2024年中考物理新课标总复习一轮培优学案（广东专版）
第二部分 单元核心素养提升检测试卷
试卷07. 简单机械单元核心素养提升检测试卷
（本试卷共25小题，满分100分。考试用时80分钟）
一、选择题（本大题共7小题，每小题3分，共21分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.（2023齐齐哈尔） 下列工具在正常使用时，属于费力杠杆的是（ ）
A. 筷子 B. 园艺剪 C. 活塞式抽水机的手柄 D. 水龙头的扭柄
【答案】A
【解析】A．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意；
B．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意；
C．活塞式抽水机的手柄在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意；
D．水龙头的扭柄在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。
故选A。
2. 如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为（ ）
A．20N 0.2m/s B．20N 0.8m/s C．5N 0.2m/s D．5N 0.8m/s
【答案】A
【解析】由图可知，该滑轮是动滑轮，当重物A上升速度为0.4m/s时，滑轮上升速度应该是物体速度的一半，即v=0.2m/s；此时拉力应该是物重的2倍，因此拉力为F=2G=2×10N=20N，故选A。
3. 如图所示，王瑞同学通过斜面用平行于斜面F＝200N的推力，将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长s＝2m。(g取10N/kg)下列说法中( )
①推力的功率为40W②斜面的机械效率为75%③斜面对物体的摩擦力100N④推力做的额外功100J
A．只有①正确 B．只有②④正确 C．只有③④正确 D．①②③④都正确
【答案】B
【解析】①推力做功为W总＝Fs＝200N×2m＝400J，推力功率为P＝＝80W故①错误。
②物体重力为G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N所做有用功为W有＝Gh＝300N×1m＝300J斜面机械效率为η＝＝75% 故②正确。
③所做额外功为W额＝W总﹣W有＝400J﹣300J＝100J由W额＝fs得摩擦力f＝＝50N故③错误。
④所做额外功为W额＝W总﹣W有＝400J﹣300J＝100J故④正确。故选B。
4.（2023河南省） 如图所示，在的拉力F作用下，用滑轮组将重为的货物匀速提升，在内货物竖直上升了，不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. 滑轮组做的有用功为
B. 拉力做功的功率为
C. 滑轮组的机械效率为
D. 此滑轮组提升的货物越轻、机械效率越大
【答案】C
【解析】A．拉力做的有用功
W有=Gh=300N×2m=600J
故A错误；
B．由图可知，动滑轮上的绳子段数n=2，绳子自由端移动的距离
s=nh=2×2m=4m
拉力做的总功
W总=Fs=200N×4m=800J
拉力做功的功率
故B错误；
C．滑轮组的机械效率
故C正确；
D．由不计绳重和摩擦时
可知，动滑轮的重力一定，提升的货物越轻，即G越小，机械效率越小，故D错误。
故选C
5. （2023湖北荆州）一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体，使物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为3m B. 拉力做的有用功为500J
C. 拉力做的额外功为150J D. 拉力做功的功率为25W
【答案】D
【解析】A．物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，物体移动的距离是
s=vt=0.1m/s×10s=1m
有两根绳子与动滑轮相连，绳子自由端移动的距离为
s绳=ns=2×1m=2m
故A错误；
B．物体与地面间的滑动摩擦力为150N，拉力克服摩擦力做的有用功为
W有=fs=150N×1m=150J
故B错误；
C．滑轮组的机械效率是60%，则总功为
拉力做的额外功为
W额=W总-W有=250J-150J=100J
故C错误；
D．拉力做功的功率为
故D正确。故选D。
6. （2023湖南岳阳）小明学习了滑轮知识后，利用滑轮设计了一个升降装置，如图所示。在爸爸的帮助下，通过它把一个重为100N的物体从地面提升到9m高的阳台上，所用拉力F为60N，用时10s，关于提升过程描述正确的是（ ）
A. 做的有用功为900J B. 拉力F做功的功率为54W
C. 机械效率为60% D. 用升降装置可以省功
【答案】A
【解析】A．做的有用功为
故A正确；
B．物体的速度为
由图可知，动滑轮上的绳子根数为n=2，绳子的速度为
拉力F做功的功率为
故B错误；
C．机械效率为
故C错误；
D．使用任何机械都不可避免会有额外功，所以任何机械都不能省功，故D错误。
故选A。
7. （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上升速度是拉力F移动的速度的2倍，故D错误。故选B。
二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共17分）
8.（2023甘肃威武） 如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择______（选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了_______（选填“省力”“省距离”或“省功”）。
【答案】 A 省力
【解析】由于剪铁皮需要的力较大，为了省力，需要选择省力杠杆，由图可知，A剪刀的动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可用来剪铁皮，目的是为了省力。
9.（2023甘肃兰州） 建筑工地上，工人利用杠杆提起重物。如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知，物体的重力为1600N，与地面的接触面积为400cm2，此时物体对水平地面的压强为。若工人的重力为700N，则工人对地面的压力为_______N，工人最多能拉起_______N的重物（杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计）。
【答案】 ①. 500 ②. 2100
【解析】杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计，物体对水平地面的压力
F压=pS=2.5×104Pa×400×10-4m2=1000N
物体受到水平地面的支持力和物体对水平地面的压力是一对相互作用力，其大小相等，所以支持力为
F支=F压=1000N
物体受到重力、支持力和拉力的作用而静止，则绳子对物体的拉力大小为
F拉=G-F支=1600N-1000N=600N
绳子对B端的拉力
FB=F拉=600N
根据杠杆平衡条件得到
FA·OA=FB·OB
A端受到绳子的拉力
工人受到重力、支持力和拉力的作用而静止，工人受到支持力
F′支=G人-FA=700N-200N=500N
工人对地面的压力和地面对工人的支持力是相互作用力，两个力的大小相等，则工人对地面的压力
F′压=F′支=500N
A端的最大拉力等于工人的重力，根据杠杆平衡条件得到
F′A·OA=F′B·OB
B端的最大拉力
工人最多能拉起2100N的重物。
10. （2023黑龙江龙东）如图所示，在某轻质杠杆B点，用弹簧测力计沿竖直方向提升一重物，当杠杆水平静止时，弹簧测力计示数为10N，若OA=10cm，AB=40cm，则物体的重力大小为_______N，此杠杆属于______杠杆。
【答案】 50 省力
【解析】由图可知，O点为支点，由于力臂等于力的作用线到支点的垂直距离，所以阻力臂为
动力臂为
杠杆处于平衡状态，根据F1l1=F2l2 可知
此时物体的重力大小等于阻力大小，即
G=F2=50N
由题意知，因为该杠杆使用时，动力臂大于阻力臂，所以此杠杆属于省力杠杆。
11.（难题）如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的重力大小为______N，物体M的质量大小为______g；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为_______s（g=10N/kg）。
【答案】 10 1000 12.5
【解析】从图乙可以看到，一开始时，力传感器读数大小是10N，由于AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒，不考虑它们的质量，不考虑它们的重力，那么这个力传感器读数大小就是等于物体M的重力大小，G=10N，则根据可知，物体M的质量物体M的质量是1000g。
从图乙可以看到，物体从A点开始运动，到第5s时，力传感器读数大小是零，即A端没有压力，那么物体M就应该是在O点，这时物体M对轻质杠杆AB压力的力臂大小是零，运动时间是5s，这段时间通过的路程则物体M匀速运动的速度；
然后继续向右运动，物体M对轻质杠杆AB压力的力臂在变大，直到AC能承受的最大弹力大小为15N，根据杠杆的平衡条件可知 其中的F是最大弹力15N，lx是物体M相对于O点往右移动的距离，代入数据解得那么直到AC能承受的最大弹力大小为15N时，物体M相对于O点往右移动的距离是0.45m，物体M匀速运动的速度是0.06m/s，则物体M相对于O点往右移动的时间
物体M相对于O点往右移动的时间是7.5s，由上述可知，在OA段移动时，需要的时间是5s，则物体从A点开始运动时间最长为物体从A点开始运动时间最长为12.5s。
12.（综合题）如图所示，在水平桌面上，一个质量m=0.5kg的物体P，通过一个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量M=0.6kg的钩码相连，动滑轮重2N，绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，并且物体P以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动，要使物块P以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动，应给物块P施加一个水平向左的_____N的拉力，此时拉力做功的功率____W，2s内克服钩码重力所做的功_____J。（g=10N/kg）
【答案】 8 0.8 0.6
【解析】物体P向右匀速直线运动时，受到绳子的拉力和向左的摩擦力的作用，这两个力是一对平衡力。钩码的重力
G1=Mg=0.6kg×10N/kg=6N
动滑轮的重力G2=2N，所以钩码及动滑轮的总重
G总=G1+G2=6N+2N=8N
图示滑轮组承重绳子为2根，不计绳重及摩擦力时，绳子的拉力
所以P受到的摩擦力为f=F=4N。P向左匀速直线运动时，压力不变，接触面的粗糙程度不变，所受的摩擦力大小不变，方向水平向右，此时P受到水平向左的拉力和水平向右的绳子的拉力及摩擦力的作用，水平向左的拉力
F1=F+f=4N+4N=8N
拉力做功的功率
P=F1v1=8N×0.1m/s=0.8W
2s内，绳子移动的距离
s=v1t=0.1m/s×2s=0.2m
钩码移动的距离
克服钩码重力所做的功
W=G1h=6N×0.1m=0.6J
13. （2023湖南郴州）如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在F=2.5N的拉力作用下，物体上升了1m，则拉力做的有用功是______J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为_____J。
【答案】 10 3
【解析】该滑轮组克服物体重力做有用功，所做有用功
物体上升1m，则从下数的第一个动滑轮也上升h1=1m，其右侧绳端上升2m；从下数的第二个动滑轮上升h2=2m，其右侧绳端上升4m；从下数的第三个动滑轮上升h3=4m，其右侧绳端上升8m，即绳子自由端移动的距离s=8m，拉力做的总功
克服动滑轮重力做的额外功
则克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功
14.（2022·四川凉山改编） 工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为______J，有用功为______J，该滑轮组的机械效率为_______。
【答案】100，200， ②80%
【解析】由题意可知，不考虑绳重和摩擦，则工人师傅做的额外功，就是克服动滑轮的重力所做的功，动滑轮重为100N，动滑轮被匀速提升了1m，根据公式可知，工人师傅做的额外功
工人师傅做的额外功为100J。
由题意可知，货物重为400N，被匀速提升了1m，所做的有用功
所做的有用功为400J，则总功
该滑轮组的机械效率
该滑轮组的机械效率为80%。
三、作图题（本大题共3小题，共7分）
15.（2分） （2023湖南衡阳）桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力示意图，并画出动力的力臂l1。
【答案】如图所示.
【解析】物体重力的方向是竖直向下，因此过水桶的重心沿竖直向下的方向作出一条有向线段，用G表示，即为水桶所受的重力；由乙图可知，以O点为支点，过支点O向动力F1作用线作垂线，即为动力的力臂l1。如图所示.
16. （2分）（2023湖南郴州）如图所示，O为支点，杠杆AB平衡时，画出施加在杠杆上最小动力F1的示意图。
【答案】如图所示.
【解析】根据杠杆的平衡条件可知，力F1的力臂最大时，力F1最小，先确定该力的作用点在杠杆上离支点最远的B点，连接OB，以这条线段为该力的力臂时，力臂最长，此时力最小，所以过B点作OB的垂线即该力的作用线，要使杠杆保持平衡，则力F1应沿力的作用线向上，如图所示。
17.（3分）（2023甘肃威武） 如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力滑轮组。
【答案】
【解析】要使滑轮组最省力，则动滑轮上缠绕的绳子数应最多，由图中可知，滑轮组中有一个动滑轮，则动滑轮上最多可缠绕三股绳子，如图所示。
四、实验题（本大题共3小题，第18小题7分，第19小题8分，第20小题5分，共20分）
18. （综合题）小明用如图装置探究杠杆的平衡条件。
（1）杠杆安装后静止在图甲所示位置，为使杠杆在水平位置平衡，应把杠杆两端的平衡螺母向右调节，这样做的目的是为了消除杠杆自身重力对实验的影响和便于______；
（2）在位置A挂上两个钩码，位置B用弹簧测力计拉，如图乙所示，沿两个方向拉弹簧测力计，使杠杆保持水平平衡，则两次施加的拉力F1______F2（选填“＞”、“＝”或“＜”），你的依据是______；
（3）为了继续探究杠杆的平衡条件，小明直接将右侧的弹簧测力计移到左侧C点，竖直向上拉杠杆，使之在水平位置再次平衡，如图丙所示，读取弹簧测示数，请指出小明实验过程中的不足：______；
（4）回到家后，小明想用探究所得的“杠杆的平衡条件”解决问题：
①为估算金属块的质量m和密度ρ1，小明利用家中物品设计了如图丁所示装置。一把刻度均匀的均质刻度尺，用细线系于30cm刻度线处，恰能在水平位置平衡．在左侧20cm刻度线处挂上金属块，右侧挂一只质量可忽略不计的保鲜袋，袋内装有250g的矿泉水，移动保鲜袋到38cm刻度线处，刻度尺再次水平平衡。则金属块质量m＝______g。将金属块浸没在装有水的杯中且不触底，移动保鲜袋位置至34.8cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，则金属块密度金ρ1=______g/cm3；
②妈妈想让小明估测一下消毒水的密度ρ2。小明思考后，继续操作如下：将杯中的水换成消毒水，将金属块浸没在消毒水中且不触底，移动保鲜袋位置至35.2cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，则消毒水的密度ρ2=______g/cm3。
【答案】 （1）测量力臂 （2）< F1的力臂大于F2的力臂 （3）测力计未重新校零 （4）200 2.5 0.875
【解析】
（1）使杠杠在水平位置平衡，支点到力的作用点的距离就是力臂，便于测量力臂的大小。
（2）两次施加的拉力F1 F2，依据是：左侧的力和力臂不变，右侧拉力从F1到F2，动力臂变小，即F1的力臂大于F2的力臂；根据杠杠的平衡条件F1L1=F2L2可知，动力臂变小，则动力变大，所以F1 F2。
（3）小明将右侧的弹簧测力计移动到左侧C点就直接测量，没有对弹簧测力计重新校零，这样弹簧测力计的弹簧自重会影响测量结果，导致测量不准确，所以测量前要重新对弹簧测力计校零，即不足之处是：没有对弹簧测力计重新校零。
（4）①水的重力为
G水=m水g=250×10-3kg×10N/kg=2.5N
由丁图可知，
水受重力的力臂为
L2=38cm-30cm=8cm
金属块的重力的力臂
L1=30cm-20cm=10cm
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知
GL1=G水L2
即金属块的重力为
则金属块的质量为
将金属块浸没在装有水的杯中且不触底，移动保鲜袋位置至34.8cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，此时水重力的力臂为
L水′=34.8cm-30cm=4.8cm
根据杠杆平衡条件，此时金属块对刻度尺的拉力为
金属块在水中受竖直向下的重力、竖直向上的浮力及刻度尺对金属块的拉力，而金属块对刻度尺的拉力与刻度尺对金属块的拉力是相互作用力，所以金属块受到的浮力为
F浮=G-F拉=2N-1.2N=0.8N
因为金属块浸没在水中，则金属块的体积等于排开水的体积，根据F浮=ρ水gV排可知，即金属块的体积为
则金属块的密度为
将杯中的水换成消毒水，将金属块浸没在消毒水中且不触底，移动保鲜袋位置至35.2cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，此时保鲜袋中水受重力的力臂
L′=35.2cm-30cm=5.2cm
同理根据杠杆的平衡条件可得，此时金属块对刻度尺的拉力为
金属块在消毒液中受到的浮力为
F浮消毒液=G-F拉′=2N-1.3N=0.7N
根据F浮=ρgV排可得，消毒液的密度为
19. 在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
(1)为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。
实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 提升的高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率。η
1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56%
2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67%
3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67%
4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83%
5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95%
①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码 ，机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与 有关。
③比较 两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图 的装置完成的，判断依据是 。
⑤利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为 。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
(2)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
(3)实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都 。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 。
A.焦耳定律 B.牛顿第一定律 C.阿基米德原理 D.欧姆定律
【答案】(1)①重力越大；②动滑轮的重力；③2、3；④乙；绳子的效段数为1；⑤53.3%；(2)减小接触面粗糙程度；(3)不省功；B。
【解析】(1)①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组相同，提升物体的重力越大，机械效率越高，即所用滑轮组一定时，提升的钩码重力越大，机械效率越高；
②比较3和4两次实验知，提升物体的重力相同，两滑轮的材质不同，而体积相同，根据G＝mg＝ρVg，两滑轮的重力不同，发现：滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关；
③比较 2、3两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图乙的装置完成的，判断依据是n＝＝＝1，绳子的效段数为1；
⑤利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为：
η＝＝＝＝＝×100%≈53.3%；
可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
(2)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
(3)实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械不省功(采用了理想化推理法)：
ACD、焦耳定律、阿基米德原理、欧姆定律可通过实验直接验证，
B、而牛顿第一定律不能用实验直接验证，是在实验的基础下推理得出的，故选B。
20.（2023湖北孝感） （1）利用图甲装置测量“滑轮组的机械效率”，需要的测量工具有刻度尺和_________；实验中，要想提高滑轮组的机械效率，可采取的措施有_________（写出一种方法即可）。
（2） 如图乙，用装满水的玻璃瓶、橡皮塞和细玻璃管可制成多功能演示器。用力挤压瓶身，玻璃管内液面上升，说明力可以改变物体的_______； 将此装置分别放入热水和冷水中，由于液体的_______，玻璃管内液面会随之升降，这就是一个简易温度计；将装置内的水倒掉小部分，又可制作成简易的气压计，如图丙所示。将它从山脚移到山顶，细玻璃管内液柱将_______（选填“上升”或“下降”）。
【答案】 （1）弹簧测力计 增加被提升物体的物重 （2）形状 热胀冷缩 上升
【解析】（1）实验中，需要测量物体移动的距离、绳末端移动的距离；物体的重力、绳末端的拉力，因此需要刻度尺和弹簧测力计。
根据可知，要提高机械效率，当额外功一定时，增加被提升物体的重力或有用功一定减少额外功即换用轻质滑轮。
（2）因为力可以使物体发生形变，所以用力挤压瓶身，玻璃管内液面上升。
因为液体具有热胀冷缩的性质，所以将此装置分别放入热水和冷水中，玻璃管内液面会随之升降。
因为气压和海拔高度有关，海拔越高，气压越低，所以将它从山脚移到山顶，细玻璃管内液柱将上升。
五、计算题（本大题共2小题，第21小题6分，第22小题9分，共15分）
21. （2023湖南益阳）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中
（1）人做的有用功为多少？
（2）辘轳的机械效率多大？
（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？
【答案】（1）400J；（2）80%；（3）60J
【解析】（1）根据题意，人做的有用功为
（2）根据题意可知
（3）根据题意可知
克服水斗做的功为
克服井绳重力及摩擦力做的功为
答：（1）人做有用功为400J；
（2）辘轳的机械效率为80%；
（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功为60J。
22. （2023湖北荆州）以“‘荆歌’铁马，奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中，工人利用长度L=3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h=1m高处，如图所示，工人所用推力F=1000N。g取10N/kg。求：
（1）推力做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，共用时20s，工人推力做功的功率。
【答案】（1）2400J；（2）80%；（3）210W
【解析】（1）推力做的有用功是
W有=Gh=mgh=240kg×10N/kg×1m=2400J
（2）推力做的总功是
W总=FL=1000N×3m=3000J
斜面的机械效率为
（3）原来斜面做的额外功为
W额=W总-W有=3000J-2400J=600J
原来斜面的摩擦力为
此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，则此时的摩擦力为
此时斜面长度为5m，则额外功为
W'额=f's=240N×5m=1200J
工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，做的有用功是
W'有=m'gh=300kg×10N/kg×1m=3000J
此时的总功为
W'总=W'额+W'有=1200J+3000J=4200J
工人推力做功的功率是
六、综合能力题（本大题共3小题，第23小题6分，第24小题8分，第25小题6分，共20分）
23.（2023深圳） 如图1是古时劳动人民亮亮同学用工具抬起木料的情景，如图二中已知其中，木料的体积为，木块的密度为。
（1）求木材所受重力？
（2）如图2，在B端有一木材对绳子的力F1为，当F2为大时，木料刚好被抬起？
（3）随着时代发展，亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图3用一吊车匀速向上提起木材，已知提升的功率为，那这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为多高？
【答案】（1）2×104N；（2）2×103N；（3）5m
【解析】（1）木料的体积为，木块的密度为，则木材所受重力
（2）在B端有一木材对绳子的力F1为，由杠杆平衡条件可得
由于
则木料刚好被抬起时，力F2大小
（3）提升的功率为，由
得，吊车匀速向上提起木材，拉力等于木料重力，则提升速度
吊车在10s内可以将该木料提升的高度
答：（1）木材所受重力为2×104N；
（2）当F2为2×103N，木料刚好被抬起；
（3）吊车在10s内可以将该木料提升的高度为5m。
24. （2023湖南株洲）图甲为多人赛艇。划桨时，桨可绕侧舷上的固定轴转动，从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图，其中O为固定轴，AB为赛艇的运动方向，桨上OC长为0.8m，OD长为2m，F1为人划桨的力，F2为水对浆的作用力。
（1）划桨时，桨对水的作用力大小_____（填“大于”、“等于”或“小于”）水对桨的作用力大小；
（2）桨为______（填“省力”或“费力”）杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆：______；
（3）已知图乙中F2为200N，F1与CD的夹角=30，F1、F2均与AB平行。要划动桨，F1至少多大？（sin30=0.5，不考虑桨的重力）______
【答案】 （1）等于 费力 夹菜的筷子 （2） 500
【解析】（1）因为物体间力的作用是相互的，所以划桨时，桨对水的作用力等于水对桨的作用力。
（2）先根据题意作出动力臂和阻力臂如下图所示：
因为动力臂小于阻力臂，则动力大于阻力，所以这个杠杆是费力杠杆；此外，我们平时吃饭时夹菜的筷子也是费力杠杆。
（3）如图，OC=0.8m，OD=2m，F1与CD的夹角=30，sin30=0.5，则动力臂的长为
同理可得阻力臂的长为
已知图乙中F2为200N，根据杠杆平衡条件可得动力F1为
25. （2023湖北随州）生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如下图，物料及桶总质量为60kg，工人质量为80kg，工人的双脚与水平地面接触面积为400cm2，某段时间内工人将物料及桶缓缓匀速提升了3m。不计滑轮组和绳的重量及绳与轮之间的摩擦。图中拉力的方向近似认为是竖直方向，g取10 N/kg。求：
（1）工人拉绳子的力是_______ ；
（2）这段时间内工人提升物料及桶做的功是________ ；
（3）这段时间内工人对地面的压强是_______。
【答案】（1）300N；（2）1800J；（3）1.25×104Pa
【解析】（1）如图所示，绳子的股数n=2，工人拉绳子的力为
（2）工人提升物料及桶做的功为
W=mgh=60kg×10N/kg×3m=1800J
（3）人受到竖直向下的重力、地面对人竖直向上的支持力和绳子对人竖直向上的拉力作用，这3个力是平衡的，即
m′g=F拉+F支持
因为支持力和压力是一对相互作用力，大小相等，则工人对地面的压力为
F压= F支持= m′g- F拉=80kg×10N/kg-300N=500N
工人对地面的压强为
答：（1）工人拉绳子的力是300N；
（2）这段时间内工人提升物料及桶做的功为1800J；
（3）这段时间内工人对地面的压强是1.25×104Pa。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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2024年中考物理新课标总复习一轮培优学案（广东专版）
第二部分 单元核心素养提升检测试卷
试卷07. 简单机械单元核心素养提升检测试卷
（本试卷共25小题，满分100分。考试用时80分钟）
一、选择题（本大题共7小题，每小题3分，共21分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.（2023齐齐哈尔） 下列工具在正常使用时，属于费力杠杆的是（ ）
A. 筷子 B. 园艺剪 C. 活塞式抽水机的手柄 D. 水龙头的扭柄
2. 如图，在竖直向上的力F的作用下，重为10N物体A沿竖直方向匀速上升。已知重物上升速度为0.4m/s，不计绳与滑轮摩擦以及滑轮重和绳重，则拉力F的大小和滑轮上升的速度分别为（ ）
A．20N 0.2m/s B．20N 0.8m/s C．5N 0.2m/s D．5N 0.8m/s
3. 如图所示，王瑞同学通过斜面用平行于斜面F＝200N的推力，将质量为30kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上，斜面长s＝2m。(g取10N/kg)下列说法中( )
①推力的功率为40W②斜面的机械效率为75%③斜面对物体的摩擦力100N④推力做的额外功100J
A．只有①正确 B．只有②④正确 C．只有③④正确 D．①②③④都正确
4.（2023河南省） 如图所示，在的拉力F作用下，用滑轮组将重为的货物匀速提升，在内货物竖直上升了，不计绳重及滑轮上的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A. 滑轮组做的有用功为
B. 拉力做功的功率为
C. 滑轮组的机械效率为
D. 此滑轮组提升的货物越轻、机械效率越大
5. （2023湖北荆州）一位同学用如图所示的滑轮组拉着重500N的物体，使物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知物体与地面间的滑动摩擦力为150N，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中下列选项正确的是（ ）
A. 绳子自由端移动的距离为3m B. 拉力做的有用功为500J
C. 拉力做的额外功为150J D. 拉力做功的功率为25W
6. （2023湖南岳阳）小明学习了滑轮知识后，利用滑轮设计了一个升降装置，如图所示。在爸爸的帮助下，通过它把一个重为100N的物体从地面提升到9m高的阳台上，所用拉力F为60N，用时10s，关于提升过程描述正确的是（ ）
A. 做的有用功为900J B. 拉力F做功的功率为54W
C. 机械效率为60% D. 用升降装置可以省功
7. （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
二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共17分）
8.（2023甘肃威武） 如图所示是三种类型的剪刀，请为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀，你会选择______（选填“A”“B”或“C”）剪刀，这样选择的目的是为了_______（选填“省力”“省距离”或“省功”）。
9.（2023甘肃兰州） 建筑工地上，工人利用杠杆提起重物。如图所示，杠杆AOB在竖直拉力的作用下恰好在水平位置平衡。已知，物体的重力为1600N，与地面的接触面积为400cm2，此时物体对水平地面的压强为。若工人的重力为700N，则工人对地面的压力为_______N，工人最多能拉起_______N的重物（杠杆与绳的自重、转轴上的摩擦均不计）。
10. （2023黑龙江龙东）如图所示，在某轻质杠杆B点，用弹簧测力计沿竖直方向提升一重物，当杠杆水平静止时，弹簧测力计示数为10N，若OA=10cm，AB=40cm，则物体的重力大小为_______N，此杠杆属于______杠杆。
11.（难题）如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的重力大小为______N，物体M的质量大小为______g；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杆不断，物体从A点开始运动时间最长为_______s（g=10N/kg）。
12.（综合题）如图所示，在水平桌面上，一个质量m=0.5kg的物体P，通过一个定滑轮和一个动滑轮与三个总质量M=0.6kg的钩码相连，动滑轮重2N，绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，并且物体P以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动，要使物块P以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动，应给物块P施加一个水平向左的_____N的拉力，此时拉力做功的功率____W，2s内克服钩码重力所做的功_____J。（g=10N/kg）
13. （2023湖南郴州）如图所示，物体重10N，每个滑轮重1N，在F=2.5N的拉力作用下，物体上升了1m，则拉力做的有用功是______J，克服绳重及滑轮与绳子之间的摩擦所做的额外功为_____J。
14.（2022·四川凉山改编） 工人师傅用如图所示的滑轮组将重为400N的货物匀速提升了1m，动滑轮重为100N，不考虑绳重和摩擦，工人师傅做的额外功为______J，有用功为______J，该滑轮组的机械效率为_______。
三、作图题（本大题共3小题，共7分）
15.（2分） （2023湖南衡阳）桔槔是中国古代用于灌溉或汲水的一种器具，是杠杆的一种应用，如图甲所示。图乙是桔槔的简化示意图，请在图乙中作出水桶所受重力示意图，并画出动力的力臂l1。
16. （2分）（2023湖南郴州）如图所示，O为支点，杠杆AB平衡时，画出施加在杠杆上最小动力F1的示意图。
17.（3分）（2023甘肃威武） 如图所示，小亮用滑轮组将装修材料运到楼上，请用笔画线帮他组装最省力滑轮组。
四、实验题（本大题共3小题，第18小题7分，第19小题8分，第20小题5分，共20分）
18. （综合题）小明用如图装置探究杠杆的平衡条件。
（1）杠杆安装后静止在图甲所示位置，为使杠杆在水平位置平衡，应把杠杆两端的平衡螺母向右调节，这样做的目的是为了消除杠杆自身重力对实验的影响和便于______；
（2）在位置A挂上两个钩码，位置B用弹簧测力计拉，如图乙所示，沿两个方向拉弹簧测力计，使杠杆保持水平平衡，则两次施加的拉力F1______F2（选填“＞”、“＝”或“＜”），你的依据是______；
（3）为了继续探究杠杆的平衡条件，小明直接将右侧的弹簧测力计移到左侧C点，竖直向上拉杠杆，使之在水平位置再次平衡，如图丙所示，读取弹簧测示数，请指出小明实验过程中的不足：______；
（4）回到家后，小明想用探究所得的“杠杆的平衡条件”解决问题：
①为估算金属块的质量m和密度ρ1，小明利用家中物品设计了如图丁所示装置。一把刻度均匀的均质刻度尺，用细线系于30cm刻度线处，恰能在水平位置平衡．在左侧20cm刻度线处挂上金属块，右侧挂一只质量可忽略不计的保鲜袋，袋内装有250g的矿泉水，移动保鲜袋到38cm刻度线处，刻度尺再次水平平衡。则金属块质量m＝______g。将金属块浸没在装有水的杯中且不触底，移动保鲜袋位置至34.8cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，则金属块密度金ρ1=______g/cm3；
②妈妈想让小明估测一下消毒水的密度ρ2。小明思考后，继续操作如下：将杯中的水换成消毒水，将金属块浸没在消毒水中且不触底，移动保鲜袋位置至35.2cm刻度线处，刻度尺在水平位置平衡，则消毒水的密度ρ2=______g/cm3。
19. 在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
(1)为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。
实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 提升的高度h/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总功W总/J 机械效率。η
1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56%
2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67%
3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67%
4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83%
5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95%
①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码 ，机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与 有关。
③比较 两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图 的装置完成的，判断依据是 。
⑤利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为 。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
(2)小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
(3)实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都 。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 。
A.焦耳定律 B.牛顿第一定律 C.阿基米德原理 D.欧姆定律
20.（2023湖北孝感） （1）利用图甲装置测量“滑轮组的机械效率”，需要的测量工具有刻度尺和_________；实验中，要想提高滑轮组的机械效率，可采取的措施有_________（写出一种方法即可）。
（2） 如图乙，用装满水的玻璃瓶、橡皮塞和细玻璃管可制成多功能演示器。用力挤压瓶身，玻璃管内液面上升，说明力可以改变物体的_______； 将此装置分别放入热水和冷水中，由于液体的_______，玻璃管内液面会随之升降，这就是一个简易温度计；将装置内的水倒掉小部分，又可制作成简易的气压计，如图丙所示。将它从山脚移到山顶，细玻璃管内液柱将_______（选填“上升”或“下降”）。
五、计算题（本大题共2小题，第21小题6分，第22小题9分，共15分）
21. （2023湖南益阳）早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中
（1）人做的有用功为多少？
（2）辘轳的机械效率多大？
（3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？
22. （2023湖北荆州）以“‘荆歌’铁马，奔向未来”为主题的2023荆州马拉松3月26日在荆州体育中心鸣枪起跑。在开赛场地建设过程中，工人利用长度L=3m的斜面把质量为240kg的重物匀速推到h=1m高处，如图所示，工人所用推力F=1000N。g取10N/kg。求：
（1）推力做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）工人将另一质量为300kg的重物匀速推到同一高度，为了省力，换用长度为5m的斜面，此时重物与斜面间的摩擦力与原来的摩擦力之比为6∶5，共用时20s，工人推力做功的功率。
六、综合能力题（本大题共3小题，第23小题6分，第24小题8分，第25小题6分，共20分）
23.（2023深圳） 如图1是古时劳动人民亮亮同学用工具抬起木料的情景，如图二中已知其中，木料的体积为，木块的密度为。
（1）求木材所受重力？
（2）如图2，在B端有一木材对绳子的力F1为，当F2为大时，木料刚好被抬起？
（3）随着时代发展，亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图3用一吊车匀速向上提起木材，已知提升的功率为，那这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为多高？
24. （2023湖南株洲）图甲为多人赛艇。划桨时，桨可绕侧舷上的固定轴转动，从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图，其中O为固定轴，AB为赛艇的运动方向，桨上OC长为0.8m，OD长为2m，F1为人划桨的力，F2为水对浆的作用力。
（1）划桨时，桨对水的作用力大小_____（填“大于”、“等于”或“小于”）水对桨的作用力大小；
（2）桨为______（填“省力”或“费力”）杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆：______；
（3）已知图乙中F2为200N，F1与CD的夹角=30，F1、F2均与AB平行。要划动桨，F1至少多大？（sin30=0.5，不考虑桨的重力）______
25. （2023湖北随州）生活中有些低层建筑没有电梯，房屋装修时聪明的工人常用滑轮组提升沙石等物料。如下图，物料及桶总质量为60kg，工人质量为80kg，工人的双脚与水平地面接触面积为400cm2，某段时间内工人将物料及桶缓缓匀速提升了3m。不计滑轮组和绳的重量及绳与轮之间的摩擦。图中拉力的方向近似认为是竖直方向，g取10 N/kg。求：
（1）工人拉绳子的力是_______ ；
（2）这段时间内工人提升物料及桶做的功是________ ；
（3）这段时间内工人对地面的压强是_______。
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