ \mathrm{N}$，汽车重$G_{车}=5×10^{4}\ \mathrm{N}$，汽车匀速拉绳子时的拉力$F=4×10^{3}\ \mathrm{N}$(不计绳重和摩擦)。求：
(1)汽车匀速前进的距离。
(2)动滑轮所受重力的大小。
(3)汽车拉绳子时拉力F做功的功率。
(4)滑轮组的机械效率。
(1)汽车匀速前进的距离。
(2)动滑轮所受重力的大小。
(3)汽车拉绳子时拉力F做功的功率。
(4)滑轮组的机械效率。
答案
解:(1)由题图可知,$n=3$,拉力端移动的距离即汽车匀速前进的距离 $s=nh=3×12\ \mathrm{m}=36\ \mathrm{m}$。
(2)不计绳重和摩擦,拉力 $F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$,则动滑轮所受重力的大小 $G_{动}=nF-G_{物}=3×4×10^3\ \mathrm{N}-9×10^3\ \mathrm{N}=3×10^3\ \mathrm{N}$。
(3)拉力端移动速度 $v=\frac{s}{t}=\frac{36\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=3.6\ \mathrm{m/s}$,
汽车拉绳子时拉力F做功的功率
$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=4×10^3\ \mathrm{N}×3.6\ \mathrm{m/s}=1.44×10^4\ \mathrm{W}$。
(4)滑轮组的机械效率 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\% =\frac{G_{物}h}{Fs}×100\% = \frac{G_{物}h}{F×nh} × 100\% = \frac{G_{物}}{nF} × 100\% = \frac{9×10^3\ \mathrm{N}}{3×4×10^3\ \mathrm{N}}×100\% =75\%$。
(2)不计绳重和摩擦,拉力 $F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$,则动滑轮所受重力的大小 $G_{动}=nF-G_{物}=3×4×10^3\ \mathrm{N}-9×10^3\ \mathrm{N}=3×10^3\ \mathrm{N}$。
(3)拉力端移动速度 $v=\frac{s}{t}=\frac{36\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=3.6\ \mathrm{m/s}$,
汽车拉绳子时拉力F做功的功率
$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv=4×10^3\ \mathrm{N}×3.6\ \mathrm{m/s}=1.44×10^4\ \mathrm{W}$。
(4)滑轮组的机械效率 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\% =\frac{G_{物}h}{Fs}×100\% = \frac{G_{物}h}{F×nh} × 100\% = \frac{G_{物}}{nF} × 100\% = \frac{9×10^3\ \mathrm{N}}{3×4×10^3\ \mathrm{N}}×100\% =75\%$。
解析
【分析】首先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n=3$（动滑轮上有3段绳子）。解题思路：(1)汽车前进距离等于绳子自由端移动距离，利用滑轮组距离关系$s=nh$计算；(2)不计绳重摩擦时，拉力$F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$，变形求动滑轮重力；(3)拉力功率可通过总功除以时间，或拉力乘以绳子端速度计算；(4)机械效率为有用功与总功的比值，结合滑轮组关系化简计算。
【解析】解：(1)由题图可知，承担物重的绳子段数$n=3$，汽车匀速前进的距离即绳子自由端移动的距离：$s=nh=3×12\ \mathrm{m}=36\ \mathrm{m}$。
(2)不计绳重和摩擦，拉力$F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$，则动滑轮重力：$G_{动}=nF-G_{物}=3×4×10^3\ \mathrm{N}-9×10^3\ \mathrm{N}=3×10^3\ \mathrm{N}$。
(3)绳子自由端移动的速度：$v=\frac{s}{t}=\frac{36\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=3.6\ \mathrm{m/s}$，拉力做功的功率：$P=Fv=4×10^3\ \mathrm{N}×3.6\ \mathrm{m/s}=1.44×10^4\ \mathrm{W}$。
(4)滑轮组的机械效率：$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{G_{物}h}{Fs}×100\%=\frac{G_{物}h}{F×nh}×100\%=\frac{G_{物}}{nF}×100\%=\frac{9×10^3\ \mathrm{N}}{3×4×10^3\ \mathrm{N}}×100\%=75\%$。
【答案】(1)$36\ \mathrm{m}$；(2)$3×10^3\ \mathrm{N}$；(3)$1.44×10^4\ \mathrm{W}$；(4)$75\%$
【知识点】滑轮组的应用、功率计算、机械效率计算
【点评】本题是滑轮组的综合计算题，考查滑轮组的距离关系、动滑轮重力、功率及机械效率的计算，需熟练掌握相关公式和滑轮组绳子段数的判断，属于基础综合题，对公式运用能力有一定要求。
【难度系数】0.6
【解析】解：(1)由题图可知，承担物重的绳子段数$n=3$，汽车匀速前进的距离即绳子自由端移动的距离：$s=nh=3×12\ \mathrm{m}=36\ \mathrm{m}$。
(2)不计绳重和摩擦，拉力$F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$，则动滑轮重力：$G_{动}=nF-G_{物}=3×4×10^3\ \mathrm{N}-9×10^3\ \mathrm{N}=3×10^3\ \mathrm{N}$。
(3)绳子自由端移动的速度：$v=\frac{s}{t}=\frac{36\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=3.6\ \mathrm{m/s}$，拉力做功的功率：$P=Fv=4×10^3\ \mathrm{N}×3.6\ \mathrm{m/s}=1.44×10^4\ \mathrm{W}$。
(4)滑轮组的机械效率：$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{G_{物}h}{Fs}×100\%=\frac{G_{物}h}{F×nh}×100\%=\frac{G_{物}}{nF}×100\%=\frac{9×10^3\ \mathrm{N}}{3×4×10^3\ \mathrm{N}}×100\%=75\%$。
【答案】(1)$36\ \mathrm{m}$；(2)$3×10^3\ \mathrm{N}$；(3)$1.44×10^4\ \mathrm{W}$；(4)$75\%$
【知识点】滑轮组的应用、功率计算、机械效率计算
【点评】本题是滑轮组的综合计算题，考查滑轮组的距离关系、动滑轮重力、功率及机械效率的计算，需熟练掌握相关公式和滑轮组绳子段数的判断，属于基础综合题，对公式运用能力有一定要求。
【难度系数】0.6
