专题12 简单机械（解析版）-2021年全国中考物理真题全解全析汇编（第五期）

2021年全国中考物理真题全解全析汇编（第五期）专题12简单机械第一期汇编试题来源：2021年江苏连云港、2021年四川乐山、2021年四川泸州、2021年四川遂宁、2021年云南、2021年浙江湖州、2021年浙江金华、2021年浙江丽水、2021年安徽、2021年浙江嘉兴、2021重庆A卷年、2021年重庆B卷等13套试卷。第二期试题来源：2021年浙江温州、2021年浙江宁波、2021年四川内江、2021年四川南昌、2021年四川成都、2021年甘肃武威、2021年江苏扬州、2021年陕西、2021年山东临沂、2021年山东泰安、2021年上海等12套试卷。第三期试题来源：2021年北京、2021年福建、2021年广东、2021年海南、2021年河北、2021年河南、2021年吉林、2021年宁夏、2021年青海、2021年山西、2021年天津、2021年新疆、2021年云南等12套试卷。第四期试题来源：2021年湖北恩施州、2021湖北宜昌年、2021年湖南岳阳、2021年湖南衡阳、2021湖北邵阳年、2021年江苏苏州、2021年山东济宁、2021年山东潍坊、2021年山东枣庄、2021年四川广安、2021年四川凉山州、2021年浙江衢州等12套试卷。第五期试卷来源：2021年浙江杭州、2021年四川眉山、2021年山东菏泽、2021年山东东营、2021年江苏泰州、2021年江苏南京、2021年湖南长沙、2021年湖南怀化、2021年湖南郴州、2021年湖南常德、2021年湖北武汉、2021年湖北十堰、2021年黑龙江龙东、2021年黑龙江绥化、2021年广西北部湾经开区等15套试卷欢迎各位下载。1、（2021·山东菏泽·T12）如图所示，用动滑轮提起一重为的物体，在内将物体匀速提高，已知动滑轮重（不计绳重和摩擦），则（）A．手对绳子的拉力为 B．拉力做功的功率为C．手拉绳子移动的速度为 D．该装置的机械效率为2、（2021·四川眉山·T12）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，与地面固定的细绳的拉力，他通过细绳用的拉力将重物A匀速提升，所用时间。下列说法中正确的是（）A．物体A的重力为B．拉力做功的功率为C．该装置由两个定滑轮和一个动滑轮组成D．该滑轮组在使用过程中的机械效率为3、（2021·江苏泰州·T7）如图，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠杆在水平位置平衡的是（所用钩码均相同）（）A．两侧钩码同时向支点移动一格B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码C．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格4、（2021·湖南怀化·T5）下列情境中的杠杆属于费力杠杆的是（）A．羊角锤拔钉子 B．起子开瓶盖C．镊子夹物 D．钳子剪导线5、（2021·湖南怀化·T3）如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程6、（2021·湖南常德·T16）如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦），下列说法中正确的是（）A．所做的有用功为6JB．动滑轮自重4NC．拉力F做功的功率为5WD．该滑轮组的机械效率为83.3%7、（2021·黑龙江绥化·T9）下列简单机械中能够省力的是（）A．独轮车 B．镊子 C．撬棍 D．天平8．（2021·广西北部湾经开区·T16）图是小华在劳动教育实践活动中体验中国传统农耕“春稻谷”的示意图。小华若要更省力，下列做法可行的是（）A．支点不动，脚在杆上的位置前移B．将支点靠近人，脚在杆上的位置不动C．将支点靠近人，同时脚在杆上的位置前移D．将支点远离人，同时脚在杆上的位置后移9、（2021·四川眉山·T17）如图所示，以O为转轴的轻质杠杆，，物体C重，底面积为，在杠杆A端与物体的上端中点用一根轻质硬棒连接，当在B端用的动力F竖直向上拉时，杠杆在水平位置平衡，该杠杆为______杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”），此时物体C对水平地面的压强是______。10、（2021·江苏泰州·T17）如图，小明将一个重为3N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为1.25N，小车沿斜面移动的距离s=1.6m，上升的高度h=0.6m。则小明对小车做的有用功是________J，斜面的机械效率是___________。11、（2021·江苏南京·T14）用定滑轮匀速提升质量为10kg的物体，所用的拉力为110N，物体在2s内升高0.5m，此过程中的有用功是______J，定滑轮的机械效率是______%，拉力的功率是______W。（g取10N/kg）12、（2021·黑龙江龙东·T26）利用如图所示的滑轮组实验装置，小宇在内用的拉力，将重的物体匀速吊起的高度，则所做的有用功为______，滑轮组的机械效率为______。13、（2021·黑龙江龙东·T19）如图所示，为一可绕点自由转动的轻质杠杆，垂直于，且长度为，长度为，在中点处挂一质量为的物块，要求在端点处施加一个最小的力，使杠杆在图示位置平衡，则力的力臂应是______，最小的力是______。14、（2021·四川眉山·T18）如图所示，利用杠杆撬动重物M，O为杠杆支点，为杠杆的动力臂，现杠杆处于水平位置平衡。（1）作出杠杆动力的示意图；（2）作出重物M对杠杆压力的示意图。15、（2021·湖南常德·T24）在图中画出力F的力臂。16、（2021·广西北部湾经开区·T20）图是利用滑轮组帮助汽车脱困的情景。匀速拉动车的过程中，车相对树木是______（选填“静止”或“运动”）的，动滑轮上有______段绳子承担对车的拉力，若对车的拉力为2400N，F为1500N，则该滑轮组的机械效率是______。17、（2021·山东东营·T21）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：______。18、（2021·湖南长沙·T17）小伟在乘飞机时了解到，经济舱乘客的免费托运行李限重20kg，而商务舱的乘客允许携带更重的免费托运行李。如图是小伟设计的模拟飞机行李超重的报警装置，杠杆OP始终处于水平位置，电源电压恒为15V，R0是阻值为6Ω的定值电阻，Rx是力敏电阻，它的阻值随压力变化的关系如下表；当电压表的示数U0大于或等于3V时，电路外的检测装置会自动报警。（取g=10N/kg）（1）经济舱的乘客可以携带免费托运行李的最大重力为______N；（2）小伟把检测装置恰好报警时的电学物理量标在下图中，请帮他计算此时Rx的电阻为_______Ω；（3）如图杠杆上有两个行李托盘，A、B是杠杆上的两个承重点，已知AP=0.3m，OB=0.6m。小伟闭合开关，将20kg的模拟行李放在某一个托盘上时，检测装置恰好报警，当他将模拟商务舱乘客的行李放在另一个托盘上时，检测装置也恰好报警。模拟商务舱乘客的行李限重为_______kg。（杠杆、支架及托盘的重力均忽略不计）压力F/N50100150200250300阻值Rx/Ω50302420171619、（2021·湖北十堰·T20）小红和小华在做“探究杠杆平衡条件”实验中：（1）实验前，把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，小红将右端的平衡螺母向右调，小华认为也可以将左端的平衡螺母向______调（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡；（2）实验中，他多次在杠杆两端加挂钩码，并调节钩码位置，使杠杆保持水平平衡，记录多组数据，这样做的目的是______；（3）如图乙所示，始终保持杠杆在水平位置平衡，小红将弹簧测力计从①位置移动到②位置时，测力计的示数将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。20、（2021·湖北武汉·T19）如图甲所示，某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动，这辆挖掘机有两条履带，每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱，每个浮箱（可视为长方体）宽为1.5m，高为2m，合金密度为8.0×103kg/m3。（1）某次测试中，质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机，从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m，到达水平地面。①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时，挖掘机对斜坡的压力的示意图；②在上述过程中，驾驶员的重力做了多少功?（2）如图甲所示，开始时机械臂伸直且静止，O、A、B三点在同一直线上，OA=10m，AB=0.5m，机械臂和斗铲整体的重心在A点；机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止，这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5:7，则机械臂和斗铲的总质量是多少?（3）已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示，不计履带排开水的体积和驾驶员的质量，除2个完全相同的浮箱外，挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中，2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则每个浮箱的长度至少是多少?21、（2021·湖南郴州·T20）如图所示是小林同学组装的提升重物的装置，动滑轮重80N，不计绳重和摩擦。在拉力F的作用下，将重为320N的重物经过20s匀速提升了3m。求：（1）拉力F的大小；（2）拉力F做功的功率；（3）此过程动滑轮的机械效率。22、（2021·山东东营·T23）如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知被打捞的合金块密度为4×103kg/m3，体积为0.01m3。每个滑轮重100N，绳重和摩擦均忽略不计。（水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）合金块下表面距水面5m时，求合金块下表面所受水的压强。（2）合金块未露出水面时，求合金块受到的浮力。（3）完全露出水面后，合金块在5s内匀速上升了2m，求人的拉力及其功率。23、（2021·山东菏泽·T24）如图所示是一个水位监测仪的简化模型。杠杆质量不计，A端悬挂着物体M，端悬挂着物体N，支点为，。物体M下面是一个压力传感器，物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体，放在水槽中，当水槽中无水时，物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零，此时压力传感器的示数也为零。已知物体N的质量，高度，横截面积（取，）。求：（1）物体N的密度；（2）物体M的质量；（3）当压力传感器的示数时，求水槽内水的深度。24、（2021·浙江杭州·T13）已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60kg，体积为0.1m3。问：（1）此木料的密度为多少？（2）如图所示，甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此木料并恰好水平，其中AO＝BO，O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。（3）若在（2）中当乙的作用点从B点向O点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。1、【答案】B【解析】A．手对绳子的拉力为故A不符合题意；B．拉力做的总功为拉力做功的功率为故B符合题意；C．由可知，手拉绳子移动的速度为故C不符合题意；D．有用功为机械效率为故D不符合题意。故选B。2、【答案】B【解析】A．如图所示，与地面固定的细绳的拉力，每个滑轮的重力均为，则物体A的重力为GA=2F2-G轮=2×105N-10N=200N故A错误；B．拉力F1的大小为F1=3F2+G轮=3×105N+10N=325N重物A匀速提升，所用时间，则拉力F1的速度为拉力F1做功的功率为故B正确；C．该装置中两个滑轮的轴在移动，一个滑轮的轴是固定的，由两个动滑轮和一个定滑轮组成，故C错误；D．该滑轮组在使用过程中的机械效率为故D错误。故选B。3、【答案】D【解析】左侧2格处3个钩码，右侧3格处2个钩码，根据杠杆平衡条件，杠杆处于水平平衡；A．两侧钩码同时向支点移动一格，即左侧3格处3个钩码，右侧4格处2个钩码此时不平衡，故A不符合题意；B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码，即左侧2格处4个钩码，右侧3格处3个钩码此时不平衡，故B不符合题意；C．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码，即左侧2格处4个钩码，右侧3格处4个钩码此时不平衡，故C不符合题意；D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格，即左侧2格处2个钩码，右侧2格处2个钩码此时平衡，故D符合题意。故选D。4、【答案】C【解析】A．羊角锤拔钉子，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故A不符合题意；B．起子开瓶盖，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故B不符合题意；C．镊子夹物，是阻力臂大于动力臂，故是费力杠杆，故C符合题意；D．钳子剪导线，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故D不符合题意。故选C。5、【答案】B【解析】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，即为压缩冲程，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。6、【答案】D【解析】A．有用功为W有=G物h=10N×1m=10J故A错误；B．由图可知n=2，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，可得2F=G物+G动故得G动=2×6N-10N=2N故B错误；C．拉力F做的功为W总=Fs=F×2h=6N×2×1m=12J拉力F做功的功率为故C错误；D．该滑轮组的机械效率为故D正确。故选D。7、【答案】AC【解析】AC．独轮车、撬棍在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故AC符合题意；B．镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B不符合题意；D．天平在使用时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故D不符合题意。故选AC。8、【答案】D【解析】由题知，阻力F2大小不变，若要更省力，即减小F1，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，可以增大l1或减小l2或同时增大l1和减小l2。A．支点不动，脚在杆上的位置前移，减小了l1，l2不变，F1将增大，故A错误；B．将支点靠近人，脚在杆上的位置不动，l1减小，同时l2增大，F1将增大，故B错误；C．将支点靠近人，同时脚在杆上的位置前移，l1减小，l2增大，F1将增大，故C错误；D．将支点远离人，同时脚在杆上的位置后移，减小l2同时增大l1，F1将减小，故D正确。故选D。9、【答案】省力【解析】[1]由图示知，杠杆在水平位置平衡时，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。[2]据杠杆的平衡条件知F1⋅OA=F⋅OB据题意有AB=4OA那么OB=3OA所以F1⋅OA=120N⋅3OA解得，杠杆A端受到的力F1=360N此时，物体C受到竖直向下的重力、硬棒对它竖直向下的力和支持力的作用处于平衡状态，所以C对水平地面的压力F压=G+F1=240N+360N=600NC对水平地面的压强10、【答案】1.890%【解析】[1]小明对小车做的有用功W有=Gh=3N×0.6m=1.8J[2]总功为W总=Fs=1.25N×1.6m=2J斜面的机械效率是11、【答案】(1).50(2).90.91(3).27.5【解析】[1]有用功是W有=Gh=mgh=10kg×10N/kg×0.5m=50J[2]因为是定滑轮，所以总功为W总=Fh=110N×0.5m=55J则机械效率是η=90.91%[3]拉力的功率是12、【答案】1600【解析】[1]所做的有用功[2]滑轮组的机械效率13、【答案】504【解析】[1]连接，以这条线段作为该力的力臂时，力臂最长力最小，所以力的力臂就是图中的，根据直角三角形的性质，直角边为，为，则斜边为。[2]物体的重力根据杠杆的平衡条件可知即解得。14、【答案】【解析】由图可知，杠杆的O为杠杆支点，已知杠杆的动力臂L1，要让杠杆在水平位置平衡，则F1的方向应向下，且动力臂和动力要垂直且作用在杠杆上，故可以作出动力F1；重物M对杠杆压力作用在杠杆上且垂直于杠杆向下，如图所示：15、【答案】【解析】首先作力F的力的作用线，然后过支点O作力F的作用线的垂线段，即为F的力臂，所以作图如下：。16、【答案】运动280%【解析】[1]匀速拉动车的过程中，车相对树木的位置发生了变化，以树木为参照物，车是运动的。[2]由图可知，随车一起运动的是动滑轮，左侧是动滑轮，动滑轮上由2段绳子承担对车的拉力。[3]该滑轮组的机械效率是17、【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】（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。18、【答案】2002430【解析】（1）[1]经济舱的乘客可以携带免费托运行李的最大重力（2）[2]检测装置恰好报警时,R0两端电压U0=3V，此时电路电流Rx两端电压Rx的电阻（3）[3]将行李放在行托盘上时，杠杆OP平衡，O为这根杠杆的支点，根据杠杆的平衡条件可知，将行李放在托盘上时，行李对托盘的压力与其对应力臂的乘积与P点对Rx的压力与其对应力臂的乘积相等。即而商务舱的乘客允许携带比经济舱更重的免费托运行李，将经济舱行李和商务舱行李放在托盘上时，检测装置都恰好报警，由此判断经济舱行李放在了A处托盘，商务舱行李放在了B处托盘。当检测装置恰好报警时，Rx接入电路中的电阻为24Ω，由表格中数据可知，此时Rx受到的压力FP=150N,则即代入数据解得OA=0.9m当把商务舱行李放在B托盘时有即代入数据解得模拟商务舱乘客的行李限的重力G2=300N其质量19、【答案】右寻找普遍规律变大【解析】（1）[1]杠杆左端下沉，杠杆的右端上翘，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节。（2）[2]探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，使结论具有普遍性。（3）[3]将弹簧测力计从①位置移动到②位置时，拉力F力臂变小，由杠杆平衡条件可知，测力计的示数将变大。20、【答案】（1）①，②3.6×103J；（2）3t；（3）10m【解析】解：（1）①压力的作用点在接触面上，压力的方向垂直于接触面，如图所示：。②已知驾驶员的质量为60kg，下降的高度为6m，则驾驶员的重力做的功为W=Fs=Gh=mgh=60kg×10N/kg×6m=3.6×103N（2）根据杠杆平衡条件，当机械臂控制斗铲未装取砂石时，可得出F1l1=GAlOA机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后，动力臂不变,动力变为F2，可得出F2l1=(GA+G石)lOB因为伸缩杆先后两次对机械臂的支持力（支持力垂直于机械臂）之比为5:7，则F1:F2=5:7,则可得带入数据可得解得GA=3×104N，则机械臂和斗铲的总质量为（3）由图丙可得到的函数关系式为V=0.07m2L+0.05m3由题意知，挖掘机漂浮在水中，则F浮=G总=G排=ρ水gV排挖掘机的总重力为因为2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m，则浮箱排开水的体积为由以上各式联立可得带入数据可得解得L=10m。答：（1）①挖掘机对斜坡的压力的示意图为；②在上述过程中，驾驶员的重力做了3.6×103J的功；（2）机械臂和斗铲的总质量是为3t；（3）每个浮箱的长度至少为10m。21、【答案】（1）；（2）60W；（3）80%【解析】解（1）由于绳重和摩擦不计，所以拉力为（2）拉力F作用端绳子上升的高度拉力所做的功拉力做功的功率（3）机械效率答：（1）拉力F的大小；（2）拉力F做功的功率为；（3）机械效率。22、【答案】（1）5×104Pa；（2）100N；（3）250N，200W【解析】解：（1）合金块下表面所受水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa（2）因为合金块完全浸没水中，所以合金块所受的浮力F浮=ρ水gV