13簡單機械探究（原卷版）

中考復習培優(yōu)壓軸13簡單機械探究一、杠桿探究1.教室內(nèi)的日光燈一般都是由兩條豎直平行的吊鏈吊在天花板上的(如圖甲所示)，兩條吊鏈豎直平行除了美觀外，還蘊含著科學道理。（1）圖甲中a、b是掛日光燈的吊鏈。若以吊鏈a的固定點O作為支點，F(xiàn)甲作為拉力時，可將燈視作________(選填“省力”“費力”或“等臂”)杠桿。（2）比較圖甲、圖乙兩種懸掛方式，圖甲吊鏈受到的拉力大小為F甲，圖乙吊鏈受到的拉力大小為F乙，則F甲________F乙(選填“＞”“＝”或“＜”)。（3）若圖甲中b吊鏈突然斷開后日光燈將繞O點轉(zhuǎn)動，此時日光燈的重力勢能將________(選填“增大”“減小”或“不變”)。2.（2020·浙江模擬）善于奇思妙想的小強及其興趣小組在實驗室（溫度為20℃）進行綜合實驗。（1）該小組想研究“密度計的工作原理”。圖甲所示是密度計的簡化模型，在一根粗細均勻的玻璃管內(nèi)放一些小鉛粒使其能豎直漂浮在液體中，設玻璃管浸入液體的深度為h液，該液體密度為ρ液，密度計漂浮在水中時浸入水中的深度為h水，水的密度為ρ水，則浸入液體的深度h液＝________（用給出的物理量表示）。（2）該小組想繼續(xù)探究“某液體的密度和溫度的關系”，設計了如圖乙所示裝置，長為0.6m的絕緣輕質(zhì)杠桿ab懸掛在高處，可繞O點轉(zhuǎn)動。杠桿a端的輕質(zhì)細線懸掛一體積為1×10﹣3m3的實心合金塊，浸沒在燒杯內(nèi)的液體中。b端輕質(zhì)細線懸掛的銅柱在上下移動時能帶動滑片P移動。滑片P重力和摩擦不計。①若電源電壓為3V，滑動變阻器標有“100Ω1A”字樣。在電路中串聯(lián)一個量程為0～15mA的電流表，為保證電路安全，定值電阻R的最小阻值是________Ω。②小強在給該液體加熱過程中發(fā)現(xiàn)，電流表示數(shù)減小，則可得出該液體的密度隨溫度升高而________（選填“增大”、“減小”或“不變”）（除燒杯內(nèi)的液體外，裝置中其他物體的熱脹冷縮忽略不計，合金塊始終浸沒）。（3）該小組還想利用此裝置繼續(xù)測量該合金塊的密度。已知該燒杯中液體在溫度為20℃時計的密度為1.1×103kg/m3。杠桿水平平衡時，銅柱質(zhì)量為2kg，點O距杠桿b端0.2m。則的密度是________kg/m3（g取10N/kg）3.（2019九上·余杭期中）小金在做“探究杠桿平衡條件”實驗的裝置如圖所示，杠桿上相鄰刻度間的距離相等。（1）杠桿在如圖甲所示的位置靜止時________（選填“是”或“不是”）處于杠桿平衡狀態(tài)的。（2）為使杠桿在水平位置平衡，應將右端的平衡螺母向________（選填“左”或“右”）端調(diào)節(jié)。（3）如圖乙所示，杠桿水平位置平衡后，在A點掛了2個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，在B點豎直向下拉彈簧測力計，仍使杠桿保持水平平衡，此時彈簧測力計的示數(shù)應為________N。當彈簧測力計改為斜拉時，再次使杠桿保持水平平衡，此時彈簧測力計的示數(shù)將________。（選填“變大”、“變小”或“不變”）（4）小金改變鉤碼的個數(shù)和位置進行了多次實驗，其目的是________。4.（2019·東陽模擬）李明同學僅用直尺這一測量工具測出了石塊的密度。裝置如圖所示，主要實驗步驟如下：A.用細線將輕質(zhì)直桿懸起來，懸點為O，并將一重物用細線懸于直桿O點左側(cè)的P點；B.保持重物的懸點不變，將裝水的輕質(zhì)塑料袋用細線掛在直桿O點右側(cè)的某點，直桿處于水平靜止，用直尺測得該點到O的距離為30.0cm；C.在溢水杯中裝滿水，將待測石塊緩慢浸沒在杯中，讓溢出的水全部流入輕質(zhì)塑料袋中；D.保持重物的懸點不變，將待測石塊用細線掛在直桿O點右側(cè)的某點，直桿處于水平靜止，用直尺測得該點到O的距離為12.0cm；（1）上述實驗步驟最佳順序是________

(填入步驟前的字母)；（2）已知水的密度為1.0×103kg／m3，可求得待測石塊密度為________。5.（2019·寧波模擬）在“探究杠桿平衡條件”實驗中，小科用一塊T形板對實驗裝置進行改進。如圖甲所示，T形板上有槽口ab和卡口cd，T形板通過槽口ab可以繞著杠桿的0點自由旋轉(zhuǎn)并上下移動，彈簧測力計與一根質(zhì)量可以忽略的碳素細棒MN相連，碳素細棒MN剛好卡入T形板的卡口cd，如圖乙所示。（1）小想認為要完成這個實驗，還需要一把刻度尺，但小科認為只要在T形板上稍微進行改進，不添加器材也可完成實驗。小科對T形板進行的改進方法是________。（2）利用這個裝置進行實驗的優(yōu)點為：________。（3）小科在實驗過程中，保持阻力、阻力臂不變，在杠桿水平平衡時，測出每一組動力臂L1和動力F1的數(shù)據(jù)，并利用實驗數(shù)據(jù)繪制了F1與L1的關系圖像，如圖丙所示。請根據(jù)圖像推算，當L1為5cm時，F(xiàn)1為________N。6.（2019·杭州模擬）某實驗小組利用圖示裝置研究杠桿的機械效率，實驗的主要步驟如下：①用輕繩懸掛杠桿一端的O點作為支點，在A點用輕繩懸掛總重為G的鉤碼，在B點用輕繩豎直懸掛一個彈簧測力計，使杠桿保持水平；②豎直向上拉動彈簧測力計緩慢勻速上升（保持O點位置不B變），在此過程中彈簧測力計的讀數(shù)為F，利用刻度尺分別測出A、B兩點上升的高度為h1、h2?；卮鹣铝袉栴}：（1）杠桿機械效率的表達式為η=________。(用已知或測量的物理量符號表示）（2）本次實驗中，若提升的鉤碼重一定，不計裝置的摩擦，則影響杠桿機械效率的主要因素是：________。（3）若將鉤碼的懸掛點由A移至C，O、B位置不變，仍將鉤碼提升相同的高度，則杠桿的機械效率將________（填“變大”“變小”“不變”）。請證明。________

。7.（2019·浙江模擬）某同學制作了直接測量液體密度的“密度天平”．其制作過程和原理如下：如圖甲所示，選擇一個長杠桿，調(diào)節(jié)兩邊螺母使杠桿在水平位罝平衡；在左側(cè)離支點10cm的位罝A用細線固定一個質(zhì)量為110g、容積為50mL的容器．右側(cè)用細線懸掛一質(zhì)量為50g的鉤碼（細線的質(zhì)量忽略不計）。【測量過程】將下對實驗空白處補充完整：（1）調(diào)節(jié)杠桿平衡時，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，需將平衡螺母向________端調(diào)節(jié)（填“左”或“右”）；測量液體時往容器中加滿待測液體，移動鉤碼使杠桿在水平位置平衡，在鉤碼懸掛位罝直接讀出液體密度。（2）當容器中沒有液體時，鉤碼所在的位置即為“密度天平”的“零刻度”，“零刻度”距離支點O________cm。（3）若測量某種液體的密度時，鉤碼在距離支點右側(cè)31cm處，則此種液體的質(zhì)量為________g，液體的密度為________g/cm3。（4）若此“密度天平“的量程不夠大，可以采用________的方法增大量程（寫出一種即可）。（5）【拓展應用】若杠桿足夠長，用此“密度天平”還可以測量固體的密度．先在容器中加滿水，再將待測固體輕輕浸沒在水中，溢出部分水后，調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿水平平衡，測出鉤碼離支點O的距離為56cm；用量筒測出溢出水的體枳如圖乙所示，則固體的密度為________g/cm3（已知ρ水=1.0g/cm3）。8.（2018九上·浙江期中）在“探究杠桿平衡條件的實驗”中：（1）如圖甲所示，實驗前，杠桿左端下沉，則應將左端的平衡螺母向________調(diào)節(jié)（選填“左”或“右”），直到杠桿在水平位置平衡，目的是便于測量________。（2）如圖乙所示，杠桿上的刻度均勻，在A點掛4個鉤碼，要使杠桿在水平位置平衡，應在B點掛________個相同的鉤碼；當杠桿平衡后，將A、B兩點下方所掛的鉤碼同時朝遠離支點O方向移動一小格，則杠桿________（選填“能”或”不能“）在水平位置保持平衡。（3）如圖丙所示，若不在B點掛鉤碼，改用彈簧測力計在B點向下拉杠桿，使杠桿仍在水平位置平衡，當測力計從a位置轉(zhuǎn)動b位置時，其示數(shù)大小將________。（4）如圖丁所示，已知每個鉤碼重0.5N，杠桿上每小格長度為2cm，當彈簧測力計在C點斜向上拉（與水平方向成30°角）杠桿，使杠桿在水平位置平衡時，拉力F的力臂大小為________cm，彈簧測力計示數(shù)的大小為________N。9.（2018九上·寧波期中）在農(nóng)村廣泛使用的桿秤就利用了杠桿平衡的原理。下圖是一根桿秤的示意圖。小云設計了如下測量秤砣質(zhì)量M的實驗方案，請你將②、④兩步補充完整。①刻度尺測量桿秤上的主要刻度的示數(shù)m到提扭O的距離x，并作出m－x關系圖象，如圖所示。②用刻度尺測量掛鉤到________的距離l；③在m－x關系圖象中任意讀取兩組數(shù)據(jù)x1、m1和x2、m2；④設桿秤自重G0，重心到提扭的距離l0，據(jù)杠桿平衡條件Mgx1=________＋G0l0以及________=m2gl＋G0l0，兩式相減得M=________（要求用l、x1、x2、m1、m2表示）。10.（2020九上·杭州月考）下面是小王利用刻度均勻的勻質(zhì)杠桿“探究杠桿的平衡條件”。（每個鉤碼重為0.5N）（1）實驗前,將杠桿的中點置于支架上。調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡，此時杠桿自身所受重力的作用點剛好位于支點處，杠桿的重力不會使杠桿產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的效果?！罢{(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿在水平位置平衡”的目的是：________。（2）實驗中需要測得多組不同的數(shù)據(jù)，其目的是______________。A.為了尋找規(guī)律B.為了減小誤差C.A和B皆有（3）實驗中小王想到：如果在杠桿的一側(cè)兩個位置懸掛鉤碼，在另一側(cè)的一個位置上懸掛的鉤碼，使杠桿平衡，需要滿足的條件是什么。為此他多次實驗（如圖乙）并記錄數(shù)據(jù)在下表中。A位置懸掛的鉤碼個數(shù)B位置懸掛的鉤碼個數(shù)C位置懸掛的鉤碼個數(shù)424445233根據(jù)你已掌握的杠桿平衡條件和表中數(shù)據(jù)，分析上述情況下杠桿平衡的條件：________。（可以文字表述，也可以用公式表述，但需對公式中的字母作出說明）11.（2018九上·紹興月考）根據(jù)“探究杠桿的平衡條件”實驗要求，完成下列各題：（1）實驗開始時，杠桿的位置如圖甲所示。小明同學想要通過調(diào)節(jié)杠桿右端的螺母，使杠桿在水平位置平衡，則調(diào)節(jié)時應使右端的螺母向________移動（選填“左”或“右”）。實驗過程中使杠桿在水平位置處于平衡狀態(tài)的目的是________。（2）圖乙中要是杠桿平衡，應在a處掛________個鉤碼。（3）當彈簧測力計由圖丙的豎直地拉著變成傾斜地拉著，使杠桿在水平位置靜止時，彈簧測力計的示數(shù)將________（選填“變大”、“不變”或“變小”）。（4）他所列實驗步驟如下：A.求出每次實驗中的“動力×動力臂”和“阻力×阻力臂”的數(shù)值，根據(jù)計算結(jié)果得出杠桿平衡條件。B.改變力和力臂的數(shù)值，再做幾次，將數(shù)據(jù)填在表格內(nèi)。C.記下動力、動力臂、阻力、阻力臂的數(shù)值。D.把鉤碼掛在杠桿的支點兩邊，改變鉤碼的位置，使

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。E.調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。請你幫該同學把步驟D補充完整：________。正確合理的步驟順序依次是________(填字母序號)。12.（2017·浙江模擬）小明利用杠桿進行了系列實驗：（1）在“研究杠桿平衡條件”中，小明需要用到的器材有杠桿及其支架、鉤碼、尺、線和________。（2）在實驗過程中，未掛鉤碼時，需調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；調(diào)節(jié)過程中如發(fā)現(xiàn)杠桿左端下傾，小明應將杠桿上的平衡螺母向________端調(diào)節(jié)（選填“左”或“右”）。（3）如果在實驗中只有8個相同的鉤碼，杠桿上每格等距，如圖，當在A點掛上3個鉤碼時，小明應將剩余的鉤碼掛在左側(cè)離中點________格處才能使杠桿在水平位置平衡。（4）在“研究杠桿的平衡條件”的任務完成之后，又繼續(xù)使用彈簧秤研究杠桿的機械效率。如下圖所示是小明測量杠桿機械效率的實驗情景。請在下表中把相關的數(shù)據(jù)填寫完整測量項目測量值物體重G／N5物體上升的高度h／cm15彈簧測力計的示數(shù)F／N________彈簧測力計移動的豎直距離S／cm30有用功W有／J0.75總功W總／J________機械效率η／％________針對機械效率的計算結(jié)果，請給出合理的分析和解釋：________。二、滑輪探究13.如圖甲是小紅“測量滑輪組的機械效率”的實驗裝置。（1）實驗時小紅沿豎直方向________拉動彈簧測力計，使鉤碼上升10cm，彈簧測力計的示數(shù)如圖甲所示，若每個物塊重2N，則滑輪組的機械效率為________。（2）小紅做完實驗，通過和其他小組交流，了解到滑輪組的機械效率與動滑輪重有關系，接著她改變動滑輪重，提升同一物體進行多次實驗，獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖乙的圖像。由圖像可知：被提升物體所受的重力相同時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越________。若不計繩重和摩擦，分析圖像中的A點可知，被提升物體所受的重力為________N。實驗次數(shù)鉤碼重鉤碼上升的高度繩端的拉力繩端移動距離機械效率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.5_____80%14.（2019九上·杭州期中）某小組在“測滑輪組機械效率的實驗”中得到的數(shù)據(jù)如下表所示，實驗裝置如圖所示。（1）實驗2，3，4中應沿________（選填“豎直”、“水平”或“任意”）方向勻速緩慢拉動彈簧測力計。（2）小組同學發(fā)現(xiàn)實驗過程中邊拉動邊讀數(shù)，彈簧測力計的示數(shù)不穩(wěn)定，應該靜止讀數(shù)，你認為他的想法________（選填“正確”或“不正確”）。（3）用圖丁裝置進行實驗，得出表中第4次實驗數(shù)據(jù)，表中的數(shù)據(jù)應該是________？15.（2019·吳興模擬）在探究動滑輪使用特點的實驗中，各小組按照如圖所示的實驗器材進行實驗，每個小組的實驗器材都相同（摩擦力可忽略不計）。甲小組按照實驗要求在滑輪上掛上鉤碼，豎直向上拉彈簧測力計，每次都勻速提起鉤碼，如圖（a)所示。乙、丙兩個小組的同學實驗時，沒有注意按照要求規(guī)范操作，他們偏離豎直方向斜向上拉彈簧測力計，勻速提起鉤碼，實驗情況分別如圖（b）、（c)所示。各小組的實驗數(shù)據(jù)記錄在表格中。表一（甲小組）表二（乙小組）表三（兩小組）實驗序號物體的重力（牛）彈簧測力計的示數(shù)（牛）實驗序號物體的重力（牛）彈簧測力計的示數(shù)（牛）實驗序號物體的重力（牛）彈簧測力計的示數(shù)（牛）11.00.641.00.771.00.822.01.152.01.382.01.633.01.663.01.893.02.3（1）由所學知識我們知道：若不計繩重和摩擦，使用動滑輪可以省一半的力，根據(jù)以上小組的實驗，請求出他們所用動滑輪的重力為________

N。（2）分析比較實驗序號1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的實驗數(shù)據(jù)和相關條件，得出的初步結(jié)論是________。（3）如果家里安裝日光燈，你認為更合理的為圖________（填“甲”或“乙”）。

16.小明在測量滑輪組機械效率的實驗中，所用裝置如圖所示，實驗中每個鉤碼重2牛，測得的數(shù)據(jù)如表：次數(shù)鉤碼總重G/牛鉤碼上升的高度h/米測力計示數(shù)F/牛測力計移動距離s/米機械效率η140.11.80.3260.12.40.383%340.11.40.557%440.21.41.057%（1）在實驗中，測繩端拉力F時，應豎直向上________拉動彈簧測力計且在拉動過程中讀數(shù)。（2）第1次實驗測得的機械效率為________，若不計繩重與摩擦，動滑輪重為________牛。（3）分析表中數(shù)據(jù)可知：第2次實驗是用________圖做的；第4次實驗是用________圖做的。(填“a”“b”或“c”)（4）分析第1、2次實驗數(shù)據(jù)可知：使用同一滑輪組，________可以提高滑輪組的機械效率；分析第1、3次實驗數(shù)據(jù)可知：使用不同的滑輪組，提升相同的重物，動滑輪個數(shù)越多(即動滑輪總重越重)，滑輪組的機械效率________。（5）分析第3、4次實驗數(shù)據(jù)可知：滑輪組的機械效率與物體被提升的高度________。（6）若小明在實驗時彈簧測力計拉動方向偏離了豎直方向，則測出的機械效率將________(填“變大”“不變”或“變小”)。17.（2021九下·西湖開學考）在“探究影響滑輪組機械效率的因素”實驗中，某實驗小組用如圖所示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法，分別做了甲、乙、丙3組實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄如下：次數(shù)鉤碼重/N動滑輪重N鉤碼上升的距離/cm彈簧測力計的示數(shù)/N彈簧測力計上升的距離/cm機械效率120.8511566.7%240.851.715/360.85/15/（1）在實驗操作中應該使鉤碼________(選填“快速”或“緩慢”)勻速上升。（2）進行第3次測量時滑輪組的機械效率約________。（3）實驗時將繩子自由端勻速拉動時彈簧測力計的讀數(shù)記為F，鉤碼重記為G，動滑輪重記為G/，繩自由端移動距離記為s，鉤碼提升高度記為h，則下列關于滑輪組機械效率的計算關系中正確的是_________。A.η=G?FsB.η=GFC.三、斜面與機械效率探究18.（2020九上·余杭期末）小金用如圖所示的裝置研究某斜面的機械效率與木塊重力大小之間的關系，實驗時控制木塊與斜面的粗糙程度都相同，部分實驗數(shù)據(jù)如下表：實驗次數(shù)斜面傾角木塊重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面長s/m有用功W有/J總功W總/J機械效率η(%)130°1.00.50.71.00.50.771.4230°2.00.51.41.01.01.4①330°3.00.52.11.01.52.171.4（1）表中空格①的值是________；（2）小明分析實驗數(shù)據(jù)得出的初步結(jié)論是：在斜面傾角和木塊與斜面的粗糙程度不變時，斜面機械效率與木塊重力大小無關。對此，你對小明有何建議？________；（3）為提高測量的準確度，在用彈簧秤測拉力時，需要注意的事項是________（寫一條即可）。19.（2020九上·西湖月考）小西學過有關“機械效率”的知識后提出了一個問題：“斜面的機械效率與斜面的傾斜程度有沒有關系?”針對這個問題他做了在斜面上勻速拉動物塊的探究實驗，并記錄實驗數(shù)據(jù)如下：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可求出第三次實驗的機械效率是________；（2）通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，你認為斜面省力情況與斜面傾斜程度的關系是：斜面越陡，越________（“省力”、“費力”）；（3）拉力F________（“大于”、“等于”、“小于”）物體所受的摩擦力。（4）通過對上述實驗數(shù)據(jù)的分析，你對斜面機械效率的問題可獲得的初步結(jié)論是：________。20.（2020九上·下城期中）在“探究滑輪組的機械效率”時，小金利用一個動滑輪和一個定滑輪組成的滑輪組實驗，實驗中測得數(shù)據(jù)真實可靠，見下表：實驗次數(shù)物重G/N物體上升高度h/m拉力F/N拉力作用點移動距離s/m機械效率η/%110.10.70.347.6210.20.70.647.6320.11.10.360.6440.120.3①（1）請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖中畫出實驗中滑輪組的繞繩方法。（2）表格中編號①處數(shù)據(jù)應填________；（3）由表中第1、2組數(shù)據(jù)可知，同一滑輪組的機械效率與________無關。（4）分析表中第1、3、4組數(shù)據(jù)，你得出的本實驗結(jié)論是：同一滑輪組勻速提升重物時，機械效率隨________的增加而增大。21.（2020九上·杭州月考）某學習小組使用幾個相同的滑輪分別進行機械效率的測定，如圖所示。他們將測得鉤碼重G、拉力F、鉤碼上升的高度h、測力計移動的距離s，并將計算出的有用功W有用、總功W總和機械效率η數(shù)據(jù)一并記入表：次序G/NF/Nh/ms/mW有用/JW總/Jη122.10.10.10.20.2195.2%221.20.10.20.20.2483.3%320.90.10.30.20.27★

（1）表格中數(shù)據(jù)★=________。（2）比較實驗1、2，第2次的機械效率較低，主要原因是

________。（3）若在實驗2中用一個更輕的滑輪替代原來的滑輪提升同樣的鉤碼，裝置的機械效率將________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。22.（2020九上·西湖期末）小金猜想斜面的機械效率與被拉物體的重力有關，為了驗證猜想他進行了如圖所示的實驗：①用彈簧測力計測出木塊的重力G，用刻度尺測出斜面的長度s和高度h。②用彈簧測力計沿著該斜面把木塊從底端勻速拉到頂端，讀出彈簧測力計示數(shù)F。③換用重力不同的木塊，重復上述實驗，共測出三組數(shù)據(jù)，記入下表