山东省各地市2022年中考物理真题分项汇编-14简单机械与机械效率（填空题、作图题、计算题）
一、填空题
1．（2022·山东淄博·统考中考真题）工人用如图所示的滑轮组来提升货物，已知货物重400N，每个滑轮重50N，若物体在10s内被提升了6m，不计绳重和摩擦，则拉力F是___________N，绳自由端移动的距离是 ___________m，物体上升的速度是___________m/s，滑轮组的机械效率是___________（精确到1%）。
2．（2022·山东烟台·统考中考真题）如图所示，用动滑轮将重为160N的物体在5s内匀速提升1m，所用拉力F为100N，在此过程中，拉力F做的功为______J，拉力做功的功率为______W，动滑轮的机械效率为______。
3．（2022·山东菏泽·统考中考真题）自行车是我们常用的交通工具，在下面列举的自行车结构或设计采取的措施中，属于杠杆的是______，属于减小摩擦的是______。（选填前面的序号）
①轮盘和飞轮组成的系统，②刹车把手和刹车装置组成的系统，③车胎上有凸凹不平的花纹，④转轴上安装有轴承。
4．（2022·山东聊城·统考中考真题）如图所示，工人用200N的拉力将重为300N的物体匀速提升一定高度，不计绳重和摩擦。动滑轮的机械效率是______，如果用该动滑轮提升重为400N的物体，动滑轮的机械效率______（选填“变大”“不变”或“变小”）。
5．（2022·山东枣庄·统考中考真题）如图所示是生活中常见的杆秤。称量时杆秤在水平位置平衡，被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05m、0.2m，秤砣的质量为0.1kg，秤杆的质量忽略不计，则被测物体的质量为______kg。若秤砣有缺损，则杆秤所测物体的质量会______（选“偏大”或“偏小”）。
6．（2022·山东济宁·统考中考真题）某建筑工人用大小为400N的拉力，通过滑轮匀速提升重为360N的货物（如图所示），此滑轮是 ________滑轮，机械效率η=________。
二、作图题
7．（2022·山东东营·统考中考真题）如图所示，工人用撬棒撬起石块的情景，O是支点，请画出动力F的力臂l。
8．（2022·山东枣庄·统考中考真题）如图所示，若利用滑轮组向下拉绳将重物提升，请画出滑轮组绕绳方法。
9．（2022·山东济宁·统考中考真题）中国古代人民为了抵御入侵，常在城池周围建造护城河，通过吊桥升降控制人员进出。如图是吊桥被拉起时的模型图，请在图中画出拉力F的力臂。
三、计算题
10．（2022·山东日照·统考中考真题）某疫情仓储基地为方便抗疫物资的存储、计件、配送，将可打包的物资打包为质量分布均匀的立方体包裹。现将口罩打包成边长为的立方体后，其质量为。g取。
（1）求口罩打包后的密度；
（2）仓储基地利用叉车运送物资（如图甲），叉车拾升物资的主要装置由两个叉手和升降架等组成，如图乙所示，叉手为弯成的金属板，水平部分承载物资，竖直部分链接在升降架上，其简化示意图如图丙所示，当在叉手的水平部分放上物资时，将叉手看成是一个以O点为支点的杠杆，升降架对杠杆上A点的作用力沿水平方向。已知每个叉手的水平部分长、宽，两叉手间距，运送物资时，使物资紧靠OA放置，并使其重力的作用线通过两叉手的中间。
①当叉车不动，叉手匀速竖直向上运送1包口罩时，求该包口罩对叉手的压强。
②若将可打包的物资均打包成质量相同、边长不超过的立方体包裹，请分析物资的密度是否会影响升降架对A点作用力的大小？
11．（2022·山东威海·统考中考真题）为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。，每个沙袋重，每个滑轮重。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）
（1）若A点受到竖直向下的拉力为，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？
（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为的花架匀速提升。求：
①滑轮组的机械效率。
②滑轮组对绳的拉力。
12．（2022·山东潍坊·统考中考真题）某小区工作人员用图示的无人机给居住在高楼层的居民运送物资。该无人机由锂电池供电，工作时电动机带动旋翼转动，旋翼对下方空气施力的同时获得升力，其有关参数如表格所示。某次运载过程中，无人机和货物总重，以最大上升速度匀速竖直上升，观察地面控制装置，显示无人机电量由100%降至98%。若定义无人机竖直运输效能值为升力所做功与电池消耗电能之比，用字母表示。求本次运送过程中：
最大上升速度
最大上升速度时空气阻力
电池额定电压
电池容量
（1）所用时间；
（2）升力所做的功；
（3）竖直运输效能值。
13．（2022·山东潍坊·统考中考真题）图甲是某卫生间马桶水箱的进水调节装置，图乙为其结构示意图，浮臂AB可视为绕点转动的杠杆，，，A端通过细连接杆AC与柱状浮筒连接，浮筒质量为，端通过细连接杆BD与圆饼状止水阀连接，止水阀上下表面积与进水管口面积均为。当水箱中无水或水量较少时，止水阀打开，水从进水管流进水箱。水位达到一定高度时，浮筒推动杠杆，使止水阀刚好堵住进水管，停止进水，此时AB处于水平位置，连接杆竖直，大气压强，进水管中水压。除浮筒外其它装置所受重力不计，忽略所有摩擦，g取，水的密度。刚停止进水时，求：
（1）浮筒所受重力；
（2）进水管中的水对止水阀的压力；
（3）连接杆BD对止水阀的压力；
（4）浮筒排开水的体积。
参考答案：
1． 225 12 0.6 89%
【详解】[1]由图可知，n=2，不计绳重和摩擦，作用在绳自由端的拉力
[2]绳子自由端移动的距离
[3]重物的速度
[4]滑轮组的机械效率
2． 200 40 80%
【详解】[1]由题意可知，拉力F做功
[2]拉力F做功的功率为
[3]提升该物体时，动滑轮的机械效率为
3． ② ④
【详解】[1][2]①轮盘和飞轮组成的系统，属于轮轴；②刹车把手和刹车装置组成的系统，刹车把手处绕一固定点旋转相当于一个杠杆，刹车装置是通过增大压力来增大摩擦力的；③车胎上有凸凹不平的花纹，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的；④转轴上安装有轴承，是通过用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力的。综上可知，属于杠杆的是②，属于减小摩擦力的是④。
4． 75% 变大
【详解】[1]由图知，使用动滑轮时，绳子承重段数n=2，动滑轮的机械效率
即动滑轮的机械效率是75%。
[2]不计绳重和摩擦，用该动滑轮提升重为400N的物体，由W有用=Gh可知，G变大，有用功变大，动滑轮重力不变，则额外功不变，据可知，有用功在总功中所占的比例变大，则机械效率变大。
5． 0.4 偏大
【详解】[1]如图所示：
由杠杆平衡条件得到
m1g×OA=m2g×OB
[2]若秤砣有缺损，m2减小，而G1×OA不变，所以OB要变大，杆秤所示的质量值要偏大。
6． 定 90%
【详解】[1]由图可知，滑轮的轴固定不动，为定滑轮。
[2]使用定滑轮不省距离、也不费距离，则h=s，机械效率为
7．
【详解】过支点O作动力F的作用线的垂线，即动力F的力臂l，如图所示：
8．
【详解】向下拉绳将重物提升，从绳子自由端向上绕起，先绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮，最后系在定滑轮下面的挂钩上，如图所示：
9．
【详解】由题知，杠杆的支点在O处，从支点向力的作用线引垂线，力到垂足的距离就是动力臂，如图所示：
10．（1）；（2），会
【详解】解：（1）口罩打包后的密度
（2）①每个叉手的水平部分接触面积为
该包口罩对叉手的压强
②设物资的密度为，则物资的重力为
根据杠杆平衡原理可知，升降架对A点作用力的大小
物资的密度会影响升降架对A点作用力的大小。
答：（1）口罩打包后的密度为；
（2）①包口罩对叉手的压强为，
②物资的密度会影响升降架对A点作用力的大小。
11．（1）2个；（2）①94%；②624N
【详解】解：（1）木棒始终水平平衡且不计木棒重力，由公式FAl1=FBl2可知，木棒B端受到的压力为
沙袋个数
所以至少需要2个沙袋。
①竖直匀速提升物体，绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽略不计，有用功为
W有=G物h=376N×5m=1880J
额外功为
W额=G动h=24N×5m=120J
总功为
W总=W有+W额=1880J+120J=2000J
滑轮组的机械效率为
②因为竖直匀速提升，所以受力平衡，绳的重力及滑轮与轴的摩擦均忽略不计，人的拉力为
滑轮组对绳AC的拉力
FA=3F拉+G定=3×200N+24N=624N
答：（1）若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置2个沙袋；
（2）①滑轮组的机械效率为94%；
②滑轮组对绳AC的拉力为624N。
12．（1）20s；（2）4320J；（3）50%
【详解】解：（1）由得，所用时间
（2）匀速时，竖直向上的力等于竖直向下的力，所以无人机升力
无人机升力做功
（3）无人机消耗电能
竖直运输效能值
答：（1）所用时间20s；
（2）升力所做的功4320J；
（3）竖直运输效能值50%。
13．（1）0.5N；（2）12N；（3）10N；（4）2.5×10-4m3
【详解】解：（1）根据重力的计算公式可得，浮筒所受重力为
（2）由
可知，进水管中的水对止水阀的压力为
（3）根据压强的计算公式可得，止水阀上表面所受大气压力为
对止水阀进行受力分析，如图所示
则有
（4）浮臂平衡时，由杠杆平衡条件有
则
对浮筒进行受力分析如图所示
则有
根据阿基米德定律的计算公式可得，浮筒排开水的体积为
答：（1）浮筒所受重力为0.5N；
（2）进水管中的水对止水阀的压力为12N；
（3）连接杆BD对止水阀的压力为10N；
（4）浮筒排开水的体积为。
试卷第1页，共3页
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