第十一讲 简单机械&专练五 功率、机械效率的相关计算-【学海风暴·PK中考】2025江西中考物理备考集训本

第十一讲简单机械 (建议用时：30分钟) 夯基础 1.(2024武威)用如右图所示 5s,已知物体所受的摩擦力为3N,则拉力 的扳手拧螺丝时，一只手稳 做的功为 J,动滑轮的机械效率为 住扳手的十字交叉部位，另 一只手用同样大小和方向的力在 5.原创题如右图所示，庐山市湖 (选填“A”“B”或“C”)点更容易拧动螺丝，原 滨大道上，工人冒着高温正在安 因是 装城市景观灯。路灯维修工程 车机械臂的功能类似于人的手 2.(2024云南)如右图所示，美 臂，机械臂工作时相当于一个 丽乡村建设的工地上，工人使 A.省力杠杆 B.费力杠杆 用一个 (选填“定” C.等臂杠杆 D.费距离杠杆 或“动”)滑轮匀速提升重 6.(2024盐城)下列挪动球形石墩的方法中，最 300N的建筑材料（不计绳重 省力的是 和摩擦)，则工人的拉力为 N 3.(2024苏州)健身步道上的坐式划船训练器 人 如下图所示。人坐在座板上，用始终与把手 B 垂直的力缓慢向后将把手拉至身体两侧，此 过程中，拉力大小变化的情况是 若要增加训练强度，应将配重盘向 D (选填“a”或“b”)端移 7.(2024吉安永丰一模，多选)小明用如 右图所示的滑轮组将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，则下列 说法不正确的是 A.此时绳端移动的距离为6m 4.如右图所示，重6N的物 F B.吊起动滑轮绳子的股数n=3 体在F=2N的水平拉力 C.此时拉力F的大小为80N 作用下，以10cm/s的速度向左匀速运动了 D.增加物重，滑轮组的机械效率增大 培能力 8.原创题下图所示的是液压千斤顶的结构 油传递到大活塞，从而将重物顶起。向下压 示意图。在连杆OC末端C处向下用力时， 千斤顶时，连杆OC相当于一个 小活塞会受到一个向下的压强，并通过液压 杠杆：若液压油对两个活塞的压强相 232A42025江西物理 等，则 (选填“大”或“小”)活塞受 和一支圆柱形铅笔测量刻度尺的质量的实 到的压力较大。 验，实验步骤如下： 重物 .0 刻度尺 n nmmmm mm m 大活塞 20304050 砝码铅笔 小活寒 侧视图 俯视图 单向阀 (1)将刻度尺（上面没放砝码）垂直放置在 液压油[ 圆柱形铅笔上左右移动，直至刻度尺在 9.模型建构(2024烟台）骨骼、肌肉和关节等 位置平衡，读出刻度尺重心 构成了人体的运动系统，人体中最基本的运 位置对应的刻度为d。 动大多是由肌肉牵引骨骼绕关节转动产生 (2)把圆柱形铅笔放在刻度尺与桌面之间， 的。下列关于人体中的杠杆，说法正确的是 保持铅笔与刻度尺垂直，再在刻度尺的某 ( 刻度处放置砝码。若刻度尺的右端向下倾 肌 腓肠肌 斜，则应 (选填“顺”或“逆”)时 针旋动铅笔，使刻度尺向 (选填 足部骨 0. “左”或“右”)移动，直到刻度尺重新满足要 F 时关节 求为止。 A.图甲：手托重物时，可视为省力杠杆 (3)读出砝码底面中心所在位置的刻度为 B.图甲：手托重物时，肱二头肌对前臂的牵 d2,再读出 所在位置的 引力是阻力 刻度为d。 C.图乙：踮脚时，可视为费力杠杆 (4)若砝码的质量为m,则刻度尺的质量为 D.图乙：向上踮脚的过程中，腓肠肌对足部 (用d、d、ds及n 骨骼的牵引力是动力 表示)。 10.如下图所示的是某同学利用实验室的砝码 提素养 11.(2024上饶鄱阳一模)我国民俗活动丰富多 起杆秤，杆秤水平平衡后秤砣的悬挂点应 彩，在立夏时节，有的地方会给孩子称体重 在 (选填“B点”“B点左 (如图甲)，冀求孩子健康成长，俗称“立夏 边”或“B点右边”)。 秤人”。如图乙，调整秤砣的位置，使杆秤 处于水平平衡状态（忽略绳重和杆重）。由 图乙可知，孩子、秤钩和所坐篮子的总质量 左 (选填“大于”“小于”或“等 于”)秤砣的质量。若换称下一个体重较小 的孩子，秤砣和篮子等都不变，仍在O点提 集训本233 专练五 功率、机械效率的相关计算 (建议用时：20分钟)》 类型1简单机械类 (3)物体和斜面之间的摩擦力。 1.(2024绥化改编)如右图，工人用 250N的拉力F,将质量为40kg的 货物用滑轮组匀速提升到3m高的 二楼，此过程中货物上升的速度是 0.2m/s。(g取10N/kg) (1)求工人用滑轮组提升货物时做功的 功率。 (2)求滑轮组的机械效率。 (3)为提高该滑轮组的机械效率，请你提出 一条合理的建议。 类型2生活应用类 3.如右图所示，中考体育测试 中，某同学正在测试自己仰 卧起坐的成绩。该同学质 量为50kg,她上半身（肚脐以上）的质量约 为全身质量的60%：若一分钟内她做了40 个仰卧起坐，每次上半身重心上升的高度均 为0.3m,这一分钟共消耗4000J能量。 求：(g取10N/kg) (1)该同学完成1个仰卧起坐，克服自身重 力所做的功。 (2)该同学克服自身重力做功的功率。 (3)该同学测试过程中做功的效率。 2.工人师傅要将质量为80kg的物体搬到 1.5m高的车厢里。他将一块5m长的长板 放在地面与车厢之间构成斜面，然后站在车 上用300N的拉力在20s内将物体从斜面 底端匀速拉到车厢里，如下图所示。求：(g 取10N/kg) ● (1)工人做功的功率。 (2)斜面的机械效率。 234.2025江西物理重力势能，故B错误。小球从A点运动到B点的 第十讲功和机械能 过程中，克服摩擦力做功会消耗一部分机械能，机 1.改变有2.减小减小 械能逐渐减小，则小球在A点的机械能大于在B 3.增大减小 点的机械能：由于小球在A、B两点的重力势能相 4.2060【解析】小涵跳一次做的功W=G动=500N× 等，则小球在A点的动能比在B点的动能大，故A 0.04m=20J。她跳180次做的总功W'=nW=180× 错误。因为小球在运动过程中机械能逐渐减小， 20J=3600J,则她跳绳的平均功率PW-3600J 且A点在B、C两点之前，所以小球在A点的机械 1608 能大于在B点或C点的机械能，故C正确，D错误。 60W 13.解：(1)在0~10s内汽车发动机所做的功W=Pt 5.A6.C =90×1000W×10s=9×10J 7.B【解析】近地点的速度比较大，远地点的高度比 (2)由图可知，在10~20s内汽车以30m/s的速 较高，卫星从近地点向远地点运动的过程中，高度 度做匀速直线运动。 增加，重力势能增大，速度诚小，动能减小，动能转 由P=W==F0可得，汽车所受的牵引力F 化为重力势能，故A,D不符合题意，B符合题意。 在太空中，不计空气阻力，机械能保持不变，故C不 卫_90×1000W=3000N 符合题意。 30m/5 8.BC【解析】①她用力搬一筐玉米，未能搬起，没有 由二力平衡条件可得，汽车所受的阻力「=F= 移动距离，不做功，故A错误。②她又用力推筐，仍 3000N 未推动，虽然用力了，但没有移动距离，不做功，故B 14.A【解析】由图可知，铅球的最大动能为280J,即 正确。③在小明的帮助下，他们将这筐玉米拾起并 机械能的总量为280J。当铅球距离地面的高度为 放到手推车上；拾的力竖直向上，玉米在竖直向上 2.5m时，动能的大小为180J,此时的重力势能为 的方向上移动了距离，他们对这筐玉米做了功，故C 280J-180J=100J。因为铅球出手高度h为2m, 正确。①接着他们用水平力推着手推车沿水平路 低于2.5m,所以铅球出手时其重力势能小于 面前往仓库，推力在水平方向，推车在水平方向移 100J,故A符合题意，B、C、D不符合题意。 动了距离，因而做了功，故D错误。 第十一讲简单机械 9.机械（或动）做功 10.96012【解析】无人机在上升过程中需要克服 1.C在阻力和阻力臂一定时，动力臂越长越省力 重力做功W=Gh=mgh=2kg×10N/kg×48m 2.定3003.变小a =960J。无人机匀速上升飞行的时间1，=L= 4.275%【解析】物体移动的路程s物=W=10c/s× 5s=50cm=0.5m,拉力F移动的距离s=s物=2× 48m 1.2m/s =40s,沿水平方向匀速飞行的时间t2一 0.5m=1m,则拉力做的功W总=F=2N×1m=2J 有用功W有m=f物=3N×0.5m=1.5J,动滑轮的机被 兰=0巴=40s,整个飞行过程所用的总时间1一 v:2 m/s ×100%=×1m%=万%. 效率刀W。 4十1=40s十40s一80s,则整个飞行过程中克服 5.B【解析】机械臂在使用过程中，类似于人的手臂， 重力做功的功率P=W-960」-12w】 动力臂小于阻力臂，省距离，是费力杠杆，故AC、D t 808 错误，B正确。 11.B【解析】由题意可知，从开始下落到安全绳自然 6.A【解析】从图中可以看到，方法A中有两段绳子 伸直的过程中，游客只受到重力的作用，因此速度 越来越大：从安全绳自然伸直到游客受到的重力 挪动石墩，人对绳子的拉力为石墩与地面的摩擦力 的一半：方法B、C,D中，人对绳子的拉力都等于石 与安全绳对游客的拉力大小相等的过程中，重力 大于安全绳对游客的拉力，因此速度越来越大：从 墩与地面的摩擦力，不省力。 7.AC【解析】中图可知，吊起动滑轮绳子的股数n=3, 游客受到的重力与安全绳对游客的拉力大小相等 绳子自由端移动的距离s=h=3×3m=9m,故A错 到游客到达最低点的过程中，安全绳对游客的拉 力大于重力，游客的速度开始减小，当游客到达最 误B正确，由)那×10%-偿×100%=鼎× 低点时，速度为零。游客的速度先增大后减小，因 此其动能先增大后减小，故A错误。从开始下落 100%=G F X100%可知，拉力F的大小F=G 至第一次到达最低点的过程中，游客的高度不断 240N 减小，则游客的重力势能一直减小，故B正确。游 3X80% =100N,故C错误。当增大物重时，有用功变 客在运动过程中，要克服空气阻力等，所以机械能 大，不计绳重和摩擦，额外功不变，则有用功占总功的 在诚小，故C、D错误。 比例变大，该滑轮组的机械效率将变大，故D正确。 12.C【解析】同一小球的质量不变，A、B两点的高度 8.省力大【解析】由题图可知，动力臂OC大于阻 相等，所以小球在A点的重力势能等于在B点的 力臂OD,连杆OC相当于一个省力杠杆。根据压 36 己025江西物理 强的推导公式F=S可得，在压强相等的情况下， 10N/kg×1.5m=1200J 大活塞的受力面积较大，受到的压力也较大。 9.D【解析】由图甲知，用手托重物时，肘关节处可以 斜面的机被效率？产化×10%=0×100% 1500J 视为支点，肱二头肌对前臂的牵引力使得杠杆转 =80% 动，是动力，动力臂小于阻力臂，因此手托重物时， (3)克服摩擦力所做的额外功W=W。一W= 可视为费力杠杆，故A、B错误。由图乙知，人踮脚 1500J-1200J=300J 时绕着O点转动，腓肠肌对足部骨骼的牵引力使得 物体和斜面之间的摩擦力==30】=60N 杠杆转动，是动力，动力臂大于阻力臂，因此踮脚 时，可视为省力杠杆，故C错误，D正确 3.解：(1)该同学所受的重力G=mg=50kgX10N/kg 500N 10.1水平(@逆左③悟笔中心《4经会m 该同学完成1个仰卧起坐，克服自身重力所做的功 【解析】(1)为了寻找重心，将刻度尺垂直放置在圆 W=60%Gh=60%×500N×0.3m=90J 柱形铅笔上左右移动，直至刻度尺在水平位置平 (2)该同学1min内克服自身重力所做的功W有= 衡。(2)以铅笔为杠杆的支点，杠杆右端下沉，说 40×90J=3600J 明杠杆的重心在O点的右侧：为使杠杆水平平衡， 做功的功率P=W直=3600J=60W 60s 杠杆的重心应向左移动，故此时应逆时针旋转铅 笔，使刻度尺向左移动，直到刻度尺在铅笔上水平 整×100% (3)该同学测试过程中做功的效率)W。 平衡。(3)读出砝码底面中心所在位置的刻度为 d:,再读出铅笔中心所在位置的刻度为d。(4)设 -36001×100%=90% 4000J 刻度尺质量为m,刻度尺水平平衡时，由杠杆平 衡条件可得mg(d一d)=meg(d1一d),则刻度 第十二讲 内能及其利用（大单元2） 尺的质量m=一4 4m。 1.扩散引力2.运动做功 3.比热容4.2×10 11.大于B点左边【解析】作用在杠杆A点的力等 4.机械提高 于孩子、秤钩和所坐篮子的总重力，作用在杠杆B 5.B6.A7.D 点的力等于秤陀的重力，OA<OB,根据杠杆平衡 8.BD【解析】汽油在燃烧的过程中，燃烧得越充分， 条件可知，孩子、秤钩和所坐篮子的总重力大于秤 尾气中的“汽油味”越低，故A错误。两气门关闭， 砣的重力：根据G=mg可知，孩子、秤钩和所坐篮 火花塞点火，活塞向下运动，该冲程为做功冲程，内 子的总质量大于秤陀的质量。若换称下一个体重 能转化为机械能，故B正确，C错误。尾气中“汽油 较小的孩子，秤砣和篮子等都不变，则作用在杠杆 味”明显降低，说明该发动机的效率较高，减少了碳 A点的力变小，动力臂不变，作用在杠杆B点的力 排放，有利于节约能源和保护环境，故D正确。 不变，根据杠杆平衡条件可知，阻力臂会变小，所 9.热传递温度高 以杆秤水平平衡后秤砣的悬挂点应在B点左边。 10.80压缩【解析】单缸汽油机的飞轮转速为 专练五功率、机械效率的相关计算 2400r/min=40r/s,即汽油机的飞轮每秒转 40圈：由于汽油机的一个工作循环完成4个冲程， 1.解：(1)由图可知承担动滑轮的绳子股数n=2。 飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，因此该汽油机 绳子自由端的速度v=nv物=2×0.2m/s=0.4m/s 在1s内完成了80个冲程。其中汽油机的压缩冲 工人用滑轮组提升货物时做功的功率 程将机械能转化为内能。 P=W=E=Fu=250NX0.4m/s=100w 11.2.8×1075%【解析】氢气完全燃烧产生的热 量Q=mg=0.02kg×1,4×108J/kg=2.8×10J. (2)有用功W有m=(Gh=mgh=40kg×10N/kgX3m= 骑行时自行车受到的阻力f=0.05G=0.05mag= 1200J 0.05×84kg×10N/kg=42N,自行车匀速行驶时 总功Wa=Fx=250N×2×3m=1500J 受到的牵引力与阻力平衡，所以牵引力F=∫= 滑轮组的机械效幸)=W×100%=0× 42N,做的功W=Fx=42N×50000m=2.1×10J, 1500J 100%=80% 氢气的利用效率一Q ×100%=21X10☐× 2.8×106J (3)为提高该滑轮组的机械效率，可增大提升货物 100%=75% 的重力（或减小动滑轮的重力）。 12.D【解析】高压泵压缩CO2,对气体做功，气体内 2.解：(1)工人做的功W总=Fs=300N×5m=1500J 能增大，温度升高，故A、B错误。高压C)2气体 工人做功的功率P-100=5W 喷出时，对外做功，气体内能减小，温度降低，故C 20s 错误，D正确。 (2)工人做的有用功W=Gh=mgh=80kgX 13.(2)质量(4)56(5)AA 参考答案 37