2024年中考物理母题解密专题12 简单机械 机械效率考点精练（附答案）

这是一份2024年中考物理母题解密专题12 简单机械 机械效率考点精练（附答案），共23页。试卷主要包含了为支点，米，米等内容，欢迎下载使用。
一．选择题（共18小题）
1．（2023•岳阳二模）如图甲、乙所示，是某人分别用两种方式挑着同一物体行走时的情景，小强看后感到疑惑：改变物体的位置，人用的力更大了吗？于是想用实验的方法一探究竟。他要探究的问题是：在杠杆平衡的情况下
A．动力和阻力一定时，动力臂和阻力臂的关系
B．动力臂和阻力臂一定时，动力和阻力的关系
C．动力和阻力臂一定时，动力臂和阻力的关系
D．阻力和动力臂一定时，动力和阻力臂的关系
2．（2023•东台市校级模拟）如图甲是《天工开物》中记载农户用舂捣米劳作时的情景，用脚按住舂较短的一端，就可以把舂较长的另一端高高抬起。下列工具使用时与图中舂工作原理相同的是
A．起子B．核桃夹
C．钳子D．食品夹
3．（2023•孟州市模拟）如图，在学校科技节活动中，质量为的小华骑着一辆质量为的独轮车，以速度从点匀速通过一重为的水平独木桥，独木桥的两端由两根竖直支柱支撑着。图中能表示端支柱所受压力与时间的关系是
A．B．
C．D．
4．（2023•鼓楼区校级模拟）如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”。（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）为支点，米，米。在做背景的白纸上作有以为圆心半径为0.2米的圆。在点挂5牛顿的重物，使杠杆水平平衡，按图示方向分别施加、、三个力，则下列说法正确的是
A．的力臂长为0.4米
B．三个力大小
C．作用在点的力为
D．力作用点时杠杆为等臂杠杆
5．（2023•顺德区三模）用下列简单机械，使重量同为的物体都处于静止状态，如图所示，其中用力最大的是（均不计摩擦和机械自重）
A．B．
C．D．
6．（2023•南关区校级二模）如图所示，用不同的机械将同一物体提升，若不计机械重力及摩擦，下列装置中最省力的是
A．B．
C．D．
7．（2023•惠山区三模）杆秤作为华夏国粹，它制作轻巧、使用便利，如图所示，是小阳同学制作的杆秤的示意图，使用时将货物挂在秤钩上，用手提起或（相当于支点）处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至点，此秤最大称量是。秤杆、秤钩和秤纽的质量忽略不计，、、的长度如图所示。下列说法不正确的是
A．秤砣的质量是
B．提起秤纽，可以达到最大称量
C．距离点，有两个刻度，分别为和
D．如果秤砣磨损，用该秤称量货物质量偏小
8．（2023•平南县一模）如图所示的四种简单机械中，不能省力的装置是
A．定滑轮B．斜面
C．门把手D．水龙头
9．（2023•阳信县模拟）如图所示，和为由铜和铁制成的实心球，它们的体积相同，此时杠杆恰好水平平衡，若将它们同时浸没水中则
A．杠杆仍然保持平衡B．杠杆不能平衡下沉
C．杠杆不能保持平衡下沉D．无法确定
10．（2023•姑苏区校级二模）小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉。使用时，若绳处固定不动，手在处需用力拉绳，使重物匀速上升；若绳处固定不动，腿在处需用力拉绳，使重物匀速上升。不计绳重和摩擦，则
A．B．C．D．
11．（2023•东莞市校级模拟）沪苏通长江公铁大桥开创了世界建桥史上公铁两用桥跨度进入千米级的篇章。小明模仿大桥搭建简易模型。如图乙所示，其他因素不变，如果只把拉索与桥塔的固定点上移，则可以
A．增加动力B．减小阻力C．增加动力臂D．增加阻力臂
12．（2023•吉安模拟）把质量相等的、两物体挂在如图所示的滑轮组下面，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，放手后
A．上升，上升B．下降，上升C．、均静止D．上升，下降
13．（2023•潮南区二模）如图所示，一根质地均匀的木杆可绕点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于木杆的作用力，使木杆从位置匀速转到水平位置的过程中，力的大小将
A．逐渐变大B．逐渐变小
C．先变大，后变小D．先变小，后变大
14．（2023•郓城县三模）如图所示的滑轮组是用来控制导线的松紧程度的。某次导线对滑轮的拉力为，配重水泥块（重为被匀速拉升的高度为（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．是动滑轮
B．拉力
C．拉力做的功为
D．拉力移动的速度与配重移动的速度相同
15．（2023•海港区一模）自行车是一种低碳环保的交通工具，它的结构及使用与物理知识密切相关。下列对应关系正确的是
A．自行车把上的车闸——费力杠杆
B．自行车车座宽大——增大压强
C．自行车轮胎表面有凸起的花纹——增大摩擦力
D．骑自行车上坡前加速——增大惯性
16．（2023•宁化县模拟）在今年老旧小区改造中，工人利用滑轮组将重的建筑材料提升到楼顶，如图所示。已知工人对绳子的拉力为，建筑材料在内匀速上升，不计绳重及摩擦。此过程中，下列说法不正确的是
A．动滑轮所受重力为
B．滑轮组所做的有用功为
C．工人所用拉力的功率为
D．滑轮组的机械效率为
17．（2023•零陵区校级模拟）工人要把一个质量为的重物搬到高的车上。为了省力采用长的木板搭了一个斜面，如图所示，他在内用的力将重物匀速推到车上取。下列说法正确的是
A．重物受到的摩擦力为
B．他做功的功率为
C．他做的有用功为
D．该斜面装置的机械效率为
18．（2023•崇川区校级二模）如图所示甲、乙两套装置所用的滑轮规格相同，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度．若，所用竖直向上的拉力分别为和，拉力做功的功率分别为和，两装置的机械效率分别为和（忽略绳重和摩擦），则下列选项正确的是
A．B．
C．D．
二．作图题（共10小题）
19．（2023•清江浦区模拟）按照要求作图。
如图所示，是用螺丝刀撬图钉（C）时的情形，请作出动力的力臂。
20．（2023•前郭县一模）由于土壤松动，一棵珍稀古树摇摇欲坠。园艺师用绳子将古树系住，通过山体进行固定，对古树展开救助。如图甲所示，把古树视为杠杆，点为支点。请画出：绳子拉力的力臂。
21．（2023•淮安二模）请画出图中杠杆动力臂的示意图。
22．（2023•徐州一模）如图所示，轻质杠杆平衡，请画出动力的力臂。
23．（2023•清城区模拟）如图所示，利用滑轮组拉着重物体沿水平方向做匀速直线运动。请在图中画出滑轮组最省力的绕线情况，并画出对地面压力的示意图。
24．（2023•双流区校级二模）如图甲所示为一种搬花神器，用它把花盆抬起时，相当于一个绕点转动的杠杆，其简化示意图如图乙所示，请在乙图中画出杠杆平衡时作用在点的最小动力及其力臂。
25．（2023•清江浦区二模）请在图中画出提升滑轮组最省力的绕法。
26．（2023•咸宁模拟）某人利用滑轮组向下拉绳提起物体，请在图中画出绳子绕法。
27．（2023•碑林区校级四模）一个工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。
28．（2023•碑林区校级四模）如图所示，杠杆处于水平位置平衡，请作出杠杆的动力和阻力的阻力臂。
三．计算题（共2小题）
29．（2023•石家庄三模）如图甲所示，用滑轮组拉重物体沿水平方向匀速运动，物体受到地面的摩擦阻力为物重的0.5倍，滑轮组的机械效率随物体重力变化的图像如图乙所示。滑轮组的机械效率为时，物体以的速度匀速运动，人对地面的压强为。不计绳重、滑轮轴处摩擦，绕滑轮组的绳子承受最大力为，人双脚与地的接触面积为。求：
（1）动滑轮的重力；
（2）滑轮组的机械效率为时，拉力的功率；
（3）该滑轮组的最大机械效率。
30．（2023•南皮县校级模拟）小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：
（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为时，求：动滑轮的重力？
（2）当滑轮组的机械效率为，物体以的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大？
（3）当物体与地面的摩擦力为时，体重为的小熊竖直向下拉绳，还能用此滑轮组拉动物体吗？用计算结果说明。
参考答案
一．选择题（共18小题）
1．【答案】
【解答】解：小强想探究的是改变物体的位置，人用的力变化情况，其中改变物体的位置，就会改变阻力臂的大小，人用的力就是动力的大小，所以他要探究的问题是阻力和动力臂一定时，动力和阻力臂的关系，故正确，错误。
故选：。
2．【答案】
【解答】解：用脚按住舂较短的一端，下压一小段距离，就可以把舂较长的另一端高高抬起，操作过程中动力臂小于阻力臂，故舂是费力杠杆；
、起子开瓶的过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故不符合题意；
、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故不符合题意；
、老虎钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故不符合题意；
、镊子夹食品的过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故符合题意。
故选：。
3．【答案】
【解答】解：重为、长为的水平独木桥的两端由两根竖直支柱、支撑着，分别对水平独木桥的支持力为、，水平独木桥受到重力为，
独轮车对独木桥的压力为，
以为支点，独轮车对独木桥的压力的力臂为，根据杠杆平衡条件：，
则，
压力与支持力是一对相互作用力，所以端支柱所受压力，
由此可知端支柱所受压力与时间是一条一次函数的图象（不经过原点）。
故选：。
4．【答案】
【解答】解：、根据杠杆平衡条件可得：，
，
所以，作用在点竖直向下的力：；
由图可知，、两个力的力臂均与的力臂均为圆的半径即力臂长为，大小相等，阻力和阻力臂不变，
撤去后，按图示方向分别施加、两个力，且每次都使杠杆在水平位置平衡，
根据杠杆平衡条件可知，、大小关系为，故错误，正确；
、由图可知，力作用点时，的力臂为圆的半径，而的力臂为，所以力作用点时杠杆不是等臂杠杆，故错误。
故选：。
5．【答案】
【解答】解：
由题知，不计摩擦和机械自重，
、由于杠杆平衡，动力臂大于阻力臂，所以；
、由于杠杆平衡，动力臂小于阻力臂，所以；
、使用定滑轮，；
、使用动滑轮，；
由以上分析可知，选项中用力最大。
故选：。
6．【答案】
【解答】解：若不计机械重力及摩擦。设物体的重力为。
中直接提升物体，则拉力；
中使用定滑轮，则拉力；
中使用滑轮组，，则拉力；
中使用滑轮组，，则拉力；
故下列装置中最省力的是。
故选。
7．【答案】
【解答】解：（1）根据杠杆的平衡条件可知：当提着处秤纽、秤砣在点时，点所挂物体重为，
当提着处秤纽、秤砣在点时，点所挂物体重为，
因、，则，即提处秤纽时，此秤的称量最大，故正确；
当提着处秤纽、秤砣挂在点、点秤钩挂着质量为的物体时，秤杆可以在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可得，
由可得，
则，故正确；
（2）当提起处秤纽时，阻力臂为，动力臂，
根据杠杆的平衡条件可列式：。
由可得，
则，
当提起处秤纽时，阻力臂为，动力臂，
根据杠杆的平衡条件可列式：。
由可得，
则，故正确；
（3）如果秤砣磨损，根据杠杆平衡条件可知动力臂变大，所以用该秤称量货物质量偏大，故错误。
故选：。
8．【答案】
【解答】解：、定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省力也不费力，故符合题意；
、利用斜面可以省力，故不符合题意；
、大门上的门把手和水管上的水龙头都是轮轴，轮半径大于轴半径，在使用时动力臂大于阻力臂，是省力机械，故不符合题意。
故选：。
9．【答案】
【解答】解：如图，杠杆处于平衡状态，铁球的力臂大于铜球的力臂；
它们同时浸没水中，由于它们的体积相同，根据阿基米德原理可知，它们受到的浮力是相同的，浮力的方向是竖直向上的；
由于铁球的力臂大于铜球的力臂，则铁球受到的浮力与力臂的乘积要大于铜球受到的浮力与力臂的乘积，即铁球的浮力与力臂的乘积减小的多，铁球受到的力与力臂的乘积要小于铜球的力与力臂的乘积，根据杠杆的平衡条件可知，铁球的一端会上升，即上升，下降。
故选：。
10．【答案】
【解答】解：（1）当绳处固定不动，在处用力拉绳时，该图中所有滑轮均为定滑轮，不计绳重和摩擦，则；
（2）由图知，当绳处固定不动，手在处用力拉绳时，处的拉力和物体的重力相等，
物体匀速上升时，中间的滑轮处于平衡状态，
不计绳重和摩擦，中间的滑轮受向上的拉力、2段绳子向下的拉力和中间滑轮向下的重力，
则由二力平衡条件可得：
；
即。
故选：。
11．【答案】
【解答】解：将拉索与桥塔的固定点上移，动力臂增大，阻力臂和阻力不变，
根据杠杆平衡条件知，动力减小。
故选：。
12．【答案】
【解答】解：所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，所在的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力；与质量相等，重力相等，不计绳子、滑轮的重力和摩擦，将拉起只需重力的一半即可，所以下降，上升。
故选：。
13．【答案】
【解答】解：将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，因作用力始终与垂直，则动力臂不变，阻力为杠杆的重力，则阻力大小也不变，但阻力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知，动力变大。
故选：。
14．【答案】
【解答】解：、由图可知，的轴固定不动是定滑轮，故错误；
、由图可知，因为不计绳重和摩擦时，所以轴端拉力：，故正确；
、由图可知，轴端拉力移动的距离，则轴端拉力做的功：，故错误；
、由图可知，轴端拉力移动的速度，故错误。
故选：。
15．【答案】
【解答】解：．自行车把上的车闸使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故不符合题意；
．自行车车座宽大，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故不符合题意；
．自行车轮胎表面有凸起的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故符合题意；
．惯性大小取决于物体的质量大小，与其运动的速度无关，骑自行车上坡前加速，质量不变，惯性大小不变，故不符合题意。
故选：。
16．【答案】
【解答】解：、由图知，承担重物绳子的段数，由可得，动滑轮重力，故正确；
、滑轮组所做的有用功，故正确；
、工人所用拉力的总功，
拉力的功率，故正确；
、滑轮组的机械效率，故错误。
故选：。
17．【答案】
【解答】解：（1）工人做的有用功：，故错误；
（2）工人做的总功：，
斜面的机械效率：，故正确；
（3）克服摩擦力所做的额外功：
，
由可得物体与斜面间的摩擦力：
，故错误；
（4）工人做功功率：，故错误。
故选：。
18．【答案】
【解答】解：由图可知，，已知每个滑轮的质量相同，且两滑轮组均只有一个动滑轮，则动滑轮重相同；
不计绳重及摩擦，则绳子受到的拉力分别为：，，因，故；
因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度都相同，且，，
所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同；
由可知，两滑轮组的机械效率相同，即；
又因为所用时间相同、总功相同，所以由可知，拉力做功的功率，故正确。
故选：。
二．作图题（共10小题）
19．【解答】解：作支点作作用线的垂线段，即动力臂；如下图所示：
20．【答案】
【解答】解：过支点做力作用线的垂线段，即为所求作的动力臂，如下图所示：
21．【答案】
【解答】解：延长动力的作用线，从支点向动力作用线作垂线，支点到垂足的距离就是力臂，如图所示：
22．【答案】
【解答】解：已知动力的方向，作出动力作用线，从支点作动力的作用线的垂线段，即动力臂，如图所示：
23．【答案】
【解答】解：水平滑轮组中有一个动滑轮，滑轮组最省力时动滑轮接触绳子的段数最多，绳子由动滑轮为连接起点反向绕成；对地面压力作用点在接触面中心位置，压力方向沿接触面垂直向下；如图所示：
24．【答案】
【解答】解：由杠杆平衡条件可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在点，因此连接作为动力臂最长；动力的方向应该向下，从点垂直于斜向下作出最小动力的示意图，如图所示：
25．【答案】
【解答】解：从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：
26．
【解答】解：由题意知，站在地面上的人用滑轮组向下拉绳提起物体，所以绳子自由端的拉力方向应向下，然后“倒着”把线绕回去，绳子应系在定滑轮的固定挂钩上，如图所示：
27．【答案】
【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，如图所示：
28．【答案】见解答
【解答】解：从支点到动力的作用线的距离为动力臂，动力臂与动力的作用线是垂直的；过力臂的上端作力臂的垂线，可得的作用线，的作用线与杠杆的交点为动力的作用点；
从支点向作用线引垂线段，即为其力臂，如图所示：
三．计算题（共2小题）
29．【答案】（1）动滑轮的重力为；
（2）滑轮组的机械效率为时，拉力的功率为；
（3）该滑轮组的最大机械效率为。
【解答】解：（1）由乙图可知，当物重为时，滑轮组的机械效率为，物体受到地面的摩擦阻力为物重的0.5倍，则摩擦力，根据力的作用是相互的，滑轮组对物体的拉力；
由可知，动滑轮重力为：
；
（2）由图可知，，绳子自由端的速度为；
绳子自由端的拉力为，
则拉力的功率为：
；
（3）当拉力时，人对地面的压强，则由可知，此时人对地面的压力：
，
人对水平地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力，大小相等，，
人受到重力、支持力和拉力的作用，处于静止状态，则人的重力：
，
人的重力小于绳子承受最大力，故人能施加的最大拉力，
根据得，重物体受到的最大拉力：，
由同一个滑轮组，机械效率随重物重力的增大而增大可知，当拉力时，滑轮组的机械效率最大，则该滑轮组的最大机械效率：
。
答：（1）动滑轮的重力为；
（2）滑轮组的机械效率为时，拉力的功率为；
（3）该滑轮组的最大机械效率为。
30．【答案】（1）动滑轮的重力为；
（2）当滑轮组的机械效率为，物体以的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是；
（3）当物体与地面的摩擦力为时，体重为的小熊竖直向下拉绳，不能用此滑轮组拉动物体。
【解答】解：
（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力当时，滑轮组机械效率，
通过滑轮组拉动水平面上的物体，则有用功：，
由题知，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，则额外功：，
则总功：，
所以，，
解得动滑轮重：；
（2）当时，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，此时滑轮组的机械效率：
，
解得此时的摩擦力：；
则滑轮组的有用功率：
；
（3）由图可知，，
不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，当时，拉动物体需要的拉力：
，
小熊的重力为，根据力的作用是相互的，所以小熊给绳子的最大拉力等于其重力为，小于，故不能用此滑轮组拉动物体。
答：（1）动滑轮的重力为；
（2）当滑轮组的机械效率为，物体以的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是；
（3）当物体与地面的摩擦力为时，体重为的小熊竖直向下拉绳，不能用此滑轮组拉动物体。