中考物理一輪重難點復習全攻略專題11 簡單機械（含解析）

專題11簡單機械1、知道杠桿定義及杠桿的五要素（支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂）；2、會畫力臂理解杠桿平衡條件，并能區(qū)別實際生活中的省力、費力及等臂杠桿；3、理解定滑輪、動滑輪實質，理解滑輪組。要點一、杠桿1、杠桿的概念：一根在力的作用下能繞著固定點轉動的硬棒就是杠桿。杠桿的五要素是：支點、動力、阻力、動力臂和阻力臂，杠桿可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是彎的，如羊角錘。2、杠桿的力臂力臂的畫法：（1）明確支點，用O表示；（2）通過力的作用點沿力的方向畫一條直線；（3）過支點O作該力的作用線的垂線；（4）用兩頭帶箭頭的線段標示出支點到力的作用線的垂線段，寫上相應的字母L1（或L2)。

3、杠桿的平衡條件：杠桿在力的作用下保持靜止或勻速轉動，杠桿就處于平衡狀態(tài)。

[歸納梳理]杠桿的平衡條件：

動力×動力臂=阻力×阻力臂，用公式表示為F1L1=F2L2

注意：杠桿的平衡不是單獨由力或力臂決定的，而是由它們的乘積來決定的。杠桿分類：

（1）省力杠桿：L1＞L2，F1＜F2

這類杠桿的特點是動力臂L1大于阻力臂L2，平衡時動力F1小于阻力F2，即用較小的動力就可以克服較大的阻力。但是實際工作是動力移動的距離卻比阻力移動的距離大，即要費距離。如撬起重物的撬棒，開啟瓶蓋的起子、鍘草用的鍘刀等，都屬于這一類杠桿。（2）費力杠桿：L1＜L2，F1＞F2

這類杠桿的特點是動力臂L1小于阻力臂L2，平衡時動力F1大于阻力F2，即要用較大的動力才能克服阻力完成工作，但它的優(yōu)點是杠桿工作時，動力移動較小的距離就能使阻力移動較大的距離。使工作方便，也就是省了距離。如縫紉機踏板、挖土的鐵锨、大掃帚、夾煤塊的火鉗，這些杠桿都是費力杠桿。

（3）等臂杠桿：L1=L2，F1=F2

這類杠桿的動力臂L1等于阻力臂L2，平衡時動力F1等于阻力F2，工作時既不省力也不費力，如天平、定滑輪就是等臂杠桿。例1：如圖1所示，輕質杠桿可繞O轉動，A點懸掛一重物M，B點受到電子測力計豎直向上的拉力F，杠桿水平靜止。保持F方向不變，F的力臂記為l，改變B點位置，F與（SKIPIF1<0）的關系圖像為圖2中的①；將M從A移至P，再重復上述步驟，F與（SKIPIF1<0）的關系圖像為圖2中的（）A．① B．② C．③ D．④【答案】D【詳解】由題意可知，保持杠桿水平靜止，將F作用點從B移至C，此過程中F方向保持不變，根據杠桿平衡條件可得F×l＝G×OA解得F＝G×OA×SKIPIF1<0……①將M從A移至P，由杠桿平衡條件可得F×l＝G×OP解得F＝G×OP×SKIPIF1<0……②由數學知識可知，①②兩式中拉力F與SKIPIF1<0的關系圖線均為正比例函數，由圖1可知，OP<OA，則②式的斜率小于①式的斜率，因此將M從A移至P，F與SKIPIF1<0的關系圖線為過原點且斜率比圖線①小的圖線④。故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。例2：一根粗細不均勻的木棒AB在O點被懸掛起來，AO=OC。在A、C兩點分別掛有不同數量的同種鉤碼后，木棒剛好在水平位置平衡，如圖所示。若在木棒的A、C兩點各減少兩個鉤碼，則木棒AB（）A．仍保持平衡 B．繞O點順時針方向轉動C．繞O點逆時針方向轉動 D．平衡被破壞，轉動方向不定【答案】A【詳解】由題知，AO=OC，兩邊的力不同，說明杠桿的重心不在O點，因為右邊受到的力大于左邊受到的力，所以杠桿的重心在O點的左側。設杠桿的重心在D，一個鉤碼重為G，如圖所示由題意：杠桿原來平衡，則有F左AO+G0×OD=F右CO即2G×AO+G0×OD=3G×CO因此得G0×OD=G×CO=G×AO在木棒的A、C兩點各減少兩個鉤碼時，左邊力和力臂的乘積為G0×OD，右邊力和力臂的乘積為G×CO，由于G0×OD=G×CO所以減少鉤碼后兩邊力和力臂的乘積相等，所以杠桿仍平衡。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。

要點二、滑輪1、定滑輪：如下圖甲所示，我們可把一條直徑看成杠桿，圓心就是杠桿的支點，因此，定滑輪實質是等臂杠桿。定滑輪的特點是它的轉軸（支點）不隨貨物上下移動。2、動滑輪：如下圖乙所示，特點是它的轉動軸會隨物體上下移動，它實質是動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿，它的轉動軸是阻力作用點。

3、定滑輪和動滑輪的作用

使用定滑輪雖然不能省力，但可以改變用力方向，給工作帶來方便。

使用動滑輪可以省力，但要多移動距離。4、滑輪組：由定滑輪和動滑輪組裝起來的，既可省力又可以改變用力方向，但費距離。在使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著動滑輪，提起物體所用的力就是總重的幾分之一。我們可以在知道或算出滑輪組承擔重物的繩子段數的情況下組裝滑輪組，可以根據“奇動偶定”的原則先確定繩子的一端是掛在動滑輪或定滑輪的鉤上，再由里向外順次繞線。例1：若用滑輪組提升物體，且提升的物體重力大于動滑輪重力。則關于滑輪組的敘述，較全面的是（）A．一定省力，又能改變力的方向B．一定省力，但不能改變力的方向C．不一定省力，但一定能改變力的方向D．一定省力，是否改變力的方向要具體分析【答案】D【詳解】A．如圖所示，滑輪組有三段繩子，力的方向向上，因此可以省力但不能改變力的方向，故A不符合題意；B．如左圖所示，滑輪組有兩段繩子，力的方向向下，因此可以省力，同時能改變力的方向，故B不符合題意；C．左圖滑輪組能省力、能改變力的方向；右圖滑輪組能省力，不能改變力的方向，故C不符合題意；D．因為提升的物體重力大于動滑輪重力，則使用滑輪組一定省力，是否改變力的方向要具體分析，故D符合題意。故選D。例2：如圖，在不計摩擦的情況下，要將物體勻速提升，則F1，F2，F3的大小關系是（）A．F1方向的拉力最小B．F2方向的拉力最小C．F3方向的拉力最小D．三個方向的拉力都一樣大【答案】D【詳解】由圖可知，此裝置為定滑輪，在不計摩擦的情況下，使用定滑輪可以改變力的方向但不能改變力的大小，則SKIPIF1<0D符合題意；ABC不符合題意。故選D。類型一、杠桿1．（2022·江蘇淮安·中考真題）如圖所示，用力打開夾子過程中，標注的夾子支點、動力、阻力正確的是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】根據杠桿的支點定義可知夾子中間的軸的位置是支點，手作用的點為動力作用點，動力的方向向下，阻力的作用點為支點左端彈性鐵圈與夾子接觸的位置，阻力的方向向下，故A符合題意。故選A。2．（2022·山東濱州·中考真題）司馬遷在《史記》中有壯麗輝煌的咸陽宮的描述。如圖是我們的祖先在建造宮殿時利用木棒搬動巨大木料的情景。他們通過橫桿、支架、石塊等，將巨木的一端抬起，墊上圓木，以便將其移到其它地方。以下分析不正確的是（）A．通過橫桿、支架等，將巨木的一端抬起是使用了杠桿B．人越靠近橫桿的右端，會更省力的抬起巨木的一端C．將巨木的一端抬起，墊上圓木是為了減小摩擦D．支架下端墊有底面積較大的石塊，是為了增大支架對地面的壓強【答案】D【詳解】A．通過橫桿、支架等，將巨木的一端抬起，是一根硬棒圍繞著支點轉動，故是使用了杠桿，故A正確，A不符合題意；B．人越靠近橫桿的右端，動力臂越大，阻力臂和阻力的大小乘積一定，動力臂越大，會更省力的抬起巨木的一端，故B正確，B不符合題意；C．將巨木的一端抬起，墊上圓木，用滾動代替滑動，減小摩擦，故C正確，C不符合題意；D．支架下端墊有底面積較大的石塊，是為了增大受力面積，從而減小支架對地面的壓強，故D錯誤，D符合題意。故選D。類型二、滑輪3．（2022·山東威?！ぶ锌颊骖}）如圖所示，為了把兩件相同貨物搬運到汽車上，工人用相同材質的木板搭建了AB、CD兩個斜面，用沿斜面向上的力將其中一件貨物從斜面SKIPIF1<0的底端勻速推到頂端，另一件貨物用同樣的方法沿斜面SKIPIF1<0搬運。下列說法正確的是（）A．沿斜面SKIPIF1<0推動更省力B．沿斜面SKIPIF1<0推動，工人克服貨物重力做的功更多C．無論利用哪個斜面，工人克服貨物重力做功的功率一定相同D．沿斜面推動貨物的過程中，貨物的機械能增大【答案】D【詳解】A．AB、CD兩個斜面的高度相同，CD斜面比較長，沿CD斜面推動更省力，故A錯誤；BC．AB、CD兩個斜面的高度相同，貨物的重力相同，由W=Gh可知克服貨物重力做的功相同，兩件貨物推到頂端的時間未知，由SKIPIF1<0可知工人克服貨物重力做功的功率不一定相同，故BC錯誤；D．沿斜面推動貨物的過程中，速度不變，質量不變，動能不變，高度增大，重力勢能增大，機械能等于動能和勢能之和，所以貨物的機械能增大，故D正確。故選D。4．（2022·廣西柳州·中考真題）如圖甲，大人、男孩、女孩用兩根相同圓木棍和一根繩子玩“比力氣”的游戲。該游戲裝置與滑輪組類似，圖乙是其示意圖。繩的一端固定在一根木棍上，在兩根木棍上繞幾圈后女孩捆住繩的另一輛向外拉，大人、男孩則各握住一根木棍向外拉，三人中被拉動者為負，他們都使出了最大力氣，仍處于“僵持”狀態(tài)，沒能分出勝負。忽略繩與木棍之間的摩擦，以下做法中最有可能使女孩獲勝的是（）A．僅將繩在兩木棍上多繞1圈 B．僅將繩在兩木棍上少繞1圈C．僅增加繩的總長 D．僅減小繩的總長【答案】A【詳解】AB．僅將繩在兩木棍上多繞1圈，這樣承擔男孩所用木棍的繩子的段數增大，女孩越省力，可能使女孩獲勝，同理可知，僅將繩在兩木棍上少繞1圈，不能使女孩獲勝，故A符合題意，B不符合題意；CD．改變繩的總長，不能改變力的大小，故CD不符合題意。故選A。類型三、知識運用5．（2022·廣西玉林·中考真題）如圖所示，杠桿處于水平平衡狀態(tài)，若在杠桿兩側掛鉤碼處各增加一個質量相同的鉤碼，則杠桿（）A．仍然平衡 B．右端下降 C．左端下降 D．勻速轉動【答案】C【詳解】設杠桿上每一格的長度為l，每個鉤碼的重力為G，原來杠桿水平平衡時，有2G×3l=3G×2l在杠桿兩側掛鉤碼處各增加一個質量相同的鉤碼時，左側動力與動力臂的乘積為3G×3l=9Gl右側阻力與阻力臂的乘積為4G×2l=8Gl因為9Gl>8Gl根據杠桿平條件可知，杠桿左端會下降，ABD不符合題意，C符合題意。故選C。6．（2022·河南·中考真題）為了將一物塊送到高處，小杰用木板和滑輪搭建了如圖所示的裝置。用力F拉動繩端，物塊沿斜面勻速向上運動，下列說法正確的是（）A．該裝置使用滑輪是為了更加省力B．此過程中物塊的動能轉化為重力勢能C．物塊所受摩擦力的方向沿斜面向下D．若繩子突然斷開，物塊將立即下滑【答案】C【詳解】A．該裝置使用的是定滑輪，只能改變力的方向，不能省力，故A錯誤；B．物塊沿斜面勻速向上運動，動能不變，物體的重力勢能是拉力F做功增加的，故B錯誤；C．物塊相對斜面斜向上運動，受到的滑動摩擦力與其相對運動方向相反，所以摩擦力沿斜面向下，故C正確；D．若繩子突然斷開，物塊由于慣性會先繼續(xù)向上運動，故D錯誤。故選C。一、單選題1．如圖所示，下列工具在使用時屬于費力杠桿的是（）A．天平 B．裁紙刀C．羊角錘 D．釣魚竿【答案】D【詳解】A．天平在使用時，動力臂等于阻力臂，為等臂杠桿，故A不符合題意；BC．裁紙刀、羊角錘在使用過程中，動力臂大于阻力臂，為省力杠桿，故BC不符合題意。D．釣魚竿在使用時，動力臂小于阻力臂，為費力杠桿，故D符合題意。故選D。2．如圖所示的四種工具中，屬于省力杠桿的是（）A．筷子 B．托盤天平C．羊角錘 D．火鉗【答案】C【詳解】A．筷子在使用時，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故A不符合題意；B．托盤天平在使用時，動力臂等于阻力臂，屬于等臂杠桿，既不省力也不費力，故B不符合題意；C．羊角錘在使用時，動力臂大于阻力臂，屬于省力杠桿，故C符合題意；D．火鉗在使用時，動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿，故D不符合題意。故選C。3．用如圖所示的滑輪組吊裝25袋大米，每袋大米的質量是20kg，拉力F最大為300N，不計滑輪重、繩重及摩擦，則至少需要吊運的次數是（）A．6次 B．7次 C．8次 D．9次【答案】B【詳解】根據圖示可知，n＝3，而繩子能承受的最大拉力為300N，不計滑輪重、繩重及摩擦，則一次吊運大米的重力SKIPIF1<0由G＝mg可得，一次吊運大米的質量SKIPIF1<0一次吊運大米的袋數為SKIPIF1<0所以一次吊運大米的袋數為4袋，則至少需要吊運的次數SKIPIF1<0因此需要7次才能吊運完。故選B。4．如圖所示，物體A、B的重分別為40N、20N，動滑輪重為10N，此時物體A在水平面上向右以2m/s做勻速直線運動，則下列說法正確的是（繩子和滑輪間的摩擦不計）（）A．物體所受摩擦力方向水平向左大小為10NB．物體下落速度為4m/sC．若用F=30N向左拉物體A，可以使物體A向左做加速直線運動D．若用力F向左拉物體A，使物體A向左做勻速直線運動，所需力的大小為30N【答案】D【詳解】A．繩子和滑輪間的摩擦不計，由圖知，滑輪組由2段繩子承擔物重，所以A物體對繩子的拉力SKIPIF1<0由物體間力的作用是相互的可知，物體A受到的拉力為FA'=FA=15N此時物體A在水平面上向右做勻速直線運動，則物體A受到的摩擦力與拉力是一對平衡力，所以摩擦力的方向向左，其大小f=FA'=15N故A錯誤；B．由于滑輪組承重繩子為2根，繩子端移動的速度v繩=2v動，B物體下落速度為SKIPIF1<0故B錯誤；CD．當物體A向左運動時，由于物體A對水平面的壓力和接觸面的粗糙程度均不變，則物體A受到的摩擦力不變，方向向右，要使物體A向左做勻速直線運動，則向左拉物體A的力F=f+FA'=15N+15N=30N要使物體A向左做加速直線運動，則向左拉物體A的力F>30N，故C錯誤，D正確。故選D。5．如圖所示，旗桿頂端裝有滑輪，升旗時旗手向下拉繩子，國旗冉冉升起。下列說法正確的是（）A．該滑輪是動滑輪，可以省力B．旗手對繩的拉力一定等于國旗重力C．國旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動距離D．國旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動距離的一半【答案】C【詳解】A．該滑輪不隨國旗一起升降，是定滑輪，可以改變用力的方向，但不能省力，故A錯誤；B．旗手要克服機械間摩擦力，所以旗手對繩的拉力應大于國旗重力，故B錯誤；CD．對于定滑輪，既不能省力，也不能省距離，所以國旗上升的距離等于被旗手拉下的繩端移動距離，故C正確，D錯誤。故選C。6．下列有關機械做功、功率、機械效率的說法，正確的是（）A．效率越高的機械，功率越大 B．做功越快的機械，功率越大C．做有用功越多的機械，效率越高 D．做功越多的機械，功率越大【答案】B【詳解】A．效率高是指機械做的有用功在總功中的占比大，與機械做功快慢沒有關系，故A錯誤；B．功率描述的是物體做功的快慢，所以功率越大的物體，做功越快，故B正確；C．機械效率是有用功與總功的比值，有用功較多，總功不確定，機械效率不能確定，故C錯誤；D．由SKIPIF1<0可以看出，功率大小決定于做功多少和所用時間，做功較多，時間不確定，功率大小不能確定，故D錯誤。故選B。7．用如圖所示的實驗裝置探究滑輪組的機械效率，下列說法正確的是（）A．實驗時彈簧測力計可以在靜止時讀數B．實驗時不用刻度尺也可以測量出滑輪組的機械效率C．滑輪組的機械效率與動滑輪重力的大小無關D．同一滑輪組的機械效率隨所掛鉤碼的重力增大而增大，最終可以達到100%【答案】B【詳解】A．若彈簧測力計在靜止時讀數，則沒有測量出繩子與滑輪間的摩擦，拉力偏小，總功偏小，根據SKIPIF1<0，此時所測的機械效率偏大，則該方法是錯誤的，故A錯誤；B．由圖示知，滑輪組承重繩子為3根，因s=3h，則滑輪組的機械效率SKIPIF1<0所以實驗中可以不測量h和s，即刻度尺可以不用，故B正確；C．在物重和提升高度都一定時，動滑輪越重，克服滑輪重力做的額外功越多，有用功在總功中所占的比例減小，機械效率降低，即滑輪組的機械效率高低與動滑輪重力大小有關，故C錯誤；D．使用滑輪組時不可避免地要克服動滑輪重力做額外功，使得有用功小于總功，機械效率不會達到100%，故D錯誤。故選B。8．如圖所示，工人師傅利用斜面將貨物裝上汽車。已知貨物重為2000N，師傅用沿斜面向上1000N的推力將貨物從斜面底端勻速推至斜面頂端。斜面長4m、高1.5m，則（）A．使用斜面向汽車上裝貨物可以省功B．此過程中的有用功為4000JC．斜面的機械效率為60%D．貨物受到斜面對它的摩擦阻力為250N【答案】D【詳解】A．使用任何機械都不能省功，使用斜面能夠省力，但不能省功，故A不符合題意；B．此過程中的有用功為SKIPIF1<0故B不符合題意；C．此過程中的總功為SKIPIF1<0機械效率為SKIPIF1<0故C不符合題意；D．額外功SKIPIF1<0貨物受到斜面對它的摩擦阻力SKIPIF1<0故D符合題意。故選D。二、填空題9．在①天平、②鑷子、③撬棒中，屬于等臂杠桿的有______，省力杠桿的有______，費力杠桿的有______。（以上三空均填序號）【答案】

①

③

②【詳解】[1]①天平是典型的等臂杠桿，它的動力臂等于阻力臂。[2]②鑷子在使用的過程中動力臂小于阻力臂，是費力杠桿。[3]③撬棒在使用的過程中是動力臂大于阻力臂，是省力杠桿。10．如圖所示，AB是一根形狀規(guī)則，質量分布均勻的金屬桿，長為80cm，重為G，靜止放置在水平桌面MN上。已知MN＝50cm，AM＝10cm，在A端施加豎直向下的力FA，當B端剛剛翹起時，FA為60N，則G為_________N。若在B端施加豎直向下的力FB，當A端剛剛翹起時，FB至少為_________N?！敬鸢浮?/p>

20

20【詳解】[1]在A端施加豎直向下的力FA，當B端剛剛翹起時M為支點，根據杠桿平衡條件可得SKIPIF1<0即SKIPIF1<0解得：G＝20N。[2]在B端施加豎直向下的力FB，當A端剛剛翹起時N為支點，根據杠桿平衡條件可得SKIPIF1<0即SKIPIF1<0解得：FB＝20N。11．同一個物體分別用圖中甲、乙兩個滑輪組吊著，則_____（選填“甲”或“乙”）滑輪組更省力，_____（選填“甲”或“乙”）滑輪組能改變用力的方向；若物體重300N，動滑輪重30N，把物體提升1m，則甲繩自由端移動距離s甲=_____m，拉力F乙=_____N（不計繩重和摩擦）?！敬鸢浮?/p>

乙

甲

2

110【詳解】[1]由圖可知，甲圖中動滑輪上繩子股數n甲=2，乙圖中動滑輪上繩子股數n乙=3，根據SKIPIF1<0可知，吊起同一物體用乙圖所示滑輪組更省力。[2]由圖可知，使用甲圖的滑輪組向上吊起物體，拉力的方向向下，所以甲圖的滑輪組能改變力的方向。[3]把物體提升1m，則甲繩自由端移動距離SKIPIF1<0[4]物體重300N，如果不計繩重及摩擦，動滑輪的重力為30N，則拉力SKIPIF1<012．用如圖所示的滑輪組勻速提起1200N的重物G，若要將重物提升0.3m，則拉力F移動的距離為_________，若拉力大小為500N，則機械效率為_________，可采用_________措施提高該滑輪組機械效率?！敬鸢浮?/p>

0.9m

80%

增加被提升物體的重力或減小動滑輪重力【詳解】[1]由圖知，承擔重物繩子的段數SKIPIF1<0拉力F移動的距離SKIPIF1<0[2]滑輪組的機械效率SKIPIF1<0[3]克服被提升物體重力所做的功是有用功，克服動滑輪重力做的功是額外功，要提高滑輪組的機械效率，可增加有用功、減少額外功，所以可增加被提升物體的重力或減小動滑輪重力。三、綜合題13．小科同學家裝修新房，看到工人師傅使用如圖所示的一種自制的簡易起重裝置向樓上吊裝笨重的裝修材料，該裝置簡單易制、方便快捷，大大減少了工人搬運材料的勞動強度，小科觀察到電動機的輸出功率為800W，將質量為100kg的水泥勻速提升到10m高的位置用時15s，假設電動機的輸出功率恒定不變。（g取10N/kg）（1）電動機對繩子的拉力多大？（2）該滑輪組的機械效率多大？（結果精確至0.1%）（3）請寫出一條提高該滑輪組機械效率的方法：_____?！敬鸢浮浚?）400N；（2）83.3%；（3）詳見解析【詳解】解：（1）由圖可知，滑輪組繩子的有效股數n=3，則繩子自由端移動的距離s=nh=3×10m=30m由功率公式可得，電動機做的總功W總=Pt=800W×15s=1.2×104J由W總=Fs可得，電動機對繩子的拉力SKIPIF1<0（2）拉力做的有用功W有=Gh=mgh=100kg×10N/kg×10m=1×104J該滑輪組的機械效率SKIPIF1<0（3）提高滑輪組的機械效率可從提高有用功（或減小額外功）考慮：增大提升物體的重力（或減小摩擦、減小動滑輪重力）。答：（1）電動機對繩子的拉力為400N；（2）該滑輪組的機械效率為83.3%；（3）提高滑輪組機械效率的方法：增大提升物體的重力（或減小摩擦、減小動滑輪重力）。14．如圖所示，將長為1.2m的輕質木棒平放在水平方形臺面上，左右兩端點分別為A、B，它們距臺面邊緣處的距離均為0.3m。在A端掛一個重為30N的物體，在B端掛一個重為G的物體。（1）若G為30N，臺面受到木棒的壓力為______N；（2）為了防止A端下沉，B端掛的物體至少為______N；為了防止B端下沉，B端掛的物體不能超過______N?！敬鸢浮?/p>

60

10

90【詳解】（1）[1]由題意可知，A、B兩端對輕質木棒的拉力均為30N，則，木棒隨桌面的壓力F=60N。（2）[2]可將木棒AB視為杠桿，若A端下沉，則杠桿的支點在距A端0.3m處，此時FA=30N，lA=