2020中考物理知识精选专题14-2简单机械测练和作业（附解析）

1 专题 14.2 简单机械丨测练丨作业 一、选择题 1.如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体 A 和 B 同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判 断正确的是（　　）。 A.杠杆仍能平衡； B.杠杆不能平衡，右端下沉； C.杠杆不能平衡，左端下沉； D.无法判断 2．如图所示，在使用相同的钩码进行“探究杠杆的平衡条件”的实验中，要使调好的杠杆重新在水平 位置平衡，应在 A 处悬挂钩码的个数是（　　）。 A.一个 B.两个 C.三个 D.四个 3．如图所示的杠杆每小格的长度相等，质量不计，O 为支点，物体 A 是边长为 0.1m 的正立方体。当杠 杆右侧挂一个重 4N 的物体 B 时，杠杆在水平位置平衡。此时物体 A 对水平桌面的压强为 300Pa。下列说法 正确的是（　　）。 A.物体 A 受到的支持力为 2N； B.物体 A 受到的重力为 5N； C.物体 B 向右移动 l 小格，物体 A 受到的拉力减小 1N； D.物体 B 向右移动 l 小格，物体 A 受到的支持力减小 1N 4.下列工具在使用时属于费力杠杆的是（　　）。2 5.如图所示，OAB 为轻质杠杆，可绕支点 O 自由转动，在 B 端施加一个动力使杠杆在水平位置平衡，该 杠杆（　　）。 A.一定是省力杠杆；B.一定是费力杠杆；C.一定是等臂杠杆；D.以上情况都有可能 6.如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为 W1， 机械效率为 η1；用乙滑轮所做的总功为 W2，机械效率为 η2。若不计绳重与摩擦，则（　）。 A．W1=W2，η1=η2； B．W1=W2，η1＜η2；C．W1＜W2，η1＞η2；D．W1＞W2，η1＞η2 7.如图所示的装置中，物体 G1 重为 100N，物体 G2 重为 10N，当 G1 不加外力时，G2 恰能匀速下降。若在 G1 上加水平向左的拉力（如图虚线所示），恰能让 G1 匀速向左运动，则拉力 F 为（不计拉绳的重及摩擦） （　　）。 A.10N B.20N C.50N D.110N 8.如图所示，用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动 相同的距离.所用拉力分别是 F1、F2、F3，这三个力作用点移动距离分别是 S1、S2、S3，移动速度分别为 V1、 V2、V3，不计滑轮摩擦，则（ ）。3 A.F1:F2:F3=2:1:4、S1:S2:S3=2:1:4； B.F1:F2:F3=2:1:4、S1:S2:S3=2:4:1； C.F1:F2:F3=2:4:1、V1:V2:V3=2:1:4； D.F1:F2:F3=2:1:4、V1:V2:V3=2:4:1 9.如图所示，用相同的滑轮不同的绕法提起相同的重物，摩擦力可以忽略不计，在物体匀速上升的过 程中（　）。 A．甲图省力，机械效率甲图大；B．甲图省力，机械效率一样大； C．乙图省力，机械效率乙图大；D．乙图省力，机械效率一样大 10.如图所示，用下列装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则最省力的是（ ）。 11.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。 若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）。 A．绳子受的拉力 F1 和 F2 大小相等，滑轮组的机械效率相同； B．绳子受的拉力 F1 和 F2 大小不相等，滑轮组的机械效率不同； C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等；4 D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等 12.如图所示的滑轮组中，动滑轮重 1N，小强用 6N 的拉力 F 通过该滑轮组匀速拉起重 10N 的物体，物 体沿竖直方向上升 0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（ 　）。 A．0.4J、83.3% B．0.8J、91.7% C．0.8J、83.3% D．0.4J、91.7% 13.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度。 若不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（ ）。 A．绳子受的拉力 F1 和 F2 大小相等，滑轮组的机械效率相同； B．绳子受的拉力 F1 和 F2 大小不相等，滑轮组的机械效率不同； C．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功相等； D．绳子自由端移动的距离不相等，拉力对滑轮组所做的功不相等 14．关于机械效率的说法中正确的是（ ）。 A．越省力的机械，效率越高； B．做有用功越多的机械，效率越高； C．做相同的功，额外功的值越小，则机械效率一定越高； D．做功越快的机械，机械效率越高 二、填空题 15.如图所示，曲杆 AOB 可绕轴 O 转动，AO=BO，在 A 点挂一重为 200N 的重物，曲杆在水平位置平衡时， 向下的拉力 F 200N。（选填“大于”、“小于”或“等于”）5 16.如图所示，在竖直向上大小为 10N 力 F 的作用下，重物 A 沿竖直方向匀速上升。已知重物 A 上升速 度为 0.2m/s，不计滑轮重、绳重及绳与滑轮间摩擦，则物体的重力大小和滑轮上升的速度分别为 和 。 17.如图所示的三个滑轮中，属于动滑轮的是　 　，若滑轮的自重和摩擦不计，当分别沿力 F1、F2 和 F3 方向匀速提起同一物体时，则 F1、F2、F3 的大小关系是　 　。 18.一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出。 如果汽车的动力比阻力小 800N，则甲图中人拉动汽车的拉力至少为 ，乙图中人拉动汽车的拉力至 少为＿＿＿，其中比较省力的是＿＿图。（绳与滑轮间的摩擦不计）。 19.如图所示，物重 10Ｎ，手拉弹簧测力计在 C 位置时示数为＿＿＿Ｎ；若手拉弹簧测力计在Ａ、Ｂ、Ｃ 三个不同位置时，拉力ＦA、ＦB、ＦC 的大小关系是＿＿＿＿＿。 20.利用如图所示的滑轮组将一个重 200N 的物体，匀速提高 5m，不计滑轮自重、绳重及摩擦，绳子自 由端施加的拉力 F 为　 　N。若实际拉力 F 为 60N，则实际拉力 F 所做的功为　 　J。 6 21.滑轮组将重 500N 的物体，举高 80cm 的过程中，机械效率为 80%，则此过程中有用功为 J；额外 功为 J。若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响，则可知动滑轮重 N；当提升重物为 400N 时，滑轮 组的机械效率为 。 22.如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别用 F1、F2 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 “=”） 三、实验探究题 23.下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。（每个钩码重 0.5N） （1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向　　　　　　 （选填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡。 （2）如图 1 所示，①在杠杆 A 点处挂 4 个钩码，则在 B 点处应挂　　　个同样的钩码，杠杆仍然在水 平位置平衡。 ②把 B 点处的钩码取下，在 B 点处施加一个竖直向下的拉力 F=　　　N 时，杠杆仍然在水平位置平衡。 当拉力 F 向右倾斜时，仍要保持杠杆在水平位置平衡，拉力 F 的大小将　　　（选填“变大”、“变小” 或“不变”）。原因是　 　　　　　。 （3）如果小王又进行了如图 2 所示的探究，考虑杠杆　　　的影响，发现用弹簧测力计在 C 点竖直向 上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，则弹簧测力计的示数应大于　　　N。 24.小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况”，使用了如图所示的实验装置，实验前，小军用弹簧 测力计测得动滑轮的重力为 1.0N，每个钩码的重力为 0.5N；实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的 数量，分别记下每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数，并将其填写在预先设计好的记录表格中（见 下表）。7 动滑轮重 G0/N 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 所挂钩码的重力 G/N 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 弹簧测力计示数 F/N 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.0 2.3 2.5 分析实验数据可以得出，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数 F 与钩码的重力 G 以及动滑轮的重力 G0 的关系为 ；在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用 动滑轮 。 四、作图题 25.如图所示，杠杆在力 F1、F2 的作用下处于平衡状态，O 为支点，l1 是力 F1 的力臂，在图中画出 F2 的 力臂和动力 F1。 五、计算题 26.磅秤上有一个重1500N 的木箱，小明站在地上，想用如图甲所示的滑轮组把这个木箱提升到楼上， 可是他竭尽全力也没有提起，此时磅秤的示数为40kg。于是他改变滑轮组的绕绳方法如图乙所示，再去提 这个木箱。当木箱匀速上升时，小明对地板的压力为100N，不计轴摩擦和绳重，取 g＝10N/kg。求小明的体 重和提升木箱时滑轮组的机械效率。8 专题 14.2 简单机械丨测练丨作业答案 一、选择题 1.【答案】B。 【解析】原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体 A、B 的重力，其对应 的力臂分别为 OC、OD；根据杠杆的平衡条件可得：mAgOC=mBgOD，由图示可知，OC＜OD；所以 mA＞mB，当向 支点移动相同的距离△L 时，两边的力臂都减小△L，此时左边的力矩为：mAg（OC-△L）=mAgOC-mAg△L， 右边的力矩为：mBg（OD-△L）=mBgOD-mBg△L，由于 mA＞mB，所以 mAg△L＞mBg△L； 所以：mAgOC-mAg△L＜mBgOD-mBg△L。 因此杠杆将向悬挂 B 物体的一端即右端倾斜。故选 B。 2．【答案】C。 【解析】设每个钩码的重力是 G，杠杆每格的长度是 L， 由图示可知，左边动力 F 动=2G，动力臂 L 动=3L，阻力臂 L 阻=2L， 由杠杆平衡条件得：F 动×L 动=F 阻×L 阻，即 2G×3L=F 阻×2L， 解得 F 阻=3G，则在 B 处应挂 3 个钩码。故选 C。 3．【答案】BD。 【解析】A、此时物体处于静止状态，其对地面的压强是 300Pa，其底面积是 0.01m2，故此时物体对地 面的压力是：F=PS=300Pa×0.01m2=3N； 由于此时物体对地面的压力和地面对物体的支持力是一对作用力与反作用力，故大小相等，故此时物 体 A 受到的支持力是 3N，即该选项错误。 B、据杠杆的平衡条件知，此时杠杆对 A 的拉力是 F 拉，故 F 拉 LA=FBLB， 故 ,由于此时的 F 拉=G-F 支，故 G=F 拉+F 支=3N+2N=5N。故该选项正确。 C、当物体 B 向右移动一个小格，此时符合杠杆的平衡条件，即 ，故此时物体 A 受到的拉力增大 1N，故该选项错误。 D、据上面的分析不难看出，此时物体 A 受到的拉力增大 1N，即此时物体 A 受到的支持力减小 1N，故 该选项正确。故选 BD。 4.【答案】B。 NN L LFF A BB 24 24 =×==拉 NN L LFF A BB 34 34 =×==拉9 【解析】A、剪铁皮的剪刀在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。 B、理发剪刀在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。 C、树枝剪刀在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。 D、钢丝钳在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。故选 B。 5.【答案】D。 【解析】B 点力的方向不同，力臂的大小则不同，不能确定动力臂与阻力臂的大小关系，所以此时杠杆 可能省力，可能费力，可能既不省力也不费力．故 ABC 不符合题意，D 符合题意。故选 D。 6.【答案】C。 【解析】因为小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，所以两种情况的有用功相同； 当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高；因为乙滑轮是动滑轮，所以 利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低。 即 W1＜W2，η1＞η2，所以 C 选项正确。 7.【答案】B。 【解析】当 G1 不加外力时，因为 G2 匀速下降，根据定滑轮的特点可知，G1 受到的摩擦力 f=G2=10N。 当 G1 受到拉力水平向左匀速运动时，摩擦力的方向虽然变了，但大小不变，所以拉力 F=f+G2=10N+10N=20N。故选 B。 8.【答案】B。 【解析】由图可见，本题中三个滑轮都是克服摩擦力做功，假设物体与水平面的摩擦力 f，物体移动的 速度为 v0，运动的时间为 t，则对这三个图分析可得： （1）甲图：滑轮为定滑轮，因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，不能省力，所以根据二力平衡，此时拉 力 F1=f；拉力的作用点移动的速度 v1=v0，作用点移动的距离 S1=v0t。 （2）乙图：滑轮为动滑轮，因为动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂 2 倍的杠杆，省一半的力，所以根 据二力平衡，此时拉力 ；但是费 2 倍的距离，拉力的作用点移动的速 v2=2v0，作用点移动的距离 S2=2v0t。 （3）丙图：滑轮为动滑轮，拉力的作用点在动滑轮的轴上，因此是个费力杠杆，费 2 倍的力，省 2 倍 的距离，因此 F3=2f, 拉力的作用点移动的速度 ，作用点移动的距离 ; 综上分析可知：①F1：F2：F3=f： f：2f=2：1：4； fF 2 1 2 = 03 2 1 vv = tvS 03 2 1= 2 110 ②v1：v2：v3=v0：2v0： v0=2：4：1； ③S1：S2：S3=v0t：2v0t： v0t=2：4：1。故选 B。 9.【答案】B。 【解析】（1）分析左图滑轮组的结构，得出承担物重的绳子股数 n=3，则拉力端移动的距离 S=3h，因 摩 擦 力 可 以 忽 略 不 计 ， 根 据 求 拉 力 的 大 小 ； 利 用 求 机 械 效 率 大 小 ； ；（2）同理，求出右图的拉力和机械效率，通过比较得出答案。 （1）分析左图可知，n=3，则 s=3h，因为摩擦力可以忽略不计，所以 ， 。 （2）分析右图可知，n=2，则 s=2h，因为摩擦力可以忽略不计，所以 ， ，由此可知：F1＜F2，η1=η2，所以甲图省力，机械效率一样大。 10.【答案】C。 【解析】A 和 D 都能省一半的力，B 不省力，只有 C 用物重的 1/3 的力就能将重物提起，故 C 是正确的。 11.【答案】C。 【解析】由图可知，甲滑轮组 n=2，乙滑轮组 n=3，；货物重相同，故 ， ；甲图中， 绳子自由端移动的距离是物体升高 h 的 2 倍，乙图中，绳子自由端移动的距离是物体升高 h 的 3 倍，所以， 两个力对物体做功相同（忽略绳重及摩擦）。 12.【答案】C。 【解析】（1）由图知，n=2，拉力端移动距离 s=2h=2×0.4m=0.8m，W 总=FS=6N×0.8=4.8J， W 有用=Gh=10N×0.4m=4J，W 额=W 总﹣W 有用=4.8J﹣4J=0.8J； （2）滑轮组的机械效率： 。 13.【答案】C。 【解析】由图可知，甲滑轮组 n=2，乙滑轮组 n=3，；货物重相同，故 ， ；甲图中， 绳子自由端移动的距离是物体升高 h 的 2 倍，乙图中，绳子自由端移动的距离是物体升高 h 的 3 倍，所以， 2 1 2 1 )(3 1 动物 GGF += 总 有 W W=η 动总 有 GG G W W +==η ）动GGF += (3 1 1 动总 有 GG G W W +==η ）动GGF += (2 1 2 2 2 2 总 有 动 W W GG G =+=η GF 2 1 1 = GF 3 1 2 = %3.838.4 4 === J J W W 总 有η GF 2 1 1 = GF 3 1 2 =11 两个力对物体做功相同（忽略绳重及摩擦）。 所以，正确答案是 C。 14．【答案】C。 【解析】A、机械效率与省力情况无关，定滑轮不省力，但它的机械效率比动滑轮要高，该选项说法不 正确。 B、有用功越多的机械效率不一定高，机械效率是有用功在总功中所占的比例，该选项说法不正确。 C、做相同的功，额外功的值越小，额外功占的比值越小，效率越高，该选项说法正确。 D、机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，该选项说法不正 确。故选 C。 二、填空题 15.【答案】大于。 【解析】因为 OD＜OA，根据杠杆原理：G×OA=F×OD，故 F＞G=200N。 解答：∵OD＜OA，根据杠杆原理：G×OA=F×OD，所以 F＞G=200N。 故答案为：大于。 16.【答案】5N、0.1m/s。 【解析】根据题干中图可知：该滑轮动滑轮的特殊使用方法，根据动滑轮的特点可知：F=2G=10N，则 G=5N； F 移动的距离是物体移动距离的二分之一，故重物 A 上升速度为 0.2m/s，F 上升的速度就是 0.1m/s。 故答案为：5N、0.1m/s。 17.【答案】乙；F1=F3＞F2。 【解析】不计摩擦和动滑轮重；用F1 的力提升重物时，用的是定滑轮；根据定滑轮不省力，故F1=G。 用F2 的力提升重物时，用的是动滑轮；根据动滑轮能够省一半的力，故F2= 。 用F3 的力提升重物时，用的是定滑轮；根据定滑轮不省力，但可以改变力的方向，故F3=G。 故答案为：乙；F1=F3＞F2。 18.【答案】800N、400N、乙。 【解析】使用一个动滑轮可以省一半的力，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力。 甲图滑轮为定滑轮，F=f=800N；乙图滑轮为动滑轮，F= =400N，比较省力的是乙图。 故答案：800N、400N、乙。 19.【答案】10、FA=FB=FC。12 【解析】使用定滑轮能改变用力方向，但不能省力；不计绳重和摩擦，使用定滑轮时，拉力F=G，据此 分析回答。 因为使用的是定滑轮，不计绳重和摩擦，所以拉力F=G=10N， 因为使用定滑轮时，能改变用力方向，但不能省力，所以FA=FB=FC。 故答案为：10、FA=FB=FC。 20.【答案】50、1200。 【解析】由图知，承担物重的绳子股数 n=4。 （1）不计滑轮自重、绳重及摩擦，拉力 F= G= ×200N=50N。 （2）拉力端移动的距离 s=4h=4×5m=20m， 实际拉力做功：W=F′s=60N×20m=1200J。 故答案为：50、1200。 21.【答案】400、100、125、76.2%。 【解析】W 有用 1=G1h=500N×0.8m=400J， ; W 额=W 总 1-W 有用 1=500J-400J=100J， ； W 有用 2=G2h=400N×0.8m=320J， W 总 2=W 有用 2+W 额=320J+100J=420J， 。 故答案为：400、100、125、76.2%。 22.【答案】＞、＜。 【解析】（1）不计绳重和摩擦，克服物体重力做的功为有用功，克服物体重力和动滑轮重力做的功为 总功，则滑轮组的机械效率： JJWW 500%80 4001 1 === η 有用 总 Nm J h WG 1258.0 100 === 额 动 %2.76420 320 2 2 ===′ N N W W 总 有用η G GGG G hGG Gh W W 动动动总 有 ） + =+=+== 1 1 ( η13 因物体的重力 G 越大， 越小， 越大，且动滑轮的重力相等， 所以，GA＞GB 时，η 甲＞η 乙； （2）由图可知，n 甲=2，n 乙=3，由 F= （G+G 动）可得，提升物体的重力：G=nF﹣G 动， 则 FA=FB 时，提升物体的重力关系为 GA＜GB。 三、实验探究题 23.【答案】（1）右；（2）①6；②3；变大；F 的力臂变小了；（3）重力；3。 【解析】（1）探究杠杆平衡条件时，首先要对杠杆进行水平平衡调节，使杠杆的重心落在支点上，消 除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响，调节的原则是“左沉右调，右沉左调”，本题中发现杠杆左端下沉， 这时应将平衡螺母向右调节，直到杠杆平衡为止；（2）①在图 1 中，要使杠杆平衡，则应该根据杠杆平衡 条件“动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂”得出应该在 B 点挂上 6 个同样的钩码；②F 拉＝G＝6×0.5N＝3N； 当拉力 F 向右倾斜时，力臂将减小，其他条件不变，则为了使杠杆仍然在水平位置平衡，拉力 F 的大小将 变大；（3）探究时如果按图 2 所示进行实验，则杠杆重心不可能落在支点上，因此要考虑杠杆自重对杠杆 平衡的影响；根据杠杆平衡条件“动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂”得出至少在 C 点竖直向上的拉力 要大于 3N。 24.【答案】（1）不省力；（2）F= （G+G0）；（3）75%。 【解析】（1）由表中实验数据 1、2 可知，在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下拉力 F 大 于物体的重力，所以不省力。 （2）由图示可知，滑轮组承重绳子的段数 n=2，在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，由滑轮组公 式可得：F= （G+G0）； （3）由表中实验数据可知，第 6 组数据中，钩码匀速上升 1m 的过程中，滑轮组的机械效率为： 。 四、作图题 25.【解析】过支点 O 作垂直于 F2 作用线的垂线段，即 l2；过 l1 的末端作用垂直于 l1 的动力，即 F1。 如图所示。 G G动+1 1 G G动+114 五、计算题 26.【解析】图甲中，F 拉=G 人，n=2，不计轴摩擦和绳重，拉力 F 拉= （G 箱-F 支+G 轮） 木箱和动滑轮受力：G 箱+G 轮=2F 拉+F 支=2G 人+F 支=2G 人+mg，----① 如图乙，改变绕绳方式后，n=3，F 拉′+F 支′=G 人， 因为 F 拉′= （G 箱+G 轮），所以木箱和动滑轮受力： G 箱+G 轮=3F 拉′=3（G 人-F 支′），-----② 由①②得：2G 人+mg=3（G 人-F 支′）， 而 F 支′=F 压=100N，G 人=3F 支′+mg=3×100N+40kg×10N/kg=700N， F 拉′=G 人-F 支′=700N-100N=600N， η= = = = ≈83.3%。 答：小明的体重和提升木箱时滑轮组的机械效率分别为 700N、83.3%。