13简单机械探究（原卷版）

中考复习培优压轴13简单机械探究一、杠杆探究1.教室内的日光灯一般都是由两条竖直平行的吊链吊在天花板上的(如图甲所示)，两条吊链竖直平行除了美观外，还蕴含着科学道理。（1）图甲中a、b是挂日光灯的吊链。若以吊链a的固定点O作为支点，F甲作为拉力时，可将灯视作________(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。（2）比较图甲、图乙两种悬挂方式，图甲吊链受到的拉力大小为F甲，图乙吊链受到的拉力大小为F乙，则F甲________F乙(选填“＞”“＝”或“＜”)。（3）若图甲中b吊链突然断开后日光灯将绕O点转动，此时日光灯的重力势能将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。2.（2020·浙江模拟）善于奇思妙想的小强及其兴趣小组在实验室（温度为20℃）进行综合实验。（1）该小组想研究“密度计的工作原理”。图甲所示是密度计的简化模型，在一根粗细均匀的玻璃管内放一些小铅粒使其能竖直漂浮在液体中，设玻璃管浸入液体的深度为h液，该液体密度为ρ液，密度计漂浮在水中时浸入水中的深度为h水，水的密度为ρ水，则浸入液体的深度h液＝________（用给出的物理量表示）。（2）该小组想继续探究“某液体的密度和温度的关系”，设计了如图乙所示装置，长为0.6m的绝缘轻质杠杆ab悬挂在高处，可绕O点转动。杠杆a端的轻质细线悬挂一体积为1×10﹣3m3的实心合金块，浸没在烧杯内的液体中。b端轻质细线悬挂的铜柱在上下移动时能带动滑片P移动。滑片P重力和摩擦不计。①若电源电压为3V，滑动变阻器标有“100Ω1A”字样。在电路中串联一个量程为0～15mA的电流表，为保证电路安全，定值电阻R的最小阻值是________Ω。②小强在给该液体加热过程中发现，电流表示数减小，则可得出该液体的密度随温度升高而________（选填“增大”、“减小”或“不变”）（除烧杯内的液体外，装置中其他物体的热胀冷缩忽略不计，合金块始终浸没）。（3）该小组还想利用此装置继续测量该合金块的密度。已知该烧杯中液体在温度为20℃时计的密度为1.1×103kg/m3。杠杆水平平衡时，铜柱质量为2kg，点O距杠杆b端0.2m。则的密度是________kg/m3（g取10N/kg）3.（2019九上·余杭期中）小金在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示，杠杆上相邻刻度间的距离相等。（1）杠杆在如图甲所示的位置静止时________（选填“是”或“不是”）处于杠杆平衡状态的。（2）为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向________（选填“左”或“右”）端调节。（3）如图乙所示，杠杆水平位置平衡后，在A点挂了2个钩码，每个钩码重0.5N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆保持水平平衡，此时弹簧测力计的示数应为________N。当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆保持水平平衡，此时弹簧测力计的示数将________。（选填“变大”、“变小”或“不变”）（4）小金改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是________。4.（2019·东阳模拟）李明同学仅用直尺这一测量工具测出了石块的密度。装置如图所示，主要实验步骤如下：A.用细线将轻质直杆悬起来，悬点为O，并将一重物用细线悬于直杆O点左侧的P点；B.保持重物的悬点不变，将装水的轻质塑料袋用细线挂在直杆O点右侧的某点，直杆处于水平静止，用直尺测得该点到O的距离为30.0cm；C.在溢水杯中装满水，将待测石块缓慢浸没在杯中，让溢出的水全部流入轻质塑料袋中；D.保持重物的悬点不变，将待测石块用细线挂在直杆O点右侧的某点，直杆处于水平静止，用直尺测得该点到O的距离为12.0cm；（1）上述实验步骤最佳顺序是________

(填入步骤前的字母)；（2）已知水的密度为1.0×103kg／m3，可求得待测石块密度为________。5.（2019·宁波模拟）在“探究杠杆平衡条件”实验中，小科用一块T形板对实验装置进行改进。如图甲所示，T形板上有槽口ab和卡口cd，T形板通过槽口ab可以绕着杠杆的0点自由旋转并上下移动，弹簧测力计与一根质量可以忽略的碳素细棒MN相连，碳素细棒MN刚好卡入T形板的卡口cd，如图乙所示。（1）小想认为要完成这个实验，还需要一把刻度尺，但小科认为只要在T形板上稍微进行改进，不添加器材也可完成实验。小科对T形板进行的改进方法是________。（2）利用这个装置进行实验的优点为：________。（3）小科在实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂L1和动力F1的数据，并利用实验数据绘制了F1与L1的关系图像，如图丙所示。请根据图像推算，当L1为5cm时，F1为________N。6.（2019·杭州模拟）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不B变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题：（1）杠杆机械效率的表达式为η=________。(用已知或测量的物理量符号表示）（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，不计装置的摩擦，则影响杠杆机械效率的主要因素是：________。（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将________（填“变大”“变小”“不变”）。请证明。________

。7.（2019·浙江模拟）某同学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，选择一个长杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位罝平衡；在左侧离支点10cm的位罝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）。【测量过程】将下对实验空白处补充完整：（1）调节杠杆平衡时，发现杠杆左端下沉，需将平衡螺母向________端调节（填“左”或“右”）；测量液体时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位罝直接读出液体密度。（2）当容器中没有液体时，钩码所在的位置即为“密度天平”的“零刻度”，“零刻度”距离支点O________cm。（3）若测量某种液体的密度时，钩码在距离支点右侧31cm处，则此种液体的质量为________g，液体的密度为________g/cm3。（4）若此“密度天平“的量程不够大，可以采用________的方法增大量程（写出一种即可）。（5）【拓展应用】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枳如图乙所示，则固体的密度为________g/cm3（已知ρ水=1.0g/cm3）。8.（2018九上·浙江期中）在“探究杠杆平衡条件的实验”中：（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向________调节（选填“左”或“右”），直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量________。（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂________个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆________（选填“能”或”不能“）在水平位置保持平衡。（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转动b位置时，其示数大小将________。（4）如图丁所示，已知每个钩码重0.5N，杠杆上每小格长度为2cm，当弹簧测力计在C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，拉力F的力臂大小为________cm，弹簧测力计示数的大小为________N。9.（2018九上·宁波期中）在农村广泛使用的杆秤就利用了杠杆平衡的原理。下图是一根杆秤的示意图。小云设计了如下测量秤砣质量M的实验方案，请你将②、④两步补充完整。①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，并作出m－x关系图象，如图所示。②用刻度尺测量挂钩到________的距离l；③在m－x关系图象中任意读取两组数据x1、m1和x2、m2；④设杆秤自重G0，重心到提扭的距离l0，据杠杆平衡条件Mgx1=________＋G0l0以及________=m2gl＋G0l0，两式相减得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匀的匀质杠杆“探究杠杆的平衡条件”。（每个钩码重为0.5N）（1）实验前,将杠杆的中点置于支架上。调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，此时杠杆自身所受重力的作用点刚好位于支点处，杠杆的重力不会使杠杆产生转动的效果。“调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡”的目的是：________。（2）实验中需要测得多组不同的数据，其目的是______________。A.为了寻找规律B.为了减小误差C.A和B皆有（3）实验中小王想到：如果在杠杆的一侧两个位置悬挂钩码，在另一侧的一个位置上悬挂的钩码，使杠杆平衡，需要满足的条件是什么。为此他多次实验（如图乙）并记录数据在下表中。A位置悬挂的钩码个数B位置悬挂的钩码个数C位置悬挂的钩码个数424445233根据你已掌握的杠杆平衡条件和表中数据，分析上述情况下杠杆平衡的条件：________。（可以文字表述，也可以用公式表述，但需对公式中的字母作出说明）11.（2018九上·绍兴月考）根据“探究杠杆的平衡条件”实验要求，完成下列各题：（1）实验开始时，杠杆的位置如图甲所示。小明同学想要通过调节杠杆右端的螺母，使杠杆在水平位置平衡，则调节时应使右端的螺母向________移动（选填“左”或“右”）。实验过程中使杠杆在水平位置处于平衡状态的目的是________。（2）图乙中要是杠杆平衡，应在a处挂________个钩码。（3）当弹簧测力计由图丙的竖直地拉着变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。（4）他所列实验步骤如下：A.求出每次实验中的“动力×动力臂”和“阻力×阻力臂”的数值，根据计算结果得出杠杆平衡条件。B.改变力和力臂的数值，再做几次，将数据填在表格内。C.记下动力、动力臂、阻力、阻力臂的数值。D.把钩码挂在杠杆的支点两边，改变钩码的位置，使

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。E.调节杠杆在水平位置平衡。请你帮该同学把步骤D补充完整：________。正确合理的步骤顺序依次是________(填字母序号)。12.（2017·浙江模拟）小明利用杠杆进行了系列实验：（1）在“研究杠杆平衡条件”中，小明需要用到的器材有杠杆及其支架、钩码、尺、线和________。（2）在实验过程中，未挂钩码时，需调节杠杆在水平位置平衡；调节过程中如发现杠杆左端下倾，小明应将杠杆上的平衡螺母向________端调节（选填“左”或“右”）。（3）如果在实验中只有8个相同的钩码，杠杆上每格等距，如图，当在A点挂上3个钩码时，小明应将剩余的钩码挂在左侧离中点________格处才能使杠杆在水平位置平衡。（4）在“研究杠杆的平衡条件”的任务完成之后，又继续使用弹簧秤研究杠杆的机械效率。如下图所示是小明测量杠杆机械效率的实验情景。请在下表中把相关的数据填写完整测量项目测量值物体重G／N5物体上升的高度h／cm15弹簧测力计的示数F／N________弹簧测力计移动的竖直距离S／cm30有用功W有／J0.75总功W总／J________机械效率η／％________针对机械效率的计算结果，请给出合理的分析和解释：________。二、滑轮探究13.如图甲是小红“测量滑轮组的机械效率”的实验装置。（1）实验时小红沿竖直方向________拉动弹簧测力计，使钩码上升10cm，弹簧测力计的示数如图甲所示，若每个物块重2N，则滑轮组的机械效率为________。（2）小红做完实验，通过和其他小组交流，了解到滑轮组的机械效率与动滑轮重有关系，接着她改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像。由图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________。若不计绳重和摩擦，分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N。实验次数钩码重钩码上升的高度绳端的拉力绳端移动距离机械效率140.12.70.274%240.11.80.374%380.13.10.386%480.12.5_____80%14.（2019九上·杭州期中）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。（1）实验2，3，4中应沿________（选填“竖直”、“水平”或“任意”）方向匀速缓慢拉动弹簧测力计。（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计的示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法________（选填“正确”或“不正确”）。（3）用图丁装置进行实验，得出表中第4次实验数据，表中的数据应该是________？15.（2019·吴兴模拟）在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照如图所示的实验器材进行实验，每个小组的实验器材都相同（摩擦力可忽略不计）。甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，每次都匀速提起钩码，如图（a)所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们偏离竖直方向斜向上拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图（b）、（c)所示。各小组的实验数据记录在表格中。表一（甲小组）表二（乙小组）表三（两小组）实验序号物体的重力（牛）弹簧测力计的示数（牛）实验序号物体的重力（牛）弹簧测力计的示数（牛）实验序号物体的重力（牛）弹簧测力计的示数（牛）11.00.641.00.771.00.822.01.152.01.382.01.633.01.663.01.893.02.3（1）由所学知识我们知道：若不计绳重和摩擦，使用动滑轮可以省一半的力，根据以上小组的实验，请求出他们所用动滑轮的重力为________

N。（2）分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的初步结论是________。（3）如果家里安装日光灯，你认为更合理的为图________（填“甲”或“乙”）。

16.小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2牛，测得的数据如表：次数钩码总重G/牛钩码上升的高度h/米测力计示数F/牛测力计移动距离s/米机械效率η140.11.80.3260.12.40.383%340.11.40.557%440.21.41.057%（1）在实验中，测绳端拉力F时，应竖直向上________拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。（2）第1次实验测得的机械效率为________，若不计绳重与摩擦，动滑轮重为________牛。（3）分析表中数据可知：第2次实验是用________图做的；第4次实验是用________图做的。(填“a”“b”或“c”)（4）分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，________可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率________。（5）分析第3、4次实验数据可知：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度________。（6）若小明在实验时弹簧测力计拉动方向偏离了竖直方向，则测出的机械效率将________(填“变大”“不变”或“变小”)。17.（2021九下·西湖开学考）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3组实验，实验数据记录如下：次数钩码重/N动滑轮重N钩码上升的距离/cm弹簧测力计的示数/N弹簧测力计上升的距离/cm机械效率120.8511566.7%240.851.715/360.85/15/（1）在实验操作中应该使钩码________(选填“快速”或“缓慢”)匀速上升。（2）进行第3次测量时滑轮组的机械效率约________。（3）实验时将绳子自由端匀速拉动时弹簧测力计的读数记为F，钩码重记为G，动滑轮重记为G/，绳自由端移动距离记为s，钩码提升高度记为h，则下列关于滑轮组机械效率的计算关系中正确的是_________。A.η=GℎFsB.η=GFC.三、斜面与机械效率探究18.（2020九上·余杭期末）小金用如图所示的装置研究某斜面的机械效率与木块重力大小之间的关系，实验时控制木块与斜面的粗糙程度都相同，部分实验数据如下表：实验次数斜面倾角木块重G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率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）小明分析实验数据得出的初步结论是：在斜面倾角和木块与斜面的粗糙程度不变时，斜面机械效率与木块重力大小无关。对此，你对小明有何建议？________；（3）为提高测量的准确度，在用弹簧秤测拉力时，需要注意的事项是________（写一条即可）。19.（2020九上·西湖月考）小西学过有关“机械效率”的知识后提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系?”针对这个问题他做了在斜面上匀速拉动物块的探究实验，并记录实验数据如下：（1）根据表中数据，可求出第三次实验的机械效率是________；（2）通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越________（“省力”、“费力”）；（3）拉力F________（“大于”、“等于”、“小于”）物体所受的摩擦力。（4）通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：________。20.（2020九上·下城期中）在“探究滑轮组的机械效率”时，小金利用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组实验，实验中测得数据真实可靠，见下表：实验次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N拉力作用点移动距离s/m机械效率η/%110.10.70.347.6210.20.70.647.6320.11.10.360.6440.120.3①（1）请根据表中数据，在图中画出实验中滑轮组的绕绳方法。（2）表格中编号①处数据应填________；（3）由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与________无关。（4）分析表中第1、3、4组数据，你得出的本实验结论是：同一滑轮组匀速提升重物时，机械效率随________的增加而增大。21.（2020九上·杭州月考）某学习小组使用几个相同的滑轮分别进行机械效率的测定，如图所示。他们将测得钩码重G、拉力F、钩码上升的高度h、测力计移动的距离s，并将计算出的有用功W有用、总功W总和机械效率η数据一并记入表：次序G/NF/Nh/ms/mW有用/JW总/Jη122.10.10.10.20.2195.2%221.20.10.20.20.2483.3%320.90.10.30.20.27★

（1）表格中数据★=________。（2）比较实验1、2，第2次的机械效率较低，主要原因是

________。（3）若在实验2中用一个更轻的滑轮替代原来的滑轮提升同样的钩码，装置的机械效率将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。22.（2020九上·西湖期末）小金猜想斜面的机械效率与被拉物体的重力有关，为了验证猜想他进行了如图所示的实验：①用弹簧测力计测出木块的重力G，用刻度尺测出斜面的长度s和高度h。②用弹簧测力计沿着该斜面把木块从底端匀速拉到顶端，读出弹簧测力计示数F。③换用重力不同的木块，重复上述实验，共测出三组数据，记入下表