专题13 简单机械和机械效率-【好题汇编】5年（2020-2024）中考1年模拟物理真题分类汇编（陕西专用）

专题13 简单机械和机械效率 1．（2024·陕西）（节选）如图，用细绳将不锈钢勺子悬挂起来，使其静止在水平位置，则勺子悬挂点 （选填“左”或“右”）侧的质量较大一些。 2．（2024·陕西）工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 。 3．（2023·陕西）某重物的质量为80kg，体积为，则该重物的密度为 ，该重物放在水平地面上时，与地面的接触面积为，则它对地面的压强为 Pa。工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） 4．（2022·陕西）如图，这是一种塔式起重机，已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时，滑轮组的机械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和计算错误的是（　　） A．起重机的吊臂AOB可视为杠杆 B．增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将减小 C．物体上升2m，滑轮组所做有用功是6.6×103J D．物体上升2m，滑轮组所做总功是1.1×104J 5．（2021·陕西）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为 J ，斜面的机械效率为 。使用斜面可以 （选填“省力”或“省功”）。   6．（2021·陕西）在：“探究杠杆平衡条件”的实验中： （1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使之在 位置平衡； （2）如图-1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将 （选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）； （3）如图-2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段 （选填“OA”“OB”或“AB”），此时杠杆 （选填“仍能”或“不能”）保持平衡。 7．（2020·陕西）某小区正在进行改造施工，工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s，若工人所用的拉力为400N，则拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 ，使用该滑轮组既能 又能改变力的方向，使用滑轮组 （选填能或不能）省功。 8．（2020·陕西）（节选）按要求填空｡ 如图，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调； 一、单选题 1．（2024·西安榆林子洲模拟）生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如图所示，工人用竖直向下、大小为300N的力F，在15s内将重为50kg的物料匀速提升了3m，g取10N/kg。下列有关说法正确的是（　　） A．滑轮组中的定滑轮可以省力 B．物料上升的速度为0.4m/s C．拉力F做的总功为1800J D．增大匀速提升物料的速度，滑轮组的机械效率增大 2．（2024·咸阳陕科大附中模拟）机械的使用在生产生活中给人们带来了极大的便利。工人利用如图所示的两种装置将重均为400N的物体从图示位置向上缓慢提升一段距离。始终沿竖直方向；图甲中，，图乙中动滑轮重为80N，重物上升速度均为，不计杠杆自重、绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．甲装置由200N逐渐增大 B．甲、乙两种装置都可以省一半的力 C．乙装置绳子自由端5s移动距离为0.1m D．乙装置的机械效率约为83.3% 3．（2024·西安爱知中学二模）如图是一辆汽车式起重机，它由起重臂臂体、支腿、旋转机构、变幅机构、配重等组成。起重臂可以升降、伸缩和旋转，能够实现多种工作状态。关于汽车式起重机下列说法正确的是（　　） A．起重臂相当于省力杠杆，可以省功 B．安装动滑轮是为了改变力的方向 C．起重机提起的货物质量越大，滑轮组的机械效率越高 D．汽车式起重机安装宽大的轮胎，可以减小对地面的压力 4．（2024·榆林第四中学二模）据报道，一位物理老师在动物园内，使用如图所示的装置，用弹簧测力计称出了一头大象的重力。在称象过程中，他首先将铁笼系于钢梁上的B点，调节钢梁在水平位置平衡，消除钢梁，铁笼重力对平衡条件的影响。测得。将大象引入铁笼，在A点用弹簧测力计竖直向下拉住钢梁的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得弹簧测力计的示数为，则下列说法错误的是（　　） A．该装置是一个省力杠杆 B．当A向右移动时，弹簧测力计的示数变大 C．这头大象的重力为 D．弹簧测力计竖直向下拉动，拉力做的功为 5．（2024·宝鸡陇县模拟）某建筑工地用如图所示的升降机来提升砖块。升降机货箱的重力是400N，每个滑轮重70N，不计钢丝绳的重力和摩擦。每块砖的质量为2kg，该升降机一次最多能匀速提升200块砖，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．升降机组装的动滑轮是为了省力 B．钢丝绳上允许施加的最大拉力是1340N C．该装置的最高机械效率是92% D．减轻动滑轮的质量，升降机的机械效率会降低 6．（2024·西安陕师大附中模拟）如图甲所示是《天工开物》里记载的一种捣谷的春，其简化原理图如图乙所示，已知AO>OB，捣谷人对B点的作用力F1使水平静止的横木转动。不计横木的重力和转动摩擦，下列说法正确的是（　　） A．图乙中的春相当于省力杠杆 B．利用该装置捣谷可以省功 C．人的脚越靠近O点越费力 D．若只将支点O右移可使捣谷更省力 7．（2024·咸阳礼泉三模）玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃，其结构示意图如图， 在某次吊装过程中，吊车将一块质量为90 kg的玻璃吊高2m 用时10s， 此过程中电动机对绳子的拉力为750N，不计抽气管重、绳重及摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．玻璃被牢牢的吸在吸盘上是因为分子间存在引力 B．电动机对绳子的拉力做功的功率为150W C．吊装的玻璃越重，滑轮组的机械效率越小 D．本次吊装过程中，滑轮组的机械效率为60% 8．（2024·西安高新三中五模）如图所示，低头族已经成为了一种普遍现象。这个看似普通的动作其实隐藏着巨大的健康隐患。最新研究表明，当人低头玩手机时，B点为肌肉受力点，正确表示人低头时受力示意图的是（　　） A． B． C． D． 9．（2024·西安滨河学校三模）如图所示，A端挂有的吊灯的轻质杆OA可以绕竖直墙上O点自由转动，现有一根细绳，一端固定在墙上的C点，另一端系在杆上B点，使杆在水平位置平衡。下列说法正确的是（　　） A．此杆是省力杠杆，绳上的拉力小于8N B．其他条件不变时，杆OA越长，绳子拉力越大 C．绳子的固定点B越靠近O点，绳子上拉力越小 D．绳子对杆的拉力与杆对绳的拉力是一对平衡力 10．（2024·西安滨河学校二模）如图所示，在一水平地面上，木箱重，受到的摩擦力为，用力F拉动木箱使它在内匀速直线运动了（不计绳重、滑轮重及摩擦），下列说法正确的是（　　） A．拉力F的大小为 B．拉力F功率为 C．绳自由端移动了 D．木箱移动速度为 二、填空题 11．（2024·榆林榆阳模拟）如图所示是为方便残疾人上下台阶而设计的专用通道，某人坐电动轮椅通过专用通道以0.5m/s的速度匀速上升到高处，电动轮椅的牵引力恒为150N。该过程中，利用专用通道可以 （选填“省力”“省距离”或“省功”）；电动轮椅牵引力做功的功率为 W。用碳纤维制作轮椅车架，可以使轮椅更轻便，说明碳纤维的 较小。 12．（2024·西安高新实验九模）小宇想把一个重1000N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示，小宇用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间t的图像如图乙所示，30s内做的有用功是 J；物体与木板间的摩擦力为200N, 斜面的机械效率是 （计算结果保留至0.1%），30s内拉力的功率为 。 13．（2024·西安高新逸翠园十四模）如图甲是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图乙是训练装置的结构示意图，绳子系在“船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将“船桨”OAB的下端向后拉来练习臂力和节奏，同时重物的位置被拉向高处。若所提重物的质量为20千克，“划桨”一次拉过绳子的距离为60厘米。（船桨重、绳重与摩擦均不计）那么，对人而言，船桨OAB属于 杠杆，两个滑轮的作用都是 ，“划桨”一次，人至少做功 J。某次耐力练习过程中，保持“船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60厘米，AB为20厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直“船桨”的力F，该力F大小为 N。（g取） 14．（2024·高新三初六模）小明利用两个光滑玻璃管、若干细绳制成了如图的滑轮组，当钩码被匀速提起0.1m时，绳子自由端移动的距离 m；提升重为10N的钩码时，所用拉力F为2N，则玻璃管的重力为 N；当增大下面所提钩码重力时，该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）（不计摩擦和绳重）。 15．（2024·西安西工大附中七模）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了，某同学用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为20kg，斜面长3m，斜面高1.2m，箱子受到的重力为 N，箱子受到的摩擦力为 N，斜面的机械效率为 。（g=10N/kg） 16．（2024·西安高新三中五模）如图所示，用始终竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm。将物体从该位置拉到水平位置时，拉力的大小会 （选填“变大”“变小”或“不变”），杠杆的机械效率为 。若将物体移到B点，用同样大小的力把物体提升到相同的高度，机械效率 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 17．（2024·西安高新三初模拟）骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，如图所示，人体的重力为阻力，大小为600N，小腿肌肉施加的拉力为动力，小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm，踮脚时人体足部构成了 模型，小腿肌肉对每只脚的拉力F的大小为 N，小明踮脚过程中双腿肌肉做功的功率为 W。 18．（2024·宝鸡凤翔二模）如图所示，是为了搬运建筑材料而使用的简单机械。图片上方的电动机的原理是 ；滑轮A的作用是 ；此滑轮组使一批建材以的速度匀速上升了，钢丝绳拉力F为，则建材匀速上升的时间为 s，拉力F的功率为 W。 三、实验题 19．（2024·西安西工大附中五模）小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验： （1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，发现杠在如图甲所示的位置保持静止，此时杠杆 （选填“是”或“不是”）处于平衡状态； （2）如图乙所示，A位置挂2个钩码，为使杠杆再次平衡，应该在B位置挂上 个同样的钩码，当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时向着靠近支点的方向各移动一小格，则杠杆 （选填“左”或“右”） 端会下沉； （3）如图丙所示，为改变力的方向，小红在杠杆右侧用弹簧测力计向下拉，当测力计由竖直方向逐渐向左转，杠杆始终保持水平平衡，测力计的示数将 （“变大”、“变小”或“不变”）； （4）如图丁所示，O为杠杆的中点，若以杠杆上的C位置为支点，在D位置挂质量为m的钩码时，杠杆恰好在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件，可以估算出杠杆的质量m杆 （用给出的字母符号表示）； （5）杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图戊成所示某杆秤的0刻度距离提纽1cm，秤钩到提纽的水平距离为5cm，秤驼的质量为0.5kg。则提纽右侧距离提纽6cm处的刻度值应为 kg。 20．（2024·西安师大附中五模）实验小组在测滑轮组机械效率的实验中，实验装置如图所示，得到的数据如下表所示。 实验次数 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.2 绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4 绳端上移的距离s/m 0.3 0.4 0.6 机械效率 74.1% 62.5% （1）通过表中数据可分析出第2次实验是用图 所示装置做的实验； （2）小组同学再用甲装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为 。（百分号前保留一位小数） （3）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越 ； （4）采用图丙装置提升同一物体，改变动滑轮重进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁所示的图像。分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N；（忽略绳重和摩擦） （5）另一创新小组使用甲装置，用重为4N、6N的物体进行了两次实验，每次测得的机械效率均大于表中数据，该小组测量值偏大的原因可能是 （选填字母） A．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方 B．弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升 C．测量拉力时，弹簧测力计处于静止状态 四、综合题 21．（2024·西安高新逸翠园十六模）在西安某建设工地上，工人利用如图所示滑轮组将建筑材料提升至高处。若要用500N的拉力，将重1200N的木箱匀速提升2m，不计绳重和摩擦。求： (1)请将图中的滑轮组用笔画线组装成最省力滑轮组； (2)动滑轮的重； (3)滑轮组的机械效率。 22．（2024·西安交大附中六模）斜面是一种简单机械，在日常生活中经常会使用斜面，例如卡车装载大型货物时，常会在车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板推入车厢，如图甲。将这一情景简化为图乙，斜面长s=5m， 高h=2m。用平行于斜面F=500N的推力， 将重力为的物体， 由斜面的底端匀速推到顶端，所用时间t=10s。求： （1）该斜面的机械效率； （2）推力做功的功率。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题13 简单机械和机械效率 1．（2024·陕西）（节选）如图，用细绳将不锈钢勺子悬挂起来，使其静止在水平位置，则勺子悬挂点 （选填“左”或“右”）侧的质量较大一些。 【答案】 右 【详解】如图，用细绳将不锈钢勺子悬挂起来，使其静止在水平位置，则勺子悬挂点为支点，悬挂点左侧部分的力臂大于悬挂点右侧部分的力臂，根据杠杆的平衡条件，勺子悬挂点右侧部分的重力较大，故勺子悬挂点右侧的质量较大一些。 2．（2024·陕西）工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为 滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为 N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为 。 【答案】 动 100 80% 【详解】[1]由图可知，滑轮随物料一起运动，所以该装置中的滑轮为动滑轮。 [2]由图可知，动滑轮上有两股绳，已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦，用该装置匀速提升空货篮时的拉力 [3]若绳子能承受的最大拉力为520N，提升钢条的最大重力 由于每根钢条重100N，所以最多能提升8根钢条，则该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率 3．（2023·陕西）某重物的质量为80kg，体积为，则该重物的密度为 ，该重物放在水平地面上时，与地面的接触面积为，则它对地面的压强为 Pa。工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） 【答案】 0.1 大 【详解】[1]由可知，该重物的密度为 [2]该重物对地面的压强为 [3]重物上升的速度是 [4]滑轮组的机械效率 使用同一滑轮组提升的物体时，产生的额外功相同，当提升的物体质量增大时，有用功增多，滑轮组机械效率增大。 4．（2022·陕西）如图，这是一种塔式起重机，已知起重机上的滑轮组在匀速起吊330kg的物体时，滑轮组的机械效率是60%，g取10N/kg。下列分析和计算错误的是（　　） A．起重机的吊臂AOB可视为杠杆 B．增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将减小 C．物体上升2m，滑轮组所做有用功是6.6×103J D．物体上升2m，滑轮组所做总功是1.1×104J 【答案】B 【详解】A．由图可知，起重机的吊臂可以视为支点在O点，力臂分别为OA、OB的杠杆，故A正确，不符合题意； B．滑轮组的机械效率 增加起吊物体的质量时，有用功增加，额外功不变，有用功与总功的比值变大，则滑轮组的机械效率变大，故B错误，符合题意； C．物体上升2m，滑轮组所做有用功 W有=Gh=mgh=330kg×10N/kg×2m=6.6×103J 故C正确，不符合题意； D．滑轮组所做总功 故D正确，不符合题意。 故选B。 5．（2021·陕西）如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高1.5m，则此过程中的有用功为 J ，斜面的机械效率为 。使用斜面可以 （选填“省力”或“省功”）。   【答案】 3×103 75 % 省力 【详解】[1]斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此 [2]总功等于推力做的功，因此 所以，机械效率为 [3]任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。 6．（2021·陕西）在：“探究杠杆平衡条件”的实验中： （1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使之在 位置平衡； （2）如图-1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将 （选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）； （3）如图-2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段 （选填“OA”“OB”或“AB”），此时杠杆 （选填“仍能”或“不能”）保持平衡。 【答案】 水平 顺时针转动 OA 仍能 【详解】（1）[1]实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使其在水平位置平衡，以便于测量力臂。 （2）[2]由于左边的力臂小于右边的力臂，加上相同的钩码后，左边力臂与钩码重力之积小于右边力臂与钩码重力之积，故杠杆顺时针转动。 （3）[3][4]力臂仍然为 OA，因为力臂是支点到力臂的作用线的距离，故力臂是OA；由于力臂大小不变，钩码重力不变，右边的力臂和钩码的重力之积不变，故仍然平衡。 7．（2020·陕西）某小区正在进行改造施工，工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s，若工人所用的拉力为400N，则拉力的功率为 W，滑轮组的机械效率为 ，使用该滑轮组既能 又能改变力的方向，使用滑轮组 （选填能或不能）省功。 【答案】 120 62.5% 省力 不能 【详解】[1]拉力的功率 [2]滑轮组的机械效率 [3][4]滑轮组既能省力也能改变力的方向，但是不能省功。 8．（2020·陕西）（节选）按要求填空｡ 如图，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调； 【答案】 右 【详解】如图所示右端偏高，应该把平衡螺母适当向右移使杠杆水平平衡。 一、单选题 1．（2024·西安榆林子洲模拟）生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如图所示，工人用竖直向下、大小为300N的力F，在15s内将重为50kg的物料匀速提升了3m，g取10N/kg。下列有关说法正确的是（　　） A．滑轮组中的定滑轮可以省力 B．物料上升的速度为0.4m/s C．拉力F做的总功为1800J D．增大匀速提升物料的速度，滑轮组的机械效率增大 【答案】C 【详解】A．定滑轮能改变力的方向但不能省力，故A错误； B．物料上升的速度 故B错误； C．拉力移动的距离 拉力做的总功 故C正确； D．机械效率和提升物体的重力以及滑轮的重力、摩擦力有关，和提升物料的速度无关，故D错误。 故选C。 2．（2024·咸阳陕科大附中模拟）机械的使用在生产生活中给人们带来了极大的便利。工人利用如图所示的两种装置将重均为400N的物体从图示位置向上缓慢提升一段距离。始终沿竖直方向；图甲中，，图乙中动滑轮重为80N，重物上升速度均为，不计杠杆自重、绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．甲装置由200N逐渐增大 B．甲、乙两种装置都可以省一半的力 C．乙装置绳子自由端5s移动距离为0.1m D．乙装置的机械效率约为83.3% 【答案】D 【详解】A．甲图中，由于物体受到的重力的方向是竖直向下的，则阻力的方向是竖直向下的，动力的方向也是竖直向下的，在提升重物的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，故动力F1的大小不变，故A错误； B．由甲图可知，OB=2OA，即动力臂为阻力臂的2倍，由于不计摩擦、杠杆自重，由杠杆平衡条件可知，动力为阻力的一半，即 由图乙可知，承担物重绳子的股数是n=3，不计绳重和摩擦，则 因此甲装置可以省一半的力，乙装置可以省一半多的力，故B错误； C．乙装置中绳子的自由端的速度为 v绳=nv物=3×0.02m/s=0.06m/s 绳子自由端5s移动距离为 s绳=v绳t=0.06m/s×5s=0.3m 故C错误； D．不计绳重和摩擦，则乙方式机械效率为 故D正确 故选D。 3．（2024·西安爱知中学二模）如图是一辆汽车式起重机，它由起重臂臂体、支腿、旋转机构、变幅机构、配重等组成。起重臂可以升降、伸缩和旋转，能够实现多种工作状态。关于汽车式起重机下列说法正确的是（　　） A．起重臂相当于省力杠杆，可以省功 B．安装动滑轮是为了改变力的方向 C．起重机提起的货物质量越大，滑轮组的机械效率越高 D．汽车式起重机安装宽大的轮胎，可以减小对地面的压力 【答案】C 【详解】A．起重臂在使用时，动力臂小于阻力臂，它是一个费力杠杆，费力杠杆虽然费力，但可以省距离。根据功的原理，使用任何机械都不省功。故A错误； B．动滑轮的主要作用是省力，而不是改变力的方向，改变力的方向通常是定滑轮的作用。故B错误； C．滑轮组的机械效率是有用功占总功的比例，在起重机提起货物的过程中，有用功是提升货物所做的功，总功包括提升货物和克服滑轮组自身重力等额外阻力所做的功之和，当提起的货物质量越大时，有用功在总功中所占的比例就越大，因此滑轮组的机械效率就越高。故C正确； D．汽车式起重机安装宽大的轮胎，主要是为了在压力一定时，通过增大受力面积来减小对地面的压强，不能减小对地面的压力。故D错误。 故选C。 4．（2024·榆林第四中学二模）据报道，一位物理老师在动物园内，使用如图所示的装置，用弹簧测力计称出了一头大象的重力。在称象过程中，他首先将铁笼系于钢梁上的B点，调节钢梁在水平位置平衡，消除钢梁，铁笼重力对平衡条件的影响。测得。将大象引入铁笼，在A点用弹簧测力计竖直向下拉住钢梁的另一端，使之再次在水平位置平衡，测得弹簧测力计的示数为，则下列说法错误的是（　　） A．该装置是一个省力杠杆 B．当A向右移动时，弹簧测力计的示数变大 C．这头大象的重力为 D．弹簧测力计竖直向下拉动，拉力做的功为 【答案】D 【详解】A．因为动力臂OA大于阻力臂OB，此装置为省力杠杆，故A正确，不符合题意； B．由杠杆的平衡条件 可知，当A向右移动时，l1减小，F2、l2乘积不变，故弹簧测力计的示数变大，故B正确，不符合题意； C．由杠杆的平衡条件可得 所以，大象的重力为 故C正确，不符合题意； D．弹簧测力计竖直向下拉动时，拉力做的功为 故D错误，符合题意。 故选D。 5．（2024·宝鸡陇县模拟）某建筑工地用如图所示的升降机来提升砖块。升降机货箱的重力是400N，每个滑轮重70N，不计钢丝绳的重力和摩擦。每块砖的质量为2kg，该升降机一次最多能匀速提升200块砖，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．升降机组装的动滑轮是为了省力 B．钢丝绳上允许施加的最大拉力是1340N C．该装置的最高机械效率是92% D．减轻动滑轮的质量，升降机的机械效率会降低 【答案】A 【详解】A．动滑轮能省力，不能改变力的方向，升降机组装的动滑轮是为了省力，故A正确； B．不计钢丝绳的重力和摩擦，由题意可知，n=３，由可得，钢丝绳上允许施加的最大拉力 故B错误； C．当提升200块砖时，有用功最大，额外功不变，则机械效率最高，最大机械效率为 故C错误； D．减轻动滑轮的质量，在提升相同重物时，做的额外功减少，有用功不变，有用功在总功中所占的比例增大，则升降机的机械效率会提高，故D错误。 故选A。 6．（2024·西安陕师大附中模拟）如图甲所示是《天工开物》里记载的一种捣谷的春，其简化原理图如图乙所示，已知AO>OB，捣谷人对B点的作用力F1使水平静止的横木转动。不计横木的重力和转动摩擦，下列说法正确的是（　　） A．图乙中的春相当于省力杠杆 B．利用该装置捣谷可以省功 C．人的脚越靠近O点越费力 D．若只将支点O右移可使捣谷更省力 【答案】C 【详解】A．已知AO>OB，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故A错误； B．由功的原理可知使用任何机械都不省功，利用该装置捣谷不可以省功，故B错误； C．人脚越靠近O点，动力臂越小，阻力、阻力臂大小不变时，由杠杆平衡条件可知动力变大，故C正确； D．若只将支点O右移，动力臂变小，阻力臂变大，阻力不变，由杠杆平衡条件可知动力变大，故D错误。 故选C。 7．（2024·咸阳礼泉三模）玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃，其结构示意图如图， 在某次吊装过程中，吊车将一块质量为90 kg的玻璃吊高2m 用时10s， 此过程中电动机对绳子的拉力为750N，不计抽气管重、绳重及摩擦，g取10N/kg。下列说法正确的是（　　） A．玻璃被牢牢的吸在吸盘上是因为分子间存在引力 B．电动机对绳子的拉力做功的功率为150W C．吊装的玻璃越重，滑轮组的机械效率越小 D．本次吊装过程中，滑轮组的机械效率为60% 【答案】D 【详解】A．“低压吸盘吊车”工作时，将吸盘中的空气抽出，吸盘内的气压小于外界大气压，大气压将吸盘牢牢压在玻璃上，故A错误； B．由图知，n=2，拉力端移动的距离 拉力做的功 拉力做功的功率 故B错误； C．同一滑轮组，提升的物体越重，即吊装的玻璃越重，滑轮组的机械效率越大，故C错误； D．由 可得，滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 8．（2024·西安高新三中五模）如图所示，低头族已经成为了一种普遍现象。这个看似普通的动作其实隐藏着巨大的健康隐患。最新研究表明，当人低头玩手机时，B点为肌肉受力点，正确表示人低头时受力示意图的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题意知，当人低头玩手机时，O点应为支点，如果认为头部重力为动力，则作用点在A点，方向是竖直向下，所以B点为阻力点，则肌肉力的方向向下，如图所示： 故选A。 9．（2024·西安滨河学校三模）如图所示，A端挂有的吊灯的轻质杆OA可以绕竖直墙上O点自由转动，现有一根细绳，一端固定在墙上的C点，另一端系在杆上B点，使杆在水平位置平衡。下列说法正确的是（　　） A．此杆是省力杠杆，绳上的拉力小于8N B．其他条件不变时，杆OA越长，绳子拉力越大 C．绳子的固定点B越靠近O点，绳子上拉力越小 D．绳子对杆的拉力与杆对绳的拉力是一对平衡力 【答案】B 【详解】ABC．过O点作OD⊥CB，D为垂足，根据杠杆的平衡条件得 G×OA=F×OD 因为OA>OD，所以此杆是费力杠杆，绳 上的拉力大于8N，整理可得 分析可知其他条件不变时，杆OA越长，绳子拉力越大。在Rt△OCD中 端子的固定点B越靠近O点，∠OCD越小，sin∠OCD越小。则OD越小。分析可知 绳子上拉力越大，故AC错误，B正确； D．绳子对杆的拉力与杆对绳的拉力是一对相互作用力，故D错误。 故选B。 10．（2024·西安滨河学校二模）如图所示，在一水平地面上，木箱重，受到的摩擦力为，用力F拉动木箱使它在内匀速直线运动了（不计绳重、滑轮重及摩擦），下列说法正确的是（　　） A．拉力F的大小为 B．拉力F功率为 C．绳自由端移动了 D．木箱移动速度为 【答案】C 【详解】A．由图知道，n=2，不计绳重、滑轮重及摩擦，拉力 故A错误； BD．木箱移动的速度 拉力F移动速度 拉力F功率 故BD错误； C．绳子自由端移动的距离 故C正确。 故选C。 二、填空题 11．（2024·榆林榆阳模拟）如图所示是为方便残疾人上下台阶而设计的专用通道，某人坐电动轮椅通过专用通道以0.5m/s的速度匀速上升到高处，电动轮椅的牵引力恒为150N。该过程中，利用专用通道可以 （选填“省力”“省距离”或“省功”）；电动轮椅牵引力做功的功率为 W。用碳纤维制作轮椅车架，可以使轮椅更轻便，说明碳纤维的 较小。 【答案】 省力 75 密度 【详解】[1]斜面是一种省力机械，斜面越长越省力，即利用专用通道可以省力。 [2]电动轮椅牵引力做功的功率为 [3]碳纤维制作轮椅车架，可以使轮椅更轻便，根据可知，体积相同的情况下，质量小的碳纤维的密度较小。 12．（2024·西安高新实验九模）小宇想把一个重1000N的物体搬到高2m的车厢里，为了省力，他找了一块长5m的硬木板，搭在车厢上（衔接处的长度忽略不计），如图甲所示，小宇用力把物体拉至车厢上，物体沿木板移动距离s与拉物体所用时间t的图像如图乙所示，30s内做的有用功是 J；物体与木板间的摩擦力为200N, 斜面的机械效率是 （计算结果保留至0.1%），30s内拉力的功率为 。 【答案】 2000 66.7% 100W 【详解】[1]小宇对物体做的有用功为 [2]小宇对物体做的额外功为 小宇对物体做的总功为 斜面的机械效率为 [3]30s内拉力的功率为 13．（2024·西安高新逸翠园十四模）如图甲是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图乙是训练装置的结构示意图，绳子系在“船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将“船桨”OAB的下端向后拉来练习臂力和节奏，同时重物的位置被拉向高处。若所提重物的质量为20千克，“划桨”一次拉过绳子的距离为60厘米。（船桨重、绳重与摩擦均不计）那么，对人而言，船桨OAB属于 杠杆，两个滑轮的作用都是 ，“划桨”一次，人至少做功 J。某次耐力练习过程中，保持“船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60厘米，AB为20厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直“船桨”的力F，该力F大小为 N。（g取） 【答案】 费力 改变力的方向 120 300 【详解】[1]船桨OAB的支点在O点，动力作用在B点，阻力作用在A点。由于OA的长度（60厘米）大于AB的长度（20厘米），所以动力臂（OB）小于阻力臂（OA），因此船桨OAB属于费力杠杆。 [2]该装置中两个滑轮是定滑轮，定滑轮可以改变力的方向。 [3]重物的质量为20kg，重物的重力为 G=mg=20kg×10N/kg=200N “划桨”一次拉过绳子的距离为60cm，则“划桨”一次人克服重力做的功为 W=Gh=200N×0.6m=120J [4]若OA为60厘米，AB为20厘米，则OB为40厘米，当一只手握在О端，另一只手握在B点并施加垂直“船桨”的力F，此时O为支点，OA为阻力臂，OB为动力臂，作用在A点的力大小等于物体的重力，即 FA=G=200N 根据杠杆平衡条件 FA×OA=F×OB 即 200N×60cm=F×40cm 解得：F=300N 14．（2024·高新三初六模）小明利用两个光滑玻璃管、若干细绳制成了如图的滑轮组，当钩码被匀速提起0.1m时，绳子自由端移动的距离 m；提升重为10N的钩码时，所用拉力F为2N，则玻璃管的重力为 N；当增大下面所提钩码重力时，该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）（不计摩擦和绳重）。 【答案】 0.6 2 增大 【详解】[1]由图可知，钩码一共有6段绳子吊起，故绳子自由端移动的距离 s=nh=6×0.1m=0.6m [2]已知钩码由6段绳子吊起，绳子自由端拉力F=2N，根据可得，则“动滑轮”（玻璃管）的重力为 G动=nF-G=6×2N-10N=2N [3]由机械效率可得 当增大下面所提钩码重力时，拉力所做额外功不变，有用功增大，由上式可知，机械效率增大。 15．（2024·西安西工大附中七模）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了，某同学用100N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为20kg，斜面长3m，斜面高1.2m，箱子受到的重力为 N，箱子受到的摩擦力为 N，斜面的机械效率为 。（g=10N/kg） 【答案】 200 20 【详解】[1]箱子受到的重力 G=mg=20kg×10N/kg=200N [2]推力所做的总功 W总=Fs=100N×3m=300J 推力做的有用功 W有用=Gh=200N×1.2m=240J 沿斜面推动箱子，克服斜面对箱子的摩擦力做的功是额外功，为 W额=W总-W有=300J-240J=60J 由W额=fs可得箱子受到的摩擦力 [3]斜面的机械效率 16．（2024·西安高新三中五模）如图所示，用始终竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高10cm，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为25cm。将物体从该位置拉到水平位置时，拉力的大小会 （选填“变大”“变小”或“不变”），杠杆的机械效率为 。若将物体移到B点，用同样大小的力把物体提升到相同的高度，机械效率 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 不变 90% 变大 【详解】[1]杠杆的示意图如图所示： 由杠杆的平衡条件有 F×L1＝G×L2 因为F的方向竖直向下，G的方向竖直向下，则 由于G、不变，所以移动过程中拉力F的大小不变。 [2]拉力所做的总功为 W总＝Fs＝16N×0.25m＝4J 克服物体重力做的有用功 W有＝Gh＝36N×0.1m＝3.6J 所以杠杆的机械效率为 [3]杠杆提升物体时，对重物做有用功，且 W有+W额＝W总 设杠杆重心升高的距离为h，不考虑摩擦，则有 Gh1+G杠h＝Fh2G不变，h1不变，G杠不变，物体从A点到B点，物体重心还升高相同的高度，有用功不变；杠杆上旋的角度减小，杠杆重心升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，则Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小。根据 可知，总功变小，有用功不变，所以η变大。 17．（2024·西安高新三初模拟）骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，如图所示，人体的重力为阻力，大小为600N，小腿肌肉施加的拉力为动力，小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm，踮脚时人体足部构成了 模型，小腿肌肉对每只脚的拉力F的大小为 N，小明踮脚过程中双腿肌肉做功的功率为 W。 【答案】 杠杆 200 30 【详解】[1]由图可知，踮起脚时，可以看作以脚尖为支点，小腿肌肉对脚的拉力为动力的杠杆模型。 [2]由图知，动力F1的力臂 阻力G的力臂 根据杠杆的平衡条件可得小腿肌肉对两只脚的总拉力 则小腿肌肉对每只脚的拉力 [3]小腿肌肉对脚的拉力做的功 小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作，则小明踮脚过程中克服重力做功的功率 18．（2024·宝鸡凤翔二模）如图所示，是为了搬运建筑材料而使用的简单机械。图片上方的电动机的原理是 ；滑轮A的作用是 ；此滑轮组使一批建材以的速度匀速上升了，钢丝绳拉力F为，则建材匀速上升的时间为 s，拉力F的功率为 W。 【答案】 通电导体在磁场中受力运动 改变力的方向 60 1.2×103 【详解】[1]电动机是根据通电导体在磁场中受力运动的原理制成的。 [2]滑轮A是定滑轮，作用是改变力的方向。 [3]建材匀速上升的时间为 [4]由图可知，承担物重的绳子的股数n=3，绳上升的距离为 拉力做的功 拉力F的功率为 三、实验题 19．（2024·西安西工大附中五模）小明和小红一起做探究杠杆平衡条件的实验： （1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，发现杠在如图甲所示的位置保持静止，此时杠杆 （选填“是”或“不是”）处于平衡状态； （2）如图乙所示，A位置挂2个钩码，为使杠杆再次平衡，应该在B位置挂上 个同样的钩码，当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时向着靠近支点的方向各移动一小格，则杠杆 （选填“左”或“右”） 端会下沉； （3）如图丙所示，为改变力的方向，小红在杠杆右侧用弹簧测力计向下拉，当测力计由竖直方向逐渐向左转，杠杆始终保持水平平衡，测力计的示数将 （“变大”、“变小”或“不变”）； （4）如图丁所示，O为杠杆的中点，若以杠杆上的C位置为支点，在D位置挂质量为m的钩码时，杠杆恰好在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件，可以估算出杠杆的质量m杆 （用给出的字母符号表示）； （5）杆秤是利用杠杆平衡原理制成的测量物体质量的工具。如图戊成所示某杆秤的0刻度距离提纽1cm，秤钩到提纽的水平距离为5cm，秤驼的质量为0.5kg。则提纽右侧距离提纽6cm处的刻度值应为 kg。 【答案】 是 4 左 变大 0.5 【详解】（1）[1]杠杆的平衡状态是指杠杆静止或匀速转动，故杠杆在如图甲所示的位置保持静止，是处于平衡状态。 （2）[2]设一个钩码G，杠杆一格L，根据杠杆平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂得 FA×OA=FB×OB 则B点所受力 即在B点挂4个同样的钩码； [3]将A、B两点下方所挂的钩码同时向着靠近支点的方向各移动一小格,则 F左=2G×3L>F右=4G×L 故杠杆左端下沉。 （3）[4]如图丙所示，为改变力的方向，当测力计由竖直方向逐渐向左转，力臂变小，根据杠杆平衡条件，要杠杆平衡，左边力与力臂乘积不变，则右侧力与力臂乘积也不变，而右侧力臂变小，则力变大，即测力计示数变大。 （4）[5]根据杠杆平衡条件 则杠杆的质量 （5）[6]如图，提扭A处相当于杠杆的支点，设秤杆、秤钩总重为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处时杠杆平衡，由题知DA=6cm。 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，由杠杆平衡条件得 ……① 当在秤钩上挂重物m物，秤砣移到D处时，杠杆平衡，如图丁，则有 ……② 联立①②可得 20．（2024·西安师大附中五模）实验小组在测滑轮组机械效率的实验中，实验装置如图所示，得到的数据如下表所示。 实验次数 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.2 绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4 绳端上移的距离s/m 0.3 0.4 0.6 机械效率 74.1% 62.5% （1）通过表中数据可分析出第2次实验是用图 所示装置做的实验； （2）小组同学再用甲装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为 。（百分号前保留一位小数） （3）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越 ； （4）采用图丙装置提升同一物体，改变动滑轮重进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁所示的图像。分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N；（忽略绳重和摩擦） （5）另一创新小组使用甲装置，用重为4N、6N的物体进行了两次实验，每次测得的机械效率均大于表中数据，该小组测量值偏大的原因可能是 （选填字母） A．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方 B．弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升 C．测量拉力时，弹簧测力计处于静止状态 【答案】 乙 83.3% 高 3 C 【详解】（1）[1]实验2中，物体升高0.1m，绳端移动距离为0.4m，则 物体和动滑轮的总重由4段绳子承担，所以第2次实验是用乙滑轮组做的实验。 （2）[2]甲装置中承担物重的绳子的股数为 实验3中 则 第3次实验的机械效率为 （3）[3]由实验1和实验3可知，使用的是同一滑轮组，而提升的物体越重，机械效率的数值越大，所以结论是使用同一滑轮组，物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （4）[4]由图丙可知，装置绳子股数为2，根据 由图丁装置知，当动滑轮重为1N时，机械效率为75%，则 故被提升物体所受的重力 （5）[5]A．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，拉力测量大了，机械效率变小，故A不符合题意； B．弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升，拉力变大，机械效率变小，故B不符合题意； C．测量拉力时，弹簧测力计处于静止状态，此时的摩擦力克服动滑轮做的功减小，额外功减小，机械效率变大，故C符合题意。 故选C。 四、综合题 21．（2024·西安高新逸翠园十六模）在西安某建设工地上，工人利用如图所示滑轮组将建筑材料提升至高处。若要用500N的拉力，将重1200N的木箱匀速提升2m，不计绳重和摩擦。求： (1)请将图中的滑轮组用笔画线组装成最省力滑轮组； (2)动滑轮的重； (3)滑轮组的机械效率。 【答案】(1) (2)300N (3)80% 【详解】（1）由图可知，图中有一个定滑轮和一个动滑轮，因此动滑轮上绳子的根数最多为3，根据偶定奇动可知，最省力的滑轮组，如答案所示。 （2）根据可知，动滑轮的重为 G动=nF-G=3×500N-1200N=300N （3）滑轮组的机械效率为 22．（2024·西安交大附中六模）斜面是一种简单机械，在日常生活中经常会使用斜面，例如卡车装载大型货物时，常会在车尾斜搭一块木板，工人将货物沿木板推入车厢，如图甲。将这一情景简化为图乙，斜面长s=5m， 高h=2m。用平行于斜面F=500N的推力， 将重力为的物体， 由斜面的底端匀速推到顶端，所用时间t=10s。求： （1）该斜面的机械效率； （2）推力做功的功率。 【答案】（1）；（2） 【详解】解：（1）将货物沿木板推入车厢所做的有用功 所做的总功 该斜面的机械效率 （2）推力做功的功率 答：（1）该斜面的机械效率为80%； （2）推力做功的功率为250W。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $$