2024年中考物理第二轮专题复习分类训练：简单机械实验题、计算题

· 2024年中考物理第二轮专题复习分类训练： · 简单机械实验题、计算题 一、实验题 1．在“探究杠杆平衡条件的实验”中： （1）如图甲所示，杠杆左端偏低，则应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙所示，杠杆已经在水平位置平衡，现将两边各取下一个钩码，则杠杆的 （选填“左”或“右”）端将下降； （3）如图丙，用弹簧测力计代替钩码向下拉，示数较大的是沿 方向，原因是 ； （4）小明认为用如图丁所示的方法也能探究杠杆平衡条件，请作出评价： 。 2．某实验小组在做“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示； 次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 测力计拉力F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.9 0.3 74.1% 2 4 0.1 1.6 ______ ______ 3 4 0.1 1.1 0.5 72.7% （1）补充表格中的数据（结果保留一位）； ； ； （2）在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计； （3）由第2、3次实验可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率 。    3．小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中，采用了如图甲所示的实验装置。 （1）实验前，杠杆处于如图甲所示的状态，使用前应将左端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。 （2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂2个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时远离支点相同距离，则杠杆的 （选填“左”或“右”）端将下沉。 （3）如图丙所示，若挂在杠杆上的每个钩码重为1N，当杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数F1= N，小明竖直向上将杠杆缓慢拉至虚线位置处静止，此时弹簧测力计的示数为F2，则F2 （选填“>”“<”或“=”）F1，保持杠杆在虚线位置平衡，小明将测力计沿顺时针方向转至水平，此过程中测力计的示数将 （填变化情况） 4．实验小组的成员们准备了杠杆，钩码（规格50 g）等实验器材，用来完成“探究杠杆的平衡条件”实验。（g取10 N/kg） （1）小明将杠杆安装好后准备实验，在挂钩码前，小明发现杠杆静止时的状态如图甲所示，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态； （2）接下来小明将杠杆左端的平衡螺母向 调节，使杠杆在水平位置平衡，目的是 ； （3）将实验装置调节好后小明开始实验，在杠杆两侧挂上钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，测量数据并记录在下面的表格中，其中第一次实验时的情况如图乙所示，请你将表格补充完整； 实验 序号 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm 1 10 20 2 1.5 6 2 4.5 3 2 10 2 10 4 3 10 1.5 20 （4）将实验数据补充完整后，分析表格中的实验数据，可以得出杠杆的平衡条件是 （用字母表示）； （5）小明在测量实验数据时多次进行实验的目的是 。 5．如图﹣1小明观察到电工师傅在攀爬电线杆检修电路时，脚上套有如图﹣2的“神奇装备”﹣﹣脚扣，当脚踩上去时它竟能被电线杆紧紧“锁住”而不下滑为了探究其中的奥秘，他设计了如图﹣3的实验装置其中，塑料套筒上固定有横杆，套筒可以沿竖杆上下自由滑动，那么影响套筒被锁住的因素有哪些呢？小明做出了如下猜想 猜想一：可能与套筒上所挂的物重有关； 猜想二：可能与所挂物体距竖杆的距离有关 他的探究过程及分析如下： （1）实验时，先在横杆上挂相同个数的钩码，改变悬挂位置，观察现象并记录，这是为了验证猜想 是否正确 （2）改变钩码个数，移动悬挂位置，分别记录三次套筒被锁住时钩码离竖杆的最小距离实验现象及数据如表 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 钩码个数 4 4 4 4 3 2 1 钩码距竖杆距离/cm 5 8 13 15 9 6 5 实验现象 快速 滑落 慢慢 滑落 刚好 滑落 紧紧 锁住 刚好 锁住 刚好 锁住 刚好 锁住 （3）由前四次实验可知：当横杆上挂相同重物时，重物距竖杆越 ，越容易被锁住，分析第5、6、7次实验数据发现，横杆上所挂的物重越小，被锁住的最小距离越 ，验证了猜想是 正确的 （4）小明结合所学知识对其中的道理进行了如下分析：套筒及横杆相当于一个杠杆，如图﹣4，当套筒被锁住时，A为支点，L1、L2为动力臂和阻力臂，根据 条件，当F1和L2一定时，L1越大，套筒上B点受到竖杆的支持力F2就越大，因为物体间力的作用是相互的，所以套筒对竖杆的压力也越大，从而使竖杆给套筒 的越大，这个力的方向是 最终可阻碍套下滑，从而将它锁住． （5）你认为影响套筒被锁住的因素还有 （写一条即可） 6．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小刚用如图所示滑轮组进行了三次实验，实验数据如表所示； 实验序号 物重G/N 物体上升的 高度h/m 拉力F/N 绳端移动的 距离s/m 机械效率η ① 4 0.3 1.8 0.9 74.1% ② 6 0.3 2.6 0.9 76.9% ③ 8 0.3 3.3 0.9 △ （1）本实验中用到的测量工具有 和 ； （2）在第②次实验中，做的有用功是 J，额外功是 J； （3）第③次实验中滑轮组的机械效率是 （结果保留至0.1%）； （4）通过分析实验数据可以得出：同一滑轮组提升的物重增大，额外功将 ，机械效率将 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）； （5）若弹簧测力计没有竖直向上拉，则测得的机械效率将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 7．下表是小王在“研究杠杆的平衡条件”的实验中，记录的部分测量结果，请在表中空格处填入适当的值。（每个钩码质量为50g，） 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 8 1 2 6 8 在本次实验课的总结中，老师提出了这样一个问题：如图所示，杠杆处于平衡状态，若在两边钩码下方再各加挂一只相同的钩码，释放后观察到的现象将是什么？小王认为，杠杆仍能保持平衡；小李认为，杠杆将顺时针转动；小赵认为，杠杆将逆时针转动，你的观点 。 8．小夏同学看到爸爸正吃力地把新进的货物一箱箱地搬往高台上，如图甲所示。后来她找来一块木板，搭成图乙所示的斜面，然后她站在高台上，用一根轻质绳子把货物拉上了高台。 请回答下列问题 (1)对比爸爸的方法，利用斜面搬运货物有什么好处？你的观点是： 。 (2)斜面其实也是一种简单的机械，小明对此猜：“提升物体离地面一定高度时，斜面坡度越大，机械效率越高”。请你设计实验验证其猜想。 ①除了上图的器材，还需要补充哪些实验仪器 。 ②请写出实验步骤： ( ) ③根据你的实验过程，用所测得物理量符号表示斜面的机械效率 (写出一条即可) ④在实验过程中，你认为还有哪些因素会影响斜面的机械效率？ 你的答案是 。 二、计算题 9．如图所示，某人通过滑轮组将深井中的物体拉至井口。已知物体在10s 内被匀速提升了2m，物体所受重力G=720N，人对绳子水平向右的拉力F=300N，不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦。求： （1）滑轮组的机械效率； （2）拉力F 的功率； （3）动滑轮的重。 10．如图甲所示，用滑轮组提升600N的重物，物体在拉力F的作用下20s匀速上升了8m。此过程中： （1）拉力F的功率； （2）滑轮组的机械效率。 11．如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的重物在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，不计绳重和摩擦，则提升重物的过程中： （1）滑轮组的机械效率为多少？ （2）拉力F的功率是多少？ （3）如果重物为900N，则滑轮组的机械效率又为多少？ 12．如图所示，工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人竖直向上拉动绳子，使货物以0.1m/s的速度匀速上升20s。已知工人体重为600N，货物重为1200N，动滑轮重为300N。不计滑轮组的绳重和摩擦。 （1）工人做的有用功； （2）工人的拉力； （3）拉力的功率； （4）工人对水平台面的压力。 13．如图是“测定滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重3N，实验时竖直向上匀速拉动弹簧测力计，测力计示数为1.5N，钩码上升的高度为8cm，不计绳重和摩擦，求： （1）弹簧测力计向上移动的距离； （2）动滑轮重； （3）滑轮组的机械效率。 14．第19届亚运会在杭州举行，围绕“互联网+体育”这个概念，“智能亚运”有望得到广泛应用。如图所示，交警利用我国自主研发的新一代大疆无人机对高速公路通行情况进行实时监测，无人机的部分参数如表格所示： （1）该无人机静止在公路的水平地面时，假设无人机与地面接触总面积为，求它对水平地面的压强； （2）某段高速公路上小轿车限速120千米/时。一辆小轿车在通行0.4米的过程中，该无人机拍摄小轿车的帧数为110帧，请通过计算判断小轿车是否超速； （3）利用大疆载货无人机也可以运送急需物品，实现无障碍无接触快速送达。如该无人机可以载重30kg的物品提升至40m高空需要50s，此过程无人机升力做功的功率多大？无人机工作的效率多大？ 无人机部分参数 质量 12千克 最大飞行半径 5千米 最大航速 50千米/时 拍摄速度 11000帧/秒 额定功率 400W 15．如图所示，工人用200N的力F，将重为300N的物体在10s内匀速提升3m，则此过程中，做的有用功是 J，工人做功的功率为 W，滑轮组的机械效率为 。    16．如图所示，工人站在水平地面上，用滑轮组提升物体A，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F为500N，物体A被竖直匀速提升1m，用时10s，动滑轮的重力为150N。不计绳重和轴摩擦。 （1）画出图中工人的受力示意图； （2）求绳端拉力的功率；     （3）求物体A的重力； （4）求该滑轮组的机械效率。 试卷第10页，共10页 试卷第1页，共10页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1． 右 左 b b的力臂小 受杠杆重力的影响，不能探究出杠杆的平衡条件 【详解】（1）[1]调节杠杆在水平位置平衡，杠杆左端下沉，右端偏高，应将平衡螺母应向偏高的右端移动。 （2）[2]杠杆在水平位置平衡后，两边各取下一个钩码，假设一格的距离为L，一个钩码的重力为G，则左侧的力和力臂的乘积为 2G×2L=4GL 右侧的力和力臂的乘积为 G×3L=3GL 由于4GL >3GL，所以左侧下降。 （3）[3][4]图丙左侧阻力、阻力臂不变，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2判断，沿b方向施加力时，动力臂变小，所以沿b方向拉杠杆时所需要施加的动力大，即弹簧测力计沿b方向示数大。 （4）[5]杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响，所以不能探究杠杆的平衡条件。 2． 0.3 83.3% 匀速 越低 【详解】（1）[1]根据图乙可知，滑轮组n=3，绳子自由端移动的距离为 即弹簧测力计移动的距离为0.3m。 [2]第2次实验做的总功为 有用功为 由 可得，机械效率为 （2）[3]在实验操作中只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定。 （3）[4]由第2、3次实验可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（质量越大），根据 可知，额外功在总功中的比值越大，机械效率越低，即滑轮组机械效率可能跟动滑轮重力有关。 3． 右 3 右 1.2 = 先变小后变大 【详解】（1）[1]图甲可知，杠杆的右端上翘，应将杠杆的平衡螺母向右调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做便于测量力臂。 （2）[2]设杠杆每个格的长度为l，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件 FAlA=FBlB 2G×3l=FB×2l 解得FB=3G，需挂3个钩码。 [4]若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动相同距离l1，则左侧 2G×(3l+l1)=6Gl+2Gl1 右侧 3G×(2l+ l1)=6Gl+3Gl1 因为 2Gl1＜3Gl1 所以杠杆右端会下沉。 （3）[5]一个钩码重G=1N，一格为l，根据杠杆平衡条件可知 2G×3l=FC×5l 所以 FC=1.2G=1.2×1N=1.2N [6]竖直向上将杠杆缓慢拉至虚线位置处静止，阻力不变，动力臂和阻力臂的比值不变，根据杠杆的平衡条件知，弹簧测力计的示数不变，即 F2=F1 [7]保持杠杆在虚线位置平衡，将弹簧测力计沿顺时针方向转至水平，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂先变长再变短，根据杠杆平衡条件可知，杠杆在水平位置平衡时，拉力先变小再变大。 4． 平衡 左 便于测量力臂 1 0.5 F1l1＝F2l2 寻找普遍规律，避免实验结论的偶然性 【详解】（1）[1]当杠杆静止或匀速转动时，杠杆均处于平衡状态，由图甲知，该杠杆为静止的，则其处于平衡状态。 （2）[2]由甲图知道，杠杆右端下倾，说明右端偏重，应该将平衡螺母向左调节，使杠杆重心左移，使杠杆在水平位置保持平衡。 [3]使杠杆在水平位置平衡，这样再挂钩码时，产生的拉力方向正好与杠杆垂直，过支点做力的垂线的力臂刚好落在杠杆上，可以直接在杠杆上测量力臂。 （3）[4][5]右侧两个钩码质量为100g=0.1kg，由G=mg可得，两个砝码受到的重力为 根据图乙可以看出，右侧钩码对杠杆施加的力为动力，即 一个钩码质量为50g，重力为0.5N，则左侧钩码对杠杆施加的力为阻力，即 （4）[6]根据表格中的实验数据可得，动力与动力臂的乘积，阻力与阻力臂乘积，两者的关系为 可以得出杠杆的平衡条件是 F1l1＝F2l2 （5）[7]单次实验数据具有一定的偶然性，多次进行实验是为了寻找普遍规律，避免实验结论的偶然性。 5． 二 远 小 一 杠杆的平衡 摩擦力 竖直向上 电线杆的粗糙程度 【详解】（1）实验时，先在横杆上挂相同个数的钩码，改变悬挂位置，观察现象并记录，这是为了验证猜想二是否正确； （3）由前四次实验可知：钩码数量相同，当横杆上挂相同重物时，重物距竖杆越远，越容易被锁住，分析第5、6、7次实验数据发现，横杆上所挂的物重越小，被锁住的最小距离越小，验证了猜想是一正确的； （4）小明结合所学知识对其中的道理进行了如下分析：套简及横杆相当于一个杠杆，如图﹣4，当套筒被锁住时，A为支点，L1、L2为动力臂和阻力臂，根据杠杆的平衡条件：F1×L1＝F2×L2；故F2＝×F1，可知当F1和L2一定时，L1越大，套筒上B点受到竖杆的支持力F2就越大，因为物体间力的作用是相互的，所以套筒对竖杆的压力也越大，根据影响滑动摩擦力大小的因素，从而使竖杆给套筒的摩擦力越大，因物体有向下运动的趋势，故这个力的方向是竖直向上，最终可阻碍套下滑，从而将它锁住； （5）根据影响滑动摩擦力大小的因素，影响套筒被锁住的因素还有电线杆的粗糙程度． 6． 弹簧测力计 刻度尺 1.8 0.54 80.8% 增大 增大 偏小 【详解】（1）[1][2]实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度，因此实验中需要弹簧测力计和刻度尺。 （2）[3]根据图示和记录表格可知，动滑轮上绳子的股数为3，s＝nh，第②次实验中滑轮组的有用功 [4]总功 额外功 （3）[5]第③次实验中滑轮组的机械效率 （4）[6][7]根据表中数据可知 显然滑轮组的额外功变大，因此克服滑轮转轴处摩擦所做的额外功变大；同一滑轮组提升物体，物重增加，机械效率提高。所以可得结论：同一滑轮组提升的物重增大，有用功增大，额外功不变，机械效率将增大。 （5）[8]当拉力的方向不在竖直方向上时，由于动力臂变短，会造成拉力偏大，从而使得总功变大，根据知，在有用功不变的情况下，总功增大，所以机械效率偏小。 7． 4 2 杠杆将逆时针转动 【详解】[1][2][3]根据，可知第一次试验中的 同理第二次试验中的 每个钩码重0.5N，每小格长度1cm，则在支点两侧的钩码下方分别再挂一个等重的钩码后，左边 右边 因为 所以不平衡，左端下降，即杠杆将逆时针转动。 8． 省力 弹簧测力计、刻度尺 见解析 斜面的粗糙程度 【详解】(1)[1]斜面属于简单机械的一种，使用斜面可以省力。 (2)①[2]根据斜面机械效率的公式 可知，需要的测量工具有弹簧测力计、刻度尺。 ②[3]实验过程中，应保持木块所受重力G不变，斜面长L不变，改变的是斜面的高度h和拉力F，实验步骤如下： a．用弹簧测力计测量滑块的重力G，用刻度尺测木块的高度为h； b．用弹簧测力计匀速拉动滑块，使滑块从低端开始运动，滑块运动的距离为L，弹簧测力计的示数为F； c．改变木块的位置，重复上述步骤，拉到同样的高度； d．计算出三次的机械效率并进行比较，验证猜想。 ③[4]斜面的机械效率 ④[5]除了倾斜程度会影响斜面的机械效率，斜面的粗糙程度也会影响到斜面的机械效率。 9．（1）；（2）；（3）。 【详解】解（1）已知内被匀速提升了，滑轮组承重绳子段数，根据滑轮组承重绳子段数与自由端移动的关系，可知自由端移动的距离是 已知绳子水平向右的拉力 F=300N，根据功的公式可得总功为 物体所受重力 G=720N，被提升的高度，根据有用功的公式可得有用功为 由此可算出机械效率为 （2）已知绳子水平向右的拉力 F=300N，自由端在内移动的距离是 故自由端移动速度 根据功率公式 （3）不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦，滑轮组承重绳子段数，因此根据滑轮组承重绳子段数与自由端拉力的关系，可得下式 由此可得。 答：（1）滑轮组的机械效率为； （2）拉力 F 的功率为； （3）动滑轮的重为。 10．（1）300W；（2）80% 【详解】解：（1）由图乙知，20s拉力做的总功为W总=6000J，所以拉力F的功率为 （2）克服重物做的有用功为 W有=Gh=600N×8m=4800J 滑轮组的机械效率为 答：（1）拉力F的功率为300W； （2）滑轮组的机械效率为80%。 11．（1）80％；（2）50W；（3）90％ 【详解】解：（1）由图知，则绳子自由端被拉下的距离 拉力做的有用功 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 （2）绳子自由端下降的速度 拉力F的功率 （3）不计绳重和摩擦，根据公式可知，动滑轮的重力 如果重物为900N，根据公式 滑轮组的机械效率 答：（1）滑轮组的机械效率为80％； （2）拉力F的功率是50W； （3）如果重物为900N，则滑轮组的机械效率为90％。 12．（1）2400J；（2）500N；（3）150W；（4）1100N 【详解】解：（1）根据题意可知，货物上升的高度为 h=vt=0.1m/s×20s=2m 工人做的有用功为 W有=Gh=1200N×2m=2400J （2）由图可知n=3，因为不计绳重和摩擦，所以工人的拉力为 （3）绳子自由端移动的速度为 v=nv物=3×0.1m/s=0.3m/s 拉力做功的功率为 （4）由于力的作用是相互的，工人受到的拉力为 F拉=F=500N 工人对水平台面的压力为 F压=F拉+G人=500N+600N=1100N 答：（1）工人做的有用功为2400J； （2）工人的拉力为500N； （3）拉力的功率为150W； （4）工人对水平台面的压力为1100N。 13．（1）24cm；（2）1.5N；（3）66.7% 【详解】解：（1）由图可知，n=3，则弹簧测力计向上移动的距离 （2）不计绳重和摩擦，由可知，动滑轮重为 （3）滑轮组的机械效率 答：（1）弹簧测力计向上移动的距离为24cm； （2）动滑轮重为1.5N； （3）滑轮组的机械效率约为66.7%。 14．（1）1×104Pa；（2）超速；（3）336W，60％ 【详解】解：（1）该无人机静止在公路的水平地面时，对水平地面的压力为 假设无人机与地面接触总面积为，对水平地面的压强 （2）依题意得，轿车运动的时间为 小轿车的速度为 小轿车超速。 （3）此过程无人机升力的做功为 升力做功的功率为 无人机做的有用功 由得，无人机消耗的电能为 无人机工作的效率 答：（1）该无人机静止在公路的水平地面时，假设无人机与地面接触总面积为，它对水平地面的压强1×104Pa； （2）小轿车超速； （3）此过程无人机升力做功的功率336W，无人机工作的效率60％。 15． 900 120 75% 【详解】[1]拉力做的有用功 [2]由图可知，绳子自由端移动的距离 工人拉力做的总功 工人拉力做功的功率 [3]滑轮组的机械效率 16．（1）；（2）150W；（3）1350N；（4）90% 【详解】解：（1）图中工人受到重力，方向竖直向下，工人受到地面的支持力，方向竖直向上，工人受到绳子的拉力，方向沿绳子向上，所以受力示意图，如下图所示： （2）由图可知动滑轮上有3股绳子，工人对绳子的自由端施加竖直向下的拉力F为500N，物体A被竖直匀速提升1m，用时10s，则绳端拉力的功率 （3）动滑轮的重力为150N，则物体A的重力 GA=3F-G动=3×500N-150N=1350N （4）滑轮组的机械效率 答：（1）工人的受力示意图如解图所示； （2）绳端拉力的功率为150W； （3）物体A的重力为1350N； （4）该滑轮组的机械效率为90%。 答案第10页，共10页 答案第11页，共11页 学科网（北京）股份有限公司 $$