专备战全国中考物理真题分类全解析题29 探究杠杆平衡条件测量机械效率原卷版.docx
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专备战全国中考物理真题分类全解析题29探究杠杆平衡条件测量机械效率原卷版
2.9探究杠杆平衡条件、测量机械效率
1．（2019·宿迁）以下为“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向______调节。
（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂______个相同的砝码。
（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30°角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为______N（每个钩码重0.5N）。
2．（2019·德阳）如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景：
（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆________（选填“达到”或“没有达到”）平衡状态，接下来调节杠杆两端的螺母，使杠杆处于________。
（2）如图乙所示，A点挂有2个质量均为50g的钩码、为了让杠杆在水平位置平衡，应在B点挂________个质量均为50g的钩码。
（3）如图丙所示，现给你一个量程为0～2N的弹簧测力计，若干个50g的钩码，钩码挂在C点处，现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡，则在C点处所挂钩码的最多个数为________个。
3．（2019·安顺）小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图所示的实验装置。
实验前，小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N，每个钩码的重力为0.5N，实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数（见下表）
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
动滑轮重G0/N
1.0
1.0
1.3
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
所挂钩码的重力G/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
弹簧测力计示数F/N
0.8
1.2
1.3
1.6
1.8
2.2
2.3
2.7
（1）分析实验数据可以得到：
在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组 （选填“省力”或“不省力”）
（2）在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数F与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为
（3）小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为50N的物块从位置A匀速直线拉到位置B，请在图中画出最省力的绕线方法：
物块移动的距离为 cm；若此时绳自由端所用拉力为10N，物块受到的摩擦力为18N，该滑轮组的机械效率为 。
4．（2019·绥化）如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。
测得的实验数据如表。
（1）实验过程中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。
（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 。
（3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高。
（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W
（5）创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是 。
（填字母）
A．测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方
B．弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C．所使用的动滑轮的重力小于智慧小组
5．（2019·淄博）在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。
提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。
实验
次数
滑轮
材质
钩码重G/N
提升的高
度h/m
有用功
W有用/J
拉力
F/N
绳端移动
的距离s/m
总功
W总/J
机械效率η
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
①比较1和2两次实验发现：
在所用滑轮组一定时，提升的钩码 ，机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现：
滑轮组的机械效率还与 有关。
③比较 两次实验发现：
在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验室利用了图 的装置完成的，判断依据是 。
⑤利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为 。
可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
（2）小明利用图丙装置实验发现：
斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。
保持斜面倾斜程度不变，可以采用 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
（3）实验表明：
额外功越小，总功越接近有用功：
进一步推理得出：
假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都 。
下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是 。
A、焦耳定律
B、牛顿第一定律
C、阿基米德原理
D、欧姆定律
6.（2019·聊城）下面是小聪利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆平衡条件”的实验。
（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到______位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向______（选“左”或“右”）端调节。
（2）调节平衡后，在杠杆B点处挂6个钩码，如图甲所示，则在A点处应挂______个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡。
（3）图乙是小聪利用弹簧测力计做的某次实验情景，已知杠杆每格长5cm，钩码每个重0.5N，请将弹簧测力计的示数填入下表。
实验序号
动力F1/N
动力臂L1/m
阻力F2/N
阻力臂L2/m
1
______
0.15
3.0
0.10
上述实验数据不符合杠杆平衡条件，出现问题的原因是______。
7．（2019·巴彦淖尔）如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。
（ρ水＝1.0×103kg/m3）
（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节，这样做的目的是 ，并消除杠杆自重对实验的影响。
（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶A中，此时小桶A中水的体积 石块的体积。
（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶B中，将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。
此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为 kg/m3；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值 。
8.（2019·黄石）探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如下表所示。
（1）请把表格中三个未完成的空补充完整。
（2）甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大，滑轮组机械效率________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
请你解释出现这种现象的原因______________。
（3）乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出：
总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即：
W总>W有+W额，他猜测还有______________因素影响机械效率。
（答一种因素即可）
（4）丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W=W总—W有一W轮，通过比较第1、2和_______组的数据，发现重物的重力越大，差值△W_________（选填“越大”、“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释__________________。
9.（2019·济宁）请你设计两种方案并分别在图11中标出钩码的个数和位置,使杠杆在水平位置平衡。
10.（2019·烟台）如图所法，按头尾分检理顺筷子是餐馆工作人员日常工作之一。
工作强度虽不大，但太浪费时间。
聪明的小明为工作人员设计了如图所示的分检操作步骤，工作效率特别高。
这个方案应用到的物理知识有：
_________。
第一步：
把杂乱无章的筷子平放在托盘上
第二步：
用一只筷子把平放的筷子轻轻往前推动
第三部：
当部分筷子一端下沉后，收起上翘筷子
11．（2019·扬州）如图甲所示是路边交通指示牌，通过横杆A、B与立柱相连，细心的小明发现路边的立柱都是空心圆柱而不是空心方柱。
B
A
甲乙
1m
4m
（1）小明猜想可能是空心圆柱比空心方柱的抗压能力强。
为此设计了下面的探究活动，如图乙所示，分别在圆纸管和方纸管上面施加压力，观察并记录纸管的形变情况，如下表所示；
压力/N
类型
3
6
9
12
圆纸管
完好
完好
完好
完好
方纸管
完好
完好
轻度瘪
严重瘪
（2）图甲中指示牌和立柱的总质量是300kg，长为4m，高为2.5m，AB间距离为1m。
（忽略指示牌与立柱之间的距离，g取10N／kg）立柱对横杆B的作用力的方向是＿＿＿＿，大小是＿＿＿＿N。
横杆B对立柱压力的受力面积为400cm2，则横杆B对立柱的压强是＿＿＿＿Pa。
立柱固定在地面上，为了增加立柱的稳定性，最好在立柱底座的＿＿＿＿（左／右）侧增加固定螺丝。
（3）请你写出生活中应用本实验结论的一个实例＿＿＿＿。
12．（2019·百色）在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：
杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重力1N的钩码。
（1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往（选填“左”或“右”）调；
（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，由此可得杠杆的平衡条件为：
。
实验中进行多次实验的目的是（选填“A”或“B”）；
A．取平均值减少误差B．使实验结论具有普遍性
（3）将图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，则杠杆（选填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；
（4）如图所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F为N；保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F大小将（选填“变大”、“不变”或“变小”）；
（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。
某次用天平测量物体质量时，如图所示，则物体的质量为g。
13．（2019·锦州）在探究“杠杆的平衡条件”的实验时
（1）首先，调节杠杆上的 ，使杠杆在不挂钩码时，处于水平平衡状态，这样做是为了在实验时便于测量 。
（2）杠杆调节水平平衡后，在杠杆上的A处挂两个钩码，B处挂三个同样的钩码杠杆再次平衡。
若在杠杆两侧的钩码下方各增挂一个相同的小金属球，如图所示，则杠杆会 （填“向左倾”、“向右倾”或“仍保持水平”）
（3）完成上述实验后，同学们对小金属球的密度是多少，产生了浓厚的探究兴趣。
于是他们取来天平和量筒进行了如下操作：
①把天平放在水平桌面上，将 拨至标尺左端零刻度处，再调节天平平衡。
②用天平测小金属球的质量，天平平衡时右盘中的砝码的克数及游码的位置如图乙所示，则小金属球的质量为 g。
③用量筒测得小金属球的体积，如图丙所示，小金属球的体积为 cm3。
④小金属球的密度是 g/cm3。
14．（2019·随州）物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。
甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽（如图），乙组同学通过测量：
滑轮组下方所挂重物重力为G，重物被匀速提升的高度为H，乙组同学施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力为F，该自由端移动的距离为h；通过3组实验（数据见下表）乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。
假设你是乙组成员请判断：
动滑轮实际被使用的个数是 （选填“一个”或“两个”）；滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为 （选填“1N”、“2N”或“3N”）；当提升重物重力为G＝4.0N时，该滑轮组的机械效率最接近 （选填“80%”、“33%”或“25%”）；乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，请你提出一条产生误差的原因：
。
15．（2019·自贡）小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
（1）实验时，小明 竖直向上拉动弹簧测力计，使钩升高，弹簧测力计读数为0.5N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：
钩码重G/N
弹簧测力计提升的高度h/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率η
1
0.2
0.1
0.1
100%
（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：
。
（3）该滑轮组的机械效率实际为 。
（4）在实验中，若将钩码的重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
F
16.（2019·遂宁）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验效据如下表：
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度H/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率
1
0.5
10
30
2
1.5
10
0.8
30
62.5%
3
0.5
10
0.5
40
25.0%
4
1.5
10
0.7
40
53.6%
（1）根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是______（选填“甲”或“乙”）滑轮组。
（2）在第一次实验中，当______拉动滑轮组时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力F为______N；该次实验滑轮组的机械效率是______（计算结果精确到0.1%）。
（3）机械效率是机械性能好坏的重要标志结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是______（选填符号）。
A．增加所提物重 B．减轻机械自重C．机械加润滑油 D．增加重物上升高度
17．（2019·眉山）为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，探究小组的同学利用木板、刻度尺、弹簧测力计、木块等器材设计了如图所示的实验装置。
实验测得的数据如下表：
请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做______运动，该过程中木块的机械能______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（2）第2次实验中，斜面的机械效率为______，斜面对木块的摩擦力为______N。
（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是：
______。
（4）试列举出生活中利用斜面的一个实例：
______。
18．（2019·潍坊）李华利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度，实验过程如下：
A．取一根筷子，用细线将其悬挂，调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，悬挂位置记为O点，如图甲所示；
B．将矿泉水瓶剪成烧杯形状，倾斜固定放置，在瓶中装水至溢水口处，用细线系紧石块，将石块缓慢浸入水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中，如图乙所示；
C．取出石块，擦干水分；将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧，移动悬挂位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2，如图丙所示。
（1）已知水的密度为ρ水，则石块密度ρ石=_____（用字母ρ水和所测得的物理量表示）；
（2）采用上述实验方法，筷子粗细不均匀对实验结果____（选填“有”或“无”）影响；
（3）图乙所示步骤中，若瓶中的水未装至溢水口，实验结果将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
19．（2019·威海）小明利用杠杆做了以下实验，实验时使用的每个钩码的质量均相等，杠杆上相邻刻线间的距离相等，请回答下列问题：
（1）如图甲所示，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆的左端下沉，若想使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向 调节。
杠杆在水平位置平衡后，在A点悬挂2个钩码，要使杠杆在水平位置再次平衡，需在B点悬挂 个钩码；之后在A、B两点再各增加1个钩码，杠杆将 （选填“不动”、“顺时针旋转”或“逆时针旋转”）。
（2）如图乙所示，小明在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘盛放物体，右盘加减砝码，此天平是利用了哪一类杠杆制作面成的？
。
（3）小明正确使用自制天平称量物体质量时：
①假如支点O因某种原因向右偏移，则测量值 真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）；
②假如砝码因生锈等原因质量增大，则测量值 真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
20．（2019·阜新）在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）如图甲，把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点，其目的是消除_____对实验的影响。
为了方便直接测出力臂，实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，当在A处挂上钩码后杠杆转动，说明力能改变物体的_____。
（2）图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，若在A处下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，需将挂在B处的钩码向右移动_____格。
当杠杆平衡、钩码静止时，挂在A处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对_____力。
（3）如图丙，小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，使杠杆再次在水平位置平衡，弹簧测计示数_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）1N，如果竖直向上拉动弹簧测力计，它是_____杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）（每个钩码重0.5N）。
（4）小明经过多次实验，分析实验数据后得出了杠杆平衡条件_____。
21．（2019·攀枝花）某同学在河边玩耍时捡到一块石头，估测石头质量大约800g。
回家后，他用弹簧测力计、玻璃杯、细绳和足量的水等器材测量石头的密度。
观察弹簧测力计量程后，发现该测力计不能直接测得石头的质量。
通过思考，该同学利用一根质量分布均匀的细木杆和上述实验器材设计如图所示实验：
（1）将木杆的中点O悬挂于线的下端，使杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以消除 对杆平衡的影响；
（2）将左端A与弹簧测力计相连，用细线把石头挂于OA的中点C，弹簧测力计竖直向上提起A端，使杆保持水平，测力计示数如图所示，则拉力大小为 N；将石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杆水平，记下弹簧测力计此时示数为2.7N；
（3）通过计算，浸没后石头受到的浮力大小为 N，石头的密度为 kg/m3（已知ρ水＝1.0×103kg/m3）；
（4）若上述
（2）步骤中，只是杆未保持水平，则测量结果 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
22．（2019·玉林）小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示：
（1）根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s=_____m，机械效率η=_____。
（2）通过比较1、3和4三次实验数据得出：
同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率_____。
（3）在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为_____N。
（4）以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是_____。
A．动滑轮的重力
B．绳子与滑轮之间的摩擦
C．物体上升的高度
23．（2019·齐齐哈尔）小红和小君探究“杠杆的平衡条件”时，使用的每个钩码质量均为50g，杠杆上相邻刻度线间的距离相等。
如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的平衡螺母向 端调节（选填“A”或“B”）。
如图乙所示，杠杆水平平衡后，在杠杆的C点挂4个钩码，在D点用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，使杠杆仍保持水平平衡，则弹簧测力计的示数为 N。
24．（2019·邵阳）某物理兴趣小组在测量滑轮组的机械效率，实验过程如下：
①用弹簧测力计测量沙和袋所受总重力G并填入表格。
②按图安装滑轮组，分别记下沙袋和绳端的位置。
③匀速拉动弹簧测力计，使沙袋升高，读出拉力F的值，用刻度尺测出沙袋上升的高度h和绳端移动的距离s，将这三个量填入表格。
④算出有用功W有，总功W总，机械效率η。
⑤改变沙袋中沙子的重量，重复上面的实验。
次数
沙和袋所受的总重力G/N
提升高度h/m
有用功W有/J
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
总功W总/J
机械效率η
1
0.6
0.2
0.12
0.3
0.18
66.7%
2
0.9
0.2
0.18
0.4
0.6
0.24
3
1.2
0.2
0.24
0.5
0.6
0.30
80%
请根据实验过程和实验记录，思考并回答：
（1）在第一次实验中，粗心的小冬同学忘记在表格中填写绳端移动的距离s，你认为s应该为 m。
（2）根据表中数据，可计算得出第二次实验的机械效率为 。
（3）根据表中数据，分析得出所用动滑轮的重为 N．（绳重和摩擦忽略不计）
（4）分析三次实验中的数据，可以发现用同一个滑轮组提升重物，物重越大，滑轮组的机械效率 。
（选填“越大”、“越小”或“不变”）
25．（2019·天门）小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。
（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上 拉动弹簧测力计，使钩码从A处升高到A′处。
由图可知拉力为 N，钩码上升的高度为 cm。
（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。
实验次数
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.02
0.04
83%
2
4.0
0.03
2.2
0.06
①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。
②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是 N（结果精确到0.1N）；第二次实验时滑轮组的机械效率是 （结果精确到1%）。
③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越 （选填“高”或“低”）。
26．（2019·荆州）小华在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图，杠杆上相邻刻线间的距离相等。
（1）杠杆在如图甲的位置静止时 （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，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节。
（3）如图乙，杠杆在水平位置平衡后，在A点挂两个钩码，每个钩码重0.5N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为 N．当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆水平位置平衡，则弹簧测
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