专项素养综合全练（五）
机械与功、实验与计算
1.（2023辽宁锦州中考）如图所示是中医用切刀切药材的示意图,请你在图中画出施加在手柄上A点的最小力F及其力臂L。
2.（2023江苏泰州中考）如图所示,工人站在地面上用滑轮组提升重物,请画出合理的绕绳方法。
3.（2022湖南长沙中考）为了探究杠杆的平衡条件,小庆将安装好的器材放到水平桌面上,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
（1）某次实验时,小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后,出现如图所示的情形。为了使杠杆在水平位置平衡,下列操作正确的是 。（单选）
A.将左侧钩码向左移动
B.将右侧钩码向右移动
C.将平衡螺母向左调节
（2）正确完成实验后,获得的三组数据如表所示。
次数 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm
1 1.0 10.0 0.5 20.0
2 1.0 20.0 2.0 10.0
3 2.0 15.0 1.5 20.0
分析数据可得杠杆的平衡条件: 。
4.（2023湖南怀化中考）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用,一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中,实验测得的数据如表所示。
次数 物体的 重力 G/N 提升的 高度 h/m 拉力 F/N 绳端移 动的距 离s/m 机械 效率η
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
（1）实验中应尽量竖直向上 （选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计。
（2）计算出第3组实验的有用功 J,机械效率是 （结果精确到0.1%）。
（3）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,使用同一个滑轮组提升物体时,被提升的物体越重,滑轮组的机械效率 （选填“越高”“越低”或“不变”）;分析比较第3、4次实验数据可得,机械效率与物体上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。
5.（2022天津中考）如图是用道钉撬撬道钉的情景。道钉撬可视为以O为支点的杠杆,若动力F1为200 N,动力臂l1为1.2 m（图中未画出）,阻力臂l2为0.06 m,不计道钉撬自身重力。
（1）在图中画出动力臂l1;
（2）求道钉对道钉撬的阻力F2的大小。
6.（2023山东烟台中考）在宜居宜业和美乡村建设中,某施工队正在进行农村基础设施改建,建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图甲所示,某次搬运过程中,工人在30 s的时间内,将8袋水泥匀速提起6 m,电动机牵引绳子的拉力F为2 400 N,每袋水泥质量为50 kg。g取10 N/kg,求:
（1）拉力F做功的功率;
（2）滑轮组的机械效率（小数点后保留1位小数）;
（3）为了一次能提升更多的水泥,物理实践小组利用学过的知识对升降机的滑轮组进行重新设计,如图乙所示。假设升降机足够稳定,电动机输出功率足够大,电动机牵引绳子的拉力仍为2 400 N,吊篮及动滑轮的总重力为200 N,不计绳重和摩擦,则这种设计的装置一次能提起多少袋水泥
答案全解全析
1.如图所示
解析 由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小;图中支点为O点，要求在A点用力，连接OA，则OA的长就是最长的动力臂L;由题意可知，要在A点用最小的力F将药材切开，杠杆应顺时针转动，则动力应垂直于力臂L向下，据此可画出最小动力F的示意图。
2.如图所示
解析 因为要求工人站在地面上提升重物，所以在绕绳时，最终的绳子自由端方向应该向下，由外向内画出绕绳方式，由两段绳子承担物重。
3.（1）A （2）动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1l1=F2l2）
解析 （1）由图可知，杠杆右端下沉，说明右边钩码的重力乘对应的力臂要大于左边钩码的重力乘对应的力臂，所以此时可以减小右边钩码的重力对应的力臂或增大左边钩码的重力对应的力臂，即将右边的钩码向左移动或将左边的钩码向左移动，故选A。
（2）分析表中数据可知，第一次实验:1.0 N×10.0 cm=0.5 N×20.0 cm，第二次实验:1.0 N×20.0 cm=2.0 N×10.0 cm，第三次实验:2.0 N×15.0 cm=1.5 N×20.0 cm，由此可得杠杆的平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂（或F1l1=F2l2）。
4.（1）匀速 （2）0.4 74.1% （3）越高 无关
解析 （1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力大小才等于测力计示数。（2）根据第3次实验数据可知，有用功为W有=Gh=4 N×0.1 m=0.4 J;总功为W总=Fs=1.8 N×0.3 m=0.54 J;第3次实验的机械效率:η=≈74.1%。（3）比较第1、2、3次实验数据可知，提升物体的高度相同，绳子自由端移动的距离相同，说明使用的是同一滑轮组，但物重不同，且物重越大，滑轮组的机械效率越高;分析比较第3、4次实验数据可知，使用相同的滑轮组提升相同的物体，物体上升的高度不同，机械效率相同，这说明机械效率与物体上升的高度无关。
5.解析 （1）动力臂为支点到动力的作用线的距离，过支点O作动力的作用线的垂线，该垂线的长为动力臂l1，如图所示。
（2）由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得，F2==4 000 N。
6.解析 （1）图甲中滑轮组动滑轮绕绳子的段数n=2，绳子自由端移动的距离:s=nh=2×6 m=12 m，拉力F做功:W总=Fs=2 400 N×12 m=28 800 J，拉力F做功的功率:P==960 W。（2）水泥总重力:G=mg=8×50 kg×10 N/kg=4 000 N，克服水泥重力所做的有用功:W有=Gh=4 000 N×6 m=24 000 J，滑轮组的机械效率:η=≈83.3%。（3）由图乙可知滑轮组动滑轮绕绳子的段数n=3，不计绳重和摩擦，根据F=（G总+G动+吊）得到水泥的总重力:G总=3F-G动+吊=3×2 400 N-200 N=7 000 N，这种设计的装置一次能提起水泥的袋数为=14。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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