专题12 简单机械及机械效率（专项训练）（广东专用）2026年中考物理一轮复习讲练测

专题12 简单机械及机械效率（专项训练） 目 录 01·趋势领航练 1 02·考点通关练 5 基础通关 5 通关01 杠杆 5 通关02 滑轮 6 通关03 机械效率 8 能力通关 9 03·真题诊断练 15 1．【新情景·结合中华传统文化考查机械效率的特点】图甲是我国古代科学著作《天工开物》中记载的水转筒车，它由一个大型的水轮和许多竹筒组成。当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中，水流向岸上的农田。图乙为筒车的简化图。下列说法正确的是（   ） A．增大筒车转速，筒车机械效率可达1 B．河水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功 C．竹筒内的水倒入接水槽过程中，其重力势能转化为动能 D．从取水处到倒水处（水未流出时），竹筒中水的机械能保持不变 2．【新情景·结合中华传统文化考查滑轮的特点】我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一，为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图，是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是（   ） A．该滑轮是动滑轮 B．该滑轮可以改变施力的方向 C．使用该滑轮费距离 D．使用该滑轮可以省功 3．【新情景·结合日常生活考查轮轴的特点】家中卫浴室也蕴含了很多物理知识，下列说法错误的是（　　） A．在镜子中看到自己因为光的反射形成了虚像 B．水龙头开关是一个轮轴，其主要作用是为了省距离 C．生活经验告诉我们洗脸盆中的水越多，底部的塞子越难拔出来，这是因为在同种液体中，深度越深，液体压强越大 D．洗手盆的下水管制成U状，是利用连通器原理，从而达到阻隔臭气的作用 4．【新角度·结合日常生活考查杠杆的特点】长时间低头玩手机会对颈椎造成伤害，人低头时可以简化为如图所示的杠杆模型，其中G为头部重力，F为颈椎肌肉拉力，为低头的角度，不考虑拉力F方向的变化，下列说法正确的是（　　） A．低头角度增大时，颈椎肌肉拉力F逐渐减小 B．头部重力G的力臂随增大而减小 C．当时，颈椎肌肉拉力F等于头部重力G D．为保护颈椎，应尽量减小低头角度 5．【新情景·结合体育活动考查杠杆的分类】桨板是一项极具挑战性和趣味性的水上运动。如图是桨板爱好者在湖面练习的情形。下列说法正确的是（　　） A．人用船桨划水时，船桨相当于省力杠杆 B．桨板静止在平静的水面上时，其运动状态保持不变 C．船桨对水的力和水对船桨的力是一对平衡力 D．停止划动船桨，桨板停下的过程中，桨板不受力的作用 6．【新情景·结合现代城市建设考查杠杆的特点】高架桥是城市化的标志之一，独柱式高架桥有如图（a）所示的单支座式和如图（b）所示的双支座式。从桥梁的稳定性角度考虑，建造桥梁时应选择的支撑方式为 （选填“单”或“双”）支座式。当载重卡车在双支座式高架桥最右侧行驶时桥面侧翻，杠杆的支点是 （选填“左”或“右”）侧支座。如果在两个支座中间再增加一个支座，如图（c）所示，则杠杆的支点位置将 （选填“改变”或“不改变”）。 7．【新情景·结合中华传统文化考查杠杆的分类】端午前后，我国多地都会举行划龙舟比赛，如图是无人机从空中拍摄的比赛时的情景。 (1)运动员划桨使龙舟前进，这里运用了物体间力的作用是 的；船桨属于 杠杆； (2)如果两条龙舟在行进过程中距离太近，很容易撞在一起，这是由于两条龙舟间的水流速度较快，压强较 所致； (3)若无人机靠近水面时，它在水中的像将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 8．【新情景·结合日常生活考查杠杆的分类】如图是学校新增的一批简易篮球架。图中篮筐的直径为50cm，篮筐的高度为2m，为防止篮球架在使用过程中意外倾倒，底部有一个可以装水的塑料底座（质量可忽略不计），底座的长度，装一定量的水后质量是60kg。体育课上老师提醒同学们打篮球时千万不要整个身体吊在篮筐上，这样很危险，相当于形成一个 （选填“省力或“费力”）杠杆，会使篮球架翻倒。请算出质量约为 kg的物体挂在篮筐边缘C点就会发生倾倒，为了安全起见，假如设计时需要考虑即使一个质量为60kg的人吊在篮筐边缘C点也不会倾倒，则至少还需要再加水 m3。（g取） 9．【新情景·结合历史文化考查杠杆的作图】图甲是《天工开物》中记载的古人利用杠杆从水井中打水的情景。现简化成图乙模型，AB为轻质杠杆，O为支点，B端系着石块，A端系着木桶，打水人正站在井边将木桶放入井中。请在图乙中画出杠杆AB的动力和动力臂。（假设左端的力为动力，右端的力为阻力） 10．【新情景·结合高新科技考查机械效率的计算】如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。某次试车过程中，该车在水平路面上以恒定功率P做直线运动，图像如图乙所示。已知，汽车（包括司乘人员）的总重力为4800N，汽车行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍.求： (1)在0~15s内汽车牵引力做的功。 (2)电池板吸收的太阳能转化为汽车的机械能的效率为20%，求0~15s吸收的太阳能。（假设汽车运动过程中太阳光照情况不变） 通关01 杠杆 1．如图所示为龙舟船桨示意图，O为支点，为选手施加的力，为水对桨的阻力。使用该船桨可以（   ） A．只省力 B．只省距离 C．既省力又省距离 D．既不省力又不省距离 2．如图是某送水工扛着水桶静止时的情景，此时水桶可抽象为一个杠杆。其中O点为支点，A点是水桶的重心，B点是手对水桶施加竖直向下的力的作用点。下列情形中，水桶能够静止且手的作用力最小的是（   ） A． B． C． D． 3．如图所示是灭火器压柄和阀门的结构简化示意图，压柄使用时相当于 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，且手压在压柄的位置越 （选填“靠近”或“远离”）压柄末端越省力。 4．如图所示，O点为杠杆的支点，请画出力F的力臂，并用字母L表示。 5．在“探究杠杆平衡条件”的实验中： (1)实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。 (2)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。 (3)如图1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两侧各挂一个相同的钩码，杠杆将 （选填“保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”）。 (4)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”）。 6．如图所示，一轻质杠杆可绕O点转动，已知OA=1.6m，OB=0.4m，在杠杆的B点挂一质量为50kg的物体，若使杠杆在水平位置平衡。 (1)求作用在杠杆上B点的力F2； (2)求竖直作用在A点的力F1。 通关02 滑轮 7．如图所示，使用定滑轮匀速提升重力为的物体，分别用、、三个不同方向的力，不计绳重和摩擦，关于力的大小关系，下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 8．工人师傅使用一个轻质动滑轮提升物体，这样做（   ） A．省力，也可以省距离 B．不能省力，但可以省距离 C．省力，但不可以省距离 D．不能省力，也不可以省距离 9．如图所示，小明用大小为100N、沿竖直方向向上的拉力将重为180N的物体匀速提升2m，用时10s。小明使用该滑轮是为了改变力的 （选填“大小”或“方向”），此过程中克服物体所受重力做功 J，拉力做功的功率是 W。 10．新北区孟河镇的市民有清明节登小黄山的习俗，如图所示是小黄山某处的地形图，体重相等的甲、乙两人分别沿南坡、北坡两条路径以相等的行走速度从山脚登上山顶，则较省力的是 （选填“甲”或“乙”），两人克服重力做功的功率 （选填“>”、“=”或“<”）。 11．动滑轮是实质也是杠杆，如图所示，正在利用动滑轮匀速提升重物。请标出动滑轮的支点O并画出动力臂L1。 通关03 机械效率 12．关于功、功率和机械效率，下列说法不正确的是（　　） A．机械效率总是小于1 B．做功慢的机械，功率一定小 C．功率大的机器做功一定多 D．使用任何机械都不能省功 13．如图所示是生活中使用的吊车，吊车前端悬挂重物的滑轮是 （选填“动滑轮”或“定滑轮”），使用该机械 省功（选填“能”或“不能”）。 14．如图所示，在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力，拉动的距离，提升高度，所用时间。则此过程中对物体做的有用功为 J，拉力F做的总功为 J。此斜面的机械效率为 。 15．小明用如图所示装置做“测动滑轮机械效率”的实验，测得的实验数据如表所示。 实验序号 钩码重 钩码上升高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 1.0 20.0 0.7 40.0 2 2.0 20.0 1.2 40.0 83.3％ 3 3.0 20.0 1.7 40.0 88.2％ 4 3.0 40.0 1.7 80.0 88.2％ (1)实验时，应沿竖直向上的方向 拉动弹簧测力计。 (2)表格中空白处应填入的数据是 。 (3)分析实验数据可得出结论：用同一动滑轮提升物体时，物重越大，动滑轮的机械效率越 （选填“高”或“低”）。 (4)通过实验数据，你还可得出什么结论： 。 16．小明用定滑轮将质量为20kg的物体匀速提升2m，所用的拉力为220N。（g取10N/kg）求此过程中： (1)小明做的有用功； (2)小明做的总功； (3)定滑轮的机械效率。 1．如图是挪动球形石墩的一种方法，用轻绳绕过石球，一端固定在树木上，另一端人用力拉动，关于这种方法，以下说法中正确的是（　　） A．可以省力 B．可以省功 C．可以省距离 D．以上答案均正确 2．为解决高层空调外机吊装难题、空调安装师傅用如图所示的装置拉动绳索，将重的空调外机从地面匀速提升至10楼（每层楼高约），绳索的拉力的大小为。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．提升空调外机的有用功为 B．绳索拉力做功为 C．吊装过程中机械效率为70% D．若用该装置拉动更重的空调外机，机械效率会降低 3．用起重机吊起1500kg货物匀速上升2m后再水平移动3m（起吊货物时支架与吊臂相对固定），货物匀速上升时滑轮组的机械效率为80%。g取10N/kg，下列分析和计算不正确的是（   ） A．水平移动过程中起重机对货物不做功 B．滑轮组所做的有用功为J C．作用在钢绳自由端的拉力为N D．增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将增大 4．如图所示，小明和家人在自家果园栽种树苗，小明用铁锹铲起来一铲泥土，A点为泥土的重心，手对B点的力始终沿竖直方向，已知泥土的重力为20N，，铁锹的重力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．铲起泥土时，以C点为支点，铁锹是一个省力杠杆 B．手对B点的力的力臂是BC C．手对B点的力大小为40N D．将B点的手向C点移动，该手对铁锹的力会变小 5．小明家中有一把旧杆秤，该杆秤遗失了秤砣，而且刻度大多数模糊不清，只有5kg和6kg的刻度清晰可辨。他用刻度尺测量出该杆秤的相关长度，测量结果如图所示。小明接着对杆秤的重心（不包括秤砣）和秤砣质量进行判断，其中正确的是（    ） A．杆秤重心在杆秤提纽的右侧，秤砣的质量为3.0kg B．杆秤重心在杆秤提纽的右侧，秤砣的质量为1.5kg C．杆秤重心在杆秤提纽的左侧，秤砣的质量为1.5kg D．杆秤重心在杆秤提纽的左侧，秤砣的质量为3.0kg 6．某博物馆建设过程中工人利用如图所示的滑轮组提升物体（忽略细绳的质量及机械摩擦），细绳的拉力为2500N，物体的重力为9600N，物体正好匀速直线上升。下列判断正确的是（    ） A．A滑轮为动滑轮，能改变力的方向 B．若物体1s内上升0.25m，则拉力做功的功率为1875W C．此过程中滑轮组的机械效率为96% D．所提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越小 7．青少年在思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为1.5W，则你在考试的80min内，心脏做功约为 J。很多公共场所设计了如图所示的专用通道，若将重400N的小车沿8m长的斜面推至3m高的入口处，沿斜面所用的推力为200N，则在此过程中做的有用功为 J。使用斜面 （选填“能”或“不能”）省功。 8．如图所示是《天工开物》记载的水碓（dui）（西汉末年出现的机械），水流冲击水轮转动，推动A处碓尾把B处碓头的石杵举起、落下，不断舂米。如图2，水碓可视为 （选填“省力”或“费力”）杠杆，这种杠杆能省 （选填“力”、“距离”或“功”）。某水力发电厂将的水从高处落下冲击水轮机，水轮机获得的能量为，那么水冲击水轮机的效率是 。（） 9．完成下列各题： (1)一块密度均匀的长方体水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，先后用如图①所示的两种方法将其一端抬离地面，则甲方法中的动力臂 乙方法中的动力臂，F甲 F乙。（以上均填“>”、“<”或“=”） (2)如图②，斜面长2m。工人将重500N的货物箱从地面匀速拉到顶端时，货物箱上升的高度0.4m，沿斜面向上的拉力F＝125N，该过程拉力F做的功为 J，斜面机械效率为 %，货物箱在斜面上受的摩擦力大小 N。 (3)用图③甲所示的滑轮组运送货物上楼，图③乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像（不计绳重和摩擦），当某次运送重为200N的货物时，滑轮组的机械效率为 。 10．（2025·四川攀枝花·中考真题）如图甲所示为用某搬花神器将花盆抬起时的情景，此时该神器相当于一个绕点转动的杠杆；图乙为该情景的简化示意图，为花盆的重心。请在图乙中画出花盆所受重力的示意图和杠杆所受动力的力臂。 11．如图甲所示是自行车车把上安装的刹车装置——手闸，手闸就相当于一个杠杆，图乙为其简化的示意图，图中O点为支点，F2是B点受到的阻力。请在图乙中画出：（1）阻力臂l2；（2）作用在A点的最小动力F1。 12．小明在测定滑轮组机械效率的实验中，所用的实验装置分别如图所示。 (1)在如图乙所示实验中，应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计，若小明在实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (2)小明在实验中得到如下表数据。 实验次数 钩码重 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率 1 4.0 0.1 2.7 0.2 74.1 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1 3 8.0 0.1 3.1 0.3 86.0 4 8.0 0.1 2.5 0.4 ______ 通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数 （选填“有关”或“无关”）。通过比较 两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 (3)第4次实验空格中数值为 ，分析3、4两次实验数据可得出结论：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。 (4)若每个滑轮的重1.0N，不计绳重，在第3次实验中克服摩擦做的额外功为 J。 13．某同学利用图示装置测量滑动摩擦力的大小。水平传送带由微型电动机控制其运转，连接滑块和压块的细绳自然拉直，事先用电子秤分别测出滑块和压块的重力和。 (1)此装置中定滑轮的作用是改变力的 (2)本实验除了要保证压块在电子秤上保持静止外，还需控制的条件是 ①水平传送带必须匀速运转        ②定滑轮左侧连接滑块的细绳必须水平 (3)开启电源，应使皮带轮上方的传送带向 运动，此时滑块受到的滑动摩擦力方向为水平向 。读出电子秤的示数，此时滑块所受滑动摩擦力大小 （用测得的物理量表示）。 (4)画出压块对电子秤的压力示意图。 14．中国在建的航空母舰“福建舰”利用模块化建造的方法能够大大缩短工时，如图甲是起吊重物所使用的龙门吊起重机，图乙为在一次作业中起重某构件的示意图，起重机通过上方的电动机牵引绳子自由端来控制构件的升降。在此作业中，电动机牵引绳子自由端的拉力为12000N，构件的质量为8t，底面积为，构件在1min内上升15m，g取10N/kg，求： (1)构件静止在水平地面时，对地面的压强是多少 (2)起吊过程中，电动机牵引绳子自由端的功率。 (3)此次作业中滑轮组的机械效率。（保留1位小数） 15．机械臂在现代的应用非常广泛。图甲是机械臂将货物从右边货架搬运到左边传送带上的过程，图乙是此过程的简化流程。机械臂先将重的货物从A匀速竖直提升到B，再沿水平方向匀速运到C，最后运到D，距离。 (1)在图乙中画出货物运动到O处时所受到的力； (2)求阶段机械臂对货物做的功； (3)机械臂将货物从A运到B，平均功率，耗时3s，求此过程机械臂工作的效率。 命题点01 杠杆 1．（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 2．（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中作出的力臂 ； (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： 。 3．（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，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。 4．（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 。 5．（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 1 0.5 20.0 1.0 10.0 2 1.0 20.0 1.0 20.0 3 1.5 10.0 1.0 15.0 4 2.0 15.0 1.5 20.0 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） 6．（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，、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 1 2 3 4 5 t/℃ 25.0 40.0 55.0 70.0 85.0 /cm 0 1.10 2.15 3.26 4.31 /cm 0 1.73 3.44 5.18 6.89 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）。 命题点02 滑轮 7．（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 8．（2022·广东·中考真题）分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　） A． B． C． D． 9．（2025·上海·中考真题）如图所示用不同方向的拉力、、匀速拉动重力为G的物体时，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（    ） A． B． C．和是一对平衡力 D．和G是一对平衡力 10．（2025·河北·中考真题）图为三峡船闸的示意图。船闸利用 的特点实现轮船逐级通过闸室翻越大坝。在某次检修闸门过程中应用到了定滑轮，使用这种滑轮 （选填“可以”或“不可以”）改变力的方向。 11．（2025·四川南充·中考真题）如图所示，重为100N的物体在水平拉力F为10N的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动，物体受到水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍，若物体在10s内向左移动了10m，则拉力所做的功为 J，滑轮组有用功的功率为 W。 命题点03 机械效率 12．（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 13．（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10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为，绳b对人的拉力为。此过程（　　）    A．有用功为300J B．做的功等于做的功 C．做的功小于做的功 D．滑轮组的机械效率为80% 13．（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。    14．（2021·广东·中考真题）用图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 （选填“A”或“B”），动滑轮重为 N，3s内对物体做的有用功为 J。 15．（2021·广东深圳·中考真题）深圳地铁岗厦北综合交通枢纽工程工地上，一线施工人员正在紧张忙碌，进行架桥机钢梁吊装等施工作业。（g取10N/kg） （1）图2为图1中起重机的简图，请画出阻力F2的力臂l2； （2）图3为架桥机的装置图，已知箱梁的质量为5×105kg，体积为200m3，架桥机滑轮组总拉力为4×105N， 自由端移动距离为25m，将箱梁提升1m。求： ①箱梁的密度； ②架桥机在此过程中的有用功； ③架桥机在此过程中的机械效率。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题12 简单机械及机械效率（专项训练） 目 录 01·趋势领航练 1 02·考点通关练 9 基础通关 9 通关01 杠杆 9 通关02 滑轮 12 通关03 机械效率 14 能力通关 17 03·真题诊断练 30 1．【新情景·结合中华传统文化考查机械效率的特点】图甲是我国古代科学著作《天工开物》中记载的水转筒车，它由一个大型的水轮和许多竹筒组成。当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中，水流向岸上的农田。图乙为筒车的简化图。下列说法正确的是（   ） A．增大筒车转速，筒车机械效率可达1 B．河水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功 C．竹筒内的水倒入接水槽过程中，其重力势能转化为动能 D．从取水处到倒水处（水未流出时），竹筒中水的机械能保持不变 【答案】C 【详解】A．任何机械在工作时都不可避免地要做额外功，例如克服摩擦、克服自身重力等，所以有用功总是小于总功，机械效率总是小于1，故A错误； B．河水从水槽流向农田的过程中，水的位置从高处流到低处，在重力的方向上移动了距离，所以重力对水做了功，故B错误； C．竹筒内的水从高处倒入接水槽的过程中，水的高度降低，速度增大，其重力势能减小，动能增大，是重力势能转化为动能，故C正确； D．由题意，当河水冲击水轮转动时，流动的河水不断对水轮做功，竹筒依次将水提升到高处， 所以从取水处到倒水处，河水的能量转移给竹筒中的水，使竹筒中水的机械能不断变大，故D错误。 故选C。 2．【新情景·结合中华传统文化考查滑轮的特点】我国是世界上使用与发展机械最早的国家之一，为人类文明和社会进步作出了重要贡献。如图，是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是（   ） A．该滑轮是动滑轮 B．该滑轮可以改变施力的方向 C．使用该滑轮费距离 D．使用该滑轮可以省功 【答案】B 【详解】A．图中滑轮的轴是固定不动的，这种滑轮是定滑轮，不是动滑轮，故A错误； B．从图中可以看出，人向下拉动绳子，水桶被向上提起，力的方向由竖直向下变为了竖直向上，说明该滑轮可以改变施力的方向，故B正确； C．使用定滑轮时，绳子自由端移动的距离等于物体上升的高度（），不省距离，故C错误； D．根据功的原理，任何机械都不能省功。使用滑轮时，不仅要对水桶做有用功，还要克服绳重和摩擦做额外功，所以总功会大于有用功，不能省功，故D错误。 故选B。 3．【新情景·结合日常生活考查轮轴的特点】家中卫浴室也蕴含了很多物理知识，下列说法错误的是（　　） A．在镜子中看到自己因为光的反射形成了虚像 B．水龙头开关是一个轮轴，其主要作用是为了省距离 C．生活经验告诉我们洗脸盆中的水越多，底部的塞子越难拔出来，这是因为在同种液体中，深度越深，液体压强越大 D．洗手盆的下水管制成U状，是利用连通器原理，从而达到阻隔臭气的作用 【答案】B 【详解】A．平面镜成像的原理是光的反射，所成的像为虚像，人在镜子中看到自己就是平面镜成像现象，故A正确，不符合题意； B．轮轴的实质是变形的杠杆，水龙头开关作为轮轴，轮半径大于轴半径。根据杠杆原理，动力臂大于阻力臂时，是省力费距离，而非省距离，故B错误，符合题意； C．液体压强的特点是：同种液体，深度越深，液体压强越大。洗脸盆中水越多，水的深度越大，底部塞子受到的液体压强越大，就越难拔出来，故C正确，不符合题意； D．连通器是上端开口、底部相连通的容器，洗手盆下水管制成U状，符合连通器的结构特点，连通器中的水在静止时两侧水面相平，可以形成水封，能阻隔下水道的臭气，故D正确，不符合题意。 故选B。 4．【新角度·结合日常生活考查杠杆的特点】长时间低头玩手机会对颈椎造成伤害，人低头时可以简化为如图所示的杠杆模型，其中G为头部重力，F为颈椎肌肉拉力，为低头的角度，不考虑拉力F方向的变化，下列说法正确的是（　　） A．低头角度增大时，颈椎肌肉拉力F逐渐减小 B．头部重力G的力臂随增大而减小 C．当时，颈椎肌肉拉力F等于头部重力G D．为保护颈椎，应尽量减小低头角度 【答案】D 【详解】将人的头部简化为杠杆模型，颈椎O点为支点，头部重力G为阻力，颈椎肌肉拉力F为动力。设支点O到重力G作用点的距离为dG，支点O到拉力F作用点的距离为dF。 根据杠杆平衡条件：动力 × 动力臂 = 阻力 × 阻力臂，即。 A．由图可知，重力G的力臂 当低头角度θ增大时，sinθ增大，因此阻力臂LG增大。题中说明不考虑拉力F方向的变化，可以认为动力臂LF随θ的增大而减小。在头部重力G不变的情况下，根据杠杆平衡条件，由于LG增大，LF变小，所以颈椎肌肉拉力F会增大，故A错误； B．头部重力G的力臂为 当低头角度θ增大时，sinθ增大，所以力臂LG增大，故B错误； C．该杠杆的动力作用点在支点和阻力作用点之间，所以dG＞dF，当时，阻力臂，动力臂，因为，所以，即F＞G，故C错误； D．为保护颈椎，应减小颈椎肌肉的拉力F，根据A选项的分析，拉力F的大小与sinθ成正比，要减小拉力F，就需要减小sinθ，即减小低头角度θ，故D正确。 故选D。 5．【新情景·结合体育活动考查杠杆的分类】桨板是一项极具挑战性和趣味性的水上运动。如图是桨板爱好者在湖面练习的情形。下列说法正确的是（　　） A．人用船桨划水时，船桨相当于省力杠杆 B．桨板静止在平静的水面上时，其运动状态保持不变 C．船桨对水的力和水对船桨的力是一对平衡力 D．停止划动船桨，桨板停下的过程中，桨板不受力的作用 【答案】B 【详解】A．人用船桨划水时，手握船桨的位置可视为杠杆。以上面的手为支点，下面的手施加的力为动力，水对桨的力为阻力。此时，动力臂小于阻力臂，所以船桨是费力杠杆，故A错误； B．运动状态包括物体的运动速度和运动方向。桨板静止在平静的水面上时，速度为零，运动状态是静止状态。如果它保持静止，那么它的运动状态就没有发生改变，故B正确； C．船桨对水的力和水对船桨的力是作用力和反作用力，它们分别作用在水和船桨这两个不同的物体上，不是一对平衡力。平衡力必须作用在同一个物体上，故C错误； D．停止划动船桨，桨板由运动变为静止，其运动状态发生了改变。根据力是改变物体运动状态的原因，桨板停下的过程中一定受到了力的作用（主要是水的阻力），故D错误。 故选B。 6．【新情景·结合现代城市建设考查杠杆的特点】高架桥是城市化的标志之一，独柱式高架桥有如图（a）所示的单支座式和如图（b）所示的双支座式。从桥梁的稳定性角度考虑，建造桥梁时应选择的支撑方式为 （选填“单”或“双”）支座式。当载重卡车在双支座式高架桥最右侧行驶时桥面侧翻，杠杆的支点是 （选填“左”或“右”）侧支座。如果在两个支座中间再增加一个支座，如图（c）所示，则杠杆的支点位置将 （选填“改变”或“不改变”）。 【答案】 双 右 不改变 【详解】[1]从桥梁的稳定性角度考虑，双支座式能更好地分散力，使桥梁更稳定，所以应选择双支座式。 [2]当载重卡车在双支座式高架桥右侧行驶时，桥面有向右侧翻的趋势，桥面将以右侧支座为转动支点发生侧翻。 [3]在题干所述的“载重卡车在最右侧行驶导致桥面侧翻”的情境下，杠杆的支点是右侧支座。即使在中间增加一个支座，当最右侧的负载足够大时，桥面依然会以最右侧的支座为支点发生侧翻，左侧和中间的支座都会被翘起。因此，在此特定情境下，杠杆的支点位置不改变。 7．【新情景·结合中华传统文化考查杠杆的分类】端午前后，我国多地都会举行划龙舟比赛，如图是无人机从空中拍摄的比赛时的情景。 (1)运动员划桨使龙舟前进，这里运用了物体间力的作用是 的；船桨属于 杠杆； (2)如果两条龙舟在行进过程中距离太近，很容易撞在一起，这是由于两条龙舟间的水流速度较快，压强较 所致； (3)若无人机靠近水面时，它在水中的像将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】(1) 相互 费力 (2)小 (3)不变 【详解】（1）[1]运动员用桨向后划水，给水施加一个向后的作用力，根据力的作用是相互的，水同时给桨一个向前的反作用力，推动龙舟前进。 [2]船桨在使用时，动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，因此属于费力杠杆。 （2）当两条龙舟距离较近时，中间水流速度加快，根据流体压强与流速的关系，流速越大的位置压强越小，这样就会产生一个向内的压力差，容易导致龙舟相撞，因此需要保持较大间隔。 （3）根据平面镜成像的特点可知，像与物的大小相等，因此当无人机靠近水面时，无人机的大小不变，所以它在水中的像将不变。 8．【新情景·结合日常生活考查杠杆的分类】如图是学校新增的一批简易篮球架。图中篮筐的直径为50cm，篮筐的高度为2m，为防止篮球架在使用过程中意外倾倒，底部有一个可以装水的塑料底座（质量可忽略不计），底座的长度，装一定量的水后质量是60kg。体育课上老师提醒同学们打篮球时千万不要整个身体吊在篮筐上，这样很危险，相当于形成一个 （选填“省力或“费力”）杠杆，会使篮球架翻倒。请算出质量约为 kg的物体挂在篮筐边缘C点就会发生倾倒，为了安全起见，假如设计时需要考虑即使一个质量为60kg的人吊在篮筐边缘C点也不会倾倒，则至少还需要再加水 m3。（g取） 【答案】 省力 36 0.04/ 【详解】[1]当学生身体吊在篮筐上，此时人对篮筐的拉力相当于动力，大小等 于人身体的重力；装水的塑料底座的重力相当于阻力，A点为支点，动力臂等于篮筐的直径，为50cm；阻力臂等于AB的一半，为30cm，此时动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。 [2]根据题意，篮筐的直径为动力臂，底座的长度一半为阻力臂，阻力为 根据杠杆平衡条件可得 解得 则挂在篮筐边缘C点物体的质量为 [3]假如设计时需要考虑即使一个质量为60kg的人吊在篮筐边缘C点也不会倾倒，根据杠杆平衡条件可得 解得 则需要加水的重力为 则加水的体积为 9．【新情景·结合历史文化考查杠杆的作图】图甲是《天工开物》中记载的古人利用杠杆从水井中打水的情景。现简化成图乙模型，AB为轻质杠杆，O为支点，B端系着石块，A端系着木桶，打水人正站在井边将木桶放入井中。请在图乙中画出杠杆AB的动力和动力臂。（假设左端的力为动力，右端的力为阻力） 【答案】 【详解】根据题意知，力臂是支点O到动力或者阻力作用线的距离。画力臂步骤：找到支点O，画出力的示意图，从支点O作力的作用线的垂线，支点到垂足的距离为力臂，注意标垂直符号和标记力臂。杠杆AB的动力是A点绳子向下的拉力，过支点O作力的作用线的垂线，即为的力臂，如图所示： 10．【新情景·结合高新科技考查机械效率的计算】如图甲是某新型太阳能汽车，该汽车的动力完全由安装在车顶的电池板收集的太阳能提供。某次试车过程中，该车在水平路面上以恒定功率P做直线运动，图像如图乙所示。已知，汽车（包括司乘人员）的总重力为4800N，汽车行驶过程中所受阻力大小为车重的0.02倍.求： (1)在0~15s内汽车牵引力做的功。 (2)电池板吸收的太阳能转化为汽车的机械能的效率为20%，求0~15s吸收的太阳能。（假设汽车运动过程中太阳光照情况不变） 【详解】（1）汽车行驶过程中所受阻力大小为 由图乙可知，在10s~15s内，汽车做匀速直线运动，速度 此时汽车受力平衡，牵引力F等于阻力f，即 汽车行驶的恒定功率为 因为汽车以恒定功率行驶，所以在0~15s内，牵引力做的功为 （2）牵引力做的功W即为汽车获得的机械能。根据效率公式，可得0~15s吸收的太阳能为 通关01 杠杆 1．如图所示为龙舟船桨示意图，O为支点，为选手施加的力，为水对桨的阻力。使用该船桨可以（   ） A．只省力 B．只省距离 C．既省力又省距离 D．既不省力又不省距离 【答案】B 【详解】根据杠杆的分类由图可知，O为支点，为选手施加的力，为水对桨的阻力，船桨的阻力臂比动力臂长，是费力杠杆，这类杠杆费力省距离，动力作用点移动的距离比阻力作用点移动的距离小，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．如图是某送水工扛着水桶静止时的情景，此时水桶可抽象为一个杠杆。其中O点为支点，A点是水桶的重心，B点是手对水桶施加竖直向下的力的作用点。下列情形中，水桶能够静止且手的作用力最小的是（   ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】将水桶视为一个杠杆，其中O点为支点，阻力是水桶的重力，阻力臂是从支点O到水桶重力作用线的垂直距离。 A．图中阻力为水桶的重力，阻力和阻力臂一定，动力臂较小，由杠杆平衡条件可知动力较大，故A不符合题意； B．图中A点和B点中支点O的同侧，重力的方向竖直向下，B点施加竖直向下的力，水桶不能平衡，故B不符合题意； C．图中A点和B点中支点O的同侧，重力的方向竖直向下，B点施加竖直向下的力，水桶不能平衡，故C不符合题意； D．图中阻力为水桶的重力，阻力和阻力臂一定，动力臂较大，由杠杆平衡条件可知动力较小，故D符合题意。 故选D。 3．如图所示是灭火器压柄和阀门的结构简化示意图，压柄使用时相当于 （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，且手压在压柄的位置越 （选填“靠近”或“远离”）压柄末端越省力。 【答案】 省力 靠近 【详解】[1]压柄在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。 [2]根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂不变的情况下，当手压位置靠近压柄末端时，动力远离支点，则动力臂增大，所需动力减小，故越省力。 4．如图所示，O点为杠杆的支点，请画出力F的力臂，并用字母L表示。 【答案】 【详解】力臂的定义：从支点到力的作用线的垂直距离。作图：延长力F的作用线，用虚线表示；从支点O向力F的作用线作垂线，支点到力的作用线的垂直距离，标注该线段为L。如图所示： 5．在“探究杠杆平衡条件”的实验中： (1)实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。 (2)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。 (3)如图1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两侧各挂一个相同的钩码，杠杆将 （选填“保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”）。 (4)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”）。 【答案】(1)平衡 (2)水平 (3)右端下沉 (4)OA 【详解】（1）杠杆处于静止状态或匀速转动状态是平衡状态，图甲杠杆是静止的，故处于平衡状态； （2）在实验时应通过调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，此时力臂与杠杆重合，便于测量力臂。 （3）设杠杆上每一格的长度为L，每个钩码重为G，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两侧各挂一个相同的钩码，此时左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，由于，所以杠杆右端下沉； （4）由图2可知，只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力的作用点改变，但力的方向不变，由力臂定义可知，从支点O作力的作用线的垂线，垂线段仍为OA，即力臂仍为OA。 6．如图所示，一轻质杠杆可绕O点转动，已知OA=1.6m，OB=0.4m，在杠杆的B点挂一质量为50kg的物体，若使杠杆在水平位置平衡。 (1)求作用在杠杆上B点的力F2； (2)求竖直作用在A点的力F1。 【详解】（1）物体的重力为 作用在杠杆上B点的力等于物体的重力，则作用在杠杆上B点的力 （2）杠杆平衡时，根据杠杆平衡原理可得， 所以，竖直作用在A点的力 通关02 滑轮 7．如图所示，使用定滑轮匀速提升重力为的物体，分别用、、三个不同方向的力，不计绳重和摩擦，关于力的大小关系，下列说法正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由图可知，图中滑轮的轴的位置固定不动，是定滑轮，使用定滑轮不能省力，因为物体匀速运动，忽略绳重及绳子与滑轮间的摩擦，F1、F2、F3都与物体受到的重力G相等，所以三种拉法所用拉力一样大，即 故ABD错误，C正确。 故选C。 8．工人师傅使用一个轻质动滑轮提升物体，这样做（   ） A．省力，也可以省距离 B．不能省力，但可以省距离 C．省力，但不可以省距离 D．不能省力，也不可以省距离 【答案】C 【详解】动滑轮是随物体一起移动的滑轮，使用动滑轮时，拉力约为物重的一半（不计摩擦和滑轮自重），即省力，但代价是绳子自由端移动的距离是物体上升距离的2倍，即费距离，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选 C。 9．如图所示，小明用大小为100N、沿竖直方向向上的拉力将重为180N的物体匀速提升2m，用时10s。小明使用该滑轮是为了改变力的 （选填“大小”或“方向”），此过程中克服物体所受重力做功 J，拉力做功的功率是 W。 【答案】 大小 360 40 【详解】[1]图中是动滑轮，动滑轮的特点是可以省力，即改变力的大小，但不改变力的方向。 [2]克服重力做功 [3]动滑轮的绳子段数 ，因此拉力移动的距离 拉力做功 拉力做功的功率 10．新北区孟河镇的市民有清明节登小黄山的习俗，如图所示是小黄山某处的地形图，体重相等的甲、乙两人分别沿南坡、北坡两条路径以相等的行走速度从山脚登上山顶，则较省力的是 （选填“甲”或“乙”），两人克服重力做功的功率 （选填“>”、“=”或“<”）。 【答案】 甲 ＜ 【详解】[1]在斜面机械中，坡度越小，越省力；由图可知，南坡的坡度较小，所以甲较省力。 [2]由题知，两人体重相等，上升的高度相等，根据W=Gh可知两人克服重力做功相等，人行走速度相等，南坡路程长，根据可知，甲运动的时间长，根据可知甲的功率小，因此。 11．动滑轮是实质也是杠杆，如图所示，正在利用动滑轮匀速提升重物。请标出动滑轮的支点O并画出动力臂L1。 【答案】 【解析】【小题1】动滑轮在提升时，绕着滑轮与左侧绳接触点O转动（瞬时转动），这个点就是支点，过支点作拉力F作用线的垂线段即为力臂L1，如下图所示： 通关03 机械效率 12．关于功、功率和机械效率，下列说法不正确的是（　　） A．机械效率总是小于1 B．做功慢的机械，功率一定小 C．功率大的机器做功一定多 D．使用任何机械都不能省功 【答案】C 【详解】A．由于存在摩擦，机械效率总是小于1，故A正确，不符合题意； B．功率表示物体做功的快慢，功率小的物体做功慢，则做功慢的机械，功率一定小，故B正确，不符合题意； C．由可知，做功大小是由功率和做功时间两个因素决定的，功率大的机器如果做功时间很短，则做功也小。故C错误，符合题意； D．使用任何机械都要克服摩擦力或者机械的重力做功，都不能省功，故D正确，不符合题意。 故选C。 13．如图所示是生活中使用的吊车，吊车前端悬挂重物的滑轮是 （选填“动滑轮”或“定滑轮”），使用该机械 省功（选填“能”或“不能”）。 【答案】 动滑轮 不能 【详解】[1][2]吊车前端的滑轮随重物一起移动，是动滑轮，根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故使用该机械不能省功。 14．如图所示，在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力，拉动的距离，提升高度，所用时间。则此过程中对物体做的有用功为 J，拉力F做的总功为 J。此斜面的机械效率为 。 【答案】 1800 2400 75% 【详解】[1]此过程中对物体做的有用功为 [2]拉力F做的总功为 [3]此斜面的机械效率 15．小明用如图所示装置做“测动滑轮机械效率”的实验，测得的实验数据如表所示。 实验序号 钩码重 钩码上升高度 拉力 绳端移动的距离 机械效率 1 1.0 20.0 0.7 40.0 2 2.0 20.0 1.2 40.0 83.3％ 3 3.0 20.0 1.7 40.0 88.2％ 4 3.0 40.0 1.7 80.0 88.2％ (1)实验时，应沿竖直向上的方向 拉动弹簧测力计。 (2)表格中空白处应填入的数据是 。 (3)分析实验数据可得出结论：用同一动滑轮提升物体时，物重越大，动滑轮的机械效率越 （选填“高”或“低”）。 (4)通过实验数据，你还可得出什么结论： 。 【答案】(1)匀速 (2)71.4% (3)高 (4)见解析 【详解】（1）匀速拉动拉力稳定，便于准确测量拉力的大小。因此实验时，应沿竖直向上的方向匀速拉动弹簧测力计。 （2）第一次实验的机械效率 （3）对比实验1、2、3，钩码重从1.0 N增加到3.0 N，机械效率从71.4%提高到88.2%。可得结论：用同一动滑轮提升物体时，物重越大，动滑轮的机械效率越高。 （4）对比实验3和4，钩码重G和拉力F相同，高度h和距离s变为原来的二倍，但机械效率η均为 88.2%。说明同一动滑轮提升相同重物时，机械效率与钩码上升的高度无关。 16．小明用定滑轮将质量为20kg的物体匀速提升2m，所用的拉力为220N。（g取10N/kg）求此过程中： (1)小明做的有用功； (2)小明做的总功； (3)定滑轮的机械效率。 【详解】（1）物体重力 小明做的有用功 （2）定滑轮不省距离，拉力移动距离 小明做的总功 （3）定滑轮的机械效率 1．如图是挪动球形石墩的一种方法，用轻绳绕过石球，一端固定在树木上，另一端人用力拉动，关于这种方法，以下说法中正确的是（　　） A．可以省力 B．可以省功 C．可以省距离 D．以上答案均正确 【答案】A 【详解】用轻绳绕过石球，一端固定在树木上，另一端用人拉动，石球相当于动滑轮，省力但费距离，使用任何机械都不省功。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．为解决高层空调外机吊装难题、空调安装师傅用如图所示的装置拉动绳索，将重的空调外机从地面匀速提升至10楼（每层楼高约），绳索的拉力的大小为。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．提升空调外机的有用功为 B．绳索拉力做功为 C．吊装过程中机械效率为70% D．若用该装置拉动更重的空调外机，机械效率会降低 【答案】A 【详解】A．此过程中，空调外机从地面匀速提升至10楼（每层楼高约），故空调外机被提升的高度，故提升空调外机的有用功，故A正确； B．由图可知，图中与动滑轮相连接的绳子段数，故绳索拉力做功，故B错误； C．吊装过程中的机械效率，故C错误； D．由可知，若用该装置拉动更重的空调外机，不计绳重和摩擦，总功不变，物重增加则有用功增加，即机械效率会增加，故D错误。 故选A。 3．用起重机吊起1500kg货物匀速上升2m后再水平移动3m（起吊货物时支架与吊臂相对固定），货物匀速上升时滑轮组的机械效率为80%。g取10N/kg，下列分析和计算不正确的是（   ） A．水平移动过程中起重机对货物不做功 B．滑轮组所做的有用功为J C．作用在钢绳自由端的拉力为N D．增加起吊物体的质量，滑轮组的机械效率将增大 【答案】C 【详解】A．水平移动过程中，起重机对货物的拉力竖直向上，货物沿水平方向移动，拉力不做功，故A正确，不符合题意； B．货物所受重力为 拉力做的有用功为 故B正确，不符合题意； C．拉力做的总功为 由图知，滑轮组承重绳子的根数n=3，拉力端移动距离s=3h=3×2m=6m 由W=Fs得拉力大小为 故C错误，符合题意； D．增加起吊物体的质量，起吊物体的重力变大，额外功不变，有用功变大，有用功在总功中所占的比例变大，则滑轮组的机械效率变大，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．如图所示，小明和家人在自家果园栽种树苗，小明用铁锹铲起来一铲泥土，A点为泥土的重心，手对B点的力始终沿竖直方向，已知泥土的重力为20N，，铁锹的重力忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．铲起泥土时，以C点为支点，铁锹是一个省力杠杆 B．手对B点的力的力臂是BC C．手对B点的力大小为40N D．将B点的手向C点移动，该手对铁锹的力会变小 【答案】C 【详解】A．铲起泥土时，以C点为支点，泥土对铁锹的压力等于泥土的重力，作用在A点，手对B点的力是动力，由图分析可知，即动力臂小于阻力臂。根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆，所以铁锹是费力杠杆，故A错误； B．力臂是支点到力的作用线的垂直距离，手对B点的力沿竖直方向，则支点C到该力作用线的垂直距离才是动力臂，并非BC，故B错误； C．由题意可知，动力臂L1与阻力臂L2之比为 根据杠杆平衡条件，可知手对B点的力，即动力大小为 故C正确； D．将B点的手向C点移动，动力臂L1会变小（因为支点C到力的作用线的垂直距离缩短）。阻力F2和阻力臂L2不变，根据杠杆平衡条件，动力臂L1变小，动力F1会变大，即手对铁锹的力会变大，故D错误。 故选C。 5．小明家中有一把旧杆秤，该杆秤遗失了秤砣，而且刻度大多数模糊不清，只有5kg和6kg的刻度清晰可辨。他用刻度尺测量出该杆秤的相关长度，测量结果如图所示。小明接着对杆秤的重心（不包括秤砣）和秤砣质量进行判断，其中正确的是（    ） A．杆秤重心在杆秤提纽的右侧，秤砣的质量为3.0kg B．杆秤重心在杆秤提纽的右侧，秤砣的质量为1.5kg C．杆秤重心在杆秤提纽的左侧，秤砣的质量为1.5kg D．杆秤重心在杆秤提纽的左侧，秤砣的质量为3.0kg 【答案】B 【详解】从图可知，5kg到6kg质量增加了1kg，而杠杆的长增加了2cm，杆秤上的刻度是均匀的，所以，从0刻度线到5kg的位置，杠杆的长应该为10cm，即零刻度线在提纽的左侧；因为0刻度线处要挂秤砣才能使杠杆在水平位置平衡，所以该杆秤的重心应该在提纽的右侧。 我们用杆秤称物体时，物体在提纽的左侧，秤砣在提纽的右侧，该杆秤的重心在提纽的右侧，设杆秤的重心到提纽的距离为L，秤砣的质量为m，杆秤的质量为m杆，由杠杆的平衡条件 可知……① ……② 联立①②解得 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．某博物馆建设过程中工人利用如图所示的滑轮组提升物体（忽略细绳的质量及机械摩擦），细绳的拉力为2500N，物体的重力为9600N，物体正好匀速直线上升。下列判断正确的是（    ） A．A滑轮为动滑轮，能改变力的方向 B．若物体1s内上升0.25m，则拉力做功的功率为1875W C．此过程中滑轮组的机械效率为96% D．所提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越小 【答案】C 【详解】A．从图中可以看出，A滑轮的轴随物体一起移动，是动滑轮，其作用是省力，不能改变力的方向。故A错误； B．由图可知，承担物重的绳子段数。若物体1s内上升的高度，则绳子自由端移动的距离 拉力F做的总功 拉力F做功的功率 故B错误； C．此过程中滑轮组的机械效率，故C正确； D．在忽略细绳质量及机械摩擦的情况下，滑轮组的机械效率当动滑轮重力G动一定时，所提升物体的重力G越大，机械效率η越大。故D错误。 故选C。 7．青少年在思考问题时，心脏推动血液流动的功率约为1.5W，则你在考试的80min内，心脏做功约为 J。很多公共场所设计了如图所示的专用通道，若将重400N的小车沿8m长的斜面推至3m高的入口处，沿斜面所用的推力为200N，则在此过程中做的有用功为 J。使用斜面 （选填“能”或“不能”）省功。 【答案】 7200 1200 不能 【详解】[1]由可知，心脏做功约为 [2][3]使用斜面推动小车时，克服小车重力所做的功为有用功，即 推力做的总功为 由于，故使用斜面不能省功。 8．如图所示是《天工开物》记载的水碓（dui）（西汉末年出现的机械），水流冲击水轮转动，推动A处碓尾把B处碓头的石杵举起、落下，不断舂米。如图2，水碓可视为 （选填“省力”或“费力”）杠杆，这种杠杆能省 （选填“力”、“距离”或“功”）。某水力发电厂将的水从高处落下冲击水轮机，水轮机获得的能量为，那么水冲击水轮机的效率是 。（） 【答案】 费力 距离 85% 【详解】[1][2]由图2可知，支点为O，动力作用在A处，阻力作用在B处，动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，动力臂小于阻力臂的杠杆是费力杠杆，这种杠杆费力但是能省距离，使用任何机械都不省功。 [3]水的重力使水从80m高处落下，重力做功 水冲击水轮机的效率 9．完成下列各题： (1)一块密度均匀的长方体水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，先后用如图①所示的两种方法将其一端抬离地面，则甲方法中的动力臂 乙方法中的动力臂，F甲 F乙。（以上均填“>”、“<”或“=”） (2)如图②，斜面长2m。工人将重500N的货物箱从地面匀速拉到顶端时，货物箱上升的高度0.4m，沿斜面向上的拉力F＝125N，该过程拉力F做的功为 J，斜面机械效率为 %，货物箱在斜面上受的摩擦力大小 N。 (3)用图③甲所示的滑轮组运送货物上楼，图③乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像（不计绳重和摩擦），当某次运送重为200N的货物时，滑轮组的机械效率为 。 【答案】(1) ＜ ＝ (2) 250 80 25 (3)80% 【详解】（1）[1][2] 两次抬起水泥板时的情况如图所示∶ 在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以阻力臂都等于动力臂的二分之一，且甲方法中的动力臂小于乙方法中的动力臂；根据杠杆的平衡条件 ，所以前后两次所用的力相同，即。 （2）[1]拉力做的功（总功） [2]有用功，机械效率 [3]额外功（克服摩擦力） 由得摩擦力 （3）不计绳重和摩擦，滑轮组机械效率 由图乙知，当时，，代入得 解得 当时， 10．（2025·四川攀枝花·中考真题）如图甲所示为用某搬花神器将花盆抬起时的情景，此时该神器相当于一个绕点转动的杠杆；图乙为该情景的简化示意图，为花盆的重心。请在图乙中画出花盆所受重力的示意图和杠杆所受动力的力臂。 【答案】 【详解】花盆所受重力的方向竖直向下，重力的作用点在其重心；过支点O作动力F作用线的垂线l，即为动力的力臂，如图所示： 11．如图甲所示是自行车车把上安装的刹车装置——手闸，手闸就相当于一个杠杆，图乙为其简化的示意图，图中O点为支点，F2是B点受到的阻力。请在图乙中画出：（1）阻力臂l2；（2）作用在A点的最小动力F1。 【答案】 【详解】（1）反向延长F2的作用线，然后过支点O做F2的作用线的垂线段，即为阻力臂l2； （2）由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂l1最长，动力和阻力在支点的两侧，阻力的方向使杠杆顺时针转动，则动力方向应使杠杆逆时针转动，即向下，过点A垂直于OA向下做出最小动力F1的示意图，如图所示： 12．小明在测定滑轮组机械效率的实验中，所用的实验装置分别如图所示。 (1)在如图乙所示实验中，应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计，若小明在实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (2)小明在实验中得到如下表数据。 实验次数 钩码重 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率 1 4.0 0.1 2.7 0.2 74.1 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1 3 8.0 0.1 3.1 0.3 86.0 4 8.0 0.1 2.5 0.4 ______ 通过比较1、2两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数 （选填“有关”或“无关”）。通过比较 两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 (3)第4次实验空格中数值为 ，分析3、4两次实验数据可得出结论：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。 (4)若每个滑轮的重1.0N，不计绳重，在第3次实验中克服摩擦做的额外功为 J。 【答案】(1) 匀速 偏小 (2) 无关 2、3 (3) 80.0 低 (4)0.03 【详解】（1）[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小。 [2]如果在实验中加速向上提升重物，提升物体的拉力变大，提升相同的高度，拉力做的总功变大，而有用功不变，根据可知，所测滑轮组的机械效率偏小。 （2）[1]通过比较1、2两次实验数据，绳子段数不同，提升的重物相同，机械效率相同，可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 [2]通过比较第2、3次的实验数据，同一滑轮组提升不同重物，钩码重不同，机械效率不同，可得出结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （3）[1]第4次实验中拉力做的有用功为 总功为 所以第4次实验中滑轮组的机械效率为 [2]比较第3、4次的实验数据，不同滑轮组提升相同重物，动滑轮重不同，机械效率不同，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 （4）第3次实验中拉力做的总功为 有用功为 由图可知，第3次实验使用了一个动滑轮，则克服动滑轮重力所做的功为 第3次实验中克服摩擦做的额外功为 13．某同学利用图示装置测量滑动摩擦力的大小。水平传送带由微型电动机控制其运转，连接滑块和压块的细绳自然拉直，事先用电子秤分别测出滑块和压块的重力和。 (1)此装置中定滑轮的作用是改变力的 (2)本实验除了要保证压块在电子秤上保持静止外，还需控制的条件是 ①水平传送带必须匀速运转        ②定滑轮左侧连接滑块的细绳必须水平 (3)开启电源，应使皮带轮上方的传送带向 运动，此时滑块受到的滑动摩擦力方向为水平向 。读出电子秤的示数，此时滑块所受滑动摩擦力大小 （用测得的物理量表示）。 (4)画出压块对电子秤的压力示意图。 【答案】(1)方向 (2) (3) 左 左 (4) 【详解】（1）如图所示，定滑轮的实质是一个等臂杠杆，此装置中定滑轮的作用是改变力的方向。 （2）本实验要保证压块在电子秤上保持静止，滑块才能相对于压块保持静止，当传送带运转时滑块受到的摩擦力大小就等于压块对滑块的拉力，所以传送带不一定要匀速运转，但是滑块受到拉力的方向必须是水平向右的，否则滑块受到的拉力就不等于摩擦力。所以，实验除了要保证压块在电子秤上保持静止外，还需控制的条件是：定滑轮左侧连接滑块的细绳必须水平。 （3）[1]因为滑块右端和细绳相连，要受到细绳的拉力，所以开启电源后，应使皮带轮上方的传送带向左运动。 [2]当传送带向左运动时，滑块相对于传送带向右运动，由于滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反，所以受到传送带的滑动摩擦力方向为水平向左。 [3]如图所示，当传送带运转时，分析压块的受力情况，因为压块通过细绳对滑块的拉力等于滑块受到的摩擦力f，故此时压块受到细绳对它向上的拉力大小也就是f，由题意可知，压块还受到竖直向下的重力G2和竖直向上的支持力，也就是电子秤的示数G3；因为压块静止，受平衡力作用，所以压块受到细绳对它向上的拉力等于其受到的重力和支持力之差，即此时压块受到细绳对它向上的拉力等于滑块所受摩擦力大小为。 （4）压块对电子秤的压力，作用点在电子秤上，方向与接触面垂直，垂直于受力面向下。如图所示： 14．中国在建的航空母舰“福建舰”利用模块化建造的方法能够大大缩短工时，如图甲是起吊重物所使用的龙门吊起重机，图乙为在一次作业中起重某构件的示意图，起重机通过上方的电动机牵引绳子自由端来控制构件的升降。在此作业中，电动机牵引绳子自由端的拉力为12000N，构件的质量为8t，底面积为，构件在1min内上升15m，g取10N/kg，求： (1)构件静止在水平地面时，对地面的压强是多少 (2)起吊过程中，电动机牵引绳子自由端的功率。 (3)此次作业中滑轮组的机械效率。（保留1位小数） 【详解】（1）构件的质量 构件的重力 构件静止在水平地面时，对地面的压力等于其重力，即 构件对地面的压强 （2）由图乙可知，承担物重的绳子段数 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 电动机牵引绳子自由端的功率 （3）起吊过程中做的有用功 滑轮组的机械效率 15．机械臂在现代的应用非常广泛。图甲是机械臂将货物从右边货架搬运到左边传送带上的过程，图乙是此过程的简化流程。机械臂先将重的货物从A匀速竖直提升到B，再沿水平方向匀速运到C，最后运到D，距离。 (1)在图乙中画出货物运动到O处时所受到的力； (2)求阶段机械臂对货物做的功； (3)机械臂将货物从A运到B，平均功率，耗时3s，求此过程机械臂工作的效率。 【详解】（1）货物运动到O处时处于平衡状态，受到竖直向上的拉力F和竖直向下的重力G作用，作用点在重心上，且 如图所示： （2）阶段机械臂对货物做的功 （3）机械臂将货物从A运到B，所做的总功 此过程机械臂工作的效率 命题点01 杠杆 1．（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。 2．（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中作出的力臂 ； (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，过O点作力F2的作用线的垂线，即为力F 2的力臂，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。 3．（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，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，根据杠杆平衡条件可得 当衣服挂在B时，阻力臂最小，所以此支持力最小值为 （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 4．（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臂的乘积 从小桶内取出 (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。 [6]根据杠杆平衡原理可知，杠杆左端受到的动力为 故浮力的大小为 （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，无法恰好使杠杆在水平位置平衡。此时需要采用方法二，通过移动钩码，从而使杠杆在水平位置平衡，通过杠杆平衡计算浮力。 5．（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 1 0.5 20.0 1.0 10.0 2 1.0 20.0 1.0 20.0 3 1.5 10.0 1.0 15.0 4 2.0 15.0 1.5 20.0 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 物体的重力 6．（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，、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 1 2 3 4 5 t/℃ 25.0 40.0 55.0 70.0 85.0 /cm 0 1.10 2.15 3.26 4.31 /cm 0 1.73 3.44 5.18 6.89 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，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 B棒的伸长量 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。 命题点02 滑轮 7．（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。 8．（2022·广东·中考真题）分别使用图中四种装置匀速提升同一重物，不计滑轮重、绳重和摩擦，最省力的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=3，则拉力 B．不计滑轮重、绳重和摩擦，承重绳子的段数n=2，则拉力 C．定滑轮相当于等臂杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力 D．动滑轮相当于省力杠杆，不计滑轮重、绳重和摩擦，则拉力 综上，四种装置匀速提升同一重物，则最省力的是A中的装置。 故选A。 9．（2025·上海·中考真题）如图所示用不同方向的拉力、、匀速拉动重力为G的物体时，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（    ） A． B． C．和是一对平衡力 D．和G是一对平衡力 【答案】A 【详解】AB．为定滑轮相当于一个等臂杠杆，力臂均为轮的半径，只能改变力的方向，而不省力，故用定滑轮拉同一重物，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，不计绳重和摩擦，则 故A 正确，B错误； CD．二力平衡的条件是两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，和、和G均不满足“方向相反、作用在同一条直线上”这一条件，所以都不是一对平衡力，故C、D错误。 故选A。 10．（2025·河北·中考真题）图为三峡船闸的示意图。船闸利用 的特点实现轮船逐级通过闸室翻越大坝。在某次检修闸门过程中应用到了定滑轮，使用这种滑轮 （选填“可以”或“不可以”）改变力的方向。 【答案】 连通器 可以 【详解】[1]船闸是根据连通器原理修建的。船闸和上游阀门打开时，上游与闸室组成连通器，使水面相平，方便船只出入；若下游阀门打开时，闸室和下游构成连通器，使水面相平，方便船只出入。 [2]在某次检修闸门过程中应用到了定滑轮，轴固定不动的滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，但能改变动力的方向。 11．（2025·四川南充·中考真题）如图所示，重为100N的物体在水平拉力F为10N的作用下，沿水平面向左做匀速直线运动，物体受到水平地面的摩擦力是其重力的0.12倍，若物体在10s内向左移动了10m，则拉力所做的功为 J，滑轮组有用功的功率为 W。 【答案】 300 12 【详解】[1]由图可知动滑轮上有三段绳子，则拉力移动的距离是物体移动距离的三倍，拉力做的功为 [2]摩擦力大小为 克服摩擦力做的功为有用功，即 滑轮组有用功的功率为 命题点03 机械效率 12．（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。 13．（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10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为，绳b对人的拉力为。此过程（　　）    A．有用功为300J B．做的功等于做的功 C．做的功小于做的功 D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【详解】A．做的功为有用功，大小为 故A错误，不符合题意； BC．做的功为总功，大小为 故BC错误，不符合题意； D．滑轮组的机械效率为 故D正确，符合题意。 故选D。 13．（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】 2 0.5 【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 14．（2021·广东·中考真题）用图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，不计绳重和摩擦，物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图线是 （选填“A”或“B”），动滑轮重为 N，3s内对物体做的有用功为 J。 【答案】 A 40 300 【详解】[1]由甲图可知，动滑轮被3段绳子拉着，绳子移动的距离为物体移动距离的三倍，故反映绳子自由端运动的图线是A。 [2]动滑轮的重力为 [3]由图可知，3s内物体移动的距离为1.5m，则有用功为 15．（2021·广东深圳·中考真题）深圳地铁岗厦北综合交通枢纽工程工地上，一线施工人员正在紧张忙碌，进行架桥机钢梁吊装等施工作业。（g取10N/kg） （1）图2为图1中起重机的简图，请画出阻力F2的力臂l2； （2）图3为架桥机的装置图，已知箱梁的质量为5×105kg，体积为200m3，架桥机滑轮组总拉力为4×105N， 自由端移动距离为25m，将箱梁提升1m。求： ①箱梁的密度； ②架桥机在此过程中的有用功； ③架桥机在此过程中的机械效率。 【详解】解：（1）力臂是支点到力的作用线之间的距离，如下图所示 （2）箱梁的密度 箱梁的重力 架桥机在此过程中的有用功 架桥机在此过程中的总功 架桥机在此过程中的机械效率 答：（1）见解析； （2）①箱梁的密度为2.5×103kg/m3； ②架桥机在此过程中的有用功为5×106J； ③架桥机在此过程中的机械效率为50。 20 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $