【中考二輪】2024年中考物理重點專練（全國通用）專題12+簡單機械專題訓(xùn)練.zip-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

簡單機械包括杠桿、滑輪、斜面和輪軸，這些經(jīng)典簡單機械，是中考物理的重要考點。在2024年的中考中，這些知識點的命題趨勢將會更加注重實踐應(yīng)用和問題解決能力的考察。
杠桿命題，將更傾向于考察學(xué)生對杠桿平衡原理的理解和應(yīng)用。題目可能會設(shè)置各種實際場景，要求學(xué)生根據(jù)杠桿平衡條件，分析出杠桿的平衡狀態(tài)以及力矩的平衡關(guān)系。這需要學(xué)生具備較強的分析能力和計算能力。
滑輪的命題，將更加注重考察學(xué)生對滑輪組的工作原理以及滑輪的機械效率的理解。題目可能會通過設(shè)置各種實際工程問題，要求學(xué)生設(shè)計出合理的滑輪組，以達到預(yù)期的工作效果。這需要學(xué)生充分理解滑輪的工作原理，同時具備較強的創(chuàng)新思維和實踐能力。
斜面的命題，將更注重考察學(xué)生對斜面機械效率的理解和應(yīng)用。題目可能會要求學(xué)生分析斜面的受力情況，計算斜面的機械效率，或者設(shè)計出最優(yōu)的斜面方案。這需要學(xué)生具備較強的物理知識和分析能力。
2024年中考物理關(guān)于"簡單機械"的命題趨勢，將更加注重實踐應(yīng)用和問題解決能力的考察。這需要學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)中，不僅要掌握基本的物理知識，還要注重培養(yǎng)自己的分析能力、計算能力和創(chuàng)新思維能力。只有這樣，才能在中考中取得優(yōu)異的成績。
知識點1：杠桿
1.杠桿及其五要素：
（1）杠桿定義：在力的作用下繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒叫杠桿。
杠桿的形狀多樣，可以是直的（比如開瓶扳手等），也可以是彎的（比如壓水井把手等）；杠桿可以是單一的，也可以是幾個杠桿組合起來的（比如筷子、剪刀等是雙杠桿的組合）。
（2）杠桿五要素：
①支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點，用字母O表示。
②動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用字母F1表示。
③阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用字母F2表示。
④動力臂：從支點到動力作用線的距離．用字母l1表示。
⑤阻力臂：從支點到阻力作用線的距離．用字母l2表示。
2.杠桿的平衡條件：
（1）杠桿平衡：杠桿靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動都叫做杠桿平衡。
（2）杠桿平衡條件的表達式：動力×動力臂=阻力×阻力臂。
（3）公式的表達式為：F1l1=F2l2。
3.杠桿中最小力的問題及力臂的畫法：
求最小動力問題，可轉(zhuǎn)化為找最長力臂問題。找最長力臂，一般分兩種情況：
（1）在動力的作用點明確的情況下，支點到力的作用點的連線就是最長力臂；
（2）在動力作用點未明確時，支點到最遠的點的距離是最長力臂。
4.杠桿的分類及應(yīng)用：
杠桿分為三類：省力杠桿、費力杠桿和等臂杠桿；
實驗探究杠桿的平衡條件
【實驗圖示】
【實驗步驟】
1.將杠桿的中點支撐在鐵架臺上，調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。
2.在杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，移動鉤碼的位置，使杠桿水平平衡，這時杠桿兩端受到的作用力等于各自鉤碼所受的重力。將動力F1、阻力F2、動力臂l1、阻力臂l2，記錄在表格中。
3.改變阻力和阻力臂的大小，相應(yīng)調(diào)節(jié)動力和動力臂的大小，再做幾次實驗。
重點：實驗前杠桿調(diào)水平平衡的原因
1.消除自重影響。將杠桿調(diào)至水平位置平衡時，就將杠桿自身的重心調(diào)到了支點上，這時杠桿重力的力臂為零，重力不能使杠桿轉(zhuǎn)動，從而可以避免杠桿自重對杠桿平衡的影響。
2.便于測量力臂。杠桿處于傾斜狀態(tài)時，力臂不在杠桿上，如圖甲所示，此時無法從杠桿上直接讀出或測出力臂，力臂的測量較困難。當(dāng)杠桿處于水平平衡時，力臂在杠桿上，如圖乙所示，可以從杠桿上直接讀出或測出力臂。
【實驗結(jié)論】
杠桿的平衡條件；動力×動力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2
物理方法：歸納法
分析杠桿平衡條件時，通過對多次實驗數(shù)據(jù)的分析歸納，總結(jié)出杠桿的平衡條件，利用的是歸納法。
【注意事項】
（1）實驗前，通過調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。
（2）實驗過程中，不能再調(diào)節(jié)平衡螺母使得杠桿在水平位置平衡，只能改變鉤碼的個數(shù)、位置或者彈簧測力計的拉力大小、位置。
（3）實驗至少做三次，得出普遍規(guī)律，避免實驗的偶然性。
實驗拓展
如圖所示，還可以用彈簧測力計的拉力作為動力做"探究杠桿的平衡條件"的實驗。此時要注意彈簧測力計的拉力方向要始終沿豎直方向，否則動力臂不沿杠桿方向，這種情況下直接在杠桿上讀出（或測出）的動力臂數(shù)值會比實際值偏大。
知識點2：滑輪
1.滑輪：
（1）滑輪定義：邊緣有凹槽，能繞軸轉(zhuǎn)動的小輪。因為滑輪可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。
（2）滑輪分類：定滑輪和動滑輪。
2.定滑輪工作特點：
（1）特點∶使用定滑輪不省力（F=G），也不省距離（s=h），但能改變施力的方向。
（2）實質(zhì)∶定滑輪是一個等臂杠桿。如圖所示，定滑輪的軸相當(dāng)于支點 O，作用于繩端的拉力為動力F1，重物對繩子的拉力為阻力F2，動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，即l1=l2=r，根據(jù)杠桿平衡條件可知， F1=F2，即F = G，所以使用定滑輪不省力。
定滑輪的施力方向不影響力的大小
如圖所示，利用定滑輪拉起一個重為G的物體，改變拉力的方向，作出每次的阻力臂和動力臂，由圖可知每次阻力和阻力臂的乘積均為 Gl2，其中l(wèi)2 = R（R為滑輪半徑）；根據(jù)幾何知識可知，三次的動力臂l1=l1'=l1"=R，根據(jù)杠桿的平衡條件可得F1 = F1'=F1"= G，因此定滑輪的施力方向不影響力的大小。
3.動滑輪工作特點：
（1）特點∶使用單個動滑輪最多可以省一半力（F=G），但費距離（s = 2h），且不能改變施力的方向。
（2）實質(zhì)：動滑輪是一個動力臂等于阻力臂二倍的省力杠桿。如圖所示，作用于繩端的拉力為動力F1，重物對繩子的拉力為阻力F2，動滑輪上升時繞著滑輪的邊緣 O點轉(zhuǎn)動，O點相當(dāng)于動滑輪的支點，動力臂等于滑輪的直徑d，阻力臂等于滑輪的半徑r，即l1=2l2，根據(jù)杠桿平衡條件可知，F(xiàn)1=F2，即F=G，所以使用動滑輪可以省一半的力。

動滑輪的施力方向影響拉力的大小
如圖所示，利用動滑輪拉起一個重為 G的物體，改變拉力的方向，作出每次的動力臂和阻力臂，由圖可知每次阻力和阻力臂的乘積均為GR，R為滑輪半徑；根據(jù)幾何知識可知，三次的動力臂l1＞l2＞l3，根據(jù)杠桿的平衡條件可得F1＜F2＜F3，其中l(wèi)1 = 2R，F(xiàn)1 =G。故使用動滑輪時，施力方向影響拉力的大小，只有豎直向上拉時，拉力才等于物重的二分之一。
4.滑輪組及其工作特點：
定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組；使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向，但要費距離；
豎直滑輪組和水平滑輪組的必背公式
5.輪軸：
（1）輪軸：輪軸由有共同轉(zhuǎn)動軸的大輪和小輪組成。通常把大輪叫輪，小輪叫軸，例如汽車方向盤、門把手、轆鏟等。
（2）輪軸的實質(zhì)：輪軸相當(dāng)于一個杠桿，輪和軸的中心O是支點，作用在輪上的力是動力F1，作用在軸上的力是阻力F2，輪半徑OA就是杠桿的動力臂l1，軸半徑OB就是杠桿的阻力臂l2。
（3）輪軸的特點：因為輪半徑大于軸半徑，即杠桿的動力臂大于阻力臂，所以作用在輪上的動力F1總小于作用在軸上的阻力F2．使用輪軸可省力，但是動力作用點移動的距離大于用輪軸提升的重物（鉤碼）所通過的距離。
（4）輪軸的公式：F1R=F2r，即輪半徑是軸半徑的幾倍，作用在輪上的力就是作用在軸上的力的幾分之一。
6.斜面：
（1）斜面是簡單機械的一種，可用于克服垂直提升重物的困難。將物體提升到一定高度時，力的作用距離和力的大小都取決于傾角。如物體與斜面間摩擦力很小，則可達到很高的效率。
（2）用F表示力，L表示斜面長，h表示斜面高，物重為G，不計阻力時，根據(jù)功的原理得FL=Gh，斜面傾角越小，斜面越長，則越省力，但越費距離。
（3）日常生活中常見的斜面，如盤山公路、螺絲釘上的螺紋等。
知識點3：機械效率
1.有用功和額外功：
（1）有用功：利用機械做功的時候，對人們有用的功就叫做有用功。
（2）額外功：并非我們需要但又不得不做的功叫做額外功。
（3）總功：有用功與額外功的和叫總功。
（4）如上圖斜面模型，總功的計算：W總=Fs；W總=W有用+W額外=Gh+f摩s
（5）有用功的計算方法：W有用=Gh；W有用=W總-W額外
（6）額外功的計算方法：W額外=f摩s；W額外=W總-W有用
2.機械效率的概念：
（1）概念：有用功跟總功的比值叫做機械效率，通常用百分數(shù)表示。
（2）計算公式：用W總表示總功，用W有用表示有用功，用η表示機械效率，則：。
（3）提高機械效率的主要辦法：
①在有用功一定時，盡量減少額外功，采用減輕機械自身的重力和加潤滑油來減少摩擦的措施；
②在額外功一定時，增大有用功，在機械能夠承受的范圍內(nèi)盡可能增加每次提起重物的重力，充分發(fā)揮機械的作用。
（1）由于額外功不可避免，有用功只是總功的一部分，因而機械效率總小于1。
（2）機械效率由有用功和總功兩個因素共同決定，不能理解成：“有用功多，機械效率高”或“總功大，機械效率低”。
（3）當(dāng)總功一定時，機械做的有用功越多（或額外功越少），機械效率就越高；
（4）當(dāng)有用功一定時，機械所做的總功越少（或額外功越少），機械效率就越高；
（5）當(dāng)額外功一定時，機械所做的總功越多（或有用功越多），有用功在總功中所占的比例就越大，機械效率就越高。
探究動滑輪的特點
實驗?zāi)康模禾骄縿踊喪欠袷×?，能否改變施力的方向，拉力移動的距離和重物升高高度的關(guān)系
實驗圖示
實驗操作
1.如圖甲所示，把鉤碼掛在彈簧測力計下，記下鉤碼的重力G；
2.如圖乙所示，通過動滑輪用彈簧測力計拉同樣的鉤碼，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，使鉤碼勻速上升，讀出彈簧測力計的示數(shù)F，用刻度尺測出鉤碼上升的高度h和繩子自由端移動的距離s，記錄在表格中；
3.改變鉤碼的個數(shù)，多做幾次實驗，并把實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中
注意事項：利用彈簧測力計拉鉤碼時，要使彈簧測力計勻速且豎直向上運動
實驗分析：使用動滑輪提升鉤碼時所用的拉力小于鉤碼重力，且近似等于鉤碼重力的一半，繩子自由端移動的距離等于鉤碼升高高度的2倍，拉力的方向與鉤碼移動的方向相同
實驗結(jié)論：使用動滑輪可以省力，但不能改變施力的方向，且費距離
理解：動滑輪上拉力大于物重一半的原因
實驗中測得動滑輪上的拉力略大于物重的一半，這是因為動滑輪的重不可忽略，另外，繩子與滑輪間、輪與軸之間存在摩擦力（若無特殊說明，一般可忽略不計），因此實際情況是拉力。
一、單選題
1．（2023·山東泰安·統(tǒng)考模擬預(yù)測）小明同學(xué)利用如圖所示裝置勻速提起重200N的物塊，物塊浸沒在水中受到的浮力是80N，滑輪重30N，，不計摩擦、繩重及杠桿重，在物塊上表面露出水面前，下列判斷正確的是（）
A．拉力大小為20N
B．物塊所受浮力不斷減小
C．裝置中的滑輪是定滑輪
D．整個裝置的機械效率為80%
【答案】D
【解析】A．作用在A端拉力為
由杠桿的平衡條件可知
故A錯誤；
B．物塊上表面露出水面前，由于液體的密度和物體排開液體的體積不變，所以受到的浮力不變，故B錯誤；
C．由圖知，滑輪與物體一起上升，所以為動滑輪，故C錯誤；
D．整個裝置的機械效率為
故D正確。
故選D。
2．（2023·江蘇常州·常州市第二十四中學(xué)校考一模）如圖所示是輕質(zhì)杠桿AOB，在其A端掛一重物G，若在B端施加一個始終垂直于OB且向下的力F，使杠桿繞點O順時針緩慢轉(zhuǎn)動到OB處于水平位置，則在此過程中，力F的大小將（）
A．逐漸變大B．逐漸變小
C．保持不變D．先變大后變小
【答案】B
【解析】輕質(zhì)杠桿受兩個力：A端物體的拉力，大小等于物體重力G，另一個是拉力F；杠桿繞點O順時針緩慢轉(zhuǎn)動到OB處于水平位置的過程中，如圖所示：
由杠桿的平衡條件得
G?LG=F?LF
所以B端的拉力，物體重力G不變，由于拉力F始終垂直于OB，所以拉力的力臂LF不變；由上圖可知，重力的力臂LG逐漸變??；故拉力F逐漸減小。
故選B。
3．（2023·江蘇常州·常州市第二十四中學(xué)校考一模）工人用如圖所示的滑輪組，在時間t內(nèi)，將重為G的貨物勻速提升了h，人對繩子豎直向下的拉力恒為F。以下說法正確的是（）
A．拉力F的功率為
B．額外功為(2F-G)h
C．滑輪組的機械效率為
D．滑輪組的機械效率隨h的增大而增大
【答案】B
【解析】A．由圖可知，連接動滑輪繩子的股數(shù)n=2，繩端移動的距離
s=nh=2h
拉力F做的功
W總=Fs=2Fh
則拉力F的功率
故A錯誤；
B．拉力做的有用功
W有=Gh
則額外功
W額=W總-W有=2Fh-Gh=(2F-G)h
故B正確；
C．滑輪組的機械效率
故C錯誤；
D．根據(jù)可知，滑輪組的機械效率與提升的高度h無關(guān)，故D錯誤。
故選B。
4．（2023·山東臨沂·統(tǒng)考二模）伴隨著中國城市化建設(shè)的高速發(fā)展，塔吊在建筑施工、貨物搬運等方面發(fā)揮著越來越大的作用，如圖為塔吊的工作場景，下一列對相關(guān)知識的分析正確的是（）
A．塔吊將建筑材料勻速向上提升時，機械能不變
B．塔吊吊著建筑材料勻速轉(zhuǎn)動時，建筑材料受力平衡
C．所吊的建筑材料越重，機械效率越高
D．塔吊頂端的大氣壓強比地面的大氣壓強大
【答案】C
【解析】A．塔吊將建筑材料勻速向上提升時，動能不變，但重力勢能變大，所以機械能變大，故A錯誤；
B．塔吊吊著建筑材料勻速轉(zhuǎn)動時，運動方向發(fā)生改變，所以建筑材料受非平衡力作用，故B錯誤；
C．塔吊上按裝了滑輪組，所吊的建筑材料越重，有用功越大，則有用功在總功中的比例越大，機械效率越高，故C正確；
D．大氣壓強與海拔高度有關(guān)，塔吊頂端的大氣壓強比地面的大氣壓強小，故D錯誤。
故選C。
二、多選題
5．（2023·江西南昌·統(tǒng)考二模）如圖所示，物體在拉力F的作用下沿斜面向上做勻速直線運動，從斜面底端開始計時，下列說法正確的是（）
A．物體受到的拉力與斜面對物體的摩擦力是一對平衡力
B．物體向上運動過程中機械能變大
C．物體向上運動過程中，拉力做的功大于物體克服摩擦力做的功
D．斜面越陡越省力
【答案】BC
【解析】A．用力F沿斜面勻速向上拉動物體時，物體受到沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力以及重力沿斜面向下的分力作用處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件可知，拉力F等于摩擦力加上重力沿斜面向下的分力，因物體所受到的拉力與斜面對物體的摩擦力大小不相等，所以二力不是一對平衡力，故A錯誤；
B．物體向上運動過程中質(zhì)量不變，速度不變，動能不變；高度變大，重力勢能變大，機械能變大，故B正確；
C．物體向上運動過程中，拉力F大于摩擦力f，所以拉力F做的功大于物體克服摩擦力做的功，故C正確；
D．斜面越長越省力，故D錯誤。
故選BC。
6．（2023·遼寧鞍山·統(tǒng)考二模）如圖所示，F(xiàn)1=4N，F(xiàn)2=3N，此時物體A相對于地面靜止，物體B以0.1m/s的速度在物體A表面向左做勻速直線運動。（不計彈簧測力計，滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦）下列說法中正確的是（）
A．F2的功率為0.6W
B．彈簧測力計的示數(shù)為9N
C．物體A和地面之間沒有摩擦力
D．如果增大F2，物體A仍保持靜止?fàn)顟B(tài)
【答案】ABD
【解析】A．由圖可知，水平使用滑輪組，承擔(dān)動滑輪繩子的股數(shù)n=2，拉力端移動速度為
v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s
根據(jù)
可知F2的功率為
P=F2v=3N×0.2m/s=0.6W
故A正確；
B．不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦，由力的平衡條件可得，彈簧測力計的示數(shù)為
F=3F2=3×3N=9N
故B正確；
C．因為不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦，所以動滑輪對物體B的拉力為
F=2F2=2×3N=6N
物體B在水平方向上做勻速直線運動，物體B受力平衡，所以物體A對物體B的摩擦力為
f=F=6N
方向水平向左，由于物體A靜止，所以物體A在水平方向上受力平衡，物體A在水平方向上受到水平拉力F1=4N的作用，方向水平向右，物體B對物體A的摩擦力f′=f=6N的作用，方向水平向左，水平拉力F1、物體B對物體A的摩擦力f′的合力為
F合=f′﹣F=6N﹣4N=2N
方向水平向左，由于物體A靜止，所以地面對物體A的摩擦力為
方向水平向右，故C錯誤；
D．如果增大F2，B將做加速運動，B對A的壓力和接觸面的粗糙程度不變，B與A之間的摩擦力不變，A受力不變，同理可知，A受到地面的摩擦力也不變，即A的受力情況不變，還是處于靜止?fàn)顟B(tài)，故D正確。
故選ABD。
7．（2023·河南開封·統(tǒng)考二模）如圖所示，物體A重為60N，在10N的拉力作用下，在水平路面上以1m/s的速度做勻速直線運動6s，忽略繩子、滑輪重及繩子和動滑輪的摩擦力。下列描述正確的是（）
A．6s內(nèi)繩子自由端移動的距離是12m
B．拉力做功的功率是10W
C．A受到的摩擦力大小是20N，向右
D．A的重力做功為360J
【答案】AC
【解析】A．由滑輪組結(jié)構(gòu)看出，n=2，物體移動的距離
作用在物體上的水平拉力
6s內(nèi)繩子自由端移動的距離
故A正確；
B．繩子自由端移動的速度
根據(jù)可知拉力做功的功率
故B錯誤；
C．忽略繩子、滑輪重及繩子和動滑輪的摩擦力，A受到的摩擦力大小，A相對于地面向左運動，故A所受的摩擦力的方向水平向右，故C正確；
D．重力的方向為豎直向下的方向，而物體A的運動方向為水平方向，故物體A沒有在重力的方向上移動距離，故A的重力做功為0J，故D錯誤。
故選AC。
8．（2023·山東威?！そy(tǒng)考一模）重為600N的建筑工人用如圖所示的滑輪組，將重為450N的貨物沿豎直方向以0.4m/s的速度勻速提升了4m，建筑工人做功的功率為200W。不計滑輪軸的摩擦，下列說法正確的是（）
A．建筑工人所用的拉力為500N
B．建筑工人所做的有用功是1800J
C．建筑工人所做的額外功是200J
D．提升貨物的過程中地面對工人的支持力為350N
【答案】BC
【解析】A．由圖可知n=2，繩子自由端移動的速度
v=nv物=2×0.4m/s=0.8m/s
由
可知，工人的拉力
故A錯誤；
B．提升貨物所做的功為有用功
W有=Gh=450N×4m=1800J
故B正確；
C．繩子自由端移動的距離
s=nh=2×4m=.8m
工人做的總功
W總=Fs=250N×8m=2000J
則額外功
W額=W總-W有=2000J-1800J=200J
故C正確；
D．工人在豎直方向上受到豎直向下的重力、繩子的拉力和地面豎直向上的支持力，由力的平衡條件可知，地面對工人的支持力
F支=F+G人=250N+600N=850N
故D錯誤。
故選BC。
三、填空題
9．（2023·安徽·校聯(lián)考三模）斜面也是一種簡單機械。如圖所示，某工人沿斜面將重為400N的物體勻速推到斜面的頂端。已知斜面的高為2m，長為5m，斜面的機械效率為80%，則推力的大小為 N。
【答案】200
【解析】推力做的有用功
W有用=Gh=400N×2m=800J
由可得，推力做的總功

由W總=Fs可得，推力大小

10．（2023·四川攀枝花·統(tǒng)考三模）如圖所示，O為杠桿OA支點。當(dāng)物體甲掛在動滑輪掛鉤上在空中靜止，物體乙掛在B點時，杠桿OA保持水平平衡，A端受到豎直向上的拉力為。已知動滑輪重、物體乙重，，杠桿、細繩的質(zhì)量及輪與軸的摩擦均忽略不計，g取，則物體甲所受的重力 N，滑輪組的機械效率 %。
【答案】 300 75
【解析】[1]由題知
OB:AB=1:2
則
OB：OA=1：3
則OA=3OB；杠桿OA在水平位置平衡，根據(jù)杠桿平衡條件得
F1×OA=G乙×OB
即
F1×3OB=600N×OB
解得F1=200N；由圖知，物體甲和動滑輪的總重由兩段繩子承擔(dān)，即n=2，不計繩重和摩擦，則
即
解得G甲=300N。
[2]若去掉杠桿，使用滑輪組提升重物時，有用功W有=G甲h，總功
W總=F1s=2F1h
則滑輪組的機械效率
11．（2023·廣東清遠·統(tǒng)考二模）如圖為塔式起重機的起重結(jié)構(gòu)簡化示意圖，a屬于（選填“定”或“動”）滑輪，b能起到（選填“改變力的方向”或“省力”）的作用。請你提出一個使起重機機械效率提高的方法：。
【答案】定省力適當(dāng)增加物重
【解析】[1]圖示中滑輪的軸固定不動，為定滑輪。
[2]軸隨物體一起運動的滑輪是動滑輪，故b為動滑輪，動滑輪可以省力，但不能改變力的方向。
[3]根據(jù)公式
可知，在鋼絲繩允許的情況下，適當(dāng)增加物重可以提高機械效率。
12．（2023·廣東廣州·?？既＃┤鐖D，硬棒質(zhì)量忽略不計，物體對棒的拉力為F1，在棒的A點施加力，的方向沿線，使硬棒在如圖位置處于平衡狀態(tài)。
（1）畫出力的示意圖；
（2）畫出的力臂；
（3）撤去，在B點施加力，仍使硬棒在如圖位置處于平衡狀態(tài)。則和的關(guān)系可能是( )
A． B． C．
【答案】見解析見解析
【解析】（1）[1]由題意可知，的方向沿著線，杠桿在力F1作用下向下轉(zhuǎn)動，故方向向下；（2）[2]從支點到力作用線的距離叫做力臂，從支點向的作用線作垂線，垂線段長度為力臂，如圖
（3）[3]作出及其力臂，由圖可知小于，由杠桿平衡條件可知，，故應(yīng)選A。
13．（2023·江蘇無錫·統(tǒng)考一模）物理學(xué)在橋梁建筑技術(shù)方面有很多應(yīng)用，如圖甲為宜興首座鋼結(jié)構(gòu)斜拉橋荊邑大橋，橋梁全長544.5米，有十八層樓那么高?！皹蛩槭裁匆爝@么高？”
小華對此進行了研究：他將大橋的結(jié)構(gòu)進行簡化，抽象成圖乙所示的模型。小華通過比較發(fā)現(xiàn)：適當(dāng)增加橋塔的高度，可（增大/減小）斜拉索拉力的力臂，從而（增大/減小）斜拉索的拉力，在橋面上行駛的汽車，位置越靠近橋塔，鋼索受到的拉力越（大/小）、橋面限速60km/h，在遵守交通規(guī)則的前提下，一輛小車通過全橋至少需要 s（結(jié)果保留一位小數(shù)）。近年來，多起高架橋側(cè)翻事故引起了人們對如圖丙所示的獨柱高架橋安全性的思考。
獨柱式高架橋分如圖?。╝）單支座式和圖?。╞）雙支座式，建造橋梁時應(yīng)選擇的支撐方式為（單/雙）支座式。當(dāng)重載卡車在雙支座式高架橋最右側(cè)行駛時橋面?zhèn)确c是（左/右）支座。如果在兩個支座中間再增加一個支座如圖丁（c），橋面?zhèn)确：Φ娘L(fēng)險將（減小/增大/不變）。
【答案】增大減小小 32.7 雙右不變
【解析】[1][2][3]根據(jù)圖乙可知：在橋的程度一定時，橋塔越高，根據(jù)杠桿的平衡條件可知：在阻力和阻力臂一定時。適當(dāng)增加橋塔的高度，可增大斜拉索拉力的力臂，在橋面上行駛的汽車，阻力臂越小，鋼索受到的拉力越小。
[4]橋面限速，在遵守交通規(guī)則的前提下
[5][6][7]從橋梁的穩(wěn)定性角度考慮，建造橋梁時應(yīng)選擇的支撐方式為雙支座式。當(dāng)重載卡車在雙支座式高架橋最右側(cè)行駛時橋面?zhèn)确?，支點是右支座。如果在兩個支座中間再增加一個支座如圖?。╟），增大了支撐面，但是橋面?zhèn)确：Φ娘L(fēng)險將不變。
四、作圖題
14．（2023·遼寧鐵嶺·統(tǒng)考三模）如圖甲所示是一臺金屬切割機，小王師傅用該機切割A(yù)點下方的鋼管時，用力壓B點，機器OAB部分可繞O點轉(zhuǎn)動。請在乙圖中畫出：
（1）杠桿靜止在此位置時，作用在A點的阻力F2的力臂L2；
（2）作用在B點的最小動力F1及其力臂L1。
【答案】
【解析】（1）從支點O向阻力F2的作用線作垂線，支點到垂足的距離為阻力臂L2；
（2）由杠桿平衡條件可知，在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越??；圖中支點在O點，動力作用在B點，因此OB作為動力臂L1時最長；圖中阻力F2使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動，因動力和阻力使杠桿轉(zhuǎn)動的方向相反，所以動力應(yīng)使杠桿順時針轉(zhuǎn)動，則動力F1的方向應(yīng)該向下，過B點作垂直于OB向下的力，即為最小動力F1的示意圖，如圖所示：
15．（2023·貴州銅仁·?？寄M預(yù)測）請你用筆畫代替繩子，在圖中畫出滑輪組最省力的繞法。
【答案】
【解析】圖中兩個動滑輪，一個定滑輪，要想使滑輪組最省力，起點應(yīng)在定滑輪上，才能有更多股繩子繞過定滑輪，使滑輪更省力，如圖
五、實驗題
16．（2023·山東濟南·統(tǒng)考三模）小明分別用如圖1所示的兩種方法挑著同一物體行走，他發(fā)現(xiàn)兩次用力不相同。由此，他想和小華一起用一個杠桿、一個重物、細線、若干鉤碼來探究“杠桿平衡時，保持阻力和動力臂不變，動力和阻力臂之間的關(guān)系”。
（1）實驗前，他們調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是；
（2）實驗時，他們用細線將重物固定到杠桿左側(cè)某一位置，將重物通過細線產(chǎn)生的拉力看作阻力；然后在杠桿右側(cè)某一位置用細線懸掛若干鉤碼，使杠桿重新在水平位置平衡，如圖2所示，將動力F1和阻力臂l2記錄下來。接下來，他們要改變重物的懸掛位置和鉤碼的，使杠桿重新平衡，并把相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄下來；
（3）他們通過實驗得到的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：
分析表中的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：保持阻力和動力臂不變，杠桿平衡時，動力跟阻力臂成關(guān)系；
（4）結(jié)束實驗后，小明又發(fā)現(xiàn)：杠桿平衡時滿足“動力×動力臂＝阻力×阻力臂”。這一結(jié)論是否具有普遍性？在以上實驗的基礎(chǔ)上，他們應(yīng)該使和也不相同，繼續(xù)實驗收集數(shù)據(jù)……
【答案】便于測量力臂個數(shù) 正比動力臂阻力
【解析】（1）[1]力臂等于支點到力的作用線的距離，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，力的方向與杠桿垂直，力臂可以從杠桿標(biāo)尺刻度上直接讀出來，便于測量力臂。
（2）[2]探究“杠桿平衡，動力臂和動力之間的關(guān)系”，用細線將重物固定到杠桿左側(cè)某一位置處，然后在杠桿右側(cè)用細線懸掛鉤碼，移動其懸掛的位置，使杠桿重新在水平位置平衡，如圖所示，將動力F1和動力臂l1記錄下來。接下來，應(yīng)改變動力的大小，即改變鉤碼個數(shù)，再移動其懸掛的位置，多次重復(fù)前面的實驗，并把相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄下來。
（3）[3]分析表中的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：保持阻力和動力臂不變，杠桿平衡時，動力跟阻力臂成正比關(guān)系。
（4）[4][5]分析表格中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)杠桿平衡時，動力和阻力的大小始終沒有變化，所以實驗數(shù)據(jù)缺乏普遍性，用來驗證她的猜想不夠充分，小明還要在動力臂和阻力不相同的情況下進行實驗和收集數(shù)據(jù)。
17．（2023·廣西賀州·統(tǒng)考一模）在“探究影響滑輪組機械效率的因素”的實驗中，小馬同學(xué)用同一滑輪組進行了三次實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：
（1）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)n= ；
（2）實驗中，沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計，使物體緩緩上升，在測量繩端所受的拉力時，彈簧測力計應(yīng) ；（選填“保持靜止”或“保持勻速上升”）
（3）第三次實驗時滑輪組的機械效率為 %（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）；
（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析可知：要提高同一滑輪組機械效率，可以采取的措施是。
【答案】 3 保持勻速上升 74.1 增大物重
【解析】（1）[1]根據(jù)繩子移動的距離與物體上升高度的關(guān)系可知，則承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為
（2）[2]實驗過程中，應(yīng)豎直向上勻速拉動彈簧測力計，在測量繩端所受的拉力時，彈簧測力計應(yīng)保持勻速上升時讀數(shù)，這樣系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，拉力等于測力計示數(shù)。
（3）[3]由表格信息可得，第3次實驗機械效率為
（4）[4]比較表中數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組，物體的重力越大，機械效率越高，所以增大提起的物重，可提高機械效率。
18．（2023·山東煙臺·統(tǒng)考一模）小亮利用杠桿做“探究杠桿平衡條件”實驗：
（1）實驗前應(yīng)先調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡，若出現(xiàn)如圖甲所示情況，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；使杠桿在水平位置平衡的目的是；
（2）實驗中，小亮多次調(diào)節(jié)左端鉤碼的位置，并移動右側(cè)鉤碼的位置，如圖乙所示，使杠桿保持水平平衡，記錄多組數(shù)據(jù)，完成后，小亮認為實驗結(jié)論就具有普遍性了，他這樣的操作，（選填“完全”或“不完全”）符合實驗要求，原因是；
（3）保持左側(cè)懸掛鉤碼的位置和數(shù)量不變，調(diào)節(jié)右側(cè)懸掛鉤碼的數(shù)量和位置，使杠桿始終在水平位置平衡，記錄對應(yīng)的力F和力臂l1大小，繪制成圖像如圖丙所示。圖像中每個點與兩坐標(biāo)軸圍成的方形面積（選填“相等”或“不相等”）；
（4）如圖丁所示，已知每個鉤碼的質(zhì)量均為50g，用彈簧測力計在B點向下拉杠桿，實驗中始終保持杠桿在水平位置平衡，當(dāng)彈簧測力計在a位置豎直向下拉時，測力計的示數(shù)為 N；彈簧測力計山圖中a位置移至b位置時，其示數(shù)將（選填“變大”、“不變”或“變小”），出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是；（g取10N/kg）
（5）在某次實踐活動中，另一位同學(xué)想用撬棒撬動地面上的石頭，O是撬棒的支點，F(xiàn)2是阻力，如圖戊所示，為了撬動石頭，在C點施加的最小動力F1的方向是。
【答案】右便于測量力臂不完全只改變了力臂的大小，沒有改變力的大小重復(fù)實驗相等 0.4 變大拉力的力臂變短垂直于OC向下
【解析】（1）[1]如圖甲所示情況，表明左邊重一些，應(yīng)將杠桿的平衡螺母向右移動，直到杠桿在水平位置平衡。
[2]由于實驗中作用在杠桿上的力一般為豎直方向，杠桿在水平位置平衡時，力臂與杠桿重合，便于直接在杠桿上讀取力臂。
（2）[3][4]實驗中，小亮操作僅改變了力臂的大小，沒有對力的大小進行改變，實驗結(jié)論具有偶然性，所以并不完全符合實驗的要求。
（3）[5]保持左側(cè)懸掛鉤碼的位置和數(shù)量不變，則左側(cè)的力與力臂大小不變，乘積為一個定值，圖像中每個點與兩坐標(biāo)軸圍成的方形面積是右側(cè)力與力臂的乘積，根據(jù)杠桿平衡條件，應(yīng)與左側(cè)的力與力臂乘積相同，故相等。
（4）[6]如圖丁所示，假設(shè)每格的長度為l，則左側(cè)的力臂為2l，右側(cè)的力臂為5l，根據(jù)杠桿平衡條件可得
測力計的示數(shù)為
[7][8]彈簧測力計山圖中a位置移至b位置時，右側(cè)的力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件可知拉力變大，故其示數(shù)將變大。
（5）[9]根據(jù)杠桿平衡條件，要使力最小，則對應(yīng)的力臂應(yīng)最大，如圖戊所示，為了撬動石頭，在C點施加的最小動力F1應(yīng)以O(shè)C為力臂，故其方向是垂直于OC向下。
六、計算題
19．（2023·山東日照·統(tǒng)考二模）如圖所示的一套從水中打撈物體的簡單滑輪組裝置，動滑輪的重力為50N，物體A的密度為，體積為；通過滑輪組把A從水中勻速提升（A始終未露出水面），不計繩重、摩擦及水的阻力，ρ水=1×103 kg/m3，g=10N/kg。求：
（1）A浸沒在水中所受浮力；
（2）A露出水面前，滑輪組的機械效率；
（3）若人的質(zhì)量為70kg，與水平地面的接觸面積為500cm2，人對地面的壓強。
【答案】（1）400N；（2）80%；（3）1.15×104 Pa。
【解析】解：（1）因為A浸沒在水中，所以A排開水的體積為
則A所受的浮力為
（2）由可知，A的質(zhì)量為
A的重力為
由力的平衡條件可知，A浸沒在水中時受到的拉力為
由圖可知，因為不計繩重和摩擦及水的阻力，所以A露出水面前，繩子自由端的拉力為
則滑輪組的機械效率為
（3）人對水平地面的壓力為
人對地面的壓強為
答：（1）A浸沒在水中所受浮力為400N；
（2）A露出水面前，滑輪組的機械效率為；
（3）人對地面的壓強為。
20．（2023·安徽合肥·合肥市第四十五中學(xué)校考一模）在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中，政府為某村購置一批健身器材。工人在往車上搬運裝有健身器材的箱子時，用長木板搭了一個3m長的斜面，沿斜面方向?qū)ο渥邮┘?00N的力，把120kg的箱子沿斜面勻速推到1m高的車廂上，如圖所示。求：
（1）推箱子做的有用功；
（2）斜面的機械效率；
（3）箱子受到斜面的摩擦力大小。
【答案】（1）1200J；（2）80%；（3）100N
【解析】解：（1）此過程所做有用功
W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J
（2）所做總功
W總=Fs=500N×3m=1500J
機械效率
（3）此過程所做額外功
W額=W總-W有=1500J-1200J=300J
由W額=fs變形得，摩擦力
答：（1）工人推箱子做的有用功為1200J；
（2）斜面的機械效率為80%；
（3）箱子受到的摩擦力為100N。
21．（2023·山西晉中·統(tǒng)考二模）在開展“搬運建筑材料”的項目化學(xué)習(xí)過程中，甲、乙兩同學(xué)利用一根質(zhì)量分布均勻的圓柱形輕質(zhì)木棒搬運一重物。已知：重物的質(zhì)量是 50kg，搬運時將重物提升1.2m的高度，重物到甲同學(xué)的距離OA=1m，重物到乙同學(xué)的距離OB=1.5m。（g取10N/kg進行計算）
（1）將重物抬起過程中，對重物做功多少？
（2）搬運重物過程中，乙同學(xué)對木棒的作用力大??？（木棒質(zhì)量忽略不計）
（3）搬運至目的地，兩位同學(xué)將重物放置在水平地面上，若重物與地面的接觸面積為500cm2，則此時重物對地面的壓強是多少？
【答案】（1）600J；（2）200N；（3）
【解析】答：（1）重物重力
抬起重物過程中對重物做功
（2）根據(jù)題意，可將木棒看成一根杠桿，與甲同學(xué)的接觸點A為支點，則動力F1是乙同學(xué)對杠桿的作用力，動力臂L1為AB的長度，阻力F2等于重物的重力，阻力臂L2為AO的長度。根據(jù)杠桿的平衡條件，可得乙同學(xué)對杠桿的作用力
（3）由題知，受力面積
重物對地面的壓強
答：（1）將重物抬起過程中，對重物做功600J；
（2）搬運重物過程中，乙同學(xué)對木棒的作用力大小為200N；
（3）此時重物對地面的壓強是。
七、科普閱讀題
22．（2023·寧夏銀川·寧夏銀川二十四中?？家荒＃╅喿x短文，回答問題。
“嫦娥五號”搭載采樣剖面測溫儀、巖芯鉆探機和機器取樣器等多種有用載荷在海南文昌發(fā)射中心成功發(fā)射，在月球附近成功選定著陸點后，開始避障下降和緩速垂直下降，最終平穩(wěn)著陸于月球正面風(fēng)暴洋的呂姆克山脈以北地區(qū)，并取回約2kg月壤。

（1）嫦娥五號返回器將月壤帶回地球，這使中國成為繼美、蘇之后第三個攜帶月球樣品回到地球的國家，樣品從月球取回到地球，其質(zhì)量（選填“變大”“變小”或“不變”），由于月球表面的重力比地球表面的重力小得多，所以飛行器離開月球時所需的推力比離開地球時要（選填“大”或“小”）得多；
（2）如圖甲所示是火箭發(fā)射時的情景。在火箭加速上升的過程中，關(guān)于“嫦娥五號”，下列說法正確的是；
A．動能增大，重力勢能減小
B．動能增大，機械能減小
C．動能增大，機械能增大
D．動能不變，機械能增大
（3）探測車在采集月球表面月壤樣本時，機械臂簡化圖如圖乙所示，，不計自身重力，當(dāng)采集重力為1N的月壤時，在A點至少需要施加 N的拉力。
【答案】不變小 C 4
【解析】（1）[1]質(zhì)量是物體本身的一種屬性，與物體的形狀、狀態(tài)、位置和溫度無關(guān)，故樣品從月球取回到地球，其質(zhì)量不變。
[2]飛行器離開月球時所需的推力至少等于飛行器在月球表面的重力，由于月球表面的重力比地球表面的重力小得多，故飛行器離開月球時所需的推力比離開地球時要小得多。
（2）[3]火箭加速上升的過程中，嫦娥五號質(zhì)量不變，速度增大，動能增大，高度增大，重力勢能增大，機械能等于動能與勢能的總和，所以嫦娥五號的機械能增大，故ABD錯誤，故C正確。
故選C。
（3）[4] 在阻力、阻力臂一定的情況下，要使動力最小，動力臂需要最長，阻力是月壤對杠桿豎直向下的拉力，阻力臂為OB，動力的方向應(yīng)該垂直于OA向上，動力臂為OA時，動力臂最大，根據(jù)杠桿平衡條件可得，在A點施加的最小動力
一、單選題
1．（2023上·北京·九年級人大附中校考開學(xué)考試）如圖甲所示，一個滑輪組豎直固定在水平支架上，已知每個滑輪均重20N，滑輪組下端掛有重為G的物體A，用力F通過滑輪組繩的末端豎直向上勻速提升重物A，重物A向上運動的速度為v，力F做功的功率P隨物體上升速度v之間的關(guān)系圖象如圖乙所示?；喤c軸的摩擦、繩的質(zhì)量忽略不計，g取10N/kg。則下列說法正確的是（）
A．拉力F的大小為120N
B．滑輪組對水平支架的拉力為140N
C．拉力F的功率為1.2W時，10s內(nèi)滑輪組對物體A做功12J
D．若在物體A下再加掛30N的重物，滑輪組的機械效率可以達到86.7％
【答案】D
【解析】A．因為有3段繩子與動滑輪接觸，故當(dāng)物體上升速度為4cm/s時，繩子上升的速度為12m/s=0.12m/s，此時拉力的功率為4.8W，有
故A錯誤
B．滑輪組對支架的拉力為
故B錯誤；
C．3段繩子與動滑輪接觸，有
得
若拉力功率為1.2W，此時物體運動速度為1cm/s，則10s時間內(nèi)對滑輪組對物體做功為
故C錯誤；
D．此時滑輪組的機械效率為
故D正確。
故選D。
2．（2023·廣東珠海·珠海市文園中學(xué)?？家荒＃┤鐖D所示的杠桿質(zhì)量不計，每小格的長度相等。物體A是邊長為0.1m的正方體。當(dāng)杠桿右側(cè)掛一個重4N的物體B時杠桿平衡。此時物體A對水平桌面的壓強為300Pa，下列說法正確的是（）
A．物體A受到地面的支持力為2N
B．物體A受到的重力為3N
C．物體B向右移動1小格，物體A受到的拉力增大2.6N
D．物體A向左移動1小格，物體A對桌面的壓強為340Pa
【答案】D
【解析】
A．由圖可知
由得A對桌面的壓力
即物體受到的支持力為，故A錯誤；
B．根據(jù)物體受力平衡可知：A對桌面的壓力等于A的重力減去杠桿的拉力，即
所以
由于杠桿平衡，根據(jù)杠桿平衡條件可得
所以
則
所以，故B錯誤；
C．當(dāng)物體B向右移動一格后
根據(jù)杠桿平衡條件可得
所以
所以物體A受到的拉力增大量
故C錯誤；
D．當(dāng)物體A向左移動小格后
根據(jù)杠桿平衡條件可得
所以
根據(jù)物體受力平衡可知：A對桌面的壓力
壓強
所以，當(dāng)物體向左移動小格后，物體A對桌面的壓強為，故D正確。
故選D。
3．（2023·內(nèi)蒙古包頭·統(tǒng)考二模）物理興趣小組的小強設(shè)計了如圖所示的裝置傳送物品，現(xiàn)有質(zhì)量m=25kg的木箱，長L=5m、高h=3m的固定斜面他用F=100N的力拉繩，使木箱以v=0.2m/s的速度沿斜面勻速地由低端上升到頂端，此過程因繩和滑輪間的摩擦而做的額外功W0=20J。已知動滑輪質(zhì)量m=1kg，連接動滑輪的繩子拉直且與斜面平行，不計繩的質(zhì)量、木箱大小和木箱到動滑輪間的繩長，g取10N/kg，則下列說法錯誤的是（）
A．木箱由斜面低端上升到頂端所用的時間是25s
B．F做功的功率為40W
C．整個裝置的機械效率是75%
D．斜面對木箱的摩擦力大小是50N
【答案】D
【解析】A．木箱由斜面底端上升到頂端所用的時間
故A正確，不符合題意；
B．如圖所示，動滑輪上有兩段繩子，則繩子自由端速度為
v繩=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s
F做功的功率為
P=Fv繩=100N×0.4m/s=40W
故B正確，不符合題意；
C．繩端移動距離為
s=2L=2×5m=10m
拉力做的總功為
W總=Fs=100N×10m=1000J
則克服木箱重力所做有用功為
W有=G箱h=m箱gh=25kg×10N/kg×3m=750J
則機械效率為
克服動滑輪重力所做功為
W滑=G滑h=m滑gh=1kg×10N/kg×3m=30J
克服斜面摩擦力做功為
W摩=W總-W0-W有-W滑=1000J-20J-750J-30J=200J
則可求斜面對木箱的摩擦力大小是
故C正確，不符合題意，D錯誤，符合題意。
故選D。
4．（2023·四川達州·統(tǒng)考中考真題）一輕質(zhì)不等臂杠桿AOB的左右兩端分別吊著一實心鋁塊和銅塊，此時杠桿在水平位置平衡?，F(xiàn)將鋁塊、銅塊同時浸沒在水中，如圖所示。已知：，，，則下列判斷正確的是（）
A．A端下降B．B端下降
C．仍然平衡D．無法判斷
【答案】B
【解析】如圖，杠桿處于平衡狀態(tài)，根據(jù)杠桿的平衡條件得
即
而ρ鋁

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷更多

相關(guān)試卷

相關(guān)試卷 更多

相關(guān)試卷更多