1. 在物理综合实践活动中,小华设计了如图所示的机械模型。推动硬棒 $CD$ 或 $EF$,使它们在水平面内绕轴$O$转动,即可将绳逐渐绕到轴$O$上,提升重物$G$。硬棒$CD$是(省力/费力)杠杆,滑轮$B$(能/不能)改变力的大小。在重物上升的过程中,轴$O$上绕进(增加)的绳长(大于/等于/小于)重物上升的高度。请指出该装置的一个主要优点:,以及一个弊端:。

省力
不能
等于
既能省力又能
改变力的方向
不能省距离

【分析】
要解决本题，需结合杠杆分类、定滑轮特点等知识逐步分析：1. 判断硬棒CD的杠杆类型：硬棒绕轴O转动，支点为O，动力作用在D点，阻力是绳子对轴的拉力，动力臂大于阻力臂，据此判断杠杆类型；2. 分析滑轮B的作用：滑轮B是定滑轮，明确定滑轮的工作特点；3. 确定绳长与重物上升高度的关系：结合定滑轮的距离特点分析；4. 推导装置的优缺点：结合省力杠杆和定滑轮的特性总结。
【解析】
1. 硬棒CD作为杠杆，支点为O，动力作用在D点，阻力为绳子对轴O的拉力，动力臂（OD的长度）大于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，因此硬棒CD是省力杠杆；
2. 滑轮B是定滑轮，定滑轮的实质是等臂杠杆，使用定滑轮只能改变力的方向，不能改变力的大小，故滑轮B不能改变力的大小；
3. 定滑轮不省距离也不费距离，因此轴O上绕进（增加）的绳长等于重物上升的高度；
4. 该装置结合了省力杠杆和定滑轮的特性：省力杠杆可省力，定滑轮可改变力的方向，因此优点是既能省力又能改变力的方向；省力杠杆省力但费距离，故弊端是不能省距离。
【答案】省力；不能；等于；既能省力又能改变力的方向；不能省距离
【知识点】杠杆分类、定滑轮特点、简单机械优缺点
【点评】本题综合考查简单机械的核心知识点，需掌握杠杆分类依据、定滑轮的工作特点，结合装置结构分析其优缺点，难度适中，能有效考查学生对基础简单机械知识的应用能力。
【难度系数】0.5

2. 如图所示,欧洲中世纪建造城堡使用的吊车是由定滑轮和轮轴组合而成的复杂机械,工人用脚踩动巨轮,可轻松地搬运沉重的石材。
(1) 吊车组件中,定滑轮的作用是,轮轴的作用是。
(2) 制造和使用吊车时,要尽可能省力,可采取的措施有;要提高吊车的机械效率,可采取的措施有。(各写出一点即可)

改变力的方向
省力
增大轮的半径
增大每次提升石材的质量

【分析】
本题考查简单机械的作用及机械效率的相关知识。首先回忆定滑轮、轮轴的工作原理：定滑轮实质是等臂杠杆，不省力但能改变力的方向；轮轴中动力作用在轮上时，轮半径大于轴半径，可省力。对于省力措施，结合轮轴的杠杆平衡条件分析；提高机械效率需从有用功、额外功的角度考虑，有用功占总功比例越大，机械效率越高。
【解析】
(1) 定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不能省力，但可以改变力的方向；轮轴由轮和轴组成，当动力作用在轮上时，根据杠杆平衡条件，动力小于阻力，因此轮轴的作用是省力。
(2) 根据轮轴的杠杆平衡条件$F_1R=F_2r$，要省力可增大轮的半径$R$；机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，增大每次提升石材的质量，有用功在总功中的比例增大，可提高机械效率（或减小机械自重、减小摩擦等，合理即可）。
【答案】
改变力的方向；省力；增大轮的半径；增大每次提升石材的质量
【知识点】
定滑轮的作用；轮轴的作用；机械效率的影响因素
【点评】
本题结合实际应用考查简单机械原理与机械效率知识，需学生掌握相关概念并联系实际分析，难度适中。
【难度系数】
0.5

3. 如图所示为手摇升降晾衣架的结构示意图，使用它可以方便地升降衣架来晾晒衣物。该装置通过一些机械的组合来实现此功能，装置中有个动滑轮，使用该装置（能/不能）省力，（能/不能）改变力的方向。
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2
能
能

【分析】
要解决本题，需先明确动滑轮与定滑轮的判断方法：轴随被提升物体一起运动的滑轮是动滑轮，轴固定不动的是定滑轮。再根据动滑轮、定滑轮的作用判断装置特点：动滑轮可省力，定滑轮可改变力的方向，滑轮组结合了两者的特点。步骤如下：1. 数动滑轮：观察图中滑轮，下方两个滑轮的轴与晾衣架相连，随晾衣架升降，属于动滑轮，上方滑轮轴固定在天花板，是定滑轮，故动滑轮有2个。2. 判断省力：装置包含动滑轮，动滑轮能省力，因此该装置能省力。3. 判断力的方向：拉力F向左，晾衣架向上运动，说明力的方向被改变，因此能改变力的方向。
【解析】
1. 动滑轮的判断：轴随物体（晾衣架）一起运动的滑轮为动滑轮，图中下方的2个滑轮满足该特征，故动滑轮数量为2。
2. 省力情况：动滑轮的实质是省力杠杆，使用动滑轮可省力，该装置包含动滑轮，因此使用该装置能省力。
3. 力的方向：定滑轮可改变力的方向，该装置的滑轮组合中，拉力F的方向向左，而晾衣架的运动方向为向上，说明力的方向被改变，因此能改变力的方向。
【答案】
2；能；能
【知识点】
动滑轮、定滑轮、滑轮组
【点评】
本题考查滑轮的分类及滑轮组的特点，核心是区分动滑轮与定滑轮，理解滑轮组省力和改变力方向的作用，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6

4. 如图所示的拧动型水龙头由斜面(螺纹)与组成，使用该组合机械可以省(力/距离/功)。

轮轴
力

【分析】首先观察拧动型水龙头的结构：拧动的把手相当于“轮”，中间的转轴相当于“轴”，这种由轮和轴组成的简单机械是轮轴。轮轴属于杠杆类简单机械，当动力作用在轮上时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，因此使用该组合机械能省力。
【解析】1. 识别机械组成：拧动型水龙头的拧动部件（把手）是轮，中间的连接转轴是轴，二者共同组成轮轴。2. 分析作用：轮轴的实质是杠杆，动力作用在轮上时，动力臂（轮半径）大于阻力臂（轴半径），根据杠杆平衡条件，此时动力小于阻力，因此使用轮轴可以省力。
【答案】轮轴；力
【知识点】简单机械、轮轴
【点评】本题考查简单机械中轮轴的结构与作用，属于基础概念题，需学生掌握常见简单机械的识别和特点，难度较低。
【难度系数】0.6

5. 小蒲是一个爱思考问题的学生,他看到一小区正在建造的楼房地基上有起重机在不停地吊起地面上的建筑材料,于是他查阅了起重机的相关资料。下面是其中某款塔式起重机简易示意图(如图甲),小蒲知道了塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装(动滑轮重、绳重及摩擦不计,g 取 10 N/kg)。

(1) 为保持平衡,起重臂的长度越长的塔式起重机,配备的平衡重的质量应越(大/小)。
(2) 图乙为起重机钢丝绳穿绳的简化示意图,滑轮a是(动滑轮/定滑轮),若钢丝绳能承受的最大拉力为$3×10^{4}\ \mathrm{N}$,则能吊起货物的质量不能超过kg。
(3) 若将重为$1.2×10^{4}\ \mathrm{N}$的货物由地面沿竖直方向匀速提升 30 m,再沿水平方向移动 20 m,则此过程克服重力做功是J,钢丝绳做功是J。

大
定滑轮
$6× 10^{3}$
$3.6× 10^{5}$
$3.6× 10^{5}$

【分析】
本题围绕塔式起重机考查物理知识，需分三个问题逐一分析：第(1)题利用杠杆平衡原理，起重臂越长阻力臂越大，需更大平衡重平衡；第(2)题根据滑轮轴是否固定判断滑轮类型，结合滑轮组拉力与物重关系计算最大货物质量；第(3)题明确重力做功仅与竖直位移有关，不计额外功时钢丝绳做功等于克服重力做功。
【解析】
(1) 根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1=F_2L_2 $，平衡臂为动力臂，起重臂为阻力臂。起重臂越长，阻力臂越大，需更大的平衡重重力平衡，故平衡重质量应越大。
(2) 滑轮a的轴固定不动，属于定滑轮；动滑轮上承担物重的绳子段数 $ n=2 $，动滑轮重、绳重及摩擦不计，最大拉力 $ F=\frac{G}{n} $，则最大物重 $ G=nF=2×3×10^4\ \mathrm{N}=6×10^4\ \mathrm{N} $，货物质量 $ m=\frac{G}{g}=\frac{6×10^4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=6×10^3\ \mathrm{kg} $。
(3) 重力做功仅与竖直位移有关，水平移动时重力不做功，克服重力做功 $ W_G=Gh=1.2×10^4\ \mathrm{N}×30\ \mathrm{m}=3.6×10^5\ \mathrm{J} $；不计额外功，钢丝绳做功等于克服重力做功，即 $ W=3.6×10^5\ \mathrm{J} $。
【答案】
大；定滑轮；$ 6×10^3 $；$ 3.6×10^5 $；$ 3.6×10^5 $
【知识点】
杠杆平衡条件；滑轮的判断；功的计算
【点评】
本题结合实际工程场景，考查初中物理基础知识点，需掌握杠杆、滑轮组、功的核心规律，难度适中。
【难度系数】
0.5