2023年中考物理真题分类汇编-专题10 简单机械

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专题10 简单机械

考点1 杠杆
1．（2023湖北随州）劳动教育越来越重要，许多同学在劳动中获得了愉悦的体验也掌握了许多劳动技能。小芳周末回到乡下姥姥家接过姥姥肩膀上的担子学习挑担技巧。假如一个筐子重一个筐子轻（一头重一头轻），在不考虑手臂帮扶的情况下挑起担子让扁担处于水平平衡。请你据劳动体验结合杠杆平衡知识，判断下列说法中正确的是（　　）

A．肩膀应该靠近“轻的一头”
B．肩膀应该靠近“重的一头”
C．肩膀应该居于扁担正中间
D．挑着担子走路，扁担一般会上下“闪动”，“闪动”时一定是一个框子向上运动同时另一个框子向下运动
【答案】B
【解析】ABC．根据杠杆平衡的条件F1l1= F2l2可知，力变大，力臂减小，为了使扁担处于水平平衡状态，肩膀应该靠近“重的一头”，故AC错误，B正确；
D．挑着担子走路，扁担一般会上下“闪动”， “闪动”时一个框子向上运动同时另一个框子向下运动，会使扁担前后一端翘起，一端下沉，不便于人向前运动，故“闪动”时两个框会同时向下或向上运动，故D错误。
故选B。
2．（2023四川自贡）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA=8cm，秤砣质量m=0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB=32cm，则鱼的质量为（　　）

A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg
【答案】B
【解析】杆秤是一只杠杆，O是支点，当杆秤在水平位置平衡时，根据杠杆的平衡条件可得G鱼﹒OA=G秤砣﹒OB，则鱼受到的重力，鱼的质量为
故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．（2023江苏连云港）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
【答案】C
【解析】ABC．设杠杆一格长为L，每个钩码的质量为50g，重力为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N，在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后，杠杆左端3G×2L=3×0.5N×2L=3N×L，右端2G×4L=2×0.5N×4L=4N×L，3N×L<4N×L，杠杆右边下倾，故C符合题意，AB不符合题意；
D．将A处的钩码向左移动一格，杠杆左端3G×3L=3×0.5N×3L=4.5N×L，右端2G×4L=2×0.5N×4L=4N×L，4.5N×L>4N×L，杠杆的左边向下倾斜，故D不符合题意。
故选C。
4．（2023四川广元）如图所示，杠杆OBA可绕O点在竖直平面内转动，，在B点悬挂一个10N的重物G，在A点施加竖直向上的动力使杠杆OBA水平平衡（杠杆重力及摩擦均忽略不计），下列说法正确的是（　　）

A．在A点施加竖直向上的力时，该杠杆是费力杠杆
B．作用在A点的力的大小为5N
C．如果重物的悬挂点B向O点移动，要使杠杆水平平衡，应变小
D．若将作用于A点的力变为图中，要使杠杆水平平衡，应小于
【答案】C
【解析】A．在A点施加竖直向上的力F1时，动力臂是OA，阻力臂是OB，动力臂大于阻力臂，该杠杆是省力杠杆，故A错误；
B．由杠杆的平衡条件可知F1×OA=G×OB，且OA=OB+BA=3BA，则有F1×3BA=G×2BA，解得，故B错误；
C．如果重物的悬挂点B向O点移动，则OB变小，由F1×OA=G×OB，可知，OA与G大小不变，要使杠杆水平平衡，F1应变小，故C正确；
D．将作用于A点的力F1变为图中F2，动力臂会变小，由杠杆的平衡条件可知，在OB与G不变情况下，F2应大于F1，故D错误。
5．（2023天津）如图甲是我国古代汲水装置——桔槔，图乙是它水平静止时的简化模型，该装置是______（填简单机械名称）；此时配重物重力为，水桶重力为，，若不计杆重，则______。
    
【答案】杠杆 1∶2
【解析】由于该装置可以简化为绕支点转动的硬棒，所以该装置为杠杆。
由杠杆平衡条件可得G1l1=G2l2，由于l1︰l2=2︰1 ，则
6．（2023湖南怀化）生活中常用到各种各样杠杆。有借助撬棒来撬动石头（如图甲），撬棒属于______杠杆；有称量物体质量的天平（如图乙），天平属于______杠杆。（选填“省力”、“费力”或“等臂”）

【答案】省力 等臂
【解析】如图甲所示，O点是杠杆支点，撬棒下端给石头施加的垂直于撬棒的力是阻力，支点到撬棒下端点的距离是阻力臂；手给撬棒一个垂直于撬棒向下的力是动力，上端用手施力的位置到支点的距离是动力臂，如图可知，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力是省力杠杆。
天平的支点在横梁中间，两边托盘到支点的距离相等，即是两个力臂相等，当天平平衡时，两边托盘受力相等，故天平是等臂杠杆。
7．（2023安徽）如图1，爸爸和小红坐在跷跷板的两侧，在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆，不计杠杆自重的影响，若小红的质量为15kg，则爸爸的质量为________kg。

【答案】60
【解析】根据杠杆的平衡条件可得，则爸爸的质量为
8．（2023山西）尊老爱幼是中华民族的传统美德。小伟在重阳节送给爷爷一款带有放大镜的指甲刀（如图所示），以方便爷爷剪指甲。剪指甲时，透镜到指甲的距离比一倍焦距______________，所成的像为放大的______________像。拇指按压的手柄是______________杠杆。手柄上有凹凸不平的花纹，目的是______________。

【答案】小 虚 省力 增大摩擦力
【解析】带有放大镜的指甲刀，使用时，透镜到指甲的距离应小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，便于修剪指甲。
拇指按压的手柄，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
手柄上有凹凸不平的花纹，是在压力一定是，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
9．（2023河北）在均匀直尺的中央挖一小凹槽，把一个薄金属片一端插入橡皮中，另一端支在直尺的凹槽内制成一个简易“天平”。静止时直尺水平平衡。在直尺的两侧各放一个相同的小盘，在小盘中倒入质量不等的大米和小米，调整小盘在直尺上的位置，使直尺再次水平平衡。如图所示。由图可知，大米的质量________（选填“大于”或“小于”）小米的质量。F是左盘对直尺施加的力，请在图中画出F的力臂________。现向左盘中再加入少量大米，写出一种能够使直尺恢复平衡的方法：________。

【答案】小于    向右盘放入少量小米
【解析】由上图可知，大米对直尺压力的力臂大于小米对直尺压力的力臂，根据杠杆的平衡条件可知，大米的重力小于小米的重力，根据G=mg，故大米的质量小于小米的质量。
从支点O向F的作用线作垂线段l，即为F的力臂l
现向左盘中再加入少量大米，则左边力与力臂之积变大，为使直尺恢复平衡，向右盘放入少量小米。
10．（2023山东枣庄）壮丽辉煌的咸阳宫曾巍然矗立于八百里秦川，司马迁在《史记》中有关于这座宫殿的描述。右图是我们的祖先在建造宫殿时搬动巨大木料的劳动情境示意图，他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木，以便将其移到其他地方，请分析：

（1）支架下端垫有底面积较大的石块，其目的是为了______压强；
（2）支架上的横杆其实是______杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）；
（3）如果他们无法将巨木抬起，请你提出一个抬起巨木的改进方案：______。
【答案】减小 省力 将支架支点左移
【解析】（1）支架下端垫有底面积较大的石块，是为了在压力相同的情况下，通过增大受力面积来减小压强。
（2）支架上横杆的动力臂大于阻力臂，所以支架上的横杆相当于省力杠杠。
（3）如果他们无法将巨木抬起，可以将支点向左移动，增长动力臂，从而更加省力。
11．（2023新疆）请在图中根据静止的杠杆的动力臂l1，画出动力F1的示意图。

【答案】  
【解析】由支点向力的作用线作垂线就是力臂，因此动力F1所在位置与动力臂l1垂直，作用点在杠杆上，由阻力可判断动力方向向上
12．（2023山东泰安）如图所示，画出图中力F的力臂并用字母L表示．

【答案】
【解析】由图知道O为杠杆的支点，所以过O作F作用线的垂线段，即是力臂L
点睛：本题考查的是力臂的作法，关键是要作出支点到力所在的直线的垂线段，难度不大．
13．（2023江苏苏州）图中，用直棒提升重物，画出图示位置所用最小力和阻力的力臂。

【答案】  
【解析】据杠杆的平衡条件，力最小，则力臂最大，连接OB为最大力臂，过B点作垂直于OB向上的力F1即为最小力；将F2的作用线反向延长，过O点作力F2的作用线的垂直线即为力臂L2。  
14．（2023湖南岳阳）如图是锅炉上的安全阀门示意图。请画出物体A的重力示意图及F的力臂L。

【答案】  
【解析】重力的作用点在物体的重心上，方向竖直向下；力臂为过支点做力的作用线的垂线段，即过O点做F的垂线段
15．（2023四川成都）植树节当天，学校初二年级开展植树活动。同学们分工合作，如图甲，小高正在用铁锹铲土。将铁锹视为杠杆，O为支点，请在图乙中画出：①手在A处施加的最小动力F的示意图；②F的力臂L。

【答案】  
【解析】手在A处施加最小动力F时，由杠杆平衡条件可知，此时动力臂最长，最长的动力臂为OA，过A点做垂直于OA向上的力为最小动力F
16．（2023湖南衡阳）桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力示意图，并画出动力的力臂l1。

【答案】    
【解析】物体重力的方向是竖直向下，因此过水桶的重心沿竖直向下的方向作出一条有向线段，用G表示，即为水桶所受的重力；由乙图可知，以O点为支点，过支点O向动力F1作用线作垂线，即为动力的力臂l1。
17．（2023四川南充）图甲是小明自行车的手闸，其中ABO可视为一种杠杆，简化示意图如图乙，O为支点，F2为阻力，请在图乙中画出作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。

【答案】
【解析】由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂l1最长；动力的方向应该向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图
18．（2023湖北潜江、天门、仙桃、江汉）在探究“杠杆的平衡条件”实验中：

（1）实验前，杠杆左端下沉，如图甲，则应将平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调节，直至杠杆在水平位置平衡；
（2）调节钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，读出实验数据并记录在表格中。如图乙所示，阻力臂l2为_________cm；
（3）分析表中实验数据。得出杠杆的平衡条件为_________（用F1、F2、l1、l2表示）；
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
0.5
16.0
1.0

2
1.0
15.0
1.0
15.0
3
2.0
15.0
1.5
20.0
第3次实验的杠杆类型属于_________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，教室里的劳动工具中有这类杠，请举一例：__________；并简要说明你的判断理由__________；
（4）如图丙，F始终杠杆垂直，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中，F的大小将__________。（填选项代码）
A． 不变             B． 变小             C． 变大                 D． 先变大后变小
【答案】（1）右 （2）8.0 （3）F1l1=F2l2 费力 扫帚 扫帚在使用时，动力臂小于阻力臂 （4）C
【解析】（1）实验前，杠杆左端下沉，杠杆右端上翘，则应将平衡螺母向右调节，直至杠杆在水平位置平衡。
（2）如图乙所示，刻度尺的分度值为0.1cm，刻度尺的度数为8.0cm，则阻力臂l2为8.0cm。
（3）分析表中实验数据可知，杠杆的动力和动力臂的乘积等于杠杆阻力和阻力臂的乘积，即得出杠杆的平衡条件为F1l1=F2l2。
由表格数据可知，第3次实验时的动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，该杠杆类型属于费力杠杆。
依据费力杠杆的动力臂小于阻力臂，可判断教室里的劳动工具中有这类杠的是扫帚。
（4）如图丙所示，F始终杠杆垂直，动力臂l1不变，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B的过程中，阻力G不变，阻力臂l2变大，根据杠杆平衡的条件Fl1=Gl2，F的大小将变大，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
19．（2023四川泸州）小明有一件重约15N的工艺品，用细线悬挂两端点A、B处于静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在A、B连线上找出O点的位置，以便用一根细线系在O点将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的重力。小明身边只有一把弹簧测力计（0～10N）、一把刻度尺和若干细线，他设计了如下实验，请完成以下实验步骤：

（1）取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度LAB＝_________cm，如图丙所示；
（2）用弹簧测力计拉住A端，B端用细线悬挂，平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计读数F1＝8.0N；
（3）交换弹簧测力计和细线的位置，平衡时工艺品的位置也如图丁所示，弹簧测力计读数F2＝6.0N；
（4）由此可以计算出该工艺品的重力G＝_______N。
（5）计算出O点到端点A间的距离LOA＝_______cm。
（6）反思：要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件是 ___________（只须写出一个条件即可）。
【答案】（1）35.0 （4）14 15 （6）杠杆平衡条件
【解析】（1）由于刻度尺的分度值是1cm，所以工艺品的正确长度为35.0cm，故读数为35.0cm。
（4）（5）当以A端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知F1LBA＝GLOB，即8N×35.0cm＝G×（35.0cm﹣LOA）①，当以B端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知F1LAB＝GLOA，即6N×35.0cm＝G×LOA②，由①②得，G＝14N，LOA＝15cm。
（6）当要准确找出O点的具体位置，除准确测量外，关键实验条件利用杠杆平衡条件。
20．（2023重庆）图甲是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，“横木插碓头，硬嘴为铁，促踏其末而舂之”。若碓头质量为，不计横木的重力和转动摩擦，捣谷人双手与扶手之间的作用力为0。
（1）求碓头的重力：
（2）碓头竖直下落，用时，求重力做功的功率；
（3）质量为的捣谷人，左脚与地面的接触面积为，当他右脚在B点用最小力踩横木使其刚好转动时，示意图如图乙，已知，求人左脚对地面的压强。

【答案】（1）200N；（2）250W；（3）2.1×104
【解析】（1）碓头的重力
（2）碓头竖直下落，重力做的功
重力做功的功率
（3）由杠杆平衡条件得，人对杠杆的力为
由力的相互作用得，人受到杠杆的力为
人受到重力、地面支持力、杠杆的力的作用处于静止状态，地面对人的支持力为
由力的相互作用得，人左脚对地面的压力
人左脚对地面的压强
21．（2023重庆）桔槔是《天工开物》中记载的一种原始的汲水工具。如图所示，硬杆用细绳悬挂在树上，杆可绕点自由旋转且与树之间无作用力，用细绳将重力为20N、容积为的桶悬挂在端，在端重120N的拗石辅助下，人可轻松将一桶水从井中提起，；悬挂桶的绳子始终保持在竖直方向上，忽略杆和绳的重力。
（1）桶装满水时，求水的质量；
（2）空桶在井中漂浮时，求桶排开水的体积；
（3）一重力为480N的人用桔槔将装满水的桶提出水面后（忽略桶外壁沾水），桔槔处于平衡状态时，人与地面的受力面积为500cm2，求人对地面的压强。

【答案】（1）28kg；（2）2000cm3；（3）
【解析】（1）因为通的容积为容积为2.8×10−2m3，则桶装满水的质量为
（2）漂浮在水面的桶受到的浮力等于重力为
则排开水的体积为
（3）桔槔平衡时，根据杠杆平衡条件可求，B端施加的拉力为
人对绳子的拉力为
人对地面的压强为

考点2 滑轮
22．（2023四川自贡）如图所示，用一根绳子绕过定滑轮，一端拴在钩码上，手执另一端，分别用力、、匀速拉起钩码。忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（　　）

A．较大 B．较大
C．较大 D．、、的大小相等
【答案】D
【解析】由图可知，图中滑轮是定滑轮，定滑轮不能省力，所以忽略绳子与滑轮的摩擦，匀速向上拉物体时，无论向哪个方向拉动绳子，施加在绳子上的拉力都与物体重力相等，所以三种拉法所用拉力一样大，故ABC错误，D正确。
故选D。
23．（2023四川达州）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重30N，B重5N，则A所受地面的摩擦力为__________N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A匀速向左运动，则拉力F=__________N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）

【答案】10 20
【解析】如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知A重30N，B重5N，物体B恰好匀速下降，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力，即
若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用：水平向左的拉力F，水平向右的拉力2GB， 水平向右的摩擦力10N，所以，水平刚好使A匀速向左运动，则拉力F