2022-2023学年中考物理复习专题八　简单机械　功和功率

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例    (2019江苏南京,25)如图所示为一拉杆旅行箱的示意图。将其视为杠杆,O为支点,B为重心,BC为 竖直方向,A为拉杆端点。已知箱重为250 N,OA为120 cm,OC为24 cm。(1)图中在A点沿图示方向施加动力F,箱子静止。则动力F的力臂为　　　    cm,大小为　　　    N。(2)使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为　　　    N。
(3)生活中,常把箱内较重物品靠近O点摆放,这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将　　　    (选 填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案　(1)60　100　(2)50　(3)变小
可得F= = =100 N(2)当施加动力F垂直于OA时,F的力臂最大,为120 cm,F最小。Fmin= = =50 N。(3)根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知:动力臂L1和阻力F2不变,阻力臂L2减小时,F1也将减小。故把箱 内较重物品靠近O点摆放时,最小动力将变小。解题方法    解决杠杆问题时,应根据杠杆的平衡条件,寻找出对应物理量或确定相关物理量的变化情 况,进行求解。
二、功、功率和机械效率的区别与联系
三、四种常见情况中的功和机械效率
例    (2020辽宁营口,24,3分)如图甲所示是一种红酒开瓶器,图乙是其简化的示意图,O是支点,F2是瓶塞 作用在B点的阻力。请在图乙中画出阻力臂l2,并画出作用在A点的最小动力F1及动力臂l1。 
答案　如图所示 评分标准:动力F1、动力臂l1和阻力臂l2各1分。(注意:没有区分动力F1、阻力F2的大小扣1分;力臂的其 他正确画法也给分)
解析　过支点O作阻力F2作用线的垂线,垂线段长度即阻力臂l2;根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,阻力 和阻力臂不变,动力最小时,要求动力臂最长,故连接OA为最长的动力臂,为保持杠杆平衡,过A点向上 作OA的垂线,线段末端标上箭头及F1,即最小的动力示意图,如答案图所示。
例1    (2020江苏淮安,23)在“探究杠杆的平衡条件”实验中:(1)实验前杠杆的位置如图甲所示,若使杠杆在水平位置平衡,则应将杠杆的平衡螺母向　　　    调 节。 甲乙
(2)杠杆调节平衡后,在如图乙所示A点悬挂3个钩码(每个钩码重力为0.5 N),在B点用弹簧测力计竖直 向下拉杠杆,使杠杆在水平位置再次平衡,此时弹簧测力计示数F1=　　　    N。重复多次实验,进一步 探究杠杆的平衡条件。
(3)某小组的实验数据如表所示,得到与其他组不一样的结论:动力F1与阻力F2成正比关系。你认为该 结论可靠吗?　　　    。并说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　    。
答案　(1)左　(2)1　(3)不可靠    l1和l2取固定值,无法得到普遍性规律
变式训练    (2019新疆,20)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)实验前,杠杆静止时,发现杠杆左端低、右端高,此时杠杆处于　　　    (填“平衡”或“非平衡”) 状态,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向　　　    (填“左”或“右”)调节。
(2)调节杠杆在水平位置平衡后,进行如图所示的实验,用量程为5 N的弹簧测力计在A点竖直向上拉 (如图中M所示),杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为2.5 N;若弹簧测力计斜向上拉(如图中N 所示),杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数　　　    (填“大于”或“小于”)2.5 N,此时拉力的 方向与竖直方向的最大夹角为　　　    (填“30°”“45°”或“60°”)。(3)杠杆上每个平衡螺母的质量为m,杠杆的总质量(含两个平衡螺母)为50m。实验前,调节杠杆在水平 位置平衡的过程中,若只将右端的平衡螺母移动了距离L,则调节前后杠杆(含两个平衡螺母)的重心在 杆上移动的距离为　　　    (填“ ”“ ”或“ ”)。
解析　(1)杠杆处于静止状态时杠杆平衡;当杠杆静止时,发现杠杆左端低、右端高,为让杠杆在水平位 置平衡,这时应将平衡螺母向右调节。(2)弹簧测力计沿竖直方向拉,其读数为2.5 N,若拉力F倾斜,如图所示。 此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件知,力变大,弹簧测力计的示数大于2.5 N;随着倾角的增大,弹 簧测力计的示数越来越大,弹簧测力计的量程为5 N,即拉力最大为5 N,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2, 当阻力和阻力臂不变时,动力变为原来的二倍,则动力臂变为原来的二分之一,即OB= OA,三角形的
直角边等于斜边的一半,此直角边对应的角为30°,所以拉力与竖直方向的最大夹角为60°。(3)设杠杆的总长度为4a,平衡螺母不移动时,杠杆的重心在杠杆的中点,当右端的平衡螺母移动L,设重 心移动的距离为x,根据杠杆的平衡条件可知,m(2a+x)+24m(2a+x)=24m(2a-x)+m(2a-x+L),化简得50x=L, 则x= 。
探究影响滑轮组机械效率的因素
例2    (2020天津,23)在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想:
猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三 次实验,数据如表所示:
请你解答如下问题:(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为　　    ;根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式;(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率　　　    (选填 “越高”“越低”或“不变”);(3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是　　　　　    。
答案　(1)80.0%　如图所示 (2)越高　(3)自重不同的滑轮