2026年中考物理一轮复习专项突破 专题十三:简单机械
2026-02-24
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3份
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32页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 简单机械及机械效率 |
| 使用场景 | 中考复习-一轮复习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.84 MB |
| 发布时间 | 2026-02-24 |
| 更新时间 | 2026-02-24 |
| 作者 | xkw_027075310 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-02-24 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56530440.html |
| 价格 | 1.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
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此卷只装订不密封
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… 学校:______________姓名:_____________班级:_______________考号:______________________
2026年中考物理一轮复习专项突破专题十三:简单机械(A3)版
☆☆知识梳理☆☆
考点一:杠杆
1.定义:在力的作用下能绕着 转动的硬棒称作 。
2.杠杆的五要素:
支点
杠杆绕着转动的固定点,用字母O表示
动力
使杠杆转动的力,用字母表示
阻力
阻碍杠杆转动的力,用字母表示
动力臂
支点到动力作用线的距离,用字母表示
阻力臂
支点到阻力作用线的距离,用字母表示
3.力臂的画法:
(1)先找支点;(2)再画作用线;(3)最后画垂线(不要忘记标垂直符号,还有力臂L)。
4.杠杆的平衡条件:
(1)杠杆平衡:杠杆在动力和阻力的作用下处于 状态。(杠杆处于静止或者匀速转动)
(2)杠杆的平衡条件:动力×动力臂 =阻力×阻力臂。用 F1、F2、L1、L2分别表示动力、阻力、动力臂、阻力臂,杠杆的平衡条件还可写为: 。
5.杠杆平衡中最小力问题:
(1)先找支点
(2)找最大力臂(要使动力最小,必须使动力臂最大)
(3)作垂直拉力
6.杠杆的分类:
杠杆分为三类☆☆☆☆☆:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆;
分类
示意图
特点
应用
省力杠杆
动力臂大于阻力臂(l1>l2),省力费距离
撬棒、刚刀、羊角锤、钢丝钳、手推车、园艺剪刀等
费力杠杆
动力臂小于阻力臂(l1<l2),费力省距离
起重臂、钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、扫帚、船桨等
等臂杠杆
动力臂等于阻力臂(l1=l2),不省力不费力,不省距离也不费距离
天平、跷跷板、定滑轮等
考点二:滑轮、滑轮组
1.定滑轮和动滑轮
名称
定滑轮
动滑轮
示意图
定义
轴固定不动
轴可以随被吊物体一起运动
实质
杠杆
动力臂为阻力臂2倍的
特点
不能省力,但是能改变动力的方向
能省一半的力,但不能改变动力的方向
力臂关系
=
= 2
力的关系
=
=
距离关系
=
=
2.滑轮组:
(1)定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组;
(2)特点:既省力又可以改变力的方向;
(3)F移动距离(s)和G移动距离(h)的关系:s= h;
(4)F与G大小的关系(不计绳重、动滑轮重及摩擦):F= G物;
(5)F与G大小的关系(不计绳重及摩擦):F= ;
(6)绳子自由端移动速度等于2倍重物移动的速度:。(n表示直接连接动滑轮的绳子股数)
4.滑轮组的绕线方式:
5.滑轮组的机械效率:
(1)概念:
(2)计算:
(3)提高滑轮组机械效率的方法:
①增加物重(增加有用功占比)
②减轻动滑轮(机械)重
③减少摩擦
(4) 特殊滑轮的机械效率:
考点三:机械效率
1.有用功和额外功:
(1)有用功:利用机械做功的时候,对人们有用的功就叫做 。
(2)额外功:并非我们需要但又不得不做的功叫做 。
(3)总功: 。
2.机械效率的概念:
(1)概念:有用功跟总功的 叫做机械效率,通常用百分数表示。
(2)计算公式:用 ,用 ,用 ,则:。
(3)提高机械效率的主要办法:
①在有用功一定时,尽量 ,采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施;
②在额外功一定时, ,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用。
【关于机械效率的理解】
(1)由于额外功不可避免,有用功只是总功的一部分,因而机械效率总小于1。
(2)机械效率由有用功和总功两个因素共同决定,不能理解成:“有用功多,机械效率高”或“总功大,机械效率低”。
☆☆典例突破☆☆
考点一:杠杆类型的判断
【典型例题1】(2025年·济南市莱芜区·一模)使用杠杆能给我们的生活带来便利。如图是杠杆在生活中的应用,能省距离的是( )
A. 核桃夹 B. 开瓶器
C. 托盘天平 D. 筷子
【变式练习1-1】(2025年·淄博市张店区·八下期末)在跨学科实践活动中,“探物”小组开展了“探索人体中的杠杆”实践活动,下面说法正确的是( )
A. 如图甲,做仰卧起坐时,属于费力杠杆 B. 如图乙,踮脚过程动力臂小于阻力臂
C. 如图丙,做下压运动锻炼,动力臂如图所示 D. 如图丁,手提重物时前臂是省力杠杆
考点二:杠杆的平衡条件及应用
【典型例题2】(2025·枣庄薛城区·二模)如图(a),是某斜拉索桥的实景图,可逐步抽象成图b、图c所示的模型,为了减小钢索承受的拉力,在可能的前提下,下列做法可行的是( )
A. 增加桥塔高度 B. 降低桥塔高度 C. 选用更粗的钢索 D. 增加桥面厚度
【变式练习2-1】(2025年·吕梁市临县·八下期末)如图甲所示的是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂,其简化原理图如图乙所示,已知,捣谷人对B点的作用力使水平静止的横木转动。不计横木所受的重力和转动摩擦,下列说法正确的是( )
A. 这种舂相当于省力杠杆 B. 利用该装置捣谷可以省功
C. 碓头上升过程中,重力方向始终垂直于横木 D. 捣谷人的脚越靠近O点越费力
【变式练习2-2】(2025年·江门市蓬江区·八下期末)如图所示的“开瓶起子”,它是___________杠杆(选填“省力”,“费力”或“等臂”),点___________(选填“A”或“B”)是支点。使用时应在C点处施加___________(选填“向上”或“向下”)的力。
考点三:杠杆作图
【典型例题3】(25年·新泰市·一模)如图所示,弯曲杠杆OBA的B点挂一重物,若在杠杆A端施加一个最小力F,使其在图示位置平衡,试画出最小拉力F和力臂。
【变式练习3-1】(2025年·湛江市雷州市·八下期末)画出力F1的力臂L1,以及阻力 F2。
考点四:滑轮
【典型例题4】如图,甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上,不计滑轮重力和摩擦,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两人用力一样大 B. 甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离
C. 乙用力比甲小 D. 甲乙使绳索移动的距离相等
【变式练习4-1】(25年·济南市市中区·一模)如图甲所示是欧洲中世纪使用的吊车,如图乙所示是我国古人使用的绞车。关于吊车与绞车的认识,下列说法错误的是( )
A. 图甲的吊车是轮轴与定滑轮的组合 B. 图甲中工人脚踩巨轮走过的距离一定大于重物上升的高度
C. 图乙的绞车是轮轴与定滑轮、动滑轮的组合 D. 图乙中的定滑轮改变了施力方向
【变式练习4-2】(25年·长沙市·一模)如图所示,用两个滑轮组成滑轮组提升重物,忽略绳重和摩擦,下列方法中能改变滑轮组的机械效率的是( )
A. 拉力F的方向由竖直向右偏 B. 增大提升重物的速度
C. 增大被提升的重物质量 D. 改变绕绳的方式
考点五:机械效率的理解及相关计算
【典型例题5】(25年·新泰市·一模)用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重200N的物体,使物体在4s内匀速前进了4m。已知物体受到地面的摩擦力为60N,所用拉力大小为25N,忽略绳重、滑轮重。下列说法正确的是( )
①拉力做功的功率为75W ②绳子自由端在4s内移动了8m
③该滑轮组的机械效率为80% ④物体克服摩擦力做的功为240J
A. 只有①③④正确 B. 只有②③④正确 C. 只有①③正确 D. 只有①④正确
【变式练习5-1】(25年·北京市通州区·一模)如图所示是用动滑轮提升货物的示意图。在竖直向上的拉力的作用下,使重的货物在的时间里,匀速竖直上升了。在这个过程中,拉力做的功为。下列说法正确的是( )
A. 物体上升的速度为 B. 动滑轮所受重力为
C. 拉力的功率为 D. 动滑轮的机械效率为90%
(2025年·绵阳市安州区·八下期末)如图,在斜面上将一个重为的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力,斜面长、斜面高。下列说法中( )
①有用功为 ②额外功为
③斜面的机械效率为37.5% ④物体受到的摩擦力为
A. 只有①②正确 B. 只有②③正确
C. 只有③④正确 D. 只有①④正确
【变式练习5-2】(2025·无锡市经开区·一模)利用如图所示的滑轮组将重为90N的物体在10s内匀速提升2m,滑轮组机械效率为75%。此过程中有用功为________J,拉力F的大小为________N,拉力F做功的功率为________W。
☆☆重点实验☆☆
实验探究杠杆的平衡条件
【典型例题】在“探究杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆(每个小格均等长)、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N的钩码。
(1)如图甲所示,杠杆静止在如图所示的位置,此时杠杆______(选填“达到”或“没达到”)平衡状态,为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡,应将螺母适当往______(选填“左”或“右”)调;
(2)使杠杆保持水平并静止,这样调的目的是便于测量______;
(3)杠杆调节好后,进行了三次实验,实验情景如图乙、丙、丁所示,以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2,对应的力臂为l1和l2,由此可得杠杆的平衡条件为______。实验中进行多次实验的目的是______(选填“A”或“B);
A.取平均值减小误差 B.使实验结论具有普遍性
(4)如下图,在杠杆上A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个相同的钩码;杠杆水平平衡后,小明又将A、B点所挂钩码同时向远离支点O的方向移动一格,杠杆的______(选填“左”或“右”)侧下沉;
(5)将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个,则杠杆衡______(选填“保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”);
(6)如下图所示,用细绳竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,则拉力F为______N;保持杠杆平衡,此时杠杆的类型与______相同(选填“筷子”或“老虎钳”);用弹簧测力计代替钩码的好处是______;将细绳转到虚线位置时,拉力F大小将______(选填“变大”“不变”或“变小”)。若用弹簧测力计倾斜拉杠杆,水平平衡时弹簧测力计读数为F2,则F1______F2(选填“<”“>”或“=”),由此得到“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”的实验结论是______的(选填“正确”或“错误”);
(7)如下图是公园里的跷跷板,若要使静止跷跷板发生转动,小男孩可以采取的做法是______。
☆☆真题演练☆☆
一、选择题
1.(2025年·绥化市中考真题)如图所示的工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 天平
C. 钢丝钳 D. 食品夹
2.(2025年·山东省中考真题)小明使用筷子夹菜时,发现可将筷子视为杠杆。他用学过的杠杆知识对其中一根筷子做了分析,如图所示。以下选项错误的是( )
A. F1为动力 B. L1为动力臂 C. F2为阻力 D. L2为阻力臂
3.(2025年·烟台市中考)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( )
A. 是定滑轮,可以省力 B. 是动滑轮,可以省力
C. 是定滑轮,可以改变力的方向 D. 是动滑轮,可以改变力的方向
4.(2024眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置,斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F,将重6N的物体以的速度匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是( )
A. 拉力做功为3J
B. 物体受到摩擦力为1.5N
C. 在匀速拉动过程中,物体的机械能不变
D. 若以的速度匀速拉动物体,斜面机械效率仍为75%
5.(2024牡丹江中考)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.(2025年·河南省中考真题)如图,某工人利用滑轮在时间内,将重为的物料匀速提升了的高度,工人对绳子竖直向上的拉力大小为,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( )
A. 该工人使用的是定滑轮 B. 提升物料做的有用功为
C. 拉力做功的功率为 D. 该滑轮的机械效率为
二、填空题
6.(2025年·伊春市中考真题)如图所示,将重为G的均匀木棒竖直的悬挂于O点,在其下端施加一个始终垂直于木棒的动力F,让木棒缓慢地转动到图中虚线所示的位置,则阻力臂将 _______ (填“变大”“变小”或“不变”),动力F将 _______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
7.(2024重庆中考B)小兰自制了一把杆秤,由秤盘、提纽、秤杆以及200g的秤砣构成,如图所示。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。已知AO间距离为10cm。当放入重物,将秤砣移至距O点30cm的B处时,秤杆水平平衡,则重物质量为______g;往秤盘中再增加20g的物体,秤砣需要从B处移动______cm才能维持秤杆水平平衡。
8.(2024广元中考)假期间,小明随爸爸去建筑工地劳动体验。用如图所示的滑轮组来提升材料,当提升的材料重力为300N时,滑轮组机械效率为75%,则动滑轮的重力为________N;若绳子能承受的最大拉力为500N,则该滑轮组能提起材料的最大质量为________kg。(空气阻力、摩擦力及绳重不计,g取10N/kg)
9.(2024大庆中考)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。
三、实验题
10.(2024青海中考)“权衡”一词,在古代分别指秤砣和秤杆,现代多表示事物在动态中维持平衡的状态。在学习杠杆相关知识后,“飞天”兴趣小组尝试做了简易杆秤并进行了以下探究:
活动一:了解杆秤的构造及物理原理:
如图甲所示,杆秤由秤盘(放置待称量的物体)、秤砣、秤杆(标有刻度,可读取被称物体质量)、提纽组成;
(1)参照图乙,图甲中提纽相当于杠杆的______,结合“秤砣虽小压千斤”这句话,此时杆秤相当于______杠杆;
活动二:自制简易杆秤:
该兴趣小组自制杆秤如图甲所示。其中:秤砣质量为200g,A点为秤盘挂绳位置,B点为提纽挂绳位置,C点为0刻度线位置;
(2)由图甲可知,利用该杆秤最多可称量______g的物体,D点处的刻度数为______g;
(3)忽略秤杆自身重量对杆秤平衡的影响,用表示秤砣质量,表示物体和秤盘质量,表示B、C之间的距离,表示A、B之间的距离。根据杠杆平衡条件,当秤砣在C点处平衡时,将满足______(用上述物理量表示),由此可得,秤盘的质量为______g;
(4)若想测量质量更大的物体,你可采取的办法是______(只写一条即可)。
11.(2023达州中考)在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后,小丽同学根据杠杆的平衡条件测出了一个物块的密度,请帮她将下列步骤补充完整。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)相邻两刻度间距离相等的轻质杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆__________(选填“是”或“不是”)处于平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节;
(2)调节杠杆水平平衡后,用细线将物块挂于杠杆左侧,将3个钩码挂于右侧,杠杆仍处于水平平衡,如图乙所示,每个钩码质量100g,则物块质量为__________g;
(3)将该物块浸没在装有水的烧杯中,调节右侧钩码的位置,使杠杆处于水平平衡,如图丙所示,则物块在水中所受浮力为__________N;
(4)物块的密度是__________kg/m3;
(5)在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变钩码的位置和个数,收集多组数据的目的是__________(选填字母)。
A.避免实验的偶然性,便于得到普遍规律 B.取平均值,减小误差
12.(2023枣庄中考)提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实,对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想:
猜想I:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ:滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ:滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想,运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究,测得的实验数据如下表所示。
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离S/m
机械效率η
1
2
0.1
0.90
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.50
0.3
88.9%
3
4
0.1
1.25
0.4
4
4
0.2
1.50
0.5
88.9%
(1)实验时应沿竖直方向__________缓慢向上拉动弹簧测力计;
(2)分析表中数据可知:第3次实验是利用了图__________的装置完成的,它的机械效率η=__________;
(3)比较2、4两次实验数据,可验证猜想I是__________(选填“正确”或“错误”)的;
(4)通过比较__________(填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率__________。
四、计算题
12.(2024宜宾中考)质量为500kg的物体M,与水平地面的接触面积为,用如图所示的滑轮组沿水平方向将物体M从A点匀速拉到B点,AB距离为10m,物体M在地面滑动过程中受到的阻力是其重力的0.2倍,在此过程中,因动滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦而做的额外功,g取。求在此过程中:
(1)物体M受到的重力;
(2)物体M对地面的压强;
(3)滑轮组对物体M做的功;
(4)如果电动卷扬机的效率是80%,求此电动卷扬机消耗的电能。
试题 第3页(共8页) 试题 第4页(共8页)
试题 第1页(共12页) 试题 第2页(共12页)
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2026年中考物理一轮复习专项突破专题十三:简单机械(答案)
☆☆知识梳理☆☆
考点一:杠杆
1.定义:在力的作用下能绕着 固定点转动的硬棒称作杠杆。
2.杠杆的五要素:
支点
杠杆绕着转动的固定点,用字母O表示
动力
使杠杆转动的力,用字母表示
阻力
阻碍杠杆转动的力,用字母表示
动力臂
支点到动力作用线的距离,用字母表示
阻力臂
支点到阻力作用线的距离,用字母表示
3.力臂的画法:
(1)先找支点;(2)再画作用线;(3)最后画垂线(不要忘记标垂直符号,还有力臂L)。
4.杠杆的平衡条件:
(1)杠杆平衡:杠杆在动力和阻力的作用下处于平衡状态。(杠杆处于静止或者匀速转动)
(2)杠杆的平衡条件:动力×动力臂 =阻力×阻力臂。用 F1、F2、L1、L2分别表示动力、阻力、动力臂、阻力臂,杠杆的平衡条件还可写为: F1L1 = F2L2 。
5.杠杆平衡中最小力问题:
(1)先找支点
(2)找最大力臂(要使动力最小,必须使动力臂最大)
(3)作垂直拉力
6.杠杆的分类:
杠杆分为三类☆☆☆☆☆:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆;
分类
示意图
特点
应用
省力杠杆
动力臂大于阻力臂(l1>l2),省力费距离
撬棒、刚刀、羊角锤、钢丝钳、手推车、园艺剪刀等
费力杠杆
动力臂小于阻力臂(l1<l2),费力省距离
起重臂、钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、扫帚、船桨等
等臂杠杆
动力臂等于阻力臂(l1=l2),不省力不费力,不省距离也不费距离
天平、跷跷板、定滑轮等
考点二:滑轮、滑轮组
1.定滑轮和动滑轮
名称
定滑轮
动滑轮
示意图
定义
轴固定不动
轴可以随被吊物体一起运动
实质
等臂杠杆
动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆
特点
不能省力,但是能改变动力的方向
能省一半的力,但不能改变动力的方向
力臂关系
=
= 2
力的关系
=
=
距离关系
=
=
2.滑轮组:
(1)定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组;
(2)特点:既省力又可以改变力的方向;
(3)F移动距离(s)和G移动距离(h)的关系:s=nh;
(4)F与G大小的关系(不计绳重、动滑轮重及摩擦):F=G物;
(5)F与G大小的关系(不计绳重及摩擦):F=();
(6)绳子自由端移动速度等于2倍重物移动的速度:。(n表示直接连接动滑轮的绳子股数)
4.滑轮组的绕线方式:
5.滑轮组的机械效率:
(1)概念:
(2)计算:
(3)提高滑轮组机械效率的方法:
①增加物重(增加有用功占比)
②减轻动滑轮(机械)重
③减少摩擦
(4) 特殊滑轮的机械效率:
考点三:机械效率
1.有用功和额外功:
(1)有用功:利用机械做功的时候,对人们有用的功就叫做有用功。
(2)额外功:并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
(3)总功:有用功与额外功的和叫总功。
2.机械效率的概念:
(1)概念:有用功跟总功的比值叫做机械效率,通常用百分数表示。
(2)计算公式:用W总表示总功,用W有用表示有用功,用η表示机械效率,则:。
(3)提高机械效率的主要办法:
①在有用功一定时,尽量减少额外功,采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施;
②在额外功一定时,增大有用功,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用。
【关于机械效率的理解】
(1)由于额外功不可避免,有用功只是总功的一部分,因而机械效率总小于1。
(2)机械效率由有用功和总功两个因素共同决定,不能理解成:“有用功多,机械效率高”或“总功大,机械效率低”。
☆☆典例突破☆☆
考点一:杠杆类型的判断
【典型例题1】(2025年·济南市莱芜区·一模)使用杠杆能给我们的生活带来便利。如图是杠杆在生活中的应用,能省距离的是( )
A. 核桃夹 B. 开瓶器
C. 托盘天平 D. 筷子
【答案】D
【变式练习1-1】(2025年·淄博市张店区·八下期末)在跨学科实践活动中,“探物”小组开展了“探索人体中的杠杆”实践活动,下面说法正确的是( )
A. 如图甲,做仰卧起坐时,属于费力杠杆 B. 如图乙,踮脚过程动力臂小于阻力臂
C. 如图丙,做下压运动锻炼,动力臂如图所示 D. 如图丁,手提重物时前臂是省力杠杆
【答案】A
考点二:杠杆的平衡条件及应用
【典型例题2】(2025·枣庄薛城区·二模)如图(a),是某斜拉索桥的实景图,可逐步抽象成图b、图c所示的模型,为了减小钢索承受的拉力,在可能的前提下,下列做法可行的是( )
A. 增加桥塔高度 B. 降低桥塔高度 C. 选用更粗的钢索 D. 增加桥面厚度
【答案】A
【变式练习2-1】(2025年·吕梁市临县·八下期末)如图甲所示的是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂,其简化原理图如图乙所示,已知,捣谷人对B点的作用力使水平静止的横木转动。不计横木所受的重力和转动摩擦,下列说法正确的是( )
A. 这种舂相当于省力杠杆 B. 利用该装置捣谷可以省功
C. 碓头上升过程中,重力方向始终垂直于横木 D. 捣谷人的脚越靠近O点越费力
【答案】D
【变式练习2-2】(2025年·江门市蓬江区·八下期末)如图所示的“开瓶起子”,它是___________杠杆(选填“省力”,“费力”或“等臂”),点___________(选填“A”或“B”)是支点。使用时应在C点处施加___________(选填“向上”或“向下”)的力。
【答案】 ①. 省力 ②. A ③. 向上
考点三:杠杆作图
【典型例题3】(25年·新泰市·一模)如图所示,弯曲杠杆OBA的B点挂一重物,若在杠杆A端施加一个最小力F,使其在图示位置平衡,试画出最小拉力F和力臂。
【答案】
【变式练习3-1】(2025年·湛江市雷州市·八下期末)画出力F1的力臂L1,以及阻力 F2。
【答案】
考点四:滑轮
【典型例题4】如图,甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上,不计滑轮重力和摩擦,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两人用力一样大 B. 甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离
C. 乙用力比甲小 D. 甲乙使绳索移动的距离相等
【答案】C
【变式练习4-1】(25年·济南市市中区·一模)如图甲所示是欧洲中世纪使用的吊车,如图乙所示是我国古人使用的绞车。关于吊车与绞车的认识,下列说法错误的是( )
A. 图甲的吊车是轮轴与定滑轮的组合 B. 图甲中工人脚踩巨轮走过的距离一定大于重物上升的高度
C. 图乙的绞车是轮轴与定滑轮、动滑轮的组合 D. 图乙中的定滑轮改变了施力方向
【答案】C
【变式练习4-2】(25年·长沙市·一模)如图所示,用两个滑轮组成滑轮组提升重物,忽略绳重和摩擦,下列方法中能改变滑轮组的机械效率的是( )
A. 拉力F的方向由竖直向右偏 B. 增大提升重物的速度
C. 增大被提升的重物质量 D. 改变绕绳的方式
【答案】C
考点五:机械效率的理解及相关计算
【典型例题5】(25年·新泰市·一模)用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重200N的物体,使物体在4s内匀速前进了4m。已知物体受到地面的摩擦力为60N,所用拉力大小为25N,忽略绳重、滑轮重。下列说法正确的是( )
①拉力做功的功率为75W ②绳子自由端在4s内移动了8m
③该滑轮组的机械效率为80% ④物体克服摩擦力做的功为240J
A. 只有①③④正确 B. 只有②③④正确 C. 只有①③正确 D. 只有①④正确
【答案】A
【变式练习5-1】(25年·北京市通州区·一模)如图所示是用动滑轮提升货物的示意图。在竖直向上的拉力的作用下,使重的货物在的时间里,匀速竖直上升了。在这个过程中,拉力做的功为。下列说法正确的是( )
A. 物体上升的速度为 B. 动滑轮所受重力为
C. 拉力的功率为 D. 动滑轮的机械效率为90%
【答案】D
(2025年·绵阳市安州区·八下期末)如图,在斜面上将一个重为的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力,斜面长、斜面高。下列说法中( )
①有用功为 ②额外功为
③斜面的机械效率为37.5% ④物体受到的摩擦力为
A. 只有①②正确 B. 只有②③正确
C. 只有③④正确 D. 只有①④正确
【答案】D
【变式练习5-2】(2025·无锡市经开区·一模)利用如图所示的滑轮组将重为90N的物体在10s内匀速提升2m,滑轮组机械效率为75%。此过程中有用功为________J,拉力F的大小为________N,拉力F做功的功率为________W。
【答案】 ①. 180 ②. 40 ③. 24
☆☆重点实验☆☆
实验探究杠杆的平衡条件
【典型例题】在“探究杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆(每个小格均等长)、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N的钩码。
(1)如图甲所示,杠杆静止在如图所示的位置,此时杠杆______(选填“达到”或“没达到”)平衡状态,为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡,应将螺母适当往______(选填“左”或“右”)调;
(2)使杠杆保持水平并静止,这样调的目的是便于测量______;
(3)杠杆调节好后,进行了三次实验,实验情景如图乙、丙、丁所示,以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2,对应的力臂为l1和l2,由此可得杠杆的平衡条件为______。实验中进行多次实验的目的是______(选填“A”或“B);
A.取平均值减小误差 B.使实验结论具有普遍性
(4)如下图,在杠杆上A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个相同的钩码;杠杆水平平衡后,小明又将A、B点所挂钩码同时向远离支点O的方向移动一格,杠杆的______(选填“左”或“右”)侧下沉;
(5)将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个,则杠杆衡______(选填“保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”);
(6)如下图所示,用细绳竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,则拉力F为______N;保持杠杆平衡,此时杠杆的类型与______相同(选填“筷子”或“老虎钳”);用弹簧测力计代替钩码的好处是______;将细绳转到虚线位置时,拉力F大小将______(选填“变大”“不变”或“变小”)。若用弹簧测力计倾斜拉杠杆,水平平衡时弹簧测力计读数为F2,则F1______F2(选填“<”“>”或“=”),由此得到“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”的实验结论是______的(选填“正确”或“错误”);
(7)如下图是公园里的跷跷板,若要使静止跷跷板发生转动,小男孩可以采取的做法是______。
【答案】 ①. 达到 ②. 右 ③. 力臂 ④. F1l1=F2l2 ⑤. B ⑥. 2 ⑦. 左 ⑧. 左 ⑨. 1 ⑩. 老虎钳 ⑪. 可以改变力的方向 ⑫. 变大 ⑬. < ⑭. 错误 ⑮. 女孩不动,男孩向远离支点方向移动
☆☆真题演练☆☆
一、选择题
1.(2025年·绥化市中考真题)如图所示的工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 天平
C. 钢丝钳 D. 食品夹
【答案】C
2.(2025年·山东省中考真题)小明使用筷子夹菜时,发现可将筷子视为杠杆。他用学过的杠杆知识对其中一根筷子做了分析,如图所示。以下选项错误的是( )
A. F1为动力 B. L1为动力臂 C. F2为阻力 D. L2为阻力臂
【答案】D
3.(2025年·烟台市中考)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( )
A. 是定滑轮,可以省力 B. 是动滑轮,可以省力
C. 是定滑轮,可以改变力的方向 D. 是动滑轮,可以改变力的方向
【答案】C
4.(2024眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置,斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F,将重6N的物体以的速度匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是( )
A. 拉力做功为3J
B. 物体受到摩擦力为1.5N
C. 在匀速拉动过程中,物体的机械能不变
D. 若以的速度匀速拉动物体,斜面机械效率仍为75%
【答案】D
5.(2024牡丹江中考)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
【答案】D
6.(2025年·河南省中考真题)如图,某工人利用滑轮在时间内,将重为的物料匀速提升了的高度,工人对绳子竖直向上的拉力大小为,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( )
A. 该工人使用的是定滑轮 B. 提升物料做的有用功为
C. 拉力做功的功率为 D. 该滑轮的机械效率为
【答案】C
二、填空题
6.(2025年·伊春市中考真题)如图所示,将重为G的均匀木棒竖直的悬挂于O点,在其下端施加一个始终垂直于木棒的动力F,让木棒缓慢地转动到图中虚线所示的位置,则阻力臂将 _______ (填“变大”“变小”或“不变”),动力F将 _______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 变大 ②. 变大
7.(2024重庆中考B)小兰自制了一把杆秤,由秤盘、提纽、秤杆以及200g的秤砣构成,如图所示。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。已知AO间距离为10cm。当放入重物,将秤砣移至距O点30cm的B处时,秤杆水平平衡,则重物质量为______g;往秤盘中再增加20g的物体,秤砣需要从B处移动______cm才能维持秤杆水平平衡。
【答案】 ①. 600 ②. 1
8.(2024广元中考)假期间,小明随爸爸去建筑工地劳动体验。用如图所示的滑轮组来提升材料,当提升的材料重力为300N时,滑轮组机械效率为75%,则动滑轮的重力为________N;若绳子能承受的最大拉力为500N,则该滑轮组能提起材料的最大质量为________kg。(空气阻力、摩擦力及绳重不计,g取10N/kg)
【答案】 ①. 100 ②. 90
9.(2024大庆中考)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】
三、实验题
10.(2024青海中考)“权衡”一词,在古代分别指秤砣和秤杆,现代多表示事物在动态中维持平衡的状态。在学习杠杆相关知识后,“飞天”兴趣小组尝试做了简易杆秤并进行了以下探究:
活动一:了解杆秤的构造及物理原理:
如图甲所示,杆秤由秤盘(放置待称量的物体)、秤砣、秤杆(标有刻度,可读取被称物体质量)、提纽组成;
(1)参照图乙,图甲中提纽相当于杠杆的______,结合“秤砣虽小压千斤”这句话,此时杆秤相当于______杠杆;
活动二:自制简易杆秤:
该兴趣小组自制杆秤如图甲所示。其中:秤砣质量为200g,A点为秤盘挂绳位置,B点为提纽挂绳位置,C点为0刻度线位置;
(2)由图甲可知,利用该杆秤最多可称量______g的物体,D点处的刻度数为______g;
(3)忽略秤杆自身重量对杆秤平衡的影响,用表示秤砣质量,表示物体和秤盘质量,表示B、C之间的距离,表示A、B之间的距离。根据杠杆平衡条件,当秤砣在C点处平衡时,将满足______(用上述物理量表示),由此可得,秤盘的质量为______g;
(4)若想测量质量更大的物体,你可采取的办法是______(只写一条即可)。
【答案】 ①. 支点 ②. 省力 ③. 1000 ④. 400 ⑤. ⑥. 160 ⑦. 增加秤砣的质量
11.(2023达州中考)在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后,小丽同学根据杠杆的平衡条件测出了一个物块的密度,请帮她将下列步骤补充完整。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)相邻两刻度间距离相等的轻质杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆__________(选填“是”或“不是”)处于平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节;
(2)调节杠杆水平平衡后,用细线将物块挂于杠杆左侧,将3个钩码挂于右侧,杠杆仍处于水平平衡,如图乙所示,每个钩码质量100g,则物块质量为__________g;
(3)将该物块浸没在装有水的烧杯中,调节右侧钩码的位置,使杠杆处于水平平衡,如图丙所示,则物块在水中所受浮力为__________N;
(4)物块的密度是__________kg/m3;
(5)在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变钩码的位置和个数,收集多组数据的目的是__________(选填字母)。
A.避免实验的偶然性,便于得到普遍规律 B.取平均值,减小误差
【答案】 ①. 是 ②. 右 ③. 400 ④. 2 ⑤. 2×103 ⑥. A
12.(2023枣庄中考)提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实,对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想:
猜想I:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ:滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ:滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想,运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究,测得的实验数据如下表所示。
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离S/m
机械效率η
1
2
0.1
0.90
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.50
0.3
88.9%
3
4
0.1
1.25
0.4
4
4
0.2
1.50
0.5
88.9%
(1)实验时应沿竖直方向__________缓慢向上拉动弹簧测力计;
(2)分析表中数据可知:第3次实验是利用了图__________的装置完成的,它的机械效率η=__________;
(3)比较2、4两次实验数据,可验证猜想I是__________(选填“正确”或“错误”)的;
(4)通过比较__________(填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率__________。
【答案】 ①. 匀速 ②. 丙 ③. 80% ④. 错误 ⑤. 1、2 ⑥. 越低
四、计算题
12.(2024宜宾中考)质量为500kg的物体M,与水平地面的接触面积为,用如图所示的滑轮组沿水平方向将物体M从A点匀速拉到B点,AB距离为10m,物体M在地面滑动过程中受到的阻力是其重力的0.2倍,在此过程中,因动滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦而做的额外功,g取。求在此过程中:
(1)物体M受到的重力;
(2)物体M对地面的压强;
(3)滑轮组对物体M做的功;
(4)如果电动卷扬机的效率是80%,求此电动卷扬机消耗的电能。
【答案】(1)4900N;(2);(3)9800J;(4)12500J
解:(1)物体M受到的重力
(2)物体M对地面的压强
(3)M受到的阻力
滑轮组克服物体M阻力做的功
(4)滑轮组对物体M做的功
如果电动卷扬机的效率是80%,此电动卷扬机消耗的电能
答:(1)物体M受到的重力为4900N;
(2)物体M对地面的压强为;
(3)滑轮组对物体M做的功为9800J;
(4)如果电动卷扬机的效率是80%,此电动卷扬机消耗的电能为12500J。
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2026年中考物理一轮复习专项突破专题十三:简单机械(原卷)
☆☆知识梳理☆☆
考点一:杠杆
1.定义:在力的作用下能绕着 转动的硬棒称作 。
2.杠杆的五要素:
支点
杠杆绕着转动的固定点,用字母O表示
动力
使杠杆转动的力,用字母表示
阻力
阻碍杠杆转动的力,用字母表示
动力臂
支点到动力作用线的距离,用字母表示
阻力臂
支点到阻力作用线的距离,用字母表示
3.力臂的画法:
(1)先找支点;(2)再画作用线;(3)最后画垂线(不要忘记标垂直符号,还有力臂L)。
4.杠杆的平衡条件:
(1)杠杆平衡:杠杆在动力和阻力的作用下处于 状态。(杠杆处于静止或者匀速转动)
(2)杠杆的平衡条件:动力×动力臂 =阻力×阻力臂。用 F1、F2、L1、L2分别表示动力、阻力、动力臂、阻力臂,杠杆的平衡条件还可写为: 。
5.杠杆平衡中最小力问题:
(1)先找支点
(2)找最大力臂(要使动力最小,必须使动力臂最大)
(3)作垂直拉力
6.杠杆的分类:
杠杆分为三类☆☆☆☆☆:省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆;
分类
示意图
特点
应用
省力杠杆
动力臂大于阻力臂(l1>l2),省力费距离
撬棒、刚刀、羊角锤、钢丝钳、手推车、园艺剪刀等
费力杠杆
动力臂小于阻力臂(l1<l2),费力省距离
起重臂、钓鱼竿、镊子、筷子、理发剪子、扫帚、船桨等
等臂杠杆
动力臂等于阻力臂(l1=l2),不省力不费力,不省距离也不费距离
天平、跷跷板、定滑轮等
考点二:滑轮、滑轮组
1.定滑轮和动滑轮
名称
定滑轮
动滑轮
示意图
定义
轴固定不动
轴可以随被吊物体一起运动
实质
杠杆
动力臂为阻力臂2倍的
特点
不能省力,但是能改变动力的方向
能省一半的力,但不能改变动力的方向
力臂关系
=
= 2
力的关系
=
=
距离关系
=
=
2.滑轮组:
(1)定义:定滑轮、动滑轮组合成滑轮组;
(2)特点:既省力又可以改变力的方向;
(3)F移动距离(s)和G移动距离(h)的关系:s= h;
(4)F与G大小的关系(不计绳重、动滑轮重及摩擦):F= G物;
(5)F与G大小的关系(不计绳重及摩擦):F= ;
(6)绳子自由端移动速度等于2倍重物移动的速度:。(n表示直接连接动滑轮的绳子股数)
4.滑轮组的绕线方式:
5.滑轮组的机械效率:
(1)概念:
(2)计算:
(3)提高滑轮组机械效率的方法:
①增加物重(增加有用功占比)
②减轻动滑轮(机械)重
③减少摩擦
(4) 特殊滑轮的机械效率:
考点三:机械效率
1.有用功和额外功:
(1)有用功:利用机械做功的时候,对人们有用的功就叫做 。
(2)额外功:并非我们需要但又不得不做的功叫做 。
(3)总功: 。
2.机械效率的概念:
(1)概念:有用功跟总功的 叫做机械效率,通常用百分数表示。
(2)计算公式:用 ,用 ,用 ,则:。
(3)提高机械效率的主要办法:
①在有用功一定时,尽量 ,采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施;
②在额外功一定时, ,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用。
【关于机械效率的理解】
(1)由于额外功不可避免,有用功只是总功的一部分,因而机械效率总小于1。
(2)机械效率由有用功和总功两个因素共同决定,不能理解成:“有用功多,机械效率高”或“总功大,机械效率低”。
☆☆典例突破☆☆
考点一:杠杆类型的判断
【典型例题1】(2025年·济南市莱芜区·一模)使用杠杆能给我们的生活带来便利。如图是杠杆在生活中的应用,能省距离的是( )
A. 核桃夹 B. 开瓶器
C. 托盘天平 D. 筷子
【变式练习1-1】(2025年·淄博市张店区·八下期末)在跨学科实践活动中,“探物”小组开展了“探索人体中的杠杆”实践活动,下面说法正确的是( )
A. 如图甲,做仰卧起坐时,属于费力杠杆 B. 如图乙,踮脚过程动力臂小于阻力臂
C. 如图丙,做下压运动锻炼,动力臂如图所示 D. 如图丁,手提重物时前臂是省力杠杆
考点二:杠杆的平衡条件及应用
【典型例题2】(2025·枣庄薛城区·二模)如图(a),是某斜拉索桥的实景图,可逐步抽象成图b、图c所示的模型,为了减小钢索承受的拉力,在可能的前提下,下列做法可行的是( )
A. 增加桥塔高度 B. 降低桥塔高度 C. 选用更粗的钢索 D. 增加桥面厚度
【变式练习2-1】(2025年·吕梁市临县·八下期末)如图甲所示的是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂,其简化原理图如图乙所示,已知,捣谷人对B点的作用力使水平静止的横木转动。不计横木所受的重力和转动摩擦,下列说法正确的是( )
A. 这种舂相当于省力杠杆 B. 利用该装置捣谷可以省功
C. 碓头上升过程中,重力方向始终垂直于横木 D. 捣谷人的脚越靠近O点越费力
【变式练习2-2】(2025年·江门市蓬江区·八下期末)如图所示的“开瓶起子”,它是___________杠杆(选填“省力”,“费力”或“等臂”),点___________(选填“A”或“B”)是支点。使用时应在C点处施加___________(选填“向上”或“向下”)的力。
考点三:杠杆作图
【典型例题3】(25年·新泰市·一模)如图所示,弯曲杠杆OBA的B点挂一重物,若在杠杆A端施加一个最小力F,使其在图示位置平衡,试画出最小拉力F和力臂。
【变式练习3-1】(2025年·湛江市雷州市·八下期末)画出力F1的力臂L1,以及阻力 F2。
考点四:滑轮
【典型例题4】如图,甲、乙两人将同一物体拉到楼顶上,不计滑轮重力和摩擦,下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两人用力一样大 B. 甲使绳索移动的距离大于乙使绳索移动的距离
C. 乙用力比甲小 D. 甲乙使绳索移动的距离相等
【变式练习4-1】(25年·济南市市中区·一模)如图甲所示是欧洲中世纪使用的吊车,如图乙所示是我国古人使用的绞车。关于吊车与绞车的认识,下列说法错误的是( )
A. 图甲的吊车是轮轴与定滑轮的组合 B. 图甲中工人脚踩巨轮走过的距离一定大于重物上升的高度
C. 图乙的绞车是轮轴与定滑轮、动滑轮的组合 D. 图乙中的定滑轮改变了施力方向
【变式练习4-2】(25年·长沙市·一模)如图所示,用两个滑轮组成滑轮组提升重物,忽略绳重和摩擦,下列方法中能改变滑轮组的机械效率的是( )
A. 拉力F的方向由竖直向右偏 B. 增大提升重物的速度
C. 增大被提升的重物质量 D. 改变绕绳的方式
考点五:机械效率的理解及相关计算
【典型例题5】(25年·新泰市·一模)用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重200N的物体,使物体在4s内匀速前进了4m。已知物体受到地面的摩擦力为60N,所用拉力大小为25N,忽略绳重、滑轮重。下列说法正确的是( )
①拉力做功的功率为75W ②绳子自由端在4s内移动了8m
③该滑轮组的机械效率为80% ④物体克服摩擦力做的功为240J
A. 只有①③④正确 B. 只有②③④正确 C. 只有①③正确 D. 只有①④正确
【变式练习5-1】(25年·北京市通州区·一模)如图所示是用动滑轮提升货物的示意图。在竖直向上的拉力的作用下,使重的货物在的时间里,匀速竖直上升了。在这个过程中,拉力做的功为。下列说法正确的是( )
A. 物体上升的速度为 B. 动滑轮所受重力为
C. 拉力的功率为 D. 动滑轮的机械效率为90%
(2025年·绵阳市安州区·八下期末)如图,在斜面上将一个重为的物体匀速从斜面底端拉到顶端,沿斜面向上的拉力,斜面长、斜面高。下列说法中( )
①有用功为 ②额外功为
③斜面的机械效率为37.5% ④物体受到的摩擦力为
A. 只有①②正确 B. 只有②③正确
C. 只有③④正确 D. 只有①④正确
【变式练习5-2】(2025·无锡市经开区·一模)利用如图所示的滑轮组将重为90N的物体在10s内匀速提升2m,滑轮组机械效率为75%。此过程中有用功为________J,拉力F的大小为________N,拉力F做功的功率为________W。
☆☆重点实验☆☆
实验探究杠杆的平衡条件
【典型例题】在“探究杠杆的平衡条件”实验中,所用的实验器材有:杠杆(每个小格均等长)、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N的钩码。
(1)如图甲所示,杠杆静止在如图所示的位置,此时杠杆______(选填“达到”或“没达到”)平衡状态,为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡,应将螺母适当往______(选填“左”或“右”)调;
(2)使杠杆保持水平并静止,这样调的目的是便于测量______;
(3)杠杆调节好后,进行了三次实验,实验情景如图乙、丙、丁所示,以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2,对应的力臂为l1和l2,由此可得杠杆的平衡条件为______。实验中进行多次实验的目的是______(选填“A”或“B);
A.取平均值减小误差 B.使实验结论具有普遍性
(4)如下图,在杠杆上A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个相同的钩码;杠杆水平平衡后,小明又将A、B点所挂钩码同时向远离支点O的方向移动一格,杠杆的______(选填“左”或“右”)侧下沉;
(5)将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个,则杠杆衡______(选填“保持平衡”“左端下沉”或“右端下沉”);
(6)如下图所示,用细绳竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,则拉力F为______N;保持杠杆平衡,此时杠杆的类型与______相同(选填“筷子”或“老虎钳”);用弹簧测力计代替钩码的好处是______;将细绳转到虚线位置时,拉力F大小将______(选填“变大”“不变”或“变小”)。若用弹簧测力计倾斜拉杠杆,水平平衡时弹簧测力计读数为F2,则F1______F2(选填“<”“>”或“=”),由此得到“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”的实验结论是______的(选填“正确”或“错误”);
(7)如下图是公园里的跷跷板,若要使静止跷跷板发生转动,小男孩可以采取的做法是______。
☆☆真题演练☆☆
一、选择题
1.(2025年·绥化市中考真题)如图所示的工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 天平
C. 钢丝钳 D. 食品夹
2.(2025年·山东省中考真题)小明使用筷子夹菜时,发现可将筷子视为杠杆。他用学过的杠杆知识对其中一根筷子做了分析,如图所示。以下选项错误的是( )
A. F1为动力 B. L1为动力臂 C. F2为阻力 D. L2为阻力臂
3.(2025年·烟台市中考)为了响应国家体重管理年的号召,小明为家人制作了如图所示的简易拉力器,关于图中的滑轮分析正确的是( )
A. 是定滑轮,可以省力 B. 是动滑轮,可以省力
C. 是定滑轮,可以改变力的方向 D. 是动滑轮,可以改变力的方向
4.(2024眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置,斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F,将重6N的物体以的速度匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是( )
A. 拉力做功为3J
B. 物体受到摩擦力为1.5N
C. 在匀速拉动过程中,物体的机械能不变
D. 若以的速度匀速拉动物体,斜面机械效率仍为75%
5.(2024牡丹江中考)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.(2025年·河南省中考真题)如图,某工人利用滑轮在时间内,将重为的物料匀速提升了的高度,工人对绳子竖直向上的拉力大小为,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是( )
A. 该工人使用的是定滑轮 B. 提升物料做的有用功为
C. 拉力做功的功率为 D. 该滑轮的机械效率为
二、填空题
6.(2025年·伊春市中考真题)如图所示,将重为G的均匀木棒竖直的悬挂于O点,在其下端施加一个始终垂直于木棒的动力F,让木棒缓慢地转动到图中虚线所示的位置,则阻力臂将 _______ (填“变大”“变小”或“不变”),动力F将 _______ (填“变大”“变小”或“不变”)。
7.(2024重庆中考B)小兰自制了一把杆秤,由秤盘、提纽、秤杆以及200g的秤砣构成,如图所示。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡。已知AO间距离为10cm。当放入重物,将秤砣移至距O点30cm的B处时,秤杆水平平衡,则重物质量为______g;往秤盘中再增加20g的物体,秤砣需要从B处移动______cm才能维持秤杆水平平衡。
8.(2024广元中考)假期间,小明随爸爸去建筑工地劳动体验。用如图所示的滑轮组来提升材料,当提升的材料重力为300N时,滑轮组机械效率为75%,则动滑轮的重力为________N;若绳子能承受的最大拉力为500N,则该滑轮组能提起材料的最大质量为________kg。(空气阻力、摩擦力及绳重不计,g取10N/kg)
9.(2024大庆中考)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。
三、实验题
10.(2024青海中考)“权衡”一词,在古代分别指秤砣和秤杆,现代多表示事物在动态中维持平衡的状态。在学习杠杆相关知识后,“飞天”兴趣小组尝试做了简易杆秤并进行了以下探究:
活动一:了解杆秤的构造及物理原理:
如图甲所示,杆秤由秤盘(放置待称量的物体)、秤砣、秤杆(标有刻度,可读取被称物体质量)、提纽组成;
(1)参照图乙,图甲中提纽相当于杠杆的______,结合“秤砣虽小压千斤”这句话,此时杆秤相当于______杠杆;
活动二:自制简易杆秤:
该兴趣小组自制杆秤如图甲所示。其中:秤砣质量为200g,A点为秤盘挂绳位置,B点为提纽挂绳位置,C点为0刻度线位置;
(2)由图甲可知,利用该杆秤最多可称量______g的物体,D点处的刻度数为______g;
(3)忽略秤杆自身重量对杆秤平衡的影响,用表示秤砣质量,表示物体和秤盘质量,表示B、C之间的距离,表示A、B之间的距离。根据杠杆平衡条件,当秤砣在C点处平衡时,将满足______(用上述物理量表示),由此可得,秤盘的质量为______g;
(4)若想测量质量更大的物体,你可采取的办法是______(只写一条即可)。
11.(2023达州中考)在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后,小丽同学根据杠杆的平衡条件测出了一个物块的密度,请帮她将下列步骤补充完整。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)相邻两刻度间距离相等的轻质杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆__________(选填“是”或“不是”)处于平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节;
(2)调节杠杆水平平衡后,用细线将物块挂于杠杆左侧,将3个钩码挂于右侧,杠杆仍处于水平平衡,如图乙所示,每个钩码质量100g,则物块质量为__________g;
(3)将该物块浸没在装有水的烧杯中,调节右侧钩码的位置,使杠杆处于水平平衡,如图丙所示,则物块在水中所受浮力为__________N;
(4)物块的密度是__________kg/m3;
(5)在探究杠杆平衡条件的实验中,多次改变钩码的位置和个数,收集多组数据的目的是__________(选填字母)。
A.避免实验的偶然性,便于得到普遍规律 B.取平均值,减小误差
12.(2023枣庄中考)提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实,对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想:
猜想I:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ:滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ:滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想,运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究,测得的实验数据如下表所示。
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离S/m
机械效率η
1
2
0.1
0.90
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.50
0.3
88.9%
3
4
0.1
1.25
0.4
4
4
0.2
1.50
0.5
88.9%
(1)实验时应沿竖直方向__________缓慢向上拉动弹簧测力计;
(2)分析表中数据可知:第3次实验是利用了图__________的装置完成的,它的机械效率η=__________;
(3)比较2、4两次实验数据,可验证猜想I是__________(选填“正确”或“错误”)的;
(4)通过比较__________(填实验序号)两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(5)通过比较2、3两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率__________。
四、计算题
12.(2024宜宾中考)质量为500kg的物体M,与水平地面的接触面积为,用如图所示的滑轮组沿水平方向将物体M从A点匀速拉到B点,AB距离为10m,物体M在地面滑动过程中受到的阻力是其重力的0.2倍,在此过程中,因动滑轮和绳的重力以及绳与滑轮间的摩擦而做的额外功,g取。求在此过程中:
(1)物体M受到的重力;
(2)物体M对地面的压强;
(3)滑轮组对物体M做的功;
(4)如果电动卷扬机的效率是80%,求此电动卷扬机消耗的电能。
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