物理中考重难点真题汇编专题讲练（江苏专用）-专题12 简单机械（学生版）

【考点分析】章节考点考试题型难易度简单机械杠杆选择题、填空题、作图题★杠杆的平衡选择题、填空题、计算题★★★杠杆的分类：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆选择题、填空题★★定滑轮选择题、填空题★动滑轮选择题、填空题★★滑轮组选择题、填空题、计算题★★机械效率选择题、填空题、计算题★★★知识点01：杠杆：1.定义：一根硬棒，在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆。（1）“硬棒”不一定是棒，泛指有一定长度的，在外力作用下不变形的物体；（2）杠杆可以是直的，也可以是任何形状的。2.杠杆的五要素：（1）支点：杠杆绕着转动的固定点，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中间，在杠杆转动时，支点是相对固定的。（2）动力：使杠杆转动的力，用“F1”表示；（3）阻力：阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示；（4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离，用“l1”表示；（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离，用“l2”表示。3.注意：（1）无论动力还是阻力，都是作用在杠杆上的力，但这两个力的作用效果正好相反。一般情况下，把人施加给杠杆的力或使杠杆按照人的意愿转动的力叫做动力，而把阻碍杠杆按照需要方向转动的力叫阻力；（2）力臂是点到线的距离，而不是支点到力的作用点的距离。力的作用线通过支点的，其力臂为零，对杠杆的转动不起作用。4.杠杆作图：（1）力臂：①根据题意先确定支点O；②确定动力和阻力并用虚线将其作用线延长；③从支点向力的作用线画垂线，并用l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。（2）杠杆作图：最小力：①连接该点与支点O；②在该点做这条连接线的垂线；③根据杠杆平衡，确定力的方向，标上力的符号。知识点02：杠杆的平衡：1.杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，我们就说杠杆平衡了。2.杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或F1·L1=F2·L2（1）杠杆静止不动的平衡属于“静平衡”；（2）杠杆如果在相等时间内转过相等的角度，即匀速转动时，也叫做杠杆的平衡，这属于“动平衡”；3.杠杆的平衡条件实验：（1）首先调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。当杠杆在水平位置平衡时，力臂l1和l2恰好重合，这样就可以由杠杆上的刻度直接读出力臂示数大小了，而图甲杠杆在倾斜位置平衡，读力臂的数值就没有乙方便。由此，只有杠杆在水平位置平衡时，我们才能够直接从杠杆上读出动力臂和阻力臂的大小，因此本实验要求杠杆在水平位置平衡；（2）在实验过程中绝不能再调节螺母。因为实验过程中再调节平衡螺母，就会破坏原有的平衡。知识点03：杠杆分类：1.省力杠杆：动力臂l1＞阻力臂l2，则平衡时F1＜F2；这种杠杆使用时可省力（即用较小的动力就可以克服较大的阻力），但却费了距离（即动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离，并且比不使用杠杆，力直接作用在物体上移动的距离大）。2.费力杠杆：动力臂l1＜阻力臂l2，则平衡时F1＞F2；这种杠杆叫做费力杠杆。使用费力杠杆时虽然费了力（动力大于阻力），但却省距离（可使动力作用点比阻力作用点少移动距离）。3.等臂杠杆：动力臂l1=阻力臂l2，则平衡时F1=F2；这种杠杆叫做等臂杠杆。使用这种杠杆既不省力，也不费力，即不省距离也不费距离。4.既省力又省距离的杠杆时不存在的。知识点04：定滑轮：1.滑轮：（1）定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。（2）特点：因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析。（3）分类：根据使用情况不同，滑轮可分为定滑轮和动滑轮。2.定滑轮：（1）定义：工作时，中间的轴固定不动的滑轮叫定滑轮；如下左图所示。（2）实质：是个等臂杠杆；（如下中图所示）轴心O点固定不动为支点，其动力臂和阻力臂都等于圆的半径r，根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2可知F=G，所以不省力。（3）特点：不省力，但可改变力的方向。（4）动力移动的距离与重物移动的距离相等：S=h。（如上右图所示）知识点05：动滑轮：1.定义：工作时，轴随重物一起移动的滑轮叫动滑轮；（如下左图所示）2.实质：是个动力臂为阻力臂二倍的杠杆；（如下中图所示）图中O可看作是一个能运动的支点，其动力臂l1=2r，阻力臂l2=r，根据杠杆平衡条件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出，当重物竖直匀速向上时，F2=G，则。3.特点：省一半力，但不能改变力的方向。4.动力移动的距离是重物移动距离的2倍：S=2h（如上右图所示）5.说明：（1）动滑轮在移动的过程中，支点也在不停地移动；（2）动滑轮省一半力的条件是：动滑轮与重物一起匀速移动；动力F1的方向与并排绳子平行；不计动滑轮重、绳重和摩擦。知识点06：滑轮组：1.定义：由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成。2.特点：可以省力，也可以改变力的方向。（1）使用滑轮组时，有几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即：（条件：不计动滑轮、绳重和摩擦）。（2）如果不忽略动滑轮的重量，则：3.动力移动的距离s和重物移动的距离h的关系是：s=nh使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子吊着物体，提起物体所用的力移动的距离就是物体移动距离的n倍，即s=nh。如上图所示。（n表示承担物重绳子的段数）4.绳子端的速度与物体上升的速度关系：5.滑轮组的组装：（1）根据的关系，求出动滑轮上绳子的段数n；（2）确定动滑轮的个数；（3）根据施力方向的要求，确定定滑轮个数。确定定滑轮个数的原则是：一个动滑轮应配置一个定滑轮，当动滑轮上为偶数段绳子时，可减少一个定滑轮，但若要求改变力的作用方向时，则应在增加一个定滑轮。在确定了动、定滑轮个数后，绳子的连接应遵循“奇动、偶定”的规则，由内向外缠绕滑轮。知识点07：机械效率：1.有用功（W有）：为了达到工作目的，必须要做的功。2.额外功（W额）：对人们没有用但不得不做的功；3.总功（W总）：利用机械做功时，对机械所做的功叫做总功；4.说明：（1）W总=W有+W额（2）总功、有用功、额外功的单位都是焦（J）。5.机械效率：物理学中，将有用功跟总功的比值叫做机械效率；用符号η表示；6.公式：；7.物理意义：机械效率是标志机械做功性能好坏的重要指标，机械效率越高，机械的性能越好；8.说明：（1）机械效率只有大小，没有单位；（2）由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1；（3）机械效率通常用百分数表示；（4）对一个机械来说，机械效率不是固定不变的，机械效率反映的是机械在一次做功过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同的做功过程中，有用功不同，机械效率也会不同。检测时间：100分钟试题满分：100分难度系数：0.59一．选择题（共6小题，满分12分，每小题2分）1．（2分）（2023•淮安）如图所示，一根质地不均匀的硬棒重心在O点，将硬棒通过绳1悬挂于A点，2、3为两个支架，在绳与两支架的作用下，硬棒水平静止，此时绳与支架均对硬棒有弹力（绳的形变忽略不计）。下列操作中，仍能使硬棒保持平衡的是（）A．仅撤去支架2 B．仅撤去支架3 C．同时剪断绳1和撤去支架2 D．同时剪断绳1和撤去支架32．（2分）（2023•连云港）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（）A．杠杆仍水平平衡 B．杠杆的左边向下倾斜 C．杠杆的右边向下倾斜 D．将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡3．（2分）（2023•泰州）如图所示，是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是（）A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．剪铁丝的钢丝钳 D．起瓶盖的开瓶扳手4．（2分）（2023•无锡）如图所示，是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起，硬棒质量忽略不计。下列说法中正确的是（）A．向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆 B．向下拉绳放下空桶时拉力为20N C．向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆 D．向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N5．（2分）（2023•宿迁）在以“自行车中的物理知识”为主题的小论坛上，小明列举的以下观点中错误的是（）A．轮胎上有花纹——增大摩擦力 B．用铝合金做车架——可减轻车身质量 C．刹车把手是杠杆——可以省力 D．停止蹬车，车仍运动——车受到惯性作用6．（2分）（2023•高新区一模）沪苏通长江公铁大桥开创了世界建桥史上公铁两用桥跨度进入千米级的篇章。小明模仿大桥搭建简易模型。如图乙所示，其他因素不变，如果只把拉索与桥塔的固定点上移，则可以（）A．增加动力 B．减小阻力 C．增加动力臂 D．增加阻力臂二．填空题（共10小题，满分28分）7．（2分）（2023•常州）调节平衡螺母使杠杆处于水平平衡状态。在A点悬挂两个钩码，如图所示，要使杠杆水平平衡，需在B点悬挂个钩码。取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆水平平衡，测力计的示数为N。（每个钩码重0.5N）8．（4分）（2023•海陵区校级三模）如图甲所示为桔槔，是古代农用工具。横长杆的一端悬挂重石，另一端用绳子与汲器（提水的容器）相连。当不提水时，横长杆的悬挂重石端位置较低，横长杆的汲器端位置较高当要提水时，人用力将汲器往下压，使汲器下降到水面下并让水流入汲器（同时捆绑重石的那端位置上升），当汲器装满水后，人向上拉动绳子，就可让悬挂重石端的位置下降，同时将汲器中的水提升。我们建立如图乙模型来研究桔槔：假设横长杆为一个笔直的轻质杠杆，绳子与横长杆的连接点到支点的距离L1为1m，重石的悬挂点到支点的距离L2为2m，未装水的汲器的重力为10N。绳子的重力忽略不计（g取10N/kg）。（1）使用桔棒提水时，能够省力，省功（选填“也能”或“不能”）；（2）文中“人用力将汲器往下压（汲器未接触水面）”的过程中，若匀速竖直下压，此时该力大小将（选填“变大”、“变小”或“不变”）；（3）根据桔棒的理想模型分析，为实现不提水时，桔棒的重石端位置较低（接触地面），重石至少kg；（4）若装满水后汲器的重力为150N，重石的质量为3kg，根据桔棒的理想模型，通过计算分析，人匀速向上提装满水的汲器，借用桔穆提和直接用手提相比可省力N，9．（2分）（2023•宜兴市模拟）人体很多关节可以看作由肌肉和骨骼组成的杠杆模型。如图所示，人的前臂可以看成是以肘关节为支点的杠杆，当手托物件曲肘时，胳膊上的肱二头肌会对前臂施加一个动力，物件对前臂施加一个阻力。前臂相当于一个杠杆，假设小臂的长度为0.3m，水平托起一个重力为20N的铅球，动力臂的长为5cm，则肱二头肌对前臂拉力为N（不考虑此杠杆模型自重及摩擦）。10．（3分）（2023•盐城三模）如图所示，钓鱼竿可以看作一个（省力/费力/等臂）杠杆，其支点在钓鱼竿与小明（左手/右手）的接触处，若要更加省力，则小明应该（增大/减小）两只手之间的距离。11．（3分）（2023•海安市校级一模）如图是使用手机和自拍杆自拍时的示意图，自拍杆可以看作是一个（选填“省力”或“费力”）杠杆（O为支点），已知自拍杆长1m（质量忽略不计），手机对杆竖直向下的作用力F2＝3N，图中L1＝10cm、L2＝80cm，则手垂直于杆的动力F1＝N，拍摄需要伸长自拍杆时，若保持F1的作用点、方向及支点位置不变，则F1大小将。12．（3分）（2023•宿迁模拟）如图所示，轻质杠杆OA的中点处悬挂重为110N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小为N。保持F的方向始终与OA垂直，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，力F的力臂将（选填“变大”“变小”或“不变”，下同），力F的大小将。13．（3分）（2023•宜兴市校级模拟）旅客常使用的拉杆行李箱是（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆；如图所示，行李箱下方安装了轮子，目的是（选填“增大”“减小”）摩擦；已知OA＝1m，OB＝0.2m，行李箱重150N，使行李箱在图示位置静止时，施加在端点A的最小作用力F＝N。14．（2分）（2023•泗洪县三模）如图是搬运泥土的独轮车，设车箱和泥土的总重G＝1200N，运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F，则小新至少要用竖直向上N的力，才能把独轮车抬起；在倒泥时要把车把抬高，若作用在A点的力F始终保持竖直向上，则在缓缓抬高车把的过程中力F的大小（选填“不变”、“变大”或“变小”）。15．（3分）（2023•清江浦区模拟）如图所示，是平时常用的两种工具：扳手和钻头。其中扳手在正常使用过程中相当于（轮轴/斜面），钻头在正常使用时相当于（轮轴/斜面）。这两种工具在正常使用过程具有相同的优点是。16．（3分）（2023•清江浦区模拟）自行车从发明到现在经过了很多改进。如图所示，1861年法国的米肖父子发明前轮大、后轮小，前轮上装有曲柄和能转动的踏板的自行车，并于1867年在巴黎博览会上展出。这种自行车若想提高速度，只需要将（前轮/后轮）做的（大/小）些，此时人骑车时踩踏板的力将（变大/变小）。三．作图题（共6小题，满分24分，每小题4分）17．（4分）（2023•南通）如图，杠杆AOB保持静止，O为支点，请作出动力F1的力臂l1和阻力F2。18．（4分）（2023•泰州）工人站在地面上用如图的滑轮组提升重物，画出滑轮组的绕绳方式。19．（4分）（2023•淮安）如图所示，O为支点，画出力F的力臂l。20．（4分）（2023•苏州）图中，用直棒提升重物，画出图示位置所用最小力F1和阻力F2的力臂L2。21．（4分）（2023•涟水县校级模拟）请画出图中杠杆动力臂L的示意图。22．（4分）（2023•兴化市模拟）建筑工人在A处，使用如图所示的滑轮组提升物体，试在图中画出最省力的绕线方法。四．实验探究题（共6小题，满分36分）23．（5分）（2023•清江浦区模拟）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：（1）如图a所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向旋转（左/右）。（2）如图b所示，在A位置上挂两个相同钩码，应该在B位置挂上个同样的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。（3）如图c所示，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将（变大/变小/不变）。（4）记录实验数据的表格如表。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm120.110.2某同学通过以上实验操作及数据分析，得出杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。你认为他的结论（可靠/不可靠），理由是。24．（8分）（2023•锡山区模拟）小华同学为“探究杠杆的平衡条件”，设计了如图所示的实验。（1）实验前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆处于（选填“平衡”或“非平衡”）状态，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节。（2）调节好杠杆后，为了获取实验数据，在图乙、丙两个方案中，按方案进行实验能更加方便地测出。（3）经过实验，得到的数据如下表：实验序号动力F1/N动力臂动力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m11.50.101.00.1521.00.302.00.1532.00.151.50.20由数据可初步得到的结论是（用公式表示）。（4）保持杠杆一直处于水平位置平衡，当弹簧测力计由图乙逐渐旋转至图丙所示位置时，弹簧测力计的示数（选填“变小”“变大”或“不变”）。（5）甲物体静置在水平地面上时，对地面的压强为p0。小华将甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，把质量为m0的乙物体悬挂在杠杆的B端，如图丁所示，此时杠杆在水平位置平衡且甲物体对地面的压强为p1，AO：OB＝1：3，O为支点。要使甲物体刚好被细绳拉离地面，小华设计了以下两种方案，请你帮他完成。方案一：仅将支点O向（选填“左”或“右”）移动适当距离。方案二：仅增加乙物体的质量，则乙物体增加的质量为