5年中考3年模拟试卷初中物理八年级下册09专项素养综合全练（九）

专项素养综合全练(九)简单机械的实验探究类型一探究杠杆的平衡条件1.【学科素养·科学探究】(2023广西南宁良庆期末)小华利用杠杆、弹簧测力计、细线和若干个质量相同的钩码等实验器材探究“杠杆的平衡条件”。次数动力F1/N动力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm11102522101203215310(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,杠杆静止在如图甲所示的位置,这时杠杆处于(选填“平衡”或“非平衡”)状态;若要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节;

(2)调节杠杆在水平位置平衡后,如图乙所示,在左侧A点挂上钩码,为使杠杆重新平衡,应在右侧B点挂上个钩码;

(3)如图乙所示,杠杆水平平衡后,在A、B两点的下方同时减少一个相同的钩码,则杠杆(选填“左端下沉”“右端下沉”或“保持不动”);

(4)小华通过改变钩码的个数和位置进行多次实验,将所得数据进行分析处理后,把数据记录在表格中。小华根据表中数据得出杠杆平衡条件是;

(5)仍然保持杠杆在水平位置平衡,小华将弹簧测力计由A方向缓慢转动到B方向,如图丙所示,弹簧测力计的示数逐渐(选填“变大”“变小”或“不变”)。

类型二测量杠杆的机械效率2.(2023江苏宝应期末)用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系,OC是一根均匀的杠杆,且OA=AB=BC,分别把钩码挂在A点和B点进行实验(不计摩擦),收集的数据如表。悬挂点钩码重力G/N钩码上升高度h/m拉力的大小F/N拉力移动距离s/m机械效率ηA60.230.666.7%B60.250.3(1)钩码挂在B点时的机械效率η=。

(2)从实验数据分析得出,杠杆的机械效率与悬挂点(选填“有关”或“无关”),影响杠杆的机械效率的因素有多个,请你再说出一个:。

(3)分析表格中数据,请你求出杠杆的自重为。

(4)若把弹簧测力计由C点移到B点,O点位置不变,仍将挂在A点的钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将(选填“变大”“变小”或“不变”)。

类型三测量滑轮组的机械效率3.(2023黑龙江绥化中考)如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中,利用图2甲、乙、丙三个实验装置进行实验,测得的实验数据如表。(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)实验次数钩码重力G/N提升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.10.3280.13.20.383.3%380.12.00.580.0%(1)在实验中,应沿竖直方向拉动弹簧测力计。

(2)第一次实验中,如图1所示,弹簧测力计的示数是N,机械效率是(精确到0.1%)。

(3)由1、2两次实验数据可得出结论:。

(4)由两次实验数据可得出结论:使用不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低。

(5)在第3次实验操作的基础上,如图2丁所示改变绳端拉力方向,测得的滑轮组机械效率将。(选填“偏高”“偏低”或“不变”)

类型四测量斜面的机械效率4.【实验探究·分析论证】(2023河南鲁山一模)某综合实践小组为教学楼一楼的台阶设计了一个无障碍通道,它其实就是一个斜面。在设计的过程中,他们对斜面的省力情况与斜面的倾斜程度的关系进行了探究。他们利用重G1的木块1、重G2的木块2、刻度尺、长木板和弹簧测力计进行了如下探究。(1)为了探究斜面的省力情况与它的倾斜程度的关系,该小组做了如图所示的三个实验,在实验中他们是如何改变斜面的倾斜程度的?。

(2)实验过程中他们要用弹簧测力计沿木板拉动木块,此时的拉力(选填“等于”或“不等于”)摩擦力。

(3)小组发现甲、乙、丙三次实验的拉力F1>F2>F3,所以他们得出了结论:。

(4)在实验过程中,为了使实验更严谨,通过斜面高和长来确定斜面的倾斜程度,于是用刻度尺测量了斜面长为s,木块1长为a,三次实验的斜面高分别为h1、h2、h3,实验结束后他们发现,根据这些数据可以得出斜面的机械效率,请用所测量的物理量表示出乙图中斜面的机械效率:η=(用字母表示)。

(5)他们通过计算发现甲、乙、丙的机械效率依次变小,于是从理论的角度进行了论证:分别按甲、乙、丙三种情况将木块1拉到顶端时,有用功(选填“变小”“不变”或“变大”)。斜面越缓,木块对斜面的压力就越大,当斜面的粗糙程度一定时,滑动摩擦力就越,所以额外功就越,因此斜面的机械效率变小。

答案全解全析1.(1)平衡右(2)8(3)右端下沉(4)F1l1=F2l2(5)变大解析(1)杠杆静止在图甲所示位置,是平衡状态;杠杆右端偏高,应将杠杆的平衡螺母向右端调节,使杠杆在水平位置平衡。(2)若每个钩码的重力为G,杠杆上每一格的长度为l,在B点挂n个钩码,根据杠杆的平衡条件有4G×4l=nG×2l,解得n=8。(3)在A、B两点的下方同时减少一个相同的钩码,则左端为3G×4l=12Gl,右端为7G×2l=14Gl,杠杆右端下沉。(4)第1次:F1×l1=1N×10cm=10N·cm,F2l2=2N×5cm=10N·cm。第2次:F1l1=2N×10cm=20N·cm,F2l2=1N×20cm=20N·cm。第3次:F1l1=2N×15cm=30N·cm,F2l2=3N×10cm=30N·cm。根据表格中数据,可以得出杠杆平衡条件是F1l1=F2l2。(5)在实验过程中,小华将弹簧测力计由A方向逐渐转到B方向,阻力与阻力臂不变,由于动力臂变小,因此动力变大,则弹簧测力计的示数将变大。2.(1)80%(2)有关杠杆自重(或所挂物体的重)(3)2N(4)不变解析(1)钩码挂在B点时的有用功W有=Gh=6N×0.2m=1.2J,总功W总2=F2s2=5N×0.3m=1.5J,机械效率η=W有W总2=1.2J1.5J=80%;(2)由表格中的机械效率可知,同一物体提升相同的高度,悬挂点不同,拉力不同,机械效率不同,说明杠杆的机械效率与悬挂点有关;不计摩擦力,杠杆的重力和提升物体的重力也会影响杠杆的机械效率;(3)第1次实验即物体挂在A点时,有用功W有=Gh=6.0N×0.2m=1.2J;总功W总1=F1s1=3N×0.6m=1.8J;额外功W额1=W总1-W有=1.8J-1.2J=0.6J;杠杆的重心提升高度h'=12×0.6m=0.3m,杠杆自重G杆=W额1ℎ'=0.6J0.3m=2N;(4)若只将测力计的悬挂点由C点移至B点,钩码还升高相同的高度,杠杆向上旋转的角度不变,杠杆重心升高的高度h'不变,所以总功不变,为Gh+G杆3.(1)匀速(2)1.874.1%(3)使用同一滑轮组,物重越大,机械效率越高(4)2、3(5)偏低解析(1)实验中要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计;(2)图1所示弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.8N;第1次实验机械效率η=W有W总=GℎFs=4N×0.1m1.8N×0.3m≈74.1%;(3)由1、2两次实验数据可知,使用同一滑轮组,物重越大,机械效率越高;(4)比较第2、3次实验数据可得出的结论是使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低;(5)在丁图中,拉力F向右倾斜,则拉力变大,4.(1)移动木块2的位置(2)匀速直线不等于(3)在木块重力一定时,斜面的倾斜程度越大,越费力(4)G1h2F2解析(1)从图中可以看出,本实验是通过移动木块2的位置改变斜面的倾斜程度的;(2)实验时,应该用弹簧测力计拉动木块做匀速直线运动;木块受到竖直向下的重力、垂直于斜面向上的支持力、沿斜面向上的拉力和沿斜面向下的摩擦力,在4个力的作用下处于平衡状态,所以弹簧测力计的示数不等于摩擦力的大小;(3)甲、乙、丙三次实验斜面的