专题03 简单机械、功与能（期末复习专项训练）八年级物理下学期新教材鲁科版（五四学制）

**基本信息** 聚焦简单机械与功、能核心模块，以21个题型构建从概念辨析到实验探究的递进训练体系，强化物理观念与科学思维的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |杠杆|5题型（平衡条件/动态分析等）|概念辨析、作图、实验探究|从力臂概念到平衡条件推导，再到动态平衡与分类应用| |滑轮/轮轴/斜面|5题型（模型计算/绕线等）|模型应用、机械效率关联|从定滑轮基础到滑轮组机械效率综合计算，体现机械省力原理| |功与功率|4题型（计算/测量等）|判断力做功、功率比较|功的定义→功率计算→实验测量，构建能量转化定量分析框架| |机械能|3题型（转化/守恒等）|动能势能变化判断、实验探究|从能量概念到转化守恒，结合实验验证机械能变化规律|

专题03 简单机械、功与能 题型1 杠杆的平衡条件及其应用（常考点） 题型12 功和功率的计算（重点） 题型2 杠杆的动态平衡分析（难点） 题型13 功和功率的比较 题型3 力臂、最小动力作图（常考点） 题型14 功率的测量（重点） 题型4探究杠杆的平衡条件（重点） 题型15 有用功、额外功的理解 题型5 杠杆的分类（常考点） 题型16 机械效率的理解 题型6 定滑轮、动滑轮模型及相关计算（常考点） 题型17 机械效率的计算（重点） 题型7 滑轮组模型及相关计算（常考点） 题型18 测量机械效率 题型8 滑轮组绕线（重点） 题型19 判断动能和势能的变化情况（重点） 题型9 轮轴模型及相关计算 题型20 探究动能的大小与哪些因素有关 题型10 斜面模型及相关计算 题型21 机械能转化、守恒（难点） 题型11 判断力是否做功（常考点） 3 / 23 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 题型一 杠杆的平衡条件及其应用（共4小题） 1．如图，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A点悬挂一个重为30N的物体，B点施加一个最小的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，若OB∶OA=2∶3，则F=______N，方向______。 【答案】 45 垂直于杆向上（竖直向上） 【解析】【小题1】[1][2]由题可知，重物在点向下拉杠杆，会使杠杆有顺时针转动的趋势。为了使杠杆在水平位置平衡，在点施加的拉力必须产生逆时针转动的效果，即拉力的方向必须是向上的。根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂一定的情况下，动力臂越长，所需的动力就越小。因此在点施力，最长的动力臂就是的长度，所以拉力的方向为垂直于杆向上，其大小根据杠杆平衡条件有 即 2．植树节劳动中，两位同学用长的竹竿抬水，如图甲，他们的肩膀对竹竿的力的作用点分别为、，水桶挂在处，水和桶的总重力为。将竹竿看成图乙所示的杠杆，，则竹竿水平平衡时，前面同学竖直向上抬水的力___________。（竹竿自重不计） 【答案】50 【详解】由图乙可知，该杠杆以C点为支点，F为动力，BC为动力臂，阻力为，阻力臂是AC。 杠杆受到的阻力大小等于水和桶的总重力，即 根据杠杆的平衡条件可得 则 3．如图所示，杠杆是平衡的，如果在支点左侧的钩码下再增加一只与原有钩码等重的钩码，要使杠杆重新平衡，可行的做法是（　　） A．将左侧钩码往右移一格 B．将右侧钩码往左移一格 C．在右侧钩码下再挂一只等重的钩码 D．将右侧钩码往右移两格 【答案】A 【详解】假设每个钩码重力为G，杠杆上每个刻度距离为L．如果在支点左侧的钩码下再增加一只与原有钩码等重的钩码，要使杠杆重新平衡。 A．若将左侧钩码往右移一格，则，杠杆可以平衡，故A符合题意； B．将右侧钩码往左移一格，则，杠杆不可平衡，故B不符合题意； C．在右侧钩码下再挂一只等重的钩码，则，杠杆不可平衡，故C不符合题意； D．将右侧钩码往右移两格，则，杠杆不可平衡，故D不符合题意。 故选A。 4．如图所示，一轻质杠杆可绕O点转动，A点处挂上一重物，B点用弹簧秤竖直向上拉着，杠杆正好在水平位置上平衡，若弹簧秤示数为9N，则物体重力为（　　） A．4.5N B．6N C．8N D．10N 【答案】B 【详解】由题意，杠杆的阻力大小等于物体的重力G，动力的大小为弹簧测力计的示数，动力臂，阻力臂 根据杠杆平衡的条件，则有 则物体重力为，故选B。 题型二 杠杆的动态平衡分析（共4小题） 5．如图所示，轻质杠杆OA可绕点转动。在点作用一个竖直向上的拉力。现在杠杆在水平位置平衡，以下做法仍能使杠杆平衡的是（　　） A．增大且不变 B．不变且增大 C．将转至图中虚线方向，保持的大小不变 D．将转至图中虚线方向，同时增加的大小 【答案】D 【详解】我们先明确杠杆的平衡条件：，在这道题中，阻力大小等于物体重力 G，阻力臂是 OA；动力是拉力 F，动力臂是 OB（竖直向上时力臂最大）。 A．G 增大，阻力与阻力臂的乘积 变大；F 不变，动力与动力臂的乘积 不变。，杠杆会向 A 端下沉，不能平衡，故A不符合题意； B．G 不变，阻力与阻力臂的乘积 不变；F 增大，动力与动力臂的乘积 变大。，杠杆会向 B 端上翘，不能平衡，故B不符合题意； C．将 F 转至虚线方向时，动力 F 的力臂会变小，不再是 OB，而是从 O 点到 F 作用线的垂直距离。力臂变小，动力与动力臂的乘积 ​变小，而阻力与阻力臂的乘积不变。,杠杆会向 A 端下沉，不能平衡，故C不符合题意； D．将 F 转至虚线方向时，力臂变小；但同时增加 F 的大小，可以让动力与动力臂的乘积保持不变，与阻力与阻力臂的乘积相等，杠杆仍能保持平衡，故D符合题意。 故选 D。 6．如下图所示，均质杠杆AB的A端已固定，小聪用力F将杠杆由竖直方向匀速拉至水平方向，力F的方向始终水平向右，则此过程中（    ） A．F变大 B．F变小 C．F先变大再变小 D．F先变小再变大 【答案】A 【详解】将杠杆由竖直方向匀速拉至水平方向的过程中，阻力大小不变，阻力臂变大，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知，动力F将变大，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7．如图所示，在轻质杆OB的中点A处，悬挂有重为G的物体M，在端点B施加方向始终跟杆垂直的拉力F，杆从虚线位置沿逆时针方向匀速转至图示位置的过程中，下列叙述中错误的是（　　） A．拉力F逐渐变大 B．拉力F始终小于 C．拉力F跟它力臂的乘积不变 D．重物M对杠杆拉力的力臂逐渐变大 【答案】C 【分析】分析杆转动过程中阻力臂的变化。根据杠杆平衡条件，结合阻力臂的变化，分析拉力F的变化以及拉力与力臂的乘积、拉力和的大小关系。 【详解】ACD．由题意可知，拉力F始终跟杆垂直，所以动力臂始终为OB不变。阻力为物体的重力G，当杆逆时针旋转时，阻力臂变大。由杠杆平衡条件，可知变大，拉力F逐渐变大，故AD正确，不符合题意，C错误，符合题意； B．设杆与竖直方向的夹角为θ，由图可知：，阻力臂 则 因为，所以，故B正确，不符合题意。 故选C。 8．如图所示，作用在杠杆一端且始终沿竖直向上的力F，将杠杆缓慢地由位置（1）拉至位置（2），力F在这个过程中（　　） A．变大 B．变小 C．不变 D．先变大后变小 【答案】C 【详解】由题意可知，阻力是物体的重力，且保持不变。作用在杠杆一端且始终沿竖直向上的力F，将杠杆缓慢地由位置（1）拉至位置（2），在此过程中，动力臂和阻力臂都在增大，由于力F始终竖直向上，与物体重力的方向平行，根据数学相似三角形知识可知，动力臂与阻力臂的比值始终不变，根据杠杆的平衡条件可知，力F的大小将保持不变。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 题型三 力臂、最小动力作图（共3小题） 9．下图所示的是指甲剪的结构示意图，剪指甲时ABC相当于绕B点转动的杠杆。请在图中画出在A点施加的最小动力的示意图及动力臂__________。 【答案】 【详解】杠杆绕B点转动，B为支点，连接支点B与动力作用点A的线段BA是最长的动力臂l1​。过 A点作BA的垂线，方向需使杠杆沿剪指甲的方向转动（图中为向下的垂线），此力即为最小动力F1，如图所示： 10．我国劳动人民很早就在农业、军事等方面应用了杠杆。如图甲是用于稻谷去皮的脚踏碓，图乙是其简化图。请在图乙中画出舂米时，脚作用在A点的最小力和力臂。 【答案】 【详解】要使作用在A点的力最小，需让力臂最长，最长力臂为支点O到A点的距离，连接支点与点，线段即为最长力臂。过点作的垂线，根据舂米时杠杆的转动方向，力的方向应垂直于向下，此力即为最小力，如图所示： 11．农用拔秆器解决了拔农作物茎秆时需要弯腰、费时费力的痛点，见图甲。拔秆器工作原理可以简化为乙图的杠杆，O为支点，杠杆A点受到茎秆的力F2。画出F2的力臂，画出人作用在杠杆上最小的动力。 【答案】 【详解】画F2的力臂：先画F2的作用线，沿F2的方向画反向延长线，再过支点作F2的作用线的垂线，即为F2的力臂；人作用在杠杆上最小的动力，根据杠杆平衡条件，动力最小，则力臂最长，动力的作用点在杠杆的最远端，且动力与杠杆垂直，方向向下。 题型四 探究杠杆的平衡条件（共4小题） 12．如图所示是探究杠杆平衡条件的实验装置。 (1)实验前，应调节横杆AB在水平位置平衡，这样做的好处是：_______________。若观察到B端偏低，可将B端螺母向_______（选填“左”或“右”）调节； (2)若实验时，在E点处挂三个质量均为50g的钩码，则在C点应挂上______个钩码；改在D点用弹簧测力计拉，为使杠杆平衡，这时弹簧测力计的最小示数应为___________，拉力的方向应___________； (3) 实验得到的两组数据如下表所示： 实验序号 动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m 1 2 0.2 1 0.1 2 1 0.08 2 0.04 多次实验目的是：________________ 这两组数据中，第______次实验的数据肯定有错误。经检查，发现是测量动力臂时读数错了，动力臂的测量值是___________（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1) 便于测量力臂 左 (2) 6 3N 竖直向上 (3) 寻找普遍规律 1 偏大 【详解】（1）[1]应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是力臂与杠杆则一条直线上，便于测量力臂。 [2]杠杆B端偏低即左高右低，为使杠杆在水平位置平衡，可将B端的平衡螺母向左调节。 （2）[1]设横杆上每一小格的距离为l，每个钩码重为G，根据杠杆平衡条件有 解得，动力，故在C点应挂上6个钩码。 [2][3]改在D点用弹簧测力计拉时，由于D点、E点在同侧，所以拉力方向应向上，阻力和阻力一定，当动力臂最大时动力最小，OD即为最长动力臂，所以，所需最小的拉力方向应竖直向上；根据杠杆平衡条件得 解得，弹簧测力计的最小示数应为 （3）[1]多次实验目的是避免一次实验的偶然性，寻找普遍规律。 [2]实验序号1中，即力与力臂的乘积不相等，故第1组实验数据是错误的。 [3]经检查，发现是测量动力臂时读数错了，则阻力臂的数据是正确的。经计算第1组实验数据，故动力臂的测量值是偏大。 13．小艾做“探究杠杆平衡条件”实验，每个钩码重均为0.5N。 (1)如图甲所示，实验前，应将杠杆的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于在杠杆上直接测量______； (2)如图乙，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂______个钩码； (3)用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）； 【拓展】 (4)如图为普通超市购物车，小艾同学推车向右前进时遇到门槛，他想竖直向下压车把手，使前轮翘起通过门槛，如图（a）所示；而小炫同学想将购物车掉转车头，竖直向上抬车把手，抬起后轮通过门槛，如图（b）所示，若整车的重心在O1与O2中点的正上方，请问______同学（选填“小艾”或“小炫”）的方案更省力。 【答案】(1) 左 力臂 (2)6 (3)变大 (4)小炫 【详解】（1）[1]如图所示，杠杆右端下沉，说明右端重，要使杠杆平衡，应将平衡螺母向左调节。 [2]实验前需要将杠杆调节到水平位置平衡，此时力臂正好沿着杠杆，便于直接从杠杆上测量力臂的大小。 （2）设一个钩码重为G，一格的长度为L，根据杠杆的平衡条件，可得 解得，故应该将B处应挂6个钩码。 （3）当测力计从a位置转到b位置时，拉力F力臂变小，要保持杠杆仍在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件可知，因阻力和阻力臂不变，则拉力要变大，即弹簧测力计的示数将变大。 （4）两种方案中，车的重力为阻力，阻力和阻力臂相同，小艾方案中，O1为支点，小炫的方案中，O2为支点，动力臂小于，根据杠杆平衡的条件可知，动力大于动力，所以小炫的方案更省力。 14．如图所示，为小明在“探究杠杆的平衡条件”的实验。 (1)如图甲所示，杠杆静止，此时杠杆处于___________状态（选填“平衡”或“不平衡”）；为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向___________移动（选填“左”或“右”），目的是为了___________； (2)如图乙所示，若在A位置挂两个钩码，需将三个钩码挂在杠杆右侧___________（选填字母）位置，才能使杠杆再次在水平位置平衡； (3)实验时，多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，重复实验，这样做的目的是___________； (4)如图丙所示，用弹簧测力计在B位置竖直向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置改变至b位置时其示数___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 (5)图丁是我国古代的取水工具——桔槔。在井边竖一根树杈，架上一根横木，横木的一端绑上大石头，另一端系绳和水桶，简化图如图戊所示。若要一次提取更多的水，下列操作可行的是___________。 A．使支点靠近点 B．适当增大石头的重力 C．将大石头靠近支点 【答案】(1) 平衡 右 便于测量力臂 (2)C (3)避免实验偶然性，寻找普遍规律 (4)变大 (5)B 【详解】（1）[1]物体静止时处于平衡状态，图中杠杆静止，所以杠杆处于平衡状态。 [2][3]如图甲，杠杆右端高，所以应向右调节平衡螺母，直至杠杆在水平位置静止，实验时杠杆受到的竖直向下的力的力臂与杠杆重合，这样便于测量力臂。 （2）设每个钩码重力为G，每格长度为L。左侧A位置距支点O有3格，挂2个钩码；右侧挂3个钩码时，杠杆要再次在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可得 解得杠杆右侧力臂，故右侧3个钩码应挂在距支点O右2格处，即C位置。 （3）单次实验结论可能具有偶然性，多次实验可得到普遍适用的杠杆平衡条件，故多次换用不同数量的钩码并改变位置，目的是避免实验偶然性，寻找普遍规律。 （4）根据杠杆平衡条件可知，当阻力和阻力臂不变，动力臂变小，杠杆要保持平衡则所需动力变大。杠杆保持水平位置平衡，力臂是支点到力的作用线的垂直距离，当拉力倾斜时垂直距离缩短，即弹簧测力计从a位置变到b位置时，拉力的力臂变小，则拉力变大，故示数变大。 （5）A．使支点O靠近B点，即减小动力臂，根据杠杆的平衡条件，需减小水的重力，才能使杠杆平衡，故A不符合题意； B．适当增大石块的重力，即增大了动力，根据杠杆的平衡条件，可增加水的重力使杠杆平衡，故B符合题意； C．将大石头靠近支点O，即减小动力臂，根据杠杆的平衡条件，需减小水的重力，才能使杠杆平衡，故C不符合题意。 故选B。 15．实验小组为探究“杠杆的平衡条件”，准备了以下器材：刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、秤盘等。 (1)如图甲所示，实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向_________（左/右）调节。直到杠杆在_________位置平衡，目的是便于测量_________，支点在杠杆的中点是为了消除杠杆_________对平衡的影响。 (2)如图乙所示，杠杆调节平衡后，在A点挂3个钩码，B点挂2个钩码，此时杠杆再次在水平位置平衡，完成此操作后，下一步小明不能做的是（　　）（填序号）； A．右侧钩码不动，改变左侧钩码数量并适当移动，使杠杆再次在水平位置平衡 B．读取此时杠杆上力和力臂的数据，找到其中的规律，得出杠杆的平衡条件 C．同时改变左右两侧钩码数量及位置，使杠杆再次在水平位置平衡 (3)同组的小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确，他们制作了一个密度均匀的圆盘，圆盘可以绕着圆心O转动。如图丙所示，在C点和D点分别悬挂钩码，使圆盘平衡。接下来她应将挂在D点的钩码先后挂在圆盘上的_________两个点上，观察圆盘是否平衡； (4)实验小组探究得出杠杆的平衡条件后，利用身边的材料模仿中药房的戥（dēnɡ）秤制作了杆秤，如图丁所示，若要增加称量的范围，应选用提纽_________。 【答案】(1) 右 水平 力臂 自重 (2)B (3)E、F (4)2 【详解】（1）[1][2][3]由图甲可知，杠杆左端下沉，左端偏重，则应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，这样便于在杠杆上测量力臂的大小。 [4]杠杆的支点在杠杆的中点，此时杠杆重心也在支点位置，可以避免杠杆自身重力对实验的影响。 （2）杠杆调节平衡后，在A点挂3个钩码，B点挂2个钩码，此时杠杆再次在水平位置平衡，完成此操作后，下一步小明应多次改变力和力臂的大小主要是为了得出普遍结论，避免偶然性，故B符合题意，AC不符合题意。 故选B。 （3）由题意知道，左右两边对圆盘的拉力不变，左边力臂不变，根据杠杆的平衡条件知道，要使圆盘平衡，右边力臂也应保持不变，所以他可以将挂在D点的钩码先后挂在E、F两个点又进行实验，这样右边的力臂始终为OD。 （4）选用提纽2，支点左移，可以增大动力臂，秤砣的质量不变，动力的大小不变，动力与动力臂的乘积变大，阻力臂也比原来小，则说明阻力变大了，从而增加了称量的范围。 题型五 杠杆的分类（共3小题） 16．如图甲是脚踏式翻盖垃圾桶，图乙是其结构简化图。在F处向下踩动脚踏板，连杆BD便向上顶起桶盖。由图可知，以E为支点的杠杆属于___________杠杆（选填“省力”或“费力”），以___________（填字母序号）为支点的杠杆属于___________杠杆。（选填“省力”或“费力”）    【答案】 省力 C 费力 【详解】对于脚踏杆而言，支点E，向下踩的动力作用在F点，连杆向下的阻力作用在D点，因动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。 连杆向上顶起桶盖时，桶盖整体绕着固定轴转动，图中表示该固定转轴的点即为支点C。 对于桶盖杠杆，以C为支点时，动力作用在B点，动力臂CB明显小于桶盖重力对应的阻力臂，因此属于费力杠杆。 17．我国对物理的研究源远流长，公元前388年《墨经》记载的杠杆原理中，将阻力臂叫“本”，动力臂叫“标”。下列杠杆属于“本短标长”的是（　　） A．筷子 B．核桃钳 C．托盘天平 D．雨刮器 【答案】B 【详解】“本短标长”指阻力臂短，动力臂长，根据杠杆平衡条件可知，属于省力杠杆： AD．筷子、雨刮器阻力臂长，动力臂短，是费力杠杆，故AD不符合题意； B．核桃钳阻力臂短，动力臂长，是省力杠杆，故B符合题意； C．托盘天平，阻力臂等于动力臂，是等臂杠杆，故C不符合题意； 故选B。 18．下列工具或仪器在正常使用时属于费力杠杆的是（　　） A．筷子 B．羊角锤 C．钢丝钳 D．托盘天平 【答案】A 【详解】A．筷子正常使用时，支点在手握筷子的末端，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A符合题意； B．羊角锤拔钉子时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意； C．钢丝钳剪物体时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意； D．托盘天平的动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故D不符合题意。 故选A。 题型六 定滑轮、动滑轮模型及相关计算（共4小题） 19．关于图中简易拉力器所用滑轮分析正确的是（　　） A．是定滑轮，可以省力 B．是动滑轮，可以省力 C．是定滑轮，可以改变力的方向 D．是动滑轮，可以改变力的方向 【答案】C 【详解】图中滑轮轴心固定是定滑轮，由定滑轮的特点可知，可以改变力的方向，但不能改变力的大小，故选C。 20．如图所示，工人分别用甲、乙两种滑轮匀速提升物体。若物重为180N，滑轮重均为20N，不计绳重和摩擦。则拉力F甲=________N，F乙=________N。若使用滑轮乙匀速提升物体，物体上升1m，则绳子自由端移动的距离为________m。 【答案】 180 100 2 【详解】[1]甲是定滑轮：定滑轮不省力，不计绳重和摩擦时，拉力等于物重，即 [2]乙是动滑轮：动滑轮省力（承担物重的绳子段数 n=2 ），不计绳重和摩擦时，拉力 [3]动滑轮中，绳子自由端移动距离 21．在同一水平面上用滑轮以下列图片所示的三种方式拉动同一物块做匀速直线运动，所用水平拉力分别为、、（滑轮和绳的重力及滑轮与绳间的摩擦不计）。其中滑轮属于动滑轮的是图____________，、、三个力的大小关系为____________。 【答案】 乙、丙 【详解】[1][2]假设物体与地面的摩擦力为f，图甲中滑轮为定滑轮，不省力，则；图乙中滑轮为动滑轮，省一半的力，则；图丙中滑轮为动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，费1倍的力，则。所以，图乙、丙中的滑轮属于动滑轮，三个力的大小关系为。 22．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4 m/s的速度匀速运动，弹簧测力计的示数为5 N，拉力F大小为___________N，物体A受到的摩擦阻力为___________N，绳子自由端移动的速度为___________m/s。（不计滑轮、测力计和绳子的重以及轮与轴之间的摩擦） 【答案】 5 10 0.8 【详解】[1]由图可知，该滑轮为动滑轮，弹簧测力计示数为5N，即绳子自由端的拉力为5N，因为拉力与绳子自由端的拉力相等，所以拉力大小为。 [2]对于动滑轮，在不计滑轮、测力计和绳子的重以及轮与轴之间的摩擦时，物体A受到的摩擦阻力等于绳子自由端拉力的2倍，已知绳子自由端拉力为5N，则物体A受到的摩擦阻力为 [3]物体A沿水平面以0.4m/s的速度匀速运动，动滑轮绳子自由端移动的速度是物体移动速度的2倍，所以绳子自由端移动的速度为 题型七 滑轮组模型及相关计算（共4小题） 23．如图所示，水平地面上重500N的物体在大小为100N的拉力F作用下，10s内向左匀速运动了6m。这一过程中：物体的重力做功______J，拉力F做功______J；物体受到的摩擦力为______N；拉力F的功率为______W。（不计滑轮和绳的重力、滑轮与绳间的摩擦） 【答案】 0 1200 200 120 【详解】[1]物体水平运动，在重力的方向上没有移动距离，重力不做功，即重力做功为0J。 [2]由图知，，拉力端移动距离 拉力做的功 [3]不计滑轮和绳的重力、滑轮与绳间的摩擦，拉力，则物体受到的摩擦力 [4]拉力做功功率 24．用如图所示的滑轮组将150N的重物匀速提升2m，做的额外功为60J。（不计绳重和摩擦），绳子自由端移动的距离为_____m，动滑轮的重力为_____N，绳子自由端的拉力为_____N。 【答案】 6 30 60 【详解】[1]动滑轮上绳子股数n=3，物体上升高度h=2m，绳子自由端移动距离 [2]额外功，不计绳重和摩擦时，额外功等于克服动滑轮重力做的功，所以动滑轮的重力为 [3]总功，有用功 总功大小为 由可得 25．在水平桌面上放一个的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是，不考虑滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间摩擦，水平拉力为______。若绳子自由端移动速度为，则物体移动速度为______。 【答案】 18 0.2 【详解】[1]由于物体在做匀速直线运动，故物体受到的绳子的拉力应与滑动摩擦力大小相等，即 根据题图可知，滑轮组中的动滑轮上所挂的绳子的股数，故水平拉力 [2]若绳子自由端移动的速度为0.6m/s，则物体移动的速度 26．小明用如图所示的滑轮组提升重物。当小明用该装置匀速提升600N的重物时，绳子上的拉力为350N；若不计绳重和摩擦，求： (1)动滑轮的重力为多少？ (2)若要匀速提升800N的重物，则绳子上的拉力变为多少？ 【答案】(1)100N (2)450N 【详解】（1）由图可知，该滑轮组承担动滑轮和重物的绳子段数。设物重为，拉力为，动滑轮重为。根据题意，当匀速提升的重物时，拉力。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力满足关系式，将数据代入公式可得动滑轮的重力 （2）当匀速提升G2=800N的重物时，动滑轮的重力和绳子段数不变。设此时绳子上的拉力为。将数据代入公式可得，绳子上的拉力变为 题型八 滑轮组绕线（共3小题） 27．工人利用图所示的滑轮组以最省力的方式向下拉绳将重物提升，请在图中画出滑轮组的绕绳方法。 【答案】 【详解】要使滑轮组最省力，就需要与动滑轮相连的绳子段数更多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，保证绳子的自由端向下拉，如图所示： 28．如图，小明站在地面上，他想用尽可能小的力提升水桶。请你帮他在图中画出滑轮组绳子的绕法。 【答案】 【详解】由题意知，站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶。所以绳子自由端的拉力方向应向下，绳子应从动滑轮绕起。如图所示： 29．如图所示，工人利用滑轮组用最小为150N的力将重400N的物体拉起，绳子自由端匀速移动了9m，不计摩擦及绳重。 (1)在图中画出最省力的绳子绕法； (2)物体上升的高度是多少？ (3)若绳子所能承受的最大拉力为500N，用此滑轮组能提升的最大物重是多少？ 【答案】(1) (2)3m (3)1450N 【详解】（1）为了最省力，应使承担动滑轮和物体重力的绳子股数n最大，图中滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，最省力的绕法是绳子始于动滑轮挂钩，此时向下的拉力对应的绳子股数n=3，故作图如下： （2）由最省力的绕法可知，承担物重的绳子股数n为3，绳子自由端匀速移动了9m，则物体上升的高度为 （3）不计摩擦及绳重。设动滑轮的重力为G动，提升的最大物重为G最大，则 根据初始条件计算动滑轮的重力 当绳子承受的最大拉力时，滑轮组能提升的最大物重 题型九 轮轴模型及相关计算（共3小题） 30．如图甲所示是一个辘轳，人们借助辘轳从井中汲水，此辘轳使用时属于_______（选填“斜面”、“滑轮”、“轮轴”）。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，可以看成一个杠杆，它的支点是_______（选填“A”、“B”、“C”）。图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用_______（选填“①”或“②”）。 【答案】 轮轴 B ① 【详解】[1]辘轳可以看作是由轮和轴组成的省力机械，所以属于轮轴。 [2]支点是杠杆在转动过程中绕其转动的固定点。在图乙中，当用辘轳提水时，杠杆（即辘轳的轮部分）是绕轴B点转动的，因此支点应为B。 [3]水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，所以，选择图中的①可以更省力。 31．如图甲所示是用于松紧内六角螺丝的扳手，，该工具使用时是一个______（选填“滑轮”“轮轴”），图______（选填“乙”“丙”）中的方法可以更轻松的拧动螺丝，因为相当于______（选填“增加动力臂”或“减小阻力臂”）。 【答案】 轮轴 乙 增加动力臂 【详解】[1][2][3]用于松紧内六角螺丝的扳手，在使用时，以螺丝的中心为轴转动，符合轮轴的特征，所以该工具使用时是一个轮轴。轮轴的实质是可以连续转动的杠杆，根据杠杆的平衡条件、在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小。由图可知，图乙中动力作用在A点，动力臂为 AB；图丙中动力作用在B点，动力臂为 BC，所以图乙中的动力臂更大，使用图乙中的方法可以更轻松的拧动螺丝。 32．如图甲，方向盘相当于一个_____，若F1＝20N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻力，该轮轴平衡时F2＝_____N。如图乙，门锁的把手相当于一个_____（省力/费力）机械。 【答案】 轮轴 200 省力 【详解】[1]方向盘由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转，所以方向盘相当于一个轮轴。 [2]已知，轮盘的半径，轴的半径。 根据轮轴实质是杠杆变形，利用杠杆平衡条件，即 将已知数值代入公式可得 解得。 [3]门锁的把手，外轮半径大于轴半径，动力作用在轮上。根据轮轴原理，当动力作用在轮上时，利用杠杆平衡条件，即，可得，因为，所以，也就是用较小的动力就能克服较大的阻力，所以门锁的把手相当于一个省力机械。 题型十 斜面模型及相关计算（共3小题） 33．如图所示为某段盘山公路（等效斜面），从山谷到山顶的盘山公路长400m，山高60m，一辆5t的货车从山谷匀速开上山顶用时200s，牵引力保持不变。整个过程中牵引力所做的功为______J，该段盘山公路的机械效率为______，货车在匀速爬坡过程受到的摩擦力为______N。 【答案】 30% 1.75×104 【详解】[1]牵引力做的功是总功 [2]货车质量m=5t=5000kg 货车的重力 有用功是 盘山公路的机械效率 [3]根据公式可得额外功是 由可得 34．如图所示，工人师傅用600N的力沿着4m长的斜面，将一物体匀速推到高1.5m的车上，该过程中斜面的机械效率是75%，下列说法正确的是（　　） A．使用斜面是为了省距离 B．物体在斜面上受到的摩擦力为150N C．工人师傅做的功是900J D．物体重为1500N 【答案】B 【详解】A．使用斜面是通过增大距离，达到省力的目的，故A错误； BCD．工人师傅做的功，即总功为W总=Fs=600N×4m=2400J 根据可知，工人师傅做的有用功为 由W=Fs可知，物体的重力为 该过程中物体克服摩擦力做的额外功为W额=W总-W有用=2400J-1800J=600J 物体在斜面上受到的摩擦力为 故B正确，CD错误。 故选B。 35．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A（不计空气阻力），已知AB＞AC，施加的力分别为F1、F2，则F1______F2（选填“＞”“＝”或“＜”）。 【答案】＜ 【详解】当斜面高度相同时，斜面越长越省力，由图可知，斜面AB、AC高度相同，AB＞AC即斜面AB较长，所以物体沿AB运动时拉力较小，即F1＜F2。 题型十一 判断力是否做功（共3小题） 36．（多选）如图所示的情境中，关于力对物体做功的叙述，正确的是（    ） A．图甲中，举重运动员举着杠铃不动，运动员对杠铃没有做功 B．图乙中，人推汽车但没有推动，人的推力对汽车做功了 C．图丙中，起重机吊着重物沿水平方向向右匀速移动，钢绳的拉力对重物做功了 D．图丁中，足球在水平地面上滚动，足球受到的重力对足球没有做功 【答案】AD 【详解】做功的两个必要条件：①物体受到力的作用；②物体在该力的方向上通过距离，两个条件缺一不可。逐个分析： A．运动员举着杠铃不动，杠铃在运动员力的方向上没有移动距离，所以运动员对杠铃没有做功，故A正确； B．人推汽车没推动，汽车在推力方向上没有移动距离，所以推力对汽车不做功，故B错误； C．起重机吊重物水平移动，拉力方向是竖直向上，重物只在水平方向移动，没有沿拉力方向移动距离，所以拉力对重物不做功，故C错误； D．足球在水平地面滚动，重力方向竖直向下，足球只在水平方向移动，没有沿重力方向移动距离，所以重力对足球没有做功，故D正确。 故选AD。 37．小刚参加校外劳动实践——搬运玉米，经历了如下四个过程，则小刚对筐中玉米做了功的过程是（　　） A．他用力搬一筐玉米，未能搬起 B．他又用力推筐，也未推动 C．在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到小刚肩膀上 D．接着小刚扛着玉米沿水平路面前往仓库 【答案】C 【详解】A.虽然有力作用在玉米筐上，但筐中玉米并没有在力的方向上发生位移，因此，小刚没有对筐中玉米做功，故A不符合题意； B.力作用在筐上，但筐和玉米并没有在力的方向上发生位移，因此，小刚没有对玉米做功，故B不符合题意。 C.在这个过程中，小刚和小明都对玉米施加了力，并且玉米在力的方向上发生位移，因此，小刚（以及小明）对玉米做了功，故C符合题意。 D.在这个过程中，小刚对玉米的力竖直向上，玉米没有在力的方向上发生位移，因此小刚没有对玉米做功，故D不符合题意。 故选C。 38．体育课上，小辉在进行投掷实心球的训练，以下情境中，他对实心球做功的是（   ）。 A．他把实心球从地面上捡起 B．抛出的球在空中飞行了很长的距离 C．实心球落地后又在地面上滚动了一段距离 D．他手拿着球在操场入口处等待同学小垒 【答案】A 【详解】A．手对实心球有向上的力，且球在力的方向（向上）移动了距离，满足做功的两个条件，小辉对实心球做了功，故A符合题意； B．抛出后的实心球在空中继续向前运动过程中，小辉对实心球没有力的作用，小辉没有对实心球做功，故B不符合题意； C．球落地后，球靠惯性滚动，小辉对球没有力的作用（无力），不做功，，故C不符合题意； D．手对球有力的作用，但球静止，没有在力的方向上移动距离，有力无距离，不做功，故D不符合题意。 故选A。 题型十二 功和功率的计算（共5小题） 39．如图所示，某餐馆用智能机器人替代人工送菜，该机器人以的速度在水平地面上匀速前进将菜送到客人桌前，若机器人和菜总重为，工作时牵引力恒为，完成本次送菜，牵引力做的功为__________，牵引力做功的功率为__________，机器人所受重力做功为__________。当顾客取下菜品后，机器人对水平地面的压强__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 1500 75 0 变小 【详解】牵引力做的功为 运动时间 牵引力做功的功率为 重力方向竖直向下，机器人沿水平方向运动，竖直方向没有移动距离，因此重力做功为0J； 机器人对水平地面的压力等于总重力，取下菜品后总重力减小，对地面的压力减小，受力面积不变，根据压强公式，可知机器人对水平地面的压强变小。 40．如图1是我国歼-20战斗机，若战斗机航行时，阻力与速度的关系图像如图2所示，当飞机以的速度沿水平方向匀速飞行时，所受阻力为___________，牵引力做功的功率为___________ 【答案】 【详解】由图像的特点可知，阻力f与速度v的平方成正比，当速度为500m/s时，速度的平方，对照图像可知，此时阻力 飞机沿水平方向匀速飞行时，处于平衡状态，在水平方向上受到的推力和阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件，推力F与阻力f大小相等，所以所受推力 由可得，推力做功的功率 41．甲、乙两人进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，其中他们的质量比，所用的时间比，甲爬山功率与乙爬山功率之比为（　　） A．2:1 B．3:1 C．6:1 D．2:3 【答案】D 【详解】由题可知，甲、乙两人质量比，则两人重力比为 因两人爬山的高度相同，由可得，两人爬山克服重力做功之比为 因所用的时间比 由得，两人爬山的功率之比，故选D。 42．一辆质量为的汽车，在20s内它在水平公路上沿直线匀速行驶了300m，受到的阻力是车重的0.05倍。（）求： (1)汽车发动机的牵引力； (2)汽车匀速行驶时发动机的功率。 【答案】(1)750N (2) 【详解】（1）由题意可知，汽车受到的重力 汽车匀速行驶时，水平方向受力平衡，牵引力等于阻力，故牵引力 （2）计算汽车行驶的速度 发动机的功率 43．小华骑自行车上学，人和车总质量为80kg，若他在平直的道路上以5m/s的速度匀速骑行了3km，自行车所受阻力是人和车总重的1/50，（g取10N/kg）求： (1)求小华和车的总重力； (2)小华骑车所做的功； (3)小华骑车的功率。 【答案】(1)800N (2) (3)80W 【详解】（1）小华和车的总重力为 （2）小华骑车做匀速直线运动，处于平衡状态，根据二力平衡，牵引力为 则小华骑车所做的功 （3）小华骑车的功率 题型十三 功和功率的比较（共4小题） 44．丽丽和爸爸买完菜后一起爬楼梯回家，对于爬楼梯过程的分析，下列说法正确的是（　　） A．两人做功一样多 B．丽丽体重轻，做功较少 C．两人做功的功率相等 D．丽丽体重轻，做功的功率较大 【答案】B 【详解】AB．丽丽和爸爸爬同一栋楼回家，爬楼高度相同；丽丽体重更轻，重力更小，因此根据可知，丽丽做功较少，故A错误，B正确； CD．根据可知，两人一起爬楼梯，所用时间相同，丽丽做的功较少，因此丽丽做功的功率较小，故CD错误。 故选B。 45．如图甲所示，用水平推力F推一物体，使物体在粗糙程度相同的水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图乙所示时，受到的水平推力为，推力的功率为；当物体运动的速度和时间图像如图丙所示时，受到的水平推力为，推力的功率为，则下列关系式正确的是（　　） A．　 B．　 C．　 D．　 【答案】A 【详解】分析s-t图像，物体受到水平推力为时，做匀速直线运动，此时物体水平方向受到的推力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，即，物体运动速度 推力的功率 分析v-t图像，物体受到水平推力为时，做匀速直线运动，此时物体水平方向受到的推力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，方向相反，即，物体运动速度大小为，推力的功率 所以，，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 46．如图所示，用分别平行于斜面和水平面的拉力F1、F2，使两木块匀速运动了相同的距离：已知F1、F2大小相等，两木块运动的速度大小相等。此过程中，拉力F1、F2所做的功分别为W1、W2，功率分别为P1、P2．则下列判断正确的是（　　） A．W1>W2，P1>P2 B．W1<W2，P1<P2 C． D． 【答案】C 【详解】 功的计算公式为 ，已知 ，两木块沿拉力方向移动的距离 ，代入公式得： ，，因此 功率的推导公式为 ，已知 ，两木块运动的速度大小 ，代入公式得： ，，因此 故选C。 47．小宇同学先后两次沿水平方向拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的s-t图像如图，不正确的是（　　） A．两次物体所受的拉力：F1>F2 B．0~4s两次拉力对物体所做的功：W1>W2 C．两次物体运动的速度：v1>v2 D．0~4s两次拉力对物体做功的功率：P1>P2 【答案】A 【详解】A．同一物体的重力不变，对水平面的压力不变；在同一水平面上运动，接触面的粗糙程度相同，故两次拉动物体时，物体受到的摩擦力相等；由图像可知，两次物体都做匀速直线运动，说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以，两次物体所受的拉力，故A错误，符合题意； BD．由图像可知，0~4s物体第一次通过的路程为4m，第二次通过的路程为2m，又知两次拉力相等，根据可知0~4s两次拉力对物体所做的功 由可知两次拉力对物体做功的功率，故BD正确，不符合题意； C．由图像可知，0~4s物体第一次通过的路程为4m，第二次通过的路程为2m，由可知两次物体运动的速度为，故C正确，不符合题意。 故选A。 题型十四 功率的测量（共2小题） 48．某校物理兴趣小组的同学要进行“估测自己上楼的功率”的实验。他们从一楼走到三楼。 (1)他们选择的实验器材有磅秤和刻度尺，你认为还需要的实验器材有__________。 (2)以下是小明同学设计的测量步骤，其中多余的是__________（选填字母序号）。 A．测出自己的质量 B．测出楼梯的总长度 C．测出一楼到三楼的竖直高度 D．测出自己上楼所用的时间 (3)用所测物理量计算出该同学的平均功率的表达式是__________（用字母表示）。 (4)该组的两名同学进行了爬楼比赛，他们同时从一楼出发，结果又同时到达了三楼。想判断谁的功率大，还需要知道的物理量是__________（选填字母序号）。 A．三层楼的高度 B．二人的体重 C．爬楼的时间 D．二人的身高 【答案】(1)停表 (2)B (3) (4)B 【详解】（1）克服自身重力的功率 由公式可看出需要的测量工具有，测量质量m的磅秤、测量楼高h的刻度尺以及测量上楼时间t的停表，因此还需要的实验器材是停表。 （2）上楼克服重力做功，只需要竖直高度，不需要楼梯的总长度，测出楼梯的总长度L步骤多余，故选B。 （3）同学自身的重力，因上楼产生的重力做功，可推出克服自身重力的功率 （4）由公式知，两名同学上楼高度h和时间t均相同，功率大小取决于质量，所以还需要知道二人的体重，故选B。 49．小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上的运动时的功率，如图。 (1)实验原理是______，待测功率的最终表达式为______。 (2)需要的测量工具：体重秤、______、______。 (3)小明采用了合适的方法记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。（取） 重心上升高度 质量 拉一次克服重力所做的功 拉上去的次数n 时间 功率 0.5 60 ______ 5 12 ______ 【答案】(1) (2) 刻度尺 秒表 (3) 300 125 【详解】（1）[1]实验原理基于功率 ，其中为克服重力所做的总功，为完成动作所用时间。 [2]由于每次引体向上克服重力做功为，若完成次，则总功，因此功率表达式可写为 （2）[1][2]需测量的物理量包括质量、重心上升高度、完成次数和所用时间，对应工具为：体重秤（测质量）、刻度尺（测高度）、秒表（测时间）。 （3）单次克服重力做功： 拉上去5次时克服重力做的总功： 功率 题型十五 有用功、额外功的理解（共2小题） 50．小红用塑料桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的塑料桶打捞上来。在这两个情境中，水桶中都有水。则小红对水做的功是____，小军对水做的功是______ （选填“有用功”“额外功”）。 【答案】 有用功 额外功 【详解】[1]小红用塑料桶从井中打水，其目的是把水提上来，所以小红对水做的功是有用功。 [2]小军把不小心掉进井中的塑料桶打捞上来，其目的是把水桶提上来，所以他对水桶做的功是有用功；但水是附带被提上来的，因此是额外功，所以小军对水做的功是额外功。 51．一体重是500 N的同学用重10 N的水桶，提起重为100 N的水沿楼梯送到5 m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】有用功：对水做的功，目的是把水送到楼上。 额外功：对水桶和自身做的功，是不得不做但并非目的的功。 已知： 水重G水=100N ，水桶重G桶 =10N ，人重G人=500N ，高度h=5m 。 有用功 额外功 故选 B。 题型十六 机械效率的理解（共3小题） 52．下列关于功、功率和机械效率的说法中正确的是（　　） A．功率越大的机械，做的功越多 B．功率越小的机械，做功一定越慢 C．做有用功越多的机械，机械效率越高 D．增大功率可以提高机械效率 【答案】B 【详解】A．由可知，做功多少和功率及做功的时间两个因素有关，因为时间不确定，所以功率大的机械，做功不一定多，故A错误； B．功率是表示物体做功快慢的物理量，功率越低的机械，做功一定慢，故B正确； C．机械效率是有用功与总功的比值，有用功多，总功不确定，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故C错误；                                                                D．功率表示物体做功快慢，机械效率是有用功与总功的比值，二者没有必然联系，故D错误。 故选B。 53．某滑轮组经改进后提高了机械效率，若用它把同一物体匀速提到同样的高度，改进后与改进前相比较，下列说法中正确的是（　　） A．做的额外功减少，总功不变 B．有用功不变，总功减少 C．有用功减少了,总功减少 D．有用功增加，总功减少 【答案】B 【详解】利用滑轮组把同一物体匀速提到同样的高度，根据W=Gh可知，有用功相同，由于机械效率提高了，根据可知，总功减小，根据 可知W额减小，故B正确，ACD错误。 故选B。 54．《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，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。借助辘轳汲水时，下列有关说法正确的是（　　） A．汲水时克服水重和桶重做的功是有用功 B．使用质量更大的水桶，可以提高辘轳的机械效率 C．增加水桶中水的重量，可以提高辘轳的机械效率 D．通过技术改良，可以将辘轳的机械效率提高到100% 【答案】C 【详解】A．有用功是指对人们有价值的功，借助辘轳的目的是汲水，故克服水的重力所做的功是有用功，故A错误； B．提水桶所做的功是额外功，用质量更大的水桶，增大了额外功，在有用功不变时，由可知，辘轳的机械效率将降低，故B错误； C．增加水桶中水的重量，即增加所做的有用功，在额外功不变时，由可知，可以提高辘轳的机械效率，故C正确； D．借助辘轳汲水时，必须要做额外功，则有用功总小于总功，由可知，机械效率总小于100%，故D错误。 故选C。 题型十七 机械效率的计算（共7小题） 55．如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组，将重为900N的物体在10s内匀速提升2m。工人对绳子竖直向下的拉力为500N，工人自身重力为700N，不计绳重和摩擦阻力。以下说法正确的是（    ） A．工人对地面的压力为700N B．拉力的功率为150W C．动滑轮的自重为100N D．滑轮组的机械效率为50% 【答案】C 【详解】A． 工人站在地面上，受到向下的重力、绳子向上的拉力，地面对工人的支持力 工人对地面的压力等于地面对工人的支持力，即压力为，故A错误； B．由图可知，滑轮组承担物重的绳子段数 ，绳子自由端移动距离 拉力做的总功 拉力功率 故B错误； C．不计绳重和摩擦，由拉力公式 ，可得动滑轮自重 故C正确； D．有用功 滑轮组机械效率 故D错误。 故选C。 56．用图所示的滑轮组拉着物体A在水平地面上沿直线匀速运动2 m，绳端拉力，物体A受到地面的摩擦力为30 N。忽略绳重和动滑轮重的影响，下列说法中正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6 m B．滑轮组的机械效率为75% C．有用功是物体A所受重力做的功 D．额外功主要是克服地面对物体A的摩擦力所做的功 【答案】B 【详解】A．由图可知，拉动动滑轮的绳子段数，物体移动距离，则绳子自由端移动距离，故A错误； BC．水平拉动滑轮组时，物体没有沿重力方向移动距离，物体重力不做功，有用功为克服物体与地面摩擦力做的功，总功为拉力做的功，滑轮组的机械效率，故B正确，C错误； D．水平拉动滑轮组，忽略绳重和动滑轮重时，额外功主要是克服滑轮转轴处摩擦做的功，故D错误。 故选B。 57．工人利用图甲所示滑轮组提升重力为960 N的物体A，拉力F随时间t变化的关系图像如图乙所示，物体A上升的速度v随时间t变化的关系图像如图丙所示，不计绳重和机械部件之间的摩擦。则： (1)在0~1s内，拉力F的功率______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)动滑轮的重力为______N。 (3)在1~3s内，拉力F克服动滑轮重力做的功是______J，滑轮组的机械效率是_____。 【答案】(1)变大 (2)240/ (3) 480/ 80% 【详解】（1）由图丙可知在内物体速度逐渐变大，由图甲可知连在动滑轮上绳子段数，则有，所以在内绳子自由端速度也逐渐变大，由乙图可知，此过程中拉力F不变，由可知，拉力F的功率逐渐变大。 （2）由图丙可知，内，物体做匀速直线运动，此时物体受力平衡，由图乙可知，内，拉力为400N，因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力 （3）由图丙可知，内，物体的速度为1.0m/s，动滑轮与物体同步移动，内动滑轮上升的高度 在1~3s内，拉力F克服动滑轮重力做的功是 滑轮组的机械效率是 58．如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F的大小随时间变化关系如图丙所示。由此可知：斜面的机械效率为___________%；箱子在车厢中运动时克服摩擦力做功大小为___________J。 【答案】 【详解】[1]由丙图可知，内，推力为，则做的有用功为 斜面做的总功为 所以，斜面的机械效率为 [2]根据图乙可知，内，箱子在车厢内做匀速直线运动，推力的大小和摩擦力的大小相等，则由图丙可知，箱子在车厢中运动时受到的摩擦力大小为 箱子在车厢中移动的距离 箱子在车厢中运动时克服摩擦力做功大小为 59．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的粗细和质量分布都均匀的杠杆，使重力为36N的物体缓慢升高，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为。杠杆的机械效率为______，杠杆的重力为______。 【答案】 90% 3.2 【详解】[1]拉力所做的总功 拉力所做的有用功 杠杆的机械效率 [2]由于杠杆的粗细和质量分布都均匀，因此杠杆重力作用点移动的距离为拉力移动距离的一半，即 额外功 杠杆的重力为 60．质量为50kg的工人站在地上用如图所示的滑轮组匀速提升400N的重物，所用的拉力F为250N，5s内绳子自由端被拉下2m，在此过程中，（不计摩擦和绳重），绳所能承受力足够大，g取10N/kg。求： (1)拉力F的功率。 (2)动滑轮的重。 (3)此工人使用此滑轮组的最大机械效率。 【答案】(1)100W (2)100N (3)90％ 【详解】（1）拉力做的总功 拉力的功率 （2）由图可知，承担物重的绳子段数，不计摩擦和绳重，，变形得动滑轮重力 （3）工人站在地面向下拉绳子，能施加的最大拉力等于自身重力。工人的重力 即最大拉力 最大提升物重 不计摩擦和绳重，滑轮组机械效率 代入数据得最大机械效率 61．建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从2000N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.12m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： (1)每个滑轮所受重力为多少？ (2)绳子能承受的最大拉力是多少？ (3)当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）不计绳重及摩擦，滑轮组机械效率为 由图乙可知，当物重时，机械效率，代入知 解得 （2）由图甲可知，承担物重的绳子的股数是n=3，由图乙可知物体在16000N时绳子断了，绳子能承受的最大拉力为 （3）当，代入效率公式得 解得此时物重，此时拉力 已知拉绳子的速度，拉力功率为 题型十八 测量机械效率（共3小题） 62．某小组在“探究斜面的机械效率的因素”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置。 (1)为探究以上猜想，设计了如下步骤。 把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；用弹簧测力计沿___________方向拉动木块做___________运动，进行相关测量，计算出斜面的机械效率，进行多次实验数据见下面表格。 (2)表格中第三次实验的机械效率为___________（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究___________（选填“小明”或“小聪”）的猜想。 实验 序号 斜面的 倾斜程度 物块的重力 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长 s/m 机械效率 1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4% 2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1% 3 最陡 10 0.6 8.5 1 (3)进一步探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系，分析表格数据可得出的实验结论是：___________； (4)经过探究得出斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关后，同学们认为该实验中沿斜面的拉力会大于物块受到的摩擦力，请结合斜面的机械效率小于1来说明理由？___________ 【答案】(1) 平行斜面 匀速直线 (2) 70.6% 小聪 (3)斜面的粗糙程度一定，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高 (4)斜面上额外功；总功，因为斜面机械效率小于1，所以有用功小于总功，额外功也小于总功，s相同，所以， 【详解】（1）实验中为了使拉力大小等于弹簧测力计示数，保证受力平衡，需要沿平行斜面方向拉动木块做匀速直线运动。 （2）第三次实验的有用功 总功 机械效率 表格中实验只改变了斜面的倾斜程度，保持粗糙程度不变，因此是探究小聪“斜面机械效率跟倾斜程度有关”的猜想。 （3）根据表格数据，控制粗糙程度不变时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高。 （4）略 63．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如表。 次数 钩码重G/N 钩码上升距离h/cm 弹簧测力计示数F/N 弹簧测力计上升距离s/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 88.9% 3 6 10 30 (1)实验时，要竖直向上_______ 拉动弹簧测力计； (2)第3次实验中，弹簧测力计的示数如图，为________ N；机械效率为__________ （结果保留一位小数）； (3)分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越_____ ； (4)若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功_______ ，滑轮组的机械效率_______ ；（均选填“增大”、“减小”或“不变”） (5)小明发现边拉动边读数时，弹簧测力计示数不稳定，若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在拉动的过程中停下来读取的，这样测量________（选填“正确”或“不正确”）。 【答案】(1)匀速 (2) 2.2 90.9% (3)高 (4) 增大 不变 (5)不正确 【详解】（1）在实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计。 （2）[1]如图所示，弹簧测力计的分度值为0.2N，根据指针位置可以知道其示数为2.2N。 [2]第3次实验中，拉力的总功为 有用功 滑轮组的机械效率为 （3）由表中实验数据可知，1、2、3次实验提升重物依次增加，滑轮组的机械效率越来越高，可得实验结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （4）[1]若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，绳端移动的距离也增大，动滑轮的重和摩擦力大小都不变，移动的距离增加，根据和可知，过程中做的额外功会增大。 [2]拉力和物体的重力大小不变，拉力移动距离仍是物体移动距离的3倍，根据机械效率公式可知，滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关，故机械效率不变。 （5）真实的机械效率应在滑轮组匀速竖直提升重物时测量，此时系统处于动态平衡状态，拉力能准确反映包括克服摩擦、绳重和动滑轮重在内的全部额外功。所以静止时测量滑轮组的机械效率不正确。 64．小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表：（若忽略绳重和摩擦） 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30         ____ 3 6 10 2.2 30 90.0 (1)表格中空格处数据应为__________ （结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与_______ 有关； (3)根据实验结论推测，使用该滑轮组将重8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能是______； A．71.6% B．82.4% C．92.1% D．100% (4)小明进一步研究，测出动滑轮的重力为0.1N，再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力所做的功的差值（）发现钩码的重力越大，_______ （越大/越小/不变）； (5)另一实验小组改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象.分析可知：分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力为_______ N。 【答案】(1)88.9% (2)物重 (3)C (4)越大 (5)18 【详解】（1）第2次实验的机械效率 （2）三次实验使用同一滑轮组，动滑轮重力不变，仅改变钩码重力，机械效率随钩码重力增大而提高。故同一滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关。 （3）从实验数据看，钩码的重力越大，机械效率越高，钩码的重力为6N时，效率为，则当钩码的重力为8N时，机械效率应高于，故选C。 （4），主要是克服绳重和摩擦做的额外功。钩码重力越大，绳子对滑轮的拉力越大，摩擦力也越大，因此越大。 （5）动滑轮重力为时，，忽略绳重和摩擦时，机械效率公式为： 则物体重力 题型十九 判断动能和势能的变化情况（共5小题） 65．王维的诗句“蹴鞠屡过飞鸟上，秋千竞出垂杨里”，诗中描绘了唐代的两项体育运动“蹴鞠”和“秋千”。在忽略空气阻力的情况下，从能量的角度分析，下列说法正确的是（　　） A．秋千在上摆的过程中，它的动能不变 B．秋千在下摆的过程中，它的重力势能可能会变大 C．蹴鞠在下落的过程中，它的动能增大 D．蹴鞠在上升的过程中，它的动能一定大于飞鸟的动能 【答案】C 【详解】A．秋千上摆的过程中，速度减小，质量不变，动能减小，故A错误； B．秋千在下摆的过程中，高度降低，质量不变，它的重力势能变小，故B错误； C．蹴鞠在下落的过程中，速度增大，质量不变，动能增大，故C正确； D．动能大小的影响因素：质量和速度。蹴鞠在运动到飞鸟上方时，由于题中未告知蹴鞠和飞鸟的质量及速度，故无法比较二者动能的大小，故D错误。 故选C。 66．北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 【答案】B 【详解】火箭加速上升过程中，火箭上载人飞船的质量不变，速度变大，位置变高，故载人飞船的动能增大，重力势能增大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 67．如图所示，货架上放着ABCD四个体积相同的实心球，其中A和B为铅球，C和D为铁球。则A与B相比，___ 的重力势能大，B与C相比，__ 的重力势能大，四个球中，重力势能最小的是____。 【答案】 A B D 【详解】[1][2][3]四个球的体积相同，A和B为铅球，C和D为铁球，铅的密度大于铁的密度，由得，A、B的质量大于C、D的质量。A与B质量相同，A的高度更高，所以A的重力势能大；B与C高度相同，B的质量更大，所以B的重力势能大。四个球中，D的高度最低，且质量与C相等，小于A、B，故重力势能最小的是D。 68．2025年10月31日，神舟二十一号载人飞船在长征二号F遥二十一运载火箭的托举下奔赴“天宫”。如图，载人飞船在随火箭加速直线升空过程中（　　） A．动能增大，势能增大 B．动能增大，势能减小 C．动能减小，势能减小 D．动能减小，势能增大 【答案】A 【详解】 载人飞船随火箭加速升空时，飞船的速度增大，动能增大；升空过程中高度不断增加，因此重力势能也增大，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 69．两边用弹簧和拴住的滑块M静止在O点处（此时两个弹簧都处于原长），向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时，下列说法正确的是（弹簧在弹性限度内）（　　） A．弹簧k1的势能增大，弹簧k2的势能减小 B．弹簧k1的势能减小，弹簧k2的势能增大 C．弹簧k1和k2的势能同时增大 D．滑块M经过O点时的速度等于0 【答案】C 【详解】ABC．当滑块从O点向右运动时，弹簧k1被拉伸，弹簧k2被压缩，两者的弹性形变都增大，所以弹簧k1和k2的势能同时增大，故AB错误，C正确； D．当滑块从O点向右运动时，速度逐渐减小，所以滑块M经过O点时速度最大，不等于0，故D错误。 故选C。 题型二十 探究动能的大小与哪些因素有关（共2小题） 70．下图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。 (1)让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的___________； (2)实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属 于___________（选填“控制变量法”或“转换法”）； (3)由步骤甲和步骤乙可以得出的结论是：速度相同时，___________越大的物体具有的动能越大，小华认为由步骤乙和步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是___________（选填“正确”或“错误”）的，理由是__________________； 【答案】(1)速度 (2)转换法 (3) 质量 错误 没有控制小球质量相同 【详解】（1）让小球从同一高度由静止滚下，目的是使小球到达水平面时的速度相同。 （2）实验中通过木块被推动的距离来判断小球动能大小，采用的科学方法是转换法。 （3）甲、乙两图中小球滑下高度相同、速度相同，质量不同，可探究速度相同时，动能与质量的关系；乙、丙两图同时改变了小球质量与速度，未控制变量，因此结论错误。 71．在探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，小静设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中（不考虑空气阻力）。 (1)实验中是通过观察________来判断小球的动能大小；用来研究超速安全隐患时，我们应选择________两图所示实验来进行比较； (2)实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，说明开始时钢球的重力势能________木块移动过程中克服摩擦力所做的功（选填“>”、“<”或“=”）； (3)若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对丙图所示的实验进行改进，下列措施中可行的是________（填写序号）； A．换质量更大的木块 B．降低钢球开始的高度 C．换质量大于的钢球 D．换质量小于的钢球 (4)比较________两图可以模拟汽车超载带来的危害。 (5)小静还利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，AB两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为，B小球通过凹形槽的时间，则时间较长的是________（选填“”或“”）。 【答案】(1) 木块被撞击后移动的距离 甲、乙 (2)> (3)D (4)甲、丙 (5) 【详解】（1）实验利用了转换法，通过木块被撞击后移动的距离反映钢球动能大小；研究超速隐患时，需要控制质量相同、改变钢球到达水平面的速度，因此选质量相同、下落高度不同的甲、乙。 （2）钢球碰撞木块后仍剩余动能，会继续克服摩擦力做功，因此初始钢球的重力势能，等于木块克服摩擦做功加上钢球自身克服摩擦做功，故初始重力势能大于木块克服摩擦力做的功。 （3）A．换更大木块会改变摩擦力，从而影响木块滑行的距离，故A不符合题意； B．丙实验目的是探究质量对动能的影响，需要控制下落高度（速度）和甲一致，因此不能降低高度，故B不符合题意； C．换更大钢球会让动能更大，木块更易滑出，故C不符合题意； D．换更小质量的钢球，既能减小动能避免滑出，又可以控制质量不同，故D符合题意。 故选D。 （4）模拟超载危害，需要控制速度（下落高度）相同、改变质量，因此选高度相同、质量不同的甲、丙。 （5）槽光滑，机械能守恒，A走凸形槽，上升过程动能转化为重力势能，速度先减小后增大为v，全程平均速度小于；B走凹形槽，下降过程重力势能转化为动能，速度先增大后减小为v，全程平均速度大于。路程相同，平均速度越小时间越长，因此更长。 题型二十一 机械能转化、守恒（共10小题） 72．如图所示，一款扫地机器人采用刷扫和真空方式，将地面杂物吸纳进入自身的垃圾收纳盒。当扫地机器人在水平地面上匀速前进清理散落在地面的杂物时，关于扫地机器人，下列说法正确的是（   ） A．动能变大，机械能变大 B．动能不变，机械能不变 C．动能不变，机械能变大 D．重力势能不变，机械能不变 【答案】A 【详解】扫地机器人匀速前进，速度不变；清理杂物时，杂物进入机器人，机器人总质量增大，因此动能变大；机器人始终在水平地面运动，重心高度不变，总质量增大，因此重力势能也变大；机械能 为动能与重力势能之和，动能和重力势能都变大，因此总机械能变大。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 73．（多选）小明在操场上将皮球斜向上抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断正确的是（　　） A．b点动能为0 B．a点动能大于c点动能 C．d点的机械能大于e点的机械能 D．b点到d点的过程中动能转化为重力势能 【答案】BC 【详解】皮球运动过程中受空气阻力，会不断克服阻力做功，机械能逐渐转化为内能，因此运动过程中越靠后的位置机械能越小； A．b是斜抛运动的最高点，竖直方向速度为0，但水平方向仍有速度，因此动能不为0，故A错误； B．a、c处于同一高度，皮球质量不变，因此两点重力势能相等；a点在c点之前，因此a点总机械能更大；总机械能=动能+重力势能，重力势能相等时，a点动能一定大于c点动能，故B正确； C．运动顺序为先到达d点，后到达e点，从d运动到e的过程中持续克服阻力损耗机械能，因此d点机械能大于e点机械能，故C正确； D．b点到d点过程中，高度降低、重力势能减小，速度增大、动能增大，是重力势能转化为动能（部分转化为内能），故D错误。 故选BC。 74．如图所示，一个用轻质细绳悬挂的小球在竖直平面内来回摆动。在某次摆动过程中，小球依次经过A、B、C三点，其中A、C两点的高度相同，B点为最低点。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球运动到A点时重力势能为零 B．小球从B点运动到C点，高度增加，重力势能减小 C．小球运动到B点时动能为零 D．小球在从A点向B点运动的过程中，其速度变大，动能变大 【答案】D 【详解】A．重力势能是否为零取决于零势能面的选取，题目未指定零势能面，且A点相对最低点B仍有高度，重力势能不为零，故A错误； B．小球从B运动到C，质量不变，高度增加，重力势能增大，故B错误； C．B是摆动的最低点，小球在B点速度最大，动能最大，动能不为零，故C错误； D．小球从A向B运动的过程中，高度降低，重力势能转化为动能，小球质量不变，速度变大，因此动能变大，故D正确。 故选D。 75．（多选）图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（    ） A．在D点时一切外力消失，过山车将保持静止状态 B．B点到D点的过程中，过山车的机械能不守恒 C．D点到E点的过程中，过山车速度越来越快，过山车部分机械能转化为内能 D．过山车的机械能在B点最大 【答案】BCD 【详解】A．过山车在D点时，动能不为零，若外力消失，过山车将在水平方向上向右做匀速直线运动，故A错误。 B．从图中可以看到，从B点到D点的过程中，动能与重力势能之和逐渐在变小，故机械能在减小，所以机械能不守恒，故B正确。 C．D点到E点的过程中，重力势能转化为动能，速度越来越快，但机械能在减小，有部分机械能转化为内能，故C正确。 D．从图中可知，B点的机械能最大，故D正确。 故选BCD 76．将排球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，位置①和③离地高度相等。排球在运动过程中经过①、②、③位置中的某两点M、N，其动能和重力势能的数据如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．排球在整个运动过程中，机械能保持不变 B．排球在“①”点的动能可能小于“②”点的动能 C．排球在M点的重力势能大于在N点的重力势能 D．排球经过的M点就是“③”点 【答案】D 【详解】A．根据排球水平抛出其部分运动轨迹可知，排球反弹起的最大高度越来越小，说明机械能越来越小，整个运动过程中，机械能是不守恒的 ，故A错误； B．因为排球在运动过程中机械能在减小，则排球在“①”点的机械能大于“②”点的机械能，而排球在“①”点的重力势能小于“②”点的重力势能，所以排球在“①”点的动能大于“②”点的动能，故B错误。 CD．M点：重力势能，占总机械能的，因此总机械能 动能 N点：动能，占总机械能的，因此总机械能 重力势能 综上所述，在M点的重力势能小于在N点的重力势能，即M点的高度小于N点，因此N点就是“②”点；因为排球在运动过程中机械能在减小，M点的机械能小于在N点的机械能，则经过的M点就是“③”点，故C错误，D正确； 故选D。 77．如图甲所示是某球员传球后足球在空中飞行的一段运动轨迹，图乙是该足球落地后弹跳的过程。关于以上两过程下列说法正确的是（　　） A．图甲中足球从点移动至点的过程中，球员对球做了功 B．图甲中足球在点的动能大于点的动能 C．图乙中、两点为同一高度，点的机械能等于点的机械能 D．图乙中足球在从点移动至点过程中，足球的动能转化为重力势能 【答案】B 【详解】A．图甲中足球从P点移动到Q点的过程中，球员没有对球施加力，所以对球不做功，故A错误； B．图甲中足球从P点运动到Q点的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能减小，所以图甲中足球在P点的动能大于Q点的动能，故B正确； C．由图可知，足球跳起的高度逐渐变小，这说明足球的机械能是逐渐变小的，该足球在A点的机械能大于C点的机械能，故C错误； D．图乙中足球在从B点移动至D点过程中，足球的速度越来越快，动能增大，高度越来越低，重力势能减小，所以足球的重力势能转化为动能，故D错误。 故选B 。 78．严浪宇在杭州亚运会夺得男子蹦床冠军（图甲），图乙为其在比赛中的示意图。某时刻他从A点自由下落，与水平床面接触点为B，能到达的最低点为C点。下列说法正确的是（        ） A．A点到B点过程中，运动员动能转化为蹦床的弹性势能 B．在B点时，运动员的重力势能最小 C．最终，运动员会停在BC 间某处 D．B点到C点过程中，运动员动能逐渐变小 【答案】C 【详解】A．A点到B点过程中，运动员质量不变，高度减小，重力势能减小；运动员质量不变，速度增大，动能变大，重力势能转化为动能，故A错误； B．在B点时，运动员重力大于弹力，还会继续向下运动，运动员重力势能不是最小，故B错误； C．运动员从A下落到C，再被弹起，但由于空气阻力和蹦床的能量损耗，每次弹跳高度逐渐降低。 最终会静止在平衡位置，即蹦床的形变刚好等于重力产生的拉力时的位置。 因为B是刚接触点，无形变，C是最大形变点，平衡位置在两者之间，此时弹力等于重力，所以，最终会停在BC之间的某一点（平衡位置），故C正确； D．运动员从接触蹦床到最低点过程中，一开始重力大于弹力，速度还会继续增大，当重力等于弹力时，速度达到最大，此时动能最大，当重力小于弹力时，动能主要转化为蹦床弹性势能，速度减小，动能减小。从B点到C点过程中，动能先增大后减小，故D错误。 故选C。 79．如图所示，许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化。当卫星从远地点向近地点运动时，势能_______、动能_______、机械能______。（填“增大”、“减小”、“不变”） 【答案】 减小 增大 不变 【详解】势能与质量和高度有关，质量越大，高度越高，势能越大；动能与质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。 [1][2]卫星从远地点向近地点运动时，质量不变，高度减小，速度增大，所以势能减小，动能增大。 [3]卫星在大气层外运行时，不受空气阻力作用，没有克服摩擦做功，只有动能和势能的转化，所以机械能守恒。 80．甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出，乙球竖直向上抛出，不计空气阻力。抛出时甲球的机械能________乙球的机械能；落地时甲球的动能________乙球的动能，甲球的机械能________乙球的机械能。（均选填“大于”、“等于”或“小于”） 【答案】 等于 等于 等于 【详解】[1]抛出时甲乙两球质量相等，速度相等，故动能相等；又因高度相等，故重力势能相等，机械能包括动能和势能，所以抛出时甲球的机械能等于乙球的机械能。 [2] 甲、乙被抛出时的机械能相等，不计空气阻力，所以它们在运动的过程中机械能守恒，乙球向上抛出后先上升、重力势能增大，动能减小；下落时重力势能又转化为动能，整个过程无能量损失，因此落地时所具有的机械能相等，且落地时重力势能为0，机械能全部转化为动能，故落地时甲球的动能等于乙球的动能。 [3]由于不计空气阻力时机械能守恒，且甲、乙抛出时机械能相等，因此整个过程中两者的机械能始终相等。 81．有一种叫“蹦极”的游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图所示，图中a点是弹性绳自然下垂时的位置，c点是游戏者所到达的最低点。在游戏者由跳台至最低点c的过程中，空气阻力不计。下列说法不正确的是（　　） A．整个过程中游戏者在c点的动能最小 B．整个过程中游戏者重力势能的减小量等于弹性绳弹性势能的增加量 C．整个过程中游戏者的机械能一直在减小 D．a点到c点的过程中，运动员的动能先增加后减小 【答案】C 【详解】A. c点是最低点，游戏者速度为0，动能为0，是整个过程中动能最小的位置，故A正确，不符合题意； B. 游戏者在跳台上时高度最高，其重力势能最大；游戏者在c点时动能为零，此时高度最小，其重力势能最小，但此时弹性绳伸长的长度最大，其弹性势能最大，则整个过程相对于跳台到c点人的重力势能减小量等于弹性绳弹性势能的增加量，故B 正确，不符合题意； C. 不计空气阻力，从跳台到a的过程中，只受竖直向下的重力作用，则会向下做加速运动，运动员质量不变，速度增大，动能增大；高度变小，重力势能减小，重力势能转化为动能，机械能守恒；从a到c点，游戏者的机械能会转化为弹性绳的弹性势能，所以游戏者此阶段的机械能会减小，则整个过程，游戏者的机械能先不变后减小，故C 错误，符合题意； D. a点到c点的过程中，开始时重力大于弹力，游戏者加速，动能增加；当重力等于弹力时速度最大，之后弹力大于重力，游戏者减速，动能减小，因此动能先增加后减小，故D 正确，不符合题意。 故选C。 $专题03 简单机械、功与能 题型1 杠杆的平衡条件及其应用（常考点） 题型12 功和功率的计算（重点） 题型2 杠杆的动态平衡分析（难点） 题型13 功和功率的比较 题型3 力臂、最小动力作图（常考点） 题型14 功率的测量（重点） 题型4探究杠杆的平衡条件（重点） 题型15 有用功、额外功的理解 题型5 杠杆的分类（常考点） 题型16 机械效率的理解 题型6 定滑轮、动滑轮模型及相关计算（常考点） 题型17 机械效率的计算（重点） 题型7 滑轮组模型及相关计算（常考点） 题型18 测量机械效率 题型8 滑轮组绕线（重点） 题型19 判断动能和势能的变化情况（重点） 题型9 轮轴模型及相关计算 题型20 探究动能的大小与哪些因素有关 题型10 斜面模型及相关计算 题型21 机械能转化、守恒（难点） 题型11 判断力是否做功（常考点） 3 / 23 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 题型一 杠杆的平衡条件及其应用（共4小题） 1．如图，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A点悬挂一个重为30N的物体，B点施加一个最小的拉力F，使杠杆在水平位置平衡，若OB∶OA=2∶3，则F=______N，方向______。 2．植树节劳动中，两位同学用长的竹竿抬水，如图甲，他们的肩膀对竹竿的力的作用点分别为、，水桶挂在处，水和桶的总重力为。将竹竿看成图乙所示的杠杆，，则竹竿水平平衡时，前面同学竖直向上抬水的力___________。（竹竿自重不计） 3．如图所示，杠杆是平衡的，如果在支点左侧的钩码下再增加一只与原有钩码等重的钩码，要使杠杆重新平衡，可行的做法是（　　） A．将左侧钩码往右移一格 B．将右侧钩码往左移一格 C．在右侧钩码下再挂一只等重的钩码 D．将右侧钩码往右移两格 4．如图所示，一轻质杠杆可绕O点转动，A点处挂上一重物，B点用弹簧秤竖直向上拉着，杠杆正好在水平位置上平衡，若弹簧秤示数为9N，则物体重力为（　　） A．4.5N B．6N C．8N D．10N 题型二 杠杆的动态平衡分析（共4小题） 5．如图所示，轻质杠杆OA可绕点转动。在点作用一个竖直向上的拉力。现在杠杆在水平位置平衡，以下做法仍能使杠杆平衡的是（　　） A．增大且不变 B．不变且增大 C．将转至图中虚线方向，保持的大小不变 D．将转至图中虚线方向，同时增加的大小 6．如下图所示，均质杠杆AB的A端已固定，小聪用力F将杠杆由竖直方向匀速拉至水平方向，力F的方向始终水平向右，则此过程中（    ） A．F变大 B．F变小 C．F先变大再变小 D．F先变小再变大 7．如图所示，在轻质杆OB的中点A处，悬挂有重为G的物体M，在端点B施加方向始终跟杆垂直的拉力F，杆从虚线位置沿逆时针方向匀速转至图示位置的过程中，下列叙述中错误的是（　　） A．拉力F逐渐变大 B．拉力F始终小于 C．拉力F跟它力臂的乘积不变 D．重物M对杠杆拉力的力臂逐渐变大 8．如图所示，作用在杠杆一端且始终沿竖直向上的力F，将杠杆缓慢地由位置（1）拉至位置（2），力F在这个过程中（　　） A．变大 B．变小 C．不变 D．先变大后变小 题型三 力臂、最小动力作图（共3小题） 9．下图所示的是指甲剪的结构示意图，剪指甲时ABC相当于绕B点转动的杠杆。请在图中画出在A点施加的最小动力的示意图及动力臂__________。 10．我国劳动人民很早就在农业、军事等方面应用了杠杆。如图甲是用于稻谷去皮的脚踏碓，图乙是其简化图。请在图乙中画出舂米时，脚作用在A点的最小力和力臂。 11．农用拔秆器解决了拔农作物茎秆时需要弯腰、费时费力的痛点，见图甲。拔秆器工作原理可以简化为乙图的杠杆，O为支点，杠杆A点受到茎秆的力F2。画出F2的力臂，画出人作用在杠杆上最小的动力。 题型四 探究杠杆的平衡条件（共4小题） 12．如图所示是探究杠杆平衡条件的实验装置。 (1)实验前，应调节横杆AB在水平位置平衡，这样做的好处是：_______________。若观察到B端偏低，可将B端螺母向_______（选填“左”或“右”）调节； (2)若实验时，在E点处挂三个质量均为50g的钩码，则在C点应挂上______个钩码；改在D点用弹簧测力计拉，为使杠杆平衡，这时弹簧测力计的最小示数应为___________，拉力的方向应___________； (3) 实验得到的两组数据如下表所示： 实验序号 动力F1/N 动力臂L1/m 阻力F2/N 阻力臂L2/m 1 2 0.2 1 0.1 2 1 0.08 2 0.04 多次实验目的是：________________ 这两组数据中，第______次实验的数据肯定有错误。经检查，发现是测量动力臂时读数错了，动力臂的测量值是___________（选填“偏大”或“偏小”）。 13．小艾做“探究杠杆平衡条件”实验，每个钩码重均为0.5N。 (1)如图甲所示，实验前，应将杠杆的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是便于在杠杆上直接测量______； (2)如图乙，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂______个钩码； (3)用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置平衡，当测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）； 【拓展】 (4)如图为普通超市购物车，小艾同学推车向右前进时遇到门槛，他想竖直向下压车把手，使前轮翘起通过门槛，如图（a）所示；而小炫同学想将购物车掉转车头，竖直向上抬车把手，抬起后轮通过门槛，如图（b）所示，若整车的重心在O1与O2中点的正上方，请问______同学（选填“小艾”或“小炫”）的方案更省力。 14．如图所示，为小明在“探究杠杆的平衡条件”的实验。 (1)如图甲所示，杠杆静止，此时杠杆处于___________状态（选填“平衡”或“不平衡”）；为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向___________移动（选填“左”或“右”），目的是为了___________； (2)如图乙所示，若在A位置挂两个钩码，需将三个钩码挂在杠杆右侧___________（选填字母）位置，才能使杠杆再次在水平位置平衡； (3)实验时，多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，重复实验，这样做的目的是___________； (4)如图丙所示，用弹簧测力计在B位置竖直向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置改变至b位置时其示数___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 (5)图丁是我国古代的取水工具——桔槔。在井边竖一根树杈，架上一根横木，横木的一端绑上大石头，另一端系绳和水桶，简化图如图戊所示。若要一次提取更多的水，下列操作可行的是___________。 A．使支点靠近点 B．适当增大石头的重力 C．将大石头靠近支点 15．实验小组为探究“杠杆的平衡条件”，准备了以下器材：刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、秤盘等。 (1)如图甲所示，实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向_________（左/右）调节。直到杠杆在_________位置平衡，目的是便于测量_________，支点在杠杆的中点是为了消除杠杆_________对平衡的影响。 (2)如图乙所示，杠杆调节平衡后，在A点挂3个钩码，B点挂2个钩码，此时杠杆再次在水平位置平衡，完成此操作后，下一步小明不能做的是（　　）（填序号）； A．右侧钩码不动，改变左侧钩码数量并适当移动，使杠杆再次在水平位置平衡 B．读取此时杠杆上力和力臂的数据，找到其中的规律，得出杠杆的平衡条件 C．同时改变左右两侧钩码数量及位置，使杠杆再次在水平位置平衡 (3)同组的小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确，他们制作了一个密度均匀的圆盘，圆盘可以绕着圆心O转动。如图丙所示，在C点和D点分别悬挂钩码，使圆盘平衡。接下来她应将挂在D点的钩码先后挂在圆盘上的_________两个点上，观察圆盘是否平衡； (4)实验小组探究得出杠杆的平衡条件后，利用身边的材料模仿中药房的戥（dēnɡ）秤制作了杆秤，如图丁所示，若要增加称量的范围，应选用提纽_________。 题型五 杠杆的分类（共3小题） 16．如图甲是脚踏式翻盖垃圾桶，图乙是其结构简化图。在F处向下踩动脚踏板，连杆BD便向上顶起桶盖。由图可知，以E为支点的杠杆属于___________杠杆（选填“省力”或“费力”），以___________（填字母序号）为支点的杠杆属于___________杠杆。（选填“省力”或“费力”）    17．我国对物理的研究源远流长，公元前388年《墨经》记载的杠杆原理中，将阻力臂叫“本”，动力臂叫“标”。下列杠杆属于“本短标长”的是（　　） A．筷子 B．核桃钳 C．托盘天平 D．雨刮器 18．下列工具或仪器在正常使用时属于费力杠杆的是（　　） A．筷子 B．羊角锤 C．钢丝钳 D．托盘天平 题型六 定滑轮、动滑轮模型及相关计算（共4小题） 19．关于图中简易拉力器所用滑轮分析正确的是（　　） A．是定滑轮，可以省力 B．是动滑轮，可以省力 C．是定滑轮，可以改变力的方向 D．是动滑轮，可以改变力的方向 20．如图所示，工人分别用甲、乙两种滑轮匀速提升物体。若物重为180N，滑轮重均为20N，不计绳重和摩擦。则拉力F甲=________N，F乙=________N。若使用滑轮乙匀速提升物体，物体上升1m，则绳子自由端移动的距离为________m。 21．在同一水平面上用滑轮以下列图片所示的三种方式拉动同一物块做匀速直线运动，所用水平拉力分别为、、（滑轮和绳的重力及滑轮与绳间的摩擦不计）。其中滑轮属于动滑轮的是图____________，、、三个力的大小关系为____________。 22．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，沿水平面以0.4 m/s的速度匀速运动，弹簧测力计的示数为5 N，拉力F大小为___________N，物体A受到的摩擦阻力为___________N，绳子自由端移动的速度为___________m/s。（不计滑轮、测力计和绳子的重以及轮与轴之间的摩擦） 题型七 滑轮组模型及相关计算（共4小题） 23．如图所示，水平地面上重500N的物体在大小为100N的拉力F作用下，10s内向左匀速运动了6m。这一过程中：物体的重力做功______J，拉力F做功______J；物体受到的摩擦力为______N；拉力F的功率为______W。（不计滑轮和绳的重力、滑轮与绳间的摩擦） 24．用如图所示的滑轮组将150N的重物匀速提升2m，做的额外功为60J。（不计绳重和摩擦），绳子自由端移动的距离为_____m，动滑轮的重力为_____N，绳子自由端的拉力为_____N。 25．在水平桌面上放一个的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是，不考虑滑轮和绳的重力以及滑轮与绳间摩擦，水平拉力为______。若绳子自由端移动速度为，则物体移动速度为______。 26．小明用如图所示的滑轮组提升重物。当小明用该装置匀速提升600N的重物时，绳子上的拉力为350N；若不计绳重和摩擦，求： (1)动滑轮的重力为多少？ (2)若要匀速提升800N的重物，则绳子上的拉力变为多少？ 题型八 滑轮组绕线（共3小题） 27．工人利用图所示的滑轮组以最省力的方式向下拉绳将重物提升，请在图中画出滑轮组的绕绳方法。 28．如图，小明站在地面上，他想用尽可能小的力提升水桶。请你帮他在图中画出滑轮组绳子的绕法。 29．如图所示，工人利用滑轮组用最小为150N的力将重400N的物体拉起，绳子自由端匀速移动了9m，不计摩擦及绳重。 (1)在图中画出最省力的绳子绕法； (2)物体上升的高度是多少？ (3)若绳子所能承受的最大拉力为500N，用此滑轮组能提升的最大物重是多少？ 题型九 轮轴模型及相关计算（共3小题） 30．如图甲所示是一个辘轳，人们借助辘轳从井中汲水，此辘轳使用时属于_______（选填“斜面”、“滑轮”、“轮轴”）。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，可以看成一个杠杆，它的支点是_______（选填“A”、“B”、“C”）。图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用_______（选填“①”或“②”）。 31．如图甲所示是用于松紧内六角螺丝的扳手，，该工具使用时是一个______（选填“滑轮”“轮轴”），图______（选填“乙”“丙”）中的方法可以更轻松的拧动螺丝，因为相当于______（选填“增加动力臂”或“减小阻力臂”）。 32．如图甲，方向盘相当于一个_____，若F1＝20N，轮盘的半径为20cm，轴的半径为2cm，不计摩擦阻力，该轮轴平衡时F2＝_____N。如图乙，门锁的把手相当于一个_____（省力/费力）机械。 题型十 斜面模型及相关计算（共3小题） 33．如图所示为某段盘山公路（等效斜面），从山谷到山顶的盘山公路长400m，山高60m，一辆5t的货车从山谷匀速开上山顶用时200s，牵引力保持不变。整个过程中牵引力所做的功为______J，该段盘山公路的机械效率为______，货车在匀速爬坡过程受到的摩擦力为______N。 34．如图所示，工人师傅用600N的力沿着4m长的斜面，将一物体匀速推到高1.5m的车上，该过程中斜面的机械效率是75%，下列说法正确的是（　　） A．使用斜面是为了省距离 B．物体在斜面上受到的摩擦力为150N C．工人师傅做的功是900J D．物体重为1500N 35．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A（不计空气阻力），已知AB＞AC，施加的力分别为F1、F2，则F1______F2（选填“＞”“＝”或“＜”）。 题型十一 判断力是否做功（共3小题） 36．（多选）如图所示的情境中，关于力对物体做功的叙述，正确的是（    ） A．图甲中，举重运动员举着杠铃不动，运动员对杠铃没有做功 B．图乙中，人推汽车但没有推动，人的推力对汽车做功了 C．图丙中，起重机吊着重物沿水平方向向右匀速移动，钢绳的拉力对重物做功了 D．图丁中，足球在水平地面上滚动，足球受到的重力对足球没有做功 37．小刚参加校外劳动实践——搬运玉米，经历了如下四个过程，则小刚对筐中玉米做了功的过程是（　　） A．他用力搬一筐玉米，未能搬起 B．他又用力推筐，也未推动 C．在小明的帮助下，他们将这筐玉米抬起并放到小刚肩膀上 D．接着小刚扛着玉米沿水平路面前往仓库 38．体育课上，小辉在进行投掷实心球的训练，以下情境中，他对实心球做功的是（   ）。 A．他把实心球从地面上捡起 B．抛出的球在空中飞行了很长的距离 C．实心球落地后又在地面上滚动了一段距离 D．他手拿着球在操场入口处等待同学小垒 题型十二 功和功率的计算（共5小题） 39．如图所示，某餐馆用智能机器人替代人工送菜，该机器人以的速度在水平地面上匀速前进将菜送到客人桌前，若机器人和菜总重为，工作时牵引力恒为，完成本次送菜，牵引力做的功为__________，牵引力做功的功率为__________，机器人所受重力做功为__________。当顾客取下菜品后，机器人对水平地面的压强__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 40．如图1是我国歼-20战斗机，若战斗机航行时，阻力与速度的关系图像如图2所示，当飞机以的速度沿水平方向匀速飞行时，所受阻力为___________，牵引力做功的功率为___________ 41．甲、乙两人进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，其中他们的质量比，所用的时间比，甲爬山功率与乙爬山功率之比为（　　） A．2:1 B．3:1 C．6:1 D．2:3 42．一辆质量为的汽车，在20s内它在水平公路上沿直线匀速行驶了300m，受到的阻力是车重的0.05倍。（）求： (1)汽车发动机的牵引力； (2)汽车匀速行驶时发动机的功率。 43．小华骑自行车上学，人和车总质量为80kg，若他在平直的道路上以5m/s的速度匀速骑行了3km，自行车所受阻力是人和车总重的1/50，（g取10N/kg）求： (1)求小华和车的总重力； (2)小华骑车所做的功； (3)小华骑车的功率。 题型十三 功和功率的比较（共4小题） 44．丽丽和爸爸买完菜后一起爬楼梯回家，对于爬楼梯过程的分析，下列说法正确的是（　　） A．两人做功一样多 B．丽丽体重轻，做功较少 C．两人做功的功率相等 D．丽丽体重轻，做功的功率较大 45．如图甲所示，用水平推力F推一物体，使物体在粗糙程度相同的水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图乙所示时，受到的水平推力为，推力的功率为；当物体运动的速度和时间图像如图丙所示时，受到的水平推力为，推力的功率为，则下列关系式正确的是（　　） A．　 B．　 C．　 D．　 46．如图所示，用分别平行于斜面和水平面的拉力F1、F2，使两木块匀速运动了相同的距离：已知F1、F2大小相等，两木块运动的速度大小相等。此过程中，拉力F1、F2所做的功分别为W1、W2，功率分别为P1、P2．则下列判断正确的是（　　） A．W1>W2，P1>P2 B．W1<W2，P1<P2 C． D． 47．小宇同学先后两次沿水平方向拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的s-t图像如图，不正确的是（　　） A．两次物体所受的拉力：F1>F2 B．0~4s两次拉力对物体所做的功：W1>W2 C．两次物体运动的速度：v1>v2 D．0~4s两次拉力对物体做功的功率：P1>P2 题型十四 功率的测量（共2小题） 48．某校物理兴趣小组的同学要进行“估测自己上楼的功率”的实验。他们从一楼走到三楼。 (1)他们选择的实验器材有磅秤和刻度尺，你认为还需要的实验器材有__________。 (2)以下是小明同学设计的测量步骤，其中多余的是__________（选填字母序号）。 A．测出自己的质量 B．测出楼梯的总长度 C．测出一楼到三楼的竖直高度 D．测出自己上楼所用的时间 (3)用所测物理量计算出该同学的平均功率的表达式是__________（用字母表示）。 (4)该组的两名同学进行了爬楼比赛，他们同时从一楼出发，结果又同时到达了三楼。想判断谁的功率大，还需要知道的物理量是__________（选填字母序号）。 A．三层楼的高度 B．二人的体重 C．爬楼的时间 D．二人的身高 49．小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上的运动时的功率，如图。 (1)实验原理是______，待测功率的最终表达式为______。 (2)需要的测量工具：体重秤、______、______。 (3)小明采用了合适的方法记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。（取） 重心上升高度 质量 拉一次克服重力所做的功 拉上去的次数n 时间 功率 0.5 60 ______ 5 12 ______ 题型十五 有用功、额外功的理解（共2小题） 50．小红用塑料桶从井中打水；小军把不小心掉进井中的塑料桶打捞上来。在这两个情境中，水桶中都有水。则小红对水做的功是____，小军对水做的功是______ （选填“有用功”“额外功”）。 51．一体重是500 N的同学用重10 N的水桶，提起重为100 N的水沿楼梯送到5 m高的宿舍里使用，完成这一次提水，他做的有用功和额外功分别是（    ） A． B． C． D． 题型十六 机械效率的理解（共3小题） 52．下列关于功、功率和机械效率的说法中正确的是（　　） A．功率越大的机械，做的功越多 B．功率越小的机械，做功一定越慢 C．做有用功越多的机械，机械效率越高 D．增大功率可以提高机械效率 53．某滑轮组经改进后提高了机械效率，若用它把同一物体匀速提到同样的高度，改进后与改进前相比较，下列说法中正确的是（　　） A．做的额外功减少，总功不变 B．有用功不变，总功减少 C．有用功减少了,总功减少 D．有用功增加，总功减少 54．《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，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。借助辘轳汲水时，下列有关说法正确的是（　　） A．汲水时克服水重和桶重做的功是有用功 B．使用质量更大的水桶，可以提高辘轳的机械效率 C．增加水桶中水的重量，可以提高辘轳的机械效率 D．通过技术改良，可以将辘轳的机械效率提高到100% 题型十七 机械效率的计算（共7小题） 55．如图所示，水平地面上的建筑工人利用滑轮组，将重为900N的物体在10s内匀速提升2m。工人对绳子竖直向下的拉力为500N，工人自身重力为700N，不计绳重和摩擦阻力。以下说法正确的是（    ） A．工人对地面的压力为700N B．拉力的功率为150W C．动滑轮的自重为100N D．滑轮组的机械效率为50% 56．用图所示的滑轮组拉着物体A在水平地面上沿直线匀速运动2 m，绳端拉力，物体A受到地面的摩擦力为30 N。忽略绳重和动滑轮重的影响，下列说法中正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6 m B．滑轮组的机械效率为75% C．有用功是物体A所受重力做的功 D．额外功主要是克服地面对物体A的摩擦力所做的功 57．工人利用图甲所示滑轮组提升重力为960 N的物体A，拉力F随时间t变化的关系图像如图乙所示，物体A上升的速度v随时间t变化的关系图像如图丙所示，不计绳重和机械部件之间的摩擦。则： (1)在0~1s内，拉力F的功率______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)动滑轮的重力为______N。 (3)在1~3s内，拉力F克服动滑轮重力做的功是______J，滑轮组的机械效率是_____。 58．如图甲所示，工人用推力F将重为1000N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面高1.5m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F的大小随时间变化关系如图丙所示。由此可知：斜面的机械效率为___________%；箱子在车厢中运动时克服摩擦力做功大小为___________J。 59．如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的粗细和质量分布都均匀的杠杆，使重力为36N的物体缓慢升高，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为。杠杆的机械效率为______，杠杆的重力为______。 60．质量为50kg的工人站在地上用如图所示的滑轮组匀速提升400N的重物，所用的拉力F为250N，5s内绳子自由端被拉下2m，在此过程中，（不计摩擦和绳重），绳所能承受力足够大，g取10N/kg。求： (1)拉力F的功率。 (2)动滑轮的重。 (3)此工人使用此滑轮组的最大机械效率。 61．建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从2000N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.12m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： (1)每个滑轮所受重力为多少？ (2)绳子能承受的最大拉力是多少？ (3)当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少？ 题型十八 测量机械效率（共3小题） 62．某小组在“探究斜面的机械效率的因素”实验中，小明猜想斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关，小聪猜想可能跟斜面的倾斜程度有关。如图是他们设计的实验装置。 (1)为探究以上猜想，设计了如下步骤。 把一块长木板的一端垫高，构成一个斜面；用弹簧测力计沿___________方向拉动木块做___________运动，进行相关测量，计算出斜面的机械效率，进行多次实验数据见下面表格。 (2)表格中第三次实验的机械效率为___________（结果保留一位小数），分析表中信息可知该实验是探究___________（选填“小明”或“小聪”）的猜想。 实验 序号 斜面的 倾斜程度 物块的重力 G/N 斜面高度 h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面长 s/m 机械效率 1 较缓 10 0.2 5.5 1 36.4% 2 较陡 10 0.4 7.0 1 57.1% 3 最陡 10 0.6 8.5 1 (3)进一步探究斜面机械效率与斜面倾斜程度的关系，分析表格数据可得出的实验结论是：___________； (4)经过探究得出斜面的机械效率与斜面的粗糙程度有关后，同学们认为该实验中沿斜面的拉力会大于物块受到的摩擦力，请结合斜面的机械效率小于1来说明理由？___________ 63．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如表。 次数 钩码重G/N 钩码上升距离h/cm 弹簧测力计示数F/N 弹簧测力计上升距离s/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 88.9% 3 6 10 30 (1)实验时，要竖直向上_______ 拉动弹簧测力计； (2)第3次实验中，弹簧测力计的示数如图，为________ N；机械效率为__________ （结果保留一位小数）； (3)分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越_____ ； (4)若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功_______ ，滑轮组的机械效率_______ ；（均选填“增大”、“减小”或“不变”） (5)小明发现边拉动边读数时，弹簧测力计示数不稳定，若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在拉动的过程中停下来读取的，这样测量________（选填“正确”或“不正确”）。 64．小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表：（若忽略绳重和摩擦） 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30         ____ 3 6 10 2.2 30 90.0 (1)表格中空格处数据应为__________ （结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与_______ 有关； (3)根据实验结论推测，使用该滑轮组将重8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能是______； A．71.6% B．82.4% C．92.1% D．100% (4)小明进一步研究，测出动滑轮的重力为0.1N，再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力所做的功的差值（）发现钩码的重力越大，_______ （越大/越小/不变）； (5)另一实验小组改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图象.分析可知：分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力为_______ N。 题型十九 判断动能和势能的变化情况（共5小题） 65．王维的诗句“蹴鞠屡过飞鸟上，秋千竞出垂杨里”，诗中描绘了唐代的两项体育运动“蹴鞠”和“秋千”。在忽略空气阻力的情况下，从能量的角度分析，下列说法正确的是（　　） A．秋千在上摆的过程中，它的动能不变 B．秋千在下摆的过程中，它的重力势能可能会变大 C．蹴鞠在下落的过程中，它的动能增大 D．蹴鞠在上升的过程中，它的动能一定大于飞鸟的动能 66．北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，成功将载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中（　　） A．动能增大，重力势能不变 B．动能增大，重力势能增大 C．动能不变，重力势能不变 D．动能不变，重力势能增大 67．如图所示，货架上放着ABCD四个体积相同的实心球，其中A和B为铅球，C和D为铁球。则A与B相比，___ 的重力势能大，B与C相比，__ 的重力势能大，四个球中，重力势能最小的是____。 68．2025年10月31日，神舟二十一号载人飞船在长征二号F遥二十一运载火箭的托举下奔赴“天宫”。如图，载人飞船在随火箭加速直线升空过程中（　　） A．动能增大，势能增大 B．动能增大，势能减小 C．动能减小，势能减小 D．动能减小，势能增大 69．两边用弹簧和拴住的滑块M静止在O点处（此时两个弹簧都处于原长），向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时，下列说法正确的是（弹簧在弹性限度内）（　　） A．弹簧k1的势能增大，弹簧k2的势能减小 B．弹簧k1的势能减小，弹簧k2的势能增大 C．弹簧k1和k2的势能同时增大 D．滑块M经过O点时的速度等于0 题型二十 探究动能的大小与哪些因素有关（共2小题） 70．下图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。 (1)让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的___________； (2)实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属 于___________（选填“控制变量法”或“转换法”）； (3)由步骤甲和步骤乙可以得出的结论是：速度相同时，___________越大的物体具有的动能越大，小华认为由步骤乙和步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是___________（选填“正确”或“错误”）的，理由是__________________； 71．在探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，小静设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中（不考虑空气阻力）。 (1)实验中是通过观察________来判断小球的动能大小；用来研究超速安全隐患时，我们应选择________两图所示实验来进行比较； (2)实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，说明开始时钢球的重力势能________木块移动过程中克服摩擦力所做的功（选填“>”、“<”或“=”）； (3)若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对丙图所示的实验进行改进，下列措施中可行的是________（填写序号）； A．换质量更大的木块 B．降低钢球开始的高度 C．换质量大于的钢球 D．换质量小于的钢球 (4)比较________两图可以模拟汽车超载带来的危害。 (5)小静还利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形，AB两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为，B小球通过凹形槽的时间，则时间较长的是________（选填“”或“”）。 题型二十一 机械能转化、守恒（共10小题） 72．如图所示，一款扫地机器人采用刷扫和真空方式，将地面杂物吸纳进入自身的垃圾收纳盒。当扫地机器人在水平地面上匀速前进清理散落在地面的杂物时，关于扫地机器人，下列说法正确的是（   ） A．动能变大，机械能变大 B．动能不变，机械能不变 C．动能不变，机械能变大 D．重力势能不变，机械能不变 73．（多选）小明在操场上将皮球斜向上抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断正确的是（　　） A．b点动能为0 B．a点动能大于c点动能 C．d点的机械能大于e点的机械能 D．b点到d点的过程中动能转化为重力势能 74．如图所示，一个用轻质细绳悬挂的小球在竖直平面内来回摆动。在某次摆动过程中，小球依次经过A、B、C三点，其中A、C两点的高度相同，B点为最低点。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球运动到A点时重力势能为零 B．小球从B点运动到C点，高度增加，重力势能减小 C．小球运动到B点时动能为零 D．小球在从A点向B点运动的过程中，其速度变大，动能变大 75．（多选）图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（    ） A．在D点时一切外力消失，过山车将保持静止状态 B．B点到D点的过程中，过山车的机械能不守恒 C．D点到E点的过程中，过山车速度越来越快，过山车部分机械能转化为内能 D．过山车的机械能在B点最大 76．将排球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，位置①和③离地高度相等。排球在运动过程中经过①、②、③位置中的某两点M、N，其动能和重力势能的数据如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．排球在整个运动过程中，机械能保持不变 B．排球在“①”点的动能可能小于“②”点的动能 C．排球在M点的重力势能大于在N点的重力势能 D．排球经过的M点就是“③”点 77．如图甲所示是某球员传球后足球在空中飞行的一段运动轨迹，图乙是该足球落地后弹跳的过程。关于以上两过程下列说法正确的是（　　） A．图甲中足球从点移动至点的过程中，球员对球做了功 B．图甲中足球在点的动能大于点的动能 C．图乙中、两点为同一高度，点的机械能等于点的机械能 D．图乙中足球在从点移动至点过程中，足球的动能转化为重力势能 78．严浪宇在杭州亚运会夺得男子蹦床冠军（图甲），图乙为其在比赛中的示意图。某时刻他从A点自由下落，与水平床面接触点为B，能到达的最低点为C点。下列说法正确的是（        ） A．A点到B点过程中，运动员动能转化为蹦床的弹性势能 B．在B点时，运动员的重力势能最小 C．最终，运动员会停在BC 间某处 D．B点到C点过程中，运动员动能逐渐变小 79．如图所示，许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化。当卫星从远地点向近地点运动时，势能_______、动能_______、机械能______。（填“增大”、“减小”、“不变”） 80．甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出，乙球竖直向上抛出，不计空气阻力。抛出时甲球的机械能________乙球的机械能；落地时甲球的动能________乙球的动能，甲球的机械能________乙球的机械能。（均选填“大于”、“等于”或“小于”） 81．有一种叫“蹦极”的游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图所示，图中a点是弹性绳自然下垂时的位置，c点是游戏者所到达的最低点。在游戏者由跳台至最低点c的过程中，空气阻力不计。下列说法不正确的是（　　） A．整个过程中游戏者在c点的动能最小 B．整个过程中游戏者重力势能的减小量等于弹性绳弹性势能的增加量 C．整个过程中游戏者的机械能一直在减小 D．a点到c点的过程中，运动员的动能先增加后减小 $