2021中考物理专题复习：简单机械(含答案)

2021中考物理专题复习：简单机械一、选择题1.用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与摩擦)，则()A.η甲＝η乙，W甲＝W乙B.η甲>η乙，W甲>W乙C.η甲<η乙，W甲<W乙D.η甲>η乙，W甲<W乙2.如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列有关说法正确的是 ()A.刀刃很薄，可以增大压力B.铡刀实质上是一种费力杠杆C.甘蔗放在a点比b点更易被切断D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力3.一辆东风牌汽车发动机功率为160kW，运送5t的货物，以4m/s的速度沿30°角的斜坡匀速到达坡顶，已知斜坡长60m(g＝10N/kg)，则下列说法错误的是()A.汽车从斜坡底端到达坡顶的时间是15sB.汽车上坡时的牵引力是4×104NC.汽车上坡时受到的摩擦力为1.5×104ND.汽车运送货物的机械效率是50%4.如图所示，利用滑轮组在2s内将重400N的物体匀速提升了1m，所用拉力F为150N。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是()A.绳子自由端移动的速度为2m/sB.动滑轮的总重为100NC.滑轮组的机械效率为83.3%D.提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小5.【多选】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、乙的机械效率之比是1∶16.用一个动滑轮和一个定滑轮先后组成如图甲、乙所示的滑轮组，分别用它们将同一重物匀速提升相同的高度(忽略绳重和摩擦)．下列说法正确的是()A.甲滑轮组提起物体的力大B.甲滑轮组提起物体做的有用功多C.甲滑轮组提起物体做的总功少D.甲滑轮组的机械效率高7.如图所示，甲、乙两个滑轮组，其中每个滑轮的质量都相同，分别用拉力F1、F2将重物G1、G2提升相同高度，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是()A.若G1=G2，则拉力F1、F2做的总功相同B.若G1=G2，则拉力F2做的有用功多C.若G1>G2，则甲的机械效率大于乙的机械效率D.若G1>G2，则甲、乙两个滑轮组的机械效率相等8.如图所示，斜面长20m、高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力，在20s内把重60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m。在此过程中()A.斜面的机械效率是66.7%B.斜面的机械效率是75%C.该同学对物体做功的功率是10WD.该同学对物体做功的功率是30W9.为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，某同学设计了如图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)。下列计算结果正确的是 ()A.1~2s内，拉力F做的功是187.5JB.0~1s内，地面对物体的支持力是10NC.2~3s内，拉力F的功率是100WD.2~3s内，滑轮组的机械效率是62.5%10.(多选)建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置分三次运送，第一次运1块，第二次运2块，第三次运3块，每次运送时，砖都匀速上升，绳重及摩擦均忽略不计，这三次拉力依次为F1、F2、F3，效率为η1，η2，η3，则()A.F1＋F2＝F3B.F1＋F2＞F3C.η1＋η2＝η3D.η1＜η2＜η3二、填空题11.如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA＝eq\f(1,4)OC，B为OC的中点，在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，这里的木棒是一种简单机械，称为________，提升该物体做的有用功是________J，木棒重为________N(不计摩擦)．12.如图所示，轻质杠杆OB的重力忽略不计，OB=3OA，物体G的重力为150N。若要使物体G对水平地面的压力为零且轻杠OB仍能处于如图所示的水平位置，则需要在B端施加的拉力F=N。

13.如图斜面长6m，高1.5m，工人用沿斜面向上500N的力，以1.5m/s的速度把重1600N的箱子匀速推到车上，则推力的功率是________W，该斜面机械效率是________%.14.如图所示，工人用滑轮组将重为600N的建筑材料以0.3m/s的速度匀速竖直提升。人对绳子自由端的拉力F=375N，滑轮组的机械效率为，拉力F的功率为W。

15.如图所示，一轻质杠杆水平支在支架上，OA=20cm，G1是棱长为5cm的正方体，G2重为20N。当OC=10cm时，绳子的拉力为N，此时G1对地面的压强为2×104Pa。现用一水平拉力使G2以5cm/s的速度向右做匀速直线运动，经过s后，可使G1对地面的压力恰好为零。(OB长度足够长)

16.如图所示，分别利用甲、乙两个不同的滑轮组竖直匀速提升A、B两个物体，使它们均升高0.2m，测得A、B所受重力为GA＝4.5N，GB＝9N．甲滑轮组中弹簧测力计的示数FA＝2N．则甲滑轮组的机械效率为________．若两滑轮组的机械效率相同，则乙滑轮组中弹簧测力计的示数FB＝________N(不计绳重和摩擦)．三、解答题17.[改变物体运动方向]如图所示，物体E的质量为60kg，在绳子自由端拉力F＝50N的拉力下，物体E以0.1m/s的速度做匀速直线运动，动滑轮自重10N，求：(1)物体E所受的摩擦力？(2)1min内物体E克服摩擦力所做的功？

18.如图所示，用滑轮组匀速提起重1000N的物体，使物体上升10m，所用拉力为400N，绳重和摩擦均忽略不计。(1)求滑轮组的机械效率。(2)若用此装置匀速提起1200N的重物，求此时拉力的大小。

19.[涉及浮力问题]如图所示，打捞重为400N的物体C，当物体C完全浸没在水中时，绳子自由端的拉力F＝20N，求：(1)物体C此时的浮力？(2)物体C的体积和密度？(3)匀速打捞可分为3个阶段：①物体C处于浸没状态时，向上运动；②物体C上表面刚露出水面到下表面完全离开水面；③物体C离开水面升空的过程．在这三个过程中，绳子自由端的拉力F如何变化(忽略水对物体的阻力)？第三阶段时滑轮组的机械效率？

20.我市经济建设中用到大量机械设备，某种起重机结构如图所示，起重机的吊臂OAB可以看作杠杆，吊臂前端用钢绳连着动滑轮，立柱CA竖直，OB∶OA＝6∶1.用该起重机将浸没在水中的长方体石墩提出，放在水平地面上．石墩质量为1.5×104kg、底面积为3m2、高为2m(g取10N/kg,ρ水＝1.0×103kg/m3)．(1)浸没在水中的石墩(石墩的底部未浸入淤泥中)，受到浮力是多少？(2)石墩放在水平地面上时，起重机未对石墩施力，则石墩对地面的压强是多少？(3)石墩完全离开水面被提升的过程中，测得每根钢绳的拉力为1.0×105N，此时动滑轮的机械效率是多少？(4)当石墩被提起且仍浸没在水中时，若忽略动滑轮、钢绳和吊臂的重力及各种摩擦，起重机立柱CA对吊臂A点竖直向上的作用力是多少？

2021中考物理专题复习：简单机械-答案一、选择题1.【答案】A【解析】钩码的重力G相同，钩码上升的高度相同，据W有＝Gh可知，所做的有用功相同；此时对动滑轮做的功是额外功，不计绳子和摩擦，动滑轮相同，即额外功相同，即W额是相同的，所以W总是相同的，故拉力做的功相同，即W甲＝W乙，机械效率η＝eq\f(W有,W总)×100%，故也是相同的，即η甲＝η乙．故选A.2.【答案】C[解析]刀刃很薄则减小了受力面积，从而增大了压强，故A错误;由图可知，铡刀的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B错误;甘蔗放在a点比在b点时阻力臂小，阻力和动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，甘蔗放在a点比在b点时更省力，更易被切断，故C正确;由图知F2的动力臂大于F1的动力臂，因此沿F2方向更省力，故D错误。3.【答案】D【解析】汽车到达坡顶的时间t＝eq\f(s,v)＝eq\f(60m,4m/s)＝15s，A选项正确，不符合题意；汽车上坡时的牵引力F＝eq\f(P,v)＝eq\f(160×103W,4m/s)＝4×104N，B选项正确，不符合题意；汽车上坡做的总功W总＝Fs＝4×104N×60m＝2.4×106J,有用功W有＝Gh＝5×103kg×10N/kg×60m×eq\f(1,2)＝1.5×106J，额外功W额＝W总－W有＝2.4×106J－1.5×106J＝9×105J，摩擦力为f＝eq\f(W额,s)＝eq\f(9×105J,60m)＝1.5×104N，C选项正确，不符合题意；机械效率为η＝eq\f(W有,W总)×100%＝eq\f(1.5×106J,2.4×106J)×100%＝62.5%，D选项错误，符合题意．故选D.4.【答案】A[解析]由图知，滑轮组承担对物体拉力的绳子段数n=4，绳子自由端移动距离s=nh=4×1m=4m，速度v=st=4m2s=2m/s，A正确;由F=1n(G+G动)可得，动滑轮总重为G动=nF-G=4×150N-400N=200N，B错误;滑轮组机械效率η=W有W总=W有W额5.【答案】AD[解析]不计绳重及摩擦，拉力F=1n(G物+G轮)，由图知，n甲=2，n乙=3，所以甲、乙绳端的拉力分别为F1=12(G物+G轮)，F2=13(G物+G轮)，则甲、乙拉力之比F1∶F2=12(G物+G轮)∶13(G物+G轮)=3∶2，故A正确。将同一重物在相等的时间内提升相同的高度，则提升物体的速度相同，则甲、乙绳的自由端速度分别为v甲=2v，v乙=3v，所以，甲、乙绳的自由端速度之比v甲∶v乙=2v∶3v=2∶3，故B错误。由P=Wt=Fst=Fv可得，甲、乙拉力的功率之比P甲∶P乙=F1v甲F2v乙=3×22×3=1∶1，故C错误。不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由W额6.【答案】A【解析】因为忽略绳重的摩擦，所以拉力F＝eq\f(1,n)(G＋G动)，图甲n＝2、图乙n＝3，同一重物，同一动滑轮，所以甲滑轮组提起物体的力大，故A正确；物重相同，提升的高度相同，W＝Gh，则两滑轮组提起物体做的有用功相同，故B错误；克服动滑轮做的额外功相同，则两滑轮组做的总功相同，故C错误；有用功相同，总功相同，则机械效率相同，故D错误．故选A.7.【答案】C[解析]若G1=G2，且重物被匀速提升的高度相同，由W有=Gh可知，有用功相同，不计绳重及摩擦，则额外功是克服动滑轮自重做的功，即W额=G动h，因每个滑轮质量都相等，提升的高度相同，但乙装置有2个动滑轮，故乙做的额外功多，而W总=W有+W额，所以总功不相同，即F1、F2做的功不相等，故A、B错误。不考虑绳重、摩擦，则滑轮组的机械效率η甲=W有甲W总甲=G1hG1h+G动h=G1G1+G动，η乙=W有乙W8.【答案】B[解析]由题知，斜面长20m、高10m，则物体沿斜面向上匀速运动s=10m时，由几何关系可知物体升高h=5m。拉力F做的总功W总=Fs=40N×10m=400J;拉力做的有用功W有=Gh=60N×5m=300J;斜面的机械效率η=W有W总=300J9.【答案】A[解析]滑轮组绳子的股数n=3，则拉力F移动的距离s=3h，速度v绳=3v。在1~2s内，拉力F2=50N，物体上升高度h2=1.25m，拉力的作用点下降的距离为s2=3h2=3×1.25m=3.75m，拉力做的功W=F2s2=50N×3.75m=187.5J，故A正确。由题图乙可知，在0~1s内，拉力F1=30N，由图丙可知，此时物体的运动速度为0，处于静止状态。物体受重力G、绳子向上的拉力F'和地面对物体的支持力，则支持力F支=G-F'=G-(3F1-G动)=100N-3×30N+G动=G动+10N≠10N，故B错误。由图丙可知，在2~3s内，重物做匀速运动，v3=2.5m/s，拉力F3=40N，绳子自由端移动速度v绳'=3v3=3×2.5m/s=7.5m/s，拉力的功率P总=F3v绳'=40N×7.5m/s=300W，故C错误。在2~3s内，滑轮组机械效率η=W有W总=Gh3F310.【答案】BD【解析】根据题图可知，绳子段数为n＝2，在绳重及摩擦均忽略不计的情况下，三次拉力分别为F1＝eq\f(1,2)(G0＋G动)(G0表示一块砖的重力)，F2＝eq\f(1,2)×(2G0＋G动)＝G0＋eq\f(1,2)G动，F3＝eq\f(1,2)×(3G0＋G动)＝eq\f(3,2)G0＋eq\f(1,2)G动，所以F1＋F2＝eq\f(1,2)(G0＋G动)＋G0＋eq\f(1,2)G动＝eq\f(3,2)G0＋G动>eq\f(3,2)G0＋eq\f(1,2)G动＝F3,A项错误、B项正确．第一种情况下，滑轮组的机械效率可以表示为η1＝eq\f(W有用,W总)×100%＝eq\f(G0h,G0h＋G动h)×100%同样的道理，第二种情况下，滑轮组的机械效率可以表示为η2＝eq\f(2G0h,2G0h＋G动h)×100%，第三种情况下，滑轮组的机械效率可以表示为η3＝eq\f(3G0h,3G0h＋G动h)，显然可以看出，有用功在总功中所占的比例越来越大，所以机械效率是越来越高，即η1<η2<η3，D项正确；另外，η1＋η2＝eq\f(G0h,G0h＋G动h)×100%＋eq\f(2G0h,2G0h＋G动h)×100%≠eq\f(3G0h,3G0h＋G动h)×100%,C项错误．故选BD.二、填空题11.【答案】杠杆3610【解析】本题考查杠杆平衡条件、功和机械效率的计算．由图可知，木棒OC在力的作用下可绕固定点O转动，因而是杠杆；提升物体做的有用功W有用＝Gh＝180N×0.2m＝36J；将物体匀速提升0.2m时，木棒的重心B上升的高度为0.4m；克服木棒重力做的功为额外功，W总＝eq\f(W有用,η)＝eq\f(36J,90%)＝40J，则W额外＝G0h0＝W总－W有用＝40J－36J＝4J，故G0＝eq\f(W额外,h0)＝eq\f(40J,0.4m)＝10N.12.【答案】50[解析]因为物体G对水平地面的压力为零，所以A点受到的拉力FA=G=150N。根据杠杆的平衡条件可得FA×OA=F×OB，即150N×OA=F×3OA，解得F=50N。13.【答案】75080【解析】推力的功率为P＝Fv＝500N×1.5m/s＝750W；推力做的总功为W总＝Fs＝500N×6m＝3000J，克服箱子的重力做的有用功为W有＝Gh＝1600N×1.5m＝2400J，则该斜面的机械效率为η＝eq\f(W有,W总)×100%＝eq\f(2400J,3000J)×100%＝80%.14.【答案】80%225[解析]由图知n=2，拉力端移动距离s=2h，滑轮组的机械效率η=W有W总=GhFs=GhF×2h=G2F=600N375N×215.【答案】1010[解析]物体G2在C点时，由杠杆平衡条件得FA×OA=G2×OC，即FA×20cm=20N×10cm，解得FA=10N;正方体与地面的接触面积S=5cm×5cm=25cm2=0.0025m2;由p=FS得，物体G1对地面的压力F=pS=2×104Pa×0.0025m2=50N，由于物体G1对地面的压力与地面对物体G1的支持力是一对相互作用力，则地面对物体G1的支持力F'=F=50N，G1受竖直向下的重力G1、地面的支持力F'、绳子的拉力FA的作用而处于平衡状态，则物体G1的重力G1=FA+F'=10N+50N=60N。当G1对地面的压力为0时，杠杆在A点受到的拉力FA'=G1=60N，设G2位于D点，由杠杆平衡条件得FA'×OA=G2×OD，即60N×20cm=20N×OD，解得OD=60cm，G2运动的路程s=OD-OC=60cm-10cm=50cm，G2运动的时间t=sv=16.【答案】75%4【解析】用滑轮组提升重物时，克服物体重力所做的功是有用功，则W有＝Gh，拉力F所做的功是总功，即W总＝Fs，甲滑轮组中有三股绳承担物重，则s＝3h，则甲滑轮组的机械效率为η甲＝eq\f(GAh,FAs)×100%＝eq\f(4.5N×0.2m,2N×3×0.2m)×100%＝75%；依题意可知，η乙＝η甲＝75%，则有η乙＝eq\f(GBh,FBsh)×100%＝eq\f(9N,FB×3)×100%＝75%，解得FB＝4N.三、解答题17.【答案】(1)由题可知，滑轮组由3股绳子承重所以F拉＝eq\f(1,3)(G滑＋f)即f＝3F拉－G滑＝3×50N－10N＝140N所以E所受的摩擦力为140N.(2)由于物体E做匀速运动W＝f·s＝f·v·t＝140N×0.1m/s×60s＝840J18.【答案】解:(1)由图可知，绕过动滑轮的绳子股数为n=4，则绳子自由端移动的距离s=nh=4×10m=40m，克服物体重力做的有用功W有=Gh=1000N×10m=10000J，拉力做的总功W总=Fs=400N×40m=16000J，该滑轮组的机械效率η=W有W总(2)因绳重和摩擦不计，则提升重物时做的额外功W额=G动h，动滑轮的总重G动=W额h=W总若用此装置匀速提起1200N的重物，则此时的拉力F'=1n(G'+G动)×119.【答案】当物体已全浸没在水中后，在竖直方向上受力平衡：GC＝F浮＋F因为F拉＝eq\f(1,3)(G滑＋F)所以F浮＝GC－3F拉＋G滑＝400N－60N＋10N＝350N