专题05 机械能和简单机械（讲练）-【上好课】2025年中考物理二轮复习讲练测（安徽专用）

模块二 力 专题05 机械能和简单机械 01考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03核心精讲·题型突破 考点一 机械能 【真题研析】 ►考法01 功和功率 ►考法02 机械能 【核心精讲】 ►知识点一 功和功率 ►知识点二 机械能 【命题预测】 考点二 简单机械 【真题研析】 ►考法01 杠杆 ►考法02 滑轮 ►考法03 机械效率 【核心精讲】 ►知识点一 杠杆 ►知识点二 滑轮 ►知识点三 机械效率 【命题预测】 考点要求 课标要求 命题预测 功和功率 机械能 · 3.2.1 知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 考点分析 做功的两个必要因素、功的计算、功率的计算和应用、动能、重力势能、弹性势能的概念、机械能的转化与守恒。 考试题型分析 选择题：常考查做功的两个必要因素、动能和势能的大小变化、机械能的转化等。如给出一个物体在不同运动状态下的情景，判断其动能和势能的变化。 填空题：会涉及功和功率的简单计算、动能和势能的大小比较等。如已知力和距离求功，或已知功和时间求功率。 计算题：主要考查功、功率的计算，以及动能和势能的转化与守恒的相关计算。常结合具体的生活实例，如起重机吊起重物、运动员跳伞等。 实验探究题：主要考查探究影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素。包括实验步骤的设计、数据的记录与处理、实验结论的得出等。 杠杆和滑轮 · 2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。 考点分析 杠杆 ①力和力臂的作图：是中考热点，主要考查画力的示意图、作动力臂或阻力臂、作最小动力，难度中等。 ②探究杠杆的平衡条件：是中考热点，常与压强、浮力知识综合考查，难度中等偏上。 ③杠杆的分类与应用：是考查热点，难度较小。 滑轮 ①定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点：是中考考查重点，难度较小。 ②滑轮组的绕绳、省力情况、绳子自由端移动的距离计算：难度中等。 考试题型分析 杠杆 ①作图题：主要考查力和力臂的作图，包括画力的示意图、作动力臂或阻力臂、作最小动力。 ②选择题、填空题、实验探究题、计算题：主要考查探究杠杆的平衡条件，常与压强、浮力知识综合考查。 ③选择题、填空题：主要考查杠杆的分类与应用。 滑轮 ①选择题、填空题：主要考查定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点。 ②选择题、填空题、作图题：主要考查滑轮组的绕绳、省力情况、绳子自由端移动的距离计算。 机械效率 · 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 考点分析 滑轮组和斜面机械效率的计算 是中考考查的热点，往往结合功和功率、压强和浮力等知识，涉及一些综合性强的题目作为压轴题，难度较大。 测量滑轮组的机械效率 主要考查实验数据的记录、实验数据的分析、评估等环节，难度中等。 考试题型分析 滑轮组和斜面机械效率的计算 选择题、填空题、计算题：主要考查滑轮组和斜面机械效率的计算，常与功和功率、压强和浮力等知识结合。 测量滑轮组的机械效率 选择题、实验探究题：主要考查实验数据的记录、实验数据的分析、评估等环节。 考点一 机械能 考法01 功和功率 1．（2024·安徽·中考真题）一起重机在10s内将重为5000N的物体竖直向上匀速提升2m，求： （1）物体上升的速度大小： （2）起重机提升物体的功率。 2．（2022·安徽·中考真题）在一次跳伞表演中，运动员在的时间内竖直向下匀速降落了。若运动员和降落伞作为整体受到的重力为，求这个整体在该过程中： （1）所受阻力的大小； （2）所受重力做功的功率。 3．（2021·安徽·中考真题）如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500N，握拳时手臂的长度为0.6m，完成4次引体向上所用的时间为10s。求： （1）小明完成1次引体向上所做的功； （2）10s内小明做引体向上的功率。 4．（2020·安徽·中考真题）在车站广场上，常常看见人们将旅行包B平放在拉杆箱A上，如图甲所示。假设作用在箱子上的水平推力，F推=20N，A、B一起做匀速直线运动。 (1)将旅行包B看成一个有质量的点，如图乙所示。请在图乙中画出运动过程中B的受力示意图； (2)若10s内箱子运动的距离为8m ，求力F推做功的功率。 考法02 机械能 5．（2024·安徽·中考真题）如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间，若一游客从平台上由静止开始下落。从开始下落至第一次到达最低点的过程中，游客的（　　） A．动能一直增大 B．重力势能一直减小 C．机械能保持不变 D．机械能一直增大 6．（2023·安徽·中考真题）如图，在射箭比赛中，运动员释放弓弦将箭射出，弓弦的弹性势能转化为箭的 能。    7．（2022·安徽·中考真题）如图，在2022年北京冬奥会开幕式上，质量约为的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（　　） A．重力势能不变 B．动能增大 C．机械能不变 D．机械能增大 8．（2021·安徽·中考真题）图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（　　） A．动能减少 B．重力势能不变 C．机械能增大 D．机械能不变 9．（2020·安徽·中考真题）一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫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．卫星以近地点向远地点运动过程中，动能增大，势能减小 知识点一 功和功率 知识 概念 理解 功 （1）做功的两个必要因素： 一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动了距离。 （2）计算公式： W = Fs （3）单位：焦耳（J） 关于克服阻力做功 物体在力的作用下发生运动，如果运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。 功率 （1）物理意义：表示物体做功的快慢。 （2）定义： 功与完成这些功所用时间之比叫做功率。 （3）公式：功率=功/时间P=W/t （4）单位：W、kW，1kW=1000W （4）功率的测量 测量人爬楼梯、引体向上的功率等。 如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动，则力F的功率： P=W/t=Fs/t =Fv 知识点二 机械能 知识 概念 理解 机械能 （1）动能：物体由于运动而具有的能量。大小跟速度、质量有关。 （2）重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。大小跟高度、质量有关。 （3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 （4）机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 （5）机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。 （1）物体具有能量不一定做功。 （2）一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 （3）机械能守恒的条件 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。 1．【新考法】 体育课上，老师通过改变音乐的节奏来控制同学们完成20个仰卧起坐的快慢。调节后改变了同学们做仰卧起坐时（　　） A．功率的大小 B．做功的多少 C．所需力的大小 D．重心上升的高度 2．【新考法】 如图所示，小王用弹簧测力计水平拉动木块，使同一木块先后以速度v1和v2沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离，且v1＞v2，则第一次木块所受的摩擦力 第二次木块所受的摩擦力；第一次拉力做的功 第二次拉力做的功。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）    3．【新考法】 如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。（g取10N/kg）求： （1）爬绳机上升的速度为多少m/s？ （2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小。 （3）爬绳机对工人做功的功率大小。     4．【原创题】 智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，也可以拖地。小强同学在面积为S1=27m²的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。    （1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率是多少W？ （2）机器人底部构造如图甲所示，两块面积均为S2=1.8×10-2m2的抹布固定在转盘O1、O2上，在升降模组控制下，下降并压迫地面，利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa？ （3）机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究，关门后，机器人（用⊙O表示）从图示位置开始，贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面，在地面上拖出水带（水的痕迹）的宽度均为d=0.3m，其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠，当机器人拖出第15条水带到达墙角C处时，刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F=20N，牵引力的功率为3W。忽略墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积，设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变，求机器人需要多长时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次？ 5．【新情境】 在刚刚结束的杭州第19届亚洲运动会赛艇女子轻量级双人双桨决赛中，中国组合邹佳琪/邱秀萍率先冲过终点线，如愿获得冠军，这是杭州亚运会诞生的首枚金牌。下列与本项赛事有关的说法不正确的是（　　） A．漂浮的赛艇受到浮力的作用 B．运动的赛艇具有动能 C．摇动双桨时，手对桨没有做功 D．冲刺阶段，赛艇变快，赛艇的机械能变大 6．【跨学科】 小华到家乡某区域进行跨学科主题学习，如图为该区域等高线地形示意图。若在该河段开展野外漂流活动，皮划艇从A点行驶到C点时，其重力势能将（　） A．不变 B．变大 C．变小 D．先变大后变小 7．【新科技】 一小球从某高度由静止释放后，利用安装在手机中具有录音和显示声音波形的APP（软件），记录小球碰撞地面发出的声音随时间变化的波形如图所示。则小球（　　） A．每次下落过程重力做功均相同 B．每次弹起时的动能逐渐减小 C．每次碰撞的最大形变程度逐渐增大 D．下落过程中重力势能全部转化为动能 8．【传统文化】 《天工开物》中记载了我国古代的一种水力舂米机械——水碓（duì），如图所示。水碓工作时，水流推动大轮转动，从而使石锤抬高，石锤的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”），然后石锤落下， 能增大，再对下方臼中的稻米做功。 9．【新情境】 【探究名称】排球被垫起的高度与哪些因素有关？ 【猜想与假设】 猜想一：可能与排球的材质有关。 猜想二：可能与垫球的力度有关。 猜想三：可能与球内的气压有关。 猜想四：可能与 有关。 【实验器材】排球若干，打气筒，球类专用气压、标有刻度的长杆等。 【进行实验】    （1）为了探究猜想三，准备三个完全相同（球内气压可调节）的排球，分别标①、②、③号，如图甲所示。 （2）实验前应使三个排球的 不同。 （3）实验时用 （选填“相同”或“不同”）的力度竖直向上垫球，测量排球被垫起的高度，并记录h1、h2、h3。 【分析论证】若h1、h2、h3不相等，则可得出的初步结论是： 。 【交流与评估】 （1）本实验中存在的不足之处是： 。 （2）源源同学对本实验进行了改进，并自制了如图乙所示的器材。在探究猜想二的实验过程中，他应该多次将同一排球下压至 （选填“相同”或“不同”）高度，然后静止释放，再测量每次球被弹起的高度进行对比，从而得出结论。 【拓展】排球上升至最高点时，速度为零，此时排球受到 （选填“非平衡力”或“平衡力”）作用。 10．【新情境】 如图所示是“探究影响动能大小因素”的实验情景。小球从同一斜面上由静止释放，撞击同一木块，已知。 （1）实验中小球的动能由 能转化而来； （2）分析可知， 图中的小球刚到达水平面时的动能最大； （3）比较甲乙两图可探究 与 的关系； （4）根据甲丙两图得到的结论，请对汽车驾驶员说一句安全警语 。 考点二 简单机械 考法01 杠杆 10．（2024·安徽·中考真题）如图甲所示，用核桃钳夹核桃时，用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆，若F1=20N，l1=10cm，l2=4cm，忽略杠杆自身的重力，则F2的大小为 N。 11．（2023·安徽·中考真题）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15kg，则爸爸的质量为 kg。    12．（2022·安徽·中考真题）用图中所示的装置探究杠杆的平衡条件， 通过正确的实验操作， 得到下表中的数据。 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 3.0 0.20 2.0 0.30 2 2.0 0.15 1.5 3 1.5 0.20 1.0 0.30 …… …… …… …… …… （1）第 2 次实验数据中的阻力臂 应为 ； （2）第 3 次实验后，用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线 （保持上端悬点不动）， 如图乙所示，不计摩擦，杠杆 （选填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是： 。 13．（2021·安徽·中考真题）研究物理问题时，常需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。 （1）如图甲，一质量分布均匀的杠杆，忽略厚度和宽度，长度不可忽略，用细线将它从中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后（如图乙）释放，为研究其能否平衡，可将它看成等长的两部分，请在图乙中画出这两部分各自所受重力的示意图和力臂，并用杠杆平衡条件证明杠杆在该位置仍能平衡； （2）如图丙，一质量分布均匀的长方形木板，忽略厚度，长度和宽度不可忽略，用细线将它AB边的中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后（如图丁）释放，木板在该位置能否平衡？写出你的判断依据。 14．（2020·安徽·中考真题）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出 ，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，重G=120N，AB=2.8m ，AO=0.3 m。要使横杆AB保持水平平衡，需在A端施加竖直向下的力F= N。 考法02 滑轮 15．（2019·安徽·中考真题）图中物块甲和乙处于静止状态．已知甲重12N,乙重8N,不计绳重及一切摩擦,则甲受到地面的支持力为 N 16．（2015·安徽·中考真题）下列说法正确的是（　　） A．弹簧测力计只能测量重力大小 B．使用滑轮组既可以省力，也可以省功 C．验电器的工作原理是异种电荷相互吸引 D．内燃机在做功冲程中把内能转化为机械能 考法03 机械效率 17．（2023·安徽·中考真题）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。 （1）做的有用功； （2）该装置的机械效率。    18．（2022·安徽·中考真题）用图示的滑轮组将重为的物体竖直向上匀速提升，拉力F的大小为，则该滑轮组的机械效率为 。 19．（2021·安徽·中考真题）如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为 J。 20．（2020·安徽·中考真题）如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3m，高h=1.5m。若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为 J。 21．（2019·安徽·中考真题）用沿斜面向上大小为3.5N的力将一个重为4.9N的物体从斜面底端匀速拉到顶端．已知斜面长为2m,高为1m,则该过程中斜面的机械效率为 知识点一 杠杆 知识 概念 理解 杠杆 （1）描述杠杆特征的五个要素： 支点、动力、阻力、动力臂与阻力臂。 （2）杠杆的平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2 （3）生活中的杠杆 ①若l1＞l2，则F1＜F2，为省力杠杆； ②若l1= l2，则F1=F2，为等臂杠杆； ③若l1＜l2，则F1＞F2，为费力杠杆。 杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着乘积大的那端转动。 知识点二 滑轮 知识 概念 理解 杠杆 （1）描述杠杆特征的五个要素： 支点、动力、阻力、动力臂与阻力臂。 （2）杠杆的平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2 （3）生活中的杠杆 ①若l1＞l2，则F1＜F2，为省力杠杆； ②若l1= l2，则F1=F2，为等臂杠杆； ③若l1＜l2，则F1＞F2，为费力杠杆。 杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着乘积大的那端转动。 知识点三 机械效率 知识 概念 理解 机械效率 （1）将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 （2）计算公式：η＝ （3）滑轮组的机械效率 机械效率：η＝＝＝ 不计绳重、摩擦力时，机械效率 η＝＝＝＝ （4）斜面的机械效率 η＝＝＝ （5）杠杆的机械效率 η＝＝ 机械效率总是小于1。机械效率的高低与是否省力、做功多少、物体提升的高度等因素无关。 机械效率的测量 1．【新情境】 图甲是一种常用的移动指示牌，图乙是它的模型，图丙是被风刮倒的指示牌，请在图丙中画出：将指示牌扶起的最小力及其力臂。 2．【新科技】 如图所示，是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是（　　） A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．剪铁丝的钢丝钳 D．起瓶盖的开瓶扳手 3．【传统文化】 如图所示，是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起。硬棒质量忽略不计，下列说法中正确的是（　　）    A．向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆 B．向下拉绳放下空桶时拉力为20N C．向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆 D．向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N 4．【传统文化】 图1是我国古代劳动人民搬运巨木时的场景，简化装置如图2所示，则下列杠杆中与之同类的是（　　）    A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．托盘天平 D．钓鱼竿 5．【新考法】 图甲为多人赛艇。划桨时，桨可绕侧舷上的固定轴转动，从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图，其中O为固定轴，AB为赛艇的运动方向，桨上OC长为0.8m，OD长为2m，F1为人划桨的力，F2为水对浆的作用力。                     （1）划桨时，桨对水的作用力大小 （填“大于”、“等于”或“小于”）水对桨的作用力大小； （2）桨为 （填“省力”或“费力”）杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆： ； （3）已知图乙中F2为200N，F1与CD的夹角=30，F1、F2均与AB平行。要划动桨，F1至少多大？（sin30=0.5，不考虑桨的重力） 6．【新情境】 某校组织学生参加观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图所示，头部粗，尾部细，由此提出疑问。若潜水艇头部细，尾部粗，所受的体阻力是否不同？同学们选取完全相同的模型A和B照图乙组装进行探究所挂物重的质量均为0.5kg（g=10N/kg）。    （1）图乙的两个滑轮为 作用是 模型所受拉力是 N（忽略沉重和摩擦）； （2）探究过程如图丙所示，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中所受液体阻力较 ； （3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做 。 7．【新情境】 自南阳加快建设省域副中心城市以来，各种大项目陆续开工建设。如图甲所示是某建筑工地上的“塔吊”示意图，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一个可以沿水平方向左右移动的滑车B，如图乙为滑车B及滑轮组中钢绳的穿绳示意图，滑车B内装的电机可卷动钢绳提升重物C。现用该装置吊起重8×103N的物体C，若不计起重臂、滑车、钢绳、动滑轮重及摩擦，g取10N/kg，请完成以下问题。    （1）滑车B中定滑轮的作用是 ；这一过程中电机对钢绳的拉力为 N； （2）若悬挂重物C的钢绳与动滑轮下挂钩的接触面积为5cm2，则挂钩承受的压强为多少？ （3）若配重箱A到支点O的距离为5m，则滑车B可向右移动的最远距离是多少？ （4）若电机在25s内将物体C竖直向上吊起10m，则电机克服物体C重力做功的功率为多少？ 8．【传统文化】 据《物原》记载：“史佚始作辘轳”。如图，人们借助辘轳从井中汲水。转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率的是（　　）    A．增大水桶的重力 B．增大桶内的水量 C．增大转动的速度 D．增大轴筒的直径 9．【新情境】 利用如图所示的滑轮组将重240N的重物竖直匀速提升3m，若滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，则绳子自由端移动的距离为 ，拉力 N。增大重物的重力，滑轮组的机械效率将会 （选填“提高”、“降低”或“不变”）。    10．【新情境】 如图甲所示，用滑轮组拉重物体A沿水平方向匀速运动，物体A受到地面的摩擦阻力为物重的0.5倍，滑轮组的机械效率随物体重力变化的图像如图乙所示。滑轮组的机械效率为80%时，物体A以0.2m/s的速度匀速运动，人对地面的压强为Pa。不计绳重、滑轮轴处摩擦，绕滑轮组的绳子承受最大力为600N，人双脚与地的接触面积为300cm2。求： （1）动滑轮的重力； （2）滑轮组的机械效率为80%时，拉力的功率； （3）该滑轮组的最大机械效率。      11．【传统文化】 早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中 （1）人做的有用功为多少？ （2）辘轳的机械效率多大？ （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？      1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 模块二 力 专题05 机械能和简单机械 01考情透视·目标导航 02知识导图·思维引航 03核心精讲·题型突破 考点一 机械能 【真题研析】 ►考法01 功和功率 ►考法02 机械能 【核心精讲】 ►知识点一 功和功率 ►知识点二 机械能 【命题预测】 考点二 简单机械 【真题研析】 ►考法01 杠杆 ►考法02 滑轮 ►考法03 机械效率 【核心精讲】 ►知识点一 杠杆 ►知识点二 滑轮 ►知识点三 机械效率 【命题预测】 考点要求 课标要求 命题预测 功和功率 机械能 · 3.2.1 知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 考点分析 做功的两个必要因素、功的计算、功率的计算和应用、动能、重力势能、弹性势能的概念、机械能的转化与守恒。 考试题型分析 选择题：常考查做功的两个必要因素、动能和势能的大小变化、机械能的转化等。如给出一个物体在不同运动状态下的情景，判断其动能和势能的变化。 填空题：会涉及功和功率的简单计算、动能和势能的大小比较等。如已知力和距离求功，或已知功和时间求功率。 计算题：主要考查功、功率的计算，以及动能和势能的转化与守恒的相关计算。常结合具体的生活实例，如起重机吊起重物、运动员跳伞等。 实验探究题：主要考查探究影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素。包括实验步骤的设计、数据的记录与处理、实验结论的得出等。 杠杆和滑轮 · 2.2.6 知道简单机械。探究并了解杠杆的平衡条件。 考点分析 杠杆 ①力和力臂的作图：是中考热点，主要考查画力的示意图、作动力臂或阻力臂、作最小动力，难度中等。 ②探究杠杆的平衡条件：是中考热点，常与压强、浮力知识综合考查，难度中等偏上。 ③杠杆的分类与应用：是考查热点，难度较小。 滑轮 ①定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点：是中考考查重点，难度较小。 ②滑轮组的绕绳、省力情况、绳子自由端移动的距离计算：难度中等。 考试题型分析 杠杆 ①作图题：主要考查力和力臂的作图，包括画力的示意图、作动力臂或阻力臂、作最小动力。 ②选择题、填空题、实验探究题、计算题：主要考查探究杠杆的平衡条件，常与压强、浮力知识综合考查。 ③选择题、填空题：主要考查杠杆的分类与应用。 滑轮 ①选择题、填空题：主要考查定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点。 ②选择题、填空题、作图题：主要考查滑轮组的绕绳、省力情况、绳子自由端移动的距离计算。 机械效率 · 3.2.3 知道机械效率。了解提高机械效率的意义和途径。 考点分析 滑轮组和斜面机械效率的计算 是中考考查的热点，往往结合功和功率、压强和浮力等知识，涉及一些综合性强的题目作为压轴题，难度较大。 测量滑轮组的机械效率 主要考查实验数据的记录、实验数据的分析、评估等环节，难度中等。 考试题型分析 滑轮组和斜面机械效率的计算 选择题、填空题、计算题：主要考查滑轮组和斜面机械效率的计算，常与功和功率、压强和浮力等知识结合。 测量滑轮组的机械效率 选择题、实验探究题：主要考查实验数据的记录、实验数据的分析、评估等环节。 考点一 机械能 考法01 功和功率 1．（2024·安徽·中考真题）一起重机在10s内将重为5000N的物体竖直向上匀速提升2m，求： （1）物体上升的速度大小： （2）起重机提升物体的功率。 【答案】（1）0.2m/s；（2）1000W 【解析】解：（1）物体上升的速度 （2）由题意知，物体匀速上升，在物体受到的拉力与重力是一对平衡力，所以，拉力 F=G=5000N 起重机做的功 W=Fh=5000N×2m=10000J 起重机提升物体的功率 答：（1）物体上升的速度大小为0.2m/s； （2）起重机提升物体的功率为1000W。 2．（2022·安徽·中考真题）在一次跳伞表演中，运动员在的时间内竖直向下匀速降落了。若运动员和降落伞作为整体受到的重力为，求这个整体在该过程中： （1）所受阻力的大小； （2）所受重力做功的功率。 【答案】（1）1000N；（2）6000W 【解析】解：（1）有题可知，运动员在做匀速直线运动，故受到的阻力与重力是一对平衡力，故阻力为 （2）重力做的功为 所受重力做功的功率为 答：（1）所受阻力的大小1000N； （2）所受重力做功的功率为6000W。 3．（2021·安徽·中考真题）如图所示，小明在单杠上做引体向上运动，每次引体向上身体上升的高度为握拳时手臂的长度。已知小明的体重为500N，握拳时手臂的长度为0.6m，完成4次引体向上所用的时间为10s。求： （1）小明完成1次引体向上所做的功； （2）10s内小明做引体向上的功率。 【答案】（1）300J；（2）120W 【解析】解：（1）小明完成1次引体向上使身体上升的高度等于握拳时手臂的长度，则所做的功为 W=Gh=500N×0.6m=300J （2）10s内小明做了4次引体向上，则做引体向上的功率为 P=120W 答：（1）小明完成1次引体向上所做的功为300J； （2）10s内小明做引体向上的功率为120W。 4．（2020·安徽·中考真题）在车站广场上，常常看见人们将旅行包B平放在拉杆箱A上，如图甲所示。假设作用在箱子上的水平推力，F推=20N，A、B一起做匀速直线运动。 (1)将旅行包B看成一个有质量的点，如图乙所示。请在图乙中画出运动过程中B的受力示意图； (2)若10s内箱子运动的距离为8m ，求力F推做功的功率。 【答案】(1) (2)16W 【解析】(1) A、B一起做匀速直线运动，即旅行包B静止在拉杆箱A上，只受到本身竖直向下的重力和拉杆箱对它竖直向上的支持力的作用，如图所示 (2)推力做的功 W=Fs=160J 推力做功的功率 答：(2)若10s内箱子运动的距离为8m ，推力做功的功率为16W。 考法02 机械能 5．（2024·安徽·中考真题）如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间，若一游客从平台上由静止开始下落。从开始下落至第一次到达最低点的过程中，游客的（　　） A．动能一直增大 B．重力势能一直减小 C．机械能保持不变 D．机械能一直增大 【答案】B 【解析】游客从开始下落至第一次到达最低点的过程中，起始阶段：蹦极者从起始点跳下，此时弹性绳处于松弛状态，在重力作用下下落。将重力势能逐渐转化为动能，重力势能越来越小，动能越来越大；绳子拉伸阶段：当下降到一定高度后，绳子开始被拉长，蹦极者继续受到向下的重力，同时绳子也产生向上的弹力。此时，一部分重力势能继续转化为动能，另一部分则转化为弹性绳的弹性势能；受力平衡阶段：在某一时刻，蹦极者受到的重力和绳子的弹力达到平衡，此时速度达到最大，动能最大；减速下降阶段：随着绳子的继续拉伸，弹力逐渐大于重力，蹦极者开始做减速运动，此过程中，动能和重力势能继续转化为绳子的弹性势能，直到下降到最低点，此时动能和重力势能最小，弹性势能最大。综上可知，游客的动能先增大后减小，重力势能一直减小。下落过程中要克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，则机械能一直减小。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．（2023·安徽·中考真题）如图，在射箭比赛中，运动员释放弓弦将箭射出，弓弦的弹性势能转化为箭的 能。    【答案】动 【解析】射箭运动中，箭被拉开的弓弦射出去，是由于拉开的弓弦发生了弹性形变，具有弹性势能，将箭射出去时，将弓弦的弹性势能转化为箭的动能。 7．（2022·安徽·中考真题）如图，在2022年北京冬奥会开幕式上，质量约为的奥运五环缓缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动，则该过程中奥运五环的（　　） A．重力势能不变 B．动能增大 C．机械能不变 D．机械能增大 【答案】D 【解析】A．重力势能与物体的质量和高度有关，被提升的过程中，质量不变，高度增大，所以重力势能增大，故A不符合题意； B．动能与物体的质量和速度有关，物体匀速提升，质量不变，速度不变，所以动能不变，故B不符合题意； CD．物体动能不变，重力势能增大，所以机械能增大，故C不符合题意，D符合题意； 故选D。 8．（2021·安徽·中考真题）图示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中（　　） A．动能减少 B．重力势能不变 C．机械能增大 D．机械能不变 【答案】C 【解析】A．小红的质量不变，乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中动能不变，故A不符合题意； B．小红的质量不变，她从最低点上升到最高点的过程中高度升高，则重力势能变大，故B不符合题意； CD．机械能等于动能与势能之和，从最低点上升到最高点的过程中，小红的动能不变，重力势能变大，则机械能变大，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 9．（2020·安徽·中考真题）一人造地球卫星沿椭圆轨道运行，我们把卫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．卫星以近地点向远地点运动过程中，动能增大，势能减小 【答案】C 【解析】A．人造地球卫星在远地点时，卫星和地球的相对距离最大，速度最小，故人造地球卫星在远地点时势能最大，动能最小但不是零。故A不符合题意； B．人造地球卫星在近地点时，卫星和地球的相对距离最小，速度最大，故人造地球卫星在近地点时动能最大，势能最小但不是零。故B不符合题意； CD．卫星从近地点到远地点运动过程中，高度增大，速度变小，重力势能增大，动能变小，动能转化为重力势能。故C符合题意，故D不符合题意。 知识点一 功和功率 知识 概念 理解 功 （1）做功的两个必要因素： 一是作用在物体上的力；二是物体在这个力的方向上移动了距离。 （2）计算公式： W = Fs （3）单位：焦耳（J） 关于克服阻力做功 物体在力的作用下发生运动，如果运动的方向与一个力（阻力）的方向相反，我们就说物体克服这个力做功。 功率 （1）物理意义：表示物体做功的快慢。 （2）定义： 功与完成这些功所用时间之比叫做功率。 （3）公式：功率=功/时间P=W/t （4）单位：W、kW，1kW=1000W （4）功率的测量 测量人爬楼梯、引体向上的功率等。 如果力F作用在物体上，物体沿力的方向以速度v做匀速直线运动，则力F的功率： P=W/t=Fs/t =Fv 知识点二 机械能 知识 概念 理解 机械能 （1）动能：物体由于运动而具有的能量。大小跟速度、质量有关。 （2）重力势能：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。大小跟高度、质量有关。 （3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 （4）机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 （5）机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。 （1）物体具有能量不一定做功。 （2）一个物体具有的机械能是动能和势能之和。 （3）机械能守恒的条件 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。 1．【新考法】 体育课上，老师通过改变音乐的节奏来控制同学们完成20个仰卧起坐的快慢。调节后改变了同学们做仰卧起坐时（　　） A．功率的大小 B．做功的多少 C．所需力的大小 D．重心上升的高度 【答案】A 【解析】A．在仰卧起坐过程中，要克服身体的重力做功，老师通过改变音乐的节奏来控制仰卧起坐的快慢，可以改变做功的快慢，也就是改变功率的大小。故A正确； B．在仰卧起坐过程中，做功的多少不变，故B错误； C．在仰卧起坐过程中，所需力的大小不变，故C错误； D．在仰卧起坐过程中，重心上升的高度，故D错误。故选A。 2．【新考法】 如图所示，小王用弹簧测力计水平拉动木块，使同一木块先后以速度v1和v2沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离，且v1＞v2，则第一次木块所受的摩擦力 第二次木块所受的摩擦力；第一次拉力做的功 第二次拉力做的功。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）    【答案】 等于 等于 【解析】由于木块对水平木板的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以木块受到的摩擦力不变，即f1=f2。 而木块两次沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离，木块受平衡力作用，所以两次木块受到的拉力和摩擦力大小相等，则两次木块受到的拉力相等，即F1=F2，由W=Fs可得，第一次拉力做的功和第二次拉力做的功相等。 3．【新考法】 如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。（g取10N/kg）求： （1）爬绳机上升的速度为多少m/s？ （2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小。 （3）爬绳机对工人做功的功率大小。     【答案】（1）0.2m/s；（2）1000Pa；（3）140W 【解析】（1）爬绳机上升的速度v=h/t=12m/60s=0.2m/s （2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压力F压=G=mg=10kg×10N/kg=100N 静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2，则对地面的压强 （3）爬绳机对工人的作用力F=G工人=m工人g=70kg×10N/kg=700N 由于工人与爬绳机相对静止，故爬升的速度相同，所以爬绳机对工人做功的功率 答：（1）爬绳机上升的速度为0.2m/s； （2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强为1000Pa； （3）爬绳机对工人做功的功率为140W。 4．【原创题】 智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，也可以拖地。小强同学在面积为S1=27m²的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。    （1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率是多少W？ （2）机器人底部构造如图甲所示，两块面积均为S2=1.8×10-2m2的抹布固定在转盘O1、O2上，在升降模组控制下，下降并压迫地面，利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa？ （3）机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究，关门后，机器人（用⊙O表示）从图示位置开始，贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面，在地面上拖出水带（水的痕迹）的宽度均为d=0.3m，其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠，当机器人拖出第15条水带到达墙角C处时，刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F=20N，牵引力的功率为3W。忽略墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积，设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变，求机器人需要多长时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次？ 【答案】（1）24W；（2）；（3）598s 【解析】（1）由题意知，机器人在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率 （2）由题意知，两块面积均为S2=1.8×10-2m2，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，则两块抹布对瓷砖地面的压强 （3）根据P=Fv可得，机器人拖地时的速度 机器人每次在AB方向运动需要时间 机器人每次在BC方向运动0.3m需要时间 机器人沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次需要时间 t总=t1×15+t2×14=38s×15+2s×14=598s 答：（1）机器人做功的功率为24W； （2）两块抹布对瓷砖地面的压强是； （3）机器人需要598s时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次。 5．【新情境】 在刚刚结束的杭州第19届亚洲运动会赛艇女子轻量级双人双桨决赛中，中国组合邹佳琪/邱秀萍率先冲过终点线，如愿获得冠军，这是杭州亚运会诞生的首枚金牌。下列与本项赛事有关的说法不正确的是（　　） A．漂浮的赛艇受到浮力的作用 B．运动的赛艇具有动能 C．摇动双桨时，手对桨没有做功 D．冲刺阶段，赛艇变快，赛艇的机械能变大 【答案】C 【解析】A．赛艇在水面上处于漂浮状态，受到浮力的作用，受到的浮力等于赛艇与运动员总重力，故A正确，不符合题意； B．运动的赛艇具有一定的速度，具有动能，故B正确，不符合题意； C．摇动双桨，手对桨用力，浆在力的方向上通过了距离，手对桨做功，C错误，符合题意； D．冲刺阶段，赛艇变快，动能变大，重力势能不变，赛艇的机械能变大，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．【跨学科】 小华到家乡某区域进行跨学科主题学习，如图为该区域等高线地形示意图。若在该河段开展野外漂流活动，皮划艇从A点行驶到C点时，其重力势能将（　） A．不变 B．变大 C．变小 D．先变大后变小 【答案】C 【解析】由图可知，皮划艇从A点行驶到C点时，高度逐渐减小，又因为皮划艇的质量不变，所以其重力势能将变小。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 7．【新科技】 一小球从某高度由静止释放后，利用安装在手机中具有录音和显示声音波形的APP（软件），记录小球碰撞地面发出的声音随时间变化的波形如图所示。则小球（　　） A．每次下落过程重力做功均相同 B．每次弹起时的动能逐渐减小 C．每次碰撞的最大形变程度逐渐增大 D．下落过程中重力势能全部转化为动能 【答案】B 【解析】A．根据图像知，乒乓球每次发声的时间逐渐变短，这说明乒乓球在空中运动的时间变短，乒乓球上升的高度逐渐变小，根据W=Gh可知，每次下落过程重力做功不相同，故A不符题意； BCD．根据波形图可知，乒乓球每次发声时的振幅变小，乒乓球每次与台面碰撞的最大形变程度变小，这说明弹性势能是减小的；此过程中乒乓球的动能和重力势能转化为弹性势能，弹性势能减小，说明机械能逐渐变小；乒乓球的弹性势能变小，转化为的动能逐渐变小；下落过程中，乒乓球克服阻力做功，机械能逐渐减小，所以，下落过程中重力势能没有全部转化为动能，故B符合题意，CD不符合题意。故选B。 8．【传统文化】 《天工开物》中记载了我国古代的一种水力舂米机械——水碓（duì），如图所示。水碓工作时，水流推动大轮转动，从而使石锤抬高，石锤的重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”），然后石锤落下， 能增大，再对下方臼中的稻米做功。 【答案】 增大 动 【解析】石锤被抬高时，质量不变，高度增大，石锤的重力势能增大。 石锤落下时，重力势能转化为动能，动能增大。 9．【新情境】 【探究名称】排球被垫起的高度与哪些因素有关？ 【猜想与假设】 猜想一：可能与排球的材质有关。 猜想二：可能与垫球的力度有关。 猜想三：可能与球内的气压有关。 猜想四：可能与 有关。 【实验器材】排球若干，打气筒，球类专用气压、标有刻度的长杆等。 【进行实验】    （1）为了探究猜想三，准备三个完全相同（球内气压可调节）的排球，分别标①、②、③号，如图甲所示。 （2）实验前应使三个排球的 不同。 （3）实验时用 （选填“相同”或“不同”）的力度竖直向上垫球，测量排球被垫起的高度，并记录h1、h2、h3。 【分析论证】若h1、h2、h3不相等，则可得出的初步结论是： 。 【交流与评估】 （1）本实验中存在的不足之处是： 。 （2）源源同学对本实验进行了改进，并自制了如图乙所示的器材。在探究猜想二的实验过程中，他应该多次将同一排球下压至 （选填“相同”或“不同”）高度，然后静止释放，再测量每次球被弹起的高度进行对比，从而得出结论。 【拓展】排球上升至最高点时，速度为零，此时排球受到 （选填“非平衡力”或“平衡力”）作用。 【答案】 垫球方向 气压 相同 在其他条件相同时，排球被垫起的高度与球内气压有关 不便控制垫球的力度相同 不同 非平衡力 【解析】猜想四：可能与垫球方向有关。 （2）根据控制变量法，实验前应使三个排球的气压不同。 （3）实验时采用控制变量法，要用相同的力度竖直向上垫球，测量排球被垫起的高度。 若h1、h2、h3不相等，则可得出的初步结论是：在垫球力度相同时，相同的排球被垫起的高度与球内的气压有关。 （1）本实验中存在的不足之处是：排球被垫起的高度不方便测量。 （2）小林同学对本实验进行了改进，并自制了如图乙所示的器材。在探究猜想二的实验过程中，由于要改变排球受到弹簧弹力的大小，他应该多次将同一排球下压至不同高度，然后静止释放，再测量每次球被弹起的高度进行对比，从而得出结论。 排球上升至最高点时，虽然速度为0，但还是受到重力的作用，即此时排球受到非平衡力作用。 10．【新情境】 如图所示是“探究影响动能大小因素”的实验情景。小球从同一斜面上由静止释放，撞击同一木块，已知。 （1）实验中小球的动能由 能转化而来； （2）分析可知， 图中的小球刚到达水平面时的动能最大； （3）比较甲乙两图可探究 与 的关系； （4）根据甲丙两图得到的结论，请对汽车驾驶员说一句安全警语 。 【答案】 重力势 乙 物体动能大小 速度 严禁超载 【解析】（1）小球从高处加速下滑，重力势能减少，动能增加，重力势能转化为动能。 （2）实验中采用转换法，小球与木块撞击后，其动能大小是通过木块移动距离来反映的。由图可知，乙图中木块移动距离最远，所以乙图中的小球刚到达水平面时的动能最大。 （3）甲乙两图中只有小球释放的高度不同，到达水平面的速度不同。根据控制变量法，可以探究物体动能大小与速度的关系。 （4）比较甲、丙两图可知，小球释放的高度相同，到达水平面的速度相同，丙中小球质量更大，则木块移动距离较远。说明速度相同时，质量越大，物体的动能越大。所以应劝诫驾驶员严禁超载。 考点二 简单机械 考法01 杠杆 10．（2024·安徽·中考真题）如图甲所示，用核桃钳夹核桃时，用力握紧手柄即可夹碎核桃。将上部的手柄ABC简化为如图乙所示的杠杆，若F1=20N，l1=10cm，l2=4cm，忽略杠杆自身的重力，则F2的大小为 N。 【答案】50 【解析】根据杠杆平衡的条件F1l1=F2l2，则F2的大小为 11．（2023·安徽·中考真题）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15kg，则爸爸的质量为 kg。    【答案】60 【解析】根据杠杆的平衡条件可得 则爸爸的质量为 12．（2022·安徽·中考真题）用图中所示的装置探究杠杆的平衡条件， 通过正确的实验操作， 得到下表中的数据。 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 3.0 0.20 2.0 0.30 2 2.0 0.15 1.5 3 1.5 0.20 1.0 0.30 …… …… …… …… …… （1）第 2 次实验数据中的阻力臂 应为 ； （2）第 3 次实验后，用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线 （保持上端悬点不动）， 如图乙所示，不计摩擦，杠杆 （选填“能”或“不能”）在水平位置保持平衡，原因是： 。 【答案】 0.20 不能 见解析 【解析】（1）[1]根据杠杆平衡可知，阻力臂 应为 （2）[2][3]用带杆的滑轮水平向左缓慢推动右边挂钩码的悬线 （保持上端悬点不动），改变了拉力的方向，但是没有改变拉力的大小，但是支点到力的作用线的距离，即力臂的长短发生了变化，由可知，不变，的大小不变，但是力臂发生了变化，故杠杆不能保持平衡。 13．（2021·安徽·中考真题）研究物理问题时，常需要突出研究对象的主要因素，忽略次要因素，将其简化为物理模型。 （1）如图甲，一质量分布均匀的杠杆，忽略厚度和宽度，长度不可忽略，用细线将它从中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后（如图乙）释放，为研究其能否平衡，可将它看成等长的两部分，请在图乙中画出这两部分各自所受重力的示意图和力臂，并用杠杆平衡条件证明杠杆在该位置仍能平衡； （2）如图丙，一质量分布均匀的长方形木板，忽略厚度，长度和宽度不可忽略，用细线将它AB边的中点悬起，能在水平位置平衡。将它绕悬点在竖直面内缓慢转过一定角度后（如图丁）释放，木板在该位置能否平衡？写出你的判断依据。 【答案】（1）；见解析；（2）不能平衡；答案见解析 【解析】（1）设杠杆的中点为O，杠杆与水平方向的夹角为θ，由于杠杆质量分布均匀，且左右两部分等长，因此杠杆左右两部分重力G1=G2，重心分别在两部分的中点处，分别设为O1和O2，则易知OO1=OO2，左右两部分重力的力臂 l1=OO1cos，l2=OO1cos 因此 L1=L2 因此有 G1L1=G2L2 满足杠杆平衡条件，因此杠杆在该位置仍能平衡。 （2）不能平衡，转过一定角度释放的瞬间，木板只受重力和细线的拉力的作用，重力的方向竖直向下，拉力的方向竖直向上；此时木板的重心不在悬点的正下方，重力和细线的拉力不在一条直线上，不是一对平衡力，木板受力不平衡，因此不能平衡。 14．（2020·安徽·中考真题）停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出 ，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，重G=120N，AB=2.8m ，AO=0.3 m。要使横杆AB保持水平平衡，需在A端施加竖直向下的力F= N。 【答案】440 【解析】横杆AB粗细相同、质量分布均匀，则横杆的重心在AB中点，故重力G的力臂为 力F的力臂 由杠杆平衡条件得 解得 故需在A端施加竖直向下的力为440N。 考法02 滑轮 15．（2019·安徽·中考真题）图中物块甲和乙处于静止状态．已知甲重12N,乙重8N,不计绳重及一切摩擦,则甲受到地面的支持力为 N 【答案】4 【解析】物体甲受竖直向下的重力G甲=12N、竖直向上的拉力F拉=G乙=8N、竖直向上的地面的支持力F支的作用而静止，处于平衡状态，由力的平衡条件得：，则甲受到地面的支持力：F支=G甲-F拉=12N-8N=4N． 16．（2015·安徽·中考真题）下列说法正确的是（　　） A．弹簧测力计只能测量重力大小 B．使用滑轮组既可以省力，也可以省功 C．验电器的工作原理是异种电荷相互吸引 D．内燃机在做功冲程中把内能转化为机械能 【答案】D 【解析】A．弹簧测力计是测量力大小的仪器，不仅能测重力大小，还能测量拉力大小，故A错误； B．根据功的原理可知使用任何机械都不省功，所以使用滑轮组时可以省力但不能省功，故B错误； C．验电器的工作原理是同种电荷相互排斥，故C错误； D．内燃机工作时，在压缩冲程，机械能转化为内能，在做功冲程，内能转化为机械能，故D正确。 故选D。 考法03 机械效率 17．（2023·安徽·中考真题）如图，一固定斜面顶端装有定滑轮，为测量该装置提升物体时的机械效率，用弹簧测力计连接细绳，跨过定滑轮将重为6N的物体沿斜面向上匀速拉动0.6m，物体上升的高度为0.3m，弹簧测力计的示数为4N。求此过程中。 （1）做的有用功； （2）该装置的机械效率。    【答案】（1）1.8J；（2） 【解析】解：（1）有用功为 W有=Gh=6N×0.3m=1.8J （2）总功为 W总=Fs=4N×0.6m=2.4J 所以滑轮组的机械效率为 答：（1）做的有用功是1.8J； （2）该装置的机械效率是。 18．（2022·安徽·中考真题）用图示的滑轮组将重为的物体竖直向上匀速提升，拉力F的大小为，则该滑轮组的机械效率为 。 【答案】80% 【解析】由图可知，滑轮组承担重物的绳子股数为n=3，则由 可知，该滑轮组的机械效率为 19．（2021·安徽·中考真题）如图，用滑轮组将一重物竖直向上匀速提升2m，所用拉力F=100N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则滑轮组对重物做的有用功为 J。 【答案】320 【解析】滑轮组的动滑轮绕2段绳，绳子自由端移动的距离 s=2h=2×2m=4m 总功 W总=Fs=100N×4m=400J 对重物做的有用功为 W有=W总η=400J×80%=320J 20．（2020·安徽·中考真题）如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L=3m，高h=1.5m。若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为 J。 【答案】1500 【解析】工人所做的有用功为 W有=Gh=600N×1.5m=900J 由得 21．（2019·安徽·中考真题）用沿斜面向上大小为3.5N的力将一个重为4.9N的物体从斜面底端匀速拉到顶端．已知斜面长为2m,高为1m,则该过程中斜面的机械效率为 【答案】70% 【解析】使用斜面时做的有用功：=4.9N×1m=4.9J，拉力所做的功： =3.5N×2m=7J，斜面的机械效率：． 知识点一 杠杆 知识 概念 理解 杠杆 （1）描述杠杆特征的五个要素： 支点、动力、阻力、动力臂与阻力臂。 （2）杠杆的平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2 （3）生活中的杠杆 ①若l1＞l2，则F1＜F2，为省力杠杆； ②若l1= l2，则F1=F2，为等臂杠杆； ③若l1＜l2，则F1＞F2，为费力杠杆。 杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着乘积大的那端转动。 知识点二 滑轮 知识 概念 理解 杠杆 （1）描述杠杆特征的五个要素： 支点、动力、阻力、动力臂与阻力臂。 （2）杠杆的平衡条件 动力×动力臂＝阻力×阻力臂 公式表示：F1 L1=F2 L2 （3）生活中的杠杆 ①若l1＞l2，则F1＜F2，为省力杠杆； ②若l1= l2，则F1=F2，为等臂杠杆； ③若l1＜l2，则F1＞F2，为费力杠杆。 杠杆是否平衡，取决于力和力臂的乘积；若乘积相等就平衡，否则沿着乘积大的那端转动。 知识点三 机械效率 知识 概念 理解 机械效率 （1）将有用功跟总功的比值叫做机械效率。 （2）计算公式：η＝ （3）滑轮组的机械效率 机械效率：η＝＝＝ 不计绳重、摩擦力时，机械效率 η＝＝＝＝ （4）斜面的机械效率 η＝＝＝ （5）杠杆的机械效率 η＝＝ 机械效率总是小于1。机械效率的高低与是否省力、做功多少、物体提升的高度等因素无关。 机械效率的测量 1．【新情境】 图甲是一种常用的移动指示牌，图乙是它的模型，图丙是被风刮倒的指示牌，请在图丙中画出：将指示牌扶起的最小力及其力臂。 【答案】见下图。 【解析】要将指示牌扶起，支点为C，根据杠杆平衡条件可知，动力臂越长，动力越小，AC为最长动力臂L1时，动力最小，从A点作垂直于AC向上的线段F1的示意图，如图所示。 2．【新科技】 如图所示，是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是（　　） A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．剪铁丝的钢丝钳 D．起瓶盖的开瓶扳手 【答案】A 【解析】我国天宫空间站的机械臂是动力臂比阻力臂短的杠杆，是费力杠杆。 A．夹起食物的筷子的动力臂比阻力臂短，属于费力杠杆，故A符合题意； BCD．拔钉子的羊角锤、剪铁丝的钢丝钳、起瓶盖的开瓶扳手的动力臂比阻力臂长，属于省力杠杆，故BCD不符合题意。故选A。 3．【传统文化】 如图所示，是《天工开物》中记载的我国传统提水工具“桔槔”，用绳子系住一根直的硬棒的O点作为支点，A端挂有重为40N的石块，B端挂有重为20N的空桶，OA长为1.2m，OB长为0.6m。使用时，人向下拉绳放下空桶，装满重为100N的水后向上拉绳缓慢将桶提起。硬棒质量忽略不计，下列说法中正确的是（　　）    A．向下拉绳放下空桶时桔槔为省力杠杆 B．向下拉绳放下空桶时拉力为20N C．向上拉绳提起装满水的桶时桔槔为费力杠杆 D．向上拉绳提起装满水的桶时拉力为40N 【答案】D 【解析】A．向下拉绳放下空桶时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误； B．向下拉绳放下空桶时，根据杠杆的平衡条件可知 G石·OA=（G桶+F）·OB 即40N×1.2m=（20N+F）×0.6m 解之可得：F=60N，故B错误； C．向上拉绳提起装满水的桶时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误； D．向上拉绳提起装满水的桶时，根据杠杆的平衡条件可知： G石·OA=（G桶+G水-Fˊ）·OB 即40N×1.2m=（20N+100N-Fˊ）×0.6m 解得Fˊ=40N，故D正确。 故选D。 4．【传统文化】 图1是我国古代劳动人民搬运巨木时的场景，简化装置如图2所示，则下列杠杆中与之同类的是（　　）    A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．托盘天平 D．钓鱼竿 【答案】B 【解析】由图知道，横杆在使用的过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆。 AD．夹起食物的筷子、钓鱼竿的动力臂比阻力臂短，属于费力杠杆，故AD不符合题意； B．拔钉子的羊角锤动力臂比阻力臂长，属于省力杠杆，故B符合题意； C．托盘天平使用时动力臂等于阻力臂是等臂杠杆，故C不合题意。 故选B。 5．【新考法】 图甲为多人赛艇。划桨时，桨可绕侧舷上的固定轴转动，从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图，其中O为固定轴，AB为赛艇的运动方向，桨上OC长为0.8m，OD长为2m，F1为人划桨的力，F2为水对浆的作用力。                     （1）划桨时，桨对水的作用力大小 （填“大于”、“等于”或“小于”）水对桨的作用力大小； （2）桨为 （填“省力”或“费力”）杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆： ； （3）已知图乙中F2为200N，F1与CD的夹角=30，F1、F2均与AB平行。要划动桨，F1至少多大？（sin30=0.5，不考虑桨的重力） 【答案】 等于 费力 夹菜的筷子 500 【解析】（1）因为物体间力的作用是相互的，所以划桨时，桨对水的作用力等于水对桨的作用力。 （2）先根据题意作出动力臂和阻力臂如下图所示： 因为动力臂小于阻力臂，则动力大于阻力，所以这个杠杆是费力杠杆；此外，我们平时吃饭时夹菜的筷子也是费力杠杆。    （3）如图，OC=0.8m，OD=2m，F1与CD的夹角θ=30，sin30=0.5，则动力臂的长为 同理可得阻力臂的长为l2=OD×sin30°=2m×0.5=1m 已知图乙中F2为200N，根据杠杆平衡条件可得动力F1为 6．【新情境】 某校组织学生参加观军事博物馆，学生发现潜水艇的形状如图所示，头部粗，尾部细，由此提出疑问。若潜水艇头部细，尾部粗，所受的体阻力是否不同？同学们选取完全相同的模型A和B照图乙组装进行探究所挂物重的质量均为0.5kg（g=10N/kg）。    （1）图乙的两个滑轮为 作用是 模型所受拉力是 N（忽略沉重和摩擦）； （2）探究过程如图丙所示，t0时刻重物开始下落，t1时刻发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中所受液体阻力较 ； （3）实验中液体阻力大小是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做 。 【答案】 定滑轮 改变力的方向 5 小 转换法 【解析】（1）图乙中两个滑轮使用时，轴的位置固定不动，是定滑轮，作用是改变力的方向；使用定滑轮不省力，因此模型所受拉力是 F=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N （2）所挂重物的质量相等，模型所受拉力相等，重物同时开始下落，一段时间后发现模型B运动较快，说明模型B在运动过程中，所受液体阻力较小。 （3）实验中液体阻力大小不易直接测量，是通过模型运动快慢来体现的，这种研究物理问题的方法叫做转换法。 7．【新情境】 自南阳加快建设省域副中心城市以来，各种大项目陆续开工建设。如图甲所示是某建筑工地上的“塔吊”示意图，其配重箱A重4000kg，起重臂上有一个可以沿水平方向左右移动的滑车B，如图乙为滑车B及滑轮组中钢绳的穿绳示意图，滑车B内装的电机可卷动钢绳提升重物C。现用该装置吊起重8×103N的物体C，若不计起重臂、滑车、钢绳、动滑轮重及摩擦，g取10N/kg，请完成以下问题。    （1）滑车B中定滑轮的作用是 ；这一过程中电机对钢绳的拉力为 N； （2）若悬挂重物C的钢绳与动滑轮下挂钩的接触面积为5cm2，则挂钩承受的压强为多少？ （3）若配重箱A到支点O的距离为5m，则滑车B可向右移动的最远距离是多少？ （4）若电机在25s内将物体C竖直向上吊起10m，则电机克服物体C重力做功的功率为多少？ 【答案】 改变动力的方向 4×103N 1.6×107pa 25m 3200W 【解析】（1）定滑轮的作用：改变拉力方向，不省力；滑车B中定滑轮的作用是改变拉力方向。 滑车B相当于动滑轮，动滑轮省一半力，不计起重臂、滑车、钢绳、动滑轮重及摩擦，这一过程中电机对钢绳的拉力为 （2）挂钩承受的压强 （3）配重箱的重力相当于动力，即F1=G=mg=4000kg×10N/kg=4×104N 重物的重力相当于阻力F2，根据杠杆平衡条件可知F1l1=F2l2 滑车B可向右移动的最远距离为 （4）电机克服物体C重力做功W=GCh=8×103N×10m =8×104J 电机克服物体重力做功的功率 8．【传统文化】 据《物原》记载：“史佚始作辘轳”。如图，人们借助辘轳从井中汲水。转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。以下方法可以提高辘轳机械效率的是（　　）    A．增大水桶的重力 B．增大桶内的水量 C．增大转动的速度 D．增大轴筒的直径 【答案】B 【解析】A．增大水桶的重力，在水的重力不变的情况下，有用功不变，额外功变大，根据 可知，机械效率会变小，故A不符合题意； B．增大桶内的水量，有用功会变大，桶的重力不变，额外功不变，根据 可知，机械效率会变大，故B符合题意； CD．根据 可知，增大转动的速度、增大轴筒的直径都不会改变机械效率的大小，故CD不符合题意。 故选B。 9．【新情境】 利用如图所示的滑轮组将重240N的重物竖直匀速提升3m，若滑轮组的机械效率为80%，不计绳重和摩擦，则绳子自由端移动的距离为 ，拉力 N。增大重物的重力，滑轮组的机械效率将会 （选填“提高”、“降低”或“不变”）。    【答案】 9 100 提高 【解析】由图可知，滑轮组绳子的有效段数n=3，则绳子自由端移动的距离 s=nh=3×3m=9m 根据题意知滑轮组的机械效率为80%，根据 解得F=100N。 增加重物的重力时，有用功增大，而摩擦不计、动滑轮重不变，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例增大，滑轮组的机械效率将提高。 10．【新情境】 如图甲所示，用滑轮组拉重物体A沿水平方向匀速运动，物体A受到地面的摩擦阻力为物重的0.5倍，滑轮组的机械效率随物体重力变化的图像如图乙所示。滑轮组的机械效率为80%时，物体A以0.2m/s的速度匀速运动，人对地面的压强为Pa。不计绳重、滑轮轴处摩擦，绕滑轮组的绳子承受最大力为600N，人双脚与地的接触面积为300cm2。求： （1）动滑轮的重力； （2）滑轮组的机械效率为80%时，拉力的功率； （3）该滑轮组的最大机械效率。      【答案】（1）50N；（2）50W；（3）95% 【解析】（1）由乙图可知，当物重为400N时，滑轮组的机械效率为80%，物体A受到地面的摩擦阻力为物重的0.5倍，则摩擦力f=0.5G=0.5×400N=200N 根据力的作用是相互的，滑轮组对物体A的拉力F拉=f=200N 由 可知，动滑轮重力为 （2）由图可知，滑轮组承重绳子n=2，绳子自由端的速度为 绳子自由端的拉力为 则拉力的功率为 （3）当拉力F=125N时，此时人对地面的压力 人对水平地面的压力与地面对人的支持力是一对相互作用力，大小相等，所以 人受到重力、支持力和拉力的作用，处于静止状态，则人的重力 人的重力小于绳子承受最大力600N，故人能施加的最大拉力，根据得，重物体A受到的最大拉力 由同一个滑轮组，机械效率随重物重力的增大而增大可知，当拉力时，滑轮组的机械效率最大，则该滑轮组的最大机械效率 答：（1）动滑轮的重力为50N； （2）滑轮组的机械效率为80%时，拉力的功率为50W； （3）该滑轮组的最大机械效率为95%。 11．【传统文化】 早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m，水桶的质量为1kg，在这一过程中，人做的总功为500J，g取10N/kg。求此次取水的过程中 （1）人做的有用功为多少？ （2）辘轳的机械效率多大？ （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功是多少？      【答案】（1）400J；（2）80%；（3）60J 【解析】（1）根据题意，人做的有用功为 （2）根据题意可知 （3）根据题意可知 克服水斗做的功为 克服井绳重力及摩擦力做的功为 答：（1）人做的有用功为400J； （2）辘轳的机械效率为80%； （3）人克服井绳重力与摩擦阻力做的功为60J。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$