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专题9 简单机械及其效率一、单选题1图（a）所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，如图（b）所示，则杠杆（ ）A. 右端下沉B. 左端下沉C. 要保持平衡应将左端的物体向右移动D. 要保持平衡应在右端再加挂一个物体【来源】山东省临沂市xx年中考物理试题【答案】ACD、若想让杠杆能够平衡，可以将左端的物体向左移动，从而增大左边的力臂，使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积，故C错误；若想让杠杆能够平衡，可以在左端再加挂一个物体，左边的力变大，使左边的力与力臂的乘积等于右边的力与力臂的乘积，故D错误。故选：A。【点睛】本题考查了杠杆平衡的条件的应用，注意杠杆平衡的条件：动力动力臂=阻力阻力臂的应用。2某校操场上正在举行升旗仪式，同学们看着国旗冉冉升起，暗暗立志要更加努力学习。在国旗上升的过程中，下列说法不正确的是A. 以地面为参照物，国旗是运动的B. 国旗由静止到运动是由于受到了力的作用C. 旗杆上端的滑轮是一个定滑轮D. 地面相对于国旗是静止的【来源】湖南省邵阳市xx年中考物理真题【答案】DC. 旗杆上端的滑轮是一个定滑轮，此说法正确；D. 地面相对于国旗是运动的，故此选项错误；故选D【点睛】一个物体的运动状态的确定，关键取决于所选取的参照物。所选取的参照物不同，得到的结论也不一定相同，这就是运动和静止的相对性。3如右图所示，某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，所用的拉力是400N。下列说法正确的是A. 机械效率是80% B. 有用功是1800JC. 额外功是300J D. 总功是2100J【来源】湖南省邵阳市xx年中考物理真题【答案】B【解析】分析：已知物体的重力和升高的高度，根据公式可求有用功；已知物体上升的高度和动滑轮上绳子的段数以及拉力的大小，根据公式可求拉力做的总功；有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率。解答：有用功；故B正确；拉力做的总功为故D错误；，故C错误；动滑轮的机械效率故A错误。故选：B。【点睛】本题考查总功、有用功、机械效率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是对动滑轮上绳子段数的判断。4如图题图所示的杠杆，动力F的力臂是A. OD B. OF C. OA D. OC【来源】湖南省邵阳市xx年中考物理真题【答案】D【点睛】本题主要考查了有关力臂的判断，首先要掌握力臂的概念，找出支点和力的作用线，从而正确地画出力臂。5如图所示，光滑带槽的长木条AB（质量不计）可以绕支点O转动，木条的A端用竖直细线连接在地板上，OA=0.6m，OB=0.4m。在木条的B端通过细线悬挂一个长方体木块C，C的密度为0.8103kg/m3，B端正下方放一盛满水的溢水杯。现将木块C缓慢浸入溢水杯中，当木块浸入水中一半时，从溢水口处溢出0.5N的水，杠杆处于水平平衡状态，然后让质量为300g的小球从B点沿槽向A端匀速运动，经4s的时间系在A端细绳的拉力恰好等于0，下列结果不正确的是（忽略细线的重力，g取10N/kg）（）A. 木块受到的浮力为0.5NB. 木块C受到细线的拉力为0.3NC. 小球刚放在B端时A端受到细线的拉力为2.2ND. 小球的运动速度为0.2m/s【来源】【全国市级联考】xx年四川省达州市中考物试题【答案】D正确；（3）小球的质量为：m球300g0.3kg，小球的重：G球m球g0.3kg10N/kg3N，小球刚放在B端时，B端受到的力为3N+0.3N3.3N，根据杠杆平衡条件得出关系式：FAOAFBOB，则A端受到细线的拉力：FA2.2N，故C正确。（4）设小球的运动速度为v，则小球滚动的距离svt，当A端的拉力为0时，杠杆再次平衡，此时小球到O点距离：ssOBvtOBv4s0.4m，根据杠杆平衡条件可知：G球sFBOB，即：3N（v4s0.4m）0.3N0.4m，解得：v0.11m/s。故D错误。故选：D。点睛：（1）溢水杯内裝满水，当物体放入后，根据阿基米德原理即可求出物体受到的浮力；（2）根据F浮水V排g求排开水的体积；此时木块浸入体积为木块体积的一半，可求木块的体积，又知道木块的密度，利用密度公式和重力公式求木块重；根据FBGF浮求杠杆B端受到的拉力FB，（3）根据杠杆平衡条件得出关系式FAOAFBOB求出小球刚放在B端时A端受到细线的拉力；（4）知道小球的质量可求重力，设小球的运动速度为v，则小球滚动的距离svt，可求当A端的拉力为0时，小球到O点距离（sOBvtOBv4s0.4m），再根据杠杆平衡条件得出G球sFBOB，据此求小球运动速度。6. 分析如图所示实验现象得出的结论中，合理的是A. 甲：烧杯内壁有水珠生成，说明甲烷中含有碳元素和氢元素B. 乙：摩擦后的塑料梳子能吸引碎纸屑，说明纸屑与梳子带同种电荷C. 丙：试管中无明显现象，说明CO2与NaOH溶液没有发生化学反应D. 丁：弹簧测力计读数相同，说明使用定滑轮不省力但可以改变力的方向【来源】xx年河北省初中毕业生升学文化课考试（中考）物理【答案】DB、带电体能吸引微小的物体，塑料尺摩擦后能吸引碎纸屑，说明摩擦后的塑料尺带电，不正确；C. 丙：试管中无明显现象，并不能说明CO2与NaOH溶液没有发生化学反应，不正确；D. 丁：弹簧测力计读数相同，说明使用定滑轮不省力但可以改变力的方向，正确。故选D【点睛】本题考查的是常见的物质的性质以及物理知识的结合，完成此题，可以依据已有的知识进行。7如图为吸盘式挂杆，将吸盘压在瓷砖上排尽其中的空气，挂杆就能被固定在瓷砖上，挂有平底锅的挂钩沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动，若吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计，设挂钩与吸盘A的距离为L，则吸盘B受到的摩擦力F的大小与L的关系图象为（）A. B. C. D. 【来源】xx年浙江省温州市中考物理试题【答案】D【解析】解：以吸盘A为支点，设挂钩与吸盘A的距离为L，根据杠杆的平衡条件可得，GLFAB，F，AB、G不变，L不为零，故吸盘B受到的摩擦力F的大小与L的关系图象为D。故选：D。点睛：根据杠杆的平衡条件和平衡力分析解答。8某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮等重），在相同时间内把重物G提升相同高度，F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A. 力F1和F2做功的功率相同B. 力F1和F2做的总功相同C. 乙滑轮组更省力，两个滑轮组机械效率一样大D. 甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高【来源】【全国市级联考】xx年四川省攀枝花市中考物理试题【答案】D乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为：甲100%，乙滑轮组中有2个动滑轮，同理可得，乙滑轮组的机械效率为：乙，所以甲乙，故C错误，D正确。故选：D。点睛：使用滑轮组时，手拉绳子自由端做的功是总功；总功与所用时间之比是拉力做功的功率；根据已知条件判断省力情况；利用公式比较滑轮组机械效率。 9如图所示，斜面长3m，高0.6m，建筑工人用绳子在6s内将重500N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N（忽略绳子的重力）。则下列说法正确的是（ ）A. 斜面上的摩擦力是50N B. 拉力的功率是50WC. 拉力所做的功是300J D. 斜面的机械效率是80%【来源】【全国市级联考】xx年四川省广安市中考物理试题【答案】A点睛：（1）利用WFs计算该过程拉力F做的功；利用W有Gh求出有用功，利用W额W总W有求出额外功，然后利用W额fs计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小；（2）利用P 求拉力做功功率；（3）斜面的机械效率等于有用功与总功之比。10（xx宁波）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（）A. F2的功率为0.6WB. 弹簧测力计读数为9NC. 物体A和地面之间有摩擦力D. 如果增大F2，物体A可能向左运动【来源】浙江省宁波市xx年中考物理试题【答案】D【解析】A、由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度v=2v物=20.1m/s=0.2m/s，拉力做功功率P2=F2v=3N0.2m/s=0.6W，故A正确；B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，如图弹簧测力计端由三段绳子拉着，所以示数为：F=3F2=33N=9N，故B正确；C、物体A受到B的摩擦力为23N=6N，受到拉力4N，所以相对于地面有向左的运动趋势，物体A与地面之间有摩擦力，故C正确；D、如果增大F2，当F2大于AB间的摩擦力与地面对A的最大静摩擦力时，A会向右运动，故D错。故选：D。点睛：重点是平衡状态的判断，要牢记匀速运动时物体一定平衡，本题中物体A受到B的摩擦力，地面的摩擦力和拉力F，此三个力平衡。11人体中的许多部位都具有杠杆的功能。如图是人用手托住物体时手臂的示意图，当人手托5kg的物体保持平衡时，肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定（）A. 大于5kg B. 大于49N C. 小于49N D. 等于49N【来源】【全国市级联考】xx年山东省聊城市中考物理试题【答案】B所以动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件：F1L1F2L2，因为L1L2，所以F1F2，即肱二头肌收缩所承受的力一定大于49N故B正确，CD错误。故选：B。点睛：首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂，根据杠杆的平衡条件F1L1F2L2，并结合力臂的概念进行分析。12A、B两种实心物体的质量与体积的关系如1图所示，把体积相等的A、B物体挂在滑轮组下，若要使它们处于静止状态，则2图的虚线框内悬挂B物体的个数是（不计摩擦和滑轮的自重）（ ）A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个【来源】广东省xx年中考物理试题【答案】B【解析】根据图1得物体A、B的密度为：；体积相等时，两物体的重为：，即；如图2，A物体上面为一个动滑轮，由两段绳子承担物重，所以：，代入得，即虚线框内悬挂B物体的个数是2。故B正确。13小明在水平地面上推如图所示的一只圆柱形油桶，油桶高40cm，底部直径为30cm，装满油后总重2000N下列说法中正确的是（ ）A. 要使底部C稍稍离开地面，他至少应对油桶施加600N的力B. 他用水平力虽没推动油桶，但他用了力，所以他对油桶做了功C. 他用水平力没推动油桶，是因为推力小于摩擦力D. 油桶匀速运动时，地面对油桶的支持力和油桶对地面的压力是平衡力【来源】xx年四川省遂宁市中考物理试题【答案】A解答：A、作用在B点的力，要使油桶C点稍离地面，必须以C点为支点，则BC作为动力臂最长，此时动力也最小，最省力，此时动力为F，阻力为G=2000N，动力臂，阻力臂，由于，则最小拉力，故A正确。B、他用水平力没推动油桶，没在力的方向上通过距离，故不做功，故B错误；C、他用水平力没推动油桶，油桶处于静止状态，推力等于摩擦力，故C错误；D、地面对油桶的支持力和油桶对地面的压力没有作用在同一个物体上，不是平衡力，故D错误。故选：A。【点睛】根据杠杆的平衡条件可知，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所使用的动力最小，必须使动力臂最长；而在通常情况下，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段是最长的。14如图所示，用滑轮组提升重物时，重400N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为250N，则提升重物的过程中（ ）A. 做的总功是400J B. 拉力F的功率是25WC. 绳子自由端被拉下1m D. 滑轮组的机械效率是80%【来源】【全国市级联考】xx年四川省自贡市中考物理试题【答案】D点睛：（1）（3）已知拉力大小，由图可知使用滑轮组承担物重的绳子股数n2，则s2h，求出拉力端移动距离，利用WFs可求总功；（2）知道做功时间，利用P 求出拉力F的功率；（4）已知物重和物体被提升高度，根据公式WGh可计算出有用功；利用效率公式 求滑轮组的机械效率。15工人用如图所示的动滑轮,将重1000N的物体在5s内匀速竖直提升了1m,人对绳自由端的拉力F为600N,不计绳重和摩擦。以下结论正确的是( )A. 动滑轮的有用功为600JB. 动滑轮的重力为400NC. 动滑轮的机械效率为83.3%D. 拉力F的功率为120W【来源】重庆市xx年中考物理试题A卷【答案】C【解析】 解：有用功为W有Gh1000N,故A错误；物体移动1m,则绳子的自由端移动2m,所以拉力F所做的有总功W总Fs600N,额外功为200J,所以G动200N,故B错误；83.3%,故C正确；拉力F的功率为P240W,故D错误。故答案为C.点睛：首先应通过读图分析出滑轮组的省力情况，这样就能够知道提升高度与绳子自由端移动距离的关系，再通过已知数据，可计算出滑轮组的机械效率、拉力的功率、以及动滑轮的重力，有用功等16如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重为0.5牛）。下列说法正确的是（ ）A. 实验前出现图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向左调B. 图乙，在AB处各增加一个钩码，杠杆仍然能保持平衡C. 图丙，弹簧测力计从a位置转到b，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数需变大D. 图丁，用弹簧测力计在c点向上拉杠杆，为保持杠杆在水平位置平衡，其示数小于3牛【来源】浙江省金华市、丽水市xx年中考科学试题物理部分【答案】C的方向向右倾斜，这时杠杆右侧的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，使杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将变大；（4）图中，支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响。解答：A、由图可知，杠杆的右端上翘，要使杠杆在水平位置平衡，平衡螺母应向右端移动，故A错误；B、设一个钩码重为G，一格的长度为L，原来：，杠杆平衡；在杠杆两侧挂钩码处各增加一个质量相等的钩码，现在：，所以杠杆不再平衡，杠杆的右端下沉，故B错误；C、图中弹簧测力计从a位置转到b，此时拉力F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，拉力变大，即测力计的示数变大，故C正确；D、若不计杠杆的重力，根据杠杆的平衡条件可得：，解得测力计的示数：；利用如图所示装置进行探究，杠杆的重力不能忽略，且杠杆的重心在杆的中点（杠杆的重心没有通过支点），杠杆的重力与钩码的重力都会使杠杆向逆时针方向转动，所以弹簧测力计的示数应大于3N，故D错误。故选：C。【点睛】此题是探究杠杆平衡实验，考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用，在利用平衡条件公式时，要注意分析力和对应的力臂。二、多选题17工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为60kg，沿斜面所用的拉力为400N，g=10N/kg，则下列说法正确的是（）A. 工人做的总功为900J B. 工人做的额外功为300JC. 工人做功的功率为60W D. 此斜面的机械效率为75%【来源】【全国市级联考】xx年山东省聊城市中考物理试题【答案】BD点睛：根据功的计算公式WFs可求出拉力做的功，即总功；再根据P 可求功率；再根据WGh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率。三、填空题18小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。（1）以上条件能否求出此时滑轮的机械效率？_如果能，写出的表达式；如果条件不足，写出还需要补充的物理量的测量步骤和符号，并写出的表达式_（用题目已知及补充的物理量符号表示）（2）若A在10s内运动了4m，A的速度为_。【来源】广东省广州市xx年中考物理试题【答案】 不能 用弹簧测力计测出物体A在水平面上匀速移动时所受的摩擦力f 0.4m/s19小明用如图所示的动滑轮提起140N的水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为_N；如果向水桶内再加入40N的水，提起时动滑轮的机械效率_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【来源】山东省临沂市xx年中考物理试题【答案】 80 变大【解析】分析：不计绳重和摩擦，人拉绳子自由端的拉力；用同一个滑轮组提升物体时，物重越大，效率越高。解答：由图可知，该滑轮为动滑轮，有两段绳子拉着动滑轮，不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力：；使用同一滑轮组，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，所以有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。故答案为：80；变大。【点睛】本题考查了滑轮组绳子拉力的计算、机械效率的变化，属于基础知识。20小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。（1）以上条件能否求出此时滑轮的机械效率？_如果能，写出的表达式；如果条件不足，写出还需要补充的物理量的测量步骤和符号，并写出的表达式_（用题目已知及补充的物理量符号表示）（2）若A在10s内运动了4m，A的速度为_。【来源】广东省广州市xx年中考物理试题【答案】 不能 用弹簧测力计测出物体A在水平面上匀速移动时所受的摩擦力f 0.4m/s动了4m，A的速度为v0.4m/s21泸州市为了巩固创文成果下发了宜传手册“绿色低碳生活，从垃圾分类开始”。如图是一种轮式垃圾桶，拖动时它相当于一个_杠杆（选填“省力”或“费力”）；垃圾桶底部的小轮子是为了_摩擦力（选填“增大”或“减小”）；若拖动时垃圾桶总重为150N，且动力臂为阻力臂的2倍，则保持垃圾桶平衡的拉力F为_N。【来源】【全国市级联考】四川省泸州市xx年中考物理试题【答案】 省力 减小 75【解析】（1）图示的垃圾桶，因为是动力臂大于阻力臂的杠杆，所以是一个省力杠杆；（2）垃圾桶底部安装小轮子，采用变滑动为滚动的方式减小了摩擦力；（3）已知垃圾桶总重G150N，动力臂L12L2，根据杠杆平衡条件：FL1GL2可得，保持垃圾桶平衡的拉力为：F75N。点睛：（1）由示意图分析动力和阻力，然后看动力臂和阻力臂的大小，确定杠杆种类；（2）用滚动代替滑动可以减小摩擦；（3）根据杠杆的平衡条件进行计算求出竖直向上的力。22一台起重机在10 s内将重为3 600 N的货物匀速提高了4 m，起重机做的有用功是_J。若起重机做的额外功是9 600 J，则机械效率是_，起重机的功率是_W。【来源】xx年河北省初中毕业生升学文化课考试（中考）物理【答案】 1.44104 60% 2400解答：（1）起重机做的有用功：；（2）起重机做的总功：则机械效率：；（3）起重机的总功率：。故答案为：1.44104J；60%；2400。【点睛】本题考查了有用功、总功、机械效率、功率的计算，关键要理解有用功和总功的定义、灵活应用相关公式。 23如图，AB是能绕B点转动的轻质杠杆，在中点C处用绳子悬挂重为100N的物体（不计绳重）在A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡，则拉力F=_N若保持拉力方向始终垂直于杠杆，将A端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F将_（选填“增大”、“减小”或“不变”）【来源】【全国市级联考】xx年四川省广安市中考物理试题【答案】 50 减小点睛：（1）物体的重力为阻力，杠杆在水平位置保持平衡时，BC为阻力臂，BA为动力臂，根据杠杆的平衡条件F1l1F2l2求出拉力的大小；（2）利用杠杆平衡条件分析拉力F的大小变化情况。24如图所示，用滑轮组提起一个重为7N的物体，在拉力F4N的作用下，10s内物体滑竖直方向匀速升高了2m不计绳重和摩擦，可知拉力F的功率为_W，此滑轮组的机械效率为_。【来源】湖南省衡阳市xx年中考物理试题【答案】 1.6 87.5%【解析】解V物0.2m/s,因为n2所以V绳2V物0.4m/s,拉力的功率PFV4N, 滑轮组的机械效率为87.5%.25小丽同学用水平力F拉动如图所示装置，使重100N的A物体4s内在水平地面上匀速运动了80cm，物体B重50N（物体B与A始终接触），此过程中地面受到的摩擦力为10N，弹簧测力计的示数为8N若不计轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为_m/s，物体A受到B施加的摩擦力_（选填“水平向左”、“水平向右”或“为零”），水平拉力F为_N，水平拉力F的功率为_W。【来源】xx年四川省遂宁市中考物理试题【答案】 0.1 水平向右 36 7.2解答：（1）物体移动的速度，滑轮移动的速度；（2）因为力的作用是相互的，相互作用力大小相等，方向相反，而物体B受到A的摩擦力，所以，物体A受到B施加的摩擦力，方向水平向右。（3）物体A受到向左的拉力等于地面对A的摩擦力f地加上物体A受到B施加的摩擦力fA，滑轮为动滑轮，水平拉力F为F左的2倍，故则拉力做功功率；故答案为：0.1；水平向右：36：7.2。【点睛】本题考查了使用滑轮时速度、功、功率的计算，知识点多、题图复杂，要求灵活运用所学知识。26如图是用滑轮组提升物体A的示意图，物体A受到的重力大小为GA=100N。在匀速竖直提升物体A的过程中，物体A上升的速度大小为V=0.4m/s,滑轮质量、绳重及一切摩擦均可忽略不计，（1）绳子自由端的拉力大小F=_ N;（2）拉力F做功的功率P=_W。（3）物体A的机械能_(填“增加”、“减少”或“不变”)。【来源】【全国市级联考】湖南省娄底市xx年中考物理试题【答案】 50 40 增加【解析】 (1)由图知，n2，滑轮质量、绳重及一切摩擦均忽略不计,则拉力FG100N50N，（2）绳子自由端移动的速度：v2vA20.4 m/s0.8 m/s，拉力做功的功率PFv 50N0.8m/s40W.（3）物体A匀速上升，速度不变，高度增加，因此动能不变，重力势能增加，故机械能增加。点睛：（1）由图知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数n2，则绳子自由端（拉力端）移动的速度等于物体上升速度的2倍；（2）绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计，滑轮组的（3）绳重、轮与轴的摩擦均可忽略不计，拉力F（GA+G轮），（1）求出了拉力端移动的速度，利用PFv求拉力做功的功率27使用同一个滑轮组提升物体，提升的物体质量越大，滑轮组的机械效率_(填“越高”“越低”或“不变”)【来源】xx年菏泽中考物理试题【答案】越大点睛：涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，使用滑轮或滑轮组时，额外功为提高滑轮做的功、克服摩擦及绳子重做的功。28如图所示，将长为 1.2 米的轻质木棒平放在水平方形台面上，左右两端点分别为A、B，它们距台面边缘处的距离均为 0.3 米。在 A 端挂一个重为 30 牛的物体，在 B 端挂一个重为 G 的物体。（1）若 G=30 牛，台面收到木棒的压力为_牛。（2）若要使木棒右端下沉，B 端挂的物体至少要大于_牛。（3）若 B 端挂物体后，木棒仍在水平台面上静止，则 G 的取值范围为_牛。【来源】浙江省杭州市xx年中考科学试题【答案】 60 90 l09029如图为吊装工具示意图，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，OA：OB=1：2，每个滑轮重100N当重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，工人对地面的压力为_N，物体M对地面的压力为_N（杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计）【来源】山东省威海市xx年初中学业考试（中考）物理试题【答案】 400 4500【解析】重为700N的工人用300N的力竖直向下匀速拉动绳子时，由于力的作用是相互的，所以人会受到300N的向上的拉力，所以此时工人对地面的压力为：；从A点看，通过滑轮组，有三段绳子向下拉着滑轮，再加上一个滑轮的重，故A点受到的拉力为：根据杠杆平衡条件得：，代入得：解得：因为力的作用相互，绳子对M向上的拉力也为500N，所以M对地面的压力为：。点睛：重点是滑轮组的工作特点，以及杠杆平衡条件的应用，难点是求A点的拉力时，要理解下方的滑轮由绳子拉着，所以下方滑轮的重计算在绳子的拉力中，故A点拉力为绳子的拉力加一个滑轮的重。 四、综合题30O为支点的轻质杠杆原处于水平静止。现同时施加大小相等的力F1、F2（如图）。（1）此时杠杆能否保持平衡？_（2）画出图中F1的力臂l1。【来源】广东省广州市xx年中考物理试题【答案】 不能 点睛：根据力臂是指从支点到力的作用线线的距离，所以从O像F1的作用线作垂线即F1的力臂31O为支点的轻质杠杆原处于水平静止。现同时施加大小相等的力F1、F2（如图）。（1）此时杠杆能否保持平衡？_（2）画出图中F1的力臂l1。【来源】广东省广州市xx年中考物理试题【答案】 不能 点睛：根据力臂是指从支点到力的作用线线的距离，所以从O像F1的作用线作垂线即F1的力臂32（xx宁波）为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召，小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型，控制电路由电压为12V、最大容量为100Ah的蓄电池供电，蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻，R为压敏电阻，压敏电阻通过杠杆ABO与圆柱形浮体相连，AB：BO=4：1，压敏电阻的阻值随压力变化的关系如下表。（压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计，所用绿灯、红灯及排水泵的额定电压均为220V）（1）当水位在安全位置以下时绿灯亮，排水泵不工作；当水位达到安全位置上限时红灯亮，同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接_。（2）“发电玻璃”光电转化率接近18%要求在5h内对控制电路的蓄电池充满电，则选用的“发电玻璃”面积至少为_m2（太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1000W计算，计算结果精确到0.1m2）（3）按照设计要求，当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时，压敏电阻受到压力为360N，通过电磁铁线圈的电流为100mA，排水泵启动；当水位回落到浮体只有体积浸入水中时，硬质杠杆ABO仍处于水平位置，线圈中电流为30mA，排水泵停止工作，则小科应选择重力为多大的浮体_？（4）在实际调试过程中，小科发现水位已达到安全位置上限，但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下，要使排水装置符合设计要求，应该将与压敏电阻相连的压板向_（填“左”或“右“）移动。【来源】浙江省宁波市xx年中考物理试题【答案】 见解析 1.3 应选择重力为8N的浮体 右由题知，绿灯亮，排水泵不工作，红灯亮，同时排水泵正常工作，说明绿灯与红灯、水泵间互不影响，即为并联，红灯与水泵同时工作，同时停止工作，且它们的额定电压均为220V，所以红灯与水泵间并联，由此画出工作电路图连接情况如图所示：；（2）蓄电池充满电时储存的电能：W=UIt=12V100A3600s=4.32106J=1.2kWh，由题知，发电玻璃光电转化率接近18%，在5h内对控制电路的蓄电池充满电，太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率1000W=1kW，设“发电玻璃”面积至少为S，所以有：18%1kW/m2S5h=1.2kWh，解得：S1.3m2；（3）当浮体刚好浸没时，压敏电阻受到压力为360N，由表中数据知，此时压敏电阻的阻值R=80，控制电路中R与R0串联，措施控制电路中的电流I=100mA=0.1A，由串联电路特点和欧姆定律可得，定值电阻的阻值：设此时连杆对A端的作用力为FA，压敏电阻对B处的作用力为FB，已知AB：BO=4：1，则AO：BO=5：1，根据杠杆的平衡条件有：，则：，因为力的作用是相互的，所以A端对浮体向下的压力：FA=FA=72N，由力的平衡条件可得，此时浮体受到的浮力：F浮=G+FA=G+72N当浮体只有体积浸入水中时，由阿基米德原理可得此时的浮力：，由杠杆平衡条件有：，所以：，同理可得，此时浮体受到的浮力：F浮=G+FA，即：解可得：F浮=80N，G=8N；所以，应选择重力为8N的浮体。（4）水位已达到安全位置上限，排水装置还未启动（说明控制电路的电流偏小），由欧姆定律可知，应减小控制电路中的电阻以增大控制电路中电流，从而使电磁铁磁性增强吸下衔铁，而其他条件保持不变，要减小压敏电阻R的阻值，根据表格数据可知，应增大压敏电阻受到的压力；在A端作用力和动力臂不变的情况下，由杠杆平衡条件知，将压板向右移动时，减小了阻力臂，则阻力增大，即增大对压敏电阻的压力。点睛：综合考查了欧姆定律、阿基米德原理、杠杆平衡条件的应用，有一定难度，注意理解清楚题意，思路要清晰，第三问中根据两次的平衡，利用浮力、重力、压力的关系列出关系式，求出浮子的重。五、计算题33某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置，工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆，OA长120cm，O为支点，AB：OB=5：1；已知报警器R0的阻值恒为10，压力传感器R固定放置，R的阻值随所受压力F变化的关系如表所示。闭合开关S，水平踏板空载时，电压表的示数为2V；当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到5V时，报警器R0开始发出报警信号。踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。求：（1）电源电压为多少？（2）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？（3）若电源电压变为14V，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置。试计算说明触点B应向哪个方向移动多少厘米？【来源】xx年山东省泰安市中考物理试题【答案】（1）11V；（2）150N；（3）8cm。所以电源电压为：；（2）电压表示数达到5V时，报警器R0开始发出报警信号，此时电流为：，根据串联电路电压特点得，此时压敏电阻两端的电压为：压敏电阻的阻值为：，由表格知，12时压敏电阻受到的压力为：25N，即；OA长120cm，AB：OB=5：1，可得：，根据杠杆平衡条件得：即：，所以踏板设定的最大压力值为150N；要保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，根据杠杆平衡条件得：即：，所以B应向左移动，移动的距离为：。点睛：综合考查了欧姆定律的应用，电路的动态分析，杠杆平衡条件的应用，有一定难度，解题时思路要清晰，理清思路后其实每一步的解答都是公式的基本应用，这种类型的题目综合性强，要多练习以求熟练解题。34如图甲所示的滑轮组装置，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为G=80N的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端，拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，重物上升的速度v随时间变化的图象如图丙所示。已知在2s4s内重物上升的竖直高度为2m，求：（1）在4s6s内，重物克服重力做功的功率_；（2）在2s4s内，绳自由端下降的平均速度_；（3）在02s内，重物对地面的压力大小_。【来源】【全国市级联考】四川省泸州市xx年中考物理试题【答案】 160W 2m/s 40N4s2s2s，则在2s4s内，绳自由端下降的平均速度：v2m/s。（3）由丙图可知，物体在4s6s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F350N，因为不计绳重和摩擦，则由F（G物+G动）得，动滑轮的重力：G动nF3G物250N80N20N，在02s内，由图乙可知此时的拉力F130N，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的总重力、向上的支持力以及2股绳子向上的拉力而处于静止状态，由力的平衡条件得，F支+2F1G+G动，则地面对物体的支持力：F支G动+G物2F120N+80N230N40N，根据力的作用是相互的可知，此过程中重物对地面的压力：F压F支40N。点睛：由滑轮组的结构可以看出，承担物重的绳子股数n3，则拉力F移动的距离s3h。(1)由Ft图象得出在4s6s内的拉力F，由vt图象得出重物上升的速度，利用PFv求出克服重力做功的功率；（2）由图甲可知，连接动滑轮绳子的股数，根据snh求出绳子自由端移动的距离，利用v求出绳子自由端移动的速度；（3）由丙图可知，物体在4s6s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力，利用F（G物+G动）求出动滑轮重，此时物体静止在地面上，根据力的平衡条件求出地面的支持力，根据力的作用是相互的，求出对地面的压力。35如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N，此时滑轮组的机械效率1为75%（绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g=10N/kg）。（1）请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是下列中的_图。（2）工人的质量为60kg，双脚与地面接触面积为2.5103m2，物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了4104Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力_。（3）若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为180W，求物体上升的速度_。【来源】【全国市级联考】xx年四川省达州市中考物试题【答案】 A 300N 0.2m/s擦以及水的阻力均忽略不计，当物体完全露出水面时，F（G物+G动）G动3FG物3400N90kg10N/kg300N，此时人对地面压力：F压G人F60kg10N/kg400N200N，物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力：F拉G物F浮，完全露出后物体对滑轮组拉力F拉G物，所以物体被打捞出水面后对滑轮组拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面压力变小，压强变小，由p可得物体完全露出水面后，人对地面压力增大量：FpS4104Pa2.5103m2100N，所以物体完全浸没在水中时人对地面压力F压F压+F200N+100N300N，此时人对绳子自由端拉力：FG人F压60kg10N/kg300N300N，且F（F拉+G动）（G物F浮+G动），所以：F浮G物+G动3F90kg10N/kg+300N3300N300N；（3）由PFv 可得，物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度：v0.6m/s，由vnv物可得，物体的上升速度：v物0.2m/s。点睛：（1）由物体完全露出水面时的绳子自由端拉力、物体质量和机械效率，根据计算通过动滑轮绳子的段数，从而确定所使用的滑轮组；（2）绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，由F（G物+G动）计算出动滑轮重力；先计算出物体被打捞出来后人对地面压力，物体被打捞出水面后对滑轮组拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面压力变小，压强变小，由FpS计算人对地面压力变化量，从而计算物体浸没时对绳子自由端拉力，由F（F拉+G动）（G物F浮+G动）计算出物体受到的浮力；（3）由PFv 计算物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度，由vnv物计算物体的上升速度。36如图所示为某品牌四旋翼无人机，该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能，下表是该无人的部分参数：在某次火灾中，该无人机参与火情的勘测，它先以最大速度匀速直线上升，且达到60m高处时，再以最大速度水平匀速直线飞行到达1.6km远处的火场上空。若无人机整个过程四个电动机同时工作，电动机将电能转化为机械能的效率为90%，假设无人机以最大速度匀速直线上升时，受到的阻力大小为10N，通过计算回答下列问题：（g取10N/kg）（1）无人机从起飞到火场上空，这一过程共耗时多少秒_？（2）无人机到达火场上空后，悬停观测10分钟，则10分钟内电动机消耗多少电能_？（3）无人机以最大速度匀速直线上升60m，这个过程中消耗多少电能_？【来源】xx年甘肃省白银市、凉州市、张掖市中考物理试题【答案】 110s 1.2105J 2000J由90%可得消耗的电能：W电2000J。点睛：（1）利用svt求出匀速上升需要时间、水平匀速直线飞行时间，进而求出起飞到到达火场需要时间； （2）求出悬停时电动机总功率（4个电动机），利用WPt求悬停时消耗电能；（3）无人机上升过程的升力等于重力加上阻力，利用WFs求升力做的有用功，利用90%求消耗的电能。37考古工作者在河底发现了古代的石像，经潜水者测量它的体积约为2m3如图所示，在打捞石像的过程中，考古工作者用动滑轮将石像匀速提升，需要竖直向上的拉力F=1.6104N在没有将石像提出水面前，若不计摩擦和滑轮重力，（水=1.0103kg/m，g=10N/kg）求：（1）石像受到的浮力_。（2）石像的重力_。（3）石像的密度_。（4）若将石像提升了3m，石像受到水的压强减少了多少_？【来源】【全国市级联考】xx年山东省聊城市中考物理试题【答案】 2104N 5.2104N 2.6103kg/m3 3104Pa【解析】（1）石像受到的浮力：F浮G排液gV排1103kg/m310N/kg2m32104N；（2）不计摩擦和滑轮重力，根据F（GF浮）可得石像的重力：G2FF浮21.6104N2104N5.2104N；（3）石像的质量：m5.2103kg；石像的密度：2.6103kg/m3；（4）石像减少的水的压强pgh1103kg/m310N/kg3m3104Pa.。点睛：（1）利用阿基米德原理F浮G排液gV排求出石块受到的浮力；（2）若不计摩擦和滑轮重力，根据F （GF浮）可求石像的重力；（3）根据m 可求石像的质量，利用密度公式求出石像的密度；（4）已知h3m，根据pgh可求石像减少的水的压强。38如图是建筑工地上的起重机示意图，起重机的电动机功率为W，当它把质量为1t的重物匀速提起24m时，用时100s.（g=10N/kg）求：（1）在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少_？机械效率是多少_？（2）若起重机AB长为20m，吊起重物时B端的配重质量为4t，为使起重机不翻倒，则OB长为多少_？（不计摩擦和起重机自重）【来源】广东省xx年中考物理试题【答案】 2400W 80% 4m【解析】（1）提起重物做的功为；起重机提起重物做功的功率是：；机械效率是：；（2）物体重为：，配重的重为：使起重机不翻倒，杠杆是平衡的。即：解得：。39质量为60kg的工人站在水平地面上，用如图装置匀速打捞浸没在长方形水池中的物体，水池底面积为15m2，物体重2000N、体积为0.1m3，物体未露出水面前，此装置机械效率为80%（不考虑水对物体的阻力、绳重及绳与滑轮间的摩擦）g取10N/kg求：（1）物体浸没在水中受到的浮力；（2）动滑轮的重力；（3）若工人双脚与地面的接触面积为500cm2，当他对地面的压强为2103Pa时，池底受到水的压强的变化量。【来源】xx年四川省遂宁市中考物理试题【答案】（1）1000N；（2）250N；（3）50Pa。（3）已知工人的质量，可求工人的重力；已知工人对地面的压强，根据可求对地面的压力，根据可求绳子的拉力，根据可求出浮力的变化量，即可求排开液体的变化量，再根据求出液体深度的变化量，由可求池底受到水的压强的变化量，解答：（1）物体浸没在水中受到的浮力：；，此时物体在长方形水池受到的浮力：，物体排开液体的体积：由可得，排开液体的变化量：；液体深度的变化量：，池底受到水的压强的变化量：。答：（1）物体浸没在水中受到的浮力是1000N；（2）动滑轮的重力是250N；（3）若工人双脚与地面的接触面积为500cm2，当他对地面的压强为2103Pa时，池底受到水的压强的变化量是50Pa。【点睛】本题为力学综合题，考查了压强、浮力、机械效率的计算，题目较难。40图甲是海上打捞平台装置示意图，使用电动机和滑轮组将实心物体A从海底竖直向上始终以0.05m/s的速度匀速吊起，图乙是物体A所受拉力F随时间t变化的图象（不计摩擦、水的阻力及绳重，水=1.0103kg/m3g=10N/kg）。请解答下列问题：（1）物体A的体积是多少？（2）物体A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%，当物体A完全离开水面后，滑轮组的机械效率是多少？（3）当物体A完全离开水面后，电动机两端电压为380V，通过的电流为5A，电动机线圈的电阻为多少？（不计电动机内部摩擦）【来源】山东省威海市xx年初中学业考试（中考）物理试题【答案】（1）1m3；（2）85.7%；（3）6。根据阿基米德原理得，物体的体积为：。（2）不计摩擦、水的阻力及绳重时，水面下时的效率为80%，即：解得：离开水面后，机械效率为：。（3）由图知，两段绳子承担物重，所以电动机的拉力为：，根据得，电动机的输出功率为：，电动机的输入功率为：，电动机的发热功率为：，根据得，线圈的电阻为：。点睛：在涉及机械效率的相关计算，在不计摩擦和绳重时，牢记效率的两个思路：一是，二是。41如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时3s，工人的拉力为50N，工人质量为50kg。（物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）（1）求工人放绳的速度。（2）求滑舱组的效率1（3）如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为2，已知1：2=4:3（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g=10N/kg）。求当物体完全浸没水中后，工入对地面的压力。【来源】【全国市级联考】四川省南充市xx年中考物理试题【答案】见解析所示【解析】（1）根据题意知道，物体下降速度是：v=h/t=3m/3s=1m/s；由图知道滑轮组的有效绳子段数是n=4，所以工人放绳的速度是：v绳 =4v物 =41m/s=4m/s；（2）因为n=4，所以绳子运动距离是：s=4h=43m=12m；工人放绳子的有用功是：W有用=Gh=160N3m=480J；放绳子的总功是：W总 =Fs=50N12m=600J；所以，滑轮组的效率是：1 =W有用/W总100%=480J/600J100%=80%；当完全入水后，动滑轮受到重物向下的拉力、自身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可知：4F绳=F拉物+G动，故人对绳子的拉力是：F绳=（F拉物 +G动）/4=（60N+40N）/4=25N，此时人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，由于物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N；而人的重力是：G人=m人 g=50kg10N/kg=500N，人受到竖直向上的支持力是：F支 =G人 +F绳=500N+25N=525N，根据物体间力的作用是相互的知道，则人对地面的压力是525N。点睛：本题考查的是速度、有用功、总功、机械效率公式的应用，滑轮组拉力的计算，解题的关键是需要知道动滑轮重力不变，是一道有难度的试题。六、实验题42图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上拉动绳子自由端，将重为4.5N的物体从A位置提升到A位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题：（1）物体提升的高度是_cm，拉力是_N，该滑轮组的机械效率=_；（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率_（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【来源】xx年山东省泰安市中考物理试题【答案】 5.0 2 75% 变小该动滑轮的机械效率：；（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，有用功不变，而滑轮的重增加，由于对滑轮做的功为额外功，所以额外功增大，则滑轮组的机械效率变小。点睛：涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，使用滑轮或滑轮组时，额外功为提高滑轮做的功、克服摩擦及绳子重做的功。 43某物理实验小组的同学，利用如下图所示的装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条件。（1）如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向_移动。（选填“左”或“右”）（2）实验
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