第06讲 第十一章 简单机械和功（章末复习）-【暑假自学课】2024年新九年级物理暑假提升精品讲义（苏科版）

第06讲 第十一章 简单机械和功 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（7大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1．了解杠杆、滑轮的基本概念。 2．会画杠杆示意图；分析杠杆类型。 3．理解杠杆平衡条件。 4．定滑轮和动滑轮的特点；滑轮组的利用。 5．掌握功和功率的概念。 6．会计算功的大小，计算功率。 1、杠杆 （1）支点:杠杆绕着转动的点。 （2）力臂:从支点到力的作用线的距离。 （3）杠杆的平衡条件(杠杆原理)：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示可写成：F1l1=F2l2。 （4）杠杆中最小力的问题：求最小动力问题，可转化为找最长力臂问题。 ①在动力的作用点明确的情况下，支点到力的作用点的连线就是最长力臂。 ②在动力作用点未明确时，支点到最远的点的距离是最长力臂。 （5）画杠杆示意图应注意 ①阻力作用点应画在杠杆上：有部分同学认为阻力由石头的重力产生，所以阻力作用点应画在石头重心上，这是错误的。 ②确定阻力方向：当动力使杠杆绕支点顺时针转动时，阻力一定使杠杆逆时针转动。 ③力臂不一定在杠杆上：力臂可用虚线画出并用大括号标明，也可用实线画出。 （6）杠杆分类 ①省力杠杆:动力臂大于阻力臂。 ②费力杠杆:动力臂小于阻力臂。 ③等臂杠杆:动力臂等于阻力臂。 2、滑轮 （1）使用定滑轮可以改变施力的方向,但既不省力,也不省距离。 定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 （2）使用动滑轮可以省力，但是费距离，而且不能改变力的方向。 动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 （3）滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合,它既能改变施力的方向,也能省力，但是费距离。 ①使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。 ②用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。 （4）滑轮组的设计 第一步：确定动滑轮的个数n。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N= ；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 N=。 第二步：确定定滑轮的个数n。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 ．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 ；方向向上时，定滑轮的个数为 - 1。 3、功 （1）力对物体做的功,等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,公式为W= Fs。 （2）功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J= 1N·m。 （3）不做功的三种情况：有力无距离也叫“劳而无功”、有距离无力也叫“不劳无功”、力和距离垂直也叫“垂直无功”。 4、功率 （1）功率是表示做功快慢的物理量,它是功与做功所用时间的比,即。 ①推导：由，联立W=Fs，得==Fv。由该公式可知：在功率P一定时，力F与速度v成反比。 ②应用：当汽车上坡时，司机采取换挡的办法，减小速度，以获得较大的牵引力。 （2）功率意义：物理学中，用功率来表示物体做功的快慢。 （3）功率单位：国际单位：瓦（W），1W=1J/s；常用单位：千瓦（kW），1kW=103W。 5、机械效率 （1）有用功与总功的比值叫作机械效率,它常用百分数表示,公式为。 （2）提高机械效率的主要办法 ①在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 ②在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 （3）机械效率的大小比较：机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。 ①当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高。 ②当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高。 ③当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 教材习题01 杠杆的动力臂是指从支点到动力作用线的距离，它与从支点到动力作用点的距离有区别吗？ 解题方法 ①支点到力的作用线的垂直距离叫力臂…… 【答案】答：有区别；动力臂指的是从支点到动力作用线的距离，且动力臂不一定在杠杆上，而支点到动力作用点的距离是两个点之间的距离。 教材习题02 我们曾经试着用三种不同的方法关门：一种是让力的作用线通过门的转轴推门，另一种是在门把手处垂直于门面用力推门，还有一种是在离转轴较近处垂直于门面推门，哪一种方法最省力？哪一种方法不能将门关上？你能否用杠杆的有关知识解释这个问题？ 解题方法 ①力的三要素（大小、方向、作用点）决定了力的作用效果…… 【答案】答：如图所示， 按图示的A、B、C三种方法关门，门轴处为支点，A种方法不能将门关上，是因为此时力的作用线通过支点，导致该力的力臂为0，不能使门转动，不能将门关上；另外的两种方法中，用手推B处时（离门轴更远），动力臂更大，更省力，更容易将门关上，这说明力的作用效果与力的作用点有关。 教材习题04 某人将一箱书搬上楼，可以有两种方法：一是把所有的书一起搬上楼；二是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他上楼的速度相同，则用这两种方法搬书的功率有什么不同？机械效率有什么不同？ 解题方法 ①已知这箱书的重力一定，楼的高度前后不变，根据公式W＝Gh可求克服自身重力做的功。 ②比较两次所做额外功的多少，从而确定总功的大小。 ③他上楼的速度相同，得出上楼时间关系，根据P＝可知功率大小；根据机械效率公式可知效率的大小…… 【答案】解：这箱书的重力一定，楼的高度前后不变，由W＝Gh可知，两次所做的有用功相等； 方法一所做的额外功为克服自身重力所做的功，而方法二所做的额外功是两次克服自身重力所做的功，因此方法二的额外功大于第一次的额外功，故方法二的总功（W书+2W人）大于第一次（W书+W人）的总功。 （1）因上楼的速度相同，方法二需要上楼二次，所以方法二所用时间是第一次的两倍； 由P＝，可知：P1＞P2； （2）由η＝可知，η1＞η2。 答：第一种方法功率和机械效率比第二种方法大。 考点一 力臂的画法 1．请在图中画出F1和F2的力臂。 【答案】 【解答】解：O为支点，过支点O作F1作用线的垂线段l1，即为动力臂；延长F2作用线，然后从支点作垂线，即为阻力臂，如图所示： 2．如图1的钢丝钳，其中A是剪钢丝处，B为手的用力点，O为转动轴支点。图2为钢丝钳部分示意图。请在图中画出动力F的力臂l。 【答案】 【解答】解：支点为O，从O作F的垂线段就是F的力臂L，如图所示： 考点二 杠杆的平衡条件 3．杆秤是中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA＝9cm，秤砣质量m＝0.3kg。不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB＝45cm，则鱼的质量为（　　） A．1.8kg B．1.5kg C．0.6kg D．0.3kg 【答案】B 【解答】解：杆秤绕提纽O转动，所以点O是杆秤的支点，作用在A处的力使杆秤逆时针转动，由于杆秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B处的力使杆秤顺时针转动，其力臂是OB； 根据杠杆的平衡条件F1×l1＝F2×l2可得：m鱼g×OA＝m秤砣g×OB，即m鱼×9cm＝0.3kg×45cm， 解得m鱼＝1.5kg。 故B正确，ACD错误。 故选：B。 4．如图（1），爸爸和小红坐在跷跷板的两侧，在水平位置保持平衡。将其简化成图（2）所示的杠杆，不计杠杆自重的影响，若小红的质量为18kg，则爸爸的质量为 　72　kg，小红在跷跷板上下移动时质量 　不变　（填“变大”、“变小”、“不变”）。 【答案】72；不变。 【解答】解：根据杠杆的平衡条件，可得m1gLl＝m2gL2，即18kg×10N/kg×1.2m＝m2×10N/kg×0.3m，解得：m2＝72kg。 质量是物体的一种属性，不随物体位置的变化而变化，故小红在跷跷板上下移动时质量不变。 故答案为：72；不变。 5．做俯卧撑运动的人可视为杠杆。如图所示，一同学体重为500N，A点为重心，求： （1）阻力F2的大小； （2）F1的动力臂和F2阻力臂的大小； （3）此时地面对双手的作用力F1的大小。 【答案】（1）阻力F2的大小为500N； （2）F1的动力臂为1.7m；F2阻力臂为0.7m； （3）此时地面对双手的作用力F1的大小为294N。 【解答】解：（1）阻力F2就是阻碍杠杆转动的力，就是人的重力F2＝G＝500N； （2） F1的动力臂L1＝1.0m+0.7m＝1.7m；F2阻力臂L2＝1.0m； （3）由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可得， F1×1.7m＝500N×1m； 地面对双手的作用力F1≈294N。 答：（1）阻力F2的大小为500N； （2）F1的动力臂为1.7m；F2阻力臂为0.7m； （3）此时地面对双手的作用力F1的大小为294N。 考点三 滑轮组中的相关计算 6．如图所示，动滑轮重20N，不计绳重及滑轮和绳之间的摩擦，当动滑轮上挂重力为100N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向左做匀速直线运动。则B受到的摩擦力（　　） A．方向水平向左，大小是100N B．方向水平向右，大小是40N C．方向水平向左，大小是40N D．方向水平向右，大小是20N 【答案】B 【解答】解：承担物重的绳子股数是3，绳子自由端的拉力 ， 物体B向左做匀速直线运动，拉力和摩擦力是一对平衡力，物体B所受摩擦力f＝F＝40N，方向水平向右。故B正确，ACD不正确。 故选：B。 7．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触，如图为输电线的牵引闲置，钢绳通过滑轮组挂多个相同的坠砣，其中定滑轮的作用是 　改变力的方向　，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，若要使输电线A端受到的拉力大小为1×104N，则坠砣受到的总重力为 　5000　N，若某段时间内输电线A端向右移动了10cm，则坠砣上升了 　0.2　m。（不考虑钢绳的热胀冷缩） 【答案】改变力的方向；5000；0.2。 【解答】解：定滑轮既不省力，也不费距离，但可以改变力的方向。 动滑轮受到1×104N向右的拉力以及向左两个相等的绳子拉力，三个力平衡，而绳子拉力等于坠砣的重力，所以G＝＝5000N。 坠砣连接的相当于自由端，A端相当于连接物体端，故坠砣移动距离是A端移动距离的n倍，n为绳子段数，且n＝2，故坠砣上升的距离为h＝2sA＝2×10cm＝20cm＝0.2m。 故答案为：改变力的方向；5000；0.2。 8．小许同学利用如图所示的滑轮组，将重量为200N的物体匀速提升了1m。已知他自身的重量为500N，两脚与地面接触的总面积S＝400cm2。求此过程中（不计滑轮组机械摩擦和动滑轮重）： （1）有几股绳子吊动滑轮？ （2）绳子自由端（手拉那端）移动的距离s； （3）拉力F的大小； （4）小许对地面的压强。 【答案】（1）有2股绳子吊动滑轮； （2）绳子自由端（手拉那端）移动的距离是2m； （3）拉力F的大小是100N； （4）小许对地面的压强是1×104Pa。 【解答】解：（1）由图可知，有2段绳子吊动滑轮； （2）绳子自由端（手拉那端）移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m； （3）拉力F的大小：F＝（G+G动）＝×200N＝100N； （4）根据力的相互性可知绳子对人的拉力是100N， 人对地面的压力：F压＝F支＝G人﹣F拉＝500N﹣100N＝400N， 小许对地面的压强：p＝＝1×104Pa。 答：（1）有2股绳子吊动滑轮； （2）绳子自由端（手拉那端）移动的距离是2m； （3）拉力F的大小是100N； （4）小许对地面的压强是1×104Pa。 考点四 功的计算和公式的应用 9．工人师傅搭了如图所示斜面，用沿斜面向上600N的拉力，把一个重为1200N的重物搬到2m高的车上。已知斜面长为5m，此过程中，搭建斜面的目的是为了 　省力　，工人拉力的功为 　3000　J。 【答案】省力；3000。 【解答】解：工人师傅搭建斜面的目的是为了省力； 拉力做的功：W＝Fs＝600N×5m＝3000J。 故答案为：省力；3000。 10．中欧班列这条“钢铁丝绸之路”加强了我国与欧洲的经贸联系。“中国造”通过班列快捷地走出了国门，欧洲的各色产品也通过班列走进了我们的生活，丰富了我们的衣食住行。 如图，起重机正在把满载货物的集装箱匀速竖直提升，15s内提升了2.4m，集装箱的质量为20t，g＝10N/kg。求： （1）集装箱的上升速度； （2）这15s内起重机对集装箱所做的功。 【答案】（1）集装箱的上升速度是0.16m/s； （2）这15s内起重机对集装箱所做的功是4.8×105J。 【解答】解：（1）t＝15s内提升了2.4m， 速度大小为：； （2）集装箱的质量为20t， 重力为：G＝mg＝2×104kg×10N/kg＝2×105N； 克服重力做功：W＝Gh＝2×105N×2.4m＝4.8×105J。 答：（1）集装箱的上升速度是0.16m/s； （2）这15s内起重机对集装箱所做的功是4.8×105J。 考点五 功率的计算及公式的应用 11．乐乐同学体重为500N，如图甲所示为该同学在操场上练习爬杆示意图，在某次爬杆训练中，沿杆竖直向上运动的v﹣t图像如图乙所示，关于下列判断： ①6～15s时间内，该同学受到的摩擦力为500N； ②6﹣15s时间内，该同学克服重力做功2700J； ③6～15s时间内，摩擦力对该同学做功的功率为300W； ④15﹣18s时间内，该同学减速下滑； 其中正确的是（　　） A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【答案】A 【解答】解：①由图像知，6s至15s时间内，沿杆向上做匀速直线运动，摩擦力和重力是平衡力，大小相等，受到摩擦力大小为500N，故①正确； ②由图像知，6s至15s时间内，沿杆向上做匀速直线运动，速度为0.6m/s，沿杆上爬的距离：s＝vt＝0.6m/s×9s＝5.4m，该同学克服重力做功：W＝Gh＝500N×5.4m＝2700J，故②正确； ③由图像知，6s至15s时间内，沿杆向上做匀速直线运动，摩擦力和重力是平衡力，摩擦力：f＝G＝500N，摩擦力对该同学做功的功率为：P＝＝fv＝500N×0.6m/s＝300W，故③正确； ④由图像知，15s至18s时间内，该同学做减速运动，故④错误。 故选：A。 12．2024年4月16日，“雪龙2号”完成中国第40次南极科学考察任务返回上海港，南师附中江宁校的校外指导老师李二喜参与了此次科考任务并给同学们带回了一手资料。“雪龙2号”是我国第一艘自主建造的极地科考破冰船，“雪龙2号”破冰船满载时的排水量为14000t。 （1）“雪龙2号”满载时在海水中受到的浮力为 　1.4×108　N； （2）“雪龙2号”破冰船“首柱削尖”的构造是通过 　减小受力面积　方法从而 　增大　（选填“增大”或“减小”）压强； （3）“雪龙2号”极限破冰能力能达到20m的厚冰层，它能在极地2m厚的冰环境中以速度5.4km/h连续破冰航行，此时受到的阻力约为2×107N，则破冰10min的过程中动力做的功是 　1.8×1010　J，破冰船的推进功率为 　3×107　W。 【答案】（1）1.4×108；（2）减小受力面积；增大；（3）1.8×1010；3×107。 【解答】解：（1）“雪龙2号”破冰船满载时的排水量为14000t＝1.4×107kg， “雪龙2号”满载时在海水中受到的浮力为 ； （2）雪龙2号“首柱尖削”的构造，是在压力一定时，减小受力面积，增大压强； （3）“雪龙2号”在极地2m厚的冰环境中以速度5.4km/h＝1.5m/s，连续破冰航行，受平衡力作用，即动力的大小等于阻力的大小，即F＝f＝2××107N， “雪龙2号”通过的距离为s＝vt＝1.5m/s×10×60s＝900m， 破冰10min的过程中动力做的功 W＝Fs＝2×107N×900m＝1.8×1010J， 破冰船的推进功率为 。 故答案为：（1）1.4×108；（2）减小受力面积；增大；（3）1.8×1010；3×107。 13．我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，该飞机蓄满水后总质量53.5t。为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W，求： （1）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率； （2）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。 【答案】（1）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率为1.5×104W； （2）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力为2.5×105N。 【解答】解：（1）每次投水的质量m水＝200kg，下落的高度h＝150m，下落时间t＝20s， 则每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率： P水＝＝＝＝＝1.5×104W； （2）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机的速度v＝10m/s，飞机发动机牵引力的总功率P＝2.5×106W， 由P＝＝＝Fv可得，飞机所受的牵引力： F＝＝＝2.5×105N。 答：（1）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率为1.5×104W； （2）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力为2.5×105N。 考点六 实验 测量滑轮组的机械效率 14．（1）图1甲刻度尺测量的橡皮擦长度为 　2.45　cm；图1乙停表读数为 　338.5　s。 （2）小华想测量一块鹅卵石的质量，他将天平放在水平桌面上，将游码移到零刻度线上，天平指针如图2甲所示，他应向 　右　（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至天平横梁水平平衡。调节平衡后，他测出了鹅卵石的质量如图2乙是 　57.4　g。 （3）如图3甲小华在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用弹簧测力计匀速竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，每个钩码重2N，弹簧测力计所测拉力F如图乙为 　2.5　N，则此次实验中滑轮组的机械效率为 　80%　，若只增大被提升物体的质量，则该滑轮组的机械效率将 　变大　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】（1）2.45；338.5；（2）右；57.4；（3）2.5；80%；变大。 【解答】解：（1）甲刻度尺的分度值是0.1cm，只要估读到0.1cm的下一位即可，所以该物体的长度可记为：4.45cm﹣2.00cm＝2.45cm； 在秒表的中间表盘上，1min中间有两个小格，所以一个小格代表0.5min，指针在“5”和“6”之间，偏向“6”一侧，所以分针指示的时间为5min＝300s； 在秒表的大表盘上，1s之间有10个小格，所以一个小格代表0.1s，指针在38.5s处，所以秒针指示的时间为38.5s，即秒表的读数为338.5s； （2）测量物体质量时，将托盘天平放在水平桌面上，移动游码至标尺左端零刻度线后，若如图所示，指针偏向中央刻度的左侧，此时应将平衡螺母向右端移动； 由图2乙可知鹅卵石的质量m＝50g+5g+2.4g＝57.4g； （3）第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示，测力计分度值为0.1N，示数为2.5N； 每个钩码重2N，由图可知，物重G＝6N，不计绳重和摩擦，实验滑轮组的机械效率为： η＝＝＝＝＝×100%＝80%； 因为不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝＝，所以增大所提升物体的质量，则该滑轮组的机械效率将变大。 故答案为：（1）2.45；338.5；（2）右；57.4；（3）2.5；80%；变大。 考点七 滑轮（组）的机械效率 15．如图所示使用动滑轮时拉力F在4s内做了80J的功，此动滑轮的机械效率为75%。在同一个坐标轴里画出总功、有用功和额外功的图像，下列图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：若此机械的机械效率为75%，根据η＝知，当总功为80J时，有用功W有用＝ηW总＝80J×75%＝60J，W额＝W总﹣W有用＝80J﹣60J＝20J；并且总功、有用功、额外功都与时间成正比，图像都是过原点的直线，故ABD错、C正确。 故选：C。 16．如图，当水平拉力F＝5N时，恰可使物体沿水平地面向左做匀速直线运动，已知物体A重为10N，所受地面摩擦力为8N，若在10s时间内，物体A水平移动了2m，不计绳和滑轮自重及滑轮与轴之间的摩擦，求： （1）拉力F的功率； （2）滑轮组的机械效率。 【答案】（1）2W；（2）80%。 【解答】解：（1）由图可知，拉动动滑轮的绳子的有效股数n＝2，则绳端移动的距离：s绳＝ns物＝2×2m＝4m； 拉力F做的功：W总＝Fs绳＝5N×4m＝20J； 拉力F的功率为：P＝＝＝2W； （2）所受地面的摩擦力约为8N，则有用功为：W有＝fs物＝8N×2m＝16J； 该装置的机械效率为：η＝＝＝80%。 故答案为：（1）2W；（2）80%。 一．选择题（共10小题） 1．如图四个选项所示工具在使用时属于费力杠杆的是（　　） A．用食品夹夹鸡蛋 B．用核桃夹夹核桃 C．用托盘天平测质量 D．用撬棒提物体 【答案】A 【解答】解：A、用食品夹夹鸡蛋，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确 BD、核桃夹、撬棒，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故BD错误； C、天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故C错误； 故选：A。 2．如图所示，这是跳水运动员在比赛中的场景。下列相关分析中正确的是（　　） A．起跳过程中，运动员的运动状态保持不变 B．起跳后能上升一段距离，是由于运动员受到惯性 C．运动员在空中下落过程中没有力对其做功 D．运动员入水后继续下降，水对脸部的压强逐渐增大 【答案】D 【解答】解：A、起跳过程中，运动员的速度、运动方向发生了改变，力改变了运动员的运动状态，故A错误； B、起跳后能上升一段距离，是由于运动员具有惯性，惯性是物体的一种性质，不能说受到惯性，故B错误； C、运动员在空中下落过程中受到重力作用，并在重力的方向上通过了一段距离，所以重力对运动员做功，故C错误； D、运动员入水后继续下降，在水中的深度增大，根据p＝ρgh可知，密度一定时，深度越深压强越大，因此水对脸部的压强逐渐增大，故D正确。 故选：D。 3．“掬”是我国古代的计量方法之一，“掬”即为双手捧。如图为一成年人从平放在地上的米袋中“掬”起米放到厨房台面上电饭锅内的情景，则此过程中人对米做功的功率最接近于（　　） A．0.3W B．3W C．30W D．300W 【答案】B 【解答】解：“掬”起米的质量约0.3kg，厨房台面高度约1m，对米做的功W＝Gh＝mgh＝0.3kg×10N/kg×1m＝3J，从平放在地上的米袋中“掬”起米放到厨房台面上时间约1s，此过程中人对米做功的功率P＝＝＝3W。 故选：B。 4．如图所示，O为轻质杠杆的支点，B点挂一重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在B点或在A点施加一个力并使该力最小，该力应沿（　　） A．F1方向 B．F2方向 C．F3方向 D．F4方向 【答案】A 【解答】解：由图可知，O为支点，B点挂一重物，阻力方向向下；要使该力最小，由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小； 由图可知，OB对应的动力臂最长，所以该力应沿F1方向。 故选：A。 5．关于简单机械，下列叙述正确的是（　　） A．赛艇运动员比赛时用船桨划水，是利用了省力杠杆 B．旗杆上安装的定滑轮既可以省力也可以改变力的方向 C．自行车在转弯时，车把手属于费力机械 D．盘山公路是采用减小坡度的方式来达到省力的效果 【答案】D 【解答】解：A．赛艇运动员比赛时用船桨划水，是利用了费力杠杆，动力臂小于阻力臂，故A错误； B．定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变，旗杆上安装的是定滑轮，不可以省力，但可以改变力的方向，故B错误； C．自行车在转弯时，车把手动力臂大于阻力臂，属于省力机械，故C错误； D．盘山公路是采用减小坡度增大距离的方式达到省力的效果，故D正确。 故选：D。 6．如图所示，人沿着水平方向推装满沙子的小车，但没有推动。下列说法正确的是（　　） A．人对车的推力小于地面对车的摩擦力 B．人推车的力改变了车的运动状态 C．车没动，所以车的惯性为零 D．人对车的推力没做功 【答案】D 【解答】解：A、人沿着水平方向推装满沙子的小车，但没有推动，说明车处于平衡状态，人对车的推力与地面对车的摩擦力是一对平衡力，二者大小相等，故A错误。 B、人推车的力没有改变车的速度大小，也没有改变车的运动方向，所以没有改变了车的运动状态，故B错误。 C、车没动，但有一定的质量，所以车的惯性不为零，故C错误。 D、人沿着水平方向推装满沙子的小车，对车施加了推力吗，但车没有在推力的方向上通过距离，所以人对车的推力没做功，故D正确。 故选：D。 7．如图所示，人借助滑轮组或斜面可以把重均为G的物体A、B匀速提升相同高度h，绳子对A的拉力为F1，F3平行于斜面，则（　　） A．斜面的机械效率是 B．滑轮组的额外功2F2h﹣Gh C．滑轮组的机械效率是 D．斜面的总功是Gh 【答案】B 【解答】解：AB、使用斜面时，拉力做的总功W总＝F3L，有用功W有用＝Gh，机械效率η＝＝，故AD错误； BC、使用滑轮组时，n＝3，拉力端移动距离s＝nh＝3h， 拉力做的总功W总＝F2s＝F2×nh＝2F2h， 拉力做的额外功W额＝W总﹣W有用＝2F2h﹣Gh； 滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，故B正确、C错误； 故选：B。 8．厦门市大力推行垃圾分类，为了方便市民便捷投放垃圾，部分收集点增设了如图的垃圾桶“翻盖神器”，向下拉动拉手就能打开桶盖，方便又卫生。下列分析正确的是（　　） A．装置中的滑轮是动滑轮 B．滑轮起到省力作用 C．桶盖相当于费力杠杆 D．滑轮起到改变力方向的作用 【答案】D 【解答】解：AB、由图可知，垃圾桶盖使用过程中，滑轮轴固定不动，所以该装置中的滑轮为定滑轮；定滑轮实质相当于等臂杠杆，不省力，可以改变力的方向，故AB错误； C、由图可知，垃圾桶盖使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C错误； D、定滑轮可以改变力的方向，故D正确。 故选：D。 9．一只木箱放在水平地面上，地面上各处粗糙程度相同，对木箱施加一个方向不变的水平推力F（如图甲），F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） A．在0～2s内木箱所受摩擦力为2N B．在2～4s内木箱所受摩擦力为3N C．在0～2s内推力F对木箱所做的功为2J D．在4～6s内推力F对木箱做功的功率为8W 【答案】D 【解答】解：A．在0～2s内，由F﹣t图象可知，木箱受到的推力为1N，由v﹣t图象可知，木箱静止处于平衡状态，受到的摩擦力和推力是一对平衡力，所以木箱受到的摩擦力为1N，故A错误； B．在4s～6s内，木箱做匀速直线运动，受到的摩擦力和推力是一对平衡力，所以木箱受到的滑动摩擦力为2N，在2s～4s内，由v﹣t图象可知，木箱做变速运动，因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关、与速度无关，所以木箱所受摩擦力为2N，故B错误； C．在0～2s内，木箱静止，在推力F的方向上没有移动的距离，所以推力F对木箱所做的功为0J，故C错误； D．在4s～6s内，由F﹣t图象可知，木箱受到的推力为2N，由v﹣t图象可知，木箱以4m/s的速度做匀速直线运动，则推力F对木箱做功的功率P＝＝＝Fv＝2N×4m/s＝8W，故D正确。 故选：D。 10．如图所示，一位同学用滑轮组拉着重450N的物体A运动，物体A与地面间的摩擦力为90N，绳端拉力为F，物体A在5s内在水平面上匀速前进1m，不计绳重、滑轮重和其他摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．绳端移动速度为0.4m/s B．绳端拉力F＝45N C．有用功为90J D．若增大物块与地面间的摩擦力，可以增大滑轮组的机械效率 【答案】D 【解答】解：A、由图可知，n＝2，绳子自由端的速度为： v绳＝nv物＝＝＝0.4m/s，故A正确； B、不计绳重、滑轮重和其他摩擦，绳端拉力F为： F＝f＝×90N＝45N，故B正确； C、有用功为： W有＝fs＝90N×1m＝90J，故C正确； D、若不计绳重、滑轮重和其他摩擦，滑轮组的效率为100%，所以若增大物块与地面间的摩擦力，不能增大滑轮组的机械效率，故D错误。 故选：D。 二．填空题（共5小题） 11．如图甲所示汽车在盘山公路上行驶上陡坡时，司机常常换用 　低　（选填“高”或“低”）速挡，这样做是因为在发动机的输出功率一定时，可以增大 　牵引力　，图乙和图丙所示是生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图 　乙　（选填“乙”或“丙”）所示钉子。 【答案】低；牵引力；乙。 【解答】解：由P＝＝Fv可得：F＝，由此可知，在发动机的输出功率一定时，换用低速挡降低行驶速度可以增大牵引力； 图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子，其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹的相当于斜面，使用斜面可以省力，所以与盘山公路的力学原理相同的是图乙。 故答案为：低；牵引力；乙。 12．建设中的长江大桥为斜拉索公路、铁路两用大桥，如图为制作的斜拉索大桥模型，用长30cm、重7N的质地均匀分布的木条OA做桥面。A端用细线与GH上的B点相连，保持桥面水平，细线对OA的拉力F＝　7　N；将细线一端的固定点由B点改至C点，拉力F的大小变化情况是 　减小　（选填“变大”“变小”“不变”）。 【答案】7；减小 【解答】解：过支点向拉力的作用线作垂线，这条垂线段就是拉索对桥面拉力F的力臂L，如图所示： 在Rt△AOB中，∠A＝30°，则L＝OA＝0.15m； 根据杠杆的平衡条件，FL＝G×OA，则F＝＝＝7N； 将细线一端的固定点由B点改至C点，动力臂增大，阻力臂和阻力不变，根据杠杆平衡条件可知，动力减小。 故答案为：7；减小。 13．如图（a）、（b）所示，物体A、B重均为20牛，不计滑轮重及摩擦，当用力F1以速度v1匀速提升物体A时，力F1为 　20　牛；当用力F2以速度v1匀速提升物体B时，力F2为 　10　牛；若用力F3以速度v2匀速提升物体B，且v1＜v2，则F2　＝　F3（选填“＞”“＝”或“＜”）。 【答案】20；10；＝。 【解答】解：定滑轮实质是等臂杠杆，不计摩擦时，不省力也不费力，所以F1＝GA＝20N； 不计滑轮重及摩擦，使用动滑轮可以省一半力，即F2＝GB＝×20N＝10N； 匀速拉动物体上升时，拉力的大小不变，F2＝F3。 故答案为：20；10；＝。 14．小园同学用100N的水平拉力拉着一个重为60N的物体，在水平地面上做匀速直线运动，1min内使物体移动30m的距离，此过程中物体移动的速度是 　0.5　m/s，重力做功为 　0　J，将水平推力增大到120N时，重物受到的摩擦力大小是 　100　N。（不考虑空气阻力） 【答案】0.5；0；100。 【解答】解：物体的速度v＝＝0.5m/s； 重力的方向是竖直向下的，物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力没有做功，即重力做功为0J； 用100N的力沿水平方向推着箱子匀速前进，箱子受推力和摩擦力是一对平衡力， 所以箱子受到的摩擦力：f＝F＝100N；水平推力增大到120N时，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，是100N。 故答案为：0.5；0；100。 15．如图所示，用滑轮组提升重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F的作用下竖直匀速移动了12m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，则动滑轮的重力 　小于　（选填“大于”“小于”或“等于”）100N，拉力的功率是 　100　W，滑轮组的机械效率是 　90%　。 【答案】小于；100；90%。 【解答】解：由图可知，n＝3，滑轮组绳子自由端在拉力F的作用下竖直匀速移动了12m，则物体A上升的高度为： h＝s＝×12m＝4m， 由于动滑轮随物体一起运动，动滑轮提升的高度也是h＝4m， 不计绳重和摩擦，提升动滑轮做的功为额外功， 由W额＝G动h得动滑轮重力： G动＝＝＝100N， 如果考虑绳重和摩擦，动滑轮的重应小于100N； 滑轮组做的有用功为： W有＝Gh＝900N×4m＝3600J， 则滑轮组做的总功为： W总＝W有+W额＝3600J+400J＝4000J， 拉力的功率为： P＝＝＝100W； 滑轮组的机械效率为： η＝＝×100%＝90%。 故答案为：小于；100；90%。 三．作图题（共2小题） 16．以O为支点撬出钉子，在图中画出作用在A点的最小力F1。 【答案】 【解答】解：图中支点在O点，当OA作为动力臂L时，动力臂时最长的，由杠杆平衡条件可知，此时的动力越小；动力的方向应该垂直OA斜向左，过点A垂直于OA作出最小动力F1，如图所示： 17．在图中某同学想用40N的力拉起重为80N的物体，动滑轮重40N，请按要求画出滑轮组的绕线方法（不计绳重及摩擦）。 【答案】 【解答】解：不计绳重及摩擦，拉力F＝（G+G动），则此滑轮组承担物重的绳子的段数为：n＝＝＝3，用力方向向上，故滑轮组绳子绕法如图所示： 四．计算题（共3小题） 18．某型号的纯电动汽车和乘客的总质量为2×103kg，汽车匀速直线行驶时受到的阻力为汽车总重的0.12倍。求： （1）电动汽车和乘客受到的总重力； （2）该电动汽车匀速直线行驶1km时，牵引力做的功。 【答案】（1）电动汽车和乘客受到的总重力是2×104N； （2）该电动汽车匀速直线行驶1km时，牵引力做的功2.4×106J。 【解答】解： （1）电动汽车总重力： G＝mg＝2×103kg×10N/kg＝2×104N， （2）电动汽车在水平路面上匀速行驶，牵引力和阻力是一对平衡力， 则汽车受到的牵引力： F牵＝f＝0.12G总＝0.12m总g＝0.12×2×104N＝2400N， 电动汽车牵引力所做的功：W＝F牵s＝2400N×1×1000m＝2.4×106J。 答：（1）电动汽车和乘客受到的总重力是2×104N； （2）该电动汽车匀速直线行驶1km时，牵引力做的功2.4×106J。 19．如图所示是一款新型智能航拍无人机，机身总重20N，工作人员通过操作系统向该无人机发出指令，无人机在40s的时间内匀速上升了80m的高度，在空中悬停20s拍摄一段视频后，又以2m/s的速度沿水平方向匀速飞行120m。求： （1）无人机沿水平方向匀速飞行的时间； （2）无人机上升过程中克服重力做功的功率。 【答案】（1）无人机沿水平方向匀速飞行的时间是60s； （2）无人机上升过程中克服重力做功的功率是40W。 【解答】解：（1）无人机水平飞行的时间：； （2）无人机上升过程中克服重力做功的功率：。 答：（1）无人机沿水平方向匀速飞行的时间是60s； （2）无人机上升过程中克服重力做功的功率是40W。 20．如图所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图乙所示是杠杆组合的示意图。桶盖是由一种密度为2.5g/cm3、体积为200cm3的塑料制成，脚踏杆和其它连杆的质量不计，脚踏杆。AO1＝28cm，O1B＝20cm，桶盖和连杆的尺寸如图乙所示。求： （1）桶盖的重力是多大？ （2）把桶盖顶起，脚对踏板A处的动力至少要多大？ 【答案】（1）桶盖的重力是5N； （2）把桶盖顶起，脚对踏板A处的动力至少要25N。 【解答】解：（1）； G＝mg＝0.5kg×10N/kg＝5N； （2）设脚对A点的动力为FA，顶杆对B点的作用力为FB，顶杆对桶盖上C点的动力为FC， 由杠杆平衡可得：FC×CO2＝G×DO2； ； 因为物体间力的作用是相互的，FB＝FC FAAO1＝FBO1B 。 答：（1）桶盖的重力是5N； （2）把桶盖顶起，脚对踏板A处的动力至少要25N。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第06讲 第十一章 简单机械和功 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（7大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1．了解杠杆、滑轮的基本概念。 2．会画杠杆示意图；分析杠杆类型。 3．理解杠杆平衡条件。 4．定滑轮和动滑轮的特点；滑轮组的利用。 5．掌握功和功率的概念。 6．会计算功的大小，计算功率。 1、杠杆 （1）支点:杠杆绕着转动的点。 （2）力臂:从支点到力的作用线的距离。 （3）杠杆的平衡条件(杠杆原理)：动力×动力臂=阻力×阻力臂。用字母表示可写成：F1l1=F2l2。 （4）杠杆中最小力的问题：求最小动力问题，可转化为找最长力臂问题。 ①在动力的作用点明确的情况下，支点到力的作用点的连线就是最长力臂。 ②在动力作用点未明确时，支点到最远的点的距离是最长力臂。 （5）画杠杆示意图应注意 ①阻力作用点应画在杠杆上：有部分同学认为阻力由石头的重力产生，所以阻力作用点应画在石头重心上，这是错误的。 ②确定阻力方向：当动力使杠杆绕支点顺时针转动时，阻力一定使杠杆逆时针转动。 ③力臂不一定在杠杆上：力臂可用虚线画出并用大括号标明，也可用实线画出。 （6）杠杆分类 ①省力杠杆:动力臂大于阻力臂。 ②费力杠杆:动力臂小于阻力臂。 ③等臂杠杆:动力臂等于阻力臂。 2、滑轮 （1）使用定滑轮可以改变施力的方向,但既不省力,也不省距离。 定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。 （2）使用动滑轮可以省力，但是费距离，而且不能改变力的方向。 动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。 （3）滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合,它既能改变施力的方向,也能省力，但是费距离。 ①使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即动力若忽略滑轮重，则有；其中n为承担物重的绳子的段数。 ②用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）。 （4）滑轮组的设计 第一步：确定动滑轮的个数n。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数N= ；当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 N=。 第二步：确定定滑轮的个数n。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 ．当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 ；方向向上时，定滑轮的个数为 - 1。 3、功 （1）力对物体做的功,等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,公式为W= Fs。 （2）功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J= 1N·m。 （3）不做功的三种情况：有力无距离也叫“劳而无功”、有距离无力也叫“不劳无功”、力和距离垂直也叫“垂直无功”。 4、功率 （1）功率是表示做功快慢的物理量,它是功与做功所用时间的比,即。 ①推导：由，联立W=Fs，得==Fv。由该公式可知：在功率P一定时，力F与速度v成反比。 ②应用：当汽车上坡时，司机采取换挡的办法，减小速度，以获得较大的牵引力。 （2）功率意义：物理学中，用功率来表示物体做功的快慢。 （3）功率单位：国际单位：瓦（W），1W=1J/s；常用单位：千瓦（kW），1kW=103W。 5、机械效率 （1）有用功与总功的比值叫作机械效率,它常用百分数表示,公式为。 （2）提高机械效率的主要办法 ①在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施。 ②在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。 （3）机械效率的大小比较：机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。 ①当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高。 ②当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高。 ③当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。 教材习题01 杠杆的动力臂是指从支点到动力作用线的距离，它与从支点到动力作用点的距离有区别吗？ 解题方法 ①支点到力的作用线的垂直距离叫力臂…… 【答案】 教材习题02 我们曾经试着用三种不同的方法关门：一种是让力的作用线通过门的转轴推门，另一种是在门把手处垂直于门面用力推门，还有一种是在离转轴较近处垂直于门面推门，哪一种方法最省力？哪一种方法不能将门关上？你能否用杠杆的有关知识解释这个问题？ 解题方法 ①力的三要素（大小、方向、作用点）决定了力的作用效果…… 【答案】 教材习题04 某人将一箱书搬上楼，可以有两种方法：一是把所有的书一起搬上楼；二是先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他上楼的速度相同，则用这两种方法搬书的功率有什么不同？机械效率有什么不同？ 解题方法 ①已知这箱书的重力一定，楼的高度前后不变，根据公式W＝Gh可求克服自身重力做的功。 ②比较两次所做额外功的多少，从而确定总功的大小。 ③他上楼的速度相同，得出上楼时间关系，根据P＝可知功率大小；根据机械效率公式可知效率的大小…… 【答案】 考点一 力臂的画法 1．请在图中画出F1和F2的力臂。 2．如图1的钢丝钳，其中A是剪钢丝处，B为手的用力点，O为转动轴支点。图2为钢丝钳部分示意图。请在图中画出动力F的力臂l。 考点二 杠杆的平衡条件 3．杆秤是中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA＝9cm，秤砣质量m＝0.3kg。不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB＝45cm，则鱼的质量为（　　） A．1.8kg B．1.5kg C．0.6kg D．0.3kg 4．如图（1），爸爸和小红坐在跷跷板的两侧，在水平位置保持平衡。将其简化成图（2）所示的杠杆，不计杠杆自重的影响，若小红的质量为18kg，则爸爸的质量为 　 　kg，小红在跷跷板上下移动时质量 　 　（填“变大”、“变小”、“不变”）。 5．做俯卧撑运动的人可视为杠杆。如图所示，一同学体重为500N，A点为重心，求： （1）阻力F2的大小； （2）F1的动力臂和F2阻力臂的大小； （3）此时地面对双手的作用力F1的大小。 考点三 滑轮组中的相关计算 6．如图所示，动滑轮重20N，不计绳重及滑轮和绳之间的摩擦，当动滑轮上挂重力为100N的物体A时，物体B在水平桌面上恰好能向左做匀速直线运动。则B受到的摩擦力（　　） A．方向水平向左，大小是100N B．方向水平向右，大小是40N C．方向水平向左，大小是40N D．方向水平向右，大小是20N 7．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触，如图为输电线的牵引闲置，钢绳通过滑轮组挂多个相同的坠砣，其中定滑轮的作用是 　 　，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，若要使输电线A端受到的拉力大小为1×104N，则坠砣受到的总重力为 　 　N，若某段时间内输电线A端向右移动了10cm，则坠砣上升了 　 　m。（不考虑钢绳的热胀冷缩） 8．小许同学利用如图所示的滑轮组，将重量为200N的物体匀速提升了1m。已知他自身的重量为500N，两脚与地面接触的总面积S＝400cm2。求此过程中（不计滑轮组机械摩擦和动滑轮重）： （1）有几股绳子吊动滑轮？ （2）绳子自由端（手拉那端）移动的距离s； （3）拉力F的大小； （4）小许对地面的压强。 考点四 功的计算和公式的应用 9．工人师傅搭了如图所示斜面，用沿斜面向上600N的拉力，把一个重为1200N的重物搬到2m高的车上。已知斜面长为5m，此过程中，搭建斜面的目的是为了 　 　，工人拉力的功为 　 　J。 10．中欧班列这条“钢铁丝绸之路”加强了我国与欧洲的经贸联系。“中国造”通过班列快捷地走出了国门，欧洲的各色产品也通过班列走进了我们的生活，丰富了我们的衣食住行。 如图，起重机正在把满载货物的集装箱匀速竖直提升，15s内提升了2.4m，集装箱的质量为20t，g＝10N/kg。求： （1）集装箱的上升速度； （2）这15s内起重机对集装箱所做的功。 考点五 功率的计算及公式的应用 11．乐乐同学体重为500N，如图甲所示为该同学在操场上练习爬杆示意图，在某次爬杆训练中，沿杆竖直向上运动的v﹣t图像如图乙所示，关于下列判断： ①6～15s时间内，该同学受到的摩擦力为500N； ②6﹣15s时间内，该同学克服重力做功2700J； ③6～15s时间内，摩擦力对该同学做功的功率为300W； ④15﹣18s时间内，该同学减速下滑； 其中正确的是（　　） A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 12．2024年4月16日，“雪龙2号”完成中国第40次南极科学考察任务返回上海港，南师附中江宁校的校外指导老师李二喜参与了此次科考任务并给同学们带回了一手资料。“雪龙2号”是我国第一艘自主建造的极地科考破冰船，“雪龙2号”破冰船满载时的排水量为14000t。 （1）“雪龙2号”满载时在海水中受到的浮力为 　N； （2）“雪龙2号”破冰船“首柱削尖”的构造是通过 　 　方法从而 　 　（选填“增大”或“减小”）压强； （3）“雪龙2号”极限破冰能力能达到20m的厚冰层，它能在极地2m厚的冰环境中以速度5.4km/h连续破冰航行，此时受到的阻力约为2×107N，则破冰10min的过程中动力做的功是 　 　J，破冰船的推进功率为 　 　W。 13．我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，该飞机蓄满水后总质量53.5t。为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。在水面滑行测试中：飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.5×106W，求： （1）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率； （2）飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力。 考点六 实验 测量滑轮组的机械效率 14．（1）图1甲刻度尺测量的橡皮擦长度为 　cm；图1乙停表读数为 　 　s。 （2）小华想测量一块鹅卵石的质量，他将天平放在水平桌面上，将游码移到零刻度线上，天平指针如图2甲所示，他应向 　 　（选填“左”或“右”）调节平衡螺母，直至天平横梁水平平衡。调节平衡后，他测出了鹅卵石的质量如图2乙是 　 　g。 （3）如图3甲小华在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用弹簧测力计匀速竖直向上提升重物，不计绳重和摩擦，每个钩码重2N，弹簧测力计所测拉力F如图乙为 　 　N，则此次实验中滑轮组的机械效率为 　 　，若只增大被提升物体的质量，则该滑轮组的机械效率将 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 考点七 滑轮（组）的机械效率 15．如图所示使用动滑轮时拉力F在4s内做了80J的功，此动滑轮的机械效率为75%。在同一个坐标轴里画出总功、有用功和额外功的图像，下列图像正确的是（　　） A． B． C． D． 16．如图，当水平拉力F＝5N时，恰可使物体沿水平地面向左做匀速直线运动，已知物体A重为10N，所受地面摩擦力为8N，若在10s时间内，物体A水平移动了2m，不计绳和滑轮自重及滑轮与轴之间的摩擦，求： （1）拉力F的功率； （2）滑轮组的机械效率。 一．选择题（共10小题） 1．如图四个选项所示工具在使用时属于费力杠杆的是（　　） A．用食品夹夹鸡蛋 B．用核桃夹夹核桃 C．用托盘天平测质量 D．用撬棒提物体 2．如图所示，这是跳水运动员在比赛中的场景。下列相关分析中正确的是（　　） A．起跳过程中，运动员的运动状态保持不变 B．起跳后能上升一段距离，是由于运动员受到惯性 C．运动员在空中下落过程中没有力对其做功 D．运动员入水后继续下降，水对脸部的压强逐渐增大 3．“掬”是我国古代的计量方法之一，“掬”即为双手捧。如图为一成年人从平放在地上的米袋中“掬”起米放到厨房台面上电饭锅内的情景，则此过程中人对米做功的功率最接近于（　　） A．0.3W B．3W C．30W D．300W 4．如图所示，O为轻质杠杆的支点，B点挂一重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在B点或在A点施加一个力并使该力最小，该力应沿（　　） A．F1方向 B．F2方向 C．F3方向 D．F4方向 5．关于简单机械，下列叙述正确的是（　　） A．赛艇运动员比赛时用船桨划水，是利用了省力杠杆 B．旗杆上安装的定滑轮既可以省力也可以改变力的方向 C．自行车在转弯时，车把手属于费力机械 D．盘山公路是采用减小坡度的方式来达到省力的效果 6．如图所示，人沿着水平方向推装满沙子的小车，但没有推动。下列说法正确的是（　　） A．人对车的推力小于地面对车的摩擦力 B．人推车的力改变了车的运动状态 C．车没动，所以车的惯性为零 D．人对车的推力没做功 7．如图所示，人借助滑轮组或斜面可以把重均为G的物体A、B匀速提升相同高度h，绳子对A的拉力为F1，F3平行于斜面，则（　　） A．斜面的机械效率是 B．滑轮组的额外功2F2h﹣Gh C．滑轮组的机械效率是 D．斜面的总功是Gh 8．厦门市大力推行垃圾分类，为了方便市民便捷投放垃圾，部分收集点增设了如图的垃圾桶“翻盖神器”，向下拉动拉手就能打开桶盖，方便又卫生。下列分析正确的是（　　） A．装置中的滑轮是动滑轮 B．滑轮起到省力作用 C．桶盖相当于费力杠杆 D．滑轮起到改变力方向的作用 9．一只木箱放在水平地面上，地面上各处粗糙程度相同，对木箱施加一个方向不变的水平推力F（如图甲），F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） A．在0～2s内木箱所受摩擦力为2N B．在2～4s内木箱所受摩擦力为3N C．在0～2s内推力F对木箱所做的功为2J D．在4～6s内推力F对木箱做功的功率为8W 10．如图所示，一位同学用滑轮组拉着重450N的物体A运动，物体A与地面间的摩擦力为90N，绳端拉力为F，物体A在5s内在水平面上匀速前进1m，不计绳重、滑轮重和其他摩擦，下列说法不正确的是（　　） A．绳端移动速度为0.4m/s B．绳端拉力F＝45N C．有用功为90J D．若增大物块与地面间的摩擦力，可以增大滑轮组的机械效率 二．填空题（共5小题） 11．如图甲所示汽车在盘山公路上行驶上陡坡时，司机常常换用 　 　（选填“高”或“低”）速挡，这样做是因为在发动机的输出功率一定时，可以增大 　 　，图乙和图丙所示是生活中常见的两种钉子，其中与盘山公路的力学原理相同的是图 　 　（选填“乙”或“丙”）所示钉子。 12．建设中的长江大桥为斜拉索公路、铁路两用大桥，如图为制作的斜拉索大桥模型，用长30cm、重7N的质地均匀分布的木条OA做桥面。A端用细线与GH上的B点相连，保持桥面水平，细线对OA的拉力F＝　 　N；将细线一端的固定点由B点改至C点，拉力F的大小变化情况是 　 　（选填“变大”“变小”“不变”）。 13．如图（a）、（b）所示，物体A、B重均为20牛，不计滑轮重及摩擦，当用力F1以速度v1匀速提升物体A时，力F1为 　 　牛；当用力F2以速度v1匀速提升物体B时，力F2为 　 　牛；若用力F3以速度v2匀速提升物体B，且v1＜v2，则F2　 　F3（选填“＞”“＝”或“＜”）。 14．小园同学用100N的水平拉力拉着一个重为60N的物体，在水平地面上做匀速直线运动，1min内使物体移动30m的距离，此过程中物体移动的速度是 　 　m/s，重力做功为 　 　J，将水平推力增大到120N时，重物受到的摩擦力大小是 　 N。（不考虑空气阻力） 15．如图所示，用滑轮组提升重力为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F的作用下竖直匀速移动了12m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，则动滑轮的重力 　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）100N，拉力的功率是 　 　W，滑轮组的机械效率是 　 　。 三．作图题（共2小题） 16．以O为支点撬出钉子，在图中画出作用在A点的最小力F1。 17．在图中某同学想用40N的力拉起重为80N的物体，动滑轮重40N，请按要求画出滑轮组的绕线方法（不计绳重及摩擦）。 四．计算题（共3小题） 18．某型号的纯电动汽车和乘客的总质量为2×103kg，汽车匀速直线行驶时受到的阻力为汽车总重的0.12倍。求： （1）电动汽车和乘客受到的总重力； （2）该电动汽车匀速直线行驶1km时，牵引力做的功。 19．如图所示是一款新型智能航拍无人机，机身总重20N，工作人员通过操作系统向该无人机发出指令，无人机在40s的时间内匀速上升了80m的高度，在空中悬停20s拍摄一段视频后，又以2m/s的速度沿水平方向匀速飞行120m。求： （1）无人机沿水平方向匀速飞行的时间； （2）无人机上升过程中克服重力做功的功率。 20．如图所示是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图乙所示是杠杆组合的示意图。桶盖是由一种密度为2.5g/cm3、体积为200cm3的塑料制成，脚踏杆和其它连杆的质量不计，脚踏杆。AO1＝28cm，O1B＝20cm，桶盖和连杆的尺寸如图乙所示。求： （1）桶盖的重力是多大？ （2）把桶盖顶起，脚对踏板A处的动力至少要多大？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！10 学科网（北京）股份有限公司 $$