简单机械-2025年天津中考物理复习专练（解析版）

重难点06简单机械

考点2025考向预测

杠杆、滑轮和滑轮组、机械杠杆五要素及作图、杠杆的平衡条件的应用、三种杠杆的辨析及应用、探

效率究杠杆平衡条件、定滑轮的特点、动滑轮的特点、滑轮组的一些关系、连

接滑轮组的作图、机械效率的含义、滑轮及滑轮组的机械效率的计算、斜

面等机械的机械效率的相关计算、测量滑轮或斜面的机械效率等

重难诠释

【知识必备】

1.杠杆

（1）定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。

（2）五要素一一组成杠杆示意图。

支点杠杆绕着转动的点。用字母。表示

动力使杠杆转动的力。用字母B表示

阻力阻碍杠杆转动的力。用字母F?表示

动力臂从支点到动力作用线的距离。用字母L表示

FiF2,

阻力臂从支点到阻力作用线的距离。用字母b表示

（3）研究杠杆的平衡条件：

结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是：动力X动力臂=阻力X阻力臂。

写成公式：FILI=F2L2

（4）应用：

省力杠杆L1>L2,F1VF2省力费距离撬棒、侧刀、动滑轮、轮轴、羊角

锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀

费力杠杆LKL2,Fl>Fz费力省距离人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆

不省力、不省距离，能改变力的方向

等臂杠杆LI=L2,FI=F2天平

2.滑轮

定滑轮动滑轮

Z///7

Fa】iF1

定义中间的转轴固定不动的滑轮和重物一起移动的滑轮

实质定滑轮的实质是：等臂杠杆动滑轮的实质是：动力臂为阻力臂2倍的省力

杠杆

特点使用定滑轮不能省力但是能改变动力的方向使用动滑轮能省一半的力，但不能改变动力的

方向

关系对理想的定滑轮（不计轮轴间摩擦）F=G理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）

则:F=G/2

绳子自由端移动距离SF（或速度VF）=重物移动

的距离Sc（或速度VG）不计绳重和摩擦则拉力F=（G物+G动）/2

绳子自由端移动距离SF（或VF）

绳子自由端移动距离SF（或VF）=2倍的重物移动

的距离Sc（或V6）

（3）滑轮组

①定义：定滑轮、动滑轮组合成滑轮组。

②特点：使用滑轮组既能省力又能改变动力的方向

③理想的滑轮组（不计轮轴间的摩擦和动滑轮的重力）拉力：F=G/n„

若不计绳重和摩擦，则拉力F=（G物+G动）/n；绳子自由端移动距离SF（或v0=n倍的重物移动的距离&（或vG）

3.机械效率

（1）有用功和额外功

①有用功：在使用机械做功时，人们必须做的且对人们有用的功，叫做有用功，用W有表示，大小等于不用

机械直接对物体做的功。

②额外功：在使用机械做功时，人们不需要但又不得不做的功，叫做额外功，用W额表示。

③总功：有用功与额外功的总和，叫做总功，用W总表示。W总=亚有+川额。

（2）机械效率

①物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率，用n表示。

②计算公式：

③物理意义：机械效率的高低反映了使用机械时有用功在总功中所占比例的大小，比例越大，机械效率越

高，机械的性能越好，对节能减排、提高经济效益有重要意义。机械效率是机械做功性能好坏的重要标志。

④机械效率的影响因素：

影响因素：主要有摩擦、机械自重及物重等。

提高方法：尽量减小摩擦、减轻机械自重、适当增大物重等。

【重难解读】

1.杠杆

（1）杠杆力臂的画法一一找点、二画线、三作垂线段

①首先在杠杆的示意图上，确定支点a

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。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，在旁边标上字母人或人分别表示动力臂或阻力臂。

（2）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。

（3）判断省力、费力杠杆的方法：根据杠杆平衡条件，要判断一杠杆是否省力，关键在于判断动力臂和阻

力臂的长短关系，所以首先应找准支点，并明确动力和阻力，然后过支点作动力臂和阻力臂，最后再根据

动力臂和阻力臂的长短关系判断是省力杠杆还是费力杠杆。动力臂比阻力臂长的杠杆省力，动力臂比阻力

臂短的杠杆费力。

2.滑轮的组装

“奇动偶定”：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〃为偶数，固定端位于定滑轮的框架上

3.功率、机械效率辨析

机械效率功率

定义有用功跟总功的比值。功与时间之比。

表达式n=W有/W总P=W/t

有用功、总功功W、完成功所用

相关因素

时间t。

学位无单位，用百分数表示。瓦(W)

表示机械性能的好坏。表示物体做功的

物理意义

快慢。

结论机械效率与功率之间没有直接的关系。

4.机械效率常用公式

公式：Y，=率

=Gh

斜面：匚

定滑轮：Gh_QiG

”一芯=五=丁

动滑轮：联嗡=售=之

F2h2F

滑轮组联G芯h=Gh,=*

限时提升练,8（建议用时：40分钟）

1.（2024天津和平一模）如图所示，生活中经常使用的工具都是杠杆，其中属于费力杠杆的是（

【答案】C

【解析】A.瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；

B.钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；

C.银子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符合题意；

D.独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。

故选Co

2.（2024天津河西二模）如图所示，筷子发源于中国，是华夏饮食文化的标志之一。使用筷子时虽然费力

但能省距离。如图所示的简单机械在使用中也能省距离的是（）

B.赛艇的船桨

D.II剪铁片剪刀

UU

【答案】B

【解析】A.剪钢丝钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故A不符合题意;

B.赛艇的船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆,费力但省距离，故B符合题意;

C.自行车手闸在使用过程中,动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故C不符合题意;

D.剪铁片剪刀在使用过程中,动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力但费距离，故D不符合题意。

故选Bo

3.（2024天津和平二模）中医药文化是中华民族悠久历史文化的重要组成部分，如图是用切刀将黄苗切片

的示意图，小明在切刀的“点施加作用力、将切刀〃点下方的黄苗切断，下图能正确表示切刀工作示意图

的是（）

【答案】C

【解析】据图可知，当切黄茜时，其会绕着切刀右边的固定点转动，即为支点，所按压的那一点，即动力

作用点，方向向下；而黄黄对切刀有一个向上的阻力，该点就是阻力作用点，阻力的方向是向上的，故ABD

不符合题意，C符合题意。

故选Co

4.（2023天津部分区一模）用如图所示的指甲剪剪指甲时，其中以。为支点的杠杆48。属于（）

A.费力杠杆B.等臂杠杆C.省力杠杆D.省功杠杆

【答案】C

【解析】用图示指甲剪剪指甲时，手在/点向下施力，阻力作用在8点，绕。点转动，。点为支点。此时动

力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意，ABD不符合题意。

故选Co

5.（2023天津和平三模）如图是用撬棒撬石头的情景，石头对杆的阻力作用点距。点0.2m,杆长1m,阻

力大小是100N,则如图绕支点。将石头撬起所用的力为（）

A.20NB.25NC.500ND.400N

【答案】B

【解析】石头对杆的阻力作用点距。点0.2m,杆长1m,则动力作用点距。点0.8m,由几何关系可知

-_0.2m_1

L10.8m4

杠杆受到的阻力后100N,根据杠杆平衡条件尸F式河得

F.=2工」X1OON=25N

A4

故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

6.（2024天津南开二模）如图所示的等刻度均匀杠杆保持水平平衡，若测力计示数为4牛，则一个重为2

C./点D.4点

【答案】D

【解析】弹簧测力计竖直向上用力，使杠杆逆时针转动，如果钩码挂在杠杆的左端，会使杠杆逆时针转动,

所以钩码要挂在杠杆的右端。根据杠杆平衡原理，因为

F11^F212

假设杠杆的每一个小格代表1cm,则

4NX2cm=2NX/z

故，尸4cm,故钩码要挂在A点。

故选D。

7.（2024天津河东一模）如图所示,始终保持杠杆水平平衡，将弹簧测力计由位置a缓慢地移到位置b,

A.不断减小B.不断增大

C.先减小，然后增大D.先增大，然后减小

【答案】B

【解析】根据题意可知，当弹簧测力计在a位置时，力臂刚好在杠杆上，且最大；当弹簧测力计在6位置

时，力臂是从。点到力的作用线的距离，动力臂减小，根据耳4=可得，拉力大小是

4

因为重力。及其力臂4都不变，当拉力的力臂4减小时，拉力/增大，即将弹簧测力计由位置a缓慢地移到

位置6,测力计的读数将不断增大，故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

8.（2024天津南开一模）如图所示中的剪刀剪纸时的机械效率为80%,这表示（）

A.若作用在剪刀上的动力做功1J,则有0.2J的功用于剪纸

B.若作用在剪刀上的动力做功1J,则有0.8J的功用于剪纸

C.若作用在剪刀上的动力做功1J,则有1J的功用于剪纸

D.若作用在剪刀上的动力做功1J,则有Q8J的功用于克服额外阻力

【答案】B

【解析】根据

/7=x100%=------SI_x100%

强吗用+%外

可知，剪刀剪纸时的机械效率为80%,若作用在剪刀上的动力做功1J,即总功为1J,则有1JX8O%=O.8J用

于剪纸，有1J-O.8J=O.2J的功用于克服额外阻力。故ACD不符合题意，B符合题意。

故选Bo

9.（2023天津河北二模）如图所示，用412N的拉力竖直向上匀速提升木块，2s内木块升高的高度为0.1m,

木块重力R30N,下列判断正确的是（）

A.拉力厂做功为1.2JB.滑轮组做的有用功为9J

C.滑轮组机械效率为83.3%D.拉力厂做功的功率为0.6W

【答案】C

【解析】AB.滑轮组做的有用功为

/-67F30NX0.lm=3J

由图可知，动滑轮上的绳子段数厅3,则绳端的移动距离

于〃7F3左3X0.lm=0.3m

拉力尸做功为

『所展12NX0.3m=3.6J

故AB错误;

C.机械效率

=*100%=—x100%。83.3%

%.3.6J

故C正确;

D.拉力尸做功的功率

P=^=—=1.8W

2s

故D错误。

故选C。

10.（2024天津滨海新区一模）小明在做手工时，用如图所示的尖嘴钳来剪断长铁丝。当小明握住______（选

填或"B”）处时，更容易剪断铁丝，其原因是o

B

【答案】B6处的动力臂比/处的动力臂大，更省力

【解析】［1］［2］当手握住/处和6处，在4处和8处的区别是距离支点的距离不同，与/处相比8处的动

力臂更大，根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大越省力，则6处更容易剪断铁丝。

11.（2024天津武清三模）项目建设中，工人运送一个重100N的物体，用一个动滑轮提起它时，所用拉力

为60N,5s内物体上升4m。此过程中，拉力做的有用功为J,拉力做功的功率为W。

（不计摩擦及绳子自重）

【答案】40096

【解析】［1］拉力做的有用功为

%用=Gh=WONx4m=400J

［2］绳子自由端移动的距离为

s=〃/?=2x4m=8m

拉力做的功为

%=Fs=60Nx8m=480J

拉力做功的功率为

%480J内7

PD==------=96W

t5s

12.（2023天津河西二模）图是工人用撬棒撬起石块的情景，。是支点，若动力臂是阻力臂的5倍，则工

人用50N的力能撬起重为N的石块;在动力方向不变的情况下，该工人想用更小的力撬起石块,

那么他的手应该向（选填“远离”或“靠近”）支点。的方向移动。（杠杆的自重及摩擦

不计）

【答案】250远离

【解析】［1］根据杠杆平衡条件可得

FX51

用=刃2=12

当

R=5ON

可得

月=250N

［2］在动力方向不变的情况下，该工人想用更小的力撬起石块，应该增大动力臂，故他的手应该向远离支点

。的方向移动。

13.（2024天津南开三模）如图所示，将重力为G的物体匀速提升为，拉力的大小为凡在此过程中所作的

额外功大小为,用这个滑轮组提升重力为2G的物体时，该滑轮组的机械效率（选填

“变大”“变小”或“不变”）。（不计绳重和摩擦）

\\\\\\\\

【答案】3Fh-Gh变大

【解析】［1］不计绳重和摩擦，由题意可知，物体上升的高度为友此过程中所做的有用功为例有=仍，由图

中可知，动滑轮上有三股绳子承重，则此过程所做的总功为

W.B=Fs=3Fh

故在此过程中所作的额外功大小为

W额=Q-F#=3Fh-Gh

［2］由题意可得，该滑轮组的机械效率为

%用+%一G/z+G动打一G+G动i+&

G

提升的物体重力越大，滑轮组的机械效率越大，故用这个滑轮组提升重力为2G的物体时，该滑轮组的机械

效率变大。

14.（2023天津滨海新区一模）某建筑工地上，工人用图示的动滑轮将重450N的物体匀速竖直提升了6m,

若已知动滑轮此时的机械效率为90%,则工人提升重物所做的有用功是J,总功是J0

【答案】27003000

【解析】［1］工人提升重物所做的有用功

『卢加450NX6m=2700J

［2］已知机械效率，则总功

15.（2024天津部分区二模）图为探究杠杆平衡条件时的某次实验情形，在/点挂4个钩码，若使杠杆在

水平位置仍保持平衡，需要在6点挂个钩码；若在46两处分别再挂上一个钩码，杠杆（选

填“能”或“不能”）在水平位置继续保持平衡。

A［\oB

-Q-<।।।・i।।।t-Q-

【答案】3不能

【解析】［1］设一个钩码的重力为G,杠杆一个小格代表/，根据杠杆平衡条件EL=£〃得

4GX3L=nGX4L

解得炉3,即需要在8点挂3个钩码。

［2］在46两处分别再挂上一个钩码后，杠杆的左端

EL=(4G+©X3G15位

杠杆的右端

FMGG+CX4L=166Z

因为FL<FL,所以杠杆不能在水平位置继续保持平衡。

16.（2024天津河北一模）如图所示，工人用滑轮组吊起质量为50kg的箱子，动滑轮的重力为100N,箱

子10s内被匀速竖直提升了2m,不计绳重和摩擦，g取10N/kgo

（1）求绳子自由端移动的距离；

（2）求绳子自由端移动的速度；

（3）求工人施加的拉力。

【答案】（1）4m；（2）0.4m/s；（3）300N

【解析】解：（1）由图知道，滑轮组有两股绳子承担物重，TF2,绳子自由端移动的距离

s=nh=2X2m=4m

（2）绳子自由端移动的速度

s4m八/,

v=—=----=0.4m/s

t10s

（3）箱子的重力

G=mg=50kgX10N/kg=500N

不计绳重和摩擦，工人施加的拉力

尸=1（6+6动）=3乂（500N+100N）=300N

答：（1）绳子自由端移动的距离为4m；

（2）绳子自由端移动的速度为0.4m/s；

（3）工人施加的拉力为300为

17.（2024天津南开二模）在建筑工地，电动机利用滑轮组提升水泥，如图所示。电动机用30s的时间,

将4000N的水泥匀速提升6m,电动机牵引绳子的拉力户为2400N。吊篮和绳子的质量忽略不计。求：

（1）拉力尸做功的功率；

（2）滑轮组的机械效率（百分号前保留1位小数）。

【答案】(1)960W；(2)83.3%

【解析】解：（1）由图可知，动滑轮上提升重物的绳子的股数为炉2,绳子自由端移动的距离为

s=27F2X6m=12m

绳子自由端移动的速度为

S12m_..

-----=0.4m/s

v绳子=730s

拉力尸做功的功率为

=’=bu绳子=2400Nx0.4m/s=960W

（2）滑轮组的机械效率为

_Gh_GhG4000N

7=x100%«83.3%

IF2x2400N

答：（1）拉力方做功的功率960W；

（2）滑轮组的机械效率为83.3%。

18.（2020天津河西二模）如图所示，在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小程同学用3N的拉力缓慢匀

速拉动绳子自由端，使钩码在4s内升高0.1m。已知每个钩码受到的重力为2N。求：在此过程中

（1）拉力的有用功率；

（2）拉力做的总功；

（3）滑轮组的机械效率。

【答案】(D0.15W；(2)0.9J；(3)66.7%

【解析】解：(1)三个钩码的总重力

G=2NX3=6N

拉力做的有用功

%用=G/z=6Nx0.1m=0.6J

拉力的有用功率

与用=犀=㈣=0.15W

有用t4s

(2)由图知，〃=3,拉力端移动的距离

s=Mz=3xO.lm=O.3m

拉力做的总功

唉=f\=3Nx0.3m=0.9J

(3)滑轮组的机械效率

n=X100%=—x100%-66.7%

%0.9J

答：(1)拉力的有用功率为0.15W；

(2)拉力做的总功为0.9J；

(3)滑轮组的机械效率为66.7%。

19.(2024天津河西二模)如图所示，工人用滑轮组提升重物，已知物重G=1000N,动滑轮重G动=200N。

在工人拉力尸作用下，重物匀速上升，30s达到规定高度6nl处。不计绳重和机械之间的摩擦。求：

(1)拉力做功的功率；

(2)滑轮组的机械效率。

【答案】(1)240W；(2)83.3%

【解析】解：(1)有用功为

%=G物〃=1000Nx6m=6000J

额外功为

%=G*=200Nx6m=1200J

总功为

%=%十%=6000J+1200J=7200J

拉力做功的功率为

尸=町=必犯=240W(2)滑轮组的机械效率

/30s

V=上x100%=/100%a83.3%

Wa7200J

答：（1）拉力做功的功率为240W；

（2）滑轮组的机械效率为83.3%。

20.（2024天津河东一模）如图所示滑轮组，工人师傅利用它站在地面上用150N的拉力向下拉绳，提升重

为240N的物体，物体在10s内匀速上升1m。不计绳重和摩擦，请解答下列问题：

（1）请在图中画出该滑轮组的绕线；

（2）拉力的功率；

（3）滑轮组的机械效率。

【答案】（1）(2)30W；(3)80%

【解析】解：（1）工人师傅利用它站在地面上用150N的拉力向下拉绳，所以，该滑轮组的绕线如图所示:

（2）由（1）可知，承担物重绳子的股数是

n=2

不计绳重和摩擦，拉力做的总功为

卬总=»=下泌=150Nx2xIm=300J

拉力的功率为

300J

P==30W

10s

（3）拉力做的有用功为

W^=Gh=240Nxlm=240J

该滑轮组的机械效率为

%240J

上=—^x100%=80%

300J

答：（1）见解析：

（2）拉力的功率30W；

（3）滑轮组的机械效率80%。

21.（2024天津东丽一模）水平地面上放着重为100N的正方体物块，现用斜面将其由底端匀速拉到顶端,

如图所示，已知平行于斜面的拉力为60N,物体移动的距离为2m,升高1m,求:

（1）斜面的机械效率；

（2）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。

【答案】（1）83.3%；（2）10N

【解析】解：（1）拉力做的有用功

%用=Gh=WONx1m=100J

拉力做的总功

%=丹=60Nx2m=120J

斜面的机械效率

77=-^3-x100%=xlOO%283.3%

叫120J

（2）克服摩擦力所做的额外功

物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小

f==—=IQN

s2m

答：（1）斜面的机械效率为83.3如

（2）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小为10N。

22.（2024天津河东一模）如图所示的实验装置，斜面长£=2m,高质0.5m,秒表每格Is,重为IN的小车

在沿斜面方向、大小为0.3N的拉力/作用下，从底端匀速到达顶端（指针转动未超过一周）。求：

（1）拉力的功率；

（2）斜面的机械效率；

（3）斜面受到的摩擦力。

〃=0.5米

【解析】解：(1)已知40.3N,Z=2m,拉力所做的功为

%=/3).3NX2m=0.6J

秒表的指针转动了5个格，做功所需要的时间为

i=5Xls=5s

拉力的功率为

P=^=—=0.12W

t5s

(2)拉力做的有用功为

F^C/FINXO.5m=0.5J

斜面的机械效率为

„=^xlOO%=—x100%«83.3%

W&0.6J

(3)额外功为

犷后忆仁犷/Q.6J-0.5J=0.1J

由伊行〃可得，斜面受到的摩擦力为

六号受3N

答：(1)拉力的功率为0.12肌

(2)斜面的机械效率为83.3%；

(3)斜面受到的摩擦力为0.05N。

23.(2024天津和平三模)在测量滑轮组机械效率的实验中，用如图所示的滑轮组先匀速提升重为G,的物

体，额外功与有用功之比为1：3；再匀速提升重为&的物体，先后两次滑轮组提升物重之比为1：3；若不

计绳重和摩擦，求：

c1)先后两次绳端拉力之比E：F?；

(2)先后两次机械效率之比”/：

【答案】（1）2：5；（2）5：6

【解析】解：（1）不计绳重及摩擦时，额外功为

犷额=G或h

有用功为

/）=G力额外功与有用功之比为1：3,即

片转外」先后两次滑轮组提升物重之比为「3,即

5」

G23

故

3：。：G劫=3：9：1

由受力