物理中考重難點真題匯編專題講練（江蘇專用）-專題12 簡單機械（學生版）

【考點分析】章節(jié)考點考試題型難易度簡單機械杠桿選擇題、填空題、作圖題★杠桿的平衡選擇題、填空題、計算題★★★杠桿的分類：省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿選擇題、填空題★★定滑輪選擇題、填空題★動滑輪選擇題、填空題★★滑輪組選擇題、填空題、計算題★★機械效率選擇題、填空題、計算題★★★知識點01：杠桿：1.定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動，這根硬棒就叫杠桿。（1）“硬棒”不一定是棒，泛指有一定長度的，在外力作用下不變形的物體；（2）杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。2.杠桿的五要素：（1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中間，在杠桿轉(zhuǎn)動時，支點是相對固定的。（2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F1”表示；（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用“F2”表示；（4）動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離，用“l(fā)1”表示；（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離，用“l(fā)2”表示。3.注意：（1）無論動力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉(zhuǎn)動的力叫做動力，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動的力叫阻力；（2）力臂是點到線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。力的作用線通過支點的，其力臂為零，對杠桿的轉(zhuǎn)動不起作用。4.杠桿作圖：（1）力臂：①根據(jù)題意先確定支點O；②確定動力和阻力并用虛線將其作用線延長；③從支點向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動力臂和阻力臂。（2）杠桿作圖：最小力：①連接該點與支點O；②在該點做這條連接線的垂線；③根據(jù)杠桿平衡，確定力的方向，標上力的符號。知識點02：杠桿的平衡：1.杠桿的平衡：當杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。2.杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或F1·L1=F2·L2（1）杠桿靜止不動的平衡屬于“靜平衡”；（2）杠桿如果在相等時間內(nèi)轉(zhuǎn)過相等的角度，即勻速轉(zhuǎn)動時，也叫做杠桿的平衡，這屬于“動平衡”；3.杠桿的平衡條件實驗：（1）首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。當杠桿在水平位置平衡時，力臂l1和l2恰好重合，這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂示數(shù)大小了，而圖甲杠桿在傾斜位置平衡，讀力臂的數(shù)值就沒有乙方便。由此，只有杠桿在水平位置平衡時，我們才能夠直接從杠桿上讀出動力臂和阻力臂的大小，因此本實驗要求杠桿在水平位置平衡；（2）在實驗過程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因為實驗過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會破壞原有的平衡。知識點03：杠桿分類：1.省力杠桿：動力臂l1＞阻力臂l2，則平衡時F1＜F2；這種杠桿使用時可省力（即用較小的動力就可以克服較大的阻力），但卻費了距離（即動力作用點移動的距離大于阻力作用點移動的距離，并且比不使用杠桿，力直接作用在物體上移動的距離大）。2.費力杠桿：動力臂l1＜阻力臂l2，則平衡時F1＞F2；這種杠桿叫做費力杠桿。使用費力杠桿時雖然費了力（動力大于阻力），但卻省距離（可使動力作用點比阻力作用點少移動距離）。3.等臂杠桿：動力臂l1=阻力臂l2，則平衡時F1=F2；這種杠桿叫做等臂杠桿。使用這種杠桿既不省力，也不費力，即不省距離也不費距離。4.既省力又省距離的杠桿時不存在的。知識點04：定滑輪：1.滑輪：（1）定義：周邊有槽，中心有一轉(zhuǎn)動的輪子叫滑輪。（2）特點：因為滑輪可以連續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此可看作是能夠連續(xù)旋轉(zhuǎn)的杠桿，仍可以用杠桿的平衡條件來分析。（3）分類：根據(jù)使用情況不同，滑輪可分為定滑輪和動滑輪。2.定滑輪：（1）定義：工作時，中間的軸固定不動的滑輪叫定滑輪；如下左圖所示。（2）實質(zhì)：是個等臂杠桿；（如下中圖所示）軸心O點固定不動為支點，其動力臂和阻力臂都等于圓的半徑r，根據(jù)杠桿的平衡條件：F1L1=F2L2可知F=G，所以不省力。（3）特點：不省力，但可改變力的方向。（4）動力移動的距離與重物移動的距離相等：S=h。（如上右圖所示）知識點05：動滑輪：1.定義：工作時，軸隨重物一起移動的滑輪叫動滑輪；（如下左圖所示）2.實質(zhì)：是個動力臂為阻力臂二倍的杠桿；（如下中圖所示）圖中O可看作是一個能運動的支點，其動力臂l1=2r，阻力臂l2=r，根據(jù)杠桿平衡條件：F1l1=F2l2，即F1·2r=F2·r，得出，當重物豎直勻速向上時，F(xiàn)2=G，則。3.特點：省一半力，但不能改變力的方向。4.動力移動的距離是重物移動距離的2倍：S=2h（如上右圖所示）5.說明：（1）動滑輪在移動的過程中，支點也在不停地移動；（2）動滑輪省一半力的條件是：動滑輪與重物一起勻速移動；動力F1的方向與并排繩子平行；不計動滑輪重、繩重和摩擦。知識點06：滑輪組：1.定義：由若干個定滑輪和動滑輪匹配而成。2.特點：可以省力，也可以改變力的方向。（1）使用滑輪組時，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即：（條件：不計動滑輪、繩重和摩擦）。（2）如果不忽略動滑輪的重量，則：3.動力移動的距離s和重物移動的距離h的關系是：s=nh使用滑輪組時，滑輪組用n段繩子吊著物體，提起物體所用的力移動的距離就是物體移動距離的n倍，即s=nh。如上圖所示。（n表示承擔物重繩子的段數(shù)）4.繩子端的速度與物體上升的速度關系：5.滑輪組的組裝：（1）根據(jù)的關系，求出動滑輪上繩子的段數(shù)n；（2）確定動滑輪的個數(shù)；（3）根據(jù)施力方向的要求，確定定滑輪個數(shù)。確定定滑輪個數(shù)的原則是：一個動滑輪應配置一個定滑輪，當動滑輪上為偶數(shù)段繩子時，可減少一個定滑輪，但若要求改變力的作用方向時，則應在增加一個定滑輪。在確定了動、定滑輪個數(shù)后，繩子的連接應遵循“奇動、偶定”的規(guī)則，由內(nèi)向外纏繞滑輪。知識點07：機械效率：1.有用功（W有）：為了達到工作目的，必須要做的功。2.額外功（W額）：對人們沒有用但不得不做的功；3.總功（W總）：利用機械做功時，對機械所做的功叫做總功；4.說明：（1）W總=W有+W額（2）總功、有用功、額外功的單位都是焦（J）。5.機械效率：物理學中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率；用符號η表示；6.公式：；7.物理意義：機械效率是標志機械做功性能好壞的重要指標，機械效率越高，機械的性能越好；8.說明：（1）機械效率只有大小，沒有單位；（2）由于有用功總小于總功，所以機械效率總小于1；（3）機械效率通常用百分數(shù)表示；（4）對一個機械來說，機械效率不是固定不變的，機械效率反映的是機械在一次做功過程中有用功跟總功的比值，同一機械在不同的做功過程中，有用功不同，機械效率也會不同。檢測時間：100分鐘試題滿分：100分難度系數(shù)：0.59一．選擇題（共6小題，滿分12分，每小題2分）1．（2分）（2023?淮安）如圖所示，一根質(zhì)地不均勻的硬棒重心在O點，將硬棒通過繩1懸掛于A點，2、3為兩個支架，在繩與兩支架的作用下，硬棒水平靜止，此時繩與支架均對硬棒有彈力（繩的形變忽略不計）。下列操作中，仍能使硬棒保持平衡的是（）A．僅撤去支架2 B．僅撤去支架3 C．同時剪斷繩1和撤去支架2 D．同時剪斷繩1和撤去支架32．（2分）（2023?連云港）如圖所示，每個鉤碼的質(zhì)量為50g，在均勻杠桿的A處掛2個鉤碼，B處掛1個鉤碼，杠桿恰好水平平衡。在A、B兩處再各加1個鉤碼，那么（）A．杠桿仍水平平衡 B．杠桿的左邊向下傾斜 C．杠桿的右邊向下傾斜 D．將A處的鉤碼向左移動一格，杠桿仍能水平平衡3．（2分）（2023?泰州）如圖所示，是仿照人的手臂設計的我國天宮空間站的機械臂。下列工具使用時與機械臂屬于同類型杠桿的是（）A．夾起食物的筷子 B．拔釘子的羊角錘 C．剪鐵絲的鋼絲鉗 D．起瓶蓋的開瓶扳手4．（2分）（2023?無錫）如圖所示，是《天工開物》中記載的我國傳統(tǒng)提水工具“桔槔”，用繩子系住一根直的硬棒的O點作為支點，A端掛有重為40N的石塊，B端掛有重為20N的空桶，OA長為1.2m，OB長為0.6m。使用時，人向下拉繩放下空桶，裝滿重為100N的水后向上拉繩緩慢將桶提起，硬棒質(zhì)量忽略不計。下列說法中正確的是（）A．向下拉繩放下空桶時桔槔為省力杠桿 B．向下拉繩放下空桶時拉力為20N C．向上拉繩提起裝滿水的桶時桔槔為費力杠桿 D．向上拉繩提起裝滿水的桶時拉力為40N5．（2分）（2023?宿遷）在以“自行車中的物理知識”為主題的小論壇上，小明列舉的以下觀點中錯誤的是（）A．輪胎上有花紋——增大摩擦力 B．用鋁合金做車架——可減輕車身質(zhì)量 C．剎車把手是杠桿——可以省力 D．停止蹬車，車仍運動——車受到慣性作用6．（2分）（2023?高新區(qū)一模）滬蘇通長江公鐵大橋開創(chuàng)了世界建橋史上公鐵兩用橋跨度進入千米級的篇章。小明模仿大橋搭建簡易模型。如圖乙所示，其他因素不變，如果只把拉索與橋塔的固定點上移，則可以（）A．增加動力 B．減小阻力 C．增加動力臂 D．增加阻力臂二．填空題（共10小題，滿分28分）7．（2分）（2023?常州）調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿處于水平平衡狀態(tài)。在A點懸掛兩個鉤碼，如圖所示，要使杠桿水平平衡，需在B點懸掛個鉤碼。取走懸掛在B點的鉤碼，改用彈簧測力計在C點豎直向上拉，使杠桿水平平衡，測力計的示數(shù)為N。（每個鉤碼重0.5N）8．（4分）（2023?海陵區(qū)校級三模）如圖甲所示為桔槔，是古代農(nóng)用工具。橫長桿的一端懸掛重石，另一端用繩子與汲器（提水的容器）相連。當不提水時，橫長桿的懸掛重石端位置較低，橫長桿的汲器端位置較高當要提水時，人用力將汲器往下壓，使汲器下降到水面下并讓水流入汲器（同時捆綁重石的那端位置上升），當汲器裝滿水后，人向上拉動繩子，就可讓懸掛重石端的位置下降，同時將汲器中的水提升。我們建立如圖乙模型來研究桔槔：假設橫長桿為一個筆直的輕質(zhì)杠桿，繩子與橫長桿的連接點到支點的距離L1為1m，重石的懸掛點到支點的距離L2為2m，未裝水的汲器的重力為10N。繩子的重力忽略不計（g取10N/kg）。（1）使用桔棒提水時，能夠省力，省功（選填“也能”或“不能”）；（2）文中“人用力將汲器往下壓（汲器未接觸水面）”的過程中，若勻速豎直下壓，此時該力大小將（選填“變大”、“變小”或“不變”）；（3）根據(jù)桔棒的理想模型分析，為實現(xiàn)不提水時，桔棒的重石端位置較低（接觸地面），重石至少kg；（4）若裝滿水后汲器的重力為150N，重石的質(zhì)量為3kg，根據(jù)桔棒的理想模型，通過計算分析，人勻速向上提裝滿水的汲器，借用桔穆提和直接用手提相比可省力N，9．（2分）（2023?宜興市模擬）人體很多關節(jié)可以看作由肌肉和骨骼組成的杠桿模型。如圖所示，人的前臂可以看成是以肘關節(jié)為支點的杠桿，當手托物件曲肘時，胳膊上的肱二頭肌會對前臂施加一個動力，物件對前臂施加一個阻力。前臂相當于一個杠桿，假設小臂的長度為0.3m，水平托起一個重力為20N的鉛球，動力臂的長為5cm，則肱二頭肌對前臂拉力為N（不考慮此杠桿模型自重及摩擦）。10．（3分）（2023?鹽城三模）如圖所示，釣魚竿可以看作一個（省力/費力/等臂）杠桿，其支點在釣魚竿與小明（左手/右手）的接觸處，若要更加省力，則小明應該（增大/減?。﹥芍皇种g的距離。11．（3分）（2023?海安市校級一模）如圖是使用手機和自拍桿自拍時的示意圖，自拍桿可以看作是一個（選填“省力”或“費力”）杠桿（O為支點），已知自拍桿長1m（質(zhì)量忽略不計），手機對桿豎直向下的作用力F2＝3N，圖中L1＝10cm、L2＝80cm，則手垂直于桿的動力F1＝N，拍攝需要伸長自拍桿時，若保持F1的作用點、方向及支點位置不變，則F1大小將。12．（3分）（2023?宿遷模擬）如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA的中點處懸掛重為110N的物體，在A端施加一豎直向上的力F，杠桿在水平位置平衡，則力F的大小為N。保持F的方向始終與OA垂直，將杠桿從A位置勻速提升到B位置的過程中，力F的力臂將（選填“變大”“變小”或“不變”，下同），力F的大小將。13．（3分）（2023?宜興市校級模擬）旅客常使用的拉桿行李箱是（選填“省力”、“費力”或“等臂”）杠桿；如圖所示，行李箱下方安裝了輪子，目的是（選填“增大”“減小”）摩擦；已知OA＝1m，OB＝0.2m，行李箱重150N，使行李箱在圖示位置靜止時，施加在端點A的最小作用力F＝N。14．（2分）（2023?泗洪縣三模）如圖是搬運泥土的獨輪車，設車箱和泥土的總重G＝1200N，運泥土時從A點提起獨輪車把手的力是F，則小新至少要用豎直向上N的力，才能把獨輪車抬起；在倒泥時要把車把抬高，若作用在A點的力F始終保持豎直向上，則在緩緩抬高車把的過程中力F的大?。ㄟx填“不變”、“變大”或“變小”）。15．（3分）（2023?清江浦區(qū)模擬）如圖所示，是平時常用的兩種工具：扳手和鉆頭。其中扳手在正常使用過程中相當于（輪軸/斜面），鉆頭在正常使用時相當于（輪軸/斜面）。這兩種工具在正常使用過程具有相同的優(yōu)點是。16．（3分）（2023?清江浦區(qū)模擬）自行車從發(fā)明到現(xiàn)在經(jīng)過了很多改進。如圖所示，1861年法國的米肖父子發(fā)明前輪大、后輪小，前輪上裝有曲柄和能轉(zhuǎn)動的踏板的自行車，并于1867年在巴黎博覽會上展出。這種自行車若想提高速度，只需要將（前輪/后輪）做的（大/小）些，此時人騎車時踩踏板的力將（變大/變小）。三．作圖題（共6小題，滿分24分，每小題4分）17．（4分）（2023?南通）如圖，杠桿AOB保持靜止，O為支點，請作出動力F1的力臂l1和阻力F2。18．（4分）（2023?泰州）工人站在地面上用如圖的滑輪組提升重物，畫出滑輪組的繞繩方式。19．（4分）（2023?淮安）如圖所示，O為支點，畫出力F的力臂l。20．（4分）（2023?蘇州）圖中，用直棒提升重物，畫出圖示位置所用最小力F1和阻力F2的力臂L2。21．（4分）（2023?漣水縣校級模擬）請畫出圖中杠桿動力臂L的示意圖。22．（4分）（2023?興化市模擬）建筑工人在A處，使用如圖所示的滑輪組提升物體，試在圖中畫出最省力的繞線方法。四．實驗探究題（共6小題，滿分36分）23．（5分）（2023?清江浦區(qū)模擬）在“探究杠桿的平衡條件”實驗中：（1）如圖a所示，為使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿右端的平衡螺母向旋轉(zhuǎn)（左/右）。（2）如圖b所示，在A位置上掛兩個相同鉤碼，應該在B位置掛上個同樣的鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡。（3）如圖c所示，彈簧測力計由豎直方向逐漸向左轉(zhuǎn)動，杠桿始終保持水平平衡，則彈簧測力計的示數(shù)將（變大/變小/不變）。（4）記錄實驗數(shù)據(jù)的表格如表。次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm120.110.2某同學通過以上實驗操作及數(shù)據(jù)分析，得出杠桿的平衡條件是：動力×動力臂＝阻力×阻力臂。你認為他的結(jié)論（可靠/不可靠），理由是。24．（8分）（2023?錫山區(qū)模擬）小華同學為“探究杠桿的平衡條件”，設計了如圖所示的實驗。（1）實驗前，杠桿在如圖甲所示的位置靜止，此時杠桿處于（選填“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)，為了使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)。（2）調(diào)節(jié)好杠桿后，為了獲取實驗數(shù)據(jù)，在圖乙、丙兩個方案中，按方案進行實驗能更加方便地測出。（3）經(jīng)過實驗，得到的數(shù)據(jù)如下表：實驗序號動力F1/N動力臂動力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m11.50.101.00.1521.00.302.00.1532.00.151.50.20由數(shù)據(jù)可初步得到的結(jié)論是（用公式表示）。（4）保持杠桿一直處于水平位置平衡，當彈簧測力計由圖乙逐漸旋轉(zhuǎn)至圖丙所示位置時，彈簧測力計的示數(shù)（選填“變小”“變大”或“不變”）。（5）甲物體靜置在水平地面上時，對地面的壓強為p0。小華將甲物體用細繩掛在輕質(zhì)杠桿的A端，把質(zhì)量為m0的乙物體懸掛在杠桿的B端，如圖丁所示，此時杠桿在水平位置平衡且甲物體對地面的壓強為p1，AO：OB＝1：3，O為支點。要使甲物體剛好被細繩拉離地面，小華設計了以下兩種方案，請你幫他完成。方案一：僅將支點O向（選填“左”或“右”）移動適當距離。方案二：僅增加乙物體的質(zhì)量，則乙物體增加的質(zhì)量為