2018年中考物理试题分项版解析汇编第02期专题09简单机械及其效率含解析.doc

1 专题 09 简单机械及其效率 一、单选题 1．如图所示，杠杆处于平衡状态。如果杠杆两侧的钩码各减少一个，杠杆将（ ） A. 左端下降 B. 右端下降 C. 仍然平衡 D. 无法判断 【来源】山东省潍坊市 2018 年中考物理试题 【答案】B 【解析】设一个钩码的重为 G，杠杆上一格的长度为 L，由杠杆平衡条件知道此时：2G×3L=3G×2L；若杠 杆两侧的钩码各减少一个，则左边力与力臂的乘积是：1G×3L，右边力与力臂的乘积是：2G×2L，由于右 边力与力臂的乘积较大，所以右端下降，故选 B。 2．如图为吸盘式挂杆，将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气，挂杆就能被固定在瓷砖上，挂有平底锅的挂钩 沿光滑水平横杆从 P 点开始向吸盘 B 移动，若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计，设挂钩与吸盘 A 的距离为 L，则吸盘 B 受到的摩擦力 F 的大小与 L 的关系图象为 （　　）2 A. B. C. D. 【来源】浙江省温州市 2018 年中考物理试题 【答案】D 【解析】解：以吸盘 A 为支点，设 AP 的距离为 L，根据杠杆的平衡条件可得，G×L＝F×AB，F＝ ，因为 AB、G 不变，L 不为零且 L 越大拉力 F 越大，故吸盘 B 受到的摩擦力 F 的大小与 L 的关系图象为 D。故选： D。 点睛：根据杠杆的平衡条件和平衡力分析进行解答。 3．人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托 5kg 的物体保 持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定（　　） A. 大于 5kg B. 大于 49N C. 小于 49N D. 等于 49N 【来源】山东省聊城市 2018 年中考物理试题 【答案】B 【解析】A、力的单位是 N，质量的单位是 kg，题目是求力的大小，不能用 kg 左单位，故 A 错误；BCD、由 图知，物体的重力为 G＝mg＝5kg×9.8N/kg＝49N；肱二头肌的拉力为动力，物体对手的压力为阻力，支点 在肘，如图所示： 点睛：首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂，根据杠杆的平衡条件 F1L1＝F2L2，并结3 合力臂的概念进行分析。 4．下列工具中，使用时属于费力杠杆的是（ ） A. B. C. D. 【来源】河南省 2018 年中考物理试题 【答案】B 【解析】分析：判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。 解答：A、羊角锤的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆； B、筷子的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆； C、起子的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆； D、天平的动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆。 故选：B。 【点睛】此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动 力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。 5．《墨经》最早记述了秤的杠杆原理，如图中“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，以下说法符 合杠杆平衡原理的是 A. “权”小于“重”时，A 端一定上扬 B. “权”小于“重”时，“标”一定小于“本” C. 增大“重”时，应把“权”向 A 端移 D. 增大“重”时，应更换更小的“权” 【来源】福建省 2018 年中考物理试题 【答案】C 【解析】解： A．根据杠杆平衡条件，“权”小于“重”时，因为不知道“标”和“本”的大小关系，无法确定“权”和4 “标”的乘积与“重”和“本”乘积的大小的关系，故 A 错误。 B．根据杠杆平衡条件，“权”小于“重”时，“标”一定大于“本”，故 B 错误。 C．根据杠杆平衡条件，“本”不变，增大“重”时，因为“权”不变，“标”会变大，即应把“权”向 A 端移，故 C 正确。 D．使用杆秤时，同一杆秤“权”不变，“重”可变，不同的“重”对应不同的“标”。若更换更小的 “权”，“标”也会变得更大，不符合秤的原理，故 D 错误。 答案为 C。 6．如图所示，用同一滑轮组分别将物体 A 和物体 B 匀速提升相同的高度，与提升 B 相比，提升 A 的过程滑 轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升 A 的过程 A. 额外功较小 B. 额外功较大 C. 总功较小 D. 总功较大 【来源】福建省 2018 年中考物理试题 【答案】D 点睛：本题考查对有用功、额外功和总功以及机械效率的认识和理解，注意同一滑轮组提升物体高度相同 时额外功是相同的。 7．（2018•宁波）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体 A 相对于地面静止，物体 B 以 0.1m/s 的速度在物体 A 表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误 的是（　　）5 A. F2 的功率为 0.6W B. 弹簧测力计读数为 9N C. 物体 A 和地面之间有摩擦力 D. 如果增大 F2，物体 A 可能向左运动 【来源】浙江省宁波市 2018 年中考物理试题 【答案】D 点睛：重点是平衡状态的判断，要牢记匀速运动时物体一定平衡，本题中物体 A 受到 B 的摩擦力，地面的 摩擦力和拉力 F２，此三个力平衡。 8．下图为“测滑轮组机械效率”的实验．在弹簧测力计拉力作用下，重 6N 的物体 2s 内匀速上升 0.1m，弹 簧测力计示数如图示（不计绳重与摩擦）．下列说法错误的是（ ） A. 弹簧测力计的拉力是 2.4N B. 物体上升的速度为 0.05m/s6 C. 弹簧测力计拉力的功率为 0.12W D. 滑轮组的机械效率约 83.3％ 【来源】广东省深圳市 2018 年中考物理真题 【答案】C 【解析】分析：由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数 n，拉力端移动的距离 ，利用 求拉力 做的总功，再利用 求功率；已知物体的重力和上升高度，利用 求有用功，滑轮组的机械效率等 于有用功与总功之比。 解答：由图可知，弹簧测力计的拉力是 2.4N ，故 A 正确；物体 2s 内匀速上升 0.1m，物体上升的速度为 ，故 B 正确；n=3，拉力端端移动距离 ，拉力做的总功为： ；拉力的功率为： ，故 C 错误；拉力做的有用功为： ；滑轮组机械效率为： 。故 D 正确； 故答案为 C 【点睛】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算，根据题图确定 n 的大小（直接 从动滑轮上引出的绳子股数）是本题的突破口，灵活选用公式计算是关键。 9．工人用如图所示的动滑轮,将重 1000N 的物体在 5s 内匀速竖直提升了 1m,人对绳自由端的拉力 F 为 600N, 不计绳重和摩擦。以下结论正确的是( ) A. 动滑轮的有用功为 600J B. 动滑轮的重力为 400N C. 动滑轮的机械效率为 83.3% D. 拉力 F 的功率为 120W 【来源】重庆市 2018 年中考物理试题 A 卷 【答案】C7 点睛：首先应通过读图分析出滑轮组的省力情况，这样就能够知道提升高度与绳子自由端移动距离的关系， 再通过已知数据，可计算出滑轮组的机械效率、拉力的功率、以及动滑轮的重力，有用功等． 10．《墨经》最早记述了秤的杠杆原理，如图中“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，以下说法符 合杠杆平衡原理的是 A. “权”小于“重”时，A 端一定上扬 B. “权”小于“重”时，“标”一定小于“本” C. 增大“重”时，应把“权”向 A 端移 D. 增大“重”时，应更换更小的“权” 【来源】福建省 2018 年中考物理试题（B 卷） 【答案】C D．使用杆秤时，同一杆秤“权”不变，“重”可变，不同的“重”对应不同的“标”。若更换更小的 “权”，“标”也会变得更大，不符合秤的原理，故 D 错误。 答案为 C。 12．（题文）如图所示，下列工具在使用中属于省力杠杆的是8 A. B. C. D. 【来源】海南省 2018 年中考物理试题 【答案】C 【解析】A、筷子使用时，动力臂小于阻力臂是费力杠杆，故 A 不符合题意； B、钓鱼竿使用时，动力臂小于阻力臂是费力杠杆，故 B 不符合题意； C、钢丝钳翦断钢丝时，动力臂大于阻力臂是省力杠杆，故 C 符合题意； D、食品夹使用时，动力臂小于阻力臂是费力杠杆，故 D 不符合题意； 故选 C。 13．如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为 50N，滑轮组下端挂有物体 B， 滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体 A 相连，物体 A 在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动， 此时测力计的示数为 550N；在物体 B 下加挂重为 90N 的物体 C 后，用水平向左的力 F 拉动物体 A 可使其沿 水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体 B 上升的速度大小为 5cm/s. 若不计绳重及滑轮的摩擦，g 取 10N/kg，则下列说法中正确的是 A. 物体 A 所受滑动摩擦力大小为 275N B. F 的大小为 530N C. F 做功的功率为 42w D. B 的重力为 500N 【来源】湖北省荆州市 2018 年中考物理试题 【答案】B9 点睛：先对弹簧进行受力分析可知，弹簧测力计的示数等于受到竖直向下的力的合力，即两条绳子向下的 拉力和一个定滑轮的重力；然后对与 B 相连的滑轮进行受力分析，即该滑轮受到竖直向下自身的重力和 B 的拉力的作用，受到竖直向上三条绳子的拉力，从而求出 B 的重力；然后根据物体 A 在绳的水平拉力作用 下向左做匀速直线运动，根据二力平衡的条件求出摩擦力的大小；然后根据二力平衡条件和功率公式即可 求出水平向右的拉力和功率的大小。 14．下列各选项中，完全正确的是( ) A. B. C. D. 【来源】山东省济宁市 2018 年高中段学校招生考试（中考）物理试题 【答案】D10 点睛：注意理解重力的方向始终竖直向下，与物体所处的位置及运动状态无关，不可描述为垂直向下。 15．下列说法不正确的是( ) A. 自然界中存在省既费力又费距离的机械 B. 氢弹是利用核裂变原理制造的核武器 C. 半导体二极管具有单向导电性 D. 热量、 能量和功的单位都是焦耳 【来源】山东省济宁市 2018 年高中段学校招生考试（中考）物理试题 【答案】B 【解析】A. 自然界中存在省既费力又费距离的机械，如使用斜面时是费距离的，但如果摩擦力特别大，也 可能费力，故 A 正确； B. 氢弹是利用核聚变原理制造的核武器，故 B 错误； C. 半导体二极管由特殊的半导体材料制成，具有单向导电性，故 C 正确； D. 热量、 能量和功的单位都是焦耳，故 D 正确； 故选 B。 点睛：注意 A 选项的判断，通常来说，费距离的机械是省力的，但由于摩擦力的存在，费距离又费力的机 械是可能存在的。 16．如图所示，O 为杠杆的支点，杠杆右端挂有重为 G 的物体，杠杆在力 F1 的作用下在水平位置平衡。如 果用力 F2 代替力 F1 使杠杆仍在水平位置保持平衡，下列关系中正确的是（ ） A. F1＜F2 B. F1＞F2 C. F2＜G D. F1=G 【来源】江苏省连云港市 2018 年中考物理试题 【答案】B 点睛：由题知，O 为支点，当阻力、阻力臂不变时，由杠杆的平衡条件知：动力和动力臂的乘积一定，当动 力臂较大时，动力将较小；动力臂较小时，动力将较大。因此先判断出 F1、F2 的力臂大小，即可判断出两 力的大小关系从而比较出 F1、F2 与 G 的关系。11 二、多选题 17．工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀 速拉上车厢用时 15s。已知车厢高 1.5m，木板长 3m，货物质量为 60kg，沿斜面所用的拉力为 400N， g=10N/kg，则下列说法正确的是（　　） A. 工人做的总功为 900J B. 工人做的额外功为 300J C. 工人做功的功率为 60W D. 此斜面的机械效率为 75% 【来源】山东省聊城市 2018 年中考物理试题 【答案】BD 点睛：根据功的计算公式 W＝Fs 可求出拉力做的功，即总功；再根据 P＝ 可求功率；再根据 W＝Gh 求出有 用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。 三、实验题 18．如图所示是小李和小王利用刻度均匀的轻质杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。 （1）实验前没挂钩码时，杠杆静止的位置如图甲所示，此时应将螺母向_____调节，使杠杆在水平位置平12 衡。 （2）杠杆平衡后，小李在左右两侧分别挂上钩码，如图乙所示，杠杆的_____端会下沉，要使杠杆重新在 水平位置平衡，在不改变钩码悬挂点的位置和改变较少钩码的前提下，只需将_____即可。 （3）小李和小王又分别设计了两种实验方案，小李的方案如图丙所示，小王的方案如图丁所示。你认为_____ 的实验方案更好，请说明你的理由_____。 （4）实验中小王发现：如果在杠杆的 O 点用弹簧测力计施加一个向上的力，这个力在探究实验时是否影响 到杠杆的平衡？请说明理由_____。 【来源】山东省枣庄市 2018 年中考物理试题 【答案】 右 左 将左侧的钩码去掉一个 小李 弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直，力臂在杠杆上便 于测量 这个作用在杠杆 O 点的力的力臂等于零，不影响杠杆的平衡 【解析】解：（1）因为杠杆右端偏高，所以应将平衡螺母应右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠 杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）设杠杆每个格的长度为 L，每个钩 码的重力为 G，根据杠杆的平衡条件：F 左 L 左＝F 右 L 右，即 4G×2L＞2G×3L，左端大，故左端下沉；要使 杠杆重新在水平位置平衡，如果不改变钩码总个数和悬挂点位置，根据杠杆的平衡条件可得只需要将左侧 的钩码去掉一个即可平衡； 点睛：（1）调节杠杆在水平位置平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水 平位置平衡，这样方便测量力臂；（2）设一个钩码重为 G，杠杆一个小格是 L，根据杠杆平衡条件判断杠 杆向那端下降，要保持平衡，根据杠杆的平衡条件判断移动那侧钩码；（3）根据钩码个数与每个钩码的重 力求出测力计拉力，根据杠杆的平衡条件可知，图丙弹簧测力计方向向上，容易测量力臂，图丁方向不与 杠杆垂直，不易测量力臂；（4）过支点的力，力臂为零。 19．图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将 重为 4.5N 的物体从 A 位置提升到 A′位置，同时弹簧测力计从图中的 B 位置上升到 B′位置，在这个过程 中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题：13 （1）物体提升的高度是_____cm，拉力是_____N，该滑轮组的机械效率 η=_____； （2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效 率_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【来源】2018 年山东省泰安市中考物理试题 【答案】 5.0 2 75% 变小 【解析】（1）如图刻度尺的单位是 cm，分度值为 1cm，A’的位置对应的刻度为 0 刻度上面第 5 格，所以物 体提升的高度 h 是 5.0cm， 拉力移动的距离为： ； 如图测力计的分度值为 0.2N，拉力是 2N； 该动滑轮的机械效率： ； （2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，有用功不变，而滑 轮的重增加，由于对滑轮做的功为额外功，所以额外功增大，则滑轮组的机械效率变小。 点睛：涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做 的功，使用滑轮或滑轮组时，额外功为提高滑轮做的功、克服摩擦及绳子重做的功。 20．“探究杠杆的平衡条件”实验 ①如图甲所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应把杠杆右的平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）调节；14 ②如图乙所示，保持杠杆水平位置平衡，测力计从 a 位置转到 b 位置，其示数将____（选填“变大”、“变 小”或“不变”） ③在实验中，改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是_______（填序号） A．使测量数据更准确 B．多次测量取平均值减小误差 C．避免偶然性，使实验结论具有普遍性 【来源】广东省深圳市 2018 年中考物理真题 【答案】 左 变大 C 【解析】分析：（1）调节杠杆在水平位置平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；探究杠杆平衡条件时，使 杠杆在水平位置平衡，这样方便测量力臂； （2）弹簧测力计的方向向右倾斜，这时杠杆右侧的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，使杠杆仍在水平 位置平衡，则弹簧测力计的示数将变大； （3）通过实验总结实验结论时，一般要进行多次实验，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应 获取多组实验数据归纳出物理规律。 解答：（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆左端偏高，应把杠杆右的平衡螺母向左端移动，使杠杆在水平 位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响； （2）保持杠杆水平位置平衡，测力计从 a 位置转到 b 位置，此时拉力的力臂变短，根据杠杆的平衡条件， 力变大； 【点睛】此题是探究杠杆平衡实验，考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用，在利用平衡条件公式时， 要注意分析力和对应的力臂。 21．结合图中的实验情景，按照要求回答下列问题， 15 (1)对图①中的两支蜡烛的要求是 ____________； (2)图②中,____的机械效率高； (3)图③研究的是电流产生的热量跟___________的关系； (4)图④中的_____ (填 “铁屑”或“小磁针”)能更好的显示磁场的分布。 【来源】山东省济宁市 2018 年高中段学校招生考试（中考）物理试题 【答案】 大小相等 乙 电流和电阻 铁销 【解析】(1)图①是研究平面镜成像的实验，因为平面镜成像时，像与物的大小相等，所以为了比较像与物 的大小，对图①中的两支蜡烛的要求是大小相等； (2) 图 ② 中 ， 同 样 的 滑 轮 组 ， 即 动 滑 轮 的 重 相 同 ， 当 提 升 的 物 体 越 重 时 ， 有 用 功 越 多 ， 根 据 可知物体越重机械效率越高，所以乙图的机械效率高； (3)图③是研究焦耳定律的实验，当滑动变阻器的滑片固定不动时，两电阻串联，电流相等，可以研究电热 与电阻的关系，当改变滑片的位置时，电流改变，通过任一只电阻可以比较电流不同时电热的多少，所以 该装置可以研究电流产生的热量跟电流和电阻的关系； (4)图④中实验，使用小磁针时，只能显示出磁场的方向，使用铁屑时，能直观的显示出磁场的分布特点， 即铁屑的疏密情况代表磁场的强弱分布特征，所以铁屑能更好的显示磁场的分布。 点睛：实验②中理解影响机械效率的因素，特别要清楚额外功是对谁做的功，使用滑轮或滑轮组时，额外 功为提高动滑轮做的功，所以额外功相同时，提升的物体越重，有用功越大，则机械效率越高。 四、填空题 22．如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用 FA、FB 匀速提升重力为 GA、GB 的 A、B 两物体， 不计绳重和摩擦。若 GA＞GB，则 η 甲_____η 乙；若 FA=FB，则 GA_____GB．（选填“＞”、“＜”或“=”）16 【来源】山东省枣庄市 2018 年中考物理试题 【答案】 ＞ ＜ 【考点定位】机械效率的大小比较；滑轮组绳子拉力的计算 23．如图所示，将长为 1.2 米的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两端点分别为 A、B，它们距台面边 缘处的距离均为 0.3 米。在 A 端挂一个重为 30 牛的物体，在 B 端挂一个重为 G 的物体。 （1）若 G=30 牛，台面收到木棒的压力为_____牛。 （2）若要使木棒右端下沉，B 端挂的物体至少要大于_____牛。 （3）若 B 端挂物体后，木棒仍在水平台面上静止，则 G 的取值范围为_____牛。 【来源】浙江省杭州市 2018 年中考物理试题 【答案】 60 90 l0~9017 点睛：1. 以木棒为研究对象，木棒受力平衡，据二力平衡知识解答；2. 若要使木棒右端下沉，则 B 点为支 点，确定动力臂和阻力臂，由杠杆平衡条件求出 B 端挂的物体的重力；3. 木棒在水平台面上静止，分别以 A、B 为支点，由杠杆平衡条件求出 B 端挂的物体的重力，即为 G 的取值范围。 24．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。如图为输电线 的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂 20 个相同的坠砣，每个坠砣质量为 25kg，不计滑轮和钢绳自重和摩擦， 输电线 A 端受到的拉力大小为________N。若某段时间内坠砣串下降了 30cm，则输电线 A 端向左移动了 _______cm。（g 取 10N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩） 【来源】河南省 2018 年中考物理试题 【答案】 104 15 【点睛】本题综合了重力知识、质量知识、滑轮组的知识来解决实际问题，其中判断绳子的股数是关键。18 25．泸州市为了巩固创文成果下发了宜传手册“绿色低碳生活，从垃圾分类开始”。如图是一种轮式垃圾桶， 拖动时它相当于一个_____杠杆（选填“省力”或“费力”）；垃圾桶底部的小轮子是为了_____摩擦力（选 填“增大”或“减小”）；若拖动时垃圾桶总重为 150N，且动力臂为阻力臂的 2 倍，则保持垃圾桶平衡的拉 力 F 为_____N。 【来源】四川省泸州市 2018 年中考物理试题 【答案】 省力 减小 75 【解析】（1）图示的垃圾桶，因为是动力臂大于阻力臂的杠杆，所以是一个省力杠杆；（2）垃圾桶底部安 装小轮子，采用变滑动为滚动的方式减小了摩擦力；（3）已知垃圾桶总重 G＝150N，动力臂 L1＝2L2，根据 杠杆平衡条件：FL1＝GL2 可得，保持垃圾桶平衡的拉力为：F＝ ＝75N。 点睛：（1）由示意图分析动力和阻力，然后看动力臂和阻力臂的大小，确定杠杆种类；（2）用滚动代替 滑动可以减小摩擦；（3）根据杠杆的平衡条件进行计算求出竖直向上的力。 26．如图为吊装工具示意图，物体 M 为重 5000N 的配重，杠杆 AB 的支点为 O，OA：OB=1：2，每个滑轮重 100N．当重为 700N 的工人用 300N 的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为_____N，物体 M 对 地面的压力为_____N．（杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计） 【来源】山东省威海市 2018 年中考物理试题 【答案】 400 4500 【解析】重为 700N 的工人用 300N 的力竖直向下匀速拉动绳子时，由于力的作用是相互的，所以人会受到 300N 的向上的拉力，所以此时工人对地面的压力为： ；19 点睛：重点是滑轮组的工作特点，以及杠杆平衡条件的应用，难点是求 A 点的拉力时，要理解下方的滑轮 由绳子拉着，所以下方滑轮的重计算在绳子的拉力中，故 A 点拉力为绳子的拉力加一个滑轮的重。 27．如图所示，用动滑轮把重为 40N 的物体 A 以 0.5m/s 的速度匀速 提升，用时 4s，拉力 F 的大小是 25N，则拉力 F 的功率是_____W， 动滑轮的机械效率是_____。 【来源】海南省 2018 年中考物理试题 【答案】 25 80% 【解析】动滑轮由两段绳子拉着物体上升，即 。 总功为： 拉力 F 的功率是： ； 有用功为： 机械效率为： 。 点睛：涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做 的功，明确这些功，求效率就很简单了。 28．如图所示，一轻质杠杆水平支在支架上，OA=20cm，G1 是边长为 5cm 的正方体，G2 重为 20N. 当 OC=l0cm 时，绳子的拉力为_______N，此时 G1 对地面的压强为 2×104Pa. 现用一水平拉力使 G2 以 5cm/s 的速度向右20 匀速直线运动，经过_________s 后，可使 G1 对地面的压力恰好为零． 【来源】湖北省荆州市 2018 年中考物理试题 【答案】 10 10 点睛：本题考查杠杆的平衡条件的应用。由杠杆平衡条件求出 G2 在 C 点时，杠杆在 A 点受到的拉力，由压 强公式的变形公式求出 G1 对地面的压力，然后对 G1 进行受力分析，由平衡条件求出 G1 的重力；由杠杆平衡 条件求出 G1 对地面压力为零时 G2 到支点的距离，然后由速度公式求出 G2 的速度。 29．用如图装置，在 20s 内将 80N 的水桶提升 3m，拉力为 50N，则拉力的功率为_____________W，该装置 的机械效率是_________%．若不计绳重和摩擦则动滑轮的重力为________N。 【来源】江苏省扬州市 2018 年中考物理试题 【答案】 15 80 20 点睛：（1）先根据 s＝2h 求出绳子自由端移动的距离，然后根据 W 总＝Fs 拉力做的总功，最后根据 P＝21 求出拉力的功率；（2）先根据 W 有＝Gh 求出拉力做的有用功，然后利用 η＝ ×100%求出该装置的机械 效率；（3）不计绳重及摩擦，根据 F＝ （G+G 动）求出动滑轮的重力。 五、计算题 30．如图所示，工人用滑轮组提升重为 400N 的货物所用拉力恒为 240N，货物被匀速提升 10m。求: （1）工人做的功 （2）滑轮组的机械效率 【来源】山东省潍坊市 2018 年中考物理试题 【答案】（1）4800J；（2）83.3%。 【解析】（1）由图知道，滑轮组绳子的有效段数是：n=2， 所以，绳子自由端移动的距离是：s=2h=2×10m=20m， 故工人做的功是：W 总 =Fs=240N×20m=4800J； （2）由题意知，提升物体做的有用功是：W 有=Gh=400N×10m=4000J， 所以，滑轮组的机械效率是：η=W 有/W 总×100%=4000J/4800J×100%≈83.3% 点睛：本题考查使用滑轮组做功和机械效率的计算，解题的关键是知道根据动滑轮上绳子的段数及求绳子 自由端移动的距离，难度不大。 31．考古工作者在河底发现了古代的石像，经潜水者测量它的体积约为 2m3．如图所示，在打捞石像的过程 中，考古工作者用动滑轮将石像匀速提升，需要竖直向上的拉力 F=1.6×104N．在没有将石像提出水面前， 若不计摩擦和滑轮重力，（ρ 水=1.0×103kg/m，g=10N/kg）求： （1）石像受到的浮力___。 （2）石像的重力____。 （3）石像的密度____。 （4）若将石像提升了 3m，石像受到水的压强减少了多少_____？22 【来源】山东省聊城市 2018 年中考物理试题 【答案】 2×104N 5.2×104N 2.6×103kg/m3 3×104Pa 点睛：（1）利用阿基米德原理 F 浮＝G 排＝ρ 液 gV 排求出石块受到的浮力；（2）若不计摩擦和滑轮重力， 根据 F＝ （G﹣F 浮）可求石像的重力；（3）根据 m＝ 可求石像的质量，利用密度公式求出石像的密度； （4）已知△h＝3m，根据△p＝ρg△h 可求石像减少的水的压强。 32．某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图所示。ABO 为一水平杠杆，OA 长 120cm，O 为 支点，AB：OB=5：1；已知报警器 R0 的阻值恒为 10Ω，压力传感器 R 固定放置，R 的阻值随所受压力 F 变化 的关系如表所示。闭合开关 S，水平踏板空载时，电压表的示数为 2V；当水平踏板所受压力增大，电压表 示数达到 5V 时，报警器 R0 开始发出报警信号。踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。求： （1）电源电压为多少？ （2）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？ （3）若电源电压变为 14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，应在杠杆上水平调节踏板 触点 B 的位置。试计算说明触点 B 应向哪个方向移动多少厘米？ 【来源】2018 年山东省泰安市中考物理试题 【答案】（1）11V；（2）150N；（3）8cm。 【解析】如图，压力传感器和报警器串联，电压表与报警器并联。23 （2）电压表示数达到 5V 时，报警器 R0 开始发出报警信号，此时电流为： ， 根据串联电路电压特点得，此时压敏电阻两端的电压为： 压敏电阻的阻值为： ， 由表格知，12Ω 时压敏电阻受到的压力为：25N，即 ； OA 长 120cm，AB：OB=5：1，可得： ， 根据杠杆平衡条件得： 即： ， 所以踏板设定的最大压力值为 150N； 点睛：综合性较强，有一定难度，关键是思路要清晰，即：跳板压力变化→（利用杠杆平衡条件）A 点压力24 变化→（利用规格信息）压敏电阻变化→（利用欧姆定律）电流变化→（利用欧姆定律）电压表示数变化， 解题时通常从电压或电流着手，向前解题。 33．如图甲所示的滑轮组装置，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放 置在水平地面上重为 G=80N 的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端，拉力 F 随时间 t 变化的图象 如图乙所示，重物上升的速度 v 随时间变化的图象如图丙所示。已知在 2s～4s 内重物上升的竖直高度为 2m，求： （1）在 4s～6s 内，重物克服重力做功的功率____； （2）在 2s～4s 内，绳自由端下降的平均速度____； （3）在 0～2s 内，重物对地面的压力大小_____。 【来源】四川省泸州市 2018 年中考物理试题 【答案】 160W 2m/s 40N 点睛：由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数 n＝3，则拉力 F 移动的距离 s＝3h。(1)由 F﹣t 图 象得出在 4s～6s 内的拉力 F，由 v﹣t 图象得出重物上升的速度，利用 P＝ ＝Fv 求出克服重力做功的25 功率；（2）由图甲可知，连接动滑轮绳子的股数，根据 s＝nh 求出绳子自由端移动的距离，利用 v＝ 求出 绳子自由端移动的速度；（3）由丙图可知，物体在 4s～6s 内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力， 利用 F＝ （G 物+G 动）求出动滑轮重，此时物体静止在地面上，根据力的平衡条件求出地面的支持力，根据 力的作用是相互的，求出对地面的压力。 34．图甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体 A 从海底竖直向上始终以 0.05m/s 的速度匀速吊起，图乙是物体 A 所受拉力 F 随时间 t 变化的图象（不计摩擦、水的阻力及绳重，ρ 水 =1.0×103kg/m3．g=10N/kg）。请解答下列问题： （1）物体 A 的体积是多少？ （2）物体 A 完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为 80%，当物体 A 完全离开水面后，滑轮组的机械效率是 多少？ （3）当物体 A 完全离开水面后，电动机两端电压为 380V，通过的电流为 5A，电动机线圈的电阻为多少？ （不计电动机内部摩擦） 【来源】山东省威海市 2018 年中考物理试题 【答案】（1）1m3；（2）85.7%；（3）6Ω。 【解析】（1）根据图乙知，前 30s 时，拉力为 ；40s 以后拉力为 ；30s 到 40s 时，拉力逐 渐增大。 根据题中情境可以判断：前 30s 时，物体浸没在水面下，浮力最大，所以拉力最小；30s 到 40s 时物体逐渐 拉出水面，浮力变小，所以拉力变大；40s 以后拉力最大且不变，说明物体已离开水面，此时拉力即为物体 的重。 根据称重法测量浮力的原理，得到物体浸没时的浮力为： ， 根据阿基米德原理得，物体的体积为： 。26 （3）由图知，两段绳子承担物重，所以电动机的拉力为： ， 根据 得，电动机的输出功率为： ， 电动机的输入功率为： ， 电动机的发热功率为： ， 根据 得，线圈的电阻为： 。 点 睛 ： 在 涉 及 机 械 效 率 的 相 关 计 算 ， 在 不 计 摩 擦 和 绳 重 时 ， 牢 记 效 率 的 两 个 思 路 ： 一 是 ，二是 。 35．如图所示是蒙华铁路荆州段长江大桥施工现场，工程师用起吊装置在江中起吊工件. 己知工件重 4000N，每个滑轮重 500N，声音在水中的传播速度是 1500m/s.在水面上用超声测位仪向江底的工件垂直发 射超声波，经过 0.02s 后收到回波.（不计绳重和摩擦，g=10N/kg，ρ 水=1.0×103kg/m3) 27 （1）求工件在水下的深度； （2）不计工件的高度，求水对工件产生的压强； （3）当工件在水面下匀速上升时，绳子自由端的拉力为 500N，求工件的体积； （4）不计动滑轮体积，求工件在水下匀速上升时滑轮组的机械效率（结果在小数点后保留一位数字）. 【来源】湖北省荆州市 2018 年中考物理试题 【答案】见解析所示 点睛：（1）已知超声波在海水中传播的速度以及传播的时间，利用 s＝vt 可以得到工件所在的深度；（2） 已知海水的密度和工件所在的深度，利用 P＝ρgh 计算受到的压强；（3）已知作用在动滑轮上的绳子股数 和自由端的拉力以及动滑轮的重力，可以得到滑轮组对水下工件的拉力；已知工件重力和滑轮组对它的拉 力，可以得到工件受到的浮力；已知浮力和海水的密度，利用公式 V＝V 排＝ 得到工件的体积；（4）工 件在水下匀速上升时，拉力做功为总功，克服重力做的功与浮力做的功之差为有用功，利用 η＝ 可以得 到滑轮组的机械效率。 六、综合题 36．（2018•宁波）为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动 排水装置模型，控制电路由电压为 12V、最大容量为 100Ah 的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太 阳能电板充电。R0 为定值电阻，R 为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆 ABO 与圆柱形浮体相连，AB：BO=4：1，28 压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。（压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所 用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为 220V） （1）当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正 常工作。请按要求完成图中工作电路的连接_____。 （2）“发电玻璃”光电转化率接近 18%．要求在 5h 内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻璃” 面积至少为_____m2．（太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按 1000W 计算，计算结果精确到 0.1m2） （3）按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到压力为 360N，通过电磁铁线圈 的电流为 100mA，排水泵启动；当水位回落到浮体只有 体积浸入水中时，硬质杠杆 ABO 仍处于水平位置， 线圈中电流为 30mA，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体______？ （4）在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条件保持 不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电阻相连的压板向_____（填“左”或“右“） 移动。 【来源】浙江省宁波市 2018 年中考物理试题 【答案】 见解析 1.3 应选择重力为 8N 的浮体 右 【解析】（1）当水位在安全位置以下时时，浮体受到浮力较小，则浮体通过连杆对 A 端的向上作用力较小， 压敏电阻受到杠杆的压力较小，由表格数据可知，压敏电阻的阻值较大，由欧姆定律可知控制电路中电流 较小（不能吸引衔铁），电磁继电器衔铁在弹簧作用下被向上拉起，动触点与上方静触点接通，反之与下方 静触点接通； 由题知，绿灯亮，排水泵不工作，红灯亮，同时排水泵正常工作，说明绿灯与红灯、水泵间互不影响，即 为并联，红灯与水泵同时工作，同时停止工作，且它们的额定电压均为 220V，所以红灯与水泵间并联，由 此画出工作电路图连接情况如图所示：29 ； （3）当浮体刚好浸没时，压敏电阻受到压力为 360N，由表中数据知，此时压敏电阻的阻值 R=80Ω， 控制电路中 R 与 R0 串联，措施控制电路中的电流 I=100mA=0.1A， 由串联电路特点和欧姆定律可得，定值电阻的阻值： 设此时连杆对 A 端的作用力为 FA，压敏电阻对 B 处的作用力为 FB， 已知 AB：BO=4：1，则 AO：BO=5：1， 根据杠杆的平衡条件有： ， 则： ， 因为力的作用是相互的，所以 A 端对浮体向下的压力：FA'=FA=72N， 由力的平衡条件可得，此时浮体受到的浮力：F 浮=G+FA'=G+72N﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 当浮体只有 体积浸入水中时，由阿基米德原理可得此时的浮力： ， 此时控制电路中电流为 30mA=0.03A，由串联电路特点和欧姆定律可得，此时压敏电阻的阻值： ， 由表中数据知，压敏电阻受到压力 FB'=120N， 由杠杆平衡条件有： ，30 所以： ， 同理可得，此时浮体受到的浮力：F 浮'=G+FA'， 即： ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 解①②可得：F 浮=80N，G=8N； 所以，应选择重力为 8N 的浮体。 点睛：综合考查了欧姆定律、阿基米德原理、杠杆平衡条件的应用，有一定难度，注意理解清楚题意，思 路要清晰，第三问中根据两次的平衡，利用浮力、重力、压力的关系列出关系式，求出浮子的重。 37．某制作小组所设计的电饭锅，其结构如图所示，控制系统中的感温磁体与受热面固定在一起，当温度 低于 103℃时，感温磁体具有磁性。 煮饭时用手向下按动开关，通过轻质传动杆 AOB 使永久磁体和感温磁体吸合，触点闭合，电路接通，发热 板开始发热。当温度达到 103℃时，感温磁体失去磁性，永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下，通过传 动杆使触点分开，发热板停止发热。 （1）画出使触点分开时 B 点受到的力和力臂 __________。 （2）若用 4N 的力按下开关，B 端受到的阻力为 1N，则动力臂和阻力臂之比为_______，如果手按下的距离 为 0.5cm，则永久磁体和感温磁体之间的距离至少是________cm。 （3）用电饭锅烧水（在标准气压下），水沸腾时______（能/不能）自动断电。 【来源】江苏省扬州市 2018 年中考物理试题31 【答案】 1：4 2 不能 【解析】（1）由题知，永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下，则使触点分开时 B 点受到的力是竖直向 下的，由此画出 B 点受到的力，再由支点 O 作这个力作用线的垂线段，即为其力臂 L，如图所示： 点睛：（1）永久磁体受重力及弹簧的弹力作用而落下，画出使触点分开，由此画出 B 点受到的力，再由画 出其力臂；（2）根据杠杆的平衡条件计算动力臂和阻力臂之比；根据功的原理计算永久磁体和感温磁体之 间的距离；（3）根据水的沸点结合感温磁体失去磁性的温度分析解答。 七、作图题 38．如图所示，用一根细绳将杠杆 AOB 在 O 点悬挂起来，B 处挂一重物 G，在杠杆上施加最小动力 F，使杠 杆在图示位置平衡，请你在图中画出这个力的示意图。32 【来源】山西省 2018 年中考物理试题 【答案】见解析所示 解答：由图可知，OB 大于 OA，故根据杠杆平衡条件可知，最长的力臂为 OB 时，动力最小，过 B 点作垂直 于 OB 的作用力 F，要使杠杆平衡，其方向应该向上。如图所示： 【点睛】由杠杆的平衡条件，杠杆中最小作用力问题，可以转化为最大力臂问题，解题的关键是找出最长 的力臂。