内容正文:
函学科网
www.zxxk.com
让教与学更高效
专题07简单机械
考点1杠杆和杆秤
1.【答案】C
2.【答案】(1)
F
(2)增大
(3)220
(4)根据杠
杆平衡条件可知,为了保护颈椎健康,不要长时间低头,要保持眼睛和书本间的距离或端正坐姿等,尽量
避免使阻力臂增大,从而导致动力增大的情况出现。
0
(2)从表中数据可知,当低头角度增大时,拉力传感器的示数也随之增大,
由此可推测颈椎肌肉产生的拉力随人低头的角度增大而增大。
(3)由表中数据可知,物体的重力是2N,该学生低头角度为45时,拉力F1的大小是8.80N,由图乙可知,
人低头时头颈部可视为一个杠杆,根据杠杆平衡得到8.8N×OB=2N×L可知
=4.4中学生头顿的重
OB
力为50N,根据杠杆平衡得到F×OB=50N×L得到F=220N。
(4)略。
1/3
函学科网
www.zxxk.com
让教与学更高效
3.【答案】77i7nn
考点2机械效率
1.【答案】C
©
考点3探究杠杆的平衡条件
0
1.【答案】(1)右
(2)
(3)B(4)200
2.【答案】①右
②力臂的大小
③右
④调节左侧钩码的位置大约为10.7cm,
右侧钩码数量为3个,右侧钩码的位置为25.0cm时,可使杠杆再次在水平位置平衡。
模拟题精选
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】c
4.【答案】D
5.【答案】AD
2/3
西学科网
www.zxxk.com
让教与学更高效
6.【答案】D
7.【答案】①相互
②费力
8.【答案】①省力
②压力
9.【答案】①动滑轮
②75
10.【答案】①80%
②50
11.【答案】(1)左
(2)①动力臂1/cm
②F1l1=F2l2
(3)①支
点
②增大
12.【答案】(1)左
(2)3
(3)大
13.【答案】①5000w5×103W
②88%
14.【答案】(1)便于测量力臂且可以减小杠杆自重对实验的影响
(2)动力×动力臂=阻力×
阻力臂F1l1=F2l2
(3)大
15.【答案】(1)平衡
(2)1.0
(3)①右
②22
16.【答案】(1)排除杠杆自重的影响,便于测量力臂的大小
(2)二
(3)①
2
②F1L1=F2L2
(4)①近
②偏大
17.【答案】(1)轮轴
(2)24002.4×103
(3)33.3%
18.【答案】(1)右
(2)等于
(3)3.5×103
(4)偏大
3/3
专题07 简单机械
3年真题1年模拟
考点分类
湖南考情
命题规律
考点1 杠杆和杆秤
2025湖南长沙(1题)、2025湖南(1题)、2024湖南长沙(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:杠杆的分类、运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析、杠杆的最省力问题。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点2 机械效率
2025湖南(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:影响机械效率大小的因素。
·趋势:整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,固定以单项选择题形式考查。
考点3 探究杠杆的平衡条件
2026湖南长沙(1题)、2024湖南(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:探究杠杆的平衡条件的实验装置和操作步骤、杠杆的应用、探究杠杆的平衡条件的实验结论和数据处理。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点1 杠杆和杆秤
1.(2025·湖南长沙·中考真题)下列属于费力杠杆的是( )
A. 钢丝钳 B. 独轮车
C. 船桨 D. 托盘天平
【答案】C
【详解】A.钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A不符合题意;B.独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B不符合题意;C.船桨在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C符合题意;D.托盘天平使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,故D不符合题意。故选C。
2.(2025·湖南·中考真题)某兴趣小组了解到人长时间过度低头易对颈椎肌肉造成伤害,为研究颈椎肌肉产生的拉力大小与人低头角度变化之间的规律,设计并组装了一套如图甲所示的装置。印有头颈部照片的内盘与有刻度的固定外盘圆心均在O点,内盘可绕O点转动,以O点为支点,将整个头颈部简化为杠杆模型。表示人低头的角度,在A点通过细线悬挂一个重为2N的物体模拟头颅重力,用细线垂直OB对B点施加的拉力模拟颈椎肌肉产生的拉力,细线对A点的拉力大小为。实验中通过拉力传感器测出内盘上的头颈部在不同位置平衡时的大小,实验数据如下表所示。
物体的重力/N
2
的大小/°
0
15
30
45
60
拉力传感器的示数/N
0
3.22
6.22
8.80
10.78
(1)请画出图乙中的力臂L(保留作图痕迹);
(2)分析表格中的数据可知,颈椎肌肉产生的拉力随人低头的角度增大而 ,对颈椎肌肉的影响就越大;
(3)若某中学生头颅的重力为50N,请根据表格中的数据,计算该学生低头角度为45°时,颈椎肌肉产生的拉力大小是 N;
(4)请你结合以上分析,从保护颈椎肌肉的角度提出一条合理建议: 。
【答案】(1) (2)增大 (3)220 (4)根据杠杆平衡条件可知,为了保护颈椎健康,不要长时间低头,要保持眼睛和书本间的距离或端正坐姿等,尽量避免使阻力臂增大,从而导致动力增大的情况出现。
【讲解】(1) 在从支点O向力的作用线作垂线段,垂线段的长度为的力臂L,如图所示:
(2) 从表中数据可知,当低头角度增大时,拉力传感器的示数也随之增大,由此可推测颈椎肌肉产生的拉力随人低头的角度增大而增大。
(3) 由表中数据可知,物体的重力是2N,该学生低头角度为45°时,拉力F1的大小是8.80N,由图乙可知,人低头时头颈部可视为一个杠杆,根据杠杆平衡得到可知中学生头颅的重力为50N,根据杠杆平衡得到得到。
(4) 略。
3.(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:
考点2 机械效率
1.(2025·湖南·中考真题)如图,这是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 顶部的定滑轮可以省力
B. 机械效率可达到100%
C. 主要是利用重力势能转化为动能
D. 给车轮轴承加润滑油可以增大摩擦力
【答案】C
【详解】A.顶部的定滑轮的作用是改变力的方向,但不能省力,因为定滑轮的实质是等臂杠杆,不改变力的大小,故A错误;B.由于实际使用中存在摩擦和能量损耗,机械效率不可能达到100%,因为总有一部分能量转化为其他形式(如内能)而无法完全用于做功,故B错误;C.重物下落时高度降低,重力势能减小,同时小车运动,动能增加,说明重力势能主要转化为小车的动能,故C正确;D.给车轮轴承加润滑油是使接触面分离,从而减小摩擦力,使小车运动更顺畅,故D错误。故选C。
考点3 探究杠杆的平衡条件
1.(2026·湖南长沙·中考真题)小星在“探究杠杆的平衡条件”时:
(1)实验前杠杆静止时如图甲所示,应向 端调节螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)给杠杆两端挂上不同数量的钩码,使杠杆重新在水平位置平衡,如图乙所示。请画出左边钩码对杠杆的拉力F1的力臂l1。
(3)小星和同学们开展跨学科实践活动,制作简易杆秤时,如图丙所示,在秤杆的一端标记A、B两个点,计划作为提纽、秤盘的悬挂点,提纽应该悬挂在 点。
(4)在40 g的秤盘中放入200 g的砝码,手提提纽,并调节50 g的秤砣的位置,使秤杆在水平位置平衡。此时,秤砣细线在秤杆上的位置应标记为 g。
【答案】(1)右 (2) (3)B (4)200
【讲解】(1) 实验前杠杆左端低、右端高,根据“杠杆调平”的规则,应将平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是后续可以直接从杠杆上读取力臂长度。
(2) 力臂是支点到力的作用线的垂直距离,从O点向的作用线作垂线,支点到垂足之间的垂线段就是的力臂,需要标注垂直符号和力臂符号。
(3) 杆秤的提纽是杠杆的支点,秤盘需要悬挂在离支点更近的位置,才能让秤砣在另一侧有更长的力臂范围,从而扩大杆秤的量程。因此要将秤盘挂在最左端的A点,提纽作为支点悬挂在更靠近A的B点。
(4) 杆秤读数是被测物体的质量,因此称量200g的砝码,秤砣细线在杆秤上的位置应标记为200g。
2.(2024·湖南·中考真题)小明和小洁一起做“探究杠杆的平衡条件”实验,实验室提供了如下图所示杠杆(支点为)、支架、10个钩码(每个重)。
(1)如图甲所示,实验开始前,应向 端调节螺母,使杠杆在水平位置平衡;挂上钩码后,每次都要让杠杆在水平位置平衡,这样做是为了便于直接读取 ;
(2)小明取2个钩码,挂在支点左侧某处,再取4个钩码挂在支点的 侧进行实验,使杠杆在水平位置平衡后,记录下数据;
(3)完成三次实验后分析数据,他们得出了杠杆的平衡条件。下表主要呈现了第3次实验数据。
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
…
…
…
…
2
…
…
…
…
3
2.5
20.0
2.0
25.0
小明在第3次实验的基础上,在支点左侧处继续加钩码直到为3.5N,如图乙所示,但发现此时用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成为的第4次实验,她应该通过 ,使杠杆再次在水平位置平衡(请结合具体数据进行说明,可保留一位小数)。
【答案】① 右 ② 力臂的大小 ③ 右 ④ 调节左侧钩码的位置大约为10.7cm,右侧钩码数量为3个,右侧钩码的位置为25.0cm时,可使杠杆再次在水平位置平衡。
【详解】
(1)[1]杠杆的左端下沉,说明杠杆的重心在支点左侧,故应将平衡螺母向右调节,直到杠杆在水平位置平衡。[2]在挂上钩码后,每次都要让杠杆在水平位置平衡,这样做的目的主要是为了方便测量力臂的大小。当杠杆在水平位置平衡时,支点到力的作用点的距离就是力臂,这个距离可以直接从杠杆上读取出来。
(2)[3]由于钩码的重力方向是竖直向下,小明取2个钩码,挂在支点左侧某处时,为了使杠杆在水平位置平衡,则取4个钩码应挂在支点的右侧进行实验。
(3)[4]根据题意可知,第四次实验动力为,若动力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,用剩下的钩码即使是一个钩码或者两个钩码都无法使得杠杆在水平位置平衡,从而完成不了实验;由此可知,需要改变动力臂的大小,由于第三次实验的阻力臂是25.0cm,所以第四次实验的阻力臂可为25.0cm,阻力为时,根据杠杆平衡条件可得即解得此时的动力臂为,即她应该通过调节左侧钩码的位置大约为10.7cm,右侧钩码数量为3个,右侧钩码的位置为25.0cm时,可使杠杆再次在水平位置平衡。
模拟题精选
1.(2026·湖南娄底·考前预测)如图所示,下列简单机械的使用,费力的是( )
A. 皮划艇的船桨 B. 剪铁丝的手钳
C. 自行车的刹车 D. .订书机
【答案】A
【详解】A.皮划艇的船桨,支点在手握住桨的上端,动力臂小于水对桨的阻力臂,属于费力杠杆,故A符合题意;BCD.剪铁丝的手钳、自行车的刹车、订书机正常使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故BCD不符合题意。故选A。
2.(2026·湖南衡阳一中学业水平)如图所示工具,属于省力杠杆的是( )
A. 停车场栏杆 B. 羊角锤
C. 垃圾钳 D. 雨刮器
【答案】B
【详解】A.停车场栏杆:支点在转轴处,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故A不符合题意;B.羊角锤:拔钉子时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B符合题意;C.垃圾钳:动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故C不符合题意;D.雨刮器:支点在根部,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D不符合题意。故选B。
3.(2026·湖南娄底·二模)如图所示的四种工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A. 天平 B. 筷子
C. 园艺剪 D. 船桨
【答案】C
【详解】A.天平使用过程中,动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆,不是省力杠杆,故A不符合题意; B.筷子正常使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故B不符合题意; C.园艺剪正常使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C符合题意; D.船桨正常使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D不符合题意。故选C。
4.(2026·湖南郴州第二次)图为搬运砖头的独轮车,车厢和砖头所受的总重力为1000N(车架所受重力忽略不计),抬起把手时,此独轮车相当于一个杠杆,车厢和砖头受到的重力是杠杆的阻力。下列关于独轮车的使用,分析正确的是( )
A. 独轮车把手有花纹是为了减小摩擦
B. 此独轮车相当于一个费力杠杆
C. 抬起独轮车,手握在把手末端A点时最费力
D. 人手在点施加竖直向上大小为250N的力时,可以抬起独轮车
【答案】D
【详解】A.把手有花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故A错误;B.独轮车的支点在车轮处,动力臂(1.6m)大于阻力臂(0.4m),属于省力杠杆,故B错误;C.根据杠杆平衡条件,阻力、阻力臂不变时,动力臂越长越省力。手握A点时动力臂最长,因此是最省力,故C错误;D.根据杠杆平衡条件,代入数据得,解得,故D正确。故选D。
5.(2026·湖南长沙麓山国际实验学校·考前预测)(多选)校园里正在进行工程建设,如图甲是小麓根据塔吊抽象出来的物理模型,其水平臂AOB可视为杠杆,O为其支点,配重可以在AO之间水平移动,起吊重物的滑轮组也可以在OB之间水平移动。图乙是滑轮组的局部放大图,它将重为500N的重物竖直匀速提升10m用时20s,滑轮组自由端绳子的拉力F为300N,若不计绳重及摩擦,以下说法正确的是( )
A. 拉力F的功率为300W
B. 滑轮组的机械效率为60%
C. 拉力所做的功为3000J
D. 当所吊重物向B端移动时,配重应适当向A点移动
【答案】AD
【详解】AC.由图乙可知,滑轮组的绳子承重段数,绳子自由端移动距离拉力做的总功拉力的功率,故A正确,C错误;B.拉力做的有用功滑轮组的机械效率,故B错误;D.根据杠杆平衡条件,当重物向B端移动时,重物的力臂增大,不变,右侧力与力臂的乘积增大,为保持杠杆平衡,左侧乘积也需要增大,配重重力不变,因此需要增大配重的力臂,即配重向A端(远离支点O)移动,故D正确。故选AD。
6.(2026·湖南长沙南雅中学·二模)如图所示,这是我国古代劳动人民舂米(舂米就是把稻谷去壳,做成白米)时的场景,舂米装置可视为杠杆,下列工具正常使用时与舂米装置属于同类杠杆的是( )
A. 钢丝钳 B. 托盘天平
C. 开瓶器 D. 筷子
【答案】D
【详解】由图可知,舂米装置可以绕支点转动,属于简单机械中的杠杆,由于装置的阻力臂大于动力臂,所以为费力杠杆。A.钢丝钳使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,与舂米杠杆类型不同,故A不符合题意; B.托盘天平使用时,动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆,与舂米杠杆类型不同,故B不符合题意; C.开瓶器使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,与舂米杠杆类型不同,故C不符合题意; D.筷子正常使用时,支点在手握的一端,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,与舂米杠杆类型相同,故D符合题意。故选D。
7.(2026·湖南永州·二模)如图所示,赛龙舟是端午节习俗之一。选手们用力向后划水,龙舟向前运动,这说明力的作用是 的;选手以桨上端为支点,另一只手握住桨的中部用力划水,桨属于 杠杆。
【答案】① 相互 ② 费力
【详解】选手向后划水时,桨对水施加向后的力,同时水对桨施加向前的反作用力,推动龙舟前进,这说明力的作用是相互的。划桨时,支点在桨的上端,动力作用在桨中部,水对桨的阻力作用在下端,动力臂小于阻力臂,因此桨属于费力杠杆。
8.(2026·湖南邵阳·二模)小京在劳动实践课上,主动承担了推车运土的工作,如图所示。当他抬起独轮车时,该车相当于 杠杆。小京发现车装载的土越多,推车越费力,说明相同条件下 越大,车轮与地面间的摩擦力越大。
【答案】① 省力 ② 压力
【详解】独轮车的支点在车轮的转轴处,当他抬起独轮车时,人施加的动力的动力臂大于阻力臂,因此属于省力杠杆;接触面粗糙程度不变时,装载的土越多,独轮车对地面的压力越大,车轮与地面间的摩擦力越大,因此推车更费力。
9.(2026·湖南长沙周南教育集团·二模)建筑工地上用滑轮匀速吊起建筑材料,如图所示,图中的滑轮是 (选填“动滑轮”或“定滑轮”),若建筑材料所受的重力为90N,在60N拉力的作用下上升了2米,机械效率为 %。
【答案】① 动滑轮 ② 75
【详解】[1]图中滑轮轴心未固定,随物体上下移动,因此滑轮为动滑轮。[2]拉力所做的有用功为由图可知,动滑轮中绳子段数,拉力所做的总功为机械效率为
10.(2026·湖南长沙长郡雨花外国语学校·考前预测)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】① 80% ② 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
11.(2026·湖南长沙长郡雨花外国语学校·考前预测)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,小郡使用可绕O点自由转动、刻度均匀的杠杆,以及多个相同的钩码进行了以下操作:
(1)不挂钩码时,杠杆在图甲中所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端,发现杠杆右侧还略向下倾斜,此时小明应向 (选填“左”或“右”)调节杠杆右边的螺母,使杠杆水平并静止,达到平衡状态;
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,多次实验并把数据填入下表;
①表格中a处应填写的内容是 ;
②分析表中数据,得出杠杆平衡的条件是 ;
实验次数
动力F1/N
a
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
10
2.0
5
2
1.5
5
0.5
15
3
2.0
15
1.5
20
(3)中药房使用的杆秤,在我国有几千年的历史,其工作原理便是利用了杠杆平衡条件。如乙图所示,盘中置物,手提提纽。右移秤砣,使杆秤水平平衡。“能工巧匠”小组参加了“制作简易杆秤”活动,并制成了图丙所示的杆秤,提钮相当于杠杆的 ,为了增大杆秤量程,可以 秤砣的质量。
【答案】(1)左 (2)① 动力臂l1/cm ② (3)① 支点 ② 增大
【讲解】(1) 将杠杆左边的螺母调至最左端,发现杠杆右侧还略向下倾斜,说明杠杆的右侧仍然偏重,故应将左边的平衡螺母向左调,直至杠杆在水平位置平衡。
(2) 实验中应分别测出动力、阻力、动力臂和阻力臂,再分析它们之间的关系,得出结论,故表格中a处应填写的内容是:动力臂l1/cm。根据表格中数据可知,动力与动力臂的乘积始终等于阻力与阻力臂的乘积,故可得出杠杆的平衡条件为。
(3) 杆秤在工作时是绕着提纽转动的,故提钮相当于杠杆的支点。杆秤的量程即杆秤能测量物体的最大质量,由图丙可知,当杆秤的测量值最大时,秤砣距离支点的距离最远,即在C点,根据杠杆的平衡条件可知,和一定,若要增大杆秤量程即增大,应增大,即要增大秤砣的质量。
12.(2026·湖南长沙雅礼中学·一模)小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)实验前将装置放置在水平桌面上,发现杠杆右端下倾,可将右端平衡螺母向 调节;
(2)如图甲所示,在杠杆左边处挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆处挂 个钩码(实验中所用钩码相同);
(3)小明又用弹簧测力计在处竖直向上拉,如图乙所示,当弹簧测力计逐渐向右倾时,为使杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将逐渐变 。
【答案】(1)左 (2)3 (3)大
【讲解】(1) 实验前杠杆右端下倾,说明杠杆重心偏右,遵循“左偏右调,右偏左调”,因此将平衡螺母向左调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2) 根据杠杆平衡条件设每个钩码重力为,杠杆每格长度为,左侧力和力臂的乘积为,右侧B点距离支点,代入公式可得解得,因此B处挂3个相同钩码。
(3) 弹簧测力计向右倾斜时,支点到拉力作用线的垂直距离,即拉力的力臂会变小,而杠杆的阻力、阻力臂都不变,根据杠杆平衡条件,动力会变大,因此弹簧测力计的示数逐渐变大。
13.(2026·湖南·二模)如图用动滑轮和电动机搬运建筑材料,绳子的拉力为,建材的重力为4400N,电动机在内将绳子自由端提升了。则拉力的功率为 ,滑轮组的机械效率为 。
【答案】① 5000W ② 88%
【分析】先根据功的计算公式计算拉力做的总功,再结合功率公式计算拉力的功率。先确定承担物重的绳子段数,由此算出建材上升的高度,再根据计算有用功,最后利用机械效率公式计算机械效率。【详解】拉力做的总功为拉力的功率为由图可知,动滑轮承担物重的绳子段数为,因此建材上升的高度提升建材做的有用功为滑轮组的机械效率为
14.(2026·湖南长沙·学业水平)小湘利用质量分布均匀的杠杆、规格相同的若干钩码进行“探究杠杆的平衡条件”实验,如图所示。
(1)实验开始前,小湘将杠杆调节至水平位置平衡,这样做的好处是 。
(2)如图甲,小湘在杠杆两侧挂上不同数量的同规格钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,改变钩码的数量及位置多次实验,记录的实验数据如下表。分析实验数据,可得出杠杆的平衡条件: 。
实验序号
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
0.2
1
0.1
2
1.5
0.1
0.5
0.3
3
2
0.15
1.5
0.2
(3)接着小湘用弹簧测力计代替钩码,在图乙B所示位置竖直向下拉,然后将弹簧测力计顺时针旋转一定角度至图乙A所示位置,在旋转过程中,要使杠杆始终在水平位置平衡,则弹簧测力计示数将变 。
【答案】(1)便于测量力臂且可以减小杠杆自重对实验的影响 (2)动力×动力臂=阻力×阻力臂 (3)大
【讲解】(1) 实验前将杠杆调至水平位置平衡,一方面杠杆重心落在支点上,杠杆自身重力的力臂为0,消除了杠杆自重对实验平衡的干扰;另一方面水平平衡时,力臂与杠杆重合,可以直接在杠杆上读出力臂大小,方便测量力臂。
(2) 三次实验中,动力与动力臂的乘积都等于阻力与阻力臂的乘积,因此得出杠杆平衡条件为:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即。
(3) 弹簧测力计顺时针旋转倾斜后,阻力和阻力臂都不变,拉力的力臂会变小;根据杠杆平衡条件,力臂减小时拉力增大,因此弹簧测力计示数变大。
15.(2026·湖南长沙长郡双语学校·适应性训练)小明对轻质杠杆开展相关实验探究(不计支点处摩擦)
(1)实验开始前,杠杆静止时如图甲所示,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(2)如图乙所示,在点挂3个重力均为的钩码,在点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为 ;
(3)杆秤是菜市场测量质量的常用工具,小明开展自制杆秤的实践活动:
①如图丙,用木棒作为秤杆,用细线系一个的钩码作为秤砣,将空小盆挂在点作为秤盘,在点系粗绳作为提纽,调节秤砣位置使杆秤水平平衡,标记此时挂秤砣的细线位置为零刻度线;
②在称量过程中,若杆秤左低右高,如图丁所示,要将杆秤调至水平平衡,秤砣应往 (选填“左”或“右”)侧移动;
③在秤盘中逐个添加的钩码,当杆秤水平平衡时,记录挂秤砣的细线位置、标记相应的质量,再测出该位置距离点的长度(如下表),根据表中数据,应将的刻度值标记在距离点 处。
秤盘中钩码总质量/g
50
100
150
200
距离B点的长度/cm
6
11
16
21
【答案】(1)平衡 (2)1.0 (3)① 右 ② 22
【讲解】(1) 实验前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆处于平衡状态。
(2) 如图乙所示,在点挂3个重力均为的钩码,则且其力臂为2格长度,在点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,其力臂为3格长度,使其在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件弹簧测力计的示数
(3) 如图丁所示,杆秤左低右高,要将杆秤调至水平平衡,秤砣应往右侧移动。由表格数据可知,物体质量每增加50g,秤砣距离B点的距离就增加5cm。即物体质量每增加10g,秤砣距离B点的距离就增加1cm。托盘中钩码总质量为200g时,秤砣距离B点的长度为21cm。则应将210g的刻度值标记在距离B点22cm处。
16.(2026·湖南长沙周南教育集团·二模)小明利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)如图甲所示,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,其目的是 ;
(2)为探究杠杆的平衡条件,小明设计了以下两种收集实验数据的方案,其中合理的是方案 ;
实验次数
方案一
方案二
1
3
3
3
5
2
2
2
4
3
3
1
1
2
5
(3)如图乙所示,在A处挂3个钩码,则应在B处挂 个钩码,才能在水平位置保持平衡,得出结论所依据的关系式为:
(4)杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用,是中国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具,由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丙所示,此杆秤有两个提纽,使用它称较重的物体时,常用离秤钩较 (选填“近”或“远”)的提纽。小明发现系秤砣的绳子较长且有一段磨损严重,他把这部分剪去,将剩余部分绳子接好挂在秤杆上使用,这会导致测量的结果 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)排除杠杆自重的影响,便于测量力臂的大小 (2)二 (3)① 2 ② (4)① 近 ② 偏大
【讲解】(1) 为了排除杠杆自重的影响,便于测量力臂的大小,应调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2) 实验应多次测量,需要改变动力、阻力的大小,方案一数据比较特殊,无法得出普遍的实验结论,应选择方案二。
(3) 根据杠杆平衡定律可知,则应在B处挂2个钩码,才能在水平位置保持平衡。
(4) 使用它称较重的物体时,在秤砣重力不变的情况下,为了省力应选择阻力臂较小,动力臂较大的提纽,由图可知,选择离秤钩较近的提纽;将剩余部分绳子接好挂在秤杆上使用,这会导致秤砣和绳子的总重力减小,根据杠杆平衡原理,所需动力臂增加,测量结果偏大。
17.(2026·湖南娄底·二模)如图甲所示为明代宋应星在《天工开物》中记载的古代取水灌田的工具——筒车,图乙为筒车的简化示意图,筒车以水流做动力,把低处的水提升到高处,某筒车上均匀分布了20个相同的竹筒,每个竹筒的容积为2L,接水槽比取水处高2m,通过调整水槽的位置,竹筒中50%的水能落入水槽用于灌溉。(接水槽离倒水处的高度忽略不计,,g取10N/kg)
(1)筒车属于 (填简单机械名称);
(2)若筒车以每分钟转动2圈的速度连续工作1h,最多可以为农田浇灌 kg的水;
(3)若水流冲击筒车的功率为40W,则水车连续取水1h的机械效率为 (计算结果保留一位小数)。
【答案】(1)轮轴 (2)2400 (3)33.3%
【讲解】(1) 筒车是由具有共同转动轴的大轮和小轮组成的,属于轮轴。
(2) 连续工作,筒车转动的圈数为圈,每个竹筒的容积为,则取水的总体积为则筒车最多可以为农田浇灌的水量为
(3) 该筒车1小时对水做的有用功为已知水对筒车做功时间为,水流冲击筒车的总功为水车连续取水的机械效率为
18.(2026·湖南娄底·考前预测)如图是“利用杠杆测量合金块密度”的实验。
(1)如图甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 调节;
(2)如图乙所示,在装满水的溢水杯中,将合金块缓慢浸没在水中,让溢出的水全部流入小桶A中,此时小桶A中水的体积 合金块的体积;
(3)将合金块从溢水杯中取出,擦干后放入另一相同小桶B中,将装有水和合金块的A、B两个小桶分别挂在已水平平衡的杠杆两端,移动两小桶在杠杆上的位置,直到杠杆在水平位置恢复平衡,如图丙所示,此时小桶A、B的悬挂点离支点O的距离分别为7 cm和2 cm,若不考虑小桶重力,则该合金块密度的测量值为 ;
(4)若考虑小桶重力,则合金块的实际密度值与上述测量值相比 。
【答案】(1)右 (2)等于 (3) (4)偏大
【讲解】(1) 图甲中杠杆左端偏低、右端偏高,杠杆调平遵循“左偏右调,右偏左调”,因此应将平衡螺母向右调节。
(2) 根据溢水法测体积的原理,合金块浸没在满水的溢水杯中时,溢出的水的体积等于合金块自身的体积。
(3) 根据杠杆平衡条件有 而且溢出水的体积等于合金块体积 代入可得 整理得
(4) 若考虑小桶重力,设每个小桶重力为,则实际杠杆平衡关系为整理可得实际密度为 ,因此实际密度大于不考虑桶重时的测量值,即实际密度与测量值相比偏大。
试卷第1页,共3页
/
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
专题07 简单机械
3年真题1年模拟
考点分类
湖南考情
命题规律
考点1 杠杆和杆秤
2025湖南长沙(1题)、2025湖南(1题)、2024湖南长沙(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:杠杆的分类、运用杠杆平衡原理进行计算、杠杆的动态平衡分析、杠杆的最省力问题。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点2 机械效率
2025湖南(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:影响机械效率大小的因素。
·趋势:整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,固定以单项选择题形式考查。
考点3 探究杠杆的平衡条件
2026湖南长沙(1题)、2024湖南(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:探究杠杆的平衡条件的实验装置和操作步骤、杠杆的应用、探究杠杆的平衡条件的实验结论和数据处理。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点1 杠杆和杆秤
1.(2025·湖南长沙·中考真题)下列属于费力杠杆的是( )
A. 钢丝钳 B. 独轮车
C. 船桨 D. 托盘天平
2.(2025·湖南·中考真题)某兴趣小组了解到人长时间过度低头易对颈椎肌肉造成伤害,为研究颈椎肌肉产生的拉力大小与人低头角度变化之间的规律,设计并组装了一套如图甲所示的装置。印有头颈部照片的内盘与有刻度的固定外盘圆心均在O点,内盘可绕O点转动,以O点为支点,将整个头颈部简化为杠杆模型。表示人低头的角度,在A点通过细线悬挂一个重为2N的物体模拟头颅重力,用细线垂直OB对B点施加的拉力模拟颈椎肌肉产生的拉力,细线对A点的拉力大小为。实验中通过拉力传感器测出内盘上的头颈部在不同位置平衡时的大小,实验数据如下表所示。
物体的重力/N
2
的大小/°
0
15
30
45
60
拉力传感器的示数/N
0
3.22
6.22
8.80
10.78
(1)请画出图乙中的力臂L(保留作图痕迹);
(2)分析表格中的数据可知,颈椎肌肉产生的拉力随人低头的角度增大而 ,对颈椎肌肉的影响就越大;
(3)若某中学生头颅的重力为50N,请根据表格中的数据,计算该学生低头角度为45°时,颈椎肌肉产生的拉力大小是 N;
(4)请你结合以上分析,从保护颈椎肌肉的角度提出一条合理建议: 。
3.(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。
考点2 机械效率
1.(2025·湖南·中考真题)如图,这是小静设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中,下列说法正确的是( )
A. 顶部的定滑轮可以省力
B. 机械效率可达到100%
C. 主要是利用重力势能转化为动能
D. 给车轮轴承加润滑油可以增大摩擦力
考点3 探究杠杆的平衡条件
1.(2026·湖南长沙·中考真题)小星在“探究杠杆的平衡条件”时:
(1)实验前杠杆静止时如图甲所示,应向 端调节螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)给杠杆两端挂上不同数量的钩码,使杠杆重新在水平位置平衡,如图乙所示。请画出左边钩码对杠杆的拉力F1的力臂l1。
(3)小星和同学们开展跨学科实践活动,制作简易杆秤时,如图丙所示,在秤杆的一端标记A、B两个点,计划作为提纽、秤盘的悬挂点,提纽应该悬挂在 点。
(4)在40 g的秤盘中放入200 g的砝码,手提提纽,并调节50 g的秤砣的位置,使秤杆在水平位置平衡。此时,秤砣细线在秤杆上的位置应标记为 g。
2.(2024·湖南·中考真题)小明和小洁一起做“探究杠杆的平衡条件”实验,实验室提供了如下图所示杠杆(支点为)、支架、10个钩码(每个重)。
(1)如图甲所示,实验开始前,应向 端调节螺母,使杠杆在水平位置平衡;挂上钩码后,每次都要让杠杆在水平位置平衡,这样做是为了便于直接读取 ;
(2)小明取2个钩码,挂在支点左侧某处,再取4个钩码挂在支点的 侧进行实验,使杠杆在水平位置平衡后,记录下数据;
(3)完成三次实验后分析数据,他们得出了杠杆的平衡条件。下表主要呈现了第3次实验数据。
实验次数
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
…
…
…
…
2
…
…
…
…
3
2.5
20.0
2.0
25.0
小明在第3次实验的基础上,在支点左侧处继续加钩码直到为3.5N,如图乙所示,但发现此时用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成为的第4次实验,她应该通过 ,使杠杆再次在水平位置平衡(请结合具体数据进行说明,可保留一位小数)。
模拟题精选
1.(2026·湖南娄底·考前预测)如图所示,下列简单机械的使用,费力的是( )
A. 皮划艇的船桨 B. 剪铁丝的手钳
C. 自行车的刹车 D. .订书机
2.(2026·湖南衡阳一中学业水平)如图所示工具,属于省力杠杆的是( )
A. 停车场栏杆 B. 羊角锤
C. 垃圾钳 D. 雨刮器
3.(2026·湖南娄底·二模)如图所示的四种工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A. 天平 B. 筷子
C. 园艺剪 D. 船桨
4.(2026·湖南郴州第二次)图为搬运砖头的独轮车,车厢和砖头所受的总重力为1000N(车架所受重力忽略不计),抬起把手时,此独轮车相当于一个杠杆,车厢和砖头受到的重力是杠杆的阻力。下列关于独轮车的使用,分析正确的是( )
A. 独轮车把手有花纹是为了减小摩擦
B. 此独轮车相当于一个费力杠杆
C. 抬起独轮车,手握在把手末端A点时最费力
D. 人手在点施加竖直向上大小为250N的力时,可以抬起独轮车
5.(2026·湖南长沙麓山国际实验学校·考前预测)(多选)校园里正在进行工程建设,如图甲是小麓根据塔吊抽象出来的物理模型,其水平臂AOB可视为杠杆,O为其支点,配重可以在AO之间水平移动,起吊重物的滑轮组也可以在OB之间水平移动。图乙是滑轮组的局部放大图,它将重为500N的重物竖直匀速提升10m用时20s,滑轮组自由端绳子的拉力F为300N,若不计绳重及摩擦,以下说法正确的是( )
A. 拉力F的功率为300W
B. 滑轮组的机械效率为60%
C. 拉力所做的功为3000J
D. 当所吊重物向B端移动时,配重应适当向A点移动
6.(2026·湖南长沙南雅中学·二模)如图所示,这是我国古代劳动人民舂米(舂米就是把稻谷去壳,做成白米)时的场景,舂米装置可视为杠杆,下列工具正常使用时与舂米装置属于同类杠杆的是( )
A. 钢丝钳 B. 托盘天平
C. 开瓶器 D. 筷子
7.(2026·湖南永州·二模)如图所示,赛龙舟是端午节习俗之一。选手们用力向后划水,龙舟向前运动,这说明力的作用是 的;选手以桨上端为支点,另一只手握住桨的中部用力划水,桨属于 杠杆。
8.(2026·湖南邵阳·二模)小京在劳动实践课上,主动承担了推车运土的工作,如图所示。当他抬起独轮车时,该车相当于 杠杆。小京发现车装载的土越多,推车越费力,说明相同条件下 越大,车轮与地面间的摩擦力越大。
9.(2026·湖南长沙周南教育集团·二模)建筑工地上用滑轮匀速吊起建筑材料,如图所示,图中的滑轮是 (选填“动滑轮”或“定滑轮”),若建筑材料所受的重力为90N,在60N拉力的作用下上升了2米,机械效率为 %。
10.(2026·湖南长沙长郡雨花外国语学校·考前预测)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。
11.(2026·湖南长沙长郡雨花外国语学校·考前预测)在“探究杠杆的平衡条件”实验中,小郡使用可绕O点自由转动、刻度均匀的杠杆,以及多个相同的钩码进行了以下操作:
(1)不挂钩码时,杠杆在图甲中所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端,发现杠杆右侧还略向下倾斜,此时小明应向 (选填“左”或“右”)调节杠杆右边的螺母,使杠杆水平并静止,达到平衡状态;
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,多次实验并把数据填入下表;
①表格中a处应填写的内容是 ;
②分析表中数据,得出杠杆平衡的条件是 ;
实验次数
动力F1/N
a
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
10
2.0
5
2
1.5
5
0.5
15
3
2.0
15
1.5
20
(3)中药房使用的杆秤,在我国有几千年的历史,其工作原理便是利用了杠杆平衡条件。如乙图所示,盘中置物,手提提纽。右移秤砣,使杆秤水平平衡。“能工巧匠”小组参加了“制作简易杆秤”活动,并制成了图丙所示的杆秤,提钮相当于杠杆的 ,为了增大杆秤量程,可以 秤砣的质量。
12.(2026·湖南长沙雅礼中学·一模)小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)实验前将装置放置在水平桌面上,发现杠杆右端下倾,可将右端平衡螺母向 调节;
(2)如图甲所示,在杠杆左边处挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆处挂 个钩码(实验中所用钩码相同);
(3)小明又用弹簧测力计在处竖直向上拉,如图乙所示,当弹簧测力计逐渐向右倾时,为使杠杆仍然在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将逐渐变 。
13.(2026·湖南·二模)如图用动滑轮和电动机搬运建筑材料,绳子的拉力为,建材的重力为4400N,电动机在内将绳子自由端提升了。则拉力的功率为 ,滑轮组的机械效率为 。
14.(2026·湖南长沙·学业水平)小湘利用质量分布均匀的杠杆、规格相同的若干钩码进行“探究杠杆的平衡条件”实验,如图所示。
(1)实验开始前,小湘将杠杆调节至水平位置平衡,这样做的好处是 。
(2)如图甲,小湘在杠杆两侧挂上不同数量的同规格钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,改变钩码的数量及位置多次实验,记录的实验数据如下表。分析实验数据,可得出杠杆的平衡条件: 。
实验序号
动力
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
0.2
1
0.1
2
1.5
0.1
0.5
0.3
3
2
0.15
1.5
0.2
(3)接着小湘用弹簧测力计代替钩码,在图乙B所示位置竖直向下拉,然后将弹簧测力计顺时针旋转一定角度至图乙A所示位置,在旋转过程中,要使杠杆始终在水平位置平衡,则弹簧测力计示数将变 。
15.(2026·湖南长沙长郡双语学校·适应性训练)小明对轻质杠杆开展相关实验探究(不计支点处摩擦)
(1)实验开始前,杠杆静止时如图甲所示,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(2)如图乙所示,在点挂3个重力均为的钩码,在点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,使其在水平位置平衡,弹簧测力计的示数为 ;
(3)杆秤是菜市场测量质量的常用工具,小明开展自制杆秤的实践活动:
①如图丙,用木棒作为秤杆,用细线系一个的钩码作为秤砣,将空小盆挂在点作为秤盘,在点系粗绳作为提纽,调节秤砣位置使杆秤水平平衡,标记此时挂秤砣的细线位置为零刻度线;
②在称量过程中,若杆秤左低右高,如图丁所示,要将杆秤调至水平平衡,秤砣应往 (选填“左”或“右”)侧移动;
③在秤盘中逐个添加的钩码,当杆秤水平平衡时,记录挂秤砣的细线位置、标记相应的质量,再测出该位置距离点的长度(如下表),根据表中数据,应将的刻度值标记在距离点 处。
秤盘中钩码总质量/g
50
100
150
200
距离B点的长度/cm
6
11
16
21
16.(2026·湖南长沙周南教育集团·二模)小明利用铁架台、杠杆、质量相等的钩码等器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)如图甲所示,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,其目的是 ;
(2)为探究杠杆的平衡条件,小明设计了以下两种收集实验数据的方案,其中合理的是方案 ;
实验次数
方案一
方案二
1
3
3
3
5
2
2
2
4
3
3
1
1
2
5
(3)如图乙所示,在A处挂3个钩码,则应在B处挂 个钩码,才能在水平位置保持平衡,得出结论所依据的关系式为:
(4)杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用,是中国最古老也是现今人们仍然在使用的一种称质量的简易工具,由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丙所示,此杆秤有两个提纽,使用它称较重的物体时,常用离秤钩较 (选填“近”或“远”)的提纽。小明发现系秤砣的绳子较长且有一段磨损严重,他把这部分剪去,将剩余部分绳子接好挂在秤杆上使用,这会导致测量的结果 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
17.(2026·湖南娄底·二模)如图甲所示为明代宋应星在《天工开物》中记载的古代取水灌田的工具——筒车,图乙为筒车的简化示意图,筒车以水流做动力,把低处的水提升到高处,某筒车上均匀分布了20个相同的竹筒,每个竹筒的容积为2L,接水槽比取水处高2m,通过调整水槽的位置,竹筒中50%的水能落入水槽用于灌溉。(接水槽离倒水处的高度忽略不计,,g取10N/kg)
(1)筒车属于 (填简单机械名称);
(2)若筒车以每分钟转动2圈的速度连续工作1h,最多可以为农田浇灌 kg的水;
(3)若水流冲击筒车的功率为40W,则水车连续取水1h的机械效率为 (计算结果保留一位小数)。
18.(2026·湖南娄底·考前预测)如图是“利用杠杆测量合金块密度”的实验。
(1)如图甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 调节;
(2)如图乙所示,在装满水的溢水杯中,将合金块缓慢浸没在水中,让溢出的水全部流入小桶A中,此时小桶A中水的体积 合金块的体积;
(3)将合金块从溢水杯中取出,擦干后放入另一相同小桶B中,将装有水和合金块的A、B两个小桶分别挂在已水平平衡的杠杆两端,移动两小桶在杠杆上的位置,直到杠杆在水平位置恢复平衡,如图丙所示,此时小桶A、B的悬挂点离支点O的距离分别为7 cm和2 cm,若不考虑小桶重力,则该合金块密度的测量值为 ;
(4)若考虑小桶重力,则合金块的实际密度值与上述测量值相比 。
试卷第1页,共3页
/
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$