专题06 简单机械（解析版）

专题06简单机械一、单选题1．（2022·江苏盐城·模拟预测）如图所示，用甲乙两个相同的滑轮将同样的钩码（滑轮重小于钩码重），缓慢提升相同的高度，则下列说法正确的是A．F1与F2大小相等B．甲的机械效率比乙高C．F1做的总功比F2多D．甲中绳子自由端移动的距离比乙大【答案】B【解析】【分析】甲是定滑轮绳子的有效股数为1，乙是动滑轮绳子的有效股数为2，根据F=(G比较绳端拉力的关系，根据s=nh比较绳端移动距离的关系；不计绳重和摩擦，F1做的总功为克服钩码重力所做的功，F2做的总功为克服钩码和动滑轮重力所做的功，据此可知拉力所做总功的关系；同样的钩码缓慢提升相同的高度时有用功相同，根据η=×100%可知机械效率的关系．【详解】由图知，甲是定滑轮绳子的有效股数为1，乙是动滑轮绳子的有效股数为2；A.根据定滑轮和动滑轮的特点可得,F1=G,F2=(G+G动),由于滑轮重小于钩码重,所以拉力F1大于F2，故A错误；B.根据W=Gh可知,用甲、乙两个滑轮将同样的钩码缓慢提升相同的高度时所做的有用功相同,由η=×100%可知，甲拉力做的额外功少，机械效率大，故B正确．C.不计绳重和摩擦,F1做的总功为克服钩码重力所做的功,F2做的总功为克服钩码和动滑轮重力所做的功,则F1做的总功比F2少，故C错误；D.由s=nh可知,s甲=h,s乙=2h，即甲中绳的自由端移动的距离比乙小，故D错误；故选B．2．（2022·山东·滨州经济技术开发区第一中学一模）如图的常见器具都应用了杠杆，其中属于省力杠杆的是（）A．托盘天平B．独轮车C．筷子D．船桨【答案】B【解析】【分析】判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，判断它是属于哪种类型的杠杆．【详解】A、托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力也不费力，故A错误；B、独轮车在使用过程中，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、船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D错误．故选B．3．（2022·广东深圳·模拟预测）如图，斜面长s为1.2m、高h为0.3m，现将重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，拉力的功率为3W，则（）A．斜面的机械效率为75％B．拉力做的总功为4.8JC．物体沿斜面的运动速度是0.6m/sD．物体在斜面上受到的摩擦力是1N【答案】CD【解析】【详解】A．斜面的机械效率故A不符合题意；B．拉力做的总功故B不符合题意；C．由公式可得，物体沿斜面的运动速度故C符合题意；D．摩擦力所做的功物体在斜面上受到的摩擦力故D符合题意。故选CD。二、作图题4．（2022·山东菏泽·一模）用滑轮组将放在水平地面上的重物G提起，在图中画出最省力的绳子绕法。【答案】【解析】【分析】【详解】因为要最省力，所以从动滑轮开始绕线，总共3股绳。5．（2022·重庆南川·一模）如图所示，O为支点，请在图中画出力F的力臂L。【答案】【解析】【详解】根据力臂是表示支点到力的方向上的距离，延长力F，画出力F的作用线，然后由支点O向F的作用线作垂线，则垂线段的长度就是力F的力臂l，如图所示6．（2022·四川成都·二模）如图是冰墩墩玩冰球时的情景，请画出：①冰墩墩所受重力G的示意图（重心在图中已经标出）；②做出冰球杆所受阻力f的力臂l（支点在图中已经标出）。【答案】【解析】【详解】由题知O1为重心，以重心为起点竖直向下画带箭头的线段并表示出重力即可；O2为支点，过O2点做阻力作用线的垂线，该垂线段l即为阻力的力臂。如图所示：三、填空题7．（2022·广西桂林·一模）如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。【答案】

2

变大【解析】【分析】【详解】[1]由图，提着动滑轮的有两股绳，所以有2段绳子承担物重。[2]当增大下面所提物重时，有用功变大，额外功基本不变，有用功占总功的比例变大，故该滑轮组的机械效率将变大。8．（2022·河南南阳·一模）学校的旗杆顶端都装有一个滑轮，升国旗时，升旗手向下缓缓拉动绳索，国旗就缓缓上升，这个滑轮的作用是_______；某校旗杆高12m，国旗重约1kg，要在唱一遍国歌的时间（约40秒）恰好将国旗从地面升到顶端，升旗手做有用功的功率约为_______W。【答案】

改变力的方向

3【解析】【详解】[1]旗杆顶部滑轮的轴是固定的，所以该滑轮为定滑轮；升旗时，向下拉绳子，国旗就向上运动，所以滑轮作用是改变力的方向。[2]不计摩擦和绳重，国旗顶端是一个定滑轮，故升旗手的拉力为人升旗做的功为升旗的功率约为二、单选题1．（2021·云南·中考真题）如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽略不计，下列选项正确的是（）A．物块的边长为0.6mB．动滑轮重为300NC．提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5%D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1650J【答案】D【解析】【分析】【详解】A．由图，0.6m开始出水，1.1m完全出水，所以物块边长为0.5m，故A错误；B．物块完全离开水面后，拉力2000N，动滑轮的机械效率为解得G=3500N，动滑轮重为G1=2F-G=2×2000N-3500N=500N故B错误；C．提升物块完全离开水面前，因为存在浮力，所以对物体的实际拉力小于重力，所以机械效率小于87.5%，故C错误；D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为W=2F1h1=2×1375N×0.6m=1650J故D正确。故选D。2．（2021·内蒙古通辽·中考真题）如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动距离为4mB．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120NC．额外功的功率为12WD．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低【答案】C【解析】【分析】【详解】A．物体移动距离s物=v物t=0.1m/s×20s=2m由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离s=3s物=3×2m=6m故A错误；B．拉力做功为W总=Fs=100N×6m=600J由η=得有用功W有用=ηW总=60%×600J=360J由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力f===180N故B错误；C．拉力做的额外功W额=W总-W有用=600J-360J=240J额外功的功率P===12W故C正确；D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。故选C。3．（2021·广东深圳·中考真题）下列杠杆中属于费力杠杆的是（）A．撬石头 B．船桨C．小推车 D．修树剪刀【答案】B【解析】【分析】【详解】A．从图中可以看到，撬石头时，支点是木棒与中间石头的接触点，左边石头对木棒的压力是阻力，右边的人对木棒的压力是动力，很明显看到动力臂大于阻力臂，则它属于省力杠杆，故A不符合题意；B．从图中可以看到，船桨划船时，支点是船桨与船的接触点，人划船时出的力是动力，水对船桨的推力是阻力，人手对船桨的作用点距离支点较近，水对船桨的作用点距离支点较远，动力臂小于阻力臂，则它属于费力杠杆，故B符合题意；C．从图中可以看到，工人使用小推车工作时，支点是小推车的下面车轮中间点，人手往上抬的力是动力，小推车自身的重力是阻力，人手对小推车的作用点距离支点较远，小推车自身的重力作用点距离支点较近，动力臂大于阻力臂，则它属于省力杠杆，故C不符合题意；D．从图中可以看到，修树剪刀使用时，剪刀中间点作为支点，人手出的力是动力，剪刀受到树木的力是阻力，人手对剪刀的作用点距离支点较远，树木对剪刀的作用点距离支点较近，动力臂大于阻力臂，则它属于省力杠杆，故D不符合题意。故选B。4．（2021·浙江温州·中考真题）停放自行车时，若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起。其中最省力的点是（）A．A点 B．B点C．C点 D．D点【答案】D【解析】【分析】【详解】后轮被提起时，前轮是支点，若要从如图四点中选择一点施加竖直向上的力，将后轮略微提起，要使提力最小，其力臂应最大，故此点应距离支点的水平距离最大，A、B、C、D四点中，D点作为动力作用点时动力臂最长，最省力。故选D。三、实验题5．（2021·山东东营·中考真题）图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。（1）挂钩码前，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于______（选填“平衡”或“非平衡”）状态；要想使杠杆在水平位置平衡，接下来应将杠杆两端的螺母向______（选填“左”或“右”）侧调节。（2）图乙是一个平衡的杠杆，此时若推动右侧钩码的悬线（如图丙所示），就会发现杠杆______（选填“左端下沉”、“仍然平衡”或“右端下沉”）。（3）在探究过程中，需要进行多次实验的目的是______。（4）某同学提出，若支点不在杠杆的中点，杠杆的平衡条件是否仍然成立？于是该小组利用图丁所示的装置进行探究，在杠杆O点处挂上2个钩码，用弹簧测力计在A点处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为______N。以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子拉力为阻力F2，多次改变动力作用点的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时，F1l1总是______（选填“大于”、“等于”或“小于”）F2l2，其原因可能是______。（5）图丁中，弹簧测力计处在A点位置时，此杠杆属于______（选填“省力”或“费力”）杠杆，请举出它在生活生产中的一个应用实例：______。【答案】

平衡

左

左端下沉

避免偶然性，寻找普遍规律

2.3

大于

杠杆自重对杠杆平衡有影响

费力

钓鱼竿【解析】【分析】【详解】（1）[1]物体处于静止或匀速直线运动状态时，受到的合力为0，物体处于平衡状态，杠杆在图甲所示的位置静止，此时杠杆处于平衡状态。[2]如图甲所示，杠杆向右偏，要想使杠杆在水平位置平衡，接下来应将杠杆两端的螺母向右侧调节。（2）[3]如图乙所示，设每个钩码重力为G，杠杆上的每个小格长度为x，杠杆左端力和力臂的乘积为2G×6x=12Gx杠杆右端力和力臂的乘积为2G×6x=12Gx此时杠杆平衡。如图丙所示，若推动右侧钩码的悬线，杠杆右端的力臂减小，力和力臂的乘积减小，杠杆的左端下沉。（3）[4]一次实验具有偶然性，故在探究过程中，需要进行多次实验的目的是避免偶然性，寻找普遍规律。（4）[5]如图丁所示，弹簧测力计的分度值为0.1N，此时弹簧测力计示数为2.3N。[6][7]由于杠杆自重对杠杆平衡的影响，以弹簧测力计的拉力为动力F1，钩码处绳子拉力为阻力F2，多次改变动力作用点的位置进行实验发现：当杠杆水平平衡时，F1l1总是大于F2l2。（5）[8][9]图丁中，弹簧测力计处在A点位置时，此时的动力臂小于阻力臂，杠杆属于费力杠杆，费力杠杆可以省距离，在生活中的应用包括：钓鱼竿，镊子，筷子等。四、作图题6．（2021·江苏常州·中考真题）请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂l1的示意图。【答案】【解析】【分析】【详解】先确定最长的力臂，即连接OA，则最长的动力臂为l1，然后过动力作用点A，做垂直于l1的作用力F1，如图所示：五、计算题7．（2021·河北·中考真题）图甲是一辆起重车的图片，起重车的质量为9.6t，有四个支撑脚，每个支撑脚的面积为0.3m2，起重时汽车轮胎离开地面。图乙是起重车吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1200kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为5000N，货物上升过程中的s-t图像如图丙所示。（不考虑绳重，g取10N/kg），求：（1）提升货物过程中起重车对水平地面的压强；（2）拉力F的功率；（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率。【答案】（1）；（2）3750W；（3）【解析】【分析】【详解】解（1）提升货物过程中起重车的总重为提升重物时，受力面积为提升货物过程中起重车对水平地面的压强（2）物体的速度为绳子的速度为拉力F的功率（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率答：（1）提升货物过程中起重车对水平地面的压强为；（2）拉力F的功率为；（3）提升货物过程中滑轮组的机械效率。8．（2021·辽宁大连·中考真题）某建筑工人的重力为，双脚与地面的接触面积是．该工人通过如图所示的滑轮组在内将建材匀速提升，此过程中工人对绳自由端的拉力为，已知动滑轮的重力为，不计绳重及轮与轴的摩擦。试求：（1）该工人双脚站立在水平地面上没拉绳子时，对地面的压强是多少？（2）该工人对绳子自由端拉力的功率是多少？（3）如果绳子承受的拉力足够大，该工人用此滑轮组最大能够提起多重的物体？【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【分析】【详解】解：（1）该工人双脚站立在水平地面上没拉绳子时，对地面的压强是（2）由于动滑轮上有两股绳承担物重，因此绳子自由端移动的速度是物体移动速度的2倍，绳子自由端移动的速度该工人对绳子自由端拉力的功率是（3）如果绳子承受的拉力足够大，该工人施加在绳子上的拉力最大为800N，等于自己的体重，该工人用此滑轮组最大能够提起的物重答：（1）该工人双脚站