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非平衡
20
19
2
3
600
0.02
解：
(1) 消除木板重力对实验的影响。
(2) 滑轮组对木板的拉力：
$F=2G_{\mathrm{砝码}}=2m_{\mathrm{砝码}}g=2× 8\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=160\ \mathrm{N}$
拉力的力臂$L_1=150\ \mathrm{cm}=1.5\ \mathrm{m}，$人的重力：
$G_{\mathrm{人}}=m_{\mathrm{人}}g=40\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=400\ \mathrm{N}$
设该同学重心到“O”的距离为$L_2，$根据杠杆平衡条件$FL_1=G_{\mathrm{人}}L_2，$代入数据得：
$160\ \mathrm{N}×1.5\ \mathrm{m}=400\ \mathrm{N}× L_2$
解得：$L_2=0.6\ \mathrm{m}$
B
【分析】
首先读取v-t图像判断运动状态：0~1s内吊篮速度持续增大，做加速运动，不符合平衡状态“静止或匀速直线运动”的要求，因此可直接判断状态。接下来分析滑轮组结构，数出承担总重的绳子段数n=2，找到吊篮匀速运动的1~2s区间，对应读取该时段的拉力大小，利用不计绳重摩擦时滑轮组拉力公式$F=\frac{1}{n}(G_A+G_动)$，代入空吊篮重力即可求出动滑轮重。最后利用绳子的最大拉力，代入同一拉力公式，减去空吊篮和动滑轮的重力得到最大载货重力，再通过$G=mg$换算得到载货的最大质量。
【解析】
1. 判断运动状态：由图丙可知，0~1s内空吊篮的速度不断变大，做加速运动，而平衡状态仅包含静止和匀速直线运动两种情况，因此空吊篮此时处于非平衡状态。
2. 计算动滑轮重力：图甲中滑轮组承担物重的绳子段数n=2；由图丙可知1~2s内吊篮做匀速直线运动，受力平衡，对应图乙可得该时段拉力F=25N。忽略绳重、摩擦和空气阻力，滑轮组拉力满足公式：$F=\frac{1}{n}(G_A + G_{动})$，代入数据得：
$G_{动}=nF - G_A = 2×25\ \mathrm{N} - 30\ \mathrm{N}=20\ \mathrm{N}$
3. 计算最大载货质量：已知绳子能承受的最大拉力$F_{大}=120\ \mathrm{N}$，代入拉力公式可得总提升重力：
$G_{总}=nF_{大}=2×120\ \mathrm{N}=240\ \mathrm{N}$
则可装载货物的最大重力：
$G_{货}=G_{总} - G_A - G_{动}=240\ \mathrm{N} - 30\ \mathrm{N} - 20\ \mathrm{N}=190\ \mathrm{N}$
由$G=mg$得货物最大质量：
$m=\frac{G_{货}}{g}=\frac{190\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=19\ \mathrm{kg}$
【答案】
非平衡；20；19
【知识点】
平衡状态判断，滑轮组拉力计算，重力质量换算
【点评】
本题结合运动图像和滑轮组受力分析综合考查相关知识点，解题的关键是准确从F-t、v-t图像中提取对应时段的有效信息，易错点是计算最大载货量时容易遗漏空吊篮自身的重力，需要注意公式中总重包含吊篮、动滑轮和货物三部分。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先我们先回忆定滑轮和动滑轮的核心区别：定滑轮的轴位置固定，不会随被拉动的物体移动；动滑轮的轴会随被拉动的物体同步运动。第一步我们先逐个判断图中的滑轮，固定在船体上、轴不动的就是定滑轮，和主帆相连、轴随帆一起上下移动的就是动滑轮，数出两类滑轮的数量。第二步我们数所有作用在动滑轮上的绳子段数n，明确滑轮组中自由端绳索移动距离和主帆移动距离的关系是s绳 = n s帆，主帆受到的拉力是自由端拉力的n倍。第三步代入已知的拉力、绳索移动距离和时间，依次计算主帆的拉力和主帆下降的速度即可。
【解析】
1. 识别定滑轮和动滑轮：
根据定义，轴固定不动的滑轮为定滑轮，轴随主帆一起运动的滑轮为动滑轮。观察题图可得，固定在船体上的定滑轮共2个，与主帆连接的动滑轮共3个。
2. 确定承担拉力的绳子段数：
所有连接在动滑轮上的绳子总段数n=6。
3. 计算主帆受到的拉力：
已知自由端拉力F=100N，滑轮组中主帆受到的拉力$F_拉 = nF = 6×100\ \mathrm{N}=600\ \mathrm{N}$。
4. 计算主帆下降的距离：
已知自由端绳索下拉距离$s_绳=0.6\ \mathrm{m}$，由滑轮组距离关系$s_绳 = n s_帆$，可得主帆移动的距离$s_帆=\frac{s_绳}{n}=\frac{0.6\ \mathrm{m}}{6}=0.1\ \mathrm{m}$。
5. 计算主帆下降的速度：
已知运动时间t=5s，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得主帆下降的速度$v_帆=\frac{s_帆}{t}=\frac{0.1\ \mathrm{m}}{5\ \mathrm{s}}=0.02\ \mathrm{m/s}$。
【答案】
2；3；600；0.02
【知识点】
定动滑轮区分；滑轮组规律；速度计算
【点评】
本题结合帆船的真实应用场景考察滑轮组的基础知识点，易错点是容易混淆定动滑轮的数量、数错承担拉力的绳子段数n，解题的核心是紧扣定动滑轮的定义先完成分类计数，再准确数出n的数值，代入滑轮组的力、距离对应关系即可顺利求解，整体侧重对基础概念的应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
先思考第一问：该装置的木板是以O为支点的杠杆，木板自身有重力，如果不提前调平，后续新增砝码的拉力会同时平衡木板自重和人体重力，无法得到仅对应人体重力的平衡力，会干扰测量结果。因此提前放砝码让木板水平平衡，就是为了抵消木板自重的影响，排除自重对后续测量的干扰。
再思考第二问：首先识别图中的滑轮组，动滑轮上承担拉力的绳子段数n=2，题目说明摩擦不计、动滑轮重不计，因此滑轮组对木板左端的向上拉力等于新增砝码重力的2倍。接着把木板看作杠杆，支点是O点，拉力的力臂等于木板长度也就是同学的身高150cm，人体重力是阻力，阻力臂就是要求的重心到O点的距离，代入杠杆平衡条件即可算出结果。
【解析】
(1) 木板自身存在重力，若测量前未将木板调至水平平衡，后续添加的砝码拉力需要同时平衡木板自重和人体重力，会导致人体重心的测量结果出现偏差。提前在托盘放砝码使木板水平平衡，就可以提前用砝码的拉力抵消木板的自重，消除木板重力对后续实验的影响，保证后续新增的砝码拉力仅用来平衡人体的重力。
(2) 具体计算步骤：
① 由图可知，该滑轮组中承担拉力的绳子段数n=2，已知摩擦不计、动滑轮重不计，因此滑轮组对木板左端的拉力为：
$F = 2G_{\mathrm{砝}} = 2m_{\mathrm{砝}}g = 2× 8\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg} = 160\ \mathrm{N}$
② 把木板看作以O为支点的杠杆，拉力F的力臂等于木板长度，即$L_1=150\ \mathrm{cm}=1.5\ \mathrm{m}$；
人体的重力$G_{\mathrm{人}}=m_{\mathrm{人}}g=40\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg}=400\ \mathrm{N}$，设人体重心到O点的距离为$L_2$，也就是人体重力对应的力臂。
③ 根据杠杆的平衡条件$FL_1=G_{\mathrm{人}}L_2$，代入数值：
$160\ \mathrm{N} × 1.5\ \mathrm{m} = 400\ \mathrm{N} × L_2$
解得$L_2=0.6\ \mathrm{m}$，即该同学重心到“O”的距离为0.6m。
【答案】
(1) 消除木板重力对实验的影响 (2) 0.6 m
【知识点】
杠杆平衡条件，滑轮组省力计算，实验自重消除
【点评】
本题是杠杆与滑轮组结合的实际应用型题目，既考察了实验操作目的的理解，也考察了力学综合计算能力。解题的关键是先明确提前调平木板的作用，准确识别滑轮组的省力倍数，再结合杠杆平衡条件代入计算，易错点是误判滑轮组的绳子段数，忽略装置的支点位置。
【难度系数】
0.6
【分析】
先思考第一问：该装置的木板是以O为支点的杠杆，木板自身有重力，如果不提前调平，后续新增砝码的拉力会同时平衡木板自重和人体重力，无法得到仅对应人体重力的平衡力，会干扰测量结果。因此提前放砝码让木板水平平衡，就是为了抵消木板自重的影响，排除自重对后续测量的干扰。
再思考第二问：首先识别图中的滑轮组，动滑轮上承担拉力的绳子段数n=2，题目说明摩擦不计、动滑轮重不计，因此滑轮组对木板左端的向上拉力等于新增砝码重力的2倍。接着把木板看作杠杆，支点是O点，拉力的力臂等于木板长度也就是同学的身高150cm，人体重力是阻力，阻力臂就是要求的重心到O点的距离，代入杠杆平衡条件即可算出结果。
【解析】
(1) 木板自身存在重力，若测量前未将木板调至水平平衡，后续添加的砝码拉力需要同时平衡木板自重和人体重力，会导致人体重心的测量结果出现偏差。提前在托盘放砝码使木板水平平衡，就可以提前用砝码的拉力抵消木板的自重，消除木板重力对后续实验的影响，保证后续新增的砝码拉力仅用来平衡人体的重力。
(2) 具体计算步骤：
① 由图可知，该滑轮组中承担拉力的绳子段数n=2，已知摩擦不计、动滑轮重不计，因此滑轮组对木板左端的拉力为：
$F = 2G_{\mathrm{砝}} = 2m_{\mathrm{砝}}g = 2× 8\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg} = 160\ \mathrm{N}$
② 把木板看作以O为支点的杠杆，拉力F的力臂等于木板长度，即$L_1=150\ \mathrm{cm}=1.5\ \mathrm{m}$；
人体的重力$G_{\mathrm{人}}=m_{\mathrm{人}}g=40\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg}=400\ \mathrm{N}$，设人体重心到O点的距离为$L_2$，也就是人体重力对应的力臂。
③ 根据杠杆的平衡条件$FL_1=G_{\mathrm{人}}L_2$，代入数值：
$160\ \mathrm{N} × 1.5\ \mathrm{m} = 400\ \mathrm{N} × L_2$
解得$L_2=0.6\ \mathrm{m}$，即该同学重心到“O”的距离为0.6m。
【答案】
(1) 消除木板重力对实验的影响 (2) 0.6 m
【知识点】
杠杆平衡条件，滑轮组省力计算，实验自重消除
【点评】
本题是杠杆与滑轮组结合的实际应用型题目，既考察了实验操作目的的理解，也考察了力学综合计算能力。解题的关键是先明确提前调平木板的作用，准确识别滑轮组的省力倍数，再结合杠杆平衡条件代入计算，易错点是误判滑轮组的绳子段数，忽略装置的支点位置。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先我们先从题目给出的两个弹簧测力计示数入手，甲的示数是4.8N，乙的示数是1.6N，能得到F甲=3F乙，也就是乙的拉力是甲拉力的1/3，说明内部的滑轮结构可以实现用1/3的力拉动甲侧的拉力，对应动滑轮上承担甲侧拉力的绳子段数为3。接下来我们逐个分析选项：首先定滑轮不省力，直接排除全是定滑轮的A选项；再判断剩余选项的省力方向和绳子段数，确认哪一个符合F乙=1/3F甲的关系，就能得到正确答案。
【解析】
1. 先推导力的关系：已知F甲=4.8N，F乙=1.6N，可得F甲=3F乙，即F乙 = 1/3 F甲，说明该滑轮结构中，动滑轮上承担甲侧拉力的绳子段数n=3，且动滑轮需要和甲弹簧测力计相连，乙侧为拉力的自由端。
2. 逐一分析选项：
选项A：两个滑轮均为定滑轮，定滑轮仅能改变力的方向，不省力，两个弹簧测力计的示数必然相等，不符合题意。
选项B：左侧滑轮是动滑轮，和甲弹簧测力计相连，右侧是固定在墙面的定滑轮，绕线后动滑轮上共有3段绳子承担拉力，不计绳重和摩擦时F乙=1/3F甲，完全符合题目给出的力的关系。
选项C：右侧滑轮是动滑轮，和乙弹簧测力计相连，绕线后动滑轮上有3段绳子，此时F甲=1/3F乙，甲的示数会远小于乙的示数，和题目条件矛盾，不符合题意。
选项D：该滑轮结构中承担拉力的绳子段数n=4，不计绳重摩擦时F乙=1/4F甲，计算得乙的示数应为1.2N，和题目给出的1.6N不符，不符合题意。
综上，正确选项为B。
【答案】B
【知识点】
滑轮组省力规律，定滑轮特点，动滑轮特点
【点评】
本题结合趣味实验场景考查滑轮的工作特性，核心易错点是容易忽略动滑轮的连接侧，搞反省力方向误选C选项，解题时要先通过拉力比值确定绳子段数，再对应判断动滑轮的连接位置即可快速排除错误选项。
【难度系数】
0.6
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