【备考2023】浙教版科学中考核心考点训练（十）：简单机械的计算【word，含解析】
文档属性
| 名称 | 【备考2023】浙教版科学中考核心考点训练（十）：简单机械的计算【word，含解析】 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 162.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-28 12:51:35 | ||
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文档简介
简单机械的计算
1.如图是搬运泥土的独轮车，设车箱和泥土的总重G=1800N，运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F，问：
（1）独轮车属于 杠杆(选填“省力”或“费力”)。
（2）F的大小多少N？
（3）用同一辆车搬运相同的材料，若想更省力，手应向何处移动，请证明。
2.如图， 某工人用100的水平拉力F，抓紧绳子的一端，沿水平方向匀速向右运动10s内将矿井里重为160N的物体提升4m。若不计摩擦和绳重，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）拉力F移动的速度为多少
3.小和尚甲、乙将总质量30kg的水桶(含水)用轻绳悬于轻质木棍的O点，分别在A、B点以竖直向上的力共同抬起木棍，如图，已知AO：BO=3：2，忽略手对木棍的作用力。
（1）将水桶从地面缓缓抬起50cm，至少需克服水桶（包括水）的重力做功多少 （g=10N/kg）
（2）若抬起水桶后木棍保持水平，小和尚乙肩部所受压力为多大？
4.如图静止在水平地面上一张左右对称的桌子，质量均匀分布。其大小为m，重心在O点（O点在整个桌子的中心），C点距地面高度CD=60cm，AD=80cm，BD=16cm，请回答：
（1）此时地面对桌子的支持力为
（2）若在小桌的C点用力F把桌腿B抬离地面，在图中画出最小的力F和重力臂并，求出最小力F大小。
5.如图，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.6×103kg/m3．物体在被拉出水面前后，牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2．不计摩擦、绳重及水的阻力。
（1）物体的体积多大？
（2）物体浸没在水中时所受的浮力是多少？
（3）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
6.小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使 挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。(支点和杠杆的摩擦不计)问：
（1）重为10N的钩码挂在A点时，拉力F为8N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为多大？
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比 (选 填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识给以推导。
7.在野外救援时，如图甲所示，汽车通过滑轮组从竖直井中提升物资，已知物资质量为 m，体积为V，物资以恒定速度上升，其过程中的s-t图像如图乙所示，出水后，汽车对绳子的拉力为F，求该过程中（不计绳重及其所有摩擦）：
（1）物资的上升速度为 m/s，出水后，滑轮组的机械效率
（2）出水后，汽车对绳子向右拉力的功率（要求计算过程）
（3）比较出水前和出水后的滑轮组机械效率大小，利用公式推证过程。
8.一直角轻棒ABO，可绕O点自由转动，AB＝30cm，OB＝40cm，现在OB中点C处挂一重物G＝100N，试画出：
（1）欲使OB在与墙面垂直的位置上保持平衡，在图中画出最小力F。
（2）力最小时它的力臂L= 米。
（3）求出最小力F大小。
9.质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。问：
（1）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
10．工人师傅要将质量100kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力在10s内将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，求：(g取10N/kg)
（1）工人所做的有用功。
（2）工人做功的功率。
（3）斜面的机械效率。
11.用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表。
实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η/%
1 木块 4 15 1.1 90 60.6
2 小车 4 15 90
（1）沿斜面拉动物体时，应使其做 运动。
（2）根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为 %。由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 越小，机械效率越大。
（3）第1次实验中，木块所受摩擦力为 N。
参考答案
1.（1）省力
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F×（0.4m+1.4m）=1800N×0.4m；
解得：F=400N。
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：
动力 ；
在上面的式子中，F2和L2不变，则L1越大，F1越小；
因此手应该向右移动。
【解析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可；
（3）当使用杠杆时，动力臂越长越省力，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析解答。
2.（1）由图知，n=2，不计摩擦和绳重，
根据拉力可知，动滑轮重力：
G动=2F-G=2×100N-160N=40N；
（2）拉力端移动的距离s=2h=2×4m=8m，
拉力端移动的速度：。
3.（1）解：W=Gh=30kg×10N/kg×0.5m=150J
（2）解：以甲的肩膀为支点，动力为乙对杠杆的力F1，动力臂为l1为AB，阻力为绳子对杠杆的拉力F2=G水桶，阻力臂l2为OB，
由F1l1=F2l2得
F1= =300N× =120N，根据力的作用是相互的，小和尚乙肩膀所受的压力为120N。
4.（1）mg
（2）解：根据图片可知，在C点用力抬起桌腿，那么A点为支点，将AC为动力臂时最长，动力最小，如下图所示：
A点为杠杆的支点，桌子的重力G为阻力，阻力臂为：L2=；
动力臂L2=AC=；
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：mg×0.32m=F×1m；
解得：F=0.32mg。
【解析】（1）根据二力平衡的知识计算地面对桌子的支持力；
（2）当动力臂最长时动力最小，且以杠杆支点到力的作用点之间的线段为动力臂时最长。根据图片确定动力臂和阻力臂，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可。
5.（1）由 可得，
物体的体积：；
（2）物体浸没在水中时所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m3=750N；
（3）物体的重力：G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
设物体在水中受到的拉力为F1，
因F1+F浮=G，
所以F1=G-F浮=1200N-750N=450N，
设出水面前、后牵引力作用在绳端的拉力为F、F′，动滑轮的重力为G1，
因不计摩擦、绳重及水的阻力
所以，物体出水面前：①
物体出水面后：②
由①②两式相比可得： ，
解得：G1=300N
根据①式得：，
物体出水面前的机械效率：。
6.（1）解：有用功：W有用＝Gh＝10N×0.3m＝3J；
总功：W总＝Fs＝8N×0.5m＝4J，
机械效率：η1＝ ×100%＝ ×100%＝75%
（2）变小
（3）解：杠杆的机械效率：η＝ ＝ ＝ ；
从上面η的表达式可知：W有用减小、W额不变，所以 变大，分母变大，η就减小；
即：η2＜η1
【解析】（1）根据 W有用＝Gh 计算有用功，根据 W总＝Fs 计算出总功，根据 计算机械效率；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析解答；
（3）当拉力作用点向上移动的距离相同时，将钩码从A点移动到B点，根据相似三角形的特点可知，重物上升的高度h减小，根据W有=Gh可知，做的有用功减小。而杠杆上升的高度与原来相同，根据W额=G杠杆h可知，克服杠杆重力做的额外功相等，最后根据“ η＝ ＝ ＝ ”比较机械效率的变化即可。
7.（1）0.1； ×100%
（2）解：拉力移动的速度v'=nv=0.1m/s×3=0.3m/s；
拉力的功率：P=Fv'=F×0.3m/s=0.3F。
（3）解：出水之前，作用在动滑轮上的拉力等于物体的重力与浮力的差，
此时的机械效率为：；
出水后的机械效率为：；
比较可知，出水前η'小于出水后的η。
【解析】（1）根据乙图可知，物资上升的速度：；
出水后的机械效率：。
8.（1）解：由杠杆平衡条件F1 L1＝F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，如下图所示：
（2）0.5
（3）设在A点需加最小的力为F，并使F的方向垂直于OA，
由勾股定理可得，OA＝ ＝ ＝50cm，
根据杠杆的平衡条件F OA＝G OC，
得：F＝ ＝40N
9.（1）由图可知，承担重力的绳子段数n=3，
则绳端移动的距离：s=nh=3×6m=18m，
拉力做的功：W=Fs=400N×18m=7200J，
拉力的功率：；
答： 拉力的功率为120W。
（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，
则滑轮组的机械效率：；
即，
解得：G动=200N；
答：动滑轮受到的重力为200N
（3）已知工人的质量为60kg，
则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：
F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N，
提升的最大物重：G大=nF大-G动=3×600N-200N=1600N，
则滑轮组的最大机械效率：。
答：滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
【解析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的功，利用 求出拉力的功率；
（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，根据求出动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于人的重力，根据求出提升的最大物重，求出滑轮组的最大机械效率。
10．（1）解：木箱的重力G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N，
工人师傅对木箱做的有用功W有用＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J。
（2）解：工人做的总功W总＝Fs＝400N×5m＝2000J，
工人做功的功率P总＝ ＝ ＝200W。
（3）解：斜面的机械效率η＝ ×100%＝ ×100%＝75%。
11.（1）匀速直线（2）95.2（95也可以）；摩擦力（3）0.43
【解析】（1）沿斜面拉动物体时，应使其做匀速直线运动。
（2）实验2中拉力为0.7N，那么它的机械效率为：；
根据公式F=f+FG可知，重力的分力FG不变，拉力越大，则摩擦力越大；因为实验2中的拉力小于实验1，且实验2的机械效率大，因此得到结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大。
（3）第1次实验中：总功W总=Fs=1.1N×0.9m=0.99J；
有用功W有=Gh=4N×0.15m=0.6J；
额外功：W额=W总-W有=0.99J-0.6J=0.39J；
摩擦力为：。
(
1
)
1.如图是搬运泥土的独轮车，设车箱和泥土的总重G=1800N，运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F，问：
（1）独轮车属于 杠杆(选填“省力”或“费力”)。
（2）F的大小多少N？
（3）用同一辆车搬运相同的材料，若想更省力，手应向何处移动，请证明。
2.如图， 某工人用100的水平拉力F，抓紧绳子的一端，沿水平方向匀速向右运动10s内将矿井里重为160N的物体提升4m。若不计摩擦和绳重，求：
（1）动滑轮的重力；
（2）拉力F移动的速度为多少
3.小和尚甲、乙将总质量30kg的水桶(含水)用轻绳悬于轻质木棍的O点，分别在A、B点以竖直向上的力共同抬起木棍，如图，已知AO：BO=3：2，忽略手对木棍的作用力。
（1）将水桶从地面缓缓抬起50cm，至少需克服水桶（包括水）的重力做功多少 （g=10N/kg）
（2）若抬起水桶后木棍保持水平，小和尚乙肩部所受压力为多大？
4.如图静止在水平地面上一张左右对称的桌子，质量均匀分布。其大小为m，重心在O点（O点在整个桌子的中心），C点距地面高度CD=60cm，AD=80cm，BD=16cm，请回答：
（1）此时地面对桌子的支持力为
（2）若在小桌的C点用力F把桌腿B抬离地面，在图中画出最小的力F和重力臂并，求出最小力F大小。
5.如图，小型牵引机通过滑轮组匀速打捞起井中的物体。已知物体质量为120kg，密度为1.6×103kg/m3．物体在被拉出水面前后，牵引车作用在绳子上的拉力之比为1：2．不计摩擦、绳重及水的阻力。
（1）物体的体积多大？
（2）物体浸没在水中时所受的浮力是多少？
（3）物体出水面前，滑轮组的机械效率是多少？
6.小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使 挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。(支点和杠杆的摩擦不计)问：
（1）重为10N的钩码挂在A点时，拉力F为8N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为多大？
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问：人的拉力F与第一次相比 (选 填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识给以推导。
7.在野外救援时，如图甲所示，汽车通过滑轮组从竖直井中提升物资，已知物资质量为 m，体积为V，物资以恒定速度上升，其过程中的s-t图像如图乙所示，出水后，汽车对绳子的拉力为F，求该过程中（不计绳重及其所有摩擦）：
（1）物资的上升速度为 m/s，出水后，滑轮组的机械效率
（2）出水后，汽车对绳子向右拉力的功率（要求计算过程）
（3）比较出水前和出水后的滑轮组机械效率大小，利用公式推证过程。
8.一直角轻棒ABO，可绕O点自由转动，AB＝30cm，OB＝40cm，现在OB中点C处挂一重物G＝100N，试画出：
（1）欲使OB在与墙面垂直的位置上保持平衡，在图中画出最小力F。
（2）力最小时它的力臂L= 米。
（3）求出最小力F大小。
9.质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计。问：
（1）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
10．工人师傅要将质量100kg的木箱搬到1.5m高的车厢里，他将一块5m长的长板搁在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车上用400N的拉力在10s内将物体从斜面底端匀速拉到车厢里，如图所示，求：(g取10N/kg)
（1）工人所做的有用功。
（2）工人做功的功率。
（3）斜面的机械效率。
11.用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表。
实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η/%
1 木块 4 15 1.1 90 60.6
2 小车 4 15 90
（1）沿斜面拉动物体时，应使其做 运动。
（2）根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为 %。由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 越小，机械效率越大。
（3）第1次实验中，木块所受摩擦力为 N。
参考答案
1.（1）省力
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F×（0.4m+1.4m）=1800N×0.4m；
解得：F=400N。
（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：
动力 ；
在上面的式子中，F2和L2不变，则L1越大，F1越小；
因此手应该向右移动。
【解析】（1）比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可；
（3）当使用杠杆时，动力臂越长越省力，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析解答。
2.（1）由图知，n=2，不计摩擦和绳重，
根据拉力可知，动滑轮重力：
G动=2F-G=2×100N-160N=40N；
（2）拉力端移动的距离s=2h=2×4m=8m，
拉力端移动的速度：。
3.（1）解：W=Gh=30kg×10N/kg×0.5m=150J
（2）解：以甲的肩膀为支点，动力为乙对杠杆的力F1，动力臂为l1为AB，阻力为绳子对杠杆的拉力F2=G水桶，阻力臂l2为OB，
由F1l1=F2l2得
F1= =300N× =120N，根据力的作用是相互的，小和尚乙肩膀所受的压力为120N。
4.（1）mg
（2）解：根据图片可知，在C点用力抬起桌腿，那么A点为支点，将AC为动力臂时最长，动力最小，如下图所示：
A点为杠杆的支点，桌子的重力G为阻力，阻力臂为：L2=；
动力臂L2=AC=；
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：mg×0.32m=F×1m；
解得：F=0.32mg。
【解析】（1）根据二力平衡的知识计算地面对桌子的支持力；
（2）当动力臂最长时动力最小，且以杠杆支点到力的作用点之间的线段为动力臂时最长。根据图片确定动力臂和阻力臂，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可。
5.（1）由 可得，
物体的体积：；
（2）物体浸没在水中时所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m3=750N；
（3）物体的重力：G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
设物体在水中受到的拉力为F1，
因F1+F浮=G，
所以F1=G-F浮=1200N-750N=450N，
设出水面前、后牵引力作用在绳端的拉力为F、F′，动滑轮的重力为G1，
因不计摩擦、绳重及水的阻力
所以，物体出水面前：①
物体出水面后：②
由①②两式相比可得： ，
解得：G1=300N
根据①式得：，
物体出水面前的机械效率：。
6.（1）解：有用功：W有用＝Gh＝10N×0.3m＝3J；
总功：W总＝Fs＝8N×0.5m＝4J，
机械效率：η1＝ ×100%＝ ×100%＝75%
（2）变小
（3）解：杠杆的机械效率：η＝ ＝ ＝ ；
从上面η的表达式可知：W有用减小、W额不变，所以 变大，分母变大，η就减小；
即：η2＜η1
【解析】（1）根据 W有用＝Gh 计算有用功，根据 W总＝Fs 计算出总功，根据 计算机械效率；
（2）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析解答；
（3）当拉力作用点向上移动的距离相同时，将钩码从A点移动到B点，根据相似三角形的特点可知，重物上升的高度h减小，根据W有=Gh可知，做的有用功减小。而杠杆上升的高度与原来相同，根据W额=G杠杆h可知，克服杠杆重力做的额外功相等，最后根据“ η＝ ＝ ＝ ”比较机械效率的变化即可。
7.（1）0.1； ×100%
（2）解：拉力移动的速度v'=nv=0.1m/s×3=0.3m/s；
拉力的功率：P=Fv'=F×0.3m/s=0.3F。
（3）解：出水之前，作用在动滑轮上的拉力等于物体的重力与浮力的差，
此时的机械效率为：；
出水后的机械效率为：；
比较可知，出水前η'小于出水后的η。
【解析】（1）根据乙图可知，物资上升的速度：；
出水后的机械效率：。
8.（1）解：由杠杆平衡条件F1 L1＝F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，如下图所示：
（2）0.5
（3）设在A点需加最小的力为F，并使F的方向垂直于OA，
由勾股定理可得，OA＝ ＝ ＝50cm，
根据杠杆的平衡条件F OA＝G OC，
得：F＝ ＝40N
9.（1）由图可知，承担重力的绳子段数n=3，
则绳端移动的距离：s=nh=3×6m=18m，
拉力做的功：W=Fs=400N×18m=7200J，
拉力的功率：；
答： 拉力的功率为120W。
（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，
则滑轮组的机械效率：；
即，
解得：G动=200N；
答：动滑轮受到的重力为200N
（3）已知工人的质量为60kg，
则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力：
F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N，
提升的最大物重：G大=nF大-G动=3×600N-200N=1600N，
则滑轮组的最大机械效率：。
答：滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
【解析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的功，利用 求出拉力的功率；
（2）由图乙可知，物重G=300N时，滑轮组的机械效率η=60%，根据求出动滑轮受到的重力；
（3）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力等于人的重力，根据求出提升的最大物重，求出滑轮组的最大机械效率。
10．（1）解：木箱的重力G＝mg＝100kg×10N/kg＝1000N，
工人师傅对木箱做的有用功W有用＝Gh＝1000N×1.5m＝1500J。
（2）解：工人做的总功W总＝Fs＝400N×5m＝2000J，
工人做功的功率P总＝ ＝ ＝200W。
（3）解：斜面的机械效率η＝ ×100%＝ ×100%＝75%。
11.（1）匀速直线（2）95.2（95也可以）；摩擦力（3）0.43
【解析】（1）沿斜面拉动物体时，应使其做匀速直线运动。
（2）实验2中拉力为0.7N，那么它的机械效率为：；
根据公式F=f+FG可知，重力的分力FG不变，拉力越大，则摩擦力越大；因为实验2中的拉力小于实验1，且实验2的机械效率大，因此得到结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大。
（3）第1次实验中：总功W总=Fs=1.1N×0.9m=0.99J；
有用功W有=Gh=4N×0.15m=0.6J；
额外功：W额=W总-W有=0.99J-0.6J=0.39J；
摩擦力为：。
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