A解析：
由于铁的密度大于铝，若mG,所以A不可
能正确。
6.
（2011上海初中物理知识竞赛题）如图所示，两根硬杆ARBC用
钱链连接于A、BC,整个装置处于静止状态。
关于AB杆对BC杆作用
力的方向正确的是（）
A.若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，由A指向B
答案：
C解析：
若计AB杆重力，而不计BC杆重力时，取A点为支点，由杠杆平衡条件，BC杆对AB
杆作用力的方向竖直向上，由牛顿第三定律，AB杆对BC杆作用力的方向竖直向下，选项AB错误;
若不计AB杆重力，而计BC杆重力时，取C点为支点，由杠杆平衡条件，AB杆对BC杆作用力的方
向由B指向A,选项C正确D错误。
二力力臂之差为L2-Li=0.5Xcos450,联立解得L2=0.63,Li=0.27,由杠杆平衡条件可得下面的人
对木箱施加的力与上面的人对木箱施加的力的比值是7/3,选项B正确。
7.（2011全国初中应用物理知识竞赛题）图1为工人师傅用于推车运送纯净水的图片，对于这两种
方法中哪种方法比较省力的判断，下列说法中正确的是（）
A.图甲的方法比较省力。
B.图乙的方法比较省力。
A.逐渐变小B.逐渐变大
答案：
D
解析：
使线套逐渐向右移动,
动力臂先逐渐增大后逐渐减小，悬线上的拉力先逐渐变小，后又变大,
选项D正确。
.实验探究题
1.（2012全国初中物理竞赛预赛）小朱用图13所示的实验装置探究杠杆的平衡条件。
（1）在调节杠杆的平衡时，如果杠杆右侧高左侧低，应将两端的平衡螺母向调节，
使其在水平位置平衡。
使杠杆在水平位置平衡的好处是。
（2）如图13所示，杠杆上每小格长为2cm,在支点左侧的A点挂3个后果均为0.5N的钩码，在支
（3）请你在下面的方框中，画出实验所需的数据记录表格，不必填数据。
点右侧B点，用弹簧测力计拉杠杆，使其在水平位置平衡。
这时弹簧测力计的示数应为N。
如果保持B点不动，弹簧测力计的方向向右倾斜，使杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将变。
原因是
（4）小朱把多个钩码挂在杠杆的两端，调节钩码的个数与位置最终使杠杆平衡，请你分析图14所
示的平衡状态，简述当杠杆受到多个力时，它的平衡条件应当是
答案：
（1）右便于测量力臂（2分）
（2）1.2大力臂变小（3分）
（3）（4分）
实验次功力F1/N力臂L1/CmF2W：
臂L2/cm
（4）使物体向逆时针方向转动的力（动力）与力臂的乘积之和等于使物体顺时针方向转动的
力（阻力）与力臂的乘积之和。
（3分）
2.下面是小聪和小明做“测滑轮组的机械效率”的实验.
（1）小聪和小明两人用弹簧测力计测钩码重量时的情形分别如图甲、乙所示，你认为甲是正
确的（选填“甲”或“乙”）
（2）他们正确进行实验后，测出如下表中的数据，实验装置如图丙、丁所示.
物理量
贰验1
试验2
试333
钩码重G/N
4
4
6
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
0.1
量端拉力F/N
2.0
1.4
2.8
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
0.3
机械效率Y]
67%
①通过表中数据可分析出实验1是用丙图所示的装置做的实验,实验2是用丁图所示的装
置做的实验，实验2的机械效率为57%,实验3的机械效率为71%.
②通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：
使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的
个数越多，滑轮组的机械效率低.
③比较实验1和试验3可得正确结论：
使用同一滑轮组，增大提升的物重可以提高滑轮组的机
械效率.
答案：
（1）甲；
57%71%②低；③增大提升的物重.
（2）①丙；丁;
解析：
（1）弹簧测力计在测重力时应竖直方向使用，故选甲.
（2）①在实验1中，h1=0.1m,S1=0.3m,所以n1=^=。
*3m=3,故实验1是用丙图所示的装
包0.Im
置进行的实验;
机械效率Y]
实验3中,
2=维=”功-骐＞0，如心57%W总F2s2L4NX0.5m
h3=0.1m,S3=0.3m,所以仙=^冬药=3,故实验3是用丙图所示的装置进行的实
h30.1m
机械效率3=3=-亘=jjJlj=6Mx0二1in=71%
W总F3s32.8NX0.3m
②实验1和2中，提升重物相同，距离相同，只是滑轮组不同，尤其是动滑轮的个数不同，
实验2的机械效率低于实验1,因此可得出：
使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑
轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低；
③实验1和3中，滑轮组相同，实验3提升的重物大于实验1,机械效率也更高，说明：
使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高.
三.综合应用题
1.（2009上海初中物理知识竞赛复赛题）均匀三角板的重心在三角形三条中线的交点上，均匀细杆的
重心在杆的中点上。
现有一块等腰直角三角板和三根均匀细杆。
三根细杆的长度分别与三角板的边
长相等，将这三根细杆构成如图所示白^三角形。
设三角板的重心为P,三根细杆构成的三角形的重
心为P',P、P'未在图中画出。
以下是三位同学的观点：
甲同学认为P和P的位置重合；乙同学
认为P和P'的位置不重合，且P到斜边的距离大于P′到斜边的距离，丙同学认为P和P'的位置不
重合，且P到斜边的距离小于P′到斜边的距离。
请你通过分析，对以上三位同学的观点做出判断。
解答：
乙同学对，甲、丙两同学不对。
（2分）
对三角板：
设直角三角形斜边上的高为ho则均匀的三角板的重心P到斜边的距离为h/3=0.333h。
对三角形：
根据三根细杆的长度，质量分别设为m、mo、V2m0o
显然可知，总质量为2m）的两根直角边整体的重心与斜边的距离为h/2。
考虑斜边质量可知：
三角形的重心到底边的距离为：
—2-=-h/2〜0.293h
2+.2
0.293h<0.333h,所以P到斜边的距离大于P'到斜边的距离。
2
图2
.图2是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是
滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。
工人师傅用该吊运设备先后搬运
水平地面上的圆柱形物体A和物体B。
物体A的底面积为Sa,密度为pa,高度为hA；物体B
的底面积为密度为PB,高度为hBo当物体A所受竖直向上的拉力T1为1500N时，物体A
静止，地面对物体A的支持力为N。
挂在滑轮组挂钩上的物体A匀速竖直上升4m的过程中，
电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为Fi,拉力Fi做的功为W当物体B所受竖直向上的拉
力T2为1000N时，物体B静止，地面对物体B的支持力为N2。
挂在滑轮组挂钩上的物体B
以速度v匀速竖直上升的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力F2为625N,拉力F2
做功的功率P为500皿滑轮组的机械效率为80%o已知：
N=2N2,5Sx=4Sb,8PA=7pb,2hA=5hB。
不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。
求：
（1）物体B匀速上升的速度v；
（2）拉力Fi做的功W
解析：
（1）当物体A受拉力为Ti时，以物体A为研究对象，受力分析如图
拉力为T2时，以物体B为研究
对象，受力分析如图2J乙所示。
由图2J甲、乙得：
GA=T1+N1
GB=T2+N2
已知：
N=2N>,50=4S,8PA=7pB,2hA=5hB
T=1500N,T2=1000N
因为G=mg=pVg=pgSh
所以G=pAgS\hA,GB=pBgSBhB
解得：
G=3500N;
G=2000N。
2J甲所示；当物体B受
T11丁2
‘N1IN2
A'B
图2J
设滑轮组的绳子段数为n,提升物体B时，机械效率刀=―亘=G
已知：
F2=625N,t]=80%
解得：
n=4
拉力F2做功的功率P=W=F9=nvF2tt
已知：
P=500W/
解得：
v=0.2m/s。
丙
图2J
（2）匀速提升物体A时,
以物体A和动滑轮的整体为研究对象，受力分析如图
2J丙所示。
匀速提
升物体B时，以物体B和动滑轮的整体为研究对象，受力分析如图2J丁所示。
由图2J丁得：
4F2=Gb+G动
解得：
G动=4X625NI-2000N=500N
由图2J丙得：
4Fi=G+G动
拉力Fi做的功W=nFih
已知：
h=4mi,
解得：
W4X1000NX4m=1.6X104J。
【名师点评】工程中的吊运设备学生不易看懂，题目将吊运设备简化，降低难度。
此题以新型吊运
设备的简化模型示意图切入，意在考查受力分析、重力、平衡条件、功和功率、效率等重点知识。
3.如图3是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。
该装置主要由不计重力的滑轮GD,长方体
物块A、B以及轻质杠杆MM成。
物块A通过细绳与滑
轮C相连，物块B通过细绳与杠杆相连。
杠杆可以绕支
点O在竖直平面内转动，杠杆始终在水平位置平衡，且
MOO附1:
2。
已知物块A的密度为1.5X103kg/m3,底面
积为0.04m：
高1m,物块B的重力为100N。
滑轮与转
轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。
求：
（1）当物块A的顶部刚没入水面时，底部受到水的压强大小；
（2）当物块A的顶部刚没入水面时，物块A所受的拉力大小;
（3）若水位发生变化，当电子秤的示数为55N时，求物块A浸入水中的深度。
解析：
（1）物块A底部受到水的压强：
p=p水gh=1.0x103kg/m3M10N/kg^1m=1.0x104Pa。
图24
（2）物块A排开水的体积V排=VA=Sh=0.04m晨侪=0.04情。
物块A受到的浮力F浮=「水gV排=1.0x103kg/m3x10N/kgx0.04m3=400N。
物块A受到的重力G=pAgVa=1.5x103kg/m3x10N/kgx0.04m3=600N。
物块A受到的拉力F=G-F浮=600N-400N=200N。
（3）细绳BN对物块B的拉力Fn=G-F示=100N-55N=45N.
细绳DM寸杠杆白^拉力FM=ONFn=2X45N=90N
OM
物块A受到的浮力F浮=Ga—4Fm=600N_4m90N=240N（1分）
F滓'240N3
物块A排开水的体积V排'==,N=0.024m3O
P水g1.0x103kg/m3Ml0N/kg
3
物块A浸入水中的深度h'=」=0.024m2=0.6m。
S0.04m
【名师点评】电子秤是目前市场上常用的称量工具，此题以电子秤显示水库水位装置切入，意在考查滑轮、杠杆、浮力、平衡条件、液体压强、重力等知识点。
4.如图甲所示，我国“向阳红09”母船
正在进行投放“蛟龙号”载人深潜器试验，调控两根伸缩杆，使“n”形架绕固定在甲板上的转轴转动至图甲所示位置时停止，然后由固定在“n”形架顶部的绞车通过钢缆释放深潜器。
处在图甲所示位置的“n”形架可以简化为图乙中以O为支点的杠杆，ob表示“n”形架,
CD表示两根伸缩杆，O到CD的距离为2m,ODOE的长度分别为3m6m。
不考虑形架、两根伸缩杆和绞车的重力。
（1）请在图乙中画出投放深潜器时“n”形架的动力和阻力示意图
（2）深潜器的质量为25t,总体积为24.5m3。
在绞车缓慢向下释放深潜
器至刚浸没的过程中，两根伸缩杆的总拉力最多减少多少牛？
解析：
（1）动力和阻力示意图如图所示。
（2）深潜器入水前，钢缆BE的拉力，
F2=G=mg=2乐103kgx10N/kg=2.5x105N
深潜器浸没入水中后，所受浮力F浮=p水gV排，
钢缆BE的拉力，
F2'=G-F=G-P水gV排=2.5x105N-1.0x103kg/m3x10N/kgx24.5m3=5.0x103No
由杠杆平衡条件，深潜器入水前，两根伸缩杆的总拉力为
—__5_
5
=7.5X10■
匚F2L22.510N6m
F1==
L2m
—3
深潜器浸没入水中后，两根伸缩杆的总拉力为
E，3=5.。
“。
N〉6mSEN
L12m
两根伸缩杆的总拉力减少△F=F1-F1'=7.5X105N-1.5X104N=7.35X105N。
【名师点评】“向阳红09”母船由固定在“n”形架顶部的绞车通过钢缆释放深潜器，其结构复杂,题目通过简化图乙使学生容易找到支点、动力臂和阻力臂。
此题以绞车释放深潜器切入意在考查物体平衡、浮力、杠杆平衡条件等知识点。
5.如图所示是一套提升装置的结构示意图，杠杆OC可绕固定点O在竖直平面内转动，ODDC=19,
系在杠杆D端的细绳通过定滑轮E与物体B的一端相连，滑轮组丫由定滑轮Z和动滑轮H组成，滑轮组丫的自由端细绳通过定滑轮M与物体B的另一端
相连，整个装置在同一竖直平面内.小明通过定滑轮拉动C端的细绳提升水中实心均匀物体A,当物
体A始终浸没在水中且匀速上升时，小明对地面的压力为N1,对地面的压强为1.6xi04Pa,滑轮组Y
的自由端细绳对物体B向右的拉力为T1;当小明利用装置把物体A完全拉出水面，物体A在空中匀
速上升时，小明对地面的压力为N2,滑轮组Y的自由端细绳对物体B向右的拉力为T2.已知：
小明所受重力为660N,在所有拉动过程中，小明始终双脚着地，每只脚与地面的接触面积为125cm2,
物体A的密度为2X103kg/m3,N:
N2=8:
3,Ti：
丁2=101:
201,（不计绳重和细绳与滑轮间的摩擦及
水对物体A的阻力，g取10N/kg）求：
（1）物体A在空中匀速上升时，小明对地面的压力N2为多少；
（2）水平地面对物体B的摩擦力大小和动滑轮组H所受的重力大小分别是多少？
5.解：
（1）拉物体A在水中匀速上升时，
N1=F=pS=1.6X104PaX2X0.0125m2=400N.
N1N2=400NN2=83,N2=150N
（2）拉物体A在水中匀速上升时，绳对人的拉力F人=G-N1=660N-400N=260N
拉物体A在空中匀速上升时，绳对人的拉力F'A=G-N2=660N-150N=510hN
人经过一个定滑轮拉杠杆C点时，作用在杠杆上的力，FC=F人，物体B通过定滑轮拉动杠杆D
点，所以FD=f+T1,使杠杆在水平位置平衡，
根据杠杆平衡条件得，（f+T1）?
OD=FA?
（OD+CD,
所以，（f+T1）?
OD=FA?
10XOD
所以，（f+T1）?
OD=260N<10XOD--①
同理，当拉物体A在空中匀速上升时，
（f+T2）?
OD=F'人?
10XOD
（f+T2）?
OD=510NK10XOD--②
又因为T1:
T2=101:
201--③
由①②③得，解得：
f=75N,T1=2525N,T2=5025N.
物体A在空中时，物体B通过定滑轮对滑轮组施加T2大小的力，
物体A和动滑轮有四段绳子承担，所以，T2=14（GA+GH,
所以，5025N=14（GA+GH--④
物体A在水中时，物体B通过定滑轮对滑轮组施加T1大小的力，
物体A和动滑轮有四段绳子承担，所以，
T1=14（GA-F浮+GH=14（GA-p水gVA+GH=14（GA-p水gXGApAg+GH）,
所以，2525N=14（GA-12GA+GH）--⑤
由④⑤得，GA=20000NGH=100N
答：
（1）物体A在空中匀速上升时，小明对地面的压力N2为150N.
（2）水平地面对物体B的摩擦力大小是75N,动滑轮组H所受的重力是100N
6.（2012全国初中物理竞赛预赛）用图2所示的装置探究斜面的机械效率，用15N的力沿着长50c
m,高30cm的斜面，将重为20N的木块匀速拉上斜面。
此过程中的额外功主要是指
。
此斜面的机械效率为。
写出一条提高斜面机械效率的措施。
解析：
物体沿斜面上升，此过程中的额外功主要是指克服摩擦力
做功。
斜面的机械效率为y]=Gh=20"3x100%=80%
FL150.5
答案：
克服摩擦力做功80%增大斜面倾角（减小斜面粗糙程度等）
7.（2011全国初中应用物理知识竞赛河南预赛）小刚同学想测量
家中一头肥猪的重，如图所示。
他用绳将猪绑住挂在木棒的B点，将棒的一端O放在石坎上，人通
过挂在A端的测力计拉起木棒的另一端，使木棒刚好到达水平位置。
已知测力计示数
F=320N,OA=1.6mQB=0.4ni问：
（1）请你根据以上数据计算猪的重力大约是多少？
（2）你认为利用这种方法测出的猪的重力比实际重力偏大还是偏小，并说明产生误差的原因是什
么？
（3）如果猪的实际重力为1200N,猪被拉离地面0.1m,这个过程中杠杆装置的机械效率是多少？
【解析】：
（1）设猪的重力为G,由杠杆平衡原理，G-OB=FOA
解得G=1280N.O
（2）利用这种方法测出的猪的重力比实际重力偏大。
产生误差的原因是木棒具有重力。
（3）猪被拉离地面h=0.1m,A点升高H=4h=0.4m,有用功W=Gh,总功W总=FH,,
W
杠杆装置的机械效率是y]=」X100%=93.75%
W
心、
【点评】此题涉及杠杆平衡原理、功的计算、机械效率、误差分析等，意在考查对实际问题的分析、建模能力和综合运用知识的能力。
8、（12分）（2013全国初中应用物理知识竞赛）工人师傅经常使用一种称为“大力钳”的工
具夹紧或切断金属材料，图12所示为用于切断金属所常用的一
种小型大力钳，其各部分尺寸已在图中标明（单位为……一一
人师傅的单手最大握力为900N,他使用该大力钳时，
料处能够产生的最大压力为多大？
解析：
大力钳工作时，相当于杠杆组合，其中ABCCDEtA及对应的下半部分分别为杠杆。
假设
力的方向沿竖直方向，则杠杆CDEM模型化为图2的情况，其中D为支点，根据杠杆平衡条件，可
得F1L1=FzL2
由题意可知，Fi=900N,Li=12cm,L2=2cm,
解得F2==5.4X103N
同理，杠杆ABC可模型化为图3的情况，其中B为支点,
根据杠杆平衡条件，可得F3L3=F4L4
解得：
F4=1.62X104N.
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