常州市物理中考二模试卷试卷检测题易错题培优
一、中考物理力学问题 易错压轴题提优(难) 1.阅读《桔槔和辘轳》,回答问题。 桔槔和辘轳
中国古代五大农书之首《齐民要术》中清楚的记载着:“井深用辘轳,井浅用桔槔。”桔槔是人类最早发明的简单汲水工具,如图甲所示,在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根绳与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头。这个石头不能太重,也不能太轻,太重落桶时费力,太轻提水时费力。石头到底多重呢?假设落桶与提水时人施加在绳上的力的大小均为F,只不过落桶时F方向向下,提水时F方向向上,不计桶本身重力,利用杠杆平衡条件,我们可以计算出对于等臂的桔槔,石头重G石?也就是石头的重力是所汲水重的一半。
1G,2水
桔槔只能在浅水中汲水,无法满足深井汲水的需求,极大限制了农业发展。辘轳的出现,弥补了桔槔的功能缺陷,既省力,又便于深井汲水,满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求(如图乙所示)。辘轳是典型的轮轴,其结构如图丙所示,半径较大的是轮,半径较小的是轴,轮轴是能够连续转动的杠杆,支点就在转轴线上。R为轮半径,r为轴半径,F1为作用在轮上的力,F2为作用在轴上的力,当轮轴匀速转动时,有
F1R?F2r,且R?r,所以F1?F2,因而辘轳能够省力,同时可以根据井深确定绳子的
长度。
根据上述材料,回答下列问题。
(1)与桔槔相比,辘轳的优势是______(写出一条即可);
(2)用桔槔汲水时,不计桶本身重力,设所提水重为G水,石头重为G石,动力臂为l1,阻力臂为l2,提水时人施加在绳上的力F方向向上,如果桔槔匀速转动,根据杠杆平衡条件,下列关系式符合提水情景的是______;(选填选项前的字母) A.G水l1?G石l2 B.G水?Fl1?G石l2 C.G水?Fl1?G石l2
(3)使用辘轳时,若想更加省力,可以进行改进,请你列举出一条_______。 【答案】便于深井汲水 B 使轮的半径更大些或轴的半径更小些 【解析】 【分析】
????
(1)根据题中信息分析解答; (2)根据杠杆的平衡条件分析解答; (3)根据F1R?F2r分析解答。 【详解】
(1)[1]桔槔只能在浅水中汲水,无法满足深井汲水的需求,辘轳既省力,又便于深井汲水,满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求;
(2)[2]由题意知拉力F使杠杆逆时针转动,石头对杠杆的拉力也是使杠杆逆时针转动,水对杠杆的拉力使杠杆顺时针转动, 根据杠杆平衡条件得
G水l1?G石l2?Fl1
整理得
?G故B正确;
水?F?l1?G石l2
(3)[3]根据F1R?F2r知,要想更加省力,可以使轮半径更大些或轴半径更小些。 【点睛】
本题考查杠杆平衡条件的应用、轮轴的应用等知识,还考查了学生的分析解答能力,是一道综合题,难度不是很大。
2.实行垃圾分类以来,我市各小区常会见到如图甲所示的电瓶垃圾车对垃圾进行分类清运。若将垃圾桶看成近似的长方体,底部是边长a为60cm的正方形,桶高b为100cm。某垃圾桶及垃圾总质量为50kg,且均匀分布。电瓶垃圾车的金属杆与其他附属结构质量忽略,3秒钟内垃圾桶可被金属杆绕O点从竖直匀速拉至水平。垃圾桶水平时,O点到金属杆的距离为20cm,如图乙所示。试分析回答: (1)图乙中金属杆与垃圾桶构成了_____杠杆;
(2)图乙位置时,金属杆对垃圾桶(含垃圾)的拉力是多少_____?(g取10N/kg) (3)某电瓶垃圾车的电瓶组电压为48V、最大电流为20A,输出效率(输出功率占电源总功率的比值)为80%,试分析该电瓶垃圾车能否正常工作_____?
【答案】费力 1250N 见解析 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]如图所示,将垃圾桶当作杠杆,支点为O,垃圾桶的自重为阻力,金属杆对垃圾桶的拉力为动力,可以看出,动力臂小于阻力臂,所以为费力杠杆。
(2)[2]垃圾桶重
G?mg?50kg?10N/kg?500N
如图乙位置时,阻力臂长为垃圾桶高的一半,即
L2?由F1L1?F2L2得,动力
100cm?50cm?0.5m 2F1?F2L2GL2500N?0.5m???1250N L1L10.2m(3)[3]将垃圾桶从竖直位置拉至水平,垃圾车对垃圾桶所做的功
?1m0.6m?W?Gh?500N?????100J 2??2垃圾车做功的功率
P?电瓶组的总功率
W100J100??W t3s3P总?UI?48V?20A?960W
电瓶组的输入功率
P输出?P总??960W?80%?768W
P输出?P
所以,电瓶垃圾车可以正常工作。
3.如图所示,将两根相同的轻质弹簧固定在水平地面,甲、乙两钢球(m甲>m乙)正对弹簧从同一高度h同时自由下落,两球接触弹簧并向下压缩弹簧。请回答下列问题: (1)当各自速度达到最大值的位置时,哪个球使弹簧形变程度更大______?
(2)若两球各自再继续向下运动相同的距离时,它们所受的合力分别为F甲和F乙,请判断F甲和F乙的大小关系,并说明理由______。(整个过程均在弹簧的弹性限度内,不计空气阻力)
【答案】甲 F甲=F乙;理由见解析 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]由于m甲>m乙,所以G甲>G乙,球在下落过程中,球的速度达到最大值时,球受到的
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