2025年中考物理二轮专题复习：简单机械

2025年中考物理二轮专题复习：简单机械 【知识梳理】 一、杠杆 1．杠杆的定义：一根硬棒，在力的作用下如果能绕着固定点转动，这根硬棒就叫做杠杆。在力的作用下能绕固定点转动，这是杠杆的特点。杠杆有直的也有弯的。 2．杠杆的五要素 （1）支点：杠杆(撬棒）绕着转动的点，用字母O标出。 （2）动力：使杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F1标出。 （3）阻力：阻碍杠杆转动的力。画力的示意图时，用字母F2标出。注意：动力和阻力使杠杆转动方向相反，但它们的方向不一定相反。 （4）动力臂：从支点到动力作用线的距离。用字母L1标出。 （5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离。用字母L2标出。 二、杠杆平衡条件 1．动力×动力臂＝阻力×阻力臂，公式：F1×L1=F2×L2。 2．杠杆的平衡条件实验 （1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。如图所示，当杠杆在水平位置平衡时，力臂L1和L2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂的大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有图乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡。 （2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。 3．杠杆如果在相等时间内能转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”。而杠杆静止不动的平衡则属于“静平衡”。 利用杠杆的平衡条件来分析有关问题，一般按照以下步骤：（1）确定杠杆的支点的位置；（2）分清杠杆受到动力和阻力，明确其大小和方向，并尽可能地做出力的示意图；（3）确定每个力的力臂；（4）根据杠杆的平衡条件列出关系式并分析求解。 三、杠杆的分类及应用 杠杆类型 杠杆特点 杠杆优点 杠杆缺点 应用 省力杠杆 L1>L2 F1<F2 (动力<阻力） 省力 费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、羊角锤、手推车等 费力杠杆 L1<L2 F1>F2 (动力>阻力） 费力 省距离 起重机的前臂、理发剪刀、钓鱼竿等 等臂杠杆 L1=L2 F1=F2 (动力=阻力） 既不省力也不费力 天平、定滑轮等 四、定滑轮和动滑轮 1．定滑轮 （1）定义：中间的轴固定不动的滑轮。 （2）实质：等臂杠杆 （3）特点：不能省力但是能改变动力的方向。 （4）对理想的定滑轮(不计轮轴间摩擦）：F=G，绳子自由端移动距离sF(或速度vF）=重物移动的距离sG(或速度vG）。 2．动滑轮 （1）定义：和重物一起移动的滑轮。（可上下移动，也可左右移动） （2）实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。 （3）特点：省一半的力，但不能改变动力的方向。 （4）理想的动滑轮（不计轴间摩擦和动滑轮重力）：F=，只忽略轮轴间的摩擦则拉力F=，绳子自由端移动距离sF(或vF）=2倍的重物移动的距离sG(或vG）。 五、滑轮组 1．定义：定滑轮和动滑轮组合在一起使用。 2．特点：使用滑轮组既可以省力又可以改变力的方向，但要多移动距离。 3．滑轮组的计算：有几股绳子吊在动滑轮上，拉力就是物体重（包括动滑轮重）的几分之一（不计绳重和摩擦）。 4．公式：F=（G=G物+G动），绳子自由端移动距离：s=nh。 注意：组装滑轮组时，吊在动滑轮上绳子股数为n，若n为奇数时，则绳子的固定端挂在动滑轮上，若n为偶数时，绳子的固定端挂在定滑轮上。 六、机械效率 1．有用功：对人们有用的功，等于直接用手对重物所做的功（Gh）。 公式：W有用＝Gh（提升重物）=W总－W额=ηW总。 2．额外功：并非我们需要但又不得不做的功。 公式：W额=W总－W有用=G动h（忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组）。 3．总功：有用功加额外功或动力所做的功。 公式：W总=W有用＋W额=Fs=W有用／η。 4．机械效率和功率的区别 功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢，即单位时间内完成的功功率越大，做功越快；机械效率表示机械做功的效率，即所做的总功中有多大比例的有用功，机械效率越大，有用功跟总功的比值越大。有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。 提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦等。 【方法技巧】 机械的有用功、总功、机械效率计算 简单机械 有用功 总功 额外功 机械效率 杠杆 W有用=Gh W总=Fs W额=W总－W有用 滑轮组 W有用=Gh W总=Fs W总=Gh+G动h（不计绳重和摩擦） W额=W总－W有用 W额=G动h（不计绳重和摩擦） 斜面 W有用=Gh W总=Fl W总=Gh+fl （f为摩擦力） W额=W总－W有用 W额=fl （f为摩擦力） 【直击中考】 一．选择题（共18小题） 1．（2024•盐城）下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是（　　） A． B． C． D． 2．（2024•南通）钓鱼活动深受人们喜爱。如图是钓鱼的情景，你认为最合理的拉起鱼竿的方式是（　　） A． B． C． D． 3．（2024•牡丹江）下列工具属于费力杠杆的是（　　） A．镊子 B．天平 C．瓶起子 D．核桃夹 4．（2024•烟台）骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆说法正确的是（　　） A．图甲：手托重物时，可视为省力杠杆 B．图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵引力是阻力 C．图乙：踮脚时，可视为费力杠杆 D．图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力 5．（2024•牡丹江）如图所示，利用动滑轮提升物体，使其在10s内匀速上升4m，物体的重力为10N，动滑轮的重力为2N，不计绳重与摩擦。下列说法正确的是（　　） A．使用动滑轮可以省距离 B．物体运动的速度为4m/s C．拉力的大小为5N D．绳子自由端移动的距离为8m 6．（2024•内江）如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为（　　） A．F1＞F2 B．F3＞F4 C．F1＜F4 D．F1＝F2＝F3＝F4 7．（2024•青岛）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作。下列说法正确的是（　　） A．此杠杆的支点为A点 B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力 C．此杠杆是一个费力杠杆 D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离 8．（2024•长春）如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中（　　） A．人对车不做功 B．车是定滑轮 C．车是费力杠杆 D．车是省力杠杆 9．（2024•海南）用起子开瓶盖，下列杠杆能正确解释这现象的是（　　） A． B． C． D． 10．（2024•齐齐哈尔）如图所示，小宇用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m，作用在绳子自由端的拉力F为250N，方向竖直向上。不计绳重和摩擦，则下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为3m B．动滑轮受到的重力为150N C．拉力F做的功为1200J D．该动滑轮的机械效率为80% 11．（2024•济南）杆秤是我国发明的人类最早的衡器，是我国劳动人民智慧的结晶。小丽在课堂上了解杆秤后，在家里找到一杆除了秤砣生锈变重外，其他均完好的杆秤。用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比（　　） A．偏小 B．不变 C．偏大 D．无法判断 12．（2024•连云港）如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（　　） A．托盘天平 B．钢丝钳 C．开瓶扳手 D．筷子 13．（2024•镇江）小明用如图所示装置探究杠杆平衡条件，实验中杠杆始终保持水平平衡，此时弹簧测力计处于竖直方向，他发现弹簧测力计示数稍稍超过量程。为了完成实验，下列方案可行的是（　　） A．钩码的数量适当增加 B．钩码的位置适当左移 C．弹簧测力计转到图中虚线位置 D．弹簧测力计位置适当向左平移 14．（2024•天津）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（　　） A．它是动滑轮 B．利用它可以省力 C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向 15．（2024•菏泽）如图所示是我国古人运送巨木的劳动情境示意图。结合示意图判断，下列说法正确的是（　　） A．在抬巨木时众人越靠近支架越省力 B．只把悬绳向左移动一定距离更利于抬起巨木 C．在抬起巨木时横杆是省力杠杆 D．支架下端垫有底面积较大的石块是为了减小压力 16．（2024•巴中）如图所示，小王站在水平地面上，将长为0.6米，质量可忽略不计的木棒搁在肩上，支点O距离后端A处为0.2米，A处挂一个重40N的物体，他用手竖直压住前端B处使木棒保持水平平衡。若小王的质量为50kg，双脚与地面的总接触面积约为400cm2，下列说法正确的是（　　） A．手对木棒的压力大小为40N B．肩对木棒的支持力大小为80N C．地面对人的支持力大小为560N D．人对地面的压强大小约为1.35×104Pa 17．（2024•重庆）同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是（　　） A．自制杆秤的每一格约表示2.08g B．称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡 C．如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小 D．若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程 18．（2024•枣庄）如图所示，小明用滑轮组将重为400N的货物在20s内匀速提升了2m，小明对绳子的拉力为250N，不计绳重及滑轮上的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．动滑轮的重力为50N B．滑轮组做的有用功为500J C．拉力F做功的功率为25W D．滑轮组的机械效率为80% 二．填空题（共9小题） 19．（2024•齐齐哈尔）端午节时，同学们外出游玩。购买饮料时，售货员用启瓶器开启饮料瓶的情景如图所示。启瓶器在正常使用时，属于 　 　（选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。开启后的瓶盖中间出现了凹陷，说明力可以使物体发生 　 　。 20．（2024•湖北）如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮 　 　（填“能”或“不能”）起到省力的作用；此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2，鼎受到的拉力之和为 　 　。鼎在水中上升的过程中，其底部所受水的压强 　 　（填“增大”“减小”或“不变”）。 21．（2024•甘肃）用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字交叉部位，另一只手用同样大小和方向的力在 　 　点（选填“A”“B”或“C”）更容易拧动螺丝，原因是 　 　。 22．（2024•哈尔滨）杆秤在我国有几千年的历史，如今中药房仍在使用。如图所示，已测得刺五加药材质量是120g，其中OB＝3OA，若不计杆秤自重，则秤砣的质量约为 　 　g，接下来要测30g的人参片，需要将秤砣向B点的 　 　（选填“左”或“右”）侧移动。 23．（2024•陕西）如图﹣1，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具——桔槔，其简化示意图如图﹣2所示。该装置工作时，可利用“坠石”的重力，帮助人们轻松地从井中提水。 （1）不改变支点O的位置和“坠石”的重力，想要提水时更省力，可以将“坠石”悬挂点B适当 　 　（选填“靠近”或“远离”）支点O。 （2）若OA的长度为1m，OB的长度为1.5m，“坠石”的重力为100N，桶的重力为20N，不计杠杆AOB和竖杆自身重力、绳重和摩擦，若要竖直匀速提起180N的水，人还需要施加 　 　N的拉力，此过程中，“坠石”下降的高度为3m，则“坠石”的重力做功为 　 　J。 24．（2024•苏州）健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上，用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧，此过程中，拉力大小变化情况是 　 　。若要增加训练强度，应将配重盘向 　 　（a/b）端移。 25．（2024•菏泽）用如图所示的滑轮组将重540N的建筑材料从地面拉到四楼，建筑材料上升10m，绳端拉力为200N（不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦）。则动滑轮重 　 　N，此过程该滑轮组的机械效率为 　 　。 26．（2024•云南）如图所示，美丽乡村建设的工地上，工人使用一个 　 　（选填“定”或“动”）滑轮匀速提升重300N的建筑材料（不计绳重和摩擦），则人的拉力为 　 　N。 27．（2024•达州）如图所示，轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平，已知AB是OB长度的4倍，AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲，该物块静止在水平地面上；O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，则甲的重力为 　 　N；当乙悬挂在C点时，甲对地面的压强为 　 　Pa。（g取10N/kg） 三．解答题（共1小题） 28．（2024•凉山州）质量为75kg的建筑工人，想利用如图甲所示的装置将水池底的长方体石料拉出水面。石料的质量为200kg，体积为0.08m3，每个动滑轮的质量均为6kg，石料上表面到水面的距离为1m，不考虑绳重、滑轮的摩擦和水的阻力。 （1）求石料浸没在水中受到的浮力； （2）工人利用甲图匀速拉动过程中，石料上表面到达水面时，求工人的拉力所做的功； （3）工人继续利用甲图拉动石料，石料总体积露出水面时因滑轮组上的绳子承受的拉力达到最大而断裂，工地上没有其他型号的绳子替代，工人利用原型号绳子设计了如图乙所示的滑轮组欲将石料全部拉出水面，请你通过计算，判断他能否成功（无推理过程不得分）。 简单机械 参考答案与试题解析 一．选择题（共18小题） 1．（2024•盐城）下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是（　　） A． B． C． D． 【分析】定滑轮不省力，可以改变力的方向；动滑轮省力，不能改变力的方向。 【解答】解：A、该方法相当于使用了动滑轮，可以省力，故A符合题意； B、该方式使用的是定滑轮，不省力，故B不符合题意； C、该方式相当于用一根绳子直接拉石墩，不省力，故C不符合题意； D、该方式相当于用双股绳子拉石墩，不省力，故D不符合题意。 故选：A。 【点评】本题考查的是定滑轮和动滑轮的特点及应用，属于基础性题目。 2．（2024•南通）钓鱼活动深受人们喜爱。如图是钓鱼的情景，你认为最合理的拉起鱼竿的方式是（　　） A． B． C． D． 【分析】先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，然后根据杠杆平衡条件分析。 【解答】解：由图示可知，钓鱼竿在使用过程中，支点在钓鱼竿的下端，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；当动力F与钓鱼竿垂直时，动力臂最大，而阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，此时动力最小，即最合理，故ABD错误，C正确。 故选：C。 【点评】本题考查了杠杆在生活中的应用，基础题。 3．（2024•牡丹江）下列工具属于费力杠杆的是（　　） A．镊子 B．天平 C．瓶起子 D．核桃夹 【分析】结合生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。 【解答】解： A、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意； B、天平是等臂杠杆，既不省距离也不省力，故B不符合题意； C、瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选：A。 【点评】杠杆包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力。 4．（2024•烟台）骨骼、肌肉和关节等构成了人体的运动系统，人体中最基本的运动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的。下列关于人体中的杠杆说法正确的是（　　） A．图甲：手托重物时，可视为省力杠杆 B．图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵引力是阻力 C．图乙：踮脚时，可视为费力杠杆 D．图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部骨骼的牵引力是动力 【分析】首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂，比较力臂大小得出杠杆类型。 【解答】解：AB、用手托重物时，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， 由图甲知，动力臂小于阻力臂，因此手托重物时，可视为费力杠杆，故AB错误； CD、由图可知人踮脚时绕着O点转动，腓肠肌对足部骨骼的牵引力F1使得杠杆转动，是动力， 由图乙知，动力臂大于阻力臂，可视为省力杠杆，故C错误，D正确。 故选：D。 【点评】解答本题关键是知道支点及力臂的定义，在解题时先找出支点、动力作用点、阻力作用点的位置，然后根据力臂的定义判断动力臂与阻力臂的大小关系。 5．（2024•牡丹江）如图所示，利用动滑轮提升物体，使其在10s内匀速上升4m，物体的重力为10N，动滑轮的重力为2N，不计绳重与摩擦。下列说法正确的是（　　） A．使用动滑轮可以省距离 B．物体运动的速度为4m/s C．拉力的大小为5N D．绳子自由端移动的距离为8m 【分析】（1）动滑轮可以省力，费距离； （2）根据v＝得到物体上升的速度； （3）不计绳重与摩擦，根据F＝（G+G动）得到拉力的大小； （4）根据s＝nh得到绳子自由端移动的距离。 【解答】解：A、使用动滑轮可以省力，但费距离，故A错误； B、物体运动的速度：v＝＝0.4m/s，故B错误； C、不计绳重与摩擦，拉力的大小：F＝（G+G动）＝＝6N，故C错误； D、绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×4m＝8m，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查动滑轮的特点，属于基础题。 6．（2024•内江）如图所示，一根绳子绕过定滑轮，一端拴在物体上，另一端拴在弹簧测力计上，沿四个不同方向匀速拉起物体，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，则它们的大小关系为（　　） A．F1＞F2 B．F3＞F4 C．F1＜F4 D．F1＝F2＝F3＝F4 【分析】定滑轮的工作特点是：使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力。 【解答】解：定滑轮实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮不能省力，无论沿哪个方向匀速拉起物体，力的大小都相等，故F1＝F2＝F3＝F4，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 【点评】本题考查了定滑轮的特点，属于基本内容，比较简单。 7．（2024•青岛）如图所示，小明用手提起哑铃，这一动作从生物学的视角，可以认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动；从物理学的视角，可以认为是一个杠杆在工作。下列说法正确的是（　　） A．此杠杆的支点为A点 B．此杠杆的阻力是哑铃受到的重力 C．此杠杆是一个费力杠杆 D．肱二头肌的收缩距离大于哑铃的移动距离 【分析】（1）杠杆的五要素：支点、动力、动力臂、阻力和阻力臂； （2）杠杆分为省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆。 【解答】解：A、肘关节处，即C点，是前臂杠杆的支点，故A错误； B、此杠杆的阻力是哑铃对手的压力，故B错误； CD、由图可知，用手提起哑铃的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，费力省距离，因此肱二头肌的收缩距离小于哑铃的移动距离，故C正确，D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了杠杆的五要素和分类，属于基础题。 8．（2024•长春）如图所示是《天工开物》中记载的南方独轮推车。人推车前进的过程中（　　） A．人对车不做功 B．车是定滑轮 C．车是费力杠杆 D．车是省力杠杆 【分析】（1）做功的条件：有力作用在物体上并且在力的方向上移动了距离； （2）不随物体一起运动的滑轮是定滑轮； （3）动力臂比阻力臂长的杠杆是省力杠杆。 【解答】解：A、人推车前进的过程中，车在推力的作用下前进了一段距离，人对车做了功，故A错误； B、不随物体一起运动的滑轮是定滑轮，车不是定滑轮，故B错误； CD、独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误、D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了做功的两个必要因素、定滑轮和杠杆的分类，属于基础题。 9．（2024•海南）用起子开瓶盖，下列杠杆能正确解释这现象的是（　　） A． B． C． D． 【分析】支点是杠杆绕着转动的固定点；动力是使杠杆转动的力；阻力是阻碍杠杆转动的力。结合起子开瓶盖的过程可做出判断。 【解答】解：由图可知，用起子开瓶盖时，绕着最左端转动，所以支点在最左端；手施加的动力方向向上，瓶盖施加的阻力方向向下，故图B符合题意。 故选：B。 【点评】本题考查了对杠杆使用过程的分析，要明确杠杆支点、动力、阻力等的概念。 10．（2024•齐齐哈尔）如图所示，小宇用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m，作用在绳子自由端的拉力F为250N，方向竖直向上。不计绳重和摩擦，则下列选项正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为3m B．动滑轮受到的重力为150N C．拉力F做的功为1200J D．该动滑轮的机械效率为80% 【分析】（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh； （2）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力； （3）利用W总＝Fs求拉力做的总功； （4）利用W有＝Gh求有用功；利用η＝×100%求该动滑轮的机械效率。 【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×3m＝6m，故A错误； B、因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×250N﹣400N＝100N，故B错误； C、拉力做的总功：W总＝Fs＝250N×6m＝1500J，故C错误； D、拉力做的有用功：W有＝Gh＝400N×3m＝1200J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查使用动滑轮时绳子自由端拉力、功和机械效率公式的应用，难度不大。 11．（2024•济南）杆秤是我国发明的人类最早的衡器，是我国劳动人民智慧的结晶。小丽在课堂上了解杆秤后，在家里找到一杆除了秤砣生锈变重外，其他均完好的杆秤。用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比（　　） A．偏小 B．不变 C．偏大 D．无法判断 【分析】（1）杆秤的实质是一只不等臂的杠杆，设重物的作用力为阻力，则秤砣的作用力为动力，支点在向上的提环处，当杆秤在水平位置平衡时，重物、秤砣到提环的距离分别是杠杆的力臂； （2）杆秤秤砣生锈变重，动力变大，而阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知动力臂变小，力臂变小则从杆秤上读的数变小。据此分析判断。 【解答】解：设重物的作用力为阻力，则秤砣的作用力为动力，秤砣在秤杆上移动的距离显示了称量的结果。 若杆秤秤砣生锈变重，动力变大，阻力和阻力臂不变，动力臂必须变短，才能使杠杆平衡，所以显示的示数就要偏小，用这样的杆秤测得物体的质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比偏小。 故选：A。 【点评】要了解杆秤的结构和原理，学会用杠杆的五要素和平衡条件去分析它，才能正确判断力与力臂的大小关系。 12．（2024•连云港）如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（　　） A．托盘天平 B．钢丝钳 C．开瓶扳手 D．筷子 【分析】动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆； 动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力； 动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 【解答】解：A、托盘天平属于等臂杠杆，故A错误； B、钢丝钳属于省力杠杆，故B错误； C、开瓶扳手属于省力杠杆，故C错误； D、筷子属于费力杠杆，故D正确； 故选：D。 【点评】本题考查了杠杆的分类，属于基础题目。 13．（2024•镇江）小明用如图所示装置探究杠杆平衡条件，实验中杠杆始终保持水平平衡，此时弹簧测力计处于竖直方向，他发现弹簧测力计示数稍稍超过量程。为了完成实验，下列方案可行的是（　　） A．钩码的数量适当增加 B．钩码的位置适当左移 C．弹簧测力计转到图中虚线位置 D．弹簧测力计位置适当向左平移 【分析】根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂和阻力×阻力臂的关系，得出结论。 【解答】解：由题意可知，发现弹簧测力计示数稍稍超过量程，说明动力偏大， A、若钩码的数量适当增加，阻力变大，阻力×阻力臂变大，动力臂不变，则需要的动力会更大，故A不符合题意； B、钩码的位置适当左移，阻力臂变大，阻力×阻力臂变大，动力臂不变，则需要的动力会更大，故B不符合题意； C、弹簧测力计转到图中虚线位置，动力臂变小，阻力×阻力臂不变，则需要的动力会更大，故C不符合题意； D、弹簧测力计位置适当向左平移，动力臂变大，阻力×阻力臂不变，则需要的动力会变小，故D符合题意。 故选：D。 【点评】此题考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用，在利用平衡条件公式时，要注意分析力和对应的力臂大小变化。 14．（2024•天津）高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（　　） A．它是动滑轮 B．利用它可以省力 C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向 【分析】定滑轮实质上是一等臂杠杆，它的特点是：只能改变力的方向，而不省力。 【解答】解：旗杆顶部滑轮的轴固定不动，是一个定滑轮； 升旗仪式上，旗手缓缓向下拉动绳子，旗子就会徐徐上升，这是因为用定滑轮可以改变力的方向。 故D正确。 故选D。 【点评】本题主要考查了学生对定滑轮工作特点的了解，是一道基础题。 15．（2024•菏泽）如图所示是我国古人运送巨木的劳动情境示意图。结合示意图判断，下列说法正确的是（　　） A．在抬巨木时众人越靠近支架越省力 B．只把悬绳向左移动一定距离更利于抬起巨木 C．在抬起巨木时横杆是省力杠杆 D．支架下端垫有底面积较大的石块是为了减小压力 【分析】（1）在抬巨木时，横杆相当于一个杠杆，支架处是支点。在抬起巨木时，动力臂大于阻力臂，由此可知横杆的杠杆类型； 根据杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，增大动力臂可以更省力；在阻力和动力臂一定时，减小阻力臂可以更省力； （2）在压力一定时，增大受力面积可以减小压强。 【解答】解：ABC、在抬巨木时，横杆相当于一个杠杆，支架处是支点。在抬起巨木时，动力臂大于阻力臂，由此可知横杆属于省力杠杆； 根据杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，增大动力臂可以更省力。在抬巨木时，众人越靠近支架，动力臂更小，则更费力； 在阻力和动力臂一定时，减小阻力臂可以更省力。把悬绳向左移动一定距离，阻力臂增大，则更费力，不利于抬起巨木，故AB错误、C正确； D、支架下端垫有底面积较大的石块，是在压力一定时，通过增大受力面积的方法来减小支架对地面的压强，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用和减小压强的方法，难度适中。 16．（2024•巴中）如图所示，小王站在水平地面上，将长为0.6米，质量可忽略不计的木棒搁在肩上，支点O距离后端A处为0.2米，A处挂一个重40N的物体，他用手竖直压住前端B处使木棒保持水平平衡。若小王的质量为50kg，双脚与地面的总接触面积约为400cm2，下列说法正确的是（　　） A．手对木棒的压力大小为40N B．肩对木棒的支持力大小为80N C．地面对人的支持力大小为560N D．人对地面的压强大小约为1.35×104Pa 【分析】（1）利用杠杆平衡条件求手压木棒的压力； （2）木棒对肩膀的压力等于木棒B端受到的拉力与物体重力之和，由于力的作用是相互的，肩对木棒的支持力大小等于木棒对肩膀的压力； （3）把人和物体看做一个整体，人对地面的压力大小等于人的重力加上物体重力； （4）根据压强公式得出人对地面的压强。 【解答】解：A、由杠杆平衡条件可得：F×OB＝G×OA，即：F×0.4m＝40N×0.2m，解得手压木棒的压力：F＝20N，故A错误； B、木棒对肩膀的压力：F压＝F+G＝20N+40N＝60N，由于力的作用是相互的，所以肩对木棒的支持力大小等于木棒对肩膀的压力，大小为60N，故B错误； C、人的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，人对地面的压力大小等于人的重力加上物体的重力，大小为：500N+40N＝540N，故C错误； D、人对地面的压力大小F＝540N，由公式，故D正确。故选：D。 【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用，注意：把人和物体看做一个整体，人对地面的压力大小等于人的重力加上物体重力。 17．（2024•重庆）同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是（　　） A．自制杆秤的每一格约表示2.08g B．称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡 C．如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小 D．若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程 【分析】根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2分析，杆秤水平平衡时，秤砣所在的位置显示的示数即物体的质量。 【解答】解：A、当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，则在B点所示的质量为物体的质量，在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线，从O到B点共50个小格每一小格表示的质量为：m0＝＝2g，故A错误； B、称中药时B端翘起，杆秤不能水平平衡，说明物体的质量大于秤砣指示的示数，可以向右侧移动秤砣，也可以减少物体的质量来使杆秤恢复水平平衡，故B正确； C、根据G＝mg和杠杆平衡条件可得m物g×OA＝m砣g×OB，秤砣磨损了，OB变大，则测量结果将偏大，故C错误； D、若将提纽移到O点右侧，测量相同质量的物体时，左边力臂变大，则其量程变小，故D错误。 故选：B。 【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用，涉及到杠杆的五要素、杠杆的调节、杆秤的测量原理，有一定难题。 18．（2024•枣庄）如图所示，小明用滑轮组将重为400N的货物在20s内匀速提升了2m，小明对绳子的拉力为250N，不计绳重及滑轮上的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．动滑轮的重力为50N B．滑轮组做的有用功为500J C．拉力F做功的功率为25W D．滑轮组的机械效率为80% 【分析】（1）由图可知n＝2，利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力。 （2）利用W有＝Gh求滑轮组做的有用功。 （3）绳子自由端移动的距离s＝nh，利用W总＝Fs求拉力做的总功；利用P＝求拉力做功的功率。 （4）利用η＝×100%求滑轮组的机械效率。 【解答】解：A、由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×250N﹣400N＝100N，故A错误； B、滑轮组做的有用功：W有＝Gh＝400N×2m＝800J，故B错误； C、绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2m＝4m，拉力做的总功：W总＝Fs＝250N×4m＝1000J，拉力做功的功率：P＝＝＝50W，故C错误； D、滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了使用滑轮组时绳子自由端拉力、功、功率和机械效率公式的应用，关键是从图中得出滑轮组绳子的有效股数。 二．填空题（共9小题） 19．（2024•齐齐哈尔）端午节时，同学们外出游玩。购买饮料时，售货员用启瓶器开启饮料瓶的情景如图所示。启瓶器在正常使用时，属于 　省力　（选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。开启后的瓶盖中间出现了凹陷，说明力可以使物体发生 　形变　。 【分析】根据问题直接作答即可。 【解答】解：启瓶器的动力臂远大于阻力臂，属于省力杠杆；瓶盖出现凹陷说明力可以使物体发生形变。 故答案为：省力；形变。 【点评】本题考查了杠杆类型的判断和力的作用效果的判断，属于基础题。 20．（2024•湖北）如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮 　不能　（填“能”或“不能”）起到省力的作用；此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为F1、F2，鼎受到的拉力之和为 　F1+F2　。鼎在水中上升的过程中，其底部所受水的压强 　减小　（填“增大”“减小”或“不变”）。 【分析】（1）滑轮不随物体一起运动的滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力。 （2）根据物体受力情况进行分析。 （3）液体的压强随深度的增加而增大。 【解答】解：图中的这种滑轮是定滑轮，不能起到省力的作用；定滑轮不省力，只能改变动力的方向，鼎向上受到两个拉力作用，所以鼎受到的拉力之和为F1+F2。鼎在水中上升的过程中，在水中的深度减小，其底部所受水的压强减小。 故答案为：不能；F1+F2；减小。 【点评】本题考查的是定滑轮的特点及应用；知道液体压强的规律。 21．（2024•甘肃）用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字交叉部位，另一只手用同样大小和方向的力在 　C　点（选填“A”“B”或“C”）更容易拧动螺丝，原因是 　在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力　。 【分析】根据杠杆的平衡条件进行分析。 【解答】解：一只手稳住扳手的十字交叉部位，拧螺丝时的阻力和阻力臂一定，根据杠杆的平衡条件可知：；在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力，C点的动力臂最长最省力。 故答案为：C；在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力。 【点评】本题考查的是杠杆平衡条件的应用，属于基础题目。 22．（2024•哈尔滨）杆秤在我国有几千年的历史，如今中药房仍在使用。如图所示，已测得刺五加药材质量是120g，其中OB＝3OA，若不计杆秤自重，则秤砣的质量约为 　40　g，接下来要测30g的人参片，需要将秤砣向B点的 　右　（选填“左”或“右”）侧移动。 【分析】杆秤相当于一个杠杆，根据杠杆的平衡条件求秤砣的质量； 所测物体的质量变小，在动力和阻力臂不变时，根据杠杆平衡条件可知，要使杆秤水平平衡，应使动力臂适当减小，由此可知秤砣的移动方向。 【解答】解：杆秤相当于一个杠杆，如图，O为支点，由杠杆平衡条件可得： G砣×OB＝G药×OA， 结合G＝mg可得，m砣g×OB＝m药g×OA， 即：m砣×3OA＝120g×OA， 解得，秤砣的质量约为：m砣＝40g； 接下来要测30g的人参片，即药材的质量减小，在OA、m砣一定时，要使杠杆重新水平平衡，应减小OB的长度，即将秤砣向B点右侧移动。 故答案为：40；右。 【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，难度一般。 23．（2024•陕西）如图﹣1，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具——桔槔，其简化示意图如图﹣2所示。该装置工作时，可利用“坠石”的重力，帮助人们轻松地从井中提水。 （1）不改变支点O的位置和“坠石”的重力，想要提水时更省力，可以将“坠石”悬挂点B适当 　远离　（选填“靠近”或“远离”）支点O。 （2）若OA的长度为1m，OB的长度为1.5m，“坠石”的重力为100N，桶的重力为20N，不计杠杆AOB和竖杆自身重力、绳重和摩擦，若要竖直匀速提起180N的水，人还需要施加 　50　N的拉力，此过程中，“坠石”下降的高度为3m，则“坠石”的重力做功为 　300　J。 【分析】（1）公式的表达式为：F1×l1＝F2×l2； （2）公式法：对于恒力的功，通常利用功的定义式W＝FS进行计算。 【解答】解：（1）根据杠杆平衡条件可知，人们从井中提水时，G桶×OA＝F人×OA+G石×OB，在G桶、OA、G石一定时，通过增大OB的距离，即可以将“坠石”悬挂点B适当远离支点O，在杠杆平衡时，可以使提水时更省力。 （2）由题意可知，（20N+180N）×1m＝F人×1m+100N×1.5m，则F人＝50N，“坠石”的重力做功为W＝Gh＝100N×3m＝300J。 故答案为：（1）远离；（2）50；300。 【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用，正确分析杠杆两端力和力臂乘积的变化，及功的计算和做功的两个必要因素是解题的关键。 24．（2024•苏州）健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上，用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧，此过程中，拉力大小变化情况是 　变小　。若要增加训练强度，应将配重盘向 　a　（a/b）端移。 【分析】利用杠杆平衡条件分析拉力的大小变化情况。 【解答】解：人用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧，动力臂不变，阻力大小等于物体的重力，即阻力不变，由图可知转动过程中阻力臂会变小，根据杠杆的平衡条件知，拉力会变小；若要增加训练强度，应将配重盘向a端移动，增大阻力臂。 故答案为：变小；a。 【点评】本题考查杠杆的动态平衡与动力的大小变化的比较，属于中档题。 25．（2024•菏泽）用如图所示的滑轮组将重540N的建筑材料从地面拉到四楼，建筑材料上升10m，绳端拉力为200N（不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦）。则动滑轮重 　60　N，此过程该滑轮组的机械效率为 　90%　。 【分析】（1）根据滑轮组装置确定绳子股数，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，利用F＝（G+G动）求出动滑轮重； （2）根据η＝＝＝＝求出该滑轮组的机械效率。 【解答】解：由图可知，n＝3，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，根据F＝（G+G动）可知，动滑轮重为： G动＝nF﹣G＝3×200N﹣540N＝60N； 该滑轮组的机械效率为： η＝＝＝＝＝×100%＝90%。 故答案为：60；90%。 【点评】本题主要考查的是滑轮组的机械效率，关键是会根据题目的条件进行简单的计算。 26．（2024•云南）如图所示，美丽乡村建设的工地上，工人使用一个 　定　（选填“定”或“动”）滑轮匀速提升重300N的建筑材料（不计绳重和摩擦），则人的拉力为 　300　N。 【分析】定滑轮不随自由端移动而移动，动滑轮会随自由端移动而移动； 定滑轮不省力。 【解答】解：美丽乡村建设的工地上，工人使用一个 定滑轮匀速提升重300N的建筑材料（不计绳重和摩擦）； 人的拉力与建筑材料重力是平衡力（不计绳重和摩擦），所以拉力为300N，定滑轮不省力； 故答案为：定；300。 【点评】本题考查了定滑轮工作特点，属于基础题目。 27．（2024•达州）如图所示，轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平，已知AB是OB长度的4倍，AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲，该物块静止在水平地面上；O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，则甲的重力为 　60　N；当乙悬挂在C点时，甲对地面的压强为 　2000　Pa。（g取10N/kg） 【分析】此题为杠杆原理的应用，也涉及到压强的计算，是一道综合问题。 【解答】解：乙的重力为G乙＝mg＝2kg×10N/kg＝20N，则乙对杠杆A点的拉力也为FA＝20N。 题中给出AB＝4OB，AO＝3AC，可得AO＝3OB，CO＝2OB。 根据杠杆平衡原理可得：FB•OB＝FA•OA，代入得FA＝60N，即甲的重力为60N。 再将乙移动到C处，则FB'•OB＝FC•OC，其中FC＝G乙＝20N，代入得到FB'＝40N，因此甲对杠杆拉力为40N，而甲重60N，甲所受支持力就是60N﹣40N＝20N，根据相互作用力大小相等，得到甲对地面压力也为20N。再利用压强计算公式得出。 故答案为：60；2000。 【点评】利用好杠杆原理和压强基本运算，注意不能直接用物重除以面积去计算压强。另外注意压强计算中的单位换算。 三．解答题（共1小题） 28．（2024•凉山州）质量为75kg的建筑工人，想利用如图甲所示的装置将水池底的长方体石料拉出水面。石料的质量为200kg，体积为0.08m3，每个动滑轮的质量均为6kg，石料上表面到水面的距离为1m，不考虑绳重、滑轮的摩擦和水的阻力。 （1）求石料浸没在水中受到的浮力； （2）工人利用甲图匀速拉动过程中，石料上表面到达水面时，求工人的拉力所做的功； （3）工人继续利用甲图拉动石料，石料总体积露出水面时因滑轮组上的绳子承受的拉力达到最大而断裂，工地上没有其他型号的绳子替代，工人利用原型号绳子设计了如图乙所示的滑轮组欲将石料全部拉出水面，请你通过计算，判断他能否成功（无推理过程不得分）。 【分析】（1）根据F浮＝ρ水gV排可求出石料浸没在水中受到的浮力； （2）根据W＝Fs求出石料上表面到达水面时工人的拉力所做的功； （3）由甲图求出绳子能承受的最大拉力，由乙图求出滑轮组将石料全部拉出水面绳子的拉力，比较即可。 【解答】解：（1）石料浸没在水中受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m3＝800N； （2）如甲图，石料的重力为：G＝mg＝200kg×10N/kg＝2000N， 动滑轮的重力：G动＝m动g＝6kg×10N/kg＝60N， 由图甲可知n＝2，不考虑绳重、滑轮的摩擦和水的阻力， 则匀速拉动过程中，工人的拉力：F＝（G+G动﹣F浮）＝（2000N+60N﹣800N）＝630N， 石料上表面到达水面时工人的拉力所做的功：W＝Fs＝630N×2×1m＝1260J； （3）石料总体积露出水面时，浮力的减少量为：ΔF浮＝ρ水gΔV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg××0.08m3＝100N； 滑轮组对石料的拉力为：F'＝F+ΔF浮＝1200N+100N＝1300N， 每个动滑轮的重力均为：G'＝m动g＝6kg×10N/kg＝60N， 在甲图中，绳子能承受的最大拉力：F拉＝（F'+G'）＝（1300N+60N）＝680N， 在乙图中，滑轮组将石料全部拉出水面绳子的拉力：F拉'＝（G+G'）＝（2000N+60N）≈686.7N＞680N，滑轮组将石料全部拉出水面时绳子断裂，他不能成功。 答：（1）石料浸没在水中受到的浮力为800N； （2）工人的拉力所做的功为1260J； （3）他不能否成功，推导过程见解答。 【点评】本题考查浮力的计算、功的计算、滑轮组中的相关计算等。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$