第十二章 简单机械 能力提升卷 2025-2026学年人教版物理八年级下册

**基本信息** 《简单机械》单元卷以真实情境为载体，融合神舟对接、古代桔槔等科技与文化素材，全面覆盖杠杆、滑轮及机械效率核心知识，适配初中物理单元复习，助力物理观念与科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|9题18分|定滑轮特点、杠杆分类等|结合神舟机械臂考查费力杠杆应用| |填空题|6题12分|动滑轮实质、机械效率影响因素等|通过桥塔模型分析动力臂与拉力关系| |作图题|2题4分|力臂画法|以抽水机、水龙头为情境考查最小动力作图| |实验探究题|4题24分|杠杆平衡条件、滑轮组机械效率等|设计斜面粗糙程度对效率影响的对比实验| |综合应用题|3题22分|有用功计算、杠杆平衡计算等|结合《天工开物》桔槔模型进行多过程力学分析|

第十二章《简单机械》能力提升测试卷 （本试卷共24题，80分，建议考试时间为80分钟） 注意事项 1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2. 答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题 （本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分） 1．（2025春•浏阳市期末）如图是学校旗杆顶上的一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升。下列对于这个滑轮的说法，正确的是（　　） A．它是定滑轮，使用时可省力 B．它是动滑轮，使用时可省力 C．它是定滑轮，可改变力的方向 D．它是动滑轮，可改变力的方向 【解答】旗杆顶上滑轮的轴固定在旗杆上，所以该滑轮是一个定滑轮，定滑轮不能省力，其优点是可以改变力的方向。 故选：C。 2．（2025春•潮南区校级月考）下列关于杠杆的说法正确的是（　　） A．杠杆不一定是硬棒 B．力臂一定在杠杆上 C．杠杆可以是直的，也可以是弯曲的 D．力臂不一定和力的作用线垂直 【解答】AC、杠杆可以是直棒，也可以是弯曲的，但杠杆一定是硬棒，故A错误，C正确； B、力臂可能在杠杆上也可能不在杠杆上，故B错误； D、力臂是从支点到力的作用线的距离，即力臂一定和力的作用线垂直，故D错误。 故选：C。 3．（2024春•泗县期末）如图所示是用瓶起子打开瓶盖的情境，开启过程中某时刻，可将瓶起子看作一个杠杆（忽略杠杆所受重力），用“O”表示支点位置，手施加的力为动力Fl（方向垂直杠杆），杠杆所受阻力为F2（方向垂直杠杆），能表示此时支点、动力和阻力的示意图是（　　） A． B． C． D． 【解答】由图可知，用瓶起子打开瓶盖时，是绕着瓶起子最前端的一点旋转的，故该点为支点；由力的作用效果可知，手对瓶起子的力是动力，方向为向上；瓶盖对瓶起子齿部的力为阻力，该力是向下的，则瓶起子动力臂大于阻力臂，相当于一个省力杠杆，手对瓶起子的力小于瓶盖对瓶起子的力，故D正确，ABC不正确。 故选：D。 4．（2023春•桓台县期末）如图是滑轮甲和乙，不考虑滑轮重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．甲能改变拉力的方向 B．甲本质是等臂杠杆 C．甲比乙省距离 D．甲比乙省力 【解答】A、甲是动滑轮，不能改变力的方向，故A错误； B、甲是动滑轮，本质上是动力臂是阻力臂两倍的杠杆，可以省力，故B错误； C、动滑轮费距离，定滑轮不省力也不省距离，甲比乙费距离，故C错误； D、甲是动滑轮省力，乙是定滑轮不省力，甲比乙省力，故D正确。 故选：D。 5．（2025•巴中）晾晒相同的湿毛巾，下列做法最有可能让衣架保持水平平衡的是（　　） A． B． C． D． 【解答】设每条湿毛巾重力为G，每个小格的长度为L， A、左侧力与力臂的乘积为2G×2L＝4GL，右侧力与力臂的乘积为2G×L＝2GL，左侧≠右侧，故A错误； B、左侧力与力臂的乘积为2G×L＝2GL，右侧力与力臂的乘积为G×2L＝2GL，左侧＝右侧，故B正确； C、左侧力与力臂的乘积为G×2L＝2GL，右侧力与力臂的乘积为G×L＝GL，左侧≠右侧，故C错误； D、左侧力与力臂的乘积为2G×2L＝4GL，右侧力与力臂的乘积为G×2L＝2GL，左侧≠右侧，故D错误； 故选：B。 6．（2026•邗江区二模）2025年11月1日3时22分，神舟二十一号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口。空间站中的航天员可以在机械臂（如图）的辅助下进行舱外检修工作，机械臂（如图）类似人的手臂，可以省距离。下列工具正常使用时，与机械臂属于同一类杠杆的是（　　） A．用钢丝钳剪铁丝 B．用羊角锤拔钉子 C．用开瓶器开瓶盖 D．用筷子夹食物 【解答】机械臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，是费力杠杆。钢丝钳、羊角锤、开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，根据杠杆分类，是省力杠杆；筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，根据杠杆分类，是费力杠杆，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 7．（2025春•抚顺县期末）关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（　　） A．功率越大，做功就越快 B．有用功一定时，减小额外功，可以提高机械效率 C．机械效率越大，功率就越大 D．无论怎么优化设计，机械效率也不能达到100% 【解答】A、做功越快的机械功率越大，功率反映了物体做功的快慢，故A正确； B、有用功一定时，减小额外功，可以提高机械效率，故B正确； C、机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率与功率大小没有直接关系，故C错误； D、使用任何机械，都不可避免的会做额外功，所以机械效率都不可能达到100%，故D正确； 故选：ABD。 8．（2023•浦北县校级模拟）如图所示的杠杆刚好平衡，采取下列办法能使杠杆再次达到平衡的是（　　） A．两边各减小一个钩码 B．左边加两个钩码，右边加一个钩码 C．两边同时向内移动一格距离 D．左边钩码向内移一格距离，右边钩码向内移两格距离 【解答】A、由图可知，此时杠杆平衡，满足杠杆平衡条件：2G×3L＝1G×6L，若两边各减小一个钩码，则支点右边钩码数为零，故有：1G×3L≠0×6L，杠杆不平衡，故A不符合题意； B、左边加两个钩码，右边加一个钩码，则有：4G×3L＝2G×6L，杠杆平衡，故B符合题意； C、两边同时向内移动一格距离，则有：2G×2L≠1G×5L，杠杆不平衡，故C不符合题意； D、左边钩码向内移一格距离，右边钩码向内移两格距离，则有：2G×2L＝1G×4L，杠杆平衡，故D符合题意。 故选：BD。 9．（2022秋•渭南期末）如图所示，轻质杠杆OA中点处挂重50N的物体，在A端施加一个垂直杠杆向上的拉力F。保持拉力F方向与杠杆垂直，将杠杆从A位置匀速提到B位置，下列说法正确的是（　　） A．在匀速提升过程中，动力臂变大 B．在匀速提升过程中，拉力F变小 C．在匀速提升过程中，阻力臂变小 D．杠杆在水平位置平衡时，拉力F＝25N 【解答】 （1）如图，杠杆在水平位置平衡时，由题意和图示可得LOA＝2LOG，根据杠杆平衡条件可得：F•LOA＝G•LOG，则FG50N＝25N； （2）杠杆在B位置时，OB为动力臂，即此时的动力臂不变，但从A位置到B位置时，阻力G的力臂变短，但阻力不变为G， 杠杆匀速转动，即杠杆仍然平衡，所以：F′•L动＝G•L阻，此时L动不变，G不变，但L阻变小，所以动力F′也会变小； 综上所述，BCD正确。 故选：BCD。 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 10．（2026春•东台市月考）如图所示，当手托住铁球并绕腕关节向上转动时，手相当于一个杠杆。铁球压在掌心上的力是　阻力　 （选填“动力”或“阻力”，下同），前臂中的伸肌伸展和屈肌收缩产生　动力　 ，使托住铁球的手向上转动。 【解答】根据题意可知，手是一个杠杆，由图片可知，支点在腕关节，则铁球压在掌心上的力是阻力，前臂中的伸肌伸展和屈肌收缩产生动力。 故答案为：阻力；动力。 11．（2026•南昌县一模）如图所示的动滑轮实质上是一个　省力　 杠杆。物体重110N，滑轮重10N（绳重、摩擦不计），匀速提升重物，自由端匀速竖直向上的拉力F为60N，若拉力F的方向向右倾斜一些，如图中虚线所示，则拉力将　变大　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【解答】动滑轮实质上是一个动力臂等于2倍阻力臂的省力杠杆； 若拉力F的方向向右倾斜一些，动力臂减小，所以根据杠杆平衡条件可知拉力将变大。 故答案为：省力；变大。 12．（2023春•市中区期末）如图，用滑轮或滑轮组提起同一重物到同一高度，如不计摩擦与滑轮和绳的重，最省力的是 　丙　 ，改变力的方向的是 　甲　 （均选填“甲”、“乙”或“丙”）。 【解答】不计摩擦与滑轮和绳的重。 图甲中，使用的是定滑轮，不能省力，但能改变力的方向； 图乙中，使用的是动滑轮，能省力，FG，但不能改变力的方向； 图丙中，使用的是滑轮组，n＝3，FG，不改变力的方向； 可见，如不计摩擦与滑轮和绳的重，最省力的是丙，改变力的方向的是甲。 故答案为：丙；甲。 13．（2026春•鲤城区校级期中）用如图所示的滑轮组拉着重为40N的物体A水平匀速前进0.4m，则绳子自由端移动的距离为　1.2　 m，物体A与地面的摩擦力为12N，滑轮组的机械效率为80%，则实际拉力F为　5　 N。 【解答】由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离为s＝ns物＝3×0.4m＝1.2m； 由η 可知，拉力F为： 。 故答案为：1.2；5。 14．（2026•西宁一模）如图所示，一位同学采用甲、乙两种方式将重100N的物体匀速提高了2m，都用时5s，每个动滑轮重均为10N，不计绳重及摩擦。采用甲方式时，人的拉力是 　55　 N，改用乙方式后，机械效率 　不变　 （填“变大”“不变”或“变小”）。 【解答】由图甲可知，承担物重的绳子段数为n＝2， 不计绳重及摩擦，采用甲方式时，人的拉力：F（G+G动）（100N+10N ）＝55N； 不计绳重及摩擦时，克服动滑轮重做的功为额外功，改用乙方式后，物体和动滑轮的重不变， 根据η可知，机械效率不变。 故答案为：55；不变。 15．（2025春•沙坪坝区期末）小高对桥塔进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙所示的模型，又画了桥塔高低不平的两图丙和丁，通过比较发现，适当增加塔的高度，可　增大　 （“增大”或“减小”）动力臂，从而　减小　 （“增大”或“减小”）斜拉索的拉力。 【解答】如图所示，桥塔高度增加后，阻力G和阻力臂不变，动力臂增大， 即：l2＞l1， 由Fl＝GL可知：F2＜F1。 故答案为：增大；减小。 三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分） 16．（2026•周口校级模拟）如图所示，活塞式抽水机AOB部分可视为杠杆，O为支点，请画出作用在手柄A点动力F1的动力臂L1和B点所受阻力F2的示意图。 【解答】过支点O做力F1作用线的垂线段，即为所求作的动力臂L1；过B点沿竖直向上的方向画一条带箭头的线段，用符号F2表示；如下图所示： 17．（2026•青羊区校级模拟）“节约用水，人人有责”。如图甲是用水后及时关闭水龙头的情景，水龙头的手柄可以看作一个杠杆。请你在图乙所示的示意图中画出施加在A点的最小动力F1和动力臂l1。 【解答】由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2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，连接支点OA即为最长动力臂，过A点垂直于OA向下作出在A点施加的最小动力F1，如下图所示。 四、实验探究题（本题共4小题，共24分） 18．（6分）（2026•长春模拟）小磊利用刻度均匀的杠杆“探究杠杆的平衡条件”，实验过程如图所示。 （1）挂钩码前，将装置静止放在图甲的水平桌面上，此时杠杆　平衡　 （选填“平衡”或“不平衡”）。 （2）为使杠杆在水平位置平衡，可以向　右　 （选填“左”或“右”）调节平衡螺母，这样做的目的是　便于测量力臂　 。 （3）小磊用弹簧测力计代替钩码，先在图乙A点竖直向下拉使杠杆平衡，当拉力朝着C方向时，杠杆仍保持平衡，发现此时弹簧测力计的示数会　增大　 （选填“增大”或“减小”）。 （4）筷子是我国古代劳动人民的伟大发明，用筷子夹菜时，筷子是　费力　 杠杆，使用它的好处是　省距离　 。 【解答】（1）杠杆停在如图甲所示的位置，保持静止状态，杠杆处于平衡状态； （2）要使杠杆在水平位置处于平衡状态，平衡螺母向上翘的右端移动；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂； （3）在图乙中，弹簧测力计A点竖直向下拉使杠杆平衡，然后将弹簧测力计逐渐朝着C方向拉时，拉力的力臂变小，要使杠杆仍然在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件，因阻力和阻力臂不变，则拉力将变大，即弹簧测力计的示数将增大； （4）在使用筷子时，动力臂小于阻力臂，则动力大于阻力，故筷子是费力杠杆，费力杠杆可以省距离但费力。 故答案为：（1）平衡；（2）右；便于测量力臂；（3）增大；（4）费力；省距离。 19．（5分）（2026•河西区模拟）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行实验，记录的实验数据如下表所示。请你完成下列内容。 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η 1 1.0 5 15 55.6% 2 1.5 5 0.8 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7% 4 2.0 10 1.0 30 66.7% （1）实验过程中，应缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做　匀速　 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为　0.6　 N。 （2）表中第2次实验时，滑轮组的机械效率为　62.5%　 。 （3）分析表中1、2、3次实验数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越　大　 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析表中　3、4　 （填写实验序号）两次实验数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 （4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列可以提高机械效率的是　B　 。（选填字母） A.增大绳重 B.减轻动滑轮的重 C.加快物体提升的速度 【解答】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。测力计分度值为0.1N，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为0.6N； （2）第2次实验时所做的有用功为：W有用＝Gh＝1.5N×0.05m＝0.075J； 第2次做的总功：W总＝Fs＝0.8N×0.15m＝0.12J； 滑轮组的机械效率是：η62.5%； （3）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高； 分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关； （4）A、增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A错误； B、减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，故B正确； C、由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v，机械效率与物体提升的速度无关，故C错误； 故选B。 故答案为：（1）匀速；0.6；（2）62.5%；（3）大；3、4；（4）B。 20．（7分）（2026•雁塔区校级模拟）在探究“影响斜面机械效率的因素”的实验中，同学们提出以下猜想： 猜想一：斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关； 猜想二：斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关； 猜想三：斜面的机械效率可能跟物体的重力有关； 为了验证以上猜想，小铭和同学们找来棉布、两个相同的木块、一块长木板，并将其一端垫高，构成长度一定，高度可调的斜面。 用弹簧测力计沿平行于斜面向上的方向拉着木块做匀速直线运动。记录木块的重力、拉力、斜面的高度和长度的数据如表所示，请完成相关问题。 实验次数 接触面 物重G/N 沿斜面高度h/m 斜面长度s/m 沿斜面拉力F/N 机械效率η 1 木板 2 0.2 1 0.7 57.1% 2 木板 2 0.4 1 1 80% 3 木板 2 0.5 1 1.1 ①___ 4 毛巾 2 0.5 1 1.4 71.4% 5 毛巾 4 0.5 1 2.8 71.4% （1）表格中①处的数据应该为　90.9%　 （保留到0.1%）； （2）分析1、2、3三次实验数据，可以验证猜想　一　 是正确的；在第2次实验中，木块所受的摩擦力为　0.2　 N； （3）分析　3、4　 两次实验数据，可知在其他条件一定时，斜面越粗糙，机械效率越小； （4）分析数据可知，斜面的机械效率与物体的重力　无关　 （选填“有关”“无关”）； （5）由实验数据可知，使用斜面可以　省力　 （选填“省力”或“省功”）； （6）实验结束后，小铭和同学对实验过程进行了反思：在测木块的重力前沿竖直方向对弹簧测力计进行了调零，测完重力后就开始测量沿斜面向上的拉力，这可能会对机械效率的测量结果有影响。你认为这样的操作会使得测量的机械效率　偏大　 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【解答】（1）由表中数据可知，第3次实验中机械效率为： η100%≈90.9%； （2）由表中1、2、3三次实验数据可知，物重、斜面的长度相同，斜面的高度越高，即斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关，故可以验证猜想一是正确的； 在第2次实验中，拉力做的有用功为W'有＝Gh'＝2N×0.4m＝0.8J， 拉力做的总功为W'总＝F's＝1N×1m＝1J， 拉力做的额外功为W额＝W'总﹣W'有＝1J﹣0.8J＝0.2J， 则在第2次实验中，木块所受的摩擦力为： f0.2N； （3）要探究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度是否有关，应控制物重、斜面的高度和斜面的长度相同，斜面的粗糙程度不同，由表中数据可知，3、4两次实验数据满足实验要求； （4）由表中4、5两次实验数据可知，斜面的粗糙程度、斜面的高度和斜面的长度相同，物重不同，而斜面的机械效率相同，说明斜面的机械效率与物体的重力无关； （5）由表中数据可知，沿斜面的拉力小于物重，说明使用斜面可以省力；使用任何简单机械都不能省功； （6）弹簧测力计在竖直方向进行了调零，其自身的重力已被计入零点；当沿斜面方向使用时，其自身重力沿斜面的向下的分力小于其自身重力，导致弹簧测力计的读数F偏小，根据η可知，这样的操作会使得测量的机械效率偏大。 故答案为：（1）90.9%；（2）一；0.2；（3）3、4；（4）无关；（5）省力；（6）偏大。 21．（6分）（2026•临漳县一模）杆秤是前些年我们家中常用的测量质量的工具，小刚所在的实践创新小组对家中的杆秤进行观察，并准备动手制作一个杆秤。 （1）图甲所示的杆秤利用了　杠杆　 原理。这个杆秤有两个提纽，当小刚使用提纽1时杆秤最大能称量20kg的物体，当他使用提纽2时杆秤能称量物体的最大质量会　小于　 （选填“大于”“小于”或“等于”）20kg。使用这两个提纽时，零刻度线的位置　不相同　 （选填“相同”或“不相同”）。 （2）若某次称量时小刚只使用了提纽1，称量了同一物体两次，当他第二次换用质量更大的秤砣时，第二次秤砣在秤杆上悬挂的位置会更　靠近　 （选填“靠近”或“远离”）提纽的位置。 （3）小刚用一根测量范围为1m、分度值为1cm、质量不计的粗细均匀的直尺来制作杆秤，制作过程如下： ①他分别在直尺上5cm和10cm刻度处钻了一个小孔，各穿了一根细绳作为秤钩和提纽（秤钩和提纽的质量均忽略不计）。 ②接着他又找来一个质量为2kg的钩码挂在细绳上作为秤砣，秤砣可以在秤杆上移动。当小刚用这个自制的杆秤称量物体时，这个杠杆的支点是　提纽　 （选填“提纽”或“秤钩”）所在的位置。当在秤钩上挂一个重物时，秤砣的位置如图乙所示，则秤钩上挂的重物的质量为　16　 kg。 【解答】（1）杆秤利用了杠杆原理（杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂）；由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知：当秤砣置于最远处，由提纽1改为提纽2时，l1增大而l2减小，G砣不变，G杆不变，G杆对应的力臂l杆变小，由于秤杆自身重力和力臂的变化很小，则此时G物变小，即使用提纽2时杆秤能称量物体的最大重量会小于20kg；零刻度位置可理解为秤砣平衡杆秤自身重力的悬挂点，使用不同提纽时因力臂发生变化，而G砣不变，可知使用不同提纽时为使杠杆平衡则需重新调整零刻度线，不同提纽时零刻度线位置不相同； （2）若某次称量时小刚只使用了提纽1，称量了同一物体两次，当他第二次换用质量更大的秤砣时，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，l2减小，即第二次秤砣在杆秤上的位置会靠近提纽的位置； （3）杆秤工作时，绕提纽转动，故支点是提纽所在位置。因为提纽在10cm刻度处，秤钩在5cm刻度处，秤砣在50cm刻度处，所以物体力臂为L物＝10cm﹣5cm＝5cm； 秤砣力臂为L秤＝50cm﹣10cm＝40cm； 又因为由杠杆平衡条件m物g•L物＝m秤g•L秤，可得； 故答案为：（1）杠杆；小于；不相同；（2）靠近；（3）提纽；16。 五、综合应用题（本题共3小题，共22分） 22．（8分）（2026•巢湖市二模）工人用如图所示的起吊装置提升建筑材料，在1min内将质量为540kg的材料匀速提升10m。若电动机输出功率恒为1200W，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，求此过程中： （1）提升材料所做的有用功； （2）电动机对绳子的拉力； （3）该滑轮组的机械效率。 【解答】（1）提升材料受到的重力G＝mg＝540kg×10N/kg＝5400N，提升材料所做的有用功为： W有用＝Gh＝5400N×10m＝54000J； （2）由图可知，n＝3，拉动绳子的拉力做的总功为： W总＝Pt＝1200W×60s＝72000J， 根据W总＝Fs＝Fnh可知，电动机对绳子的拉力F大小为： ； （3）该滑动组的机械效率为： 。 答：（1）提升材料所做的有用功为54000J； （2）电动机对绳子的拉力为2400N； （3）该滑轮组的机械效率为75%。 23．（8分）（2026•大丰区模拟）图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂“横木穿插碓头，碓嘴为铁，足踏其末而舂之”。若碓头质量为20kg，不计横木的重力和转动摩擦。（g取10N/kg） （1）求碓头的重力； （2）当他左脚站立，右脚在B点用最小力F1踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙所示，已知OA＝1.2m，OB＝0.6m。则此时F1的大小是多少？ （3）若捣谷人右脚与横木的接触面积约为0.125m2。求捣谷时右脚对横木的压强。 【解答】（1）碓头的重力：G＝mg＝20kg×10N/kg＝200N； （2）根据杠杆的平衡条件可得：F1×OB＝G×OA， 则：F1400N； （3）捣谷时右脚对横木的压强： p3.2×103Pa。 答：（1）碓头的重力为200N； （2）此时F1的大小是400N； （3）捣谷时右脚对横木的压强为3.2×103Pa。 24．（6分）（2026•南京一模）阅读短文《桔槔和筒车》，回答问题： 中国古代五大农书之首《齐民要术》中记载着：“井深用辘轳，井浅用桔槔。”桔槔的结构相当于一个普通的杠杆。如图甲所示，在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，横杆的一端用一根绳与汲器相连，另一端绑上或悬上一块重石头。当要提水时，人用力向下拉绳子，使水桶下降到水面以下，并让水流入水桶。当水桶装满水后，人向上拉动绳子，就可让绑重石端的位置下降，同时将提水的容器提升。《天工开物》中同样记录了一种汲水工具：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于机内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧”，图乙为筒车的简化示意图。 （1）如图甲所示，汲水时，人用力向下拉绳子的过程中，桔槔相当于一个　省力　 （选填“省力”或“费力”）杠杆； （2）如图丙所示是桔槔的简化图模型，轻质杠杆AB，支点为O，AO：BO＝3：2，B端挂有重为150N的石块P，A端挂有重为20N的空桶木桶Q（绳重忽略不计，g取10N/kg），使用时，人向下拉绳放下空桶时拉力至少为　80　 N。若水桶装满水后总重100N，石头仍重150N，更换支点为O′后（图中未画出），当桔槔达到平衡状态时，人对绳子向上的拉力是50N，则AO′：BO′＝　3：1　 ； （3）筒车工作时是把动能转化为　重力势　 能； （4）当水流变缓后，筒车提升水的功率会变　小　 （选填“大”或“小”）； （5）若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水5kg，筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的总功率为60W，则水流做的总功为　3600　 J，筒车旋转一周取水的机械效率为　66.7　 %（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg，结果保留一位小数）。 【解答】（1）在汲水时，人用力向下拉绳子，此时动力臂大于阻力臂（石块的重力为阻力，其力臂较短；人的拉力为动力，力臂较长），属于省力杠杆。 （2）放下空桶时，杠杆处于平衡状态。人的拉力F和空桶的重力G桶是使杠杆逆时针转动的力，石头P的重力GP是使杠杆顺时针转动的力。根据杠杆平衡条件可得： （F+G桶）×AO＝GP×BO， 代入数据得：（F+20N）×3＝150N×2， 解得：F＝80N。 更换支点为O'后，提装满水的桶时，杠杆再次平衡。此时，水桶总重G总＝100N，方向竖直向下；人对绳子的拉力F人＝50N，方向竖直向上；石头的重力GP＝150N，方向竖直向下。A端受到的合力： FA＝G总﹣F人＝100N﹣50N＝50N，方向竖直向下； B端受到的力为FB＝GP＝150N，方向竖直向下； 根据杠杆平衡条件可得： FA×AO'＝FB×BO'，50N×AO'＝150N×BO'， AO'：BO'＝150N：50N＝3：1； （3）筒车工作时，是利用流动的水的动能来冲击叶片，使筒车转动，从而把水从低处提升到高处。在这个过程中，水的高度增加，重力势能增大。因此，筒车工作时是把水的动能转化为水的重力势能。 （4）筒车提升水的功率取决于其转速和每次取水的量。当水流变缓后，水流对筒车的冲击力减小，导致筒车转速变慢。在单位时间内，提升水的次数减少，即提升水的质量减少，根据功率公式，在提升高度h不变的情况下，单位时间内提升水的质量m减小，因此筒车提升水的功率会变小。 （5）水流做的总功： W总＝P总t＝60W×60s＝3600J， 旋转一周提升水的总质量m总＝12×5kg＝60kg， 总重力G总＝m总g＝60kg×10N/kg＝600N， 提升水所做的有用功： W有用＝G总h＝600N×4m＝2400J， 筒车的机械效率： 。 故答案为：（1）省力；（2）80；3：1；（3）重力势；（4）小；（5）3600；66.7。 ( 第 1 页 共 19 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章《简单机械》能力提升测试卷 （本试卷共24题，80分，建议考试时间为80分钟） 注意事项 1. 答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2. 答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、选择题 （本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分） 1．（2025春•浏阳市期末）如图是学校旗杆顶上的一个滑轮，升旗时往下拉动绳子，国旗就会上升。下列对于这个滑轮的说法，正确的是（　　） A．它是定滑轮，使用时可省力 B．它是动滑轮，使用时可省力 C．它是定滑轮，可改变力的方向 D．它是动滑轮，可改变力的方向 2．（2025春•潮南区校级月考）下列关于杠杆的说法正确的是（　　） A．杠杆不一定是硬棒 B．力臂一定在杠杆上 C．杠杆可以是直的，也可以是弯曲的 D．力臂不一定和力的作用线垂直 3．（2024春•泗县期末）如图所示是用瓶起子打开瓶盖的情境，开启过程中某时刻，可将瓶起子看作一个杠杆（忽略杠杆所受重力），用“O”表示支点位置，手施加的力为动力Fl（方向垂直杠杆），杠杆所受阻力为F2（方向垂直杠杆），能表示此时支点、动力和阻力的示意图是（　　） A． B． C． D． 4．（2023春•桓台县期末）如图是滑轮甲和乙，不考虑滑轮重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．甲能改变拉力的方向 B．甲本质是等臂杠杆 C．甲比乙省距离 D．甲比乙省力 5．（2025•巴中）晾晒相同的湿毛巾，下列做法最有可能让衣架保持水平平衡的是（　　） A． B． C． D． 6．（2026•邗江区二模）2025年11月1日3时22分，神舟二十一号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱前向端口。空间站中的航天员可以在机械臂（如图）的辅助下进行舱外检修工作，机械臂（如图）类似人的手臂，可以省距离。下列工具正常使用时，与机械臂属于同一类杠杆的是（　　） A．用钢丝钳剪铁丝 B．用羊角锤拔钉子 C．用开瓶器开瓶盖 D．用筷子夹食物 （多选）7．（2025春•抚顺县期末）关于功、功率、机械效率，下列说法正确的是（　　） A．功率越大，做功就越快 B．有用功一定时，减小额外功，可以提高机械效率 C．机械效率越大，功率就越大 D．无论怎么优化设计，机械效率也不能达到100% （多选）8．（2023•浦北县校级模拟）如图所示的杠杆刚好平衡，采取下列办法能使杠杆再次达到平衡的是（　　） A．两边各减小一个钩码 B．左边加两个钩码，右边加一个钩码 C．两边同时向内移动一格距离 D．左边钩码向内移一格距离，右边钩码向内移两格距离 （多选）9．（2022秋•渭南期末）如图所示，轻质杠杆OA中点处挂重50N的物体，在A端施加一个垂直杠杆向上的拉力F。保持拉力F方向与杠杆垂直，将杠杆从A位置匀速提到B位置，下列说法正确的是（　　） A．在匀速提升过程中，动力臂变大 B．在匀速提升过程中，拉力F变小 C．在匀速提升过程中，阻力臂变小 D．杠杆在水平位置平衡时，拉力F＝25N 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 10．（2026春•东台市月考）如图所示，当手托住铁球并绕腕关节向上转动时，手相当于一个杠杆。铁球压在掌心上的力是　 　 （选填“动力”或“阻力”，下同），前臂中的伸肌伸展和屈肌收缩产生　 　 ，使托住铁球的手向上转动。 11．（2026•南昌县一模）如图所示的动滑轮实质上是一个　 　 杠杆。物体重110N，滑轮重10N（绳重、摩擦不计），匀速提升重物，自由端匀速竖直向上的拉力F为60N，若拉力F的方向向右倾斜一些，如图中虚线所示，则拉力将　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 12．（2023春•市中区期末）如图，用滑轮或滑轮组提起同一重物到同一高度，如不计摩擦与滑轮和绳的重，最省力的是 　 　 ，改变力的方向的是 　 　 （均选填“甲”、“乙”或“丙”）。 13．（2026春•鲤城区校级期中）用如图所示的滑轮组拉着重为40N的物体A水平匀速前进0.4m，则绳子自由端移动的距离为　 　 m，物体A与地面的摩擦力为12N，滑轮组的机械效率为80%，则实际拉力F为　 　 N。 14．（2026•西宁一模）如图所示，一位同学采用甲、乙两种方式将重100N的物体匀速提高了2m，都用时5s，每个动滑轮重均为10N，不计绳重及摩擦。采用甲方式时，人的拉力是 　 　 N，改用乙方式后，机械效率 　 　 （填“变大”“不变”或“变小”）。 15．（2025春•沙坪坝区期末）小高对桥塔进行了研究：他将大桥的结构进行简化，抽象成图乙所示的模型，又画了桥塔高低不平的两图丙和丁，通过比较发现，适当增加塔的高度，可　 　 （“增大”或“减小”）动力臂，从而　 　 （“增大”或“减小”）斜拉索的拉力。 三、作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分） 16．（2026•周口校级模拟）如图所示，活塞式抽水机AOB部分可视为杠杆，O为支点，请画出作用在手柄A点动力F1的动力臂L1和B点所受阻力F2的示意图。 17．（2026•青羊区校级模拟）“节约用水，人人有责”。如图甲是用水后及时关闭水龙头的情景，水龙头的手柄可以看作一个杠杆。请你在图乙所示的示意图中画出施加在A点的最小动力F1和动力臂l1。 四、实验探究题（本题共4小题，共24分） 18．（6分）（2026•长春模拟）小磊利用刻度均匀的杠杆“探究杠杆的平衡条件”，实验过程如图所示。 （1）挂钩码前，将装置静止放在图甲的水平桌面上，此时杠杆　 　 （选填“平衡”或“不平衡”）。 （2）为使杠杆在水平位置平衡，可以向　 　 （选填“左”或“右”）调节平衡螺母，这样做的目的是　 　 。 （3）小磊用弹簧测力计代替钩码，先在图乙A点竖直向下拉使杠杆平衡，当拉力朝着C方向时，杠杆仍保持平衡，发现此时弹簧测力计的示数会　 　 （选填“增大”或“减小”）。 （4）筷子是我国古代劳动人民的伟大发明，用筷子夹菜时，筷子是　 　 杠杆，使用它的好处是　 　 。 19．（5分）（2026•河西区模拟）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行实验，记录的实验数据如下表所示。请你完成下列内容。 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η 1 1.0 5 15 55.6% 2 1.5 5 0.8 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7% 4 2.0 10 1.0 30 66.7% （1）实验过程中，应缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做　 　 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为　 　 N。 （2）表中第2次实验时，滑轮组的机械效率为　 　 。 （3）分析表中1、2、3次实验数据可知，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；分析表中　 　 （填写实验序号）两次实验数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 （4）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列可以提高机械效率的是　 　 。（选填字母） A.增大绳重 B.减轻动滑轮的重 C.加快物体提升的速度 20．（7分）（2026•雁塔区校级模拟）在探究“影响斜面机械效率的因素”的实验中，同学们提出以下猜想： 猜想一：斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关； 猜想二：斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关； 猜想三：斜面的机械效率可能跟物体的重力有关； 为了验证以上猜想，小铭和同学们找来棉布、两个相同的木块、一块长木板，并将其一端垫高，构成长度一定，高度可调的斜面。 用弹簧测力计沿平行于斜面向上的方向拉着木块做匀速直线运动。记录木块的重力、拉力、斜面的高度和长度的数据如表所示，请完成相关问题。 实验次数 接触面 物重G/N 沿斜面高度h/m 斜面长度s/m 沿斜面拉力F/N 机械效率η 1 木板 2 0.2 1 0.7 57.1% 2 木板 2 0.4 1 1 80% 3 木板 2 0.5 1 1.1 ①___ 4 毛巾 2 0.5 1 1.4 71.4% 5 毛巾 4 0.5 1 2.8 71.4% （1）表格中①处的数据应该为　 　 （保留到0.1%）； （2）分析1、2、3三次实验数据，可以验证猜想　 　 是正确的；在第2次实验中，木块所受的摩擦力为　 　 N； （3）分析　 　 两次实验数据，可知在其他条件一定时，斜面越粗糙，机械效率越小； （4）分析数据可知，斜面的机械效率与物体的重力　 　 （选填“有关”“无关”）； （5）由实验数据可知，使用斜面可以　 　 （选填“省力”或“省功”）； （6）实验结束后，小铭和同学对实验过程进行了反思：在测木块的重力前沿竖直方向对弹簧测力计进行了调零，测完重力后就开始测量沿斜面向上的拉力，这可能会对机械效率的测量结果有影响。你认为这样的操作会使得测量的机械效率　 　 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 21．（6分）（2026•临漳县一模）杆秤是前些年我们家中常用的测量质量的工具，小刚所在的实践创新小组对家中的杆秤进行观察，并准备动手制作一个杆秤。 （1）图甲所示的杆秤利用了　 　 原理。这个杆秤有两个提纽，当小刚使用提纽1时杆秤最大能称量20kg的物体，当他使用提纽2时杆秤能称量物体的最大质量 会　 　 （选填“大于”“小于”或“等于”）20kg。使用这两个提纽时，零刻度线的位置　 　 （选填“相同”或“不相同”）。 （2）若某次称量时小刚只使用了提纽1，称量了同一物体两次，当他第二次换用质量更大的秤砣时，第二次秤砣在秤杆上悬挂的位置会更　 　 （选填“靠近”或“远离”）提纽的位置。 （3）小刚用一根测量范围为1m、分度值为1cm、质量不计的粗细均匀的直尺来制作杆秤，制作过程如下： ①他分别在直尺上5cm和10cm刻度处钻了一个小孔，各穿了一根细绳作为秤钩和提纽（秤钩和提纽的质量均忽略不计）。 ②接着他又找来一个质量为2kg的钩码挂在细绳上作为秤砣，秤砣可以在秤杆上移动。当小刚用这个自制的杆秤称量物体时，这个杠杆的支点是　 　 （选填“提纽”或“秤钩”）所在的位置。当在秤钩上挂一个重物时，秤砣的位置如图乙所示，则秤钩上挂的重物的质量为　 　 kg。 五、综合应用题（本题共3小题，共22分） 22．（8分）（2026•巢湖市二模）工人用如图所示的起吊装置提升建筑材料，在1min内将质量为540kg的材料匀速提升10m。若电动机输出功率恒为1200W，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，求此过程中： （1）提升材料所做的有用功； （2）电动机对绳子的拉力； （3）该滑轮组的机械效率。 23．（8分）（2026•大丰区模拟）图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂“横木穿插碓头，碓嘴为铁，足踏其末而舂之”。若碓头质量为20kg，不计横木的重力和转动摩擦。（g取10N/kg） （1）求碓头的重力； （2）当他左脚站立，右脚在B点用最小力F1踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙所示，已知OA＝1.2m，OB＝0.6m。则此时F1的大小是多少？ （3）若捣谷人右脚与横木的接触面积约为0.125m2。求捣谷时右脚对横木的压强。 24．（6分）（2026•南京一模）阅读短文《桔槔和筒车》，回答问题： 中国古代五大农书之首《齐民要术》中记载着：“井深用辘轳，井浅用桔槔。”桔槔的结构相当于一个普通的杠杆。如图甲所示，在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，横杆的一端用一根绳与汲器相连，另一端绑上或悬上一块重石头。当要提水时，人用力向下拉绳子，使水桶下降到水面以下，并让水流入水桶。当水桶装满水后，人向上拉动绳子，就可让绑重石端的位置下降，同时将提水的容器提升。《天工开物》中同样记录了一种汲水工具：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于机内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧”，图乙为筒车的简化示意图。 （1）如图甲所示，汲水时，人用力向下拉绳子的过程中，桔槔相当于 一个　 　 （选填“省力”或“费力”）杠杆； （2）如图丙所示是桔槔的简化图模型，轻质杠杆AB，支点为O，AO：BO＝3：2，B端挂有重为150N的石块P，A端挂有重为20N的空桶木桶Q（绳重忽略不计，g取10N/kg），使用时，人向下拉绳放下空桶时拉力至少为　 　 N。若水桶装满水后总重100N，石头仍重150N，更换支点为O′后（图中未画出），当桔槔达到平衡状态时，人对绳子向上的拉力是50N，则AO′：BO′＝　 　 ； （3）筒车工作时是把动能转化为　 　 能； （4）当水流变缓后，筒车提升水的功率会变　 　 （选填“大”或“小”）； （5）若接水槽离取水处高4m，水轮上有12个取水筒，一个取水筒每次可取水5kg，筒车旋转一周所用时间为60s，水流冲击筒车的总功率为60W，则水流做的总功为　 　 J，筒车旋转一周取水的机械效率为　 　 %（接水槽离倒水处的高度忽略不计，g取10N/kg，结果保留一位小数）。 第 1 页 共 12 页 学科网（北京）股份有限公司 $