簡單機(jī)械-（2019-2023）中考模擬物理分項(xiàng)匯編解析

PAGE1專題14簡單機(jī)械（解析版）1．（2023·安徽·統(tǒng)考中考真題）如圖1，爸爸和小紅坐在蹺蹺板的兩側(cè)，在水平位置保持平衡。將其簡化成圖2所示的杠桿，不計(jì)杠桿自重的影響，若小紅的質(zhì)量為15kg，則爸爸的質(zhì)量為________kg。

【答案】60【解析】根據(jù)杠桿的平衡條件可得則爸爸的質(zhì)量為2．（2022·安徽·統(tǒng)考中考真題）用圖中所示的裝置探究杠桿的平衡條件，通過正確的實(shí)驗(yàn)操作，得到下表中的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m13.00.202.00.3022.00.151.531.50.201.00.30…………（1）第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的阻力臂應(yīng)為___________；（2）第3次實(shí)驗(yàn)后，用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動(dòng)右邊掛鉤碼的懸線（保持上端懸點(diǎn)不動(dòng)），如圖乙所示，不計(jì)摩擦，杠桿___________（選填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是：___________?！敬鸢浮?.20不能見解析【解析】（1）[1]根據(jù)杠桿平衡可知，阻力臂應(yīng)為（2）[2][3]用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動(dòng)右邊掛鉤碼的懸線（保持上端懸點(diǎn)不動(dòng)），改變了拉力的方向，但是沒有改變拉力的大小，但是支點(diǎn)到力的作用線的距離，即力臂的長短發(fā)生了變化，由可知，不變，的大小不變，但是力臂發(fā)生了變化，故杠桿不能保持平衡。3．（2021·安徽·統(tǒng)考中考真題）研究物理問題時(shí)，常需要突出研究對(duì)象的主要因素，忽略次要因素，將其簡化為物理模型。（1）如圖甲，一質(zhì)量分布均勻的杠桿，忽略厚度和寬度，長度不可忽略，用細(xì)線將它從中點(diǎn)懸起，能在水平位置平衡。將它繞懸點(diǎn)在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過一定角度后（如圖乙）釋放，為研究其能否平衡，可將它看成等長的兩部分，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出這兩部分各自所受重力的示意圖和力臂，并用杠桿平衡條件證明杠桿在該位置仍能平衡；（2）如圖丙，一質(zhì)量分布均勻的長方形木板，忽略厚度，長度和寬度不可忽略，用細(xì)線將它AB邊的中點(diǎn)懸起，能在水平位置平衡。將它繞懸點(diǎn)在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過一定角度后（如圖?。┽尫?，木板在該位置能否平衡？寫出你的判斷依據(jù)。【答案】（1）；見解析；（2）不能平衡；答案見解析【解析】（1）設(shè)杠桿的中點(diǎn)為O，杠桿與水平方向的夾角為θ，由于杠桿質(zhì)量分布均勻，且左右兩部分等長，因此杠桿左右兩部分重力G1=G2，重心分別在兩部分的中點(diǎn)處，分別設(shè)為O1和O2，則易知OO1=OO2，左右兩部分重力的力臂l1=OO1cos，l2=OO1cos因此L1=L2因此有G1L1=G2L2滿足杠桿平衡條件，因此杠桿在該位置仍能平衡。（2）不能平衡，轉(zhuǎn)過一定角度釋放的瞬間，木板只受重力和細(xì)線的拉力的作用，重力的方向豎直向下，拉力的方向豎直向上；此時(shí)木板的重心不在懸點(diǎn)的正下方，重力和細(xì)線的拉力不在一條直線上，不是一對(duì)平衡力，木板受力不平衡，因此不能平衡。4．（2020·安徽·統(tǒng)考中考真題）停車場入口處常用橫桿來控制車輛的進(jìn)出，如圖甲所示。我們可以把該裝置簡化成如圖乙所示的杠桿。若橫桿AB粗細(xì)相同、質(zhì)量分布均勻，重G=120N，AB=2.8m，AO=0.3m。要使橫桿AB保持水平平衡，需在A端施加豎直向下的力F=________N?！敬鸢浮?40【解析】橫桿AB粗細(xì)相同、質(zhì)量分布均勻，則橫桿的重心在AB中點(diǎn)，故重力G的力臂為力F的力臂由杠桿平衡條件得解得故需在A端施加豎直向下的力為440N。5．（2019·安徽·中考真題）如圖所示，一輕桿AB懸于O點(diǎn),其左端掛一重物，右端施加一個(gè)與水平方向成30°的力F,此時(shí)輕桿水平平衡．若重物質(zhì)量m=3kg,BO=3AO，g取10N/kg.則力F的大小為__N.【答案】20【解析】輕桿AB在力F的作用下保持水平平衡，先在圖上作出F的力臂OC，如下圖：根據(jù)直角三角形的性質(zhì)可知又因?yàn)锽O=3AO，所以O(shè)C=1.5AO；重物質(zhì)量m=3kg，則杠桿此時(shí)滿足則6．（2019·安徽·中考真題）圖中物塊甲和乙處于靜止?fàn)顟B(tài)．已知甲重12N,乙重8N,不計(jì)繩重及一切摩擦,則甲受到地面的支持力為___________N【答案】4【解析】物體甲受豎直向下的重力G甲=12N、豎直向上的拉力F拉=G乙=8N豎直向上的地面的支持力F支的作用而靜止，處于平衡狀態(tài)，由力的平衡條件得則甲受到地面的支持力F支=G甲-F拉=12N-8N=4N1．（2023·安徽·模擬預(yù)測）現(xiàn)有史籍中最早討論滑輪的是《墨經(jīng)》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個(gè)滑輪稱為“繩制”（圖1）。現(xiàn)分別用甲、乙兩個(gè)力替代“收”（圖2），使重物在相同的時(shí)間內(nèi)勻速上升相同高度。不計(jì)繩重和摩擦，下列說法正確的是（）A．使用這個(gè)滑輪能省力B．甲拉力大小等于乙拉力大小C．甲拉力做的功大于乙拉力做的功D．甲拉力使繩自由端移動(dòng)的速度小于乙拉力使繩自由端移動(dòng)的速度【答案】B【解析】A．圖中滑輪的軸固定不動(dòng)，屬于定滑輪，不能省力，故A錯(cuò)誤；B．不計(jì)繩重和摩擦，使用定滑輪不省力，所以兩個(gè)拉力的大小都等于物體的重力，甲拉力大小等于乙拉力大小，故B正確；C．使重物在相同的時(shí)間內(nèi)勻速上升相同高度，甲乙拉力相等，甲乙拉力移動(dòng)的距離相等，由W=Fs可知甲拉力做的功等于乙拉力做的功，故C錯(cuò)誤；D．使重物在相同的時(shí)間內(nèi)勻速上升相同高度，甲乙拉力移動(dòng)的距離相等，由可知，甲拉力使繩自由端移動(dòng)的速度等于乙拉力使繩自由端移動(dòng)的速度，故D錯(cuò)誤。故選B。2．（2023·安徽合肥·統(tǒng)考三模）輕質(zhì)杠桿OABC能夠繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，已知，，在B點(diǎn)用細(xì)線懸掛重G為100N的物體，為了使杠桿在如圖所示的位置平衡，在杠桿上C點(diǎn)所施加最小的動(dòng)力為___________N。

【答案】40【解析】由圖可知，支點(diǎn)O到重力的距離，即阻力臂長度等于OA，為20cm，當(dāng)動(dòng)力臂為OC時(shí)，動(dòng)力臂最長，由勾股定理可得則在杠桿上C點(diǎn)所施加最小的動(dòng)力，由杠桿平衡條件可得即解得F=40N3．（2023·安徽合肥·統(tǒng)考二模）在學(xué)校組織的模型設(shè)計(jì)比賽中，小華制作的斜拉索大橋模型如圖所示。她用長30cm、重5N的質(zhì)地均勻的木條OA做橋面，立柱GH做橋塔。OA可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，A端用細(xì)線與GH上B的點(diǎn)相連。若保持橋面水平，細(xì)線對(duì)OA的拉力F=______N。

【答案】5【解析】[1]由圖可知這是一個(gè)平衡狀態(tài)下的杠桿模型，如下圖所示：

動(dòng)力是繩子對(duì)均勻木條的拉力，因?yàn)槔K子和木頭的夾角是30°，則動(dòng)力臂長度等于木條長度的一半15cm；阻力是木條自身重力，重心在中間位置，則阻力臂長度等于木條長度的一半15cm。根據(jù)杠桿平衡條件4．（2023·安徽六安·校聯(lián)考二模）用如圖所示的滑輪組，將重為16N的物體以0.2m/s的速度勻速提升，滑輪組的機(jī)械效率為80%，若不計(jì)繩重及摩擦，拉力F為__N，拉力的功率為__W，動(dòng)滑輪的重力為__N．【答案】1044【解析】（1）由圖知，n=2，則拉力端移動(dòng)的距離s=2h，滑輪組的機(jī)械效率：則拉力（2）拉力端移動(dòng)的速度v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s，拉力做功功率:P=Fv=10N×0.4m/s=4W；（3）不計(jì)繩重及摩擦，拉力動(dòng)滑輪重力：G動(dòng)=2F﹣G=2×10N﹣16N=4N5．（2023·安徽滁州·校聯(lián)考二模）如圖所示，OB為輕質(zhì)杠桿，OA=20cm，AB=10cm，在杠桿的B端掛一個(gè)重力為40N的重物，要使杠桿在水平位置上平衡，在A點(diǎn)施加的最小作用力為___________N，方向___________。【答案】60豎直向上【解析】[1][2]重力的方向豎直向下，杠桿在水平位置上平衡，阻力的力臂l2等于OB，根據(jù)杠桿的平衡條件Fl1=Gl2，在阻力和阻力臂l2一定時(shí)，要使在A點(diǎn)施加的力最小，動(dòng)力臂l1應(yīng)最長，故當(dāng)在A點(diǎn)施加豎直向上的力時(shí)，動(dòng)力臂l1（OA）最大，由題可知l2=20cm+10cm=30cm因?yàn)楦軛U在水平位置上平衡，由杠桿的平衡條件，則在A點(diǎn)施加的最小作用力為力的方向豎直向上。6．（2023·安徽池州·校聯(lián)考二模）在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中：

（1）將裝置放在水平桌面上，靜止時(shí)如圖1所示。為了使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)將螺母向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)；（2）實(shí)驗(yàn)中，在杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼，第1、2次杠桿平衡時(shí)的數(shù)據(jù)已填入表格。圖2是第3次杠桿平衡時(shí)的情景，此次杠桿右側(cè)的阻力和阻力臂的數(shù)據(jù)①為______②為______；實(shí)驗(yàn)次數(shù)動(dòng)力F1/N動(dòng)力臂l1/m阻力F2/N阻力臂l2/m12.50.220.25220.151.50.231.50.1①②（3）某小組對(duì)實(shí)驗(yàn)過程交流、討論后，按圖3所示又進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。老師肯定了他們的做法，并指出，用彈簧測力計(jì)斜拉可使結(jié)論更具普遍性，因?yàn)檫@樣做改變了______?！敬鸢浮坑?.00.15拉力的力臂【解析】（1）[1]實(shí)驗(yàn)前，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，說明杠桿的重心在支點(diǎn)左側(cè)，要使其在水平位置平衡，應(yīng)將杠桿平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直到杠桿在水平位置平衡。（2）[2][3]由圖2可知，杠桿左端掛了3個(gè)鉤碼，鉤碼在兩格處，右端掛了兩個(gè)鉤碼，位置在3格處，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可知，兩格處的力臂是0.1m，因此3格處的力臂為0.15m，故①為1.0，②為0.15。（3）[4]力臂不一定是支點(diǎn)到力作用點(diǎn)的距離，用彈簧測力計(jì)斜拉可使結(jié)論更具普遍性，因?yàn)檫@樣做改變了拉力的力臂，使力臂與杠桿不重合。7．（2023·安徽蚌埠·統(tǒng)考一模）在探究“杠桿平衡條件”實(shí)驗(yàn)中：（1）杠桿平衡后，小英同學(xué)在圖甲所示的A位置掛上兩個(gè)鉤碼，可在B位置掛上___________個(gè)鉤碼，使杠桿在水平位置平衡；（2）取下B位置的鉤碼，改用彈簧測力計(jì)拉杠桿的C點(diǎn)，使杠桿在水平位置保持平衡，當(dāng)彈簧測力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中，杠桿在水平位置始終保持平衡（如圖乙），測力計(jì)示數(shù)將___________；（3）完成實(shí)驗(yàn)后，小英利用杠桿的平衡條件來測量杠桿的質(zhì)量①將杠桿的B位置掛在支架上，在B的右側(cè)掛質(zhì)量為m的鉤碼，前后移動(dòng)鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡（如圖丙）。②用刻度尺測出此時(shí)鉤碼懸掛位置E到B的距離L1和O到B的距離L2。③根據(jù)杠桿的平衡條件，可以計(jì)算出杠桿的質(zhì)量m桿=___________（用題目中所給物理量表示）【答案】3先變小后變大【解析】（1）[1]設(shè)杠桿每個(gè)格的長度為L，每個(gè)鉤碼的重力為G，根據(jù)杠桿的平衡條件即解得n=3，需掛個(gè)鉤碼。（2）[2]由圖可知，OC為最長力臂，當(dāng)彈簧測力計(jì)由位置1轉(zhuǎn)至位置2的過程中，動(dòng)力臂先變長后變短，而杠桿在水平位置始終保持平衡，根據(jù)杠桿平衡條件可知，測力計(jì)示數(shù)將先變小后變大。（3）[3]已知鉤碼的質(zhì)量m，用刻度尺測出此時(shí)鉤碼懸掛位置E到B的距離，即L1，欲求杠桿的質(zhì)量m桿，則應(yīng)量出O到B的距離，即L2，然后根據(jù)杠桿平衡條件可得則8．（2023·安徽·模擬預(yù)測）如圖甲為我國古代的一種攻城武器——投石機(jī)，圖乙為其簡化圖它在發(fā)射石彈前需要借助人的外力將A端拉下并放好石彈，發(fā)射時(shí)只需撤掉A端人的外力就可以將石彈發(fā)射出去。請(qǐng)你在圖乙中畫出發(fā)射的下拉A端時(shí)人施加在A端的最小為F。【答案】【解析】根據(jù)杠桿平衡條件，當(dāng)動(dòng)力臂最長時(shí)，動(dòng)力最小，圖乙中支點(diǎn)在O點(diǎn)，用虛線連接OA作為動(dòng)力臂時(shí)，動(dòng)力臂最長；過A點(diǎn)作垂直于OA斜向下的力F，并標(biāo)上箭頭和垂直符號(hào)，具體如下圖所示9．（2023·安徽淮北·統(tǒng)考二模）如圖所示，小亮運(yùn)用滑輪組將裝修材料運(yùn)輸?shù)綐巧?，?qǐng)你用筆畫線幫他組裝好滑輪組?！敬鸢浮俊窘馕觥坑蓤D知道，小亮站在地面上，向下拉繩子，所以，從繩子末端繞起，依次通過動(dòng)滑輪、定滑輪，如下圖10．（2023·安徽·統(tǒng)考模擬預(yù)測）杠桿被廣泛應(yīng)用在日常工具中?；钊匠樗畽C(jī)的手柄可以繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可以看作杠桿，如圖所示，當(dāng)人在手柄A端用力F1下壓時(shí)，手柄B端受到豎直向下的拉力F2（1）請(qǐng)?jiān)趫D中作出阻力臂的示意圖；（2）若，，，則要將手柄壓下，F(xiàn)1至少需要多大？【答案】（1）；（2）40N【解析】解：（1）從支點(diǎn)向阻力F2的作用線作垂線段，做出的垂線段就是力臂L2，如圖（2）要使F1最小，，則動(dòng)力臂L1應(yīng)最大，因此應(yīng)垂直于OA施加壓力，此時(shí)動(dòng)力臂根據(jù)杠桿平衡條件，F(xiàn)1至少需答：（1）見解析；（2）要將手柄壓下，F(xiàn)1至少需要40N。11．（2023·安徽滁州·?？家荒＃┮桓|(zhì)量為40kg，粗細(xì)均勻的實(shí)心木材平放在水平地面上，從其右端施加豎直向上的拉力F可使其右端抬起，如圖甲所示。另一根粗細(xì)不均勻的木材B，從其右端施加豎直向上500N的拉力F1可使其右端抬起，如圖乙所示；從其左端施加豎直向上400N的拉力F2可使其左端抬起，如圖丙所示。求：（1）將木材A右端提起的豎直向上的拉力F；（2）木材B的重力。【答案】（1）200N；（2）900N【解析】解：（1）一根質(zhì)量為40kg粗細(xì)均勻的實(shí)心木材的重力G=mg=40kg×10N/kg=400N平放在水平地面上，從其右端施加豎直向上的拉力F可使其右端抬起，即木材繞左端的點(diǎn)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，可將木材視為杠桿，動(dòng)力臂是木材的長度，動(dòng)力是拉力F，阻力是木材的重力，阻力臂是木材長度的一半，根據(jù)杠桿平衡的條件可知木材的重力為400N，解得F=200N。（2）一根粗細(xì)不均勻的木材B，從其右端施加豎直向上500N的拉力F1可使其右端抬起，以左端為支點(diǎn)，根據(jù)杠桿的平衡條件可得G'l'=F1l解得從其左端施加豎直向上400N的拉力F2可使其左端抬起，以右端為支點(diǎn)，此時(shí)阻力臂為l''=l-l'根據(jù)杠桿的平衡條件可得G'l''=F2l解得兩式聯(lián)立可得答：（1）將木材A右端提起的