1、 中考物理 （河北专用） 专题九 简单机械、功和功率 A组 20162020年河北中考题组 1.(2019河北,21,3分)(多选)如图所示,重为G的物体在拉力F的作用下,以v的速度匀速运动了s。已知物体 在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的n分之一,不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的 是( ) A.使用该滑轮组一定省力 B.拉力的功率为2Fv C.额外功为(2nF-G)s D.滑轮组的机械效率为 1 n 2 G F 答案答案 BC 由于F=(G动+f),当f=G动时,F=f,该滑轮组既不省力也不费力,当fG动时,Ff,省力,当ff,费力,故A错误;由题图可知,绳端移动的速度v绳=2
2、v,则拉力的功率P=Fv绳=2Fv,故B正确;所做的额 外功W额外=W总-W有用=F2s-Gs=(2nF-G)s,故C正确;此时滑轮组的机械效率=, 故D错误。 1 2 1 n 1 n W W 有用 总 2 fs Fs 1 2 G n F 2 G nF 一题多解一题多解 不计绳重、轮与轴间的摩擦时,克服动滑轮重力做的功为额外功,又由受力分析得动滑轮的 重力G动=2F-f=2F-G,故额外功W额外=G动 s=(2F-G)s=(2nF-G)s。 1 n 1 n 1 n 2.(2017河北,21,3分)(多选)用五个相同质量的滑轮和绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,在绳自由 端分别用力将重为G的物
3、体匀速提升,乙滑轮组的效率为乙,不计摩擦、绳和木板的重。下列说法正确 的是( ) A.两个滑轮组的机械效率可能相等 B.F1一定大于F2 C.每个滑轮重为 (1-) 2 G 乙 乙 D.甲、乙将重物提升相同的高度,F1与F2的功率可能相等 答案答案 BCD 由题图可得,甲图中滑轮组有2股绳子承担重物,乙图中滑轮组有4股绳子承担重物,故F1= (G+G动),F2=(G+2G动),比较可知F1F2,故B正确;甲=,乙=,比较可知甲乙,故A错误;由 乙滑轮组机械效率表达式乙=计算可得,G=乙G+2乙G动,G-乙G=2乙G动,G动=,故动滑轮的 重力G动=,故C正确;由功率的计算公式P=Fv可知,当v
4、1) 2(21) 斜面的表面 材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板 物块重G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0 沿斜面拉力 F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70 回答下列问题: (1)通过对比实验 中的数据可知,使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关: (2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是:在其他条件相同时, ; (3)为验证猜想3,小明做了实验 (填写实验序号),分析实验数据后,小明认为这几次实验省力情 况相同,依据是 。 【拓展】完成实验后,小明沿斜面用1.8 N的拉力,将重为4.5 N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知
5、斜面长1.2 m、高0.3 m,则斜面的机械效率是 %。(把重物直接提升0.3 m所做的功作为有用功) 答案答案 盘山公路(答案不唯一,合理即可) (1)1、2 (2)斜面倾角越小,越省力 (3)1、3、4 实验中沿斜面拉力F与物体重力G的比值相等 【拓展】62.5 解析解析 使用斜面的好处就是省力,比如:盘山公路、楼梯、螺丝钉等。(1)猜想斜面的省力情况与斜面的 表面材料、倾斜程度和物体的重力三个因素有关,探究与表面材料的关系时,应控制倾斜程度(倾角)和 物体重力相同,改变斜面表面材料,故应对比分析实验1、2的实验数据。(2)分析实验1、5、6的实验数 据,表面材料均为木板,物块重均为2 N
6、,斜面倾角越小,沿斜面的拉力越小,由此可得:其他条件相同时,斜 面倾角越小,越省力。(3)为了探究斜面的省力情况与物体重力的关系,应控制斜面的表面材料和倾角相 同,改变物体的重力,实验1、3、4符合要求,分析实验1、3、4的数据可知,实验中沿斜面的拉力F与物体 重力G的比值相同,故小明认为这几次实验的省力情况相同。 【拓展】将物体拉到斜面顶部所做的有用功W有用=Gh=4.5 N0.3 m=1.35 J,所做总功W总=Fs=1.8 N1.2 m =2.16 J,则斜面的机械效率=100%=100%=62.5%。 W W 有用 总 1.35J 2.16J 5.(2018河北,33,6分)探究杠杆的
7、平衡条件。 (1)杠杆两端的螺母作用是 。 (2)小明用如图甲所示装置,进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是 。 甲 实验次数 动力/N 动力臂/m 阻力/N 阻力臂/m 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0 0.15 1.5 0.1 3 3.0 0.1 2.0 0.15 (3)小明又用如图乙所示装置进行实验。请在图中画出拉力F的力臂,弹簧测力计的读数应是 N。 (一个钩码重0.5 N) 乙 (4)如图丙所示,小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在水平位置平衡。她 用刻度尺测出L1和L2,则2L1 (选填“”“ 【拓展】 2 1 5 2
8、L L 解析解析 (1)实验前通过调节杠杆两端的螺母,使杠杆在水平位置平衡,便于直接测量力臂; (2)分析数据可知,杠杆平衡条件是:动力动力臂=阻力阻力臂; (3)根据定义“支点到力的作用线的距离叫作力臂”画出拉力F的力臂;由“30角对应的直角边等于斜 边的一半”得拉力的力臂为“3”,利用杠杆平衡条件得:1.5 N4=F3,则F=2 N; (4)设硬币半径为r,重力为G。杠杆两端放上不同数量的硬币在水平位置平衡时,硬币对杠杆压力的作用 点在硬币中心位置,所以左、右两侧力臂分别为r+L1、r+L2,不能忽略硬币半径r的长度。左右两侧硬币 的重力为2G和3G,由杠杆平衡条件可得2G(L1+r)=3
9、G(L2+r),2(L1+r)=3(L2+r),2L1+2r=3L2+3r,因为2r3L2。 【拓展】设游码的质量为M,将一个5 g的物体放在左盘中,游码移动到最大值时天平恰好平衡,可得5 g =ML1,所以M= g。 2 2 L 2 1 5 2 L L 知识拓展知识拓展 探究杠杆平衡条件实验前,调节杠杆两端平衡螺母使其在水平位置平衡,是为了可以直接在 杠杆上测量力臂大小,并避免杠杆自重对实验的影响;调节方法:左高左调,右高右调。 易错警示易错警示 杠杆两端放上不同数量的硬币在水平位置平衡时,硬币对杠杆压力的作用点在硬币中心位 置,所以左、右两侧力臂分别为r+L1、r+L2,不能忽略硬币半径r
10、的长度。 6.(2016河北,37,6分)如图所示,某建筑工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置,将重为1 600 N的建材 由斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面倾角为30,斜面高为4.5 m,建材移动的速度为0.4 m/s,电动机的输 出功率为400 W,斜面的效率与整个装置的效率之比12=109。(忽略定滑轮处摩擦及绳重)求: (1)对建材做的有用功。 (2)斜面的效率。 (3)电动机消耗的电能。 答案答案 (1)7 200 J (2)80% (3)104 J 解析解析 (1)W有用=Gh=1 600 N4.5 m=7 200 J (2)因为P= W=Fs v= 所以拉力F=1 000 N 斜面
11、的效率1=80% (3)装置的效率2=1=80%=72% 电动机消耗的电能W=104 J W t s t P v 400W 0.4m/s W W 有用 总 W Fs 有用 7 200J 1 000N24.5m 9 10 9 10 2 W 有用 7 200J 72% 解题关键解题关键 本题中克服重物的重力做的功为过程中的有用功;绳子的拉力对重物所做的功为总功。 一题多解一题多解 (2)斜面的效率 沿斜面将建材拉到顶端所用时间t= s,则绳子的拉力对建材做功W总=Pt=400 W s =9 000 J,则斜面的效率1=80% s v 4.5m2 0.4m/s 45 2 45 2 W W 有用 总
12、7 200J 9 000 J B组 20162020年全国中考题组 考点一 简单机械 1.(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。 2.(2020广西北
13、部湾经济区,10,2分)墨经最早记述了杆秤的杠杆原理,“标”“本”表示力臂,“权” “重”表示力,如图所示,杆秤在水平位置平衡,以下说法正确的是( ) A.“重”增大时,N端上扬 B.“权”增大时,M端上扬 C.“权”向右移时,N端下沉 D.提纽向右移时,M端上扬 答案答案 C 杆秤应用杠杆原理,在水平位置平衡时,权标=重本,当 “重”增大时,权标重本,支点O左侧的力与力臂乘 积偏大,故M端下沉,B错误;“权”向右移时力臂“标”变小,则权标重本,即支点O左侧 的力与力臂乘积偏大,故M端下沉,D错误。 3.(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
14、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。 4.(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(
15、) 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 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 5.(2019陕西,7,2分)工人用如图所示的装置运送砂石。下列说法
16、正确的是(g=10 N/kg)( ) A.滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小 B.图中动滑轮相当于一个省力杠杆 C.绳子自由端下拉1 m,桶上升2 m D.质量为65 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的砂石 答案答案 B 定滑轮只能改变拉力的方向,不能改变拉力大小,A项说法错。动滑轮相当于一个省力杠杆,B 项正确。图中滑轮组承担物重的绳子是2段,当自由端移动距离s=1 m时,被拉动的桶移动h=0.5 m,C 项错。工人用力向下拉动绳子时,最大的拉力等于自身重力G人,若不计动滑轮重力,则利用该滑轮组能提 起的砂石最大重力G=2F=2G人=2m人g=265 kg10 N/kg=1 300 N
17、,砂石最大质量m=130 kg,所 以D项错。 2 s G g 1 300N 10 N/kg 思路分析思路分析 使用滑轮组工作时,分析受力和移动距离的关键是先判断承担物重的绳子段数。通常的判 断方法是观察直接连接动滑轮绳子的段数。 易错警示易错警示 人用力向下拉动物体的过程中,最大的拉力不超过自身重力,当拉力等于人自身重力时,人处 于静止状态,此时的拉力即最大拉力。 6.(2019江西,14,3分)如图所示,物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩 擦),拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是( ) A.F2F3=F4F1 B.F2F4F1F3 C.F4=F2F1F3 D
18、.F4F2F3F1 答案答案 B 从本题图中看出有四种简单机械,第一种是杠杆,根据杠杆的平衡条件,得出F1=G。第二种是 滑轮组,此时,物重由三段绳子承担,不计机械自重,则F2=G/3。第三种是一个动滑轮,此时,拉力作用在动 滑轮的轴上,这种状态下使用动滑轮不但不能省一半的力,而且要多一倍的力,不计机械自重,则F3=2G。 第四种是斜面,斜面的角度是30,可以推算出斜面的长度等于高度的两倍,不考虑摩擦,由公式Fs=Gh, 得F4=G/2。通过计算结果比较可知,F2F4F1l2,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l,则( ) A.扁担左端向下倾斜 B.扁担右端向下倾斜 C.
19、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 l l 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,m1glGB,则甲 乙;若FA=FB,则GA GB。(选填 “”、“=”或“ 解析解析 用同一个滑轮组提起不同的重物,所做的额外功不变,物体越重,有用功越大,所以有用功与总功的 比值越大,机械效率越大,因此甲的机械效率大于乙的机械效率;根据题图可知,
20、GA+G动=2FA,GB+G动=3FB, FA=FB时GA 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。 图2 2 1 l l OA OB 2 1
21、 Gl l OA OB 0.4m 1m 解题关键解题关键 对于杠杆问题,进行杠杆五要素的作图是解题的必要步骤。 14.(2017甘肃兰州,27,3分)如图所示为某街道路灯悬挂的情境图。画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图 和对应的力臂L。 答案答案 如图所示 解析解析 拉力的作用点在横杆上,拉力方向沿钢丝斜向上;从支点向拉力F的作用线作垂线,支点到垂足的 距离即力臂L。 15.(2018山西,40,2分)如图所示,用一根细绳将杠杆AOB在O点悬挂起来,B处挂一重物G,在杠杆上施加最 小动力F,使杠杆在图示位置平衡,请你在图中画出这个力的示意图。 答案答案 如图所示 解析解析 根据杠杆的平衡条件可知
22、,在阻力和阻力臂一定时,要想动力最小,动力臂就要最长,支点O和动力 F作用点B之间的距离OB为最长动力臂,然后画出最小动力F。 16.2016内蒙古呼和浩特,13(1)(2),2分请按要求作图 (1)请画出人拉重物上升,最省力的绕线方法 (2)木棒在力F作用下静止,画出力F关于O点的力臂 答案答案 (1)如图所示 (2)如图所示 解析解析 (1)最省力的绕法是由3段绳子承担动滑轮和重物的总重力;(2)从支点向力的作用线作垂线段,支 点和垂足之间的距离即力臂。 17.(2018吉林,23,3分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中: (1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,其目的是消除 对实验的影响;
23、 (2)如图1所示,是已经平衡的杠杆,若在两侧的钩码下再各增加一个相同的钩码,杠杆会失去平衡,那么只 需将 (选填下列序号),杠杆就会重新平衡; 图1 左侧钩码向左移动4个格 右侧钩码向左移动2个格 平衡螺母向左适当调节 (3)小明改用弹簧测力计做实验,如图2所示,使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数 1 N (选填“大于”、“小于”或“等于”)。(每个钩码0.5 N) 图2 答案答案 (1)杠杆自重 (2) (3)大于 解析解析 (1)把质量分布均匀的杠杆中点作为支点,并调节杠杆在水平位置,是为了消除杠杆自重对实验的 影响; (2)在已经平衡的杠杆两侧的钩码下再各加一个相同的钩码,则左边
24、力与力臂的乘积为3G4L(L为每小 段长度),右边力与力臂的乘积为2G8L,故杠杆要重新平衡应将右侧钩码向左移动2个格; (3)若测力计的拉力竖直向上,则根据杠杆平衡条件得F8L=0.5 N44L,则拉力F=1 N,若拉力方向斜向 上,则其力臂小于8L,故拉力大于1 N。 18.(2020江苏连云港,21,8分)密度是物质的重要属性,生产、生活中常常需要测量各种液体的密度。某 同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计,可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的 数值,受到了老师的肯定和表扬,结构如图所示。 所用器材:轻质杠杆(自身重力忽略不计)、两种规格的空桶(100 mL和200 mL)
25、、质量为m的物体A、细 线。 设计过程如下: (1)将杠杆在O点悬挂起来,空桶悬挂在B点,质量为m的物体A悬挂在C点时,杠杆水平平衡。测出B点到O 点的距离为l,C点到O点的距离为l0,此时C点的密度刻度线应标注为 。 (2)在B点的空桶内注满液体,空桶容积为V,移动物体A至C1位置,使杠杆在水平位置平衡。C1点到O点的 距离为l1,此时C1点的密度值为 (用题中所给的字母表示)。 (3)已知密度为1.0103 kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为4 cm,则密度为0.8103 kg/m3刻度线与零刻 度线之间的距离为 cm。 (4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些,应选择 规格的空桶(
26、选填“100 mL”或“200 mL”)。 答案答案 (1)0 (2) (3)3.2 (4)200 mL 10 ( - )m l l Vl 解析解析 (1)C点是桶内没有液体时物体A的位置,相当于盛满“密度为0”的液体,所以C点对应零刻度。 (2)根据杠杆平衡条件,结合题意可得m桶gl=mgl0 ,当加满质量为m液的液体时,(m桶+m液)gl=mgl1,由 式得,m液=,所以液=。 (3)距离差l1-l0=4 cm时,将液=1.0103 kg/m3代入上述液体密度表达式,得液=,密度为0.8液时距离 差为4 cm0.8=3.2 cm。 (4)由表达式液=可知,桶的容积越大,刻度越精确,故选择2
27、00 mL规格的空桶。 10 ( - )m l l l m V 液10 ( - )m l l Vl 4cmm Vl 10 ( - )m l l Vl 解题技巧解题技巧 利用两式相减或者两式相比,可以化简表达式,这是常用的处理实验题表达式的方法。 19.(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
28、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。 20.(2018安
29、徽,21,4分)图a所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图a简化成如图b所示的 杠杆,不计自重。若铅球质量m=3 kg,OA=0.03 m,OB=0.30 m,求此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1大小 (g取10 N/kg)。 答案答案 300 N 解析解析 根据杠杆平衡条件,有F1l1=F2l2(2分) 将F2=mg=30 N,l1=OA=0.03 m,l2=OB=0.30 m代入 可得F1=300 N(2分) 解题关键解题关键 掌握杠杆的平衡条件和力臂的定义是解答本题的关键。 21.(2019内蒙古呼和浩特,21,6分)新中国成立前,我国经济很落后,一些地区过着极其原始的生活。如图
30、 所示,就是为了解决饮水问题,需要到很远地方挑水的示意图。为了防止道路不好水溅出桶外,在水面上 覆盖木板(右图)。若一个木板质量为500 g,密度为0.8103 kg/m3,每个桶内水深30 cm(水=1.0103 kg/m3,g =10 N/kg)。 (1)求桶底受到的水产生的压强; (2)求一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积; (3)扁担与绳质量忽略不计,扁担长度1.5 m,每桶水总重180 N,扁担与肩膀接触点距离扁担右端55 cm,支 撑手距离扁担左端也是55 cm,求支撑手受到的扁担产生的压力。 答案答案 (1)3 000 Pa (2)5 N 1.2510-4 m3 (3)18
31、0 N 解析解析 (1)p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.3 m=3 000 Pa (2)木板漂浮,F浮=G木=m木g=0.5 kg10 N/kg=5 N V木=625 cm3 V排=510-4 m3=500 cm3 V露=625 cm3-500 cm3=125 cm3=1.2510-4 m3 (3)G左L1=G右L2+FL3 180 N(1.5 m-0.55 m)=180 N0.55 m+F(1.5 m-20.55 m) 解得F=180 N,F与支撑手受到的扁担产生的压力是相互作用力,所以支撑手受到的扁担产生的压力为18 0 N m 木 木 3 500g 0.8g/cm
32、F g 浮 水 33 5N 1.0 10 kg/m10N/kg 考点二 功、功率及机械效率 1.(2020广东广州,8,3分)如图所示,小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体(绳长不变),测 得拉力和物体M、N所受的重力如表所示,则( ) F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN 5.5 N 12 N 5.5 N 8 N 5 N 10 N A.甲的机械效率比丙的大 B.乙、丁的机械效率相同 C.使用丙提升物体M时省力 D.实验测得的数据无法算出机械效率 答案答案 A 定滑轮机械效率=100%=100%=100%,则甲=100%=100%90. 9%,乙=100%=100%83.3%;动滑轮和
33、滑轮组机械效率=100%=100%=10 0%=100%,则丙=100%=100%45.5%,丁=100%=100%=62.5%,故A正 确,B、D错误;使用丙提升物体时拉力比物重还大,使用丙提升物体M时不省力,故C错误。 W W 有用 总 G h Fs 物 G F 物 M G F 甲 5N 5.5 N N G F乙 10N 12 N W W 有用 总 Gh Fs Gh F nh G nF M G nF丙 5N 2 5.5 N N G nF丁 10N 2 8 N 2.(2020内蒙古包头,6,3分)如图所示,在粗糙水平地面上,用10 N的力F沿水平方向拉滑轮(不计滑轮重 力)。木板B静止,木块
34、A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动,5 s内木块A移动了0.5 m。滑轮组的机 械效率为80%。下列说法正确的是( ) A.木块A受到的摩擦力为5 N B.地面对木板B的摩擦力为4 N C.5 s内绳子拉力对木板B做的功为2 J D.拉力F的功率为0.5 W 答案答案 D 木块A移动的距离为s1=0.5 m,所以拉力F移动距离为s2=0.25 m,W总=Fs2=10 N0.25 m=2.5 J,根 据=100%,得到f=4 N,木块A做匀速直线运动,则木块A受到的摩擦力为4 N,A项错 误;绳子上的拉力大小等于摩擦力,为4 N,木板B静止,受到水平向右的绳子拉力和A对B的水平向左的摩 擦力
35、,两力大小均为4 N,故B不受地面的摩擦力作用,B项错误;在绳子拉力作用下B静止不动,所以绳子拉 力对B不做功,C项错误;拉力F做的功为总功,拉力的功率P=0.5 W,故D项正确。 1 fs W总 1 W s 总 80%2.5J 0.5m W t 总 2.5J 5s 易错警示易错警示 题目中动滑轮重力不计,但是绳子与滑轮之间有摩擦力,所以绳子对A的拉力不等于F的一半, 故应该根据滑轮组机械效率计算出绳子对A的拉力;A做匀速直线运动,所以A受到的B对其的摩擦力与 绳子的拉力是一对平衡力。 3.(2020湖南常德,17,3分)如图所示,用F1的力将物体B匀速提升h,F1做功600 J,若借助滑轮组
36、用F2的力把物 体B匀速提升相同高度,F2做功为1 000 J。下列说法正确的是( ) A.两个过程中的拉力F1=3F2 B.F1做功的功率比F2做功的功率小 C.滑轮组机械效率为40% D.F2做功的距离为3h 答案答案 D F1做功600 J,由W=Fs可知F1=。由图可知,滑轮组的绳子股数n=3,所以绳子自由端移 动的距离即F2做功的距离s2=3h,F2做功1 000 J,由W=Fs可知F2=,所以F1F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 式不做额外功,乙种方式需克服动滑轮重力做额外功,所
37、以甲乙。故选C。 2 GG 物轮 100N20N 2 10.(2017甘肃兰州,9,3分)如图所示,用力F拉着重为G的物体竖直匀速上升,在时间t内物体上升的高度为 h(物体未拉出水面),若物体的体积为V,水的密度为,则下列算式正确的是( ) A.= B.= C.W有=Gh D.P有= 3 G F3 GVg F ( -)G Vg h t 答案答案 D =,A、B错误;W有=(G-F浮)h=(G-gV)h,C错误;P有=,D正确。 故选D。 W W 有 总 -G F nF 浮 - 3 G gV F W t 有 -G gV h t 11.(2016天津,12,3分)(多选)某建筑工地上,工人师傅用滑
38、轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼 上,如图所示。若水泥重为G0,桶重为G1,动滑轮重为G2,不计绳重和摩擦,此过程中该装置的机械效率为, 则工人师傅作用在绳子自由端的拉力F为( ) A.F= B.F= C.F=+G1 D.F= 012 3 GGG 01 3 GG 0 3 G 0 3 G 答案答案 AD 由题图可知滑轮组有3股绳子承担重物,不计绳重和摩擦,3股绳子向上的拉力等于动滑轮 重、桶重和水泥重之和,故绳端拉力:F=,故A正确,B错误;提升水泥所做的功为工人所做的有 用功,即W有=G0h,则由滑轮组的机械效率=,得绳端的拉力F=,故C错误,D正确。 012 3 GGG 0 G h
39、Fs 0 3 G F 0 3 G 12.(2019吉林,15,1分)如图所示,用滑轮组把300 N的重物匀速提升3 m,人所做的有用功是 J;如 果用该滑轮组提升400 N的重物,它的机械效率将 。 答案答案 900 变大(或增大、提高、增加) 解析解析 人做的有用功:W有用=Gh=300 N3 m=900 J;当提升重物的重力增加时,做的有用功变大,而额外功 几乎不变,有用功和总功的比值变大,滑轮组的机械效率变大。 13.(2017吉林,15,2分)利用动滑轮把重30 N的物体竖直向上提升5 m,所用拉力是20 N,拉力所做的功是 J;动滑轮的机械效率是 。 答案答案 200 75% 解析解
40、析 F=20 N,s=2h=25 m=10 m 拉力所做的功W=Fs=20 N10 m=200 J =0.75=75% Gh Fs 30N5m 20N 10m 易错警示易错警示 拉力所做的功W=Fs,克服物体重力所做的功W=Gh,要注意对应关系。 14.(2017天津,18,4分)利用图所示的滑轮组,在5 s内将重为360 N的物体匀速向上提起2 m,作用在绳端竖 直向上的拉力F为150 N,该滑轮组的机械效率是 ,拉力F的功率是 W。 答案答案 80% 180 解析解析 =80% W=Fs=150 N32 m=900 J P=180 W Gh Fs 360N2 m 150 N3 2m W t
41、 900J 5 s 15.(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 N,而G动=2F-G篮=240 N-50 N=
42、30 N,则G总=G砖+G篮+G动=1 020 N+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 压强p=625 Pa W W 有用 总 2 G F 篮 50N 240N F S 压 2 100N 0.16m 16.(2020江苏苏州,24,6分)科技馆里两位老人正饶有兴致地体验升降座椅装置,小明观察后画出简图(如 图)进行研究。若爷爷质量m人=60 kg,奶奶用F=240 N的拉力将爷爷匀速拉升到顶端,该过程中奶奶手握 住绳子向下拉动的总长度s=6 m。不计绳重和摩擦,g取10 N/kg。求: (1)奶奶所做的功; (
43、2)动滑轮(含座椅)的质量; (3)该升降座椅装置的机械效率(保留一位小数)。 答案答案 (1)1 440 J (2)12 kg (3)83.3% b(1)W=F s=240 N6 m=1 440 J (2)3F=(m人+m动)g 代入数据得:m动=12 kg (3)W有=m人gh=60 kg10 N/kg2 m=1 200 J =100%=100%83.3% W W 有 1 200J 1 440J 17.(2020山东潍坊,25,7分)如图所示,小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石,矿石以1 m/s的速度匀速 上升8 m,已知矿石重2 700 N,动滑轮重300 N,不计绳的重力及滑轮摩擦,
44、求该过程中: (1)汽车拉力的大小; (2)汽车拉力的功率; (3)滑轮组的机械效率。 答案答案 (1)1 000 N (2)3 000 W (3)90% (说明:本题共计7分,其他解法只要合理,即可得分。) 解析解析 (1)与动滑轮相连绳子的段数n=3 拉力F=(G矿石+G动)=(2 700 N+300 N)=1 000 N(2分) (2)拉力端移动的速度为v=nv矿石=31 m/s=3 m/s(1分) 拉力的功率为P=Fv=1 000 N3 m/s=3 000 W(1分) (3)有用功W有=G矿石h=2 700 N8 m=21 600 J(1分) 总功W总=(G矿石+G动)h=(2 700
45、 N+300 N)8 m=24 000 J(1分) 机械效率=100%=100%=90%(1分) 1 3 1 3 Fs t W W 有 总 21 600J 24 000J 18.(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 3 200 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
46、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=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=
47、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 19.(2017重庆A,18,6分)重庆至德国杜伊斯堡的中欧班列全程约10 800 km,运行时间约300 h。中欧班列 在平直路面匀速行驶时,和谐型大功率机车提供的牵引力约9.6107 N。求: (1)中欧班列运行时的平均速度约为多少千米每小时? (2)中欧班列在平直路面以v=20 m/s匀速行驶时,机车功率约为多少瓦? 答案答案 (1)36 km/h (2)1.92109 W 解析解析 (1)平均速度:v平=36 km/h(3分) (2)班列在平直路面匀速行驶, 牵引力功率:P=Fv=9.6107 N20 m/s=1.92109 W(3分) s t 10 800km 300h W t 解题关键解题关键 熟练运用速度和功率的计算公式,是解答此题的关键。速度计算公式为v=,代入题中数据 可求速度;运用功率公式P=Fv,代入题中数据可求功率。 s t 20.(
