專題13機械和機械效率-2023年中考物理真題考點解讀與模擬預(yù)測（原卷版）

專題13機械和機械效率1．考查形式：主要以填空題、實驗題和計算題的形式進行考查，是每年中考的必考考點。2．考查內(nèi)容：杠桿平衡的相關(guān)計算考查力的計算，核心考點是杠桿的五要素，滑輪組機械效率的計算。3．命題情景：近10年中關(guān)于杠桿的考查中，直接給出杠桿模型考查2次；從生活情境中抽象、提取、轉(zhuǎn)化的理想化模型考查3次；機械效率的計算考查4次，機械效率的理解考查1次，已知機械效率求有用功考查1次。4．命題預(yù)測：預(yù)計2023年中考中將繼續(xù)以填空題的形式考查杠桿模型和相關(guān)計算，近3年關(guān)于機械效率全部以滑輪組為模型進行考查，主要考查學(xué)生對有用功、總功、機械效率的相關(guān)計算，預(yù)計2023年機械效率將繼續(xù)以填空題和選擇題的形式考查滑輪組機械效率的計算。考向1杠桿【真題來源1】2022年安徽省中考物理真題【真題題文】用圖中所示的裝置探究杠桿的平衡條件，通過正確的實驗操作，得到下表中的數(shù)據(jù)。實驗次數(shù)動力F1/N動力臂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次實驗數(shù)據(jù)中的阻力臂應(yīng)為___________；（2）第3次實驗后，用帶桿的滑輪水平向左緩慢推動右邊掛鉤碼的懸線（保持上端懸點不動），如圖乙所示，不計摩擦，杠桿___________（選填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是：___________?！菊骖}來源2】2021年安徽省中考物理試題【真題題文】研究物理問題時，常需要突出研究對象的主要因素，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)線將它從中點懸起，能在水平位置平衡。將它繞懸點在豎直面內(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，請在圖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邊的中點懸起，能在水平位置平衡。將它繞懸點在豎直面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)過一定角度后（如圖丁）釋放，木板在該位置能否平衡？寫出你的判斷依據(jù)?！菊骖}來源3】2020年安徽省中考物理試題【真題題文】停車場入口處常用橫桿來控制車輛的進出，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。【真題來源4】2019年安徽中考物理試題【真題題文】如圖所示，一輕桿AB懸于O點,其左端掛一重物，右端施加一個與水平方向成30°的力F,此時輕桿水平平衡．若重物質(zhì)量m=3kg,BO=3AO，g取10N/kg.則力F的大小為__N.【命題知識點】1.杠桿：在力的作用下能繞著固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，這根硬棒就叫杠桿。（1）“硬棒”泛指有一定長度的，在外力作用下不變形的物體。（2）杠桿可以是直的，也可以是任何形狀的。2.杠桿的五要素：（1）支點：杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點，用字母“O”表示。它可能在棒的某一端，也可能在棒的中間，在杠桿轉(zhuǎn)動時，支點是相對固定；（2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力叫動力，用“F1”表示；（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力叫阻力，用“F2”表示；（4）動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離，用“l(fā)1”表示；（5）阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離，用“l(fā)2”表示。注意：無論動力還是阻力，都是作用在杠桿上的力，但這兩個力的作用效果正好相反。一般情況下，把人施加給杠桿的力或使杠桿按照人的意愿轉(zhuǎn)動的力叫做動力，而把阻礙杠桿按照需要方向轉(zhuǎn)動的力叫阻力。力臂是點到線的距離，而不是支點到力的作用點的距離。力的作用線通過支點的，其力臂為零，對杠桿的轉(zhuǎn)動不起作用。3.杠桿示意圖的畫法：（1）根據(jù)題意先確定支點O；（2）確定動力和阻力并用虛線將其作用線延長；（3）從支點向力的作用線畫垂線，并用l1和l2分別表示動力臂和阻力臂；第一步：先確定支點，即杠桿繞著某點轉(zhuǎn)動，用字母“O”表示。第二步：確定動力和阻力。人的愿望是將石頭翹起，則人應(yīng)向下用力，畫出此力即為動力用“F1”表示。這個力F1作用效果是使杠桿逆時針轉(zhuǎn)動。而阻力的作用效果恰好與動力作用效果相反，在阻力的作用下杠桿應(yīng)朝著順時針方向轉(zhuǎn)動，則阻力是石頭施加給杠桿的，方向向下，用“F2”表示如圖乙所示。第三步：畫出動力臂和阻力臂，將力的作用線正向或反向延長，由支點向力的作用線作垂線，并標(biāo)明相應(yīng)的“l(fā)1”“l(fā)2”，“l(fā)1”“l(fā)2”分別表示動力臂和阻力臂，如圖丙所示。4.杠桿的平衡條件（1）杠桿的平衡：當(dāng)杠桿在動力和阻力的作用下靜止時，我們就說杠桿平衡了。（2）杠桿的平衡條件實驗。1）首先調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。如圖（5）所示，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，這樣就可以由杠桿上的刻度直接讀出力臂實物大小了，而圖（4）杠桿在傾斜位置平衡，讀力臂的數(shù)值就沒有圖（5）方便。由此，只有杠桿在水平位置平衡時，我們才能夠直接從杠桿上讀出動力臂和阻力臂的大小，因此本實驗要求杠桿在水平位置平衡。2）在實驗過程中絕不能再調(diào)節(jié)螺母。因為實驗過程中再調(diào)節(jié)平衡螺母，就會破壞原有的平衡。（3）杠桿的平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2?？枷?機械效率【真題來源1】2022年安徽省中考物理真題【真題題文】用圖示的滑輪組將重為的物體豎直向上勻速提升，拉力F的大小為，則該滑輪組的機械效率為______?！菊骖}來源2】2021年安徽省中考物理試題【真題題文】如圖，用滑輪組將一重物豎直向上勻速提升2m，所用拉力F=100N，若該過程中滑輪組的機械效率為80%，則滑輪組對重物做的有用功為______J?！菊骖}來源3】2020年安徽省中考物理試題【真題題文】如圖所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重為600N的物體從斜面底部勻速推到頂部（不考慮物體的大?。Ｒ阎泵骈LL=3m，高h=1.5m。若該過程中斜面的效率為60%，力F所做的功為________J?！菊骖}來源4】2019年安徽中考物理試題【真題題文】用沿斜面向上大小為3.5N的力將一個重為4.9N的物體從斜面底端勻速拉到頂端。已知斜面長為2m，高為1m，則該過程中斜面的機械效率為_________________?！久}知識點】1.有用功：對機械、活動有用的功。公式：W有用＝Gh（提升重物）=W總－W額=ηW總；斜面：W有用=Gh。2.額外功：并非需要但又不得不做的功。公式：W額=W總－W有用=G動h（忽略輪軸摩擦的動滑輪、滑輪組）；斜面：W額=fL。3.總功：有用功加額外功或動力所做的功。公式：W總=W有用＋W額=Fs=W有用/η；斜面：W總=fL+Gh=FL。4.機械效率：有用功跟總功的比值。機械效率計算公式：5.滑輪組的機械效率（不計滑輪重以及摩擦?xí)r）（1）滑輪組（豎直方向提升物體）：（G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，s為繩子自由端走的距離）。

（2）滑輪組（水平方向拉動物體）：（f為摩擦力，l為物體移動距離，F(xiàn)為拉力，s為繩子自由端走的距離）。

6.斜面的機械效率：一、填空題1．（2023·安徽淮北·統(tǒng)考二模）如圖甲為小陽舉著啞鈴的前臂骨骼，可將其視為如圖乙所示的杠桿，不計前臂自重，小陽的肱二頭肌能施加的最大拉力F1=500N，他平時鍛煉時最大能舉起質(zhì)量為12.5kg的杠鈴，則OA∶OB=______（g取10N/kg）。2．（2023·安徽黃山·?？家荒＃┤鐖D所示，輕質(zhì)杠桿AOB的A、B兩端掛有輕質(zhì)細(xì)繩，且AO＝2OB，B點掛有重力為30N的物體M，當(dāng)在A點掛上物體m時，杠桿水平平衡，此時物體M對地面的壓強是不掛物體m時的一半，則物體m的重力為_______N。（不計摩擦）3．（2023·安徽滁州·?？家荒＃﹫D甲是人體肱二頭肌工作時的原理圖，我們可以將這幅圖簡化成如圖乙所示的杠桿。若圖中F2為重20N的鉛球?qū)λ綌傞_的手掌的壓力，小臂在圖中位置平衡，則肱二頭肌對小臂的拉力F1=___________N。4．（2022·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖所示為古代投石機的簡化圖。已知杠桿AB與水平地面的夾角為37°，OA為2m，OB為0.4m，當(dāng)阻力F2為500N時，求動力F1為___________N（已知cos37°=0.8，sin37°=0.6）。5．（2022·安徽池州·統(tǒng)考模擬預(yù)測）如圖甲是一種A字型握力器，它可抽象為兩個杠桿，其下側(cè)杠桿結(jié)構(gòu)圖如圖乙所示，O點為支點，OB長為10cm，若在B點施加一個垂直于OB的握力，阻力F2為3000N，O點到F2的垂直距離為0.2cm，則此時的握力大小為_____N。6．（2022·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖甲所示，小明做家務(wù)打掃地面時，經(jīng)常會把餐桌從一側(cè)抬起，杠桿模型簡化成圖乙、丙所示；從A點抬起的力為FA，從B點抬起的力為FB，則FA______FB（選填“>”“＝”或“<”）。（餐桌受到的重力的作用線經(jīng)過桌面對角線的交點）二、單選題7．（2022·安徽·校聯(lián)考模擬預(yù)測）商代時期，古人在農(nóng)業(yè)灌溉方面使用的桔槔俗稱“吊桿”，是一種原始的汲水工具，如圖甲所示，它是在一根豎立的架子上加上一根細(xì)長的杠桿，當(dāng)中是支點，末端懸掛一個重物，前端懸掛水桶。一起一落，汲水時可以省力。杠桿模型如圖乙所示，OB∶OA=3∶2，重物重為100N，若不計整個杠桿重力和水桶的重力，古人汲水時所需的最小力（）A．豎直向上

100N B．豎直向上

150NC．豎直向下

500N D．豎直向下

150N三、計算題8．（2023·安徽滁州·?？家荒＃┙坶朗侵袊糯囊环N汲水工具，桔槔的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個普通的杠桿。如圖甲所示，橫桿的一端用繩子與水桶相連，另一端綁上一塊重石頭。當(dāng)要提水時，人用力向下拉繩子使水桶下降到水面以下并讓水流入水桶。當(dāng)水桶裝滿水后，就讓另一端石頭下降，通過杠桿作用，就可將水桶提升。這樣汲水過程的主要用力方向是向下，由于向下用力可以借助人的體重，因而大大減少了人們提水的疲勞程度。（1）圖乙是桔槔的模型，已知BO＝1m，AO＝2m，空水桶重20N，石頭重400N。請計算人至少要用多大的力才能使空水桶勻速下降？（2）若水桶裝滿水后的總重為190N，則把裝水后的水桶從水井中拉起時，人需要給繩子向上的拉力嗎？若無需拉力，請分析說明；若需要拉力，請計算大小。9．（2023·安徽亳州·?？家荒＃┰趯W(xué)校開展的勞動教育實踐活動中，身高相同的小聰和小明兩位同學(xué)用根質(zhì)量不計的均勻扁擔(dān)抬起一個900N的重物，已知扁擔(dān)長為1.8m，抽象成物理模型如圖所示。（1）以小明的肩B點為支點，小聰?shù)募鏏點支持力FA為動力，請在圖中畫出杠桿所受阻力的示意圖（注意標(biāo)明阻力作用點）；（2）若重物懸掛點O為扁擔(dān)的中點，計算小聰?shù)募鏏點支持力FA；（3）若在（2）中小聰?shù)募鐝腁點向O點靠近時，請判斷小明對扁擔(dān)支持力FB的大小將如何變化？并通過列式說明理由。10．（2022·安徽滁州·