湖北省各地市2022年中考物理真题分项汇编-09简单机械与机械效率

湖北省各地市2022年中考物理真题分项汇编-09简单机械与机械效率

一、单选题

1．（2022·湖北襄阳·统考中考真题）如图所示，以下器具在使用时属于省力杠杆的是（　　）

A．筷子 B．食品夹

C．钢丝钳 D．镊子

2．（2022·湖北荆州·统考中考真题）某学校劳动教育课堂上，四位同学利用杠杆原理使用劳动工具的场景如图所示。其中属于使用费力杠杆的是（　　）

A．锄地时举起锄头

B．用羊角锤拔钉子

C．用园艺剪修剪树枝

D．用钢丝钳剪铁丝

3．（2022·湖北十堰·统考中考真题）下列工具正常使用时，能省力的是（　　）

A．瓶盖起子

B．托盘天平

C．筷子夹食品

D．理发剪刀

4．（2022·湖北随州·统考中考真题）由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（　　）

A．M是动滑轮

B．拉力F=2G

C．拉力F做的功为3Fh

D．拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同

5．（2022·湖北黄冈·统考中考真题）对下列情境的判断正确的是（　　）

A．图甲：改变提升物体受到的重力，动滑轮的机械效率不变

B．图乙：人不接触高压电线就不会触电

C．图丙：拇指所指的那端就是通电螺线管的N极

D．图丁：天宫课堂授课是通过超声波实现天地之间的互动

6．（2022·湖北武汉·统考中考真题）用一个动滑轮在8s内将一重为300N的物体匀速向上提起2m，拉力为200N。这个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（　　）

A．66.7%，50W B．66.7%，100W C．75%，50W D．75%，100W

二、填空题

7．（2022·湖北恩施·统考中考真题）汽车在冰雪路面上行驶，轮子上安装防滑链，这是通过增大接触面________的方法来增大与路面的摩擦力。如图所示，汽车起重机通过液压装置推动吊臂时，吊臂属于________（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆。

8．（2022·湖北十堰·统考中考真题）如图所示，斜面与水平地面夹角为30°，某快递员用500N的力，将重800N的货物沿斜面匀速推上车厢，不考虑斜面形变，货物所受摩擦力方向沿斜面向 _____；斜面的机械效率为 _____。不改变斜面与地面夹角和货物质量，采用 _____的方法可以提高斜面的机械效率。

三、实验题

9．（2022·湖北襄阳·统考中考真题）某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中。

（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上 _____拉动弹簧测力计；

（2）第二次实验中，滑轮组的机械效率为 _____；

（3）分析1、2、3次实验数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物越 _____（选填“重”或“轻”），滑轮组的机械效率越高；

（4）小琪同学在仅改变提升物体速度的情况下，又做了上述第三次实验，结果会发现滑轮组的机械效率 _____（选填“变大”“变小”或“不变”）。

10．（2022·湖北随州·统考中考真题）在“探究杠杆的平衡条件”实验中：

（1）实验前，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向________（选填“左”或“右”）调。

（2）调节杠杆在水平位置平衡后，某小组的同学得到了如下表所示的实验数据，由此可总结出杠杆的平衡条件：________（用F1、F2、l1、l2表示）。

（3）在完成实验后，陶子同学在A处挂了3个钩码（每个钩码重1N，杠杆上每格的长度为10cm），如图乙所示，他将弹簧测力计斜向下拉，杠杆水平平衡（OA＝30cm，OB＝40cm），此时拉力与水平方向的夹角为30°，则弹簧测力计的示数为_______N。

四、作图题

11．（2022·湖北·统考中考真题）下图是指甲剪的示意图。请在图中画出杠杆ABO以O点为支点时动力的力臂和阻力。（忽略摩擦，保留作图痕迹）

五、计算题

12．（2022·湖北荆州·统考中考真题）某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g=10N/kg。求：

（1）建筑材料上升的速度；

（2）10s内电动机输出的总功；

（3）动滑轮所受的重力；

（4）若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度。

13．（2022·湖北黄冈·统考中考真题）由我国自主研制、体现中国力量与中国速度的大国重器，世界首台千吨级运、架一体机“昆仑号”，可为高铁、道路桥梁的建设高效铺设箱梁。某次架桥时，要将一段重为1.0×107N的箱梁运到铺设位置。

（1）当箱梁静止在水平桥面时，箱梁与桥面的接触面积为200m2，求箱梁对桥面的压强；

（2）工作时，“昆仑号”将箱梁自桥面竖直向上提升0.6 m，固定好后，载着箱梁水平向前运动了30m。求此过程中克服箱梁所受重力做的功；

（3）如图所示，“昆仑号”将箱梁运到桥墩A、B之间的正上方时水平静止。图中l1表示MN的水平距离，l2表示ON的水平距离，G表示“昆仑号”与箱梁受到的总重力（不包括轮车A受到的重力）、其重心在O点，F表示桥墩B上的支腿对“昆仑号”竖直向上的支持力。请推导支持力F的表达式（用字母表示）。

14．（2022·湖北武汉·统考中考真题）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者"号载人潜水器的海试现场。

（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器；

①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图；

②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa?（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）

（2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t。体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?

15．（2022·湖北宜昌·中考真题）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g=10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：

（1）小华的拉力是多少？

（2）小华拉力的功率是多少？

（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？

参考答案：

1．C

【详解】A．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；

B．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意；

C．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意；

D．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D不符合题意。

故选C。

2．A

【详解】A．锄地时举起锄头的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意；

B．用羊角锤拔钉子的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意；

C．用园艺剪修剪树枝的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意；

D．用钢丝钳剪铁丝的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。

故选A。

3．A

【详解】A．瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A符合题意；

B．托盘天平是一个等臂杠杆，既不省力也不费力，故B不符合题意；

C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；

D．理发剪刀在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。

故选A。

4．B

【详解】A．在拉力F的作用下，N会随着拉力一起移动，M不动，所以M是定滑轮，N是动滑轮，故A错误；

B．由于N是动滑轮，且n=2，不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦，拉力为

F=2G

故B正确；

C．拉力F做的功为

故C错误；

D．配重G上升的速度是拉力F移动的速度的2倍，故D错误。

故选B。

5．C

【详解】A．如图甲所示，动滑轮的机械效率为

改变提升物体受到的重力，动滑轮的机械效率也改变，故A错误；

B．高压触电分高压电弧触电和跨步电压触电，人不接触高压电线也会触电，故B错误；

C．如图丙所示，根据安培定则，四指指电流方向，拇指所指的那端就是通电螺线管的N极，故C正确；

D．如图丁所示，声音无法在真空中传播，天宫课堂授课是通过电磁波实现天地之间的互动，故D错误。

故选C。

6．D

【详解】AB．一个动滑轮提升重物，一共有两段绳子分担物重，故n=2，这个动滑轮的机械效率

故AB不符合题意；

CD．绳子移动的距离为

拉力的功率分别是

故C不符合题意，D符合题意。

故选D。

7．     粗糙程度     费力

【详解】[1]在冰雪路面上行驶时，汽车轮胎上装防滑链，是为了在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。

[2]由图可见，吊臂OAB是杠杆，O是支点，动力作用在A点，阻力作用在B点，则动力臂小于阻力臂，故吊臂是费力杠杆。

8．     下     80%     减小木板粗糙程度

【详解】[1]货物相对斜面向上运动，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。

[2]如图所示，斜面的长度为l，其高度

斜面的机械效率

[3]斜面与地面夹角和货物质量不变，即有用功保持不变，可通过减少额外功来提高斜面的机械效率。为了减少额外功，可减小摩擦力，压力不变时，可通过改变接触面的粗糙程度来改变摩擦，所以可通过减小木板表面的粗糙程度来提高机械效率。

9．     匀速直线     66.7%     重     不变

【详解】（1）[1]实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定。

（2）[2]由表中可知，不计绳重与摩擦，滑轮组的机械效率

（3）[3]分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高。

（4）[4]影响机械效率的只有摩擦力、绳子重力、动滑轮重力，仅改变提升物体速度的情况下，又做了上述第三次实验，结果会发现滑轮组的机械效率不变。

10．     平衡     左     F1l1=F2l2     4.5

【详解】（1）[1][2]因为杠杆静止，所以判断杠杆处于平衡状态，由于杠杆左端高、右端低，为使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的左端移动。

（2）[3]通过观察实验表格的各组数据，可以发现动力与动力臂的乘积等于阻力与租力臂的乘积，由此得出杠杆平衡的条件为动力乘动力臂等于阻力乘阻力臂，即

F1l1=F2l2

（3）[4]由图可知，以O为支点，杠杆的左边，力为3N，力臂为30cm，即

F1l1=3N×30cm

杠杆的右边，力为F2，即弹簧测力计的示数，力臂为OB的二分之一，即20cm，由杠杆平衡条件可得

3N×30cm=F2×20cm

解得

F2=4.5N

11．

【详解】把F1的作用线向下延长，过O点做F1的延长线的垂线，就是动力的力臂；阻力F2垂直于支持面向上，如图所示：

12．（1）0.6m/s；（2）6000J；（3）300N；（4）0.2m/s

【详解】解：（1）建筑材料上升的速度为

（2）10s内电动机输出的总功为

（3）建筑材料所受的重力为

对建筑材料做的有用功为

对动滑轮做的额外功为

动滑轮所受的重力为

（4）由机械效率公式

得

解得。另一批建筑材料上升的速度为

答：（1）建筑材料上升的速度0.6m/s；

（2）10s内电动机输出的总功6000J；

（3）动滑轮所受的重力300N；

（4）该建筑材料上升的速度0.2m/s。

13．（1）5×104pa；（2）6×106J；（3）

【详解】（1）根据公式可得。箱梁对地面的压强为

（2）根据重力做功的公式W=Gh可得，克服重力做的功为

W=Gh=1.0×107N ×10N/kg=6×106J

（3）根据杠杆平衡的原理可知

F l1＝G（l1－l2）

答：（1）箱梁对桥面的压强为5×104pa；

（2）此过程中克服箱梁所受重力做的功为6×106J；

（3）支持力F的表达式。

14．（1）①，②2×105Pa；（2）3.57×105N，1.5×104N

【详解】解：（1）①水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，根据力的作用是相互的，采样器对杠杆有一个竖直向上的力，其大小为F，故如图所示：

（2）②根据勾股定理可知

该三角形是直角三角形，AC为斜边，根据三角形的面积公式可知，液压杆AC对水平金属杆A端拉力的力臂

金属杆B端对采样器的压力

圆环形管口对海底沉积物产生的压强

（3）潜水器处于悬浮状态，总浮力为

潜水器抛掉机械手臂等物体后，减小的浮力

减小的重力

潜水器剩下的重力

抛掉机械手臂等物体后潜水器受到的浮力

抛掉机械手臂等物体后浮力比重力大

答：（1）①见解析，

②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是；

（2）潜水器受到的浮力是，浮力比重力大。

15．（1）100N；（2）30W；（3）90%

【详解】解：（1）由图乙可知，与动滑轮连接的绳子有6段，则小华的拉力

（2）绳子自由端移动的距离

s=6h=6×50cm=300cm=3m

拉力做的总功

W总=Fs=100N×3m=300J

拉力的功率

（3）小华做的有用功

滑轮组的机械效率

答：（1）小华的拉力是100N；

（2）小华拉力的功率是30W；

（3）此过程中滑轮组的机械效率是90%。