中考物理简单机械专题试题汇编

中考物理简单机械专题试题汇编一、引言简单机械是初中物理力学部分的重要组成，也是中考物理的核心考点之一。它不仅与日常生活紧密相连，更是培养学生分析问题、解决问题能力的重要载体。本专题汇编旨在通过对杠杆、滑轮、斜面等简单机械的核心知识点梳理，并辅以典型例题解析，帮助同学们巩固基础，掌握解题方法，提升应试能力。二、核心知识点回顾在深入试题之前，我们先来回顾一下简单机械的核心概念与规律，这是解决一切相关问题的基础：1.杠杆：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。*支点（O）：杠杆绕着转动的固定点。*动力（F₁）：使杠杆转动的力。*阻力（F₂）：阻碍杠杆转动的力。*动力臂（L₁）：从支点到动力作用线的垂直距离。*阻力臂（L₂）：从支点到阻力作用线的垂直距离。*杠杆平衡条件（杠杆原理）：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F₁L₁=F₂L₂。*杠杆的分类：省力杠杆（L₁>L₂，F₁<F₂，费距离）、费力杠杆（L₁<L₂，F₁>F₂，省距离）、等臂杠杆（L₁=L₂，F₁=F₂，不省力也不省距离）。2.滑轮：周边有槽，能绕轴转动的小轮。*定滑轮：轴固定不动的滑轮。实质是等臂杠杆，不省力，但能改变力的方向。*动滑轮：轴随物体一起移动的滑轮。实质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆，能省一半力，但不能改变力的方向，且费距离（不计动滑轮重力和摩擦时）。*滑轮组：定滑轮和动滑轮组合而成。既能省力，又能改变力的方向（根据绕线方式而定）。省力情况取决于承担物重的绳子段数（n），不计动滑轮重力和摩擦时，拉力F=G/n；考虑动滑轮重力时，拉力F=(G+G动)/n。3.斜面：一种省力的简单机械。在不考虑摩擦时，FL=Gh，即斜面长是斜面高的几倍，拉力就是物重的几分之一。三、典型例题解析（一）杠杆例题1（选择题）：下列工具在使用过程中，属于省力杠杆的是（）A.筷子B.钓鱼竿C.羊角锤拔钉子D.镊子答案：C解析：判断杠杆类型的关键是比较动力臂和阻力臂的大小。羊角锤拔钉子时，其支点位于锤柄与接触面的接触点，动力作用在锤柄末端，阻力作用在钉子上。此时动力臂远大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力小于阻力，因此是省力杠杆。而筷子、钓鱼竿、镊子在使用时，动力臂均小于阻力臂，属于费力杠杆，目的是省距离。例题2（填空题）：如图所示，轻质杠杆OA可绕O点转动，在A点施加一竖直向下的力F，使杠杆在水平位置平衡。若将力F的方向改为沿虚线方向施加，要使杠杆仍在水平位置平衡，则力F的大小将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。答案：变大解析：当力F竖直向下时，其力臂为OA的长度。当力F改为沿虚线方向时，动力的作用线发生了变化，此时从支点O到该力作用线的垂直距离（即新的动力臂L₁'）变小了。由于阻力（如杠杆自身重力或A点悬挂重物的重力）和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂，L₁减小，为了保持平衡，F₁必须变大。例题3（作图题）：如图所示，是用羊角锤拔钉子的示意图。请在图中画出：（1）阻力F₂的示意图；（2）动力F₁的力臂L₁。答案：（作图略，需体现以下要点）（1）阻力F₂作用在钉子上，方向竖直向下。（2）从支点O向动力F₁的作用线作垂线，垂线段的长度即为动力臂L₁。解析：作图题首先要明确相关要素。阻力是钉子对锤子的阻碍作用，方向与钉子被拔出的方向相反，即竖直向下。力臂的画法严格遵循“从支点作力的作用线的垂线”这一原则，并用大括号或带箭头的线段标明，同时标上字母L₁。例题4（计算题）：一根轻质杠杆，在左右两端分别挂有质量为m₁=2kg和m₂=5kg的物体时，杠杆在水平位置平衡。已知左端物体到支点的距离为0.5m，求右端物体到支点的距离。（g取10N/kg）答案：0.2m解析：已知：m₁=2kg，m₂=5kg，L₁=0.5m，g=10N/kg。求：L₂。解：根据杠杆平衡条件F₁L₁=F₂L₂。左右两端的力分别为物体的重力：F₁=G₁=m₁g=2kg×10N/kg=20NF₂=G₂=m₂g=5kg×10N/kg=50N则：L₂=F₁L₁/F₂=(20N×0.5m)/50N=0.2m。答：右端物体到支点的距离为0.2m。（二）滑轮与滑轮组例题5（选择题）：关于定滑轮和动滑轮，下列说法正确的是（）A.定滑轮的实质是等臂杠杆，既不省力也不省距离B.动滑轮的实质是费力杠杆，省力但费距离C.使用定滑轮提升重物时，绳子自由端移动的距离大于重物上升的距离D.使用动滑轮提升重物时，若不计摩擦，拉力大小一定是物重的一半答案：A解析：定滑轮实质是等臂杠杆，A选项正确。动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆，能省力但费距离，故B错误。使用定滑轮不省距离，绳子自由端移动距离等于重物上升距离，C错误。使用动滑轮时，只有在不计动滑轮重力和摩擦，且拉力方向竖直向上时，拉力才约为物重的一半，若考虑动滑轮重力或拉力方向不竖直，该结论不成立，故D错误。例题6（填空题）：如图所示的滑轮组，用它匀速提升重为G的物体。若不计动滑轮重力和摩擦，则拉力F=______G。若实际拉力为F'，且已知动滑轮的重力为G动，则此时滑轮组的机械效率η=______（用题目所给字母表示）。答案：1/3；(G/(3F'))×100%或(G/(G+G动))×100%(取决于是否考虑F'与G动的关系)解析：判断滑轮组省力情况的关键是确定承担物重的绳子段数n。图中（假设为最常见的由一个定滑轮和一个动滑轮组成，绳子从动滑轮挂钩开始绕），有3段绳子承担物重，因此n=3。不计动滑轮重力和摩擦时，F=G/n=G/3。机械效率η=W有/W总×100%。W有=Gh，W总=F's。由于s=nh，所以η=Gh/(F'nh)=G/(nF')×100%=G/(3F')×100%。若用G和G动表示（不计摩擦时），W总=(G+G动)h，则η=Gh/[(G+G动)h]×100%=G/(G+G动)×100%。例题7（作图题）：请在图中用笔画线代替绳子，将两个滑轮组成最省力的滑轮组，用来提升重物。答案：（作图略）最省力的绕法是使承担物重的绳子段数n最多。对于一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，n最大为3（绳子从动滑轮开始绕）。解析：滑轮组的绕线方式决定了省力程度。要达到最省力，应尽可能增加承担物重的绳子段数。通常，“奇动偶定”是一个简单的记忆方法：当n为奇数时，绳子起始端系在动滑轮的挂钩上；当n为偶数时，起始端系在定滑轮的挂钩上。例题8（计算题）：用如图所示的滑轮组（n=3）匀速提升一个重为600N的物体，绳子自由端的拉力为250N。求：（1）此过程中所做的有用功；（2）拉力所做的总功；（3）该滑轮组的机械效率。（假设物体被提升的高度为2m）答案：（1）1200J；（2）1500J；（3）80%解析：已知：G=600N，F=250N，n=3，h=2m。求：W有，W总，η。解：（1）W有=Gh=600N×2m=1200J。（2）绳子自由端移动的距离s=nh=3×2m=6m。W总=Fs=250N×6m=1500J。（3）η=W有/W总×100%=1200J/1500J×100%=80%。答：（1）有用功为1200J；（2）总功为1500J；（3）机械效率为80%。（三）斜面例题9（填空题）：斜面是一种简单机械，使用斜面的好处是可以______。若一个斜面长为L，高为h，不计摩擦，用平行于斜面的力F将重为G的物体匀速推上斜面顶端，则F=______（用G、h、L表示）。答案：省力；Gh/L解析：斜面的特点是省力费距离。在不计摩擦的理想情况下，使用斜面所做的额外功为零，总功等于有用功，即FL=Gh，因此F=Gh/L。由于L>h，所以F<G，达到省力目的。例题10（计算题）：一个工人用平行于斜面的力，把重为800N的货物沿着长5m、高1m的斜面匀速推上顶端。已知斜面的机械效率为80%，求：（1）工人做的有用功；（2）工人做的总功；（3）工人施加的推力。答案：（1）800J；（2）1000J；（3）200N解析：已知：G=800N，h=1m，L=5m，η=80%。求：W有，W总，F。解：（1）W有=Gh=800N×1m=800J。（2）由η=W有/W总×100%得，W总=W有/η=800J/80%=1000J。（3）由W总=FL得，F=W总/L=1000J/5m=200N。答：（1）有用功为800J；（2）总功为1000J；（3）推力为200N。四、备考策略与技巧1.夯实基础，理解概念：对杠杆的五要素、平衡条件，滑轮的特点，斜面的原理等基本概念和规律要深刻理解，这是解题的前提。2.重视作图，规范操作：力臂的画法、滑轮组的绕线是中考常见的作图题型，务必掌握规范的作图方法，明确每一步的依据。3.分析受力，明确关系：在解决力学问题时，准确分析物体的受力情况，找出各力之间的关系（如滑轮组中拉力与物重、动滑轮重、摩擦力的关系）至关重要。4.掌握公式，灵活运用：杠杆平衡条件、机械效率公式、功的公式等要熟练记忆，并能根据题目条件灵活选择和变形运用。注意单位统一。5.联系实际，学以致