压轴题07 解答题-力学中简单机械、功能关系计算-2024年中考科学压轴题专项训练（浙江专用）

压轴题07 力学中简单机械、功能关系计算 1、本专题考试中常以杠杆平衡条件，滑轮受力分析形式出现，也会结合机械效率，功的计算、甚至于浮力等综合考察，结合的知识越多，难度也就越大，失分的可能性更大。 2、答好本专题问题先要对杠杆五要素、平衡条件的分析十分熟练，另外滑轮有关的受力分析，绳子股数问题也是，尤其是滑轮做功问题时，动力与绳子股数的联系是不能出错的。 知识点一、杠杆 1.杠杆五要素 五要素 物理含义及表示方法 图示 支点 杠杆绕着转动的点，用“O”表示 动力 使杠杆转动的力，用“F1”表示 阻力 阻碍杠杆转动的力，用“F2”表示 动力臂 从支点到动力作用线的距离，用“l1”表示 阻力臂 从支点到动力作用线的距离，用“l2”表示 知识点二、杠杆平衡条件 1.杠杆平衡 当杠杆处于静止状态或匀速绕支点转动状态时，说明杠杆处于平衡状态。 2.杠杆的平衡条件 杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示：F₁l₁=F₂l₂. 知识点三、定滑轮和动滑轮 2.定滑轮和动滑轮的实质 种类 实质 示意图 作用分析 定滑轮 能够连续转动的等臂杠杆 如图所示，定滑轮两边的力的方向与轮相切，定滑轮的中心为杠杆的支点，动力臂和阻力臂相等,且都等于轮的半径r,所以使用定滑轮时不省力 动滑轮 动力臂是阻力臂二倍的杠杆 如图所示，重物的重力作用线通过滑轮中心轴，滑轮的“支点”位于绳与轮相切的点O,因此动力臂等于直径(2r),阻力臂等于半径r,动力臂是阻力臂的二倍，所以理论上动滑轮能省一半的力 知识点四、滑轮组 1.滑轮组 定滑轮和动滑轮组合在一起的装置。使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离。 2.滑轮组确定承担物重绳子段数n的方法 在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，将它们隔离开，只计算绕在动滑轮上的绳子段数，在图甲中，有两段绳子吊着动滑轮，n=2，图乙中有三段绳子吊着动滑轮，n=3。 知识点五、三种简单机械的机械效率 装置图 计算公式 杠杆 滑轮组 竖直提升物体 （1）已知拉力、物重及绳子段数时：； （2）不计绳重及摩擦时： 水平匀速拉动物体 斜面 （1）；（2） 01 杠杆平衡条件应用 1. （2024•杭州二模）如图所示，有一粗细均匀，重为40N，长为4m的长木板AB，置于支架上，支点为O，且AO＝1m，长木板的右端用绳子系住，绳子另一端固定在C处，当长木板AB水平时，绳与水平成30°的夹角，且绳子所能承受的最大拉力为60N．一个质量为5kg的体积不计的滑块M在F＝10N的水平拉力作用下，从AO之间某处以v＝1m/s的速度向B端匀速滑动，求：（g＝10N/kg） （1）滑块匀速运动时所受的摩擦力的大小； （2）当滑块匀速运动时拉力F做功的功率； （3）滑块在什么范围内滑动才能使AB保持水平。 02 杠杆与浮力的综合 2. （2024•杭州一模）如图所示，杠杆AD放在钢制水平凹槽BC中，杠杆AD能以B点或C点为支点在竖直平面内转动，BC＝0.2m．细绳的一端系在杠杆的A端，另一端绕过动滑轮固定在天花板上，物体E挂在动滑轮的挂钩上。浸没在水中的物体H通过细绳挂在杠杆的D端，动滑轮的质量m0＝3kg，物体E的质量为15kg．物体H的密度ρ＝1.3×103kg/m3，AD＝1.0m，CD＝0.3m，杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计，g取10N/kg．求： （1）杠杆A端受到细绳的拉力为多大？ （2）当AD杆水平平衡时，杠杆D端受到绳子拉力的最大值？ （3）要使AD杆水平平衡，浸没在水中的物体H的体积应满足什么条件？ 03 滑轮（组）与浮力的综合 3. （2024•瓯海区校级模拟）为完成某水下工程，施工队要把一个圆柱体工件从水中提起。通过技术分析，采用质量为2吨、每个车轮与水平地面的接触面积为200cm2的四轮小型牵引车，通过牵引滑轮组匀速打捞起水中的圆柱体工件，小型牵引车始终保持2m/s不变的速度牵引，如图（a）所示。在打捞的过程中，小型牵引车的拉力功率P随打捞时间t的变化如图（b）所示。已知动滑轮重为200N，不计绳子与滑轮间的摩擦，g取10N/kg，试计算： （1）在打捞的过程，小型牵引车对水平地面施加的压强是多少？ （2）在圆柱体工件没有露出水面前，所受到的浮力是多少？ （3）当圆柱体工件被拉出水面后在空中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率是多少？ 04 机械效率的计算 4. （2024•宁波模拟）如图甲是建筑工地上的“塔吊”示意图，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一个可以沿水平方向左右移动的滑车B，图乙为滑车B及滑轮组中钢绳的穿绳示意图，滑车B内装的电机可卷动钢绳提升重物C。现用该