2022年全国竞赛试题汇编简单机械和功及答案.doc

竞赛试题汇编—简朴机械和功
一、选用题
（91年第一届）4．自制一种密度秤；其外形和杆秤差不多，装秤钩地方吊着一种铁块，秤砣放在A处时秤杆正好平衡，如图所示。把铁块浸没在待测密度液体中，移动秤砣，便可直接在杆上读出液体密度。下列说法中错误是 （ ）．

A．密度秤刻度零点在A。
B．秤杆上较大刻度在较小刻度左边。
C．密度秤刻度都在A点右侧。
答案：C
（92年第二届）14．为了避免秤杆损坏，制秤时在秤杆两端各包上质量相等或相近两块小铜片。目前秤杆一端铜片脱落丢失，主人怕影响秤精确性，把另一端铜片也取了下来。用这样杆秤来称量，成果是 [ ]
A．称量时读数比实际质量大 B．称量时读数比实际质量小
C．无论两铜片质量与否完全相等，都可以恢复秤精确性
D．只有在两铜片质量完全相等状况下，才干恢复秤精确性
答案：A
（94第四届）7．列车上有发售食品手推车（如图6所示）。若货品在车内摆放均匀，目前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，支点是______（写出字母）；当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，这时支点是______，手推车可以视为______力杠杆。

答案：C；B；省
（95第五届）2．若把掉在地面上物理课本捡回桌面，根据你平时对物理课本质量及桌面高度观测与理解，估算人手克服课本所受重力所做功约为 [ ]
A．0.l焦 B．10焦 C．1焦 D。0.01焦。
答案：C
（95第五届）3．秤杆上相邻刻度间所相应质量差是相等。因而秤杆上刻度应 [ ]
A．是均匀。 B．从提纽开始向后逐渐变密。
C．从提纽开始向后逐渐变疏。 D．与秤杆粗细与否均匀有关，以上三种状况均有也许。
答案：A

（96第六届）9．拖拉机深耕时总比在道路上行驶时速度慢，这是为了 [ ]
A．提高传动机械效率。 B．节省燃料。C．增大拖拉机牵引力。D．提高柴油机功率。
答案：C
（97第七届复）4．如图所示，吊篮重力为400牛，动滑轮重力为50牛，定滑轮重力为40牛，人重力为600牛，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力： [ ]
A．218牛 B．220牛 C．210牛 D．236牛

答案：C
（99第九届）10．山间公路往往环绕山坡，盘山而上，这样可以使上山汽车：
A．提高功率 B．提高机械效率 C．减小所需牵引力 D．减小所需功。
答案：C
（99第九届复）6．把一瓶质量为46公斤液化石油气罐从居民住宅一楼搬到二楼，人做功最接近于 （ )
A．140焦 B．1×104焦 C．1．380焦 D．无法估计
答案：C
（01第十一届）6．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖启动。根据室内垃圾桶构造示意图可拟定：（　　　）
A．桶中只有一种杠杆在起作用，且为省力杠杆
B．桶中只有一种杠杆在起作用，且为费力杠杆
C．桶中有两个杠杆在起作用，用都是省力杠杆
D．桶中有两个杠杆在起作用，一种是省力杠杆，一种是费力杠杆

答案：D
（03第十三届）2．拖拉机深耕时行驶速度一般比在公路慢，这重要是为了     [   ]
   A.提高机械传动效率   B.增大牵引力   C.节省燃料  D．提高发动机功率
答案：B

（05第十五届）1．在铁路道口常设有如图1所示道闸，这种道闸平时上扬，当火车要通过道口时道闸转动到水平位置，示意过往其她车辆停车等待，这种道闸称为常开型道闸。与之相反，另一种道闸平时水平放置，当有车辆要通过时，道闸上扬，容许车辆通过，这种道闸称为常闭型道闸。对于这两种道闸重心位置，下列说法对旳是[ ]
A．常闭型道闸，重心应在o点左侧 B．常开型道闸，重心应在o点右侧
C．常闭型道闸，重心应在o点右侧 D．以上说法都不对
答案：C
（10第二十届）10．图5是环卫工人用一种垃圾夹构造示意图。拉绳一端固定在手把上，另一端穿过空心管杆与两夹爪一端相连。当用力捏手把时，夹爪在拉绳作用下可夹持物体，同步弹簧被压缩：当松开手把时，夹爪在弹簧作用下恢复原状。在使用过程中，手把和夹爪分别是 （ ）
A．省力杠杆，费力杠杆
B．费力杠杆，省力杠杆
C．省力杠杆，省力杠杆
D．费力杠杆，费力杠杆
答案：A
二、填空题
（95第五届）3．下列设备中都使用了简朴机械，请填入所用简朴机械名称（全名）。起重机钢索下面吊钩上铁轮是______，旗杆顶端轮是______，自行车飞轮与后轮是______。
答案：动滑轮 定滑轮 轮轴
（99第九届）6．地面上有一条大木杆，抬起A端需用力300牛，抬起B端需用力200牛。这条木杆______端较粗，整个木杆重量（所受重力）为______牛。
答案：A，500
（99第九届复）6．单位时间通过某处水体积，称为水在该处流量．某抽水机额定功率为P，抽水时，水头高度为h，抽水机效率为η．当抽水机满负荷工作时，出水管中水流量为 (水密度为ρ)．
答案：ηP／ρgh
（99第九届复）8．如图，4 L1=L2，杠杆已平衡．若使F2增长30牛，并将支点右移，使左、右力臂之比变为4：1，则杠、杆仍能平衡，由此可知 F1= 牛顿．

答案：8

（０３第十三届Ｂ）5．(4分)如图4所示，一辆板车车轮陷入了淤泥里，甲、乙两人来帮忙。甲协助拉车把．乙推车轮上边沿．若两人用力同样大，且方向合理，则两人中实际效果更好些是____________，理由是_____________________________________________________________________.

答案：乙；以车轮绕地面转动点为支点，乙所用力和力臂乘积比甲大(其她能体现类似意思说法应承认)
（06第十六届）2．(3分）列车上发售食品常常放在如图4所示小推车上，若货品均匀摆在车内，目前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，支点是 （写出支点位置字母）；当后轮遇到障碍物A时，售货员向上提扶把，这时支点是 。后一种状况下，手推车可以视为 力杠杆。

答案：C B 省
（０８第十八届）1．金秋十月，小琪一家人来到郊区游玩，看到农民过去用来舂米粉工具(如图3所示)和磨面工具(如图4所示)。小琪联想学过简朴机械，发现这两件工具其实就是 、 ，都是物理知识在生活生产中应用。

答案：杠杆．轮轴

三、实验题
（95第五届复）三、（15分）图(a)画是一种指甲刀。

1．这个指甲刀是由哪几种杠杆构成？
2．李扬将指甲刀按图(a)和图(b)两种措施组装，请按各杠杆工作状态分析阐明哪种组装措施是对旳。
答案：1．指甲刀由三个杠杆构成，分别是ABC、DBE和DFE。
2．(a)组装措施对旳。
由于两种用法中杠杆ABC工作状态相似，杠杆DFE工作状态也相似；而杠杆DBE动力臂是BE，用法(a)与用法(b)相比，B点距E点较远，动力臂大；两种用法中阻力臂DE大小相似，因此用法(a)中杠杆DBE比较省力。
（98第八届复）六、（7分）有一支杆秤，量程是2公斤，现给你质量为2公斤原则砝码，一根足够长刻度尺，
（1）请你阐明，如何检查此杆秤与否精确？
（2）如果不精确，应重新刻度，写出简朴刻度措施（规定精确到50克）。
答案：(1) ①把秤砣放在定盘星上，看杆秤与否平衡。 （1分）
②再将2公斤原则砝码放在秤盘里，看杆秤平衡时，秤砣与否放在2公斤位置上。 （1分）
③最后看秤杆上刻度与否均匀。 （1分）
若①平衡，②在2公斤位置上，③均匀，则此杆秤是精确。 （1分）
（2）①不挂重物时，把秤砣放在秤杆上，平衡时记下位置。 （1分）
②再把2公斤原则砝码放在秤盘里，移动秤砣，记下平衡位置。（1分）
③在两刻度（即两平衡位置）间均匀提成40等份。 （1分）
（01第十一届）1．（4分）物理学常常把实际研究对象或实际过程抽象成“物理模型”。如用铡刀铡草时，可以把铡刀看做是一种可以绕轴转动硬杆，而不必考虑刀形状、刀材质，在物理学中把它称为“杠杆”，这时“杠杆”就是铡刀“物理模型”。
汛期，江河中水有时会透过大坝下底层从坝外地面冒出来，形成“管涌”，初中物理讲过什么装置可以作为“管涌”物理模型？自行车车把可以控制车方向，它“物理模型”又是什么？
答案：.连通器　轮轴

（01第十一届复）三、(10分)(1)如图甲、乙、丙三人要合扛一种重物．物重600N，三人肩头所能承受最大压力均为200 N．既有两根同样长硬棒及必要绳子(硬棒及绳自重不计)，请你设计出一种措施，使三人肩头承受压力都不超过最大压力．画出示意图体现你设计扛重物措施．

(2)如图，小明推一辆满载重物独轮车，手握在车把A处(图中未画人)，遇到一种较高台阶，她自己推不上去，小华赶紧跑来帮忙．小华选用了一种最省力且效果最佳施力措施，请画出小华所施力F示意图．

答案：(1)如图答：1．(5分) (2)如图答2．(5分)

（03第十三届）3.(6分)下图a是一种指甲刀。(1)这个指甲刀是由哪几种杠杆构成?它们支点各在哪里?(2)小明指甲刀有图a和图b两种组装方式。请分析哪种组装方式更合理。

答案：(1)AC、DE和GE是三个杠杆,它们支点分别是C、E和E.
〈2〉图a组装更合理.对于杠杆DE来说,指甲在D点对它作用力是阻力,AC在B点对它作用力是动力.两种组装方式中阻力和阻力臂是同样,但图a中动力臂BE不不不小于图b中动力臂,因而图
a组装方式要比圈b方式省力.
全题6分,(1)、〈2〉各3分.AC支点与本答案不同,不扣分。第(2)题只答对组装方式,理由不对旳,给1分。

（06第十六届复）二．(10分)一种地质勘探小分队，在野外河边休息时发现了一种矿石，她们非常想尽快懂得这种矿石密度大概是多少，但是手中只有皮尺、直木棍和针线包中缝衣服用针和细线，请你协助她们运用现场可运用物品，设计一种测定矿石密度方案，并推导出计算矿石密度体现式。
答案：1.用细线悬挂直木棍作支点； （1分）
2.用细线拴好矿石挂在支点左侧，在支点右侧挂一块石块，移动矿石和石块悬挂位置直到木棍水平平衡； （1分）
3.用皮尺分别量出悬挂矿石和石块点到支点距离为L1，L2如图1所示 （1分）
4.将矿石浸没在水中，移动挂石块位置直到木棍再次水平平衡； （1分）
5.用皮尺量出悬挂石块点到支点距离为L3；如图2所示 （1分）
6.推导计算矿石密度体现式。由杠杆平衡条件，得
G矿L1=G石L2 （1） （1分）
（G矿-F浮）L1=G石L3 （2） （1分）
（1）/（2）得 ρ矿gV矿/（ρ矿gV矿-ρ水gV矿） = L2/L3 （1分）
解得 ρ矿=ρ水L2 /（L2 - L3）
（09第十九届）4．图5 为商店常用称量货品台秤，试分析在下列状况下称量货品时，称量成果与实际质量相比是偏大还是偏小。（l）秤陀磨损了：（2）调零螺母位置比对旳位置向右多旋进了某些。

答案：( l ）若秤陀磨损了，则称量时游陀须放在刻度偏大位置，台秤才干平衡，因此称量成果与实际质量相比偏大。 ( 2 ）若调零螺母位置比对旳位置向右多旋进某些，则秤盘中需放一定质量物体，才干在游陀指零状况下使台秤平衡。然后再把待测货品放入秤盘中，平衡时货品质量等于称量质量，此时称量质量不不小于秤盘中两物体质量之和，因此称量成果与实际质量相比偏小。

四、计算题
（92年第二届）六、（8分）液压电梯（如图）是一项新枝术，它可觉得十层如下旧楼加设电梯而无需在楼顶增建悬挂轿箱用机房。
1．液压机柱塞通过滑轮和钢索带动轿箱上升，如图。为使轿箱上升18米，液压机柱塞要上升多少米？
2．有一种液压电梯，轿箱自身质量是1300公斤，油泵最大油压是2.3×106帕斯卡，厂家所能提供油压机柱塞直径为（单位：毫米）60、85、105、140、184、238六种。通过计算阐明应当选用哪种直径柱塞。（由于柱塞自身受到重力作用及轿箱加速上升时需要较大牵引力，厂家规定将柱塞直径扩大到计算值1.4倍，然后从所给六种规格中选用。）

答案：参照解答
1．9米
2．m——轿箱与负荷总质量，P——最大油压，D—一柱塞直径
钢索拉力 F1=mg………………………(1)
柱塞举力 F2=2mg……………………(2)

代入数值，得D=0.119米……………………(4)
0.119米×1.4=0.167米………………………(5)
应当选用柱塞直径为184毫米液压机。
（93第三届）六、（7分）硬钢片做成瓶盖起子有两种用法。如图11所示。A、B是开盖时起子和瓶盖接触两点。在瓶盖和瓶口接触点中，D和E分别是离手最远和近来两点。开盖时手对起子施加力F作用在G点，瓶口对瓶盖阻力可以觉得作用于瓶盖中心C点（图中没有标出）。如果瓶盖在打开过程中没有发生明显弯折。
1．分别指出图中11(a)、(b)两种状况下杠杆支点。
2，图(a)、(b)两种用法中哪一种比较省力？为什么？
答案：1．因瓶盖在打开过程中无明显弯折，起子和瓶盖可当作结合成一体，图(a)中支点为D，图(b)中支点为E。
2． 两图中阻力相似，阻力臂亦相似，都是瓶盖中心到边沿距离，而图(a)中动力臂为GD、图(b)中动力臂为GE，GD＞GE，根据杠杆平衡原理，图(a)较省力。

（94第四届）七、（6分）倒链（又称神仙葫芦）是一种简朴起重用品，它由滑轮组构成（如图9所示），A、B为同轴并一起转动定滑轮，半径分别为R1和R2，R1稍不不不小于R2；C为动滑轮，其半径为r。它们之间用铁链按图中所示方式联结起来。当用力F拉一侧铁链使定滑轮转动时，套在A上铁链使挂在C上重物上升，与此同步，套在B上铁链被放下，使重物下降（图中虚线箭头体现铁链运动方向）。转动一周时，其总效果使重物上升距离为多少？若重物所受重力为G，则使重物缓慢匀速上升时，拉力F大小至少应为多少？
答案：重物上升距离h=(h1－h2)／2=π(R1－R2)

（94第四届）八、（8分）国内已兴建3座抽水蓄能水电站。它可调剂电力供应。深夜时，用过剩电能通过水泵把下蓄水池水抽到高处上蓄水池内。白天则通过闸门放水发电，以补充电能局限性。若上蓄水池长为150m，宽为30m，如图10所示，从深夜11时至清晨4时抽水，使上蓄水池水面增高20m，而抽水过程中水上升高度始终保持为400m。不计抽水过程中其她能量损耗，试求抽水功率。（g=10N／㎏）

答案：抽水功率 P=2×107瓦
（95第五届复）六、（10分）电气化铁路在和公路交叉时，输电线常用图示方式悬挂在钢缆上。钢缆A端固定在电秆上，B端通过滑轮组联结在电杆C上。电车通过拾电器向上托起输电线，从而获得驱动电车能量。
1．配重D是N个混凝土圆盘，每个盘质量是m。按图示配备，钢缆AB所受拉力F大概是多少？
2．如果只考虑B端牢固性。本来可以把它直接固定在电杆C上，也可以用一种很硬大弹簧来联结B和C。事实上却用滑轮组来联结，这样做长处是什么？

答案：1．以动滑轮为研究对象，可求钢缆AB所受拉力F=3Nmg。
2．机车运营时，拾电器会把输电线向上托起。如果使用两端固定钢缆，悬线会因而松弛，输电线将左右摇晃，有也许脱离拾电器而导致事故。使用滑轮组可以保证输电线高度变化时，钢丝始终保持紧张状态。如果用弹簧替代滑轮组，状况好于两端固定钢缆，但钢缆紧张限度仍随弹簧长度有较大变化，并且不易拟定钢缆最佳长度。
（96第六届）八、（8分）为保证市场公平交易，国内已有不少地区严禁在市场中使用杆秤。杆秤旳确容易为不法商贩欺骗顾客提供可乘之机。请看下例。
秤砣质量为1公斤，秤杆和秤盘总质量为0.5公斤，定盘星到提纽距离为2厘米，秤盘到提纽距离为10厘米（图9）。若有人换了一种质量为0.8公斤秤驼，售出2.5公斤物品，物品实际质量是多少？

答案：代表物理量符号：m1—秤舶质量，m＇1─假秤砾质量，m2—秤杆和秤盘总质量，m3—货品实际质量，m＇3—货品标称质量，a—定盘星到提纽距离，b—秤盘到提纽距离，C─过秤杆、称盘质心铅垂线到提纽距离，d—2.5公斤秤星到提纽距离（图2）

秤盘空载，真砣置于定盘星时平衡条件秤 m2gc=m1ga (1)
盘挂2.5公斤物体，使用真砣时平衡条件 m2gc=m＇3gb=m1gd (2)
假砣置于2.5公斤秤星时平衡条件 m2gc+m3gb=m＇1gd (3)
从(1)、(2)、(3)式消去c、d，解出m3 m3=1.96公斤 (4)

（97第七届复）六、（11分）小红准备在旅游时估算登山缆车机械效率。她从地图上查到，缆车起点和终点海拔高度分别为230米和840米，两地水平距离为1200米。一只缆车运载15个人上山同步，有另一只同样缆车与它共用同一种滑轮组，运载8个人下山。每个人体重大概是60公斤。从铭牌看到，缆车自重（质量）为600公斤。小红还用直尺粗测了钢缆直径，约为2.5厘米。拖动钢缆电动机铭牌上标明，它额定功率为45千瓦。管理人负说，在当时那种状况下，电动机实际功率为额定功率60％。实际测得缆车完毕一次运送所用时间为7分钟。请你协助小红估算缆车机械效率。
答案：缆车高度差：△h=840米-230米=610米。
上山质量：m1=15×60公斤+600公斤=1500公斤，
下山质量：m2=8×60公斤+600公斤=1080公斤，
运营时间：t=7×60秒=420秒，
有用功：W有=（m1-m2）gh，
总功：W=P实t=η1P额t
缆车机械效率：

（98第八届复）二、（7分）小华用一根长6米、半径7.5厘米均匀粗木棒为爸爸设计了一架能搬运柴草简易起重机（如图2所示）。她把支架安在木棒长处，每捆柴草重1000牛，为了使木棒平衡以达到省力目，她又在另一端吊一块配重石头,请你算出这块配重石头应有多重？（木棒密度0.8103公斤/米3，g取10牛顿/公斤。）

答案：受力分析如图2所示。 （1分）
木棒重 G木=m木g=p木V木g=p木prr木2l木g.（2分）
代入数值，得：G木=847.8牛。 （1分）
根据杠杆平衡条件，有：G柴=l+G木l=G石l. （2分）
代入数值，得：G石=3848牛。 （1分）

（99第九届复）三、(1 5分)某工地在冬季水利建设中设计了一种提起重物机械，如图是这个机械一种构成某些示意图．OA是个钢管，每米长受重力为30牛顿；0是转动轴；重物质量m为150公斤，挂在B处，0B=1米；拉力F加在A点，竖直向上．取g=1 0牛／公斤．为维持平衡，钢管OA为多长时所用拉力最小?这个最小拉力是多少?

答案：设OA=x，OB=b，每米长钢管重为w=30牛．根据杠杆平衡条件可以列出如下方程：
bmg+x/2 ·wx=F·x
整顿后得WX2-2F·x+2bmg=0 ①
这个方程有解条件是△≥0，其中
△=(-2 F)2-8wbmg ②
由此解出F≥2wbmg
把数值代入得F≥300牛顿，这体现拉力最小值为300牛．
从①式可以解出钢管长x

由于拉力最小时A=O，因此拉力最小时钢管长为：x=1 0米
（99第九届复B）四、（20分）某工地在冬季水利建设中设计了一种提起重物机械，右图是这个机械一种构成某些示意图，OA是个钢管，每米长受重力30N，O是转动轴，重物质量m为150kg，挂在B处，OB=1米，拉力F加在A点，竖直向上，g=10N/kg。为维持平衡，钢管OA为多长时所用拉力最小？这个最小拉力是多少？

答案：设OA＝x，OB＝b，每米长钢管重为w＝30N/m。则有
bmg＋wx2/2＝Fx 整顿得：wx2－2Fx＋2bmg＝0
由Δ＝（2F）2－8 wbmg>0，解得F>300N x＝10m

（03第十三届）七、(14分)电气化铁路输电线常用图示方式悬挂在钢缆上。钢缆A端固定在电杆上，B端通过滑轮组连接在电杆C上。(1)配重D是n个混凝土圆盘(图中只画出3个)，每个盘质量是m。按图示配备，钢缆在B端所受拉力大概是多少?   (2)如果只考虑B端牢固性，本来可以把它直接固定在电杆C上，也可以用—个很硬大弹簧连接接B和C。事实上却用滑轮组来连接，这样做长处是什么？

答案：(l)F=3nmg,由于动滑轮右侧1条钢缆与它左侧3条钢缆承受相似力,而左侧每条钢缆受力是nmg·
(2)机车运营中,拾电器会把输电线向上托起.如果使用两端固定钢缆,悬线会因而松弛,输电线将左右摇晃,有也许脱离拾电器导致断电事故.使用滑轮组可以保证输电线高度变化时钢缆始终保持紧张状态。如果用弹簧替代滑轮组,状况好于两端固定钢缆,但钢缆紧张限度仍随弹簧长度有较大变化,并且不易拟定钢缆最佳长度。
评分原则:
全题14分.钢缆B端受力为圆盘组所受重力3倍,给4分。
重力为nmg,给3分.
直接把B固定在电杆C上会使悬线松弛,给3分.
钢缆紧张限度随弹簧长度有较大变化,给3分。论述完整给1分。
（05第十五届）六、(11分) 图9是一种电梯构造示意图，电梯厢在电梯井中沿竖直通道上下运营。钢链两端分别固定在电梯井顶部A点和B点，同步钢链绕过重15 000N电梯厢下滑轮而托起整个厢体E，又跨过电梯井顶部由电动机驱动带有齿轮轮轴C，在C和B之间吊起与动滑轮相连配重D。电梯载重量为10人(1人质量按60kg计算，取g=10N／kg，忽视摩擦及钢链质量)。请回答：
(1)配重功能是什么?在已知电梯厢重和载重量状况下，配重质量最佳是多大?
(2)当电梯满载匀速上升时，A、B两点受到拉力各是多大?

答案：1）省力，电动机用较小力即可拉动电电梯厢。
由滑轮知识可知，配重质量m=G./g==2100kg
(2) FA=FB=10500N

（09第十九届复）六、（18分）小胖同窗在暑假期间参与了农村电网改造社会实践活动，其中电工所挖埋水泥电线杆坑引起了小胖爱好。坑形状如图5所示，从地面上看，坑基本上是一种长方形，其宽度仅比电线杆粗端直径稍大一点，坑中沿长方形长边方向有一从地面直达坑底斜坡。请你回答：

1．为什么要挖成图5所示深坑，而不挖成图6甲所示仅比电线杆略粗一点圆筒状深坑，或者如图6乙、丙所示那种大口径方形或圆形深坑?这样做有什么好处?
2．通过计算对比分析：如果将这种水泥电线杆分别埋入图5、图6甲所示坑中。则把水泥电线杆放到坑口恰当位置后，在竖起水泥电线杆过程中，抬起水泥电线杆细端至少分别需要多大力?已知这种坑深2.0m，宽0.3m，地面处坑口长2.3m，坑底长0．3m。水泥电线杆质量为600kg，长10.0m，粗端直径0.25m，其重心距粗端4.0m。(取g =10N/kg)
3．在上述两种状况下，竖起水泥电线杆过程中，人们对水泥电线杆至少分别要做多少功?
答案：1．挖成图5所示深坑好处如下：
（1）少挖土方：挖成图5所示深坑要比挖成图6乙、丙所示深坑少挖土方，这样可以少做功，避免人力挥霍，提高劳动效率。
（2）便于施工：施工人员更易于从图5所示坑里向外取土。
（3）省力省功：用图5所示深坑埋水泥电线杆，与用图6甲所示深坑埋水泥电线杆相比，不必将电线杆沿竖直方向直立在地面上，重心上升高度小，施工时即省力又省功。
（4）施工安全：用图5所示深坑埋水泥电线杆，施工人员只需从有斜坡方向扶住水泥电线杆就行了，水泥电线杆不会向其她方向倾倒，施工比较安全。
2．（1）若将这种电线杆埋入图5所示坑中，电线杆就位后状况如图答1所示。
设竖起电线杆过程中，在细端所用拉力为F1。
在图答1中，电线杆粗端伸入坑口距离为2.3 m -0.3 m =2.0m
进而：O1A1=10.0 m -2.0 m =8.0m O1B1=4.0 m -2.0 m =2.0m
电线杆重：G=mg=600×10 N =6000N
根据杠杆平衡条件，有：F1×O1A1=G×O1B1
解得：F1=A2
F2
B2
O2
G
图答2
A1
F1
B1
O1
G
图答1
=N=1500N

（2）若将这种电线杆埋入图6甲所示坑中。电线杆就位后状况如图答2所示。
设竖起电线杆过程中，在细端所用拉力为F2。
在图答2中：O2A2=10.0m O2B2=4.0m
根据杠杆平衡条件，有：F2×O2A2=G×O2B2
解得：N
3．在图答1中，电线杆重心升高：h1=4.0 m -2.0 m =2.0m
人们对电线杆做功：W1=Gh1=6000×2.0 J =1J
在图答2中，电线杆重心升高：h2=4.0m
人们对电线杆做功：W2=Gh2=6000×4.0 J =24000J
（10第二十届）六、(15分)“手拉葫芦”(如图15所示)是一种携带以便、使用简易手动起重机械，广泛用于工厂、土地、矿山、农业生产等环境，用来完毕起吊货品等任务。其中HCB30型“手拉葫芦”技术数据如下表：
型号
HCB30
承载链条股数
(股)
2
最大承载质量
(t)
3
链条直径
(mm)
8
一次起升高度
(mm)
3
手拉轮直径
(mm)
150
测试载荷
(kN)
37.5
承载轮直径
(mm)
50
最小净空高度
(mm)
470
净重
(kg)
21.7
最大载荷所需拉力
(N)
360
毛重
(kg)
22.3
注：“一次起升高度”是指，成年人在站立状态，用左、右两手交替拉动手拉链条进
行正常起重操作过程中，左手或右手下拉一次(按30cm计)，所吊重物上升高度。
承载轮上所缠承载链条较粗且两端固定，而手拉轮上所缠手拉链条较细且构成
一种完整环。工作过程中，手拉链条、承载链条在轮上都不打滑。其缠绕状况如图16
所示。(取g=10N／kg)
1．根据题目中提供有关信息，通过计算，分析判断HCB30型“手拉葫芦”手拉轮与承载轮与否是一种共轴轮轴?
2．计算该型“手拉葫芦”在满载状况下正常工作时机械效率。
答案：1．没手拉轮与承载轮是一种共轴轮轴，则用手拉动手拉链条一次，链条移动距离H与承载轮收回链条长度h应满足
此过程中重物上升高度
因重物实际一次起升高度为s0=3mm，即s≠s0，因此此“手拉葫芦”手拉轮与承载轮不是—个共轴轮轴。
2． 该型号“手拉葫芦”在满载状况下正常工作时，用手下拉—次手拉链条过程中，人对“手拉葫芦”做功：W人=FH=360×30×10-2J=108J
“手拉葫芦”对重物做功：W机=Gs0=3×103×10×3x10-3J=90J
“手拉胡芦”机械效率：

五、综合题
（95第五届）四、（7分）螺旋千斤顶是一种常用起重装置（如图所示），用手柄转动螺杆时，螺杆顶端重物就随螺杆一起上升。若螺杆直径为D，螺距为h，手柄末端到转轴距离为l，要举起质量为M重物时，至少要给手柄顶端多大力？指出本题中为了省力应用了哪几种简朴机械。

答案：转动一周时，手柄末端通过距离为s=2πl (1)
垂直给手柄力为F时所做功为W1=Fs=F·2πl (2)
转动一周时重物升高h，克服重物所受重力做功为W2=Mgh (3)
根据功原理有W1=W2即F·2πl=Mgh (4)

为了省力应用了斜面和轮轴两种简朴机械。
（96第六届复）四、（20）小红准备在旅游时估算登山缆车机械效率。她从地图上查到，缆车起点和终点海拔高度分别为230米和840米，两地水平距离为1200米。一只缆车运载15个人上山同步，有另一只同样缆车与它共用同一种滑轮组，运载8个人下山。每个人体重大概是60公斤。从铭牌上看到，缆车自重（质量）为600公斤。小红还用直尺粗测了钢缆直径，约为2.5厘米。拖动钢缆电动机铭牌上标明，它额定功率为45千瓦。管理人员说，在当时那种状况下，电动机实际功率约为额定功率60％。实际测得缆车完毕一次运送所用时间为7分钟。请你协助小红估算缆车机械效率。
答案：高度差h=610米
上山质量m1=900公斤+600公斤
下山质量m2=480公斤+600公斤
运营时间t=420秒
电机实际功率P=2.7×104瓦
有用功指是系统克服重力做功，因而
W1=(m1-m2)gh
总功W=Pt
机械效率η=W1／W=22%。

（04第十四届）3．（4分）春季，在国内某些都市浮现了“非典”疫情，各地广泛使用喷雾器对公共场合消毒。图3给出了一种喷雾器示意图，就其工作原理要用到物理知识有（写出两项即可）
（1）_______________________________________________；
（2）_______________________________________________。

答案：运用杠杆变化力大小或方向，气体体积缩小压强增大
（04第十四届）四、（8分）小明设计了一种公厕中自动冲刷厕所水箱。这种水箱能把自来水管持续供应较小流量水储藏到一定量后，自动启动放水阀，这样就可用较大水量冲刷便池中污物。图6为这种水箱构造示意图，已知水箱底为边长l=40cm正方形，A是始终径d1=8cm圆形放水阀门，其质量和厚度均可忽视不计，且正好能将排水管口及连杆与浮子B相连，连杆长度h0=10cm。浮子B是一外部直径d2=8cm、高H＝30cm、质量m=0.4kg空心圆柱体，设水箱每次放水都能将水箱中水所有放净，试通过计算阐明：（1）水箱体至少多高，水才不会从水箱上部溢出？（2）如果自来水管流量为0.2m3/h，该水箱某次放水结束到下次开始放水时间间隔为几分钟？

答案：（1）设水箱中水面高度为h时，连杆对阀门A拉力为T，此时阀门刚好可被拉开。
对浮子B根据平衡条件有：mg＋T＝F浮 （1分）
其中 F浮＝rg(h－h0) （1分）
对放水阀门A根据杠杆平衡条件有：Td1= rgh （2分）
联立可解得：
h=≈0.36m （1分）
因此水箱体高度至少为0.36m。
（2）一箱水体积为：V箱=l2h＝（0.4m）2×0.36m＝0.058m3 （1分）
自来水管流量Q＝0.2m3/h 蓄满一箱水所用时间
t===17.4min （2分）
因此，水箱放水时间间隔约17.4min。
（06第十六届复）一、(10分)如图l，东湖中学想用离心泵将湖中水抽到C处养鱼池中。规定在30 min内至少向养鱼池中输水120 m3，学校领导将如下几种需要解决问题交给了科技小组。
(1)A，B处各有一种平台，离心泵应放在什么位置，请阐明理由。
(2)如果某型号离心式水泵扬程为15 m，功率为17 kW，
效率为0.6，试通过计算阐明这台水泵与否可满足东湖中学需求?
(3)为了节省资金，有人提出所有采购比硬质管便宜、并且与水泵管径相符软橡皮管配套使用，你觉得与否可行，为什么?说出你对旳方案。
答案：（1）由于泵总扬程 = 吸水扬程 + 压水扬程 （1分）
离心式水泵吸水扬程是由大气压决定，当大气压为原则大气压时，吸水扬程实际不会超过10m （1分）
因此泵不能放在B处，只能放在A处。 （1分）
（2）不考虑水动能：
①增长势能按13.8m计算：已知t=30min，h=13.8m，V=120m3，η=0.6
则W有= mgh =103×120×10×13.8J=1.656×107J （1分） 由于W有/W总=η （1分）因此W有=W总/η=1.656×107J/0.6 = 2.76×107J （1分） 因此应购买水泵功率为P总= W总/t = 2.76×107J/1800S = 1.53×104W = 15.3kw （1分）
②增长势能按15m计算，应购买水泵功率为P总 = 16.7kw。提供水泵满足规定。
（3） 不可行 （1分）若离心泵至水面段用橡皮管，由于大气压作用也许将橡皮管压扁而影响正常工作 （1分） 建议离心泵至水面段用硬质管，为节省起见，泵以上水管可用软橡皮管。

（０７第十七届）六． (10分)“加在密闭液体上压强，可以大小不变地被液体向各个方向传递”，这个规律叫做帕斯卡定律。在图11所示连通器中，如果活塞质量和液体自身所受重力可以忽视不计，根据帕斯卡定律可以推得，作用在大、小活塞上力和大、小活塞面积有如下关系：=，根据这一关系式：如果小活塞面积较小那么在小活塞上加一种较小力，就可以在大活塞上得到一种较大力。“液压千斤项”就是根据帕斯卡定律制成。
图12所示是液压千斤项剖面图。它是汽车等运送机械常备维修工具，只要对杠杆施加一种不大作用力F，就可以把一辆汽车顶起来而便于更换和修理轮胎。如果图示千斤顶大活塞面积是40cm2，小活塞面积是5cm2，杠杆上OA=OB。请回答：

1．使用中发现，压下杠杆时，虽然能把一种重物顶起来，但一放手，重物又降了下来，不能把重物长时间顶住。这阐明图示千斤顶有一种零件损坏或丢掉了。请你画一种零件补在相应位置上，达到被顶起重物不再降下来目(在图12上画出示意图即可)。
2．若修好了液压千斤顶机械效率为80％，使用时，假设大活塞刚好顶在重物重心竖直线位置上。若要在lmin内把1t重物顶起3cm，则维修人员消耗平均功率和加在杠杆B端力分别是多大?(取g=10N／kg)
答案：

（０８第十八届）1．(6分)如图8是一把厨房里常用多功能剪刀，特别是图中标有1、2、3、4、5序号部位都具有一定功能，且每一项功能都与物理知识息息有关。请你写出其中三项功能，并阐明所用到物理知识。

答案：（１）做瓶盖撬：应用了杠杆知识，是一种省力扣一杆．
（２）做挤压钳：应用了压强和摩擦力知识。挤压齿尖且参差不齐，不仅通过减小受力面积措施增大了压强，还通过增长表面粗糙限度措施增大了摩擦力，既利于挤压果壳．又避免坚果滑落。
（３）做剪刀：应用了杠杆知识。
（４） 做罐头盖（或瓶盖）撬：应用了杠杆知识．这是一种以与瓶盖接触点为支点省力杠杆。
（５）做削皮刀：