1、专题12 简单机械考向：杠杆分类、杠杆应用、杠杆平衡条件、杠杆作图。考点导学备考：深刻理解杠杆五要素，熟悉省力杠杆和费力杠杆的特点，会利用杠杆平衡条件解答简单问题，加强力与力臂作图训练等。考点一：杠杆及其应用简单机械考向：定滑轮、动滑轮和滑轮组力与距离关系；力做功特点；机械效率的计算等。考点二：滑轮与滑轮组及其应用备考：熟悉定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点与相关量的关系；加强功、功率和机械效率的计算练习；多利用典例进行模拟训练。题型解读选择题：常考热点主要集中在杠杆的应用、杠杆平衡条件、滑轮与滑轮组的应用、杠杆与滑轮的简单计算、机械效率等方面。常考题型填空题：与选择题相同。作图题：主要有杠杆五要素
2、，考查更多的是画出力的力臂。实验探究题：主要集中在杠杆平衡条件和机械效率的测定两个类型，验证杠杆平衡条件的使用探究题更常见。复习时，要以杠杆平衡条件的验证为主。模拟汇编一、选择题1.（2020襄城县一模）如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（）。A；B；C；D【答案】D。【解析】不计机械自重和摩擦，由FsGh，A、选项中动力，由F14mG2m，得到F1=12G；B、由题图可知为滑轮组，与动滑轮相连的绳子段数是3，即n3，F2=13G；C、题图是一个倒着用的动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，所以F32G；D、由题图可知，动力臂为1m+3m4
3、m，阻力臂为1m，动力臂和阻力臂之比为4：1，所以动力和阻力之比为1：4，所以F4=14G；故选D。2.（2020山东省济宁中考模拟二）如图所示各种简单机械中，忽略杠杆、滑轮自重、绳重及摩擦，当提起同一重物时，最省力的是（）。【答案】A。【解析】A、由题图可知，动力臂为4L，阻力臂为L，动力臂和阻力臂之比为4：1，所以动力和阻力之比为1：4，所以；B、B图为一动滑轮，绳子段数是2，n=2，故；C、不计机械自重和摩擦，由FsGh，选项中动力，由F32LGL，得到F3=12G；D、由题图可知为滑轮组，与动滑轮相连的绳子段数是3，即n3，F4=13G；故选A。3（2020吉林省长春市中考模拟四）如图
4、所示，将一块较大质量的砖块放入独轮车中，有1、2、3几个位置可以放置，请问放在图中哪个位置，人抬起小车可以最省力。（）A位置1；B位置2；C位置3；D3个位置省力效果一样【答案】A。【解析】以车轮的中点为支点，砖头的重力为阻力，阻力一定，把砖头放在车箱1位置时的阻力臂小于放在2和3位置时的阻力臂，动力臂一定，根据杠杆平衡的条件可知，把砖头放在车箱1位置，抬起车把时更省力；选A。4.（2020北京市朝阳区中考模拟（延期开学网上考试）在图所示的四种用具中，使用时属于费力杠杆的是（）。A. 核桃夹子；B. 撬棒；C. 取碗夹子；D. 瓶起子【答案】C。【解析】A核桃钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，
5、是省力杠杆，故不符合题意；B修树剪子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故不符合题意；C取碗夹子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故符合题意；D瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故不符合题意。故选C。5（2020山东省济南市历下区中考一模）如图所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是（）。A去核器；B核桃夹子；C园艺剪；D手动压蒜器【答案】A。【解析】A、去核器在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B、核桃夹子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；D、手动压蒜器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省
6、力杠杆。故选A。6（2020江西省中考模拟）如图所示的四幅作图中，正确的是（）。A动力F1的力臂 B斜面上静止的物体 C平面镜成像 D磁体的磁场【答案】BC。【解析】A力臂是从支点到力的作用线的距离，不是从力的作用点到垂足的距离，故A错误。B斜面上静止的物体受竖直向下的重力、垂直斜面向上的支持力和沿斜面向上的摩擦力，物体受力示意图正确，故B正确。C根据平面镜成像规律可知，平面镜所成的像与物大小相等、像与物体到镜面的距离相等、物体与像的连线与镜面垂直，是等大、正立的虚像。故C正确。D磁体外部的磁感线总是从N极指向S极，而磁体内部由S极指向N极，故D错误。故答案为BC。7.（2020北京四中中考模
7、拟（适应性测试）图所示的用具中，在使用时属于费力杠杠的是（）。A. 筷子；B. 瓶盖起子；C. 撬棒；D. 核桃夹【答案】A。【解析】A筷子的动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故符合题意；B瓶盖起子的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故不符合题意；C撬棒的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故不符合题意；D核桃夹的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故不符合题意8.（2020河南省商丘市第一中学中考二模）如图所示，螺丝刀是常用的工具，下列关于螺丝刀的说法中正确的是( )。A.如图甲所示，螺丝刀此时是一个省力杠杆，阻力臂小于动力臂；B.如图乙所示，螺丝刀的手柄上有橡胶套,可以防止在带电操作时发生触电危险；C
8、.如图乙所示，手柄橡胶套外表面有细密的颗粒凸出,这是为了减小摩擦；D.使用螺丝刀松螺丝时，先要用力压紧螺丝，这样做的目的是为了增大压强【答案】AB。【解析】A.如图甲所示，螺丝刀此时是一个省力杠杆，阻力臂小于动力臂；A正确。B.如图乙所示，螺丝刀的手柄上有橡胶套，橡胶绝缘可以防止在带电操作时发生触电危险；正B确。C.如图乙所示，手柄橡胶套外表面有细密的颗粒凸出，这是为了增大摩擦；C错误。D.使用螺丝刀松螺丝时，先要用力压紧螺丝，这样做的目的是为了增大摩擦；D错误。正确答案是AB。9.（2020山东省泰安中考模拟)建筑工人用如图所示的滑轮组，在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动了2
9、m，所用的拉力大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中，下列说法正确的是( )。绳子自由端沿水平方向移动4m；物体受到的拉力为750N；拉力F的功率为37.5W；滑轮组的机械效率为80%A只有和；B只有和；C只有和；D只有和【答案】D。【解析】由图可知，n=2，则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nsA=22m=4m；物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态，物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，则物体受到的拉力FA=f=0.4G=0.41500N=600N；拉力F做的功W总=Fs=375N4m=1500J，则拉力F的功率P=375W；有用功W有=FAsA=600N2m
10、=1200J，则滑轮组的机械效率=100%=100%=80%。故正确的是和，故应选D。10.（2020河南省商丘市第一中学中考二模）如图甲、乙所示是由相同的滑轮组装的滑轮组，甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计，下列说法正确的是( )。A.甲的拉力是乙的拉力的3倍；B.甲拉力的功率大于乙拉力的功率；C.乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍；D.如果考虑滑轮质量，图甲装置的机械效率比图乙小【答案】C。【解析】A、由题意知，图甲为两个定滑轮，故，图乙由两端绳子承担物重，故，所以甲的拉力为乙的2倍，故A错误；B、由A选项解析
11、知，甲的拉力为乙的2倍，即，甲图知绳子移动的速度是乙的二分之一，即，根据知甲拉力的功率等于乙拉力的功率，故B错误；C、甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，说明物体的速度相等，图甲中，图乙知，所以甲图绳子移动的速度是乙的二分之一，故C正确；D、用甲乙两机械提起相同高度的重物，做的有用功相同，如果考虑滑轮质量，图乙装置中由于克服动滑轮的重力做的额外功多，图乙的机械效率比图甲的小，故D错误。故选C。11.（2020重庆市中考九年级学业水平监测预测卷一）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，把相同的物体提升相同的高度，在不计绳重及机械摩擦的情况下，下列选
12、项正确的是( )。A. F甲 F乙 甲=乙 B.F甲 F乙 甲乙 D.F甲 F乙 甲F乙，故BD错误。（2）动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，W额=G轮h，W有用=G物h，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，因为=，所以滑轮组的机械效率相同。故选A。12.（2020湖北省黄石市有色中学模拟试卷)用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m，物体A受到地面的摩擦力f=300N，所用拉力F=120N，忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法中正确的是（）。A.通过改进滑轮组的机械效率可以达到100%；B. 绳子自由端在4s内移动了8m
13、；C. 以动滑轮的轴为参照物物体A是静止的； D. 物体A克服摩擦力做的功为480J【答案】C。【解析】A由题可知：物体A克服摩擦力做的功W有用=fs=300N4m=1200J，拉力F所做的总功W总=Fs绳子=120N12m=1440J，所以滑轮组的机械效率，故A错误。B由题图可知，承担物体拉力的绳子的股数n=3，因此物体A在4s内匀速前进了4m，则绳子自由端在4s内移动了s绳子=34m=12m。故B错误。C.动滑轮的轴与物体A之间没有发生移动，故以动滑轮的轴为参照物物体A是静止的；故C正确；D物体A克服摩擦力做的功W有用=fs=300N4m=1200J，故D错误。故选C。二、填空题13（20
14、20江西省中等学校招生考试模拟）疫情高发期各地实施封村封路时用到的一种移动指示牌，结构示意图如图所示，其中AB为指示牌牌面，CD和BE为支架(支架重力不计)。指示牌被风吹倒时可看作杠杆，根据图示风向，则支点是_点(填图中字母)。把风力看成动力，那阻力是_。【答案】C；指示牌的重力。【解析】根据题意可知，指示牌被风吹倒时的模型可以看作杠杆模型，当指示牌的D端被吹离地面时，支点为C点，如图所示。若把风力看成动力，则阻力是指示牌的重力。14.（2020山东省济宁市邹城四中中考模拟一）如图所示是吊车吊起货物的示意图，已知AB=4m，BC=6m。吊臂是一个杠杆，当吊臂吊着2t的货物处于静止状态，杠杆的支
15、点是_（选填“A”、“B”或“C”）点，伸缩撑杆对吊臂的支持力大小为_N。（g=10N/kg）【答案】A；50000。【解析】吊臂在升起过程中，围绕着A转动，故A为支点；货物重：G=mg=2000kg10N/kg=20000N，AC=AB+BC=4m+6m=10m，伸缩撑杆对吊臂的支持力竖直向上，其力臂为ABcos，由杠杆的平衡条件得FABcos=GACcos。故答案为：A；50000。15（2020江苏省南京市中考模拟四）建筑工人要向楼上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械装置，斜面的倾角为30且固定在水平面上。工人用400N的力拉绳子，重为500N的货物沿
16、斜面匀速向上运动12m所用时间为20s，在此过程中有用功为_J，该装置的机械效率为_。【答案】3000；31.25%。【解析】物体在斜面上运动12m，斜面的倾角为30，根据直角三角形知识可知，物体上升的高度hs12m6m，工人所做有用功：W有用Gh500N6m3000J；由图可知，动滑轮上有2段绳子，即n2，已知物体沿斜面移动距离s12m，则绳子自由端移动的距离：sns212m24m，工人所做总功：W总Fs400N24m9600J，该装置的机械效率：100%31.25%。答案是：3000；31.25%。16.（2020山东省济宁中考模拟三)如图所示，用一个重为18N的动滑轮来提升物体，若物体匀
17、速上升过程中竖直向上的拉力F30N（不计摩擦和绳重），则动滑轮的机械效率为_。【答案】30%。【解析】根据机械效率公式：，求得机械效率为：。故答案是：30%。17（2020广东省东莞市松山湖初三（下）线上模拟考试）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1min，则所做的有用功是J，工人拉力做功的功率是W，动滑轮的机械效率是%。【答案】2400；50；80%。【解析】（1）有用功：W有用=Gh=400N6m=2400J；（2）由图知n=2，则拉力端移动距离：s=2h=26m=12m，拉力做的总功：W总=Fs=250N12m=3000J，工人做功的功率：P=
18、50W；（3）动滑轮的机械效率：=100%=100%=80%。故答案为：2400；50；80%。三、作图题18（2020广东中考模拟七)如图甲是爆米花锅，锅盖被锁扣紧锁在锅口。为了方便打开锅盖，爆米花师傅在锁扣上加装一个钢管，与锁扣构成杠杆AOB，扳动钢管的A点，就能打开锁扣。图乙是其简化图，O为支点，F2是阻力。请在图乙中画出打开锅盖时：阻力F2的力臂L2；作用在A点的最小动力F1及其力臂L1。【解析】力臂是支点到力的方向的垂直距离，过支点O作力F2的垂线即可得到力臂L2；连接支点O和A，即为L1，在与L1垂直方向上动力最小。如图。19（2020香洲区校级一模）如图是简易起重机，OA是吊臂，
19、它是一个杠杆，可以绕O点上下转动，地面上的卷扬机拉动绳子将重物提起。画出杠杆OA的动力臂L1和阻力F2、阻力臂L2。【解析】阻力F2是重物对杠杆的拉力，作用点在杠杆上的A点，方向竖直向下；已知支点为O，过点O作力F1的垂线段L1；作力F2的垂线段L2，那么L1、L2即为所求作的力臂，如图所示：20.（2020广东省东莞市松山湖初三（下）线上模拟）画出杠杆上力F的力臂L和物体A受到的重力。【解析】物体A受到的重力，作用点在其几何中心，方向竖直向下，如图；力F的力臂是支点到F的方向的垂直距离，如图。四、实验探究题21.（2020北京四中中考模拟（适应性测试）小华探究杠杆平衡条件时，使用的每个钩码的
20、质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等。如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将左端的平衡螺母向_ （选填 “左”或“右”）端调节；杠杆水平平衡后，在杠杆上的A点悬挂了2个钩码，如图乙所示，为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂_个钩码。【答案】（1）右；（2）3。【解析】（1）由图甲可知，杠杆的右端上翘，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向上翘的右端移动。（2）使用的每个钩码的质量相等，所以每个钩码的重力也相等，设一个钩码为G，一格的长度为l，根据杠杆的平衡条件可得：。解得n=3，故为使杠杆保持水平平衡，应在B点悬挂3个钩码。答案是：（1）右；（2）3。22.（2020北京四中中考模拟（适应性
21、测试）实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，钩码一盒，滑轮2个小勇利用上述实验器材测量滑轮组的机械效率。（1）在图中，请你用笔画线代替细绳，帮助小勇组装滑轮组，使绳子自由端施加竖直向上的拉力。（2）该实验需要测量的物理量有：绳子自由端施加的拉力F、钩码被提升的高度h、绳子自由端移动的距离s和_。（3）小勇使用该滑轮组做的额外功W额外=_。（用测量的物理量表示）（4）提高该滑轮组机械效率的方法是_。（写出1个方法即可）【答案】（1）如图；（2）被提升的钩码的重力G；（3）Fs-Gh；（4）增大被提升的钩码的重力。【解析】（1）对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，使绳子自由端施加
22、竖直向上的拉力，如下图所示：（2）根据测机械效率的原理是：；可知，该实验需要测量的物理量有：绳子自由端施加的拉力F、钩码被提升的高度h、绳子自由端移动的距离s和被提升的钩码的重力G；（3）因为总功减去有用功即为额外功，所以额外功为：；（4）提高该滑轮组机械效率的方法是增大被提升的钩码的重力。答案是：（1）如图；（2）被提升的钩码的重力G；（3）Fs-Gh；（4）增大被提升的钩码的重力。23.（2020山东省泰安中考模拟）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：次数钩码重/N钩码上升的距离/cm弹
23、簧测力计的示数/N弹簧测力计上升的距离/cm机械效率第1次2511566.7%第2次451.715第3次651583.3%（1）在实验操作中应该使钩码_（选填“快速”或“缓慢”）上升；（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为_（保留三位有效数字）；（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为_N，滑轮组做的有用功是_J；（4）分析实验数据，实验小组得出的实验结论是：滑轮组的机械效率与_有关。【答案】（1）缓慢；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）物重（或钩码重）。【解析】（1）在实验过程中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计；（2）根据表格中数据可知，；（3）第三次实验中：W有=Gh=6N5
24、10-2m=0.3J；由100%得，弹簧测力计的示数F22.4N；（4）从实验数据看，钩码上升的高度无规律的变化，所以机械效率不断增大不是由于被提升高度的变化而引起的；钩码重不断增大，机械效率不断提高，所以可以看出增大被提升物体的重力可以提高滑轮组的机械效率。故答案为：（1）缓慢；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）物重（或钩码重）。四、计算题24（2020湖北省武汉市中考模拟五）如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装。（动滑轮重、绳重及摩擦均不计，g取10牛/千克）（1）为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越_
25、。（2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，滑轮a的作用是_。（3）若电动机工作时功率为3600W保持不变，那么将重为1.2104牛的货物由地面沿竖直方向匀速提升30米，电动机一端钢丝绳的移动速度是多少米每秒？（不计其他能量损耗）【答案】（1）大；（2）改变用力的方向；（3）电动机一端钢丝绳的移动速度是0.6米每秒。【解析】（1）由杠杆的平衡条件F1L1F2L2（动力动力臂阻力阻力臂）可得：F2，由此可知当阻力臂和动力不变时，阻力与动力臂成正比；即动力臂越大，阻力越大；动力臂越小，阻力越小。故为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越大；（2）图示中滑轮a为定滑轮，其作用是
26、改变用力的方向；（3）WGh1.2104N30m3.6105JPt，t100s，因为动滑轮费一半的距离，故s2h230m60m，根据公式v得，v0.6m/s。故答案是：（1）大；（2）改变用力的方向；（3）电动机一端钢丝绳的移动速度是0.6米每秒。25. （2020山东省泰安中考模拟）如图，物体重100N，圆柱形容器底面积为400cm2，内盛有65cm深的水，当用图中滑轮组将物体浸没在水中后，容器中水面上升到70cm，物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%（不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力）。水=1.0103kg/m3，g取10N/kg。求：（1）物体浸没在水中后，水对容器底增加的
27、压强。（2）物体浸没在水中时受到的浮力。（3）若把物体完全拉出水面后，滑轮组的机械效率。【答案】（1）物体浸没在水中后，水对容器底增加的压强是500Pa；（2）物体浸没在水中时受到的浮力是20N；（3）若把物体完全拉出水面后，滑轮组的机械效率是83.3%。【解析】液体压强计算公式，深度从65cm增加到70cm，；增加的压强为：。（2）物体浸没液体中所受浮力计算公式排开水的体积：带入浮力计算公式：；（3）物体完全浸没在水中时：，总功：；机械效率：，带入计算：；把物体完全拉出水面后：。26. （2020安徽中考必刷卷名校内部卷一)搬运工人站在水平高台上用如图所示的滑轮组匀速竖直向上提升重物，不计绳
28、重和摩擦，工人的重力为640N，脚与地面接触的总面积为410-2m2。求： (1)若拉力F的大小为150N，所提货物重力为360N时，滑轮组的机械效率为多少； (2)若仍用该滑轮组提升另一货物，当提升过程中该工人对高台的压强为2.0104Pa，则所提升货物的重力为多少。【答案】（1）滑轮组的机械效率为80%； (2)当提升过程中该工人对高台的压强为2.0104Pa，则所提升货物的重力为390N。【解析】若货物重为360N，则滑轮组的机械效率为：；当工人对高台的压强为时，压力为：，压力等于人的重加上绳子对人的拉力，即，绳子对人的拉力等于人拉绳子的力，所以人对绳子的拉力为：，由得，此时所提升货物的重力：。
