2018-2022年上海中考物理5年真题1年模拟汇编 专题05 简单机械 功和机械能（学生卷+教师卷）

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专题05 简单机械 功和机械能

一、单选题
1．（2022·上海·中考真题）瀑布从高峰倾泻而下，驱动发动机转动发电，在此过程中，能量转化的顺序为（　　）
A．动能→重力势能→电能 B．重力势能→动能→电能
C．电能→重力势能→动能 D．重力势能→电能→动能
【答案】B
【解析】
瀑布中的水在高处时具有重力势能，当水从高处倾泻而下时，将水的重力势能转化为动能，冲动发电机的叶轮旋转，从而将动能转化为电能。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
二、填空题
2．（2022·上海·中考真题）用如图所示的滑轮沿竖直方向提起一重为 20 牛的物体 A，滑轮处于静止状态，相当于一个__________杠杆，力 F 的大小为____________牛，此时物体 A 所受到的合力大小为_______________牛。

【答案】     省力     10     0
【解析】
[1]如图所示，滑轮随着物体一起运动，故是动滑轮，省一半的力，相当于一个省力杠杆。
[2]一共有2段绳子分担动滑轮重，故动滑轮省一半的力，力 F 的大小为

[3]滑轮处于静止状态，则物体A也处于静止状态，处于平衡状态，故合力为0。
3．（2020·上海·中考真题）平面镜所成的像是______的 （选填“放大”“等大”或“缩小”）。四冲程内燃机工作时，将内能转化为机械能的是______冲程。 如图所示的开瓶器，是______杠杆（选填“省力”“等臂”或“费力”）。

【答案】     等大     做功     省力
【解析】
[1]平面镜成等大、正立的虚像。
[2]四冲程内燃机的做功冲程，燃料在缸内燃烧，将燃料的内能转化为机械能。
[3]如图所示的开瓶器是生活中常见的简单机械，它是一个省力杠杆。
4．（2021·上海·中考真题）火箭加速上升过程中，相对于地面是______；火箭的重力势能______，惯性______。
【答案】     运动的     变大     不变
【解析】
【分析】
[1]火箭加速上升过程中，相对于地面的位置发生改变，火箭相对于地面是运动的。
[2]火箭加速上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大。
[3]火箭加速上升过程中，质量不变，惯性的大小不变。
三、综合题
5．（2020·上海·中考真题）在“探究二力平衡的条件”实验中，用来测量力的仪器是______；在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为便于直接从杠杆上读出力臂的数值，应使杠杆在______位置保持平衡；“测定物质的密度”的实验原理是______；在 “测定小灯泡的电功率”实验中，所选电源电压应______小灯泡的额定电压 （选填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】     弹簧测力计     水平          大于
【解析】
[1]弹簧测力计是用来测量力的仪器。
[2]为了在杠杆上直接读出力臂大小，实验时应使杠杆在水平位置平衡。
[3]“测定物质的密度”的实验原理是。
[4]测定小灯泡的功率时，串联一个滑动变阻器，根据串联分压的原理，所用电源应大于小灯泡的额定电压。
四、计算题
6．（2022·上海·中考真题）用大小为5牛的水平方向的拉力 F 使重力为 20 牛的物体在 10 秒内匀速运动 10 米，求这段时间里物体拉力 F做的功 W 和功率 P。
【答案】50J；5W
【解析】
解：物体沿水平方向做匀速直线运动，此过程中拉力做的功
W=Fs=5N×10m=50J
拉力的功率


答：这段时间内拉力做的功为50J，功率为5W。
7．（2020·上海·中考真题）物体在50牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，10秒内前进了20米，求此过程中拉力做的功W和拉力的功率P．
【答案】（1）1000J（2）100W
【解析】
【分析】
知道水平拉力的大小和前进的距离，根据W＝Fs求出拉力做的功，根据P＝求出功率的大小．
拉力做的功： W＝Fs＝50N×20m＝1000J；拉力的功率：P＝＝100W.
8．（2021·上海·中考真题）杠杆平衡时，动力F1大小为20N，动力臂l1为0.8m，阻力臂l2为0.4m，求阻力F2的大小。
【答案】40N
【解析】
【分析】
解：由杠杆的平衡条件得

代入数据得

解得

答：阻力F2的大小为40N。
9．（2019·上海·中考真题）杠杆平衡时，动力臂l1为0.6米，阻力臂l2为0.2米，若阻力F2的大小为60牛，求动力F1的大小．
【答案】20N
【解析】
由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可得，动力为
F1＝＝＝20N．
答：动力F1为20N．

一、单选题
1．（2022·上海华旭双语学校模拟预测）如图所示，使用起子向上用力打开瓶盖时，起子可视为杠杆，这时杠杆的支点是 （　　）

A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
【答案】A
【解析】
在用启子开汽水瓶盖的过程中，受施力方向向上，启子绕启子与瓶盖的前接触点A转动，所以A点为支点，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
2．（2022·上海崇明·二模）在图中，O是杠杆PQ的支点，在P点挂一重物G，在Q点分别作用不同方向的力F。其中能使杠杆在水平位置平衡且最省力的是图（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2，在阻力和阻力臂确定的情况下，要想动力最小，则动力臂需最大，则当力与杠杆垂直时，力最小，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．（2022·上海华旭双语学校模拟预测）如图所示，忽略空气阻力，由空中A处释放的小球经过B、C两位置时具有相同的

A．速度 B．动能 C．机械能 D．重力势能
【答案】C
【解析】
小球下落过程中，忽略空气阻力，机械能守恒．小球质量不变，高度减小，重力势能减小，小球没有发生弹性形变，不具有弹性势能．机械能等于动能与势能之和，机械能不变，势能减小，动能增大，小球质量不变，速度增大，故选C。
4．（2022·上海嘉定·二模）生活中蕴含着许多物理知识。以下说法正确的是（　　）
A．学校操场上国旗旗杆顶端的滑轮是动滑轮
B．汽车发动机工作时燃料燃烧产生的内能通过做功冲程转化为机械能
C．水笔的握笔处采用带花纹的塑料是为了减小摩擦力
D．面包出炉时香气四溢说明分子间有相互作用力
【答案】B
【解析】
A．国旗旗杆顶端的滑轮的作用是改变力的方向，是定滑轮，故A错误；
B．汽车发动机工作时燃料燃烧化学能转化为内能，在做功冲程中，燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能，故B正确；
C．水笔的握笔处采用带花纹的塑料，增大了接触面的粗糙程度，从而增大摩擦，防止手握笔时滑动，故C错误；
D．面包出炉时，由于面包的分子的不规则运动，扩散到空气中，所以香气四溢，故D错误。
故选B。
二、填空题
5．（2022·上海长宁·二模）用如图所示的滑轮装置匀速提升重为50牛的物体，若不计滑轮重及摩擦，则拉力F的大小为______牛；若该物体5秒内匀速升高了2米，则此过程中拉力F所做的功为______焦，功率为______瓦。

【答案】     25     100     20
【解析】
[1]不计滑轮重及摩擦，使用动滑轮能省力一半，匀速向上提升物体时，拉力为

[2]动滑轮费一倍距离，即

根据做功的计算公式可得，拉力做的功为
W=Fs=25N×4m=100J
[3]由功率的计算公式可得，功率为

6．（2022·上海静安·二模）重为15N的物块，在大小为2N的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，10s内前进了6m。此过程中，物块的运动状态______变化（选填“发生” 或“不发生”），重力做功为_______J，拉力的功率为________W。
【答案】     不发生     0     1.2
【解析】
[1]物体做匀速直线运动，速度的大小和方向都不变，故运动状态不变。
[2]物体在水平方向运动，而重力是竖直方向的，力与距离垂直，故重力不做功。
[3]拉力的功率为

7．（2022·上海徐汇·模拟预测）如图所示，A 装置是_______滑轮（选填“定”或“动”），可以看作_______杠杆（选填“省力”“等臂”或“费力”），若旗帜重为5牛，不计摩擦和空气阻力，旗帜被竖直提升3米过程中，力F所做的功为_______焦。

【答案】     定     等臂     15
【解析】
[1][2] 如图旗杆顶部的装置，滑轮的轴使用时不随物体运动，是定滑轮，是一个等臂杠杆
[3]根据做功计算公式可得，力F所做的功为

8．（2022·上海普陀·二模）跳台滑雪作为冬奥会比赛项目之一，有着“勇敢者游戏”之称。当比赛选手从离地百米高处向下俯冲时，______能减小，自跳台末端跃起飞出后，由于______人将在空中持续向前飞行数秒，飞行过程中以滑雪板为参照物，运动员是______的。
【答案】     重力势     惯性     静止
【解析】
[1]当比赛选手从离地百米高处向下俯冲时，质量不变，速度变大，所以动能增大；质量不变，高度变小，重力势能减小。
[2]自跳台末端跃起飞出后比赛选手能在空中持续向前飞行，是因为人具有惯性，跃起后仍保持原来的运动状态继续向前运动。
[3]飞行过程中以滑雪板为参照物，运动员的位置没有发生变化，所以运动员是静止的。
9．（2022·上海嘉定·二模）某物体在10牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，5秒内前进了2米，则此过程中拉力做的功为______焦，功率为______瓦。若物体的体积为1×10-3米3，将其浸没在水中，其受到的浮力大小为______牛。
【答案】     20     4     9.8
【解析】
[1]拉力所做的功为
W=Fs=10N×2m=20J
[2]拉力的功率为

[3]物体浸没在水中时
V排=V=1×10-3m3
根据阿基米德原理，物体受到的浮力为
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×1×10-3m3×9.8N/kg=9.8N
10．（2022·上海市向明初级中学模拟预测）如图所示，用20牛的拉力F匀速提起物体A，不计摩擦及滑轮重力，A的重力为______牛。若物体A在10秒内上升4米，此过程中拉力F做的功为______焦，功率为______瓦。

【答案】     40     160     16
【解析】
[1][2][3]由题意可得，承担动滑轮绳子的段数n=2，匀速提起物体A，则A受力是二力平衡，所以A的重力是

物体A上升4m，拉力F移动了8m，故拉力F做的功

功率为

11．（2022·上海虹口·二模）如图所示，用滑轮匀速提升同一重物G，可以看作省力杠杆的是_____滑轮（选填“A”或“B”）；物体上升时，它的重力势能______（选填“增大”“不变”或“减小”）。不计摩擦和滑轮重力，若力的大小为10牛，可判断力的大小为______牛。

【答案】     B     增大     20
【解析】
[1]A是定滑轮，是等臂杠杆，B是动滑轮，是省力杠杆。
[2]物体上升时，高度增加，质量不变，重力势能增大。
[3]动滑轮有两段绳子分担物重，故物体的重力为

而图A是定滑轮，只改变力的方向，不改变力的大小，故的大小为20N。
12．（2022·上海浦东新·二模）如图所示，分别使用A、B两滑轮匀速提起重力为10N的同一物体，其中_______可以看作等臂杠杆（选填“A”或“B”）；若不计摩擦和滑轮重力，所需竖直向上的拉力F2为_______N。当物体匀速上升时，它的机械能_______（选填“增大”、“不变”或“减小”）。

【答案】     A     5     增大
【解析】
[1]A是定滑轮，可以看作支点在轴心，动力臂、阻力臂分别为半径的等臂杠杆，不省力，也不省距离。
[2]B是动滑轮，本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆；不计摩擦和滑轮重力，B是动滑轮可以省一半的力，因此

[3]物体匀速上升时，速度不变，它的动能不变|；高度升高，势能增加，物体的机械能为动能与势能之和，故当物体匀速上升时，它的机械能增大。
13．（2022·上海青浦·模拟预测）在2022年北京冬奥会中，我国选手谷爱凌在比赛中获得女子自由式滑雪冠军。她在跃出跳台后，由于_______继续上升，若以跳台为参照物，她是________的（选填“运动”或“静止”），在上升过程中，其重力势能______（选填“变小”“不变”或“变大”）。
【答案】     惯性     运动     变大
【解析】
[1]她在跃出跳台后，由于惯性，保持原来的运动状态，继续上升。
[2]若以跳台为参照物，她的位置发生了改变，故她是运动的。
[3]在上升过程中，质量不变，高度增大，故重力势能变大。
14．（2022·上海民办行知二中实验学校二模）如图所示，滑轮______是定滑轮（选填“A”或“B”）；若物体所受重力均为50牛，不计滑轮重力及摩擦，当用力F2匀速提升物体时，力F2为______牛；若用力F2使物体匀速上升2米，力F2所做的功为______焦。

【答案】     A     25     100
【解析】
[1]由图可知滑轮A的轴固定不动，所以滑轮A是定滑轮。
[2]由图可知B滑轮是动滑轮，不计摩擦和滑轮重力，使用动滑轮可以省一半的力，则拉力

[3]拉力F2移动的距离为
s=2h=2×2m=4m
则拉力F2做的功为
W=F2s=25N×4m=100J
15．（2022·上海徐汇·二模）我国第一艘航空母舰“辽宁号”正常行驶的功率约为 1.5×108 瓦，在一次测试过程中，“辽宁号”以该功率在海面上5分钟内匀速直线行驶了 4500 米，此过程中“辽宁号”的行驶速度为______米/秒，牵引力所做的功为______焦，航空母舰在海水中受到的阻力为______牛。
【答案】     15     4.5×1010     1×107
【解析】
[1]由知道，此过程中“辽宁号”的行驶速度为

[2]由 知道，此过程牵引力所做的功为

[3]航空母舰在海水中匀速直线行驶，受到的阻力与牵引力是平衡力，大小相等，由知道，受到的阻力

三、计算题
16．（2022·上海市晋元高级中学附属学校西校模拟预测）如图所示，用拉力F将重为20牛的物体匀速上提，物体在5秒内上升了1米。求：

(1)这段时间内拉力所做的功；
(2)物体上升过程中拉力的功率。
【答案】(1)20J；(2)4W
【解析】
(1)由于物体匀速上升，那么根据二力平衡可知

这是一个定滑轮，物体上升了1m，那么拉力的作用点绳端会下降1m，则这段时间内拉力所做的功是

(2)根据可知，物体上升过程中拉力的功率是

答：(1)这段时间内拉力所做的功是20J；(2)物体上升过程中拉力的功率是4W。
17．（2022·上海崇明·二模）如图所示，工人用动滑轮匀速竖直向上提升货物，他在4秒内做了600焦的功，货物上升了1米，试求：
（1）工人做功的功率：
（2）工人提升货物时作用于绳端的拉力大小。

【答案】（1）150W；（2）300N
【解析】
解：（1）工人做功的功率

（2）如图所示，是动滑轮，两段绳子分担动滑轮和物重，故绳子移动的距离为

工人提升货物时作用于绳端的拉力大小

答：（1）工人做功的功率150W；
（2）工人提升货物时作用于绳端的拉力大小为300N。
18．（2022·上海静安·二模）杠杆的动力臂l1为2 m，阻力臂l2为0. 2 m，若阻力F2为300 N，求杠杆平衡时的动力F1．
【答案】30 N
【解析】
杠杆平衡时

19．（2022·上海徐汇·模拟预测）杠杆平衡时，动力臂 l1为 0.8 m，阻力 F2的大小为 40 N，阻力臂 l2为 0.2 m，求动力 F1的大小。
【答案】10N
【解析】
解：杠杆平衡时，根据杠杆的平衡条件

可得

答：动力 F1的大小10N。
20．（2022·上海松江·二模）用图所示的滑轮，将重为10牛的物体A在5秒内匀速向上提升2米。不计绳子和滑轮间的摩擦，求：
（1）拉力F所做的功W。
（2）拉力F的功率P。

【答案】（1）20焦；（2）4瓦
【解析】
解：（1）不计绳子和滑轮间的摩擦，根据定滑轮的工作特点可知，拉力
F＝G＝10N
绳端移动的距离
s＝h＝2m
拉力做功为
W＝Fs＝10N×2m＝20J
（2）拉力F的功率为

答：（1）拉力F所做的功W是20J；
（2）拉力F的功率P是4W。
21．（2022·上海嘉定·二模）杠杆平衡时，动力F1的大小为10牛，动力臂l1为0.2米，阻力臂l2为0.1米，求阻力F2的大小．
【答案】20N
【解析】
根据杠杆平衡条件得：
，
解得：
22．（2022·上海青浦·模拟预测）物体在20牛的水平拉力作用下沿拉力方向做直线运动，其s-t图像如图所示。
（1）求该物体的速度大小v；
（2）若物体运动4秒，求拉力对物体所做的功W及功率P的大小。

【答案】（1）1m/s；（2）80J，20W
【解析】
解：（1）由图可得物体的速度大小

（2）由图可知，运动4秒，经过的路程s=4m，拉力对物体所做的功

拉力的功率为

答：（1）物体的速度大小为1m/s；
（2）拉力对物体所做的功为80J，功率为20W。
23．（2022·上海金山·二模）木块在大小为20牛的水平拉力作用下，10秒内沿水平地面前进5米，求此过程中拉力做的功W及功率P。
【答案】100J，10W
【解析】
解：此过程中拉力做的功

功率为

答：此过程中拉力做的功W为100J，功率P为10W。
24．（2022·上海杨浦·二模）某物体在10牛的水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，5秒内前进了6米．求此过程中拉力做的功W和功率P．
【答案】60J；12W．
【解析】
拉力做的功：W=Fs=10N×6m=60J；
拉力的功率：．
答：此过程中拉力做的功是60J，功率是12W．
25．（2022·上海宝山·二模）如图所示，物体A受到的重力为20牛，不计滑轮重和摩擦。若物体A在2秒内匀速上升0.5米，求拉力F所做的功及功率大小。

【答案】10J，5W
【解析】
解：动滑轮匀速提升重物（省一半力，费一倍距离），拉力F所做的功为


拉力F的功率大小为


答：拉力F所做的功为10J，功率大小为5W。
26．（2022·上海青浦·二模）物体在100牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，10秒内前进了5米。求此过程中拉力做的功W和功率P。
【答案】500J，50W
【解析】
拉力做的功
W=Fs = 100N×5m= 500J
拉力做的功功率

答：拉力做功500J，拉力做功的功率是50W。
四、实验题
27．（2022·上海浦东新·二模）小新和小佳同学在做“探究杠杆平衡条件”实验：

（1）实验前，他们把杠杆中心支在支架上，杠杆在图（a）中所示位置静止时______处于平衡状态（选填“是”或“不是”）；小新将右端的平衡螺母向右调，小佳认为也可以将左端的平衡螺母向______调（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡；
（2）实验中，他们多次在杠杆两端加挂钩码，并调节钩码位置，使杠杆保持水平平衡，记录多组数据，这样做的目的是______；
（3）如图（b）所示，杠杆始终保持在水平位置平衡，小新将弹簧测力计从位置②移动到位置①时，测力计的示数将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】     是     右     寻找普遍规律     变小
【解析】
（1）[1][2]只要杠杆处于静止状态或者匀速转动，即为杠杆平衡，如图（a）杠杆左边下沉，说明左边重，故需要将平衡螺母向右调。
（2）[3]多次实验得到多组数据，目的是从多组数据中寻找普遍规律，避免偶然性。
（3）[4]小新将弹簧测力计从位置②移动到位置①时，力臂越变越大，根据可知，不变，变大，那么弹簧测力计的示数变小。
28．（2022·上海闵行·二模）冬奥会滑雪比赛时，运动员从斜坡下滑到水平面时，前方有一挡板阻挡。小王想若没有挡板，体重大的运动员可能滑行得更远。于是他研究物块从斜面静止释放后在水平面上滑行的最大距离与物块质量的关系。他将表面粗糙程度相同、质量不同的铜块放在同一斜面的同一高度由静止释放，测出铜块在水平面上滑行的最大距离s，实验现象如图（a）、（b）、（c）所示，且s1=s2=s3

（1）分析比较图（a）、（b）和（c）中的现象，可得到的初步结论是：___________；
（2）他按图（d）继续实验，由（c）和（d）可知，他研究的是物块在水平面上滑行的最大距离与___________的关系，通过观察比较___________的大小关系，可归纳得出初步结论。
【答案】     物块从斜面静止释放后在水平面上滑行的最大距离与物块质量无关     倾斜程度     铜块在水平面上滑行的最大距离
【解析】
（1）[1]分析比较图（a）、（b）和（c），斜面倾斜程度相同，同一高度，静止滑下，质量不同，而物块在水平面上滑行的最大距离相同，说明物块从斜面静止释放后在水平面上滑行的最大距离与物块质量无关。
（2）[2][3]从图可知，质量相同，高度相同，从不同的斜面静止滑下，斜面的倾斜角度不同，铜块在水平面上滑行的最大距离不同，故研究的是物块在水平面上滑行的最大距离与倾斜程度的关系；实验中，斜面的倾斜角度越大，铜块的滑行的最大距离越大，故可以通过观察铜块在水平面上滑行的最大距离得出结论。
29．（2022·上海民办行知二中实验学校二模）在“探究平面镜成像的特点”实验中，用玻璃板作为平面镜目的是______，若在玻璃板后面挡一张黑纸，透过玻璃板______（选填“能”、“不能”）看到玻璃板后蜡烛A的像，则说明平面镜成的是______像。在“探究杠杆平衡的条件”实验中，本实验需始终使杠杆在______位置保持平衡，目的是 _____；如图，若测力计示数为2牛，将一个重为1牛的钩码挂在杠杆的______刻度处时（选填“A”、“B”、“C”或“D”），杠杆能保持平衡，该实验______多次测量（选填“需要”、“不需要”）。

【答案】     既能成像又有确定虚像的位置     能     虚     水平     消除杠杆重力对杠杆平衡的影响，便于在杠杆上读出力臂的大小     D     需要
【解析】
[1]玻璃板有透光性，在“探究平面镜成像的特点”实验中，用玻璃板作为平面镜既能成像又有确定虚像的位置。
[2][3]平面镜成像的原理是光的反射，若在玻璃板后面挡一张黑纸，通过玻璃板仍能看到玻璃板后蜡烛A的像，因不能在光屏呈现蜡烛的像，只能在玻璃板前面看到蜡烛A的像，说明平面镜所成的是虚像。
[4][5]在“探究杠杆平衡的条件”实验中，本实验需始终使杠杆在水平位置保持平衡，可消除杠杆重力对杠杆平衡的影响；根据力臂的定义，当动力、阻力沿竖直方向时，支点与力的作用点的距离即为力臂大小，故目的是消除杠杆重力对杠杆平衡的影响，便于在杠杆上读出力臂的大小。
[6]弹簧测力计沿竖直向作用在杠杆上，使杠杆逆时针转动，根据阻力阻碍杠杆的转动，故钩码要挂在杠杆的右端。根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，假设杠杆的每一个小格代表l ，所以有
2N×2l =1N×l2
所以
l2=4l
故钩码要挂在D点。
[7]为避免实验的偶然性，得出普遍性的规律，该实验需要多次测量。