專題32杠桿機械效率（計算題） 中考物理一輪復習專題練習（解析版）

答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁專題32杠桿機械效率（計算題）2023屆中考物理一輪復習專題練習一、計算題1．如圖是一個提起重物的機械組成部分示意圖，O是轉(zhuǎn)動軸，不計繩重及摩擦，杠桿OA是重為Go的均勻杠桿，掛在OA中點B處的重物重力為G，已知Go=30N，G=150N。（1）若利用該杠桿將重物提升0.5m，求杠桿的機械效率；（2）為維持杠桿在水平位置平衡，求力F的大小?！敬鸢浮浚?）杠桿的機械效率為83.3%；（2）力F的大小為90N?！窘馕觥繐?jù)題意有用功即是杠桿對物體做功，所以有用功為額外功應(yīng)是克服杠桿自身重力做功，所以額外功為總功為因此機械效率為（2）由杠桿平衡條件可知根據(jù)公式可得得2．如圖,使用杠桿提升重物,拉力F豎直向下,重物勻速緩慢上升,相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:求物重G/N拉力F/N時間t/sA端上升的豎直距離h/mB端下降的豎直距離s/m2005000.50.40.2（1）拉力所做的功（2）拉力做功的功率（3）此過程中,該杠桿的機械效率【答案】（1）100J（2）200W（3）80%【解析】（1）拉力所做的功:W拉=Fs=500N×0.2m=100J（2）拉力做功的功率：（3）此過程中拉力做的有用功為：該杠桿的機械效率:3．如圖甲所示，物體C靜止在水平上，已知C重500N，底面積為250cm2。（1）求物體對地面的壓強；（2）用如圖乙所示的杠桿提升物體C，杠桿AB可繞O點轉(zhuǎn)動，AO=5cm，OB=10cm，若不計杠桿自重、繩重及摩擦，要使杠桿在水平位置保持靜止，求小華在B端對杠桿施加的最小拉力；（3）實際上，小華用300N豎直向下的拉力，使物體勻速升高10cm，B端下降20cm，求杠桿的機械效率?！敬鸢浮浚?）物體對地面的壓強為；（2）小華在B端對杠桿施加的最小拉力為；（3）杠桿的機械效率為?！窘馕觥拷猓海?）物體對地面的壓強（2）要使杠桿在水平位置保持靜止，小華在B端對杠桿施加的力豎直向下時最小，最小拉力（3）小華做的有用功小華做的總功杠桿的機械效率4．小剛同學想測量家中一頭肥豬的重，如圖所示，他用繩將豬綁住掛在木棒的B點，將棒的一端O放在石坎上，人通過掛在A端的測力計拉起木棒的另一端，是木棒剛好達到水平位置；已知測力計的示數(shù)F＝320N，OA＝1.6m，OB＝0.4m。問：（1）請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算豬的重力大約是多少？（2）你認為利用這種方法測出的豬的重力比實際重力偏大還是偏小，并說明產(chǎn)生誤差的原因是什么？（3）如果豬的實際重力為1200N豬被拉離地面0.1m，這個過程杠桿裝置的機械效率是多少？【答案】（1）豬的重力大約是1280N；（2）這種方法測出的豬的重力比實際重力偏大，原因是木棒本身有重力；（3）這個過程杠桿裝置的機械效率是94%?！窘馕觥拷猓海?）由圖知F×OA＝G×OB即320N×1.6m＝G×0.4m解得G＝1280N。（2）這種計算方法中忽略了杠桿本身的重力，測出的結(jié)果要比實際重力偏大。（3）有用功：W有用＝G實際h＝1200N×0.1m＝120J杠桿的動力臂和阻力臂的關(guān)系為OA：OB＝1.6m：0.4m＝4：1豬被拉離地面升高了0.1m，彈簧測力計提高的高度s＝nh＝4×0.1m＝0.4m總功W總＝Fs＝320N×0.4m＝128J這個過程杠桿裝置的機械效率5．如圖，使用杠桿提升重物，拉力F豎直向下，重物勻速緩慢上升，數(shù)據(jù)如下表物重G/N拉力F/N時間t/sA端上升的豎直距離h/mB端下降的豎直距離s/m2005000.50.40.2求：（1）拉力做功的功率；（2）此過程中，該杠桿的機械效率?！敬鸢浮浚?）拉力做功的功率為200W；（2）此過程中，該杠桿的機械效率為80%?！窘馕觥拷猓海?）拉力所做的功為拉力做功的功率為（2）此過程中，有用功為該杠桿的機械效率為6．如圖所示，工人用一質(zhì)量均勻的杠桿將重為90N的貨物勻速提高1m，物體掛在杠桿的中點位置，工人所用的拉力為60N，方向始終豎直向上。求：（1）在此過程中總功為多少？（2）杠桿的機械效率為多少？【答案】（1）在此過程中總功為120J；（2）杠桿的機械效率為75%。【解析】解：（1）由圖知道，物體掛在杠桿的中點位置，則L動=2L阻則動力移動距離s是阻力移動距離的二倍，所以拉力移動距離s=2h=2×1m=2m拉力做的總功W總=Fs=60N×2m=120J（2）根據(jù)題意知道，有用功W有用=Gh=90N×1m=90J機械效率7．如圖甲所示，AB是一根質(zhì)地均勻的木棒，重為10N，長為20cm，將A端固定，在B點施加豎直向上的力F，使其水平靜止。則：（1）畫出F的力臂；（2）求F的大??；（3）若在AB的重心所在點O處掛一個重為20N的重物G，拉力大小變?yōu)镕木棒仍然水平靜止（如圖乙所示）。求F的大??；（4）小明想到杠桿也是一種簡單機械，可用乙丙兩種方式提升重物G。若乙丙兩種方式提升同一重物，機械效率分別為η1和η2，不計摩擦，請從功的角度分析η1和η2的大小關(guān)系。【答案】（1）（2）F的大小是5N；（3）F的大小是15N；（4）η1小于η2。7．（1）；（2）5N；（3）15N；（4）η1小于η2【解析】解：（1）從支點A向力F作用線畫垂線，垂線段所表示的就是它的力臂，如圖所示：（2）阻力是杠桿的重力，作用點在AB的中點，動力臂是阻力臂的2倍，根據(jù)杠桿平衡條件得到Fl1=Gl2（3）阻力為F2=G+G物=10N+20N=30N作用點在AB的中點，動力臂是阻力臂的2倍，根據(jù)杠桿平衡條件得到F1l1=F2l2（4）兩種方式做的有用功相同，乙方式中提升杠桿自重做的功為額外功，丙方式中不用克服杠桿的重力做額外功，總功小，所以η1小于η2。8．如圖所示，杠桿在豎直向下拉力F的作用下將一物體緩慢勻速提升。下表是提升物體時采集到的信息：(1)若不計杠桿自重和摩擦，根據(jù)杠桿的平衡條件，拉力F是______N；(2)若實際拉力F為90N，求拉力F所做的有用功、總功和杠桿的機械效率。()()()（寫出計算公式和求解過程）物重G（N）OA（m）OB（m）A端上升的高度h/mB端下降的豎直距離s/m400.80.40.20.1【答案】（1）80(2)拉力F所做的有用功為8J、總功為9J、杠桿的機械效率為88.9%?！窘馕觥?1)[1]根據(jù)杠桿平衡條件可得(2)[2]拉力F所做的有用功為[3]拉力F所做的總功為[4]杠桿的機械效率為9．研究物理問題時，常需要突出研究對象的主要因素，忽略次要因素，將其簡化為物理模型。如圖甲所示，一個質(zhì)量分布均勻的輪軸，研究它的特點時可以忽略它的質(zhì)量，將其簡化成一個輕質(zhì)杠桿，桿如圖乙，利用此輪軸勻速提升重為的物體時，作用在輪上的力是。已知輪半徑是軸半徑的倍、不計繩重和摩擦（1）請證明；（2）若該輪軸的軸半徑，輪半徑，請你推導出該輪軸的機械效率的表達式?！敬鸢浮浚?）證明過程如解答所示；（2）該輪軸的機械效率是?！窘馕觥浚?）由題意可知，輪軸勻速轉(zhuǎn)動可以看作杠桿始終水平方向平衡，由杠桿的平衡條件可得則作用在輪上的力（2）設(shè)物體勻速上升h，拉力端繩子移動的距離為s，因軸轉(zhuǎn)動一周時，輪也轉(zhuǎn)動一周，所以則該輪軸的機械效率為10．如圖所示，杠桿在水平位置平衡，物體M1重為500N，底面積為，，每個滑輪重為20N，物體M2重為80N，在拉力F的作用下，物體M2以0.5m/s速度勻速上升了5m。（杠桿與繩的自重、輪與繩的摩擦均不計）求：(1)畫出M1所受重力的示意圖；(2)求滑輪組的機械效率和拉力F的功率；(3)求物體M1對水平地面的壓強?！敬鸢浮?1)M1所受重力的示意圖是；(2)滑輪組的機械效率是；拉力F的功率是；(3)物體M1對水平地面的壓強是?！窘馕觥?1)物體M1所受重力作用點在M1的重心，方向豎直向下，大小是500N，其所受重力的示意圖如下圖所示。(2)由題意可知，滑輪組所做的有用功有兩條繩子托著動滑輪，拉力F的大小繩端移動的距離滑輪組所做的總功那么滑輪組的機械效率滑輪組的機械效率是；物體M2以0.5m/s速度勻速上升，那么繩端移動的速度根據(jù)可知拉力F的功率拉力F的功率是。(3)根據(jù)力的平衡條件可知，B端對定滑輪向上的拉力力的作用是相互的，定滑輪對B端的拉力杠桿在水平位置平衡，根據(jù)杠桿的平衡條件可得那么繩子對杠桿A端的拉力力的作用是相互的，繩子對M1向上的拉力物體M1受力平衡，地面對M1的支持力力的作用是相互的，物體M1對地面的壓力根據(jù)可知，物體M1對水平地面的壓強物體M1對水平地面的壓強是。11．如圖所示，杠桿MN可繞O點轉(zhuǎn)動，A、B、C、D是四個供人娛樂的吊環(huán)、B環(huán)到O點的距離為D環(huán)O點距離的一半，父子倆在吊環(huán)上做游戲，質(zhì)量為40kg的兒子吊在B環(huán)上，父親站在地面上抓著D環(huán)。求：（1）若不計杠桿和吊環(huán)的重以及轉(zhuǎn)軸間的摩擦，為使杠桿在水平位置平衡，父親要用多大的力拉吊環(huán)D。（2）若父親實際使用豎直向下的拉力為250N，在4s內(nèi)將兒子勻速拉高0.4m，父親要做多少功。（3）父親提升兒子的過程中，該器材的機械效率為多少。【答案】（1）為使杠桿在水平位置平衡，父親要用200N的力拉吊環(huán)D；（2）若父親實際使用豎直向下的拉力為250N，在4s內(nèi)將兒子勻速拉高0.4m，父親要做功200J；（3）父親提升兒子的過程中，該器材的機械效率為80%。【解析】解：（1）設(shè)父親用力為F1，已知根據(jù)杠桿平衡條件可得則（2）根據(jù)相似三角形的性質(zhì)可得所以，父親拉力移動的距離父親做功（3）父親用該器材提升兒子的過程中，所做的有用功該器材的機械效率12．如圖所示，OA為繞O轉(zhuǎn)動的杠桿且質(zhì)量分布均勻，在杠桿的B處掛一重物G，用始終豎直向上的拉力F將物體提升h的高度后，杠桿恰好沿水平位置旋轉(zhuǎn)了30°。若OA=1.5m，G