8下-13-簡單機械實驗題計算題專練（原卷版）-全國初中物理競賽試題編選

試卷第=page1313頁，共=sectionpages1313頁試卷第=page1212頁，共=sectionpages1313頁保密★啟用前《簡單機械》實驗題計算題專練全國初中物理競賽試題精編學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________一、實驗題1．在“探究杠桿平衡條件”的實驗中：（1）實驗開始時，杠桿的位置如圖甲所示。為使杠桿在水平位置平衡，應將杠桿的平衡螺母向___移動（選填“左”或“右”），在實驗過程中讓杠桿在水平位置平衡的目的是___________。（2）杠桿平衡后，小英同學在圖乙所示的A位置掛上兩個鉤碼，可在B位置掛上___________個鉤碼，使杠桿在水平位置平衡。若此時兩邊同時再加一個鉤碼，兩邊___________（“能”“不能”）平衡，若不能，杠桿將向___________（“A”或“B”）邊傾斜。杠桿在圖乙的水平位置平衡后，用手使杠桿緩慢地轉(zhuǎn)過一個角度后松手，杠桿____（選填“能”或“不能”）保持靜止。（3）取下B位置的鉤碼，改用彈簧測力計拉杠桿的B點，當彈簧測力計由位置a轉(zhuǎn)至位置b的過程中，杠桿在水平位置始終保持平衡（如圖丙），測力計示數(shù)如何變化___________。原因是___________（4）調(diào)節(jié)杠桿平衡后，在不同的位置掛不同數(shù)量的鉤碼，使杠桿重新平衡，得到如表中的實驗數(shù)據(jù)：次數(shù)動力F1/N動力臂l1/cm阻力F2/N阻力臂l2/cm1588524101043315153記錄數(shù)據(jù)后，某同學分析實驗數(shù)據(jù)得到如下結(jié)論：F1+l1=F2+l2；請判斷該同學結(jié)論與實驗結(jié)果___________（相符/不符）。與杠桿平衡條件___________（相符/不符）造成這一結(jié)果的原因是___________2．在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中，某組同學用滑輪安裝了如圖甲、乙所示的滑輪組，實驗測得的數(shù)據(jù)如下表所示：次數(shù)物體的重力G/N物體被提升高度h/m拉力F/N繩端移動的距離s/m機械效率η120.11.00.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.374.1%420.11.50.2(1)表格內(nèi)的第4次實驗中應補充的數(shù)據(jù)是_______（結(jié)果精確到0.1%）。這次數(shù)據(jù)是用圖_________（選填“甲”或“乙”）所示的滑輪組測得的；(2)分析比較第1、2、3次實驗數(shù)據(jù)可以判定，若增大提升物體的重力，滑輪組的機械效率_________（選填“變大”“不變”或“變小”）；(3)用甲滑輪組提升不同重物時，繩重和摩擦導致的額外功與總功的比為定值k，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可求出k=_________。3．如圖（a）所示的實驗裝置可以探究杠桿受多個力時的平衡條件。在已調(diào)節(jié)好的杠桿兩端掛上不同數(shù)量的鉤碼，并適當移動鉤碼的位置，使杠桿水平平衡，記下鉤碼的數(shù)量和位置。通過改變鉤碼的數(shù)量和位置，按照同樣的方法再做兩次，將實驗得到的數(shù)據(jù)填在表中。表中數(shù)據(jù)是以一個鉤碼的重力為力的單位，以杠桿的每小格為長度的單位。實驗次數(shù)動力F1動力臂l1阻力F2阻力臂l2阻力F3阻力臂l3115112222612253371544（1）若實驗開始前杠桿右端低左端高，需要將________向________調(diào)節(jié)使杠桿水平平衡，分析表中的數(shù)據(jù)，可得杠桿的平衡條件是________；（填寫關系式）（2）在農(nóng)村還廣泛使用的桿秤就利用了上述原理。圖（b）是一根桿秤的示意圖。小明用刻度尺測量桿秤上的主要刻度的示數(shù)m到提扭O的距離x，并做出m-x關系圖像，如圖（c）所示。接著用刻度尺測量掛鉤到提扭O的距離l為5厘米。由上述條件可知，該桿秤自身的重心在O點的________側(cè)。設桿秤質(zhì)量為m0，重心到提扭的距離l0，秤砣質(zhì)量為M。則當桿秤平衡時，m0、l0、M、x、m和l之間滿足關系式：________。根據(jù)上述關系式，代入圖（c）中的數(shù)據(jù)后可知該秤砣的質(zhì)量M為________千克。4．如圖甲所示，小明在探究“杠桿的平衡條件”實驗中所用的實驗器材有：杠桿、支架、彈簧測力計、刻度尺、細線和質(zhì)量相同的鉤碼若干個。（1）實驗前，應將支架放在臺面上，當杠桿靜止時，發(fā)現(xiàn)杠桿左端下沉，則此時杠桿處于______（選填“平衡狀態(tài)”或“非平衡狀態(tài)”）。再把杠桿兩端的平衡螺母向______（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是：可以在杠桿上直接讀取______；（2）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡后，小明在杠桿上A點處掛4個鉤碼，在B點處掛6個鉤碼，靜止后杠桿恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠桿的平衡條件為動力×動力臂=阻力×阻力臂，他這樣得出的結(jié)論是否合理？______；為什么？______；（3）小明同學想能不能借助杠桿平衡測出一個小球的密度呢？于是他設計了如圖乙的實驗步驟：①將小球掛在杠桿的A點，將鉤碼掛在杠桿的B點，杠桿在水平位置平衡（杠桿重力忽略不計）；②用刻度尺測出的長度；③將小球浸沒在水中（），當鉤碼移至______點時，杠桿恰好在水平位置平衡；④用刻度尺測出______的長度；⑤小球密度的表達式______（用實驗測得的物理量以及已知量表示）5．小明用如圖所示的裝置探究杠桿的機械效率，杠桿的質(zhì)量分布均勻，右端固定在O點，杠桿可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動：（1）該實驗中杠桿所做的額外功主要是______；（2）當總重為G的鉤碼懸掛在A點時，彈簧測力計作用在B點，將鉤碼緩慢提升高度h1，此時彈簧測力計的示數(shù)為F1，且B端上升的高度為h2，則杠桿的機械效率η1______（用物理量符號表示）；（3）若保持彈簧測力計作用在B點的位置不變，將鉤碼從A點移到C點，并將鉤碼緩慢提升相同的高度，則彈簧測力計的示數(shù)F2______F1，杠桿的機械效率η2______η1（選填“>”、“<”或“=”）。6．某學生制作了直接測量液體密度的“密度天平”。其制作過程和原理如下：如圖甲所示，選擇一根長杠桿，調(diào)節(jié)兩邊螺母使杠桿在水平位置平衡；在左側(cè)離支點10cm的位置A用細線固定一個質(zhì)量為110g、容積為50mL的容器，右側(cè)用細線懸掛一質(zhì)量為50g的鉤碼（細線的質(zhì)量忽略不計）。將下列實驗空白處補充完整：（1）測量液體時，往A處容器中加滿待測液體，移動鉤碼使杠桿在水平位置平衡，在鉤碼懸掛位置直接讀出液體的密度。該“密度天平”的“零刻度”應標在支點O的右側(cè)______cm處。（2）若測量某種液體密度時，鉤碼在距離支點右側(cè)30cm處，則此種液體的密度為______g/cm3。（3）若此“密度天平”的量程不夠大，應采用______方法增大量程。（4）若杠桿足夠長，用此“密度天平”還可以測量固體的密度。先在容器中加滿水，再將待測固體輕輕浸沒在水中，溢出部分水后，調(diào)節(jié)鉤碼的位置，使杠桿水平平衡，測出鉤碼離支點O的距離為56cm；用量筒測出溢出水的體積如圖乙所示，待測固體的體積為______cm3。則此固體的密度為______g/cm3。7．問題解決﹣﹣制作測量密度的桿秤一根輕質(zhì)均勻木棒，兩個金屬塊，已知金屬塊A體積為10cm3，金屬塊B質(zhì)量為100g，細線，刻度尺。設計可以一個可以直接測量液體密度的裝置。請畫圖（將裝置圖畫在方框內(nèi)）說明做法：說明刻度盤改造原理，并標記出刻度（要說明零度線的位置）；說明使用方法。(1)做法：______；(2)刻度盤改造：①原理：______；②標記刻度：______；(3)使用方法：______。8．小明利用粗細均勻的直尺（每個小格長5cm）、物體M、50g的鉤碼、細線做成一個測量液體密度的儀器——液體密度秤。(1)用細線拴在直尺的中點O處，并把直尺掛在鐵架臺上，直尺剛好在水平位置平衡，目的是：_______（每次實驗物體都處于浸沒狀態(tài)。）；(2)把物體M掛在A點，把鉤碼掛在B點，如圖所示，直尺在水平位置平衡，把B點標注為0g/cm3，物體M的重力GM=___________N；(3)把物體M浸沒在水中，鉤碼向左移動2小格到C點，直尺再次在水平位置平衡，把C點標注為1.0g/cm3，物體M受到水的浮力為___________N；(4)把物體M浸沒在酒精中，鉤碼應由C點向___________（選填“左”或“右”）移動，直尺才能在水平位置平衡；(5)D點應標注為_________g/cm3。9．同學們在探究影響浮力大小的因素時，發(fā)現(xiàn)手中的彈簧測力計損壞了，聰明的小強同學利用刻度均勻的杠桿和鉤碼（每只重0.5N）替代彈簧測力計順利地完成了該實驗。以下是小強同學的實驗操作，請你幫他完善該實驗探究。(1)將杠桿安裝在支架上，靜止時如圖1所示，應將平衡螺母向______（選填“右”或“左”）調(diào)節(jié)，使杠桿在水平位置平衡；(2)如圖2甲所示，將重2N的物體G掛在A點，兩只鉤碼掛在B點時，杠桿在水平位置平衡；(3)將物體G部分浸入水中（如圖2乙所示），兩只鉤碼移到C點時，杠桿在水平位置平衡；(4)將物體G浸沒于水中（如圖2丙所示），兩只鉤碼移到D點時，杠桿在水平位置平衡；(5)將物體G浸沒于鹽水中（如圖2丁所示），兩只鉤碼移到E點時，杠桿在水平位置平衡。分析與論證：分析比較(2)、(3)、(4)可得：物體G所受浮力大小與______有關；分析比較(2)、(4)、(5)可得：物體G所受浮力大小與有______關；由題中信息計算物體G的體積V=______m3，鹽水的密度______kg/m3。（，g=10N/kg）10．小明在探究杠桿的平衡條件的實驗中，以杠桿中點為支點。(1)小明在杠桿兩側(cè)掛上鉤碼，調(diào)節(jié)鉤碼的數(shù)量和位置直到杠桿水平平衡，如圖甲所示，此時小明將兩邊鉤碼同時向遠離支點方向移動相同的距離后，杠桿_____（選填“左”或“右”）端下沉；(2)小明在得出杠桿平衡條件后，利用杠桿平衡條件解決問題：①如圖乙所示，有一根均勻鐵棒BC，其長為L，O點為其重心，其所受重力300N；OA=，為了不使這根鐵棒的B端下沉，所需外力F至少應為_____N；若F的方向不變，微微抬起這根鐵棒的B端，所需外力F＇至少應為_____N；②如圖丙所示，C物體靜止在水平地面上時，對地面的壓強為6×105Pa?，F(xiàn)將C物體用細繩掛在輕質(zhì)杠桿的A端，杠桿的B端懸掛D物體，當杠桿在水平位置平衡時，C物體對地面的壓強為2×105Pa，已知：D物體的質(zhì)量為2kg，OA:AB=1:4。要使C物體恰好被細繩拉離地面，則可以移動支點O的位置，使O＇A:AB=______。二、計算題11．為了將放置在水平地面上，重的重物提升到高處，小明同學設計了如圖甲所示的滑輪組裝置。當小明用圖乙所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時，重物的速度v隨時間t變化的關系圖象如圖丙所示。若不計繩重和摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：（1）在0～1s內(nèi)，拉力所做的功；（2）在2～3s內(nèi)，拉力的功率；（3）在0～1s內(nèi)，重物對地面的壓力。12．如圖所示為一種蓄水箱的放水裝置，人站在地面上就可以控制蓄水箱進行放水。AOB是以O點為轉(zhuǎn)軸的輕質(zhì)杠桿，AO呈水平狀態(tài)，A、O兩點間的距離為40cm。B、O兩點間的水平距離為10cm，豎直距離為7cm。A點正下方的K是一個重為10N、橫截面積為100cm2的蓋板（蓋板恰好堵住出水口），它通過細繩與杠桿的A端相連，在水箱右側(cè)水平地面上，有一質(zhì)量為60kg的人通過滑輪組拉動系在B點呈豎直狀態(tài)的繩子，可以控制出水口上蓋板，若水箱水深為30cm，當蓋板恰好要被拉起時，人對繩子的拉力為F1，水平地面對人的支持力為N1；若水箱中水深為50cm，當蓋板恰好要被拉起時，人對繩子的拉力為F2，水平地面對人的支持力為N2.已知N1與N2之比為25∶23，蓋板的厚度、繩重及與滑輪間的摩擦均可忽略不計，人對繩的拉力與人所受重力在同一直線上，g取10N/kg。求：（1）水箱中水深為30cm時，蓋板上表面所受水的壓強；（2）動滑輪的重；（3）若與杠桿A、B兩端及滑輪上的細繩能夠承受的最大拉力均為1000N，則人利用該裝置工作過程中的最大蓄水深度為多少？13．如圖甲所示是液壓汽車起重機從水中打撈重物的示意圖。A是動滑輪，B是定滑輪，C是卷揚機，D是油缸，E是柱塞。OF∶OB=1∶4。通過卷揚機轉(zhuǎn)動使鋼絲繩帶動A上升，被打撈重物的體積是V=0.6m3，重力G物=2.4×104N，動滑輪的重力是2000N，重物出水前卷揚機牽引力做的功隨時間變化的圖像如圖乙所示。吊臂、定滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計，求：（1）重物出水前受到的浮力；（2）重物出水前勻速上升的速度；（3）若打撈過程中，E對吊臂的力的方向始終豎直向上，則重物出水后E對吊臂的支撐力至少是多少？14．如圖所示是兒童重工模擬游樂場中一種游戲裝置。輕質(zhì)杠桿AB可繞O點轉(zhuǎn)動，OA:OB＝5:3；在A端掛有邊長為10cm，重力為20N的正方體C，B端懸掛一滑輪組，定滑輪、動滑輪各重2N，將高4cm，橫截面積為50cm2的圓柱體D掛在滑輪組上，當一個兒童用力拉滑輪組勻速的繩端時，恰能使物體C浸入水中且露出水面的高度為2cm，杠桿水平靜止，D對水平地面的壓強為1100Pa。繩的重量、滑輪組的摩擦均不計。（g取10N/kg）求：（1）物體C的下表面受到的液體壓強；（2）兒童對繩子末端的拉力；（3）物體D的密度。15．秤砣質(zhì)量為1kg，秤桿和秤盤總質(zhì)量為0.5kg，定盤星到提紐的距離OB為2cm，秤盤到提紐的距離OA為10cm，如圖所示，若有人換了一個質(zhì)量為0.8kg的秤砣，實際3kg的物品，讓顧客誤以為得到物品的質(zhì)量是多少？16．如圖所示，水平光滑輕質(zhì)硬直桿AB可繞固定軸O點轉(zhuǎn)動，OA＝2m，OB足夠長，桿左端A點用輕繩系一重量為100N圓柱體Q，圓柱體Q的底面積為20cm2，靜置于水平地面上。直桿O點右側(cè)穿有重量為50N的鐵環(huán)P，現(xiàn)讓鐵環(huán)P以0.2m/s的速度，從O點開始向B端勻速運動。（1）求6s末圓柱體Q對地面的壓強；（2）為不使硬桿轉(zhuǎn)動，鐵環(huán)P從O點開始向右運動的最長時間；（3）試推導鐵環(huán)P從O點開始運動，直到直桿AB開始轉(zhuǎn)動，這一過程中，圓柱體Q對地面的壓強隨時間變化的數(shù)學關系式，并畫出兩者（p?t）關系圖象，并標記出圖線與坐標軸交點數(shù)值。17．如圖所示，水平地面上放有兩個完全相同的柱形容器，中間通過很細的導管相連，此時閥門K處于關閉狀態(tài)，容器底面積均為200cm2、高均為40cm。左側(cè)容器中盛滿水，且放有底面積為100cm2、高為30cm、密度為4.0××103kg/m3的圓柱體A，A已沉底但未與容器底緊密接觸。右側(cè)容器內(nèi)懸吊有底面積為140cm2、高為20cm、重36N的圓柱體B，它的下表面到容器底部的距離為10cm。A和B通過質(zhì)量可忽略的細繩分別懸吊在輕質(zhì)杠桿MN的兩端，已知ON=2OM，杠桿MN始終保持水平平衡。求：（1）物塊A受到的浮力大小；（2）容器底部對物塊A的支持力大??；（3）打開閥門，待液面靜止后，與閥門打開前相比，圓柱體A對容器底部壓強的變化量。18．如圖所示，長2m的輕質(zhì)杠桿AB可繞O點無摩擦轉(zhuǎn)動，支點O在中點。將邊長為10cm的均勻?qū)嵭恼襟w甲用細繩系于杠桿的C端并放在水平放置的電子盤秤上，重為50N的正方體乙用細繩系于D點，杠桿水平平衡，OC=OD=0.5m，此時盤秤的示數(shù)為3kg，已知盤秤水平放置且最大稱量為5kg，不計細繩重且細繩不可伸長。求：（1）甲對盤秤的壓強是多少？（2）保持甲物體不動，移動懸掛乙物體的細繩，為了能使杠桿繼續(xù)在水平位置平衡，懸掛乙物體的細繩距離支點O最近和最遠的距離分別是多少？（3）在圖中狀態(tài)下，若沿豎直方向?qū)⒓椎淖笥覂蛇吀髑腥ズ穸葹閍的部分，然后將D點處系著乙的細繩向左移動a時，杠桿水平平衡，此時臺秤的示數(shù)為0.