湖南省怀化市2021-2023三年中考物理真题分类汇编-04做功与机械能、简单机械及机械效率

湖南省怀化市2021-2023三年中考物理真题分类汇编-04做功与机械能、简单机械及机械效率

一、单选题

1．（2021·湖南怀化·统考中考真题）田径运动会上，运动员投出的铅球在下落过程中，下列说法正确的是（    ）

A．动能增加 B．重力势能增加

C．动能转化为重力势能 D．机械能增加

2．（2021·湖南怀化·统考中考真题）下列情境中的杠杆属于费力杠杆的是（    ）

A．羊角锤拔钉子 B．起子开瓶盖

C．镊子夹物 D．钳子剪导线

二、多选题

3．（2022·湖南怀化·统考中考真题）用如图所示的滑轮组匀速提升重100N的物体，所用拉力为40N，在10s内物体上升1m，不计绳重与摩擦，下列分析正确的是（　　）

A．动滑轮重为10N

B．拉力做功的功率是12W

C．滑轮组的机械效率为83.3%

D．若增大重物的重力，滑轮组的机械效率将变大

三、填空题

4．（2023·湖南怀化·统考中考真题）如图人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星从近地点向远地点运动时，它的重力势能______（选填“减小”或“增大”），卫星在______（选填“远”或“近”）地点时重力势能最大。

5．（2022·湖南怀化·统考中考真题）2022年北京冬奥会上，中国小将谷爱凌勇夺两金一银，成为了历史上第一位能拿到三个自由式滑雪项目奖牌的运动员，如图是她在空中加速下落的精彩画面，在此过程中重力势能___________（选填“增大”或“减小”），重力势能转化为___________（不计空气阻力）。

6．（2022·湖南怀化·统考中考真题）如图所示，水平地面上有一重为20N的物块，在水平拉力F=5N作用下向右运动了10m，在这个过程中拉力F对物体做的功为___________J，重力做的功为___________J。

7．（2022·湖南怀化·统考中考真题）体积相同的实心物块甲和乙，它们分别挂在一根轻质不等臂杠杆AOB的左右两端，保持水平位置平衡，已知甲和乙的密度之比为1∶2，则AO∶OB=___________，若将甲、乙如图所示同时浸没在水中，则杠杆___________端将下降。（选填“A”或“B”）

8．（2023·湖南怀化·统考中考真题）生活中常用到各种各样杠杆。有借助撬棒来撬动石头（如图甲），撬棒属于______杠杆；有称量物体质量的天平（如图乙），天平属于______杠杆。（选填“省力”、“费力”或“等臂”）

四、实验题

9．（2023·湖南怀化·统考中考真题）提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，实验测得的数据如表所示。

（1）实验中应尽量竖直向上______（选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计；

（2）计算出第3组实验的有用功______J，机械效率是______（结果精确到0.1%）；

（3）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率______（选填“越高”或“越低”或“不变”）；分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度______（选填“有关”或“无关”）。

五、计算题

10．（2023·湖南怀化·统考中考真题）“秋收冬藏”是自古以来劳动人民智慧的结晶。又到一年收获粮食的季节，刚初中毕业的小明帮爸爸设计了一个提玉米上楼的装置，如图。已知每袋玉米质量为50kg，一楼和二楼之间的高度为3.2m，使用功率恒定的电动机将一袋玉米从一楼匀速提升到二楼需要8s，小明家使用的绳子最大承受拉力为800N，要把20袋玉米提到二楼。（）

（1）该装置提升一袋玉米上升时的速度为多大?

（2）求20袋玉米的总重力?

（3）该装置把20袋玉米全部提上楼，总共对玉米做多少功?

（4）如果该电动机的机械效率为80%，要把20袋玉米提上楼，电动机的电功率为多少?

11．（2022·湖南怀化·统考中考真题）2022年北京冬奥会示范运营1000多辆氢燃料电池车（如图所示），该车排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为5×103kg。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，在0.5h内行驶了28km的路程，消耗的氢能源为0.4kg（不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响）。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知q氢=1.4×108J，g取10N/kg）

（1）行驶的平均速度为多少km/h；

（2）牵引力做的功；

（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。

12．（2021·湖南怀化·统考中考真题）某工人用如图所示的滑轮组匀速打捞水中的工件。已知工件的体积为30dm3，密度为。每个滑轮的重力为20N，不计绳与滑轮间的摩擦、绳重及水的阻力。（，）求：

（1）工件浸没在水中时所受的浮力；

（2）工件受到的重力；

（3）工件在水中上升6m的过程中（工件始终浸没在水中），工人做了多少功。

参考答案：

1．A

【详解】A．运动员投出的铅球在下落过程中，高度降低，速度变大，故动能变大，故A正确；

B．高度降低，故重力势能减小，故B 错误；

C．重力势能减小，动能增大，故是重力势能转化为动能，故C错误；

D．由于有阻力做功，故机械能减小，故D错误。

故选A。

2．C

【详解】A．羊角锤拔钉子，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故A 不符合题意；

B．起子开瓶盖，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故B 不符合题意；

C．镊子夹物，是阻力臂大于动力臂，故是费力杠杆，故C符合题意；

D．钳子剪导线，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故D不符合题意。

故选C。

3．BCD

【详解】A．不计绳重与摩擦，由图可知，绳子承担重物的段数n为3，根据，所以动滑轮重力为

动滑轮重为20N，故A错误；

B．拉力做功的功率为

拉力做功的功率是12W，故B正确；

C．滑轮组的机械效率为

滑轮组的机械效率为83.3%，故C正确；

D．增大重物的重力，该滑轮组提升时的额外功不变，有用功增加，则有用功在总攻中所占比例增加，机械效率增大，故D正确。

故选BCD。

4．     增大     远

【详解】[1][2] 如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，近地点距离地面较近则高度较小，远地点距离地面较远则高度较大。当卫星从近地点向远地点运动时，卫星的质量不变，高度逐渐增大，则重力势能增大；卫星在越高的位置重力势能越大，故卫星在远地点时重力势能最大。

5．     减小     动能

【详解】[1][2]如图谷爱凌在空中加速下落时，他的质量不变，高度越来越低，速度越来越大，重力势能减小，动能增大；若不计空气阻力，减少的重力势能全部转化为动能。

6．     50     0

【详解】[1]物块受到的水平拉力F=5N，在拉力的作用下移动的距离为10m，所以拉力做的功为

W=Fs=5N×10m=50J

[2]重力的方向是竖直向下的，而的物块在水平方向上向右运动了10m，物块没有在重力的方向上移动距离，所以此过程中重力对物块不做功，即做功为0。

7．     2∶1     B

【详解】[1] 已知甲和乙的密度之比为1∶2，体积相同，则甲和乙的重力之比为

根据杠杆的平衡条件

所以

则AO∶OB=2∶1。

[2]若将甲、乙如图所示同时浸没在水中，则由于体积相同且都浸没，则两物体受到的浮力相等

此时作用在杠杆两端的力分别为

再根据，则此时

因为AO∶OB=2∶1，则可得

故同时浸没在水中后，则杠杆B端下降。

8．     省力     等臂

【详解】[1]如图甲所示，O点是杠杆支点，撬棒下端给石头施加的垂直于撬棒的力是阻力，支点到撬棒下端点的距离是阻力臂；手给撬棒一个垂直于撬棒向下的力是动力，上端用手施力的位置到支点的距离是动力臂，如图可知，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力是省力杠杆。

[2]天平的支点在横梁中间，两边托盘到支点的距离相等，即是两个力臂相等，当天平平衡时，两边托盘受力相等，故天平是等臂杠杆。

9．     匀速     0.4     74.1%     越高     无关

【详解】（1）[1]实验中应沿竖直方向向上匀速拉动弹簧测力计，使测力计示数比较稳定，便于读数。

（2）[2][3]由表格中数据可知，第3组实验的有用功为

W有=Gh=4N×0.1m=0.4J

总功为

W总=Fs=1.8N×0.3m=0.54J

机械效率是

（3）[4]分析比较第1、2、3次实验数据可知，使用同一个滑轮组提升物体，被提升的物体越重，有用功在总功中所占的比例越大，滑轮组的机械效率就越高。

[5]分析比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，在物重相同时，物体上升的高度不同，机械效率相同，说明机械效率与物体上升的高度无关。

10．（1）；（2）；（3）；（4）

【详解】解：（1）如图，该装置是一个定滑轮，定滑轮只能改变力的方向不能省力，则提升一袋玉米上升时的速度为

（2）已知每袋玉米质量为50kg，则每袋玉米重力为

则20袋玉米的总重力为

（3）装置把20袋玉米全部提上楼，总共对玉米做功为

（4）如果该电动机的机械效率为80%，则电动机消耗电能为

因为小明家使用的绳子最大承受拉力为800N，所以每次只能提一袋玉米上楼。电动机将一袋玉米从一楼匀速提升到二楼需要8s，则提升20袋需要时间为

则电动机的电功率为

答：（1）该装置提升一袋玉米上升时的速度为；

（2）20袋玉米的总重力为；

（3）该装置把20袋玉米全部提上楼，总共对玉米做功为；

（4）如果该电动机的机械效率为80%，把20袋玉米提上楼，电动机的电功率为。

11．（1）56km/h；（2）2.8×107J；（3）50%

【详解】解：（1）氢燃料电池车0.5h内行驶了28km的路程，根据可得，车行驶的平均速度为

（2）氢燃料电池车总质量为5×103kg，受到的重力为

G=mg=5×103kg×10N/kg=5×104N

车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍，汽车做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，所以车受到的牵引力为

F=f=0.02G=0.02×5×104N=103N

牵引力做的功为

W=Fs=103N×28×103m=2.8×107J

（3）消耗0.4kg的氢能源，放出的热量为

Q放=qm=0.4kg×1.4×108J=5.6×107J

氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率为

12．（1）300N；（2）900N；（3）3720J

【详解】解：（1）工件的体积为30dm3，工件浸没在水中时所受的浮力为

（2）工件受到的重力

（3）每个滑轮的重力为20N，绳子拉力与重力、浮力和滑轮重关系

绳子拉力为

工件在水中上升6m的过程中，绳子移动距离为

工人做功

答：（1）工件浸没在水中时所受的浮力是300N；

（2）工件受到的重力是900N；

（3）工件在水中上升6m的过程中（工件始终浸没在水中），工人做功3720J。