四、实验探究题(12分)
18 如图所示是小明“探究杠杆平衡条件”的实验：

(1)实验时应调节杠杆在位置平衡，若出现杠杆右端下沉的情况，应将杠杆的平衡螺母向(填“左”或“右”)调节.
(2)在水平静止的杠杆A、B处挂质量均为50 g的钩码，如图甲所示，杠杆平衡.他猜想杠杆的平衡条件是.
(3)改变钩码数量与位置，数据记录如下表所示，分析表中数据，杠杆平衡条件应为.

(4)某次实验如图乙所示，使杠杆恢复水平平衡的最简单操作是.
(5)图丙是小明验证结论的实验，E点弹簧测力计施加的力是N.(g取10 N/kg)

18. (1)水平 左 (2)动力×动力臂=阻力×阻力臂 (3)动力×动力臂=阻力×阻力臂 (4)左侧钩码向左移动一个小格 (5)0.625

【分析】
本题围绕“探究杠杆平衡条件”的实验展开，解题思路如下：
1. 实验操作部分：需明确杠杆水平平衡的作用（便于测量力臂、消除自重影响），平衡螺母调节规则（向杠杆上翘的一侧调）；
2. 猜想与规律总结：通过甲图的特殊钩码分布初步猜想，再结合多组实验数据总结普遍的杠杆平衡条件；
3. 平衡操作与力的计算：根据杠杆平衡条件，分析乙图的最简操作，丙图中结合钩码重力、力臂计算弹簧测力计的拉力。
【解析】
(1) 实验时调节杠杆在水平位置平衡，一是便于直接测量力臂，二是消除杠杆自重对实验的影响；杠杆右端下沉，说明右侧偏重，应将平衡螺母向左调节（平衡螺母向杠杆上翘的一侧调节）。
(2) 设每个钩码重力为G，每小格长度为L，甲图中：动力×动力臂=G×4L，阻力×阻力臂=2G×2L，二者相等，因此初步猜想杠杆平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3) 分析表格中多组实验数据，每组均满足“动力×动力臂=阻力×阻力臂”，因此杠杆平衡条件为动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(4) 设每小格长度为L，每个钩码重力为G，乙图中左侧阻力为2G、力臂为2L，右侧动力为G，根据杠杆平衡条件：2G×2L = G×nL，解得n=4，即右侧钩码需向左移动1个小格（最简操作）。
(5) 设每小格长度为L，每个钩码重力G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N，丙图中阻力为5G？不，正确计算：阻力×阻力臂=5×0.5N×2L，动力臂=8L，根据杠杆平衡条件F×8L=5×0.5N×2L，解得F=0.625N。
【答案】
(1)水平 左 (2)动力×动力臂=阻力×阻力臂 (3)动力×动力臂=阻力×阻力臂 (4)左侧钩码向左移动一个小格 (5)0.625
【知识点】
杠杆平衡条件、杠杆实验操作、力的计算
【点评】
本题是初中力学核心实验题，全面考察杠杆平衡条件的探究全流程，从实验操作到规律应用，注重基础知识点的掌握，难度适中。
【难度系数】
0.8

五、计算题(共20分)
19（8分）(2024·镇江中考)如图1所示，用动滑轮将重5 N的木块匀速提升1 m，所用拉力F为4 N。
(1)求此过程中的有用功。
(2)求该动滑轮的机械效率。
(3)将木块取下放置于水平地面上，如图2所示，木块底面积为0.01 m²，求木块对地面的压强。

19. (1)5 J (2)62.5% (3)500 Pa [解析]本题考查功的计算、压强计算以及动滑轮的机械效率计算等.(1)此过程中的有用功为 $W_{有用}=G_{物}\ h=5\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=5\ \mathrm{J}$.(2)由题图2可知,动滑轮中承担阻力的绳子段数为 $n=2$,则 $s=nh=2h=2×1\ \mathrm{m}=2\ \mathrm{m}$,拉力做的总功为 $W_{总}=Fs=4\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=8\ \mathrm{J}$,动滑轮的机械效率为 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{5\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{J}}×100\%=62.5\%$.(3)将木块取下放置于水平地面上时,木块对水平地面的压力为 $F_\mathrm{N}=G_{物}=5\ \mathrm{N}$,则木块对地面的压强为 $p=\frac{F_\mathrm{N}}{S}=\frac{5\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m^2}}=500\ \mathrm{Pa}$.

【分析】
要解决这三个问题，需分别运用对应物理公式：
1. 第一问求有用功，有用功是提升物体所做的功，公式为$W_{有用}=G_{物}h$，直接代入物体重力和提升高度计算；
2. 第二问求动滑轮的机械效率，需先确定动滑轮的绳子段数$n=2$，得出拉力移动距离$s=nh$，再计算总功$W_{总}=Fs$，最后用机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$求解；
3. 第三问求木块对地面的压强，水平地面上压力等于物体重力，压强公式为$p=\frac{F}{S}$，代入压力和底面积计算即可。
【解析】
解：(1) 有用功是提升木块做的功，根据公式：
$W_{有用}=G_{物}h=5\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=5\ \mathrm{J}$；
(2) 动滑轮承担阻力的绳子段数$n=2$，拉力移动的距离：
$s=nh=2×1\ \mathrm{m}=2\ \mathrm{m}$，
拉力做的总功：
$W_{总}=Fs=4\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=8\ \mathrm{J}$，
动滑轮的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{5\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{J}}×100\%=62.5\%$；
(3) 木块放在水平地面上，对地面的压力等于自身重力：
$F_{压}=G_{物}=5\ \mathrm{N}$，
根据压强公式：
$p=\frac{F_{压}}{S}=\frac{5\ \mathrm{N}}{0.01\ \mathrm{m^2}}=500\ \mathrm{Pa}$。
【答案】
(1)5 J；(2)62.5%；(3)500 Pa
【知识点】
功的计算、机械效率、压强计算
【点评】
本题考查基础物理公式的应用，涉及动滑轮的有用功、机械效率和固体压强的计算，步骤清晰，公式明确，是中考常见的基础计算题，注重对基本概念和公式的掌握。
【难度系数】
0.7

20 (12分)如图所示,一个边长为40 cm的正方体箱子放在水平地面上,其质量为60 kg.工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组,10 s内把箱子匀速提升5 m,动滑轮的质量为8 kg,不计绳重和摩擦,g取10 N/kg.则:
(1)如图甲所示,当箱子静止放于水平地面时,它对地面的压强是多少?
(2)在图乙中用笔画线代替细绳组装滑轮组.
(3)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力做功功率为多大?
(4)在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少?(百分号前保留一位小数)

20. (1)3 750 Pa (2)见解析 (3)340 W (4)88.2% [解析](1)因为箱子静止在水平地面上,则箱子对地面的压力 $F=G=mg=60\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$,受力面积 $S=(40\ \mathrm{cm})^2=1\ 600\ \mathrm{cm^2}=0.16\ \mathrm{m^2}$,所以 $p=\frac{F}{S}=\frac{600\ \mathrm{N}}{0.16\ \mathrm{m^2}}=3\ 750\ \mathrm{Pa}$.(2)滑轮组绕线如图所示.(3)由图可知,在不计绳重及摩擦的情况下,动滑轮和箱子由两股绳子承担,即 $n=2$,拉力就是滑轮组提升箱子和动滑轮总重的二分之一.则人对绳子的拉力 $F=\frac{1}{2}(G_{箱}+G_{动})=\frac{1}{2}×(600\ \mathrm{N}+8\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg})=340\ \mathrm{N}$,因为 $s=nh=2×5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$,所以 $W_{总}=Fs=340\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{m}=3\ 400\ \mathrm{J}$,则 $P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{3\ 400\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}}=340\ \mathrm{W}$.(4)在不计绳重及摩擦的情况下,提升过程的有用功 $W_{有用}=Gh$,机械效率 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{600\ \mathrm{N}}{340\ \mathrm{N}×2}×100\%\approx88.2\%$.

【分析】
1. 第(1)问：水平地面上物体对地面的压力等于自身重力，先计算箱子的重力，再求出正方体箱子的底面积（受力面积），利用压强公式$p=\frac{F}{S}$计算压强。
2. 第(2)问：组装滑轮组时，需使承担物重的绳子段数合理，本题要省力，从动滑轮开始绕线，结合定滑轮改变方向，确定绕线方式。
3. 第(3)问：先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n=2$，不计绳重和摩擦时，拉力为箱子和动滑轮总重的$\frac{1}{2}$；再计算绳子自由端移动的距离$s=nh$，根据$W=Fs$计算总功，最后用$P=\frac{W}{t}$求出功率。
4. 第(4)问：机械效率是有用功与总功的比值，有用功是提升箱子做的功，总功是拉力做的功，代入公式计算，注意结果保留一位小数。
【解析】
(1) 箱子静止在水平地面，对地面的压力等于其重力：
$F = G_{箱}=m_{箱}g=60\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$
正方体箱子的底面积（受力面积）：
$S=(40\ \mathrm{cm})^2=1600\ \mathrm{cm^2}=0.16\ \mathrm{m^2}$
根据压强公式：
$p=\frac{F}{S}=\frac{600\ \mathrm{N}}{0.16\ \mathrm{m^2}}=3750\ \mathrm{Pa}$
(2) 滑轮组绕线：从动滑轮上端挂钩开始，向下绕过动滑轮，再向上绕过定滑轮，人在左侧拉绳子（如图所示）。
(3) 动滑轮的重力：$G_{动}=m_{动}g=8\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=80\ \mathrm{N}$
承担物重的绳子段数$n=2$，不计绳重和摩擦，人对绳子的拉力：
$F=\frac{1}{2}(G_{箱}+G_{动})=\frac{1}{2}×(600\ \mathrm{N}+80\ \mathrm{N})=340\ \mathrm{N}$
绳子自由端移动的距离：$s=nh=2×5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$
拉力做的总功：$W_{总}=Fs=340\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{m}=3400\ \mathrm{J}$
拉力做功的功率：$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{3400\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}}=340\ \mathrm{W}$
(4) 有用功：$W_{有}=G_{箱}h=600\ \mathrm{N}×5\ \mathrm{m}=3000\ \mathrm{J}$
机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{3000\ \mathrm{J}}{3400\ \mathrm{J}}×100\%\approx88.2\%$
【答案】
(1) 3750 Pa
(2)
(3) 340 W
(4) 88.2%
【知识点】压强计算、滑轮组、机械效率
【点评】本题综合考查初中力学中压强、滑轮组、功率和机械效率的计算，是常规综合题型，需熟练掌握各公式应用，明确滑轮组绕线规则。
【难度系数】
0.6