1、 中考物理 （广东专用） 专题八 简单机械 功和功率 1.(2020广东广州,16)如图所示,以硬尺上某位置为支点O,在尺上挂一重3 N的物体M,尺在竖直向上的拉 力F作用下保持水平静止,尺的质量不计。 (1)O在 dm刻度线处。 (2)画出F的力臂l。 A 组 20162020 年广东中考题组 考点一 简单机械 答案答案 (1)1.0 (2)如图所示 解析解析 (1)杠杆受到向上和向下的两个力平衡,所以这两个力在支点同一侧。由题可知动力F=6 N,阻力F =3 N,此杠杆为费力杠杆,支点应更靠近动力作用点,所以支点在0到4 dm的范围内,再根据杠杆平衡条件 F1l1=F2l2,求得动力臂l=
2、3 dm,支点位置应在1 dm刻度线处。 (2)力臂是指支点到力作用线的距离。 2.2020广东,15(1)如图所示,用一根硬棒通过支点O撬起石头,画出石头所受重力G的示意图,以及力F的 力臂l。 答案答案 如图所示 解析解析 过石头的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并标出符号G;过支点作垂直于力F作用线 的垂线段,垂线段的长度为力臂l,如答案图所示。 3.(2019广东广州,16,5分)如图甲所示,A点为硬棒的重心,O为支点,硬棒水平静止,弹簧测力计的示数为 N。硬棒所受的重力为 N。能否用图甲中的弹簧测力计按图乙所示的方法测量同一硬 棒所受的重力? 依据是 。 图乙 图甲 答案答案
3、 2.4 7.2 不能 硬棒的重力超过弹簧测力计的量程 解析解析 该弹簧测力计分度值为0.2 N,弹簧测力计读数为2.4 N;根据杠杆平衡条件有Gl1=Fl2,则硬棒所受 的重力G=7.2 N;硬棒的重力超出弹簧测力计的量程(05 N),故不能直接测出硬棒的重 力。 2 1 Fl l 2.4N0.6m 0.2m 4.2019广东,15(1),2分如图所示,拉杆式行李箱在拉力F的作用下静止在斜坡上,请画出行李箱受到的重 力G的示意图,以及拉力F对O点的力臂L。 答案答案 如图所示 解析解析 重力的方向竖直向下,拉力与力臂相互垂直。 易错警示易错警示 重力的大小由线段的长短体现,应比图中表示力F的
4、线段长度长。 5.2018广东,15(1)如图所示,轻质杠杆OA可绕O点转动,请在图中画出杠杆OA的动力臂L。 答案 如图所示 解析解析 动力作用在A点,方向沿绳子向上,过支点O作动力作用线的垂线段,即得动力臂L,如答案图所示。 6.2016广东,15(2)用如图所示的滑轮组提升重物,用笔画线代替绳子画出最省力的绳子绕法。 答案答案 如图所示 解析解析 最省力的绕法,动滑轮的钩也要用上,三段绳子承担物重。 解题关键解题关键 知道要使滑轮组最省力,则绳子承重段数要最多。 评分细则评分细则 绳子绕在右边也给分。画图不规范,如绳子没有画在动滑轮钩子上等共扣1分。 7.(2018广东广州,14)O为支
5、点的轻质杠杆原处于水平静止。现同时施加大小相等的力F1、F2(如图)。 (1)此时杠杆能否保持平衡? (2)画出图中F1的力臂l1。 答案答案 (1)不能 (2)如图所示 解析解析 (1)在F1作用下杠杆会顺时针转动,在F2作用下杠杆也会顺时针转动,故杠杆不能平衡。 (2)从支点O向F1的作用线作垂线,所得垂线段的长度就是F1的力臂l1,如答案图所示。 易错警示易错警示 容易忽略力的方向对杠杆平衡的影响,单凭F1、F2大小相同,F1、F2的力臂长度相同,结合杠 杆平衡条件F1l1=F2l2得出错误的结论。 8.2018广东深圳,31(1)力学实验: 探究“杠杆的平衡条件”的实验。 实验前,当杠
6、杆静止时,发现杠杆如图甲所示,应向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使天 平平衡。 在实验过程中,如图乙所示,将弹簧测力计由竖直向下变为倾斜拉后,弹簧测力计示数 (选填 “变大”“变小”或“不变”)。 探究杠杆平衡条件时,进行多次实验的原因是 。 A.减少误差 B.计算求平均值 C.寻找普遍规律,避免偶然性 答案答案 左 变大 C 解析解析 杠杆的左端上翘,平衡螺母向上翘的左端调节;阻力和阻力臂不变,弹簧测力计由竖直下拉变 为倾斜拉后,动力臂减小,根据杠杆平衡条件知动力要增大,所以弹簧测力计示数变大;杠杆平衡条件 属于普遍规律,多次实验的目的是寻求普遍规律,避免偶然性。 1.(2020广东
7、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( ) 考点二 功、功率、机械效率 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%;动滑轮和滑轮组机械效率=100%=100%=10 0%=100%,则丙=100%=100%
8、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.(2019广东广州,9,3分)如图所示,把重为G的物体甲从A点竖直向上匀速拉至B点,此过程绳的拉力对甲 做的功为WAB;用平行于斜面的拉力把重也为G的物体乙沿斜面从C点匀速拉至与B等高的D点,在此过程 中绳的拉
9、力对乙做的功为WCD。斜面的机械效率为( ) A. B. AB CD W W CD AB W W C. D. - CDAB GH WW CDAB GH WW 答案答案 A 斜面的机械效率=,根据题意,用绳子把物体甲从A点拉到B点,绳子的拉力对甲做的功WAB 是有用功,沿斜面把物体乙从C点拉到D点,绳子的拉力对乙做的功WCD是总功,故A正确。 W W 有 总 3.(2018广东广州,7,3分)如图所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q。OP段 拉力F1为300 N,F1做的功为W1,功率为P1;PQ段拉力F2为200 N,F2做的功为W2,功率为P2。则( ) A.W1W
10、2 B.W1P2 D.P1F2,由P=Fv知P1P2,C正确,D错误。 4.(2018广东深圳,23,1.5分)在探究滑轮组机械效率的实验中,在弹簧测力计的拉力作用下,物体重力为6 N,物体在2 s内,上升0.1 m,不计绳的自重及绳与滑轮间的摩擦,下列说法错误的是( ) A.拉力大小为2.4 N B.物体上升的速度为0.05 m/s C.拉力的功率为0.12 W D.机械效率为83.3% 答案答案 C 由图中可知弹簧测力计的示数为2.4 N,故拉力大小为2.4 N,A对;v物=0.05 m/s,B对;v绳=3v 物=0.15 m/s,拉力的功率P=Fv绳=2.4 N0.15 m/s=0.36
11、 W,C错;机械效率=100%=100%=10 0%=100%83.3%,D对。 0.1m 2s W W 有 总 G h Fs 物 3 G F 物 6N 3 2.4N 5.(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
12、 J。 2 GG 动 400N60N 2 6.(2018广东广州,17)小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A,测出A移动的距离s、水平拉力 F和A的重力G。 (1)以上条件能否求出此时滑轮的机械效率? 如果能,写出的表达式;如果条件不足,写出还需 补充的物理量的测量步骤和符号,并写出的表达式。 (用题目已知及补充的物理量符号表示) (2)若A在10 s内运动了4 m,A的速度为 。 答案答案 (1)不能 用弹簧测力计匀速拉动水平地面上的物体A,测出此时A受到的摩擦力,记为f,=10 0% (2)0.4 m/s 2 f F 解析解析 (1)用动滑轮沿水平方向拉动物体的有用功为物体克服摩擦
13、力做的功,W有=fs;拉力做的功为总功, 由图知绳子股数n=2,故绳子自由端移动的距离s绳=2s,W总=Fs绳=2Fs,故滑轮的机械效率=100%= 100%。 (2)v=0.4 m/s。 W W 有 总 2 f F s t 4m 10s 7.(2019广东,19,7分)如图所示,质量为960 kg、底面积为0.5 m2的石材A放在水平地面上,利用滑轮组水平 拉动A,使其在20 s的时间内匀速向墙靠近了4 m,水平拉力F=500 N,不计绳、滑轮组的质量以及绳与滑 轮组之间的摩擦,g取10 N/kg。求: (1)A对水平地面的压强; (2)A在运动过程中受到摩擦力的大小; (3)拉力F的功率。
14、 答案答案 (1)19 200 Pa (2)1 000 N (3)200 W 解析解析 (1)石材A的重力G=mg=960 kg10 N/kg=9 600 N 因为石材在水平地面上,石材A对地面的压力等于A受到的重力,所以F压=G=9 600 N (1分) 则A对水平地面的压强p= =19 200 Pa(2分) (2)由图可得n=2,则F拉=nF=2500 N=1 000 N(1分) 因为石材做匀速运动,所以A在运动过程中受到的摩擦力 f=F拉=1 000 N(1分) (3)由题意,有2股绳子拉动A,则绳端运动距离 s绳=ns石=24 m=8 m W=Fs绳=500 N8 m=4 000 J(
15、1分) 则拉力F的功率P=200 W(1分) F S 压 2 9 600N 0.5m W t 4 000J 20s 8.(2019广东广州,21,12分)运动员从高空竖直向下跳伞,人(包括装备)的质量为80 kg,只考虑人受到的重 力和空气阻力,下落时的速度-时间图线如图所示。 (1)人在前50 s内下落了2 100 m,求这段时间内人的平均速度。 (2)人在前30 s内下落了1 500 m,求这段时间内人所受重力做的功和功率。(g=10 N/kg) (3)从第10 s到第30 s这个过程中,人的动能、重力势能、机械能是如何变化的? (4)人在第30 s时所受空气阻力 第50 s时所受空气阻力
16、(选填“大于”“等于”或“小于”)。 答案答案 (1)42 m/s (2)1.2106 J 4104 W (3)见解析 (4)等于 解析解析 (1)v=42 m/s (2)G=mg=80 kg10 N/kg=800 N W=Fs2=Gs2=800 N1 500 m=1.2106 J P=4104 W (3)从第10 s到第30 s过程中,人的质量不变,速度先变大后不变,所以人的动能先变大后不变;高度减小,重 力势能变小;由于人在下落过程中受到阻力的作用,一部分机械能会转化为内能,所以机械能变小。 1 1 s t 2 100m 50s 2 W t 6 1.2 10 J 30s 易错警示易错警示
17、求功率P,不能直接使用P=Fv,因为在前30 s内,速度v不是定值。 解题关键解题关键 判断机械能变化,应该先从动能和重力势能如何变化角度考虑。如果判断不出,再从能量转 化的角度考虑。此过程中人需要克服阻力做功,会有部分机械能转化为内能,所以机械能变小。 9.(2019广东深圳,33,7分)如图所示,斜面长度为8 m、高为3 m。建筑工人将重为100 N的物体,用绳子从 地面匀速拉到顶端时用时10 s,沿斜面向上的拉力为50 N。求: (1)有用功W有; (2)拉力做功的功率P; (3)物体受到的摩擦力f; (4)该斜面的机械效率。 答案答案 (1)300 J (2)40 W (3)12.5
18、N (4)75% 解析解析 (1)有用功为W有=Gh=100 N3 m=300 J (2)拉力所做的功W总=Fs=50 N8 m=400 J 拉力的功率P=40 W (3)额外功为W额=fs=W总-W有=400 J-300 J=100 J 则f=12.5 N (4)该斜面的机械效率为=100%=100%=75% W t 总 400J 10s W s 额 100J 8m W W 有 总 300J 400J 解题关键解题关键 正确对物体进行受力分析,物体所受重力和支持力不是平衡力,拉力和摩擦力也不是平衡力, 但四个力的合力为0。 一题多解一题多解 由题可知,物体沿斜面匀速运动,速度大小v=0.8
19、m/s,拉力的功率P=Fv=50 N0.8 m/s =40 W。 s t 8m 10s 1.(2020北京,3,2分)如图所示,正在使用的四种工具,属于费力杠杆的是( ) 考点一 简单机械 答案答案 D 羊角锤、核桃夹、园艺剪使用时动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,A、B、C错误;食品夹使 用时动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,D正确。故选D。 解题关键解题关键 解答此类问题的关键是能正确比较动力臂和阻力臂大小关系。 B组 20162020年全国中考题组 2.(2020湖南长沙,21,3分)罗老师用加装了杠杆装置的压缩空气引火仪来演示实验,她将一小团硝化棉放 入厚玻璃筒内,握住杠杆的A端迅速向下压
20、,棉花被点燃。下列说法正确的是( ) A.该杠杆是费力杠杆 B.该杠杆是省力杠杆 C.向下压活塞时,将内能转化为机械能 D.在B点竖直向下压比在A点竖直向下压省力 答案答案 B 引火仪对杠杆的力是阻力,罗老师在A端往下压的力是动力,动力臂大于阻力臂,该杠杆是省 力杠杆,A错误,B正确;向下压活塞时,将机械能转化为内能,C错误;在A点竖直向下压的动力臂比在B点压 的大,所以在A点竖直向下压更省力,D错误。 3.(2019浙江温州,6,4分)晾晒三条相同的湿毛巾,下列做法最有可能让衣架保持水平的是( ) 答案答案 B 设每条湿毛巾重力为G,可将衣架均分为4个小格,每个小格的长度为L。可以把衣架看成
21、一个 杠杆。A选项中左侧,力与力臂的乘积为2G2L=4GL;右侧,力与力臂的乘积为GL=GL,4GLGL,故衣架 不能保持水平,A错误。B选项中左侧,力与力臂的乘积为2GL=2GL;右侧,力与力臂的乘积为G2L=2 GL,2GL=2GL,故衣架能保持水平,B正确。C选项中左侧,力与力臂的乘积为2GL=2GL;右侧,力与力臂的 乘积为GL=GL,2GLGL,故衣架不能保持水平,C错误。D选项中左侧,力与力臂的乘积为2G2L=4GL; 右侧,力与力臂的乘积为G2L=2GL,4GL2GL,故衣架不能保持水平,D错误。故选B。 4.2020湖北黄冈,12(2),2分如图是建筑工地上工人用独轮车搬运材料
22、的情景。设O1为独轮车支点,F1为 动力。请作出动力臂l1和独轮车所受重力的示意图(O2为重心)。 答案答案 如图 解析解析 重力作用在重心O2上,方向竖直向下。过支点O1作动力F1作用线的垂线,所得垂线段的长度为动 力臂。 5.(2019安徽,7,2分)图中物块甲和乙处于静止状态。已知甲重12 N,乙重8 N,不计绳重及一切摩擦,则甲 受到地面的支持力为 N。 答案答案 4 解析解析 物块甲受竖直向下的重力G甲=12 N、绳子竖直向上的拉力F拉=G乙=8 N、地面竖直向上的支持力 F支作用而静止,静止属于平衡状态,由力的平衡条件得:G甲=F拉+F支,则甲受到地面的支持力:F支=G甲-F拉=1
23、2 N-8 N=4 N。 易错警示易错警示 本题不能习惯性地认为地面对物块甲的支持力大小一定等于物块甲的重力。 规律总结规律总结 对物体正确进行受力分析、熟练应用平衡条件是解题的前提与关键。当物体在水平地面上 处于静止状态时,竖直方向上受到的一定是平衡力,根据平衡条件建立等量关系可计算其中一个力。 6.(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
24、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。 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) 联立式,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。 7.(2018辽宁沈阳,22,4分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中,如图甲所示: (1)实验时,为了方便测量 ,应先调节螺母,使杠杆在水平位置平衡; (2)在杠杆两端挂上不同数
25、量的钩码,使杠杆在水平位置平衡,得到的数据如下表: 实验序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 1 0.5 10 1 5 2 2 15 1.5 20 3 1.5 10 3 5 总结数据得出杠杆平衡条件: ; (3)案秤是利用杠杆原理来工作的,图乙所示的案秤是个不等臂杠杆。使用前,先将游码移至秤杆左端零 刻度线处,若发现秤杆右端上翘,则调零螺丝应向 (选填“左”或“右”)旋动,才能使秤杆水平平 衡。称量一物体质量时,将物体放在秤盘上,接着在砝码盘上放一个标识为1 kg的槽码,游码仍在零刻度 线处,秤杆恰好在水平位置平衡,测得该物体的质量为1 kg。那么,这个标识为1
26、 kg的槽码真实质量 (选填“大于”“小于”或“等于”)1 kg。 答案答案 (1)力臂 (2)动力动力臂=阻力阻力臂 (3)右 小于 解析解析 (1)“探究杠杆平衡条件”的实验中,调节螺母使杠杆在水平位置平衡,实验时在杠杆两端挂上钩 码,杠杆水平平衡时,动力和阻力的力臂均在杠杆上,可以直接读出力臂的大小。 (2)根据表格中的数据可得出杠杆平衡条件:F1L1=F2L2,即动力动力臂=阻力阻力臂。 (3)秤杆右端上翘,应将调零螺丝向右调节,使秤杆水平平衡。案秤是一个不等臂杠杆,当秤杆水平平衡 时,m物g L1=m码g L2,因为L1m码,故槽码的真实质量小于1 kg。 1.(2020天津,18,
27、4分)小明在超市购物时,用10 N的力沿水平方向推着购物车在水平地面上前进10 m,用时 10 s,则推力做的功等于 J,推力的功率等于 W。 考点二 功、功率、机械效率 答案答案 100 10 解析解析 整个过程中,推力做的功W=Fs=10 N10 m=100 J;推力做功的功率P=10 W。 W t 100J 10s 2.(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,利用如图所 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
28、拉绳子的功率为200 W D.提升重物所做的有用功为3 000 J 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 3.(2020山西,18,3分)如图所示,快递小哥为
29、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10
30、0%,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贵州贵阳,10,3分)仅用8天就建成的武汉火神山医院,彰显的不仅是中国速度,更是战胜疫情的坚 强决心。如图所示,为了在最短的时间完成地面基础建设,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖 掘机总的( ) A.机械效率 B.功率 C.功 D.有用功 答案答案 B 完成地面基础建设,挖掘机需要做的功是一定的,由t=可知,要想时间短,挖掘机的功率就要 大,故正确选项为B。 W P 5.(2019陕西,7,2分)工人用如图所示的装置运送砂石。下列说法正确的是(g=10 N/kg)( ) A.滑轮组中
31、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,所以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,砂石最大质量m=130 kg,所以D项错。 2 s G g 1
32、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 于平衡状态,此时的拉力即最大拉力。 6.(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
33、中,下列说法中正确的是 ( ) A.绳子自由端移动的速度为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。 s t 0.1m 0.5s Gh Fs 4.5N0.1m 1.3N0.4m 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
34、关系图线b,提取信息时必须区分开。 7.(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( ) 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,=10 0%=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 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
35、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 C 组 教师专用题组 考点一 简单机械 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.(2020江苏苏州,2,2分)如图所示的工具中,在使用时属于省力杠杆的是( ) 答案答案 B 开瓶器的动力臂大于阻力臂,属于省力
36、杠杆。 3.(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.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,动滑轮由三段绳子承担,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
37、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,F2F4F1”“ 【拓展】 2 1 5 2 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; (2)分析数据可知,杠杆平衡条件是:动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积; (3)根据定义“支点到力的作用线的距离叫做力臂”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。由杠杆平衡条件可得2G(L1+r)=3G(L2+r), 解得2L1G=(3L2
38、+r)G, 所以2L13L2。 【拓展】设游码的质量为M,左盘放物体前有Mg=M螺g(+L0),即M=(+L0)M螺,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,可得关系5 g=M+M螺(+L0),即5 g=ML1, 所以M= g。 1 2 L 2 2 L 1 2 L 1 2 L 2 2 L 1 2 L 1 2 L 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
39、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。 7.(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(m1m2)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
40、)杠杆仍然平衡 以浸没于水的物体为研究对象进行受力分析: 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 因此杠杆仍然平衡 1- 水 物 1- 水 物 1- 水 物 1.(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.
41、拉力F的功率为6.0103 W 考点二 功、功率、机械效率 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=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
42、、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。 2.(2019新疆,10,2分)用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组甲和乙,分别匀速提升同一重物时,滑轮组 甲和乙的机械效率分别为80%和75%,不计绳重和摩擦,滑轮组甲和乙中的动滑轮重力之比为( ) A.43 B.34 C.54 D.45 答案答案 B 滑轮组的效率= 甲滑轮组的效率甲=,即80%=,解之得G甲动=G 乙滑轮组的效率乙=,即75%=,解之得G乙动=G 甲和乙两个滑轮组中的动滑轮的重力之比为 = W W 有 总 Gh GhG h 动 G GG 动 G GG 甲动 G GG 甲动 1 4 G G
43、G 乙动 G GG 乙动 1 3 G G 甲动 乙动 1 4 1 3 G G 3 4 方法技巧方法技巧 利用=求出动滑轮重与物重之间的关系即可解决问题。 G GG 动 知识归纳知识归纳 滑轮组水平放置: 有用功是物体克服摩擦力所做的功,即W有=fs 总功是拉力对滑轮组所做的功,即W总=Fs 机械效率= 滑轮组竖直放置: 有用功是物体升高h所做的功,即W有=Gh 总功是作用在绳子自由端的拉力F与绳子自由端移动距离s的乘积,即W总=Fs 机械效率= 若不计摩擦和绳重,则= W W 有 总 fs Fs fs F ns f nF W W 有 总 Gh Fs Gh F nh G nF W W 有 总 G
44、h GhG h 动 G GG 动 3.(2018江苏镇江,12,3分)如图1所示,水平路面由三段长度相等的粗糙区域组成。在2 N水平拉力F的作 用下,物块(体积忽略不计)从区域的最左端由静止开始运动,在刚进入区域时撤去拉力,物块最终停 在区域的最右端。图2为物块在区域和上运动的v-t图像,则( ) A.区域路面的粗糙程度比的大 B.拉力在区域中做功的功率比的小 C.物块在区域上所受的摩擦力等于2 N D.物块在区域上运动的时间可能为1 s 答案答案 B 由图知,物体在02 s内图像与23 s内图像与坐标轴围成的面积相同,说明物体运动的路程相 同。即物体在02 s内在区域上做加速运动,受到的摩擦
45、力小于拉力F;在23 s内在区域上做匀速直 线运动,受到的摩擦力等于拉力F。物体对地面的压力不变,在区域上受到的摩擦力小于区域,所以 区域路面的粗糙程度比区域的粗糙程度小,A错误;拉力在两个区域上运动的距离相等,拉力做功大 小相等,在区域上运动时间长,则拉力在区域做功的功率小,B正确;物体在区域上受到的摩擦力小 于拉力F=2 N,C错误;物块进入区域的速度为2 m/s,做减速运动,物块在区域的平均速度一定小于2 m/s,所以运动时间一定大于1秒,D错误。 4.(2019内蒙古包头,6,3分)如图所示,拉力F为5 N,物体A以0.1 m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运 动(B表面足够长);
46、物体B静止在地面上,受到地面水平向左4 N的摩擦力,弹簧测力计示数为12 N。下列 说法正确的是( ) A.物体A受到的摩擦力为10 N B.拉力F的功率为1.5 W C.滑轮组的机械效率为80% D.拉力F增大到15 N时,物体B开始向左运动 答案答案 C 物体B静止,受到的拉力(12 N)等于地面对B的摩擦力(4 N)和A对B的摩擦力之和,则A对B的摩 擦力为8 N, A受到的摩擦力等于A对B的摩擦力,为8 N,故A错误;拉力的功率P=Fv=5 N20.1 m/s=1 W, 故B错误;滑轮组的机械效率=80%,故C正确;拉力增大,A的运动速度增大,但不会影响A对B的摩 擦力大小,故物体B依
47、然受平衡力,保持静止,D错误。 2 fs Fs 5.(2018天津,5,3分)中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62 kg级冠军,挺举成绩是176 kg,如图为他 比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃做的功最接近(g=10 N/kg)( ) A.600 J B.1 200 J C.1 800 J D.3 400 J 答案答案 D 运动员对杠铃所用的力约为F=G=mg=176 kg10 N/kg=1 760 N,挺举时要把杠铃从地面抓起, 再举过头顶,移动距离约为s=2 m,故运动员做功约为W=F s=1 760 N2 m=3 520 J,故选择D。 6.(2020江苏南京,16,4分)如图所示,物体重210 N,动滑轮重25 N。工人用125 N的拉力将物体匀速提升3 m,用了10 s,此过程中有用功是 J,拉力的功率是 W,滑轮的机械效率是 ,克服动 滑轮重所做的额外功占总功的 %。 答案答案 630 75 84% 10 解析解析 由题图可知,工人用动滑轮提升物体,此过程中有用功W有=Gh=210 N3 m=630 J;绳端移动的距离 s
