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2025版物理中考专题
第12课时　简单机械
知能优化训练
中考回顾
1.(多选)(2024·四川成都中考)小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究,实验过程如下:先测得定滑轮的重力为0.2 N,动滑轮的重力为0.25 N,再使用组装好的滑轮组在10 s内将质量为100 g的钩码竖直匀速提升20 cm,此过程中弹簧测力计的示数为0.5 N。g取10 N/kg,下列说法正确的是(　　)
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03 W
B.滑轮组的机械效率为80%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05 J
D.若增大提升钩码的质量,滑轮组的机械效率不变
2.(2023·四川遂宁中考)用如图所示的四种简单机械将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　
3.(2023·云南中考)如图甲所示,用拉力F竖直向上匀速提升重720 N的货物,货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80 N,不计绳重和轴摩擦,则(　　)
A.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
B.拉力F为800 N
C.拉力F的功率为360 W
D.动滑轮的机械效率为90%
4.(2023·天津中考)图甲是我国古代汲水装置——桔槔,图乙是它水平静止时的简化模型,该装置是　　　　(填简单机械名称)。此时配重物重力为G1,水桶与水的总重力为G2,l1∶l2=2∶1,若不计杆重,则G1∶G2=　　　　。
5.(2022·四川德阳中考)如图所示,有一斜面长l=4 m,高h=2.5 m。小刘同学用平行于斜面向上F=150 N的拉力,将200 N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么小刘同学对物体做的总功为　　　 J;物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为　　　　　 N。
6.(2023·湖南岳阳中考)锅炉上的安全阀门示意图如图所示。请画出物体A的重力示意图及F的力臂l。
7.(2024·湖南中考)小明和小洁一起做探究杠杆的平衡条件的实验,实验室提供了如图所示的杠杆(支点为O)、支架、10个钩码(每个重0.5 N)。
(1)如图甲所示,实验开始前,应向　　　　端调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;挂上钩码后,每次都要让杠杆在水平位置平衡,这样做是为了便于直接读取　　　　 　。
(2)小明取2个钩码,挂在支点左侧某处,再取4个钩码挂在支点的　　　　侧进行实验,使杠杆在水平位置平衡后,记录数据。
(3)完成三次实验后分析数据,他们得出了杠杆的平衡条件。如表所示,表中主要呈现了第3次实验数据。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 … … … …
2 … … … …
3 2.5 20.0 2.0 25.0
小明在第3次实验的基础上,在支点左侧20.0 cm处继续加钩码直到F1为3.5 N,如图乙所示,但发现此时用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成F1为3.5 N的第4次实验,她应该通过　　　　 　,使杠杆再次在水平位置平衡(请结合具体数据进行说明,可保留一位小数)。
模拟预测
1.小梦在做探究杠杆平衡条件的实验时,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示。他这样做的最终目的是(　　)
A.便于直接读出拉力的大小 B.便于提供不同方向的拉力
C.便于正确认识力臂 D.便于测量力臂的大小
2.吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图如图所示。利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是(　　)
A.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小不变
B.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变小
C.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变大
D.吊臂是一个省力杠杆
3.身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900 N的重物。已知扁担长为1.8 m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离 lOA=0.8 m,如图所示。则(　　)
A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400 N
B.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4∶9
C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9∶5
D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600 N
4.如图所示,用下列装置提升同一重物。若不计滑轮自重、绳重及轴摩擦,则最省力的是(　　)
5.如图所示,用20 N的力F拉着重为100 N的物体,使其沿水平面以2 m/s的速度匀速运动了5 s,若每个滑轮重10 N,忽略绳重和滑轮轴的摩擦,则下列说法正确的是(　　)
A.拉力F做的功为200 J
B.拉力F的功率为120 W
C.滑轮组对物体做的有用功为400 J
D.滑轮组对物体所做有用功的功率为60 W
6.如图所示,有一斜面长为l、高为h,现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为Ff,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是(　　)
A.η= B.η=
C.η= D.η=
7.用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与轴摩擦),则(　　)
A.η甲=η乙,W甲=W乙
B.η甲>η乙,W甲>W乙
C.η甲<η乙,W甲D.η甲>η乙,W甲8.在右图装置中,动滑轮重3 N,用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端,1 s内将重为27 N的物体提高0.2 m,如果不计绳重及轴摩擦,则下列计算结果正确的是(　　)
A.绳子自由端移动的速度为0.2 m/s
B.滑轮组的机械效率为90%
C.提升物体所做的有用功为6 J
D.弹簧测力计的示数为9 N
9.如图所示,古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。使用定滑轮可以　　　　　　　　(选填“省力”“省距离”或“改变动力的方向”);吊桥可以看作杠杆,绳子对它的拉力是动力,吊桥的重力是阻力。在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
10.小雪用三个相同的滑轮组成如图所示的滑轮组,将重为120 N的物体匀速提高了4 m。若机械效率为80%,不计绳重及滑轮与轴的摩擦,则每个滑轮重为　　　N。
11.在右图中,画出杠杆平衡时施加在杠杆上的最小动力F1的作用点和方向,并画出挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂l2。
12.如图所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上。动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂l。
13.右图是探究杠杆的平衡条件的实验装置。
(1)实验过程中应将杠杆调节到水平位置平衡,这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响和　　　　　　　　　　　　　;如果杠杆的右端向下倾斜,平衡螺母应向　　　　(选填“左”或“右”)端调节。
(2)在杠杆的左边A处挂2个相同的钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右端B处挂　　　　　个相同的钩码。
(3)在(2)杠杆平衡的基础上,将A、B两处的钩码同时减去1个,那么杠杆　　　　　(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。
(4)去掉B处的钩码用弹簧测力计在C处由竖直向上拉动改为逐渐倾斜时,为使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计示数将　　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
14.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图所示。
实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
(1)实验中应沿竖直方向　　　　拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用　　　　(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率　　　　(选填“越高”“不变”或“越低”)。
(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离 s=　　　　 m,机械效率η=　　　　。
(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论:使用同一滑轮组,　 。
15.探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置如图所示。
(1)实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个,砝码若干,为了完成实验,还需要的测量工具是　　　　　　。
(2)实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码,改变物块的重力,用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动。实验的部分数据如下表:
实验 次数 接触面粗 糙程度 物块重 G/N 物块上 升的高 度h/m 沿斜面 的拉力 F/N 物块移 动的距 离l/m 机械 效率
1 较粗糙 (木块— 木板) 2.0 0.25 1.2 0.80 52%
2 同上 2.0 0.35 1.4 0.80 63%
3 同上 5.0 0.35 3.5 0.80 63%
4 较光滑 (铁块— 木板) 5.0 0.35 3.1 0.80
①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　的关系。
②在第四次实验中,斜面的机械效率为　　　　　。
16.如图所示,滑轮组在向上的拉力F作用下,将重为120 N的物体匀速提起,在10 s内物体上移的距离为2 m。
(1)求物体上升的速度。
(2)求有用功。
(3)若拉力F为50 N,则滑轮组提升该重物时的机械效率是多少
17.利用电子秤显示压力大小反映水箱水位变化的装置示意图如图所示。该装置由滑轮C,长方体物块A、B以及杠杆DE组成。物块A通过细绳与滑轮C相连,物块B放在
电子秤上并通过细绳与杠杆相连,杠杆可以绕支点O转动并始终在水平位置平衡,且DO∶OE=1∶2。已知物块A的密度为1.5×103 kg/m3,底面积为0.04 m2,高为1 m,物块A的上表面与水箱顶部相平,物块B的重力为 150 N。滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦以及滑轮、杠杆和绳的自重均忽略不计(g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3)。
(1)当水箱装满水时,物块A的下表面受到水的压强是多大 此时物块A所受的拉力是多大
(2)从水箱装满水到水位下降1 m,电子秤所显示的压力示数变化范围是多少
第12课时　简单机械
知能优化训练
中考回顾
1.(多选)(2024·四川成都中考)小成在实验室组装如图所示的滑轮组进行实验探究,实验过程如下:先测得定滑轮的重力为0.2 N,动滑轮的重力为0.25 N,再使用组装好的滑轮组在10 s内将质量为100 g的钩码竖直匀速提升20 cm,此过程中弹簧测力计的示数为0.5 N。g取10 N/kg,下列说法正确的是(　　)
A.弹簧测力计对细绳拉力的功率为0.03 W
B.滑轮组的机械效率为80%
C.克服绳重和摩擦做的额外功为0.05 J
D.若增大提升钩码的质量,滑轮组的机械效率不变
答案:AC
2.(2023·四川遂宁中考)用如图所示的四种简单机械将同一重物从低处匀速提升到高处,在不计机械自重及摩擦的情况下,最省力的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　
答案:B
解析:不计机械自重及摩擦的情况下,A图中,动滑轮可以省一半力,F=G。B图中,根据斜面的长度和高度可知Fl=Gh,F=G=0.4G。C图中,此时杠杆的阻力臂是l,动力臂是l,所以F=G。D图中,使用定滑轮不省力,即F=G。综上可知,最省力的是B图中的斜面,选项B符合题意。
3.(2023·云南中考)如图甲所示,用拉力F竖直向上匀速提升重720 N的货物,货物移动的距离与时间的关系如图乙所示。动滑轮重80 N,不计绳重和轴摩擦,则(　　)
A.绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
B.拉力F为800 N
C.拉力F的功率为360 W
D.动滑轮的机械效率为90%
答案:D
解析:由题图乙可知,货物上升的速度v物==0.5 m/s,滑轮为动滑轮,绳子自由端移动的速度v=2v物=2×0.5 m/s=1 m/s,选项A错误。不计绳重和摩擦,拉力F=(G+G动)=×(720 N+80 N)=400 N,选项B错误。拉力F的功率P=Fv=400 N×1 m/s=400 W,选项C错误。动滑轮的机械效率η==90%,选项D正确。
4.(2023·天津中考)图甲是我国古代汲水装置——桔槔,图乙是它水平静止时的简化模型,该装置是　　　　(填简单机械名称)。此时配重物重力为G1,水桶与水的总重力为G2,l1∶l2=2∶1,若不计杆重,则G1∶G2=　　　　。
答案:杠杆　1∶2
解析:由题图知,该装置是杠杆。由杠杆平衡条件可得G1·l1=G2·l2,解得。
5.(2022·四川德阳中考)如图所示,有一斜面长l=4 m,高h=2.5 m。小刘同学用平行于斜面向上F=150 N的拉力,将200 N重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么小刘同学对物体做的总功为　　　 J;物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为　　　　　 N。
答案:600　25
6.(2023·湖南岳阳中考)锅炉上的安全阀门示意图如图所示。请画出物体A的重力示意图及F的力臂l。
答案:如图所示
解析:过物体的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并用符号G表示;过O点向F的作用线作垂线,垂线段的长就是该力的力臂。
7.(2024·湖南中考)小明和小洁一起做探究杠杆的平衡条件的实验,实验室提供了如图所示的杠杆(支点为O)、支架、10个钩码(每个重0.5 N)。
(1)如图甲所示,实验开始前,应向　　　　端调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;挂上钩码后,每次都要让杠杆在水平位置平衡,这样做是为了便于直接读取　　　　 　。
(2)小明取2个钩码,挂在支点左侧某处,再取4个钩码挂在支点的　　　　侧进行实验,使杠杆在水平位置平衡后,记录数据。
(3)完成三次实验后分析数据,他们得出了杠杆的平衡条件。如表所示,表中主要呈现了第3次实验数据。
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 … … … …
2 … … … …
3 2.5 20.0 2.0 25.0
小明在第3次实验的基础上,在支点左侧20.0 cm处继续加钩码直到F1为3.5 N,如图乙所示,但发现此时用剩下的3个钩码无法让杠杆再次在水平位置平衡。小洁想利用现有器材帮助小明完成F1为3.5 N的第4次实验,她应该通过　　　　 　,使杠杆再次在水平位置平衡(请结合具体数据进行说明,可保留一位小数)。
答案:(1)右　力臂大小　(2)右　(3)向右移动F1的作用点
说明:当F1为3.5 N时,F2最大为1.5 N,l2最大为25.0 cm,为使杠杆再次在水平位置平衡,应减小l1,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,可得l1=≈10.7 cm,故应将F1向右移动,至少向右移至10.7 cm处。
模拟预测
1.小梦在做探究杠杆平衡条件的实验时,先在杠杆两侧挂钩码进行实验探究,再用弹簧测力计取代一侧的钩码继续探究,如图所示。他这样做的最终目的是(　　)
A.便于直接读出拉力的大小 B.便于提供不同方向的拉力
C.便于正确认识力臂 D.便于测量力臂的大小
答案:C
解析:从支点到力的作用线的距离叫力臂,在杠杆两侧挂钩码,由于重力的方向是竖直向下的,力臂在杠杆上可以直接读出,若一侧用弹簧测力计取代钩码且弹簧测力计倾斜时,拉力不再与杠杆垂直,这样力臂会发生变化,相应变短,根据杠杆的平衡条件,力会相应增大才能使杠杆仍保持平衡,这样做实验可以加深学生对力臂的正确认识。故选C。
2.吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图如图所示。利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转动,伸缩撑杆为圆弧状,伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是(　　)
A.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力大小不变
B.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变小
C.匀速缓慢顶起吊臂的过程中,伸缩撑杆的支持力渐渐变大
D.吊臂是一个省力杠杆
答案:B
解析:如图,画出力臂l1与l2,l13.身高相同的兄弟二人用一根重力不计的均匀扁担抬起一个900 N的重物。已知扁担长为1.8 m,重物悬挂点与哥哥的肩之间的距离 lOA=0.8 m,如图所示。则(　　)
A.以哥哥的肩A为支点,可计算出弟弟承担的压力为400 N
B.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为4∶9
C.以O为支点,可计算出兄弟二人承担的压力之比为9∶5
D.以弟弟的肩B为支点,可计算出哥哥承担的压力为600 N
答案:A
解析:以A为支点,由杠杆平衡条件FB·lAB=G·lAO得FB==400 N,即弟弟承担的压力为400 N,故选项A正确;以O为支点,由杠杆平衡条件FA·lOA=FB·lOB得,故选项B、C错误;以B为支点,由杠杆平衡条件FA·lAB=G·lOB得FA==500 N,即哥哥承担的压力为500 N,故选项D错误。
4.如图所示,用下列装置提升同一重物。若不计滑轮自重、绳重及轴摩擦,则最省力的是(　　)
答案:C
解析:由题图可知,若不计滑轮自重及轴摩擦,F1=G,F2=G,F3=G,F4=G,故正确的选项是C。
5.如图所示,用20 N的力F拉着重为100 N的物体,使其沿水平面以2 m/s的速度匀速运动了5 s,若每个滑轮重10 N,忽略绳重和滑轮轴的摩擦,则下列说法正确的是(　　)
A.拉力F做的功为200 J
B.拉力F的功率为120 W
C.滑轮组对物体做的有用功为400 J
D.滑轮组对物体所做有用功的功率为60 W
答案:D
解析:由v=可得,物体移动的距离s物=vt=2 m/s×5 s=10 m,拉力端移动的距离s=2s物=2×10 m=20 m,拉力F做的功W总=Fs=20 N×20 m=400 J,故A错误;拉力F的功率P==80 W,故B错误;忽略绳重和滑轮轴的摩擦,则额外功W额=G动h=10 N×10 m=100 J,有用功W有用=W总-W额=400 J-100 J=300 J,故C错误;有用功的功率P'==60 W,故D正确。
6.如图所示,有一斜面长为l、高为h,现用力F沿斜面把重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为Ff,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是(　　)
A.η= B.η=
C.η= D.η=
答案:D
解析:斜面的机械效率η=。
7.用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率,W甲、W乙表示拉力所做的功(不计绳重与轴摩擦),则(　　)
A.η甲=η乙,W甲=W乙
B.η甲>η乙,W甲>W乙
C.η甲<η乙,W甲D.η甲>η乙,W甲答案:A
解析:此题中,钩码的重力相同,钩码上升的高度相同,据W有=Gh可知,所做的有用功相同;此时对动滑轮做的功是额外功,不计绳子和轴摩擦,滑轮相同,即额外功相同,即W额是相同的,据W总=W有+W额可知,所以W总是相同的,故拉力做的功相同,即W甲=W乙,机械效率η=,故也是相同的,即η甲=η乙。
8.在右图装置中,动滑轮重3 N,用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端,1 s内将重为27 N的物体提高0.2 m,如果不计绳重及轴摩擦,则下列计算结果正确的是(　　)
A.绳子自由端移动的速度为0.2 m/s
B.滑轮组的机械效率为90%
C.提升物体所做的有用功为6 J
D.弹簧测力计的示数为9 N
答案:B
解析:由题图可知,滑轮组承担物重的绳子股数n=3,1 s内将物体提高0.2 m,则物体升高速度为0.2 m/s,绳子自由端移动的速度v=3v物=3×0.2 m/s=0.6 m/s,故A错;由于不计绳重及轴摩擦,则绳端的拉力F=(G物+G轮)=×(27 N+3 N)=10 N,即弹簧测力计的示数为10 N,故D错;绳子自由端移动距离s=3h=3×0.2 m=0.6 m,拉力F做的总功W总=Fs=10 N×0.6 m=6 J,有用功W有用=Gh=27 N×0.2 m=5.4 J,故C错;滑轮组的机械效率η=×100%=90%,故B正确。
9.如图所示,古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起。使用定滑轮可以　　　　　　　　(选填“省力”“省距离”或“改变动力的方向”);吊桥可以看作杠杆,绳子对它的拉力是动力,吊桥的重力是阻力。在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案:改变动力的方向　变小
解析:(1)图中使用定滑轮的作用是改变动力的方向;(2)吊桥的重心在中点,重力的方向是竖直向下的,在吊起桥的过程中,从支点O到重力的作用线的距离变小,即阻力臂变小。
10.小雪用三个相同的滑轮组成如图所示的滑轮组,将重为120 N的物体匀速提高了4 m。若机械效率为80%,不计绳重及滑轮与轴的摩擦,则每个滑轮重为　　　N。
答案:30
解析:由题图可知,n=3,η=,则F==50 N;
若不计绳重和摩擦,F=(G+G动),则G动=3F-G=3×50 N-120 N=30 N。
11.在右图中,画出杠杆平衡时施加在杠杆上的最小动力F1的作用点和方向,并画出挂重物的绳子对杠杆拉力的力臂l2。
答案:如图所示
12.如图所示,利用动滑轮来提升一个物体,拉力F竖直向上。动滑轮其实就是一个变形的杠杆,请在图中标出它的支点O,并画出F的力臂l。
答案:如图所示
解析:动滑轮的支点O在绳子与边框的接触点上,动力F为绳子的拉力,方向向上,过支点O向动力作用线作垂线,就得到动力臂l。
13.右图是探究杠杆的平衡条件的实验装置。
(1)实验过程中应将杠杆调节到水平位置平衡,这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响和　　　　　　　　　　　　　;如果杠杆的右端向下倾斜,平衡螺母应向　　　　(选填“左”或“右”)端调节。
(2)在杠杆的左边A处挂2个相同的钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右端B处挂　　　　　个相同的钩码。
(3)在(2)杠杆平衡的基础上,将A、B两处的钩码同时减去1个,那么杠杆　　　　　(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。
(4)去掉B处的钩码用弹簧测力计在C处由竖直向上拉动改为逐渐倾斜时,为使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计示数将　　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案:(1)便于测量力臂　左　(2)3　(3)不能　(4)变大
解析:(1)当在杠杆上挂物体时,杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂,同时消除了杠杆自重对杠杆平衡的影响;杠杆的右端向下倾斜,说明这一侧的自重与力臂的乘积大,应将平衡螺母向左调节;
(2)设一个钩码的重为G,杠杆一个小格的长度为L,由F1L1=F2L2可得FB==3G,所以应在杠杆右端B处挂3个相同的钩码;
(3)设一个钩码的重力为G,杠杆一个小格代表L,如果将图中A、B两处的钩码同时减去1个,杠杆的左端:G×3L=3GL,杠杆的右端:2G×2L=4GL,杠杆左端力和力臂的乘积不等于右端力和力臂的乘积,所以杠杆不能在水平位置保持平衡;
(4)用弹簧测力计在C处由竖直向上拉动改为逐渐倾斜时,仍然使杠杆在水平位置平衡时,动力臂变小,阻力、阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,动力将变大,即弹簧测力计示数将变大。
14.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图所示。
实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
(1)实验中应沿竖直方向　　　　拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用　　　　(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率　　　　(选填“越高”“不变”或“越低”)。
(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离 s=　　　　 m,机械效率η=　　　　。
(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论:使用同一滑轮组,　 。
答案:(1)匀速　(2)乙　(3)越低　(4)0.3　83.3%　(5)提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高
解析:(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)由表中实验数据可知,第2次实验绳端移动的距离是钩码上升高度的4倍,由图示滑轮组可知,实验使用的是乙图所示装置做的实验。
(3)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率越低。
(4)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,第三次实验使用同样的装置,则第3次实验:绳端移动距离s=3h=3×0.1 m=0.3 m,机械效率η=×100%≈83.3%。
(5)由表中第1次实验和第3次实验数据可知:使用同一滑轮组,提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高。
15.探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置如图所示。
(1)实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长木板、弹簧测力计各一个,砝码若干,为了完成实验,还需要的测量工具是　　　　　　。
(2)实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码,改变物块的重力,用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动。实验的部分数据如下表:
实验 次数 接触面粗 糙程度 物块重 G/N 物块上 升的高 度h/m 沿斜面 的拉力 F/N 物块移 动的距 离l/m 机械 效率
1 较粗糙 (木块— 木板) 2.0 0.25 1.2 0.80 52%
2 同上 2.0 0.35 1.4 0.80 63%
3 同上 5.0 0.35 3.5 0.80 63%
4 较光滑 (铁块— 木板) 5.0 0.35 3.1 0.80
①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　的关系。
②在第四次实验中,斜面的机械效率为　　　　　。
答案:(1)刻度尺　(2)①接触面的粗糙程度　物块重　斜面倾斜程度　②71%
解析:(1)在本实验中,需要用刻度尺测量物块上升高度和物块移动的距离。(2)分析表中数据可知,该同学探究的是斜面的机械效率与接触面的粗糙程度、物块重及斜面倾斜程度的关系;在第四次实验中,W有=Gh=5.0 N×0.35 m=1.75 J,W总=Fs=3.1 N×0.80 m=2.48 J,斜面的机械效率η=×100%≈71%。
16.如图所示,滑轮组在向上的拉力F作用下,将重为120 N的物体匀速提起,在10 s内物体上移的距离为2 m。
(1)求物体上升的速度。
(2)求有用功。
(3)若拉力F为50 N,则滑轮组提升该重物时的机械效率是多少
答案:(1)0.2 m/s　(2)240 J　(3)80%
解析:(1)物体上升的速度v==0.2 m/s;　
(2)有用功W有=Gh=120 N×2 m=240 J;
(3)由题图可知n=3,则绳子自由端移动的距离s=3h=3×2 m=6 m,
总功W总=Fs=50 N×6 m=300 J,
η=×100%=80%。
17.利用电子秤显示压力大小反映水箱水位变化的装置示意图如图所示。该装置由滑轮C,长方体物块A、B以及杠杆DE组成。物块A通过细绳与滑轮C相连,物块B放在
电子秤上并通过细绳与杠杆相连,杠杆可以绕支点O转动并始终在水平位置平衡,且DO∶OE=1∶2。已知物块A的密度为1.5×103 kg/m3,底面积为0.04 m2,高为1 m,物块A的上表面与水箱顶部相平,物块B的重力为 150 N。滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦以及滑轮、杠杆和绳的自重均忽略不计(g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3)。
(1)当水箱装满水时,物块A的下表面受到水的压强是多大 此时物块A所受的拉力是多大
(2)从水箱装满水到水位下降1 m,电子秤所显示的压力示数变化范围是多少
答案:(1)104 Pa　200 N
(2)0~100 N
解析:(1)物块A的下表面受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1 m=1.0×104 Pa。
物块A排开水的体积V排=VA=Sh=0.04 m2×1 m=0.04 m3。
物块A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m3=400 N。
物块A受到的重力GA=ρAgVA=1.5×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m3=600 N。
物块A受到的拉力F=GA-F浮=600 N-400 N=200 N。
(2)当物体A全部浸没水中时,通过滑轮对D点的拉力FD==100 N
物块B对杠杆的拉力F1==50 N
电子秤的示数F1'=GB-F1=150 N-50 N=100 N
当物体A全部露出水面时,通过滑轮对D点的拉力FD'==300 N
物块B对杠杆的拉力F2==150 N　
电子秤的示数F2'=GB-F2=150 N-150 N=0
从水箱装满水到水位下降1 m,电子秤所显示的压力示数变化范围为0~100 N。
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