专题11简单机械-安徽省2017-2021年5年中考1年模拟物理试题分项汇编(含答案解析)

安徽省5年（2021-2017）中考1年模拟物理试题分项汇编
专题11 简单机械
【近五年中考真题赏析】
1、（2021·安徽）如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为______J。

【答案】320
【解析】
滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
总功
W总=Fs=100N×4m=400J
对重物做的有用功为
W有=W总η=400J×80%=320J
2、（2021·安徽）研究物理问题时，常需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。

（1）如图甲，一质量分布均匀的杠杆，忽略厚度和宽度，长度不可忽略，用细线将它从中点悬起，能在水平位置平衡。

将它绕悬点在坚直面内缓慢转过一定角度后（如图乙）释放，为研究其能否平衡，可将它看成等长的两部分，请在图乙中画出这两部分各自所受重力的示意图和力臂，并用杠杆平衡条件证明杠杆在该位置仍能平衡；
（2）如图丙，一质量分布均匀的长方形木板，忽略厚度，长度和宽度不可忽略，用细线将它AB边的中点悬起，能在水平位置平衡。

将它绕悬点在坚直面内缓慢转过一定角度后（如图丁）释放，木板在该位置能否平衡？写出你的判断依据。

【答案】（1）；见解析；（2）不能平衡；答案见解析
【解析】
（1）设杠杆的中点为O，杠杆与水平方向的夹角为θ，由于杠杆质量分布均匀，且左右两部分等长，因此杠杆左右两部分重力G1=G2，重心分别在两部分的中点处，分别设为O1和O2，则易知OO1=OO2，左右两部分重力的力臂
l1=OO1⨯cosθ，l2=OO1⨯cosθ
因此
L1=L2
因此有
G1⨯L1=G2⨯L2
满足杠杆平衡条件，因此杠杆在该位置仍能平衡。

（2）不能平衡，转过一定角度释放的瞬间，木板只受重力和细线的拉力的作用，重力的方向竖直向下，拉力的方向竖直向上；此时木板的重心不在悬点的正下方，重力和细线的拉力不在一条直线上，
不是一对平衡力，木板受力不平衡，因此不能平衡。

3、（2020安徽）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出 ，如图甲所示。

我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。

若横杆AB 粗细相同、质量分布均匀，重G =120N ，AB =2.8m ，AO =0.3 m 。

要使横杆AB 保持水平平衡，需在A 端施加竖直向下的力F =________N 。

【答案】440 【解析】
【详解】横杆AB 粗细相同、质量分布均匀，则横杆的重心在AB 中点，故重力G 的力臂为
211
2.8m-0.3m=1.1m 22
l AB AO =
-=⨯ 力F 的力臂
10.3m l AO ==
由杠杆平衡条件1122Fl F l =得
0.3m 120N 1.1m F ⨯=⨯
解得
440N F =
故需在A 端施加竖直向下的力为440N 。

4、（2019安徽）如图所示，一轻杆AB 悬于O 点,其左端挂一重物，右端施加一个与水平方向成30°的力F ,此时轻杆水平平衡．若重物质量m =3kg,BO =3AO ，g 取10N/kg.则力F 的大小为__N.
【答案】20 【解析】
【详解】轻杆AB 在力F 的作用下保持水平平衡，先在图上作出F 的力臂OC ，如下图：
，根据直角三角形的性质可知：1
2
OC OB =
，又因为BO =3AO ，所以OC=1.5AO ；重物质量m =3kg ，则3kg 10N /kg 30N G mg ==⨯=，杠杆此时满足
G AO F OC ⨯=⨯，则30N
20N 1.5
G OA F OC ⨯=
==． 5、(2018安徽） 图a 所示为前臂平伸用手掌拖住铅球时的情形。

我们可将图a 简化成如图b 所示的杠杆。

不计自重。

若铅球质量m=3kg ，OA=0.03m ，OB=0.30m ，求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F 1大小（g 取10N/kg ）。

【答案】300N
【解析】分析：肱二头肌对前臂产生的拉力F 1为动力，3kg 铅球的重力即为阻力F 2，利用杠杆的平衡条件求肱二头肌的收缩力。

解答：由图可知，支点是O 点，肱二头肌对前臂产生的拉力F 1为动力，3kg 铅球的重力即为阻力F 2，则阻力：，由图知，L 1=OA=0.03m ，L 2=OB=0.30m ，根据杠杆的平
衡条件：
，即：
，解得F 1=300N 。

答：肱二头肌对前臂产生的拉力F 1为300N 。

【点睛】本题考查了根据杠杆的平衡条件求出力的大小，是一道基础题。

6、（2017安徽）如图所示，当水平拉力F=50N 时，恰好可以使物体A 沿水平地面向右做匀速直线运动。

已知物体重为200N ，所受地面的摩擦力约为80N,假如在5s 时间内，物体水平移动了0.6m ，不计绳和滑轮的自重，则在此过程中
A.拉力F 做功为30J
B.物体重力做功为120J
C.拉力F做功的功率为12W
D.该装置的机械效率约为60%
【答案】C
【解析】
考点：功的计算机械效率功率的计算@网
【2021年安徽各县区模拟冲刺】
一、单选题
1．（2021·安徽淮南市·九年级二模）如图所示，用滑轮组提升重750N的物体，使它在10s内匀速上升1m。

已知用的拉力F为400N。

则在提升重物的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（g ＝10N/kg）（）
A．动滑轮的质量为5kg B．拉力在这10s内做的有用功为800J
C．拉力做功的功率为75W D．滑轮组的机械效率是62.5%
【答案】A
【解析】A．绳子的有效段数为n＝2，不计绳重和摩擦，动滑轮的重力
G动＝2F﹣G＝2×400N﹣750N＝50N
动滑轮的质量
m＝
50N
10N/kg
G
g
=
动＝5kg
A正确；
B．用滑轮组提升重750N的物体，使它在10s内匀速上升1m，拉力在这10s内做的有用功
W有＝Gh＝750N×1m＝750J
B错误；
C．绳子移动的距离为
s＝2h＝2×1m＝2m
拉力在这10s内做的总功
W总＝Fs＝400N×2m＝800J
拉力F的功率
P＝
800J
10s
W
t
=
总＝80W
故C错误；
D．滑轮组的机械效率为
η＝
750J
=
800J
W
W
有
总
×100%＝93.75%
D错误。

故选A。

2．（2021·安徽安庆市·九年级一模）如图所示，轻质杠杆AB绕O点转动，某同学在杠杆的左端挂一重为G的物块，在A端施加一个始终竖直向下的力F，将重物慢慢提升到一定高度，使杠杆处于图示的位置静止。

下列说法错误的是（）
A．此时杠杆是平衡的
B．此时该杠杆是省力杠杆
C．此时G×OB≠F×OA
D ．要使A 端的力最小，则F 的方向应垂直OA 向下 【答案】C
【解析】A ．杠杆处于图示的位置静止，此时杠杆是平衡的，故A 正确，不符合题意； B ．如下图所示，此时该杠杆的动力臂大于阻力臂，故此时是省力杠杆
故B 正确，不符合题意；
C ．此时杠杆平衡，由杠杆平衡条件得G ×l 1=F ×l 2，由两个直角三角形相似得
12l OB
l OA
所以此时
G ×OB =F ×OA
故C 错误，符合题意；
D ．要使A 端的力最小，需要动力臂最长，即动力臂为OA 时，动力最小，则F 的方向应垂直OA 向下，故D 正确，不符合题意。

故选C 。

二、填空题
3．（2021·合肥市第四十五中学九年级三模）如图所示，斜面长为s =2m ，高为h =1m 。

装卸工人用沿斜面向上的拉力F 将重100N 的货物从斜面底端匀速拉到顶端，不计空气阻力，斜面的机械效率为80%，货物在运动过程中受到斜面的摩擦力为______N 。

【答案】12.5
【解析】斜面的机械效率为80%，在斜面上拉动物体时，有用功为
100N 1m 100J W Gh ==⨯=有
总功为
100J
125J 80%
W W η
=
=
=有
总 克服摩擦力做功为额外功，额外功为
125J 100J 25J W W W =-=-=额总有
摩擦力为
25J
12.5N 2m
W f s
=
=
=额 4．（2021·合肥市第四十五中学九年级三模）我们使用开瓶器开汽水瓶时（图a ），可以简化成如图b 这样的杠杆，O 为支点。

若动力F 1和阻力F 2，都与杠杆垂直，且AB ：BO =3：1，F 2=30N ，则F 1=___________N 。

【答案】7.5
【解析】如图b 可知OA 是动力臂，OB 是阻力臂，AB ：BO =3：1，则OA ：OB =4：1，根据杠杆平衡条件
F 1×OA = F 2×OB F 1=
211
30N=7.5N 44
F =⨯ 则F 1=7.5N 。

5．（2021·安徽合肥市·九年级一模）一轻质不等臂杠杆AOB 的左右两端分别吊着一体积不同的实心铝块，此时杠杆在水平位置平衡。

现将铝块同时浸没在水中，如图所示。

已知ρ水=1.0×
103kg/m 3，ρ铝
=2.7×103kg/m 3，则杠杆会___________（选填A 端下降、仍然平衡或A 端上升）。

【答案】仍然平衡
【解析】轻质不等臂杠杆AOB 的左右两端分别吊着一体积不同的实心铝块，此时杠杆在水平位置平衡，由图可知
OA OB ＞
根据杠杆平衡条件可知
A B G OA O G B ⨯=⨯
即
A B V g OA V g OB ρρ⨯=⨯铝铝
所以
A B V g OA V g OB ⨯=⨯ ①
现将铝块同时浸没在水中，则杠杆左右两端分别为
(-)A G F OA ⨯浮
(-)B G F OB '⨯浮
即
()(-)-A A A V g V g OA V g OA ρρρρ⨯=⨯铝水铝水 ()(-)-B B B V g V g OB V g OB ρρρρ⨯=⨯铝水铝水
由①式子可得
(-)A G F OA ⨯浮=(-)B G F OB '⨯浮
所以杠杆任然平衡。

6．（2021·安徽合肥市·九年级二模）如图所示，斜面长10m s =，高4m h =。

现用沿斜面方向的推
力F ，将一个重为150N 的物体由斜面底端A 匀速推到顶端B ，斜面的机械效率为75%，则推力F 的大小为________N 。

【答案】80
【解析】推力做的有用功为
150N 4m 600J W Gh ==⨯=有用
斜面的机械效率为75%，则总功为
600J
800J 75%
W W η
=
=
=有用
总 则推力的大小为
800J
8010m
N W F s =
==总 7．（2021·安徽铜陵市·九年级期末）如图所示，物体A 在水平拉力F 的作用下，沿水平面以0.4m/s 的速度作匀速直线运动，弹簧测力计的示数为5N ，不计滑轮、绳子、弹簧测力计的重力，忽略绳子与滑轮间的摩擦。

若物体A 匀速运动2s ，拉力F 做功为______J 。

【答案】8
【解析】物体A 运动2s ，则物体A 运动的距离为
=0.4m/s 2s=0.8m s vt =⨯
拉力F 运动的距离
2=20.8m=1.6m s s =⨯绳物
拉力F 做功为
=5N 1.6m=8J W Fs =⨯
则拉力F 做的功为8J 。

8．（2021·安徽铜陵市·九年级期末）如图所示，小华用8N 的力把重10N 的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，斜面高h 与斜面长s 之比为3∶5，则该斜面的机械效率为________，物体受到的摩擦力为
________N 。

【答案】75% 2N
【解析】[1斜面的机械效率 10N 3==75%8N 5
W Gh W Fs η==⨯有总 [2]斜面高h 与斜面长s 之比为3∶5，设斜面的高度是3l ，斜面的长度是5l ，有用功
W 有=Gh =10N×3l =30N·l
总功
W 总=Fs =8N×5l =40N·l
额外功
W 额= W 总- W 有=40N·l -30N·l =10N·l
摩擦力
10N?2N 5W l f s l
===额
9．（2021·安徽合肥市·九年级二模）如图所示，斜面长4m ，高1m ，工人用沿斜面向上的推力将一个重为700N 的箱子沿斜面匀速推到车上，斜面的机械效率为70%，沿斜面对箱子所施加的推力做功______J 。

【答案】1000
【解析】将箱子沿斜面推到车上所做的有用功
700N 1m=700J W Gh ==⨯有
由W W η=有总
得，推力所做的功
700J =1000J 70%W W η==有总 10．（2021·安徽合肥市·九年级二模）如图甲所示，是文具用品燕尾夹，乙图是它的侧面图，已知BC =2AB 。

使用时，用力摁住C 点即可打开夹子，当弹簧片夹体作用于尾柄弹簧钢丝卡ABC 的阻力大小为30N ，且阻力所在作用线与尾柄弹簧钢丝卡ABC 垂直，那么人手在C 端点所施加最小的力为___________N 。

【答案】15
【解析】由题意可知，B 是支点，阻力的力臂为AB 的长度，当动力的力臂等于BC 时动力最小，由杠杆的平衡条件得最小的力为
221130N 1=15N 2
F l F l ⨯== 11．（2021·安徽淮南市·九年级二模）如图所示，轻质杠杆OA 可绕O 点转动，物体
G 与地面接触面
积为100cm 2，AB =2OB ，在A 端施加与杆垂直的拉力F 为30N 时，物体G 对水平地面的压强为1000Pa ，
则物体G 的重力为______N 。

【答案】①100
【解析】由杠杆的平衡条件可得
B F OA F OB ⋅=⋅
则B 点绳子的拉力
2330N 90N B OA AB OB OB OB F F F F OB OB OB
++=
===⨯= 由 F p S =
可得，物体G 对水平地面的压力为
F 压=pS =1000Pa×100×10﹣4m 2=10N
因物体G 对地面的压力等于自身的重力减去上方绳子的拉力，即
F 压=
G 物﹣F B
所以，物体G 的重力
G 物=F 压+F B =10N+90N=100N
12．（2021·合肥实验学校九年级二模）如图所示，用平行于斜面的拉力F ，将重为 8N 的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端，斜面的机械效率为80%，则该物体所受摩擦力为______N 。

【答案】1
【解析】拉力所做的有用功
=8N?0.2m=1.6J W Gh =有
拉力所做的额外功
0.4m W fs f ==⨯额
拉力所做的总功
=1.6J+0.4m W W W f =+⨯有额
斜面的机械效率 0000001.6J 100=100801.6J+0.4m
W W f η=
⨯⨯=⨯有总 解得 1N f =
13．（2021·合肥实验学校九年级二模）如图所示，A 、B 、C 三点将质量不均匀、长度为L 的木杆四等分。

在A 点用 1500N 的力或B 点用2500N 的力（均为竖直向上）均可将木杆一端抬起，则木杆重心到C 点的距离为______。

【答案】8L 【解析】设木杆重心到离C 点的距离为L 1。

在A 点用 1500N 的力将木杆一端抬起，木杆将绕右端点被抬起，由杠杆平衡条件得
1311500N 44L G L L ⎛⎫⨯=⨯+ ⎪⎝⎭
在B 点用2500N 的力将木杆一端抬起，木杆将绕左端点被抬起，由杠杆平衡条件得
1312500N 42L G L L ⎛⎫⨯=⨯+ ⎪⎝⎭
解得
18
L L = 14．（2021·安徽安庆市·九年级一模）如图，工人站在水平地面上，用竖直向下的拉力通过滑轮组将一个物体匀速提升，物体的重力为600N ，滑轮组的机械效率为75%，则在拉动物体的过程中，工人所用的力为
___________N 。

【答案】400
【解析】滑轮组的动滑轮绕2段绳，根据滑轮组机械效率计算公式
100%100%100%22W Gh Gh G W Fs F h F
η=⨯=⨯=⨯=⨯有总 可得
6600N 400N 2275%
F η===⨯ 15．（2021·安徽合肥市·九年级一模）如图所示，用F =50N 的力通过滑轮组水平拉重为100N 的物体，使其向左匀速运动，已知物体受到水平地面的摩擦力为80N ，该滑轮组的机械效率为______（忽略绳子和动滑轮的重力）。

【答案】80%
【解析】由图可知，绳子股数n =2，绳子自由端移动的距离
2s ns s ==绳
滑轮组水平放置，克服摩擦力做的功为有用功，滑轮组的机械效率 80N 100%=100%=100%100%80%2250N
W fs f W Fs F η=⨯⨯⨯=⨯=⨯有用绳总 16．（2021·安徽合肥市·九年级一模）如图所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杆，他的重心在A 点，重力为600N ，那么他将身体撑起保持静止时，双手对地面的压力为___________N 。

【答案】360
【解析】根据图示可知，该同学将身体撑起保持静止时，O 为支点，动力臂
L 1=0.9m+0.6m=1.5m
阻力臂L 2=0.9m ，由杠杆平衡条件可知
F 1×1.5m=600N×0.9m
解得F 1=360N ，因力的作用是相互的，所以双手对地面的压力为360N 。

三、实验题
17．（2021·合肥实验学校九年级二模）在探究“杠杆的平衡条件”实验中：
（1）小华同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在上图甲所示的位置，此时杠杆处于______（选填“平衡”或“不平衡”）状态；
（2）如图乙，实验前小华把质量分布均匀的杠杆中点O 作为支点，其目的是______。

将杠杆调至如
图丙所示的水平位置平衡，这样操作的目的是______。

（3）某同学采用如图丁所示装置进行实验，发现总是无法得到课本上所给出的平衡条件，原因是_______________。

【答案】平衡消除杠杆自重对实验的影响便于测量力臂杠杆自重对实验的影响
【解析】（1）[1]图中杠杆处于静止状态，是平衡状态。

（2）[2]取质量分布均匀的杠杆中点O作为支点，杠杆两边的质量分布相同，可以消除杠杆自身重力对实验的影响。

[3]杠杆在水平位置平衡，力臂落在杠杆上，便于力臂的测量。

（3）[4]图丁中，支点在杠杆的右端，应该杠杆自身重力对实验的影响。

实验只把钩码对杠杆的拉力当作阻力，弹簧测力计对杠杆的拉力当作动力会使实验结果出现偏差。

18．（2021·安徽合肥市·九年级一模）小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。

他的实验思路是改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系。

已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为0~5N，杠杆上每一格长10cm。

（1）为便于测量力臂，弹簧测力计沿竖直方向向下拉杠杆，并使杠杆在___________位置平衡。

（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则F1=___________N。

实验次数阻力F2/N 阻力臂l2/cm 动力臂l1/cm 动力F1/N
1 4 33 30
2 4 18 30 2.4
（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l 2时，l 2应不超过___________cm 。

【答案】水平 4.4 37.5
【解析】（1）[1]力臂是支点到力的作用线的垂直距离，当弹簧测力计拉力方向竖直向下时，这样为了便于从杠杆上直接读出力譬，需要拉力作用点到支点的距离就是其力臂，则杠杆应在水平位置保持平衡。

（2）[2]图中弹簧测力计的分度值是0.1N ，指针指在4N 下面第4个小格上，因此弹簧测力计读数为
4N+0.1N ⨯4=4.4N
（3）[3]当F 2=4N ，动力臂l 1=30cm ，不变时，弹簧测力计的最大拉力为5N ，根据杠杆平衡条件可得在改变阻力臂l 2时，l 2应不超过的数值
25N 30cm 4N l ⨯=⨯
解得：l 2=37.5cm
四、计算题
19．（2021·安徽合肥市·九年级一模）我国99A 主战坦克的质量达5×
104kg ，发动机的最大功率是1.1×106W ，某次执行任务时，该坦克在平直公路上以最大功率匀速行驶3000m 用时300s ，已知柴油
的热值q =4×
107J/kg ，求： （1）这段时间坦克的速度是多少？
（2）行驶过程中坦克受到的摩擦力是多少？
（3）在上述行驶过程中共消耗25kg 柴油，则发动机的效率是多少？
【答案】（1）10m /s ；（2）51.110N ⨯；（3）33%
【解析】（1）这段时间坦克的速度是
3000m 10m /s 300s S v t =
== （2）由W P Fv t
==可得，行驶过程中发动机的牵引力 651.110W 1.110N 10m /s
P F v ⨯===⨯ 坦克匀速行驶，所以
（3）发动机做的有用功
681.110W 300s 3.310J W Pt ==⨯⨯=⨯
汽油完全燃烧释放的热量为
7925kg 4.010J /kg 110J Q mq ==⨯⨯=⨯
行驶过程中共消耗25kg 柴油，则发动机的效率是
893.310J 100%33%110J
W Q η⨯==⨯=⨯ 答：（1）这段时间坦克的速度是10m /s ；
（2）行驶过程中坦克受到的摩擦力是51.110N ⨯；
（3）行驶过程中共消耗25kg 柴油，则发动机的效率是33%。

20．（2021·安徽合肥市·九年级一模）如图所示，轻质杠杆的A 端挂质量是50kg ，边长是20cm 的正方体重物，在B 点施加力的作用使重物对水平地面的压强为9000Pa 。

已知OA ∶OB =3∶1，求： （1）当杠杆在水平位置平衡时，则重物对地面的压力是多大？
（2）此时B 点的拉力是多大？
【答案】（1）360N ；（2）420N
【解析】（1）重物与地面的接触面积
20.2m?0.2m=0.04m S =
重物对地面的压力
29000Pa?0.04m =360N F pS ==
（2）重物的重力
50kg?10N /kg =500N G mg ==
地面对重物的支持力
支A 点的绳子对重物的拉力
500N-360N=140N A F G F =-=支
由杠杆平衡条件
1122Fl F l =
得
A B F OA F OB ⨯=⨯
所以此时B 点的拉力
140N?3=420N B FA OA OB F OB OB
⨯== 答：（1）当杠杆在水平位置平衡时，则重物对地面的压力是360N ； （2）此时B 点的拉力是420N 。