1、第12课时简单机械知能优化训练中考回顾1.(2021新疆中考)如图所示,用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中,阻力臂l阻和动力F动的变化情况是()A.l阻不变,F动变大B.l阻不变,F动不变C.l阻变大,F动变大D.l阻变大,F动不变答案:C2.(多选)(2021天津中考)利用如图所示的滑轮组先后匀速提升重为200 N和150 N的物体。已知提升重200 N的物体时,绳子自由端的拉力为125 N,拉力的功率为125 W。若两次物体上升的速度相同,不计轴摩擦和绳重,则提升重为150 N的物体时()A.机械效率为80%B.机械效率为75%C.拉力的功率为50 WD.拉力的功率为100 W答案:B
2、D3.(多选)(2021四川成都中考)工人用如图所示的装置把重为1 000 N的物体,从斜面底部匀速拉到2 m高的平台上(斜面与水平地面的夹角为30),用时20 s。工人对绳子的拉力为400 N,动滑轮重为20 N,不考虑绳重和轴摩擦,下列计算结果正确的是()A.绳子对物体的拉力为780 NB.绳子对物体做的功为4 000 JC.工人做功的功率为100 WD.整个装置的机械效率为62.5%答案:AD4.(2020海南中考)如图所示,使用活塞式抽水机抽水时,它的柄是一个(选填“省力”或“费力”)杠杆;水的密度为1103 kg/m3,g取10 N/kg,当大气压为1105 Pa时,抽水机抽水的最大
3、高度是 m。答案:省力10解析:由题图知,活塞式抽水机的柄是一个杠杆,且动力臂大于阻力臂,所以,使用时它的柄相当于一个省力杠杆。由p=gh知,水上升的最大高度h=p0水g=1105Pa1103kg/m310N/kg=10m。5.(2020四川雅安中考)如图所示,杆秤秤砣的质量为0.2 kg,杆秤自身质量忽略不计,若杆秤水平静止时,被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05 m和0.2 m,则被测物体的质量为 kg。若秤砣上粘有油污,则测量值比被测物体的真实质量要(选填 “偏大”或“偏小”)。答案:0.8偏小解析:如图所示,因为杠杆平衡,则有G1lOA=G2lOB,m1glOA=m2glOB,则有
4、m1=m2lOBlOA=0.2kg0.2m0.05m=0.8kg;若秤砣上粘有油污,m2增大,而G1lOA不变,所以lOB要变小,杆秤所示的质量值要偏小。6.(2021青海中考)在下图中,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7.(2020天津中考)在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想:猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮
5、组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,数据如表所示:实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.50.3请你解答如下问题:(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为;根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式。(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率(选填“越高”“越低”或“不变” )。(3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是。答案:(1)80%如图所示(2)越高(3)几个自重不同的滑轮解析:(1)表中第3次实验时滑轮组的机
6、械效率为=W有W总=GhFs=6.0N0.1m2.5N0.3m=80%;由s=nh可得绳子的有效段数n=sh=0.3m0.1m=3,该滑轮组的绕线方式如答案图所示。(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率越高。(3)为了验证猜想二,滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关,要改变动滑轮的重力,故还需增加的实验器材是几个自重不同的滑轮。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
7、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
8、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,l1乙,W甲W乙C.甲乙,W甲乙,W甲W乙答案: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=W有W总,故也是相同的,即甲=乙。9.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,如果不计绳重及摩擦,
9、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/sB.滑轮组的机械效率为90%C.提升物体所做的有用功为6 JD.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=3,1s内将物体提高0.2m,则物体升高速度为0.2m/s,绳子自由端移动的速度v=3v物=30.2m/s=0.6m/s,故A错;由于不计绳重及摩擦,则绳端的拉力F=13(G物+G轮)=13(27N+3N)=10N,即弹簧测力计的示数为10N,故D错;绳子自由端移动距离s=3h=30.2m=0.6m,拉力F做的总功W总=Fs=10N0.6m=6J,有用功W有用=Gh=27N0.2m=5.4
10、J,故C错;滑轮组的机械效率=W有用W总=5.4J6J100%=90%,故B正确。10.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。11.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。
11、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,=W有W总=GhFs=GnF,则F=Gn=120N380%=50N;若不计绳重和摩擦,F=13(G+G动),则G动=3F-G=350N-120N=30N。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
12、,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
13、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=FALALB=2G3L2L=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:G3L=3GL,杠杆的右端:2G2L=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
14、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123钩码重G/N446钩码上升高度h/m0.10.10.1绳端拉力F/N1.81.62.4绳端移动距离s/m0.30.4机械效率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”
15、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=。(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)0.383.3%(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
16、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=30.1m=0.3m,机械效率=W有W总=GhFs=6N0.1m2.4N0.3m100%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.右图是探究斜面的机械效率跟什么因素有关的实验装置。(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
17、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)2.00.251.20.8052%2同上2.00.351.40.8063%3同上5.00.353.50.8063%4较光滑(铁块木板)5.00.353.10.80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。在第四次实验中,斜面的机械效率为。答案:(1)刻度尺(2)接触面的粗糙程度物块重斜面倾斜程度71%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
18、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=5.0N0.35m=1.75J,W总=Fs=3.1N0.80m=2.48J,斜面的机械效率=W有W总=1.75J2.48J100%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=st=2m10s=0.2m/s;(2)有用功W有=Gh=120N2m=240J
19、;(3)由题图可知n=3,则绳子自由端移动的距离s=3h=32m=6m,总功W总=Fs=50N6m=300J,=W有W总=240J300J100%=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DOOE=12。已知物块A的密度为1.5103 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
20、计(g取10 N/kg,水的密度为1.0103 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 Pa200 N(2)0100 N解析:(1)物块A的下表面受到水的压强:p=水gh=1.0103kg/m310N/kg1m=1.0104Pa。物块A排开水的体积V排=VA=Sh=0.04m21m=0.04m3。物块A受到的浮力F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg0.04m3=400N。物块A受到的重力GA=AgVA=1.5103kg/m310N/kg0.04m3=600N。物块A受到的拉力F=GA-F浮=600N-400N=200N。(2)当物体A全部浸没水中时,通过滑轮对D点的拉力FD=200N2=100N物块B对杠杆的拉力F1=FDODOE=100NOD2OD=50N电子秤的示数F1=GB-F1=150N-50N=100N当物体A全部露出水面时,通过滑轮对D点的拉力FD=600N2=300N物块B对杠杆的拉力F2=FDODOE=300NOD2OD=150N电子秤的示数F2=GB-F2=150N-150N=0从水箱装满水到水位下降1m,电子秤所显示的压力示数变化范围为0100N。