专题10 简单的机械（八大攻略）--2025年中考物理二轮热点题型归纳与变式演练（全国通用）

专题10 简单的机械 目录 01题型综述 1 02 解题攻略 1 攻略一：怎样解杠杆力臂的作图问题 1 攻略二：怎样解杠杆最小力的作图问题 3 攻略三：怎样解三类杠杆的识别问题 4 攻略四：怎样解杠杆平衡条件的应用问题 5 攻略五：怎样解探究杠杆平衡条件的实验问题 6 攻略六：怎样解滑轮的省力判断及组装问题 8 攻略七：怎样解有用功、额外功、总功和机械效率的计算问题 9 攻略八：怎样解探究机械效率的实验问题 12 03 中考练场 12 简单机械是中考物理的重要考点，在中考物理试卷中占据一定比重，题型主要包括单选题、填空题、计算题和实验题。分值一般在3到12分之间，具体分值可能会因年份和地区而异。 掌握简单机械的相关知识点，对于提高中考物理成绩至关重要。它不仅要求学生理解杠杆平衡条件、滑轮组的工作原理等基本概念，还需要学生能够灵活运用这些知识解决各类题型。因此，在学习过程中，要注重理论与实践相结合，通过大量的练习来加深对知识点的理解和掌握。同时，也要注意关注中考的最新动态和趋势，以便更好地应对考试。 攻略一：怎样解杠杆力臂的作图问题 【提分秘籍】 解杠杆力臂的作图问题，一般的解题步骤如下： （1）由实物抽象出杠杆模型； （2）找出杠杆的支点O； （3）确定动力与阻力的作用点，作出动力与阻力的示意图（注意表示动力与阻力的线段长度），必要时用虚线将力的作用线正向或反向延长； （4）从支点向力的作用线作垂线，画出垂直符号； （5）支点到垂足之间的距离就是该力的力臂，并用双向箭头或大括号标出，在附近标上动力臂的符号l1，或阻力臂的符号l2。 【特别提示】力臂是支点到力的作用线的距离，千万不能理解为支点到力的作用点的距离。力臂不一定在杠杆上，如果力的作用线过支点，则该力的力臂为0。 【记忆口诀】一定点，二画线，三作垂线段，四在两端画尖尖 【典例剖析】 【典例1】（2024·黑龙江大庆·中考真题）如图所示，杠杆处于平衡状态，画出球A所受重力的示意图（重心在球心处）和力F的力臂L。 【变式演练】 【变式1-1】（2025·重庆·一模）请在图中画出拉力F的力臂L（保留作图痕迹）； 【变式1-2】（2025·江苏徐州·一模）按要求作图： 同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面，迅速成坐姿。仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，A为人的重心，肌肉的拉力F为动力，如图所示，请画出重力的示意图，动力臂L1和阻力臂L2。 攻略二：怎样解杠杆最小力的作图问题 【提分秘籍】 杠杆最小力的确定： （1）在力的作用点一定的情况下，当力跟支点与力的作用点的连线垂直时，力最小。 （2）力和力臂的找法：若力的作用点一定，则按（1）的方法找力臂；若力的作用点任意，则在杠杆上先找出离支点最远的点，连接支点和最远点，过最远点作支点和最远点连线的垂线，根据需要标出的力为最小力。 （3）根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反来确定动力的方向。 【特别提示】根据杠杆的平衡条件知，在杠杆的阻力、阻力臂一定时，要使动力最小，必须使动力臂最长。通常情况下，连接杠杆的支点和动力作用点所得到的线段是最长的，此线段即为最长力臂。 【典例剖析】 【典例2】（2024·湖南长沙·中考真题）为撬起大石头，小明以O为支点架好撬棒，如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头，请画出这个力的示意图。 【变式演练】 【变式2-1】（2025·重庆·模拟预测）在图中画出使杠杆静止在图示位置的最小动力F1。 【变式2-2】（2025·江苏·一模）(1)如图，杠杆AOB保持静止，O为支点，请作出阻力和维持杠杆平衡的最小动力； 攻略三：怎样解三类杠杆的识别问题 【提分秘籍】 识别三类杠杆的方法：先确定杠杆的支点、动力作用点和阻力作用点，然后分别确定动力臂l1，和阻力臂l2。若l1>l2，则为省力杠杆若l1<l2，则为费力杠杆；若l1=l2，则为等臂杠杆。 【特别提示】省力杠杆与费力杠杆的应用不同，省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用；而费力杠杆一般用在阻力不大的情况下，是为了省距离，使用起来方便 【典例剖析】 【典例3】（2024·陕西·中考真题）如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（　　） A．钓鱼竿 B．开瓶器 C．核桃夹 D．钢丝钳 【变式演练】 【变式3-1】（2024·广东汕尾·模拟预测）筷子作为一种被使用了上千年的日常工具，已经成为我们中华民族的一种传统文化，下面有关筷子的说法中正确的是（    ） A．吃饭时，筷子与食物间没有摩擦 B．正常使用的筷子属于费力杠杆 C．正常使用的筷子属于省力杠杆 D．正常使用的筷子属于等臂杠杆 【变式3-2】（2024·云南楚雄·三模）图是劳动实践课上使用劳动工具的场景，其中属于使用费力杠杆的是（    ） A．用扳手拧螺丝 B．挖地时举起锄头 C．用钢丝钳剪铁丝 D．园艺剪刀修剪树枝 攻略四：怎样解杠杆平衡条件的应用问题 【提分秘籍】 利用杠杆平衡条件解决的问题主要有两类： （1）根据杠杆平衡条件判断杠杆是否平衡。此类问题需要判断相应力和力臂的乘积是否相等，当F1l1=F2l2时，杠杆平衡；当F1l1>F2l2时，杠杆沿F1方向转动；当F1l1<F2l2时，杠杆沿F2方向转动。 （2）已知杠杆是平衡的，根据杠杆平衡条件计算力或力臂的大小，判断动力的变化。若要计算力或力臂的大小，就要知道另外三个量的大小；若要判断动力的变化，就要先判断动力臂和阻力臂的变化特点。 【特别提示】应用杠杆平衡条件解决问题的一般步骤:①将实物抽象为杠杆模型;②确定支点;③明确动力、阻力的大小和方向，画出力的示意图;④画出动力臂和阻力臂;⑤利用杠杆的平衡条件进行计算或判断。 【典例剖析】 【典例4】（2024·内蒙古通辽·中考真题）小明家有一把杆秤，如图所示，秤钩上不挂物体时提住秤纽，将秤砣移动至定盘星处时，秤杆恰能水平平衡，当秤钩挂上物体移动秤砣使秤杆再次水平平衡时，即可通过秤砣所对应刻度读出物体质量。下列说法正确的是（　　） A．定盘星是秤杆的支点 B．杆秤是一种等臂杠杆 C．所挂物体加重时，秤砣向右移，秤杆才能再次水平平衡 D．使用已磨损的秤砣测量时，测量值比真实值偏小 【变式演练】 【变式4-1】（2024·宁夏银川·三模）如图所示是吊车正在起吊货物的示意图。该装置通过液压伸缩撑杆推动吊臂并使吊臂绕 O 点转动，从而通过钢绳将货物匀速吊起。假设撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直，仅通过转动吊臂提升货物的过程中，下列分析正确的是（　　） A．吊臂是省力杠杆，钢绳对吊臂的作用力不断增大 B．吊臂是费力杠杆，撑杆对吊臂的作用力的力臂不断减小 C．吊臂是省力杠杆，撑杆对吊臂的作用力的力臂不断增大 D．吊臂是费力杠杆，撑杆对吊臂的作用力不断减小 【变式4-2】（2024·云南·模拟预测）如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，OB∶AB＝2∶1，在A点挂一个120N物体，B点施加一个竖直向上的拉力F，使杠杆水平平衡拉力为 N；若拉力F沿逆时针方向转动30°，杠杆仍处于平衡状态，拉力将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 攻略五：怎样解探究杠杆平衡条件的实验问题 【提分秘籍】 关于探究杠杆平衡条件的实验，应注意以下几点：（1）调节杠杆使其在水平位置平衡，可以使杠杆的重心与支点重合，避免杠杆的重力对平衡产生影响，同时也便于直接从杠杆上测出力臂的大小； （2）调节杠杆使其在水平位置平衡的原则是“左偏右调、右偏左调”，如杠杆右端下沉，应向左调节平衡螺母； （3）调好平衡，更换钩码的数量后，不能通过调节平衡螺母来使杠杆再次平衡； （4）探究时，要改变钩码的数量、改变悬挂钩码的位置和改用弹簧测力计斜拉杠杆进行多次实验，以避免实验结论的偶然性，从而得出普遍性的结论。 【特别提示】 (1)实验过程中，在挂钩码时，两侧钩码数量一般不要相同。 (2)力臂l1和l2的单位可以用cm，也可以用m，只要单位相同即可。 【典例剖析】 【典例5】（2024·江苏淮安·中考真题）在“探究杠杆平衡条件”实验中： (1)请在图甲中画出的力臂； (2)的力臂为 。当的大小为时，竖直向上拉杠杆，仍使杠杆在水平位置平衡， N； (3)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤（自重不计），如图乙所示，要想增大杆秤的测量范围，你有哪些方法？ （写出一种方法即可），小明猜想制作的杆秤刻度是均匀的，请你通过推理证实。 （写出推理过程，涉及的物理量用图中字母表示）。 【变式演练】 【变式5-1】（2025·江苏宿迁·一模）在“探究杠杆平衡条件”的实验中： (1)实验开始时， 杠杆的位置如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的平衡螺母向 移动（选填“左”或“右”）。 (2)杠杆平衡后，小李同学在图乙所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上 个钩码， 使杠杆在水平位置平衡。 (3)取下B位置的钩码， 改用弹簧测力计拉杠杆的B点， 当弹簧测力计由位置a转至位置b的过程中，杠杆始终在水平位置保持平衡（如图丙），测力计示数将 （选填“变大”或“变小”） 。 (4)下列因素中， 不会影响探究结果的是___________。 A．铁架台没有放在水平台面上 B．实验所用的钩码生锈 C．弹簧测力计的弹簧和刻度盘之间摩擦较大 D．弹簧测力计未调零 【变式5-2】（2025·江苏扬州·一模）同学们用如图所示装置，探究“杠杆的平衡条件”。 (1)杠杆在如图1的位置静止，为了使杠杆在水平位置平衡，应向 （选填“左”或“右”）调节螺母； (2)如图2所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，应在B点挂 个相同的钩码，使杠杆在水平位置平衡； (3)若在图2中B点改用弹簧测力计拉，弹簧测力计应该 （选填“正挂”或“倒挂”）在杠杆上，若操作反了，会导致测量值比真实值偏 （选填“大”或“小”）些； (4)保持A点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l1和动力F1的数据，绘制了l1−F1的关系图像，如图3所示。请根据图像推算，当F1为2N时，l1为 cm。 攻略六：怎样解滑轮的省力判断及组装问题 【提分秘籍】 （1）使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即。此式成立的条件：忽略滑轮和绳的重力以及绳、轮间的摩擦。若忽略绳重和摩擦但考虑动滑轮的重力，此式变为。无论是否考虑绳子的摩擦力，绳子自由端移动的距离s与物体移动的距离h的关系均为s=nh。 （2）确定承担物重的绳子的段数n的方法有三种： ①在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只算绕在动滑轮上（包括挂在动滑轮挂钩上）的绳子有几段，承担物重的绳子的段数就有几段。 ②先数出动滑轮的个数N，如果绳子的固定端在动滑轮上，则绳子的段数n=2N+1；如果绳子的固定端不在动滑轮上，则绳子的段数n=2N。 ③由得，绳子的有效段数，计算后“只入不舍”取整数值n，即为绳子的有效段数的最小值。 【特别提示】对于动、定滑轮个数已确定的滑轮组，最简单的绕绳方法是从外向里绕，最后挂在动滑轮或定滑轮的挂钩上，从动滑轮开始绕，最省力。 【典例剖析】 【典例6】（2024·陕西·中考真题）工人向下拉绳来提升重物。请用笔画线代替绳子画出滑轮组的绕线方法。 【变式演练】 【变式6-1】用如图所示的滑轮组将水桶匀速提升，请画出连接滑轮组最省力的绕法。 【变式6-2】（2024·四川广元·二模）小李打扫卫生时需要将一个重物搬离地面，由于力气太小无法搬动，聪明的他想到了滑轮组可以省力，于是他找来家里的2个滑轮组，请你帮他选择其中一个滑轮组用来提升重物以达到最省力的目的（两幅图都画不得分。绳子需要绕过每一个滑轮，忽略动滑轮重力）。 攻略七：怎样解有用功、额外功、总功和机械效率的计算问题 【提分秘籍】 （1）有用功的计算方法（以竖直向上提升重物为例） ①定义法：；②；③公式法： （1）不计绳重，以及绳与滑轮间的摩擦，则有：， （2）当物体浸在液体中时，则有：，， 【特别提示】当用动滑轮或滑轮组竖直向上提升物体时，克服物体重力做有用功，即，不计绳重及摩擦克服动滑轮重做的功是额外功;当用动滑轮或滑轮组水平拉物体时，克服物体与水平面间的摩擦力做的功为有用功，即;当物体沿斜面上升时，克服物体重力做的功为有用功，即，克服物体与斜面间的摩擦力做的功为额外功，即。解答时应紧扣有用功、总功和额外功的定义，从工作的目的入手分析，弄清做的哪些功是有用功，哪些功是总功，哪些功是额外功，然后根据公式，求解机械效率。 角度1：竖直方向机械效率的计算 【典例剖析】 【典例7】（2024·山东德州·中考真题）如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．工人做的有用功为360J C．该滑轮组的机械效率为80% D．拉力F的功率为100W 【变式演练】 【变式7-1】（2025·江苏宿迁·一模）建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45kg的涂料从地面提起， 桶在4s 内缓慢上升0.8m， 工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（　　） A．该装置做的有用功为400J B．该装置的机械效率为90% C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s D．增大提起涂料的重力，机械效率不变 【变式7-2】（2025·重庆·模拟预测）如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊300kg的物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是 J，拉力F的功率是 W。（g取10N/kg） 角度2：水平方向机械效率的计算 【典例剖析】 【典例8】（2024·青海西宁·中考真题）如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960N的物体M在水平面上做匀速直线运动。物体所受的摩擦力是物重的0.1倍，绳子自由端的水平拉力为40N，物体M移动的距离为4m（不计绳重和滑轮重）。则（   ） A．物体M所受的拉力为960N B．绳子自由端移动的距离是8m C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160J D．滑轮组的机械效率是80% 【变式演练】 【变式8-1】（2024·黑龙江·模拟预测）如图所示，重为300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%。则在此过程中，下列说法正确的是（   ） A．绳子自由端移动的距离为6m B．物体与地面间的滑动摩擦力为48N C．拉力F的功率为16W D．拉力F对物体做的有用功为120J 【变式8-2】（2024·云南·模拟预测）如图所示为一滑轮组拉着重300N的物体在水平地面上匀速运动，2s的时间物体运动了1m，已知拉力F=50N，物体受到的摩擦力为120N。下列说法正确的是（　　） A．绳端移动的速度为1m/s B．拉力的功率为75W C．物体克服重力做的功为300J D．该滑轮组的机械效率为50% 攻略八：怎样解探究机械效率的实验问题 【提分秘籍】 （1）常见的探究机械效率的实验问题有两种，一种是探究滑轮组的机械效率，另一种是探究斜面的机械效率。无论是探究哪种装置的机械效率，其基本思路都是测出有用功和总功，通过计算求出机械效率。 （2）为了探究影响滑轮组机械效率的因素，在保证有用功相同的情况下，通过改变动滑轮的个数来分析机械效率是否与机械自身重力有关，另外，在保证机械组装方式相同的情况下，通过改变钩码个数来研究滑轮组的机械效率是否与物重大小有关。这里采用的是控制变量法。 【特别提示】对已组装好的滑轮组，承担物重的绳子的段数n是确定的，绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系是s=nh，则滑轮组的机械效率 【典例剖析】 【典例9】（2023·湖南湘潭·中考真题）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：    实验次数 钩码重力 G/N 钩码上升高度h/cm 拉力 F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 （1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第 1次实验时，钩码上升的时间为 3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s； （2）第4次实验时所做的有用功为 J， 滑轮组的机械效率是 %； （3）分析 1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高； 分析 2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）； （4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。 A． 换用更轻的动滑轮B． 加快提升物体的速度 【变式演练】 【变式9-1】（2024·陕西汉中·二模）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲乙所示，记录实验数据，并绘出η与G物的关系图像，如图丙所示。 (1)实验中应 缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高。 (2)图乙中弹簧测力计的示数为 N。 (3)图丙中的曲线表明：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而 （选填“小”或“增大”）。 (4)若实验中的细绳足够结实，滑轮组的机械效率 （选填“会”或“不会”）到100%。 【变式9-2】（2024·安徽合肥·二模）某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率，所测实验数据如下表。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 4.0 0.1 1.1 0.5 72.7% 4 6.0 0.1 1.5 0.5 试根据表中实验数据完成下列问题： (1)表中第4次实验所测的机械效率是 ； (2)分析表中第1、2次实验的数据，可以得到的初步结论是：用同一滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率 （填“越小”、“越大”或“相同”）； (3)分析表中第3和第 （填“1”、“2”或“4”）这两次实验的数据，可以得到的初步结论是：滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。 一、单选题 1．（2024·海南·中考真题）用起子开瓶盖，下列杠杆能正确解释这现象的是（    ） A． B． C． D． 2．（2024·甘肃兰州·中考真题）如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200N，重物在8s内上升了10m，不计绳重与摩擦，下列说法中不正确的是（　　） A．拉力F大小为400N B．拉力F的功率为1250W C．克服动滑轮重力做功2000J D．滑轮组的机械效率约为83.3% 3．（2024·黑龙江大庆·中考真题）如图所示，在的拉力F作用下，用滑轮组将重为的货物匀速提升，在10s内货物竖直上升了。下列说法正确的是（    ） A．滑轮组做的有用功为 B．拉力F的功率为 C．滑轮组的机械效率为75% D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 4．（2024·山东聊城·中考真题）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300N的建材从地面匀速运送到离地面8m的高处，所用时间为40s。已知动滑轮重为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．工人做的总功为2400J B．工人拉力的功率为60W C．此过程中该装置的机械效率约为88% D．可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率 5．（2024·江苏宿迁·中考真题）如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时，使物体上升了。则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为 B．拉力功率为 C．做的总功为 D．机械效率为 6．（2024·内蒙古·中考真题）如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　） A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70% 7．（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（    ） ①滑轮组的机械效率为    ②汽车受到的摩擦力为 ③汽车牵引力在4s内做的功为    ④汽车牵引力的功率为 A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确 8．（2024·四川巴中·中考真题）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 9．（2024·山东青岛·中考真题）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时关节转动；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 10．（2024·山东东营·中考真题）如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB=2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　） A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高 二、填空题 11．（2024·四川泸州·中考真题）如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为 N；当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为 。 12．（2024·甘肃白银·中考真题）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重，B重，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦） 13．（2024·湖北·中考真题）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 （选填“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、，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 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 14．（2024·陕西·中考真题）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 。 15．（2024·江苏无锡·中考真题）如图是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”，在两个支架上摆放一根直的硬棒，支点为、，A端系一石块，B端装有轮轴，轮轴能绕着硬棒转动，悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上，若空桶质量为10kg，轮轴质量为10kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置。长为0.6m，长为1m，长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取） （1）人对辘轳不施加力。桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，石块质量最多为 kg；若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装 kg的水； （2）若桶内水的质量为40kg，人用时20s将桶匀速提升3m，此时辘轳提水的机械效率为50%，则桶对水做的功为 J，人做功的功率为 W。 16．（2024·江苏常州·中考真题）如图所示，工人利用动滑轮匀速提升重物，已知物重400N，施加在绳端竖直向上的拉力F为250N，在100s内将物体提升10m，不计绳重与摩擦，此过程中动滑轮的机械效率为 ，绳端拉力做功的功率为 W。 17．（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为 J，斜坡的机械效率为 ，木箱受到的摩擦力为 N。 18．（2024·陕西·中考真题）如图1，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具一桔槔，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。 19．（2024·四川达州·中考真题）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、作图题 20．（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） 21．（2024·山东日照·中考真题）甲图是使用核桃夹的情形，乙图是把核桃夹上臂简化成的杠杆，A为大拇指的作用点，B为核桃的作用点。请在答题卡的乙图中画出作用在核桃夹上臂的动力、动力臂和阻力。 四、实验题 22．（2024·山东济宁·中考真题）小明将木板一端置于水平桌面上，另一端与量角器组装成斜面（如图所示），按以下步骤进行了实验： ①选3个物体A、B和C，分别测出它们的重力大小； ②将斜面倾角（木板与桌面夹角）调成5°，分别将物体A、B、C放置在斜面上保持静止，用压力传感器分别测出它们对木板的压力大小； ③将斜面倾角先后调成10°和15°，重复步骤②。 实验数据记录如下表： 斜面倾角 5° 10° 15° 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物体 A B C A B C A B C 重力大小/N 10.0 20.0 30.0 10.0 20.0 30.0 10.0 20.0 30.0 压力大小/N 9.96 19.92 29.88 9.85 19.70 29.55 9.66 19.32 28.98 结合以上信息，按要求回答下列问题： (1)请在图中画出物体A对木板（斜面倾角为15°）压力的示意图，要求包含力的三要素 ； (2)若研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，可选择实验序号 中的数据进行分析； (3)分析比较实验数据可知：不同物体静止在同一斜面上时，物体对木板的压力与该物体重力的比值 ； (4)分析比较实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力与该物体重力的比值 （选填“越大”、“越小”或“不变”）； (5)斜面作为一种简单的机械，在生活中常有应用。在沿斜面向上的拉力F作用下，质量为的物体沿斜面向上匀速运动了，升高了，斜面的机械效率为90%，则该物体所受摩擦力的大小为 N。（取） 23．（2024·新疆·中考真题）“探究杠杆的平衡条件”的实验中： (1)实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，则杠杆的重心位于支点O的 （填“左”或“右”）侧，若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，则应再将左端的螺母向 （填“左”或“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡； (2)实验时，如图乙所示，在B点悬挂4个钩码，每个钩码重为0.5N，用弹簧测力计在A点斜向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为时，弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为 N，夹角为 度； (3)上述实验过程，若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为，则弹簧测力计的示数可能为 （填“2.9”或“3.1”）N。 五、计算题 24．（2024·四川达州·中考真题）如图所示，一重为200N底面积为0.4的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不计），玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动，现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N，滑轮组上悬挂着重300N的物体甲，将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物体带出的水，，g取10N/kg）求： （1）当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强； （2）重物甲浸没在水中时所受的浮力； （3）滑轮组的绳子不会断裂，当时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦） 25．（2024·江苏苏州·中考真题）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 （1）克服钢板重力做的功； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 26．（2024·黑龙江绥化·中考真题）如图甲，质量为40kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积是。如图乙。工人用250N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2m/s。求： （1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强； （2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率； （3）滑轮组的机械效率； （4）为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 简单的机械 目录 01题型综述 1 02 解题攻略 1 攻略一：怎样解杠杆力臂的作图问题 1 攻略二：怎样解杠杆最小力的作图问题 4 攻略三：怎样解三类杠杆的识别问题 6 攻略四：怎样解杠杆平衡条件的应用问题 7 攻略五：怎样解探究杠杆平衡条件的实验问题 10 攻略六：怎样解滑轮的省力判断及组装问题 14 攻略七：怎样解有用功、额外功、总功和机械效率的计算问题 16 攻略八：怎样解探究机械效率的实验问题 23 03 中考练场 23 简单机械是中考物理的重要考点，在中考物理试卷中占据一定比重，题型主要包括单选题、填空题、计算题和实验题。分值一般在3到12分之间，具体分值可能会因年份和地区而异。 掌握简单机械的相关知识点，对于提高中考物理成绩至关重要。它不仅要求学生理解杠杆平衡条件、滑轮组的工作原理等基本概念，还需要学生能够灵活运用这些知识解决各类题型。因此，在学习过程中，要注重理论与实践相结合，通过大量的练习来加深对知识点的理解和掌握。同时，也要注意关注中考的最新动态和趋势，以便更好地应对考试。 攻略一：怎样解杠杆力臂的作图问题 【提分秘籍】 解杠杆力臂的作图问题，一般的解题步骤如下： （1）由实物抽象出杠杆模型； （2）找出杠杆的支点O； （3）确定动力与阻力的作用点，作出动力与阻力的示意图（注意表示动力与阻力的线段长度），必要时用虚线将力的作用线正向或反向延长； （4）从支点向力的作用线作垂线，画出垂直符号； （5）支点到垂足之间的距离就是该力的力臂，并用双向箭头或大括号标出，在附近标上动力臂的符号l1，或阻力臂的符号l2。 【特别提示】力臂是支点到力的作用线的距离，千万不能理解为支点到力的作用点的距离。力臂不一定在杠杆上，如果力的作用线过支点，则该力的力臂为0。 【记忆口诀】一定点，二画线，三作垂线段，四在两端画尖尖 【典例剖析】 【典例1】（2024·黑龙江大庆·中考真题）如图所示，杠杆处于平衡状态，画出球A所受重力的示意图（重心在球心处）和力F的力臂L。 【答案】 【详解】（1）过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并用符号G表示；（2）过O点向F的作用线做垂线，垂线段的长就是该力的力臂；如图所示： 【变式演练】 【变式1-1】（2025·重庆·一模）请在图中画出拉力F的力臂L（保留作图痕迹）； 【答案】(1) 【详解】（1）从支点O作力F作用线的垂线段，即为拉力F的力臂L，如图所示： 【变式1-2】（2025·江苏徐州·一模）按要求作图： 同学们在体育课上做仰卧起坐，前半段是背部由平躺地面变成脊柱弯曲，后半段是上半身完全离开地面，迅速成坐姿。仰卧起坐时，人体可看成杠杆模型，O为支点，A为人的重心，肌肉的拉力F为动力，如图所示，请画出重力的示意图，动力臂L1和阻力臂L2。 【答案】(2) 【详解】（2）重力的方向竖直向下，从重心竖直向下画出重力的示意图；仰卧起坐过程中人体受到的重力是阻力，过支点O分别作动力F和阻力G的作用线的垂线，垂线段L1和L2分别为动力臂L1、阻力臂L2，如下图所示： 攻略二：怎样解杠杆最小力的作图问题 【提分秘籍】 杠杆最小力的确定： （1）在力的作用点一定的情况下，当力跟支点与力的作用点的连线垂直时，力最小。 （2）力和力臂的找法：若力的作用点一定，则按（1）的方法找力臂；若力的作用点任意，则在杠杆上先找出离支点最远的点，连接支点和最远点，过最远点作支点和最远点连线的垂线，根据需要标出的力为最小力。 （3）根据动力和阻力使杠杆转动的方向相反来确定动力的方向。 【特别提示】根据杠杆的平衡条件知，在杠杆的阻力、阻力臂一定时，要使动力最小，必须使动力臂最长。通常情况下，连接杠杆的支点和动力作用点所得到的线段是最长的，此线段即为最长力臂。 【典例剖析】 【典例2】（2024·湖南长沙·中考真题）为撬起大石头，小明以O为支点架好撬棒，如图所示。他在A点用最小的力撬起大石头，请画出这个力的示意图。 【答案】 【详解】由图示可知，当杠杆与地面的接触点（O点）为支点时，根据杠杆平衡条件，以AO为力臂时，力臂最大，所以此时动力最小，过A点作垂直于动力臂向下的力F。如图所示： 【变式演练】 【变式2-1】（2025·重庆·模拟预测）在图中画出使杠杆静止在图示位置的最小动力F1。 【答案】 【详解】根据杠杆平衡的条件可知，在阻力和阻力臂不变时，动力臂越长越省力；由图示可知，以OA为动力臂时，动力臂最长，此时最省力；连接OA，从A点做OA的垂线，为使杠杆平衡，力的方向应垂直于OA向上，如答图所示： 【变式2-2】（2025·江苏·一模）(1)如图，杠杆AOB保持静止，O为支点，请作出阻力和维持杠杆平衡的最小动力； 【答案】(1) 【详解】（1）阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件，动力臂越长，动力越小，B点绳子对杠杆向下的拉力是阻力F2；连接OA，以OA为动力臂时，动力臂最长，动力最小。过点A作垂直于OA向上的力即为最小动力F1，如图所示： 攻略三：怎样解三类杠杆的识别问题 【提分秘籍】 识别三类杠杆的方法：先确定杠杆的支点、动力作用点和阻力作用点，然后分别确定动力臂l1，和阻力臂l2。若l1>l2，则为省力杠杆若l1<l2，则为费力杠杆；若l1=l2，则为等臂杠杆。 【特别提示】省力杠杆与费力杠杆的应用不同，省力杠杆一般在阻力很大的情况下使用；而费力杠杆一般用在阻力不大的情况下，是为了省距离，使用起来方便 【典例剖析】 【典例3】（2024·陕西·中考真题）如图所示的工具中，属于费力杠杆的是（　　） A．钓鱼竿 B．开瓶器 C．核桃夹 D．钢丝钳 【答案】A 【详解】A．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意； B．开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意； C．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意； D．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 【变式演练】 【变式3-1】（2024·广东汕尾·模拟预测）筷子作为一种被使用了上千年的日常工具，已经成为我们中华民族的一种传统文化，下面有关筷子的说法中正确的是（    ） A．吃饭时，筷子与食物间没有摩擦 B．正常使用的筷子属于费力杠杆 C．正常使用的筷子属于省力杠杆 D．正常使用的筷子属于等臂杠杆 【答案】B 【详解】A．吃饭时，筷子与食物间存在相对运动趋势，具有静摩擦力，故A错误； BCD．筷子使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B正确，CD错误。 故选B。 【变式3-2】（2024·云南楚雄·三模）图是劳动实践课上使用劳动工具的场景，其中属于使用费力杠杆的是（    ） A．用扳手拧螺丝 B．挖地时举起锄头 C．用钢丝钳剪铁丝 D．园艺剪刀修剪树枝 【答案】B 【详解】A．用扳手拧螺丝的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A不符合题意； B．锄地时举起锄头的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B符合题意； C．用钢丝钳剪铁丝的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意； D．用园艺剪修剪树枝的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。 故选B。 攻略四：怎样解杠杆平衡条件的应用问题 【提分秘籍】 利用杠杆平衡条件解决的问题主要有两类： （1）根据杠杆平衡条件判断杠杆是否平衡。此类问题需要判断相应力和力臂的乘积是否相等，当F1l1=F2l2时，杠杆平衡；当F1l1>F2l2时，杠杆沿F1方向转动；当F1l1<F2l2时，杠杆沿F2方向转动。 （2）已知杠杆是平衡的，根据杠杆平衡条件计算力或力臂的大小，判断动力的变化。若要计算力或力臂的大小，就要知道另外三个量的大小；若要判断动力的变化，就要先判断动力臂和阻力臂的变化特点。 【特别提示】应用杠杆平衡条件解决问题的一般步骤:①将实物抽象为杠杆模型;②确定支点;③明确动力、阻力的大小和方向，画出力的示意图;④画出动力臂和阻力臂;⑤利用杠杆的平衡条件进行计算或判断。 【典例剖析】 【典例4】（2024·内蒙古通辽·中考真题）小明家有一把杆秤，如图所示，秤钩上不挂物体时提住秤纽，将秤砣移动至定盘星处时，秤杆恰能水平平衡，当秤钩挂上物体移动秤砣使秤杆再次水平平衡时，即可通过秤砣所对应刻度读出物体质量。下列说法正确的是（　　） A．定盘星是秤杆的支点 B．杆秤是一种等臂杠杆 C．所挂物体加重时，秤砣向右移，秤杆才能再次水平平衡 D．使用已磨损的秤砣测量时，测量值比真实值偏小 【答案】C 【详解】A．秤纽与秤杆的连接点是秤杆绕着转动的点，是支点，故A错误； B．杆秤使用时，动力臂不等于阻力臂，不是等臂杠杆，故B错误； C．根据杠杆平衡条件则有，、不变，所挂物体加重时，变大，即秤砣向右移，秤杆才能再次水平平衡，故C正确； D．使用已磨损的秤砣测量时，即变小，、、不变，所以变大，则测量值比真实值偏大，故D错误。 故选C。 【变式演练】 【变式4-1】（2024·宁夏银川·三模）如图所示是吊车正在起吊货物的示意图。该装置通过液压伸缩撑杆推动吊臂并使吊臂绕 O 点转动，从而通过钢绳将货物匀速吊起。假设撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直，仅通过转动吊臂提升货物的过程中，下列分析正确的是（　　） A．吊臂是省力杠杆，钢绳对吊臂的作用力不断增大 B．吊臂是费力杠杆，撑杆对吊臂的作用力的力臂不断减小 C．吊臂是省力杠杆，撑杆对吊臂的作用力的力臂不断增大 D．吊臂是费力杠杆，撑杆对吊臂的作用力不断减小 【答案】D 【详解】如图所示，O点为杠杆的支点，撑杆对吊臂的作用力为动力，支点到撑杆的距离为动力臂；钢绳的拉力为阻力，支点到钢绳的距离为阻力臂；仅通过转动吊臂提升货物的过程中，动力臂小于阻力臂，所以吊臂是费力杠杆；此过程中钢绳对吊臂的作用力始终等于货物的重力，保持不变；阻力臂逐渐减小，撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直，所以动力臂保持不变，由杠杆平衡条件知，撑杆对吊臂的作用力不断减小。故D正确，ABC错误。 【变式4-2】（2024·云南·模拟预测）如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，OB∶AB＝2∶1，在A点挂一个120N物体，B点施加一个竖直向上的拉力F，使杠杆水平平衡拉力为 N；若拉力F沿逆时针方向转动30°，杠杆仍处于平衡状态，拉力将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 180 变大 【详解】[1]当OB∶AB＝2∶1，则 OB∶OA＝2∶3 杠杆水平平衡时，A端受到的阻力大小为 FA＝G物＝120N 由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可得 F×OB＝G×OA 拉力的大小为 [2]若其他条件不变，拉力F沿逆时针方向转动30°，阻力和阻力臂不变，动力臂变小，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，拉力将变大。 攻略五：怎样解探究杠杆平衡条件的实验问题 【提分秘籍】 关于探究杠杆平衡条件的实验，应注意以下几点：（1）调节杠杆使其在水平位置平衡，可以使杠杆的重心与支点重合，避免杠杆的重力对平衡产生影响，同时也便于直接从杠杆上测出力臂的大小； （2）调节杠杆使其在水平位置平衡的原则是“左偏右调、右偏左调”，如杠杆右端下沉，应向左调节平衡螺母； （3）调好平衡，更换钩码的数量后，不能通过调节平衡螺母来使杠杆再次平衡； （4）探究时，要改变钩码的数量、改变悬挂钩码的位置和改用弹簧测力计斜拉杠杆进行多次实验，以避免实验结论的偶然性，从而得出普遍性的结论。 【特别提示】 (1)实验过程中，在挂钩码时，两侧钩码数量一般不要相同。 (2)力臂l1和l2的单位可以用cm，也可以用m，只要单位相同即可。 【典例剖析】 【典例5】（2024·江苏淮安·中考真题）在“探究杠杆平衡条件”实验中： (1)请在图甲中画出的力臂； (2)的力臂为 。当的大小为时，竖直向上拉杠杆，仍使杠杆在水平位置平衡， N； (3)小明学过杠杆知识后自制了一根杆秤（自重不计），如图乙所示，要想增大杆秤的测量范围，你有哪些方法？ （写出一种方法即可），小明猜想制作的杆秤刻度是均匀的，请你通过推理证实。 （写出推理过程，涉及的物理量用图中字母表示）。 【答案】(1) (2) 10.0 0.5 (3) 换用质量更大的秤砣（增大） 见解析 【详解】（1）过支点O作力作用线的垂线段即为力臂，作图如下： （2）[1][2]由图甲可知，的力臂；当的大小为时，竖直向上拉杠杆，此时的力臂，根据杠杆平衡条件，大小为 （3）[1]要想增大杆秤的测量范围，可以换用质量更大的秤砣。根据杠杆平衡条件，两力臂不变，秤砣重力变大，对秤杆的拉力变大，即动力变大，那么阻力会变大，即称量的物体重力变大，则杆秤的测量范围变大。 [2]根据杠杆平衡条件可得 则有 因为和均为定值，所以和成正比，所以制作的杆秤刻度是均匀的。 【变式演练】 【变式5-1】（2025·江苏宿迁·一模）在“探究杠杆平衡条件”的实验中： (1)实验开始时， 杠杆的位置如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端的平衡螺母向 移动（选填“左”或“右”）。 (2)杠杆平衡后，小李同学在图乙所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上 个钩码， 使杠杆在水平位置平衡。 (3)取下B位置的钩码， 改用弹簧测力计拉杠杆的B点， 当弹簧测力计由位置a转至位置b的过程中，杠杆始终在水平位置保持平衡（如图丙），测力计示数将 （选填“变大”或“变小”） 。 (4)下列因素中， 不会影响探究结果的是___________。 A．铁架台没有放在水平台面上 B．实验所用的钩码生锈 C．弹簧测力计的弹簧和刻度盘之间摩擦较大 D．弹簧测力计未调零 【答案】(1)右；(2)3；(3)变大；(4)A 【详解】（1）如图甲所示，杠杆左端下沉，其右端偏高，说明杠杆左侧偏重，应将左端的平衡螺母向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡；在实验过程中让杠杆在水平位置平衡，此时力臂在杠杆上，便于测量力臂大小。 （2）设杠杆上一个小格的长度是L，一个钩码重是G，根据杠杆的平衡条件可得 解得，即可在B位置挂上3个钩码。 （3）如图乙所示，当弹簧测力计由位置a转至位置b的过程中，左侧钩码对杠杆的拉力和力臂不变，弹簧测力计拉力的力臂变短，杠杆始终保持在水平平衡，由杠杆的平衡条件可知，测力计示数变大。 （4）A．实验前需要调整杠杆平衡，故铁架台没有放在水平桌面上对杠杆的平衡无影响，故A符合题意； B．所用的钩码上锈，单个钩码的重力不完全相等，则多个钩码总重力无法确定，对实验结果有影响，故B不符合题意； C．弹簧测力计的弹簧和刻度盘之间摩擦较大，所测拉力不准确，对实验有影响，故C不符合题意； D．弹簧测力计未调零，会使测得的力偏大或偏小，对实验有影响，故D不符合题意。 故选A。 【变式5-2】（2025·江苏扬州·一模）同学们用如图所示装置，探究“杠杆的平衡条件”。 (1)杠杆在如图1的位置静止，为了使杠杆在水平位置平衡，应向 （选填“左”或“右”）调节螺母； (2)如图2所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，应在B点挂 个相同的钩码，使杠杆在水平位置平衡； (3)若在图2中B点改用弹簧测力计拉，弹簧测力计应该 （选填“正挂”或“倒挂”）在杠杆上，若操作反了，会导致测量值比真实值偏 （选填“大”或“小”）些； (4)保持A点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l1和动力F1的数据，绘制了l1−F1的关系图像，如图3所示。请根据图像推算，当F1为2N时，l1为 cm。 【答案】(1)右；(2)6；(3) 倒挂 小；(4)15 【详解】（1）由图1得，杠杆左低右高，说明右端偏轻，为了使杠杆在水平位置平衡，应向右调节螺母。 （2）如图2所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，根据杠杆平衡原理可得，即，解得，即应在B点挂6个相同的钩码，使杠杆在水平位置平衡。 （3）[1]若在图2中B点改用弹簧测力计拉，弹簧测力计应该倒挂在杠杆上，若正挂，杠杆将转动。 [2]若操作反了，由于测力计自身重力的作用，会导致测量值比真实值偏小些。 （4）由于此题中的阻力和阻力臂不变，利用图像中任意一组数据都能得出 解得，即当F1为2N时，对应的力臂l1为 攻略六：怎样解滑轮的省力判断及组装问题 【提分秘籍】 （1）使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即。此式成立的条件：忽略滑轮和绳的重力以及绳、轮间的摩擦。若忽略绳重和摩擦但考虑动滑轮的重力，此式变为。无论是否考虑绳子的摩擦力，绳子自由端移动的距离s与物体移动的距离h的关系均为s=nh。 （2）确定承担物重的绳子的段数n的方法有三种： ①在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只算绕在动滑轮上（包括挂在动滑轮挂钩上）的绳子有几段，承担物重的绳子的段数就有几段。 ②先数出动滑轮的个数N，如果绳子的固定端在动滑轮上，则绳子的段数n=2N+1；如果绳子的固定端不在动滑轮上，则绳子的段数n=2N。 ③由得，绳子的有效段数，计算后“只入不舍”取整数值n，即为绳子的有效段数的最小值。 【特别提示】对于动、定滑轮个数已确定的滑轮组，最简单的绕绳方法是从外向里绕，最后挂在动滑轮或定滑轮的挂钩上，从动滑轮开始绕，最省力。 【典例剖析】 【典例6】（2024·陕西·中考真题）工人向下拉绳来提升重物。请用笔画线代替绳子画出滑轮组的绕线方法。 【答案】 【详解】由图可知使用该滑轮组是为了省力和改变力的方向。工人站在地面上向下拉绳来提升重物，所以由2段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法，根据“奇动偶定”原则绕绳方法如下图所示 。 【变式演练】 【变式6-1】用如图所示的滑轮组将水桶匀速提升，请画出连接滑轮组最省力的绕法。 【答案】 【详解】利用滑轮组提升物体，承担物重的绳子股数越多，滑轮组越省力；图中只有一个动滑轮，最多可以从动滑轮画出三根线，即三股绳承担物重，此时最省力，如图： 【变式6-2】（2024·四川广元·二模）小李打扫卫生时需要将一个重物搬离地面，由于力气太小无法搬动，聪明的他想到了滑轮组可以省力，于是他找来家里的2个滑轮组，请你帮他选择其中一个滑轮组用来提升重物以达到最省力的目的（两幅图都画不得分。绳子需要绕过每一个滑轮，忽略动滑轮重力）。 【答案】 【详解】因为要最省力，所以选择两个动滑轮的滑轮组，连接如下图所示： 攻略七：怎样解有用功、额外功、总功和机械效率的计算问题 【提分秘籍】 （1）有用功的计算方法（以竖直向上提升重物为例） ①定义法：；②；③公式法： （1）不计绳重，以及绳与滑轮间的摩擦，则有：， （2）当物体浸在液体中时，则有：，， 【特别提示】当用动滑轮或滑轮组竖直向上提升物体时，克服物体重力做有用功，即，不计绳重及摩擦克服动滑轮重做的功是额外功;当用动滑轮或滑轮组水平拉物体时，克服物体与水平面间的摩擦力做的功为有用功，即;当物体沿斜面上升时，克服物体重力做的功为有用功，即，克服物体与斜面间的摩擦力做的功为额外功，即。解答时应紧扣有用功、总功和额外功的定义，从工作的目的入手分析，弄清做的哪些功是有用功，哪些功是总功，哪些功是额外功，然后根据公式，求解机械效率。 角度1：竖直方向机械效率的计算 【典例剖析】 【典例7】（2024·山东德州·中考真题）如图甲所示，虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组，工人利用该滑轮组，用200N竖直向上的拉力F，将物体匀速提高3m，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，已知动滑轮重120N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.5m/s B．工人做的有用功为360J C．该滑轮组的机械效率为80% D．拉力F的功率为100W 【答案】C 【详解】A．滑轮组省力费距离，由图乙可知，内，物体匀速提高，绳子自由端匀速移动，则绳子自由端移动的速度 故A错误； B．物体提高，绳子自由端移动，则动滑轮上承担物重的绳子段数 不计绳重和摩擦，由可得，物体的重力 工人做的有用功 故B错误； C．工人做的总功 该滑轮组的机械效率 故C正确； D．拉力的功率 故D错误。 故选C。 【变式演练】 【变式7-1】（2025·江苏宿迁·一模）建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45kg的涂料从地面提起， 桶在4s 内缓慢上升0.8m， 工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（　　） A．该装置做的有用功为400J B．该装置的机械效率为90% C．绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s D．增大提起涂料的重力，机械效率不变 【答案】B 【详解】A．该装置做的有用功为 故A错误； B．图中为定滑轮，则绳子自由端移动的距离为 则该装置做的总功为 则该装置的机械效率为 故B正确； C．绳子自由端移动的平均速度为 故C错误； D．增大提起涂料的重力，额外功基本不变，有用功增大，则机械效率增大，故D错误。 故选B。 【变式7-2】（2025·重庆·模拟预测）如图所示，是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊300kg的物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是 J，拉力F的功率是 W。（g取10N/kg） 【答案】 【详解】[1]有用功 [2]滑轮组的机械效率是80%，根据可知，总功 拉力F的功率 角度2：水平方向机械效率的计算 【典例剖析】 【典例8】（2024·青海西宁·中考真题）如图所示，虚线框内是由两个滑轮安装成的滑轮组，利用该滑轮组拉动重960N的物体M在水平面上做匀速直线运动。物体所受的摩擦力是物重的0.1倍，绳子自由端的水平拉力为40N，物体M移动的距离为4m（不计绳重和滑轮重）。则（   ） A．物体M所受的拉力为960N B．绳子自由端移动的距离是8m C．滑轮组拉动物体M做的有用功是160J D．滑轮组的机械效率是80% 【答案】D 【详解】A．物体M做匀速直线运动，受力平衡，则所受的拉力为 故A不符合题意； B．绳子自由端的水平拉力为40N，物体M所受的拉力为96N，若动滑轮上绳子有效段数为2，则有 可知由两个滑轮安装成的滑轮组有效绳子段数，则绳子自由端移动的距离为 故B不符合题意； C．滑轮组拉动物体M做的有用功为 故C不符合题意； D．总功为 则滑轮组的机械效率为 故D符合题意。 故选D。 【变式演练】 【变式8-1】（2024·黑龙江·模拟预测）如图所示，重为300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%。则在此过程中，下列说法正确的是（   ） A．绳子自由端移动的距离为6m B．物体与地面间的滑动摩擦力为48N C．拉力F的功率为16W D．拉力F对物体做的有用功为120J 【答案】AB 【详解】A．由于物体是向左匀速直线运动的，且滑轮组有3段绳子承担物体的摩擦力，因此绳子自由端（即拉力的作用点）移动的距离应为物体移动距离的3倍。物体移动的距离可以通过速度和时间计算得出 所以，绳子自由端移动的距离为 故A正确； B．根据机械效率的定义，有 则物体与地面间的滑动摩擦力为 故B正确； C．拉力做的功 拉力F的功率为 故C错误； D．有用功可以通过摩擦力和物体移动距离的乘积计算得出 故D错误。 故选AB。 【变式8-2】（2024·云南·模拟预测）如图所示为一滑轮组拉着重300N的物体在水平地面上匀速运动，2s的时间物体运动了1m，已知拉力F=50N，物体受到的摩擦力为120N。下列说法正确的是（　　） A．绳端移动的速度为1m/s B．拉力的功率为75W C．物体克服重力做的功为300J D．该滑轮组的机械效率为50% 【答案】B 【详解】A．由图可知，动滑轮上的绳子段数n=3，绳子自由端移动的距离 s=ns物=3×1m=3m 绳端移动的速度 故A错误； B．拉力F=50N，拉力做功的功率 P=Fv=50N×1.5m/s=75W 故B正确； C．由于物体在水平地面上匀速运动，而重力方向在竖直方向上，即物体没有在重力方向上移动距离，由做功的两个必要因素可知，物体没有克服重力做功，故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D错误。 故选B。 攻略八：怎样解探究机械效率的实验问题 【提分秘籍】 （1）常见的探究机械效率的实验问题有两种，一种是探究滑轮组的机械效率，另一种是探究斜面的机械效率。无论是探究哪种装置的机械效率，其基本思路都是测出有用功和总功，通过计算求出机械效率。 （2）为了探究影响滑轮组机械效率的因素，在保证有用功相同的情况下，通过改变动滑轮的个数来分析机械效率是否与机械自身重力有关，另外，在保证机械组装方式相同的情况下，通过改变钩码个数来研究滑轮组的机械效率是否与物重大小有关。这里采用的是控制变量法。 【特别提示】对已组装好的滑轮组，承担物重的绳子的段数n是确定的，绳子自由端移动的距离s与物体上升的高度h的关系是s=nh，则滑轮组的机械效率 【典例剖析】 【典例9】（2023·湖南湘潭·中考真题）用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：    实验次数 钩码重力 G/N 钩码上升高度h/cm 拉力 F/N 绳子自由端移动距离s/cm 机械效率η 1 2.0 5 1.0 15 66.7% 2 4.0 5 1.8 15 74.1% 3 4.0 10 1.8 30 74.1% 4 6.0 5 2.5 15 （1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第 1次实验时，钩码上升的时间为 3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s； （2）第4次实验时所做的有用功为 J， 滑轮组的机械效率是 %； （3）分析 1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高； 分析 2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）； （4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。 A． 换用更轻的动滑轮B． 加快提升物体的速度 【答案】 匀速直线 0.05 0.3 80 大 无关 A 【详解】（1）[1]实验中为使弹簧测力计读数平稳，需要使钩码做匀速直线运动。 [2]第 1次实验中，绳子3s钟的时间，移动的距离为15cm，则绳子移动的速度为 （2）[3]第4次实验时所做的有用功为 [4]第4次实验做的总功为 第4次实验滑轮组的机械效率为 （3）[5]根据1、2、4次实验的数据可知，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高。 [6] 2、3两次实验中，钩码的重力相同，只改变钩码上升的高度，滑轮组的机械效率不变，可知轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 （4）[7]根据效率公式可知，提高机械效率的方法一为：额外功一定时，增加有用功，即增加物重；二为：有用功一定时减少额外功，即换用轻质滑轮，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 【变式演练】 【变式9-1】（2024·陕西汉中·二模）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲乙所示，记录实验数据，并绘出η与G物的关系图像，如图丙所示。 (1)实验中应 缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高。 (2)图乙中弹簧测力计的示数为 N。 (3)图丙中的曲线表明：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而 （选填“小”或“增大”）。 (4)若实验中的细绳足够结实，滑轮组的机械效率 （选填“会”或“不会”）到100%。 【答案】(1)竖直向上；(2)3.2；(3)增大；(4)不会 【详解】（1）实验中应竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计，使物体升高，此时，系统处于平衡状态，弹簧测力计的示数才等于拉力大小。 （2）由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为3.2N。 （3）由图丙可知，物重G物增大时，滑轮组的机械效率η也增大，故能得出：同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G物的增大而增大。 （4）滑轮组的机械效率为 因为要克服动滑轮重做额外功，所以，滑轮组的机械效率不会到100%。 【变式9-2】（2024·安徽合肥·二模）某实验小组利用如图装置测算滑轮组的机械效率，所测实验数据如下表。 实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1% 3 4.0 0.1 1.1 0.5 72.7% 4 6.0 0.1 1.5 0.5 试根据表中实验数据完成下列问题： (1)表中第4次实验所测的机械效率是 ； (2)分析表中第1、2次实验的数据，可以得到的初步结论是：用同一滑轮组提升不同的重物时，物体越重，滑轮组的机械效率 （填“越小”、“越大”或“相同”）； (3)分析表中第3和第 （填“1”、“2”或“4”）这两次实验的数据，可以得到的初步结论是：滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关。 【答案】(1)80%；(2)越大；(3)2 【详解】（1）第4次的机械效率为 （2）分析表中第1、2次实验的数据可知，使用相同的滑轮组提升不同的物体，物体的重力不同，滑轮组的机械效率不同，物体越重，滑轮组的机械效率越大。 （3）探究滑轮组的机械效率与动滑轮的重是否有关时，实验中采用的是控制变量法，实验中需要控制滑轮组的连接方式相同，提升的物体相同，动滑轮的重力不同，故需要对比第3和第2的实验数据。 一、单选题 1．（2024·海南·中考真题）用起子开瓶盖，下列杠杆能正确解释这现象的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】要把瓶盖打开，要克服瓶盖和瓶口之间的摩擦力，瓶盖给起子的阻力是向下的，动力使起子绕支点O逆时针转动，阻力绕支点O顺时针转动，且动力臂大于阻力臂，故ACD错误，B正确。 故选B。 2．（2024·甘肃兰州·中考真题）如图所示是塔吊吊起重物的情景，在拉力F的作用下，重为的重物被竖直向上匀速吊起，已知动滑轮重200N，重物在8s内上升了10m，不计绳重与摩擦，下列说法中不正确的是（　　） A．拉力F大小为400N B．拉力F的功率为1250W C．克服动滑轮重力做功2000J D．滑轮组的机械效率约为83.3% 【答案】B 【详解】A．由图可知，滑轮组绳子的有效股数，拉力F大小为 故A正确，不符合题意； B．绳子自由端移动的距离为 拉力F做的功为 拉力F的功率为 故B错误，符合题意； C．克服动滑轮重力做功 故C正确，不符合题意； D．有用功为 滑轮组的机械效率约为 故D正确，不符合题意。 故选B。 3．（2024·黑龙江大庆·中考真题）如图所示，在的拉力F作用下，用滑轮组将重为的货物匀速提升，在10s内货物竖直上升了。下列说法正确的是（    ） A．滑轮组做的有用功为 B．拉力F的功率为 C．滑轮组的机械效率为75% D．此滑轮组提升的货物越轻，机械效率越大 【答案】B 【详解】A．滑轮做的有用功为克服货物的重力做功，故 故A错误； B．拉力移动的距离 拉力做功 则拉力做功功率 故B正确； C．滑轮组的机械效率 故C错误； D．滑轮组提升的货物越轻，额外功不变，有用功越少，机械效率越小，故D错误。 故选B。 4．（2024·山东聊城·中考真题）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为300N的建材从地面匀速运送到离地面8m的高处，所用时间为40s。已知动滑轮重为40N，不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．工人做的总功为2400J B．工人拉力的功率为60W C．此过程中该装置的机械效率约为88% D．可以通过增加动滑轮个数的方法提高该装置的机械效率 【答案】C 【详解】A．由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计滑轮组的绳重和摩擦，拉力 绳子自由端移动的距离 s=nh=2×8m=16m 工人做的总功 W总=Fs=170N×16m=2720J 故A错误； B．工人拉力的功率为 故B错误； C．工人做的有用功为克服建材重力做的功，有用功 W有=Gh=300N×8m=2400J 此过程中该装置的机械效率 故C正确； D．增加动滑轮的个数，可以增加动滑轮重，增大了额外功，所以会降低机械效率，故D错误。 故选C。 5．（2024·江苏宿迁·中考真题）如图所示的小型起重机，某次吊起重为的物体，电动机的拉力为，用时，使物体上升了。则通过动滑轮（　　） A．做的有用功为 B．拉力功率为 C．做的总功为 D．机械效率为 【答案】B 【详解】ACD．拉力做的有用功为 拉力做的总功为 动滑轮的机械效率为 故ACD不符合题意； B．拉力功率为 故B符合题意。 故选B。 6．（2024·内蒙古·中考真题）如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　） A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70% 【答案】C 【详解】A．根据题意，对物体做的有用功为 故A不符合题意； B．总功为 则额外功为 则物体受的摩擦力为 故B不符合题意； C．拉力做功的功率为 故C符合题意； D．斜面的机械效率为 故D不符合题意。 故选C。 7．（2024·山东泰安·中考真题）如图所示，汽车通过滑轮组将物体吊起。已知汽车的质量为，牵引力为，对绳子的拉力为；物体的重力为，物体匀速上升的速度始终为，汽车受到的摩擦力为汽车重力的0.05倍，取。下列说法中（    ） ①滑轮组的机械效率为    ②汽车受到的摩擦力为 ③汽车牵引力在4s内做的功为    ④汽车牵引力的功率为 A．只有①正确 B．只有①④正确 C．只有①②正确 D．只有③④正确 【答案】B 【详解】②汽车受到的摩擦力为 ①由图可知，滑轮组有效绳子段数，则滑轮组的机械效率为 ④汽车速度为 汽车牵引力的功率为 ③汽车牵引力在4s内做的功为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 8．（2024·四川巴中·中考真题）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 【答案】D 【详解】A．由杠杆平衡条件可得 即 解得手压木棒的压力F=20N，故A错误； B．木棒对肩膀的压力 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 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 力的作用是相互的，则地面对人的支持力为540N，故C错误； D．人对地面的压力大小F=540N，由公式可得，人对地面的压强为 故D正确。 故选D。 9．（2024·山东青岛·中考真题）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时关节转动；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 【答案】C 【详解】A．支点是杠杆绕其转动的点，由图可知，手臂是绕C点进行转动的，因此支点为C点，故A错误； BCD．杠杆的动力是肱二头肌收缩，动力作用点在A点，动力臂近似为AC的长度，阻力是手臂和哑铃的总重力，力臂近似为桡骨的长度，故动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，在锻炼时肱二头肌的收缩距离小于哑铃的移动距离，故C正确，BD错误。 故选C。 10．（2024·山东东营·中考真题）如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重20N，杠杆（OB=2OA）重10N，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　） A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率是三者中最低的 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力F3逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高 【答案】C 【详解】A．甲图中，该滑轮的位置是固定的，是定滑轮，使用定滑轮时不省力也不省距离，但可以改变力的方向，故A正确，不符合题意； B．根据 可知，忽略绳重及摩擦，甲图中不用克服摩擦和滑轮做额外功，该装置的机械效率最高；乙图中克服动滑轮的重力做的功为额外功，机械效率为 丙图中，克服杠杆的重力做的功为额外功，当物体被提升h时，根据数学的相似三角形知识可知，拉力端移动2h，杠杆的重心上升h，则该装置的机械效率为 可知，可得：乙装置的机械效率是三者中最低的，故B正确，不符合题意； C．丙图中，根据杠杆平衡条件可得 则 在匀速拉动物体上升的过程中，物重和杠杆重不变，阻力臂变小，动力臂也变小，根据数学的相似三角形知识可知，阻力臂与动力臂的比值是一个定值，所以拉力F3不变，故C错误，符合题意； D．若提升的物体越重，根据 以及 可知，乙、丙的机械效率就会越高，故D正确，不符合题意。 故选C。 二、填空题 11．（2024·四川泸州·中考真题）如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为 N；当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为 。 【答案】 20 60 75% 【详解】[1]由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，所以绳子自由端拉力 G动=20N [2]当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体受到向右的拉力 F2=2F1-G动=2×90N-20N=160N 物体受到水平向左的恒力，物体水平方向受到向左的摩擦力、向左的拉力和向右的拉力是平衡力，物体与桌面之间的滑动摩擦力为 f=F2-F=160N-100N=60N [3]撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，滑轮组下端挂钩处拉力 F3=f=60N 绳子自由端拉力 滑轮组的机械效率为 12．（2024·甘肃白银·中考真题）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重，B重，则A所受地面的摩擦力为 N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为 N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦） 【答案】 20 40 【详解】[1]如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知B重10N，物体B恰好匀速下降，则A匀速向右运动，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力，即 f=F拉=2GB=2×10N=20N [2]若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用：水平向左的拉力F，水平向右的拉力2GB， 水平向右的摩擦力20N，所以水平刚好使A匀速向左运动，则拉力 F=f+F拉=f+2GB=20N+2×10N=40N 13．（2024·湖北·中考真题）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 （选填“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、，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 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 不能 减小 【详解】[1]图中的滑轮是固定的，不能随重物一起移动，所以是定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。 [2]两边绳子都对鼎施加竖直向上的拉力，鼎受到的合力方向竖直向上，所以鼎受到的拉力之和 F合=F1+F2[3]鼎在水中上升的过程中，其底部在水中的深度逐渐减小，由于液体压强随深度减小而减小，所以其底部所受水的压强减小。 14．（2024·陕西·中考真题）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 15．（2024·江苏无锡·中考真题）如图是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”，在两个支架上摆放一根直的硬棒，支点为、，A端系一石块，B端装有轮轴，轮轴能绕着硬棒转动，悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上，若空桶质量为10kg，轮轴质量为10kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置。长为0.6m，长为1m，长为0.8m，硬棒及绳索质量忽略不计。（g取） （1）人对辘轳不施加力。桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，石块质量最多为 kg；若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装 kg的水； （2）若桶内水的质量为40kg，人用时20s将桶匀速提升3m，此时辘轳提水的机械效率为50%，则桶对水做的功为 J，人做功的功率为 W。 【答案】 60 60 1200 120 【详解】（1）[1]桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，支点为O1，由杠杆平衡条件得到 [2]若A点系上质量为40kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，支点为O2，由杠杆平衡条件得到 桶中最多可装水 m水=m桶水-m桶=70kg-10kg=60kg （2）[3]桶对水做的功为 [4]总功 人做功的功率 16．（2024·江苏常州·中考真题）如图所示，工人利用动滑轮匀速提升重物，已知物重400N，施加在绳端竖直向上的拉力F为250N，在100s内将物体提升10m，不计绳重与摩擦，此过程中动滑轮的机械效率为 ，绳端拉力做功的功率为 W。 【答案】 80% 50 【详解】[1]有用功 W有=Gh=400N×10m=4000J 总功 W总=Fs=F×2h=250N×2×10m=5000J 此过程中动滑轮的机械效率为 [2]绳端拉力做功的功率为 17．（2024·江苏淮安·中考真题）如图所示，小明用的拉力平行于斜坡将重的木箱从斜坡底端匀速拉到顶端，斜坡长，高，他做的总功为 J，斜坡的机械效率为 ，木箱受到的摩擦力为 N。 【答案】 800 75% 100 【详解】[1]拉力做的总功为 [2]有用功的大小为 斜坡的机械效率为 [3]额外功的大小为 摩擦力的大小为 18．（2024·陕西·中考真题）如图1，是我国春秋时期劳动人民发明的一种提水工具一桔槔，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。 【答案】(1)远离 (2) 50 300 【详解】（1）根据杠杆的平衡条件可知，人们从井中提水时，则有 在一定时，通过增大的距离，即可以将“坠石”悬挂点B适当远离支点，在杠杆平衡时，更小，即可以使提水时更省力。 （2）[1]若要竖直匀速提起180N的水，则有 解得，即人还需要施加50N的拉力。 [2]“坠石”的重力做功为 19．（2024·四川达州·中考真题）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） 【答案】 60 2000 【详解】[1] 乙物体重力 G乙=mg=2kg×10N/kg=20N 当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，根据杠杆平衡条件知 [2] 当乙悬挂在C点时 物块对地面的压力为 则物块对地面的压强为 三、作图题 20．（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： 21．（2024·山东日照·中考真题）甲图是使用核桃夹的情形，乙图是把核桃夹上臂简化成的杠杆，A为大拇指的作用点，B为核桃的作用点。请在答题卡的乙图中画出作用在核桃夹上臂的动力、动力臂和阻力。 【答案】见详解 【详解】由题意知，B为核桃的作用点，B点受到的核桃的弹力为阻力F2，其方向大致过B点向上；A为大拇指的作用点，由于阻力使得杠杆逆时针转动，则动力F1使得杠杆顺时针转动，故动力方向向下，从支点O向动力F1的作用线作垂线，支点到垂线的距离为动力臂l1，如图所示： 四、实验题 22．（2024·山东济宁·中考真题）小明将木板一端置于水平桌面上，另一端与量角器组装成斜面（如图所示），按以下步骤进行了实验： ①选3个物体A、B和C，分别测出它们的重力大小； ②将斜面倾角（木板与桌面夹角）调成5°，分别将物体A、B、C放置在斜面上保持静止，用压力传感器分别测出它们对木板的压力大小； ③将斜面倾角先后调成10°和15°，重复步骤②。 实验数据记录如下表： 斜面倾角 5° 10° 15° 实验序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 物体 A B C A B C A B C 重力大小/N 10.0 20.0 30.0 10.0 20.0 30.0 10.0 20.0 30.0 压力大小/N 9.96 19.92 29.88 9.85 19.70 29.55 9.66 19.32 28.98 结合以上信息，按要求回答下列问题： (1)请在图中画出物体A对木板（斜面倾角为15°）压力的示意图，要求包含力的三要素 ； (2)若研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，可选择实验序号 中的数据进行分析； (3)分析比较实验数据可知：不同物体静止在同一斜面上时，物体对木板的压力与该物体重力的比值 ； (4)分析比较实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力与该物体重力的比值 （选填“越大”、“越小”或“不变”）； (5)斜面作为一种简单的机械，在生活中常有应用。在沿斜面向上的拉力F作用下，质量为的物体沿斜面向上匀速运动了，升高了，斜面的机械效率为90%，则该物体所受摩擦力的大小为 N。（取） 【答案】(1) (2)1、4、7（2、5、8或3、6、9） (3)都相等 (4)越小 (5)10 【详解】（1）物体A对斜面的压力作用点在接触面，与接触面垂直并指向斜面；由表格中数据可知，当斜面倾角为15°，A对斜面的压力大小为9.66N。如图所示： （2）研究同一物体对木板的压力大小与斜面倾角的关系，应选择同一物体放在同一斜面上，改变斜面倾角，测出压力大小进行比较，所以可选择实验序号1、4、7或2、5、8、或3、6、9中的数据进行分析。 （3）分析比较1、2、3（4、5、6或7、8、9）三组数据，A、B、C三个不同物体静止在同一斜面上，物体对木板的压力与该物体重力的比值都相等。 （4）分析比较序号1、4、7（2、5、8、或3、6、9）中的实验数据可知，同一物体静止在不同斜面上时，斜面倾角越大，物体对木板的压力越小，由于重力不变，则物体对木板的压力与该物体重力的比值越小。 （5）拉力F做的有用功为 总功为 额外功为 则该物体所受摩擦力的大小为 23．（2024·新疆·中考真题）“探究杠杆的平衡条件”的实验中： (1)实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，则杠杆的重心位于支点O的 （填“左”或“右”）侧，若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，则应再将左端的螺母向 （填“左”或“右”）调，直至杠杆在水平位置平衡； (2)实验时，如图乙所示，在B点悬挂4个钩码，每个钩码重为0.5N，用弹簧测力计在A点斜向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角为时，弹簧测力计的示数如图丙所示，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为 N，夹角为 度； (3)上述实验过程，若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计对杠杆的拉力的方向与杠杆的夹角仍然为，则弹簧测力计的示数可能为 （填“2.9”或“3.1”）N。 【答案】(1) 左 右；(2) 3 30；(3)3.1 【详解】（1）[1] 实验前，杠杆总静止在图甲所示位置，左端下沉，说明左端重，则杠杆的重心位于支点O的左侧。 [2] 若将右端的螺母调至最右端后，发现杠杆仍然左端低、右端高，即仍然左端重，则应再将左端的螺母向右调节，给左端减重，直至杠杆在水平位置平衡。 （2）[1] 如图丙所示，弹簧测力计分度值为0.2N，示数为3N，则弹簧测力计对杠杆的拉力的大小为3N。 [2] 设杠杆上一格的长度为l，根据杠杆平衡条件，则有 解得拉力的力臂。根据数学三角函数知识可知夹角为30度。 （3）若实验前没有调节杠杆两端的螺母就开始实验，左端下沉，说明杠杆左端偏重，相当于左侧的阻力变大，当杠杆在水平位置平衡时，根据杠杆平衡条件可知，需要的拉力变大，则弹簧测力计的示数可能为3.1N。 五、计算题 24．（2024·四川达州·中考真题）如图所示，一重为200N底面积为0.4的方形玻璃缸（玻璃缸壁的厚度忽略不计），玻璃缸中装有重1000N的水。上方有一轻质杆OA，在绳子AC的拉力作用下可绕竖直墙上O点转动，现在OA的中点B处悬挂一滑轮组。已知每个滑轮重20N，滑轮组上悬挂着重300N的物体甲，将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，（忽略物体带出的水，，g取10N/kg）求： （1）当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强； （2）重物甲浸没在水中时所受的浮力； （3）滑轮组的绳子不会断裂，当时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是多少。（不计杆OA和绳子的重力及绳与滑轮间的摩擦） 【答案】（1）3000Pa；（2）200N；（3）95% 【详解】解：（1）玻璃缸对地面的压力等于玻璃缸的重力加上水的重力，即 则当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强为 （2）将浸没的重物甲缓慢拉离水面后，玻璃缸中水位下降了5cm，则重物甲排开水的体积为 重物甲浸没在水中时所受的浮力为 （3）先做出绳AC拉力的力臂OD，如图，直角三角形ADO中，∠A=30°，，B是OA的中点，，OB=OD 根据杠杆平衡条件 ，绳子AC能承受的最大拉力FA=620N，B点最大拉力FB=620N；滑轮组绳子的最大拉力 物体最大重力 滑轮组的最大机械效率 答：（1）当重物甲拉离水面后，玻璃缸对地面的压强3000Pa； （2）重物甲浸没在水中时所受的浮力200N； （3）滑轮组的绳子不会断裂，当∠CAO=30°时，杆OA刚好水平，若绳子AC能承受的最大拉力FA=620N时，利用此装置将重物拉离水面后缓慢上升过程中的最大机械效率是95%。 25．（2024·江苏苏州·中考真题）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 （1）克服钢板重力做的功； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 【答案】（1）；（2）；（3）84.7% 【详解】解：（1）克服钢板重力做的功为 （2）起重机的滑轮组做的总功为 由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为 （3）起重机的滑轮组做的额外功为 动滑轮的重力为 滑轮组满载时的机械效率为 答：（1）克服钢板重力做的功为3.6×105J； （2）钢丝绳的拉力为1.125×104N； （3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。 26．（2024·黑龙江绥化·中考真题）如图甲，质量为40kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积是。如图乙。工人用250N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2m/s。求： （1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强； （2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率； （3）滑轮组的机械效率； （4）为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4）见解析 【详解】解：（1）因为货物静止在水平地面上，对地面压力为 则货物对地面的压强为 （2）由图可知，有效绳子段数，绳子自由端移动的速度为 工人做功的功率为 （3）滑轮组的机械效率为 （4）为提高该滑轮组的机械效率，措施有：①增加所提升的物重②减轻动滑轮重。 答：（1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强为； （2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率为； （3）滑轮组的机械效率为； （4）见解答。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $$