《专题11 设备原理探究--决胜2020年中考物理压轴题全揭秘(原卷版).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题11 设备原理探究--决胜2020年中考物理压轴题全揭秘(原卷版).docx（14页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、决胜2020年中考科学压轴题全揭秘专题11设备原理探究【考点1】密度计原理【例1-1】小明在学完浮力后认识了密度计，将其放入液体中，当它竖立静止时，与液面相交的读数即为待测液体的密度。（1）如图甲、乙所示，让同一支密度计分别静止在水和酒精中，密度计两次受到的浮力关系是F水_F酒精(选填“”“=”或“”)；（2）小明将一根玻璃管的下端缠绕了适量铜丝，初步做成了一支密度计(如图丙)；为了给密度计标上刻度，他进行了如下实验a.将其放入水中，竖立静止后，做好标记为A，在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0g/cm3；b.如将其放入密度为1.1g/cm3的某液体中，用同样的方法在密度计上标上密度值，
2、你认为刻度1.1应该标在_点(选填“p”或“q”)，说说你的理由_。【变式1-1】小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝，制成一支自制密度计，用它来测量液体密度，测量过程中杯内液体总量没有变化。1。（1）当密度计在杯中漂浮时，液面高度在A处（如图甲）此时，密度计受到的浮力_重力（选填“”、“=”或“”）。（2）使用中，小柯发现细铁丝很容易滑落，于是他改变这段细铁丝的形状，并把铁丝置于玻璃管内，再次测量同一杯液体密度（如图乙），杯中液面将_（填“上升”、“下降”或“仍在A处”）。【变式1-2】小科学习了浮力知识后，想利用一弹簧测力计和一铁块制作一个测定液体密度的仪器，如图所示。（铁的密
3、度为铁=7.9103kg/m3）（1）首先，他称得此铁块的重力为G=7.9N，然后将金属块浸没在待测液体中，设此时弹簧测力计的示数为F，则待测液体的密度表达式为=_（用G、F、铁表示）。小科依据此规律，在测力计右侧标注出了液体的密度值，做成了一支密度计。（2）当利用该此密度计测某液体密度时，指针在7.1N的位置，则该刻度应标记为_kg/m3。（3）图中能正确反映液体的密度与测力计示数F之间关系的是_。（4）水银的密度是水的十几倍，利用该密度计能否测出水银的密度并说明理由：_。【考点2】浮力称原理【例2-1】曹冲称象”是家喻户晓的典故。某校兴趣小组模仿这一现象，制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形
4、状的玻璃杯浸入水中，如下图所示。已知玻璃杯的质量为200g，底面积为40cm2，高度为20cm（水的密度水1103kg/m3）求：2，（1）将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内）杯子受到的浮力。（2）此时杯子浸入水中的深度（即为该浮力秤的零刻度位置）（3）此浮力秤一次能测量的最大质量是多少？【变式2-1】某同学学习了浮力的有关知识后，制作了一台“浮力秤”，可方便地称量物体的质量，其构造如图所示。已知小筒底面积为0.01m2，小筒和秤盘总重为0.6N。（1）如图甲，当秤盘上不放物体时，小筒受到的浮力是多少?（2）该浮力秤零刻度标在小筒上何位置处?（3）如图乙，在秤盘上放一物体后，小筒浸
5、入水中的深度h为0.1m，则该物体的质量为多少?(g取10N/kg)【变式2-2】某科技小组的同学利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个空饮料瓶，剪掉瓶底，旋紧瓶盖，在瓶盖处系一块质量适当的小石块，然后将其倒置在水里，如图所示，已知该饮料瓶圆柱状部分的横截面积为50cm2，总重为0.6N。当瓶中不放被测物体时，水面所对位置为零刻度，再利用适当的方法完成刻度。使用时，只要把被测物体放入瓶中，从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。（1）装置中小石块的作用是_。（2）饮料瓶中放上200g物体后，200g刻度线与零刻度线的距离是_cm。(（3）利用浮力的知识证明这种浮力秤的刻度是均匀的
6、。已知放入物体的质量为m，圆柱部分的横截面积为S，对应刻度线与零刻度线的距离为h，水的密度为)【考点3】杠杆原理【例3-1】小华在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示，杠杆上相邻刻线间的距离相等3（1）杠杆在如图甲所示的位置静止时_（选填“是”或“不是”）处于杠杆平衡状态的（2）为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向_（选填“左”或“右”）端调节（3）如图乙所示，杠杆在水平位置平衡后，在A点挂两个钩码，每个钩码重0.5N，在B点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为_N（4）小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是_（填减少误差或实验结论具有普遍性）（
7、5）始终竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丙所示，弹簧测力计拉力的大小_。（填变大、变小或不变）【变式3-1】在“探究杠杆平衡条件”的实验中：（1）小科同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于_（选填“平衡”或“不平衡”）状态。（2）进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=6N、L1=20cm、F2=4N和L2=30cm。小科根据这些数据得出探究结论，小明认为不合理。理由是：_。（3）小科想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的
8、重心；如图乙所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，使刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡。记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2；根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m=_（用题目中所给物理量表示）。【变式3-2】在“研究杠杆平衡条件”的实验中：4（1）杠杆两端的平衡螺母的作用是：调节杠杆在_位置平衡。（2）如图甲所示的杠杆已处于平衡状态，若左端所挂重物的重力是1N，则弹簧测力计的示数_2N。如果要便于测量力臂，那么弹簧测力计应沿_方向拉着杠杆。（3）如图乙所示，在杠杆左端某一固定位置挂一个重力G=10N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，
9、保证杠杆处于平衡状态。根据多次测量的F-L数据，画出如图丙所示图线，由图丙可得出杠杆平衡的条件是F与L成_比。【考点4】滑轮原理【例4-1】在探究动滑轮使用特点的实验中，各小组按照如图所示的实验器材进行实验，每个小组的实验器材都相同（摩擦力可忽略不计）。甲小组按照实验要求在滑轮上挂上钩码，竖直向上拉弹簧测力计，每次都匀速提起钩码，如图（a)所示。乙、丙两个小组的同学实验时，没有注意按照要求规范操作，他们斜向上拉弹簧测力计，匀速提起钩码，实验情况分别如图（b）、（c）所示。各小组的实验数据记录在表格中。表一（甲小组）实验物体的重力弹簧测力计的表二（乙小组）实验物体的重力弹簧测力计的表三（两小组）
10、实验物体的重力弹簧测力计的序号（牛）示数（牛）序号（牛）示数（牛）序号（牛）示数（牛）1231.02.03.00.61.11.64561.02.03.00.71.31.87891.02.03.00.81.62.3（1）由所学知识我们知道：若不计绳重和摩擦，使用动滑轮可以省一半的力，根据以上小组的实验，请求出他们所用动滑轮的重力为_N。5（2）分析比较实验序号1、4、7（或2、5、8或3、6、9）的实验数据和相关条件，得出的初步结论是_。（3）如果家里安装日光灯，你认为更合理的为_图（填“甲”或“乙”）。【变式4-1】小凡同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，装置图如图所示。（1）在探究定滑
11、轮时，照图乙操作，觉得读数不方便，于是把测力计倒过来，即测力计吊环系在拉绳上，用手拉挂钩，测力计的示数会_（“变大”、“变小”或“不变”）,其理由是_。（2）在探究动滑轮时，照图丙操作，记录数据如下表，分析数据发现，测力计的示数F大于物重G的一半，与课本结论存在差异，其原因是_。请给出一条减小此差异的建议_。实验次数物重G/N测力计的示数F/N1231.001.502.000.650.901.15【变式4-2】在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同的钩码，分别做了三次实验，实验数据记录在图表中实验次数钩码所受重力G/N提升高度h/m拉力F/N绳端移动
12、的距离s/cm机械效率1232460.10.10.11.01.72.40.30.30.3667%78.4%6（1）在实验过程中，应沿竖直方向_拉动弹簧测力计（2）在第3次测量中，滑轮组做的有用功是_J，机械效率为_（3）分析表中数据可得出：同一滑轮组，提升钩码越重，机械效率越_（填“高”或“低”）1.珍珍非常喜欢玩橡皮泥。一天她将一块重为0.5N的长方体橡皮泥侧放于水平桌面上，（1）如果珍珍将这块橡皮泥分成相同的两块，并做成实心球形和碗形，分别放入相同的甲、乙两杯水中，则静止时甲杯_乙杯中橡皮泥所受的浮力（选填“大于”、“小于”或“等于”）；而_杯中水面升高得较多。，（2）珍珍又将适量的橡皮泥
13、捏黏在铅笔的一端（能使铅笔竖直浮在液体中）这就制成了一个很有用的土仪器.将它分别放到盛不同液体的杯中，静止时的情景如图所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途，下列说法中不正确的是小明想利用一弹簧测力计和一铁块制作一个测定液体密度的仪器，如图所示。铁为7.9103kg/m3）A.运用了二力平衡的知识B.运用了物体的漂浮条件C.用它可以比较不同液体密度的大小D.土仪器在图甲中受到的浮力大于图乙2.学习了浮力知识后，小明和小晨分别展开了科学探究。（1）首先，他称得此铁块的重力为G7.9N，然后，将金属块浸没在待测液体中，设此时弹簧测力计的示数为F，则待测液体的密度表达式为_（用题目中的符号G、铁、F
14、表示）小明依据此规律，在测力计右侧标注出了液体的密度值，做成了一支密度计。7（2）当利用该密度计测某液体密度时，指针在6.9N的位置，则该液体的密度为_kg/m3。（3）图中能正确反映液体的密度与测力计示数F之间关系的是_。（4）水银的密度是水的十几倍，利用该密度计_（选填“能”或“不能”）测出水银的密度。小晨设计了一个实验，用排水法测某实心金属块的密度实验器材有小空桶、溢水烧杯、量筒和水实验步骤如下：让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中，如图甲；将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为20毫升，如图乙；将烧杯中20毫升水倒掉，从水中取出金属块，如图丙；将金属块放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面，测得此时
15、溢出水的体积为44毫升，如图丁请回答下列问题：（5）被测金属块的密度是_克/厘米3（6）在实验步骤和中，将沾有水的金属块放入小空筒，测出的金属块密度将_（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）3.小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计（1）将吸管放到水中的情景如图（a）所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图（b）所示，浸入的长度为h用液、水分别表示液体和水的密度，则液_水（=/），h与水、液，及H的关系式是h=_.（2）小明根据图（a）在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm3，下同），再利用上述关系式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线（图中未画出）结果发
16、现，1.1刻线是在1.0刻线的_（上/下）方，相邻刻线的间距_（均匀/不均匀）（3）为检验刻度误差，小明取来食油，先用天平和量筒测量其密度，然后再用这个密度计测量但操作8时却出现了图（c）所示的情形，这让他很扫兴难道实验就此终止了吗，根据经验或思考，在不更换食油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试：_4.如图甲所示是某同学自制的“液体重力对容器底部压力测试仪”，用此测试仪来研究液体对容器底部压强与液体重力之间的关系。调节好测试仪的零刻度，将一定量的水倒入装在两滑板之间定制的塑料袋内，分，别调节滑板的位置如图乙所示（滑板底部位置保持不变）测得有关的实验数据如下表：组别液体重力/牛侧壁朝向深度/厘米
17、台秤示数/千克压力/牛压强/帕123456333333353738向外竖直向内向内竖直向外1215171717172.4343.3283.6983.6983.6523.61923.85106032.61145036.24161136.24161135.79159135.471576实验分析：（1）实验中该同学将滑板分别向里和向外调节的目的是_。（2）分析第1、2、3组实验，判断并说明能否得出液体对容器底部的压强随液体深度增加而增大的结论_。（3）分析实验数据，你能初步得出的实验结论是_。5.小金在老师的指导下进行实验，研究杠杆平衡条件。（1）杠杆如图甲，为使它在水平位置平衡，小金将平衡螺母向_
18、调节；（2）杠杆在水平位置平衡后，按图乙所示，通过加挂钩分别改变F1、F2，仍使杠杆在水平位置平衡，并用刻度尺在杠杆上测出对应的L1和L2，记录的实验数据如表：次数F1/NL1/cmF2/NL2/cm118249232281213168小金通过数据分析得出杠杆平衡的条件是:F1L1=F2L2。老师认为他的实验存在不足，建议将图乙中的F1改用弹簧秤拉，小金接下来的操作是：用弹簧秤在杠杆的_（选填“不同位置”或“同一位置”）向不同的方向拉，使杠杆在水平位置平衡；（3）改进后小金进一步研究拉力角度与拉力大小的关系。他把弹簧测力计的作用点固定，改变测力计与水平方向的角度，当从90度变为60度时，测力计
19、示数F_（选填“变大”或“变小”）；（4）实验结束后，小金明白了实验室做杠杆平衡条件实验时通常将杠杆调节至水平平衡的原因是_6.为什么要引入力臂的概念，为了探究此课题，小白制作了一个“杠杆力臂演示仪”。杠杆后衬一张硬纸板，上面画等距的同心圆，最小圆半径为1厘米，外侧的圆半径依次增加1厘米，杠杆的支点在圆心上，左边与支撑架之间连接一条橡皮筋，用弹簧测力计在杠杆的右边拉，让其在水平位置平衡。（1）如图甲弹簧测力计竖直向下拉至杠杆保持水平时，测得F1=4牛，在如图乙（图甲的位置向外移一格）位置竖直向下拉至杠杆水平时，F2=3牛。比较F1和F2大小不相等，但力的作用效果却相同，是因为弹簧测力计作用在杠
20、杆上的_变化了。（2）如图丙改变弹簧测力计拉力的方向，作用点与图乙一样，仍使杠杆保持水平平衡，弹簧秤的示数F3将_（选填“变大”或“变小”），是因为力的作用效果跟力的的方向有关，方向变了，产生同样的效果，力的大小也将会改变。（3）如图丙当弹簧测力计测得F3=4牛时停下，比较图甲，为什么甲、丙两种情形中的拉力（F3=F1=4牛），我们有一个基本的信念，甲、丙两种情形有相同的结果，必有相同的因素，观察甲、丙，拉力的作用线与第_个圆周相切；猜想：“只要拉力的作用线与同一个圆周相切，拉力的大小都相等。（4）这个猜想是否正确，需要用新的事实进行验证。如图丁测得F4=4牛，实验证实了这个猜想，这个相同的因
21、素，我们用“_距离”来表达，给它一个名称叫“力臂”。7.在“探究杠杆平衡条件”实验中，小科用一块T形板对实验装置进行改进。如图甲所示，T形板上有槽口ab和卡口cd，T形板通过槽口ab可以绕着杠杆的0点自由旋转并上下移动，弹簧测力计与一根质量可以忽10略的碳素细棒MN相连，碳素细棒MN刚好卡入T形板的卡口cd，如图乙所示。（1）小想认为要完成这个实验，还需要一把刻度尺，但小科认为只要在T形板上稍微进行改进，不添加器材也可完成实验。小科对T形板进行的改进方法是_。（2）利用这个装置进行实验的优点为：_。（3）小科在实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂L1和动力F1的
22、数据，并利用实验数据绘制了F1与L1的关系图像，如图丙所示。请根据图像推算，当L1为5cm时，F1为_N。8.某同学制作了直接测量液体密度的“密度天平”其制作过程和原理如下：如图甲所示，选择一个长杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位罝平衡；在左侧离支点10cm的位罝A用细线固定一个质量为110g、容积为50mL的容器右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码（细线的质量忽略不计）。【测量过程】将下对实验空白处补充完整：（1）调节杠杆平衡时，发现杠杆左端下沉，需将平衡螺母向_端调节（填“左”或“右”）；测量液体时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位罝直接读出液体密度。“（2）当容
23、器中没有液体时，钩码所在的位置即为“密度天平”的“零刻度”，零刻度”距离支点O_cm。（3）若测量某种液体的密度时，钩码在距离支点右侧31cm处，则此种液体的质量为_g，液体的密度为_g/cm3。（4）若此“密度天平“的量程不够大，可以采用_的方法增大量程（写出一种即可）。“（5）【拓展应用】若杠杆足够长，用此密度天平”还可以测量固体的密度先在容器中加满水，再将待测固体轻轻浸没在水中，溢出部分水后，调节钩码的位置，使杠杆水平平衡，测出钩码离支点O的距离3为56cm；用量筒测出溢出水的体枳如图乙所示，则固体的密度为_g/cm（已知水=1.0g/cm3）。119.物理实验要遵循实事求是的原则。小明
24、同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了如图所示的实验并记录了数据。实验次数物重G/N使用定滑轮时测力计的示数F1/N使用动滑轮时测力计的示数F2/N1231.001.502.000.601.101.600.650.901.15通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大偏差。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：（1）在使用定滑轮时，测力计的示数总是小于物体的重力，这与使用定滑轮不省力相矛盾，请仔细观察实验装置图，分析造成这一现象的原因是_；（2）在使用动滑轮提升物体时，测力计的示数也不等于物重的一半。小明猜想是由于动滑轮本身也有重力且绳子与滑轮之间有摩擦的缘故，你同意小
25、明的猜想吗？_。如果不考虑绳子与滑轮之间的摩擦，利用小明测得的数据可求出动滑轮的重力为_N。10.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12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
26、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。11.某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：实验次物重物体上升的高度拉力（N）绳子自由端移动的距离（m）机械效率（%）数（N）（m）123411210.10.10.10.20.60.40.650.60.20.40.
27、40.483.362.576.983.3（1）比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多，_；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，_；比较第1、4实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度_（2）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状“态时才读数，该同学的读数与实际相比_（选填“偏大”、偏小”或“不变”），测得机械效率_（选填“偏高”、“偏低”或“不变”），说明滑轮组的机械效率还与_有关（3）有两个组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测的机械效率却不同，原因可能是绳子滑轮13或滑轮轴之间的_不同，影响了测量结果所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了_它的机械效率12.为了测量硬塑料制成的锅形物体的质量和体积，先用一圆柱形容器盛满水，该容器底面积为100cm2（壁厚度不计）。将锅形物体开口向上放入容器中，物体漂浮（如图所示）溢出了300cm3的水。然后慢慢翻转使物体浸没沉底，液面下降了1cm。则锅形物体的质量为_kg，体积为_cm3。14