2021中考物理專題復習：簡單機械(含答案)

2021中考物理專題復習：簡單機械一、選擇題1.用四只完全相同的滑輪組成如圖所示的甲、乙兩個滑輪組，把相同的物體勻速提升相同的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙兩滑輪組的機械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功(不計繩重與摩擦)，則()A.η甲＝η乙，W甲＝W乙B.η甲>η乙，W甲>W乙C.η甲<η乙，W甲<W乙D.η甲>η乙，W甲<W乙2.如圖是一種切甘蔗用的鍘刀示意圖。下列有關說法正確的是 ()A.刀刃很薄，可以增大壓力B.鍘刀實質(zhì)上是一種費力杠桿C.甘蔗放在a點比b點更易被切斷D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力3.一輛東風牌汽車發(fā)動機功率為160kW，運送5t的貨物，以4m/s的速度沿30°角的斜坡勻速到達坡頂，已知斜坡長60m(g＝10N/kg)，則下列說法錯誤的是()A.汽車從斜坡底端到達坡頂?shù)臅r間是15sB.汽車上坡時的牽引力是4×104NC.汽車上坡時受到的摩擦力為1.5×104ND.汽車運送貨物的機械效率是50%4.如圖所示，利用滑輪組在2s內(nèi)將重400N的物體勻速提升了1m，所用拉力F為150N。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是()A.繩子自由端移動的速度為2m/sB.動滑輪的總重為100NC.滑輪組的機械效率為83.3%D.提升更重的物體，滑輪組的機械效率會變小5.【多選】如圖所示，用相同的滑輪組裝成甲、乙滑輪組，分別將同一重物在相等的時間內(nèi)提升相同的高度，不計繩重和摩擦，則 ()A.甲、乙的拉力之比是3∶2B.甲、乙繩的自由端速度之比是1∶1C.甲、乙拉力的功率之比是3∶2D.甲、乙的機械效率之比是1∶16.用一個動滑輪和一個定滑輪先后組成如圖甲、乙所示的滑輪組，分別用它們將同一重物勻速提升相同的高度(忽略繩重和摩擦)．下列說法正確的是()A.甲滑輪組提起物體的力大B.甲滑輪組提起物體做的有用功多C.甲滑輪組提起物體做的總功少D.甲滑輪組的機械效率高7.如圖所示，甲、乙兩個滑輪組，其中每個滑輪的質(zhì)量都相同，分別用拉力F1、F2將重物G1、G2提升相同高度，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是()A.若G1=G2，則拉力F1、F2做的總功相同B.若G1=G2，則拉力F2做的有用功多C.若G1>G2，則甲的機械效率大于乙的機械效率D.若G1>G2，則甲、乙兩個滑輪組的機械效率相等8.如圖所示，斜面長20m、高10m，固定在水平地面上。一位同學用平行于斜面向上40N的拉力，在20s內(nèi)把重60N的物體沿斜面向上勻速拉動了10m。在此過程中()A.斜面的機械效率是66.7%B.斜面的機械效率是75%C.該同學對物體做功的功率是10WD.該同學對物體做功的功率是30W9.為了將放置在水平地面上重為100N的物體提升一定高度，某同學設計了如圖甲所示的滑輪組裝置。當用圖乙所示隨時間變化的豎直向下的拉力F拉繩時，物體的速度v和上升的高度h隨時間變化的關系分別如圖丙和丁所示(不計繩重和繩與輪之間的摩擦)。下列計算結果正確的是 ()A.1~2s內(nèi)，拉力F做的功是187.5JB.0~1s內(nèi)，地面對物體的支持力是10NC.2~3s內(nèi)，拉力F的功率是100WD.2~3s內(nèi)，滑輪組的機械效率是62.5%10.(多選)建筑工地上需要將6塊相同的磚從地面運送到樓頂，工人師傅利用如圖所示的裝置分三次運送，第一次運1塊，第二次運2塊，第三次運3塊，每次運送時，磚都勻速上升，繩重及摩擦均忽略不計，這三次拉力依次為F1、F2、F3，效率為η1，η2，η3，則()A.F1＋F2＝F3B.F1＋F2＞F3C.η1＋η2＝η3D.η1＜η2＜η3二、填空題11.如圖所示，一根均勻的細木棒OC，OA＝eq\f(1,4)OC，B為OC的中點，在C點施力將掛在A點的重為180N的物體勻速提升0.2m，木棒的機械效率為90%，這里的木棒是一種簡單機械，稱為________，提升該物體做的有用功是________J，木棒重為________N(不計摩擦)．12.如圖所示，輕質(zhì)杠桿OB的重力忽略不計，OB=3OA，物體G的重力為150N。若要使物體G對水平地面的壓力為零且輕杠OB仍能處于如圖所示的水平位置，則需要在B端施加的拉力F=N。

13.如圖斜面長6m，高1.5m，工人用沿斜面向上500N的力，以1.5m/s的速度把重1600N的箱子勻速推到車上，則推力的功率是________W，該斜面機械效率是________%.14.如圖所示，工人用滑輪組將重為600N的建筑材料以0.3m/s的速度勻速豎直提升。人對繩子自由端的拉力F=375N，滑輪組的機械效率為，拉力F的功率為W。

15.如圖所示，一輕質(zhì)杠桿水平支在支架上，OA=20cm，G1是棱長為5cm的正方體，G2重為20N。當OC=10cm時，繩子的拉力為N，此時G1對地面的壓強為2×104Pa。現(xiàn)用一水平拉力使G2以5cm/s的速度向右做勻速直線運動，經(jīng)過s后，可使G1對地面的壓力恰好為零。(OB長度足夠長)

16.如圖所示，分別利用甲、乙兩個不同的滑輪組豎直勻速提升A、B兩個物體，使它們均升高0.2m，測得A、B所受重力為GA＝4.5N，GB＝9N．甲滑輪組中彈簧測力計的示數(shù)FA＝2N．則甲滑輪組的機械效率為________．若兩滑輪組的機械效率相同，則乙滑輪組中彈簧測力計的示數(shù)FB＝________N(不計繩重和摩擦)．三、解答題17.[改變物體運動方向]如圖所示，物體E的質(zhì)量為60kg，在繩子自由端拉力F＝50N的拉力下，物體E以0.1m/s的速度做勻速直線運動，動滑輪自重10N，求：(1)物體E所受的摩擦力？(2)1min內(nèi)物體E克服摩擦力所做的功？

18.如圖所示，用滑輪組勻速提起重1000N的物體，使物體上升10m，所用拉力為400N，繩重和摩擦均忽略不計。(1)求滑輪組的機械效率。(2)若用此裝置勻速提起1200N的重物，求此時拉力的大小。

19.[涉及浮力問題]如圖所示，打撈重為400N的物體C，當物體C完全浸沒在水中時，繩子自由端的拉力F＝20N，求：(1)物體C此時的浮力？(2)物體C的體積和密度？(3)勻速打撈可分為3個階段：①物體C處于浸沒狀態(tài)時，向上運動；②物體C上表面剛露出水面到下表面完全離開水面；③物體C離開水面升空的過程．在這三個過程中，繩子自由端的拉力F如何變化(忽略水對物體的阻力)？第三階段時滑輪組的機械效率？

20.我市經(jīng)濟建設中用到大量機械設備，某種起重機結構如圖所示，起重機的吊臂OAB可以看作杠桿，吊臂前端用鋼繩連著動滑輪，立柱CA豎直，OB∶OA＝6∶1.用該起重機將浸沒在水中的長方體石墩提出，放在水平地面上．石墩質(zhì)量為1.5×104kg、底面積為3m2、高為2m(g取10N/kg,ρ水＝1.0×103kg/m3)．(1)浸沒在水中的石墩(石墩的底部未浸入淤泥中)，受到浮力是多少？(2)石墩放在水平地面上時，起重機未對石墩施力，則石墩對地面的壓強是多少？(3)石墩完全離開水面被提升的過程中，測得每根鋼繩的拉力為1.0×105N，此時動滑輪的機械效率是多少？(4)當石墩被提起且仍浸沒在水中時，若忽略動滑輪、鋼繩和吊臂的重力及各種摩擦，起重機立柱CA對吊臂A點豎直向上的作用力是多少？

2021中考物理專題復習：簡單機械-答案一、選擇題1.【答案】A【解析】鉤碼的重力G相同，鉤碼上升的高度相同，據(jù)W有＝Gh可知，所做的有用功相同；此時對動滑輪做的功是額外功，不計繩子和摩擦，動滑輪相同，即額外功相同，即W額是相同的，所以W總是相同的，故拉力做的功相同，即W甲＝W乙，機械效率η＝eq\f(W有,W總)×100%，故也是相同的，即η甲＝η乙．故選A.2.【答案】C[解析]刀刃很薄則減小了受力面積，從而增大了壓強，故A錯誤;由圖可知，鍘刀的動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B錯誤;甘蔗放在a點比在b點時阻力臂小，阻力和動力臂不變，根據(jù)杠桿平衡條件可知，甘蔗放在a點比在b點時更省力，更易被切斷，故C正確;由圖知F2的動力臂大于F1的動力臂，因此沿F2方向更省力，故D錯誤。3.【答案】D【解析】汽車到達坡頂?shù)臅r間t＝eq\f(s,v)＝eq\f(60m,4m/s)＝15s，A選項正確，不符合題意；汽車上坡時的牽引力F＝eq\f(P,v)＝eq\f(160×103W,4m/s)＝4×104N，B選項正確，不符合題意；汽車上坡做的總功W總＝Fs＝4×104N×60m＝2.4×106J,有用功W有＝Gh＝5×103kg×10N/kg×60m×eq\f(1,2)＝1.5×106J，額外功W額＝W總－W有＝2.4×106J－1.5×106J＝9×105J，摩擦力為f＝eq\f(W額,s)＝eq\f(9×105J,60m)＝1.5×104N，C選項正確，不符合題意；機械效率為η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(1.5×106J,2.4×106J)×100%＝62.5%，D選項錯誤，符合題意．故選D.4.【答案】A[解析]由圖知，滑輪組承擔對物體拉力的繩子段數(shù)n=4，繩子自由端移動距離s=nh=4×1m=4m，速度v=st=4m2s=2m/s，A正確;由F=1n(G+G動)可得，動滑輪總重為G動=nF-G=4×150N-400N=200N，B錯誤;滑輪組機械效率η=W有W總=W有W額5.【答案】AD[解析]不計繩重及摩擦，拉力F=1n(G物+G輪)，由圖知，n甲=2，n乙=3，所以甲、乙繩端的拉力分別為F1=12(G物+G輪)，F(xiàn)2=13(G物+G輪)，則甲、乙拉力之比F1∶F2=12(G物+G輪)∶13(G物+G輪)=3∶2，故A正確。將同一重物在相等的時間內(nèi)提升相同的高度，則提升物體的速度相同，則甲、乙繩的自由端速度分別為v甲=2v，v乙=3v，所以，甲、乙繩的自由端速度之比v甲∶v乙=2v∶3v=2∶3，故B錯誤。由P=Wt=Fst=Fv可得，甲、乙拉力的功率之比P甲∶P乙=F1v甲F2v乙=3×22×3=1∶1，故C錯誤。不計繩重及摩擦，動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，由W額6.【答案】A【解析】因為忽略繩重的摩擦，所以拉力F＝eq\f(1,n)(G＋G動)，圖甲n＝2、圖乙n＝3，同一重物，同一動滑輪，所以甲滑輪組提起物體的力大，故A正確；物重相同，提升的高度相同，W＝Gh，則兩滑輪組提起物體做的有用功相同，故B錯誤；克服動滑輪做的額外功相同，則兩滑輪組做的總功相同，故C錯誤；有用功相同，總功相同，則機械效率相同，故D錯誤．故選A.7.【答案】C[解析]若G1=G2，且重物被勻速提升的高度相同，由W有=Gh可知，有用功相同，不計繩重及摩擦，則額外功是克服動滑輪自重做的功，即W額=G動h，因每個滑輪質(zhì)量都相等，提升的高度相同，但乙裝置有2個動滑輪，故乙做的額外功多，而W總=W有+W額，所以總功不相同，即F1、F2做的功不相等，故A、B錯誤。不考慮繩重、摩擦，則滑輪組的機械效率η甲=W有甲W總甲=G1hG1h+G動h=G1G1+G動，η乙=W有乙W8.【答案】B[解析]由題知，斜面長20m、高10m，則物體沿斜面向上勻速運動s=10m時，由幾何關系可知物體升高h=5m。拉力F做的總功W總=Fs=40N×10m=400J;拉力做的有用功W有=Gh=60N×5m=300J;斜面的機械效率η=W有W總=300J9.【答案】A[解析]滑輪組繩子的股數(shù)n=3，則拉力F移動的距離s=3h，速度v繩=3v。在1~2s內(nèi)，拉力F2=50N，物體上升高度h2=1.25m，拉力的作用點下降的距離為s2=3h2=3×1.25m=3.75m，拉力做的功W=F2s2=50N×3.75m=187.5J，故A正確。由題圖乙可知，在0~1s內(nèi)，拉力F1=30N，由圖丙可知，此時物體的運動速度為0，處于靜止狀態(tài)。物體受重力G、繩子向上的拉力F'和地面對物體的支持力，則支持力F支=G-F'=G-(3F1-G動)=100N-3×30N+G動=G動+10N≠10N，故B錯誤。由圖丙可知，在2~3s內(nèi)，重物做勻速運動，v3=2.5m/s，拉力F3=40N，繩子自由端移動速度v繩'=3v3=3×2.5m/s=7.5m/s，拉力的功率P總=F3v繩'=40N×7.5m/s=300W，故C錯誤。在2~3s內(nèi)，滑輪組機械效率η=W有W總=Gh3F310.【答案】BD【解析】根據(jù)題圖可知，繩子段數(shù)為n＝2，在繩重及摩擦均忽略不計的情況下，三次拉力分別為F1＝eq\f(1,2)(G0＋G動)(G0表示一塊磚的重力)，F(xiàn)2＝eq\f(1,2)×(2G0＋G動)＝G0＋eq\f(1,2)G動，F(xiàn)3＝eq\f(1,2)×(3G0＋G動)＝eq\f(3,2)G0＋eq\f(1,2)G動，所以F1＋F2＝eq\f(1,2)(G0＋G動)＋G0＋eq\f(1,2)G動＝eq\f(3,2)G0＋G動>eq\f(3,2)G0＋eq\f(1,2)G動＝F3,A項錯誤、B項正確．第一種情況下，滑輪組的機械效率可以表示為η1＝eq\f(W有用,W總)×100%＝eq\f(G0h,G0h＋G動h)×100%同樣的道理，第二種情況下，滑輪組的機械效率可以表示為η2＝eq\f(2G0h,2G0h＋G動h)×100%，第三種情況下，滑輪組的機械效率可以表示為η3＝eq\f(3G0h,3G0h＋G動h)，顯然可以看出，有用功在總功中所占的比例越來越大，所以機械效率是越來越高，即η1<η2<η3，D項正確；另外，η1＋η2＝eq\f(G0h,G0h＋G動h)×100%＋eq\f(2G0h,2G0h＋G動h)×100%≠eq\f(3G0h,3G0h＋G動h)×100%,C項錯誤．故選BD.二、填空題11.【答案】杠桿3610【解析】本題考查杠桿平衡條件、功和機械效率的計算．由圖可知，木棒OC在力的作用下可繞固定點O轉(zhuǎn)動，因而是杠桿；提升物體做的有用功W有用＝Gh＝180N×0.2m＝36J；將物體勻速提升0.2m時，木棒的重心B上升的高度為0.4m；克服木棒重力做的功為額外功，W總＝eq\f(W有用,η)＝eq\f(36J,90%)＝40J，則W額外＝G0h0＝W總－W有用＝40J－36J＝4J，故G0＝eq\f(W額外,h0)＝eq\f(40J,0.4m)＝10N.12.【答案】50[解析]因為物體G對水平地面的壓力為零，所以A點受到的拉力FA=G=150N。根據(jù)杠桿的平衡條件可得FA×OA=F×OB，即150N×OA=F×3OA，解得F=50N。13.【答案】75080【解析】推力的功率為P＝Fv＝500N×1.5m/s＝750W；推力做的總功為W總＝Fs＝500N×6m＝3000J，克服箱子的重力做的有用功為W有＝Gh＝1600N×1.5m＝2400J，則該斜面的機械效率為η＝eq\f(W有,W總)×100%＝eq\f(2400J,3000J)×100%＝80%.14.【答案】80%225[解析]由圖知n=2，拉力端移動距離s=2h，滑輪組的機械效率η=W有W總=GhFs=GhF×2h=G2F=600N375N×215.【答案】1010[解析]物體G2在C點時，由杠桿平衡條件得FA×OA=G2×OC，即FA×20cm=20N×10cm，解得FA=10N;正方體與地面的接觸面積S=5cm×5cm=25cm2=0.0025m2;由p=FS得，物體G1對地面的壓力F=pS=2×104Pa×0.0025m2=50N，由于物體G1對地面的壓力與地面對物體G1的支持力是一對相互作用力，則地面對物體G1的支持力F'=F=50N，G1受豎直向下的重力G1、地面的支持力F'、繩子的拉力FA的作用而處于平衡狀態(tài)，則物體G1的重力G1=FA+F'=10N+50N=60N。當G1對地面的壓力為0時，杠桿在A點受到的拉力FA'=G1=60N，設G2位于D點，由杠桿平衡條件得FA'×OA=G2×OD，即60N×20cm=20N×OD，解得OD=60cm，G2運動的路程s=OD-OC=60cm-10cm=50cm，G2運動的時間t=sv=16.【答案】75%4【解析】用滑輪組提升重物時，克服物體重力所做的功是有用功，則W有＝Gh，拉力F所做的功是總功，即W總＝Fs，甲滑輪組中有三股繩承擔物重，則s＝3h，則甲滑輪組的機械效率為η甲＝eq\f(GAh,FAs)×100%＝eq\f(4.5N×0.2m,2N×3×0.2m)×100%＝75%；依題意可知，η乙＝η甲＝75%，則有η乙＝eq\f(GBh,FBsh)×100%＝eq\f(9N,FB×3)×100%＝75%，解得FB＝4N.三、解答題17.【答案】(1)由題可知，滑輪組由3股繩子承重所以F拉＝eq\f(1,3)(G滑＋f)即f＝3F拉－G滑＝3×50N－10N＝140N所以E所受的摩擦力為140N.(2)由于物體E做勻速運動W＝f·s＝f·v·t＝140N×0.1m/s×60s＝840J18.【答案】解:(1)由圖可知，繞過動滑輪的繩子股數(shù)為n=4，則繩子自由端移動的距離s=nh=4×10m=40m，克服物體重力做的有用功W有=Gh=1000N×10m=10000J，拉力做的總功W總=Fs=400N×40m=16000J，該滑輪組的機械效率η=W有W總(2)因繩重和摩擦不計，則提升重物時做的額外功W額=G動h，動滑輪的總重G動=W額h=W總?cè)粲么搜b置勻速提起1200N的重物，則此時的拉力F'=1n(G'+G動)×119.【答案】當物體已全浸沒在水中后，在豎直方向上受力平衡：GC＝F?。獸因為F拉＝eq\f(1,3)(G滑＋F)所以F浮＝GC－3F拉＋G滑＝400N－60N＋10N＝350N