1、A组 20162020年北京中考题组 1.(2020北京,8,2分)如图所示的情境中,人对物体做功的是( ) 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。 易错警示易错警示 要看清物体移动时在力的方向上是否有移动的距离。 2.(2019北京,8,2分)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
2、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 答案答案 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。 3.(2016北京,12,2分)水平地面上的购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动一段距离,则下列判断 中正确的是(
3、) A.重力对购物车做了功 B.支持力对购物车做了功 C.推力对购物车做了功 D.没有力对购物车做功 答案答案 C 购物车水平运动,在重力方向上没有距离,重力不做功,A项错误;购物车水平运动,在支持力方 向上没有距离,支持力不做功,B项错误;购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动一段距离,推力做 功,C项正确,D项错误。故选C。 解题关键解题关键 明确三种情况不做功:一是有力无距离(推而未动),二是有距离无力(靠惯性运动),三是力的 方向与运动方向垂直。 易错警示易错警示 力的方向和运动方向没有判断清楚。 4.(2016北京,15,2分)下列说法中正确的是( ) A.跳伞运动员匀速下落的过
4、程中,动能变大 B.投出去的实心球在空中运动过程中,运动状态不变 C.跳远运动员起跳后能继续向前运动,是由于运动员具有惯性 D.跳高运动员起跳蹬地时,运动员对地的压力小于地对运动员的支持力 答案答案 C 动能大小跟质量和速度有关,跳伞运动员匀速下落的过程中,质量和速度都不变,动能不变,A 项错误;投出去的实心球在空中运动过程中,由于受重力作用,做曲线运动,运动状态改变,B项错误;跳远 运动员起跳后虽然不受向前的力,但由于惯性能继续向前运动,C项正确;跳高运动员起跳蹬地时,运动员 对地的压力和地对运动员的支持力是相互作用力,大小相等,D项错误。故选C。 5.(2020北京,17,2分)(多选)如
5、图所示为游乐园的过山车运行的情境,下列说法正确的是( ) A.过山车从高处加速滑下的过程中,动能增加 B.过山车从高处加速滑下是由于受到惯性的作用 C.过山车从低处上升的过程中,重力势能增加 D.过山车从低处上升的过程中,重力势能转化为动能 答案答案 AC 同一物体质量不变,速度越大动能越大,A正确;过山车加速滑下是由于重力作用,惯性不是 力,不能说“受到惯性的作用”,B错误;过山车从低处上升,高度增加,重力势能增大,动能转化为重力势 能,D错误,C正确。故选A、C。 6.(2020北京,20,2分)(多选)如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,某工人站在水平地面上,竖直向下拉动绳 子自由端,使物
6、体A以0.2 m/s的速度匀速上升,提升过程中滑轮组的机械效率为90%。已知物体A重540 N, 该工人重500 N,两个滑轮质量相等,不计滑轮组的绳重和摩擦,关于该过程,下列说法正确的是( ) A.绳子自由端受到竖直向下的拉力为200 N B.绳子自由端拉力的功率为120 W C.该工人对地面的压力为200 N D.支架受到滑轮组的拉力为960 N 答案答案 BCD 设绳子自由端所受拉力为F,由=得,F=300 N,A错误;拉力的功率P= Fv绳=nFvA=2300 N0.2 m/s=120 W,B正确;工人受到重力G人、支持力F支和拉力F的作用处于静止状态, 所以F支=G人-F=G人-F=
7、500 N-300 N=200 N,压力与支持力是一对相互作用力,大小相等,即F压=F支=200 N, C正确;由F=(GA+G轮)得,G轮=nF-GA=2300 N-540 N=60 N,则支架受到滑轮组的拉力为F拉=3F+G轮=330 0 N+60 N=960 N,D正确。故选B、C、D。 W W 有 总 G nF G n 540N 2 90% 1 n 7.(2019北京,17,2分)(多选)如图所示,小朋友沿滑梯下滑得越来越快。关于该过程,下列说法中正确的是 ( ) A.小朋友不具有惯性 B.小朋友的运动状态不变 C.小朋友的动能增加 D.小朋友的重力势能减少 答案答案 CD 一切物体都
8、有惯性,A错误;小朋友沿滑梯下滑得越来越快,说明运动状态在改变,B错误;动 能跟质量和速度有关,小朋友沿滑梯滑下时,质量不变,速度变大,动能变大,C正确;重力势能跟质量和高 度有关,小朋友沿滑梯滑下时,质量不变,高度变小,重力势能变小,D正确。 8.(2019北京,20,2分)(多选)某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 图中图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450 g,所用动 滑轮的质量为50 g,绳子自由端的拉力F为1.3 N。g取10 N/kg。在02 s的过程中,下列说法中正确的是 ( ) A.绳子自由端移动的速度
9、为5.0 cm/s B.拉力F的功率为0.26 W C.有用功为0.45 J D.滑轮组的机械效率为90% 答案答案 BC 绳子自由端移动的速度v=0.2 m/s,A错误;拉力F的功率P=Fv=1.3 N0.2 m/s=0.26 W,B正确;有用功W有=mgh=0.45 kg10 N/kg0.1 m=0.45 J,C正确;滑轮组的机械效率=8 7%,D错误。 易错警示易错警示 图像中给出了绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系图线a和物体上升的高度随时 间变化的关系图线b,提取信息时必须区分开。 s t 0.1m 0.5s Gh Fs 4.5N0.1m 1.3N0.4m 9.(2018北京,
10、22,2分)(多选)图所示为冬奥会的一些运动项目,关于这些项目中的情景,下列说法中正确的 是( ) A.跳台滑雪运动员在空中下落的过程中,重力势能不变 B.短道速滑运动员在转弯滑行的过程中,运动状态不变 C.冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动,是由于冰壶具有惯性 D.冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中,冰球所受重力没有做功 答案答案 CD 运动员在空中下落的过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小,A选项错误;运动员转弯时 运动方向在变化,说明运动状态改变,B选项错误;掷出去的冰壶能继续向前运动,是由于冰壶具有惯性,C 选项正确;冰球水平滑动过程中,在重力方向上没有移动距离,重力不
11、做功,D选项正确。 10.(2016北京,19,2分)(多选)一个小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,相继经过B、C两点,如图所 示。若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,则下列说法中正确的是( ) A.小球在下落过程中动能不变 B.小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能 C.小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功 D.小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率 答案答案 BCD 小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,动能变大,A项错误;C点的高度小于B点的高度, 小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能,B项正确;AB段和BC段的长度相等,重力不变,小球所受
12、的 重力在AB段做的功等于在BC段做的功,C项正确;因为小球运动的速度越来越大,所以,在BC段运动的时 间比在AB段短,小球所受的重力在BC段做功的功率大,D项正确。故选B、C、D。 评析评析 本题是一道力学综合试题,主要考查学生对基本概念的理解和运用。 解题关键解题关键 (1)影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度;(2)影响重力势能的因素是物体的质量 和物体的高度;(3)根据W=Gh来判断重力做功的大小;(4)根据P=W/t来判断做功的功率大小。 易错警示易错警示 审题不清,题目中明确告诉小球下落速度越来越大,因此动能变大;功率应用P=Fv来计算更 简单。 11.(2017北京,38,
13、2分)在探究“物体动能的大小与物体质量是否有关”的实验中,需要控制物体的速度 大小相等。为了控制物体的速度大小相等,小华选用了体积相等、质量不等的金属球A和B,利用如图所 示的带滑槽的轨道进行实验。小华认为:如果A、B两球先后从轨道上同一高度处由静止开始释放, 则A、B两球到达轨道零刻度线处的速度大小相等。小刚对小华的观点提出了质疑。请你根据实验需 要,添加适当的器材,设计实验检验小华的观点是否正确。请你写出检验的实验步骤。 答案答案 示例: 将完全相同的两个带有滑槽的轨道并排放在水平桌面上,使两端对齐。将A、B两个金属球分别放置在 两个轨道的最高点,从静止开始同时释放,观察两球是否一直并排滚
14、动,直到轨道零刻度线处。 12.(2018北京,34,3分)图是用动滑轮提升货物A的示意图。 在竖直向上的拉力F的作用下,使重450 N的货物A在50 s的时间里,匀速竖直上升了10 m。在这个过程 中,拉力F做的功为5 000 J。 求:(1)有用功W有; (2)拉力F的功率P; (3)动滑轮的机械效率。 答案答案 (1)4 500 J (2)100 W (3)90% 解析解析 示例:(1)W有=Gh=450 N10 m=4 500 J (2)P=100 W (3)=90% W t 总 5 000J 50s W W 有 总 4 500J 5 000 J 13.(2017北京,45,3分)图是
15、用滑轮组提升建筑材料A的示意图,在竖直向下的拉力F作用下,使重900 N的 建筑材料A在5 s的时间里,匀速竖直上升了1 m,绳自由端匀速竖直向下移动了2 m。在这个过程中,拉力 F为500 N,滑轮组的机械效率为,拉力F做功的功率为P。 求:(1)滑轮组的机械效率; (2)拉力F的功率P。 答案答案 (1)90% (2)200 W 解析解析 示例:(1)W有=Gh=900 N1 m=900 J W总=Fs=500 N2 m=1 000 J =90% (2)P=200 W W W 有 总 900J 1 000J W t 总 1 000J 5s 14.(2016北京,42,3分)如图所示是用动滑
16、轮运送建筑材料A的示意图,在卷扬机对绳子的拉力作用下,使 重800 N的建筑材料A在50 s的时间里,匀速竖直上升了10 m。在这个过程中,动滑轮提升建筑材料A所做 的有用功为W有,卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200 W。绳重可忽略不计。 求:(1)有用功W有; (2)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率。 答案答案 (1)8 000 J (2)80% 解析解析 (1)W有=Gh=800 N10 m=8 000 J (2)=80% W W 有 总 W P t 有 总 8 000J 200W50s 解题规范解题规范 分三步:公式;代数要有单位;结果要有单位。 解题关键解题关键 注意总功为卷扬机
17、做的功,需要利用W=Pt计算。 B组 20162020年全国中考题组 考点一 功和功率 1.(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的方向,B项错。有用 功是对货物做
18、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。 易错警示易错警示 滑轮组的机械效率大小与省力情况没有直接联系。相同条件下额外功越小机械效率越高, 省力多的滑轮组其机械效率不一定高。 2.(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.
19、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。因为速度相同,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。 解题关键解题关键 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
20、示物体受到的是平衡 力,即拉力等于摩擦力。 3.(2017四川成都,B4,2分)(多选)如图所示,小王通过滑轮组向高处提升重210 N的物体,动滑轮重10 N,定 滑轮重15 N,不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。8 s内物体匀速上升4 m,则该8 s内( ) A.小王做的有用功为840 J B.小王做的额外功为100 J C.小王做功的功率为110 W D.小王对绳子的拉力为70 N 答案答案 AC 小王做的有用功W有=G物h=210 N4 m=840 J 额外功W额=G动h=10 N4 m=40 J 小王做的总功W总=W有+W额=840 J+40 J=880 J, 做功的功率P=110 W 由
21、题图可知,滑轮组有3股绳子承担物重,故绳端拉力 F=(G物+G动)=(210 N+10 N)73.3 N 故选A、C。 W t 总 880J 8s 1 3 1 3 4.(2019湖南长沙,38,6分)如图所示为洋湖湿地公园的“河道保洁船”清理水面垃圾时的情景,保洁船的 质量为2.5 t,收集宽度为3.4 m。它某次工作时以1 m/s的速度做匀速直线运动,其牵引力为5104 N,保洁 船工作50 s,求这段时间内: (1)保洁船行驶的路程; (2)牵引力做的功; (3)牵引力的功率。 答案答案 (1)50 m (2)2.5106 J (3)5104 W 解析解析 (1)保洁船工作50 s行驶的路
22、程 s=vt=1 m/s50 s=50 m (2)保洁船工作50 s,牵引力所做的功 W=Fs=5104 N50 m=2.5106 J (3)保洁船的功率P=5104 W W t 6 2.5 10 J 50s 考点二 机械效率 1.(2020重庆A卷,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 W t 6 2.5 10 J
23、50s 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 m/s,A错误;工人拉绳子的功率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.(2019河南,13,2分)(多选)工人用如图所示的滑轮组,在时间t内,将重为G的货物匀速提升了h,人对绳子
24、 竖直向下的拉力恒为F。以下说法正确的是( ) A.拉力F的功率为 B.额外功为(2F-G)h C.滑轮组的机械效率为 D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大 2Fh t 3 G F 答案答案 AB 图中的滑轮组承担货物的绳子段数n=2。自由端移动的距离s=2h,拉力做的功W总=Fs=2Fh, 功率P=,故A项正确。有用功W有=Gh,额外功W额=W总-W有=2Fh-Gh=(2F-G)h,故B项正确。滑轮组 的机械效率为= =,故C项错。从C项的分析中可以看出滑轮组机械效率的表达式中没 有h,说明机械效率与h无关,D项错。 解题关键解题关键 正确分析承担货物的绳子的段数是解题关键。 W t 总 2
25、Fh t W W 有 总 2 Gh Fh2 G F 3.(2020天津,23,6分)在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想: 猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关 猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关 为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。 小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次 实验,数据如表所示: 实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.
26、8 0.3 74.1% 3 6.0 0.1 2.5 0.3 请你解答如下问题: (1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为 ;根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式; (2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率 (选填“越 高”“越低”或“不变”); (3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是 。 答案答案 (1)80.0% 如图所示 (2)越高 (3)自重不同的滑轮 解析解析 (1)第3次实验时滑轮组的机械效率=100%=100%=100%=80.0%;根据表中 的数据可知,绳子自由端移动的距离为钩码被提升高度的3倍,即动滑轮上绳子的股数为n=3,根据“奇
27、动 偶定”的规律,绳子应先固定在动滑轮上,再依次绕滑轮即可,如答案图所示。(2)分析表中的数据可知, 在用同一滑轮组提升物体的前提下,被提升物体的重力越大,滑轮组的机械效率越高。(3)根据控制变量 的思想,为了验证滑轮组的机械效率与动滑轮重力的关系,应该保持物体的重力不变,改变动滑轮的重力, 因此应该添加自重不同的滑轮。 方法技巧方法技巧 探究影响滑轮组机械效率的因素实验中,判断动滑轮上绳子股数的方法:用绳子自由端移动 的距离除以物体被提升的高度得出的数值就是动滑轮上绳子的股数,进而可得出绳子的绕法。 W W 有 总 Gh Fs 6.0N0.1m 2.5N0.3m 4.(2019天津,23,6
28、分)用如图所示的滑轮组,将一重为450 N的物体以0.1 m/s的速度匀速向上提起2 m,拉力 F为200 N。求: (1)滑轮组的机械效率; (2)拉力F的功率。 答案答案 (1)75% (2)60 W 解析解析 (1)=75% (2)P=Fnv=200 N30.1 m/s=60 W W W 有 总 Gh Fs 450N2m 200N3 2m W t 总 Fs t 易错警示易错警示 应用公式计算时要注意物理量的对应性,防止出现张冠李戴。拉力的功率是总功率,要用拉 力乘以绳子自由端的速度,而不是物体的速度。 考点三 机械能 1.(2020安徽,13,2分)一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫
29、星运行过程中离地球最近的一点叫近地 点,最远的一点叫远地点(如图所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,那么( ) A.卫星在远地点的势能最大、动能为零 B.卫星在近地点的动能最大、势能为零 C.卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大、动能减小 D.卫星从近地点向远地点运动过程中,动能增大、势能减小 答案答案 C 卫星在运行过程中机械能守恒,卫星在远地点时势能最大,动能最小,但速度不为零,所以动能 不为零,故A错误;卫星在近地点时动能最大,势能最小,但势能不为零,故B错误;根据以上分析可知,卫星 从远地点向近地点运动的过程中,势能减小,动能增大,卫星从近地点向远地点运动的过程中,势能增大
30、, 动能减小,故C正确,D错误。 解题技巧解题技巧 近地点处,卫星距离地面的高度最小,远地点处,卫星距离地面的高度最大,从而分析卫星的动 能和势能的大小关系。 2.(2020福建,12,2分)疫情期间,某快递公司用无人机进行无接触配送包裹。无人机携带包裹匀速上升时, 包裹的( ) A.动能减少,重力势能增加 B.动能不变,重力势能增加 C.动能不变,重力势能不变 D.动能增加,重力势能减少 答案答案 B 无人机携带包裹匀速上升,其质量、速度均不变,所以动能不变,匀速上升,高度增加,重力势能 增加,A、C、D错,B正确。 知识拓展知识拓展 物体动能的大小与质量和速度有关,质量越大、速度越大,动能
31、越大。重力势能的大小与质 量和高度有关,质量越大、高度越高,重力势能越大。 3.(2020山西,16,3分)为强化消防救援能力,战士们每天 都要进行刻苦训练。如图所示,是战士爬杆训练的场景, 战士在匀速直线向上爬升的过程中( ) A.他的重力势能会逐渐减小 B.他受到的摩擦力方向向下 C.他的机械能总和保持不变 D.他受到的摩擦力与重力是一对平衡力 答案答案 D 战士向上运动,高度越来越高,所以重力势能变大,故A项错。战士做匀速直线运动,所以动能 大小不变,机械能等于动能和重力势能之和,因此,机械能变大,故C项错。对消防战士进行受力分析,他受 到竖直向上的摩擦力和竖直向下的重力,两力是一对平衡
32、力,故B项错,D项正确。 知识归纳知识归纳 摩擦力方向的判断是物理力学中的难点。通常采用的分析方法有两种:可以从相对运动方 向判断,摩擦力总是跟接触的两个物体之间的相对运动或相对运动趋势方向相反;也可以根据力与运动 的关系对物体进行受力分析来判断。 4.(2020河南,12,2分)频闪照相是研究物体运动的重要手段之一。如图所示的频闪照片记录了竖直下落 的小球每隔相等时间的位置。不计空气阻力,在小球下落的过程中,下列说法正确的是( ) A.小球的重力势能逐渐增大 B.小球的机械能逐渐减小 C.小球的重力在ab段做功比在cd段多 D.小球的重力在ab段做功比在cd段慢 答案答案 D 对于同一物体,
33、重力势能大小随高度降低而减小,所以小球下落时重力势能减小,故A错误。 不计空气阻力,小球重力势能与动能相互转化过程中,机械能不变,故B错误。题图中ab段长度小于cd段, 根据重力做功公式W=Gh可知,重力一定时,重力在ab段做的功小于在cd段做的功,故C错误。根据题干可 知小球经过ab段和cd段所用时间相等,由C项分析知,WabGB,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,因此甲的效率大于乙的效率;根据题图可知,GA+G动=2FA,GB+G动=3F
34、B,FA=FB时GA GB。 知识拓展知识拓展 若有用功相同,额外功越多,机械效率越低;若额外功相同,有用功越多,机械效率越高。 解题关键解题关键 解决此题的关键是搞清有用功、额外功、总功之间的关系和滑轮组的特点。 11.(2016黑龙江哈尔滨,49,5分)如图是同学们探究“影响滑轮组机械效率因素”的实验装置,请完成以 下问题:(忽略摩擦及绳重) (1)实验中用到的测量工具除刻度尺外还有什么? (2)下表记录了实验中的部分数据:请算出第4次实验中的机械效率。(只写出计算结果) 次数 钩码重G物/N 动滑轮重G动/N 机械效率 1 2 0.5 80.0% 2 3 0.5 85.7% 3 4 0.
35、5 88.9% 4 4 1.0 (3)分析1、2、3次实验数据,你认为他们可以探究滑轮组机械效率与什么因素的具体关系?并写出 你这样认为的理由。 答案答案 (1)(1分)弹簧测力计 (2)(1分)80.0% (3)(3分)可以探究滑轮组机械效率与所提升物体重力的关系。 理由:由表格可知G物1=2 N,G物2=3 N,G物3=4 N,有G物1G物2G物3 1=80%,2=85.7%,3=88.9%,有12G+G动,说明不能忽略绳子重力和轮与轴间的摩擦,在计算滑轮组的机械效率时不能用公式= 。 G GG 动 1 s t 0.05m 2s 2 s t 0.2m 2s W W 有 总 0.45J 0.
36、52J 5.(2020海淀一模,20)(多选)图甲所示,用一个动滑轮匀速提升重为800 N的物体A,在卷扬机拉力F的作用 下,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙中图线a所示;用该装置匀速提升物体B时,绳子 自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙中图线b所示。已知动滑轮受到的重力为200 N,在这 两次提升物体的过程中,卷扬机拉力F的功率保持不变,且不计绳重和轮与轴间的摩擦。下列说法正确 的是( ) A.物体A上升的速度为10 cm/s B.拉力F的功率为100 W C.物体B受到的重力为4 000 N D.提升物体B时动滑轮的机械效率为95% 答案答案 ABD 提升物体A时绳子
37、自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙中图线a所示,根据速 度计算公式求出绳端速度v1=20 cm/s,而物体A上升的速度为绳端速度的一半即10 cm/s,A选项 正确;不计绳重和轮与轴间的摩擦,F=500 N,拉力F的功率P=Fv1=500 N0.2 m/s=1 00 W,选项B正确;用该装置匀速提升物体B时,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图乙中 图线b所示,根据速度计算公式求出绳端速度v2=5 cm/s,在这两次提升物体的过程中,卷扬机拉 力F的功率保持不变,根据公式P=Fv,100 W=F0.05 m/s,得出F=2 000 N,不计绳重和轮与轴间的摩擦,F =,2 00
38、0 N=,得出GB=3 800 N,选项C错误;提升物体B时动滑轮的机械效率为= =95%,选项D正确。 解题关键解题关键 不计绳重和轮与轴间的摩擦时,根据F=和P=Fv求功率,在这两次提升物体的过程中, 卷扬机拉力F的功率保持不变,从而可以求出GB。对滑轮组有关计算公式要熟练应用。 2 A GG 动 1 s t 40cm 2s 2 A GG 动 800N200N 2 2 s t 10cm 2s 2 B GG 动 200N 2 B G B B G GG 动 3 800N 3 800N200N 6.(2018海淀二模,18)(多选)下列说法中正确的是 ( ) A.小刚比小明做功多,则小刚的功率一
39、定比小明的功率大 B.小刚比小明做功多,且做功所用时间比小明少,则小刚做功的功率一定比小明做功的功率大 C.机械做的有用功在总功中占的比例越大,机械效率越高 D.机械做功越快,机械效率越高 答案答案 BC 功率等于功与做功所用时间的比值。小刚比小明做功多,但没有说他们做功时间的关系,所 以无法确定谁做功的功率大,故A错误。小刚比小明做功多,且做功所用时间比小明少,根据功率的定义 可知,小刚做功的功率一定比小明做功的功率大,故B正确。机械效率等于有用功与总功的比值,故C正 确。机械做功越快,其功率越高,机械效率的高低与做功快慢无关,故D错误。 7.(2020通州一模,29)在“探究影响滑轮组机械
40、效率的因素”实验中,小明用同一滑轮组做了3次实验,实 验数据记录如表所示,其中G动为动滑轮重力、G物为滑轮组所挂钩码的重力、h为钩码上升高度、F为绳 子自由端的弹簧测力计的拉力、s为弹簧测力计上升的距离。 次数 G动/N G物/N h/cm F/N s/cm 1 1 2 5 1.0 15 66.7% 2 1 4 5 1.7 15 78.4% 3 1 6 5 15 (1)请根据实验数据,在图甲中完成滑轮组的绕线; (2)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上 拉动弹簧测力计; (3)进行第3次测量时,弹簧测力计示数如图乙所示,则测力计的拉力为 N,滑轮组的机械效率约 为 %(计算结果保留一位小
41、数); (4)分析1、2、3次实验数据发现,用同一滑轮组提升重物时,重物的重力越大,滑轮组的机械效率越 (选填“高”或“低”)。 答案答案 (1)如图所示 (2)匀速 (3)2.4 83.3 (4)高 解析解析 (1)根据表格中弹簧测力计上升的距离与钩码上升高度的倍数关系可知,滑轮组由三股绳子承担 物重;(2)实验中,为了使物体和动滑轮受力平衡,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力 计;(3)弹簧测力计示数为2.4 N,根据机械效率的计算公式=计算出机械效率为83.3%;(4)分析 1、2、3次实验数据发现,用同一滑轮组提升重物时,重物的重力越大,滑轮组的机械效率越高。 W W 有
42、 总 G h Fs 物 8.(2020大兴一模,33)工人用如图所示的装置提升货物。已知货物重G物=720 N,在t=5 s内货物被匀速竖 直提升了h=1 m,工人对绳子自由端的拉力F=400 N且竖直向下,工人的质量m=60 kg,g=10 N/kg。求在 此过程中: (1)地面对工人的支持力大小; (2)装置对货物做的有用功; (3)拉力F的功率; (4)该装置的机械效率。 答案答案 (1)200 N (2)720 J (3)160 W (4)90% 解析解析 (1)地面对工人的支持力大小F支=mg-F=mg-F=60 kg10 N/kg-400 N=200 N (2)装置对货物做的有用功
43、W有=G物 h=720 N1 m=720 J (3)拉力F的功率P=160 W (4)该装置的机械效率=100%=100%=100%=90% 2Fh t 400 N2 m 5 s 2 Gh Fh 物 2 G F 物 720 N 2400 N 易错警示易错警示 因为人对绳子施加了竖直向下的拉力,根据物体间力的作用是相互的,人受到了绳子竖直向 上等大的拉力,此时地面对工人的支持力等于工人的重力减去拉力;求拉力F的功率用公式P=Fv计算时 要注意应该代入的是绳端的速度而不是物体的上升速度。 考点三 机械能 9.(2020西城一模,13)2019年11月3日,中国利用长征四号乙运载火箭,成功将“高分七
44、号”卫星顺利送入 预定轨道,该卫星是我国首颗民用亚米级高分辨率光学传输型立体测绘卫星。 在图所示火箭点火升空的过程中,下列说法正确的是( ) A.“高分七号”卫星相对于火箭是运动的 B.“高分七号”卫星不具有惯性 C.火箭的动能转化为重力势能 D.火箭的机械能增加 答案答案 D 火箭点火升空的过程中,“高分七号”卫星和火箭是一个整体,所以“高分七号”卫星相对 于火箭是静止的,选项A错误;任何物体都具有惯性,选项B错误;火箭点火升空的过程中火箭的动能和重 力势能都在增大,选项C错误;机械能是动能和势能的总和,动能和重力势能都增大,所以机械能也增大,选 项D正确。 10.(2019房山二模,8)关
45、于如图所示是各种现象说法正确的是( ) 甲 乙 丙 丁 A.甲图中,自行车运动员在爬坡过程中重力势能增加,动能一定减小 B.乙图中,火箭加速升空,机械能不变 C.丙图中,跳水运动员加速下落过程中,重力势能转化为动能 D.丁图中,跳伞运动员在空中匀速降落过程中动能减小 答案答案 C 甲图中速度情况不明,动能不一定减小,选项A错。乙图中速度与高度均变大,机械能变大,选 项B错。丁图中速度与质量不变,动能不变,选项D错。 11.(2019海淀一模,13)一位摄影爱好者采用在同一张底片上多次曝光 的方法,拍摄了极限跳伞运动员从悬崖上跳下的过程。从运动员离开 悬崖时开始,每隔0.3 s曝光一次,得到了一
46、张记录运动员在打开降落伞 之前的一段下落情况的照片,如图所示。已知运动员从a点到d点可视 为沿竖直方向运动,通过ab、bc和cd的时间间隔均为0.6 s,空气阻力不 能忽略。对于运动员从a点到d点的下落过程,下列分析中正确的是 ( ) A.运动员下落过程中的速度的大小保持不变 B.运动员所受的重力在ab段所做的功等于在cd段所做的功 C.运动员所受的重力在ab段做功比在cd段做功慢 D.运动员下落过程中减少的重力势能全部转化为动能 答案答案 C 运动员下落过程中是加速运动,选项A错。ab段距离小于cd段距离,运动员所受重力在ab段所 做的功较小,选项B错。由于受到空气阻力,部分机械能转化为内能
47、,选项D错。 12.(2020石景山一模,20)(多选)2022年北京冬奥会期间,高台滑雪的比赛将在石景山区进行。在比赛中, 当滑雪运动员从高处滑下的过程中,下列判断中正确的是( ) A.运动员在空中下落过程中重力对他做了功 B.运动员下滑过程中重力势能减小,动能增大 C.运动员下滑过程中速度增大,惯性也随之增大 D.运动员深蹲在滑雪板上下滑时能减小地面对滑雪板的摩擦力 答案答案 AB 运动员在空中下落过程中受重力作用且在重力的方向上移动了距离,满足做功的两个必要 因素,因此重力对他做了功,A选项正确;运动员下滑过程中因为质量不变高度减小速度变大,所以重力势 能减小,动能增大,选项B正确;任何
48、物体在任何情况下都具有惯性,选项C错误;运动员深蹲在滑雪板上下 滑时是为了降低重心增加稳定性而不能减小地面对滑雪板的摩擦力,选项D错误。 解题关键解题关键 在判断物体的动能和重力势能的变化时,要根据影响动能的因素是质量和速度、影响重力 势能的因素是质量和被举的高度进行分析,机械能是动能和势能的总和。 13.(2020海淀一模,17)(多选)我国成功申办2022年北京-张家口冬季奥运会,有关冬奥会项目,下列说法正 确的是( ) A.速度滑冰运动员在加速滑行的过程中,动能增大 B.跳台滑雪运动员从台端飞出后在空中运动的过程中,动能不变 C.冰壶比赛中离开手后的冰壶做减速运动,是因为受到阻力 D.冰球运动员在用球杆击打冰球时,球杆对冰球的力大于冰球对球杆的力 答案答案 AC 速度滑冰运动员在加速滑行的过程中,质量不变,速度变大,所以动能变大,选项A正确;跳台 滑雪运动员从台端飞出后在空中运动的过程中速度在不断改变,所以动能改变,选项B错误;冰壶比赛中
