2025年中考物理一轮专题训练卷：简单机械 功

2025年中考物理寒假专题训练卷：简单机械 功 一、选择题 1．如图所示的各简单机械使所受重力同为G的物体都处于静止状态，在不计机械自重和摩擦的情况下其中用力最小的是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，所用的拉力是400N．下列说法正确的是（　　） A．机械效率是80% B．有用功是1800J C．额外功是300J D．总功是2100J 3．如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，已知杠杆上每个小格长度为2cm（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时（　　） A．动力臂为0.08m B．此时为省力杠杆 C．弹簧测力计的示数为4N D．钩码总重为2N 4．用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（　　） A．η甲＝η乙，W甲＝W乙 B．η甲＞η乙，W甲＞W乙 C．η甲＜η乙，W甲＜W乙 D．η甲＞η乙，W甲＜W乙 5．如图所示，斜面高为1m，长为4m，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（　　） A．木箱受到重力做功的大小为800J B．木箱受到斜面摩擦力做功大小为100J C．木箱受到合力做功的大小为125J D．木箱受到斜面的支持力做功大小为200J 6．为了方便残疾人乘公交，公交公司专门购置了无障碍公交车（如图所示），无障碍公交车斜面长1m，乘车时，连同轮椅共80kg的乘客只需要用200N的力就可以把轮椅匀速推上公交车（　　） A．推力做的总功为800J B．推力做的额外功为160J C．斜面对轮椅的摩擦力为200N D．斜面的机械效率为80% 7．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800 N的物体缓慢匀速竖直提升3m，人对绳端的拉力F为500N，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1500 J D．滑轮组的机械效率为53.3% 8．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N．不计绳重及摩擦（　　） A．F甲小于F乙 B．甲的机械效率小于乙的机械效率 C．F甲做的功大于F乙做的功 D．F甲做功的功率等于F乙做功的功率 9．甲、乙两台机器，甲做的功是乙的2倍，但乙所用的时间是甲的，则（　　） A．P甲：P乙＝3：2 B．P甲：P乙＝2：3 C．P甲：P乙＝1：2 D．P甲：P乙＝1：3 10．如图所示，滑轮组将重50N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1m，拉力F大小为10N，下列说法中正确的是（　　） A．拉力F做功的功率为2W B．2s内绳子自由端移动的距离为0.4m C．滑轮组做的有用功为50J D．物体A受到水平地面的摩擦力为16N 二、填空题 11．使用简单机械可以给人们的生活带来便利。 （1）如图甲，旗杆的顶端安装着一个 　 　，使用它的好处能改变施力的方向。 （2）如图乙，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，可减小 　 　，剪断物体更省力。 12．小明用如图所示的动滑轮提起40N的空水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为　 　N；如果向水桶内加入140N的水，提起时动滑轮的机械效率　 　。 13．放学后，体重为500N的小明同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m高的四楼才回到家　 　J，功率约为　 　W。 14．如图所示，AB为能绕B点转动的轻质杠杆，中点C处用细线悬挂一重为100N的物体G，使杠杆在水平位置保持平衡，则拉力F为　 　N；若保持拉力F方向不变，将A端缓慢向上提升一小段距离，拉力F将　 　（选填“增大”“不变”或“减小”）。 15．如图所示，用F为30N的拉力，通过滑轮组拉着重为200N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍　 　，拉力的功率是　 　W。 16．在30°斜面上，用平行于斜面的拉力F，将重为2N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若不考虑物体与斜面间的摩擦。则拉力F为　 　N；若斜面的机械效率为80%．则此时拉力F为　 　N。 三、作图题 17．请画出活塞式抽水机的动力臂L1及阻力F2。 18．请画出工人在地上拉动滑轮组的连线图，标出F。 四、实验探究题 19．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，得到下表所示的数据： 斜面倾 斜角θ 小车重 G/N 斜面高 h/m 斜面长 s/m 拉力 F/N 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效 率η 12° 5 0.2 1 2.1 2.1 48% 30° 5 0.5 1 3.6 2.5 69% 45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3 （1）请你替小芳在上表中的空格处填上适当的数据。 （2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角度越　 　，斜面越省力，斜面的机械效率越　 　。 （3）实验过程中拉力的方向应与斜面　 　。 （4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持　 　不变，斜面的光滑程度不变，只改变　 　。 20．小明进行“探究杠杆的平衡条件”实验： 实验序号 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 动力×动力臂F1l1/N•m 阻力×阻力臂F2l2/N•m 1 0.5 0.1 1 0.05 2 2 0.15 1.5 0.2 3 1.5 0.1 3 0.05 （1）实验前杠杆的位置如图甲所示，若要使杠杆在水平位置平衡，则应将杠杆的平衡螺母向 　 　调节。 （2）如图乙所示，在杠杆左边挂上一定数量的钩码，用弹簧测力计在右边某一位置竖直向下拉住杠杆，重复上述操作，记录实验相关数据如表所示。小明多次测量并记录数据的目的是：　 　。 （3）如图丙所示，在已经处于水平位置平衡的杠杆的A点悬挂总重为1N的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉，则拉力F应为 　 　N。如果测力计的量程为0～5N，在支点不变的情况下，采用图丙中的杠杆，能测量出悬挂物体的最大重力为 　 　N。 （4）如图丁所示，在一个轻质杠杆的中间挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，然后向右缓慢转动F至水平方向，在这一过程中杠杆始终保持静止。则动力F大小的变化情况是：　 　，F与其力臂的乘积的变化情况是：　 　。 （5）学习了功的知识后，小明回看表格中记录的数据，他想能否将“F1L1/（N•m）”中的单位N•m换成J？根据功的定义，你觉得可以换吗？　 　（选填“可以”或“不可以”），理由是 　 　。 五、计算题 21．如图所示，工人利用滑轮组提升重为810N的物体，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，物体上升10s，拉力F克服滑轮组的摩擦做的功为60J （1）工人拉绳子的速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）动滑轮的重力。 22．骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是0.09m。求： （1）小腿肌肉对每只脚的拉力； （2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。 参考答案与试题解析 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B D A B D B D B D 一、选择题 1．如图所示的各简单机械使所受重力同为G的物体都处于静止状态，在不计机械自重和摩擦的情况下其中用力最小的是（　　） A． B． C． D． 【分析】在不计摩擦、机械自重的理想状况下： ①根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可知动力的大小； ②滑轮组绳子末端的拉力F＝×G。 【解答】解：A、由图可知，在不计机械自重和摩擦的情况下1＝＝G； B、由图可知，在不计机械自重和摩擦的情况下8＝＝8G； C、图中为定滑轮，F3＝G。 D、图中为动滑轮，F4＝G； 综上可知F1最小，故A符合题意。 故选：A。 【点评】此题主要是考查各种简单机械省力情况及省力的原理。 2．如图所示，某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，所用的拉力是400N．下列说法正确的是（　　） A．机械效率是80% B．有用功是1800J C．额外功是300J D．总功是2100J 【分析】根据W有用＝Gh求出有用功，W总＝Fs求出总功，根据W总＝W有用+W额求出额外功，再根据η＝求出机械效率。 【解答】解： 有用功：W有用＝Gh＝600N×3m＝1800J，故B正确； 由图知n＝2，则拉力端移动的距离：s＝2h＝2×3m＝2m， 总功：W总＝Fs＝400N×6m＝2400J，故D错误； 额外功：W额＝W总﹣W有用＝2400J﹣1800J＝600J，故C错误； 机械效率：η＝＝×100%＝75%。 故选：B。 【点评】此题主要考查的是学生对有用功、总功、额外功和机械效率计算公式的理解和掌握，基础性题目。 3．如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，已知杠杆上每个小格长度为2cm（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时（　　） A．动力臂为0.08m B．此时为省力杠杆 C．弹簧测力计的示数为4N D．钩码总重为2N 【分析】当弹簧测力计在A点斜向上拉（与水平方向成30°角）动力臂是OA，比较力臂大小判断杠杆是否省力；根据弹簧测力计的示数得出弹簧测力计的读数；根据杠杆的平衡条件求出钩码重力。 【解答】解：A、当弹簧测力计在A点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆OA＝，故A错误； B、阻力臂的大小：L2＝5×2cm＝6cm＞L6，杠杆为费力杠杆，故B错误； C、由图中弹簧测力计指针在3N，故C错误； D、根据杠杆的平衡条件F1L8＝GL2得G＝＝＝2N。 故选：D。 【点评】此题主要考查了杠杆的平衡条件的应用，都是杠杆平衡条件中的常见知识。 4．用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相同的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（　　） A．η甲＝η乙，W甲＝W乙 B．η甲＞η乙，W甲＞W乙 C．η甲＜η乙，W甲＜W乙 D．η甲＞η乙，W甲＜W乙 【分析】（1）用滑轮组提升钩码时，克服钩码重力做的功是有用功，即W有＝Gh； （2）此题中克服滑轮重做的功是额外功； （3）W总＝W有+W额； 【解答】解：此题中，钩码的重力相同，据W有＝Gh可知，所做的有用功相同，不计绳子和摩擦，即额外功相同额是相同的，据W总＝W有+W额可知，所以W总是相同的，故拉力做的功相同甲＝W乙，机械效率η＝×100%，即η甲＝η乙。 故选：A。 【点评】知道对谁做的是有用功、对谁做的是额外功及机械效率的计算是解决该题的关键。 5．如图所示，斜面高为1m，长为4m，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（　　） A．木箱受到重力做功的大小为800J B．木箱受到斜面摩擦力做功大小为100J C．木箱受到合力做功的大小为125J D．木箱受到斜面的支持力做功大小为200J 【分析】A、根据W＝Gh计算克服重力做功的大小； B、根据W总＝FL做出总功，根据W额＝W总﹣W有用得出额外功，由f＝计算出摩擦力的大小； C、木箱做匀速直线运动，所受合力为零； D、根据做功的必要因素判断支持力是否做功。 【解答】解：A、由题意知，h＝1m有用＝Gh＝200N×1m＝200J，A错误； B、拉力F做的功W总＝FL＝75N×6m＝300J；则克服摩擦力做功W额＝W总﹣W有用＝300J﹣200J＝100J，B正确； C、木箱沿斜面缓慢运动，受合力为零，C错误； D、木箱移动方向与支持力方向垂直，D错误。 故选：B。 【点评】本题主要考查了斜面有关功的计算，关键掌握做功的两个必要因素，并理解总功、额外功、有用功的关系。 6．为了方便残疾人乘公交，公交公司专门购置了无障碍公交车（如图所示），无障碍公交车斜面长1m，乘车时，连同轮椅共80kg的乘客只需要用200N的力就可以把轮椅匀速推上公交车（　　） A．推力做的总功为800J B．推力做的额外功为160J C．斜面对轮椅的摩擦力为200N D．斜面的机械效率为80% 【分析】A、知道推力的大小和斜面的长度，根据W＝Fs求出推力做的总功； B、知道人的重和提升的高度，根据W＝Gh求出有用功，因为总功等于有用功加上额外功，可求额外功； C、使用斜面时克服摩擦力做的功为额外功，利用W额＝fs求出斜面对轮椅的摩擦力 D、利用η＝×100%求出斜面的机械效率。 【解答】解： A、推力做的总功W总＝Fs＝200N×1m＝200J，故A错； B、有用功W有＝Gh＝mgh＝80kg×10N/kg×0.7m＝160J，因为W总＝W有用+W额，所以额外功W额＝W总﹣W有用＝200J﹣160J＝40J，故B错； C、由W额＝fs得摩擦力f＝＝＝40N； D、斜面的机械效率η＝＝，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了功、机械效率和摩擦力的计算，明确有用功和总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是关键。 7．工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为800 N的物体缓慢匀速竖直提升3m，人对绳端的拉力F为500N，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1500 J D．滑轮组的机械效率为53.3% 【分析】根据功的计算公式W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；再根据W＝Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出滑轮组的机械效率；再根据题目提供的条件，运用额外功求出动滑轮重。 【解答】解： 由图可知，滑轮组中由2段绳子承担物体和动滑轮的总重； 则绳子自由端移动的距离为：s＝nh＝2×2m＝6m，故A错误； 此过程中，所做有用功为：W有＝Gh＝800N×3m＝2400J，故C错误； 所做总功为：W总＝Fs＝500N×8m＝3000J； 滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%； 额外功为：W额＝W总﹣W有＝3000J﹣2400J＝600J， 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：G动＝＝＝200N； 故选：B。 【点评】熟练运用计算功、功率、机械效率的公式，是解答此题的关键。 8．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m，每个滑轮的重均为10N．不计绳重及摩擦（　　） A．F甲小于F乙 B．甲的机械效率小于乙的机械效率 C．F甲做的功大于F乙做的功 D．F甲做功的功率等于F乙做功的功率 【分析】由两图可知，承担物重的绳子股数n，不计绳重及滑轮轴间的摩擦，利用F＝（G物+G动）求拉力大小； 根据η＝＝＝判断机械效率关系； 根据W总＝W有+W额比较拉力做的功； 做功时间相等，根据P＝比较两图中拉力的功率。 【解答】解： 由图通过动滑轮绳子段数：甲中n＝2，乙中n＝3， A、不计绳重及摩擦，F甲＝（G物+G动）＝×（100N+10N）＝55N， F乙＝（G物+G动）＝×（100N+10N）≈36.7N甲大于F乙，故A错误； B、η＝＝＝，所以机械效率相等； C、W总＝W有+W额提起的物体重和动滑轮重相同，且物体提起高度相同，所以总功即拉力做功相同； D、因为做功时间相等时，拉力做功相等，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了使用滑轮组拉力、总功、机械效率、拉力功率的计算，关键是不计绳重及滑轮轴间的摩擦时F＝（G物+G轮）和绳子有效股数的确定。 9．甲、乙两台机器，甲做的功是乙的2倍，但乙所用的时间是甲的，则（　　） A．P甲：P乙＝3：2 B．P甲：P乙＝2：3 C．P甲：P乙＝1：2 D．P甲：P乙＝1：3 【分析】知道两台机器做功的大小关系和所用时间的多少关系，利用功率公式求两台机器的功率关系。 【解答】解：由题知： 甲和乙两台机器做功： W甲：W乙＝2：1， 甲和乙两台机器做功所用时间： t甲：t乙＝5：1， 甲和乙两台机器的功率： 。 故选：B。 【点评】本题考查学生对功率公式的掌握和运用，推导功率关系时容易因颠倒而出错，细心！ 10．如图所示，滑轮组将重50N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面匀速向前拉动了1m，拉力F大小为10N，下列说法中正确的是（　　） A．拉力F做功的功率为2W B．2s内绳子自由端移动的距离为0.4m C．滑轮组做的有用功为50J D．物体A受到水平地面的摩擦力为16N 【分析】（1）根据W＝Fs求出拉力做的功，由速度的变形公式求出时间，然后根据P＝求出拉力的功率； （2）由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n＝2，可知根据sF＝2sA，求出2s内绳子自由端移动的距离； （3）根据η＝求出滑轮组做的有用功； （4）由图示可知，滑轮组承重绳子的股数n＝2，根据η＝＝＝求出摩擦力f。 【解答】解：A、拉力做的功：W总＝F×2s＝10N×2×2m＝20J， 由v＝可得：t＝＝； 拉力的功率：P＝＝＝4W； B、3s内物体移动sA＝vA×t＝0.2m/s×2s＝0.4m，自由端移动的距离sF＝5×0.4m＝4.8m，故B错误； C、拉力做的功：W总＝F×2s＝10N×7×1m＝20J， 由公式η＝得，W有用＝W总×η＝20J×80%＝16J，故C错误； D、滑轮组承重绳子的股数n＝2＝＝得，80%＝，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查摩擦力、机械效率以及功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，突破点是对动滑轮上绳子段数的判断。 二、填空题 11．使用简单机械可以给人们的生活带来便利。 （1）如图甲，旗杆的顶端安装着一个 　定滑轮　，使用它的好处能改变施力的方向。 （2）如图乙，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，可减小 　阻力臂　，剪断物体更省力。 【分析】（1）定滑轮的特点：使用定滑轮不省力但能改变力的方向。 （2）根据杠杆平衡条件，当阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，越省力。 【解答】解： （1）旗杆顶端的滑轮为定滑轮，利用它来升国旗； （2）图中剪刀在使用过程中，在同样的情况下，减小了阻力臂1L1＝F8L2可知：阻力臂L2越小，动力F5越小，即越省力。 故答案为：（1）定滑轮；（2）阻力臂。 【点评】本题主要考查学生对定滑轮工作特点以及杠杆的应用的了解和掌握，是一道基础题。 12．小明用如图所示的动滑轮提起40N的空水桶，动滑轮重20N（不计绳重和摩擦），小明拉绳子的动力为　30　N；如果向水桶内加入140N的水，提起时动滑轮的机械效率　70%　。 【分析】不计绳重和摩擦，人拉绳子自由端的拉力F＝（G+G动）；根据η＝＝＝求出机械效率。 【解答】解：（1）由图可知，该滑轮为动滑轮， 不计绳重和摩擦，则拉绳子的动力：F＝动）＝（40N+20N）＝30N； （2）动滑轮的机械效率： η＝×100%＝×100%＝。 故答案为：30；70%。 【点评】本题考查了滑轮组绳子拉力和机械效率的计算，注意机械效率变形公式的灵活应用。 13．放学后，体重为500N的小明同学背着重40N的书包沿水平路面走了200m，又登上大约10m高的四楼才回到家　400　J，功率约为　1.3　W。 【分析】（1）力对物体做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在该力的方向上通过的距离。 （2）先确定两个过程（水平路面上行走、登楼）是否做功；若做功，利用W＝Fs＝Gh计算，再利用P＝求功率。 【解答】解： 小明在水平路面上行走时，在竖直方向上移动的距离是0； 在登楼时，将书包提升； 做功功率：P＝＝≈3.3W。 故答案为：400；1.6。 【点评】本题考查了功和功率的计算，掌握对物体做功的两个必要因素，有力有距离不一定做功，距离一定是在该力的作用下通过的才能说该力做功。 14．如图所示，AB为能绕B点转动的轻质杠杆，中点C处用细线悬挂一重为100N的物体G，使杠杆在水平位置保持平衡，则拉力F为　50　N；若保持拉力F方向不变，将A端缓慢向上提升一小段距离，拉力F将　不变　（选填“增大”“不变”或“减小”）。 【分析】（1）如图，BA、BC为动力F和阻力G的力臂，知道C是BA的中点，也就知道两力臂的大小关系，知道阻力G的大小，利用杠杆的平衡条件求G的大小； （2）画出动力和阻力的作用线，找出动力臂和阻力臂，利用三角形的相似关系，确定动力臂和阻力臂的大小关系，再利用杠杆平衡条件分析拉力F的大小变化情况。 【解答】解： （1）如图，杠杆在水平位置， LBA＝2LBC， 杠杆平衡，FLBA＝GLBC， 所以F＝＝＝50N； （2）杠杆被拉起后，如图所示， BA′为动力臂，BC′为阻力臂， ΔBC′D∽ΔBA′D′， BC′：BA′＝BD：BD′＝5：2， 杠杆平衡， 所以F′LBA′＝GLBC′， F′＝＝G＝；由此可知当杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中。 故答案为：50；不变。 【点评】本题考查了学生对杠杆平衡条件的了解和掌握，能画出杠杆在B位置的力臂并借助三角形相似确定其关系是本题的关键。 15．如图所示，用F为30N的拉力，通过滑轮组拉着重为200N的物体A在水平面上以0.4m/s的速度向左做匀速直线运动。物体受到的摩擦力是物重的0.3倍　66.7%　，拉力的功率是　36　W。 【分析】①沿水平方向使用滑轮组拉动物体时，直接拉物体的力做的功是有用功，拉力做的功是总功； 滑轮组由三段绳子与动滑轮相连，n＝3，根据物体受到的摩擦力是物重的0.3倍，求物体受到的摩擦力； 通过滑轮组拉着物体在水平面上运动时，克服物体与水平面间摩擦力做功为有用功，根据η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率。 ②绳自由端移动的距离为物体移动距离的三倍，则绳自由端移动的速度为物体移动速度的三倍，求出绳自由端移动的速度； 利用P＝Fv求拉力F的功率。 【解答】解： ①由图知，n＝3，则物体受到的摩擦力f＝0.6G＝0.3×200N＝60N， 通过滑轮组拉着物体在水平面上运动时，克服物体与水平面间摩擦力做功为有用功， 则滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝66.7%； ②绳自由端移动的速度：v＝nvA＝3×4.4m/s＝1.7m/s， 拉力的功率：P＝Fv＝30N×1.2m/s＝36W。 故答案为：66.5%；36。 【点评】本题考查机械效率、功率的计算及二力平衡的知识，关键是明确有用功的求法。 16．在30°斜面上，用平行于斜面的拉力F，将重为2N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若不考虑物体与斜面间的摩擦。则拉力F为　1　N；若斜面的机械效率为80%．则此时拉力F为　1.25　N。 【分析】（1）不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等，即Gh＝Fs，可求出拉力。 （2）已知有用功和机械效率，可利用η＝＝80%求出拉力。 【解答】解： （1）在30°斜面上，斜面长等于斜面高的2倍， 用手做的功W1＝Gh＝5N×h，使用斜面做的功W2＝Fs， 不考虑物体与斜面间的摩擦，W1＝W3，即2N×h＝Fs， F＝＝＝1N； （2）机械效率η＝＝80%， 即：＝＝80%， 所以F′＝＝＝1.25N。 故答案为：1；6.25。 【点评】本题考查了功的原理及在斜面上的有用功、总功和机械效率的计算，关键是知道在30°斜面上，斜面长等于斜面高的2倍。 三、作图题 17．请画出活塞式抽水机的动力臂L1及阻力F2。 【分析】阻力是阻碍杠杆转动的力；力臂是支点到力的作用线的距离。据此分析解答。 【解答】解：从支点O作F1作用线的垂线，垂线段为动力臂L1； 将抽水机的摇杆看成杠杆，由图知，动力F3使杠杆逆时针转动，作用在B点的力阻碍杠杆的转动，由此画出阻力F2。 如图所示： 【点评】此类题的关键是掌握杠杆五要素，然后根据杠杆的五要素作出相应的作用力或力臂。 18．请画出工人在地上拉动滑轮组的连线图，标出F。 【分析】工人在地上拉动绳子，因此绳子自由端的拉力方向应向下，然后依次向内绕。 【解答】解：工人在地上拉动绳子，因此绳子自由端的拉力方向应向下，即最终绳子应系在定滑轮下面的挂钩上，如图所示： 【点评】确定滑轮组的绕线方法，一般遵循的是“奇动偶定”的绕线原则，但由于此题给出了绳子自由端的方向，使得题目的难度大大降低。 四、实验探究题 19．小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车，得到下表所示的数据： 斜面倾 斜角θ 小车重 G/N 斜面高 h/m 斜面长 s/m 拉力 F/N 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效 率η 12° 5 0.2 1 2.1 2.1 48% 30° 5 0.5 1 3.6 2.5 69% 45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3 （1）请你替小芳在上表中的空格处填上适当的数据。 （2）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角度越　小　，斜面越省力，斜面的机械效率越　低　。 （3）实验过程中拉力的方向应与斜面　平行　。 （4）若想探究斜面的机械效率与物重的关系，则要保持　斜面倾斜角度　不变，斜面的光滑程度不变，只改变　小车的物重　。 【分析】（1）根据表中数据分别求出有用功、总功，根据效率公式求出斜面的效率； （2）纵向分析表中实验数据，找出不变的量和变化的量，分析实验数得出结论。 （3）利用斜面提升重物，额外功主要是克服摩擦力而做的功，拉力方向必须与摩擦力方向保持在同一条直线上，故拉力的方向应与斜面平行； （4）根据控制变量法，若想探究斜面的机械效率与物重的关系，必须控制其它影响机械效率的因素不变，只改变物体的重力。 【解答】解：（1）斜面倾斜角θ＝12°时做的有用功： W有1＝G1h8＝5N×0.2m＝1.0J， 斜面倾斜角θ＝30°时做的有用功： W总8＝F2s2＝2.6N×1m＝8.6J； 由表中实验数据可知，斜面倾斜角θ＝30°时斜面的机械效率： η＝×100%＝．如下表所示： 斜面倾 斜角θ 小车重 G/N 斜面高 h/m 斜面长 s/m 拉力 F/N 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效 率η 12° 5 7.2 1 5.1 1.5 2.1 48% 30° 8 0.5 8 3.6 6.5 3.3 69% 45° 5 0.4 1 4.7 3.5 6.3 81.4% （2）由表中实验数据可知：拉动同样重的小车，斜面倾斜角θ越小，斜面越省力； （3）实验过程中拉力的方向应与斜面平行； （4）由（2）知，斜面倾斜角度影响机械效率的大小，则要保持斜面倾斜角度不变。 故答案为：（1）如上表所示；（2）小；低；（4）斜面倾斜角度。 【点评】本题考查了求功、斜面效率、实验数据分析及归纳结论的能力、实验注意事项及控制变量法的运用等问题。难度适中。 20．小明进行“探究杠杆的平衡条件”实验： 实验序号 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 动力×动力臂F1l1/N•m 阻力×阻力臂F2l2/N•m 1 0.5 0.1 1 0.05 2 2 0.15 1.5 0.2 3 1.5 0.1 3 0.05 （1）实验前杠杆的位置如图甲所示，若要使杠杆在水平位置平衡，则应将杠杆的平衡螺母向 　左　调节。 （2）如图乙所示，在杠杆左边挂上一定数量的钩码，用弹簧测力计在右边某一位置竖直向下拉住杠杆，重复上述操作，记录实验相关数据如表所示。小明多次测量并记录数据的目的是：　使得出的结论具有普遍性　。 （3）如图丙所示，在已经处于水平位置平衡的杠杆的A点悬挂总重为1N的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉，则拉力F应为 　0.8　N。如果测力计的量程为0～5N，在支点不变的情况下，采用图丙中的杠杆，能测量出悬挂物体的最大重力为 　25　N。 （4）如图丁所示，在一个轻质杠杆的中间挂一重物，在杆的另一端施加一个动力F，然后向右缓慢转动F至水平方向，在这一过程中杠杆始终保持静止。则动力F大小的变化情况是：　先变小后变大　，F与其力臂的乘积的变化情况是：　不变　。 （5）学习了功的知识后，小明回看表格中记录的数据，他想能否将“F1L1/（N•m）”中的单位N•m换成J？根据功的定义，你觉得可以换吗？　不可以　（选填“可以”或“不可以”），理由是 　功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，杠杆平衡条件中的力与力臂垂直，所以力与力臂的乘积不是功　。 【分析】（1）实验前杠杆的位置如图甲所示，可知杠杆的重心在支点的右侧，据此分析； （2）根据一组数据得出的结论有偶然性，为得出的结论具有普遍性要多次测量； （3）（4）根据杠杆的平衡条件分析； （5）根据功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积分析。 【解答】解：（1）实验前杠杆的位置如图甲所示，可知杠杆的重心在支点的右侧，则应将杠杆的平衡螺母向左调节。 （2）根据一组数据得出的结论有偶然性，如图乙所示，用弹簧测力计在右边某一位置竖直向下拉住杠杆。改变力和力臂的大小，记录实验相关数据如表所示。 （3）设一格为长度为L，已知钩码重为1N 解得F＝0.3N， 弹簧测力计的量程为0～5N，当拉力等于5N，动力竖直向下拉，此时阻力臂应最小，故有： 即：G′×L＝5N×5L，解得G'＝25N； （4）轻质杠杆在图中所示位置平衡，所以阻力（重物对杠杆的拉力）及阻力臂大小不变；动力F由图中所示位置转动至水平方向的过程中 动力臂先增大后减小，由杠杆平衡条件FL动＝GL阻可知，动力F先变小后变大。 （5）学习了功的知识后，小明回看表格中记录的数据4L1/（N•m）”中的单位N•m换成J；理由是：功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，所以力与力臂的乘积不是功。 故答案为：（1）左；（2）使得出的结论具有普遍性；25；不变；功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，所以力与力臂的乘积不是功。 【点评】本题探究杠杆的平衡条件，考查对器材的调试、归纳法和杠杆平衡条件的运用及功的理解等知识。 五、计算题 21．如图所示，工人利用滑轮组提升重为810N的物体，某段过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s，物体上升10s，拉力F克服滑轮组的摩擦做的功为60J （1）工人拉绳子的速度； （2）滑轮组的机械效率； （3）动滑轮的重力。 【分析】（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，根据v绳＝nv物求出绳端移动的速度； （2）根据P＝＝＝Fv求出滑轮组自由端的拉力F；根据η＝×100%＝×100%＝×100%求出滑轮组的机械效率； （3）根据s＝nh求出绳端移动的距离，根据W＝Fs求出总功，根据W＝Gh求出有用功和克服动滑轮重力所做的额外功，总功减去有用功、减去克服滑轮组的摩擦做的功，就是克服动滑轮重力所做的额外功，利用W轮＝G轮h可求动滑轮的重力。 【解答】解： （1）由图可知，n＝3， 绳端移动的速度：v绳＝nv物＝3×2.1m/s＝0.6m/s， （2）根据P＝＝＝Fv可得 F＝＝＝300N， 滑轮组的机械效率： η＝×100%＝×100%＝； （3）重物上升的高度：h＝vt＝0.1m/s×10s＝2m， 拉力做的有用功：W有用＝Gh＝810N×1m＝810J， 拉力做的总功：W总＝Fs＝Fnh＝300N×3×2m＝900J， 提升动滑轮做的额外功：W轮＝W总﹣W有用﹣Wf＝900J﹣810J﹣60J＝30J， 由W轮＝G轮h可得，动滑轮的重： G轮＝＝＝30N。 答：（1）工人拉绳子的速度是0.6m/s； （2）滑轮组的机械效率是90%； （3）滑轮组中的动滑轮的重力是30N。 【点评】本题考查了滑轮组拉力的计算、滑轮组机械效率的计算和克服摩擦力做功的计算，要注意摩擦力不能忽略时拉力的大小不能用F＝（G+G动）计算，本题的额外功等于克服摩擦力做的和克服动滑轮重力做的功之和。 22．骨骼、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨骼绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是0.09m。求： （1）小腿肌肉对每只脚的拉力； （2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。 【分析】（1）根据杠杆的平衡条件分析解答小腿肌肉对每只脚的拉力； （2）小明踮脚过程中克服重力做功等于踮脚一次所做的功，根据P＝算出小明踮脚过程中克服重力做功的功率。 【解答】解：（1）每只脚受到的阻力F2＝G＝300N， 由图知，动力F1的力臂L1＝5cm+4cm＝12cm＝0.12m；阻力臂L8＝8cm＝0.08m； 根据杠杆的平衡条件可得：F7L1＝F2L2， 则小腿肌肉对每只脚的拉力：F1＝＝＝200N； （2）因每次都是双脚同时踮起， 则小明踮脚过程中踮脚一次所做的功：W＝2F1h＝8×200N×0.09m＝36J； 小明在1min内完成50个双脚同时踮起动作， 则小明踮脚过程中克服重力做功的功率：P＝＝＝30W。 答：（1）小腿肌肉对每只脚的拉力为200N； （2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率为30W。 【点评】本题考查了杠杆的平衡条件、功的计算、功率的计算，其中小明踮脚过程中克服重力做功等于小腿肌肉对脚的拉力做的功是解题的关键。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2025/1/19 18:54:56；用户：sjwocakd；邮箱：13851372384；学号：59917209 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$