2023年中考物理专项训练——简单机械（实验探究题）
一、实验探究题
1．如图所示，在探究杠杆的平衡条件的实验中所用器材有：杠杆、支架、刻度尺、细线和若干个质量相同的钩码。
（1）实验前，杠杆静止时右端偏高，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态，为使杠杆在水平位置平衡；应将两端的平衡螺母向 调节；
（2）杠杆调节平衡后，在杠杆的A点挂2个钩码，为了便于 ，应使杠杆重新在水平位置平衡，则需要在B点挂 个钩码；平衡后，如果在A、B两点同时再各加挂一个钩码，杠杆的 （选填“左”或“右”）端会下沉。
2．小丽做“探究杠杆的平衡条件”的实验。
（1）当杠杆如图甲所示时，小丽应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）移动， 使杠杆在水平位置平衡；
（2）调节杠杆水平平衡后，小丽在杠杆的 A 点挂上 2 个钩码（每个钩码重为 1N，杠杆上相邻刻线间的距离相等），如图乙所示。若要使杠杆再次在水平位置平衡，可以在 点挂上 1 个钩码；或者用弹簧测力计在 B 点沿着 的方向施加 1N 的力拉住杠杆。
3．小芳等同学在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。
（1）实验中应 缓慢拉动弹簧测力计；
（2）小芳发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，静止读数更方便，小桦认为她的想法不正确，因为她没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响，静止时测出的机械效率将 （填（“变大”或“变小”或“不变”）；
（3）用图丁装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写先整；
实验次数 钩码重/N 钩码上升的高度/m 绳端的拉力/N 绳端移动的距离/m 机械效率
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
（4）通过比较分析上表中的实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率与绳子股数 ，与物重的大小 ；不同滑轮组提升相同重物时，滑轮组的机械效率与动滑轮重 （选填“有关”或“无关”）。
4．在：“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）为方便测量力臂，实验前应先调节杠杆两端的平衡螺母，使之在 位置平衡；
（2）如图-1，此时杠杆处于平衡状态，如果在杠杆两端各挂一个相同的钩码，杠杆将 （选填“保持平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）；
（3）如图-2是一个加宽的杠杆装置，此时杠杆处于平衡状态。若只将左侧的钩码改挂到A点正上方的B点，力臂是线段 （选填“OA”“OB”或“AB”），此时杠杆 （选填“仍能”或“不能”）保持平衡。
5．小明用如图所示的滑轮组将重为7.2N的物体提升了0.1m高。
（1）图中弹簧测力计示数为 N，滑轮组机械效率为 ；
（2）如果用此滑轮组提升另一重为10N的物体，它的机械效率将 。
6．庆庆同学在探究“杠杆的平衡条件”实验中，进行以下的操作：
（1）实验前，她将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，则应将右端平衡螺母向 调节，使杠杆在水平位置平衡。调节杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是 。
（2）杠杆平衡后，庆庆在如图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上 个钩码，使杠杠在水平位置平衡。
（3）如果再在A、B两处各加挂一个钩码，杠杆的 端将会下沉。此后，庆庆又经过多次实验，得出的杠杆的平衡条件是 。
（4）她改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉，若每个钩码重1 N。当杠杆在水平位置平衡时，测力计的示数将 1 N（选填“大于”“等于”或“小于”）。
7．在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”，直到杠杆在水平位置平衡，目的是便于测量 。
（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 个相同的钩码；当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格，则杠杆 （选填“能”或”不能“）在水平位置保持平衡。
（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转动b位置时，其示数大小将 。
（4）如图丁所示，已知每个钩码重0.5N，杠杆上每小格长度为2cm，当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，拉力F的力臂大小为 cm，弹簧测力计示数的大小为 N。
8．为了测量细棉线的抗断拉力（即细线能承受的最大拉力，超过这个拉力，细线就会断裂），小力实验小组设计了如图所示的实验方案：
（1）取一根轻质米尺，将细棉线两端固定在A端和地面上，B端挂上重为G的钩码，让米尺在 位置平衡；
（2）将悬点O逐渐向 （选填“A”或“B”）方向移动，直至线被拉断，记下此时悬点的位置，读出OA与OB的数值；
（3）细棉线的抗断拉力表达式为Fmax＝ 。
9．小梦同学用如图所示的装置“研究定滑轮和动滑轮的特点”。
甲： 乙： 丙：
次数 钩码升高的高度h/m 拉力/F/N 拉力方向
1 1 0.2 1 0.2 向上
2 2 0.2 2.1 0.2 向下
3 1 0.2 0.6 0.4 向上
4 2 0.2 1.1 0.4 向下
（1）实验中需要用到的测量工具是弹簧测力计和 。
（2）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升。
（3）请将小梦设计的记录表格中未填写的测量项目补充完整。
（4）比较1和2两次实验可知：使用定滑轮的好处是 。
（5）依据杠杆平衡条件分析，使用动滑轮提升物体所用的力是直接提升物体所用力的一半，但分析第3、4两次实验数据却不符合这样的关系，造成这种现象的主要原因是 。
10．康康家有一台动感单车，结构如图所示。使用时人可以像骑自行车一样骑行，由于车轮不接触地面，所以在骑行时整车的位置不发生移动。
（1）康康骑车时，车轮转动发出“唰唰”声，分析表明，声音是由物体的 产生的；
（2）关于动感单车，下列说法正确的是______
A．单车的脚踏、曲柄和齿轮共同组成轮轴
B．车座下方的弹簧受力越大其弹性形变越小
C．移动单车时，让车前端小轮着地，用滚动代替滑动来增大摩擦
D．单车静止在水平地面上时，地面对单车的支持力和单车对地面的压力是一对平衡力
（3）如图所示是某次康康移动单车时的操作图，请在图中画出他在A点所施加动力F1的力臂 ；
（4）单车的骑行阻力可调节。如图所示，在车轮上方有一个摩擦片，逆时针旋转“刹车球头”，与之相连的摩擦片上移；顺时针旋转“刹车球头”，摩擦片下移。通过调节“刹车球头”就可以方使调节骑行阻力。如果想增大阻力，你将如何调节“刹车球头” ；
（5）如图所示是动感单车的扶手。按压电子仪表的“开始按钮”同时将双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就可以显示骑行人的心率；若双手没握或握不紧“手握感应片”时，显示屏就不显示骑行人的心率。你认为这个“手握感应片”在电路中的作用相当于一个 （选填“开关”或“电源”）；
（6）康康受显示屏可以显示心率的启发，想设计一个体重秤，当人坐在车座上，身体其它部位不接触车体时，就可粗略显示骑行者受到的重力。图中是其工作原理的部分示意图。他所选用的压敏电阻R的电阻值会随压力增大而减小，他将电压表的示数转换为相应的重力值，当人的体重越大时，电压表的示数就越大，则他应在图中所示的A、B、C、D四个点中选择 两个点将电压表接入电路。
11．如图所示，在“测滑轮组机械效率”实验中，物体重为5.4N．
（1）实验时要竖直向上且 拉动弹簧测力计．若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图中所示，是 N，则滑轮组的机械效率是 ．
（2）若仅增加物体的重，该滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．（不计摩擦）
12．小明根据杠杆平衡条件在家测量某液体的密度，其装置放在水平面上。如图所示，轻质杠杆OD和BC垂直固定在一起，BC压在电子秤上，O为支点，且测量过程中O点和C点位置保持不变。
（1）调节杠杆OD在水平位置平衡，其目的是 ；
（2）将一个质量不计的矿泉水瓶装满水，用细线将矿泉水悬挂在杠杆的D点上，记录此时电子秤的示数为m，测量悬挂点D到O的距离为l1；
当向左移动矿泉水瓶的悬挂点，则电子秤的示数 m（选填“大于”“等于”或“小于”）；此时可以在A点沿 （选填“竖直向上”或“竖直向下”）方向施加一个适当的力，电子秤的示数就能恢复为m；
（3）取下装水的矿泉水瓶，将另一个完全相同的矿泉水瓶装满待测液体，用细线将矿泉水瓶悬挂在D点。此时电子秤的示数大于m，则待测液体的密度 水的密度（选填“大于”“导于”或“小于”），向 （选填“左”或“右”）移动悬挂点的位置，且到电子秤的示数仍为m，测量此时悬挂点到O的距离为l2，则待测液体密度的表达式为 （水的密度用 表示）。
13．
（1）如图所示，甲中测力计示数为 N；
（2）小明猜测：“图中，动滑轮和滑轮组相比，提升的同一重物时，滑轮组的机械效率更高”。设计实验检验其猜测，并填写实验报告。①实验目的： ；
②实验步骤（若需要可补充器材）： 。
14．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
（1）实验中，将杠杆从实线位置匀速拉至图中虚线位置，弹簧测力计的示数如图所示为 ，弹簧测力计上升的距离为0.3m，钩码总重为1.0N，钩码上升的高度为0.1m，则杠杆的机械效率为 %。
（2）若不计摩擦，由(1)中所给数据算出杠杆自重为 ；若仅将钩码由A点移至B点，弹簧测力计竖直上提的过程中示数FB FA，钩码匀速上升的高度为0.1m。则杠杆的机械效率的机械效率ηB ηA，理由是 .
15．小明利用如图所示的装置探究杠杆平衡条件。
（1）为排除杠杆自重对实验的影响，实验前把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，此时应将杠杆右端的螺母向 调节(选填“左”或“右”)，使杠杆在水平位置达到平衡。
（2）在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这样做的目的是 。
（3）实验时，小明在杠杆左侧A位置(左边位置第四格)先挂了3个钩码，如图乙所示，则在右侧B位置(右边位置第三格)应挂 个相同规格的钩码，杠杆可以重新在水平位置平衡。
（4）如图丙所示，小明在A位置挂一个弹簧测力计， 在B位置挂了2个钩码。现将弹簧测力计从C位置移到D位置，在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡，则弹簧测力计示数 （选填“变大”或“变小”），原因是当拉力由倾斜变成垂直时，阻力、阻力臂不变，拉力的力臂 （选填“变大”或“变小”）。
16．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
物理量 实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计使钩码上升。实验中若缺少刻度尺 （“能”或“不能”）完成实验。
（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用 （选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验，若不计绳重和摩擦，这组滑轮组的动滑轮总重为 N。
（3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率 （选填“越高”、“不变”或“越低”）。
（4）小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s
m，机械效率η= 。
（5）比较第1次实验和第3次实验可得出结论：使用同一滑轮组， 。
17．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中，利用如图所示的实验装置甲乙丙测量，数据如图表所示，实验中使用的每个动滑轮的大小、重量均相同。
实验 装置 物块重量G/N 物块上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
甲 4 0.1 2.7 0.2 74%
乙 4 0.1 1.8 0.3 74%
丙 8 0.1 3.1 0.3
（1）实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（2）请将表中的数据填写完整 ；
（3）通过 （选填“甲和乙”、“乙和丙”或“甲和丙”）两次实验得到滑轮组的机械效率与绳的绕法无关；
（4）通过乙和丙两次实验得到滑轮组的机械效率与 有关，其关系是 ；
（5）在分析实验数据过程中发现，有两个小组，他们所用的动滑轮个数以及绳的长短及绕法都相同，提升的物重也相同，但测得机械效率却不同。忽略读数等误差的影响，其原因可能是 影响了测量结果，所以在生活中我们经常给各种机械 ，来提高它的机械效率；
（6）在最后交流环节，某同学根据实验的结论认为滑轮组的机械效率还与动滑轮的重有关，其关系为：在其它情况相同时，用同样大小形状、不同重量的动滑轮（相同的个数）提升同一重物，动滑轮越重，机械效率越低。这种说法正确吗？
18．小明做“测量滑轮组的机械效率”实验，忽略绳重和摩擦，实验记录结果如下表：
（1）用如图甲所示的滑轮组进行了前两次实验，分析1、2两组数据可知，滑轮组的机械效率与 无关；
（2）他用不同的滑轮组成如图乙所示的滑轮组，提升重为6N的物体，得到第3组实验数据，请你计算出第3次滑轮组的机械效率填入表格中 ；
（3）分析表中数据可知，第3次机械效率与前两次不同，其原因可能是 。
答案解析部分
1．【答案】（1）平衡；右
（2）测量力臂的大小；3；左
2．【答案】（1）左
（2）D；竖直向上
3．【答案】（1）沿竖直方向匀速
（2）摩擦；变大
（3）0.4；80%
（4）无关；有关；有关
4．【答案】（1）水平
（2）顺时针转动
（3）OA；仍能
5．【答案】（1）3；80%
（2）增大
6．【答案】（1）右；方便读出力臂的大小
（2）4
（3）左；动力×动力臂=阻力×阻力臂（文字公式均可）
（4）大于
7．【答案】（1）右；力臂的大小
（2）6；不能
（3）变大
（4）4；3
8．【答案】（1）水平
（2）A
（3）
9．【答案】（1）刻度尺
（2）匀速
（3）钩码的重力G/N；弹簧测力计移动的距离s/m
（4）可以改变力的方向
（5）动滑轮有重力
10．【答案】（1）振动
（2）A
（3）
（4）顺时针旋转“刹车球头”
（5）开关
（6）AB（或AC）
11．【答案】（1）匀速；2.4；75%
（2）增大
12．【答案】（1）方便测量力臂
（2）大于；竖直向上
（3）大于；右；
13．【答案】（1）2.4
（2）比较动滑轮、滑轮组提升同一重物时的机械效率。；A．如图所示，组装好动滑轮和滑轮组。 B．通过动滑轮，挂上重物，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子自由端，读出弹簧测力计的示数F，同时用刻度尺测量重物升高高度h，绳子自由端拉动的距离s1； C．通过滑轮组，挂上同一重物，用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子自由端，重物升高高度h，读出弹簧测力计的示数F2，同时用刻度尺测量绳子自由端拉动的距离s2； D．用η= ，计算出两次的机械效率，得出结论。
14．【答案】（1）0.5N；66.7
（2）0.5N；；；杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此有用功占总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大
15．【答案】（1）右
（2）为了直接从杠杆上读出力臂
（3）4
（4）变小；变大
16．【答案】（1）匀速；能
（2）乙；2.4
（3）越低
（4）0.3；83.3%
（5）增大提升的物重，可以提高滑轮组的机械效率。
17．【答案】（1）匀速（或缓慢）
（2）86%
（3）甲和乙
（4）物块重量；使用同一滑轮组，物块重量越重，机械效率越高（没有控制变量同样给分）
（5）绳子与滑轮或滑轮轴之间的摩擦不同；加润滑油
（6）正确
18．【答案】（1）物体提升的高度
（2）66.7
（3）动滑轮重力不同
