初中物理《简单机械》真题演练含解析

练习PAGE1练习2024年中考物理第一轮复习真题演练（原卷版）第十二章简单机械（14大考点）TOC\o"1-3"\h\u一．力臂的画法（共6小题）二．杠杆的平衡条件（共7小题）三．探究杠杆的平衡条件（共3小题）四．杠杆中最小力的问题（共4小题）五．杠杆的分类（共5小题）六．杠杆的应用（共5小题）七．动滑轮及其工作特点（共3小题）八．轮轴及其他常见简单机械（共3小题）九．滑轮组的设计与组装（共3小题）一十．有用功和额外功（共3小题）一十一．机械效率的计算（共3小题）一十二．实验测量滑轮组的机械效率（共3小题）一十三．滑轮（组）的机械效率（共7小题）一十四．斜面的机械效率（共5小题）一．力臂的画法（共6小题）1．（2023•衡阳）桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力示意图，并画出动力的力臂l1。2．（2023•淮安）如图所示，O为支点，画出力F的力臂l。3．（2023•陕西）如图（a），用铁锹铲土时，铁锹可视为杠杆，图（b）是其简化图，O为支点，请在图（b）中画出作用力F的力臂L。4．（2023•辽宁）如图甲晾晒架，挂衣服时可以把它看成杠杆，图乙为其简化示意图。请在乙图中作出：（1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，请在B、C、D三点中选择一点，作出该点所受到的拉力F2；（2）晾晒架A点受到的支持力F1及其力臂l1。5．（2023•南通）如图，杠杆AOB保持静止，O为支点，请作出动力F1的力臂l1和阻力F2。6．（2023•吉林）如图为用手写字时的示意图，笔可以看做是杠杆，O为支点，F为阻力，请画出F的力臂l。二．杠杆的平衡条件（共7小题）7．（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8．（2023•常德）如图所示是锅炉保险阀门的示意图。当阀门受到的蒸汽压力超过其安全值时，阀门就会被拉开。如OB＝2m，OA＝0.5m，阀门的底面积S＝2cm2，锅炉内气体压强的安全值p＝6×105Pa（杠杆的重力，摩擦均不计，p0＝1×105Pa），则B所挂重物的重力是（）A．20N B．25N C．30N D．120N9．（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（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：。10．（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N，工人最多能拉起N的重物（杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计）。11．（2023•安徽）如图1，爸爸和小红坐在跷跷板的两侧，在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆，不计杠杆自重的影响，若小红的质量为15kg，则爸爸的质量为kg。12．（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＝（用已知量表示）。为了减小拉力F，花盆位置应离墙壁一些。13．（2023•深圳）如图1是古时劳动人民用工具撬起木料的情景，如图二中已知其中BO：OC＝1：5，木料的体积为4m3，木块的密度为0.5×103kg/m3。（1）求木材所受重力？（2）如图2，在B端有一木材对绳子的力F1为1×104N，当F2为多大时，木料刚好被抬起？（3）随着时代发展，亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图3用一吊车匀速向上提起木材，已知提升的功率为P＝10kW，那这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为多高？三．探究杠杆的平衡条件（共3小题）14．（2023•济宁）利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材，探究杠杆的平衡条件。（1）调节螺母，将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡，如图甲所示，其目的是方便测量；（2）为探究杠杆的平衡条件，小明设计了以下两种收集实验数据的方案，其中合理的是；实验次数方案一方案二F1/Nl1/cmF2/Nl2/cmF1/Nl1/cmF2/Nl2/cm133352224331125（3）如图乙所示，在A处挂3个钩码，则应在B处挂个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；（4）杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用，是中国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具，由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丙所示，此杆秤有两个提纽，使用它称较重的物体时，常用离秤钩较（选填“近”或“远”）的提纽。15．（2023•永州）小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等。（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向（选填“右”或“左”）调节；（2）在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如表；次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm10.520.01.010.021.015.01.510.031.510.00.530.0…分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是：；（3）本次探究经过多次实验的目的是；A.减小实验误差B.寻找普遍规律（4）如图乙所示，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆将会（选填“仍然平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，则FaFb（选填“大于”、“等于”，“小于”）。16．（2023•菏泽）用相同规格的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验，完成下列问题。（1）实验前杠杆状态如图甲所示，应当向调节平衡螺母使杠杆呈水平状态；（2）如图乙所示，在杠杆支点的左侧A点悬挂若干钩码，在支点的右侧悬挂1个钩码，发现无论怎样调节右边钩码的位置，都不能使杠杆呈水平。为使杠杆水平，可以通过（只填一种可行的操作即可）来实现；（3）调整后继续实验，从支点处缓慢向右移动钩码，直到杠杆再次呈水平，同时记录左、右两侧悬挂的钩码和的大小。（4）杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图丙所示某杆秤的0刻度距离提纽1cm，秤钩到提纽的水平距离为5cm，秤砣的质量为0.5kg。则提纽右侧距离提纽5cm处的刻度值应为kg。四．杠杆中最小力的问题（共4小题）17．（2023•凉山州）如图甲是自行车的手闸，其中ABO部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图乙，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l1；（2）阻力F2的力臂l2。18．（2022•阜新）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。19．（2023•鞍山）图甲是一种常用的移动指示牌，图乙是它的模型，图丙是被风刮倒的指示牌，请在图丙中画出：将指示牌扶起的最小力及其力臂。20．（2023•锦州）如图所示是中医用切刀切药材的示意图，请你在图中画出施加在手柄上A点的最小力F及其力臂L。五．杠杆的分类（共5小题）21．（2023•淄博）肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动，此时前臂骨骼可以看成一个杠杆模型，简称前臂杠杆。如图所示，手提重物时，对前臂杠杆的分析错误的是（）A．前臂杠杆是省力杠杆 B．肘关节处可以视为支点 C．肱二头肌对前臂杠杆的牵引力是动力D．前臂保持水平时，阻力臂最长22．（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F123．（2023•怀化）生活中常用到各种各样杠杆。有借助撬棒来撬动石头（如图甲），撬棒属于杠杆；有称量物体质量的天平（如图乙），天平属于杠杆。（选填“省力”、“费力”或“等臂”）24．（2023•贵州）工具的发明制造为生产、生活提供便利，如图所示的工具在使用中都是为了（选填“省力”或“省距离”）。25．（2023•牡丹江）【阅读材料，回答问题】铸钱是中国古代持续时间最长、实践量最大的铸造活动，其中蕴含了许多重大的技术发明和技术创新。据《天工开物》记载：把铜铸造成钱币，是为了便于民间贸易的流通和使用。铸造十斤铜钱需要用六七斤红铜和三四斤锌，这是粗略的比例。冶炼时，先把铜放进熔铜坩埚中加热至液态，然后再加入锌，鼓风使他们熔合。铸钱时，铸工用鹰嘴钳把熔铜坩埚从炉子里提出来，另一个人用钳托着坩埚的底部，共同把坩埚内的液体注入模子中，冷却之后，打开框模。这时，只见密密麻麻的成百个铜钱就像累累的果实结在树枝上一样呈现出来。再将铜钱逐个摘下，便于磨锉加工。磨锉时，用竹条或木条穿上几百个铜钱一起锉，先锉铜钱的边缘，然后逐个锉平铜钱表面上不规整的地方。钱币的成色高低，是以含锌量的多少来区分的。将钱投掷在石阶上，发出像木头或石头落地的声响，表明成色低。成色高质量好的铜钱，会发出铿锵的金属声。（1）铜钱的铸造过程涉及的物态变化有（写出一种）。（2）铸工使用的鹰嘴钳是，原因是。A.省力杠杆B.费力杠杆C.等臂杠杆（3）对铜钱磨锉加工，铜钱的质量（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（4）判断铜钱的成色是利用声传递。六．杠杆的应用（共5小题）26．（2022•绵阳）建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（）A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂 B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂 C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂 D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂27．（2022•衡阳）初中各学科之间有着密切的联系，化学、生物学中也有物理知识的广泛运用，下列描述或说法中错误的是（）A．甲图中，蒸馏水的制备是利用水的汽化及水蒸气的液化 B．乙图中，向下排空气法收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度大的性质 C．丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动，可视为一种杠杆模型 D．丁图中，鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳28．（2023•金昌）如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择（选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了（选填“省力”“省距离”或“省功”）。29．（2022•衡阳）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，妈妈和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”）。30．（2023•宁夏）10月16日为“世界脊柱日”。如图，人的颈椎起着支撑头部的作用，颈部肌肉群连接颈部和头部，并控制着头部的运动，长时间低头会对颈椎和颈部肌肉群造成损伤。人在低头时，头部和颈椎可看作一个杠杆，分析以下问题：（1）请在图中画出人体头部所受重力的示意图。（2）人在低头过程中，头部重力的力臂（选填“增大”或“减小”）；颈部肌肉群对后颅向下的拉力（选填“增大”或“减小”），若将拉力看作动力，这是一个杠杆；头部向下弯曲角度增大，颈椎所受的增大。（3）结合以上分析，给出一条保护颈椎健康的合理建议。七．动滑轮及其工作特点（共3小题）31．（2023•菏泽）用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体，如图所示。已知水平拉力为F，物体受到地面的摩擦力为f，物体移动的距离为s。下列说法正确的是（）A．重力做功数值为Gs B．拉力做功数值为Fs C．摩擦力做功数值为fs D．使用此滑轮既省力又省功32．（2022•黔西南州）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。33．（2021•宁波）反思是一种良好的学习品质。（1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。（2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。八．轮轴及其他常见简单机械（共3小题）34．（2022•湘西州）湘西自治州矮寨公路被修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以（）A．省力 B．省距离 C．省时间 D．省能量35．（2022•鄂尔多斯）使用下列机械时，用大小相等的拉力F，能提起最重货物的是（不计机械自重和摩擦）（）A．B．C．D．36．（2022•甘肃）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。九．滑轮组的设计与组装（共3小题）37．（2023•常州）用滑轮组提升物体如图，请画出最省力的绳子绕法。38．（2023•武威）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。39．（2023•哈尔滨）小丽学习了滑轮的知识后，想利用滑轮组设计一个升降装置，自己把物体吊上楼来，请你画出最省力的绕线方式和物体所受重力的示意图。一十．有用功和额外功（共3小题）40．（2022•宜宾）小洪在一次劳动中，欲将重为600N的货物搬到距地面2m高的平台上。他用长为4m的木板搭成斜面如图，并用沿着斜面向上大小为400N的力将货物匀速从底端推到顶端，小洪在该过程中做的有用功为J，斜面起到了（选填“省力”或“省功”）的作用。41．（2023•郴州）如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在F＝2.5N的拉力作用下，物体上升了1m，则拉力做的有用功是J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为J。42．（2023•安徽）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。（1）做的有用功；（2）该装置的机械效率。一十一．机械效率的计算（共3小题）43．（2023•陕西）某重物的质量为80kg，体积为0.05m3，则该重物的密度为kg/m3，该重物放在水平地面上时，与地面的接触面积为0.025m2，则它对地面的压强为Pa。工人用如图所示的滑轮组将该重物竖直向上匀速提升5m，用时50s，此过程中重物上升的速度是m/s。若增大提升重物的质量，该滑轮组的机械效率将变。（g取10N/kg）44．（2023•泰安）如图所示的滑轮组在10s内将200N的重物匀速提升3m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，拉力F的功率为W。45．（2023•凉山州）邛海湿地公园湖边的一个圆台形花岗石墩（形状如图甲）不慎落入1.9m深的湖底，该石墩的上表面积为0.9m2，下表面积为0.4m2，高为0.9m，质量为1.482t。工人师傅用起重机将其匀速吊出水面，起重机的功率为440W。石墩从刚好脱离湖底上升到上表面与水面相平共耗时50s（如图乙）。花岗石密度ρ石＝2.6×103kg/m3，不考虑石墩在水中运动受到的阻力。求：（1）石墩的体积；（2）石墩上升过程中，起重机的效率；（3）若起吊前石墩与平整的湖底紧密接触（如图丙），湖底对石墩的支持力。一十二．实验测量滑轮组的机械效率（共3小题）46．（2023•南通）如图所示，在“测定滑轮组的机械效率”实验中，小明匀速向下拉动绳子，2s内物体上升20cm，G物＝10N，F＝6N，不计绳重和摩擦。（1）重物上升的速度v物＝m/s；（2）动滑轮的重G动＝N，滑轮组的机械效率η＝%；（3）小明想更省力，他只改变了滑轮组的绕线方法，滑轮组的机械效率将。47．（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m/s。（2）第4次实验时所做的有用功为J，滑轮组的机械效率是%。（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（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（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．换用更轻的动滑轮B．加快提升物体的速度48．（2023•枣庄）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想：猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。实验次数钩码的重力G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η120.10.900.374.1%240.11.500.388.9%340.11.250.4440.21.500.688.9%（1）实验时应沿竖直方向缓慢向上拉动弹簧测力计；（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图的装置完成的，它的机械效率η＝；（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是（选填“正确”或“错误”）的；（4）通过比较（填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高；（5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率。一十三．滑轮（组）的机械效率（共7小题）49．（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%50．（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25W51．（2023•淮安）如图所示，小明用大小为100N、竖直向上的拉力F在2s内将重力为160N的木箱匀速提升1m。提升过程中，以小明为参照物，木箱是的。不计绳重和摩擦，拉力F的功率为W，动滑轮的机械效率为，动滑轮的重力为N。52．（2023•湖北）如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮（选填“A”或“B”）能省力。某次电梯以1m/s速度将60kg的人匀速提升，电动机输出功率为1960W，则人所受重力与力是一对平衡力，此次电梯的机械效率为。53．（2023•襄阳）某建筑工地上一台升降机的厢体连同货物的总重为1.5×104N，在10s内货物被匀速提升了10m。求：（1）升降机在10s内做的总功是多少？（2）升降机的总功率是多大？（3）如果货物重为1.2×104N，则此过程中升降机的机械效率多大？54．（2023•广元）如图所示，某工人利用滑轮组将一个工件沿水平地面匀速拉动到加工点。拉动过程中，工人对绳的拉力始终沿竖直方向，工人双脚始终与水平地面接触且接触面积为300cm2，工人对地面的压强为2.0×104Pa；此工人的质量为70kg，两个动滑轮的质量共为10kg，绳重、绳与滑轮之间的摩擦均忽略不计，g取10N/kg。求：（1）工人的手对绳的拉力大小；（2）工件移动过程中，地面对工件摩擦力的大小；（3）滑轮组在此次工作中的机械效率。55．（2023•南充）某人始终双脚站在地上，用滑轮组从水池底匀速提起实心圆柱体A，如示意图甲。A从离开池底到刚要离开水面的过程中，其底面受到水的压强与时间关系pA﹣t如图乙。A从刚离开池底到拉出水面并继续向上运动的过程中，人对地面的压强与时间关系p人﹣t如图丙。A未露出水面之前装置的机械效率为η1，A离开水面后装置的机械效率为η2。已知人的质量为60kg，人双脚站地时，与地面的接触面积为500cm2，A的底面积为200cm2，η1：η2＝15：16，ρ水＝1.0×103kg/m3。不计摩擦和绳重及水的阻力，g＝10N/kg，A不吸且不溶于水，A底部与池底不密合，忽略液面高度变化，图甲中①②③④段绳均竖直。（1）求池水深度和A的上升速度；（2）求A的高度和未露出水面受到的浮力；（3）求A未露出水面前人对绳的拉力和A全部露出水面后人对绳的拉力；（4）求动滑轮的重力。一十四．斜面的机械效率（共5小题）56．（2023•永州）如图所示，将一个重9.0N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为3.6N，在斜面上移动的距离s＝1.2m，物体升高的高度h＝0.3m，则（）A．物体所受的摩擦力3.6N B．物体克服重力做功4.32J C．拉力做功2.7J D．斜面的机械效率62.5%57．（2023•宜宾）在长为1000m，高为100m的爬坡路段，一辆质量为1800kg的电动汽车在3000N的牵引力作用下匀速上坡，电动汽车受到的重力方向是，斜面的机械效率为，g取10N/kg。58．（2023•宜昌）如图为某景区的盘山公路，汽车行驶过程中遇到陡坡时司机常常要换用低速挡，这样做是因为在发动机的输出功率一定时可以增大。一辆总重为1×105N的汽车经过某一长为200m的路段时，竖直高度上升了20m，如果汽车的牵引力恒为2.5×104N，此过程中盘山公路斜面的机械效率为。59．（2023•郴州）如图所示，在斜面上将一个重10N的物体匀速拉到顶端所用的时间为4s。沿斜面向上的拉力F＝9N，斜面中AB＝5m，AC＝4m，物体与斜面的接触面积为100cm2，斜面对物体的支持力为8N。求：（1）物体在斜面上的速度；（2）物体对斜面的压强；（3）斜面的机械效率。（计算结果保留一位小数）60．（2023•荆州）以“‘荆歌’铁马，奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中，工人利用长度L＝3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h＝1m高处，如图所示，工人所用推力F＝1000N。g取10N/kg。求：（1）推力做的有用功；（2）斜面的机械效率；（3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6：5，共用时20s，工人推力做功的功率。2024年中考物理第一轮复习真题演练（解析版）第十二章简单机械（14大考点）TOC\o"1-3"\h\u一．力臂的画法（共6小题）二．杠杆的平衡条件（共7小题）三．探究杠杆的平衡条件（共3小题）四．杠杆中最小力的问题（共4小题）五．杠杆的分类（共5小题）六．杠杆的应用（共5小题）七．动滑轮及其工作特点（共3小题）八．轮轴及其他常见简单机械（共3小题）九．滑轮组的设计与组装（共3小题）一十．有用功和额外功（共3小题）一十一．机械效率的计算（共3小题）一十二．实验测量滑轮组的机械效率（共3小题）一十三．滑轮（组）的机械效率（共7小题）一十四．斜面的机械效率（共5小题）一．力臂的画法（共6小题）1．（2023•衡阳）桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力示意图，并画出动力的力臂l1。【答案】【解答】解：重力的方向是竖直向下的，过水桶重心作竖直向下的重力G，过支点O作出动力的作用线的垂线，该垂线段为动力的力臂l1；如图所示；2．（2023•淮安）如图所示，O为支点，画出力F的力臂l。【答案】【解答】解：延长力F作出力的作用线，从支点O作力F的作用线的垂线，垂线段的长就是力F的力臂l，如图所示：3．（2023•陕西）如图（a），用铁锹铲土时，铁锹可视为杠杆，图（b）是其简化图，O为支点，请在图（b）中画出作用力F的力臂L。【答案】如图见解答【解答】解：根据图示可知，支点在O处，从支点O做F1的垂线，该垂线段为动力F1的力臂L，如图所示：4．（2023•辽宁）如图甲晾晒架，挂衣服时可以把它看成杠杆，图乙为其简化示意图。请在乙图中作出：（1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，请在B、C、D三点中选择一点，作出该点所受到的拉力F2；（2）晾晒架A点受到的支持力F1及其力臂l1。【答案】见解答【解答】解：（1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，动力臂和阻力一定时，阻力臂越小，动力越小；应选择离支点最近的B施加阻力F2；（2）之间对A的支持力垂直于墙壁向右，从O画出到支持力F1的垂线即动力臂l1，如图所示：5．（2023•南通）如图，杠杆AOB保持静止，O为支点，请作出动力F1的力臂l1和阻力F2。【答案】见解析图【解答】解：阻力F2的作用点在点B，方向竖直向下；过支点作力F1作用线的垂线段，即可做出力臂L1，如图所示；6．（2023•吉林）如图为用手写字时的示意图，笔可以看做是杠杆，O为支点，F为阻力，请画出F的力臂l。【答案】【解答】解：反向延长力F的作用线，过支点O作阻力F作用线的垂线段，即为阻力F的力臂l，如下图所示：故答案为：见上图。二．杠杆的平衡条件（共7小题）7．（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【答案】C【解答】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。故选：C。8．（2023•常德）如图所示是锅炉保险阀门的示意图。当阀门受到的蒸汽压力超过其安全值时，阀门就会被拉开。如OB＝2m，OA＝0.5m，阀门的底面积S＝2cm2，锅炉内气体压强的安全值p＝6×105Pa（杠杆的重力，摩擦均不计，p0＝1×105Pa），则B所挂重物的重力是（）A．20N B．25N C．30N D．120N【答案】B【解答】解：由p＝得，气体产生的向上的力：F1＝pS＝6×105Pa×2×10﹣4m2＝120N；大气产生的向下的压力为：F2＝p0S＝1×105Pa×2×10﹣4m2＝20N，则阀门受到的向上的力为：F＝F1﹣F2＝120N﹣20N＝100N；根据杠杆的平衡条件可知，F×OA＝G×OB，所以物体的重力：G＝＝＝25N。故选：B。9．（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。【答案】小于；见解析；向右盘中加入小米【解答】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。故答案为：小于；见解析；向右盘中加入小米。10．（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）。【答案】500；2100【解答】解：由p＝可得，重物对水平地面的压力：F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＝＝，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′＝＝，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。故答案为：500；2100。11．（2023•安徽）如图1，爸爸和小红坐在跷跷板的两侧，在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆，不计杠杆自重的影响，若小红的质量为15kg，则爸爸的质量为60kg。【答案】60【解答】解：根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2，可得m小红gL1＝m爸爸gL2，代入数据可得：15kg×g×1.2m＝m爸爸g×0.3m，解得：m爸爸＝60kg。故答案为：60。12．（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＝（用已知量表示）。为了减小拉力F，花盆位置应离墙壁近一些。【答案】；近。【解答】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，A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×，D处螺钉的水平拉力的大小：F1＝；（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。故答案为：；近。13．（2023•深圳）如图1是古时劳动人民用工具撬起木料的情景，如图二中已知其中BO：OC＝1：5，木料的体积为4m3，木块的密度为0.5×103kg/m3。（1）求木材所受重力？（2）如图2，在B端有一木材对绳子的力F1为1×104N，当F2为多大时，木料刚好被抬起？（3）随着时代发展，亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图3用一吊车匀速向上提起木材，已知提升的功率为P＝10kW，那这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为多高？【答案】（1）木材所受重力为2×104N；（2）当F2为2×103N时，木料刚好被抬起；（3）这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为5m。【解答】解：（1）木材所受重力：G＝mg＝ρVg＝0.5×103kg/m3×4m3×10N/kg＝2×104N；（2）由杠杆平衡条件可得：F1×OB＝F2×OC，则F2＝＝＝2×103N；（3）由P＝可得，这个吊车在10s内做的功：W＝Pt＝10×103W×10s＝1×105J，由W＝Gh可得，提升的高度：h＝＝＝5m。答：（1）木材所受重力为2×104N；（2）当F2为2×103N时，木料刚好被抬起；（3）这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为5m。三．探究杠杆的平衡条件（共3小题）14．（2023•济宁）利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材，探究杠杆的平衡条件。（1）调节螺母，将没挂钩码的杠杆调节至水平位置平衡，如图甲所示，其目的是方便测量力臂；（2）为探究杠杆的平衡条件，小明设计了以下两种收集实验数据的方案，其中合理的是方案二；实验次数方案一方案二F1/Nl1/cmF2/Nl2/cmF1/Nl1/cmF2/Nl2/cm133352224331125（3）如图乙所示，在A处挂3个钩码，则应在B处挂2个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；（4）杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用，是中国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具，由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丙所示，此杆秤有两个提纽，使用它称较重的物体时，常用离秤钩较近（选填“近”或“远”）的提纽。【答案】（1）力臂；（2）方案二；（3）2；（4）近【解答】解：（1）当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂等于支点到力的作用线的距离，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，便于测量力臂的大小；（2）为探究杠杆的平衡条件，实验中应多次测量，需要改变动力、阻力的大小，故方案二合理；（3）在A处挂3个钩码，根据杠杆的平衡条件可知：F1L1＝3G×2L＝6GL＝nG×3L，所以可以在右端第3格挂n＝2个钩码；（4）使用杆秤称量较重的物体时，物体的重力变大，在秤砣的重力不变的情况下，根据杠杆的平衡条件可知，需要增大秤砣重力的力臂、减小物体重力的力臂，所以用离秤钩较近的提纽。故答案为：（1）力臂；（2）方案二；（3）2；（4）近。15．（2023•永州）小明利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件，实验使用的钩码质量均相等，杠杆上每格长度均相等。（1）当杠杆静止时如图甲所示，为了方便测量力臂，需要调节杠杆在水平位置平衡，应当将杠杆的平衡螺母向右（选填“右”或“左”）调节；（2）在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，使杠杆在水平位置平衡，得到实验数据如表；次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm10.520.01.010.021.015.01.510.031.510.00.530.0…分析表中的数据，得到杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2；（3）本次探究经过多次实验的目的是B；A.减小实验误差B.寻找普遍规律（4）如图乙所示，将A、B位置的钩码个数都减少一个，杠杆将会右端下沉（选填“仍然平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；（5）如图丙所示，用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上同一点C，杠杆都在水平位置平衡，弹簧测力计在a位置竖直向上的拉力为Fa，在b位置斜向上的拉力为Fb，则Fa小于Fb（选填“大于”、“等于”，“小于”）。【答案】（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）B；（4）右端下沉；（5）小于。【解答】解：（1）当杠杆静止时，发现左端下沉，如图甲所示，此时，应把杠杆的平衡螺母向右调节，直至杠杆在水平位置平衡；（2）由表格中数据知，第一组数据：0.5N×20.cm＝1.0N×10.0cm；第二组数据：1.0N×15.0cm＝1.5N×10.0cm；第三组数据：1.5N×10.0cm＝0.5N×30.0cm；可得杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，F1l1＝F2l2；（3）多次改变力和力臂的大小，得到了多组实验数据，得出了杠杆平衡条件，所以该实验测多组数据的目的是使得出的结论具有普遍性；故选：B；（4）设钩码的重力为G，每一格的长度为L，A、B位置的钩码个数都减少一个钩码，左侧＝G×3L＝3GL，右侧＝2G×2L＝4GL，即左侧＜右侧，所以右端下沉；（5）根据杠杆的平衡条件分析，将测力计绕C点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其阻力臂不变，即阻力与阻力臂的乘积不变，而动力臂在从a到b的过程逐渐减小，动力逐渐增大，即Fa＜Fb。故答案为：（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）B；（4）右端下沉；（5）小于。16．（2023•菏泽）用相同规格的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验，完成下列问题。（1）实验前杠杆状态如图甲所示，应当向右调节平衡螺母使杠杆呈水平状态；（2）如图乙所示，在杠杆支点的左侧A点悬挂若干钩码，在支点的右侧悬挂1个钩码，发现无论怎样调节右边钩码的位置，都不能使杠杆呈水平。为使杠杆水平，可以通过将A处的钩码向右移动到离O一格处（只填一种可行的操作即可）来实现；（3）调整后继续实验，从支点处缓慢向右移动钩码，直到杠杆再次呈水平，同时记录左、右两侧悬挂的钩码位置和重力的大小。（4）杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图丙所示某杆秤的0刻度距离提纽1cm，秤钩到提纽的水平距离为5cm，秤砣的质量为0.5kg。则提纽右侧距离提纽5cm处的刻度值应为0.4kg。【答案】（1）右；（2）将A处的钩码向右移动到离O一格处，并把右侧钩码移动到第4小格处；（3）位置；重力；（4）0.4。【解答】解：（1）杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，要使其在水平位置平衡，应将杠杆平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡；（2）设杠杆每个格的长度为L，一个钩码的重力为G，则支点左侧力与力臂的乘积为：4G×3L＝12GL，在支点的右侧悬挂1个钩码，则右侧大的格数为：＝12L，由于杠杆格数不够，所以无论怎样调节右边钩码的位置，都不能使杠杆呈水平。为使杠杆水平，可以将A处的钩码向右移动到离O一格处来实现；（3）探究杠杆的平衡条件，需要记录左、右两侧悬挂的钩码的位置和重力大小；（4）如下图所示，提纽A处相当于杠杆的支点，设秤杆、秤钩的总重为G0，其作用点在C处，由题知，OA＝1cm，BA＝5cm，设秤钩上悬挂重物后秤砣移至D点时杆秤平衡，由题知DA＝5cm，不挂重物，且秤砣在0刻度线时，杆秤在水平位置平衡，如图丙，由杠杆平衡条件可得：G0×CA＝m秤砣g×OA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①当在秤钩上挂一重物m物，秤砣移到D处时，杆秤刚好在水平位置平衡，如图丁，由杠杆平衡条件可得：m物g×BA+G0×CA＝m秤砣g×DA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②联立①②可得：m物＝×m秤砣＝×0.5kg＝0.4kg，即提纽右侧距离提纽5cm处的刻度值应为0.4kg。故答案为：（1）右；（2）将A处的钩码向右移动到离O一格处，并把右侧钩码移动到第4小格处；（3）位置；重力；（4）0.4。四．杠杆中最小力的问题（共4小题）17．（2023•凉山州）如图甲是自行车的手闸，其中ABO部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图乙，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l1；（2）阻力F2的力臂l2。【答案】【解答】解：图中支点在O点，当OA作为动力臂l1时，动力臂是最长的，根据杠杆平衡条件可知，此时的动力是最小的；动力的方向应该垂直OA向上，过点A垂直于OA向上作出最小动力F1的示意图；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l2，如图所示：18．（2022•阜新）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】【解答】解：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，如图所示：19．（2023•鞍山）图甲是一种常用的移动指示牌，图乙是它的模型，图丙是被风刮倒的指示牌，请在图丙中画出：将指示牌扶起的最小力及其力臂。【答案】。【解答】解：要将指示牌扶起，支点为C，由杠杆的平衡条件可知，AC为最长动力臂L1时，动力最小，连接AC，从A点作垂直于AC向上的线段，即为最小力F1的示意图，如图所示：。20．（2023•锦州）如图所示是中医用切刀切药材的示意图，请你在图中画出施加在手柄上A点的最小力F及其力臂L。【答案】【解答】解：由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2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，要求在A点用力，连接OA，则OA就是最长的动力臂L；由题意可知，要在A点用最小的力F将药材切开，杠杆应按顺时针转动，则动力应垂直于力臂L向下，据此可画出最小动力F的示意图。如图所示：五．杠杆的分类（共5小题）21．（2023•淄博）肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动，此时前臂骨骼可以看成一个杠杆模型，简称前臂杠杆。如图所示，手提重物时，对前臂杠杆的分析错误的是（）A．前臂杠杆是省力杠杆 B．肘关节处可以视为支点 C．肱二头肌对前臂杠杆的牵引力是动力 D．前臂保持水平时，阻力臂最长【答案】A【解答】解：ABC、用手向上举物体时，肘关节处可以视为支点，肱二头肌对前臂杠杆的牵引力使得杠杆转动，是动力，根据图中知，动力臂小于阻力臂，因此前臂是一个费力杠杆，故A错误，BC正确；D．前臂保持水平时，从支点到阻力的距离最大，阻力臂最长，故D正确。故选：A。22．（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【答案】C【解答】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＝G＝×10N≈6.7N，故B错误；C．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。故选：C。23．（2023•怀化）生活中常用到各种各样杠杆。有借助撬棒来撬动石头（如图甲），撬棒属于省力杠杆；有称量物体质量的天平（如图乙），天平属于等臂杠杆。（选填“省力”、“费力”或“等臂”）【答案】省力；等臂。【解答】解：撬棒在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；天平在使用时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆。故答案为：省力；等臂。24．（2023•贵州）工具的发明制造为生产、生活提供便利，如图所示的工具在使用中都是为了省力（选填“省力”或“省距离”）。【答案】省力。【解答】解：钢丝钳、核桃夹在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力杠杆费距离。故答案为：省力。25．（2023•牡丹江）【阅读材料，回答问题】铸钱是中国古代持续时间最长、实践量最大的铸造活动，其中蕴含了许多重大的技术发明和技术创新。据《天工开物》记载：把铜铸造成钱币，是为了便于民间贸易的流通和使用。铸造十斤铜钱需要用六七斤红铜和三四斤锌，这是粗略的比例。冶炼时，先把铜放进熔铜坩埚中加热至液态，然后再加入锌，鼓风使他们熔合。铸钱时，铸工用鹰嘴钳把熔铜坩埚从炉子里提出来，另一个人用钳托着坩埚的底部，共同把坩埚内的液体注入模子中，冷却之后，打开框模。这时，只见密密麻麻的成百个铜钱就像累累的果实结在树枝上一样呈现出来。再将铜钱逐个摘下，便于磨锉加工。磨锉时，用竹条或木条穿上几百个铜钱一起锉，先锉铜钱的边缘，然后逐个锉平铜钱表面上不规整的地方。钱币的成色高低，是以含锌量的多少来区分的。将钱投掷在石阶上，发出像木头或石头落地的声响，表明成色低。成色高质量好的铜钱，会发出铿锵的金属声。（1）铜钱的铸造过程涉及的物态变化有熔化（或凝固）（写出一种）。（2）铸工使用的鹰嘴钳是B，原因是动力臂小于阻力臂。A.省力杠杆B.费力杠杆C.等臂杠杆（3）对铜钱磨锉加工，铜钱的质量减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（4）判断铜钱的成色是利用声传递信息。【答案】（1）熔化（或凝固）：（2）B；动力臂小于阻力臂；（3）减小；（4）信息。【解答】解：（1）由题意可知，铜钱的铸造过程中，需要把铜放进熔铜坩埚中加热至液态，还需要将液体倒入框模冷却成固态，因此，这一过程涉及的物态变化有熔化和凝固；（2）铸工使用的鹰嘴钳前端较长，使用时动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，故选B；（3）对铜钱磨锉加工，铜钱所含物质会减少，所以铜钱的质量会减小；（4）判断铜钱的成色是利用声可以传递信息。故答案为：（1）熔化（或凝固）：（2）B；动力臂小于阻力臂；（3）减小；（4）信息。六．杠杆的应用（共5小题）26．（2022•绵阳）建筑工人用独轮车搬运砖头，如图所示。推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，对此分析正确的是（）A．以轮子轴心为支点，动力臂大于阻力臂 B．以轮子轴心为支点，动力臂小于阻力臂 C．以人手握车杆的点为支点，动力臂大于阻力臂 D．以人手握车杆的点为支点，动力臂小于阻力臂【答案】A【解答】解：建筑工人用独轮车搬运砖头时，独轮车绕轮子轴心转动，则支点是轮子轴心，人手向上的作用力是动力，车厢和砖头的总重力是阻力；已知推车时人手向上的作用力小于车厢和砖头的总重力，即动力小于阻力，所以根据杠杆平衡条件可知，动力臂大于阻力臂，故选项A正确、BCD错误。故选：A。27．（2022•衡阳）初中各学科之间有着密切的联系，化学、生物学中也有物理知识的广泛运用，下列描述或说法中错误的是（）A．甲图中，蒸馏水的制备是利用水的汽化及水蒸气的液化 B．乙图中，向下排空气法收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度大的性质 C．丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动，可视为一种杠杆模型 D．丁图中，鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳【答案】B【解答】解：A、甲图中，水变成水蒸气是汽化过程，水蒸气变成水是液化过程，故A说法正确；B、乙图中，向下排空气阀收集氢气是利用氢气的密度比空气的密度小的性质，故B说法错误；C、丙图中，桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动，可视为一种杠杆模型，故C说法正确；D、丁图中，鱼主要是利用了尾部和躯干部的摆动与水的相互作用在水中游泳，故D说法正确。故选：B。28．（2023•金昌）如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择A（选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了省力（选填“省力”“省距离”或“省功”）。【答案】A；省力。【解答】解：由图可知，A剪刀的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可用来剪铁皮，目的是为了省力。故答案为：A；省力。29．（2022•衡阳）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支点，妈妈和妹妹的总重力比小涛的重力大，跷跷板水平平衡时，小涛比妈妈离转轴远（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，小涛应适当靠近转轴（选填“远离”或“靠近”）。【答案】支点；远；靠近。【解答】解：把跷跷板看作杠杆，杠杆是绕着转轴转动，所以转轴即为杠杆的支点；跷跷板在水平位置平衡时，设妈妈和妹妹的总重力为G1，力臂为L1，小涛的重力为G2，力臂为L2，因为G1L1＝G2L2、已知G1＞G2，所以L1＜L2，即小涛比妈妈离转轴远；若妈妈放下怀抱中的妹妹，即G1减小，妈妈的位置不变，即L1不变，为了保持跷跷板水平平衡，由G1L1＝G2L2知，在L1和G2不变时，G1减小，L2也减小，即小涛应适当靠近转轴。故答案为：支点；远；靠近。30．（2023•宁夏）10月16日为“世界脊柱日”。如图，人的颈椎起着支撑头部的作用，颈部肌肉群连接颈部和头部，并控制着头部的运动，长时间低头会对颈椎和颈部肌肉群造成损伤。人在低头时，头部和颈椎可看作一个杠杆，分析以下问题：（1）请在图中画出人体头部所受重力的示意图。（2）人在低头过程中，头部重力的力臂增大（选填“增大”或“减小”）；颈部肌肉群对后颅向下的拉力增大（选填“增大”或“减小”），若将拉力看作动力，这是一个费力杠杆；头部向下弯曲角度增大，颈椎所受的压力增大。（3）结合以上分析，给出一条保护颈椎健康的合理建议。【答案】（1）；（2）增大；增大；费力；压力；（3）不要长时间低头，保持眼睛和书本之间的距离；端正坐姿说明：合理即可得。【解答】解：（1）重力的方向竖直向下，作用点画在重心上，如图所示：（2）头部模型相当于简单机械中的杠杆；根据杠杆平衡条件GL1＝FL2，重力的方向竖直向下，当低头角度变大时，重力的力臂L1变大，L2不变，故拉力F变大；若将拉力看作动力，动力臂小于阻力臂，这是一个费力杠杆；头部向下弯曲角度增大，拉力变大，相当于支点的颈椎所受的压力增大。（3）为了保护颈椎健康，不要长时间低头看手机（或适当抬高手机屏幕，减小低头角度或低头看书久了应适当抬头，以缓解颈椎承受的压力）。故答案为：（1）；（2）增大；增大；费力；压力；（3）不要长时间低头，保持眼睛和书本之间的距离；端正坐姿说明：合理即可得。七．动滑轮及其工作特点（共3小题）31．（2023•菏泽）用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体，如图所示。已知水平拉力为F，物体受到地面的摩擦力为f，物体移动的距离为s。下列说法正确的是（）A．重力做功数值为Gs B．拉力做功数值为Fs C．摩擦力做功数值为fs D．使用此滑轮既省力又省功【答案】C【解答】解：A．物体在重力方向没有移动距离，重力做功数值为0，故A错误；B．由2段绳子与动滑轮相连，物体移动的距离为s，拉力移动距离则s拉＝2s，拉力做功数值为W＝Fs拉＝2Fs，故B错误；C．摩擦力做功数值为fs，故C正确；D．任何机械都不省功，使用此滑轮可省力，但不省功，故D错误。故选：C。32．（2022•黔西南州）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8N；用这种方法使用滑轮是为了省力。【答案】8；省力。【解答】解：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F′＝2F＝2×4N＝8N；动滑轮可以省一半的力，但不可以改变动力方向。故答案为：8；省力。33．（2021•宁波）反思是一种良好的学习品质。（1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。（2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。【答案】（1）小宁的想法不正确。若硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；（2）条件：物重G大于动滑轮重G动。使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F＝（G+G动），若拉力F＜G，即：（G+G动）＜G，所以，G＞G动。【解答】解：（1）F1与F2必须是一个为使杠杆绕支点转动的动力，另一个为阻碍杠杆转动的阻力，然后满足F1L1＝F2L2的条件杠杆才平衡，则杠杆一定保持静止状态或匀速转动；硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；（2）使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F＝（G+G动），若拉力F＜G，即：（G+G动）＜G，所以，G＞G动，即：使用动滑轮匀速提升物体，满足竖直向上的拉力F小于物重G的条件是：物重G大于动滑轮重G动。答：（1）小宁的想法不正确。若硬棒AB上施加两个力F1和F2使杠杆绕支点转动的方向相同，那么即使满足F1×d1＝F2×d2，则硬棒AB也不能保持静止状态或匀速转动；（2）条件：物重G大于动滑轮重G动。使用动滑轮匀速提升物体时，不计摩擦和绳重，拉力：F＝（G+G动），若拉力F＜G，即：（G+G动）＜G，所以，G＞G动。八．轮轴及其他常见简单机械（共3小题）34．（2022•湘西州）湘西自治州矮寨公路被修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以（）A．省力 B．省距离 C．省时间 D．省能量【答案】A【解答】解：山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路，而盘山公路是变形的斜面，根据功的原理Gh＝Fs可知，斜面增大长度可以减小车辆向上行驶的牵引力。故选：A。35．（2022•鄂尔多斯）使用下列机械时，用大小相等的拉力F，能提起最重货物的是（不计机械自重和摩擦）（）A．B．C．D．【答案】D【解答】解：A中是定滑轮，使用它不省力，故G1＝F，B中是动滑轮，使用它可以省一半的力，故G2＝2F，C中是杠杆，设每一小格的长度为L，根据杠杆平衡条件可知，G3•2L＝F•3L，解得G3＝F，D中是轮轴，可等效为杠杆，则G4•r＝F•3r，故G4＝3F。通过比较可知G4最大。故选D。36．（2022•甘肃）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斜面（选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”）；属于省力（选填“省力”、“费力”或“省功”）机械。【答案】斜面；省力。【解答】解：图中是生活中常见的斜坡，斜坡相当于简单机械中的斜面，使用它可以省力。故答案为：斜面；省力。九．滑轮组的设计与组装（共3小题）37．（2023•常州）用滑轮组提升物体如图，请画出最省力的绳子绕法。【答案】见试题解答内容【解答】解：n为奇数时，承担物重的有3段绳子，此时最省力，根据奇动偶定，绳子的固定端在动滑轮上，如图所示：。38．（2023•武威）如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力的滑轮组。【答案】如图见解答。【解答】解：由图可知，小亮站在地面上，要想运用滑轮组将装修材料运输到楼上，拉力方向向下，一个动滑轮最多绕三股绳子，所以要从动滑轮的上挂钩绕起，依次绕过下面的定滑轮、动滑轮和上面的定滑轮，如图所示：39．（2023•哈尔滨）小丽学习了滑轮的知识后，想利用滑轮组设计一个升降装置，自己把物体吊上楼来，请你画出最省力的绕线方式和物体所受重力的示意图。【答案】【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，图中只有一个定滑轮和一个动滑轮，最多只能有3股绳子，所以绳子要系在动滑轮上面的挂钩上，依次向外绕线，如图所示；过物体的重心，作竖直向下的重力G，如图所示：一十．有用功和额外功（共3小题）40．（2022•宜宾）小洪在一次劳动中，欲将重为600N的货物搬到距地面2m高的平台上。他用长为4m的木板搭成斜面如图，并用沿着斜面向上大小为400N的力将货物匀速从底端推到顶端，小洪在该过程中做的有用功为1200J，斜面起到了省力（选填“省力”或“省功”）的作用。【答案】1200；省力。【解答】解：小洪在该过程中做的有用功为：W有＝Gh＝600N×2m＝1200J；物体的重力G＝600N，沿斜面的推力F＝400N，F＜G，所以斜面是一种省力的简单机械。故答案为：1200；省力。41．（2023•郴州）如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在F＝2.5N的拉力作用下，物体上升了1m，则拉力做的有用功是10J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为3J。【答案】10；3。【解答】解：拉力做的有用功：W有＝Gh＝10N×1m＝10J，由图可知每个动滑轮中吊起动滑轮绳子的股数n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝23×1m＝8m，则力F做的功：W总＝Fs＝2.5N×8m＝20J；总的额外功为：W额＝W总﹣W有＝20J﹣10J＝10J，提起动滑轮所做的额外功：W动额＝G动h1+G动h2+G动h3＝1N×1m+1N×2m+1N×4m＝7J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为：W摩擦额＝W额﹣W动额＝10J﹣7J＝3J。故答案为：10；3。42．（2023•安徽）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。（1）做的有用功；（2）该装置的机械效率。【答案】（1）做的有用功是1.8J；（2）该装置的机械效率为75%【解答】解：（1）克服物体重力做的有用功：W有＝Gh＝6N×0.3m＝1.8J；（2）弹簧测力计的示数大小即为拉力大小，故拉力做的总功：W总＝Fs＝4N×0.6m＝2.4J，该装置的机械效率：η＝＝75%。答：（1）做的有用功是1.8J；（2）该装置的机械效率为75%。一十一．机械效率的计算（共3小题）43．（2023•陕西）某重物的质量为80kg，体积为0.05m3，则该重物的密度为1600kg/m3，该重物放在水平地面上时，与地面的接触面积为0.025m2，则它对地面的压强为3.2×104Pa。工人用如图所示的滑轮组将该重物竖直向上匀速提升5m，用时50s，此过程中重物上升的速度是0.1m/s。若增大提升重物的质量，该滑轮组的机械效率将变大。（g取10N/kg）【答案】1600；3.2×104；0.1；大。【解答】解：该重物的密度＝＝1600kg/m3；重物对水平地面的压力F＝G＝mg＝80kg×10N/kg＝800N，重物对水平地面的压强p＝＝＝3.2×104Pa；重物上升的速度＝＝0.1m/s；影响滑轮组提升重物时的机械效率的因素有重物的重力大小、动滑轮重力大小、绳子重力、绳子与轮的摩擦力。当其它因素不变时，物重越大，有用功越大，而额外功不变，由可知，机械效率η变大。故答案为：1600；3.2×104；0.1；大。44．（2023•泰安）如图所示的滑轮组在10s内将200N的重物匀速提升3m，滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，拉力F的功率为75W。【答案】75。【解答】解：拉力做的有用功：W有＝Gh＝200N×3m＝600J，由η＝×100%可知，拉力F做的总功：W总＝＝＝750J，拉力F做功的功率：P＝＝＝75W。故答案为：75。45．（2023•凉山州）邛海湿地公园湖边的一个圆台形花岗石墩（形状如图甲）不慎落入1.9m深的湖底，该石墩的上表面积为0.9m2，下表面积为0.4m2，高为0.9m，质量为1.482t。工人师傅用起重机将其匀速吊出水面，起重机的功率为440W。石墩从刚好脱离湖底上升到上表面与水面相平共耗时50s（如图乙）。花岗石密度ρ石＝2.6×103kg/m3，不考虑石墩在水中运动受到的阻力。求：（1）石墩的体积；（2）石墩上升过程中，起重机的效率；（3）若起吊前石墩与平整的湖底紧密接触（如图丙），湖底对石墩的支持力。【答案】（1）石墩的体积为0.57m3；（2）石墩上升过程中，起重机的效率为41%；（3）湖底对石墩的支持力为1.672×104N。【解答】解：（1）根据ρ＝可知，石墩的体积为V＝＝＝0.57m3；（2）石墩受到的浮力为：F浮石＝ρ水gV排石＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.57m3＝5700N；石墩上升过程中，起重机的拉力所做的有用功为：W有＝（G﹣F浮石）h＝（1.482×103kg×10N/kg﹣5700N）×（1.9m﹣0.9m）＝0.912×104J；起重机做的总功为：W总＝Pt＝440W×50s＝2.2×104J；则起重机的效率为：η＝×100%＝×100%≈41%；（3）由于起吊前石墩与平整的湖底紧密接触，根据石墩形状可知，石墩受到的浮力为：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.57m3﹣0.4m2×0.9m）＝2100N；石墩重力：G＝mg＝1.482×103kg×10N/kg＝1.482×104N；石墩圆柱形部分产生的压力为：F压＝p水S＝ρ水ghS下＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m×0.4m2＝4000N；石墩对湖底的压力：F压＝G+F水﹣F浮＝1.482×104N+4000N﹣2100N＝1.672×104N，由于力的作