2020中考物理专题专题13 简单机械(第1期)(解析版)

专题13 简单机械

一、单项选择题

1.（2020·四川省成都市）如图甲所示的

装置，A 是重15N 的空吊篮，绳子B 和C 能承受的最大拉力分别为100N 和50N 。质量为50kg 的小张同学将A 提升到高处，施加的拉力F 随时间变化关系如图乙所示，A 上升的速度v 随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，常数g 取10N/kg 。下列结论正确的是（ ）

A. 动滑轮的重力为9N

B. 第2s 内拉力F 的功率为40W

C. 此装置最多能匀速运载80N 的货物

D. 此装置提升重物的最大机械效率为85% 【答案】BC 【解析】

【详解】A ．由图丙可知，在1~2s 内物体匀速运动，图乙可知，拉力为10N ，由图甲知绳子股数n=2，则根据

A G G G F n n

+=

=动

总 即

15N 10N 2

G +=

动

解得

G 动=5N

故A 错误；

B ．第2s 内绳子自由端的速度为

A 22m/s=4m/s v nv ==?绳

第2s 内拉力F 的功率为

=10N 4m/s=40W P Fv =?绳

故B 正确；

C ．当拉力最大为50N 时，可以拉动物重为

A --250N-5N-15N=80N G nF G G ==?物动

绳子B 不断，故C 正确；

D ．由C 可得，重物最重为80N ，则最大的机械效率为

80N =100%80%250N

G h G h G Fs Fnh nF η===?=物物物

故D 错误。 故选BC 。

2.（2020·河南省）在如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是（ ） A.

瓶盖起子

B. 食品夹

C. 起钉锤

D. 核桃夹

【答案】B 【解析】

【详解】A ．支点在瓶盖边缘，动力臂较长，是省力杠杆，A 项不合题意； B ．支点在夹子两壁连接处，动力臂较短，是费力杠杆，选项B 符合题意； C ．支点是锤子与地面的接触点，动力臂较长，是省力杠杆，C 项不合题意； D ．支点在夹子两壁连接处，动力臂较长，是省力杠杆，D 项不合题意。

故选B 。

3.（2020·湖南省常德市）如图所示，用F 1的力将物体B 匀速提升h ， F 1做功600J ，若借助滑轮组用F 2的力把物体B 匀速提升相同高度，F 2 做功为1000J 。下列说法正确的是（ ）

A. 两个过程中的拉力F 1= 3F 2

B. F 1 做功的功率比F 2做功的功率小

C. 滑轮组机械效率为40%

D. F 2 做功的距离为3h

【答案】D 【解析】

【详解】A ．F 1做功600J ，由W Fs = 可知

111600J

W F s h

=

= 由图可知，滑轮组的绳子股数n =3，所以绳子自由端移动的距离s 2=3h ，F 2做功1000J ，由W Fs = 可知

2221000J 3W F s h

=

= 所以12F F ＜3 ，故A 错误；

B ．题中没有给出两次运动的时间，所以无法比较两个力做功的功率，故B 错误；

C ．因为用F 1的力将物体B 匀速提升，所以物体B 的重力G 等于拉力F 1，所以滑轮组的有用功为

1600J W Gh F h ===有用

滑轮组的总功等于拉力F 2做的功，即

21000J W W ==总

所以滑轮组的机械效率

600J 100%100%60%1000J

W ηW =?=?=有用总

故C 错误；

D ．由图可知，滑轮组的绳子股数n =3，所以绳子自由端移动的距离s 2=3h ，即F 2 做功的距离为3h ，故D 正确。 故选D 。

二、填空题

4.（2020·四川省雅安市）如图所示，杆秤秤砣的质量为0.2kg ，杆秤自身质量忽略不计，若杆秤水平静止时，被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m 和0.2m ，则被测物体的质量为__kg ，若秤砣上粘有油污，则测量值比被测物体的真实质量要____（选填 “偏大”或“偏小”）

【答案】 (1). 0.8 (2). 偏小 【解析】 【分析】

知道秤砣的质量和两边力臂的大小，利用重力公式和杠杆的平衡条件求被测物的质量；若秤砣上粘有油污时，左边的力和力臂不变，右边的力增大，根据杠杆的平衡条件知道右边的力臂减小，即：杆秤所示的质量值要小于被测物的真实质量值。 【详解】[1]如图所示：

因为杠杆平衡，则有

12OA OB G l G l = 12OA OB m gl m gl =

则有

21

0.2kg 0.2m

0.8kg 0.05m

OB OA m l m l ?=

== [2]若秤砣上粘有油污，m 2增大，而G 1l OA 不变，所以l OB 要变小，杆秤所示的质量值要偏小。 5.（2020·山东省济宁市）杠杆两端螺母的作用是图中的杠杆在水平位置平衡，若在两侧各减掉一个等重的钩码，杠杆______（选填“能”或“不能”）保持水平平衡。

【答案】不能 【解析】

【详解】从图中可以看到，杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡原理可知

3223G l G l ?=? 若在两侧各减掉一个等重的钩码，那么

223G l G l ?>? 可知杠杆不能保持水平平衡。

6.（2020·江苏省连云港市）用如图所示滑轮组在10s 内将重为300N 的物体匀速提升1m ，拉力

大小为120N ，拉力做功的功率为______W ，有用功为______J ，滑轮组的机械效率为______。

【答案】 (1). 36 (2). 300 (3). 83.3% 【解析】

【详解】[1]由图可知，承担重物的绳子段数n =3，所以绳子自由端通过距离

s =3×1m=3m

总功

W 总=Fs =120N×3m=360J

拉力做功的功率

P =

360J

10s

W t =总=36W [2]有用功为

W 有=Gh =300N×1m=300J

[3]滑轮组的

机械效率为

η=300J =360J

W W 有总=83.3% 7.（2020·湖南省常德市）农忙时节小明帮爷爷挑谷子，初次干农活的他在左筐中装了20kg ，右筐中装了25kg ， 如果扁担的长度为1. 8m ，则他在距扁担左端_____m 处将谷子挑起来才能使挑担水平（扁担和筐的重力均不考虑）；为了方便行走，小明将两筐谷子同时向内移动了0. lm ，则需要______筐（选填“左”或“右”）增加约_____kg （保留1位小数）谷子，才能基本保持挑担水平。

【答案】 (1). 1 (2). 右 (3). 0.7 【解析】

【详解】[1]根据杠杆平衡条件有

G L G L =右右左左

则

255204

L G m g L G m g ====右右左右左左 扁担的长度为1. 8m ，则他在距扁担左端

5

1.8m 1m 9

L =?=左

处将谷子挑起来才能使挑担水平，右筐距离0.8m 。

[2][3]将两筐谷子同时向内移动了0. lm ，则左端距离变为0.9m ，右端距离变为0.7m ，此时

'200N 0.9m 180N/m G L =?=左左 '250N 0.7m 105N/m G L =?=右右

左边力与力臂乘积大于右边力与力臂乘积；要使挑担基本保持水平，根据杠杆平衡条件应该在右边增加谷子

20kg 0.9m

25kg 0.7kg 0.7m m L m m L '?'=

-=-≈'

左左右右

8.（2020·贵州省黔西南州）如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F 1______F 2，机械效率ηA ______ηB 。（填“>”“=”或“<”）

【答案】 (1). < (2). = 【解析】

【详解】[1]由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为

()113F G G =

+物动，()21

2

F G G =+物动 所以

1F F ２＜

[2]不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即A B ηη=。

9.（2020·安徽）如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F 把一重为600N 的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L =3m ，高h =1.5m 。若该过程中斜面的效率为60%，力F 所做的功为________J 。

【答案】1500 【解析】

【详解】工人所做的有用功为

W 有=Gh =600N×1.5m=900J

由100%W W 有总

η=

?得

900J

1500J 60%

W W η

=

=

=有

总 10.（2020·安徽）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出 ，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB 粗细相同、质量分布均匀，重G =120N ，AB =2.8m ，AO =0.3 m 。要使横杆AB 保持水平平衡，需在A 端施加竖直向下的力F =________N 。

【答案】440 【解析】

【详解】横杆AB 粗细相同、质量分布均匀，则横杆的重心在AB 中点，故重力G 的力臂为

211

2.8m-0.3m=1.1m 22

l AB AO =

-=? 力F 的力臂

10.3m l AO ==

由杠杆平衡条件1122Fl F l =得

0.3m 120N 1.1m F ?=?

解得

440N F =

故需在A 端施加竖直向下的力为440N 。 三、作图题

11.（2020·四川省成都市）(2)深蹲运动是靠腿部肌肉收缩产生动力，克服人体上部的重力G ，从而达到锻炼目的(如图甲)。图乙是将人体抽象为杠杆的示意图，O 为支点，请在图乙中画出G 的示意图及其力臂L (A 点为人体上部的重心)________。

【答案】(2).

【解析】

【详解】(2)[2]重力方向竖直向下，支点O到重力方向的作用线的垂线为力臂，如图所示：

12.（2020·江苏省泰州市）根据要求完成下列作图。

(2)如图乙所示，画出拉力F的力臂l和物体B所受重力G的示意图__________；

【答案】(2).

【解析】

【详解】(2)[2]物体B所受重力方向竖直向下，重心在物体的几何中心，从支点O向力的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是拉力F的力臂l。如图:

13.（2020·贵州省黔南州）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，在B点用弹簧测力计沿CD方向拉杠杆，使杠杆水平平衡，如图所示。画出∶①弹簧测力计对杠杆拉力F的示意图；②F的力臂。

（）

【答案】

【解析】

【详解】用弹簧测力计沿CD方向拉杠杆，拉力的作用点在B点，方向沿BD向下，过拉力的作用点，沿拉力的方向画一条有向线段，用F表示，过支点O做F的垂线即为F的力臂，如图所示：

四、实验探究题

14.（2020·江苏省连云港市）密度是物质的重要属性，生产、生活中常常需要测量各种液体的密度。某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计，可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值，受到了老师的肯定和表扬，结构如图所示。

所用器材：轻质杠杆（自身重力忽略不计）、两种规格的空桶（100mL和200mL）、质量为m 的物体A、细线。

设计过程如下：

(1)将杠杆在O 点悬挂起来，空桶悬挂在B 点，质量为m 的物体A 悬挂在C 点时，杠杆水平平衡。测出B 点到O 点的距离为l ，C 点到O 点的距离为l 0，此时C 点的密度刻度线应标注为______； (2)在B 点的空桶内注满液体，空桶容积为V ，移动物体A 至C 1位置，使杠杆在水平位置平衡。C 1点到O 点的距离为l 1，此时C 1点的密度值为______（用题中所给的字母表示）； (3)已知密度为1.0×103kg/m 3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm ，则密度为0.8×103kg/m 3刻度线与零刻度线之间的距离为______cm ；

(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，应选择______规格的空桶（选填“100mL ”或“200mL ”）。

【答案】 (1). 0 (2). ()10-m l l Vl

(3). 3.2 (4). 200mL

【解析】

【详解】(1)[1]空桶悬挂在B 点，质量为m 的物体A 悬挂在C 点时，杠杆水平平衡，桶中没有液体，液体的密度为零，此时C 点的密度刻度线应标注为0。 (2)[2]设空桶的质量为m 桶，由杠杆的平衡条件可知

m 桶gl =mgl 0

桶的质量

m 桶=

ml l

在B 点的空桶内注满液体，根据杠杆的平衡条件可得

(m 桶+m )gl =mgl 1 (m 桶+ρV )gl =mgl 1 (

ml l +ρV )gl =mgl 1 ρ=

()10-m l l Vl

(3)[3]由(2)中的公式可知ρ与(l 1-l 0)成正比，密度为1.0×103kg/m 3刻度线与零刻度线之间的距离为4cm ，则密度为0.8×

103kg/m 3刻度线与零刻度线之间的距离为l 2

3333

2

1.010kg/m 4cm

=0.810kg/m l ?? l 2=3.2cm

(4)[4]要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，分度值小一些，由ρ=

()10-m l l Vl

可知增大液体

的体积可以使密度小一些，分度值小一些，所以选择200mL 规格的空桶，精度更高一些。 五、计算题

15.（2020·江苏省泰州市）小明利用如图所示的滑轮组，将质量为90kg 的物体在1min 内匀速提升5m ，竖直向上的拉力为360N 。求： (1)物体的重力（g 取10N/kg ）； (2)小明拉力的功率？

(3)滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。

【答案】(1) 900N ；(2) 90W ；(3)83.3% 【解析】

【详解】(1)物体的重力是

90kg 10N/kg=900N G mg ==?

(2)由图可知，承担物重的

绳子段数3n =，物体匀速提升5m 时，绳端移动的距离是

335m 15m s h ==?=

小明拉力做功

s 360N 15m 5400J W F ==?=

小明拉力的功率

5400J

90W 60s P W t ===

(3)有用功

900N 5m 4500J W Gh ==?=有

滑轮组的机械效率

4500J

100%83.3%5400J

W W Gh Fs η=

=?≈=

有总

答：(1) 物体的重力是900N ； (2) 小明拉力的功率90W ；

(3) 滑轮组的机械效率是83.3%。

16.（2020·贵州省黔南州）如图所示，某建筑工地用起重机将质量为3.6 t 的货箱以0.5 m/s 的速度匀速提升，吊臂上的滑轮组如图所示，若忽略绳重和摩擦，该滑轮组的机械效率为80%。（g =10N/kg ）求：

(1)在10s 内货箱上升的高度； (2)货箱的重力；

(3)吊臂上电动机拉力F 的大小；

(4)依然利用此机械提升质量为4.1 t 的货箱，求此时滑轮组的机械效率。 【答案】(1) 5m ；(2) 3.6×104N ；(3) 1.5×104N ；(4) 82% 【解析】

【详解】(1)在10s 内货箱上升的高度为

=0.5m/s 10s=5m h v t =?物

(2)货箱的重力为

343.610kg 10N /kg=3.610N G =mg =???

(3)由图像可知绳子股数n =3，由W W η=

有

总

可得 W Gh Gh G

W Fs Fnh Fn

η=

=

==有总

即

43.618%30N

0=

F

? 可解得F=1.5×

104N 。

(4)动滑轮的重力为

4441.510N-3.613-30N =0.910N G F G =???=?动

提升质量为4.1 t 的货箱，此时滑轮组的机械效率

3344.110kg 10N/kg 100%=82%4.110kg 10N/kg+0.910N W W G h G m g W W W G h G h G G m g G η?''''?======?++++???'''''''有有总

有额动动动

答：(1)在10s 内货箱上升的高度为5m ； (2)货箱的重力为3.6×104N ；

(3)吊臂上电动机拉力F 为1.5×104N ； (4)此时滑轮组的机械效率为82%。