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初中物理中考复习 专题八 简单机械 功和功率—2021届中考物理（通用）习题课件
展开这是一份初中物理中考复习 专题八 简单机械 功和功率—2021届中考物理（通用）习题课件，共60页。
A组 2020年全国中考题组
1.(2020黑龙江齐齐哈尔,4,2分)杠杆是一种常见的简单机械,在日常生活中有着广泛的应用。下列杠杆 在正常使用时能够省力的是 ( )
答案 D 船桨属于费力杠杆,故A错误;托盘天平属于等臂杠杆,故B错误;筷子属于费力杠杆,故C错误; 撬棍属于省力杠杆,故D正确。
2.(2020河南,8,2分)在如图所示的工具中,使用时属于费力杠杆的是 ( )
答案 B A项图中是瓶盖起子,使用过程中支点在瓶盖边缘,动力臂比阻力臂长,所以是省力杠杆。B项 图中是食品夹,使用时支点在夹子两臂连接处,手握的位置在夹子两臂中间附近,被夹物体在远处末端,所 以动力臂比阻力臂短,是费力杠杆。C项图中是起钉锤,使用时支点是锤子与地面的接触点,手握锤柄末 端,动力臂比阻力臂长,是省力杠杆。D项图中是核桃夹,使用时支点在夹子两臂连接处,动力臂比阻力臂 长,是省力杠杆。所以选B。
3.(2020江苏南京,18,4分)如图是过去农村用的舂米工具的结构示意图。O为固定转轴,A处连接着石球, 脚踏杆的B处可使石球升高,抬起脚,石球会落下去击打稻谷。石球重50 N,不计摩擦和杆重。 (1)脚沿与杆垂直方向至少用力F1,才能将石球抬起。F1的力臂为 m,此时舂米工具是一个 (选填“省力”或“费力”)杠杆。(2)脚竖直向下至少用力F2为 N,才能将石球抬起。F2和F1的大小关系为F2 F1。
答案 (1)1 省力 (2)20 >
解析 (1)由图1可知,脚沿与杆垂直方向至少用力F1才能将石球抬起,则F1的力臂l1=AB-OA=1.4 m-0.4 m= 1 m;此杠杆的阻力等于石球的重力G,对应的阻力臂l2小于动力臂l1,所以此时舂米工具是一个省力杠 杆。 图1(2)脚竖直向下用力时,在图2中分别作出竖直向下的力F2及力臂l1'、石球重力G及力臂l2,△OBC∽△
OAD, = ,由杠杆平衡条件得F2l1'=Gl2,F2= =G× =50 N× =20 N;两次石球抬起过程中,G和l2不变,F2的力臂l1'小于F1的力臂l1,所以F2>F1。 图2
4.(2020山东青岛,19,4分)研究定滑轮的特点(1)在研究使用定滑轮是否省力时,用如图甲所示装置匀速提升重物,需要测量的物理量是 和 。(2)如图乙所示,分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物,则三个力的大小关系是 。(3)旗杆顶部有一个定滑轮,给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮 的特点。
答案 (1)物体重力 绳子自由端拉力 (2)F1=F2=F3 (3)改变力的方向
解析 (1)在研究使用定滑轮是否省力时,用如图甲所示装置匀速提升重物,需要测量物体的重力和绳子 自由端的拉力。(2)定滑轮实质是等臂杠杆,用其匀速提升同一重物,则三个力的大小关系是F1=F2=F3。 (3)定滑轮的特点是不省力,但能改变力的方向,利用定滑轮升旗时,可以改变力的方向。
5.(2020辽宁营口,24,3分)如图甲所示是一种红酒开瓶器,图乙是其简化的示意图,O是支点,F2是瓶塞作用 在B点的阻力。请在图乙中画出阻力臂l2,并画出作用在A点的最小动力F1及动力臂l1。
答案 如图所示 评分标准:动力F1、动力臂l1和阻力臂l2各1分。(注意:没有区分动力F1、阻力F2的大小扣1分;力臂的其他 正确画法也给分)
解析 过支点O作阻力F2作用线的垂线,垂线段即阻力臂l2;根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知,阻力和阻力 臂不变,动力最小时,要求动力臂最长,故连接OA为最长的动力臂,为保持杠杆平衡,过A点向上作OA的垂 线,线段末端标上箭头及F1,即最小的动力示意图,如答案图所示。
1.(2020北京,8,2分)如图所示的情境中,人对物体做功的是 ( )
考点二 功、功率、机械效率
答案 B 做功包含两个必要因素:一个是作用在物体上的力,另一个是物体在这个力的方向上移动的 距离。A、C、D选项所描述的情境,都是物体在力的方向上没有移动距离,所以人对物体不做功,B正 确。
2.(2020山东青岛,14,3分)(多选)某建筑工地上,一台起重机10 s内将重1.5×104 N的物体匀速提升3 m。起 重机吊臂上的滑轮组如图所示,滑轮组的机械效率为75%。下列分析正确的是 ( )
A.拉力F的大小为7.5×103 NB.有用功的大小为4.5×104 JC.额外功的大小为1.5×104 JD.拉力F的功率为6.0×103 W
3.(2020山西,18,3分)如图所示,快递小哥为了把较重的货物装入运输车,用同样的器材设计了甲、乙两种 方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度,忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是 ( )A.甲方式可以省力B.乙方式不能改变力的方向C.甲、乙两种方式做的有用功相等D.甲、乙两种方式的机械效率相等
答案 C 题图中提升货物的滑轮组类型不同,甲方式中使用的都是定滑轮,乙方式中使用了一个定滑 轮和一个动滑轮,定滑轮不省力,故A项错。乙方式中通过上方的定滑轮改变了力的方向,B项错。有用 功是对货物做的功,两种方式中相同的货物被提升了相同的高度,所以有用功(W有=Gh)相同,故C项正 确。忽略绳重和摩擦,甲方式中没有额外功,机械效率是100%,乙方式中额外功是克服动滑轮的重力做 的功,所以乙方式机械效率比甲方式小,故D项错。
4.(2020广东,14,3分)如图所示,人向下拉绳提升重物。已知物体重400 N,动滑轮重60 N,不计绳重及摩擦, 将重物匀速提升0.5 m,人需用的拉力为 N,绳子自由端移动的距离为 m,人所做的有用 功为 J。
答案 230 1 200
5.(2020安徽,6,2分)如图所示,工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600 N的物体从斜面底部匀速推到 顶端(不考虑物体的大小)。已知斜面长L=3 m,高h=1.5 m。若该过程中斜面的效率为60%,则力F所做的 功为 J。
答案 1.5×103
B组 2016—2019年全国中考题组
1.(2019河南,11,2分)图1中开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重。图2能正确表示它工作示意图 的是( ) 图1图2
答案 B 使用开瓶器开启瓶盖时,用力向上抬起开瓶器,开瓶器绕顶端与瓶盖的接触点转动,所以开瓶 器顶端与瓶盖的接触点是支点,末端受到的向上的力是动力,瓶盖边缘对开瓶器向下的力是阻力,B图所 示的杠杆能表示开瓶器工作示意图。
解题思路 根据开瓶器的工作过程分析其支点位置,然后再根据开瓶器的使用目的和受力情况来判断 动力与阻力方向。
2.(2018新疆乌鲁木齐,6,3分)如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,G1=60 N,G2=38 N,甲乙 两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为 ( ) A.3 N B.6 NC.11 N D.22 N
3.(2019四川成都,A18,4分)如图,是三种类型剪刀的示意图,请你为铁匠师傅选择一把剪铁皮的剪刀,你会 选择 (选填“A”、“B”或“C”)剪刀,这样选择是为了省 。
解析 因为铁皮较硬,所以剪铁皮时要用省力杠杆,C剪刀的动力臂大于阻力臂,所以是省力杠杆,故选C 剪刀。
4.(2018天津,18,4分)利用图甲中的撬棒撬石块时,撬棒相当于 (选填“省力”或“费力”)杠杆; 利用图乙中的滑轮组匀速提升900 N的重物时,若忽略滑轮自重、绳重及摩擦,人对绳的最小拉力为 N。 图甲 图乙
5.(2016江苏南京,23,4分)用如图所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向 移 动(选填“左”或“右”)。(2)如图乙所示,在刻度线“2”处挂2个钩码,在刻度线“4”处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠 杆在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数为F1。将弹簧测力计斜向左拉,杠杆在水平位置平衡时,其示数
F2 F1(选填“>”、“=”或“<”,下同);再将弹簧测力计斜向右拉,杠杆在水平位置平衡时,其 示数F3 F1。(3)得到实验结论后,利用图乙所示的装置,只借助杠杆上的刻度线,右侧只使用弹簧测力计,左侧只悬挂 重物。若弹簧测力计的量程是0~2.5 N,当杠杆在水平位置平衡时,通过计算可知,悬挂的重物最重可达 N。
答案 (1)右 (2)> > (3)12.5
解析 (1)探究杠杆的平衡条件时,要先使杠杆在水平位置平衡,调节方法:哪边高,平衡螺母向哪边调。(2)竖直向下拉弹簧测力计时,拉力的力臂为4(格),若弹簧测力计向左倾斜拉,则拉力的力臂会变小,故F2> F1;若弹簧测力计向右倾斜拉,则拉力的力臂也会变小,故F3>F1。(3)若要悬挂的重物最重,则应把重物挂在左侧刻度线“1”处,使阻力臂最小,将弹簧测力计挂在右侧刻 度线“5”处,使动力臂最大,根据杠杆的平衡条件F1·l1=F2·l2可得2.5 N×5=G×1,所以G=12.5 N。
评析 本题考查杠杆平衡条件的探究实验,要明白实验前杠杆应怎样调节水平平衡;还考查了对力臂的 理解和认识,在竖直向下拉时,力臂可以在杠杆上直接读出,当拉力方向改变时,力臂就不再是支点到力的 作用点的距离了。
1.(2019天津,6,3分)小华把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里,他提鸡蛋的力做功最接近 ( )A.9 J B.30 J C.90 J D.300 J
答案 C 两个鸡蛋所受的重力约为1 N,30个鸡蛋所受的重力约为15 N,从一楼走到三楼其实是升高了 两层楼的高度,一层楼高约3 m,所以上升的高度约为6 m,由W=Gh得人提鸡蛋的力做功约为90 J,故选项C 正确。
2.(2016宁夏,27,3分)如图所示,同一滑轮采用甲、乙两种连接方式匀速提升重为100 N的物体,已知滑轮 重20 N(绳重及滑轮和轴处的摩擦忽略不计)。则 ( ) A.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲<η乙B.手的拉力:F甲=F乙;机械效率:η甲=η乙C.手的拉力:F甲>F乙;机械效率:η甲>η乙D.手的拉力:F甲
3.(2018河北,25,3分)一台起重机在10 s内将重为3 600 N的货物匀速提高了4 m,起重机做的有用功是 J。若起重机做的额外功是9 600 J, 则机械效率是 ,起重机的总功率是 W。
答案 14 400 60% 2 400
4.(2019陕西,33,8分)图示为某种型号的剪叉式高空作业平台。这台机器利用起升电机升降作业平台,方 便工人高空作业。该机器的部分数据如表所示。
(1)这台机器空载且静止时,对水平地面的压强是多大?(g取10 N/kg)(2)起升电机以额定功率工作时,将总重为1 000 N的人和作业工具以0.2 m/s的速度举高8 m。该机器做 的有用功是多少?机械效率是多少?(3)此类机器机械效率一般较低的主要原因是: 。
答案 (1)4×105 Pa (2)8×103 J 5% (3)机器所做额外功较多(或自重较大)(答案合理即可得分)
1.(2020贵州贵阳,9,3分)撬棒是人们在劳动中应用杠杆原理的工具。如图所示是工人利用撬棒撬动大石 头的情景,撬棒上O点为杠杆的支点。下列分析正确的是 ( ) A.此时撬棒为等臂杠杆B.应用此撬棒的主要目的是省力C.力F的作用点靠近O点会更省力D.应用此撬棒的主要目的是省距离
答案 B 由图可以看出,撬棒的动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,应用此撬棒的主要目的是省力, 故A、D错误,B正确;工人利用撬棒撬动大石头时,阻力和阻力臂一定,若力F的作用点靠近O点,则动力臂 减小,由杠杆平衡条件可知,动力变大,C错误。故正确选项为B。
2.(2019北京,5,2分)如图所示的用具中,在使用时属于费力杠杆的是 ( )
答案 A 筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,A正确;瓶盖起子、撬棒、核桃夹在使用时, 动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,B、C、D错误。
3.(2019广西北部湾经济区,15,2分)如图所示,杠杆在拉力F的作用下水平平衡。现将弹簧测力计绕c点从 a位置转动到b位置的过程中,杠杆始终保持水平平衡,则拉力F的变化情况是 ( )A.一直变大B.一直变小C.一直不变D.先变大后变小
答案 A 保持杠杆水平平衡,将弹簧测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中,动力臂l1会一直减小, 阻力F2=G和阻力臂l2不变,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,可知动力F1即拉力F一直变大,故选A。
易错警示 要充分理解力臂是指支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离,另外将弹簧 测力计绕c点从a位置转动到b位置的过程中,动力臂是在变小的,在a位置,动力臂最大。
4.(2018陕西,6,2分)如图所示的不锈钢空调架,安装时横杆OB伸出墙外由斜杆AC支撑,其中O、A两点固 定在墙上,C端固定在横杆OB上。通常将空调室外机置于该支架上时不紧靠墙体。下列相关说法正确 的是 ( )
A.空调架对墙没有力的作用B.若以O为支点,OB一定是一个省力杠杆C.若室外机向外移动,AC对OB的支撑力变大D.室外机不能紧靠墙体主要是为了防止漏电
答案 C 为了不让空调架倾倒,墙给空调架一个支持力,根据力的作用是相互的,空调架对墙有力的作 用,故A错误;若以O为支点,沿AC方向的力是动力,空调对支架的压力是阻力,阻力臂和动力臂大小不能 比较,OB可能是省力杠杆,也可能是费力杠杆,故B错误;室外机向外移动,阻力臂变大,阻力不变,动力臂不 变,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,即AC对OB的支撑力变大,故C正确;空调室外机离墙太近,会影响 空调的通风散热,故D错误。
5.(2017天津,13,3分)(多选)如图所示,某人用扁担担起两筐质量分别为m1、m2的货物,当他的肩处于O点时,扁担水平平衡,已知l1>l2,扁担和筐的重力不计。若将两筐的悬挂点向O点移近相同的距离Δl,则 ( ) A.扁担左端向下倾斜B.扁担右端向下倾斜C.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物,其质量为(m2-m1)
D.要使扁担恢复水平平衡需再往某侧筐中加入货物,其质量为(m2-m1)
答案 AC 扁担可以看成杠杆,O点为支点,原来平衡,则m1gl1=m2gl2∵l1>l2,∴m1g
7.(2018云南昆明,13,2分)如图所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,A点处挂一个重为20 N的物体,B点 处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,且OB∶AB=2∶1。则F= N,它是 杠 杆。
8.(2019浙江杭州,33,6分)如图甲,有一轻质杆,左右各挂由同种金属制成、质量分别为m1和m2(m1>m2)的实 心物块后恰好水平平衡。(1)求左右悬挂点到支点O的距离L1与L2之比。(2)将两物分别浸没于水中(如图乙),杆将会 (选填“左端下降”“右端下降”或“仍然平衡”), 试通过推导说明。
答案 (1)m2∶m1 (2)仍然平衡 推导过程见解析
9.(2019山西,44,3分)汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站 加强监管。如图所示,一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单 独开上电子地磅秤,其读数为8 t;前轮驶离电子地磅秤,再让后轮单独开上电子地磅秤,其读数为9 t。国 家规定两轴货车限载车货总重18 t,请你通过计算分析该货车是否超载。
解析 货车前轮开上地磅秤时,以后轮为支点,如图甲所示 甲根据杠杆的平衡条件得F前l=G车l1 (1分)货车后轮开上地磅秤时,以前轮为支点,如图乙所示 乙根据杠杆的平衡条件得F后l=G车l1' (1分)
由分析可知l1+l1'=l联立上式,得G车=F前+F后依题意G车=G前+G后则m车=m前+m后=8 t+9 t=17 t<18 t(1分)所以货车没有超载。
10.(2020山东青岛,24,3分)小明在践行青岛市中小学生全面发展“十个一”活动中,进行了一次远行研 学。他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆,O为支点,B为重心,A为 拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F,旅行箱静止。请完成下列问题:(1)画出拉力F的力臂L。(2)要使作用在A点的拉力减小,保持其他条件不变,下列做法可行的是 (选填所有符合要求的选 项序号)。 ①缩短拉杆的长度②使拉力方向顺时针改变30°
③使拉力方向逆时针改变60°④将箱内较重的物品靠近O点摆放,重心由B变至B'
答案 (1)如图所示 (2)③④
解析 (1)如图所示,过O点作动力F所在直线的垂线,OB即为动力臂L。(2)①缩短拉杆的长度,②使拉力 方向顺时针改变30°,都会使动力臂L变短,由杠杆的平衡条件可知,①②中的做法都会使F变大;③使拉力 方向逆时针改变60°,动力臂L变长,则F变小;④将箱内较重的物品靠近O点摆放,重心由B 变至B',阻力臂 变短,阻力和动力臂L不变,由杠杆平衡条件可知,F变小。故选③④。
1.(2020重庆A,7,3分)滑轮是提升重物时经常用到的一种机械,工人师傅用500 N的拉力F,利用图所示的 滑轮将重800 N的重物在30 s内匀速提高了6 m。下列判断正确的是 ( ) A.绳端移动的速度为0.2 m/sB.该滑轮的机械效率为62.5%C.工人师傅拉绳子的功率为200 WD.提升重物所做的有用功为3 000 J
2.(2020江西,18,4分)(多选)如图所示,将重6 N的物体匀速拉高20 cm,在此过程中,不计滑轮装置自重、绳 重和摩擦,以下说法正确的是 ( ) A.绳子自由端被拉下1.2 mB.绳子对地面的拉力为1 NC.对物体所做的功为1.2 JD.横梁受到的拉力为9 N
3.(2019福建,12,2分)工人用如图所示的机械将物体匀速提升到某一高度,若物体的重力与滑轮的重力之 比G物∶G滑轮=9∶1,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为 ( )
A.10% B.45%C.80% D.90%
4.(2019湖南衡阳,8,2分)如图所示,用滑轮组提升重900 N的物体,使它在10 s内匀速上升1 m,已知所用的 拉力F为400 N。则在提升重物的过程中(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是 ( )
A.拉力做功的功率为90 WB.拉力在这10 s内做的功为400 JC.动滑轮的重力为300 ND.若用该滑轮组匀速提升更重的物体时,则绳子拉力会变大,但机械效率不变
解题关键 本题考查滑轮组中拉力所做的功、功率以及滑轮组的机械效率,关键在于判断滑轮组中承 担物重的绳子的股数。
5.(2016新疆乌鲁木齐,8,3分)如图所示,利用动滑轮提升一个重为G的物块,不计绳重和摩擦,其机械效率 为60%。要使此动滑轮的机械效率达到90%,则需要提升重力为G的物块的个数为 ( )
A.3个 B.4个C.5个 D.6个
6.(2018河南,13,2分)(多选)如图所示,水平木板上有甲、乙两个木块,甲的质量大于乙的质量。两木块下 表面的粗糙程度相同。甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下,以相同速度匀速直线运动了相同时间, 下列说法中正确的是 ( ) A.F1大于F2 B.F1比F2做功多C.F2比F1的功率大 D.甲的重力做功较多
答案 AB 滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关,题中条件为粗糙程度相同,所以只有压力影响滑 动摩擦力。甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力,甲所受的摩擦力大于乙,因为都是匀速运动,所以拉力 与摩擦力大小相同,所以A正确。因为速度相等,时间相同,所以运动距离相同,因为W=Fs,F1大于F2,则F1 做的功多,所以B正确。根据P=W/t,时间相同时,F1做功多,故F1的功率大于F2的功率,C错误。重力与运动 方向垂直,重力不做功,D错误。
审题技巧 题中给出的条件较多,对于选择题的四个选项应当逐项分析进行判断。
解题关键 本题重点考查影响滑动摩擦力大小的因素和功与功率的计算。解题的关键是把握题中“以 相同速度匀速直线运动”这个条件。匀速直线运动表示物体受到的是平衡力,即拉力等于摩擦力。
7.(2017重庆A,7,3分)工人师傅用图所示的滑轮组,将重为800 N的物体缓慢匀速竖直提升3 m,人对绳端 的拉力F为500 N,不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,则 ( )
A.绳子自由端移动的距离为9 mB.动滑轮的重力为200 N C.人通过滑轮组做的有用功为1 500 JD.滑轮组的机械效率为53.3%
8.(2020四川南充,20,2分)如图所示,用沿斜面向上大小为4 N的拉力,将一个重5 N的物体从斜面底端匀速 拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5 m,上升的高度为3 m,则物体受到的摩擦力为 N。 斜面的机械效率为 。
9.(2019安徽,5,2分)用沿斜面向上大小为3.5 N的力将一个重为4.9 N的物体从斜面底端匀速拉到顶端。 已知斜面长为2 m,高为1 m,则该过程中斜面的机械效率为 。
10.(2016重庆B,12,2分)如图所示的滑轮组(不计绳重及摩擦),工人师傅用40 N的拉力将质量为5 kg、底 面积为1 600 cm2的空吊篮A匀速提升到二楼平台,此滑轮组的机械效率为 %;若静止在二楼平台的 吊篮里装了1 020 N的砖块,绳子B和C能承受的最大拉力分别为1 000 N和600 N,当质量为50 kg的工人师 傅拉绳子C时,吊篮对二楼平台的最小压强为 Pa。
答案 62.5 625
11.(2019黑龙江齐齐哈尔,29,8分)图甲是某起重船的示意图,A处为卷扬机,吊臂前端滑轮组如图乙所 示。在一次吊装施工中,当起重船从运输船上吊起重物时,起重船浸入海水中的体积增加了18 m3,重物 在空中匀速竖直上升了3 m,所用时间为30 s。已知动滑轮总重为2×104 N,不计钢丝绳重及摩擦。(ρ海水= 1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)(1)求该重物的重力是多少?(2)求钢丝绳拉力F做功的功率是多少?(3)求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。
答案 (1)1.8×105 N (2)2×104 W (3)90%
解析 (1)方法1:起重船增大的浮力ΔF浮=ρ海水gΔV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×18 m3=1.8×105 N (1分)重物的重力G=ΔF浮=1.8×105 N(1分)(2)重物在空中匀速上升过程中钢丝绳的拉力F= (G+G动)= ×(1.8×105 N+2×104 N)=5×104 N(1分)方法1:拉力所做的功W总=Fs=5×104 N×4×3 m=6×105 J(1分)拉力做功的功率P= = =2×104 W(1分)方法2:重物上升的速度
v物= = =0.1 m/s(1分)钢丝绳拉力做功的功率P=Fv=5×104 N×4×0.1 m/s=2×104 W(1分)(3)方法1:W有=Gh=1.8×105 N×3 m=5.4×105 J(1分)η= = ×100%=90% (2分)方法2:η= = = = ×100%=90% (3分)评分说明:(1)其他做法只要正确也得满分,(2)计算性错误不累积扣分。
1.(2020福建石狮质检,5,2分)如图所示,筷子是中国的国粹,在世界各国的餐具中独树一帜,使用时相当于 杠杆,下列关于筷子的使用情况,分析正确的是 ( )A.筷子相当于省力杠杆B.筷子相当于等臂杠杆C.手握筷子位置向上移动所需动力不变D.手握筷子位置向上移动所需动力变大
答案 D 筷子使用过程中相当于杠杆,食物对筷子的力为阻力F2,手指对筷子的力为动力F1,筷子与手 掌的接触点是支点,由于动力臂L1小于阻力臂L2,根据F1L1=F2L2知筷子相当于费力杠杆,故A、B错误;手握 筷子位置向上移动时,动力臂大小不变,阻力臂变大,阻力大小不变,根据杠杆平衡条件知所需动力变大, 故C错误,D正确。故选D。
2.(2019吉林长春东北师大附中,2)使用如图所示的装置来提升重物时(不计滑轮重和摩擦),既省力又改 变力的方向的装置是( )
答案 D 定滑轮不能省力,但可以改变拉力方向,动滑轮可以省力但拉力方向只能竖直向上,故A项不 能省力但可以改变拉力方向;B项能省一半力但不能改变拉力方向;C项可以省力但不能改变拉力方向;D 项中滑轮组既可以省力,又可以改变拉力方向,满足条件。故选择D。
3.(2020广东广州珠海香洲二模,17,3分)利用如图所示的滑轮组,小珠用1.5 N的拉力拉着重为10 N的物体 A沿水平方向做匀速直线运动,轻质弹簧测力计的读数如图所示为 N。请画出滑轮组的绕线情 况;此过程中,滑轮组的机械效率是 。
答案 3.6 如图所示 80%
4.(2019安徽合肥十校一模,5)如图所示,轻质杠杆自重可不计,已知OB=2OA,重物G=50 N,拉力F的方向与 AB的夹角为30°。则该杠杆使用时拉力F= N。
5.(2020河北唐山丰南一模,14,6分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中: (1)小华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,为了使杠杆在水平位置平衡,此 时应向 调节平衡螺母;(2)如果利用如图乙所示装置进行实验,每个钩码重0.5 N,杠杆平衡时弹簧测力计的读数应为 N。如果保持弹簧测力计拉力作用点的位置不变,把弹簧测力计沿虚线方向拉,为了保证杠杆在水平
位置平衡,其示数 (选填“变大”“不变”或“变小”);(3)某次实验中,用如图丙所示的方式悬挂钩码,杠杆也能水平平衡(杠杆上每格等距),但老师却往往提醒 大家不要采用这种方式。这主要是以下哪种原因 ;(选填字母)A.一个人无法独立操作B.需要使用太多的钩码C.力臂与杠杆不重合D.力和力臂数目过多(4)某同学想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量,如图丁所示;①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,它就是刻度尺的重心;②将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置,向右移动刻度尺,直到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 到支座的距离L2;③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)。
1.(2020海南二模,8,2分)如图甲所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同 的距离,乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像。下列说法正确的是 ( )A.两次木块运动的速度相同B.木块第一次受到的摩擦力较大C.两次拉力对木块做的功一样多D.两次拉力对木块做功的功率一样大
答案 C 两次木块运动相同的距离,第2次所用时间比第1次长,两次木块运动的速度不相同,A选项说 法不正确;滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,两次运动中压力大小和接触面的粗 糙程度相同,所以摩擦力相同,B选项说法不正确;木块两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,两次滑动中 水平方向受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,因摩擦力大小相等,两次的拉力相等,由W= Fs可得两次拉力对木块做的功一样多,C选项说法正确;由图可见两次所用时间不同,由P= 得两次拉力对木块做功的功率不一样大,D选项说法不正确;故选C。
2.(2020河南郑州一模,2分)一颗质量是20克的子弹从枪膛中水平射出,子弹在枪膛中受火药爆炸后产生 气体的平均作用力是700 N,枪膛长50 cm,子弹从枪膛射出后飞行1 000米,气体对子弹做的功为 ( )A.140 J B.350 J C.7×105 J ×105 J
答案 B 子弹在枪膛中受火药爆炸后产生气体的作用力而运动的距离为枪膛长度,即s=50 cm=0.5 m子弹离开枪膛后就不再受火药爆炸后产生气体的作用力,子弹飞行1 000米过程中,气体作用力不再做功, 所以,气体对子弹做功W=Fs=700 N×0.5 m=350 J故选B。
3.(2019河南许昌一模,13)(多选)电梯是人们日常经常乘坐的设备。如图所示是某人乘坐电梯竖直上楼 过程的示意图。该人乘坐电梯上楼一般经过三个过程:先由某一楼层从静止开始加速上升,达到某一速 度后再匀速上升,最后再减速上升到另一楼层静止。则关于该人乘坐电梯上楼的过程,下列说法正确的 是 ( ) A.在刚开始的变速上升过程中,电梯对人做的功最多B.在匀速上升过程中,电梯对人做功的功率最大C.不能判断三个过程中,电梯对人做功的大小关系D.不能判断三个过程中,电梯对人做功的功率大小关系
答案 CD 三个过程先加速上升,再匀速上升,再减速上升,电梯对人的作用力,加速阶段最大,匀速阶段 次之,减速阶段最小,但不知道三段过程中通过路程的大小关系,由W=Fh不能得出三段过程电梯对人做 功的大小关系,故A项错误,C项正确;加速上升过程平均速度和减速上升过程平均速度大小关系未知,由 P=Fv不能得出电梯对人做功的功率大小关系,所以B项错误,D项正确。故选择C、D。
4.(2020江苏江阴华士片一模,18,3分)如图所示是“测量滑轮组机械效率”的实验装置,钩码总重6 N,实 验时要竖直向上匀速拉动测力计,由图可知拉力大小为 N,若钩码上升的高度为8 cm,滑轮组做 的有用功是 J,该滑轮组的机械效率为 。(结果保留一位小数)
答案 2.4 0.48 83.3%
5.(2019江苏苏州园区一模,21)如图甲所示,用弹簧测力计竖直向上缓慢提升静止在水平桌面上的钩码, 弹簧测力计的示数F与弹簧测力计外壳上升高度h之间的关系如图乙所示。则钩码的重力大小为 N;当弹簧测力计的示数是1.5 N时,钩码对桌面的压力大小是 N。从开始提升到h=30 cm的 过程中,弹簧测力计的拉力对钩码做功为 J。
答案 2 0.5 0.4
解析 弹簧测力计外壳开始上升时钩码由于受到的拉力小于重力,所以钩码没有移动;当h=10 cm时,钩码离开桌面,缓慢提升可以看成匀速直线运动,故G=F=2 N;当弹簧测力计的示数是1.5 N时,钩码对桌面的压力F压=2 N-1.5 N=0.5 N;在拉力作用下,钩码移动距离为20 cm=0.2 m,所以拉力做功W=Fs=2 N×0.2 m=0.4 J。
1.(2019北京,8)图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。下列说法中正确的是 ( )A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃不做功
一、选择题(每小题3分,共15分)
答案 D 从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃施力,杠铃在力的方向上移动一段距离,运动员对杠铃 做功,A错误;从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃施力,杠铃在力的方向上移动一段距离,运动员对杠铃 做功,B错误;从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃施力,杠铃在力的方向上移动一段距离,运动员对杠铃 做功,C错误;举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃施力,杠铃在力的方向上没有移动距离,运动员对 杠铃不做功,D正确。
2.(2019天津,7)图1是用撬棒撬石头的情景,图2中关于该撬棒使用时的杠杆示意图正确的是 ( ) 图1
答案 A 力臂应当是支点到力的作用线的距离。B中阻力方向错误,阻力是阻碍杠杆转动的力,应当是 向下,B错误;C、D中动力臂、阻力臂错误,C、D错误。
解题关键 动力、阻力都是作用在杠杆上的力,要明确两个力的施力物体,从而正确画出力的方向,再画 力臂。
易错警示 力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点的距离。
3.(2018福建A,11)如图,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比,提升A 的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的过程( )A.额外功较小 B.额外功较大 C.总功较小 D.总功较大
4.(2020甘肃兰州模拟诊断,8)两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的 路程随时间变化的关系图像如图所示。根据图像,下列判断正确的是 ( )A.两次物体运动的速度:v1
5.(2020北京西城一模,19)(多选)小亮同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的 关系如图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图线b所示。已知物体的质量为900 g,所用动滑 轮的质量为100 g,绳子自由端的拉力F为2.6 N。g取10 N/kg。在0~2 s的过程中,下列说法中正确的是 ( )A.物体上升速度为0.05 m/sB.拉力F的功率为0.13 WC.滑轮组的有用功为0.9 JD.滑轮组的机械效率小于90%
6.(2020河南师大附中模拟,5)如图所示的杠杆(自重和摩擦不计),O是支点,A处挂一重为50 N的物体,为保 证杠杆在水平位置平衡,在中点B处沿 (选填“F1”“F2”或“F3”)方向施加的力最小,为 N。
二、填空与作图题(每空1分,作图1分,共7分)
答案 F2 100
解析 为使拉力最小,动力臂要最长,拉力的方向应该垂直于杠杆向上,即竖直向上,动力臂为OB,根据杠 杆的平衡条件可得F2×OB=G×OA,由于OA是OB的二倍,所以F2=2G=100 N。
方法归纳 杠杆最小力求解方法(1)力的作用点确定:连接支点与力的作用点,连线的长度为最大力臂,垂直于最大力臂作出的力为最小力。(2)力的作用点不确定:在杠杆上找到离支点最远的点,连接支点和最远点,连线的长度为最大力臂,垂直 于最大力臂作出的力为最小力。(3)注意力的方向:支点在中间,动力、阻力指同侧;支点在一端,动力、阻力朝两边。
7.(2020江苏苏州姑苏一模,17)在高速铁路上,一列车以324 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶50 km,若 列车的牵引力为105 N,通过这段路程牵引力所做的功为 J,功率为 W。
答案 5×109 9×106
8.(2020广东广州增城一模,14)俯卧撑可以看成是一个杠杆模型,如图所示A为重心,O为支点,支撑点为B, 手臂与地面垂直。画出动力(支撑力)的方向;动力臂是 m。假如人的体重是500 N,则支撑力是 N。
9.(2020五三,原创题)按题目要求作图。(1)在图甲中画出动力臂和阻力臂。(2)用线代表绳子,将图乙中两个滑轮连成省力的滑轮组,要求人用力往下拉绳使重物升起。(3)画出使杠杆AB在图丙所示位置静止时所用最小力F的作用点和方向。
答案 (1)如图所示 (2)如图所示(3)如图所示
解析 (1)从支点分别向动力和阻力的作用线作垂线段,垂线段的长度为动力臂和阻力臂。(2)一定一动两个滑轮连成的滑轮组,拉力的方向向下,只有一种绕法,如答案图所示。(3)在杠杆上用最小的力使杠杆平衡,最小的力要对应最长的力臂,故找出离支点最远的点B,OB为最长力 臂,垂直于OB向上的力即最小力。
10.(2019江苏无锡锡山一模,26)如图甲所示,叉车的两个前轮宽大、两个后轮窄小。每个前轮与地面的 接触面积为0.05 m2,每个后轮与地面的接触面积为0.02 m2,叉车(包含人)的重心在P点,叉车和人的总质 量为2.1 t。某次工作时,叉车托着1.5 t的货物(重心在Q点)从A点竖直匀速提升到B点,再水平匀速移动到 C点,如图乙所示,共用了2 min,g取10 N/kg。求:(1)当叉车不放货物静止在水平地面上时,叉车对地面的压强大小;(2)从A到C过程中,叉车对货物做功的功率;(3)图中叉车装运的货物最大重力。
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