2022年中考物理分类汇编-11-1杠杆、滑轮、机械效率.docx
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1、2022年中考物理分类汇编-11-1杠杆、滑轮、机械效率 20. (2022 威海)图 9 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 101N.当重为 730N 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)20.400 4500 22( ( 2022 泰安)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
2、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。请你依据他们做的试验完成下列问题: (1)物体提升的高度是 cm ,拉 力 是 N,该滑轮组的机械效率 η ; (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)。 22缓慢(匀速)(1)5.02 75%(2)变小 3(2022•烟台)如图所示的杠杆,属于费劲 杠 杆 的是( ) 【分析】结合图片和生活阅历,先推断杠杆在运用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再推断它是属于哪种类型的杠杆。 【解答】解:
3、A、羊角锤在运用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。 B、起子在运用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。 C、镊子在运用过程中,动力臂小于阻力臂,是费劲杠杆,符合题意。 D、钳子在运用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,不符合题意。 故选:C。 【点评】此题考查的是杠杆的分类,主要包括以下几种:省力杠杆,动力臂大于阻力臂;费劲杠杆,动力臂小于阻力臂;等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。 24(2022•淄博)骨胳、肌肉和关节构成了人体的运动系统,最基本的运动都是肌肉牵引骨胳绕关节转动产生的,其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图,人体的重力为阻力,小腿肌肉施加
4、的拉力为动力。重 600N 的小明在 lmin 内完成 50 个双脚同时踮起动作,每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是 9cm。求: (1)小腿肌肉对每只脚的拉力; (2)小明踮脚过程中克服重力做功的功率。 【分析】(1)依据杠杆的平衡条件分析解答小腿肌肉对每只脚的拉力; (2)小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功,依据 P= 算出小明踮脚过程中克服重力做功的功率 【解答】解: (1)由图知,动力 F 的力臂 L 1 =8cm+4cm=12cm=0.12m;重力的力臂 L 2 =8cm=0.08m; 依据杠杆的平衡条件可得:FL 1 =GL 2 , 则小腿肌肉对每只脚的拉力:F
5、= = =400N; (2)小腿肌肉对脚的拉力做的功:W 拉力 =Fh=400N×0.09m=36J; 小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功,等于 36J; 小明在 lmin 内完成 50 个双脚同时踮起动作, 则小明踮脚过程中克服重力做功的功率:P= = =30W。 答:(1)小腿肌肉对每只脚的拉力为 400N; (2)小明踮脚过程中克服重力做功的功率为 30W。 【点评】本题考查了杠杆的平衡条件、功的计算、功率的计算,其中小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功是解题的关键。 15(2022•枣庄)如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种
6、装置,分别用 F A 、F B 匀速提升重力为 G A 、G B的 A、B 两物体,不计绳重和摩擦。若 G A G B ,则 η 甲 η 乙 ;若 F A =F B ,则 G A G B (选填、或=) 【分析】(1)不计绳重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,依据 η= ×101%= ×101%= ×101%结合 G A G B 比较两滑轮组的机械效率关系; (2)由图可知滑轮组绳子的有效股数,依据 F= (G+G 动 )结合 F A =F B 得出提升物体的重力关系。 【解答】解:(1)不计绳
7、重和摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功, 则滑轮组的机械效率: η= ×101%= ×101%= ×101%= ×101%, 因物体的重力 G 越大,1+ 越小, 越大,且动滑轮的重力相等, 所以,G A G B 时,η 甲 η 乙 ; (2)由图可知,n 甲 =2,n 乙 =3, 由 F= (G+G 动 )可得,提升物体的重力: G=nFG 动 , 则 F A =F B 时,提升物体的重力关系为 G A G B 。 故答案为:;。 【点评】本题考查了滑轮组机械效率公式和绳子拉力公式的应
8、用,明确有用功和总功以及滑轮组绳子的有效股数是关键。 21(2022•枣庄)如图所示是小李和小王利用刻度匀称的轻质杠杆探究杠杆平衡条件的试验装置。 (1)试验前没挂钩码时,杠杆静止的位置如图甲所示,此时应将螺母向 右 调整,使杠杆在水平位置平衡。 (2)杠杆平衡后,小李在左右两侧分别挂上钩码,如图乙所示,杠杆的 左 端会下沉,要使杠杆重新在水平位置平衡,在不变更钩码悬挂点的位置和变更较少钩码的前提下,只需将 左侧的钩码去掉一个 即可。 (3)小李和小王又分别设计了两种试验方案,小李的方案如图丙所示,小王的方案如图丁所示。你认为 小李 的试验方案更好,请说明你的理由 弹簧测力计在图丙的
9、力与力臂垂直,力臂在杠杆上便于测量 。 (4)试验中小王发觉:假如在杠杆的 O 点用弹簧测力计施加一个向上的力,这个力在探究试验时是否影响到杠杆的平衡?请说明理由 这个作用在杠杆 O 点的力的力臂等于零,不影响杠杆的平衡。 。 【分析】(1)调整杠杆在水平位置平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动;探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,这样便利测量力臂; (2)设一个钩码重为 G,杠杆一个小格是 L,依据杠杆平衡条件推断杠杆向那端下降,要保持平衡,依据杠杆的平衡条件推断移动那侧钩码; (3)依据钩码个数与每个钩码的重力求出测力计拉力,依据杠杆的平衡条件可知,图丙弹簧测力计方向向上,简单测量力臂,
10、图丁方向不与杠杆垂直,不易测量力臂; (4)过支点的力,力臂为零。 【解答】解:(1)调整杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时消退杠杆自重对杠杆平衡的影响; (2)设杠杆每个格的长度为 L,每个钩码的重力为 G,依据杠杆的平衡条件:F 左 L 左 =F 右 L 右 ,即 4G×2L 2G×3L,左端大,故左端下沉;要使杠杆重新在水平位置平衡,假如不变更钩码总个数和悬挂点位置,只须要将左侧的钩码去掉一个即可平衡; (3)由图可知,弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直,力臂在杠杆上便于测量,
11、图丁的力不与杠杆垂直,力臂不便利测量,图丙好; (4)杠杆在 O 点还受到一个向上的力,这个力与杠杆自身重力都过杠杆的支点,力臂为零,这两个力在探究杠杆平衡时不会影响到杠杆的平衡。 故答案为:(1)右;(2)左;将左侧的钩码去掉一个;(3)小李;弹簧测力计在图丙的力与力臂垂直,力臂在杠杆上便于测量;(4)这个作用在杠杆 O 点的力的力臂等于零,不影响杠杆的平衡。 【点评】此题是探究杠杆平衡试验,考查了杠杆的调平及杠杆平衡条件的应用以及过支点的力对杠杆的影响,要留意分析力和对应的力臂。 7(2022潍坊)如图所示,杠杆处于平衡状态。假如杠杆两侧的钩码各削减一个,杠杆将( ) A左端下降 B右端下
12、降 C仍旧平衡 D无法推断 解析:图中杠杆处于平衡状态,设一个钩码的重为 G,杠杆上一格的长度为 L,依据杠杆平衡条件可得:2G×3L=3G×2L;假如杠杆两侧的钩码各削减一个,则:左边力与力臂的乘积:1G×3L,右边力与力臂的乘积:2G×2L,由于此时右边力与力臂的乘积较大,所以右端下降。故选 B。 23(2022潍坊)如图所示,工人用滑轮组提升重为 400N 的货物所用拉力恒为 240N,货物被匀速提升 10m。求:(1)工人做的功 (2)滑轮组的机械效率 解:(1)由图知,n=2,则绳子自由端移动的距离:s=2h=2×10m=2
13、0m, 工人做的功:W 总 =Fs=240N×20m=4800J; (2)提升物体做的有用功:W 有 =Gh=400N×10m=4000J, 则滑轮组的机械效率:η= ×101%= ×101%≈83.3%。 答:(1)工人做的功为 4800J;(2)滑轮组的机械效率 83.3%。 13 (2022 滨州)如图所示,重 400N 的物体在 30N 的水平拉力 F 的作用下,以 0.1m/s 的速度沿水平地面对左匀速直线运动了 10s,滑轮组的机械效率为 80%,则在此过程中,下列说法正确的是( ) A绳子自由端移动的距离为 3m
14、 B有用功为 400J C拉力 F 的功率为 9W D物体与地面间的滑动摩擦力为 73N 解析:A、由图知,n=3,则绳子自由端移动的距离:s 绳 =3s 物 =3v 物 t=3×0.1m/s×10s=3m,故A 正确;B、拉力做功为:W 总 =Fs 绳 =30N×3m=90J,有用功:W 有 =ηW 总 =80%×90J=73J,故B 错误;C、拉力做功的功率:P= = =9W,故 C 正确;D、有用功 W 有 =fs 物 ,拉力做的总功 W总 =Fs 绳 ,由 η= = = = 得,物体与地面间的滑动摩擦力:f=η&t
15、imes;3F=80%×3×30N=73N,故 D 正确。故选 ACD。 22 (2022 滨州)小明在探讨杠杆平衡条件的试验中所用的试验器材有,刻度匀称的杠杆,支架,弹簧测力计,刻度尺,细线和质量相同的 0.5N 重的钩码若干个。 (1)如图 A 所示,试验前,杠杆左侧下沉,则应将左端的平衡螺母向 (选填左或右)调整,直到杠杆在 位置平衡,目的是便于测量 ,支点在杠杆的中点是为了消退杠杆 对平衡的影响。 (2)小明同学所在试验小组完成某次操作后,试验象如图 B 所示,他们记录的数据为动力F 1 =1.5N,动力臂 L 1 =0.1m,阻力 F 2 =1N,则阻力臂 L
16、 2 = m。 (3)甲同学测出了一组数据后就得出了动力×动力臂=阻力×阻力臂的结论,乙同学认为他的做法不合理,理由是 。 (4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离,与小组同学沟通后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,他做了如图 C 的试验,此试验 (选填能或不能)说明该结论是错误的,图 C 试验中,已知杠杆上每个小格长度为 5cm,每个钩码重 0.5N,当弹簧测力计在 A 点斜向上拉(与水平方向成 30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂 (选填等于或
17、不等于)阻力×阻力臂。 解析:(1)调整杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时消退杠杆自重对杠杆平衡的影响;(2)杠杆平衡条件为:F 1 L 1 =F 2 L 2 。由杠杆平衡条件得:1.5N×0.1m=1N×L 2 ,得:L 2 =0.15m;(3)只有一次试验得出杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。这 种结论很具有偶然性,不合理。要进行多次试验,总结杠杆平衡条件。(4)丙同学通过对数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作
18、用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离,与小组同学沟通后,乙同学为了证明丙同学的结论是错误的,他做了如图 C 的试验,此试验能得到动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离,这个结论是不正确的;当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时,看试验结论是否成立,所以利用图 C 进行验证;杠杆平衡条件为:F 1 L 1 =F 2 L 2 。由杠杆平衡条件得:4×0.5N×3×5cm=3N× ×4×5cm,左右相等,杠杆在水平位置平衡时,动力×动力臂 等于阻力&time
19、s;阻力臂。 答案:(1)右;水平;力臂;自重;(2)0.15;(3)一组试验数据太少,具有偶然性,不便找出普遍规律;(4)能;等于。 9 (2022 临沂)图(a)所示的杠杆是水平平衡的。假如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 【分析】(a)图杠杆是平衡的,缘由是两边的力和力臂的乘积相等,(b)图分别加挂一个等重的物体后,分析两边的力和力臂的乘积是否还相等,据此推断丁图的杠杆是否还平衡。 【解答】解: AB、设一个钩码重为 G,杠杆一格长为 L,(a)图杠杆平
20、衡是因为:2G×2L=G×4L; (b)图分别加挂一个等重的物体后(为便于探讨,设物体的重也为 G), 左边力与力臂的乘积:3G×2L, 右边力与力臂的乘积:2G×4L, 因为 3G×2L2G×4L,即右边力与力臂的乘积较大, 所以杠杆不能平衡,右端下沉;故 A 正确,B 错误; CD、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
21、 D 错误。 故选:A。 26 (2022 临沂)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 80 N;假如向水桶内再加入 40N 的水,提起时动滑轮的机械效率 变大 (选填变大、变小或不变)。 【分析】不计绳重和摩擦,人拉绳子自由端的拉力 F= (G+G 动 );用同一个滑轮组提升物体时,物重越大,效率越高。 【解答】解: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:F= (G+G 动 )= (140N+20N)=80N; 运用同一滑轮组,在提上升度相同时,所做的额外功不变,增加水的重力,增大了有用
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