三年（2023-2025）广东中考物理真题分类汇编：专题06 功与机械能和简单机械（解析版）

专题06功与机械能和简单机械

1．（2025·广东·中考真题）【新情境新科技】巡检机器人可对高压输电线进行巡检，如图，其相关参数见表。

机器人的电机可切换为电动机或发电机。水平匀速巡检时，蓄电池减少的储能全部用于电机产生的牵

引力做功。当蓄电池储能降至0.1E0时，停止电能输出，巡检终止。下坡巡检时，电机可将重力势能转

化为电能并为蓄电池充电，将能量储存起来。

质量m054kg

4kmh1

最大巡检速度v0

0.2kW·h

蓄电池满电时储能E0

100W

电动机最大输出功率P0

(1)下坡时，发电机利用原理发电；

(2)请完成以下能量转化流程图：

(3)若充满电的机器人保持P0、v0水平巡检1.2h，则巡检路程为km，牵引力为N，蓄

电池储能剩余kW·h；

(4)如图巡检线路，当机器人到达A点时，蓄电池储能为0.95E0。随后机器人先下坡巡检（电机切换为

发电机），后水平巡检（电机切换为电动机），巡检全程速度大小保持不变AB段重力势能减少量为1105J。

充电过程中，重力势能每减少1J，转化为电能并储存在蓄电池中的能量为0.45J。水平阶段机器人所受

阻力大小是重力的0.15倍，则水平阶段匀速巡检的最大路程为m。（g＝10N/kg）

【答案】(1)电磁感应

(2)化学

(3)4.8900.08

(4)8000

【详解】（1）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流，这种现象

叫电磁感应，发电机是利用电磁感应来工作的。

（2）由材料可知，下坡巡检时，电机可将重力势能转化为电能并为蓄电池充电，将能量储存起来，蓄

电池的充电过程，消耗电能转化为化学能，并将化学能储存在蓄电池内。

（3）[1]巡检路程为s=v0t=4km/h×1.2h=4.8km

110

[2]机器人的速度v4km/h4m/sm/s

03.69

P100W

WFsF090N

由PFv得到牵引力为v10

tt0m/s

9

[3]消耗的电能W消=P0t=0.1kW×1.2h=0.12kW·h

蓄电池储能剩余W剩=W-W消=0.2kW·h-0.12kW·h=0.08kW·h

1105J

（4）充电能量0.45J4.5104J1.25102kWh

1J

0.95×0.2kW·h+1.25×10-2kW·h=0.2025kW·h>0.2kW·h

蓄电池能充满电，储存能量为0.2kW·h。

蓄电池可用的能量0.2kW·h-0.1×0.2kW·h=0.18kW·h=6.48×105J

水平阶段机器人所受阻力大小f=0.15G=0.15m0g=0.15×54kg×10N/kg=81N

W6.48105J

水平阶段匀速巡检的最大路程为s8000m

f81N

2．（2023·广东深圳·中考真题）【历史传统文化】如图1是古时劳动人民用工具抬起木料的情景，如图二中

33

已知其中BO:OC1:5，木料的体积为4m3，木块的密度为0.510kg/m。

（1）求木材所受重力？

4

（2）如图2，在B端有一木材对绳子的力F1为110N，当F2为大时，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P10kW，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）2×104N；（2）2×103N；（3）5m

33

【详解】解：（1）木料的体积为4m3，木块的密度为0.510kg/m，则木材所受重力

GmgVg0.5103kg/m34m310N/kg2104N

4

（2）在B端有一木材对绳子的力F1为110N，由杠杆平衡条件可得

F1OBF2OC

由于

BO:OC1:5

则木料刚好被抬起时，力F2大小

FOB1104N1

F12103N

2OC5

（3）提升的功率为P10kW，由

WFs

PFv

tt

得，吊车匀速向上提起木材，拉力等于木料重力，则提升速度

PP10103W

v0.5m/s

FG2104N

吊车在10s内可以将该木料提升的高度

hvt0.5m/s10s5m

答：（1）木材所受重力为2×104N；

3

（2）当F2为2×10N，木料刚好被抬起；

（3）吊车在10s内可以将该木料提升的高度为5m。

考点一．功和功率

1．（2025·广东广州·中考真题）在如图所示的粗糙程度相同的水平冰面上，运动员用水平推力从a点推动冰

壶，经过b点时松手，冰壶到达c点停止运动，由a到b和由b到c的过程中，设冰壶受到的滑动摩擦

力分别为fab和fbc，运动员对冰壶做的功分别为Wab和Wbc，则（）

A．fabfbcB．fabfbc

C．WabWbcD．WabWbc

【答案】B

【详解】AB．由a到b和由b到c的过程中，水平面的粗糙程度相同，冰壶对水平面的压力等于冰壶

的重力，重力相同，所以压力相同，则摩擦力相同，即fabfbc，故A错误，B正确；

＞

CD．由a到b运动员对冰壶做的功WabFsab0，由b到c冰壶脱离了运动员的手，运动员对冰壶不

＞

做功即Wbc0，因此WabWbc，故C错误，D错误。

故选B。

考点二．机械能及其转化

2．（2024·广东广州·中考真题）如图，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过

乙位置，忽略空气的作用力。

位置机械能/J重力势能/J

甲136

乙1210

（1）篮球直径为24.6（选填“mm”、“cm”或“dm”），质量为0.6kg，g取10N/kg，则该篮球

受到的重力为N；

（2）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图；

（3）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞过程损失的机械能为

J，在乙位置时的动能为J。

【答案】cm612

【详解】（1）[1]根据常见物体的长度可知，篮球直径为24.6cm。

[2]根据G=mg可得，该篮球受到的重力为

G=mg=0.6kg10N/kg=6N

（2）[3]忽略空气的作用力，则篮球在乙位置只受重力的作用，重力的方向为竖直向下，因此在篮球的

重心处沿竖直方向画一条竖直向下的有向线段，用G来表示，如图所示

（3）[4]根据表格信息可知，篮球与地面碰撞过程损失的机械能为

E机械=13J-12J=1J

[5]由于机械能等于动能与重力势能之和，所以篮球在乙位置时的动能为

E动=12J-10J=2J

考点三．杠杆

3．（2024·广东·中考真题）如图为某款剪刀的示意图。握住手柄修剪树枝时，剪刀可视为杠杆，该杠杆的特

点是（）

A．省力B．费力C．省功D．省距离

【答案】A

【详解】该剪刀属于杠杆，支点是O点，动力作用在A点，阻力作用在手柄处，使用时动力臂大于阻力

臂，因此是省力杠杆。故C符合题意，ABD不符合题意。

故选C。

4．（2023·广东深圳·中考真题）下列属于费力杠杆的是（）

A．汽车方向盘

B．门把手

C．小白同学家的水龙头

D．雨刮器

【答案】D

【详解】ABC．汽车方向盘、门把手、水龙头属于轮轴，是轮转动带动轴转动，动力臂大于阻力臂，

相当于省力杠杆，故ABC不符合题意；

D．雨刮器属于轮轴，是轴转动带轮转动，故阻力臂大于动力臂，相当于费力杠杆，故D符合题意。

故选D。

5．（2023·广东·中考真题）杠杆在如题图所示位置静止，此时杠杆（选填“是”或“不是”）处于

平衡状态，调节杠杆两端的螺母使杠杆保持水平并静止，此操作可方便测量力臂，原因是此

时。

【答案】是杠杆的重心通过支点，消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响，且此时支点到力的

作用线的距离等于力臂长度

【详解】[1]杠杆在如图所示位置静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡。

[2]调节杠杆两端的螺母使杠杆保持水平并静止时，杠杆的重心通过支点，消除了杠杆自重对杠杆平衡

的影响，且此时支点到力的作用线的距离等于力臂长度。

6．（2025·广东广州·中考真题）图a所示的斜拉桥，可逐步简化成图b、c、d的模型；

、、

(1)以O点为支点，在图d中作出F1F2的力臂l1l2；

(2)为了减小钢索承受的拉力，可适当（选填“升高”“降低”）钢索悬挂点在桥塔上的高度，理由

是：。

【答案】(1)

(2)升高见解析

【详解】（1）力臂是支点到力的作用线的垂直距离；过O点作力F1的作用线的垂线，即为力F1的力臂

l1，过O点作力F2的作用线的垂线，即为力F2的力臂l2，如图所示：

（2）[1][2]阻力不变，阻力臂不变，阻力与阻力臂的乘积不变，为了减小钢索承受的拉力，可增大动力

臂，可适当升高悬挂点在桥塔上的高度，动力臂变大，从而减小钢索承受的拉力。

7．（2025·广东·中考真题）桥梁设计需考虑材料受热膨胀。小明设计实验，探究形状和大小相同、材料不同

的圆柱体金属棒A、B受热伸长量与温度变化量的关系。

(1)初始时金属棒A、B的长度和横截面积均；

(2)如图所示装置可用来测量金属棒受热时微小的伸长量。激光笔固定在杠杆右端，杠杆可在竖直平面

内转动；标尺竖直放置，通过激光点在标尺上移动的距离来反映金属棒的伸长量。

①开始时，将金属棒上端固定并保持竖直，下端轻触杠杆，杠杆和激光束在同一水平直线上，光点在

标尺“0”刻度处。

②加热金属棒，光点会在标尺上向（选填“上”或“下”）移动。用A、B棒进行实验，实验数据

见表。其中，dA、dB分别表示A、B棒在不同温度t时，光点在标尺上的刻度值。

实验序号12345

t/℃25.040.055.070.085.0

01.102.153.264.31

dA/cm

01.733.445.186.89

dB/cm

③分析数据可知：同一根金属棒温度升高越多，伸长量越；温度升高相同时，金属棒（选填“A”

或“B”）的伸长量更大。

(3)金属棒伸长使杠杆转动过程中，阻力臂（选填“变大”“变小”或“不变”）；同一根金属棒伸长

量一定时，为使光点移动距离更大，可采取的做法是（写1种即可）。

【答案】(1)相同

(2)上大B

(3)变小支点向左移动

【详解】（1）由控制变量法可知，探究形状和大小相同、材料不同的圆柱体金属棒A、B受热伸长量与

温度变化量的关系，初始时应控制金属棒A、B的长度和横截面积均相同。

（2）[1]由图可知，加热金属棒，金属棒伸长，杠杆逆时针转动，光点会在标尺上向上移动。

[2]分析数据可知，对于同一根金属棒，例如A棒，从实验序号1到5，温度逐渐升高，dA的值越来

越大，可以得出：同一根金属棒温度升高越多，伸长量越大。

[3]当温度升高相同时，比如从25.0℃升高到70.0℃，A棒的伸长量ΔdA3.26cm0cm3.26cm

B棒的伸长量ΔdB5.18cm0cm5.18cm

因此金属棒B的伸长量更大。

（3）[1]由力臂的定义可知，金属棒伸长使杠杆转动过程中，阻力的方向始终不变，阻力臂变小。

[2]同一根金属棒伸长量一定时，为使光点移动距离更大，由数学知识，可采取的做法是支点向左移动。

8．（2024·广东广州·中考真题）如图甲，质量不计的晾晒架钩在支撑物上，挂上衣服后，晾晒架可看成以O

为支点的杠杆，图乙是其简化图，晾晒架上A、B、C、D四点在同一水平线上。

（1）B、C、D是挂衣处，同一件衣服挂在B时，A点受到的支持力最小，请说明理由：，

若衣服重为3.6N，则此支持力最小值为N；

（2）请在图乙中：①画出B点受到衣服的拉力F，②画出拉力F的力臂l。

【答案】同一件衣服挂在B时，阻力不变，阻力臂最小，动力臂不变，因此动力最小4

【详解】（1）[1]由题意可知，晾晒架可看成一个杠杆，设衣服对晾晒架的作用力为阻力，则支撑物对

晾晒架的作用力为动力，根据杠杆平衡条件

动力×动力臂＝阻力×阻力臂

可知，同一件衣服挂在B时，阻力不变，阻力臂最小，动力臂不变，因此动力最小，即A点受到的支

持力最小。

[2]若衣服重为3.6N，根据杠杆平衡条件可得

G衣服l阻力=F支持l动力

当衣服挂在B时，阻力臂最小，所以此支持力最小值为

0.20m

F支持=3.6N=4N

0.18m

（2）[3]根据题意，B点受到衣服的拉力的方向为竖直向下，由于力臂是支点到力的作用线的距离，因

此反向延长拉力F，画出支点O到拉力F的反向延长线的垂线段，即为拉力F的力臂l。如图所示

9．（2024·广东深圳·中考真题）图甲是飞鸟经过无背索斜拉桥的情景。图乙是其简化的模型，用S表示飞鸟，

用F表示桥塔上端收到钢索的拉力。请帮助亮亮同学在图乙画出：

（1）飞鸟S经水面反射形成的虚像S'

（2）拉力F对应的力臂l（O是支点）

【答案】

【详解】（1）平静的水面相当于平面镜，根据平面镜成的像与物关于镜面对称，作出飞鸟S经水面反

射形成的虚像S'，如下所示：

（2）O是支点，从支点向力的作用线作垂线段即为拉力F对应的力臂l，如下所示：

10．（2025·广东广州·中考真题）跨学科实践小组设计了“测量气球在空气中所受浮力”的实验；

(1)实验过程：

①如图a，用细线穿过自制标尺的O点并悬挂，使其处于水平平衡状态，其中标尺分度值为1mm（图

中毫米刻度线没有画出）；

②将充足气的篮球和套有气针的干瘪气球，固定悬挂在标尺左端距O点为L0的位置；在标尺右端对称

位置悬挂小桶，往桶内装入适量细沙，使标尺处于水平平衡状态。若测得小桶和细沙的总重力为G，

则篮球和气球（含气针）的总重力为；

③把气针插入篮球的气门内，气球随即膨胀，如图b，标尺的（选填“左端”“右端”）向下发生倾

斜，理由是：；

④测量膨胀气球受到的浮力大小；

方法一：在不改变小桶悬挂位置的情况下，（选填“向小桶内添加”“从小桶内取出”）重力为G0的

细沙，使标尺重新处于水平平衡状态，则膨胀气球受到的浮力大小为；

方法二：保持小桶和细沙总重力为G的情况下，移动小桶悬挂的位置，使标尺重新处于水平平衡状态，

此时小桶悬挂位置与O点的距离为L，则膨胀气球受到的浮力大小为；

(2)实验评估：

如图c，如果用钩码替换图a中的小桶和桶内细沙，为了较精准测量膨胀气球受到的浮力大小，采用④

中的哪种方法更合理？简要说明理由。

【答案】(1)G右端左端的气球受到了向上的浮力，导致杠杆左端受到的动力变小，动

力与动力臂的乘积变小，小于右端阻力与阻力与阻力臂的乘积从小桶内取出G0

GL

G-

L0

(2)方法二

【详解】（1）[1]根据杠杆平衡原理可知，动力臂等于阻力臂，故动力等于阻力，故篮球和气球（含气

针）的总重力为G。

[2][3]左端的气球受到了向上的浮力，导致杠杆左端受到的动力变小，动力与动力臂的乘积变小，小于

右端阻力与阻力臂的乘积，故杠杆右端下沉。

[4]由于杠杆右端下沉，在不改变小桶悬挂位置的情况下，可以从小桶内取出重力为G0的细沙，减小阻

力，从而减小阻力与阻力臂的乘积，使杠杆再次达到水平位置平衡。

[5]取出细沙后，动力臂仍然等于阻力臂，故动力仍然等于阻力，故减小的动力等于减小的阻力，即气

球所受的浮力为G0。

F2l2GL

[6]根据杠杆平衡原理可知，杠杆左端受到的动力为F1==G-F浮

l1L0

GL

故浮力的大小为F浮=G-

L0

（2）若用钩码代替沙子和桶，若采用方法一，由于钩码是整数的增加或者减小，无法恰好石杠杆在水

平位置平衡。此时需要采用方法二，通过移动钩码，从而使杠杠在水平位置平衡，通过杠杆平衡计算

浮力。

11．（2025·广东深圳·中考真题）枧枧同学用如图所示的装置来探究杠杆的平衡条件。（注：实验中所用钩码

的规格相同）

(1)实验前，枧枧同学将组装好的杠杆放在水平桌面上，她发现杠杆静止时情况如图所示，此时枧枧同

学判断杠杆处于（填“平衡”或“非平衡”）状态；

(2)欣月同学指出：在探究实验的过程中，必须把杠杆调到水平位置平衡，这样做的目的是便于测

量；

(3)龙龙同学在杠杆两侧挂上钩码，设右侧钩码对杠杆施加的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施加的力为

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，得到实验数据如表：

实验次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm

10.520.01.010.0

21.020.01.020.0

31.510.01.015.0

42.015.00.520.0

龙龙同学通过分析表格中的数据，可以得到杠杆的平衡条件。

龙龙同学说：生活中用钢丝钳剪钢丝，与实验中原理相同；

(4)一鸣同学认为，仅用人眼来确定杠杆是否水平，这样做不够科学。请任选实验器材，运用物理知识，

写出判断杠杆水平的实验过程和方法；

(5)《墨经》中记载了杠杆的平衡条件，如图，已知OA∶OB＝2∶9，秤砣质量为100g，则重物所受的

重力为N。（g取10N/kg）

【答案】(1)平衡

(2)力臂

(3)1

(4)见解析

(5)4.5

【详解】（1）根据杠杆平衡状态的定义，杠杆处于静止状态或匀速转动状态时，就处于平衡状态。实

验前杠杆虽然倾斜，但处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态。

（2）在探究杠杆平衡条件实验中，把杠杆调到水平位置平衡，此时力臂与杠杆重合，可以直接从杠杆

上读出力臂的大小，目的是便于测量力臂。

（3）钢丝钳剪钢丝时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。分析表格数据，实验1中的动力臂大于阻力

臂，为省力杠杆，与钢丝钳原理相同。

（4）可选用重垂线来判断杠杆是否水平。实验过程和方法为：将重垂线固定在杠杆的支点上方，使重

垂线自然下垂。观察杠杆，若杠杆与重垂线垂直，则杠杆处于水平位置；若不垂直，则杠杆不水平。

（5）秤砣重力G砣=m砣g=0.1kg×10N/kg=1N

根据杠杆平衡条件得到G砣×OB=G×OA

OB9

物体的重力GG砣1N4.5N

OA2

12．（2023·广东广州·中考真题）图1中工人用工具搬运石头，该工具可简化成图2中杠杆AB，移动支架，

可使支点O在AB间移动。杆水平静止，忽略杆重；

（1）人对杆的压力为F1，绳对杆的拉力为F2，F1、F2竖直向下；①在图2中画出F1的力臂l1；②F2

的力臂l2（用F1、F2、l1表示）；

（2）同一石头仍悬挂在杆B端，人对杆A端的压力方向不变，只通过移动支点O使该压力变小，杆

仍保持水平静止，支点O应向（选填“A”“B”）端移动。

Fl

【答案】11B

F2

【详解】（1）[1]从支点分别作F1、F2的垂线，用大括号分别扩出l1、l2即为动力臂和阻力臂，如下图

F2的力臂

F1l1

l2

F2

（2）[2]通过移动支点O使该压力变小，因为物体的重力不变，根据

F1l1F2l2

可知只要减小l2，增大l1即可，故O点应该向B端移动。

考点四．滑轮和斜面与轮轴

13．（2025·广东·中考真题）升旗时，利用旗杆顶部的定滑轮可以（）

A．省力B．省功

C．省距离D．改变拉力方向

【答案】D

【详解】ACD．使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力也不能省距离，故D符合题意，

AC不符合题意；

B．使用任何机械都不省功，所以使用定滑轮不能省功，故B不符合题意。

故选D。

14．（2023·广东深圳·中考真题）如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体拉到

斜面顶端，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是J，对物体B做的额外功是

J。

【答案】20.5

【详解】[1]由图乙可知，对物体A做的总功为3J，额外功为1J，故对物体A做的有用功

W有=WA总-WA额=3J-1J=2J

[2]A、B是两个完全相同的物体，都拉到斜面顶端，故对物体B做的有用功和对物体A做的有用功相

同；由图乙可知，对物体B做的总功为2.5J，故对物体B做的额外功

WB额=WB总-W有=2.5J-2J=0.5J

15．（2023·广东·中考真题）明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。

题图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动

并缠绕井绳，提起水桶。

（1）图甲所示，辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照（选填“省力”或“费力”）

杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的点。

（2）设大轮与小轮的半径比为3:1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀

速上升，井绳对水桶做功J；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为

N。（不计井绳的粗细和自重）

（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用（选填“①”

或“②”）。

【答案】省力B9030①

【详解】（1）[1][2]为方便提水，根据题图可知，它是按照省力杠杆来设计的；由于辅围绕B点进行旋

转，可知B点为其支点。

（2）[3][4]由于大轮与小轮的半径比为3∶1，当周长为3m的大轮转动一圈，则小轮也转动一圈，且小

轮转动的距离为1m，由于木桶匀速上升，则井绳对水桶做功

WGh90N1m90J

根据图乙所示，大轮与小轮的半径比为3∶1，当动力臂为BC时，作用在C点的力最小，根据杠杆平

衡条件可知，最小的力为

FCBCGAB

因为BC3AB，可得

FC30N

（3）[5]为了更省力，开关应选用动力臂较大的，故开关应选用①。

考点五．机械效率

16．（2023·广东广州·中考真题）用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降