2020年中考物理 高频考点精解精练 专题14 简单机械（含解析）

专题14 简单机械考点一：杠杆的分类1（2019云南）如图所示的简单机械，属于省力杠杆的是（）a吊车吊臂b撬棒c筷子d钓鱼竿【答案】b【解析】a、吊车吊臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故a错误；b、撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故b正确；c、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故c错误；d、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故d错误。2（2019鞍山）如图所示，下列工具使用时都相当于杠杆，其中能省距离的是（）a钳子b水龙头的手柄c拉杆箱d液压汽车起重机【答案】d【解析】a、钳子在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离；b、水龙头的手柄在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离；c、拉杆箱在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离；d、液压汽车起重机的起重杆在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力但省距离。3（2019北京）如图所示的用具中，在使用时属于费力杠杆的是（）a筷子b瓶盖起子c撬棒d核桃夹【答案】a【解析】a、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；b、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；c、撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；d、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。4（2019福建）如图是我国古代劳动人民在工地上运送巨木的情景。架在支架上的横杆属于杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）；支架下面垫有面积较大的石块，是为了对地面的压强（选填“增大”或“减小”）。【答案】省力；减小【解析】由图知，架在支架上的横杆在使用过程中，动力臂大于力臂，是省力杠杆；支架下面垫有面积较大的石块，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强。5（2019抚顺）如图所示为吃核桃时使用的一种工具“碎核桃杯”。只要轻轻用力握下手柄，核桃坚硬的外壳就会被压碎。“碎核桃杯”的手柄相当于一个（填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆；核桃的碎片在作用下落到杯底；杯的外壁比较粗糙，是为了增大与手之间的力，防止杯脱落。【答案】省力；重力；摩擦【解析】（1）由图片可知，“碎核桃杯”的手柄在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；（2）核桃的碎片在重力的作用下落到杯底；（3）杯的外壁比较粗糙，是通过增大接触面的粗糙程度增大与手之间的摩擦力，防止杯脱落。考点二：杠杆的平衡条件及其应用6（2019河南）如图开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆，不计自重。下图能正确表示它工作示意图的是（）abcd【答案】b【解析】用开瓶器开启瓶盖时，支点是开瓶器与瓶盖上方的接触点，即图中杠杆的左端o，阻力为瓶盖对开瓶器竖直向下的作用力f2，动力为手对开瓶器右侧竖直向上的作用力f1，因为动力臂大于阻力臂，所以开瓶器为省力杠杆，即f1f2，故acd错误，b正确。7（2019鄂尔多斯）如图轻杆（不计杠杆重力），o为支点，物重为30n，oa：ab1：2，在竖直向上的拉力作用下始终保持平衡状态。下列说法，正确的是（）a该杠杆与镊子类型相同b图甲位置时，拉力大小为15nc图甲位置时，若仅增加物重，则拉力的变化量与物重的变化量之比为3：1d如图乙保持拉力方向不变，将轻杆匀速提到虚线位置，拉力不变【答案】d【解析】a、根据图示可知，动力臂大于阻力臂，因此为省力杠杆；而镊子使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，因此它们的类型不同，故a错误；b、已知物重为30n，oa：ab1：2；由杠杆平衡条件可得：fobgoa解得：f10n，故b错误；c、图甲位置时，若仅增加物重，则（f+f）ob（g+g）oa，显然拉力的变化量与物重的变化量之比不等于oa与ob的比值，故c错误；d、保持拉力方向不变，将轻杆匀速提到虚线位置，其力臂如图所示：ob为动力臂，oa为阻力臂，阻力不变为g，因为oaaobb，所以oa：oboa：ob1：3由杠杆平衡条件可知，fobgoa，f10n；由此可知保持拉力方向不变，将轻杆匀速提到虚线位置，拉力不变，故d正确。8（2019哈尔滨）质地均匀杠杆，每个钩码重0.5n，下列操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是（杠杆上有等间隔的刻度）（）abcd【答案】d【解析】ac、由图知动力和阻力使得杠杆转动的方向相同，故ac错误；b、左边悬挂2个钩码时，若一个钩码重0.5n，杠杆上一格长l，弹簧秤的示数为1.5n，0.5n24l1.5n5l，故杠杆不平衡，故c错误；d、由边悬挂2个钩码时，若一个钩码重0.5n，杠杆上一格长l，弹簧秤的示数为2n，0.5n26l2n3l，故杠杆平衡，故d正确。9（2019青岛）如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力f210n，阻力臂l220cm，测力计示数f125n，则动力臂l1为（）a15cmb8cmc50cmd80cm【答案】b【解析】根据杠杆的平衡条件f1l1f2l2得动力臂：l10.08m8cm，故b正确。10（2019沈阳）如图所示，用一个直杆把飞机机翼模型固定在轻质杠杆上，直杆始终与杠杆垂直。用同一弹簧测力计在a、b、c几种不同情形下拉杠杆，使杠杆始终在水平位置平衡。下列说法中正确的是（）a测力计在a位置时的示数比模型和直杆的总重大b测力计从a位置转到b位置后，比a位置的示数小c测力计从a位置移至c位置后，比a位置的示数大d测力计在c位置时，对模型水平向右吹风，示数变大【答案】a【解析】由题可知，阻力等于模型和直杆的总重g，由于直杆始终与杠杆垂直，所以阻力臂l2始终不变，abc、由图可知，用同一弹簧测力计在a、b、c几种不同情形下拉杠杆a时，其力臂分别为la、lb、lc，如图所示：由图可知：lclalb，由杠杆原理可知gl2fl可知，f，即l越大，f越小，可得：fbfafc，故a正确，bc均不正确；d、测力计在c位置时，对模型水平向右吹风，模型上方的流速比下方大，流速大的地方压强小，可知阻力减小，由题可知，阻力臂与动力臂不变，由杠杆原理可得动力变小，即测力计示数变小，故d不正确。11（2019广西）如图所示，杠杆在拉力f的作用下水平平衡。现将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，杠杆始终保持水平平衡，则拉力f的变化情况是（）a一直变大b一直变小c一直不变d先变大后变小【答案】a【解析】将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，钩码的重力不变，其力臂不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中，拉力f的力臂逐渐变小，由杠杆的平衡条件f1l1f2l2可知，拉力f逐渐变大。12（2019泸州）如图所示，在“探究杠杆平衡条件”的实验中，轻质杠杆上每个小格长度均为2cm，在b点竖直悬挂4个重均为0.5n的钩码，当在a点用与水平方向成30角的动力f拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡。对该杠杆此状态的判断，下列说法中正确的是（）a杠杆的动力臂为8cmb该杠杆为费力杠杆c该杠杆的阻力大小为0.5nd动力f的大小为1.5n【答案】b【解析】a、当动力在a点斜向下拉（与水平方向成30角）动力臂是：oa42cm4cm，故a错误；b、阻力臂ob，32cm6cmoa，即阻力臂大于动力臂，该杠杆为费力杠杆，故b正确；c、该杠杆的阻力大小为：g40.5n2n，故c错误；d、根据杠杆的平衡条件，f1l1f2l2，gobfoa代入数据，2n6cmf4cm，解得，f3n，故d错误。13（2019日照）如图，oa为长2m的轻杆，与固定在竖直墙面上的光滑转轴相连接。将一重为30n的物体用轻绳拴在oa的中点b处，用垂直于oa的力f拉住轻杆，静止在图示位置，则fn。【答案】7.5【解析】图中杠杆以o点为支点，因动力f垂直于oa，则动力臂l1oa2m，重物用轻绳拴在oa的中点b处，由几何知识可得阻力臂l2oasin302m0.5m，根据杠杆平衡条件得：fl1gl2，则：f7.5n。14（2019安顺）如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架abc放置空调室外机，已知ab长40cm，bc长50cm。室外机的质量为30kg，室外机的重力作用线正好通过ab中点，则a处钉受到的水平拉力f为n（支架重力不计）。为了安全，从力学的角度分析，室外机的位置应尽量（选填“靠近”或“远离”）墙壁。【答案】200；靠近【解析】由勾股定理可得，ac30cm。由题意可知，以c为支点，abc是一个杠杆。ac为a处螺钉水平拉力的力臂，室外机对其压力的力臂为ab长的，由杠杆平衡条件可得：facgab；即：f30cm300n40cm；解得：f200n；为了安全，应减小a处的拉力（若拉力过大，支架对螺钉拉力会使螺钉松动而造成危险）；在a处拉力和阻力g一定时，室外机的位置越靠近墙壁，室外机对支架压力力臂越小，根据杠杆平衡条件可知，a处的拉力将减小，以保证支架和室外机的安全。考点三：滑轮、其滑轮组及斜面15（2019盐城）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（）a省力，不改变施力的方向b不省力，改变施力的方向c既省力，也改变施力的方向d既不省力，也不改变施力的方向【答案】a【解析】动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，故a正确、bcd错误。16（2019自贡）如图所示，物体a、b的重分别为20n、10n，滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，此时物体a在水平面上向右作匀速直线运动，若用力f向左拉物体a，使物体a向左作匀速直线运动，则（）af20nbf10ncf5ndf30n【答案】b【解析】由图知，此滑轮组由2段绳子承担物重，所以fagb10n5n；在水平方向a受到的摩擦力和绳对a的拉力平衡，所以ffa5n，方向水平向左；若使物体a向左作匀速直线运动，则a受摩擦力水平向右，则ffa+f5n+5n10n。17（2019嘉兴）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。若不计摩擦，下列有关分析正确的是（）a两个滑轮在装置中起的作用相同b拉力移动的距离与配重上升的距离相同c沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等d将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等【答案】c【解析】a、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不能省力，可以改变力的方向，故a错误；b、该滑轮组中n2，由s2h可知，拉力移动距离等于配重上升高度的二倍，故b错误；c、如图所示，绳子最后绕过的是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，沿方向1与2匀速拉动配重，动力臂都等于定滑轮的半径，所以两次的拉力相等，若不计摩擦，均等于（g+g动），故c正确；d、直接提升配重做的功是有用功，用该装置将配重提升相同高度还要对动滑轮做功，即用该装置所做的功（总功）大于有用功，故d错误。18（2019常德）用如图所示的工具提升相同重物g，（不计摩擦，不计绳、滑轮和杠杆重）最省力的是（）abcd【答案】b【解析】由题知，不计摩擦和动滑轮、杠杆重，a、使用的是动滑轮，fg；b、使用的是滑轮组，n3，fg；c、使用的是定滑轮，fg；d、设杠杆的长度为l，则动力臂为l，阻力臂为，则flg，f。故由以上计算可知b最省力。19（2019陕西）工人用如图所示的装置运送砂石，下列说法正确的是（）a滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小b图中动滑轮相当于一个省力杠杆c绳子自由端下拉1m，桶上升2md质量为65kg的工人利用该滑轮组能提起150kg的砂石【答案】b【解析】a、定滑轮能改变力的方向，但不能改变力的大小，故a错误；b、动滑轮实质是动力臂等于阻力臂二倍的杠杆，属于省力杠杆，故b正确；c、由图知，n2，拉力端移动距离s2h，若绳子自由端下拉1m，则桶上升0.5m，故c错误；d、工人向下拉绳子时，绳子会对人施加向上的拉力，为避免人被绳子拉上去，所以人提供的最大拉力f最大g人m人g65kg10n/kg650n；不计绳重、动滑轮重和摩擦时，利用该滑轮组能提起的最大物重g最大2f最大2650n1300n，则提升物体的最大质量：m最大130kg，故d错误。20（2019安徽）图中物块甲和乙处于静止状态。已知甲重12n，乙重8n，不计绳重及一切摩擦，则甲受到地面的支持力为n。【答案】4【解析】物体甲受竖直向下的重力g甲12n、竖直向上的拉力f拉g乙8n、竖直向上的地面的支持力f支作用而静止，处于平衡状态，由力的平衡条件得：g甲f拉+f支，则甲受到地面的支持力：f支g甲f拉12n8n4n。21（2019德阳）如图，分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400n的物体匀速向上提起；已知每个滑轮重20n，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图甲中车对绳子的拉力为n，图乙中人对绳子的拉力为n。【答案】400；210【解析】图甲中使用的是两个定滑轮，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，车对绳子的拉力f甲g400n；图乙中使用的是一动一定的滑轮组，n2，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，人对绳子的拉力f乙（g+g动）（400n+20n）210n。22（2019吉林）有一个箱子需要从地面搬到汽车上。小冰想用如图甲所示的方法搬运，小雪想用如图乙所示的方法搬运。两种方法克服箱子的重力做的功是，但小雪的方法会。【答案】相同的；省力【解析】由题意可知，箱子重不变，箱子上升的高度相同，由wgh可知，甲乙两种方法将同一箱子搬上车，克服箱子重力所做的功是相同的；小雪用斜面向上推箱子要比甲直接搬运省力。考点四：杠杆及滑轮的画图23（2019铁岭）如图甲所示是一种鸡蛋开壳器，aob相当于一个杠杆。图乙为其简化的示意图，图中o点为支点，f2为给鸡蛋开壳时杠杆所受阻力。请在图乙中画出：（1）给鸡蛋开壳时作用在a点的最小动力f1及其动力臂l1。（2）阻力臂l2。【解析】（1）由杠杆平衡条件f1 l1f2 l2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在o点，因此oa作为动力臂l1最长；动力的方向应该向下，过点a垂直于oa向下作出最小动力f1的示意图；（2）反向延长画出f2的作用线，从支点o作动力f2作用线的垂线，支点到垂足的距离为动力臂l2，如图所示：24（2019南通）如图，o为轻质杠杆的支点，左端挂一重物，杠杆在图示位置平衡，请作出最小动力f1的示意图和阻力的力臂l2。【解析】重物对杠杆的拉力为阻力f2，从支点o作力f2作用线的垂线，可得阻力臂l2；由图可知，支点为o，杠杆上距离支点o最远的点为杠杆右端a点，oa为最长的动力臂，从a点垂直oa向下画出带箭头的线段可得动力f1的示意图，如图所示；25（2019赤峰）工人沿台阶向上滚动圆柱形塑料桶如所示。他在a点施加力f使塑料桶绕0点向上滚动，请画出f的力臂。【解析】图中o为支点，反向延长力f画出f的作用线，然后从支点o向力f的作用线作垂线段，该垂线段即为力f的力臂l，如图所示：26（2019武威）如图所示是羊角锤的示意图，请画出用羊角锤撬铁钉时最小动力f1的示意图。【解析】由杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力；由图知，o为支点，a点离支点最远，则连接支点o和羊角锤的末端a即是最长的动力臂，过a点作垂直于动力臂向右的力f1如下图所示：27（2019淮安）在图中。画出使用滑轮组提升物体时最省力的绳子绕法。【解析】图中只有一个动滑轮和一个定滑轮，要求最省力，则由3段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法；绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示：28（2019铜仁市）一个工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。【解析】要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，如图所示：考点五：探究杠杆的平衡条件29（2019苏州）利用杠杆开展相关实验探究：（1）安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，如图甲所示。则应将平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节，直到杠杄在水平位置平衡；（2）如图乙所示，在a点挂3个重力均为0.5n的钩码，在b点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为n；若在第（1）小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验，弹簧测力计的示数会（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（3）始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示。此过程中，弹簧测力计拉力的力臂（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），拉力的大小。【答案】（1）左；（2）2.0；偏小；（3）变小；不变【解析】利用杠杆开展相关实验探究：（1）安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，左端上翘，如图甲所示。则应将平衡螺母向左调节，直到杠杄在水平位置平衡；（2）由图可知，根据杠杆平衡条件得：falafblb，30.5n4lfb3l，所以fb2.0n；若在第（1）小题所描述的情形中未调节平衡螺母而直接开展上述实验，由于左侧已经存在杠杆的力与力臂的乘积，故弹簧测力计的示数会偏小；（3）图丙使杠杆由水平位置时，根据杠杆平衡条件f1l1f2l2得，g4lf23l，则f2g；当转动到图中位置时，设杠杆与水平位置的夹角为，物体的力臂、弹簧测力计拉力的力臂均变小；则根据杠杆平衡条件f1l1f2l2得，g4lcosf23lcos，则：f2g；所以，在此过程中拉力f的大小不变。30（2019包头）如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。（水1.0103kg/m3）（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于（选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向调节，这样做的目的是，并消除杠杆自重对实验的影响。（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶a中，此时小桶a中水的体积石块的体积。（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶b中，将装有水和石块的a、b两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶a、b的悬挂点距支点o分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为kg/m3；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值。【答案】（1）平衡；右；便于从杠杆上测量力臂；（2）等于；（3）2.6103；偏大【解析】（1）杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态；调节杠杆在水平位置平衡，目的是便于从杠杆上测量力臂，同时是为了让杠杆的重心在支点上，可避免杠杆自重的影响；杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动；（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶a中，此时小桶a中水的体积等于石块的体积；（3）将装有水和石块的a、b两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶a、b的悬挂点距支点o分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，根据杠杆平衡条件可知，g石l1g水l2，即m石gl1m水gl2，