中考科学压轴专题14 简单机械计算学生版.docx

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中考科学压轴专题14简单机械计算学生版

2020年中考科学压轴专题汇编

专题14简单机械计算

【考点1】杠杆计算

【例1-1】.如图,将长为1.2米的轻质杆平放在水平方形台面上,杆左右两端点分别为A、B,它们距台面边缘处的距离均为0.3米。

在A端挂一个重为30牛的物体,在B端挂一个重为G的物体。

问：

（1）若G=30牛,则台面受到杆的压力为多少牛?

（2）若要使杆右端下沉,B端挂的物体至少要大于多少牛?

（3）若B端挂物体后,杆仍在水平台面上静止,则G的取值范围是多少牛?

【变式1-1】如图所示,轻质杠杆OP长1m,能绕O点转动,P端用细绳悬于N点。

现有一质量为1kg的物体A通过滑环挂在M点（滑环和绳子的质量可忽略）,OM的长度为0.1m,由于杆OP与水平方向成30°角倾斜,滑环刚好能由M向P端匀速滑动,滑动速度为0.02m/s,细绳能承受的最大拉力为9N。

（g取10N/kg）求：

（1）滑环从M点开始滑动,经过多长时间后细绳会断裂；

（2）从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时,A所受重力做的功；

（3）上述过程中,A所受重力做功的功率。

【例1-2】某科学兴趣小组利用硬棒（质量可忽略不计）、细线、若干已知重力的物体、刻度尺等器材来研究杠杆平衡的条件。

如图所示,在C处挂一待测物体B,当重为8牛的物体A挂在D处时,硬棒在水平位置平衡,用刻度尺测得OC为6厘米,OD为18厘米。

（1）此时物体B的重力是多少牛？

（2）保持O点位置和物体A的重力不变,在C处挂上不同重力的物体,移动物体A的位置,使硬棒在水平位置平衡,分别在OE上标出相应的重力值所对应的刻度,就制成了一根能直接读出待测物体重力的杠杆。

问该杠杆的刻度是否均匀？

请说明理由。

【变式1-2】小明利用一根木筷、物体M、托盘和烧杯自制简易密度秤,主要制作步骤如下:

①如图所示,将烧杯放入A端的托盘中,改变物体M悬挂点的位置至B,使木筷在水平位置静止；②在A端的烧杯内注入体积为V的水,改变物体M悬挂点的位置至C,使木筷在水平位置再次静止,在C点标注水的密度值为1.0g/cm3；

③在A端的烧杯内注入体积为V0的其它液体,重复步骤②,在密度秤上标注刻度。

（1）要在该密度秤上标出密度为0.5g/cm3的刻度线,则所标刻度线________ （选填“在”或“不在”）BC的中间位置；

（2）小明发现他所制成的密度秤相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度秤测量液体密度时误差较大,为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是     :

A. 增大物体M的质量                               

B. 换长些的木筷制作密度秤

C. 换更轻的木筷制作密度秤                     D. 标密度秤的刻度线时,适当增大装入烧杯的液体的体积V0

（3）小明最终所制成的密度秤,OA的长度为4m,OB的长度为2m,OD的长度为10cm,物体M的质量为100g,每次测量时,在A端烧杯内均倒入体积为100cm3的液体,则该密度秤所能测量的液体的最大密度为多少?

【考点2】滑轮计算

【例2-1】 如图所示,小明用滑轮组将重为500N的物体在10s内匀速提升了1.5m．每个滑轮的重相等,均为20N,不计绳重及摩擦．求：

（1）小明受到地面的摩擦力．

（2）小明做功的功率．

（3）滑轮组的机械效率．

【变式2-1】6.小明同学利用两个相同滑轮组成的滑轮组提升重物。

在与动滑轮相切的细绳上作一标记A（如图甲所示）,然后用一定大小拉力竖直向上匀速拉动绳子自由端,使总重为90N的物体匀速上升。

当物体上升高度为10cm时,小明同学在与动滑轮相切的细绳上作另标记B,并测出AB两点间的距离SA（如图乙所示）,此过程机械效率为60%。

（不计绳重及摩擦）则：

（1）AB两点间的距离SAB为________cm。

（2）该过程中拉力做的有用功多大?

（3）动滑轮的重为多少?

（4）细绳对C点的拉力为________N。

【例2-2】小雨站在水平地面上,通过如图所示的滑轮组从井中提水（不计绳重及摩擦）．已知小雨的重力为500N、双脚与地面的接触面积为0.04m2,圆柱形水桶的底面积为0.2m2、容积为0.1m3（不计桶的厚度）．

（1）将空桶匀速下放的过程中（桶底未接触水面）,小雨对地面的压强为1.15×104Pa,则桶和动滑轮总重是多少？

（2）向上提水,当桶底受到水向上的压强为2.5×103Pa时,小雨对地面的压强为1×104Pa；小雨将水桶拉离水面后,匀速拉动过程中滑轮组的机械效率是多少？

【变式2-2】如图,用滑轮组从H=12m深的水中匀速提起底面积为0.04m2、高2m的实心圆柱体,该物体的密度是2.5×103kg/m3,如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连,绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉力为880N。

（1）求该物体露出水面前所受的浮力是多少N?

（2）若不计轮绳摩擦、绳和动滑轮自重、水的阻力,以物体以0.2m/s的速度从水底匀速被提起,经多长时间滑轮上的绳子被拉断?

（钢绳未断）

（3）若考虑摩擦、绳和动滑轮重,该装置的机械效率为75%,将物体匀速提升至露出水面前,人拉力F做的功为多少J?

【考点3】斜面与效率计算

【例3-1】 小明想把重1000N的木箱A搬到高h=5m,长L=10m的斜面上,如图所示．他站在斜面上,沿斜面向上用F=600N的拉力使木箱A以v=0.2m/s的速度匀速从斜面底端拉到斜面顶端．求：

（1）小明同学拉木箱的功率是多大？

（2）该斜面的机械效率是多少？

（3）木箱A在斜面上匀速运动时受到的摩擦力是多大？

【变式3-1】 在荆州火车站附近的荆州中学新校区的建设工地上,工人把重1200N的物体沿着长L=5m、高h=1m的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端,沿斜面所用的拉力为300N（不计空气阻力）．求：

（1）将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中,拉力做了多少功？

（2）工人使用斜面做功的机械效率是多少？

（3）物体和斜面之间的摩擦力是多大？

1.图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。

（1）如图乙,电水壶底部的导线连接装置有铜环①、铜环②和铜柱③。

经测试发现：

①、②是绝缘的,②、③之间常温下有十几欧姆的电阻。

则与水壶金属外壳相连的装置是________。

（2）图丙是自动开合小壶盖简化侧视图。

OA是小壶盖,C是其重力作用点。

B是小壶盖的配重。

OB是配重柄。

AOB能绕固定点O自由转动。

请在图丙中作出小壶盖的重力G及其力臂l。

（3）已知：

小壶盖质量为4g,OA＝3cm,OC＝1.4cm,OB＝1cm,∠AOB＝135°。

要求倒水时,壶身最多倾斜45°,小壶盖便自动打开；壶身竖直时,小壶盖在水平位置自动闭合。

求配重B的质量取值范围。

（配重柄质量和O点的摩擦均忽略不计,

取1.4）

2.如图是水位装置的示意图。

该装置主要由滑轮C、D,物体A、B以及轻质杠杆MN组成。

物体A通过细绳与滑轮C相连,物体B通过细绳与杠杆相连。

杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动,杠杆始终在水平位置平衡,且MO：

MN=1：

3。

物体B受到的重力为100N,A的底面积为0.04m2,高1m。

当物体A恰好浸没在水中时,物体B对电子秤的压力为F1；若水位下降至物体A恰好完全露出水面时,物体B对电子秤的压力为F2,已知：

F1﹕F2=6﹕1。

滑轮重、滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计。

求：

（1）物体A完全浸没时,A受到的浮力F浮。

________

（2）物体A的密度ρA。

________

（3）当物体A有部分浸入水中时,如果把细绳由N端向左移动到N′处,电子秤的示数恰好为零,NN′：

MN=1﹕6,此时物体A浸在水中的体积V浸。

________

3.如图所示,质量不计的轻板AB可绕转轴O在竖直面内转动,OA=0.4m,OB=1.6m.地面上质量为15kg、横截面积为0.3m2的圆柱体通过绳子与A端相连。

现有大小不计、重为50N的物体在水平拉力F=10N的作用下,以速度V=0.2m/s从O点沿板面向右作匀速直线运动。

求：

（1）物体开始运动前,圆柱体对地面的压强；

（2）物体在板面上运动的时间；

（3）物体在板面上运动过程中,拉力F做功的功率

4.将一个圆柱体A分别竖直放在水和液体甲中,都能漂浮,并且分别有2/5和1/4的体积露出液面。

（1）两种情况下,圆柱体A所受浮力之比为________；

（2）甲液体的密度为________；

（3）如图,现有一个左右力臂之比为3:

1的轻质杠杆。

用细线将圆柱体A悬挂在杠杆左端并放入液体甲中,再用细线在杠杆右端悬挂一个完全相同的圆柱体B并放在水平地面上,当杠杆两端细线均被拉直且平衡时,圆柱体A有1/3的体积露出液面,且该圆柱体底面所受液体压强为800Pa。

①请在图中画出地面受圆柱体B压力的示意图；

②求此时圆柱体B对地面的压强为多少?

5. 运用知识解决问题：

（1）因为液体的压强随着深度的增加而________ ,拦河坝上部受到水的压强比下部________ ,所以拦河坝设计成上窄下宽的形状．

（2）汽车在水平公路上匀速直线行驶,请在图1中画出它在水平方向上所受力的示意图．

（3）如图2所示,小雨在轻质杠杆的A端施加竖直向下的拉力,使其水平平衡．已知小雨的拉力为120N,OA：

OB=3：

2,浸没在液体中的物体M的重力为300N、体积为0.01m3,则液体的密度ρ液=________ ．请写出解题思路．

6.如图所示,一小型牵引车通过滑轮组打捞深井中的重物,物重为1.2×103N,密度为1.6×103kg/m3。

测得物体在出水面前、完全出水面后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：

2,不计绳重、轮绳摩擦及水的阻力。

试分析计算回答：

（1）滑轮组在此次打捞重物体现的特点有     （选填）。

A. 只省力           

B. 只改变力的方向           

C. 省力且改变力的方向           

D. 不省力、不改变力的方向

（2）动滑轮的重力为多少N?

（3）重物在出水面前,滑轮组的机械效率是多少?

（4）若重物在出面后上升的速度为0.6m/s,则牵引车的拉力功率为多少W?

7. 某工人用如图所示的装置把一重为1200N的箱子从斜面底端匀速拉到顶端用时10秒,已知斜面长6m、高2m,此装置的机械效率为80%（滑轮重、绳重、滑轮与绳之间的摩擦均不计）．求：

（1）拉力F；

（2）拉力F做功的功率；

（3）箱子和斜面间的摩擦力．

8. 如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图．已知井深12m,物体重G=6×103N,汽车重G车=3×104N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103N,汽车受到的阻力为车重的0.1倍．求：

（1）将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？

（2）滑轮组的机械效率为多少？

（保留一位小数）

（3）若汽车运动的速度为3m/s,则将物体由井底拉至井口需要多长时间？

（4）汽车牵引力为多少？

牵引力的功率为多少？

9.新农村建设中,某工人利用如图所示的滑轮组提升重2700N的物体,物体上升了2m,绳子末端的拉力为750N,不计绳重和摩擦力,求：

（1）工人做的有用功是多少？

（2）该滑轮组的机械效率是多少？

（3）动滑轮的总重力是多少N？

10.在拓展课上,小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景,设置了如图所示的滑轮组。

他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体,沿着水平地面匀速拉动了2米。

人的拉力为18牛,物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,不计绳重及机械的摩擦。

求：

（1）人的拉力所做的功。

（2）人的拉力做功的功率。

（3）动滑轮受到的重力。

11.利用如图所示的滑轮组,用F=800N的力拉绳子自由端,货物A重3000N,A以0.6m/s的速度匀速直线运动10s,整个过程中,滑轮组的机械效率为75%,求：

（1）货物A在10s内移动的距离。

（2）该过程中拉力F的功率。

（3）水平地面对货物A的摩擦力大小。

12.如图所示用滑轮组打捞水中物体的示意图,已知物体A的质量为80kg,体积为2×10-2m3。

当卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N时,物体A在水中以0.1m/s的速度匀速竖直上升（物体A始终未露出水面。

不计绳重和摩擦,g取10N/kg）。

求：

（1）物体A在水中（未露出水面）时受到的浮力F浮；

（2）物体A在水中匀速竖直上升时,拉力F的功率P；

（3）动滑轮所受的重力G动。

13.小明到某山区旅游时,发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械（如图所示）,当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面,对此小明充满好奇,经主人同意后,小明借助该装置,用很小拉力就能将质量为80千克的重物匀速提升了3米！

请根据所学知识解答下列问题：

（1）该装置可简化看成由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组,则属于动滑轮是的________．（选填“A”或“B”）．

（2）重物上升3米的过程中,小明对重物做的功为多少？

（3）主人介绍滑轮B的质量为5千克,不计绳重和摩擦,整个过程中,小明做的功是多大？

14. 如图所示,现将重为5N的物体A沿长1.2m,高0.6m的斜面匀速从底端拉到顶端,在此过程中,F的大小恒为3N,所有时间是12s,求：

（1）物体A从底端到顶端的平均速度

（2）物体A从底端到顶端过程中拉力F的功率

（3）求此斜面的机械效率．（保留一位小数）

15. 建筑工人要向楼上运送货物,为了省力,他在一个斜面上安装了一个滑轮组,做成如图所示的机械装置,斜面的倾角为30°且固定在水平面上．工人用400N的力拉绳子,重为500N的货物沿斜面匀速向上运动6m所用时间为20s,求此过程中

（1）重物沿斜面匀速运动的速度大小

（2）工人提升重物做的有用功

（3）该装置的机械效率