2020年中考物理一轮复习考点练习卷：探究杠杆的机械效率.doc

探究杠杆的机械效率考点一：实验评估与拓展1.如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个(1)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡;于是小明便得出了杠杆的平衡条件为。他这样得出的结论是否合理？ 为什么？ （2）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是: （3）小明用如图丙所示的实验装置继续研究“杠杆的机械效率”。实验时,将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为S，则杠杆的机械效率= （用题中字母表示）。若将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则弹簧测力计的示数F F(>/=/<) ，杠杆的机械效率 (>/=/<)2.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率（1）实验时，弹簧测力计挂在D点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升（不考虑摩擦）实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点匀速将杠杆拉至图中虚线位置，示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，测力计移动距离s，则杠杆的机械效率1=_（用字母表示）若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为2，则2_1将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提高相同高度时的机械效率分别为A和B，则A_B（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时的机械效率分别为C和D，则C_D（以上三空均选填“”“=”或“”）3.小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上_拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为=_（用用已知或测量物理量的符号表示）（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则弹簧测力计的示数将_（大于/等于/小于）F1，此次弹簧测力计做的功将_（大于/等于/小于）第一次做的功，杠杆的机械效率将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）（3）他将3只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h2，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比_（最大/最小/三次相等）（4）本实验中，影响杠杆机械效率的主要因素是：_考点二：实验数据分析1.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。（1） 实验中，测力计的示数F为_ N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为_ %请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：_ 。（2）一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表数据： 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：_ ；请简要说明两条理由：_ ；_ 。2.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴，不计摩擦。实验时，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升。（图中杠杆为质量分布均匀的直棒）下表是提升物体时采集到的数据：（1）第组实验中，杠杆的机械效率为。（2）由三组实验，可以初步得出的结论：相同的杠杆，提升的物体越重效率越高。（3）该实验中杠杆的效率总小于100%的原因是杠杆有自重，分析实验数据可知道杠杆的自重为N。参考答案考点一：实验评估与拓展1.如图甲所示,小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个(1)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡;于是小明便得出了杠杆的平衡条件为。他这样得出的结论是否合理？ 为什么？ （2）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小明同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是: （3）小明用如图丙所示的实验装置继续研究“杠杆的机械效率”。实验时,将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计,钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为S，则杠杆的机械效率= （用题中字母表示）。若将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则弹簧测力计的示数F F(>/=/<) ，杠杆的机械效率 (>/=/<)【答案】（1）不合理 结论具有偶然性（结论没有普遍性）（ 2）避免杠杆自重对标杆平衡的影响（ 3） 【解析】（ 1）杠杆的平衡条件是：动力动力臂=阻力阻力臂（或F1L1=F2L2），只通过一次测量，数据具有偶然性，不具备普遍性；（2）图2中，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大；（ 3）杠杆的机械效率：；根据图示可知，将钩码移动到B点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由F1L1=F2L2可知，动力将增大，即FF；将钩码移至B点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B点时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，所以机械效率变大，即。故答案为：（ 1）不合理；结论具有偶然性（结论没有普遍性）；（ 2）避免杠杆自重对标杆平衡的影响；（ 3）；。2.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率（1）实验时，弹簧测力计挂在D点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升（不考虑摩擦）实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点匀速将杠杆拉至图中虚线位置，示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，测力计移动距离s，则杠杆的机械效率1=_（用字母表示）若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为2，则2_1将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提高相同高度时的机械效率分别为A和B，则A_B（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时的机械效率分别为C和D，则C_D（以上三空均选填“”“=”或“”）【答案】 =【解析】解：（1）在实验过程中，有用功是W有用=Gh，总功是W总=Fs，所以杠杆的机械效率是：=；将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，所做的额外功相同，有用功增加，即有用功占总功的比值变大，所以此时的机械效率变大，即21将同一物体由悬挂的A点变为B点时，物体的力臂变大，由杠杆的平衡条件可知拉力F变大；杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此有用功占总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时，所做的有用功相同，额外功也相同，故总功相同，根据机械效率公式可知，机械效率相同故答案为：（1）；（2）=3.小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点（1）他将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上_拉动弹簧测力计，拉力为F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为=_（用用已知或测量物理量的符号表示）（2）他将2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度为h2，则弹簧测力计的示数将_（大于/等于/小于）F1，此次弹簧测力计做的功将_（大于/等于/小于）第一次做的功，杠杆的机械效率将_（选填“变大”、“变小”或“不变”）（3）他将3只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为h2，则第3次杠杆的机械效率与前两次相比_（最大/最小/三次相等）（4）本实验中，影响杠杆机械效率的主要因素是：_【答案】匀速 大于 小于 变大 最大 杠杆的自重【解析】解：（1）探究杠杆的机械效率时，将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速动弹簧测力计，则有用功为W有=Gh2=2mgh2，总功W总=F1h2，则机械效率的表达式=（2）钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得F1OA=GOB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得F2OA=GOC；从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大，有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次弹簧测力计做的功将小于第一次做的功，并且有用功与总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大（3）因为第1与第2的有用功相等，并且第2的额外功小，因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第1的机械效率小于第2的机械效率；将3只钩码悬挂在C点时，物体升高的高度不变，物重增加，由W有=Gh2可得，有用功变大，但杠杆提升的高度与第2相同，额外功与第2相同，又因为机械效率等于有用功与总功的比值，因此第3的机械效率大于第2的机械效率综上所述，第3的机械效率最大（4）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力故答案为：（1）匀速；（2）大于；小于；变大；（3）最大；（4）杠杆的自重考点二：实验数据分析1.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。（2） 实验中，测力计的示数F为_ N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为_ %请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：_ 。（2）一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表数据： 根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：_ ；请简要说明两条理由：_ ；_ 。【答案】（1）0.5 66.7 克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功；（2）不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 一次对比实验所得结论是不可靠的【解析】（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。在实验过程中，有用功是：W有=Gh=1.0N0.1m=0.1J，总功是：W总=Fs=0.5N0.3m=0.15J，所以杠杆的机械效率是：；利用杠杆提升物体时，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功。（2）分析机械效率的影响因素采取控制变量法，研究提起的物重和机械效率的关系时，应保持钩码的位置不变；应进行多次实验，分析多组数据，才能得出正确结论只凭一次实验数据做出结论是不科学的。故答案是：（1）0.5； 66.7；克服杠杆与支点间摩擦及杠杆自重做的额外功；（2）不能；两次实验时钩码没有挂在同一位置；一次对比实验所得结论是不可靠的。2.用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴，不计摩擦。实验时，给B端施加竖直向下的力，使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升。（图中杠杆为质量分布均匀的直棒）下表是提升物体时采集到的数据：（1）第组实验中，杠杆的机械效率为。（2）由三组实验，可以初步得出的结论：相同的杠杆，提升的物体越重效率越高。（3）该实验中杠杆的效率总小于100%的原因是杠杆有自重，分析实验数据可知道杠杆的自重为N。【答案】（1）80% （2）（3）2【解析】（ 1）W总=Fs=5N0.02m=0.1J，W有用=Gh=2N0.04m=0.08J，杠杆的机械效率：；（ 2）由三组实验，可以初步得出的结论：相同的杠杆，提升的物体越重效率越高；（ 3）W额=W总-W有用=0.1J-0.08J=0.02J，重心上升的高度为h=0.01m；根据W额=G杆h可得。故答案为：（1）80%；（2）；（3）2。