1、 中考物理 （山东专用） 专题八 简单机械 功、功率和机械能 考点一 简单机械 A组 2020年山东中考题组 1.(2020山东临沂,3,2分)聚餐时使用公筷公勺逐渐成为人们的共识,使用筷子夹菜时,筷子是一种杠杆。下 列生活用具正常使用时也是杠杆,其中与筷子同类的是( ) 答案答案 A 在使用筷子时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠 杆,A正确;剪子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,B错误;起子在使用过程中,动力臂大于阻力 臂,是省力杠杆,C错误;钳子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,D错误。故选A。 审题技巧审题技巧 结合图片和生
2、活经验,判断筷子在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它属于哪种 类型的杠杆。 2.(2020山东烟台,10,2分)我国古代劳动人民用智慧创造出很多实用工具,如图所示的四个场景中所用工具 属于费力杠杆的是( ) 答案答案 C 用磨棍推石磨时,支点在磨棍与石磨接触的点,动力臂是支点到手施加力的作用点的距离,阻力 臂是支点到磨棍中间的绳子施加力的作用点的距离,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,A不符合题意;按压 杠榨油时,支点在压杠的顶点,动力臂是杠的支点到手施加力的作用点的距离,阻力臂是支点到中间榨油机 阻力的作用点的距离,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,B不符合题意;踩踏板舂米,支点在杠
3、杆的右边,距 脚近,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,C符合题意;拉木棒搬石,支点在支架上且靠近石块,动力臂大于阻 力臂,属于省力杠杆,D不符合题意。选C。 3.(2020山东济宁,13,2分)杠杆两端螺母的作用是 ,图中的杠杆在水平位置平衡,若在两侧各 减掉一个等重的钩码,杠杆 (选填“能”或“不能”)保持水平平衡。 答案答案 调节杠杆在水平位置平衡 不能 解析解析 杠杆两端螺母的作用是调节杠杆在水平位置平衡;设一个钩码的重力为G,杠杆上一个小格的长度 为L,如果在两侧各取下一个相同的钩码后,2G2L=4GLG3L=3GL,可知杠杆不再保持水平平衡。 4.(2020山东德州,20,2分)阿基米
4、德在发现了杠杆原理之后,发出了“给我一个支点,我能够撬动地球”的感 慨,请在设想示意图中,画出作用在A点的最小动力F1及其动力臂l1(图中O为支点)。 答案答案 如图示数 解析解析 根据杠杆平衡条件,动力臂越长越省力,力的作用点确定,从支点O到动力作用点A的距离便为最长 的力臂,作力F1与OA垂直且向下,如答案图所示。 5.(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
5、利。这是利用定滑轮 的特点。 答案答案 (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。 6.(2020山东潍坊,23,5分)疫情期间,大壮同学自制了如图所示的健身器材,坚持锻炼身体。用细绳系在轻杆 的O点将轻杆悬挂起来,在杆的A端悬挂质量m1=10 kg的重物,在B端竖直向下缓慢拉动
6、轻杆至水平位置。 已知AO长1.5 m,OB长0.5 m,大壮质量m2=56 kg,g取10 N/kg,求此时: (1)大壮对杆的拉力大小; (2)地面对大壮的支持力大小。 答案答案 (1)300 N (2)260 N (说明:本题共计5分,其他解法只要合理,即可得分) 解析解析 (1)轻杆A端受到的拉力FA=G1=m1g=10 kg10 N/kg=100 N(1分) 由杠杆平衡条件FAlOA=FBlOB,得: 轻杆B端受到的拉力FB=300 N(2分) (2)对大壮进行受力分析有m2g=F支+FB,FB=FB 地面对大壮的支持力为F支=m2g-FB=56 kg10 N/kg-300 N=26
7、0 N(2分) A OA OB F l l 100N 1.5m 0.5m 考点二 功、功率和机械效率 1.(2020山东聊城,8,3分)如图所示,用相同的滑轮安装成甲,乙两种装置,分别将A、B两物体匀速向上提升,若所用 拉力大小相等,绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( ) A.两物体上升的速度相同 B.两种装置的机械效率相等 C.两次提升物体所做的有用功相等 D.两种装置中拉力做功的功率相等 答案答案 D 图甲中的滑轮是定滑轮,承担物重的绳子股数n甲=1;图乙中的滑轮是动滑轮,承担物重的绳子股 数n乙=2。因为绳端在相同时间内移动了相同的距离,即绳端移动的速度
8、相等,设速度大小为v,v甲=v,v乙=v, A错误。不计绳重和摩擦,使用定滑轮时,额外功为0,机械效率为100%;使用动滑轮时,要提升动滑轮做的功 为额外功,机械效率小于100%,所以两种装置的机械效率甲乙,B错误。不计绳重和摩擦,使用定滑轮时,拉 力F=GA;使用动滑轮时,拉力F=(GB+G动),GB=2F-G动,绳端移动距离s相等,而s=nh,两物体升高的距离分别为 h甲=s,h乙=s,由W=Gh可知:W甲有=GAh甲=Fs,W乙有=GBh乙=(2F-G动)s=Fs-G动s,所以W甲有W乙有,C错误。绳端 在相同时间内移动了相同的距离,由v=可知绳端移动速度大小相等,所用拉力大小相等,由P
9、=Fv 可知两种装置中拉力做功的功率相等,D正确。故选D。 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 s t W t Fs t 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1.5104 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7.5103 N B.有用功的大小为4.5104 J C.额外功的大小为1.5104 J D.拉力F的功率为6.0103 W 答案答案 BCD 根据题意可知,W有=Gh=1.5104 N3 m=4.5104 J,B选项正确;由=可知,W总= =6104
10、J,W额=W总-W有=6104 J-4.5104 J=1.5104 J,C选项正确;绳子自由端移动距离s=2h=23 m=6 m,拉力大小为F=1.0104 N,A选项错;拉力功率为P=6.0103 W,D选项正确。故 选B、C、D。 W W 有 总 W 有 4 4.5 10 J 75% W s 总 4 6 10 J 6m W t 总 4 6 10 J 10s 解题关键解题关键 本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、额外功、功率的计算,明确有用功、总功的含义以 及滑轮组绳子的有效股数是关键。 3.(2020山东东营,17,2分)我国自行设计的新型履带式水陆两栖坦克,如图所示,它既可像普通坦克一样
11、在陆 地上高速行驶,又能像船一样在水中航行。该坦克的质量为22 t,配备发动机的最大功率为420 kW,若在水 中匀速航行时,最大速度为18 km/h,此时受到的阻力为 。 答案答案 84 000 N 解析解析 水陆两栖坦克匀速行驶时的最大速度为v=18 km/h=5 m/s,匀速直线运动时,牵引力等于阻力,由P= =Fv=fv得,f=84 000 N。 W t Fs t P v 420 000W 5m/s 4.(2020山东济宁,21,6分)塔吊是一种常见的起重设备,如图是塔吊的示意图。电动起重机在2 min内将质量 为3 t的物体匀速提升30 m高,又用1 min使物体在水平方向平移15
12、m。(g取10 N/kg)求: (1)吊物体的钢丝绳3 min内对物体所做的功; (2)吊物体的钢丝绳3 min内对物体所做功的功率; (3)若电动机提升物体时的效率为90%,平移物体时的功率为2 kW,求电动机3 min内消耗的电能。 答案答案 (1)9105 J (2)5 000 W (3)1.12106 J 解析解析 (1)物体没有受到钢丝绳水平方向上的力,故水平移动时钢丝绳对物体不做功;物体的重力为G=mg= 3 000 kg10 N/kg=3104 N,由受力平衡可知起重机钢丝绳对物体的拉力F拉=G=3104 N,吊物体的钢丝绳拉 力所做的功:W=Gh=3104 N30 m=9105
13、 J;(2)对物体所做功的功率:P=5 000 W;(3)电动机提 升物体时消耗的电能:W电=1106 J;平移物体时消耗的电能:W电=Pt=2 000 W60 s=1.2105 J;电 动机3 min内消耗的电能:W总=W电+W电=1106 J+1.2105 J=1.12106 J。 W t 5 9 10 J 3 60s W 5 9 10 J 90% 考点三 机械能 1.(2020山东泰安,12,2分)直升飞机以1 m/s的速度竖直匀速降落,下列有关说法中( ) 直升飞机受到的升力与重力大小相等 直升飞机的机械能减小 直升飞机的升力小于重力 直升飞机的机械能不变 A.只有正确 B.只有正确
14、C.只有正确 D.只有正确 答案答案 B 直升飞机以1 m/s的速度竖直匀速降落,直升飞机处于平衡状态,即此时受到的竖直向上的升力 和重力是一对平衡力,大小相等,正确,错误;直升飞机在竖直匀速降落过程中,质量不变,速度不变,即动 能不变,同时质量不变,高度减小,即重力势能减小,所以机械能减小,正确,错误。故选B。 2.(2020山东泰安,22,4分)如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图,让小球A从 斜槽上某点滚下,撞击在水平面上的木块B,木块B移动一段距离。 (1)该实验中所探究物体的动能是指 (选填“小球A”或“木块B”)的动能。 (2)实验表明,让同一小球A分别从斜槽
15、不同高度由静止滚下,高度越大,小球运动到水平面时速度越 , 木块B被撞得越远。可得结论:质量相同时,小球的速度越 ,动能越大。 (3)若要研究物体动能与质量的关系,应让不同质量的小球A从斜面 高度由静止滚下,观察比较木 块B被撞移动的距离。 答案答案 (1)小球A (2)大 大 (3)同一 解析解析 (1)该实验研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系。(2)该实验中小球动能的大小是通过木 块B移动的距离体现的,小球A从斜槽不同高度由静止滚下,高度越大,运动到水平面时的速度越大,木块B被 撞得越远,说明质量相同时小球的速度越大,动能越大,这里采用了转换法。(3)动能与物体的质量和速度都 有关
16、系,若要研究物体动能与质量的关系,需控制小球运动到水平面时的速度相同,改变小球的质量,所以应 让不同质量的小球从斜面同一高度由静止滚下。 思路分析思路分析 动能的决定因素有两个:质量和速度,要利用控制变量法去研究;小球A的动能大小通过木块B 被撞的距离体现。 B组 20162019年山东中考题组 考点一 简单机械 1.(2019山东莱芜,7,2分)如图所示的生活用具,在使用中属于省力杠杆的是( ) 答案答案 C 筷子、钓鱼竿、食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,都属于费力杠杆,但省距离,A、B、D 不符合题意;扳手在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,C符合题意。 2.(2019山东
17、济南,10,3分)如图甲、乙所示,是某人分别用两种方式挑着同一物体行走时的情景,小强看后感 到疑惑,于是想用实验的方法探究。他要研究的问题是:在杠杆平衡的情况下( ) A.动力臂和阻力一定时,动力和阻力臂的关系 B.动力和阻力一定时,动力臂和阻力臂的关系 C.动力和阻力臂一定时,动力臂和阻力的关系 D.动力臂和阻力臂一定时,动力和阻力的关系 答案答案 A 由甲、乙两图可知,肩膀可以看成支点,同一物体的重力不变,即阻力相同;手到肩膀的距离相同, 即动力臂相同;物体到肩膀的距离不同,即阻力臂不同;甲图比乙图所用动力更小,即更省力;所以,他要研究 的问题是:动力臂和阻力一定时,动力和阻力臂的关系。故
18、选A。 3.(2019山东青岛,5,2分)如图为探究杠杆平衡条件的实验装置,杠杆平衡时,钩码对杠杆的阻力F2=1.0 N,阻 力臂l2=20 cm,测力计示数F1=2.5 N,则动力臂l1为( ) A.15 cm B.8 cm C.50 cm D.80 cm 答案答案 B 当杠杆平衡时,根据杠杆的平衡条件可知:F1l1=F2l2,l1=8 cm,故选B。 2 2 1 F l F 1.0N20cm 2.5N 【5 3追问】 若弹簧测力计拉力方向与杠杆的水平方向夹角为30,则弹簧测力计的示数为 N。 (结果保留小数点后一位) 答案答案 2.7 解析解析 如图在RtABO中,OAB为30,30角对应
19、的直角边是斜边的一半,可得阻力臂L1=OAsin 30=15 cm=7.5 cm,根据杠杆平衡条件得FL1=F2l2,则F1=2.7 N。 1 2 2 2 1 F l L 1N0.2m 0.075m 4.(2017山东枣庄,5,2分)如图所示是小明探究“杠杆平衡条件”的实验装置,实验中杠杆始终处于水平平 衡状态。若在C处逐渐改变弹簧测力计拉力的方向,使其从,则拉力的变化情况是( ) A.先变小后变大 B.先变大后变小 C.逐渐变大 D.逐渐变小 答案答案 A 由题图知,测力计在位置时,其动力臂等于OC,此时动力臂最长;测力计由的过程 中动力臂先变大后变小,阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可知
20、,测力计的拉力先变小后变大。故 选A。 5.(2018山东临沂,26,2分)小明用如图所示的动滑轮提起140 N的水桶,动滑轮重20 N(不计绳重和摩擦),小 明拉绳子的动力为 N,如果向水桶内再加入40 N的水,提起时动滑轮的机械效率 (选填 “变大”、“变小”或“不变”)。 答案答案 80 变大 解析解析 不计绳重和摩擦,人拉绳子自由端的拉力F=(G桶+G动)=(140 N+20 N)=80 N。如果向水桶内再 加入40 N的水,提起时所做的额外功不变,增加水桶内水的重力,即增大了有用功,机械效率变大。 1 2 1 2 6.(2019山东泰安,19,1分)一位泰山挑山工用一根长1.8 m的
21、扁担挑起货物,如图为扁担示意图,若在扁担的A 端挂200 N的物体,B端挂300 N的物体,挑起重物时使扁担水平平衡,则挑山工肩膀需顶在距A端 m远 的位置(不计扁担的重力)。 答案答案 1.08 解析解析 设支点为O,由图可知,肩到扁担A端的距离为OA,到B端距离为OB=1.8 m-OA,扁担水平平衡,由杠杆 的平衡条件可得:FA OA=FB OB,FA=GA,FB=GB,代入数据:200 NOA=300 N(1.8 m-OA),解得:OA=1.08 m。 7.(2018山东威海,20,2分)如图为吊装工具示意图,物体M为重5 000 N的配重,杠杆AB的支点为O,OAOB= 12,每个滑轮
22、重100 N。当重为700 N的工人用300 N的力竖直向下匀速拉动绳子时,工人对地面的压力为 N,物体M对地面的压力为 N。(杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计) 答案答案 400 4 500 解析解析 人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支,由力的平衡条件可得F+F支=G, 则F支=G-F=700 N-300 N=400 N,因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,所 以工人对地面的压力F压=F支=400 N;定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉 力,由力的平衡条件可得FA=3F+G定=3300 N+100 N=1 000
23、 N;杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉 力是一对相互作用力,大小相等,即FA=FA=1 000 N;根据杠杆的平衡条件得FAOA=FBOB,且OAOB=1 2,所以FB=500 N;绳对物体M的拉力等于绳对杠杆的拉力,即FB=FB=500 N;物体M受竖 直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力处于静止状态,则物体M受到的支持力为FM支=GM-FB =5 000 N-500 N=4 500 N,因为物体间力的作用是相互的,所以物体M对地面的压力:FM压=FM支=4 500 N。 A FOA OB 1 000N 2 OA OA 8.(2018山东菏泽,19,2分)如图所示,杠杆OA在动
24、力F1作用下处于静止状态,请你画出阻力F2及阻力臂L2。 答案答案 如图所示 解析解析 杠杆受到的阻力F2为悬挂重物的线对杠杆的拉力,从支点到F2作用线的距离为阻力臂L2。 9.(2019山东威海,24,6分)小明利用杠杆做了以下实验,实验时使用的每个钩码的质量均相等,杠杆上相邻刻 线间的距离相等,请回答下列问题: (1)如图甲所示,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆的左端下沉,若想使杠杆在水平位置平衡, 应将杠杆的平衡螺母向 调节。杠杆在水平位置平衡后,在A点悬挂2个钩码,要使杠杆在水平位置再 次平衡,需在B点悬挂 个钩码;之后在A、B两点再各增加1个钩码,杠杆将 (选填“不 动”
25、、“顺时针旋转”或“逆时针旋转”)。 (2)如图乙所示,小明在A、C两点分别悬挂等重的载物盘,制作了一个天平,左盘盛放物体,右盘加减砝码,此 天平是利用了哪一类杠杆制作而成的? 。 (3)小明正确使用自制天平称量物体质量时: 假如支点O因某种原因向右偏移,则测量值 真实值(选填“大于”“等于”或“小于”); 假如砝码因生锈等原因质量增大,则测量值 真实值(选填“大于”“等于”或“小于”)。 答案答案 (1)右 4 逆时针旋转 (2)等臂杠杆 (3)大于 小于 解析解析 (1)杠杆静止时,杠杆左端下沉,右端偏高,平衡螺母需向右调节;设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的 重力为G,根据杠杆的平衡条件
26、:FALA=FBLB,即2G4L=FB2L,解得FB=4G,需挂4个钩码;在A、B两点所挂上钩 码杠杆在水平位置平衡的情况下,同时再各加挂一个钩码,则左侧3G4L=12GL,右侧5G2L=10GL,因为12 GL10GL,所以杠杆不能水平平衡,左端下降,即A端将下沉,杠杆逆时针旋转。(2)如图乙所示,小明在A、C 两点分别悬挂等重的载物盘,制作了一个天平,左盘盛放物体,右盘加减砝码,此天平是利用了等臂杠杆的原 理。(3)小明正确使用自制天平称量物体质量时:假如支点O因某种原因向右偏移,砝码的力臂减小,故测 量值大于真实值;假如砝码因生锈等原因质量增大,用比实际更少的砝码放在右盘,就可使横梁平衡
27、,而 读数时仍按上面标的数值,这时测量的物体质量就比实际质量小了。 审题技巧审题技巧 杠杆在水平位置平衡后,支点到力作用点的距离就是力臂,因此在此实验中我们应调节杠杆两 端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,以便直接读出力臂。 解题关键解题关键 了解天平的使用原理,关键要把握外界的变化使放在右盘的砝码的质量如何变化;关于杆秤也 有这方面的考查,如杆秤的秤砣掉了一块,秤杆折了用铜丝重新绑起来等,其解题思路与此相似。 考点二 功、功率和机械效率 1.(2018山东枣庄,8,2分)妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运 动,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明
28、的3倍,若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1,小明 克服自身重力做功为W2、功率为P2,则下列关系正确的是( ) A.W1W2=21 P1P2=61 B.W1W2=23 P1P2=21 C.W1W2=21 P1P2=32 D.W1W2=21 P1P2=23 答案答案 D 由题可知,妈妈与小明爬山的高度相同,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍, 由W=Gh可得,妈妈和小明克服重力做功之比=;由P=可得,妈妈和小明克服重力做功的功 率之比=,故D正确。故选D。 1 2 W W 1 2 Gh G h 1 2 G G 2 1 W t 1 2 P P 1 1 2 2 W t W t
29、1 2 W W 2 1 t t 2 1 1 3 2 3 2.(2018山东淄博,11,2分)如图所示,ACBC,在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端,推 力分别为F1、F2,功率分别为P1、P2,在不考虑摩擦的情况下( ) A.F1F2,P1P2 C.F1=F2,P1=P2 D.F1F2,P1BC,则斜面AC倾斜角度小于斜面BC的倾斜角度,所以物体沿AC运动时的推力较 小,即F1F2,F2=G=49 N,故肱二头肌收缩对桡 骨所施加的力一定大于49 N,故B正确,C、D错误。故选B。 思路分析思路分析 首先确定杠杆的支点、动力、阻力及对应的动力臂和阻力臂,根据杠杆的平衡条件F
30、1L1=F2L2, 并结合力臂的概念进行分析。 解题关键解题关键 解答本题的关键是,根据手臂的示意图,判断手臂属于费力杠杆。掌握费力杠杆的特点:费力, 省距离。 9.(2017山东济宁,6,2分)如图是一个杠杆式简易起吊机,它上面装了一个定滑轮可以改变拉绳的方向,杠杆 OBA可绕O点转动,重物通过绳子对杠杆的拉力为阻力。图中能够正确表示动力臂的是( ) A.l1 B.l2 C.l3 D.l4 答案答案 B 由题图可知,动力是作用在杠杆上的力,而不是作用在滑轮上的力,所以动力作用线在滑轮与杠 杆之间的绳上,动力臂为支点到动力作用线的距离,故l2为动力臂,故选B。 思路分析思路分析 动力臂为支点到
31、动力作用线的距离,而不是支点到作用点的距离。 解答规范解答规范 作力臂要先找到杠杆上的支点和力的作用线,再从支点向力的作用线引垂线,支点到垂足之间 的距离为力臂。 10.(2020山东菏泽,17,2分)如图,用滑轮组把80 N的物体匀速提升1 m,所用时间为10 s,拉力F为50 N。不计 绳重和摩擦,则在这一过程中做的有用功是 J,拉力F的功率为 W。 答案答案 80 10 解析解析 在这一过程中滑轮组所做的有用功:W有=Gh=80 N1 m=80 J;由图知,与动滑轮相连的绳子的段数n= 2,所以绳端移动的距离:s=2h=21 m=2 m,拉力做的总功:W总=Fs=50 N2 m=100
32、J,则拉力F的功率P= =10 W。 W t 总 100J 10s 11.(2019山东威海,28,8分)如图所示,某考古队用滑轮组将重4.8103 N、体积为100 dm3的文物打捞出水,定 滑轮重100 N。滑轮组上共有三根绳子a、b和c,其中a是悬挂定滑轮,b绕在定滑轮和动滑轮上,c悬挂文物, 整个打捞过程始终缓慢匀速提升文物,文物浸没在水中时,滑轮组的机械效率为95%(水=1103 kg/m3,g=10 N/kg,绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计)。请解答下列问题: (1)文物浸没在水中时受到的浮力是多大? (2)动滑轮的重力是多大? (3)在整个打捞过程中,a、b、c三根绳
33、中哪根绳承受的拉力最大?该绳至少要承受多大的拉力? 答案答案 (1)1103 N (2)200 N (3)a绳4.1103 N 解析解析 (1)文物浸没在水中时排开水的体积:V排=V=100 dm3=0.1 m3,则文物受到的浮力:F浮=水gV排=1103 kg/ m310 N/kg0.1 m3=1103 N; (2)绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计,则文物浸没在水中时,滑轮组的机械效率:= =95%,即:=95%,解得动滑轮重力:G动=200 N; (3)由图知,n=2,文物浸没在水中时,绳子自由端的拉力:F=(G-F浮+G动)=(4.8103 N-1103 N+200 N)=21
34、0 3 N,即b绳承受的拉力:F b=F=210 3 N;a绳承受的拉力:F A=2F+G定=2210 3 N+100 N=4.1103 N;c绳承受的拉 力:Fc=G-F浮=4.8103 N-1103 N=3.8103 N;可见,a、b、c三根绳中a绳承受的拉力最大,该绳至少要承受4.1 103 N的拉力。 W W 有用 总 ( -) ( -) G Fh G FGh 浮 浮动 - - G F G FG 浮 浮动 33 33 4.8 10 N-1 10 N 4.8 10 N-1 10 NG 动 1 2 1 2 考点二 功、功率和机械效率 1.(2018山东德州,11,3分)两次水平拉动同一物体
35、在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的路程(s) -时间(t)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:v1F2 C.06 s两次拉力对物体所做的功:W1W2 D.06 s两次拉力对物体做功的功率:P1v2,故A错误; 两次拉动物体时,物体对水平面的压力相等,接触面的粗糙程度相同,物体受到的摩擦力相等;物体做匀速 直线运动,说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以,两次物体所受的拉力F1=F2=f,B错 误;由题图可知,06 s物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程,又知两次拉力相等,根据W=Fs可知,0 6 s两次拉力对物体所做的功W1W
36、2,C正确;根据W1W2,P=可知,06 s两次拉力对物体做功的功率P1P2, D错误。 W t 2.(2018山东莱芜,10,2分)如图所示,用30 N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端,使重400 N的物体A以0.1 m/s 的速度沿水平地面向左匀速运动了10 s,已知滑轮组的机械效率为80%,则此过程中( ) A.绳子自由端移动的距离为1 m B.滑轮组对物体A的水平拉力为90 N C.拉力F的功率为3 W D.拉力F所做的有用功为72 J 答案答案 D 由图可知,连接动滑轮绳子的股数n=3,绳子自由端移动的速度v绳=nv物=30.1 m/s=0.3 m/s,则绳 子自由端移动的距离s绳=v
37、绳t=0.3 m/s10 s=3 m,A错误;由=可得,物体A受到的摩擦 力f=3F=380%30 N=72 N,由于物体A匀速运动,所以滑轮组对物体A的水平拉力等于物体A受到的摩擦 力,大小为72 N,B错误;因为P=Fv,所以拉力F做功的功率P=Fv绳=30 N0.3 m/s=9 W,C错误;拉力所 做的有用功,即克服物体A与水平面之间的摩擦力做的功W有用=fs物=fv物t=72 N0.1 m/s10 s=72 J,D正确。故 选D。 W W 有用 总 fs Fs 物 绳 3 fs Fs 物 物 3 f F W t Fs t 3.(2019山东滨州,14,4分)(多选)如图所示,用50 N
38、拉力将质量为8 kg的物体5 s内匀速提升1 m,不计摩擦和绳 重,g=10 N/kg,则下列说法中正确的是( ) A.有用功为100 J B.拉力做功的功率为20 W C.滑轮组的机械效率为80% D.动滑轮的重力为10 N 答案答案 BC 物体受到的重力为G=mg=8 kg10 N/kg=80 N,则有用功W有用=Gh=80 N1 m=80 J,A错误;由图 可知:承担物重的绳子股数n=2,则绳自由端移动的距离s=nh=21 m=2 m,在5 s内拉力做的功W总=Fs=50 N 2 m=100 J,则拉力做功的功率P=20 W,B正确;滑轮组的机械效率=100%=80%,C正 确;不计绳重
39、和摩擦,根据F=(G+G动)可得,动滑轮的重力G动=nF-G=250 N-80 N=20 N,D错误。 W t 总 100J 5s W W 有用 总 80J 100J 1 n 4.(2018山东聊城,12,4分)(多选)工人师傅搬运货物时,在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面, 将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15 s。已知车厢高1.5 m,木板长3 m,货物质量为60 kg,沿斜面所 用的拉力为400 N,g=10 N/kg,则下列说法正确的是( ) A.工人做的总功为900 J B.工人做的额外功为300 J C.工人做功的功率为60 W D.此斜面的机械效率为75% 答案答案
40、 BD 工人做的总功为W总=Fs=400 N3 m=1 200 J,A错误;做的有用功为W有=Gh=mgh=60 kg10 N/ kg1.5 m=900 J;所做额外功为W额=W总-W有=1 200 J-900 J=300 J,B正确;工人做功的功率为P=8 0 W,C错误;斜面的机械效率为=75%,D正确。故选B、D。 W t 总 1 200 J 15 s W W 有 总 900 J 1 200 J 5.(2018山东青岛,13,2分)(多选)利用如图所示装置研究电功,电动机工作时两端电压为6 V,通过的电流为1 A,在5 s内将质量为4 kg的重物匀速提升0.6 m。下列说法正确的是( )
41、 A.重物上升过程中动能转化为重力势能 B.重物增加的机械能是由电能转化来的 C.此过程中电动机消耗的电能为30 J D.此过程中电动机对重物做的功等于电流做的功 答案答案 BC 重物上升过程中,质量不变,速度不变,动能不变,不是动能转化为重力势能,A错误;利用电动机 提升重物,重物的机械能变大,消耗了电能,故是电能转化为机械能,B正确;此过程中电动机消耗的电能为W =UIt=6 V1 A5 s=30 J,C正确;此过程中电动机对重物做的功W=Gh=mgh=4 kg9.8 N/kg0.6 m=23.52 J, 而电动机消耗的电能为30 J,即电流做的功为30 J,故电动机对重物做的功不等于电流
42、做的功,D错误。故选 B、C。 6.(2017山东威海,11,3分)(多选)如图所示,把重为G的物体沿高为h、长为l的粗糙斜面以速度v由底端匀速 拉到顶端的过程中,拉力F做的功为W。则下列选项正确的是( ) A.拉力大小为 B.物体所受摩擦力大小为 C.拉力功率的大小为 Gh l -W Gh l Wv l D.斜面的机械效率为 Gh WGh 答案答案 BC 拉力做的功为总功,即W总=W=Fl,所以拉力F=;有用功为W有用=Gh,因为在斜面上拉动物体要 克服摩擦力做功,所以W总W有用,即FlGh,则F=,A错;使用斜面时克服摩擦力做的功为额外功,则W额外 =fl=W总-W有用=W-Gh,所以物体
43、所受的摩擦力f=,B正确;做功时间为t=,拉力功率的大小P= ,C正确;斜面的机械效率为=,D错。故选B、C。 W l W l Gh l -W Gh l l v W t 总 W l v Wv l W W 有用 总 Gh W 思路分析思路分析 使用斜面时,利用W有用=Gh求有用功,利用W=Fl求总功,克服摩擦做的额外功W额外=fl,利用P= 求拉力做功功率,利用机械效率公式=求斜面的机械效率。 W t 总 W W 有用 总 解题关键解题关键 记住使用斜面时,有用功W有用=Gh、额外功W额外=fl=W总-W有用、总功W总=Fl是解答本题的关键。 7.(2018山东枣庄,23,2分)如图所示,用相同
44、的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别用FA、FB匀速提升重力为 GA、GB的A、B两物体,不计绳重和摩擦。若GAGB,则甲 乙;若FA=FB,则GA GB。(选填 “”、“ GB,故甲乙;由题 图可知,n甲=2,n乙=3,由F=(G+G动)可得,提升物体的重力G=nF-G动,则FA=FB时,提升物体的重力关系为GA GB。 W W 有 总 W WW 有 额有 G GG 滑 1 n 8.2018山东青岛,17(3)工人利用如图所示的滑轮组匀速提升重600 N的货物,绳子自由端被竖直拉上6 m, 额外功为300 J。求滑轮组的机械效率。 答案答案 80% 解析解析 由题图知,n=3,由s=nh可得,货
45、物被提升的高度h=2 m,则所做的有用功W有用=Gh=600 N2 m= 1 200 J;拉力所做的总功W总=W有用+W额外=1 200 J+300 J=1 500 J;则滑轮组的机械效率=100% =80%。 s n 6m 3 W W 有用 总 1 200J 1 500J 9.(2017山东烟台,17,3分)往车上装重物时,常常用长木板搭个斜面,把重物沿斜面推上去。如图所示,工人 用3 m长的斜面,把120 kg的重物提高1 m,假设斜面很光滑,则需要施加的推力为 ;若实际用力为50 0 N,斜面的机械效率为 ,重物受到的摩擦力为 。(g取10 N/kg) 答案答案 400 N 80% 10
46、0 N 解析解析 斜面很光滑,故利用功的原理得,人做的有用功等于推力沿斜面所做的总功 W有=Gh=mgh=120 kg10 N/kg1 m=1 200 J, Fs=1 200 J,解得:F=400 N; 人所做的总功 W总=Fs=500 N3 m=1 500 J, 斜面的机械效率 =100%=80%; W总=W有+W额,即Fs=Gh+fs,所以f=100 N。 1 200J 3 m W W 有 总 1 200J 1 500 J -Fs Gh s 1500 J-1 200 J 3 m 10.(2017山东烟台,21,3分)如图为吊车起吊货物的工作示意图,请在图中画出动力、阻力和阻力臂。 答案 如
47、图所示 解析解析 由题图知,吊车起吊货物时,O是支点,撑杆施加的是动力F1,方向与吊臂垂直;悬挂货物的吊绳施加的 是阻力F2,方向竖直向下;从支点到阻力作用线的距离是阻力臂L2 。 11.(2017山东烟台,23,8分)下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告。 实验名称:测量滑轮组的机械效率 实验步骤: (1)用弹簧测力计测量钩码所受的重力G并填入表格。 (2)按图安装滑轮组,分别记下钩码和弹簧测力计的位置。 (3)拉动弹簧测力计并读出拉力F的值,用刻度尺测出钩码上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s,将这三 个量填入表格。 (4)算出有用功W有、总功W总、机械效率并填入表格。 (5)改变钩码上升的高度,重复上面的实验,记录并计算实验数据。 实验记录: 实验 次数 钩码重力 G/N 物体上升的 高度h/cm 有用功 W有/J 拉力 F/N 弹簧测力计移 动的距离s/cm 总功 W总/J 机械 效率 1 6 3.00 18.00 2.38 9.00 21.42 84.0% 2 6 5.00 30.00 2.40 15.00 36.00 83.3% 3 6 8.00 48.00 2.36 24.00 56.64 84.7% 4 6 10.00 6
