专题17简单机械解析版

1、专题17简单机械命题热点透视：近年来本专题的命题热点主要集中在考查以下几个方面（1）杠杆的五要素及分类；（2）杠杆作图；（3）有关杠杆平衡条件的计算及应用；（4）滑轮及滑轮组；（5）机械效率的测量及相关计算；（6）有关功、功率的综合计算题。本专题精选全国中考典型题型，通过考点深度详解、典例精讲、拔高集训，旨在让同学 们能够系统地掌握解题规律、方法及技巧，帮助同学们轻松攻克解题难关，复习做到有的放矢，胸有成竹， 对中考信心十足，轻松斩获高分！考点深度详解一、杠杆1杠杆（1）杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。（2）杠杆的五要素：支点：杠杆绕着转动的固定点（0）；动力：使杠杆转动的力

2、（F"；阻力：阻碍杠杆转动的力（F2）；动力臂：从支点到动力作用线的距离（11）；阻力臂：从支点到阻力作用线的距离 （12）。2杠杆的平衡条件（1）杠杆的平衡：当有两个力或几个力作用在杠杆上时，杠杆能保持静止或匀速转动，则我们说杠杆平衡。 杠杆平衡的条件： 动力 禅力臂=阻力 利力臂，即：F1l1=F2l2（3）在探究杠杆的平衡条件实验中，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响，此时杠杆自重的力臂为 0；给杠杆两端挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小；实验中要

3、多次试验的目的是获取多组实验数据归纳出物理规律。3杠杆的应用（1）省力杠杆：动力臂大于阻力臂的杠杆，省力但费距离。（2）费力杠杆：动力臂小于阻力臂的杠杆，费力但省距离。（3）等臂杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，既不省力也不费力。二、滑轮1定滑轮（1）实质：是一个等臂杠杆。支点是转动轴，动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。(2) 特点：不能省力，但可以改变动力的方向。2动滑轮(1) 实质：是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点，动力臂 是滑轮的直径，阻力臂是滑轮的半径。特点：能省一半的力，但不能改变动力的方向，且多费一倍的距离。3滑轮组(1) 连接：两种方式，绳子

4、可以先从定滑轮绕起，也可以先从动滑轮绕起。作用：既可以省力又可以改变动力的方向，但是费距离。(3) 省力情况：由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数：动奇定偶”。G g拉力F晋，绳子自由端移动的距离 s=nh,其中n是绳子的段数，h是物体移动的高度。4轮轴和斜面F2,(1) 轮轴：实质是可以连续旋转的杠杆，是一种省力机械。轮和轴的中心是支点，作用在轴上的力是阻力作用在轮上的力是动力Fi，轴半径r,轮半径R，则有FiR=F2r，因为R>r，所以Fi<F2。(2) 斜面：是一种省力机械。斜面的坡度越小，省力越多。三、机械效率1、 有用功一一W有用：使用机械时，对人们有用的功叫有用

5、功。也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时，W有用=Gh。2、额外功W额夕卜(1) 使用机械时，对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。(2) 额外功的主要来源：提升物体时，克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。克服机械的摩擦所做的功。3、总功W总：(1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功，它等于有用功和额外功的总和。即：W总=W有用+ W额外。若人对机械的动力为 F，则：W总=F?s4、 机械效率n(1)定义：有用功与总功的比值叫机械效率。公式：n = W有用/ W总。(3) 机械效率总是小于1。（4）提高机械效率的方法：改进结构，使它更合理、更轻巧；经常保养，使机械

6、处于良好的状态（3）功率与机械效率的区别： 二者是两个不同的概念：功率表示物体做功的快慢；机械效率表示机械做功的效率。 它们之间的物理意义不同，也没有直接的联系，功率大的机械效率不一定大，机械效率高的机械，功率 也不一定大。典例精讲典例1.（ 2019浙江嘉兴）为便于研究，某健身器材中训练拉力部分的机械结构可简化为如图所示的滑轮组。 若不计摩擦，下列有关分析正确的是（）24A. 两个滑轮在装置中起的作用相同B. 拉力移动的距离与配重上升的距离相同C. 沿方向1与2匀速拉动配重，所用的力大小相等D. 将配重提升相同高度，用该装置与直接提升所做的功相等【答案】A【解析】考点：滑轮组绳子拉力的计算，

7、滑轮组及其工作特点，功的大小比较分析：（1 ）定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二 倍的杠杆，省力但要费距离；（2）滑轮组距离关系：s=nh ；（3）绳子最后绕过的是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，沿方向1与2匀速拉动配重，动力臂都等于定滑轮的半径，所以两次的拉力相等；（4 ）总功等于有用功加上额外功。解答：A. 由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，动滑轮能够省力，但不能改变力的方向；定滑轮不 能省力，可以改变力的方向，故A错误；B错误;B. 该滑轮组中n=2,由s=2h可知，拉力移动距离等于配重上升高度的二倍，故C. 如图所示，绳子

8、最后绕过的是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，沿方向 1与2匀速拉动配重，动力臂都等于定滑轮的半径，所以两次的拉力相等，若不计摩擦，均等于（G+G动）/2，故C正确；D. 直接提升配重做的功是有用功，用该装置将配重提升相同高度还要对动滑轮做功，即用该装置所做的功（总功）大于有用功，故D错误。故选C。典例2.（ 2019山西省卷）汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8t;前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为9t。国家规定两轴货车限载车

9、货总重18t，请你通过计算分析该货车是否超载。【答案】该货车不超载【解析】考点：杠杆的平衡条件分析： 分别以汽车前轮和后轮为支点建立杠杆模型，根据杠杆的平衡条件得出等式，联立等式即可求出车受到的 重力，然后与汽车的自身和载重相比较即可得出答案。解答:以汽车前轮为支点建立杠杆模型，示意图如图甲，甲乙根据杠杆平衡条件得：F后L=GL1 以汽车后轮为支点建立杠杆模型，示意图如图乙，根据杠杆平衡条件得：F前L=GL2由两式可得：G=F 前+F 后=（8 x 103kg+9 x 103kg） x 10N/kg<18 x 103kg x 10N/kg ,所以，该货车不超载。故答案为：该货车不超载。拔

10、高集考查点1杠杆的五要素及分类1. （2019湖北黄冈）在工厂车间，工人先将金属杆一端的空心吸盘（如图）按压在半成品玻璃上固定，再在A处用力，使玻璃刀在玻璃上绕转轴转动一周，圆形玻璃制品就成型了。下列分析正确的是（）A. 吸盘被按压后即可固定，是由于吸盘受到大气压作用B. 玻璃刀口做得锋利是为了增大对玻璃的压力C. 玻璃刀绕转轴转动时，没有受到玻璃施加的摩擦力D. 玻璃刀绕转轴转动时，金属杆始终是一个等臂杠杆【答案】A【解析】A.吸盘被按压后，吸盘内的气体被压出，在大气压的作用下，吸盘被固定在玻璃上，故A正确B.玻璃刀口做得锋利是通过减小受力面积来增大压强的，故B错误；C.玻璃刀绕转轴转动时，

11、玻璃刀与玻璃表面相互挤压，且两者有相对运动，所以玻璃刀在玻璃表面上滑动时受到滑动摩擦力的作用，故C错误；D.玻璃刀绕转轴转动时，是一个轮轴，它属于省力杠杆，故D错误。故选A。2. （ 2019云南省卷）如图所示的简单机械，属于省力杠杆的是（）B .撬棒A 吊车吊臂D .钓鱼竿C 筷子【答案】B【解析】A、吊车吊臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误；B、撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B正确；C、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C错误；D、钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。故D错误。3. （2019北京市）如图所示的用具中，在

12、使用时属于费力杠杆的是（）A 筷子C .撬棒D .核桃夹【答案】A【解析】A、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。4. （ 2019湖北孝感）如图所示是建筑工地上的起重机示意图，B是配重。起重机工作时，在钢索吊起货物加）速上升的过程中，下列说法正确的是（A. 钢索对货物的拉力等于货物的重力B. 货物加速上升过程中没有惯性C. 货物的动能转化为它的重力势能D. 配重是为了防止起重机翻倒，利用了杠杆原理【答案】D【解析】A.货

13、物加速上升运动状态改变，此时受力不平衡，拉力大于重力，故A错误；B切物体都具有惯性，故B错误；C.货物加速上升速度变大，质量不变，动能变大，同时高度增加，重力势能增加，因此 不是货物的动能转化为它的重力势能，故C错误；D.如图所示O为支点，右侧力臂明显长于左侧力臂，为使杠杆平衡，就要在左侧增加配重防止起重机翻倒，利用了杠杆原理的知识，故D正确。考查点2杠杆作图5. （2019江苏常州）杠杆OAB可绕O点自由转动，为使杠杆在如图所示位置保持平衡，请画出施加于 B点 的最小动力F（保留作图痕迹）。【答案】3【解析】由杠杆平衡条件 F1L仁F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越

14、小；图中 支点在0点，因此0B作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，如下图所示：56. （2019内蒙古鄂尔多斯）如图轻杆（不计杠杆重力），0为支点，物重为30N , 0A : AB = 1: 2，在竖直A 该杠杆与镊子类型相同B .图甲位置时，拉力大小为 15NC 图甲位置时，若仅增加物重，则拉力的变化量与物重的变化量之比为3: 1D 如图乙保持拉力方向不变，将轻杆匀速提到虚线位置，拉力不变【答案】D【解析】A、根据图示可知，动力臂大于阻力臂，因此为省力杠杆；而镊子使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，因此它们的类型不同，故A错误；B、已知物重为30N , 0A : AB = 1 : 2

15、 ;由杠杆平衡条件可得：FXOB = GXOA，解得：F= GXOA/OB = GXOA/（OA+AB） = 30NX1心+2） = 10N,故 B 错误；C、图甲位置时， 若仅增加物重，则（F+ F） XOB =（ G+ G） XDA，显然拉力的变化量与物重的变化量之比不等于OA与OB的比值，故C错误；D、保持拉力方向不变，将轻杆匀速提到虚线位置，其力臂如图所示:FOB'为动力臂，0A'为阻力臂，阻力不变为 G,因为 OA As OB B,所以0A' : OB'= OA : OB = 1 : 3 由杠杆平衡条件可知， F ' X OGX OA , F

16、= GXOA '/OB '= 30NX1/3 = 10N ;由此可知保持拉力方向不变，轻 杆匀速提到虚线位置，拉力不变。故选 D。7. （2019四川达州）轻质杠杆 OABC能够绕O点转动，已知 OA = BC = 20cm , AB = 30cm，在B点用细线悬挂重为100N的物体G,为了使杠杆在如图所示的位置平衡，请在杠杆上作出所施加最小动力的图示（不要求写出计算过程）。【答案】如图所示:【解析】根据杠杆的平衡条件，要使力最小，则动力臂应最长，即连接OC为最长的力臂，力的方向与OC垂直且向上，根据勾股定理和全等三角形定理可得，动力臂OC = 50cm，故根据杠杆平衡条件可得

17、：FiXOC=GXOA，代入数值可得：Fl X50cm = 100NX20cm，解得Fi= 40N，选取标度为20N，过C点作出最小动力， 使线段长度为标度的 2倍。8. （2019山东威海）如图是一种活塞式抽水机的示意图。其中手柄AOB是一个杠杆，杠杆在动力Fi的作用下绕O点匀速转动，请在图中画出杠杆在B点受到阻力的示意图和 F1的力臂。【答案】如图所示:【解析】由图知，此时向上提起杠杆的左端，杠杆会绕0点顺时针转动，则 B点会受到下面连杆向上的支持力，即阻力的方向竖直向上，过B点作竖直向上的阻力 F2；反向延长力Fi画出力的作用线，过支点 0作动力作用线的垂线段，即动力臂 Li。考查点3有

18、关杠杆平衡条件的计算及应用9. （ 2019黑龙江哈尔滨）质地均匀杠杆，每个钩码重0.5N，下列操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是（杠杆上有等间隔的刻度）（）C.-fi 1 I t I no+=【答案】【解析】On-fm I i I I * I IAC、由图知动力和阻力使得杠杆转动的方向相同，故AC错误；B、左边悬挂2个钩码时，若个钩码重0.5N，杠杆上一格长 L,弹簧秤的示数为 1.5N , 0.5NX 2X 4L 1.5NX51故杠杆不平衡，故 C错误;D、由边悬挂2个钩码时，若一个钩码重 0.5N，杠杆上一格长L,弹簧秤的示数为2N , 0.5N >2 0L = 2NX3L ,F2

19、= 10N，阻故杠杆平衡。故 D正确。10. （2019山东青岛）如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，杠杆平衡时，钩码对杠杆的阻力 力臂12 = 20cm,测力计示数 Fi= 25N，则动力臂li为（ ）A. 15cmB. 8cmC. 50cmD. 80cm【答案】B【解析】根据杠杆的平衡条件FiLi= F2L2得动力臂：Li= F2L2/Fi=10Nx0.2m/25N=0.08m=8cm。故B正确。11. （20i9辽宁沈阳）如图所示，用一个直杆把飞机机翼模型固定在轻质杠杆上，直杆始终与杠杆垂直。用同一弹簧测力计在 a、b、c几种不同情形下拉杠杆， 使杠杆始终在水平位置平衡。下列说法中正确的是

20、（）A .测力计在a位置时的示数比模型和直杆的总重大B .测力计从a位置转到b位置后，比a位置的示数小C .测力计从a位置移至c位置后，比a位置的示数大D .测力计在c位置时，对模型水平向右吹风，示数变大【答案】A【解析】由题可知，阻力等于模型和直杆的总重G,由于直杆始终与杠杆垂直，所以阻力臂L2始终不变，ABC、由图可知，用同一弹簧测力计在a、b、c几种不同情形下拉杠杆 A时，其力臂分别为 La、Lb、Lc,如图所示：ho由图可知：Lc> La> Lb,由杠杆原理可知 GXL2= FXL可知，F= GL2/L ,即卩L越大，F越小，可得：Fb> Fa> Fc,故A正确

21、，BC均不 正确；D、测力计在c位置时，对模型水平向右吹风，模型上方的流速比下方大，流速大的地方压强小，可知阻力减小，由题可知，阻力臂与动力臂不变，由杠杆原理可得动力变小，即测力计示数变小，故D不正确。故选A。12. （2019重庆市B）如图所示，在探究杠杆平衡条件”实验中，弹弹簧测力计从位置 A逆时针转到位置 B,杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将（B.变小A.变大C.不变D.不能确定【答案】A【解析】由杠杆平衡条件 Fi淞i =F2老2知道，当弹簧测力计从位置 A逆时针转到位置 B，且使杠杆仍在水 平位置平衡时，阻力和阻力臂不变，动力臂变小了，所以动力变大。故选A。考查点4滑轮及滑

22、轮组13. （2019湖北孝感）如图所示，用相同的滑轮组装成甲、乙滑轮组，分别将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，不计绳重和摩擦，则（）A.甲、乙的拉力之比是3:2B甲、乙绳的自由端速度之比是1:1C.甲、乙拉力的功率之比是3:2D.甲、乙机械效率之比是1:1【答案】AD【解析】A.由图像可知甲中绳子股数n 甲=2，乙中绳子股数n乙=3,拉起相同的重物，因此甲的拉力大小为 F甲=（G+G动）/2，乙拉力的大小为 F乙=（G+G动）/3，则甲、乙的拉力之比是3： 2，故A正确；B.物体上升的速度相同，由滑轮组特点可知，甲绳的自由端速度V甲=2V乙，乙绳的自由端速度 V乙=3V甲，则甲、乙绳的

23、自由端速度之比是 2:3，故B错误；C.由选项AB可知甲乙拉力值比为 3:2，绳的自由端速度之比是 2:3，根据 公式 P=FV 可知甲、乙拉力的功率之比是 1:1 , 故 C错误；D.由公式GhGhFs 1Fs丄G G动nh nGG G动 可知机械效率只与物重和动滑轮重有关，甲乙两组中，物重相等，动滑轮重相等，因此机械效率之比是1:1，故D正确。故选AD。14. （2019江苏盐城）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做（）A 省力，不改变施力的方向B 不省力，改变施力的方向C .既省力，也改变施力的方向D 既不省力，也不改变施力的方向【答案】A【解析】动滑轮的实质是动力臂为阻力臂2倍的

24、杠杆，使用动滑轮时能省力，但不能改变施力的方向，故A正确、BCD错误。故选A。15. （2019江苏南通）如图所示，用滑轮组将重为12N的物体匀速提升0.2m，作用在绳端的拉力F为5N,不计绳重和摩擦利用以上信息不能求解的物理量是（）B.动滑轮的重力D.滑轮组的机械效率A.拉力的功率C.滑轮组的额外功【答案】A【解析】A 题中给出了拉力的大小和物体提升的距离，可以得出拉力做的功，由于没有给出时间，故不能计算出拉力的功率大小，故A符合题意；BCD 题中给出了物体的重力、绳子自由端的拉力、物体提高的距离，可以求有用功、总功，从而可求额外功，故可计算出动滑轮的重力，也可以求出滑轮组的机械效率，故BC

25、D不符合题意。故选 A。16. （2019江西省卷）如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态（不计机械自重和摩擦）,拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是（）A.F2<F3=F4<F1C.F4=F2<Fi<F3BF2<F4<F1<F3DF4<F2<F3<F1【答案】B【解析】不计机械自重和摩擦。由第一个图可知丄1=L2,由杠杆平衡条件可得 F1=G ;由第二个图可知，使用的滑轮组n=3,F2=G/3 ;由第三个图可知，使用动滑轮，动力作用在轴上,F3=2G ;由第四个图可知，使用的斜面 hL=sin30。=1/2,因为

26、FL=Gh,所以 F4=G/2。可见 F2<F4<F1<F3。故选 B。考查点5机械效率的测量及相关计算B点，过程绳的拉力对甲做的功为Wab ；用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿面从C点匀速拉至B等高的D点，在此过程中的拉力对乙做的功为Wcd，斜面的机械效率为17. （ 2019广东广州）如图所示，把重为 G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至WabWcdGHWcd WabGHWcd WabWcdB.-Wab【答案】A【解析】根据机械效率的计算公式n=W有用/W总，得用斜面拉物体乙时所做的有用功为W有用=GH，由题意知，Wab=GH，故得 W有用=Wab ;用斜面拉物体乙时所做

27、的总功为W =Wcd，故得斜面的机械效率为n=W有用/W总=Wab/Wcd，故A正确。18. （2019湖南邵阳）某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下: 用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。 按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。 匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s,将这三个量填入表格。 算出有用功 W有，总功W总，机械效率 n 改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。请根据实验过程和实验记录，思考并回答：(1) 在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s,你认为s应该为m。(2) 根据表

28、中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为 。(3) 根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为 N .(绳重和摩擦忽略不计)(4 )分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率(选填越大”越小”或不变”【答案】(1) 0.6 ; (2) 75%; (3) 0.3; (4)越大【解析】(1)绳子的有效段数为 3,根据s= nh，在第一次实验中，绳端移动的距离s= 3>0.2m = 0.6m ; (2)根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为：n= 75%; (3)不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：F=0.3N。结合第一次实验的数据可得，所用动滑轮的重：

29、G动=3F- G= 3X0.3N - 0.6N = 0.3N ; (4)纵向分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率越大。故答案为：(1) 0.6 ; (2) 75%; ( 3) 0.3; (4)越大考查点6有关功、功率的综合计算题19. (2019浙江杭州)如图甲，有一轻质杆，左右各挂由同种金属制成、质量分别为mi和m2 (mi>m2)的实心物块后恰好水平平衡。OoIw M.斗 卜 = =乙(1)求左右悬挂点到支点 O的距离L1与L2之比。(2 )将两物分别浸没于水中(如图乙)，杆将会(选填左端下降”“端下降 或仍然平衡”)，试通过推导说明。【答案】(1)左右悬挂点到支点 O的距离L1与L2之比为m2： m1； (2)仍然平衡【解析】(1)轻质杆左右各挂物块后， 根据杠杆的平衡条件 F1L1 = F2L2可得：G1L1= G2L2,即：m1gL 1= m2gL2, 所以，L1/L2= m2/m