2021年河北中考物理复习练习课件:09专题九 简单机械、功和功率.pptx
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1、 中考物理 (河北专用) 专题九 简单机械、功和功率 A组 20162020年河北中考题组 1.(2019河北,21,3分)(多选)如图所示,重为G的物体在拉力F的作用下,以v的速度匀速运动了s。已知物体 在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一,不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的 是( ) A.使用该滑轮组一定省力 B.拉力的功率为2Fv C.额外功为(2nF-G)s D.滑轮组的机械效率为 1 n 2 G F 答案答案 BC 由于F=(G动+f),当f=G动时,F=f,该滑轮组既不省力也不费力,当fG动时,Ff,省力,当ff,费力,故A错误;由题图可知,绳端移动的速度v绳=2
2、v,则拉力的功率P=Fv绳=2Fv,故B正确;所做的额 外功W额外=W总-W有用=F2s-Gs=(2nF-G)s,故C正确;此时滑轮组的机械效率=, 故D错误。 1 2 1 n 1 n W W 有用 总 2 fs Fs 1 2 G n F 2 G nF 一题多解一题多解 不计绳重、轮与轴间的摩擦时,克服动滑轮重力做的功为额外功,又由受力分析得动滑轮的 重力G动=2F-f=2F-G,故额外功W额外=G动 s=(2F-G)s=(2nF-G)s。 1 n 1 n 1 n 2.(2017河北,21,3分)(多选)用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳自由 端分别用力将重为G的物
3、体匀速提升,乙滑轮组的效率为乙,不计摩擦、绳和木板的重。下列说法正确 的是( ) A.两个滑轮组的机械效率可能相等 B.F1一定大于F2 C.每个滑轮重为 (1-) 2 G 乙 乙 D.甲、乙将重物提升相同的高度,F1与F2的功率可能相等 答案答案 BCD 由题图可得,甲图中滑轮组有2股绳子承担重物,乙图中滑轮组有4股绳子承担重物,故F1= (G+G动),F2=(G+2G动),比较可知F1F2,故B正确;甲=,乙=,比较可知甲乙,故A错误;由 乙滑轮组机械效率表达式乙=计算可得,G=乙G+2乙G动,G-乙G=2乙G动,G动=,故动滑轮的 重力G动=,故C正确;由功率的计算公式P=Fv可知,当v
4、1) 2(21) 斜面的表面 材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板 物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0 沿斜面拉力 F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70 回答下列问题: (1)通过对比实验 中的数据可知,使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关: (2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是:在其他条件相同时, ; (3)为验证猜想3,小明做了实验 (填写实验序号),分析实验数据后,小明认为这几次实验省力情 况相同,依据是 。 【拓展】完成实验后,小明沿斜面用1.8 N的拉力,将重为4.5 N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知
5、斜面长1.2 m、高0.3 m,则斜面的机械效率是 %。(把重物直接提升0.3 m所做的功作为有用功) 答案答案 盘山公路(答案不唯一,合理即可) (1)1、2 (2)斜面倾角越小,越省力 (3)1、3、4 实验中沿斜面拉力F与物体重力G的比值相等 【拓展】62.5 解析解析 使用斜面的好处就是省力,比如:盘山公路、楼梯、螺丝钉等。(1)猜想斜面的省力情况与斜面的 表面材料、倾斜程度和物体的重力三个因素有关,探究与表面材料的关系时,应控制倾斜程度(倾角)和 物体重力相同,改变斜面表面材料,故应对比分析实验1、2的实验数据。(2)分析实验1、5、6的实验数 据,表面材料均为木板,物块重均为2 N
6、,斜面倾角越小,沿斜面的拉力越小,由此可得:其他条件相同时,斜 面倾角越小,越省力。(3)为了探究斜面的省力情况与物体重力的关系,应控制斜面的表面材料和倾角相 同,改变物体的重力,实验1、3、4符合要求,分析实验1、3、4的数据可知,实验中沿斜面的拉力F与物体 重力G的比值相同,故小明认为这几次实验的省力情况相同。 【拓展】将物体拉到斜面顶部所做的有用功W有用=Gh=4.5 N0.3 m=1.35 J,所做总功W总=Fs=1.8 N1.2 m =2.16 J,则斜面的机械效率=100%=100%=62.5%。 W W 有用 总 1.35J 2.16J 5.(2018河北,33,6分)探究杠杆的
7、平衡条件。 (1)杠杆两端的螺母作用是 。 (2)小明用如图甲所示装置,进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是 。 甲 实验次数 动力/N 动力臂/m 阻力/N 阻力臂/m 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0 0.15 1.5 0.1 3 3.0 0.1 2.0 0.15 (3)小明又用如图乙所示装置进行实验。请在图中画出拉力F的力臂,弹簧测力计的读数应是 N。 (一个钩码重0.5 N) 乙 (4)如图丙所示,小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在水平位置平衡。她 用刻度尺测出L1和L2,则2L1 (选填“”“ 【拓展】 2 1 5 2
8、L L 解析解析 (1)实验前通过调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡,便于直接测量力臂; (2)分析数据可知,杠杆平衡条件是:动力动力臂=阻力阻力臂; (3)根据定义“支点到力的作用线的距离叫作力臂”画出拉力F的力臂;由“30角对应的直角边等于斜 边的一半”得拉力的力臂为“3”,利用杠杆平衡条件得:1.5 N4=F3,则F=2 N; (4)设硬币半径为r,重力为G。杠杆两端放上不同数量的硬币在水平位置平衡时,硬币对杠杆压力的作用 点在硬币中心位置,所以左、右两侧力臂分别为r+L1、r+L2,不能忽略硬币半径r的长度。左右两侧硬币 的重力为2G和3G,由杠杆平衡条件可得2G(L1+r)=3
9、G(L2+r),2(L1+r)=3(L2+r),2L1+2r=3L2+3r,因为2r3L2。 【拓展】设游码的质量为M,将一个5 g的物体放在左盘中,游码移动到最大值时天平恰好平衡,可得5 g =ML1,所以M= g。 2 2 L 2 1 5 2 L L 知识拓展知识拓展 探究杠杆平衡条件实验前,调节杠杆两端平衡螺母使其在水平位置平衡,是为了可以直接在 杠杆上测量力臂大小,并避免杠杆自重对实验的影响;调节方法:左高左调,右高右调。 易错警示易错警示 杠杆两端放上不同数量的硬币在水平位置平衡时,硬币对杠杆压力的作用点在硬币中心位 置,所以左、右两侧力臂分别为r+L1、r+L2,不能忽略硬币半径r
10、的长度。 6.(2016河北,37,6分)如图所示,某建筑工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置,将重为1 600 N的建材 由斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面倾角为30,斜面高为4.5 m,建材移动的速度为0.4 m/s,电动机的输 出功率为400 W,斜面的效率与整个装置的效率之比12=109。(忽略定滑轮处摩擦及绳重)求: (1)对建材做的有用功。 (2)斜面的效率。 (3)电动机消耗的电能。 答案答案 (1)7 200 J (2)80% (3)104 J 解析解析 (1)W有用=Gh=1 600 N4.5 m=7 200 J (2)因为P= W=Fs v= 所以拉力F=1 000 N 斜面
11、的效率1=80% (3)装置的效率2=1=80%=72% 电动机消耗的电能W=104 J W t s t P v 400W 0.4m/s W W 有用 总 W Fs 有用 7 200J 1 000N24.5m 9 10 9 10 2 W 有用 7 200J 72% 解题关键解题关键 本题中克服重物的重力做的功为过程中的有用功;绳子的拉力对重物所做的功为总功。 一题多解一题多解 (2)斜面的效率 沿斜面将建材拉到顶端所用时间t= s,则绳子的拉力对建材做功W总=Pt=400 W s =9 000 J,则斜面的效率1=80% s v 4.5m2 0.4m/s 45 2 45 2 W W 有用 总
12、7 200J 9 000 J B组 20162020年全国中考题组 考点一 简单机械 1.(2020河南,8,2分)在如图所示的工具中,使用时属于费力杠杆的是( ) 答案答案 B A项图中是瓶盖起子,使用过程中支点在瓶盖边缘,动力臂比阻力臂长,所以是省力杠杆。B项 图中是食品夹,使用时支点在夹子两臂连接处,手握的位置在夹子两臂中间附近,被夹物体在远处末端,所 以动力臂比阻力臂短,是费力杠杆。C项图中是起钉锤,使用时支点是锤子与地面的接触点,手握锤柄末 端,动力臂比阻力臂长,是省力杠杆。D项图中是核桃夹,使用时支点在夹子两臂连接处,动力臂比阻力臂 长,是省力杠杆。所以选B。 2.(2020广西北
13、部湾经济区,10,2分)墨经最早记述了杆秤的杠杆原理,“标”“本”表示力臂,“权” “重”表示力,如图所示,杆秤在水平位置平衡,以下说法正确的是( ) A.“重”增大时,N端上扬 B.“权”增大时,M端上扬 C.“权”向右移时,N端下沉 D.提纽向右移时,M端上扬 答案答案 C 杆秤应用杠杆原理,在水平位置平衡时,权标=重本,当 “重”增大时,权标重本,支点O左侧的力与力臂乘 积偏大,故M端下沉,B错误;“权”向右移时力臂“标”变小,则权标重本,即支点O左侧 的力与力臂乘积偏大,故M端下沉,D错误。 3.(2020贵州贵阳,9,3分)撬棒是人们在劳动中应用杠杆原理的工具。如图所示是工人利用撬棒
14、撬动大石 头的情景,撬棒上O点为杠杆的支点。下列分析正确的是( ) A.此时撬棒为等臂杠杆 B.应用此撬棒的主要目的是省力 C.力F的作用点靠近O点会更省力 D.应用此撬棒的主要目的是省距离 答案答案 B 由图可以看出,撬棒的动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,应用此撬棒的主要目的是省力, 故A、D错误,B正确;工人利用撬棒撬动大石头时,阻力和阻力臂一定,若力F的作用点靠近O点,则动力臂 减小,由杠杆平衡条件可知,动力变大,C错误。故正确选项为B。 4.(2020江西,18,4分)(多选)如图所示,将重6 N的物体匀速拉高20 cm,在此过程中,不计滑轮装置自重、绳 重和摩擦,以下说法正确的是(
15、) A.绳子自由端被拉下1.2 m B.绳子对地面的拉力为1 N C.对物体所做的功为1.2 J D.横梁受到的拉力为9 N 答案答案 CD 由题图可知,滑轮组绳子的股数n=4,不计绳重、滑轮装置自重和摩擦,绳子自由端拉力F= G=6 N=1.5 N,绳子对地面的拉力也为1.5 N,绳子自由端移动的距离为物体上升距离的4倍,即s=4h=4 0.2 m=0.8 m,故A、B错误;对物体做的功为W=Gh=6 N0.2 m=1.2 J,故C正确;横梁下有6股绳子,故受到 的拉力F拉=61.5 N=9 N,故D正确。 1 4 1 4 5.(2019陕西,7,2分)工人用如图所示的装置运送砂石。下列说法
16、正确的是(g=10 N/kg)( ) A.滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小 B.图中动滑轮相当于一个省力杠杆 C.绳子自由端下拉1 m,桶上升2 m D.质量为65 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的砂石 答案答案 B 定滑轮只能改变拉力的方向,不能改变拉力大小,A项说法错。动滑轮相当于一个省力杠杆,B 项正确。图中滑轮组承担物重的绳子是2段,当自由端移动距离s=1 m时,被拉动的桶移动h=0.5 m,C 项错。工人用力向下拉动绳子时,最大的拉力等于自身重力G人,若不计动滑轮重力,则利用该滑轮组能提 起的砂石最大重力G=2F=2G人=2m人g=265 kg10 N/kg=1 300 N
17、,砂石最大质量m=130 kg,所 以D项错。 2 s G g 1 300N 10 N/kg 思路分析思路分析 使用滑轮组工作时,分析受力和移动距离的关键是先判断承担物重的绳子段数。通常的判 断方法是观察直接连接动滑轮绳子的段数。 易错警示易错警示 人用力向下拉动物体的过程中,最大的拉力不超过自身重力,当拉力等于人自身重力时,人处 于静止状态,此时的拉力即最大拉力。 6.(2019江西,14,3分)如图所示,物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩 擦),拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是( ) A.F2F3=F4F1 B.F2F4F1F3 C.F4=F2F1F3 D
18、.F4F2F3F1 答案答案 B 从本题图中看出有四种简单机械,第一种是杠杆,根据杠杆的平衡条件,得出F1=G。第二种是 滑轮组,此时,物重由三段绳子承担,不计机械自重,则F2=G/3。第三种是一个动滑轮,此时,拉力作用在动 滑轮的轴上,这种状态下使用动滑轮不但不能省一半的力,而且要多一倍的力,不计机械自重,则F3=2G。 第四种是斜面,斜面的角度是30,可以推算出斜面的长度等于高度的两倍,不考虑摩擦,由公式Fs=Gh, 得F4=G/2。通过计算结果比较可知,F2F4F1l2,扁担和筐的重力不计。若将两筐的悬挂点向O点移近相同的距离l,则( ) A.扁担左端向下倾斜 B.扁担右端向下倾斜 C.
19、要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物,其质量为(m2-m1) 2 - l ll D.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物,其质量为(m2-m1) 12 - l l l 答案答案 AC 扁担可以看成杠杆,O点为支点,原来平衡,则m1gl1=m2gl2 l1l2,m1gm2g,两筐悬挂点均向O点移动l,则左边减少m1gl,右边减少m2gl,m1glGB,则甲 乙;若FA=FB,则GA GB。(选填 “”、“=”或“ 解析解析 用同一个滑轮组提起不同的重物,所做的额外功不变,物体越重,有用功越大,所以有用功与总功的 比值越大,机械效率越大,因此甲的机械效率大于乙的机械效率;根据题图可知,
20、GA+G动=2FA,GB+G动=3FB, FA=FB时GA 解析解析 (1)由图1可知,脚沿与杆垂直方向至少用力F1才能将石球抬起,则F1的力臂l1=AB-OA=1.4 m-0.4 m= 1 m;此杠杆的阻力等于石球的重力G,对应的阻力臂l2小于动力臂l1,所以此时舂米工具是一个省力杠 杆。 图1 (2)脚竖直向下用力时,在图2中分别作出竖直向下的力F2及力臂l1、石球重力G及力臂l2,OBC OAD,=,由杠杆平衡条件得F2l1=Gl2,F2=G=50 N=20 N;两次石球抬起过程中,G和l2 不变,F2的力臂l1小于F1的力臂l1,所以F2F1。 图2 2 1 l l OA OB 2 1
21、 Gl l OA OB 0.4m 1m 解题关键解题关键 对于杠杆问题,进行杠杆五要素的作图是解题的必要步骤。 14.(2017甘肃兰州,27,3分)如图所示为某街道路灯悬挂的情境图。画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图 和对应的力臂L。 答案答案 如图所示 解析解析 拉力的作用点在横杆上,拉力方向沿钢丝斜向上;从支点向拉力F的作用线作垂线,支点到垂足的 距离即力臂L。 15.(2018山西,40,2分)如图所示,用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来,B处挂一重物G,在杠杆上施加最 小动力F,使杠杆在图示位置平衡,请你在图中画出这个力的示意图。 答案答案 如图所示 解析解析 根据杠杆的平衡条件可知
22、,在阻力和阻力臂一定时,要想动力最小,动力臂就要最长,支点O和动力 F作用点B之间的距离OB为最长动力臂,然后画出最小动力F。 16.2016内蒙古呼和浩特,13(1)(2),2分请按要求作图 (1)请画出人拉重物上升,最省力的绕线方法 (2)木棒在力F作用下静止,画出力F关于O点的力臂 答案答案 (1)如图所示 (2)如图所示 解析解析 (1)最省力的绕法是由3段绳子承担动滑轮和重物的总重力;(2)从支点向力的作用线作垂线段,支 点和垂足之间的距离即力臂。 17.(2018吉林,23,3分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中: (1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是消除 对实验的影响;
23、 (2)如图1所示,是已经平衡的杠杆,若在两侧的钩码下再各增加一个相同的钩码,杠杆会失去平衡,那么只 需将 (选填下列序号),杠杆就会重新平衡; 图1 左侧钩码向左移动4个格 右侧钩码向左移动2个格 平衡螺母向左适当调节 (3)小明改用弹簧测力计做实验,如图2所示,使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数 1 N (选填“大于”、“小于”或“等于”)。(每个钩码0.5 N) 图2 答案答案 (1)杠杆自重 (2) (3)大于 解析解析 (1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,并调节杠杆在水平位置,是为了消除杠杆自重对实验的 影响; (2)在已经平衡的杠杆两侧的钩码下再各加一个相同的钩码,则左边
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