8下-13-简单机械实验题计算题专练（原卷版）-全国初中物理竞赛试题编选

试卷第=page1313页，共=sectionpages1313页试卷第=page1212页，共=sectionpages1313页保密★启用前《简单机械》实验题计算题专练全国初中物理竞赛试题精编学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、实验题1．在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）实验开始时，杠杆的位置如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向___移动（选填“左”或“右”），在实验过程中让杠杆在水平位置平衡的目的是___________。（2）杠杆平衡后，小英同学在图乙所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上___________个钩码，使杠杆在水平位置平衡。若此时两边同时再加一个钩码，两边___________（“能”“不能”）平衡，若不能，杠杆将向___________（“A”或“B”）边倾斜。杠杆在图乙的水平位置平衡后，用手使杠杆缓慢地转过一个角度后松手，杠杆____（选填“能”或“不能”）保持静止。（3）取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的B点，当弹簧测力计由位置a转至位置b的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡（如图丙），测力计示数如何变化___________。原因是___________（4）调节杠杆平衡后，在不同的位置挂不同数量的钩码，使杠杆重新平衡，得到如表中的实验数据：次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm1588524101043315153记录数据后，某同学分析实验数据得到如下结论：F1+l1=F2+l2；请判断该同学结论与实验结果___________（相符/不符）。与杠杆平衡条件___________（相符/不符）造成这一结果的原因是___________2．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示：次数物体的重力G/N物体被提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η120.11.00.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.374.1%420.11.50.2(1)表格内的第4次实验中应补充的数据是_______（结果精确到0.1%）。这次数据是用图_________（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的；(2)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，若增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率_________（选填“变大”“不变”或“变小”）；(3)用甲滑轮组提升不同重物时，绳重和摩擦导致的额外功与总功的比为定值k，根据表格中的数据可求出k=_________。3．如图（a）所示的实验装置可以探究杠杆受多个力时的平衡条件。在已调节好的杠杆两端挂上不同数量的钩码，并适当移动钩码的位置，使杠杆水平平衡，记下钩码的数量和位置。通过改变钩码的数量和位置，按照同样的方法再做两次，将实验得到的数据填在表中。表中数据是以一个钩码的重力为力的单位，以杠杆的每小格为长度的单位。实验次数动力F1动力臂l1阻力F2阻力臂l2阻力F3阻力臂l3115112222612253371544（1）若实验开始前杠杆右端低左端高，需要将________向________调节使杠杆水平平衡，分析表中的数据，可得杠杆的平衡条件是________；（填写关系式）（2）在农村还广泛使用的杆秤就利用了上述原理。图（b）是一根杆秤的示意图。小明用刻度尺测量杆秤上的主要刻度的示数m到提扭O的距离x，并做出m-x关系图像，如图（c）所示。接着用刻度尺测量挂钩到提扭O的距离l为5厘米。由上述条件可知，该杆秤自身的重心在O点的________侧。设杆秤质量为m0，重心到提扭的距离l0，秤砣质量为M。则当杆秤平衡时，m0、l0、M、x、m和l之间满足关系式：________。根据上述关系式，代入图（c）中的数据后可知该秤砣的质量M为________千克。4．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）实验前，应将支架放在台面上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，则此时杠杆处于______（选填“平衡状态”或“非平衡状态”）。再把杠杆两端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是：可以在杠杆上直接读取______；（2）调节杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码，静止后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动力×动力臂=阻力×阻力臂，他这样得出的结论是否合理？______；为什么？______；（3）小明同学想能不能借助杠杆平衡测出一个小球的密度呢？于是他设计了如图乙的实验步骤：①将小球挂在杠杆的A点，将钩码挂在杠杆的B点，杠杆在水平位置平衡（杠杆重力忽略不计）；②用刻度尺测出的长度；③将小球浸没在水中（），当钩码移至______点时，杠杆恰好在水平位置平衡；④用刻度尺测出______的长度；⑤小球密度的表达式______（用实验测得的物理量以及已知量表示）5．小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，杠杆的质量分布均匀，右端固定在O点，杠杆可绕O点在竖直平面内转动：（1）该实验中杠杆所做的额外功主要是______；（2）当总重为G的钩码悬挂在A点时，弹簧测力计作用在B点，将钩码缓慢提升高度h1，此时弹簧测力计的示数为F1，且B端上升的高度为h2，则杠杆的机械效率η1______（用物理量符号表示）；（3）若保持弹簧测力计作用在B点的位置不变，将钩码从A点移到C点，并将钩码缓慢提升相同的高度，则弹簧测力计的示数F2______F1，杠杆的机械效率η2______η1（选填“>”、“<”或“=”）。6．某学生制作了直接测量液体密度的“密度天平”。其制作过程和原理如下：如图甲所示，选择一根长杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡；在左侧离支点10cm的位置A用细线固定一个质量为110g、容积为50mL的容器，右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码（细线的质量忽略不计）。将下列实验空白处补充完整：（1）测量液体时，往A处容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位置直接读出液体的密度。该“密度天平”的“零刻度”应标在支点O的右侧______cm处。（2）若测量某种液体密度时，钩码在距离支点右侧30cm处，则此种液体的密度为______g/cm3。（3）若此“密度天平”的量程不够大，应采用______方法增大量程。（4）若杠杆足够长，用此“密度天平”还可以测量固体的密度。先在容器中加满水，再将待测固体轻轻浸没在水中，溢出部分水后，调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，测出钩码离支点O的距离为56cm；用量筒测出溢出水的体积如图乙所示，待测固体的体积为______cm3。则此固体的密度为______g/cm3。7．问题解决﹣﹣制作测量密度的杆秤一根轻质均匀木棒，两个金属块，已知金属块A体积为10cm3，金属块B质量为100g，细线，刻度尺。设计可以一个可以直接测量液体密度的装置。请画图（将装置图画在方框内）说明做法：说明刻度盘改造原理，并标记出刻度（要说明零度线的位置）；说明使用方法。(1)做法：______；(2)刻度盘改造：①原理：______；②标记刻度：______；(3)使用方法：______。8．小明利用粗细均匀的直尺（每个小格长5cm）、物体M、50g的钩码、细线做成一个测量液体密度的仪器——液体密度秤。(1)用细线拴在直尺的中点O处，并把直尺挂在铁架台上，直尺刚好在水平位置平衡，目的是：_______（每次实验物体都处于浸没状态。）；(2)把物体M挂在A点，把钩码挂在B点，如图所示，直尺在水平位置平衡，把B点标注为0g/cm3，物体M的重力GM=___________N；(3)把物体M浸没在水中，钩码向左移动2小格到C点，直尺再次在水平位置平衡，把C点标注为1.0g/cm3，物体M受到水的浮力为___________N；(4)把物体M浸没在酒精中，钩码应由C点向___________（选填“左”或“右”）移动，直尺才能在水平位置平衡；(5)D点应标注为_________g/cm3。9．同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码（每只重0.5N）替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。(1)将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向______（选填“右”或“左”）调节，使杠杆在水平位置平衡；(2)如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡；(3)将物体G部分浸入水中（如图2乙所示），两只钩码移到C点时，杠杆在水平位置平衡；(4)将物体G浸没于水中（如图2丙所示），两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡；(5)将物体G浸没于盐水中（如图2丁所示），两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。分析与论证：分析比较(2)、(3)、(4)可得：物体G所受浮力大小与______有关；分析比较(2)、(4)、(5)可得：物体G所受浮力大小与有______关；由题中信息计算物体G的体积V=______m3，盐水的密度______kg/m3。（，g=10N/kg）10．小明在探究杠杆的平衡条件的实验中，以杠杆中点为支点。(1)小明在杠杆两侧挂上钩码，调节钩码的数量和位置直到杠杆水平平衡，如图甲所示，此时小明将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后，杠杆_____（选填“左”或“右”）端下沉；(2)小明在得出杠杆平衡条件后，利用杠杆平衡条件解决问题：①如图乙所示，有一根均匀铁棒BC，其长为L，O点为其重心，其所受重力300N；OA=，为了不使这根铁棒的B端下沉，所需外力F至少应为_____N；若F的方向不变，微微抬起这根铁棒的B端，所需外力F＇至少应为_____N；②如图丙所示，C物体静止在水平地面上时，对地面的压强为6×105Pa。现将C物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂D物体，当杠杆在水平位置平衡时，C物体对地面的压强为2×105Pa，已知：D物体的质量为2kg，OA:AB=1:4。要使C物体恰好被细绳拉离地面，则可以移动支点O的位置，使O＇A:AB=______。二、计算题11．为了将放置在水平地面上，重的重物提升到高处，小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置。当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v随时间t变化的关系图象如图丙所示。若不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：（1）在0∼1s内，拉力所做的功；（2）在2∼3s内，拉力的功率；（3）在0∼1s内，重物对地面的压力。12．如图所示为一种蓄水箱的放水装置，人站在地面上就可以控制蓄水箱进行放水。AOB是以O点为转轴的轻质杠杆，AO呈水平状态，A、O两点间的距离为40cm。B、O两点间的水平距离为10cm，竖直距离为7cm。A点正下方的K是一个重为10N、横截面积为100cm2的盖板（盖板恰好堵住出水口），它通过细绳与杠杆的A端相连，在水箱右侧水平地面上，有一质量为60kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子，可以控制出水口上盖板，若水箱水深为30cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F1，水平地面对人的支持力为N1；若水箱中水深为50cm，当盖板恰好要被拉起时，人对绳子的拉力为F2，水平地面对人的支持力为N2.已知N1与N2之比为25∶23，盖板的厚度、绳重及与滑轮间的摩擦均可忽略不计，人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上，g取10N/kg。求：（1）水箱中水深为30cm时，盖板上表面所受水的压强；（2）动滑轮的重；（3）若与杠杆A、B两端及滑轮上的细绳能够承受的最大拉力均为1000N，则人利用该装置工作过程中的最大蓄水深度为多少？13．如图甲所示是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，D是油缸，E是柱塞。OF∶OB=1∶4。通过卷扬机转动使钢丝绳带动A上升，被打捞重物的体积是V=0.6m3，重力G物=2.4×104N，动滑轮的重力是2000N，重物出水前卷扬机牵引力做的功随时间变化的图像如图乙所示。吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计，求：（1）重物出水前受到的浮力；（2）重物出水前匀速上升的速度；（3）若打捞过程中，E对吊臂的力的方向始终竖直向上，则重物出水后E对吊臂的支撑力至少是多少？14．如图所示是儿童重工模拟游乐场中一种游戏装置。轻质杠杆AB可绕O点转动，OA:OB＝5:3；在A端挂有边长为10cm，重力为20N的正方体C，B端悬挂一滑轮组，定滑轮、动滑轮各重2N，将高4cm，横截面积为50cm2的圆柱体D挂在滑轮组上，当一个儿童用力拉滑轮组匀速的绳端时，恰能使物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm，杠杆水平静止，D对水平地面的压强为1100Pa。绳的重量、滑轮组的摩擦均不计。（g取10N/kg）求：（1）物体C的下表面受到的液体压强；（2）儿童对绳子末端的拉力；（3）物体D的密度。15．秤砣质量为1kg，秤杆和秤盘总质量为0.5kg，定盘星到提纽的距离OB为2cm，秤盘到提纽的距离OA为10cm，如图所示，若有人换了一个质量为0.8kg的秤砣，实际3kg的物品，让顾客误以为得到物品的质量是多少？16．如图所示，水平光滑轻质硬直杆AB可绕固定轴O点转动，OA＝2m，OB足够长，杆左端A点用轻绳系一重量为100N圆柱体Q，圆柱体Q的底面积为20cm2，静置于水平地面上。直杆O点右侧穿有重量为50N的铁环P，现让铁环P以0.2m/s的速度，从O点开始向B端匀速运动。（1）求6s末圆柱体Q对地面的压强；（2）为不使硬杆转动，铁环P从O点开始向右运动的最长时间；（3）试推导铁环P从O点开始运动，直到直杆AB开始转动，这一过程中，圆柱体Q对地面的压强随时间变化的数学关系式，并画出两者（p−t）关系图象，并标记出图线与坐标轴交点数值。17．如图所示，水平地面上放有两个完全相同的柱形容器，中间通过很细的导管相连，此时阀门K处于关闭状态，容器底面积均为200cm²、高均为40cm。左侧容器中盛满水，且放有底面积为100cm²、高为30cm、密度为4.0××103kg/m3的圆柱体A，A已沉底但未与容器底紧密接触。右侧容器内悬吊有底面积为140cm2、高为20cm、重36N的圆柱体B，它的下表面到容器底部的距离为10cm。A和B通过质量可忽略的细绳分别悬吊在轻质杠杆MN的两端，已知ON=2OM，杠杆MN始终保持水平平衡。求：（1）物块A受到的浮力大小；（2）容器底部对物块A的支持力大小；（3）打开阀门，待液面静止后，与阀门打开前相比，圆柱体A对容器底部压强的变化量。18．如图所示，长2m的轻质杠杆AB可绕O点无摩擦转动，支点O在中点。将边长为10cm的均匀实心正方体甲用细绳系于杠杆的C端并放在水平放置的电子盘秤上，重为50N的正方体乙用细绳系于D点，杠杆水平平衡，OC=OD=0.5m，此时盘秤的示数为3kg，已知盘秤水平放置且最大称量为5kg，不计细绳重且细绳不可伸长。求：（1）甲对盘秤的压强是多少？（2）保持甲物体不动，移动悬挂乙物体的细绳，为了能使杠杆继续在水平位置平衡，悬挂乙物体的细绳距离支点O最近和最远的距离分别是多少？（3）在图中状态下，若沿竖直方向将甲的左右两边各切去厚度为a的部分，然后将D点处系着乙的细绳向左移动a时，杠杆水平平衡，此时台秤的示数为0.