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专题11:简单机械--2026中考物理一轮复习专题练习(上海专用)
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1.下列实例中利用大气压强工作的是( )
A. 用钓鱼竿钓鱼B. 用吸管吸饮料C. 用硬棒撬石块D. 用温度计测温度
2.如图所示,O为杠杆的支点,A点悬挂一重物,为使杠杆在水平位置平衡,若在B点施加一个力并使该力最小,该力应沿( )
A. BM方向B. BN方向C. BP方向D. BQ方向
二、填空题:本大题共11小题,共22分。
3.如图(a)、(b)所示,分别用力F1、F2匀速提升重为10牛的物体,图 中的滑轮可以看作省力杠杆;图(a)中。若不计摩擦和滑轮重力,力F1的大小为 牛,物体受到合力的大小为 牛。
4.如图所示,赛龙舟是端午节习俗之一。
(1)选手们用力向后划水,龙舟向前运动,这说明 ;
(2)选手以浆上端为支点,另一只手握住浆的中部用力划水,浆属于 (选填“A.省力”、“B.等臂”或“C.费力”)杠杆;
(3)选手能从现场各种声音中分辨出鼓声,主要是依据声音的 。
5.小明使用滑轮将一桶重200N的物体匀速提升至10m高的工作平台。
(1)如图(a)所示的滑轮相当于一个 (选填:A。省力杠杆B。费力杠杆C。等臂杠杆);
(2)将装置用力向上提升的过程中,绳子自由端上升时的s−t图像如图(b)所示,则桶的上升速度为 m/s;
(3)若此过程中小明所做的额外功为500J,则机械效率为 。
6.用图甲的滑轮提升重180N的物体A,拉力F为120N,不计绳重和摩擦,物体和绳子提拉端的运动情况如图乙所示。
(1)反映绳子提拉端运动的图线是 (选填“a”或“b”);
(2)拉力F做功的功率是 W,此过程中,该滑轮的机械效率为 。
7.建筑工人用滑轮提起重物。
(1)重物上升过程中,其重力势能 (“A.变大”“B.不变”或“C.变小”);
(2)图(a)中的滑轮可以看作 杠杆;
A.省力 B.费力 C.等臂
(3)如图(b)所示,工人通过滑轮将重为10 N的物体匀速提升4 m的过程中,所做的总功为50 J,该滑轮的机械效率为 %。
8.如图a所示的斜拉桥,可逐步简化成图b、c、d的模型,为了减小钢索承受的拉力,可适当 (选填“升高”“降低”)钢索悬挂点在桥塔上的高度,理由是: 。
9.如图所示,工人用动滑轮匀速提升重为400N的重物A,不计绳重和摩擦,所用的竖直拉力为250N,重物A上升的高度为10m,用时50s。
(1)该动滑轮可看作 杠杆。
A.省力 B.费力 C.等臂
(2)工人所做的有用功W有用为 J,拉力F的功率P为 W。
10.起重机能方便地将数吨的重物吊起,如图所示为一小型起重机。
(1)某次作业中,该起重机匀速吊起重为6×103N的物体,电动机的拉力为4×103N,使物体上升了5m,此过程中,有用功为 ,机械效率为 ;
(2)在这个过程中,物体的机械能
A.不变 B.变大 C.变小
11.如图所示是塔式起重机中用到的滑轮组。
(1)图中(a)是 (选填“定”或“动”)滑轮,使用它的优点是 ;
(2)若将重力大小为5×106N的物体匀速提升30m,则起重机对物体做的功是 J,该过程中保持不变的是物体的 (填字母)。
A.机械能
B.重力势能
C.动能
12.某兴趣小组在“斜拉桥的原理与模型制作”跨学科实践中。
(1)在研究斜拉索对桥面拉力F的大小与斜拉索和桥面夹角α的关系时,该小组同学利用硬卡纸和细线制作出如图(a)所示桥面的模型,桥面与桥柱间的连接点为O,用力传感器测出斜拉索顶端悬点在不同位置A、B、C时拉力F的大小,整个过程中桥面始终水平,相关数据见表1。
表1
a.分析表1数据,可得拉力F的大小与夹角α的关系是:同一桥面水平静止时, 。
b.该小组同学分别画出了三个位置时O点到斜拉索的距离lA、lB、lC,如图(b)所示。请根据简单机械的相关知识,分析并解释拉力F变大的原因 。
(2)为进一步研究桥面稳固性与桥面截面形状和桥墩间距的关系,该小组同学用相同纸张制作了不同截面形状的桥面,如图所示,将桥面放在两桥墩之间,在纸桥中央放上硬币,直到纸桥塌陷,记录下此时硬币的个数,相关数据见表2。
表2
根据表2数据,是否能选出稳固性最强的截面形状,请简要说明理由: 。
13.如图(a)所示,悬挂在墙壁上的书架,书架上放置着一本总页数为120页的书。
(1)估算书对书架的压强约为 Pa,表示的意思为 。
(2)此书架可以看作杠杆,如图(b)所示,试在图(b)中标出支点O,并画出动力臂l1。
三、实验探究题:本大题共1小题,共6分。
14.小乐做“探究杠杆的平衡条件”实验。
(1)安装好杠杆后,发现左端高、右端低,如图(a)所示,接下来正确操作是调节 ,使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图(b)所示,将两个钩码悬挂在D点,在A、B、C三点分别悬挂 个、三个、两个钩码,杠杆均能在水平位置平衡;
(3)保持D点悬挂钩码不变,在E点施加力使杠杆在水平位置平衡,为了使力最小,力的方向应 ,理由是 。
四、计算题:本大题共3小题,共24分。
15.杠杆平衡时,动力F1大小为20N,动力臂l1为0.8m,阻力臂l2为0.4m,求阻力F2的大小。
16.工人驾驶叉车,将货物A在2s内匀速提升了2m,如图所示。已知提升过程中,叉车工作时的功率为5kW,机械效率为60%。
(1)求提升货物过程中叉车对货物A做的功W。
(2)求货物A所受重力G。
17.在“测定物质的密度”实验中,用电子天平测物体的______、用量筒测物体的______。在“探究杠杆平衡的条件”实验中,应使杠杆在______位置保持平衡,以便直接从杠杆上读出力臂的数值。
五、综合题:本大题共8小题,共80分。
18.工人想要用撬棒撬起箱子,撬棒在如图所示的位置保持静止。
(1)O为撬棒的支点,工人对撬棒的作用力F1为动力,箱子对撬棒的作用力F2为阻力,此时撬棒相当于 。
A.等臂杠杆
B.省力杠杆
C.费力杠杆
(2)若动力臂l1为1.5m,阻力F2为300N,阻力臂l2为0.5m,则动力F1的大小为 N。
19.小华利用如图1所示的健身器材,进行居家健身锻炼。
(1)该健身器材中的滑轮为______滑轮。
(2)请在如图1中画出重物静止时的受力示意图。
(3)在某次健身过程中,小华在2s内所做的有用功为170J,他所做有用功、额外功占比如图2所示。求小华做功的功率P。
20.小华参加铅球比赛,铅球所受重力大小为50N。如图所示,是小华托举铅球处于水平位置时手臂的解剖图。
(1)画出该铅球受到支持力的F示意图。
(2)若将整个手臂看作以肘关节为支点O的轻质杠杆,肱二头肌对手臂的拉力作为动力F1,根据图中数据计算得出F1为 N,此时手臂可看作是一个 杠杆。
A.省力 B.等臂 C.费力
(3)若铅球与手掌的接触面积为5×10−3m2,求铅球对手掌的压强p。
(4)若小华将铅球竖直向上缓慢举高0.1m,所用时间为2s,则手对铅球做功为 J,功率为 W。
(5)如图所示,铅球从被掷出到落地,其重力势能 。
A.始终变大 B.始终变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大
21.简单机械的使用,给我们的工作和生活带来了极大的便利。
(1)如图所示用开瓶器打开瓶盖,可以将开瓶器看作是一个 ;
A.省力杠杆 B.等臂杠杆 C.费力杠杆
(2)如图所示,工人师傅站在高处利用动滑轮将物体竖直向上匀速提升到高处,物体所受重力为1000N。
①在图中,画出物体所受的重力的示意图 ;
②若物体所受重力为1000N,不计滑轮重力和摩擦,工人师傅对绳端的拉力大小为 N;若10秒内工人师傅通过动滑轮将重物匀速提升2m,则滑轮对重物所做的功为 J,功率为 W;
③在使用简单机械时,对物体做的有用功为400J的同时,还要做100J的额外功,则该简单机械的效率为 。
22.F1赛事是目前世界上速度最快的赛车比赛。
(1)F1赛车的尾翼是其获得高速过弯稳定性的关键。如图所示,A、B为F1赛车的尾翼上方、下方的两点,行驶过程中A、B处的空气压强大小关系pA pB。
A.大于 B.小于 C.等于
(2)赛车车架采用碳纤维等材料,已知碳纤维材料密度为1.8×103kg/m3,钢的密度为7.9×103kg/m3,1m3的碳纤维材料与等体积的钢相比,质量相差 kg。
(3)若F1赛车以360km/ℎ速度匀速通过距离为6km直线跑道,需耗时 min。
(4)比赛后,车身上会吸附灰尘,这是由于车身与空气高速摩擦后,带上了 。
(5)已知赛车的发动机燃料热值约为4.2×107J/kg,转化成有用功的效率为50%,求完全燃烧0.1kg燃料经发动机后转化的有用功W。
23.如图所示,牵引式电梯是用电动机拉动钢缆,使轿厢上下运动。为减轻电动机负担,在钢缆的另一端绕过滑轮挂上配重。
(1)以轿厢为参照物,电梯上升过程中,轿厢中的乘客是 (“静止”或“运动”)的;乘客具有的惯性 (选填“增大”“不变”或“减小”)
(2)在通电转动过程中,电动机把 能转化为 能。
(3)钢缆绕过的是 (选填“A.定”或“B.动”)滑轮,,可以看作 杠杆。
A.省力 B.等臂 C.费力
(4)若配重所受重力大小为9800 N,请在图中画出配重匀速下降时在竖直方向上的受力示意图。
(5)电梯从1楼上升至4楼的s−t图像,如图所示。
①在4~8 s内,电梯的速度为 m/s;
②9~11 s这段时间内,单位时间电梯通过的路程在 (选填“增大”“不变”或“减小”),电梯在做 (选填“匀”或“变”)速直线运动,
③若轿厢中有一重为100 N的货物,求4~7 s这段时间内电梯对货物所做的功W 和功率P 。
24.小华采用踮脚的方式进行关节柔韧性训练。小华所受的重力G为480N。
(1)如图所示,小华脚踮起站稳时,相关肌肉骨骼可以看作以O为支点的杠杆,每条腿中肌肉向上的拉力为F1,所克服的阻力为F2。阻力臂l2为______cm,若F2=240N,则F1的大小为______N;
(2)小华双脚站立时,两鞋底与地面接触的总面积为3×10−2m2,脚踮起站稳时,两鞋底与地面接触的总面积为6×10−3m2。求双脚站立与脚踮起站稳两种情况下,小华对地面压强的变化量Δp;
(3)若小华20s内连续踮脚10次,每次踮脚他的重心均升高0.05m,求小华在20s内克服重力所做的功W,及其克服重力做功的功率P。
25.如图所示,是乳牛自动喂水器的装置原理图。水箱中,带浮子的硬杆AB相当于一根杠杆,可以绕O点转动,用于控制进水管的“开”和“关”。
(1)牛喝水后,若饮水槽中水位下降1cm,则饮水槽底受到水的压强减小 Pa;自动喂水装置的设计主要利用了杠杆原理和 原理,实现水的自动补给(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg);
(2)当停止进水时,浮子所受的浮力大小为3牛,若不计浮子所受重力,lOB=4lOA,则进水管中水对A点的压力是 N;
(3)在图中画出浮子所受的浮力F浮。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解:
AC,钓鱼竿钓鱼、硬棒撬石块是利用杠杆平衡条件,故AC不符合题意;
B,用吸管吸饮料时,是利用大气压强,故B符合题意;
D,温度计是利用工作液体的热胀冷缩工作的,故D不符合题意。
故选:B。
大气压的应用大多是利用内外的气压差,所以要判断是否是大气压的应用,要注意有没有形成这个“气压差”。
本题考查了学生对生活和实验中常见工具、器材原理的掌握和了解,要知道这些工具、器材都是物理原理在生活中的实际应用。
2.【答案】D
【解析】由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,在阻力和阻力臂都一定的情况下,动力臂越长则动力越小。所以要判断哪个动力最小,就看哪个动力对应的动力臂最长。支点与动力作用点之间的连线就是最长的动力臂,与这条动力臂垂直的力即为最小动力。
解:由图可知,O为支点,A点挂一重物,阻力方向向下,为使杠杆在水平位置平衡,在B点施加一个力,动力F方向向下,要使该力最小,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,在阻力和阻力臂都一定的情况下,动力臂越长则动力越小;由图可知,BQ对应的动力臂最长,所以该力应沿BQ方向。
故选:D。
3.【答案】b
10
0
【解析】解:
(1)a是定滑轮,本质是等臂杠杆;b是动滑轮,本质是动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆;
(2)使用定滑轮不省力也不费力,若不计摩擦和滑轮重力,则F1=G=10N;
匀速提升物体,则a图中物体受到的重力和拉力是一对平衡力,其合力的大小为0牛。
故答案为:b;10;0。
(1)定滑轮的本质是等臂杠杆,不省力,也不省距离;动滑轮的本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆,可以省一半的力,但是费距离;
本题考查了定滑轮和动滑轮的实质,属于力学基础内容的考查,是中考的热点。
4.【答案】力的作用是相互的
费力
音色
【解析】解:(1)选手们用力向后划水,给水向后的力,同时水给龙舟向前的力,推动龙舟向前运动,这说明力的作用是相互的。
(2)选手以浆上端为支点,另一只手握住浆的中部用力划水,划水时,动力臂小于阻力臂,浆属于费力杠杆。
(3)发声体的材料、结构不同,发出声音的音色不同,选手能从现场各种声音中分辨出鼓声,主要是依据声音的音色。
故答案为:(1)力的作用是相互的;(2)费力;(3)音色。
(1)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的。
(2)结合赛龙舟时船桨的使用情况,判断在用力划桨时,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆;
(3)声音的三个特征分别是:音调、响度、音色,是从不同角度描述声音的,音调指声音的高低,由振动频率决定;响度指声音的强弱或大小,与振幅和距离发声体的远近有关;音色是由发声体本身决定的一个特性。
本题考查的了杠杆的分类、力的相互性及声音的特性,属于基础题目。
5.【答案】A
0.1
80%/0.8
【解析】【详解】(1)图(a)中的滑轮是动滑轮,其支点在绳子与滑轮的接触点,阻力作用在滑轮轴上,动力作用在绳子自由端,动力臂是滑轮的直径,阻力臂是滑轮的半径,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆。
(2)绳子自由端的速度 v绳=st=8m40s=0.2m/s
动滑轮中绳子自由端移动速度是物体上升速度的2倍,因此桶的上升速度 v桶=v绳2=0.2m/s2=0.1m/s
(3)有用功为 W有用=Gℎ=200N×10m=2000J
总功为有用功与额外功之和 W总=W有用+W额=2000J+500J=2500J
机械效率为 η=W有W总×100%=2000J2500J×100%=80%
6.【答案】a
120
75%
【解析】【解析】【小题1】由图可知,绳子提拉端的移动距离是物体上升距离的两倍,因此反映绳子提拉端运动的图线是a。
【小题2】绳子提拉端的移动速度为 v=st=3m3s=1m/s
拉力做功的功率为 P=Fv=120N×1m/s=120W
此过程中,总功为 W=Fs=120N×3m=360J
有用功为 W1=Gℎ=180N×1.5m=270J
该滑轮的机械效率为 η=W1W×100%=270J360J×100%=75%
7.【答案】A
C
80
【解析】(1)重力势能的大小与物体质量和高度有关,重物上升时质量不变,高度增加,因此重力势能变大,故选A。
(2)图(a)中的滑轮是定滑轮,定滑轮的本质是动力臂等于阻力臂的等臂杠杆,不省力也不费力,只能改变力的方向,故选C。
(3)提升重物做的有用功为 W有=Gℎ=10N×4m=40J
已知总功 W总=50J ,因此机械效率 η=W有W总=40J50J×100%=80%
8.【答案】升高
阻力不变,阻力臂不变,阻力与阻力臂的乘积不变,为了减小钢索承受的拉力,可增大动力臂,可适当升高钢索悬挂点在桥塔上的高度,动力臂变大,从而减小钢索承受的拉力
【解析】【详解】[1][2]阻力不变,阻力臂不变,阻力与阻力臂的乘积不变,为了减小钢索承受的拉力,可增大动力臂,可适当升高钢索悬挂点在桥塔上的高度,动力臂变大,从而减小钢索承受的拉力。
9.【答案】A
4000
100
【解析】【详解】(1)
由图可知,动滑轮是动力臂是阻力臂2倍的省力杠杆,可以省一半的力,费一倍的距离。
(2)[1]物体克服重力做的功是有用功 W有=G物ℎ=400N×10m=4000J
[2]物体上升高度为 ℎ=10m ,绳子自由端拉过的距离为 s=nℎ=2×10m=20m
拉力F做的功为 W=Fs=250N×20m=5000J
拉力F的功率为 P=Wt=5000J50s=100W
10.【答案】3×104J
75%
B
【解析】【详解】(1)[1]有用功 W有=Gℎ=6×103N×5m=3×104J
[3]滑轮组绳子股数 n=2
绳端移动的距离 s=nℎ=2×5m=10m
则拉力做的总功 W总=Fs=4×103N×10m=4×104J
该起重机的机械效率 η=W有W总×100%=3×104J4×104J×100%=75%
(2)机械能包括动能和势能。物体质量不变,匀速上升,动能不变,重力势能增加,因此机械能变大。故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
11.【答案】定
可以改变力的方向
1.5×108
C
【解析】(1)由图可知,图中(a)滑轮的轴固定不动,所以图(a)是定滑轮;
使用定滑轮的优点:可以改变力的方向;
(2)物体重力G=5×106N,物体被匀速提升,此时起重机对物体的拉力F等于物体的重力G,即F=G=5×106N;
提升高度ℎ=30m,则起重机对物体做的功为W=Gℎ=5×106N×30m=1.5×108J;
A.物体被匀速提升,速度不变,质量不变,所以动能不变;高度增加,质量不变,所以重力势能增加;机械能是动能与势能的总和,所以机械能增加,故A错误;
B.重力势能的大小与物体的质量和高度有关,物体质量不变,高度增加,所以重力势能增加,故B错误;
C.动能的大小与物体的质量和速度有关,物体质量不变,速度不变,所以动能不变,故C正确。
故选:C。
故答案为:(1)定;可以改变力的方向;(2)1.5×108;C。
(1)定滑轮是轴的位置固定不动的滑轮,动滑轮是轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮;使用定滑轮不省力,但可以改变力的方向;
(2)已知物体重力G,物体被匀速提升,起重机对物体的拉力等于物体的重力,根据W=Gℎ计算起重机对物体做的功;重力势能的大小与物体的质量和高度有关,动能的大小与物体的质量和速度有关,机械能是动能与势能的总和,由此进行分析。
本题考查定滑轮和动滑轮的特点、功的计算公式以及机械能的相关知识,难度不大。
12.【答案】夹角 α 越小,拉力F越大
根据杠杆平衡条件 F1l1=F2l2
可知 Fl1=Gl2
则 F=Gl2l1
其中G、 l2 不变,根据图(b)可知,角度α变小时,动力臂变小,因此拉力 F 变大。
根据序号3和4数据,桥截面形状相同时,桥墩间距越小,桥面c稳固性越强,可推理出桥墩间距在15cm时,桥面c承载的硬币数量在19∼28个之间,小于36个,且大于16个;再结合序号1和2的数据,可知桥墩间距相等时,桥面a比b能承载更多的硬币,因此桥面a截面形状的稳固性最强。据此可知,根据表2数据,能选出稳固性最强的截面形状。
【解析】【详解】(1)[1]由表1数据,悬点从A到C,夹角α逐渐减小,拉力F从1.55N增大到2.12N,可直接得出该结论:同一桥面水平静止时,夹角α越小,拉力F越大。
[2]将桥面近似看作一根杠杆,O点为支点,斜拉索对桥面施加的拉力F为动力,桥面所受重力G为阻力;根据杠杆平衡条件 F1l1=F2l2
可知 Fl1=Gl2
则 F=Gl2l1
其中G、 l2 不变,根据图(b)可知,角度α变小时,动力臂变小,因此拉力 F 变大。
(2)根据序号3和4数据,桥截面形状相同时,桥墩间距越小,桥面c稳固性越强,可推理出桥墩间距在15cm时,桥面c承载的硬币数量在19∼28个之间,小于36个,且大于16个;再结合序号1和2的数据,可知桥墩间距相等时,桥面a比b能承载更多的硬币,因此桥面a截面形状的稳固性最强。据此可知,根据表2数据,能选出稳固性最强的截面形状。
13.【答案】100
每平方米的书架上受到书的压力为100N
【解析】
【详解】(1)[1]估算书对书架的压强时,可先对书的质量与书架的接触面积进行估算。一本书质量大约 m=0.3kg ,根据 G=mg (取 g=10N/kg ),可得书的重力 G=0.3kg×10N/kg=3N
书对书架的压力 F=G=3N
一本书长约 20cm=0.2m ,宽约 15cm=0.15m ,其与书架的接触面积 S=0.2m×0.15m=0.03m2
根据压强公式 p=FS ,可得书对书架的压强 p=FS=3N0.03m2=100Pa
[2]压强的物理意义是物体单位面积上受到的压力。100Pa表示的物理意义是每平方米的书架上受到书的压力为100N。
(2)杠杆绕着转动的点为支点,此书架绕着墙壁与书架的连接点转动,所以支点 O 在墙壁与书架的连接点处。动力臂是支点到动力作用线的垂直距离,从支点 O 向动力 F1 的作用线作垂线段,该垂线段就是动力臂 l1 。如图所示:
14.【答案】平衡螺母
6
竖直向上
阻力和阻力臂不变时,动力臂越大,动力越小,该方向下动力臂等于 OE ,为最大动力臂
【解析】【详解】(1)实验前调节杠杆平衡时,调节对象是杠杆两端的平衡螺母,本题中杠杆左端高右端低,将平衡螺母向左调即可使杠杆在水平位置平衡。
(2)设每个钩码重力为 G ,每格长度为 L ,根据杠杆平衡条件 F1L1=F2L2
左侧D点:阻力 F1=2G ,阻力臂 L1=3L
因此 F1L1=2G×3L=6GL
A点在支点右侧,动力臂 L2=L ,代入公式得 F2×L=6GL
解得 F2=6G ,即需要挂 6 个钩码,与题目中B点( 3G×2L=6GL )、C点( 2G×3L=6GL )的规律一致。
(3)根据杠杆平衡条件,阻力和阻力臂不变时,动力臂越大,动力越小。E点在支点左侧,D点向下拉使杠杆有逆时针转动的趋势,因此在E点需要向上施力才能阻碍杠杆转动;当力竖直向上(垂直水平杠杆)时,动力臂等于支点到E点的距离 OE ,是E点能达到的最大动力臂,因此此时动力最小。
15.【答案】解:由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得,阻力F2的大小:
F2=F1l1l2=20N×。
答:阻力F2的大小为40N。
【解析】解:由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得,阻力F2的大小:
F2=F1l1l2=20N×。
答:阻力F2的大小为40N。
知道动力、动力臂、阻力臂的大小,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2求出阻力的大小。
题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,属于基础题目。
16.【答案】提升货物过程中叉车对货物A做的功为6000J 货物A所受重力为3000N
【解析】解:(1)已知P叉车=5000W,t=2s,所以,叉车所做总功为W总=P叉车t=5000W×2s=1×104J;
已知机械效率为60%,W有用=ηW总=60%×1×104J=6000J;
(2)根据W有用=Gℎ可知,货物A所受重力为G=W有用ℎ=6000J2m=3000N。
答:(1)提升货物过程中叉车对货物A做的功为6000J;
(2)货物A所受重力为3000N。
(1)根据W=Pt计算叉车所做的总功W总;再根据机械效率η=W有用W总×100%计算叉车对货物A做的有用功W有用;
(2)根据W有用=Gℎ求物体A的重力。
本题考查了做功和机械效率的相关计算,难度不大,属于基础题。
17.【答案】质量 体积 水平
【解析】解:(1)电子天平是测量物体质量的仪器,量筒是测物体的体积的仪器,测出了物体的质量和体积,根据密度公式可求出物质的密度;
(2)为了在杠杆上直接读出力臂大小,实验时应使杠杆在水平位置平衡。
故答案为:质量;体积;水平。
(1)知道电子天平是测量物体质量的仪器、量筒是测体积的仪器;
(2)掌握杠杆平衡条件:F1L1=F2L2,据此确定需要测量的物理量;杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于在杠杆上直接读取力臂。
本题主要考查了天平、量筒的用途。物理中探究实验都要进行多次实验,有时是多次测量求平均值减小误差,有时是多次实验使结论具有普遍性。
18.【答案】B
100
【解析】解:(1)支点到动力作用线的垂直距离是动力臂,如图:
撬棒的动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆,故选:B。
(2)利用杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,F1×1.5m=300N×0.5m,
解得F1=100N。
故答案为:(1)B;(2)100。
(1)支点到动力作用线的垂直距离是动力臂,根据动力臂大于阻力臂时,此杠杆为省力杠杆。
(2)利用杠杆的平衡条件分析计算。
此题考查了杠杆的分类、杠杆平衡条件的应用。
19.【答案】定 小华做功的功率P为100W
【解析】解:(1)图中的滑轮的轴固定不动,是定滑轮;
(2)重物静止时受力平衡,受拉力和重力平衡,如图所示:
(3)根据图中有用功是85%,机械效率为85%;
根据η=W有用W总知,
做功W总=W有用η=170J85%=200J;
功率P=Wt=200J2s=100W。
故答案为:(1)定。
(2);
(3)小华做功的功率P为100W。
(1)根据滑轮的轴固定不动分析;
(2)根据静止受力平衡画图;
(3)根据机械效率计算总功,结合时间和P=Wt计算功率。
本题考查功和功率、机械效率与力的示意图,属于中档题。
20.【答案】
300
C
1×104Pa
5
2.5
C
【解析】(1)支持力 F 的作用点在铅球的重心处,方向竖直向上,大小等于铅球所受重力50N,据此作图。
(2)由题意,由图,阻力 F2=G=50N,动力臂 L1=5cm=0.05m,阻力臂 L2=30cm=0.3m。由杠杆平衡条件 F1L1=F2L2
即 F1×0.05m=50N×0.3m
解得F1=300N
因为动力臂 L1小于阻力臂 L2,所以这是费力杠杆。
故选C。
(3)铅球对手掌的压力等于铅球的重力,F压=G=50N,接触面积 S=5×10−3m2
铅球对手掌的压强 p=F压S=50N5×10−3m2=10000Pa=1×104Pa
(4)手对铅球做功 W=Gℎ=50N×0.1m=5J
手对铅球做功功率 P=Wt=5J2s=2.5W
(5)铅球从被掷出到落地,运动轨迹是抛物线:先上升(高度变大),再下落(高度变小)。所以重力势能先变大后变小。
故选C。
21.【答案】A
500
2000/2×103
200
80%/0.8
【解析】(1)开瓶器在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故选A。
(2)[1]重力的方向总是竖直向下的。
[2][3][4][5]由图可知, n=2 ,不计滑轮重力和摩擦,绳端的拉力大小 F=12G=12×1000N=500N
滑轮对重物做的有用功 W有=Gℎ=1000N×2m=2000J
功率 P=W有t=2000J10s=200W
机械效率 η=W有W总×100%=W有W有+W额外×100%=400J400J+100J×100%=80%
22.【答案】A
6.1×103
1
电荷
燃料完全燃烧放出的热量 Q放=qm=4.2×107J/kg×0.1kg=4.2×106J
转化的有用功 W=Q放η=4.2×106J×50%=2.1×106J
【解析】【详解】(1)在气体中,流速越大的位置,压强越小。A点的空气流速慢,B点的空气流速快,所以行驶过程中A、B处的空气压强大小关系为 pA>pB ,故选A。
(2)由题意, 1m3 的碳纤维材料与等体积的钢相比,质量相差 Δm=ρ钢V−ρ碳V=ρ钢−ρ碳V=7.9×103kg/m3−1.8×103kg/m3×1m3=6.1×103kg
(3)赛车速度 v=360km/ℎ=6km/min
所以通过距离为6km的直线跑道所用时间 t=sv=6km6km/min=1min
(4)赛车高速行驶过程中由于与空气摩擦而带上电荷,从而使车身吸附灰尘。
(5)燃料完全燃烧放出的热量 Q放=qm=4.2×107J/kg×0.1kg=4.2×106J
转化的有用功 W=Q放η=4.2×106J×50%=2.1×106J
23.【答案】静止
不变
电
机械
定
B
1
减小
变
300
100
【解析】【详解】(1)以轿厢为参照物,电梯上升过程中,轿厢中的乘客相对于轿厢的位置没有变化,所以是静止的;惯性是物体的固有属性,只与质量有关,乘客质量不变,所以惯性不变。
(2)电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动,在通电转动过程中,把电能转化为机械能。
(3)[1]钢缆绕过的滑轮的轴不随物体一起移动,是定滑轮。
[2]定滑轮的实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变力的方向,故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(4)配重匀速下降时,受力平衡,竖直方向受到向下的重力 G=9800N 和向上的拉力 F=9800N ,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。如图所示:
(5)由图像,在4~8s内,电梯通过的路程 s=4m ,运动的时间为 t=4s ,电梯的速度为 v=st=4m4s=1m/s
9~11s的s−t图像是倾斜程度逐渐变小的曲线:曲线代表速度,倾斜程度变小说明速度变小,所以单位时间电梯通过的路程在减小;速度发生变化,所以电梯在做变速直线运动。
由图像,4~7 s这段时间,货物做匀速直线运动,货物重力 G=100N ,电梯对货物的拉力 F=G=100N
4~7 s这段时间内运动的距离 s=3m ,电梯对货物所做的功 W=Fs=100N×3m=300J
功率为 P=Wt=300J3s=100W
24.【答案】12;180 小华对地面压强的变化量为6.4×104Pa 小华在20s内克服重力所做的功为240J,克服重力做功的功率为12W
【解析】解:(1)由图可知,O为支点,阻力臂l2=12cm,动力臂l1=4cm+12cm=16cm,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,F1的大小为:
F1=F2l2l1=240N×12cm16cm=180N;
(2)双脚站立与脚踮起站稳两种情况下,小华对地面的压力等于自身重力,即F=G=480N,
双脚站立时小华对地面压强为:
p1=FS1=480N3×10−2m2=1.6×104Pa,
脚踮起站时小华对地面压强为:
p2=FS2=480N6×10−3m2=8×104Pa,
则双脚站立与脚踮起站稳两种情况下,小华对地面压强的变化量为:
Δp=p2−p1=8×104Pa−1.6×104Pa=6.4×104Pa;
(3)克服重力所做的功为:
W=Gℎ=10×480N×0.05m=240J,
克服重力做功的功率为:
P=Wt=240J20s=12W。
答:(1)12;180;
(2)小华对地面压强的变化量为6.4×104Pa;
(3)小华在20s内克服重力所做的功为240J,克服重力做功的功率为12W。
(1)根据图中信息和力臂的概念确定力臂的大小,利用杠杆平衡条件求出F1的大小;
(2)双脚站立与脚踮起站稳两种情况下,小华对地面的压力等于自身重力,根据p=FS分别求出双脚站立与脚踮起站稳两种情况下压强大小,据此求出小华对地面压强的变化量Δp;
(3)根据W=Gℎ求出克服重力所做的功,利用P=Wt求出克服重力做功的功率。
本题考查了杠杆平衡条件、压强、功和功率的计算,属于基本公式的应用。
25.【答案】100
连通器
12
【解析】【详解】(1)[1]根据 p=ρgℎ ,若饮水槽中水位下降1cm,则饮水槽底减少的水的压强为 Δp=ρ水gΔℎ=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa
[2]如图,水箱和饮水槽上端开口,底部相连,构成了一个连通器,从而实现水的自动补给。
(2)当停止进水时,根据杠杆平衡条件则有 FA×OA=F浮×OB ,则进水管中水对A点的压力 FA=F浮×OBOA=3N×41=12N
(3)浮子所受的浮力竖直向上,大小为3N,作用在浮子的重心处,作图如下:
斜拉索顶端悬点位置
A
B
C
拉力F的大小/N
1.55
1.73
2.12
序号
桥面
截面形状
桥墩间距(cm)
硬币个数(个)
1
a
○○○○
15
36
2
b
△△△△
15
16
3
c
□□□□
18
19
4
c
□□□□
12
28
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