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专题十二 简单机械和机械效率——中考一轮复习收官测试卷
（试卷满分：100分；考试时间：60分钟）
一、选择题：本题共12小题，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，每小题3分。
1.下列属于费力杠杆的是( )
A.汽车方向盘 B.门把手
C.小白同学家的水龙头 D.雨刮器
2.如图所示衣架的挂钩两侧等距离安装着四个夹子。将三条相同的毛巾按下图各种挂法晾晒在室外的铁丝上，能让衣架在水平方向保持平衡的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示，在水平面上的汽车通过滑轮组提升重12000N的重物，每个滑轮重3000N，汽车在10s内向左匀速运动3m，不计绳重及滑轮组的摩擦，下列说法正确的是( )
A.拉力的功率为1200W
B.物体移动的速度为0.15m/s
C.机械效率为80%
D.若减小重物的重力，滑轮组的机械效率会提升
4.如图所示，用一个直杆把飞机机翼模型固定在轻质杠杆上的A点，直杆始终与杠杆垂直，直杆与机翼模型总重8N。用一弹簧测力计在B点拉杠杆，使杠杆始终在水平位置平衡。下列说法正确的是( )
A.弹簧测力计在a的位置时的示数为4N
B.弹簧测力计从a位置转到b位置后，示数比a位置的示数小
C.弹簧测力计在a位置时，此时杠杆为费力杠杆
D.弹簧测力计在a位置时，对模型水平向右吹风，示数变小
5.如图所示，小华用滑轮组水平向左匀速拉动A物体，A物体5 s内移动了100 cm，且A物体与水平地面的摩擦力大小为12 N，已知滑轮组的机械效率为80%，则下列说法错误的是( )
A.拉力F大小为4 N
B.绳子自由端移动的速度为0.6 m/s
C.拉力F做功的功率为3 W
D.拉力F在5 s内对滑轮组做的额外功为3 J
6.荞面饸饹是陕西省著名的面食小吃，制作时常用到如图所示的压饸饹工具——饸饹床子，把荞面团放入圆筒，按动杠杆带动活塞挤压面团，被挤出来的长长的饸饹面落进沸水中，再辅以各种调料即成。下列说法中正确的是( )
A.在揉面过程中，面团发生的是弹性形变
B.面团被压成饸饹，说明力可以改变物体的形状
C.若压杠杆的力方向不变，作用在B点比A点更省力
D.盖锅煮面是通过增大气压来降低沸点，使饸饹熟得更快
7.如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）.O为支点，.在背景的白纸上作以O为圆心，半径为0.2 m的圆.在A点挂5 N的重物G，使杠杆水平平衡，按图示方向分别施加三个力，则下列说法正确的是( )
A.的力臂长为0.4 m B.三个力大小
C.作用在C点的力为15 N D.力作用在D点时杠杆为等臂杠杆
8.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0.5 m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列分析正确的是( )
A.动滑轮的重力为5 N
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5 J
9.如图所示是小明测量滑轮组的机械效率的实验装置，所提升的钩码完全相同且单个钩码的质量为50g，g取10N/kg。在小明利用弹簧测力计竖直向上匀速提升钩码的过程中，下列说法错误的是( )（不计绳重和摩擦）
A.当将钩码匀速提升20cm时，拉力做功0.48J
B.该滑轮组的机械效率约为41.7%
C.若用该滑轮组匀速提升4个钩码，滑轮组的机械效率变大
D.动滑轮重为4.1N
10.如图所示，小伟同学通过斜面用平行于斜面的的推力，将一个物体从斜面底端推到高的平台上，斜面的机械效率为。若用平行于斜面的的推力将同一物体从斜面底端推到高的平台上，斜面的机械效率为（不计空气阻力）( )
A. B. C. D.
11.如图甲所示是欧洲中世纪使用的吊车，如图乙所示是我国古人使用的绞车。关于吊车与绞车的认识，下列说法错误的是( )
A.图甲的吊车是轮轴与定滑轮的组合
B.图甲中工人脚踩巨轮走过的距离一定大于重物上升的高度
C.图乙的绞车是轮轴与定滑轮、动滑轮的组合
D.图乙中的定滑轮改变了施力方向
12.如图所示装置，由滑轮组和电动卷扬机组成，工人利用该装置将重为4900N的物体M，沿水平方向匀速拉动10m的过程用时5s，电动卷扬机对滑轮组绳子端的拉力为，物体M在水平面上滑动过程中受到的阻力是其重力的倍，在此过程中，电动卷扬机的效率是，g取，忽略绳重和滑轮组摩擦。则下列说法正确的是( )
A.拉力F做的功为9800J B.拉力F做功的功率为1000W
C.动滑轮的重力为20N D.电动卷扬机消耗的电能为12250J
二、填空题，每空2分，共26分。
13.如图所示，工人使用滑轮A提起一个铁桶。铁桶的重力是100牛，10秒内被拉升了2米高。此滑轮属于________（选填“定”或“动”）滑轮；若滑轮、绳的重力及摩擦不计，工人拉绳子端的力为________牛，拉力做的功是________焦，功率是________瓦。
第13题图 第14题图
14.建设中的常泰大桥为斜拉索公路、铁路两用大桥，如图为小华制作的斜拉索大桥模型，她用长30 cm、重5 N的质地均匀分布的木条OA做桥面，立柱GH做桥塔。OA可绕O点转动，A端用细线与GH上的B点相连，桥面OA实质是一种_______（填简单机械名称）。保持桥面水平，细线对OA的拉力_______N；将细线一端的固定点由B点改至C点，拉力F的大小变化情况是_______（选填“增大”“减小”或“不变”），由此小华初步了解到大桥建造很高桥塔的好处。
15.如图甲，A、B是两个完全相同的物体，琴琴同学分别将A、B两物体匀速拉到斜面顶端，，对物体做功情况如图乙所示，请问对物体A做的有用功是________J，斜面对物体B的摩擦力________N，两方案的机械效率________（“<”、“>”、“＝”）。
16.如图，是《墨经·经下》里记载的斜面引重车，将绳一端紧系在后轮轴上，另一端绕过车尾圆轮与斜板上的重物相连，人向前推车即可将重物拉到高处。车尾圆轮的作用是__________。已知斜板长2m、高0.8m，若用该车将重2000N的木箱从斜板底端匀速拉到顶端，后轮轴对绳子的拉力为1000N，不计绳重及圆轮处的摩擦，该斜板的机械效率为__________。使用该斜面引重车，可以省力，__________（选填“能”或“不能”）省功。
三、实验探究题，共14分。
17.（7分）小明有一件工艺品，用细线悬挂两端点A、B处于静止状态，如图甲所示。他想用平衡的知识，通过计算在A、B连线上找出O点的位置，以便只用一根细线系在O点就能将工艺品悬挂起来，静止时如图乙所示，并计算出工艺品的重力。小明身边只有一把弹簧测力计（0～5N）、一把刻度尺和若干细线，他设计了如下实验，请完成以下实验步骤：
（1）取下工艺品，用刻度尺测出工艺品长度，如图丙所示___________cm；
（2）用弹簧测力计竖直方向拉住A端，B端用细线悬挂，水平平衡时如图丁所示，此时弹簧测力计读数；
（3）交换弹簧测力计和细线的位置，水平平衡时工艺品的位置也如图丁所示，弹簧测力计读数；
（4）由此可以计算出该工艺品的重力___________N；
（5）计算出O点到端点A间的距离___________cm；
（6）本次测量应用的物理原理是___________
18.（7分）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义，某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想.
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关.
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关.
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与提物体的重力有关，根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表示.
实验次数 钩码的重力G/N 钩码上升的高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 2 0.1 0.90 0.3 74.1%
2 4 0.1 1.50 0.3 88.9%
3 4 0.1 1.25 0.4
4 4 0.2 1.50 0.6 88.9%
（1）实验时应沿竖直方向_______缓慢向上拉动弹簧测力计.
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图_______的装置完成的，它的机械效率_______.
（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想Ⅰ是_______（选填“正确”或“错误”）的.
（4）通过比较_______（选填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高.
（5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率_______.
四、计算题，共24分。
19.（12分）如图是《天工开物》中记载的我国古代的提水工具“辘轳”，在两个支架上摆放一根直的硬棒，支点为，A端系一石块，B端装有轮轴，轮轴能绕着硬棒转动，悬吊空桶的绳索另一端绕过轮轴后系紧在轮轴上.若空桶质量为10 kg，轮轴质量为10 kg，空桶和轮轴对硬棒的作用力视作施加在B位置，长为0.6 m，长为1 m，长为0.8 m，硬棒及绳索质量忽略不计.（g取10 N/kg）
（1）人对辘轳不施加力.桶中未装水，为保证硬棒不会翻转，石块质量最大为多少？
（2）若A点系上质量为40 kg的石块，提水时为保证硬棒不翻转，桶中最多可装多少kg的水？
（3）若桶内水的质量为40 kg，人用时20 s将桶匀速提升3 m，此时辘轳提水的机械效率为50%，求人做功的功率.
20.（12分）小明在实验室测量杠杆机械效率的装置如图甲所示，用细绳将杠杆一端O固定在铁架台上，在杠杆的中点A处用细绳系住一个放在水平桌面上的物块，在杠杆的另一端B处，用弹簧测力计竖直向上提拉杠杆.当向上提拉弹簧测力计使杠杆在水平方向平衡时，系物体的细绳被拉直.已知物块的底面积为，质量为270 g，杠杆自重为1 N.（g取10 N/kg）
（1）图甲中，弹簧测力计的示数为1.1 N时，物块对水平桌面的压强是多少？
（2）如图乙所示，小明竖直缓慢拉动弹簧测力计向上移动一段距离，弹簧测力计的示数保持1.8 N不变.这个杠杆的机械效率是多少？
（3）请从能量转化的角度分析，提高杠杆的机械效率，可以采取哪些办法？
答案以及解析
1.答案：D
解析：汽车方向盘属于轮轴,是变形的杠杆,因动力作用于轮上,阻力作用于轴上,所以动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A不符合要求;
门把手属于轮轴,是变形的杠杆,因动力作用于轮上,阻力作用于轴上,所以动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B不符合要求;
水龙头属于轮轴,是变形的杠杆,因动力作用于轮上,阻力作用于轴上,所以动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C不符合要求;
雨刮器的动力作用于转轴附近,阻力作用于雨刮与玻璃的接触处,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D符合要求。
故选D。
2.答案：B
解析：设一块毛巾重力为G，每个小格的长度为L。左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，左侧≠右侧，故A错误；左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，左侧=右侧，故B正确；左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，左侧≠右侧，故C错误；左侧力与力臂的乘积为，右侧力与力臂的乘积为，左侧≠右侧，故D错误。
3.答案：C
解析：A.由图可知，滑轮组绳子的有效股数，不计绳重和摩擦，可得拉力为
牵引车的拉力做的功为
拉力的功率为
故A错误；
B.根据可知，物体移动的距离为
物体移动的速度为
故B错误；
C.做的有用功为
该滑轮组提升重物的机械效率为
故C正确；
D.不计绳重及滑轮组的摩擦，克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源，则滑轮组的机械效率为
由此可知，若减小重物的重力，滑轮组的机械效率会降低，故D错误。
故选C。
4.答案：D
解析：弹簧测力计在a的位置时,此时拉力的力臂等于OB的长,根据杠杆平衡原理可知;则拉力,即弹簧测力计的示数为2N,故A错误;
弹簧测力计从a位置转到b位置后,弹簧测力计的力臂变小,根据杠杆平衡原理可知,拉力变大,即弹簧测力计的示数变大,故B错误;
弹簧测力计在a位置时,根据图中杠杆的长度可知,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C错误;
对模型水平向右吹风,使得模型上方的空气流速大,由于流体的流速大的地方压强小,下方流速小,压强大,将产生向上的压力差,此时A处的阻力减小,根据杠杆平衡原理可知,拉力将减小,即弹簧测力计的示数减小,故D正确。
故选D。
5.答案：A
解析：由题图可知，与动滑轮连接的绳子段数。绳子自由端移动的距离，绳子自由端移动的速度，B正确，不符合题意。A物体沿水平地面做匀速直线运动，克服摩擦力f所做的功为有用功，则拉力F做的有用功。由可得，拉力F做的总功。由可得，拉力，A错误，符合题意。拉力F做功的功率，C正确，不符合题意。拉力F在5 s内对滑轮组做的额外功，D正确，不符合题意。故选A。
6.答案：B
解析：当外力撤去后,物体能恢复原状,则这样的形变叫做弹性形变,当外力撤去后,物体不能恢复原状,则称这样的形变叫做塑性形变。在揉面的过程中,外力撤去后,面团不会恢复原状,因此面团发生的形变主要是塑性形变,故A不符合题意;
面团由于受到压力的作用,而变成饸饹,说明力可以改变物体的形状,故B符合题意;
当阻力和阻力臂不变时,动力臂越长越省力,因此作用在A点比B点更省力,故C不符合题意;
液体沸点随着气压的增大而升高,盖锅煮面会使锅内气压增大,水的沸点升高,饸饹熟得更快,故D不符合题意。
故选B。
7.答案：C
解析：根据杠杆平衡条件可得，因为，则，由题图可知，的力臂均为圆的半径0.2 m，阻力和阻力臂不变，则，故A、B错误，C正确；当力作用在D点时，的力臂为圆的半径，而G的力臂为不等于圆的半径，故此时不是等臂杠杆，D错误.
8.答案：D
解析：由题图乙可知，物体的重力时，滑轮组的机械效率。不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，解得，A错误。使用滑轮组提升物体时，需要提升动滑轮，所以不可避免要做额外功，使得有用功小于总功，故该滑轮组的机械效率不可能达到100%，B错误。不计绳重和摩擦，且动滑轮的重力不变，由滑轮组的机械效率可知，滑轮组的机械效率越高，说明滑轮组提升物体的重力G越大，而拉力做的功，物体每次被提升的高度h都等于0.5 m，故拉力做的功越多，C错误。每次提升重物时，物体被提升的高度均为0.5 m，动滑轮上升的高度也是0.5 m，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功，D正确。故选D。
9.答案：D
解析：由图可知，，测力计的分度值为0.2N，拉力的大小为,当将钩码匀速提升20cm时，拉力做的功为:，故A正确;
拉力做的有用功为:
滑轮组的机械效率为:
，故B正确；
不计绳重和摩擦，动滑轮的重不变，当提升4个钩码时，物重变大，由
可知，滑轮组的机械效率变大，故C正确;
根据可得，动滑轮的重力为:，故D错误。
故选D。
10.答案：A
解析：推力为200N时，推力做的总功为
推力做的有用功为
推力为300N时，有用功不变，推力做的总功为
此时，斜面的机械效率为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
11.答案：C
解析：A.图甲的吊车是轮轴与定滑轮的组合，故A正确，不符合题意；B.图甲中工人脚踩巨轮走过的距离一定大于重物上升的高度，故B正确，不符合题意；C.图乙的绞车是轮轴与两个定滑轮的组合，故C错误，符合题意；D.图乙中的定滑轮改变了施力方向，故D正确，不符合题意；故选：C。
12.答案：C
解析：绕过滑轮组有2根绳子，物体移动10m则绳子移动的距离为20m,拉力做功为，故A错误；
拉力做的功功率为，故B错误；
物体受到的阻力为
克服阻力做的功为有用功，即
额外功
忽略绳重和滑轮组摩擦则额外功等于滑轮重力做的功，即
，故C正确；
电动卷扬机的效率为80%,则电能为，故D错误。
故选C。
13.答案：动；50；200；20
解析：由图知，滑轮的轴随物体一起升降，所以是动滑轮。
滑轮、绳的重力及摩擦不计，工人拉绳子端的力为
拉力做的功是
功率是
14.答案：杠杆；5；减小
解析：桥面OA可绕O点转动，所以桥面OA实质是一种杠杆。设拉力F为杠杆的动力，桥面的重力为杠杆的阻力，则阻力臂为，过支点O作动力臂l，如解图所示。，则，由杠杆的平衡条件可得，，则。将细线一端的固定点由B点改至C点，动力臂增大，阻力和阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，动力减小，故拉力F减小。
15.答案：2；2.5；<
解析：由乙图可知，提升物体A时做的总功，额外功，对物体A做的有用功
如图甲，分别将A、B两个完全相同的物体拉到斜面顶端，由可知做的有用功相等，即
提升物体B时做的额外功
用得斜面对物体B的摩擦力
有用功相同，，由可知两方案的机械效率。
16.答案：改变力的方向；80%；不能
解析：车尾圆轮在此装置中相当于一个定滑轮，其主要作用是改变绳子拉力的方向，使人推车前行时能够拉动重物上升。
拉力做的总功
拉力做的有用功为
此装置的机械效率为
由能量守恒可知，由于能量损失不可避免，总功一定大于有用功，则使用任何省力机械都不能省功。
17.答案：(1)35.0（35）
(4)3
(5)14
(6)杠杆平衡条件
解析：(1)由于刻度尺的分度值是1cm，所以工艺品的正确长度为35.0cm，故读数为35.0cm
(4)(5)(6)当以A端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知，即，①
当以B端为动力作用点时，根据杠杆平衡条件知，,即,②
由①②得，，。
18.答案：（1）匀速
（2）丙；80.0%
（3）错误
（4）1、2
（5）越低
解析：（2）由表中数据可得，钩码上升的高度为0.1 m时，绳端移动的距离为0.4 m，则绳子的有效股数，所以题图丙符合题意.由题表中数据可得，有用功，总功，则机械效率.
（3）对比 2、4 两次实验数据发现，其他条件不变，只改变物体被提升的高度，机械效率不变，所以猜想Ⅰ是错误的.
（4）要想得到“同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高”的结论，需要其他条件相同，只改变重物的重力，所以表中1、2两次实验符合条件.
（5）对比 2、3 两次实验数据可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低.
19.答案：（1）
（2）
（3）
解析：（1）可将硬棒看作一个杠杆，桶中未装水时，石块对杠杆施加的力作用在A点，空桶和轮轴对杠杆施加的力作用在B点.分析图可知，为保证硬棒不翻转且石块质量最大，则刚好不接触支架，此时杠杆的支点为的力臂为的力臂为，根据杠杆平衡条件可得，，即
故石块的最大质量
（2）桶中装水时，为保证硬棒不翻转且桶中装水最多，则刚好不接触支架，此时杠杆的支点为的力臂为的力臂为，根据杠杆平衡条件可得，，即
故桶中最多可装水的质量
（3）有用功
人做的总功
人做功的功率
20.答案：（1）200 Pa
（2）75%
（3）见解析
解析：（1）物块的重力
杠杆在水平方向平衡时，根据可得
即
则
又，所以细绳对A点处的拉力
物块受到自身重力、桌面的支持力和细绳的拉力而处于平衡状态，细绳对物块的拉力大小等于
所以桌面对物块的支持力
则物块对桌面的压力
故物块对水平桌面的压强
（2）设竖直缓慢拉动弹簧测力计向上移动距离
则根据几何知识可知，物块上升的距离
故杠杆的机械效率
（3）根据机械效率的定义式可知，要提高杠杆的机械效率，就要在总功相同的情况下，增大有用功或减小额外功，即增大物重，或者减小杠杆自重、减小支点与杆之间的摩擦等.

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