2018年中考物理试题分项版解析汇编（第05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．如图中的物品使用时利用了杠杆原理的是（ ） A． 洗手盘下防臭水管 B． 指甲钳 C． 塑料吸盘挂钩 D． 汽车逃生安全锤 【来源】2018 年广西钦州市中考物理试题 【答案】B 【解析】 【点睛】安全锤是增大压强的方法的应用，要牢记影响压强大小的两个因素，可以通过增大压力或减小受 力面积的方法来增大压强，反之减小压强。 2．如图所示，使用同一滑轮的甲、乙两种装置，匀速提升重均为 10N 的 A、B 两物体，已知滑轮重 1N 不计 绳重和绳与滑轮间的摩擦，则下列说法中正确的是 2 A． 手的拉力 F 乙=10N B． A 物体受到的合力与 B 物体受到的合力相等 C． 若 A、B 两物体都被提升 0.5m，则手的拉力 F 乙做的有用功比较多 D． 若 A、B 两物体都被提升 0.5m，则手的拉力 F 甲做的功比 F 乙做的功多 【来源】广西贵港市 2018 年中考物理试题 【答案】B 【解析】 【点睛】本题考查了定滑轮和动滑轮的工作特点，使用定滑轮不省力但可以改变力的方向；使用动滑轮可 以省一半力，但费距离； 3．如图所示，在处于水平平衡的杠杆上 A 点，挂上 4 个钩码（每个钩码的质量为 50g）， 若使杠杆在水平位置保持平衡，作用在杠杆 B 点的力最小的是（ ） A． 6N B． 1.5N C． 3N D． 15N3 【来源】2018 年四川省巴中市中考物理试题 【答案】B 【解析】 【点睛】此题考查杠杆平衡条件的应用，关键知道以动力作用点到支点间距离为力臂是最长的力臂。 4．关于下列四幅图的说法，其中正确的是（） A． 图甲所示，小孔成像是光的折射形成的像 B． 图乙所示，加油机相对歼击机是静止的，相对地面是运动的 C． 图丙所示，我们吃饭使用的筷子是省力杠杆 D． 图丁所示，用抽气机将玻璃钟罩内的空气抽出时，我们听到声音的音调越来越低 【来源】2018 年四川省内江市中考物理试题 【答案】B 【解析】 【详解】A、小孔成像是光沿由于直线传播形成的现象，故 A 错误； B、加油机和地面之间发生了位置的改变，所以以地面为参照物，加油机是运动的。相对歼击机位置的没改 变，加油机相对歼击机是静止的，故 B 正确； C、筷子在使用时动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，故 C 错误； D、随着玻璃钟罩内空气的逐渐抽出，可以听到手机的声音越来越小，即响度逐渐变小，故 D 错误。 故选 B。 【点睛】理解运动和静止的相对性，选择不同的参照物来描述同一个物体的运动状态，可能得出不同结论，4 所以运动和静止是相对的。 5．人们应用不同的简单机械来辅助工作，正常使用下列简单机械时说法正确的是（ ） A． 筷子可以省距离 B． 所有剪刀都一定省力 C． 定滑轮可以省力 D． 撬棒越短一定越省力 【来源】2018 年贵州省贵阳市中考物理试题 【答案】A 【解析】 【点睛】重点是杠杆的分类，即动力臂大于阻力臂时，为省力杠杆；动力臂小于阻力臂时，为费力杠杆， 但省力杠杆费距离，费力杠杆省距离。 二、多选题 6．测量滑轮组机械效率的装置如图所示，用 5N 拉力 F 将重 8N 的物体匀速提升 ，用时 不计摩擦和绳 重 ，则下列说法中正确的是 A． 拉力做的总功为 8J B． 有用功为 4J C． 滑轮组的机械效率为 D． 拉力的功率为 【来源】2018 年黑龙江省龙东地区中考物理试题 【答案】BC 【解析】5 【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，弄清楚这些功后，求效率和功率就显得简单了。 三、填空题 7．如图的电工钳是一个______杠杆（选填“省力”或“费力”），手柄上的橡胶套是_______（选填“导 体”、“绝缘体”或“半导体”）。 【来源】广西贵港市 2018 年中考物理试题 【答案】省力绝缘体 【解析】 【详解】电工钳使用时，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆； 手柄上的橡胶套不容易导电，是绝缘体； 【点睛】根据杠杆平衡条件，比较动力臂和阻力臂的大小来判断杠杆的类型。 8．如图所示，用滑轮组将 3kg 的物体匀速提高 1m，拉力 F 为 200N，则有用功为_______J，滑轮组机械效 率为_______。若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率_______（选填“变小”、“变大”或“不变”）。（不 计绳重和摩擦）6 【来源】2018 年四川省巴中市中考物理试题 【答案】30075%变大 【详解】（1）有用功为： ； （2）由图可知，n=2，拉力端移动距离 。拉力做的总功为： 则滑轮组的机械效率： （3）增加所提物体的重力时，有用功增大，不计绳重和摩擦，动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在 总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将变大。 故答案为：(1). 300 (2). 75% (3). 变大 【点睛】本题考查使用滑轮组有用功、总功、机械效率的计算以及增大机械效率的方法，关键是承担物重 的绳子股数的确定。 9．如图所示，沿斜面把质量为 12kg 的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是 F=100N，斜面长 2m、高 1m，则其机械效率是_______%，物体所受摩擦力是_______N．（取 g=10N/kg） 【来源】安徽省无为县红庙初中 2017-2018 学年上学期九年级物理同步练习 11.3 如何提高机械效率 【答案】6040 【解析】7 【点睛】求摩擦力是本题的一个难点，应先根据有用功和总功求出额外功，额外功即克服摩擦力所做的功， 所以根据额外功可求摩擦力的大小。 10．用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为 720N 的货物匀速提高 10m，所做的总功为 12000J，此时滑轮组的机 械效率为_______；用该滑轮组提升更重的物体，机械效率会_______（选填“变小”、“不变”或“变 大”）。 【来源】（苏科版）2018-2019 学年度九年级物理上册课时练习：第 11 章 简单机械和功 第 5 节机械效率 【答案】60%变大 【解析】 【详解】用不计绳重和摩擦的滑轮组把重为 720N 的货物匀速提高 10m，做的有用功为： ； 此时滑轮组的机械效率为： ； 用该滑轮组提升更重的物体时，有用功增加，而动滑轮的重不变，即额外功不变，根据 知，机械效率会变大。 11．如图所示，将一根质量均匀的铁棒按 4：3 的比例折成直角后，一端用绞链固定在墙上， 铁棒能绕 O 点转动，此棒重 70N，若要保持此棒在如图所示位置平衡，则加在 A 端的最 小力为_______N。8 【来源】2018 年四川省凉山州中考物理试题 【答案】40 【解析】 【详解】由图示杠杆可知，作用在 A 端的力，以 OA 为力臂时最长，即最大力臂是 OA，此时力与 OA 垂直， 力 F 最小，如图所示： 铁棒按 4：3 的比例折成直角后，AOB 为直角三角形，可得： 【点睛】重点是杠杆平衡条件的应用，解题的关键是把 OB 和 BA 当作两部分来考虑，在平衡条件中，将两 部分加起来即可，而如果作为一个整体考虑，求重心的位置会比较麻烦。 12．工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面高 1m，长 2m，物体重 500N，平行于斜面的 拉力 200N，所用时间 10s。在此过程中，物体动能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。重力势 能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。拉力的功率为_______W，把物体直接提高到斜面顶端做 的功为有用功，则这个装置的机械效率为_______。9 【来源】湖北省荆门市 2018 年中考物理试题 【答案】不变增大 8062.5% 【解析】 【分析】影响动能的因素为：质量、速度。而影响重力势能的因素为：质量、高度。运用公式 ，求 出总功，再运用 ，可求功率。运用公式 ，求出有用功，再运用机械效率的公式，可求出 η。 （4）此过程的有用功为： ；这个装置的机械效率为： ； 故答案为：(1). 不变 (2). 增大 (3). 80 (4). 62.5% 【点睛】明确影响动能和重力势能的因素，熟练运用功、功率、机械效率的计算公式；关键是灵活运用公 式即可解答此题。 13．如图所示，杠杆 AOB 能绕 O 点转动。在 A 点挂一重物 G，为使杠杆保持平衡且用力最小，在 B 点施加一 个力，这个力应该是图中的_______。 【来源】山东省东营市 2018 年中考物理试题 【答案】F2 【解析】10 【详解】如图，杠杆 AOB 能绕 O 点转动，O 为支点。在 A 点挂一重物 G，阻力的方向向下，根据杠杆平衡条 件，阻力、阻力臂一定，当 OB 为力臂时，动力臂最大， 动力的方向与 OB 垂直向下，此时最省力，故 F2 最 小。 【点睛】本题考查杠杆中最省力问题，由杠杆平衡条件可知，当杠杆平衡时，力臂最长，力最小。 14．如图所示，工人用 250N 的拉力将重为 400N 的装修材料匀速提升 6m，所用时间为 lmin，则工人做的有 用功是____J，工人做功的功率是____W，动滑轮的机械效率是____。 【来源】江苏省淮安市 2018 年中考物理试题 【答案】24005080% 【解析】 【点睛】本题考查的是有用功、总功、功率、机械效率计算公式的理解和掌握，解题的关键是弄清楚 s 和 h 之间的关系。 15．如图所示，在不计绳重和摩擦的情况下，用滑轮在 10s 内将重为 40N 的物体匀速提升 2m，已知拉力 F 为 25N，则在这个过程中拉力做的功是______J，滑轮组的机械效率是______，若匀速提升重为 80N 的物体， 则这个滑轮组的机械效率将______（变大/变小/不变）．11 【来源】江苏省泰州市 2018 年中考物理试题 【答案】 100 80% 变大 【解析】 【点睛】本题考查的是滑轮组功及机械效率的计算，解题的关键是搞清各力与距离之间的对应关系，熟练 运用相关公式，难度不大。 16．用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重 100N，每次运送的量不定。图乙记录了在整个过程 中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象，则动滑轮重为_______N；当某次运送 3 件货物时，绳 子的拉力 F 是_______N．（不考虑绳重和摩擦） 【来源】2018 年四川省内江市中考物理试题 【答案】100 200 【解析】 【详解】由乙图可知，当提升货物重 G=100N 时，η=50%， 不考虑绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为： ， 解得动滑轮重： ； 当运送 3 件货物时，货物的总重 ， 由图甲可知 n=2，不考虑绳重和摩擦，此时绳子的拉力为： 。12 【点睛】牢记在不计绳重和摩擦时，机械效率为： ，据此可求出动滑轮的重， 再根据 求拉力的大小。 17．如图所示，将一薄木尺的 长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面上（桌面与报纸之间几乎没有空气）， 已知报纸的上表面积为 0.21m2．则大气对报纸上表面的压力为_______N；在木尺右端快速施加竖直向下的 力 F，要将报纸掀开，则力 F 至少为_______N（假设报纸不破损，报纸对木尺的压力全部作用在木尺最左端， 大气压取 1.0×105Pa，报纸和薄木尺的重力忽略不计）。 【来源】2018 年四川省广元市中考物理试题 【答案】 21000N 7000N 【解析】 【点睛】重点是根据压强计算压力和杠杆平衡条件的应用，从题意得出两个力臂的关系是关键，即动力臂 是阻力臂的三倍。 四、实验题13 18．在“探究杠杆的平衡条件”的实验中。 （1）在杠杆上挂钩码前，杠杆静止在甲图中的位置，为使杠杆水平平衡，应将右端的平衡螺母向_______ （选填“左”或“右”）调节。将杠杆调节水平平衡的目的是避免_______对实验的影响和便于_______。 （2）乙图中杠杆恰好处于水平平衡，若在 A 处下方再挂一个相同钩码，为使杠杆保持水平平衡，则需将挂 在 B 处的钩码向右移动_______格。 （3）若取掉乙图中挂在 B 处的钩码，改用弹簧测力计钩在 C 处对杠杆施拉力，为使杠杆保持水平平衡，且 弹簧测力计示数最小，则弹簧测力计对杠杆的拉力方向是_______。 （4）此实验多次改变挂在支点 O 两边钩码的质量和悬挂位置，收集杠杆平衡时多组动力，动力臂、阻力和 阻力臂的数据，其目的是_______（选填“减小误差”或“寻找普遍规律”） 【来源】2018 年四川省凉山州中考物理试题 【答案】右杠杆自重测量力臂 1 竖直向上寻找普遍规律 【解析】 （3）阻力与阻力臂一定时，由杠杆平衡条件可知，当动力臂最大时，动力最小； 力的作用点与支点一定，最大力臂为支点到力的作用点的距离，所以力应与杠杆垂直； 即为使拉力最小，应竖直向上拉弹簧测力计； （4）探究杠杆平衡的条件时进行多次实验，多次改变挂在支点 O 两边钩码的质量和悬挂位置，收集杠杆平 衡时多组动力，动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是通过实验数据总结实验结论，使实验结论具有普 遍性，避免偶然性，即为了寻找普遍规律。14 【点睛】重点研究杠杆平衡条件的实验，除了杠杆平衡条件的应用，关键还是力臂变化情况的判断，理解 当力与杠杆垂直时，力臂是最长的，倾斜后力臂会变短。 19．小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了 分歧，小马认为：“甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高”；小李却认为：“乙滑轮组更省力，机械效率 高”。两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确。 （所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计），他们在实验中得到的数据如下表所示： （1）根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是_______N，甲滑轮组的机械效率是_______； （2）由计结果可以确定_______的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是_______， 由此可知，可采用_______的方法来提高滑轮组的机械效率。 （3）随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机 械效率_______（选填“大于”“等于”或“小于”）装置的机械效率。 【来源】青海省西宁市 2018 年中考物理试题 【答案】0.883.3%小马动滑轮的个数尽可能的减小动滑轮的个数等于 【解析】 （2）由计算结果知道，甲滑轮组的机械效率较高，故小马的说法正确；这个实验说明了影响滑轮组机械效15 率的因素有动滑轮的个数，尽可能的减小动滑轮的个数可以提高滑轮组的机械效率； （3）比较甲装置和丙装置知道，绳子的有效股数相同、动滑轮的个数相同、物体的重力相等，绳子的缠绕 方式不同，两装置中，提升相同的物体上升相同的高度时所做的有用功相同，动滑轮的个数相同，绳重和 摩擦忽略不计，所以，额外功相等，由 η=W 有用/W 总×100%知道两者的机械效率应相同。 【点睛】本题考查的是测量滑轮组机械效率的实验，考查了滑轮组机械效率的计算和由实验数据分析得出 结论、分析实验装置进行合理的猜想及验证，解题的关键是分析好三个实验装置的特点。 20．小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。 若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向______ 填“左”或“右” 调节，使杠杆在水平 位置平衡。 在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是______。 在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格 中。 多次实验的目的是______。 小明根提以上数据得出杠杆平衡条件是______。 杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的 A 点处挂 4 个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在 B 点挂______ 个钩码。 如图丙所示，用弹簧测力计在 C 处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向 右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______ 填“变大”、“变小”或“不变” 。 【来源】2018 年黑龙江省龙东地区中考物理试题 【答案】右便于测量力臂使结论具有普遍性 变大。16 【解析】 分析表格中的数据可知，每一次的实验 的乘积都等于 的乘积，故得出杠杆平衡的条件是： ； 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： 解得： ，故需挂 6 个钩码； 当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，拉力与杠杆不再垂直，则该力的力臂短了，由于阻力和阻力臂 都不变，根据杠杆的平衡条件知，拉力将变大，即弹簧测力计的示数将变大。 【点睛】重点是研究杠杆平衡条件的实验，除了熟悉实验步骤，熟练应用杠杆平衡条件以外，关键还是力 臂变化情况的判断，理解当力与杠杆垂直时，力臂是最长的，倾斜后力臂会变短，所以拉力变大。 五、作图题 21．用一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组来提升重物，请在图中画出最省力的绕法． 【来源】2018-2019 学年度九年级物理上册课时练习：第 11 章 简单机械和功 第 2 节滑轮 【答案】17 【解析】 【详解】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： 。 【点睛】滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子的段数，也就是看有几段绳子通过动滑轮，段数越多越 省力． 22．如图是生活中常用的杆秤，杆秤可以绕支点 O 转动，请在图中作出 F1 和 F2 的力臂 L1、L2。 【来源】四川省宜宾市 2018 年中考物理试题 【答案】 【解析】 【详解】根据题意知道，O 是杠杆的支点，从支点到力的作用线作垂线段，支点到垂足的距离为相应的力臂， 由此作出 F1 和 F2 的力臂 L1、L2，如图：18 【点睛】本题考查的是力臂的画法，画力臂的关键是要画出支点到力的作用线的垂线段，难度不大。 23．如图所示，曲杆 ABC 自重不计，O 为支点，要使曲杆在图示位置平衡，请作出物体所受重力的示意图和 施加在 C 点最小力 F 的示意图。 【来源】青海省西宁市 2018 年中考物理试题 【答案】 【解析】 如下图 【点睛】本题考查的是重力的示意图的画法及杠杆中最小力的问题，是基础题目，难度不大。19 24．画出图中动力 F1 的力臂 L1。 【来源】江苏省淮安市 2018 年中考物理试题 【答案】 【解析】 【详解】由图知道，支点为 O，过点 O 作力 F1 作用线的垂线段，支点到力的作用线的距离即为 F1 的力臂 L1，如图： 【点睛】本题考查的是力臂的画法，力臂是支点到力的作用线的距离，过支点做出力的作用线的垂线，支 点到力的作用线的距离，即为所求作的力臂。 25．如图，用螺丝刀撬图钉，画出在 A 点所加最小力 F1 的示意图和阻力 F2 的力臂 l2。 【来源】江苏省泰州市 2018 年中考物理试题 【答案】20 【解析】 【点睛】最小力的判断，由杠杆平衡条件可知，当杠杆平衡时，力臂最长，力最小。 26．如图用螺丝刀撬图钉，请画出在 A 点处所用最小力 F1 的示意图，并画出阻力 F2 的力臂． 【来源】江苏省泰州市 2018 年中考物理试题 【答案】 【解析】 【详解】由图知道 O 是支点，由杠杆的平衡条件知道，力臂最长，力最小；若在 A 点处所用最小力 F1，则 力臂应是最长，即 OA，此时 F1 的方向要与 OA 垂直，方向向下；过 O 点向力 F2 的作用线作垂线，则为阻力 F2 的力臂 l2，如图21 【点睛】本题考查的是杠杆中的最小力的问题，由杠杆的平衡条件知道，当杠杆平衡时，力臂最长，力最 小。 六、计算题 27．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 100N 开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为 1m。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 100N 时，滑轮组机械效率是多大？ （2）当滑轮组的机械效率为 75%，物体以 0.1m/s 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 1500N 时，体重为 500N 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。 【来源】广西桂林市 2018 年中考物理试题 【答案】（1）50%；（2）30W；（3）不能用此滑轮组拉动物体 【解析】 同理，当 η2 =75%时，滑轮组的机械效率是：η2 =W 有用 2/W 总 2=f2s/（f2s+G 动 s）=f2/（f2+G 动）=f2/ （f2+100N）=75%，解得此时的摩擦力是：f2 =300N； 所以，滑轮组的有用功率是：P 有=W 有用 2/t=f2s/t=f2 v=300N×0.1m/s=30W； （3）由图知道，滑轮组绳子的有效段数是：n=3，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，当物体与地面的摩擦力22 是：f3 =1500N 时，拉动物体需要的拉力是：F3 =（f3 +G 动）/3=（1500N+100N）/3≈533N，由于小熊的重力 为 500N，根据力的作用是相互性知道，小熊给绳子的最大拉力等于其重力为 500N