考点07简单机械与机械效率
【五年中考】
一、填空题
1．（2023·安徽·统考中考真题）如图1，爸爸和小红坐在跷跷板的两侧，在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆，不计杠杆自重的影响，若小红的质量为15kg，则爸爸的质量为 kg。
2．（2022·安徽·统考中考真题）用图示的滑轮组将重为的物体竖直向上匀速提升，拉力F的大小为，则该滑轮组的机械效率为 。
3．（2021·安徽·统考中考真题）如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为 J。
4．（2020·安徽·统考中考真题）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出 ，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，重G=120N，AB=2.8m ，AO=0.3 m。要使横杆AB保持水平平衡，需在A端施加竖直向下的力F= N。
5．（2020·安徽·统考中考真题）如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3m，高h=1.5m。若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为 J。
6．（2019·安徽·中考真题）如图所示，一轻杆AB悬于O点,其左端挂一重物，右端施加一个与水平方向成30°的力F,此时轻杆水平平衡．若重物质量m=3kg,BO=3AO，g取10N/kg.则力F的大小为 N.
7．（2019·安徽·中考真题）图中物块甲和乙处于静止状态．已知甲重12N,乙重8N,不计绳重及一切摩擦,则甲受到地面的支持力为 N
二、实验题
8．（2022·安徽·统考中考真题）用图中所示的装置探究杠杆的平衡条件， 通过正确的实验操作， 得到下表中的数据。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 3.0 0.20 2.0 0.30
2 2.0 0.15 1.5
3 1.5 0.20 1.0 0.30
…… …… …… …… ……
（1）第 2 次实验数据中的阻力臂 应为 ；
（2）第 3 次实验后，用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线 （保持上端悬点不动）， 如图乙所示，不计摩擦，杠杆 （选填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是： 。
三、简答题
9．（2021·安徽·统考中考真题）研究物理问题时，常需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。
（1）如图甲，一质量分布均匀的杠杆，忽略厚度和宽度，长度不可忽略，用细线将它从中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后（如图乙）释放，为研究其能否平衡，可将它看成等长的两部分，请在图乙中画出这两部分各自所受重力的示意图和力臂，并用杠杆平衡条件证明杠杆在该位置仍能平衡；
（2）如图丙，一质量分布均匀的长方形木板，忽略厚度，长度和宽度不可忽略，用细线将它AB边的中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后（如图丁）释放，木板在该位置能否平衡？写出你的判断依据。
四、计算题
10．（2023·安徽·统考中考真题）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。
（1）做的有用功；
（2）该装置的机械效率。
【两年模拟】
一、单选题
1．（2023·安徽合肥·合肥市第四十五中学校考一模）物理学习过程中，对物理知识的正确认识是非常重要的。以下说法正确的是（ ）
A．跳远运动员起跳前要助跑是为了增大惯性
B．使用滑轮组既可以省力，也可以省功
C．使用测电笔检测火线时，人体会有电流流过
D．热机工作的实质是把机械能转化为内能
2．（2023·安徽合肥·校考二模）如图所示，甲图中两重物分别固定悬挂在杠杆A、B两点，杠杆平衡。其他不动，用手缓慢把杠杆转到乙图的位置再放手，则杠杆（ ）
A．左端下降 B．继续保持平衡
C．右端下降 D．无法判断
二、填空题
3．（2023·安徽合肥·合肥市第四十五中学校考一模）拉杆式旅行箱可看成杠杆，如图所示。已知，，箱重，使箱子在图示位置静止时，施加在端点的最小作用力 N。
4．（2023·安徽滁州·统考一模）如图所示，直接将物体A匀速提高h，拉力为F1。若借助滑轮组把物体A匀速提升相同高度，绳子自由端拉力为F2，滑轮组把物体A匀速提升的过程中，滑轮组的机械效率为 （不计绳重与摩擦，用题中所给的字母表示）。
5．（2023·安徽合肥·统考一模）利用斜面将一个重400N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F＝250N，拉动的距离s＝4m，物体上升的高度h＝2m。此过程中该斜面的机械效率是 %。
6．（2022·安徽淮南·统考一模）如图，AB为能绕B点转动的杠杆，中点C处用细线悬挂一个重力为10N，在A端施加一个竖直向上大小为7.5N的拉力F，可使杠杆被提起，则提起过程杠杆的机械效率为 。
7．（2022·安徽马鞍山·统考二模）如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为400N的物体，拉力F的大小为50N。若滑轮组的机械效率为60%，则物体和地面之间的摩擦力大小为 N
8．（2022·安徽淮南·统考二模）如图所示，斜面长为s=5m，高为h=1m。装卸工人用沿斜面向上的拉力F将重100N的货物从斜面底端匀速拉到顶端，不计空气阻力，斜面的机械效率为80%，货物在运动过程中受到斜面的摩擦力为 N。
三、实验题
9．（2022·安徽合肥·统考二模）某实验小组在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，进行了如下操作：
（1）将杠杆中点置于支架上，未挂钩码时杠杆静止在图甲位置，实验前需向 调节杠杆两 端的螺母，使杠杆在水平位置平衡；
（2）如图乙，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端钩码下方再各挂一个相同的钩码，杠杆将 （选填“保持平衡”、“顺时针转动”或“逆时针转动”）；
（3）如图丙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，此时杠杆 （选填“仍能”或“不能”）保持平衡。
10．（2022·安徽马鞍山·统考二模）利用上图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”。
（1）实验前出现图甲所示静止情况，杠杆是 （选填“平衡”或“不平衡”）；
（2）实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是 ；
（3）如图乙，若将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆 （选填“仍保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）。
四、综合题
11．（2023·安徽合肥·校考二模）如图所示，一根质量分布均匀、粗细均匀的木棒，质量为1kg，长度为1m，竖直悬挂在转轴O处，在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到与竖直方向夹角为θ的位置（转轴处摩擦不计）。
（1）在图中画出拉力F的力臂；
（2）木棒从竖直位置，匀速拉开θ＝60°的过程，用时10s，求：拉力F的功率。
五、计算题
12．（2023·安徽合肥·合肥市第四十五中学校考一模）在美丽乡村建设中，政府为某村购置一批健身器材。工人在往车上搬运装有健身器材的箱子时，用长木板搭了一个3m长的斜面，沿斜面方向对箱子施加500N的力，把120kg的箱子沿斜面匀速推到1m高的车厢上，如图所示。求：
（1）推箱子做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）箱子受到斜面的摩擦力大小。
13．（2022·安徽合肥·统考二模）如图甲所示，可变速电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机加在绳子自由端的拉力F随时间 变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小。求：
（1）0 2s卷扬机所做的功是多少？
（2）假设2 4s卷扬机将电能全部转化为机械能，则这段时间内卷扬机需要的电功率多大？
（3）如果2 4s提升重物G的过程，滑轮组机械效率为80%，则重物重力大小为多少？
14．（2022·安徽淮南·统考二模）如图所示，将一个质量为0.5kg的物体，从底端沿斜面匀速拉到顶端所用时间为5s，斜面长s为3m，高h为1m，斜面的效率为80%。（g取10N/kg）求：
（1）拉力所做的有用功；
（2）拉力做功的功率。
参考答案：
【五年中考】
1．60
【详解】根据杠杆的平衡条件可得
则爸爸的质量为
2．80%
【详解】由图可知，滑轮组承担重物的绳子股数为n=3，则由
可知，该滑轮组的机械效率为
3．320
【详解】滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
总功
W总=Fs=100N×4m=400J
对重物做的有用功为
W有=W总η=400J×80%=320J
4．440
【详解】横杆AB粗细相同、质量分布均匀，则横杆的重心在AB中点，故重力G的力臂为
力F的力臂
由杠杆平衡条件得
解得
故需在A端施加竖直向下的力为440N。
5．1500
【详解】工人所做的有用功为
W有=Gh=600N×1.5m=900J
由得
6．20
【详解】轻杆AB在力F的作用下保持水平平衡，先在图上作出F的力臂OC，如下图：
，根据直角三角形的性质可知：，又因为BO=3AO，所以OC=1.5AO；重物质量m=3kg，则，杠杆此时满足，则．
7．4
【详解】物体甲受竖直向下的重力G甲=12N、竖直向上的拉力F拉=G乙=8N、竖直向上的地面的支持力F支的作用而静止，处于平衡状态，由力的平衡条件得：，则甲受到地面的支持力：F支=G甲-F拉=12N-8N=4N．
8． 0.20 不能 见解析
【详解】（1）[1]根据杠杆平衡可知，阻力臂 应为
（2）[2][3]用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线 （保持上端悬点不动），改变了拉力的方向，但是没有改变拉力的大小，但是支点到力的作用线的距离，即力臂的长短发生了变化，由可知，不变，的大小不变，但是力臂发生了变化，故杠杆不能保持平衡。
9．（1）；见解析；（2）不能平衡；答案见解析
【详解】（1）设杠杆的中点为O，杠杆与水平方向的夹角为θ，由于杠杆质量分布均匀，且左右两部分等长，因此杠杆左右两部分重力G1=G2，重心分别在两部分的中点处，分别设为O1和O2，则易知OO1=OO2，左右两部分重力的力臂
l1=OO1cos，l2=OO1cos
因此
L1=L2
因此有
G1L1=G2L2
满足杠杆平衡条件，因此杠杆在该位置仍能平衡。
（2）不能平衡，转过一定角度释放的瞬间，木板只受重力和细线的拉力的作用，重力的方向竖直向下，拉力的方向竖直向上；此时木板的重心不在悬点的正下方，重力和细线的拉力不在一条直线上，不是一对平衡力，木板受力不平衡，因此不能平衡。
10．（1）1.8J；（2）
【详解】解：（1）有用功为
W有=Gh=6N×0.3m=1.8J
（2）总功为
W总=Fs=4N×0.6m=2.4J
所以滑轮组的机械效率为
答：（1）做的有用功是1.8J；
（2）该装置的机械效率是。
【两年模拟】
1．C
【详解】A．物体的惯性大小只与其质量有关，与其速度无关，跳远运动员起跳前要助跑是为了利用惯性，故A错误；
B．使用滑轮组可以省力，但费距离，所以不可以省功，故B错误；
C．人在使用测电笔检查火线时，人体和测电笔中都有微弱的电流通过，微弱的电流能使氖管发光，但这个微弱的电流不会对人体造成危害，故C正确；
D．热机工作时，将燃料燃烧产生的内能通过做功转化为机械能，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】甲图中两重物分别固定悬挂在杠杆A、B两点，杠杆平衡；其他不动，用手缓慢把杠杆转到乙图的位置再放手，如图所示：
根据相似三角形的知识可知
OA∶OB＝OA'∶OB'
即此时两个力臂的比值与初始的力臂的比值相同，根据杠杆的平衡条件可知，杠杆处于平衡状态。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3．24
【详解】要求动力最小，即动力臂最长，支点到动力作用点的距离作为动力臂最长，力的方向与动力臂垂直向上，如图所示：
杠杆平衡条件可得，G×OB=F×OA，即
120N×0.2m=F×1.0m
解得F=24N。
4．×100%
【详解】用力F1直接将物体A匀速提高h，拉力做的有用功为
滑轮组绳子的有效段数n=3，绳子自由端移动的距离s=3h，做的总功
轮组的机械效率为
5．80
【详解】拉力所做的总功为
W总＝Fs＝250N×4m＝1000J
所做的有用功为
W有用＝Gh＝400N×2m＝800J
此斜面的机械效率为
6．66.7%
【详解】设物体上升的高度为h，根据相似三角形知识可知，拉力上升的高度为物体上升高度的2倍，即2h，则杠杆的机械效率为
7．60
【详解】由图可知，滑轮组绳子的有效股数，滑轮组的机械效率
所以，物体和地面之间的摩擦力大小
8．5
【详解】拉力所做的有用功
由可得，拉力所做的总功
额外功为
不计空气阻力，由可得，货物在运动过程中受到斜面的摩擦力
9． 左 顺时针转动 仍能
【详解】（1）[1]由图甲知，此时杠杆左高右低，需将平衡螺母向左调节，如果出现左低右高，平衡螺母需向右调节。
（2）[2]设杠杆一格长为L，每个钩码重G，此时杠杆左侧三个钩码重力为3G，力臂为2L，右侧两个钩码，重力为2G，力臂为3L，杠杆满足平衡条件
在杠杆左右两边钩码下同时增加一个相同的钩码，根据杠杆的平衡条件：左边为
右边为
右边的乘积大于左边的乘积，杠杆右端下沉，左端上升，即沿顺时针方向转动。
（3）[3]由图丙知，A、B两点在同一竖直方向上，钩码挂在A点和B点时重力的方向始终是和A、B所在的直线重合，力臂是O点到力的作用线的距离，两种情况下力臂相同，力臂均是OA，仍然满足杠杆的平衡条件
故杠杆仍能保持平衡。
10． 平衡 便于从杠杆上直接得出力臂大小 左端下沉
【详解】（1）[1]杠杆平衡状态是指杠杆静止状态或杠杆匀速转动状态，图中杠杆处于静止状态，因而该杠杆处于平衡状态。
（2）[2]为了从杠杆上直接得出力臂大小，挂钩码前应先调节杠杆在水平位置平衡。
（3）[3]设杠杆一格长为L，若A、B两点的钩码同时向远离支点O方向移动一小格，则左侧力和力臂的乘积
3G×3L=9GL
右侧力和力臂的乘积
2G×4L=8GL
因为
9GL>8GL
杠杆不能平衡，左端下沉。
11．（1） ；（2）0.25W
【详解】解：（1）O为支点，沿力F的方向作出力的作用线，过O点作力F作用线的垂线段即力臂，如图所示：
（2）
如图所示，木棒从竖直位置，匀速拉开θ＝60°的过程，重心从A点移动到B点，则重心向上移动的距离为
由于转轴处摩擦不计，所以拉力做的功等于克服重力做的功，所以拉力F所做的功为
W＝Gh＝mgh＝1kg×10N/kg×＝2.5J
则拉力F的功率为
答：（1）见解答图；
（2）拉力F的功率为0.25W。
12．（1）1200J；（2）80%；（3）100N
【详解】解：（1）此过程所做有用功
W有=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J
（2）所做总功
W总=Fs=500N×3m=1500J
机械效率
（3）此过程所做额外功
W额=W总-W有=1500J-1200J=300J
由W额=fs变形得，摩擦力
答：（1）工人推箱子做的有用功为1200J；
（2）斜面的机械效率为80%；
（3）箱子受到的摩擦力为100N。
13．（1）2400J；（2）2000W；（3）400N
【详解】解：（1）由图乙知0~2s的拉力F1为300N，由图甲知道，有两段绳子承担物重，即n=2，由图丙知道，0~2s物体移动的距离为
h1=4m
0~2s卷扬机所做的功为
W1=F1s1=F1nh1=300N×2×4m=2400J
（2）由乙知道，2~4s的拉力F2为250N，由图丙知道，2~4s物体移动的距离为
h2=12m-4m=8m
2~4s卷扬机所做的功为
W2=F2s2=F2×nh2=250N×2×8m=4000J
假设卷扬机将电能全部转化为机械能，卷扬机的电功率为
（3）2~4s，由知道，重物的重力为
答：（1）0~2s卷扬机所做的功是2400J；
（2）2~4s卷扬机两端电压220V，假设卷扬机将电能全部转化为机械能，则卷扬机的电功率为2000W；
（3）2~4s，提升重物G过程，滑轮组机械效率为80%，则重物的重力为400N。
14．（1）5J；（2）1.25W
【详解】解：（1）拉力所做的有用功为
（2）拉力所做的总功为
拉力做功的功率为
答：（1）拉力所做的有用功为5J；
（2）拉力做功的功率为。
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精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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