模块一 专题12 简单机械-（2025中考全国通用）2024年中考物理真题分类汇编

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考向一：杠杆
1. （2024江苏连云港）如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（ ）

A. 托盘天平 B. 钢丝钳 C. 筷子 D.开瓶扳手
【答案】C
【解析】A．托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故A不符合题意；
B．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符合题意；
D． 开瓶扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选C
2. （2024山东临沂）2023年9月24日，中国组合邹佳琪/邱秀萍在赛艇女子轻量级双人双桨决赛中夺冠，斩获杭州亚运会首金。如图所示，赛艇的桨可视为杠杆，下列工具正常使用时，与桨属于同类杠杆的是（ ）
A. 筷子B. 瓶起子
C. 核桃夹D. 榨汁器
【答案】A
【解析】桨的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
A．筷子的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A符合题意；
BCD．瓶起子、核桃夹、榨汁器的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故BCD不符合题意。
故选A。
3. （2024广西）2024 年六五环境日国家主场活动在南宁举行。期间，小明利用垃圾钳捡垃圾，并进行分类，如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 保护环境，人人有责B. 垃圾钳是省力杠杆
C. 可利用垃圾来发电D. 垃圾钳是费力杠杆
【答案】B
【解析】A．保护环境，是我们每个公民义不容辞的责任，故A正确，不符合题意；
BD．由图可知，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意；
C．垃圾进行收集并分类处理，对于燃烧值较高的垃圾，进行高温焚烧，可以用来发电，故C正确，不符合题意。
故选B。
4. （2024重庆A）同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A点。当不挂秤砣、且秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100g物体、秤砣移到B点时，秤杆再次水平平衡，如图所示。在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线。下列说法正确的是（ ）
A. 自制杆秤的每一格约表示2.08g
B. 称中药时B端翘起应减少中药恢复水平平衡
C. 如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D. 若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的量程
【答案】B
【解析】A．在O到B两条刻线之间均匀地画上49条刻度线，则共计50格，则每一格代表的质量为
即自制杆秤的每一格约表示2g，故A错误；
B．称中药时B端翘起说明，此时可以减少中药即减小恢复水平平衡，故B正确；
C．如果秤砣磨损，根据杠杆平衡条件，实际质量偏小，则长度偏大，则测量结果会比真实质量偏大，故C错误；
D．若将提纽移到O点右侧，则增大，减小，则变小，则杆秤的量程减小，故D错误。
故选B。
5.（2024齐齐哈尔市） 端午节时，同学们外出游玩。购买饮料时，售货员用启瓶器开启饮料瓶的情景如图所示。启瓶器在正常使用时，属于______（选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。开启后的瓶盖中间出现了凹陷，说明力可以使物体发生______。
【答案】 省力 形变
【解析】启瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
开启后的瓶盖中间出现了凹陷，瓶盖发生了形变，说明力可以改变物体的形状。
6. （2024甘肃威武）用如图所示的扳手拧螺丝时，一只手稳住扳手的十字交叉部位，另一只手用同样大小和方向的力在___________点（选填“A”“B”或“C”）更容易拧动螺丝，原因是___________。
【答案】 C 在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力
【解析】用扳手拧螺丝时，阻力和阻力臂一定，在A点施力时，动力臂最小，动力最大，在C点施力时，动力臂最大，动力最小，所以在C点施力更容易拧动螺丝。
7. （2024天津）利用如图所示的“搬重物利器”搬运大件家具时，先用金属棒撬起家具，再将带有滚轮的底座放入家具底部，便可以轻松移动家具。其中，金属棒是________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，底座装有滚轮是为了减小________。
【答案】 省力 摩擦
【解析】由图可知，中间垫的物块处为杠杆的支点，手在把手处向下摁动杠杆过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。
底座装有滚轮，在压力不变的和粗糙程度不变的情况下，变滑动为滚动，减小摩擦力。
8. （2024重庆B）小兰自制了一把杆秤，由秤盘、提纽、秤杆以及200g的秤砣构成，如图所示。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时，提起提纽，杆秤在空中恰好能水平平衡。已知AO间距离为10cm。当放入重物，将秤砣移至距O点30cm的B处时，秤杆水平平衡，则重物质量为______g；往秤盘中再增加20g的物体，秤砣需要从B处移动______cm才能维持秤杆水平平衡。
【答案】 600 1
【解析】秤砣的质量
秤砣的重力
秤砣移至距O点30cm的B处时，根据杠杆平衡条件可得，重物的重力
重物质量
往秤盘中再增加20g的物体后，秤盘中重物的总质量
此时秤砣距O点的距离
则秤砣需要从B处移动向右移动的距离
9. （2024苏州）健身步道上的坐式划船训练器如图所示。人坐在座板上，用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧，此过程中，拉力大小变化情况是_________。若要增加训练强度，应将配重盘向_________（a/b）端移。
【答案】 逐渐变小 a
【解析】人坐在座板上，用始终与把手垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧，此过程中，阻力（配重盘的重力）不变，阻力臂变小，动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，动力变小，即拉力逐渐变小。
若要增加训练强度，即增大拉力，根据杠杆平衡条件​可知，在阻力（配重盘的重力）不变的情况下，应增大阻力臂，即将配重盘向b端移。
10. （2024安徽省）如图甲所示，用核桃钳夹核桃时，用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆，若F1=20N，l1=10cm，l2=4cm，忽略杠杆自身的重力，则F2的大小为______N。
【答案】50
【解析】根据杠杆平衡的条件F1l1=F2l2，则F2的大小为
11.（2024福建） 木雕是工匠智慧和艺术修为的价值体现，锯木、刨料、风干、雕刻、开榫、组装、打磨、油漆，每一环节都讲究科学的工艺流程。如图 ，雕花时，正在挑起木屑的刻刀属于______杠杆。刻刀要磨锋利使用，是为了增大______。
【答案】 费力 压强
【解析】正在挑起木屑的刻刀动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。
刻刀要磨锋利使用，是为了减小受力面积从而增大压强。
12. （2024湖北）2024年6月2日至3日，嫦娥六号完成了人类首次月球背面采样。如图，嫦娥六号的机械臂正绕O点转动，将采集的月球样品送往贮存装置。请画出样品对机械臂上A点的作用力F的力臂l。
【答案】如图所示
【解析】过支点O作力F作用线的垂线段即为力臂l，作图如下：
13. （2024江苏盐城）如图所示，画出用起子撬图钉的动力的力臂。
【答案】如图所示
【解析】找出支点，从O做F1的垂线就是F1的力臂L1。
14. （2024四川宜宾）如图是宜宾港一起重机正在吊起货物的情景，请在图中画出此时动力的力臂和阻力的示意图。
【答案】如图所示
【解析】由图可知，动力F1的方向竖直向上，支点O到动力作用线的距离为动力臂l1，因货物的重力竖直向下拉动吊臂，绳子作用在吊臂的点为阻力作用点，方向竖直向下。
15. （2024四川眉山）同学们在体育课上做下压运动训练，静止不动时人体可以看成杠杆模型，O为支点，肌肉拉力为动力，如图所示。请你在图中画出：
（1）动力的力臂；
（2）A点，脚对地而压力F的示意图。
【答案】如图所示
【解析】（1）从支点O向F1​的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是F1​的力臂L1（用大括号表示），如图所示：
（2）脚对地面的压力F的作用点在接触面上，方向垂直于地面向下，过压力的作用点，沿压力的方向画一条带箭头的线段，用F表示.
16. （2024四川成都）如图甲，小孟书桌上的折叠式台灯由底座、立杆和灯头组成。如图乙所示，灯头OAB可视做绕O点转动的杠杆，A点是灯头的重心，小孟用拉力F将灯头拉至图示位置。请在图乙中画出：①灯头受到的重力G的示意图；②拉力F的力臂l。
【答案】如图所示
【解析】过支点O作拉力F的作用线的垂线段即为力臂l，灯头受到的重力G的方向竖直向下，作用在重心。
17. （2024黑龙江绥化）请作出杠杆上动力F的力臂l。
【答案】如图所示
【解析】力臂是支点到力的作用线的距离，过支点O作力F的作用线的垂线段，即为对应的力臂。
18. （2024广东深圳）图甲是飞鸟经过无背索斜拉桥的情景。图乙是其简化的模型，用S表示飞鸟，用F表示桥塔上端收到钢索的拉力。请帮助思考乐亮亮同学在图乙画出：
（1）飞鸟S经水面反射形成的虚像S'
（2）拉力F对应的力臂l（O是支点）
【答案】如图所示
【解析】（1）平静的水面相当于平面镜，根据平面镜成的像与物关于镜面对称，作出飞鸟S经水面反射形成的虚像S'，如下所示：
（2）O是支点，从支点向力的作用线作垂线段即为拉力F对应的力臂l，如下所示：
19. （2024甘肃临夏）俯卧撑是一种健身运动，能够锻炼上肢、腰部及腹部的肌肉，是简单易行却十分有效的力量训练手段。如图是某同学做俯卧撑的示意图。此过程中，他的身体可视为杠杆，O点为支点，A点为重心，请画出重力对应的力臂l。
【答案】如图所示
【解析】先在A点画出竖直向下的重力示意图，再过支点O作重力G作用线的垂线段即为力臂l。
20. （2024山西）小明在成长笔记中记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
【答案】 ①. 计算所得的省力杠杆的动力大于阻力 ②. 把阻力作用点到动力所在作用线的距离当做动力臂 ③. 见解析
【解析】计算所得的省力杠杆的动力大于阻力。
解题时错把阻力作用点到动力所在作用线的距离当做动力臂l1了，在杠杆中，动力臂是支点到动力作用线的距离，图中动力臂的距离应为
解：如图将踏脚的左脚看作省力杠杆，抬脚跟时脚烧支点O转动，动力为F1，阻力为F2。根据杠杆平衡条件
得小腿肌肉拉力
21. （2024上海）在杠杆平衡时，阻力F2的大小为90N，阻力臂L2为0.2m，动力臂L1为0.6m，求动力F1的大小。
【答案】30N
【解析】由杠杆平衡条件​得
答：动力F1的大小为30N。
考向二：滑轮
1.（2024天津） 高高的旗杆矗立在操场上。旗手缓缓向下拉绳子，旗子就会徐徐上升。这是因为旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（ ）
A. 它是动滑轮B. 利用它可以省力
C. 利用它可以省距离D. 利用它可以改变力的方向
【答案】D
【解析】旗杆顶部滑轮的轴固定不动，是一个定滑轮；升旗仪式上，旗手缓缓向下拉动绳子，旗子就会徐徐上升，这是因为用定滑轮可以改变力的方向。定滑轮不省力也不省距离。
故选D。
2. （2024江苏盐城）下列挪动球形石墩的方法中，最省力的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】从图中可以看到，A方法中有两段绳子挪动石墩，人对绳子的拉力为石墩与地面的摩擦力的一半；BCD方法中，人对绳子的拉力都等于石墩与地面的摩擦力，即不省力。
故选A。
3. （2024甘肃临夏）如图是我国古代劳动人民利用自制的工具汲水的场景。图中装置顶端的轮子相当于现代人们所使用的定滑轮，其作用是可以改变力的________，但不能省力。图中的扁担做得较宽，主要是为了增大受力面积，________（选填“增大”或“减小”）压强。
【答案】 方向 减小
【解析】定滑轮实质是一个等臂杠杆，所以不省力，也不距离，但可以改变用力方向。
把扁担做得较大是增大受力面积，在压力一定时可以减小扁担对人肩膀的压强，压力的作用效果就不明显，这样人肩膀就不会感到疼。
4. （2024云南）如图所示，美丽乡村建设的工地上，工人使用一个_______（选填“定”或“动”）滑轮匀速提升重300N的建筑材料（不计绳重和摩擦），则人的拉力为_______N。
【答案】 定 300
【解析】图中滑轮不随着物体一起运动，所以是定滑轮。
定滑轮不能省力，所以人的拉力等于重力，为300N。
5. （2024湖北）如图是汉代画像砖上描绘的《史记》中“泗水取鼎”画面，两边各有数人用绳子通过滑轮拉起掉落水中的鼎。图中的这种滑轮_________（选填“能”或“不能”）起到省力的作用；此时两边绳子对鼎竖直向上的拉力分别为、，鼎受到的拉力之和为_________。鼎在水中上升的过程中，其底部所受水的压强_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】 不能 减小
【解析】图中的滑轮是固定的，不能随重物一起移动，所以是定滑轮，定滑轮不能省力，只能改变力的方向。
两边绳子都对鼎施加竖直向上的拉力，鼎受到的合力方向竖直向上，所以鼎受到的拉力之和
F合=F1+F2
鼎在水中上升的过程中，其底部在水中的深度逐渐减小，由于液体压强随深度减小而减小，所以其底部所受水的压强减小。
16. （2024甘肃威武）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，B重，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在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为___________N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）
【答案】 20 40
【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B重10N，物体B恰好匀速下降，则A匀速向右运动，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
f=F拉=2GB=2×10N=20N
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20N，所以水平刚好使A匀速向左运动，则拉力
F=f+F拉=f+2GB=20N+2×10N=40N
考向三：机械效率
1. （2024河南）如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. 甲做的有用功多B. 乙做的总功多
C. 甲做总功的功率大D. 乙所用装置的机械效率小
【答案】C
【解析】A．在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦，有用功，故甲、乙做的有用功一样多，故A错误；
BCD．图甲使用的是动滑轮，拉力端移动距离s甲=2h；图乙使用的是定滑轮，拉力端移动距离s乙=h，不计绳重和摩擦，使用甲动滑轮时，拉力
拉力做功
使用乙定滑轮时，拉力F乙=G，所以拉力做功
在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，甲做的总功多，乙做的总功少，根据知，甲做总功的功率大；由A选项解析知有用一样多，但甲的总功多，根据知，乙所用装置的机械效率高，综上分析知，故C正确，BD错误。
故选C。
2. （2024齐齐哈尔市）如图所示，小宇用动滑轮把重400N的物体匀速提升了3m，作用在绳子自由端的拉力F为250N，方向竖直向上。不计绳重和摩擦，则下列选项正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为3mB. 动滑轮受到的重力为150N
C. 拉力F做的功为1200JD. 该动滑轮的机械效率为80%
【答案】D
【解析】A．使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n=2，则绳子自由端移动的距离
s=2h=2×3m=6m 故A错误；
B．不计绳重和摩擦，由
可得，动滑轮受到的重力
G动​=2F−G=2×250N−400N=100N 故B错误；
C．拉力F做的功
W总​=Fs=250N×6m=1500J
故C错误；
D．该动滑轮的机械效率
故D正确。故选D。
3. （2024四川达州）如图所示，A、B两物体叠放在水平桌面上，，，A、B均为正方体，边长分别为20cm、10cm。在拉力的作用下，5s内，物体A、B一起向右匀速直线移动了3m。若不计滑轮和绳自重及绳与滑轮间的摩擦，下列说法错误的是（ ）
A. A与B之间的摩擦力为0B. A对地面的压强为2500Pa
C. 绳子自由端移动的速度为1.2m/sD. 拉力F做功的功率为30W
【答案】D
【解析】A．物体A、B一起向右匀速直线运动，A、B之间没有相对运动和相对运动趋势，故A与B之间的摩擦力为0，故A正确，不符合题意；
B．A对地面的压力等于A和B组成的整体的重力，为
则A对地面的压强为
故B正确，不符合题意；
C．与动滑轮连接的绳子段数n=2，根据滑轮组绳子自由端与物体移动距离的规律可知，绳子自由端移动的距离为
则绳子自由端移动的速度为
故C正确，不符合题意；
D．拉力F做功为
则拉力F做功的功率为
故D错误，符合题意。故选D。
4. （2024重庆A）建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45kg的涂料从地面提起，桶离开地面后在4s内缓慢上升0.8m，工人所用的拉力为500N。下列说法中正确的是（ ）
A. 该装置做的有用功为400J
B. 该装置的机械效率为90％
C. 绳子自由端移动的平均速度为0.4m/s
D. 桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压强不变
【答案】B
【解析】A．涂料重力为
所以该装置做的有用功为
故A错误；
B．定滑轮不省距离也不费距离，即，该装置做的总功为
则该装置的机械效率为
故B正确；
C．绳子自由端移动的平均速度为
故C错误；
D．桶离开地面前，工人拉力逐渐增大，桶对地面的压力变小，根据，则压强变小，故D错误。
故选B。
5. （2024山东烟台）如图所示，小明用20N的拉力F将重为20N的物体匀速提高了10m，用时5s，忽略绳重和摩擦，在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的速度为6m/sB. 动滑轮所受的重力为20N
C. 小明所做的额外功为200JD. 滑轮组的机械效率为75%
【答案】BC
【解析】A．绳子自由端移动的距离为
所以速度为
故A错误；
B．由滑轮公式可得
故B正确；
C．在该过程中额外功为动滑轮做功，所以额外功为
故C正确；
D．滑轮组的机械效率为
故D错误。故选BC 。
6. （2024四川遂宁）修建房屋时，质量为60kg的建筑工人使用滑轮组提升建材。他用竖直向下的拉力在15s内将重为480N的建材匀速提升了3m，每个滑轮重20N，不计滑轮摩擦和绳重，g取。下列结论正确的是（ ）
A. 工人拉动绳子速度为0.2m/s
B. 工人对绳子拉力的功率50W
C. 此装置的机械效率为96%
D. 若工人脚与地接触面积共，则他对地的压强为
【答案】C
【解析】A．物体上升的速度
由图可知，承担物重的绳子股数n=2，工人拉动绳子的速度为
故A错误；
B．绳子的拉力
工人对绳子拉力的功率
故B错误；
C．此装置的机械效率为
故C正确；
D．工人受到重力、支持力和绳子的拉力，在三个力的作用下，处于平衡状态，则
地面对工人的支持力和工人对地面的压力是一对相互作用力，二者大小相等，则
若工人脚与地接触面积共，则他对地的压强为
故D错误。故选C。
7. （2024四川成都）小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究，实验过程如下：先测得定滑轮的重力为0.2N，动滑轮的重力为0.25N，再使用组装好的滑轮组在10s内将质量为100g的钩码竖直匀速提升20cm，此过程中弹簧测力计的示数为0.5N。g取10N/kg，下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03W
B. 滑轮组的机械效率为80%
C. 克服绳重和摩擦做的额外功为0.05J
D. 若增大提升钩码的质量，滑轮组的机械效率不变
【答案】AC
【解析】A．由图可知，n=3，绳子自由端移动的距离
s=nh=3×20cm=60cm=0.6m
拉力所做的功为
W总=Fs=0.5N×0.6m=0.3J
拉力的功率为
故A正确；
B．钩码的重力为
G=mg=100×10-3kg×10N/kg=1N
滑轮组的机械效率为
故B错误；
C．所做有用功为
W有=Gh=1N×0.2m=0.2J
克服动滑轮所做额外功为
W额1=G动h=0.25N×0.2m=0.05J
因此克服绳重和摩擦做的额外功为
W额2=W总-W有-W额1=0.3J-0.2J-0.05J=0.05J
故C正确；
D．若增大提升钩码的质量，则有用功增大，额外功不变，因此滑轮组的机械效率将变大，故D错误。
故选AC。
8. （2024山东滨州）如图所示装置，工人用250N的拉力，在30s内将重为400N的物体匀速提高了6m，在此过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的速度是0.2m/s
B. 拉力做的有用功为2400J
C. 拉力做功的功率为100W
D. 若用此滑轮提升重500N的物体，滑轮的机械效率为80%
【答案】BC
【解析】A．由图可知，承担物重绳子的股数是n=2，则绳子自由端移动的距离
s=nh=2×6m=12m
则绳子自由端移动的速度
故A错误；
B．拉力做的有用功为
W有=Gh=400N×6m=2400J
故B正确；
C．拉力所做的功
W总=Fs=250N×12m=3000J
功率为
故C正确；
D．根据可知，动滑轮的重为
G动=nF-G=2×250N-400N=100N
当物体重500N时，拉力为
滑轮的机械效率为
故D错误。
故选BC。
9. （2024青海省）如图甲所示，工作人员正在组装神舟飞船。用图乙所示的电动滑轮将质量为2吨的飞船部件在10s内匀速提升2m，电动滑轮的机械效率为80%（g取10N/kg），以下分析正确的是（ ）
A. 电动滑轮的总功为5×104JB. 飞船部件的重力为2×103N
C. 绳子自由端移动的距离为2mD. 电动滑轮的功率为5×104W
【答案】A
【解析】B．飞船部件的重力为
故B错误；
A．电动滑轮有用功为
电动滑轮的总功为
故A正确；
C．由图可知，有效绳子段数，则绳子自由端移动的距离为
故C错误；
D．电动滑轮的功率为
故D错误。
故选A。
10. （2024陕西）工人利用如图所示装置提升物料，该装置中的滑轮为________滑轮。已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦。工人用该装置匀速提升空货篮时的拉力为________N。若绳子能承受的最大拉力为520N，每根钢条重100N，该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率为________。
【答案】 动 100 80%
【解析】由图可知，滑轮随物料一起运动，所以该装置中的滑轮为动滑轮。
由图可知，动滑轮上有两股绳，已知滑轮重80N，货篮重120N，不计绳重及摩擦，用该装置匀速提升空货篮时的拉力
若绳子能承受的最大拉力为520N，提升钢条的最大重力
由于每根钢条重100N，所以最多能提升8根钢条，则该装置匀速提升钢条时，所能达到的最大机械效率
11. （2024江苏连云港）用如图所示滑轮组将重300N的物体匀速提升1m，拉力F大小为120N，有用功为_______J，滑轮组的机械效率为________。
【答案】 300 83.3%
【解析】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为
s=3×1m=3m
总功
W总=Fs=120N×3m=360J
有用功为
W有=Gh=300N×1m=300J
滑轮组的机械效率为
12. （2024四川南充）用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，将重的货物匀速吊起高。每只滑轮重为，绳自由端的拉力的大小分别为和，若不计绳重和摩擦，______（选填“大于”、“等于”或“小于”），甲滑轮组的机械效率为______。
【答案】 大于
【解析】由甲图可知，滑轮组承担重物的绳子的段数为2，不计绳重和摩擦，可得
由乙图可知，滑轮组承担重物的绳子的段数为3，不计绳重和摩擦，可得
甲滑轮组的机械效率
13. （2024四川广安）房屋装修时，工人利用滑轮组提升物体。如图所示，已知物体的重力为800N，在绳子自由端用500N的力拉着物体在竖直方向上做匀速直线运动，物体被提升了3m，该滑轮组的机械效率为______。如果要提高滑轮组的机械效率，可采用的措施有：______（填写番号）①增加物体的重力 ②增加提升物体的高度 ③减小动滑轮的重力。
【答案】 80% ①③
【解析】由题知，n=2，则绳端移动的距离
s=2h=2×3m=6m
有用功
W有​=Gh=800N×3m=2400J
总功
W总​=Fs=500N×6m=3000J
滑轮组的机械效率
①增加物体的重力，可以提高有用功，在额外功不变的情况下，有用功占总功的比例增大，也就是机械效率变大，故①符合题意；
②增加提升物体的高度，绳端移动的距离也相应的增大，根据
可知机械效率并不受影响，故②不符合题意；
③减小动滑轮的重力，在提升物体重力不变的情况下，即有用功不变的情况下，额外功减小了，所以机械效率就提高了，故③符合题意。
故选①③。
14. （2024黑龙江龙东）如图所示，是一位同学组装的提升重物的装置。他用400N的力在30s内把重1000N的物体匀速提升6m（不计绳重及摩擦），则动滑轮的重力___________N，滑轮组的机械效率__________（保留一位小数）。
【答案】 200
【解析】
由图可知，，根据可知，动滑轮的重力
绳子拉动距离为
滑轮组的机械效率为
15. （2024四川泸州）如图所示的滑轮组忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，将物体放在水平粗糙桌面上。受到水平向左的恒力，滑轮组绳子自由端受到的拉力为F绳。当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，则动滑轮的重力为________N；当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体与桌面之间的滑动摩擦力为________N；撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，滑轮组的机械效率为________。
【答案】 20 60 75%
【解析】由图可知，滑轮组的动滑轮绕2段绳，忽略绳重及绳与滑轮间的摩擦，当绳子自由端的拉力为60N时，物体处于静止状态，物体与桌面间的摩擦力恰好为0，所以绳子自由端拉力
G动=20N
当绳子自由端拉力为90N时，物体水平向右匀速运动，物体受到向右的拉力
F2=2F1-G动=2×90N-20N=160N
物体受到水平向左的恒力，物体水平方向受到向左的摩擦力、向左的拉力和向右的拉力是平衡力，物体与桌面之间的滑动摩擦力为
f=F2-F=160N-100N=60N
撤去水平向左的恒力F，改变绳子自由端拉力的大小，仍使物体水平向右匀速运动时，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，滑轮组下端挂钩处拉力
F3=f=60N
绳子自由端拉力
滑轮组的机械效率为
16. （2024苏州）某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求
（1）克服钢板重力做的功；
（2）钢丝绳的拉力F；
（3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。
【答案】（1）；（2）；（3）84.7%
【解析】（1）克服钢板重力做的功为
（2）起重机的滑轮组做的总功为
由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为
（3）起重机的滑轮组做的额外功为
动滑轮的重力为
滑轮组满载时的机械效率为
答：（1）克服钢板重力做的功为3.6×105J；
（2）钢丝绳的拉力为1.125×104N；
（3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。
17. （2024江苏扬州）如图所示，工人用动滑轮匀速提升重为400N的窗玻璃，所用的竖直拉力为250N，窗玻璃上升的高度为10m，用时50s。求：
（1）所做的有用功；
（2）工人所用拉力的功率P；
（3）动滑轮的机械效率。
【答案】（1）4000J；（2）100W；（3）80%
【解析】（1）利用动滑轮提升货物，做的有用功
W有=Gh=400N×10m=4000J
（2）动滑轮绳端移动的距离为
s=nh=2×10m=20m
则拉力做的总功
W总=Fs=250N×20m=5000J
所以拉力F的功率
（3）动滑轮的机械效率
答：（1）有用功W有为4000J；
（2）拉力F的功率P为100W；
（3）此过程中动滑轮的机械效率为80%。
能力拓展
考向四：与简单机械有关的综合计算问题
1. （2024贵州省）如图甲所示的条凳，人若坐在凳的一端，极易使其另一端上翘而摔倒。现将其简化为如图乙所示的示意图，B、C点分别与凳脚的E、F点在同一竖直线上。当人对水平凳面施加竖直向下的压力时，下列分析正确的是（ ）
A. 压力作用于A点，可将条凳视为绕E点转动的杠杆
B. 只要压力作用于凳面的中间，则条凳一定不会上翘
C. 只要在A、D点同时施加压力，则条凳一定不会上翘
D. 在B或C点施加一个压力，则条凳一定不会上翘
【答案】ABD
【解析】A．分析图乙可知，当压力作用于A点时，如果条凳可以转动，将围绕E点转动，因此条凳视为绕E点转动的杠杆，故A正确；
B．当压力作用于凳面的中间，此时E、F两点受到的压力均是向下的，因此条凳不会上翘，故B正确；
C．在A、D点同时施加压力，如果其中一点力大，根据杠杆平衡条件，如果大于另一点的力和条凳重力作用效果时，条凳将上翘，故C错误；
D．如果在B或C点施加一个压力，则此时动力臂为零，因此条凳一定不会上翘，故D正确。
故选ABD。
2.（2024四川达州） 如图所示，轻质木杆AB的O点用细线悬挂在天花板上并保持水平，已知AB是OB长度的4倍，AO是AC长度的3倍。在杆的B点用细线竖直悬挂一边长为10cm的正方体物块甲，该物块静止在水平地面上；O点左侧悬挂一可自由移动的质量为2kg的物块乙。当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，则甲的重力为________N；当乙悬挂在C点时，甲对地面的压强为________Pa。（g取10N/kg）
【答案】 60 2000
【解析】乙物体重力
G乙=mg=2kg×10N/kg=20N
当乙悬挂在A点时，甲恰好对地面无压力，根据杠杆平衡条件知
当乙悬挂在C点时
物块对地面压力为
则物块对地面的压强为
3. （2024江苏扬州）如图所示，小明坐在座椅上，伸小腿时，小腿绕膝关节上固定点O转动，股四头肌群收缩提供动力。
（1）请在图中画出动力臂。
（2）小腿从图示位置缓慢伸至水平位置，阻力臂的变化情况是________，动力的变化情况是___________。
【答案】（1）
（2）变大 变大
【解析】（1）由支点向动力作用线作垂线，垂线段即为动力臂，故作图如下：
（2）小腿的重力为阻力，小腿从图示位置缓慢伸至水平位置，阻力作用线离支点越来越远，阻力臂的变化情况是变大。
阻力不变，阻力臂变大，动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，动力将变大。
4. （2024四川眉山）如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置，斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F，将重6N的物体以的速度匀速拉到斜面顶端，测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是（ ）
A. 拉力做功为3J
B. 物体受到摩擦力为1.5N
C. 在匀速拉动过程中，物体的机械能不变
D. 若以的速度匀速拉动物体，斜面机械效率仍为75%
【答案】D
【解析】A．拉力做的有用功为
斜面的机械效率为75%，则拉力做功为
故A错误；
B．此过程中额外功为
有图可知，斜面的长度为
物体受到摩擦力为
故B错误；
C．在匀速拉动过程中，物体的质量不变，动能不变，高度变大，重力势能变大，物体的机械能变大，故C错误；
D．若以的速度匀速拉动物体，此过程中摩擦力大小不变，则额外功不变，有用功也不变，总功也不变，因此斜面机械效率仍为75%，故D正确。
故选D。
5. （2024黑龙江绥化）如图甲，质量为40kg的货物静止在水平地面上，与地面的接触面积是。如图乙。工人用250N的拉力F，将货物用滑轮组匀速提升到3m高的二楼，此过程中货物上升的速度是0.2m/s。求：
（1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强；
（2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）为提高该滑轮组的机械效率，请你提出一条合理建议。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）见解析
【解析】（1）因为货物静止在水平地面上，对地面压力为
则货物对地面的压强为
（2）由图可知，有效绳子段数，绳子自由端移动的速度为
工人做功的功率为
（3）滑轮组的机械效率为
（4）为提高该滑轮组的机械效率，措施有：①增加所提升的物重②减轻动滑轮重。
答：（1）货物静止在水平地面上时，对地面的压强为；
（2）工人用滑轮组提升货物时做功的功率为；
（3）滑轮组的机械效率为；
（4）见解答。
错题记录
错题改正
站立地面踏脚跟是中国传统文化“八段锦”的第八式。如图为踏脚跟时左脚的一些相关数据，当脚跟抬离地面时，请你计算小腿肌肉拉力F1的大小。
解：如图将左脚看作杠杆，抬脚跟时脚绕支点O转动，动力为F1，阻力为F2。根据杠杆平衡条件得小腿肌肉拉力
错误之处：______________
错因分析：_______________
正确解答：_______________