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备战2023物理新中考二轮复习重难突破（河北专用）专题08 简单机械

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重点一、杠杆与杠杆的平衡
1.杠杆：在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒。
2.杠杆的五要素：支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
支点：杠杆转动时固定不动的点
动力：使杠杆转动的力
阻力：阻碍杠杆转动的力
动力臂：支点到动力作用线的距离
阻力臂：支点到阻力作用线的距离
△注：力臂是支点到力的作用线的距离，不是支点到力的作用点的距离。
力臂画法：一定点，二画线，三从点向线引垂线，支点到垂足的距离既为力臂，标上相应地符号。
3.杠杆的平衡
(1)杠杆平衡状态：杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动。
(2)杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即 F1L1=F2L2
△注：杠杆的平衡分为水平位置平衡和非水平位置平衡。在进行杠杆平衡条件探究实验时要调节平衡螺母时杠杆在水平位置平衡，目的是为了方便测量力臂。
△注：杠杆所受重力的作用线通过支点，重力力臂为零，重力对杠杆的转动不产生影响
4.杠杆分类
（1）省力杠杆：L1>L2，平衡时F1举例：铡刀，瓶起子，撬棒，钳子，羊角锤，小推车
（2）费力杠杆：L1F2，费力，省距离
举例：
镊子，筷子，食品夹子，钓鱼竿，船桨，手臂
（3）等臂杠杆：L1=L2，平衡时F1=F2，既不省力，也不费力
举例：天平
重点二、滑轮与滑轮组
1.定滑轮
(1)定滑轮定义：工作过程中中心轴固定不动的滑轮。
△注：升国旗的旗杆上的滑轮就是定滑轮。
(2)定滑轮的工作特点：不可以省力，但可以改变力的方向。
(3)定滑轮不省力的原因：实质是个等臂杠杆
2.动滑轮
(1)定义：工作时中心轴随物体移动的滑轮。
(2)动滑轮工作特点：可以省力，但是不能改变力的方向。
(3)能省力的原因：实质是一个省力杠杆，其支点位于固定边与轮相切的地方，因此动滑轮的动力臂是阻力臂的2倍，所以。
3.滑轮组
(1)定义：把定滑轮和动滑轮组合起来使用，就组成了滑轮组。
(2)滑轮组的工作特点：既可以省力，又可以改变力的方向，但费距离。
重点三、机械效率
1.有用功：利用机械做功时对人们有用的、必须要做的功叫作有用功
△注：例如利用滑轮提升重物时对物体重力做的功。
2.额外功：利用机械做功时不得不做的功叫作额外功。
△注：例如利用滑轮提升重物时克服滑轮重力做的功，克服轮轴间摩擦力和绳重做的功。
3.总功：有用功和额外功的总和叫作总功。
△注：例如利用滑轮提升重物时拉力所做的功。
4.机械效率
(1)定义：有用功跟总功的比值叫作机械效率。
(2)公式：
(3)滑轮组的机械效率公式：在忽略绳重和各种摩擦时，(竖直滑轮组)；(水平滑轮组)
5.滑轮组的机械效率的因素
(1)与滑轮的重力，绳重荷各部分间的摩擦有关。
(2)与提升的物体重力有关。
(3)与提升高度，滑轮的绕线方式无关。
6.滑轮组的机械效率计算
① 竖直方向：
②竖直方向(水中)：
③水平方向(省力)：
④水平方向(费力)：
真题演练
一．选择题
1．（2021•石家庄模拟）如图所示，用F1的力将物体B匀速提升h，若借助滑轮组用F2的力把物体B匀速提升相同高度。下列说法正确的是（）
A．使用滑轮组过程中，绳子移动距离是物体的上升高度的两倍
B．F1一定大于F2
C．滑轮组的机械效率为F13F2
D．F2做功的功率比F1做功的功率大
2．（2021•邯郸模拟）如图所示，竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组，已知每个滑轮重均为30N，滑轮组下端挂有质量为30kg的物体B，滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连，物体A在绳的水平拉力作用下向右做匀速直线运动；用水平向左的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向左做匀速直线运动，此时物体B上升的速度大小为6cm/s。若不计绳重及滑轮的摩擦，g取10N/kg，则下列说法中正确的是（）
A．物体A所受滑动摩擦力大小为110N
B．F的大小为210N
C．F做功的功率为42W
D．提升物体B时的机械效率约为83%
3．（2021•永年区一模）如图所示，两个相同的滑轮，分别用如图所示的两种方式，将同一物体匀速提升相同的高度，物重大于动滑轮重力，关于这两种方式下列判断正确的是（不计绳重与摩擦）（）
A．绳子自由端的拉力相等
B．绳子自由端移动的距离相等
C．机械做的有用功相等
D．两装置的机械效率相等
二．多选题
（多选）4．（2022•河北模拟）如图所示，小明分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为m1的物体，滑轮的质量均相等且为m2，在相同的时间内物体被提升的高度均为h，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）
A．绳子自由端移动的距离关系为s甲＞s乙＞s丙
B．绳子自由端移动的速度关系为v甲＜v乙＜v丙
C．甲、乙、丙三种装置做的有用功都为m1gh
D．乙、丙两种装置的机械效率均为2m1m1+m2
（多选）5．（2021•唐山二模）如图所示杠杆，O为杠杆的支点，OB＝l2，OA＝l1，l2＞12l1，物体重力为G，拉力F与杠杆成30°角，杠杆处于水平平衡位置，不计杠杆自身重力，下列说法正确的是（）
A．此时杠杆为省力杠杆
B．此时拉力为 F=2Gl2l1
C．保持杠杆水平平衡，拉力 F 从实线位置转到虚线位置过程中，F将逐渐变大
D．保持杠杆水平平衡，拉力 F从实线位置转到虚线位置过程中，F的最小值为Gl2l1
（多选）6．（2021•石家庄模拟）如图所示，杠杆在水平位置平衡。AB＝l1，OB＝l2，且l1＜l2。物体重力为G，不计杠杆自重和摩擦。下列说法正确的是（）
A．此时杠杆为费力杠杆
B．此时拉力F=2Gl2l1
C．杠杆保持水平平衡，拉力F从图示方向转到竖直方向过程中，其最小值为Gl2l1+l2
D．若拉力F保持竖直方向不变，将杠杆缓慢提升，拉力F将逐渐变小
7．（多选）（2021•张家口模拟）如图所示，甲、乙、丙、丁四套装置中单个钩码的质量均相同，所用的滑轮质量相等，在相同时间内四套装置绳子末端匀速拉动的距离相等，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（）
A．乙、丙、丁的机械效率相等且均大于甲的机械效率
B．F3做的总功大于F2做的总功
C．丙、丁两装置中钩码上升的速度不相等
D．F3一定大于F1
8．（多选）（2021•石家庄一模）如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组（大滑轮的重力G大为小滑轮重力G小的2倍），在相同时间内把两个相同重物G匀速提升相同高度，两滑轮组的绳端拉力分别为F1、F2，绳重及摩擦忽略不计。下列说法正确的是（）
A．绳端拉力F1和F2做的功相等
B．若物体重力G＝4G小，则绳端拉力F1＞F2
C．甲、乙滑轮组提升物体所做的额外功之比为3：2
D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组的机械效率高
9．（多选）（2021•竞秀区模拟）如图所示，重为GA的物体A在拉力F的作用下，以速度v匀速升高了h，所用时间为t。物体B重为GB，且GB＜GA，再用力以速度v匀速提升B升高h，若不计绳重、轮与轴间的摩擦，下列说法正确的是（）
A．使用该滑轮组不能改变力的方向
B．拉力的功率一定减小了
C．拉力减小了13（GA﹣GB）
D．提升B时，滑轮组的机械效率为GB3F+GB−GA
10．（多选）（2021•滦州市一模）如图所示，质量为50kg的小明同学用10N的拉力，将重为15N的空吊篮A以2m/s的速度匀速提升2s。已知装置中绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。忽略绳重及摩擦，g取10N/kg，下列分析正确的是（）
A．动滑轮的重力为5N
B．2s内拉力所做的功为40J
C．此装置最多能匀速运载80N的货物
D．此装置提升重物的最大机械效率为90%
11．（多选）（2021•长安区模拟）如图所示，杠杆在水平位置平衡。AB＝l1，OB＝l2，且l1＜l2。物体重力为G，不计杠杆自重和摩擦。下列说法正确的是（）
A．此时杠杆为费力杠杆
B．此时拉力F=2Gl2l1
C．杠杆保持水平平衡，拉力F从图示方向转到竖直方向过程中，其最小值为Gl2l1+l2
D．若拉力F保持竖直方向不变.将杠杆缓慢提升，拉力F将逐渐变小
（多选）12．（2021•河北二模）用4个相同质量的滑轮和绳子组成甲、乙两个滑轮组，如图所示。在绳子末端分别用力F甲和F乙把物体匀速提升到相同高度，物体上升的速度相同。已知图中的每个钩码质量相等，不考虑绳重和摩擦。下列说法正确的是（）
A．乙滑轮组一定省力
B．拉力F甲与F乙可能相等
C．甲、乙两滑轮组的机械效率的关系为η甲＜η乙
D．拉力F甲、F乙做功的功率的关系为P甲＞P乙
（多选）13．（2021•路北区一模）如图所示，用两个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，在绳子自由端拉力的作用下，把重为G的物体以速度v匀速提升h高度，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为η。则下列判断正确的是（）
A．使用滑轮组能够省功
B．拉力所做的总功为Gℎ3η
C．拉力的功率为Gvη
D．动滑轮的重力为G(1−η)η
（多选）14．（2021•邢台二模）如图所示，用甲、乙、丙三种方式将重为G1的物体以相同的速度匀速提升相同高度h的过程中，绳自由端的拉力分别为Fl、F2、F3，绳自由端移动的距离分别为sl、s2、s3，三次的机械效率分别为η1、η2、η3，每个滑轮重均为G2．以下分析正确的是（）
A．在任何情况下，sl＜s2＝s3
B．如果Gl＜G2，不计绳重和摩擦，Fl＜F2＝F3
C．Fl、F2、F3做功的功率相等
D．无论何种情况下，η1最大，η2＝η3
15．（多选）（2021•石家庄模拟）如图所示的杠杆，AB＝l1，OB＝l2，且l1＜l2，物体重力为G，拉力F与杠杆成30°角，杠杆处于水平位置平衡，不计杠杆自身重力，则下列说法正确的是（）
A．此时的杠杆为费力杠杆
B．此时的拉力 F=2Gl2l1
C．保持杠杆水平平衡，拉力 F 从实线转到虚线位置过程中，F 将逐渐变小
D．保持杠杆水平平衡，拉力 F 从实线转到虚线位置过程中，F 的最小值为Gl2l1+l2
16．（多选）（2021•裕华区模拟）甲、乙两个滑轮组如图，其中的每一个滑轮的质量都相同，用它们分别将重物G1、G2提高相同的高度，不计绳重和摩擦，下列说法中错误的是（）
A．若G1＝G2，拉力做的有用功相同
B．若G1＝G2，拉力做的总功相同
C．若G1＝G2，甲的机械效率大于乙的机械效率
D．用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
三．填空题
17．（2021•张家口一模）请把涉及到的物理原理填写在右侧的横线上。
例：人的牙齿尖﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣减小受力面积增大压强。
（1）镊子﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ；
（2）人可以用吸管轻松将饮料吸入嘴里﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ ；
（3）旗杆顶端需用定滑轮﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣ 。
18．（2021•迁西县一模）如图所示是起重机将货物吊起的情景。
（1）请在图中作出F2的力臂L2；
（2）该杠杆是（选填“省力”或“费力”）杠杆；
（3）在某次作业中，起重机将质量为9t的货物从地面匀速吊起6m的高度，起重机对货物做了 J的功。
19．（2021•河北模拟）如图，在粗糙斜面上将一个重为20N的物体匀速拉到高h处，沿斜面向上的拉力为10N，斜面长s＝2m、高h＝0.6m。则物体运动的过程中受到的摩擦力大小为 N，斜面的机械效率为，物体的重力势能。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
20．（2021•承德模拟）如图所示，甲、乙是家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动。根据你的生活经验，你认为不易损坏，这是因为按动这种开关的动力臂较（选填“大”或“小”，下同），按动它需要的力较。
21．（2021•桥西区模拟）如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为3：5，下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡。
（1）此杠杆类型与相同（选填“钓鱼竿”或“羊角锤”）；
（2）拉力大小为 N；
（3）若拉力方向变为图中虚线所示方向，则拉力将变。
四．作图题
22．（2021•河北模拟）按要求作图：
如图甲所示是一个钥匙形“瓶起子”，图乙为其简化的示意图，图中O为支点，F2是A点受到的阻力。在图乙中画出作用在B点的最小动力F1及其力臂L1。
五．实验探究题
23．（2020•河北）斜面是一种简单机械，在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力，如：。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）
小明做了如下猜想：
猜想1：与斜面的表面材料有关；
猜想2：与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同，在沿斜面拉力的作用下，在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
回答下列问题：
（1）通过对比实验中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关；
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，；
（3）为验证猜想3，小明做了实验（填写实验序号），分析实验数据后，小明认为这几次实验省力情况相同，依据是。
【拓展】完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是 %．（把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功）
竖直滑轮组

n=2
n=3
n=4
n=5

s绳=2h物
s绳=3h物
s绳=4h物
s绳=5h物
v绳=2v物
v绳=3v物
v绳=4v物
v绳=5v物
水平滑轮组
f=3F
s绳=3s物
v绳=3v物
实验序号
1
2
3
4
5
6
斜面倾角
θ
θ
θ
θ
θ1（θ1＞θ）
θ2（θ2＞θ1）
斜面的表面材料
木板
毛巾
木板
木板
木板
木板
物块重G/N
2.0
2.0
4.0
6.0
2.0
2.0
沿斜面拉力F/N
1.35
1.52
2.70
4.05
1.52
1.70