专题12 简单机械-2023中考物理考点剖析与提分技巧（解析版）

专题12简单机械考点1.杠杆在力的作用下，能够绕固定点转动的硬棒(可以是弯曲的)就是杠杆，这个固定点叫支点。考点2.杠杆的五要素杠杆的五要素指支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂(如图)。1．杠杆可以绕其转动的点O叫做支点；2．使杠杆转动的力F1叫做动力；3．阻碍杠杆转动的力F2叫做阻力；4．从支点O到动力F1作用线的距离l1叫做动力臂；5．从支点O到阻力F2作用线的距离l2叫做阻力臂。考点3.力臂从支点到力的作用线的距离叫力臂。分为动力臂和阻力臂。注意：不要把从动力作用点到支点的距离作为动力臂，或把从阻力作用点到支点的距离作为阻力臂。考点4.杠杆力臂的画法—一找点、二画线、三作垂线段1．首先在杠杆的示意图上，确定支点O。2．画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线延长。3．从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用虚线(或实线)表示并用大括号标明，在旁边标上字母或，分别表示动力臂或阻力臂。注意：力臂有时在杠杆上，有时不在杠杆上。如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零。若杠杆的作用点不变，但动力或阻力的方向改变，则动力臂或阻力臂一般改变。考点5.杠杆的平衡条件1．杠杆平衡：杠杆静止或匀速转动都叫做杠杆平衡，注意：我们在实验室探究杠杆平衡条件的实验是在杠杆水平位置平衡进行的，但在实际生产和生活中，这样的平衡不多，在许多情况下，杠杆倾斜静止这是因为杠杆受到平衡力作用。所以说杠杆不论处于怎样的静止，都可以理解成平衡状态。2．杠杆平衡条件的表达式：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即。3．公式表示为：，即4．利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题，一般遵循以下步骤：(1)确定杠杆支点的位置；(2)分清杠杆受到的动力和阻力，明确其大小和方向，并尽可能地作出力的示意图；(3)确定每个力的力臂；(4)根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。考点6.杠杆的分类杠杆类型省力杠杆费力杠杆等臂杠杆示意图力臂的大小关系动力和阻力的大小关系动力与阻力作用点移动距离的大小关系动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离动力作用点移动的距离小于阻力作用点移动的距离动力作用点移动的距离等于阻力作用点移动的距离特点省力但费距离费力但省距离既不省力也不省距离应用汽车的刹车板、瓶起子、钉撬、羊角锤、铡刀等缝纫机的脚踏板、钓鱼竿等天平考点7.滑轮滑轮是一个周边有槽并可以绕轴转动的轮子，滑轮通常分为动滑轮和定滑轮两种。1．定滑轮：定滑轮的轴固定不动，使用定滑轮不省力，但是能改变力的方向。定滑轮实质是个等臂杠杆，动力作用点移动的距离等于重物移动的距离(如图)。2．动滑轮：滑轮的轴和重物一起移动的滑轮。动力作用在绳上，阻力作用在轴上时，动滑轮实质是个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆，此时使用动滑轮能省一半力，但不能改变力的方向，动力作用点移动的距离是重物移动距离的2倍(如图)。考点8.滑轮组1．滑轮组：动滑轮和定滑轮组合在一起叫“滑轮组”，如图所示。2．滑轮组的特点：因为动滑轮能够省力，定滑轮能改变力的方向，若将几个动滑轮和定滑轮搭配组成滑轮组，既可以改变力的大小，又能改变力的方向。滑轮组用、段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是总重的，即。3．推导公式：，。注意：(1)关于滑轮组有两个重要关系：若滑轮组用n段绳子吊着物体，拉力为F，物重为G，动滑轮的重力为G动，动力作用点移动的距离为s，重物上升的高度为h，则有：,。(2)绳子段数n确定的方法：先要分清哪些是定滑轮，哪些是动滑轮，再在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线，将滑轮组的绕线“割断”，那么“割断”的线有几段吊着动滑轮和重物，重物就由几段绳子共同承担。(3)组装滑轮组的方法：组装滑轮组时，要会确定绳头固定端，一般情况下，若n为奇数，固足端位于动滑轮的框架上，若n为偶数，固定端位于定滑轮的框架上，可用“奇动偶定”四个字帮助记忆。穿绕绳子时，从固定端出发，由里向外，逐个绕过滑轮，每个滑轮上只能穿绕一次绳子，不能交又、重复，最后检查一下是否像一根绳子一样通顺。考点9.定滑轮、动滑轮、滑轮组的对比(不计动滑轮重和摩擦)定滑轮动滑轮滑轮组图形特点(设提升的物重为G,上升的高度为h)力臂的关系——动力和阻力的大小关系（n为承担物重的绳子段数）动力的方向改变不改变可能改变，也可能不改变绳端移动的距离实质等臂杠杆省力杠杆——注意：在确定承担重物的绳子段数n时，首先分清哪个是定滑轮，哪个是动滑轮；其次在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线，将它们隔离出来，数一数绕在动滑轮上绳子的段数即为承担物重的绳子段数n，则拉力。考点10.轮轴1．轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。2．轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2(如图)。3．轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2。使用轮轴可省力，可以改变动力的方同，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物所通过的距离，即费距离。4．生活和生产中常见的轮轴：螺丝刀、汽车方向盘、辘护、石磨、自行车把等。考点11.斜面斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G。不计阻力时，则有FL=Gh。斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。题型一：杠杆及其五要素1．（2022·江苏淮安·统考中考真题）如图所示，用力打开夹子过程中，标注的夹子支点、动力、阻力正确的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】根据杠杆的支点定义可知夹子中间的轴的位置是支点，手作用的点为动力作用点，动力的方向向下，阻力的作用点为支点左端弹性铁圈与夹子接触的位置，阻力的方向向下，故A符合题意。故选A。2．（2022·湖南邵阳·统考中考真题）某天，“生物”和“物理”两位大师在一起进行体育锻炼。“生物”大师伸出健硕的手臂对“物理”大师说：“看，我能提起很重的物体哦（如图）！"“物理”大师竖起大拇指说：“真厉害！其实，你的前臂就是物理学中的一根杠杆。”以下对于这根杠杆在提起重物的过程中，分析合理的是（）A．前臂杠杆的支点O在肘关节处 B．肱二头肌给桡骨的力F1是阻力C．重物给前臂的力F2是动力 D．前臂是一根省力杠杆【答案】A【解析】A．前臂将物体拿起时，肘关节处保持不动，肘关节处为前臂杠杆的支点O，故A符合题意；B．肱二头肌给桡骨的力F1是将物体拿起的动力，故B不符合题意；C．重物给前臂的力F2是阻碍前臂上升的阻力，故C不符合题意；D．如图所示，动力F1是力臂是肘关节到肱二头肌拉力作用线的距离，距离较小，阻力F2的力臂是肘关节到重物对手压力作用线的距离，距离较大，根据杠杆平衡条件则是费力杠杆，故D不符合题意。故选A。3．（2022·山东菏泽·统考中考真题）自行车是我们常用的交通工具，在下面列举的自行车结构或设计采取的措施中，属于杠杆的是______，属于减小摩擦的是______。（选填前面的序号）①轮盘和飞轮组成的系统，②刹车把手和刹车装置组成的系统，③车胎上有凸凹不平的花纹，④转轴上安装有轴承。【答案】

②

④【解析】①轮盘和飞轮组成的系统，属于轮轴；②刹车把手和刹车装置组成的系统，刹车把手处绕一固定点旋转相当于一个杠杆，刹车装置是通过增大压力来增大摩擦力的；③车胎上有凸凹不平的花纹，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的；④转轴上安装有轴承，是通过用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力的。综上可知，属于杠杆的是②，属于减小摩擦力的是④。4．（2022·湖南衡阳·统考中考真题）晚饭后，妈妈带着小涛和他两岁的妹妹到文化活动中心玩跷跷板，如图所示，图中的转轴相当于杠杆的___________，妹妹的总重力比小涛的重力大，跷跷板水平平衡时，小涛比妈妈离转轴___________（选填“远”或“近”）；若妈妈放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变），为了保持跷跷板水平平衡，小涛应适当___________转轴（选填“远离”或“靠近”）。【答案】

支点

远

靠近【解析】支点是杠杆绕着转动的点，图中跷跷板绕转轴转动，转轴相当于杠杆的支点。跷跷板水平平衡时，设妹妹的总重力为G1，力臂为l1，小涛的重力为G2，力臂为l2，由杠杆平衡条件得到G1l1=G2l2已知G1>G2所以l1<l2小涛比妈妈离转轴远一些。若妈妈放下怀抱中的妹妹（妈妈的位置不变），G1减小，l1不变，G2不变，为了保持跷跷板水平平衡，由杠杆平衡条件可知，减小l2，小涛应适当靠近转轴。题型二：力和力臂的作图1．（2022·四川资阳·统考中考真题）在国家提倡一对夫妻可生育两个子女以后，很多同学家里都有了弟弟妹妹。春节后，小明也有了一个妹妹。某个春光明媚的周末，在小明的陪同下，妈妈用婴儿车推着妹妹在小区散步，回来时，遇到单元门口的台阶；为了将婴儿车推上台阶，需要在把手A处施加动力使婴儿车前轮抬起迈过台阶，如图甲所示。已知婴儿车连同婴儿所受的重力为G，重心为O，作用在A处的动力F的方向竖直向下、若将婴儿车视为一个杠杆，请在图乙所示的简化示意图中画出重力G、支点P、动力F和动力臂L。【答案】【解析】从重心O作竖直向下的力，即为其重力G；将婴儿车推上台阶，车前轮抬起迈过台阶，此时若将婴儿车视为一个杠杆，支点后轮与地面的接触点上；从A点作竖直向下的力，即为动力F；从支点P向动力F的作用线引垂线，垂线段的长即为动力臂L，如图所示：2．（2022·贵州遵义·统考中考真题）人体中的某些部位具有杠杆的功能，图甲所示为人握住哑铃锻炼的情景，其简图如图乙所示。肱二头肌收缩对手臂产生一个拉力F，使手臂绕肘关节“O”转动，请在图乙中作出哑铃所受重力的示意图和拉力F的力臂L。【答案】【解析】解：重力的方向是竖直向下的，从哑铃的重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，即为其所受重力示意图；图中杠杆O为支点，从O作F作用线的垂线，垂线段为F的力臂，如图所示：3．（2022·四川攀枝花·统考中考真题）如图所示，轻质杠杆OA可绕O点在竖直平面内转动，请在图示位置画出小球所受重力G和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图，并简述F的作图依据。【答案】【解析】过小球的重心沿竖直向下的方向画出重力的示意图，由杠杆的平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；由图可知，O点距离A点是最远的，故OA为力臂时，力是最小的，过端点A做垂直OA向上的力，如图所示：4．（2022·辽宁阜新·统考中考真题）如图所示，一木箱放在水平地面上，用最小的力F使其向左翻转，请画出支点O和最小力F及力臂L的示意图。【答案】【解析】木箱向左翻转，则木箱左下角与地面的接触点为支点；由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小，由图示可知，当木箱的对角线是为动力臂时，动力臂是最大的，动力是最小的，动力的方向垂直于动力臂斜向上，如下图所示：5．（2022·辽宁营口·统考中考真题）图甲是自行车的手闸，其中ABO部分可视为一种杠杆，其简化示意图如图乙所示，O为支点，F2为阻力，请在图乙中画出：（1）作用在A点的最小动力F1及其力臂；（2）阻力F2的力臂。【答案】【解析】（1）由杠杆平衡条件可知，当阻力与阻力臂乘积一定时，动力臂越长，动力越小，图中O为支点，因此OA作为动力臂最长；动力方向应该向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图。（2）从支点O作阻力F2作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂，如图所示：题型三：探究杠杆平衡的条件1．（2022·辽宁丹东·统考中考真题）“探究杠杆的平衡条件”实验。（1）如图甲所示，杠杆处于静止状态。为方便测量___________，应向___________（选填“左”或“右”）调节螺母，使杠杆在水平位置平衡；（2）给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力，左侧钩码对杠杆施的力为阻力；测出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂；把、、、的数据填入表格中。改变动力和动力臂的大小，相应调节阻力和阻力臂，再做几次实验，实验数据如下表所示；次数动力动力臂阻力阻力臂分析表中的数据得到杠杆的平衡条件：___________用、、、表示；（3）如图乙所示，在___________（选填“A”、“B”或“C”）点竖直___________（选填“向上”或“向下”）拉时，可使杠杆保持水平位置平衡，此时杠杆属于省力杠杆；（4）在完成实验后，小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示，轻质杠杆可绕点转动，它的中点挂有的重物，在杠杆右端用竖直向上的力___________N，可使杠杆在水平位置平衡。【答案】

力臂

右

A

向上

【解析】（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到水平位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，右端偏高，这时应将平衡螺母向右端调节。（2）分析表中的实验数据，发现：动力动力臂阻力阻力臂，用、、和分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂，杠杆平衡条件可表示为（3）要使杠杆属于省力杠杆，则动力臂应大于阻力臂，所以应该选择在A点施加向上的力。（4）根据可得2．（2022·江苏徐州·统考中考真题）在“探究杠杆的平衡条件”实验中。（1）如图甲所示，安装杠杆时，为了使杠杆在水平位置平衡，应调节杠杆右端的平衡螺母向__________移动；（2）如图乙所示，杠杆上每一格的长度为5cm，在杠杆左边挂钩码，弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力是动力，则动力臂为____________cm；（3）如果要用弹簧测力计向上拉，需要对图乙所示的实验设计进行的调整是___________；（4）如图丙所示，当杠杆绕支点转动时，杠杆上A点的速度方向总是和杠杆垂直。作用在A点的三个大小相等、方向不同的力F1、F2、F3，请指出为什么力臂最大的F2对杠杆转动的作用最大？______________。【答案】

右

25

将测力计移到左端第5个格处

F2与v方向一致【解析】（1）由甲图可知，杠杆左端向下倾斜，说明左端沉，为使杠杆在水平位置平衡，应调节杠杆右端的平衡螺母向右移动。（2）乙图中，杠杆水平位置平衡，弹簧测力计对杠杆竖直向下的拉力是动力，则动力臂此时落在杠杆上，测力计悬挂点到支点的距离就等于动力臂的长度，由于每一格的长度为5cm，共5个格，所以动力臂的长度为l1=5cm×5=25cm（3）钩码的作用效果是使杠杆逆时针转动，要使弹簧测力计向上拉，拉力的作用效果需使杠杆顺时针转动，所以要使杠杆在水平位置平衡，需将测力计移到左端第5个格处向上拉。（4）作用在A点的三个力大小相等，方向不同。因为A点的速度方向总是和杠杆垂直，即F2与v方向一致，杠杆运动速度加快，做加速运动，把F1、F3分解为速度方向和杠杆方向的两个分力，沿杠杆方向的分力过支点，不能使杠杆转动；F1、F3在速度方向的分力小于F2，所以F2对杠杆转动的作用最大。3．（2022·辽宁朝阳·统考中考真题）小明利用如图所示实验装置“探究杠杆的平衡条件”：（1）轻质杠杆静止时如图甲所示，可将左端的平衡螺母向___________（选填“左”或“右”）调节，使其在水平位置平衡，这样操作的目的是便于测量___________；（2）小明多次实验并记录数据如表，总结数据得出杠杆的平衡条件___________；次数动力F1/N动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m110.120.05220.151.50.2330.051.50.1（3）第2次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示，此时将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格，杠杆会___________（选填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”）；（4）如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，保持杠杆在水平位置平衡，则测力计的示数将___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】

右

力臂

动力×动力臂＝阻力×阻力臂

右侧下降

变大【解析】（1）由图可知，杠杆左端向下倾斜，则重心应向右移动，故应向右调节左端的平衡螺母，使其在水平位置平衡。杠杆在水平位置平衡时，动力和阻力的力臂在杠杆上，在实验过程中便于直接读取力臂的长度。（2）根据表中数据可得，每次实验时，动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积，所以总结数据得出杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。（3）设一个钩码重为G，每一小格长为L，如图乙所示，将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格，则左端为4G×2L=8GL右端为3G×3L=9GL因为8GL<9GL，所以杠杆不能平衡，右端会下沉。（4）如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，保持杠杆在水平位置平衡，这个过程中，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂逐渐变小，所以拉力变大，故弹簧测力计的示数变大。4．（2022·广东·统考中考真题）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：（1）小明安装好杠杆后，发现其左端下沉，如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向___________调节；（2）如图乙所示，杠杆调节平衡后，在A处悬挂3个钩码，每个钩码重0.5N。如果在B处施加一个拉力使杠杆在水平位置再次平衡，当方向为___________时，拉力最小，大小为___________N；（3）课后，小明制作了一个简易杠杆，调节杠杆在水平位置平衡，然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币，使其在水平位置再次平衡，如图丙所示，则力臂___________。若两边同时各取走一枚硬币，则杠杆的___________端将下沉。【答案】

右

竖直向下

2

2：1

右【解析】（1）由图甲知，杠杆的左端下沉，应向右调节平衡螺母才能让杠杆在水平位置平衡。（2）在B处施加的动力方向竖直向下时，对应的动力臂最大。据杠杆的平衡条件，阻力和阻力臂不变时，动力臂最大，对应的动力最小。杠杆在水平位置平衡时，有3×0.5N×4l=F1×3l解得最小拉力F1=2N（3）由图示知，左边对杠杆的作用力为2个硬币的重力，右边对杠杆的作用力为4个硬币的重力，设每个硬币的重力为G，则有G1：G2=2G：4G=1：2据杠杆的平衡条件有l1：l2=G2：G1=2：1在两边同时取走一枚硬币，则左边和右边分别是(2G-G)×l1=G×l1=2Gl2(4G-G)×l2=3Gl2所以杠杆的右端下沉。题型四：杠杆平衡条件的应用1．（2022·广西玉林·统考中考真题）如图所示，杠杆处于水平平衡状态，若在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相同的钩码，则杠杆（）A．仍然平衡 B．右端下降 C．左端下降 D．匀速转动【答案】C【解析】设杠杆上每一格的长度为l，每个钩码的重力为G，原来杠杆水平平衡时，有2G×3l=3G×2l在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相同的钩码时，左侧动力与动力臂的乘积为3G×3l=9Gl右侧阻力与阻力臂的乘积为4G×2l=8Gl因为9Gl>8Gl根据杠杆平条件可知，杠杆左端会下降，ABD不符合题意，C符合题意。故选C。2．（2022·内蒙古包头·统考中考真题）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，在A点悬挂物体，在B点竖直向上拉动杠杆使其始终保持水平平衡，拉力为F。下列说法正确的是（）A．F的大小为物重的2倍B．物重增加5N，F的大小也增加5NC．物体悬挂点右移，拉力F会增大D．将F改为沿图中虚线方向，拉力F会减小【答案】C【解析】A．由图可知，OA=AB，阻力的力臂为动力力臂的一半，根据杠杆的平衡条件可知由于，拉力F的大小为物重的二分之一，故A错误；B．若物重增加5N，根据杠杆的平衡条件可知，F的变化量为，根据杠杆平衡条件可知解得故B错误:C．当悬挂点右移时，阻力不变，阻力臂变大，动力臂不变，则动力F将变大，故C正确；D．保持杠杆在水平位置平衡，将拉力F转至虚线位置时，拉力的力臂变小，因为阻力与阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，拉力变大，故D错误。故选C。3．（2022·湖南湘潭·统考中考真题）如图所示，一均匀杠杆可以绕中点O自由转动，杠杆上垂直粘有A、B两根粗细相同的蜡烛且刚好在水平位置平衡，两蜡烛所处位置到O点的水平距离lAO＝2lBO，现同时点燃蜡烛，经时间t，它们减少了相等的质量，下列说法正确的是（）A．点燃前A、B蜡烛重力之比为1∶2B．经时间t，杠杆右端下沉C．经时间t，杠杆左端下沉D．经时间t，杠杆继续保持水平平衡【答案】AB【解析】A．点燃前A、B蜡烛前，杠杆处于平衡状态，根据杠杆的平衡条件可知GAlAO＝GBlBO变形得故A正确；BCD．经时间t，蜡烛燃烧后减小的重力ΔG相同，则支点左边力与力臂的乘积为(GA-ΔG)lAO＝GAlAO﹣ΔGLAO支点右边力与力臂的乘积为(GB-ΔG)lBO＝GBlBO-ΔGlBO由于lAO＞lBO，所以ΔGlAO＞ΔGlBO，GAlAO＝GBlBO则有GAlAO﹣ΔGLAO＜GBlBO-ΔGlBO所以杠杆右端下沉，故B正确，CD错误。故选AB。4．（2022·山东枣庄·统考中考真题）如图所示是生活中常见的杆秤。称量时杆秤在水平位置平衡，被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05m、0.2m，秤砣的质量为0.1kg，秤杆的质量忽略不计，则被测物体的质量为______kg。若秤砣有缺损，则杆秤所测物体的质量会______（选“偏大”或“偏小”）。【答案】

0.4

偏大【解析】如图所示：由杠杆平衡条件得到m1g×OA=m2g×OB若秤砣有缺损，m2减小，而G1×OA不变，所以OB要变大，杆秤所示的质量值要偏大。5．（2022·广西百色·统考中考真题）如图所示，轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动，末端挂一个重为150N的物体，拉力F沿水平方向，当θ=45°时，拉力F=_________N。若保持拉力沿水平方向，让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置，则拉力将__________（选填“变大”或“变小”）。【答案】

150

变大【解析】如下图：θ=45°，拉力的方向沿水平方向，阻力来自物体的重力，阻力的方向竖直方向，根据等腰直角三角形的知识可知，F的力臂与阻力的力臂是相同的，根据杠杆的平衡条件可知，动力等于阻力，所以F=G=150N若保持拉力水平方向，让杠杆顺时针缓慢旋转一个小角度到虚线位置，易知，此时的动力臂变小，阻力臂变大，在阻力不变的情况下，根据杠杆的平衡条件可知，拉力将变大。6．（2022·四川广元·统考中考真题）如图所示，水平实验台宽为l，边缘安装有压力传感器C、D，现将长为3l的一轻质杆平放在C、D上，其两端到C、D的距离相等，两端分别挂有质量均为m0的空容器A、B，实验中向A中装入一定质量的细沙，要使杆始终水平静止不动，可向B中注入一定质量的水。请分析：（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）已知m0=2kg，若小刚操作中，向B中注入水的体积为6L时，观察到传感器C示数恰好为零。①求容器B中水的质量；()②求容器A中细沙的质量。()（2）若小明操作中，向A中装入细沙的质量为mA（mA>0），求杆始终水平静止不动时，B中注入水的质量范围（结果用mA、m0表示）。()【答案】

6kg

2kg

见解析【解析】（1）由题意可知，根据可知，容器B中水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×6×10-3m3=6kg当传感器C示数为零时，以D为支点，可得（m沙+m0）g•2l=（m水+m0）g•l即（m沙+2kg）g•2l=（6kg+2kg）g•l解得：m沙=2kg。（2）当传感器D示数为零时，mB有最小值，根据杠杆平衡条件可得（mA+m0）gl=（mB+m0）g•2l解得：mB=；当传感器C示数为零时，mB有最大值，根据杠杆平衡条件可得（mA+m0）g•2l=（mB+m0）gl解得：mB=2mA+m0；由题意可知，mA>0，所以当mA≤m0时，mB有最小值为0，最大值为2mA+m0；当mA>m0时，mB有最小值为，最大值为2mA+m0；即当mA≤m0时，0≤mB≤2mA+m0；当mA＜m0时，≤mB≤2mA+m0。7．（2022·北京·统考中考真题）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。图23甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，她的身体与地面平行，可抽象成如图23乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。（1）图23乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小；（2）图24所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情境，此时她的身体姿态与图23甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点。分析并说明F2与F1的大小关系。【答案】（1）500N；（2）<【解析】解：（1）如图1所示，O为支点，重力的力臂为lA，F1的力臂为lB根据杠杆平衡条件F1lB=GlA可得（2）小京手扶栏杆时抽象成的杠杆模型如图2所示，O为支点，重力的力臂为lA′，F2的力臂为lB根据杠杆平衡条件F2lB′=GlA′可得由图可知lA′<lA，lB′=lB所以F2<F1题型五：杠杆的分类1．（2022·西藏·统考中考真题）杠杆在生活中无处不在，下图所示工具在使用过程中属于费力杠杆的是（）A．铁皮剪B．定滑轮C．钳子D．船桨【答案】D【解析】A．铁皮剪的动力臂大于阻力臂，所以铁皮剪是省力杠杆，故A不符合题意；B．定滑轮相当于等臂杠杆，使用定滑轮不省力，故B不符合题意；C．钳子的动力臂大于阻力臂，所以钳子是省力杠杆，故C不符合题意；D．船桨的动力臂小于阻力臂，所以船桨是费力杠杆，能省距离，故D符合题意。故选D。2．（2022·山东烟台·统考中考真题）如图所示的杠杆在使用过程中，属于费力杠杆的是（）A．用羊角锤起钉子 B．用钳子夹导线C．用起子起瓶盖 D．用镊子夹取砝码【答案】D【解析】A．用羊角锤起钉子时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A不符合题意；B．用钳子夹导线时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意；C．用起子起瓶盖时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意；D．用镊子夹取砝码时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D符合题意。故选D。3．（2022·广西贺州·统考中考真题）如图所示的四种工具中，属于省力杠杆的是（）A．筷子 B．托盘天平C．羊角锤 D．火钳【答案】C【解析】A．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A不符合题意；B．托盘天平在使用时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，既不省力也不费力，故B不符合题意；C．羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C符合题意；D．火钳在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。故选C。4．（2022·湖北十堰·统考中考真题）下列工具正常使用时，能省力的是（）A．瓶盖起子B．托盘天平C．筷子夹食品D．理发剪刀【答案】A【解析】A．瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A符合题意；B．托盘天平是一个等臂杠杆，既不省力也不费力，故B不符合题意；C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；D．理发剪刀在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。故选A。5．（2022·辽宁盘锦·统考中考真题）宇航员在我国天和核心舱中用手指轻轻推了一下“悬”在空中的笔，笔就开始向前运动，说明力可以改变物体的___________。笔离开手指后还能继续向前运动，是因为它具有___________。写字时笔相当于___________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。【答案】

运动状态

惯性

费力【解析】在我国天和核心舱中用手指轻轻推了一下“悬”在空中的笔，笔就开始向前运动，笔由静止变为运动，运动状态发生改变，说明力可以改变物体的运动状态。笔离开手指后，由于笔具有惯性，能够继续向前运动。写字时，笔杆的支点和动力作用点都在手指上，二者距离较近，而阻力作用点是笔端，距离支点较远，动力臂小于阻力臂，所以相当于费力杠杆。题型六：定滑轮、动滑轮、滑轮组及其工作特点1．（2022·山东淄博·统考中考真题）如图是某小区使用的一种垃圾投放装置的示意图，人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖，非常方便、卫生。下列说法正确的是（）A．装置中的滑轮是动滑轮B．装置中的滑轮改变了力的方向C．绳子拉起桶盖时，桶盖可视为费力杠杆D．蓝色垃圾桶看起来是蓝色，是因为它吸收蓝光【答案】B【解析】AB．由图可知，垃圾桶盖使用过程中，两个滑轮的轴固定不动，所以该装置中的滑轮为定滑轮；定滑轮虽不省力，可以改变力的方向，故A错误，B正确；C．由图可知，桶盖可视为杠杆，阻力为桶盖的重力，垃圾桶盖使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C错误；D．不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的，蓝色垃圾桶只能反射太阳光中的蓝色光，其它颜色的光被吸收了，看起来是蓝色，故D错误。故选B。2．（2022·广东·统考中考真题）分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】A．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=3，则拉力B．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=2，则拉力C．定滑轮相当于等臂杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力D．动滑轮相当于省力杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力综上，四种装置匀速提升同一重物，则最省力的是A中的装置。故选A。3．（2022·湖南娄底·统考中考真题）生活中要用到各种各样的机械，其中天平是一种______杠杆；能改变力的方向的是______（填“定滑轮”或“动滑轮”）。【答案】

等臂

定滑轮【解析】天平的动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆。定滑轮不能省力但可以改变力的方向，给人们带来方便。4．（2022·贵州黔西·统考中考真题）如图所示，通过滑轮沿水平方向拉动重为20N的物体A，不计滑轮重及其摩擦。当拉力F为4N时，物体A受到的拉力为___________N；用这种方法使用滑轮是为了___________。【答案】

8

省力【解析】由图可知，绕在动滑轮上绳子的有效股数n=2，则物体A受到的拉力为F1=2F=2×4N=8N动滑轮可以省一半的力，但不可以改变动力方向。5．（2022·上海·统考中考真题）用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重为20牛的物体A，滑轮处于静止状态，相当于一个__________杠杆，力F的大小为____________牛，此时物体A所受到的合力大小为_______________牛。【答案】

省力

10

0【解析】如图所示，滑轮随着物体一起运动，故是动滑轮，省一半的力，相当于一个省力杠杆。一共有2段绳子分担动滑轮重，故动滑轮省一半的力，力F的大小为滑轮处于静止状态，则物体A也处于静止状态，处于平衡状态，故合力为0。6．（2022·辽宁营口·统考中考真题）如图所示，用12.5N的拉力F，10s内把重为20N的木箱匀速提升30cm（不计绳重及摩擦），则绳子自由端移动的速度是________m/s，动滑轮重是________N，该滑轮组的机械效率是________。【答案】

0.06

5

80%【解析】由图可知，滑轮组承重绳子的股数n=2，则绳端移动的距离为则绳子自由端移动的速度是不计绳重及摩擦，根据可知，动滑轮重是该滑轮组的机械效率是7．（2022·福建·统考中考真题）如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是______；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为______N。【答案】

改变力的方向

1600【解析】滑轮B工作时位置不发生改变，因此该滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。汽车被匀速拉动时处于平衡状态，所受的牵引力和摩擦力是一对平衡力，大小相等。动滑轮上有两端绳子，则n=2，由滑轮组的机械效率可得汽车受到的摩擦力8．（2022·广西河池·统考中考真题）如图所示，请画出最省力的滑轮组绳子的绕法。【答案】【解析】根据题滑轮组的工作特点可知，使用滑轮组提升重物时，不计绳重和摩擦，绳端拉力F大小与绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数n的关系为因此绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数n越大，滑轮组越省力，由图示可知，题中绕过动滑轮且施加拉力的绳子股数最大为n=3，故最省力的滑轮组绳子的绕法如图所示：9．（2022·山东枣庄·统考中考真题）如图所示，若利用滑轮组向下拉绳将重物提升，请画出滑轮组绕绳方法。【答案】【解析】向下拉绳将重物提升，从绳子自由端向上绕起，先绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮，最后系在定滑轮下面的挂钩上，如图所示：题型七：斜面1．（2022·甘肃金昌·中考真题）如图所示，现在很多地方设有轮椅专用通道，为残疾人通行提供方便。它实际上就是简单机械中的______（选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”）；属于______（选填“省力”、“费力”或“省功”）机械。【答案】

斜面

省力【解析】轮椅专用通道是一条与水平面成一定角度的倾斜平面，这样的倾斜平面利用的就是斜面，可以省力。根据功的原理可知，使用斜面时要费距离，但同时省了力，故斜面属于省力机械。2．（2022·四川德阳·统考中考真题）如图所示，有一斜面长L=4m，高h=2.5m。刘利同学用平行于斜面向上F=150N的拉力，将200N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为___________J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为___________N。【答案】

600

25【解析】刘利同学对物体做的总功为刘利同学对物体做的有用功为刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜面顶端所做的额外功，额外功物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力题型八：机械效率1．（2022·辽宁·统考中考真题）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（）A．滑轮组的机械效率为50%B．动滑轮重为100NC．绳子自由端拉力的功率为20WD．增大物重机械效率不变【答案】B【解析】A．物体的重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N物体受到的摩擦力f=0.1G=0.1×3000N=300N则拉力F克服物体摩擦力做的有用功W有=fL=300N×1m=300J由图可知，动滑轮用2段绳子拉物体，且弹簧测力计的示数为200N，则拉力F=200N，绳子自由端移动的距离s=2m，拉力做的总功W总=Fs=200N×2m=400J滑轮组的效率故A错误；B．由可知，动滑轮重G动=nF-f=2×200N-300N=100N故B正确；C．拉力的功率故C错误；D．若增大物重，则物体受到的摩擦力变大，物体移动相同的距离，滑轮组所做的有用功变大，而额外功不变，有用功在总功中所占的比例变大，因此机械效率会变大，故D错误。故选B。2．（2022·内蒙古通辽·统考中考真题）用如图甲所示的滑轮组提升物体M，已知物体M所受的重力为550N，卷扬机加在绳子自由端的拉力F将物体M在20s内沿竖直方向匀速提升10m，拉力F做的功W随时间t的变化图像如图乙所示，忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A．拉力F为350N B．绳子自由端移动的速度为0.5m/sC．动滑轮重为50N D．该滑轮组的机械效率为83.3%【答案】C【解析】A．如图甲是由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，动滑轮上有二段绳子，则在20s内拉力移动的距离为由图乙可知拉力为故A错误；B．绳子自由端移动的速度为故B错误；C．忽略绳重及摩擦，由得动滑轮的重为故C正确；D．在20s内克服物重做的有用功为该滑轮组的机械效率为故D错误。故选C。3．（2022·山东青岛·统考中考真题）如图甲所示，工人师傅利用动滑轮将重360N的货物匀速提起，拉力F＝200N，货物上升的高度h与所用时间t关系的图像如图乙所示，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（）A．动滑轮的重力 B．货物上升的速度v＝0.4m/sC．拉力F的功率P＝80W D．动滑轮的机械效率【答案】BD【解析】A．一共有2段绳子分担动滑轮和重物的总重力，故动滑轮的重力故A错误；B．由乙图可知，货物上升的速度故B正确；C．绳子自由端的速度为拉力F的功率故C错误；D．动滑轮的机械效率故D正确。故选BD。4．（2022·西藏·统考中考真题）如图所示，用大小为125N的拉力F通过滑轮组将重为200N的物体匀速提升10cm，用时2s，不计绳重与摩擦，拉力的功率为______W，滑轮组的机械效率是______%。【答案】

12.5

80【解析】由图知道，有两段绳子承担动滑轮和物体的物重，当提升10cm时h=10cm=0.1m拉力F移动的距离是拉力做功的功率滑轮组的机械效率是5．（2022·江苏淮安·统考中考真题）如图所示，向上用125N的拉力，10s内将重200N的物体，匀速提升2m。此过程中，重物上升的速度为______m/s，拉力做的功为______J，动滑轮的机械效率是______。【答案】

0.2

500

80%【解析】重物上升的速度为由图可知，绳子承重股数为n=2，绳子自由端移动的距离为拉力做的总功为拉力做的有用功为滑轮组的机械效率为6．（2022·四川攀枝花·统考中考真题）如图所示的滑轮组，将一重510N的箱子在10s内匀速提升5m，拉力F为200N，动滑轮重50N。拉力F的功率为______W，滑轮组的机械效率为______。【答案】

300

85%【解析】箱子在10s内匀速提升5m，所以箱子运动的速度由图可知，动滑轮上的绳子段数是3段，则绳端移动速度拉力F的功率有用功总功滑轮组的机械效率7．（2022·四川资阳·统考中考真题）我国第十四个五年规划和2035年远景目标纲要明确提出，要推进以县城为重要载体的城镇化建设，加快推进公共服务、环境卫生、市政公用、产业配套等设施提级扩能，增强综合承载能力和治理能力。随着近期疫情防控形势的好转，各类基础设施建设正如火如荼的展开。如图所示，一建筑工人欲通过滑轮组向高的三楼阳台上运送建筑材料，已知滑轮组的定滑轮固定在三楼阳台上面的天花板外缘。若工人用的力拉绳子，将重为的建材在内匀速竖直的由地面提升到三楼阳台上，不计建材和滑轮组长度，忽略绳的重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取，求：（1）工人拉力F的功率P；（2）滑轮组装置的机械效率η（结果保留2位小数）；（3）滑轮组中动滑轮的质量m。【答案】（1）216W；（2）97.22%；（3）4kg【解析】解：（1）由图可知绳子自由端移动的距离拉力做的总功工人拉力的功率为（2）有用功为滑轮组的机械效率（3）不计绳重和摩擦则动滑轮的重力由知动滑轮的质量为答：（1）工人拉力的功率为216W；（2）滑轮组装置的机械效率为；（3）滑轮组中动滑轮的质量为。8．（2022·江苏镇江·统考中考真题）如图所示，用拉力F通过动滑轮将重90N的货物匀速提升1m，动滑轮的机械效率为90%，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，求；（1）上述过程中的有用功W有；（2）上述过程中拉力所做的功W总；（3）动滑轮所受的重力G动。【答案】（1）90J；（2）100J；（3）10N【解析】解：（1）将重90N的货物匀速提升1m，所做的有用功W有=Gh=90N×1m=90J（2）由得，拉力所做的总功（3）由图知，有两段绳子提起物体，则s=2h=2×1m=2m由W=Fs得，绳端的拉力不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，由可得，动滑轮的重力G动=nF-G=2×50N-90N=10N答：（1）上述过程中的有用功W有为90J；（2）上述过程中拉力所做的功W总为100J；（3）动滑轮的重力为10N。9．（2022·湖南张家界·统考中考真题）天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？（2）盘山公路的机械效率为多少？（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？【答案】（1）6×107J；（2）30%；（3）2×104N，1.4×104N【解析】解：（1）客车和游客总重力G=mg=6000kg×10N/kg=6×104N电动机对客车和游客所做的有用功W有用=Gh=6×104N×1000m=6×107J即电动机对客车和游客所做的有用功为6×107J。（2）由可得，整个过程所用时间由可得，总功W总=Pt=80×103W×2.5×103s=2×108J盘山公路的机械效率即盘山公路的机械效率为30%。（3）由可得，电动机的牵引力即电动机的牵引力为2×104N。额外功W额=W总﹣W有用=2×108J﹣6×107J=1.4×108J由W额=fs可得，汽车受到的阻力即汽车受到的阻力为1.4×104N。答：（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为6×107J；（2）盘山公路的机械效率为30%；（3）整个过程中，电动机的牵引力为2×104N，汽车受到的阻力为1.4×104N。一、选择题1．（2022·江苏扬州·统考一模）如图，属于费力杠杆的工具是（）A．剪刀 B．起子C．钢丝钳 D．镊子【答案】D【解析】A．剪刀动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；B．起子动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；C．钢丝钳动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；D．镊子动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D符合题意。故选D。2．（2022·山东淄博·统考二模）如图甲、乙、丙中，每个滑轮重G0都相同，将同一重物G（G大于G0）匀速提高相同高度，不计绳重及摩擦。以下说法正确的是（）A．F1做功最多 B．F2最大C．甲图效率最高 D．丙图做功一定最快【答案】C【解析】图甲滑轮是定滑轮，F1=G，拉力做功为W1=F1s1=Gh图乙滑轮是动滑轮，，拉力做的总功为W2=F2s2=W有+W额=Gh+G0h图丙是滑轮组，，拉力做的总功为W3=F3s3=W有+W额=Gh+G0h综上所述，不计绳重及摩擦，由于F1没有做额外功，所以F1做的功最少，F2和F3有做额外功，所以甲图的机械效率最高；由于G大于G0，因此有所以三图中力的关系为F1最大；由于不知道做功时间，无法比较做功快慢；故ABD错误，C正确。故选C。3．（2022·吉林长春·统考一模）如图所示的两个滑轮组，提升一个重为16N的物体（每个滑轮重力均相同），使物体在2s内上升了20cm，拉力大小如图所示，下列说法错误的是（）A．两图中，定滑轮的作用是改变力的方向B．两图中，拉力所做的功相同C．图甲中，滑轮组的机械效率是88.9%D．图乙中，动滑轮的重力为2N【答案】D【解析】A．定滑轮的实质是一个等臂杠杆，在机械装置中起到改变力的方向的作用，故A正确，不符合题意；B．由图甲可知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数为3，绳子自由端的拉力为6N，绳子自由端移动的距离由可知，甲滑轮组拉力做功由图乙可知，乙滑轮组中承担物重的绳子段数为2，绳子自由端的拉力为9N，绳子自由端移动的距离由可知，乙滑轮组拉力做功两滑轮组拉力所做的功相同，故B正确，不符合题意；C．图甲中拉力做的有用功由可知，甲滑轮组的机械效率故C正确，不符合题意；D．图乙中，若不计绳重和摩擦，由可得，动滑轮的重力若考虑绳重和摩擦，动滑轮的重力小于2N，故D错误，符合题意。故选D。4．（2022·山东济南·统考一模）如图所示甲、乙两种装置，分别将相同的重物匀速拉至相同高度。若滑轮重相同且小于物重，不计绳重与摩擦。下列说法正确的是（）A．乙的机械效率更高B．甲乙机械效率相同C．使用甲装置更省力D．使用乙装置更省力【答案】D【解析】AB．提升的物体重和高度相同，由可知做的有用功相同；使用定滑轮时做的额外功为零，使用动滑轮时需要克服动滑轮重力做功，即额外功为，由机械效率公式可知，使用定滑轮的机械效率大于使用动滑轮的机械效率，故乙的机械效率较低。故AB错误；CD．甲是定滑轮，乙是动滑轮，不计绳重及摩擦，使用定滑轮的拉力；使用动滑轮的拉力故使用乙装置更省力；故C错误，D正确。故选D。5．（2022·湖北荆州·统考一模）小叶同学用如图所示的滑轮组提升重物A，不计绳重和机械之间的摩擦，每个滑轮的重力均为10N，与地面固定的细绳a的拉力F2＝105N，他通过细绳b用F1的拉力将重物A匀速提升1.5m，所用时间10s。下列说法中正确的是（）A．物体A的重力为210NB．细绳b的拉力为315NC．拉力F1做功的功率为32.5WD．该滑轮组在使用过程中的机械效率为80%【答案】C【解析】A．如图所示，与地面固定的细绳a的拉力F2＝105N，每个滑轮的重力均为10N，承担重物的动滑轮绳子的股数n＝2，每段绳子拉力为105N，因为不计绳重和摩擦时，根据公式可得，物体A的重力GA＝2F2﹣G动＝2×105N﹣10N＝200N故A错误；B．以中间的大动滑轮为研究对象，根据力的平衡条件可知，细绳b的拉力等于下面3股绳子的拉力加上中间滑轮的重力，则拉力F1＝3F2+G轮＝3×105N+10N＝325N故B错误；C．重物A匀速提升的高度hA＝1.5m，由动滑轮的特点可知绳子a移动的距离sa＝2hA，由图可知，中间的滑轮受到3股绳子向下的拉力，而细绳b的拉力F1作用在该滑轮的挂钩上，此时费力但省距离，因此绳子b移动的距离拉力F1做的总功W总＝F1s＝325N×1m＝325J拉力F1做功的功率故C正确；D．使用滑轮组时，所做的有用功W有＝GAhA＝200N×1.5m＝300J该滑轮组在使用过程中的机械效率为故D错误。故选C。6．（2022·云南昆明·统考一模）如图甲所示，某同学利用滑轮组将4kg的实心正方体物块从空气中匀速缓慢的放入水中（图中柱形容器足够高），绳端拉力F随正方体浸入水中的深度h变化的关系如图乙所示。不计绳重和摩擦，，，下列选项正确的是（）A．每个滑轮的重力为15NB．物块浸没在水中时受到的浮力为5NC．物块的密度为4g/cm3D．物块浸没后在水中匀速下降时，该滑轮组的机械效率为80%【答案】C【解析】A．物块的重力为由图像可知，物块在空气中时，绳子自由端的拉力为25N，由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦时根据可知，动滑轮的重力为故A错误；B．由图像可知，物块浸没在水中时，绳子自由端的拉力为20N，因为不计绳重和摩擦时，所以物块浸没在水中时受到的拉力因为浸没在水中时受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和浮力，所以物块浸没在水中时受到的浮力故B错误；C．由可知，物块浸没在水中排开水的体积因为物块浸没在水中，所以物块的体积则物块的密度故C正确；D．物块浸没后在水中匀速下降时，滑轮组的机械效率故D错误。故选C。7．（2022·山东德州·统考二模）如图所示的滑轮组，动滑轮重3N，物体A在5s内被匀速提升0.5m的过程中，图中绳的拉力均沿竖直方向，滑轮组的机械效率为90%，不计绳重和摩擦，则在本次实验中（）A．若提升更重的物体，滑轮组的机械效率降低B．物体A的重力为28NC．绳子自由端的拉力F大小为8ND．绳子自由端拉力的功率为3W【答案】D【解析】A．用同一滑轮组提升重物时，物重越重，滑轮组机械效率越高，若提升更重的物体，滑轮组的机械效率提高，故A不符合题意；B．物体A在5s内被匀速提升0.5m的过程中，做的额外功由滑轮组的机械效率为90%知，总功有用功物体A的重力故B不符合题意；C．绳子自由端的拉力F大小为故C不符合题意；D．绳子自由端拉力的功率故D符合题意。故选D。8．（2022·广东佛山·统考模拟预测）我国第一部介绍西方物理学的著作《远西奇器图说》里记载了一种机械装置，如图所示。小球B拉着小球A匀速移动，若小球B的质量是20克，不考虑摩擦和绳重，小球A的质量可能为（）A．30克 B．20克 C．16克 D．10克【答案】A【解析】不考虑摩擦和绳重，定滑轮即不省力又不省距离，则绳子对A的拉力等于B的重力，当B下降时，B下降的高度hB等于A沿斜面上升的距离lA，大于A竖直上升的高度hA，根据功的原理可知，重力对B做的功等于绳子的拉力对A做的功，也等于克服A的重力做的功，即mAghA=mBghB因为hA＜hB所以mA>mB因此A的质量肯定大于20g，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。9．（2022·陕西西安·统考二模）为规范停车秩序，区交警支队对违停车辆拖移（如图甲所示），工作原理图如图乙所示，当钢绳对车辆施加沿斜面的拉力F为5×103N时，在100s内可将小车A沿斜面底端匀速拉至斜面顶端，已知小车A的质量为1.5t，斜面高为1m，斜面长为5m（不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦，g取10N/kg）。在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中，以下说法正确的是（）A．拉力所做的有用功为2.5×104J B．整个装置的机械效率为80%C．小车A与斜面间的摩擦力为2×103N D．小车A沿斜面的运动的速度为0.5m/s【答案】C【解析】A．由可知，小车A的重力由可知，拉力所做的有用功故A错误；B．由可知，拉力所做的总功由可知，整个装置的机械效率故B错误；C．由上可知，额外做功由可知，小车A与斜面间的摩擦力故C正确；D．由可知，小车A沿斜面的运动的速度故D错误。故选C。10．（2022·重庆永川·统考一模）如图所示的滑轮组，用50N的拉力F将重为80N的物体匀速提起，绳子自由端在20s内移动了6m（不计绳重和摩擦）。以下说法正确的是（）A．动滑轮的重力为30N B．提升物体所做的有用功为300JC．绳端拉力的功率为30W D．滑轮组提升物体的机械效率为80%【答案】D【解析】A．由图可知，承担物重绳子的股数n=2；因不计绳重和摩擦，则由可知，动滑轮的重力为G动=nF-G=2×50N-80N=20N故A错误；B．物体上升的高度是提升物体所做的有用功为W有=Gh=80N×3m=240J故B错误；C．绳端拉力做的总功是W总=Fs=50N×6m=300J绳端拉力的功率为故C错误；D．滑轮组提升物体的机械效率为故D正确。故选D。11．（2022·重庆·重庆巴蜀中学校考二模）用如图所示的滑轮组，将重10N的物体以0.1m/s的速度匀速提升，拉力F=6N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A．动滑轮重力为8N B．拉力的功率为1.8WC．滑轮组的机械效率为83.3% D．物重不变，增加动滑轮重力，可以提高机械效率【答案】C【解析】A．由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力则动滑轮的重力故A错误；B．拉力端移动的速度拉力的功率故B错误；C．滑轮组的机械效率故C正确；D．物重不变，提升高度相同时，有用功不变；增加动滑轮重力，额外功变大，总功变大，根据机械效率公式可知，滑轮组的机械效率会减小，故D错误。故选C。12．（2022·湖南长沙·校考三模）如图所示，滑轮组将重50N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1m，拉力F大小为10N，滑轮组的机械效率为80%，下列说法中正确的是（）A．绳子自由端移动的距离为1mB．物体A受到水平地面的摩擦力为16NC．滑轮组做的有用功为50JD．拉力F做功的功率为4W【答案】BD【解析】A．物体A沿水平地面匀速向前拉动了1m，由图可知动滑轮上绳子有2根，所以绳子自由端移动的距离s=2×1m=2m故A错误；BC．拉力F大小为10N，绳子自由端移动的距离2m，则滑轮组做的总功滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组做的有用功滑轮组做的有用功为16J，物体A沿水平地面匀速向前拉动了1m，则物体A受到水平地面的摩擦力故C错误，B正确；D．由C知拉力F做的总功为20J，物体A以0.2m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1m，拉力F做功的功率故D正确。故选BD。13．（2022·湖南长沙·长沙市雅礼实验中学校考二模）滑轮组是我国深水大气田“深海一号”的重要组成部件，如图滑轮组正把物资运送到高处，此时钢丝绳的拉力为1000N，物资在10s内匀速上升1m，此过程中额外功为300J，则下列说法中正确的是（）A．动滑轮重为300N B．电动机对钢丝绳做功的功率为300WC．滑轮组的机械效率为70% D．建筑物资的质量为270kg【答案】BD【解析】AD．根据题意钢丝绳的拉力为，承重的绳子股数。所以总功为此过程中额外功为300J，故有用功为故。额外功为300J包括克服动滑轮重力做功，还有克服摩擦力做功，因为摩擦力不知道，故无法确定动滑轮的重力。故D正确，A错误；B．物资在10s内匀速上升1m，故物体上升的速度为承重的绳子股数，故自由端拉力的速度为再根据功率公式可得电动机对钢丝绳做功的功率为故B正确；C．根据可得此滑轮组的机械效率为故C错误。故选BD。14．（2022·湖南·校考一模）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是（）A．滑轮组的机械效率越高，功率越大B．动滑轮的重力为10NC．该滑轮组的机械效率能达到100%D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功均为5J【答案】BD【解析】A．滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，功率是表示做功快慢的物理量，机械效率高，拉力做功的功率不一定大，故A错误；B．由图乙可知，提升物重G=10N时，滑轮组的机械效率，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为动滑轮的重力为故B正确；C．使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于100%，故C错误；D．由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为0.5m，提升动滑轮上升的高度也都是0.5m，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为W额=G动h=10N×0.5m=5J故D正确。故选BD。二、填空题15．（2022·江苏无锡·无锡市天一实验学校校考二模）如图是使用手机和自拍杆自拍时的示意图，自拍杆可以看作是一个______（选填“省力”或“费力”）杠杆（O为支点）。已知自拍杆长1m（质量忽略不计），手机对杆竖直向下的作用力F2=3N，图中L1=10cm，L2=80cm，则手垂直于杆的动力F1=______N。拍摄需要伸长自拍杆时，若保持F1的作用点、方向及支点位置不变，则F1大小将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】

费力

24

变大【解析】通过观察图可知，人为了举起自拍杆所施加的力F1的力臂为L1，手机所造成的阻力F2的力臂为L2，因为L1=10cm，L2=80cm，所以L1<L2，动力臂小于阻力臂，所以自拍杆可看作是一个费力杠杆。杠杆的平衡条件是F1L1=F2L2，代入数据L1=10cm，L2=80cm，F2=3N得F1⋅×10cm=3N×80cm解得F1=24N。拍摄者伸长自拍杆，则阻力臂L2增大，保持F1的作用点、方向及支点位置不变，则动力臂L1不变，由于阻力F2不变，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得，动力F1变大。16．（2022·黑龙江佳木斯·佳木斯市第五中学校考三模）如图装置中，物体A重100N，物体B重10N，在物体B的作用下，物体A在水平面上做匀速直线运动，受到水平面的摩擦力是物体A重的0.2倍，则此装置的效率为___________。如果在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为10W，使物体B匀速上升3m所用的时间为___________s。（不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重）【答案】

66.7%

5【解析】物体A受到的摩擦力f=0.2GA=0.2×100N=20N滑轮组的动滑轮绕3段绳，绳端的拉力F拉=GB=10N滑轮组的机械效率不计滑轮与轴之间的摩擦，不计绳重，如果在物体A上加一个水平向左的拉力F，物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变，物体A受到的摩擦力不变，拉动A向左运动时，物体A受到水平向左的拉力、水平向右的摩擦力和滑轮对它的拉力，则拉力F=f+3F拉=20N+3×10N=50N物体A运动的距离拉力F做功为W=FsA=50N×1m=50J所用时间为17．（2022·广东揭阳·统考一模）如图中所小，框内是由n个相同的滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，则滑轮组中动滑轮重______N，拉力的功率为______W，该滑轮组的机械效率为______%。【答案】

30

150

90【解析】由图乙可知，物体上升高度h＝2m时，绳子自由端移动距离s＝6m，由此可知，动滑轮上绳子的段数为物体重力为G＝mg＝27kg×10N/kg＝270N不计绳重和摩擦，有即解得G动=30N由图乙可知，绳子自由端移动距离s＝6m时，所用的时间t=4s，则绳子自由端移动的速度为拉力的功率为P＝Fv＝100N×1.5m/s＝150W不计绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为18．（2022·广东汕头·统考模拟预测）中国高铁运营里程突破4万公里，稳居世界第一，高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，如图甲采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图，滑轮B为_______滑轮。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣配重为200N，若某段时间内坠砣串下降了20cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，输电线P端受到的拉力大小为_______N，输电线P端向左移动了_______cm。【答案】

动

8×103

10【解析】由图可知，滑轮A固定在电线杆上为定滑轮，滑轮B与输电线一起移动为动滑轮。20个坠砣的总重力G砣=200N×20=4000N由图可知，使用的滑轮组承担P端拉力的绳子股数n=2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得则输电线P端受到的拉力大小Fp=2G砣=2×4000N=8×103N图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度h=2sp，则输电线P端向左移动的距离19．（2022·辽宁阜新·统考一模）工人用滑轮组将重物从10m深的井下匀速提升到地面，用时50s，绳子自由端的拉力为200N，动滑轮的重力为60N（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），则物重为___________N；有用功为___________J；拉力的功率为___________W；该滑轮组的机械效率为___________。【答案】

540

5400

120

90%【解析】三段绳子与动滑轮接触，不计绳重与摩擦，有即解得G物=540N有用功为W有=Gh=540N×10m=5400J总功为W=Fs=200N×3×10m=6000J拉力的功率为机械效率为20．（2022·安徽芜湖·芜湖市第二十九中学校考二模）在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=400N，拉动的距离s=4.5m，提升高度h=1.8m，此过程中物体受到的摩擦力为______N。【答案】160【解析】拉力所做的总功有用功克服摩擦力做的额外功由W额=fs得，物体所受斜面的摩擦力21．（2022·黑龙江鹤岗·统考模拟预测）为了帮助山区人民发展经济，近年来各地政府修了很多条通往山区的致富路。如图所示是山区常见的盘山公路，可以看成一个___________。当高度一定，增大坡的长度时，可以___________。【答案】

斜面

省力【解析】车经过盘山公路时要向高处运动，根据斜面模型可知，使用斜面可以省力，斜面越平缓，越省力，但不能省功，同时费距离。山区常见的盘山公路，可以看成一个斜面，高度一定时，增加坡度的长度，相当于增大斜面的长度，所以可以省力。22．（2022·安徽合肥·统考一模）为了将重为的物体运送到高的楼顶上，工人搭建了如图所示的斜面，斜面长、高，工人沿斜面方向施加的拉力匀速将重物成功运送到楼顶，用时，则该过程中克服物体所受斜面的摩擦力做功的功率是______W。【答案】20【解析】该过程中拉力所做的总功为W总=Fs=400N×12m=4800J对物体所做的有用功为W有用=Gh=600N×6m=3600J克服物体所受斜面的摩擦力做的额外功为W额=W总-W有用=4800J-3600J=1200J克服物体所受斜面的摩擦力做功的功率是23．（2022·江苏无锡·无锡市河埒中学校考二模）用如图所示的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，忽略绳重和摩擦，物体在4s内被匀速提升了2m，则动滑轮重______N，4s内对物体做的有用功为______J，拉力做功的功率为______W，该滑轮组的机械效率为______。（结果保留2位有效数字）【答案】

40

400

120

83%【解析】由图可知滑轮组的动滑轮绕3段绳，忽略绳重和摩擦，动滑轮重G动=3F-G=3×80N-200N=40N4s内对物体做的有用功W有=Gh=200N×2m=400J绳子自由端移动的距离s=nh=3×2m=6m拉力做的总功W总=Fs=80N×6m=480J拉力做功的功率滑轮组的机械效率24．（2022·江苏无锡·校考二模）用如图所示的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，物体被匀速向上提升1.5m。不计绳重和摩擦，动滑轮重为______N，滑轮组对物体做的有用功是______J，此滑轮组的机械效率是______%。（小数点保留到0.1%）【答案】

40

300

83.3【解析】滑轮组的动滑轮绕3段绳，不计绳重和摩擦，动滑轮重为G动=nF-G=3×80N-200N=40N滑轮组对物体做的有用功W有=Gh=200N×1.5m=300J绳子自由端移动的距离s=3h=3×1.5m=4.5m拉力做的总功W总=Fs=80N×4.5m=360J此滑轮组的机械效率25．（2022·安徽合肥·校联考模拟预测）小明同学用如图所示的滑轮组匀速拉动重物，弹簧测力计的示数如图所示，若重物上升的高度为1m，不计绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为75%，则克服动滑轮的重力所做的额外功是______J。【答案】0.6【解析】由图知，通过动滑轮绳子的段数，绳端拉力，绳端移动的距离因为，所以解得，不计绳重和摩擦，所以克服动滑轮重力所做的额外功为0.6J。26．（2022·湖南长沙·湖南师大附中博才实验中学校考二模）为了把较重的货物装入运输车，快递小哥利用如图所示的装置（不计绳重与摩擦）。他用了250N的拉力在10s内将重400N的货物提升了2m，则他拉绳的功率是_________W；当他利用该装置提起另一箱货物时，机械效率是90%，这箱货物的质量________kg。【答案】

100

90【解析】从图中可知绳子的有效段数n=2，绳子自由端移动的距离s=nh=2×2m=4m拉力做功W=Fs=250N×4m=1000J他拉绳的功率不计绳重与摩擦，作用在绳子自由端的拉力为可得出动滑轮重G动=2F-G=2×250N-400N=100N不计绳重与摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组的机械效率是即解得，该箱货物的重力G物=900N则该箱货物的质量27．（2022·湖南长沙·长沙市雅礼实验中学校考三模）小明用如图所示的滑轮组提升重物，重物的重力为300N，绳自由端施加200N的拉力时，可以使物体10s向上匀速提升1m，则该滑轮组的机械效率为________