第12章 简单机械（易错真题汇编）-2024年中考物理一轮复习高频考点精讲与热点题型精练（全国版）（解析版）

第第页第十二章简单机械（易错真题汇编）一、选择题（共12小题）1．（2023•济南）图甲所示的案秤是生活中测量质量的常用工具，与各1个标有“0.5kg”“1kg”“5kg”和2个标有“2kg”的增砣配套使用。如果把图乙所示的标有“2kg”的增砣放在秤盘中称量它的质量，测量结果应该（）A．大于2kg B．等于2kg C．小于2kg D．无法判断解：根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可判断，增砣盘所对应力臂较长，秤盘所对应的力臂短，则秤盘中物体的力大于增砣盘中的力，即秤盘中物体的质量大于增砣盘中增砣的质量，故这个标识为2kg的增砣真实质量小于2kg。答案：C。2．（2023•淮安）如图所示，一根质地不均匀的硬棒重心在O点，将硬棒通过绳1悬挂于A点，2、3为两个支架，在绳与两支架的作用下，硬棒水平静止，此时绳与支架均对硬棒有弹力（绳的形变忽略不计）。下列操作中，仍能使硬棒保持平衡的是（）A．仅撤去支架2 B．仅撤去支架3 C．同时剪断绳1和撤去支架2 D．同时剪断绳1和撤去支架3解：绳子只能向上施加拉力，支架只能施加向上的支持力；A．仅撤去支架2，以1为支点，重力和支架支持力使得杠杆的转动方向相反，可以平衡，故A正确；B．仅撤去支架3，以1为支点，重力和支架2支持力使得杠杆的转动方向都是顺时针，故杠杆不可以平衡，B错误；C．同时剪断绳1和撤去支架2，以3为支点，重力使得杠杆逆时针转动，不可以平衡，故C错误；D．同时剪断绳1和撤去支架3，以2为支点，重力使得杠杆顺时针转动，不可以平衡，故D错误。答案：A。3．（2023•临沂）2023年2月10日，航天员费俊龙、张陆在机械臂的辅助下完成了中国空间站全面建成后航天员的首次出舱活动，机械臂类似人的手臂，具有抓住、拉回、锁死等功能。如图所示工具，正常使用时与机械臂属于同一类杠杆的是（）A．瓶起子 B．钢丝钳 C．核桃夹 D．食品夹解：机械臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。A、瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故A不符合题意；B、钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故B不符合题意；C、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故C不符合题意；D、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，省距离，故D符合题意。答案：D。4．（2023•无锡）如图所示，是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起，硬棒质量忽略不计。下列说法中正确的是（）A．向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆 B．向下拉绳放下空桶时拉力为20N C．向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆 D．向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N解：A、向下拉绳放下空桶时，B端的力为动力，A端的力为阻力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误；BD、根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2，杠杆平衡时B端的拉力FB=G放下空桶时，向下拉绳子的力F1＝FB﹣G桶＝80N﹣20N＝60N，装满水时，桶和水的总重力G总＝G桶+G水＝20N+100N＝120N，向上拉绳提起装满水的桶时拉力为F2＝G总﹣FB＝120N﹣80N＝40N，故B错误，D正确；C、向上拉绳提起装满水的桶时，在A端的力为动力，B端的力为阻力，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C错误；答案：D。5．（2023•广元）如图所示，杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动，OB＝2BA，在B点悬挂一个10N的重物G，在A点施加竖直向上的动力F，使杠杆OBA水平平衡（杠杆重力及摩擦均忽略不计），下列说法正确的是（）A．在A点施加竖直向上的力F1时，该杠杆是费力杠杆 B．作用在A点的力F1的大小为5N C．如果重物的悬挂点B向O点移动，要使杠杆水平平衡，F1应变小 D．若将作用于A点的力F1变为图中F2，要使杠杆水平平衡，F2应小于F1解：A．在A点施加竖直向上的力F1时，动力臂是OA，阻力臂是OB，动力臂大于阻力臂，该杠杆是省力杠杆，故A错误；B．由杠杆的平衡条件可知，F1×OA＝G×OB，且OA＝OB+BA＝3BA，即F1×3BA＝G×2BA，F1=23GC．如果重物的悬挂点B向O点移动，则OB变小，由F1×OA＝G×OB可知，OA与G大小不变，要使杠杆水平平衡，F1应变小，故C正确；D．将作用于A点的力F1变为图中F2，动力臂会变小，由杠杆的平衡条件可知，在OB与G不变情况下，F2应大于F1，故D错误。答案：C。6．（2023•北京）如图是小强利用器械进行锻炼的示意图，其中横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA：OB＝3：2，在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重，他在B端施加竖直方向的力F1，杆AB在水平位置平衡，此时他对水平地面的压力为F2。为了锻炼不同位置的肌肉力量，他将固定点移动到A端，杆AB可绕端点A在竖直平面内转动，配重悬挂在O点，在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡，此时，他对水平地面的压力为F3，压强为p。已知小强重为650N，两只脚与地面接触的总面积为400cm2，不计杆重与绳重，下列判断正确的是（）A．F1为200N B．F2为1100N C．F3为830N D．p为11750Pa解：横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA：OB＝3：2，在杆A端用细绳悬挂重为300N的配重，他在B端施加竖直方向的力F1，杆AB在水平位置平衡，此时他对水平地面的压力为F2，根据杠杆平衡条件可得F1=G×OA他对杠杆有向下的450N拉力，杠杆对他有向上的450N的拉力，所以他对水平地面的压力为F2＝G人﹣F1＝650N﹣450N＝200N，故AB错误；他将固定点移动到A端，杆AB可绕端点A在竖直平面内转动，配重悬挂在O点，在B端施加竖直方向的力使杆AB在水平位置再次平衡，此时，他对水平地面的压力为F3，根据杠杆平衡条件可得F=G×OA他对杠杆有向上的180N推力，杠杆对他有向下的180N的压力，所以他对水平地面的压力为F3＝G人+F＝650N+180N＝830N，故C正确；此时他对地面的压强p=F答案：C。7．（2023•常德）如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升同一物体，G物＝200N（不计绳重、轮重和摩擦），要使物体竖直匀速提升2m。下列说法中正确的是（）A．F甲＝200N，并向上移动4m B．F甲＝100N，并向上移动2m C．F乙＝200N，并向上移动1m D．F乙＝400N，并向上移动1m解：AB、图甲是动滑轮，动滑轮不能改变力的方向，但是可以省一半的力，所以F甲=12G物CD、图乙是动滑轮，由图可知，G物=12F乙＝200N，所以F乙＝400N，拉力端移动的距离为s'=1答案：D。8．（2022•柳州）如图甲，大人、男孩、女孩用两根相同圆木棍和一根绳子玩“比力气”的游戏。该游戏装置与滑轮组类似，图乙是其示意图。绳的一端固定在一根木棍上，在两根木棍上绕几圈后女孩捆住绳的另一端向外拉，大人、男孩则各握住一根木棍向外拉，三人中被拉动者为负，他们都使出了最大力气，仍处于“僵持”状态，没能分出胜负。忽略绳与木棍之间的摩擦，以下做法中最有可能使女孩获胜的是（）

A．仅将绳在两木棍上多绕1圈 B．仅将绳在两木棍上少绕1圈 C．仅增加绳的总长 D．仅减小绳的总长解：AB、仅将绳在两木棍上多绕1圈，这样承担男孩所用木棍的绳子的段数增大，女孩更省力，可能使女孩获胜；同理可知，仅将绳在两木棍上少绕1圈，不能使女孩获胜，故A正确，B错误；CD、改变绳的总长，不能改变力的大小，故CD错误。答案：A。9．（2023•连云港）下列关于机械效率的说法正确的是（）A．越省力的机械，机械效率越高 B．做功越快的机械，机械效率越高 C．所做有用功越多的机械，机械效率越高 D．有用功与总功的比值越大的机械，机械效率越高解：A、根据功的原理可知省力的机械不能省功，机械效率是有用功与总功的比值，机械省力与否与机械效率大小没有关系，因此省力的机械，机械效率不一定越高，故A错误；B、做功越快的机械功率越大，功率反映了物体做功的快慢，机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率与功率大小没有直接关系，故B错误；C、机械效率是指有用功与总功的比值，有用功越多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故C错误；D、机械效率是有用功与总功的比值，有用功与总功的比值越大的机械，机械效率就越高，故D正确。答案：D。10．（2023•北京）用如图所示的装置提升重为800N的物体A，动滑轮重为200N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．物体A上升的速度为0.4m/s B．滑轮组的有用功为2000J C．拉力F的功率为100W D．滑轮组的机械效率为80%解：A、物体A上升的速度为：v=ℎB、拉力做的有用功：W有用＝Gh＝800N×2m＝1600J，故B错误；C、由图知，n＝2，不计绳重和轮与轴间的摩擦，拉力：F=12（G物+G动）拉力端移动距离：s＝2h＝2×2m＝4m，拉力做总功：W总＝Fs＝500N×4m＝2000J；拉力做功功率：P=WD、动滑轮提升物体A的机械效率：η=W有用W答案：D。11．（2023•达州）搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（）A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0 B．推力所做的功是2500J C．斜面的机械效率为80% D．物体受到斜面的摩擦力为100N解：A、把物体从斜面底端匀速推上顶端，物体受到沿斜面向下的摩擦力，受重力、支持力、推力和摩擦力4个力作用，合力为0，故A错误；B、总功为：W总＝Fs＝500N×5m＝2500J，故B正确；C、有用功：W有＝Gh＝1000N×2m＝2000J；机械效率为：η=W有WD、额外功W额＝W总﹣W有＝2500J﹣2000J＝500J，货物受到斜面对它的摩擦阻力f=W答案：A。12．（2023•荆州）一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体，使物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是（）A．绳子自由端移动的距离为3m B．拉力做的有用功为500J C．拉力做的额外功为150J D．拉力做功的功率为25W解：A、由v=st可知，物体移动的距离：s物＝v由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝2×1m＝2m，故A错误；B、拉力做的有用功：W有＝fs物＝150N×1m＝150J，故B错误；C、由η=W有W总拉力做的额外功：W额＝W总﹣W有＝250J﹣150J＝100J，故C错误；D、拉力做功的功率：P=W答案：D。二、填空题（共6小题）13．（2023•大连）如图所示。放置花盆的支架只在A、D两点用螺钉固定在墙壁上，BC保持水平。已知AC长为l1，CD长为l2，BC长为l3，花盆的重力为G，重力作用线恰好过BC中点。若不计支架的重力，则D点螺钉对支架的水平拉力F＝Gl32(l解：（1）支点为A，花盆对支架的压力为阻力F2，从支点A做到花盆重力作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂l3A点是支点，花盆处在BC中点处，则花盆对支架压力（阻力）F2＝G；D处螺钉水平拉力（动力）的力臂l1+l2，由杠杆平衡条件可得：F1（l1+l2）＝F2×lD处螺钉的水平拉力的大小：F1=G（2）由杠杆平衡条件可知，在阻力、动力臂不变的情况下，阻力臂越小、动力越小、越省力；所以为了安全，应减小阻力臂，从而减小D处的拉力，花盆应尽量靠近墙壁。答案：Gl14．（2023•河北）在均匀直尺的中央挖一小凹槽，把一个薄金属片一端插入橡皮中，另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”。静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘，在小盘中倒入质量不等的大米和小米，调整小盘在直尺上的位置，使直尺再次水平平衡。如图所示。由图可知，大米的质量小于（选填“大于”或“小于”）小米的质量。F是左盘对直尺施加的力，请在图中画出F的力臂。现向左盘中再加入少量大米，写出一种能够使直尺恢复平衡的方法：向右盘中加入小米。解：直尺水平平衡时，根据图示可知，此时L大米＞L小米；杠杆的平衡条件可知：m大米g×L大米＝m小米g×L小米，由于L大米＞L小米，则m大米＜m小米；过支点O作F的作用线的垂线，该垂线端为F的力臂L，如图所示：；现向左盘中再加入少量大米，左盘中大米的质量变大，重力变大，对杠杆的压力变大，则左侧杠杆受到的力与力臂的乘积变大；使直尺恢复平衡，根据杠杆的平衡条件可知，可以向右盘中加入小米或装有小米的小盘向右移动一段距离。答案：小于；见解析；向右盘中加入小米。15．（2023•兰州）建筑工地上，工人利用杠杆提起重物。如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知OA：OB＝3：1，物体的重力为1600N，与地面的接触面积为400cm2，此时物体对水平地面的压强为2.5×104Pa。若工人的重力为700N，则工人对地面的压力为500N，工人最多能拉起2100N的重物（杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计）。解：由p=FF压＝pS＝2.5×104Pa×400×10﹣4m2＝1000N，因重物对地面的压力等于自身的重力减去细线的拉力，所以，杠杆B端细线的拉力：FB＝G物﹣F压＝1600N﹣1000N＝600N，由杠杆的平衡条件可得：FA•OA＝FB•OB，解得：FA=OB工人对地面的压力：F压＝G人﹣FA＝700N﹣200N＝500N，当人对地面的压力为0时，杠杆A端受到绳子最大的拉力大小即等于工人的重力大小，根据杠杆平衡条件FA′•OA＝FB′•OB，求出B端受到的最大拉力：FB′=OA对物体竖直方向上受力分析可知此时物体处于平衡状态，则物体的最大重力为G物′＝FB′＝2100N。答案：500；2100。16．（2022•上海）用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重为16牛的物体A（滑轮自身重力及摩擦忽略不计），滑轮处于静止状态，其实质是一个省力杠杆，力F的大小为8牛，此时物体A所受到的合力大小为0牛。解：（1）由图知，该滑轮是动滑轮，其本质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆；（2）滑轮处于静止状态时不计滑轮重，拉力F=12G（3）物体静止时，受平衡力作用，即物体A所受到的合力大小为0牛。答案：省力；8；0。17．（2023•泸州）小聪探究斜面的机械效率时，将粗糙程度均匀的长木板用支架支撑构成斜面，如图所示。用刻度尺量出斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到B点，用时2s，则这段过程中拉力F做功的功率P＝0.32W，斜面的机械效率η＝62.5%，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力f＝0.3N。解：（1）L＝80cm＝0.8m，拉力做的总功：W总＝FL＝0.8N×0.8m＝0.64J，拉力做功功率：P=W（2）h＝20cm＝0.2m，拉力做的有用功：W有用＝Gh＝2N×0.2m＝0.4J，斜面的机械效率：η=W（3）克服滑动摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝0.64J﹣0.4J＝0.24J，由W额＝fL可得物体受到的滑动摩擦力：f=W答案：0.32；62.5；0.3。18．（2023•重庆）如图所示，是小智同学在劳动实践基地体验的场景。他用160N的拉力将重240N的重物匀速提升2m，用时10s，此过程中重物上升的速度为0.2m/s，滑轮组的机械效率为75%。解：（1）物体上升的速度：v=ℎ由图可知，滑轮组由2段绳子承担重物，n＝2，则绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m；拉力做的功为：W总＝Fs＝160N×4m＝640J；有用功为：W有用＝Gh＝240N×2m＝480J；滑轮组的机械效率为：η=W有用W答案：0.2；75%。三、实验探究题（共2小题）19．（2023•青岛）天平和杆秤在古籍中常被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。关于杠杆的平衡条件，小海用图甲所示装置进行探究，其中杠杆的刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5N。（1）实验中，杠杆在水平位置平衡最便于测量力臂。（2）如图乙所示，杠杆已经平衡。如果在左侧钩码下增加一个钩码或者将左侧钩码向右移动5cm，杠杆都将失去平衡。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的大小和力臂有关。（3）小海在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，进行了4次实验。杠杆平衡时的部分数据已填入表中，其中图丙是第4次杠杆平衡时的情景，请将杠杆右侧的阻力数值填入表中。实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳子自由端移动距离s/cm机械效率η12.051.01566.7%24.051.81574.1%34.0101.83074.1%46.052.515分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件是F1l1＝F2l2。（4）小海与小兰对实验过程进行交流，产生了一个新的问题：若支点不在杠杆的中点，并用弹簧测力计代替一侧的钩码施力，会出现什么现象？于是他们共同进行了如图丁的探究。①画出图丁中F1的动力臂l1。②多次改变拉力F1的作用点在杠杆上的位置进行实验，发现杠杆平衡时，F1l1都是大于F2l2，其原因可能是杠杆自重对杠杆平衡有影响。解：（1）当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；（2）如果在左侧钩码下增加一个钩码，杠杆左侧力和力臂，左侧力臂不变，力变大，根据杠杆平衡条件可知，杠杆将失去平衡，由此可以猜想：杠杆平衡可能与力的大小有关；（3）由图丙可知，杠杆左端挂了3个钩码，钩码在10cm处，右端挂了两个钩码，位置在15cm处，结合表中数据可知，杠杆右侧的阻力数值1.0；根据表中数据可知，杠杆的平衡条件为F1l1＝F2l2；（4）①从支点到力的作用线的距离叫力臂，从支点向动力作用线作垂线，垂线段的长度即力臂，如图：②图丁中，设杠杆的重力为G，力臂为lG，当杠杆平衡时，根据杠杆的平衡条件：F1l1＝F2l2+GlG，由丁图可知lG≠0，所以杠杆自重对杠杆平衡有影响，此时F1l1＞F2l2。答案：（1）水平；（2）大小；（3）1.0；＝；（4）①见解答；②杠杆自重对杠杆平衡有影响。20．（2023•湘潭）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/cm拉力F/N绳子自由端移动距离s/cm机械效率η12.051.01566.7%24.051.81574.1%34.0101.83074.1%46.052.515（1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做匀速直线运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为0.05m/s。（2）第4次实验时所做的有用功为0.3J，滑轮组的机械效率是80%。（3）分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关（选填“有关”或“无关”）。（4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是A。A．换用更轻的动滑轮B．加快提升物体的速度解：（1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做匀速直线运动。第1次实验时，钩码上升的时间为3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为：v=s（2）第4次实验时所做的有用功为：W有＝Gh＝6.0N×0.05m＝0.3J；W总＝Fs＝2.5N×0.15m＝0.375J；滑轮组的机械效率为：η=W（3）分析1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。（4）A．换用更轻的动滑轮，所做的额外功越少，机械效率越高，故A符合题意；B．加快提升物体的速度。机械效率不变，故B不符合题意。答案：A。答案：（1）匀速直线；0.05；（2）0.3；80；（3）大；无关；（4）A。四、计算题（共2小题）21．（2022•北京）俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。