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9.下列简单机械中，忽略杠杆和滑轮的自重、绳重及摩擦，当匀速提升同一重物时，最省力的是（
A
B
D
D
）A
B
D
答案
9.D
解析
【分析】要判断匀速提升同一重物时哪个简单机械最省力，需分别计算各选项中拉力的大小，忽略杠杆和滑轮的自重、绳重及摩擦，利用滑轮组、动滑轮、斜面、杠杆的省力规律计算拉力，再比较各拉力的大小即可得出结论。
【解析】
1. 选项A：为滑轮组，动滑轮上承担物重的绳子段数$ n=3 $，根据滑轮组省力公式，拉力$ F=\frac{G}{n}=\frac{G}{3} $；
2. 选项B：为动滑轮，拉力作用在绳子自由端，动滑轮上有2段绳子承担物重，故拉力$ F_2=\frac{G}{2} $；
3. 选项C：为斜面，斜面倾角为$ 30° $，斜面的高$ h $与斜面长$ s $的关系为$ h=s·\sin30°=0.5s $，根据功的原理（忽略额外功），$ F_3· s=G· h $，代入得$ F_3=\frac{G· h}{s}=\frac{G·0.5s}{s}=\frac{G}{2} $；
4. 选项D：为杠杆，根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $，阻力为$ G $，阻力臂对应沿杠杆的长度为$ 1m $，动力臂对应沿杠杆的总长度为$ 1m+3m=4m $，因动力和阻力均为竖直方向，力臂的垂直分量比值等于沿杠杆长度的比值，故平衡时$ F_4·4m=G·1m $，解得$ F_4=\frac{G}{4} $；
比较各拉力大小：$ \frac{G}{4}＜\frac{G}{3}＜\frac{G}{2} $，故最省力的是D。
【答案】D
【知识点】滑轮组省力、杠杆平衡、斜面省力、动滑轮省力
【点评】本题考查常见简单机械的省力情况，需掌握各类简单机械的省力规律，通过计算拉力大小进行比较，关键是正确分析每个机械的力臂或承担物重的绳子段数，难度适中。
【难度系数】0.3
【解析】
1. 选项A：为滑轮组，动滑轮上承担物重的绳子段数$ n=3 $，根据滑轮组省力公式，拉力$ F=\frac{G}{n}=\frac{G}{3} $；
2. 选项B：为动滑轮，拉力作用在绳子自由端，动滑轮上有2段绳子承担物重，故拉力$ F_2=\frac{G}{2} $；
3. 选项C：为斜面，斜面倾角为$ 30° $，斜面的高$ h $与斜面长$ s $的关系为$ h=s·\sin30°=0.5s $，根据功的原理（忽略额外功），$ F_3· s=G· h $，代入得$ F_3=\frac{G· h}{s}=\frac{G·0.5s}{s}=\frac{G}{2} $；
4. 选项D：为杠杆，根据杠杆平衡条件$ F_1L_1=F_2L_2 $，阻力为$ G $，阻力臂对应沿杠杆的长度为$ 1m $，动力臂对应沿杠杆的总长度为$ 1m+3m=4m $，因动力和阻力均为竖直方向，力臂的垂直分量比值等于沿杠杆长度的比值，故平衡时$ F_4·4m=G·1m $，解得$ F_4=\frac{G}{4} $；
比较各拉力大小：$ \frac{G}{4}＜\frac{G}{3}＜\frac{G}{2} $，故最省力的是D。
【答案】D
【知识点】滑轮组省力、杠杆平衡、斜面省力、动滑轮省力
【点评】本题考查常见简单机械的省力情况，需掌握各类简单机械的省力规律，通过计算拉力大小进行比较，关键是正确分析每个机械的力臂或承担物重的绳子段数，难度适中。
【难度系数】0.3
10.如图所示，一根粗细均匀的铁棒AB静止在水平地面上，现用力F将铁棒从水平地面拉至竖直立起。在这个过程中，力F作用在B端且始终垂直于AB向上。设铁棒所受重力的力臂为L，则在将铁棒竖起的过程中，下列关于F与L的关系图像正确的是（
D
）答案
10.D
解析
【分析】
本题是杠杆平衡条件的应用问题，解题思路为：1.确定杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂；2.分析动力臂和阻力臂的变化规律：动力F始终垂直于铁棒AB，因此动力臂等于AB的长度，保持不变；阻力是铁棒的重力，阻力臂是支点A到重力作用线的垂直距离，在铁棒竖起过程中，阻力臂L逐渐减小，当铁棒竖直时L=0；3.根据杠杆平衡条件推导F与L的关系，进而判断对应的图像。
【解析】
解：以铁棒的A端为支点，根据题意可知：
动力F作用在B端，且始终垂直于AB，因此动力臂$ L_{动}=AB $（定值）；
阻力为铁棒的重力$ G $，作用在铁棒的中点，阻力臂$ L $是支点A到重力作用线的垂直距离，在铁棒从水平到竖直竖起的过程中，阻力臂$ L $逐渐减小，当铁棒竖直时，$ L=0 $。
根据杠杆平衡条件$ F_{1}L_{1}=F_{2}L_{2} $，代入得：
$ F × AB = G × L $
变形可得：$ F = \frac{G}{AB} × L $
由于$ G $和$ AB $均为定值，因此$ F $与$ L $成正比例关系，对应的图像是过原点的直线，符合该关系的是选项D。
【答案】
D
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键在于明确动力臂不变、阻力臂的变化规律，通过杠杆平衡公式推导力与力臂的关系，难度适中，属于杠杆基础应用题型，需要学生掌握力臂的判断和杠杆平衡公式的运用。
【难度系数】
0.5
本题是杠杆平衡条件的应用问题，解题思路为：1.确定杠杆的支点、动力、阻力、动力臂和阻力臂；2.分析动力臂和阻力臂的变化规律：动力F始终垂直于铁棒AB，因此动力臂等于AB的长度，保持不变；阻力是铁棒的重力，阻力臂是支点A到重力作用线的垂直距离，在铁棒竖起过程中，阻力臂L逐渐减小，当铁棒竖直时L=0；3.根据杠杆平衡条件推导F与L的关系，进而判断对应的图像。
【解析】
解：以铁棒的A端为支点，根据题意可知：
动力F作用在B端，且始终垂直于AB，因此动力臂$ L_{动}=AB $（定值）；
阻力为铁棒的重力$ G $，作用在铁棒的中点，阻力臂$ L $是支点A到重力作用线的垂直距离，在铁棒从水平到竖直竖起的过程中，阻力臂$ L $逐渐减小，当铁棒竖直时，$ L=0 $。
根据杠杆平衡条件$ F_{1}L_{1}=F_{2}L_{2} $，代入得：
$ F × AB = G × L $
变形可得：$ F = \frac{G}{AB} × L $
由于$ G $和$ AB $均为定值，因此$ F $与$ L $成正比例关系，对应的图像是过原点的直线，符合该关系的是选项D。
【答案】
D
【知识点】
杠杆平衡条件、力臂的概念
【点评】
本题考查杠杆平衡条件的应用，关键在于明确动力臂不变、阻力臂的变化规律，通过杠杆平衡公式推导力与力臂的关系，难度适中，属于杠杆基础应用题型，需要学生掌握力臂的判断和杠杆平衡公式的运用。
【难度系数】
0.5
11.如图所示,一个边长为10 cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力$ F_1 $为5 N,下表面受到液体的压力$ F_2 $为13 N,g取10 N/kg。下列说法正确的是 （
A.正方体受到的浮力为13 N
B.液体的密度为$ 0.8×10^3 \ \mathrm{kg/m}^3 $
C.正方体上表面所处的深度为5 cm
D.液体对物体下表面的压强为$ 2.6×10^3 \ \mathrm{Pa} $
B
）A.正方体受到的浮力为13 N
B.液体的密度为$ 0.8×10^3 \ \mathrm{kg/m}^3 $
C.正方体上表面所处的深度为5 cm
D.液体对物体下表面的压强为$ 2.6×10^3 \ \mathrm{Pa} $
答案
11.B
解析
【分析】
本题需结合浮力的产生原因、阿基米德原理、液体压强公式逐一分析选项。首先根据浮力等于上下表面压力差计算浮力，判断选项A；再利用悬浮时排开液体体积等于正方体体积，结合阿基米德原理推导液体密度，判断选项B；接着通过压强公式计算上表面压强，再由液体压强公式求上表面深度，判断选项C；最后计算下表面压强，判断选项D，从而得出正确答案。
【解析】
正方体边长$ a = 10\ \mathrm{cm} = 0.1\ \mathrm{m} $，其上下表面的受力面积$ S = a^2 = (0.1\ \mathrm{m})^2 = 0.01\ \mathrm{m}^2 $，体积$ V = a^3 = (0.1\ \mathrm{m})^3 = 0.001\ \mathrm{m}^3 $。
选项A：根据浮力的产生原因，浮力等于物体上下表面的液体压力差，即$ F_{\mathrm{浮}} = F_2 - F_1 = 13\ \mathrm{N} - 5\ \mathrm{N} = 8\ \mathrm{N} ≠ 13\ \mathrm{N} $，故A错误；
选项B：正方体悬浮，排开液体体积$ V_{\mathrm{排}} = V = 0.001\ \mathrm{m}^3 $，由阿基米德原理$ F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}} $，变形得液体密度$ \rho_{\mathrm{液}} = \frac{F_{\mathrm{浮}}}{gV_{\mathrm{排}}} = \frac{8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg} × 0.001\ \mathrm{m}^3} = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $，故B正确；
选项C：上表面受到的压强$ p_1 = \frac{F_1}{S} = \frac{5\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m}^2} = 500\ \mathrm{Pa} $，由液体压强公式$ p = \rho gh $，得上表面所处深度$ h_1 = \frac{p_1}{\rho_{\mathrm{液}}g} = \frac{500\ \mathrm{Pa}}{0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg}} = 0.0625\ \mathrm{m} = 6.25\ \mathrm{cm} ≠ 5\ \mathrm{cm} $，故C错误；
选项D：下表面受到的压强$ p_2 = \frac{F_2}{S} = \frac{13\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m}^2} = 1.3 × 10^3\ \mathrm{Pa} ≠ 2.6 × 10^3\ \mathrm{Pa} $，故D错误。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
浮力产生原因、阿基米德原理、液体压强计算
【点评】
本题综合考查浮力与液体压强的相关计算，需熟练掌握浮力的产生原因、阿基米德原理及液体压强公式，通过逐一分析各选项即可得出结论，属于中等难度的综合题。
【难度系数】
0.6
本题需结合浮力的产生原因、阿基米德原理、液体压强公式逐一分析选项。首先根据浮力等于上下表面压力差计算浮力，判断选项A；再利用悬浮时排开液体体积等于正方体体积，结合阿基米德原理推导液体密度，判断选项B；接着通过压强公式计算上表面压强，再由液体压强公式求上表面深度，判断选项C；最后计算下表面压强，判断选项D，从而得出正确答案。
【解析】
正方体边长$ a = 10\ \mathrm{cm} = 0.1\ \mathrm{m} $，其上下表面的受力面积$ S = a^2 = (0.1\ \mathrm{m})^2 = 0.01\ \mathrm{m}^2 $，体积$ V = a^3 = (0.1\ \mathrm{m})^3 = 0.001\ \mathrm{m}^3 $。
选项A：根据浮力的产生原因，浮力等于物体上下表面的液体压力差，即$ F_{\mathrm{浮}} = F_2 - F_1 = 13\ \mathrm{N} - 5\ \mathrm{N} = 8\ \mathrm{N} ≠ 13\ \mathrm{N} $，故A错误；
选项B：正方体悬浮，排开液体体积$ V_{\mathrm{排}} = V = 0.001\ \mathrm{m}^3 $，由阿基米德原理$ F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}} $，变形得液体密度$ \rho_{\mathrm{液}} = \frac{F_{\mathrm{浮}}}{gV_{\mathrm{排}}} = \frac{8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg} × 0.001\ \mathrm{m}^3} = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $，故B正确；
选项C：上表面受到的压强$ p_1 = \frac{F_1}{S} = \frac{5\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m}^2} = 500\ \mathrm{Pa} $，由液体压强公式$ p = \rho gh $，得上表面所处深度$ h_1 = \frac{p_1}{\rho_{\mathrm{液}}g} = \frac{500\ \mathrm{Pa}}{0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg}} = 0.0625\ \mathrm{m} = 6.25\ \mathrm{cm} ≠ 5\ \mathrm{cm} $，故C错误；
选项D：下表面受到的压强$ p_2 = \frac{F_2}{S} = \frac{13\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m}^2} = 1.3 × 10^3\ \mathrm{Pa} ≠ 2.6 × 10^3\ \mathrm{Pa} $，故D错误。
综上，正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
浮力产生原因、阿基米德原理、液体压强计算
【点评】
本题综合考查浮力与液体压强的相关计算，需熟练掌握浮力的产生原因、阿基米德原理及液体压强公式，通过逐一分析各选项即可得出结论，属于中等难度的综合题。
【难度系数】
0.6
12.如图所示,在斜面上将一个重为25 N的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力$F=9\ \mathrm{N}$,斜面长$s=2\ \mathrm{m}$、高$h=0.5\ \mathrm{m}$。下列说法正确的是 (
A.物体克服重力做的功为50 J
B.额外功为18 J
C.物体受到的摩擦力为2.75 N
D.斜面的机械效率为67.5%
C
)A.物体克服重力做的功为50 J
B.额外功为18 J
C.物体受到的摩擦力为2.75 N
D.斜面的机械效率为67.5%
答案
12.C
解析
【分析】
要解决这道题，需明确斜面相关的有用功、总功、额外功的概念及计算逻辑：有用功是克服物体重力做的功，总功是拉力做的功，额外功是克服斜面摩擦力做的功，三者满足关系$W_{总}=W_{有}+W_{额}$；结合公式$W_{有}=Gh$、$W_{总}=Fs$、$W_{额}=fs$、$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$，代入题目给出的物理量逐一分析选项即可。
【解析】
已知$G=25\ \mathrm{N}$，$F=9\ \mathrm{N}$，$s=2\ \mathrm{m}$，$h=0.5\ \mathrm{m}$：
1. 计算有用功（克服重力做功）：$W_{有}=Gh=25\ \mathrm{N}×0.5\ \mathrm{m}=12.5\ \mathrm{J}$，故A选项（50 J）错误；
2. 计算总功（拉力做功）：$W_{总}=Fs=9\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=18\ \mathrm{J}$；
3. 计算额外功：$W_{额}=W_{总}-W_{有}=18\ \mathrm{J}-12.5\ \mathrm{J}=5.5\ \mathrm{J}$，故B选项（18 J）错误；
4. 计算摩擦力：额外功由克服摩擦力做功产生，即$W_{额}=fs$，则$f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{5.5\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=2.75\ \mathrm{N}$，故C选项正确；
5. 计算机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{12.5\ \mathrm{J}}{18\ \mathrm{J}}×100\%\approx69.4\%$，故D选项（67.5%）错误。
【答案】
C
【知识点】
斜面的功、机械效率、额外功计算
【点评】
本题是简单机械中斜面的基础计算题，核心是区分有用功、总功、额外功的定义，掌握各物理量的计算公式，属于力学部分的典型基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需明确斜面相关的有用功、总功、额外功的概念及计算逻辑：有用功是克服物体重力做的功，总功是拉力做的功，额外功是克服斜面摩擦力做的功，三者满足关系$W_{总}=W_{有}+W_{额}$；结合公式$W_{有}=Gh$、$W_{总}=Fs$、$W_{额}=fs$、$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$，代入题目给出的物理量逐一分析选项即可。
【解析】
已知$G=25\ \mathrm{N}$，$F=9\ \mathrm{N}$，$s=2\ \mathrm{m}$，$h=0.5\ \mathrm{m}$：
1. 计算有用功（克服重力做功）：$W_{有}=Gh=25\ \mathrm{N}×0.5\ \mathrm{m}=12.5\ \mathrm{J}$，故A选项（50 J）错误；
2. 计算总功（拉力做功）：$W_{总}=Fs=9\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=18\ \mathrm{J}$；
3. 计算额外功：$W_{额}=W_{总}-W_{有}=18\ \mathrm{J}-12.5\ \mathrm{J}=5.5\ \mathrm{J}$，故B选项（18 J）错误；
4. 计算摩擦力：额外功由克服摩擦力做功产生，即$W_{额}=fs$，则$f=\frac{W_{额}}{s}=\frac{5.5\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=2.75\ \mathrm{N}$，故C选项正确；
5. 计算机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{12.5\ \mathrm{J}}{18\ \mathrm{J}}×100\%\approx69.4\%$，故D选项（67.5%）错误。
【答案】
C
【知识点】
斜面的功、机械效率、额外功计算
【点评】
本题是简单机械中斜面的基础计算题，核心是区分有用功、总功、额外功的定义，掌握各物理量的计算公式，属于力学部分的典型基础题，难度适中。
【难度系数】
0.6
13.如图所示，旋翼无人机正在喷洒农药，当无人机水平匀速飞行时，无人机处于
平衡
（选填“平衡”或“非平衡”）状态，喷洒过程中无人机的动能减小
（选填“增大”“减小”或“不变”）。答案
13.平衡 减小
解析
【分析】
要解决这道题，需分两步思考：第一步，判断物体的平衡状态，依据平衡状态的定义——物体处于静止或匀速直线运动状态时，受力平衡，属于平衡状态；第二步，分析动能的变化，动能大小与质量和速度有关，公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$，需结合无人机的运动和质量变化判断。题目中无人机水平匀速飞行，先确定平衡状态，再根据喷洒农药时质量减小、速度不变，判断动能变化。
【解析】
1. 平衡状态判断：当物体处于静止或匀速直线运动状态时，物体处于平衡状态。无人机水平匀速飞行，符合匀速直线运动的特征，因此无人机处于平衡状态。
2. 动能变化分析：动能的计算公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$，动能大小与物体的质量$m$和速度$v$有关。无人机在喷洒农药的过程中，自身携带的农药质量不断减小，而无人机水平匀速飞行，速度$v$保持不变，因此动能$E_k$会减小。
【答案】平衡；减小
【知识点】平衡状态判断、动能及其影响因素
【点评】本题考查平衡状态的判断和动能的影响因素，属于基础概念类题目，难度较低，需学生准确掌握相关物理定义和公式。
【难度系数】0.3
要解决这道题，需分两步思考：第一步，判断物体的平衡状态，依据平衡状态的定义——物体处于静止或匀速直线运动状态时，受力平衡，属于平衡状态；第二步，分析动能的变化，动能大小与质量和速度有关，公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$，需结合无人机的运动和质量变化判断。题目中无人机水平匀速飞行，先确定平衡状态，再根据喷洒农药时质量减小、速度不变，判断动能变化。
【解析】
1. 平衡状态判断：当物体处于静止或匀速直线运动状态时，物体处于平衡状态。无人机水平匀速飞行，符合匀速直线运动的特征，因此无人机处于平衡状态。
2. 动能变化分析：动能的计算公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$，动能大小与物体的质量$m$和速度$v$有关。无人机在喷洒农药的过程中，自身携带的农药质量不断减小，而无人机水平匀速飞行，速度$v$保持不变，因此动能$E_k$会减小。
【答案】平衡；减小
【知识点】平衡状态判断、动能及其影响因素
【点评】本题考查平衡状态的判断和动能的影响因素，属于基础概念类题目，难度较低，需学生准确掌握相关物理定义和公式。
【难度系数】0.3
14.一个重60 N的箱子放在水平地面上，受到8 N的水平推力，箱子未动，这时箱子受到的摩擦力
等于
（选填“大于”“等于”或“小于”）8 N；当水平推力增大到12 N时，箱子恰好做匀速直线运动；当水平推力增大到18 N时，箱子所受摩擦力的大小为 12
N。答案
14.等于 12
解析
【分析】首先，当物体处于静止或匀速直线运动状态时，受到的力为平衡力，大小相等；滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与推力大小无关。先判断箱子的运动状态，再结合平衡力和滑动摩擦力的影响因素分析摩擦力的大小。
【解析】解：箱子未动时，处于静止状态，水平方向的推力与静摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此此时摩擦力等于8N；当水平推力增大到12N时，箱子做匀速直线运动，处于平衡状态，此时滑动摩擦力与推力平衡，大小为12N；当推力增大到18N时，箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变，所以滑动摩擦力大小不变，仍为12N。
【答案】等于；12
【知识点】二力平衡、滑动摩擦力的影响因素
【点评】本题考查二力平衡条件的应用和滑动摩擦力的影响因素，核心是明确平衡状态下力的关系，以及滑动摩擦力的决定因素，属于基础力学题，注重对基本概念的理解。
【难度系数】0.6
【解析】解：箱子未动时，处于静止状态，水平方向的推力与静摩擦力是一对平衡力，大小相等，因此此时摩擦力等于8N；当水平推力增大到12N时，箱子做匀速直线运动，处于平衡状态，此时滑动摩擦力与推力平衡，大小为12N；当推力增大到18N时，箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变，所以滑动摩擦力大小不变，仍为12N。
【答案】等于；12
【知识点】二力平衡、滑动摩擦力的影响因素
【点评】本题考查二力平衡条件的应用和滑动摩擦力的影响因素，核心是明确平衡状态下力的关系，以及滑动摩擦力的决定因素，属于基础力学题，注重对基本概念的理解。
【难度系数】0.6
