2020-2022年湖北中考物理3年真题汇编 专题12 简单机械（学生卷+教师卷）

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专题12 简单机械
一、单选题
1．（2020·湖北黄石）如图，是一位同学组装的提升重物装置，他用100N的拉力F，在10s内把重150N的重物G提升4m，则此过程中（　　）

A．该滑轮组的效率为75% B．他做的总功为1200J
C．他做的有用功为800J D．他对滑轮组做功的功率为60W
【答案】A
【解析】
此过程中他做的有用功为

他做的总功为

他对滑轮组做功的功率为

该滑轮组的效率为

A．该滑轮组的效率为75%，故A项符合题意；
B．他做的总功为800J，故B项不符合题意；
C．他做的有用功为600J，故C项不符合题意；
D．他对滑轮组做功的功率为80W，故D项不符合题意。
故选A。
2．（2020·湖北咸宁）用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示｡不计摩擦，下列分析正确的是（　　）

A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
【答案】D
【解析】
A．由图象可知，当物重为10N时，滑轮组的机械效率为50%，不计摩擦，滑轮组的机械效率
η=
动滑轮重力为
G动=
故A错误；
B．使用滑轮组时，不计摩擦，由η可知机械效率不可能达到100%，故B错误；
C．由图可知，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，与拉力做功的多少无关，故C错误；
D．每次提升重物时，不计摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组做的额外功为
W额=G动h=10N×0.5m=5J
故D正确。
故选D。
3．（2020·湖北咸宁）下列的工具中，在使用时可以省距离的是（　　）

A．食品夹 B．栽纸刀 C．钢丝钳 D．核桃夹
【答案】A
【解析】
A．食品夹在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，但省距离，符合题意；
B．栽纸刀在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，但费距离，不符合题意；
C．钢丝钳在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，但费距离，不符合题意；
D．核桃夹在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，但费距离，不符合题意。
故选A。
4．（2020·湖北宜昌）生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中不正确的是
A．任何机械设备的效率总小于1 B．减小机械内部摩擦可以提高其效率
C．提高机械设备的效率可以节能减排 D．用机械设备做功越快，其效率越高
【答案】D
【解析】
A．任何机械设备都会有摩擦产生的无用功，故其机械效率不会达到100%，故A正确，A不符合题意；
B．减小机械内部摩擦可以减小无用功比例，从而提高其效率，故B正确，B不符合题意；
C．提高机械设备的效率可以提高有用功的比例，从而节能减排，故C正确，C不符合题意；
D．用机械设备做功越快，其功率越高，与机械效率无关，故D错误，D符合题意。
故选D。
5．（2020·湖北宜昌）如图为工地搬运砖头的独轮车，人抬起车把时，车体可以看成个杠杆，关于这个杠杆下列说法正确的是

A．手握的位置靠近把手末端时更费力
B．砖头的位置远离车轮时抬起更省力
C．轮子的中心是杠杆的支点
D．图中拉力F大于重力G
【答案】C
【解析】
A．手握的位置靠近把手末端时，动力臂更长，则更省力，故A错误；
B．砖头的位置远离车轮时，重力的阻力臂变大，故抬起更费力，故B错误；
C．工地搬运砖头的独轮车工作时，车轮中心是支点，故C正确；
D．根据杠杆平衡条件，拉力力臂大于阻力力臂，故图中拉力F小于重力G，故D错误。
故选C。
6．（2020·湖北十堰）下列各种机械中，不省力的机械是（　　）
A．钢丝钳B．动滑轮C． 旗杆顶定滑轮D． 斜面
【答案】C
【解析】
A．钢丝钳属于省力杠杆，故A不符合题意；
B．理想动滑轮可以省一半力，故B不符合题意；
C．定滑轮可以改变力的方向，但不省力，故C符合题意；
D．斜面属于省力机械，故D不符合题意。
故选C。
7．（2020·湖北随州）体重为60kg的工人利用如图滑轮组将一质量为80kg的重物A匀速提升1m，此时该滑轮组的机械效率为80%（不计绳重与摩擦，g取10N/kg），小明对此工作过程及装置作出了以下论断：

①动滑轮重为200N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1000J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断（　　）
A．只有①③正确 B．只有②③正确 C．只有①②③正确 D．①②③④都正确
【答案】C
【解析】
由题意物体所受的重力

物体上升的高度，此时滑轮组做的有用功为

根据机械效率公式有，总功为

而有

又因为可得

①②均正确。
机械能是动能和势能的总和，当重物匀速上升过程中，动能不变，势能增加，它的机械能增大，③正确。
若要滑轮组的机械效率达到，由效率公式有

化解可得当时，滑轮组的效率能到达，则若增大重物A的质量，用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率能达到90%，④错误。
故选C。
8．（2020·湖北荆州）下面是“探究杠杆的平衡条件”实验装置图，关于此实验说法正确的是（　　）

A．图甲中，欲使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母应该向左调节
B．图乙中，在A点用力拉杠杆，一定是省力杠杆
C．图丙中，若杠杆左端钩码向左、右端钩码向右各移动一格，则杠杆左端下沉
D．图丁中，当F的大小等于钩码重力一半时，可以使杠杆平衡
【答案】C
【解析】
根据杠杆的平衡条件可知，杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节；分析动力臂与阻力臂的大小，来确定是否为省力杠杆；根据杠杆的平衡条件分析解答。
A．由甲可知，杠杆左端下沉，则需要将平衡螺母向右调节，才能使杠杆在水平位置平衡，故A错误；
B．图乙中，若在A点用弹簧测力计拉杠杆使杠杆平衡，由于没有明确力的方向，动力臂可能小于阻力臂，则此时杠杆可能是费力杠杆，故B错误；
C．图丙中，左侧力与力臂的乘积
3G×3l=9Gl
右侧力与力臂的乘积
2G×4l=8Gl
左侧力与力臂的乘积较大，故杠杆左端下沉，故C正确；
D．图丁中，动力、阻力在杠杆支点的同侧，且两个力的方向相同，则杠杆不可能处于平衡状态，故D错误。
故选C。
9．（2021·湖北湖北）光头强用如图所示的装置将200N的蜂蜜匀速提高3m，送给楼上的熊大、熊二，所用的拉力是125N，不计桶重、绳重和摩擦。下列说法不正确的是（　　）

A．绳子自由端移动的距离为6m B．拉力做的功为750J
C．动滑轮重50N D．该滑轮组的机械效率为75%
【答案】D
【解析】
A．由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2，则绳子自由端移动的距离
s=2h=2×3m=6m
故A正确，不符合题意；
B．拉力做的功
W总=Fs=125N×6m=750J
故B正确，不符合题意；
C．不计桶重、绳重和摩擦时，据滑轮组的特点得，动滑轮的重力

故C正确，不符合题意；
D．提升蜂蜜所做的有用功
W有=Gh=200N×3m=600J
该滑轮组的机械效率

故D错误，符合题意。
故选D。
10．（2021·湖北黄石）如图所示，重600N的物体在大小为100N的水平拉力作用下，以0.1m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为60%。在此过程中下列选项正确的是（       ）

A．物体与地面间的滑动摩擦力为100N
B．拉力F做的功为100J
C．额外功的功率是8W
D．绳子自由端移动的速度为0.3m/s
【答案】C
【解析】
物体运动的距离为

由图可知，绳子的股数为2，则绳子端移动的距离为

绳子端移动的速度为

总功为

滑轮组的机械效率为60%，根据可知，有用功为

因为物体克服摩擦力做功，所以摩擦力为

额外功为

额外功的功率为

故选C。
11．（2021·湖北荆门）日常生活中物理现象无处不在，对下面四幅生活情景解释正确的是（　　）

A．图甲，人跑步时要利用鞋底与地面间的摩擦
B．图乙，把杯口密闭，即使空气不能进入杯内，小孩仍可不断吸到饮料
C．图丙，如果人站在安全线内，会被进站的火车引起的气流吹到安全线外侧
D．图丁，这个装置既省力又能省距离
【答案】A
【解析】
A．图甲，人跑步时，鞋底向后运动，地面阻碍鞋向后运动，则产生向前的摩擦力，故要利用鞋底与地面间的摩擦运动的，故A正确；
B．图乙，把杯口密闭，即使空气不能进入杯内，即使空气不能进入杯内，杯子和吸管和口腔大气压小，但是外界的空气无法进入，故无法喝到饮料，故B错误；
C．图丙，如果人站在安全线内，会被进站的火车引起的气流，导致安全线内空气流速大，安全线外侧空气流速小，流速大的地方压强小，从而产生向火车的压力，将人压向火车，故将人压到安全线内，故C错误；
D．图丁，这个装置是动滑轮，省力但是费距离，故D错误。
故选A。
12．（2021·湖北鄂州）小斌用如图所示滑轮组把重300N的货物匀速提升1m，若不计绳重和摩擦，所用的拉力是200N。则下列说法正确的是（　　）

A．绳子自由端移动的距离为3m
B．动滑轮的质量为50N
C．滑轮组此时的机械效率是75%
D．利用该滑轮组既可以省力还可以省功
【答案】C
【解析】
A．由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2，当货物被提升1m，则绳子端移动的距离
s=2h=2×1m=2m
故A错误；
B．不计绳重及摩擦时，据滑轮组的特点得，动滑轮的重力
G动=2F-G物=2×200N-300N=100N
故B错误；
C．滑轮组的机械效率

故C正确；
D．使用任何机械都不可避免做额外功，所以利用滑轮组虽然可省力，但不能省功，故D错误。
故选C。
13．（2021·湖北荆州）2022年冬季奥林匹克运动会主办城市是北京，北京成为第一个举办过夏季奥林匹克运动会和冬季奥林匹克运动会以及亚洲运动会三项国际赛事的城市。在某场馆建设中，采用如图所示的装置，滑轮组悬挂在水平支架上，工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了1m．已知物体A重400N，该工人重500N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为80%．关于该过程，下列说法正确的是（　　）

A．水平地面对工人的支持力为300N
B．动滑轮重为50N
C．人对绳子拉力的功率为120W
D．支架受到滑轮组的拉力为850N
【答案】D
【解析】
AB．设动滑轮的重力为，则有

解得

人对绳子的拉力

水平地面对工人的支持力为

故AB错误；
C．绳子自由端上升的速度

人对绳子拉力的功率为

故C错误；
D．支架受到滑轮组的拉力为850N

故D正确。
故选D。
14．（2021·湖北荆州）2021年1月30日，荆州沙市机场正式通航，为荆州640万人口出行带来极大便利。某游客来机场乘机，他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F使旅行箱保持静止。下列说法中正确的是（　　）

A．旅行箱受到的重力与水平地面对它的支持力是一对平衡力
B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，拉力F减小
C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，拉力F增大
D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，拉力F增大
【答案】C
【解析】
A．由于受到了拉力，故拉力和支持力和重力三个力平衡，故A错误；
B．其它条件不变时，仅缩短拉杆的长度，支点到力的距离变小，即力臂变小，而阻力和阻力臂的乘积不变，故拉力的大小变大，故B错误；
C．其它条件不变时，使拉力F的方向沿顺时针改变10°，力臂变短，作用力F变大，故C正确；
D．箱内物体下滑，重心位置由B变至B′，阻力臂变小，故阻力臂和阻力的乘积变小，动力臂不变，故拉力的大小变小，故D错误。
故选C。
15．（2021·湖北宜昌）下列有关机械做功、功率、机械效率的说法，正确的是（　　）
A．效率越高的机械，功率越大 B．做功越多的机械，功率越大
C．做有用功越多的机械，效率越高 D．功率越大的机械，做功越快
【答案】D
【解析】
A．功率指做功的快慢，取决于做功的多少和做这些功所用的时间；效率是有用功与总功之比。两者没有必然的联系，故A错误；
B．功率是由做功的多少和做这些功所用的时间共同决定的，做功多的机械，功率不一定大，故B错误；
C．效率的高低取决于有用功占总功的比例，做有用功多的机械，效率不一定高，故C错误；
D．功率就是表示机械做功的快慢，功率越大，表示机械做功越快，故D正确。
故选D。
16．（2021·湖北随州）俊星家周末乔迁新居，家中柜子因搬运不便，俊星提出利用滑轮组来完成，其设计方案如图甲所示，乙图为滑轮组的连接方式。已知柜子A的重力为740N，动滑轮的重力为60N，柜子匀速下降的竖直高度为6m，下降过程用时lmin（不计绳重与摩擦）。俊星对此工作过程及装置作出以下判断，其中正确的是（　　）

A．柜子下降过程中，绳子自由端的拉力为400N
B．使用该滑轮组时的机械效率为90%
C．在下降过程中，绳子自由端的移动速度为0.3m/s
D．在下降过程中，拉力的功率为80J
【答案】A
【解析】
A．有2股绳，绳子自由端的拉力为

故A正确；
B．该滑轮组时的机械效率为

故B错误；
C．在下降过程中，物体速度为

绳子自由端的移动速度为

故C错误；
D．功率单位是W，不是J，故D错误。
故选A。
17．（2022·湖北·荆州市教育科学研究院中考真题）某学校劳动教育课堂上，四位同学利用杠杆原理使用劳动工具的场景如图所示。其中属于使用费力杠杆的是（　　）
A．锄地时举起锄头B．用羊角锤拔钉子
C．用园艺剪修剪树枝D．用钢丝钳剪铁丝
【答案】A
【解析】
A．锄地时举起锄头的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意；
B．用羊角锤拔钉子的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意；
C．用园艺剪修剪树枝的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意；
D．用钢丝钳剪铁丝的过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。
故选A。
18．（2022·湖北十堰）下列工具正常使用时，能省力的是（　　）
A．瓶盖起子B．托盘天平
C．筷子夹食品D．理发剪刀
【答案】A
【解析】
A．瓶盖起子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A符合题意；
B．托盘天平是一个等臂杠杆，既不省力也不费力，故B不符合题意；
C．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；
D．理发剪刀在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。
故选A。
19．（2022·湖北随州）由于热胀冷缩，户外的导线在夏天会变得松弛，冬天又拉得很紧。某些地方用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（重为G）被匀速拉升的高度为h（不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦）。下列说法中正确的是（　　）

A．M是动滑轮
B．拉力F=2G
C．拉力F做的功为3Fh
D．拉力F移动的速度与配重G上升的速度相同
【答案】B
【解析】
A．在拉力F的作用下，N会随着拉力一起移动，M不动，所以M是定滑轮，N是动滑轮，故A错误；
B．由于N是动滑轮，且n=2，不考虑滑轮自重，绳重和绳与滑轮之间的摩擦，拉力为
F=2G
故B正确；
C．拉力F做的功为


故C错误；
D．配重G上升的速度是拉力F移动的速度的2倍，故D错误。
故选B。
20．（2022·湖北武汉）用一个动滑轮在8s内将一重为300N的物体匀速向上提起2m，拉力为200N。这个动滑轮的机械效率和拉力的功率分别是（　　）
A．66.7%，50W B．66.7%，100W C．75%，50W D．75%，100W
【答案】D
【解析】
AB．一个动滑轮提升重物，一共有两段绳子分担物重，故n=2，这个动滑轮的机械效率

故AB不符合题意；
CD．绳子移动的距离为

拉力的功率分别是

故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
二、多选题
21．（2020·湖北省直辖县级单位）如图所示，用滑轮组提升重物，此时测力计示数为680N｡已知人的质量为50kg，每个滑轮的重力为20N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是

A．人的拉力大小为340N B．物体的重力为420N
C．滑轮组的机械效率为61.8% D．人能够拉起的最大物重为980N
【答案】BD
【解析】
AB．由图知，n=2，不考虑绳重及摩擦，绳端的拉力F=(G+G轮)，测力计示数等于物体的重力、两个滑轮的重力和人的拉力的总和，即
G +2G轮+F=G +2G轮+(G+G轮)=680N
G轮=20N，则动物体的重力
G=420N
人的拉力大小
F=(G+G轮)=(420N +20N)=220N
故A错误，B正确；
C．滑轮组的机械效率
η======95.4%
故C错误；
D．人的重力
G人=m人g=50kg×10N/kg=500N
人施加的最大拉力
F最大=G人=500N
不考虑绳重及摩擦，绳端的最大拉力
F最大= (G最大+G轮)
提起货物的最大重力
G最大=2F最大−G动=2×500N−20N=980N
故D正确。
故选BD。
22．（2020·湖北孝感）如图所示，某建筑工人利用滑轮组提升水平面上重900N、底面积为200cm2的方形货箱，货箱20s内匀速上升4m，工人所用拉力F为400N（不计绳重和摩擦），则（　　）

A．人拉绳子的速度为0.2m/s
B．动滑轮的重力为300N
C．此段时间内，拉力F做功为3600J
D．当滑轮组对货箱的拉力为零时，货箱对地面的压强为4.5×104Pa
【答案】BD
【解析】
由图可知，
A．货箱20s内匀速上升4m，则货箱的速度

则人拉绳子的速度

故A不符合题意；
B．不计绳重和摩擦，将动滑轮和货箱看做整体，整体匀速上升，则整体处于平衡态，受平衡力，对整体做受力分析可得

则动滑轮重

故B符合题意；
C．货箱20s内匀速上升4m，则绳移动的距离

此段时间内，拉力F做功

故C不符合题意；
D．当滑轮组对货箱的拉力为零时，货箱对水平面的压力

则货箱对水平面的压强

故D符合题意。
故选BD。
23．（2021·湖北湖北）如图所示，将同种材料制成的实心物体甲、乙用细绳分别挂在轻质杠杆的两端，杠杆在水平位置平衡。已知：，，，甲物体与水平地面的接触面积为，不计绳重。下列说法正确的是（　　）

A．甲、乙两物体体积之比为
B．甲物体对杠杆的拉力为10N
C．水平地面对甲物体的支持力为60N
D．甲物体对水平地面的压强为
【答案】AC
【解析】
A．甲、乙实心物体由同种材料制成，故甲、乙的密度相同，因

可知，在密度、g相同的条件下，体积与物体的重力成正比，甲、乙两物体体积之比为

故A正确；
B．根据杠杆平衡条件可得
FA×AO＝FB×OB
所以细绳对杠杆拉力的作用

即甲物体通过绳子对杠杆的拉力为90N，故B错误；
CD．对甲物体进行受力分析可知，甲物体受到竖直向下的重力、地面施加的竖直向上的支持力和绳子施加的竖直向上的拉力的作用，由力的平衡，重力等于拉力与支持力之和，水平地面对甲的支持力
F支＝G甲﹣FA＝150N﹣90N＝60N
由力的相互性，甲物体对水平地面的压力为60N，甲物体对水平地面的压强为

故C正确，D错误。
故选AC。
三、简答题
24．（2020·湖北随州）(1)如图甲是街头魔术“人体悬空”，神奇的表演让观众啧啧称奇，备感神秘，但图乙的场景又让人大跌眼镜。原来：魔术爱好者双腿间夹着一根钢管，钢管延伸出来的短板正好可以让助手躺在上面。不过这样也是非常耗费体力的，难怪助手坚持了没一会就因体力不支而摔倒。请根据甲、乙图，写一句评论，在该魔术中物理规律是否“失效”，并作简单说明：______；

(2)图丙、丁是某地街头的“人体悬浮”术表演，请根据丙、丁图，提出“人体悬浮”平衡的原因猜想（从受力的角度看人是如何平衡的）：______。

【答案】     见解析     见解析
【解析】
(1)[1]不失效，由杠杆平衡原理可知，只要满足杠杆平衡条件，助手就不会摔倒。
(2)[2]“人体悬浮”平衡的原因可能是：以手与拐杖接触的部分作为支点，只要满足，人就可以悬浮在空中。
四、计算题
25．（2020·湖北荆州）质量为1.8t的小汽车陷人泥泞中，在大家都一筹莫展的时候，聪明的小红很快想到了办法，利用所学滑轮组知识，带领大家将小汽车顺利拉出。如图，若小汽车所受阻力为车重的0.2倍，滑轮组的机械效率为80%（g=10N/kg）。求∶
(1)小汽车所受阻力f；
(2)绳子自由端拉力F1；
(3)树承受的拉力F2；
(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F1的功率。

【答案】(1) ；(2) 1500N；(3) 3000N；(4)450W
【解析】
(1)小汽车所受阻力为车重的0.2倍，所以小汽车所受阻力为

(2)由滑轮组机械效率可知

则绳子自由端拉力

(3)树承受的拉力等于定滑轮上2股绳的拉力的合力，所以树承受的拉力为

(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，绳子自由端的运动速度为0.3m/s，拉力F的功率为

答：(1)小汽车所受阻力为；
(2)绳子自由端拉力为1500N；
(3)树承受的拉力为3000N；
(4)小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率为450W。
26．（2021·湖北）如图所示，工人用300N的拉力，把一重为500N的货物G用滑轮组提升了3m （忽略摩擦及绳重）。求∶
（1）工人做的有用功；
（2）滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）；
（3）动滑轮重。

【答案】（1）1500J；（2）83.3%；（3）100N
【解析】
解：（1）工人做的有用功为
W有用=Gh=500N×3m=1500J
（2）由图可知，绳子的股数为2，总功为
W总=Fs=Fnh=300N×2×3m=1800J
滑轮组的机械效率为

（3）根据公式，可得动滑轮的重力为
G动=nF-G物=2×300N-500N=100N
答：（1）工人做的有用功为1500J；
（2）滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）动滑轮重为100N。
27．（2021·湖北随州）图甲是《天工开物》中记载古人利用杠杆从水井提水的情景。现简化成图乙模型，轻质杠杆AB，支点为O，AO:OB=3:2，在B端用轻绳系着石块P，石块质量m=15kg；在A端用轻绳系着一只木桶Q，木桶以及桶内的水总质量M=40kg；水井边站着提水人阿宝（g取10N/kg）。求：
（1）阿宝不提绳子，杠杆水平平衡时，绳AQ的拉力大小；
（2）阿宝缓慢提绳子（绳AQ始终竖直），当水桶刚离开水面时阿宝对绳的拉力大小；
（3）若阿宝的质量为70kg，每只鞋子与地面的接触面积为200cm2，当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压强。

【答案】（1）100N；（2）300N；（3）2.5×104Pa
【解析】
解：（1）由题意知，杠杆水平平衡时，根据杠杆平衡的条件可知，绳AQ的拉力大小为

（2）水桶刚离开水面时，阿宝对绳子的拉力为

（3）当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压力为

当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压强为

答：（1）阿宝不提绳子，杠杆水平平衡时，绳AQ的拉力大小为100N；
（2）阿宝缓慢提绳子（绳AQ始终竖直），当水桶刚离开水面时阿宝对绳的拉力大小为300N；
（3）若阿宝的质量为70kg，每只鞋子与地面的接触面积为200cm2，当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压强为2.5×104Pa。
28．（2022·湖北·荆州市教育科学研究院中考真题）某项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g=10N/kg。求：
（1）建筑材料上升的速度；
（2）10s内电动机输出的总功；
（3）动滑轮所受的重力；
（4）若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度。

【答案】（1）0.6m/s；（2）6000J；（3）300N；（4）0.2m/s
【解析】
解：（1）建筑材料上升的速度为

（2）10s内电动机输出的总功为

（3）建筑材料所受的重力为

对建筑材料做的有用功为

对动滑轮做的额外功为

动滑轮所受的重力为

（4）由机械效率公式

得

解得。另一批建筑材料上升的速度为

答：（1）建筑材料上升的速度0.6m/s；
（2）10s内电动机输出的总功6000J；
（3）动滑轮所受的重力300N；
（4）该建筑材料上升的速度0.2m/s。
29．（2022·湖北宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g=10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：
（1）小华的拉力是多少？
（2）小华拉力的功率是多少？
（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？

【答案】（1）100N；（2）30W；（3）90%
【解析】
解：（1）由图乙可知，与动滑轮连接的绳子有6段，则小华的拉力

（2）绳子自由端移动的距离
s=6h=6×50cm=300cm=3m
拉力做的总功
W总=Fs=100N×3m=300J
拉力的功率

（3）小华做的有用功

滑轮组的机械效率

答：（1）小华的拉力是100N；
（2）小华拉力的功率是30W；
（3）此过程中滑轮组的机械效率是90%。
30．（2022·湖北黄冈）由我国自主研制、体现中国力量与中国速度的大国重器，世界首台千吨级运、架一体机“昆仑号”，可为高铁、道路桥梁的建设高效铺设箱梁。某次架桥时，要将一段重为1.0×107N的箱梁运到铺设位置。
（1）当箱梁静止在水平桥面时，箱梁与桥面的接触面积为200m2，求箱梁对桥面的压强；
（2）工作时，“昆仑号”将箱梁自桥面竖直向上提升0.6 m，固定好后，载着箱梁水平向前运动了30m。求此过程中克服箱梁所受重力做的功；
（3）如图所示，“昆仑号”将箱梁运到桥墩A、B之间的正上方时水平静止。图中l1表示MN的水平距离，l2表示ON的水平距离，G表示“昆仑号”与箱梁受到的总重力（不包括轮车A受到的重力）、其重心在O点，F表示桥墩B上的支腿对“昆仑号”竖直向上的支持力。请推导支持力F的表达式（用字母表示）。

【答案】（1）5×104pa；（2）6×106J；（3）
【解析】
（1）根据公式可得。箱梁对地面的压强为

（2）根据重力做功的公式W=Gh可得，克服重力做的功为
W=Gh=1.0×107N ×10N/kg=6×106J
（3）根据杠杆平衡的原理可知
F l1＝G（l1－l2）

答：（1）箱梁对桥面的压强为5×104pa；
（2）此过程中克服箱梁所受重力做的功为6×106J；
（3）支持力F的表达式。
31．（2022·湖北武汉）我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者"号载人潜水器的海试现场。
（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器；
①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图；
②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa?（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）
（2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t。体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?

【答案】（1）①，②2×105Pa；（2）3.57×105N，1.5×104N
【解析】
解：（1）①水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，根据力的作用是相互的，采样器对杠杆有一个竖直向上的力，其大小为F，故如图所示：

（2）②根据勾股定理可知

该三角形是直角三角形，AC为斜边，根据三角形的面积公式可知，液压杆AC对水平金属杆A端拉力的力臂

金属杆B端对采样器的压力

圆环形管口对海底沉积物产生的压强

（3）潜水器处于悬浮状态，总浮力为

潜水器抛掉机械手臂等物体后，减小的浮力

减小的重力

潜水器剩下的重力

抛掉机械手臂等物体后潜水器受到的浮力

抛掉机械手臂等物体后浮力比重力大

答：（1）①见解析，
②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是；
（2）潜水器受到的浮力是，浮力比重力大。
五、综合题
32．（2020·湖北武汉）一种新型井盖排水系统如图甲所示，系统结构简化示意图如图乙所示，排水系统由井盖、两个相同杠杆(AOB是其中之一)、容器等组成，AB长度是300mm，AO长度是120mm，井盖的上表面和侧面都有排水孔，下暴雨时，雨水从排水孔经排水管导流到容器中，再从容器底部的排水孔流入下水道，由于容器的排水速度较小，当容器中的雨水上升到一定高度时，容器下降，拉动杠杆，将井盖项起，加速路面排水。当容器中的雨水下降到一定高度时，井盖自动下降盖住井口，不影响车辆、行人的通行。该井盖的质量是28.8kg，不考虑杠杆的质量，不考虑各连接处的摩擦。

(1)球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7.2×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，则制作一个这样的井盖需要多少立方米的球墨铸铁?
(2)下暴雨时，杠杆会将井盖顶起50mm，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了多少焦耳的功?
(3)某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，测出容器的质量是4.2kg，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120秒时井盖刚好被项起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，求每分钟向容器内注水的体积是多少升?
【答案】(1)；(2) 14.4J ；(3)
【解析】
(1)球墨铸铁的体积

(2)两个相同杠杆对井盖至少做功
W=Gh=28.8kg×10N/kg×50×10-3m=14.4J
(3)井盖刚好顶起时，杠杆AOB的A端受到的压力

根据杠杆的平衡条件有
FALOA=FBLOB
则容器对杠杆B端的拉力

容器中水的重力
G水=2FB-G容=192N-42N=150N
每分钟向容器注水的体积

答：(1)球墨铸铁强度高、韧性好，密度是7.2×103kg/m3，若上述规格的井盖全部用球墨铸铁制成，则制作一个这样的井盖需要的球墨铸铁。
(2)下暴雨时，杠杆会将井盖顶起50mm，如图丙所示。两个相同杠杆对井盖至少做了14.4J的功。
(3)某次调试中，为了节约用水，调试人员将容器底部的排水孔全部堵住，测出容器的质量是4.2kg，再将容器和杠杆组装在一起，直接向容器内匀速注水，注水120秒时井盖刚好被项起，假设在任意时刻水对容器的压力与容器中水的重力大小相等，求每分钟向容器内注水的体积是。
33．（2020·湖北恩施）工人用扳手拧一个螺栓，无论怎么使劲拉扳手柄的上端，都没能成功，如图甲所示。于是他想出了一个新点子：在其它条件不变的情况下，取来一根绳子，将绳的一端拴在扳手柄的上端，再次使出浑身力气拉绳的另一端，如图乙所示。可还是没能扳动螺栓，这是为什么呢?请完成：
(1)在丙图的示意图中，螺栓中心为支点，画出绳端拉力的力臂；
(2)简要说明用绳也拉不动的原因。

【答案】(1)；(2）详见解析
【解析】
(1)将拉力F反向延长，过支点O做延长线的垂线，支点到延长线的距离即为力臂L，如下图所示。

(2)图乙和图甲比较，前后两种做法力臂没有改变，因为阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，不能省力，所以没有扳动螺栓。
六、作图题
34．（2020·湖北黄冈）(1)北京天坛的圜丘体现了我国古代高水平的建筑声学成就，它将建筑学和声学完美结合。当人站在圜丘中心处说话，会觉得声音特别洪亮。这是由于人说话的声音有一部分被四周的石栏杆反射，射到稍有倾斜的台面后又反射到圜丘中心（图甲），使回声和原声混在一起。若声音的反射遵守光的反射定律，台面和石栏杆表面光滑，请在图甲中完成人的声音从A点发出，经石栏杆反射到C点的声音路径图。

(2)图是建筑工地上工人用独轮车搬运材料的情景。设O1为独轮车支点，F1为动力。请作出动力臂l1和独轮车所受重力的示意图（O2为重心）。

【答案】(1)
(2)
【解析】
(1)根据光的反射定律：反射光线与入射光线与法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角。若声音的反射遵守光的反射定律，在台面的C点作出入射线，与入射线与石栏杆表面相交点，将其与A点连接即为人声音的入射线；如图所示：
。
(2)力臂是指力的作用线到转动轴的垂直距离，由图可知O1为独轮车的支点，F1为动力，从支点O1向F1的作用线做垂线，垂线段的长度即为动力臂l1；O2为物体的重心，重力的方向是竖直向下的，作出重力的示意图，如图所示：
。
35．（2020·湖北鄂州）如图所示，甲图是正在使用的核桃夹，上、下两部分都是杠杆，乙图是上半部分杠杆的示意图。请在A点画出最小动力F1的示意图，在B点画出阻力F2的示意图及其力臂12。

【答案】
【解析】
连接OA两点，OA即为最长动力臂，当动力F1与动力臂垂直时，动力最小，据此可作出最小动力F1；而阻力F2应垂直于核桃的接触面向上，然后过O点作力F2的垂线，即阻力臂l2。作图如下：

36．（2021·湖北湖北）如图所示，O为支点，请在A点作出人用木棒撬动石头的最小作用力F的示意图，并标出其力臂l。

【答案】
【解析】
根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知：在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，要使动力最小，则动力臂必须最长，由图知OA作动力臂最长，O为支点，则动力方向向下，过A点与OA垂直向下作垂线就得到动力F的示意图，如图所示：

37．（2022·湖北湖北）下图是指甲剪的示意图。请在图中画出杠杆ABO以O点为支点时动力的力臂和阻力。（忽略摩擦，保留作图痕迹）

【答案】
【解析】
把F1的作用线向下延长，过O点做F1的延长线的垂线，就是动力的力臂；阻力F2垂直于支持面向上，如图所示：