1、 中考物理 专题八 简单机械 功和功率 考点一 简单机械 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
2、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F
3、2为 N,才能将石球抬起。F2和F1的大小关系为F2 F1。 答案答案 (1)1 省力 (2)20 解析解析 (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F2F1。
4、图2 2 1 l l OA OB 2 1 Gl l OA OB 0.4m 1m 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
5、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=F2
6、l2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1.5104 N的物体匀速提升3 m
7、。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 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=2 3 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
8、 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 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
9、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。 答案答案 230 1 200 解析解析 由图知,n=2,不计绳重及摩擦,人需用的拉力F=230 N ;绳子自由端移动
10、的距 离s=2h=20.5 m=1 m;人所做的有用功为W有=Gh=400 N0.5 m=200 J。 2 GG 动 400N60N 2 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。 答案答案 1.5103 解析解析 克服物体重力做的功为有用功,即W有=Gh=600 N1.5 m=900 J,根据=可知,W总= 1.5103 J。 W W 有 总 W 有 900J 60% 考点一 简单机械 B组 2016201
11、9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=
12、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 N C.11 N D.22 N 答案答案 B 由题图可知,甲图中承担物重的绳子股数为3,乙图中承担物重的绳子股数为2,不计绳重和摩 擦力,则绳端拉力分别为F=(G1+G动),F=(G2+G动),得(60 N+G动)=(38 N+G动),解得G动=6 N,故 选B。 1 3 1 2 1 3 1 2 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 。 答案答案 C 力 解析解析
13、 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 答案答案 省力 300 解析解析 在撬动石块时,手用力为动力,石块对杠杆施加阻力,动力臂大于阻力臂,故为省力杠杆;由题图可 知n=3,故F=G物=900 N=300 N。 1 3 1 3 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
14、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“ (3)12.5 解析解析 (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
15、也会变小,故F3F1。 (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 N5=G1,所以G=12.5 N。 评析评析 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。 考点二 功、功率、机械效率 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
16、.30 J C.90 J D.300 J 答案答案 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:甲F乙;机械效率:甲乙 D.手的拉力:F甲F乙;机械效率:甲F乙。两滑轮提升相同重物且提升相同高度时,有用功相同,甲种方 式不做额外
17、功,乙种方式需克服动滑轮重力做额外功,所以甲乙。故选C。 2 GG 物轮 100N20N 2 解题思路解题思路 (1)定滑轮不省力,F甲=G物=100 N; 动滑轮省一半力,F乙=(G轮+G物)=60 N。 (2)机械效率=,做相等的有用功,额外功越多,越小。 1 2 W W 有 总 W WW 有 额有 知识拓展知识拓展 (1)影响滑轮组机械效率的因素 G动;G物;G绳;摩擦。其中G动、G绳及摩擦都是影响额外功大小,G物影响有用功大小。 (2)滑轮组机械效率与物体提升高度h、提升物体速度(做功快慢)及绕绳方式无关。 3.(2018河北,25,3分)一台起重机在10 s内将重为3 600 N的货
18、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。 答案答案 14 400 60% 2 400 解析解析 有用功:W有=Gh=3 600 N4 m=14 400 J 机械效率:=100%=100%=60% 总功率:P=2 400 W W WW 有 额有 14 400J 14 400J9 600 J WW t 额有 14 400J9 600 J 10s 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。 整机质量(空载)/kg 3
19、 200 安全工作载荷/kg 200 起升电机额定电压/V 24 起升电机额定功率/kW 4.0 轮胎接地总面积/m2 0.08 (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: 。 答案答案 (1)4105 Pa (2)8103 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) 解析解析 (1)机器静止在水平地面 F=G=mg=3 200 kg10 N/kg
20、=3.2104 N(1分) 则机器对地面的压强p=4105 Pa(2分) (2)机器做的有用功 W有用=Gh=1 000 N8 m=8103 J(1分) 由v=,得t=40 s(1分) 由表格可知,P=4 kW=4 000 W 机器做的总功W总=Pt=4 000 W40 s=1.6105 J(1分) 机器的机械效率 =100%=100%=5%(1分) (其他方法参照赋分) (3)此类机器所做额外功较多(或自重较大)(1分) F S 4 3.2 10 N 0.08m s t s v h v 8m 0.2 m /s W W 有用 总 3 5 8 10 J 1.6 10 J 考点一 简单机械 C组
21、教师专用题组 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
22、具中,在使用时属于费力杠杆的是( ) 答案答案 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=F
23、2l2,可知动力F1即拉力F一直变大,故选A。 易错警示易错警示 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
24、电 答案答案 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l1l2,扁担和筐的重力不计。若
25、将两筐的悬挂点向O点移近相同的距离l,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) 2 l ll 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) 12 l ll 答案答案 AC 扁担可以看成杠杆,O点为支点,原来平衡,则m1gl1=m2gl2 l1l2,m1gm2g,两筐悬挂点均向O点移动l,则左边减少m1gl,右边减少m2gl,m1glm2gl, 左边下沉,A项正确; 要恢复平衡,需向右侧筐内加入货物,设其质量为m,则 m1g(l1-l)=(m2g+mg)(l2-l) m1gl1-m1gl
26、=m2gl2+mg(l2-l)-m2gl 得:m=,C项正确。 21 2 ()mml ll 6.(2020湖南常德,23,6分)农忙时节小明帮爷爷挑谷子,初次干农活的他在左筐中装了20 kg,右筐中装了 25 kg,如果扁担的长度为1.8 m,则他在距扁担左端 m处将谷子挑起来才能使挑担水平(扁担和筐 的重力均不考虑);为了方便行走,小明将两筐谷子同时向内移动了0.1 m,则需要 筐(选填“左” 或“右”)增加约 kg(保留1位小数)谷子,才能基本保持挑担水平。 答案答案 1 右 0.7 解析解析 根据杠杆平衡条件有G左L左=G右L右,则:=。扁担的长度为1.8 m,则他在距 扁担左端L左=1
27、.8 m=1 m处将谷子挑起来才能使挑担水平。将两筐谷子同时向内移动了0.1 m,则左边 力臂变为0.9 m,右边力臂变为0.7 m,此时G左L左=200 N0.9 m=180 N m,G右L右=250 N0.7 m=175 N m,左 边力与力臂乘积大于右边力与力臂乘积;要使挑担基本保持水平,根据杠杆平衡条件应该在右边增加谷 子,m=-m右=-25 kg0.7 kg。 L L 左 右 G G 右 左 m g m g 右 左 m m 右 左 25 20 5 4 5 9 m L L 左左 右 20kg0.9m 0.7m 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
28、,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OBAB=21。则F= N,它是 杠 杆。 答案答案 30 费力 解析解析 动力臂为OB,阻力臂为OA,因OBm2)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。 答案答案 (1)m2m1 (2)仍然平衡 推导过程见解析 解析解析 (1)杠杆平衡时有:F1L1=F2L2 m1gL1=m2gL2 变形得到:L1L2=m2m1 (2)杠杆仍然平衡 以浸没于水的物体为研究
29、对象进行受力分析: F拉+F浮=m物g F拉=m物g-F浮=m物g-水gV物=m物g 所以:F拉1L1=m1gL1 F拉2L2=m2gL2 m1gL1=m2gL2 F拉1L1=F拉2L2 1 水 物 1 水 物 1 水 物 因此杠杆仍然平衡 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
30、超载。 答案答案 见解析 解析解析 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 t18 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
31、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)。 缩短拉杆的长度 使拉力方向顺时针改变30 使拉力方向逆时针改变60 将箱内较重的物品靠近O点摆放,重心由B变至B 答案答案 (1)如图所示 (2) 解析解析 (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)缩短拉杆的长度,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,中的做法都会使F变大;使拉力 方向逆时针改变60,动力臂L变长,则F变小;将箱内较重的物
32、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。 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/s B.该滑轮的机械效率为62.5% C.工人师傅拉绳子的功率为200 W D.提升重物所做的有用功为3 000 J 考点二 功、功率、机械效率 答案答案 C 将重物在30 s内匀速提高了6 m,则绳端移动的距离s=2h=26 m=12 m,绳端移动的速度v绳= =0.4
33、m/s,A错误;工人拉绳子的功度P=Fv绳=500 N0.4 m/s=200 W,C正确;提升重物所做的有用功W有= Gh=800 N6 m=4 800 J,D错误;工人利用滑轮提升重物所做的总功W总=Fs=500 N12 m=6 000 J,则滑轮 组的机械效率=80%,B错误。 s t 12m 30s W W 有 总 4 800J 6 000J 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 m B.绳子对地面的拉力为1 N C.对物体所做的功为1.2 J
34、D.横梁受到的拉力为9 N 答案答案 CD 由题图可知,滑轮组绳子的股数n=4,不计绳重、滑轮装置自重和摩擦,绳子自由端拉力F= G=6 N=1.5 N,绳子对地面的拉力也为1.5 N,绳子自由端移动的距离为物体上升距离的4倍,即s=4h=4 0.2 m=0.8 m,故A、B错误;对物体做的功为W=Gh=6 N0.2 m=1.2 J,故C正确;横梁下有6股绳子,故受到 的拉力F拉=61.5 N=9 N,故D正确。 1 4 1 4 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=91,忽略绳重与摩擦的影响,则机械效率为( )
35、 A.10% B.45% C.80% D.90% 答案答案 D 由题意知道=,同时知道可以忽略绳重与摩擦的影响,根据机械效率的公式,= 100%=100%=100%=90%。故选D。 G G 物 滑轮 9 1 W W 有 总 () G h GGh 物 物滑轮 G GG 物 物滑轮 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 W B.拉力在这10 s内做的功为400 J C.动滑轮的重力为300 N D.若用该滑
36、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 答案答案 C 由题意可知,拉力在10 s内做的总功W总=Fs=400 N31 m=1 200 J,拉力F做功的功率P= =120 W,故A、B选项均错误;由图知道,滑轮组中承担物重的绳子的股数n=3,故拉力F=(G+G动), 代入数据解得G动=300 N,故C正确;由=知,如果提起更重的物体,滑轮组的机械效 率变大,故D错误。 W t 总 1 200J 10s 1 3 W W 有 总 () Gh GGh 动 1 1 G G 动 解题关键解题关键 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
37、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 答案答案 D 由于不计绳重和摩擦=,由题意可知:=60%,=90%,解得n=6。 W W 有 总0 Gh GhG h 0 G GG 0 G GG 0 nG nGG 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
38、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。 审题技巧审题技巧 题中给出的条
39、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 m B.动滑轮的重力为200 N C.人通过滑轮组做的有用功为1 500 J D.滑轮组的机械效率为53.3% 答案答案 B 滑轮组中由两段绳子承担物体和动
40、滑轮的总重,则绳子自由端移动的距离为s=nh=23 m=6 m; 此过程中,所做有用功为W有=Gh=800 N3 m=2 400 J;所做总功为W总=Fs=500 N6 m=3 000 J;额外功 为W额=W总-W有=3 000 J-2 400 J=600 J。不计绳重和滑轮转轴处的摩擦,则额外功为克服动滑轮重力做的 功,由W额=G动h可得,动滑轮的重力为G动=200 N;滑轮组的机械效率为=100%= 100%=80%。故选B。 W h 额 600J 3m W W 有 总 2 400J 3 000J 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
41、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 。 答案答案 1 75% 解析解析 将物体拉到斜面顶端时,做的有用功W有=Gh=5 N3 m=15 J,总功W总=FL=4 N5 m=20 J,则克服摩 擦力所做的额外功W额=W总-W有=20 J-15 J=5 J,故物体受到的摩擦力f=1 N;斜面的机械效率= 100%=100%=75% W L 额 5J 5m W W 有 总 15J 20J 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
42、面长为2 m,高为1 m,则该过程中斜面的机械效率为 。 答案答案 70% 解析解析 使用斜面时做的有用功: W有=Gh=4.9 N1 m=4.9 J, 拉力所做的功为总功: W总=Fs=3.5 N2 m=7 J, 斜面的机械效率: =70%。 W W 有 总 4.9J 7J 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
43、 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。 答案答案 62.5 625 解析解析 题图动滑轮上有2股绳子,=100%=100%=100%=62.5% 人对C绳的拉力最大为FC=G人=500 N600 N,而G动=2F-G篮=240 N-50 N=30 N,则G总=G砖+G篮+G动= 1 020N+50 N+30 N=1 100 N 那么吊篮对平台的压力F压=G总-2FC=1 100 N-2500 N=100 N,此时B绳所受的拉力恰好为其能承受的最 大拉力1 000 N 压强p=625 Pa W W 有用 总 2 G F 篮 50N 240N F S 压 2 100N 0
44、.16m 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2104 N,不计钢丝绳重及摩擦。(海水= 1.0103 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。 答案答案 (1)1.8105 N (2)2104 W (3)90% 解析解析 (1)方法1: 起重船增大的
45、浮力F浮=海水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg18 m3=1.8105 N (1分) 重物的重力 G=F浮=1.8105 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)=(1.8105 N+2104 N)=5104 N(1分) 方法1: 拉力所做的功 W总=Fs=5104 N43 m=6105 J(1分) 拉力做功的功率 P=2104 W(1分) 方法2: 重物上升的速度 1 4 1 4 W t 总 5 6 10 J 30s v物=0.1 m/s(1分) 钢丝绳拉力做功的功率 P=Fv=5104 N40.1 m/s=2104 W(1分) (3)方法1:
46、W有=Gh=1.8105 N3 m=5.4105 J(1分) =100%=90%(2分) 方法2: =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。 h t 3m 30s W W 有 总 5 5 5.4 10 J 6 10 J W W 有 总 Gh GhG h 动 G GG 动 5 54 1.8 10 N 1.8 10 N2 10 N 考点一 简单机械 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
47、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。 知识归纳知识归纳 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 。 答案答案 3.6 如图所示 80% 解析解析 该弹簧测力计的分度值为0.2 N,故
