中考物理二轮复习简单机械和功练习含答案 15页

第十讲　简单机械和功 命题点一　 ‎1.如图中的斧头柄相当于一个________杠杆．劈木头时，用卡在斧头上的木头撞击树墩，斧头由于______继续向下运动，木头便被劈开了．‎ 第1题图 ‎2.如图所示是耕地用的犁，它凝聚着劳动人民的智慧．犁是一个________杠杆，犁地时，提压扶手容易改变铧在泥土中的深浅；犁的铧表面很光滑，使用中可以________泥土对铧的摩擦力．‎ 第2题图 ‎3.如图是一款带有放大镜的指甲刀．使用时，透镜到指甲的距离应________一倍焦距(选填“大于”“等于”或“小于”)；拇指按压的杠杆是________杠杆，人的指甲对上刀刃的阻力方向是________的(选填“向上”或“向下”)．‎ 第3题图 ‎【延伸】电视剧《三国》中，常常看到这样一个情景：大军攻城，一群士兵用力拉动投石机，将石块或火球抛向敌方阵营．如下图所示，它是一个________杠杆．要把石块抛出去，图中作用在A点的力沿________方向最小(选填“a”“b”或“c”)．‎ 延伸题图 命题点二　杠杆平衡条件的应用 ‎4. 如图所示，在探究“杠杆的平衡条件”时，应先调节杠杆两端的____________，使杠杆在水平位置平衡．多次实验后，可得杠杆的平衡条件为 ‎___________________________________________________________．‎ ‎【延伸】小唯的妈妈从超市买回一袋萝卜，小唯挑了最大的一个用细线系好挂在弹簧测力计上，如图所示，萝卜刚好处于静止状态．如果在系线处将胡萝卜切成两段，则两段胡萝卜受到的重力GA________(选填“大于”“小于”或“等于”)GB.‎ 延伸题图 命题点三　 类型一　杠杆相关作图 ‎5.如图所示，O为支点，请画出路灯所受重力G的示意图及其力臂L.‎ 第5题图 ‎6.如图为揭开井盖的示意图，O为支点，请在图中画出拉力F的力臂L.‎ 第6题图 ‎7.图甲是一种简易晾衣架．它的横杆相当于一个杠杆，如图乙，O点是支点，F2是阻力．请作出A点受到的动力F1的示意图和它的力臂L1.‎ 第7题图 类型二　滑轮组绕线作图 ‎8.请在图中用笔画线，画出用滑轮组提升重物最省力的绕法．‎ 第8题图 ‎【延伸】1. 如图所示，是小明在河边网鱼时的情景，请画出渔网的重力G及其力臂L.‎ 延伸1题图 ‎2. 请画出站在地面上的人将物体提升时滑轮组的正确绕法．‎ 延伸2题图 命题点四　简单机械实验 ‎9.在“探究滑轮组机械效率”的实验中，某实验小组采用图甲中A、B两种绕线方式不同的滑轮组进行实验，发现了一些实际问题．‎ ‎(1)下表是实验中的几组数据，请在空白处填上相应的计算结果．‎ 实验 次数 滑轮 组 物块重 G/N 物块上升的 高度h/m 有用功 W有/J 拉力 F/N 弹簧测力计移 动的距离s/m 总功 W总/J 机械效 率η ‎1‎ A ‎0.50‎ ‎0.2‎ ‎0.10‎ ‎0.20‎ ‎0.4‎ ‎0.08‎ ‎125%‎ ‎2‎ A ‎1.90‎ ‎0.2‎ ‎0.38‎ ‎0.95‎ ‎0.4‎ ‎0.38‎ ‎100%‎ ‎3‎ B ‎0.50‎ ‎0.2‎ ‎0.10‎ ‎0.25‎ ‎0.6‎ ‎4‎ B ‎1.90‎ ‎0.2‎ ‎0.38‎ ‎0.75‎ ‎0.6‎ ‎0.45‎ ‎84.4%‎ 第9题图 ‎(2)实验中机械效率η______1(选填“＞”“＝”或“＜”)，而表格中1、2两次实验的机械效率分别为125%和100%.这是什么原因？通过观察图乙和图丙，手持弹簧测力计在竖直方向时，发现指针的位置不同，图乙中指针在零刻线的下方．‎ ‎(3)经过分析，找到了机械效率为100%和125%的原因是：用滑轮组A进行实验时，弹簧测力计的示数比细绳实际的拉力要________，用测量值计算出的总功比细绳实际拉力做的功要________，因此测得的机械效率比实际效率要高．‎ ‎(4)实验总结：在测量滑轮组机械效率的实验中，考虑弹簧测力计对读数的影响，测拉力时，弹簧测力计一般要竖直向________移动；若弹簧测力计倒置时测拉力，要先将指针调至零刻线处．‎ 命题点五　 10. 利用图示滑轮组将重为1 200 N的摩托车匀速提升2 m，所用时间为1 min，拉力F为280 N．此过程中绳子自由端移动的距离为__________m，额外功为__________J，拉力做功的功率为__________W.‎ 第10题图 ‎11 “擦窗机器人”的质量为2 kg，它的“腹部”有吸盘，当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时，它能牢牢地吸在竖直玻璃上．(g取10 N/kg)‎ ‎(1)当擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时，若真空泵继续向外抽气，则擦窗机器人受到的摩擦力________(选填“变大”“变小”或“不变”)．‎ ‎(2)吸盘与玻璃的接触面积为1.2×10－3 m2，若吸盘在此面积上对玻璃的压强为1.5×105 Pa，则吸盘对玻璃的压力是多大？‎ ‎(3)擦窗机器人以0.1 m/s的速度匀速竖直向下运动8 s，它所受重力做的功是多少？重力做功的功率是多大？‎ 第11题图 ‎12.图示为某型号压路机，其部分参数如下表．其中，振动频率30 Hz是指压路机在施工中钢轮1秒钟压路30次．(g取10 N/kg)‎ 整机质 量(kg)‎ ‎18 000‎ 钢轮振动 频率(Hz)‎ ‎30‎ 行驶速度 ‎(km/h)‎ ‎2.5/‎ ‎9．8‎ 钢轮振动 振幅(mm)‎ ‎2.0/‎ ‎1．0‎ 发动机功 率(kW)‎ ‎110‎ 钢轮激振力 ‎(×103 N)‎ ‎320/‎ ‎160‎ ‎(1)压路机静止时对水平路面的压力是________N；钢轮的质量大、与地面____________小，对地面的压强大．‎ ‎(2)压路机以2.5 km/h的速度在路面上匀速行驶6 min，通过的路程是多少？‎ ‎(3)若钢轮的激振力为大小不变垂直作用在路面上的力，振动的振幅为钢轮每次下压路面的距离，则以表中较大激振力和较大振幅工作1 min，激振力对路面所做的功是多少？功率是多大？‎ 第12题图 ‎13.上海世博会采用了我国自行开发研制的纯电动中巴车用于接待来宾．该车部分技术参数如下表：‎ 长/宽/高(mm)‎ ‎7 030/2 050/2 650‎ 最大车速(km/h)‎ ‎100‎ 空车质量(kg)‎ ‎2 080‎ 最大功率(kW)‎ ‎80‎ 电源 锂电池 座位数(含司乘)‎ ‎15‎ 参考表中数据，完成以下要求：(g取10 N/kg)‎ ‎(1)该车轮胎上的花纹是为了增大________；电动车与以汽油为燃料的汽车比较，它的优点是______________________________________(写出一条即可)．‎ ‎(2)该车静止在水平路面上，空载时轮胎与路面接触的总面积为0.15 m2，车对路面的压强是多大？‎ ‎(3)该车在最大功率下，以最大车速在水平路面上匀速直线行驶5 km，需要多长时间？车在运动过程中受到的阻力是多大？‎ 命题点六　 14. 图甲所示为一种搬运建筑材料的装置，AB是个杠杆，O为支点．杠杆平衡时，B端受到的向下的拉力________A端受到的向下的拉力(选填“大于”“小于”或“等于”)；用于装载货物的小车自重为500 N，若搬运2 000 N的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力F甲＝1 600 N，该滑轮组的机械效率η甲＝________；若用同样的滑轮按乙图组装，匀速提升相同的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力为F乙，乙滑轮组的效率为η乙，考虑实际情况，则F甲________F乙，η甲________η乙(选填“>”“<”或“＝”)．‎ 第14题图 ‎15. 人们常用木板搭成一个斜面将重物运到汽车上，某次搬运中用3 m 长的木板将240 N的重物匀速推到1.5 m高处．推力F为150 N．该斜面的效率为________，物体所受的摩擦力为________ N．若要提高该斜面的效率，可采取的措施是__________________(写出一条即可)．‎ 第15题图 ‎16. 图示的起重机将重为6×103 N的货物匀速提升 10 m，它的电动机做功1.25×105 J，起重机匀速提升货物做的有用功为________ J，机械效率为________．对于实际机械，机械效率总小于100%的原因是_____________________________________________________________________．‎ 第16题图 ‎17.如图所示，用平行于斜面、大小为1.25 N的拉力F，将重为1.8 N的物体从斜面底端匀速拉至顶端，则有用功是________J，机械效率是________．‎ 第17题图 ‎18.图示为一个升降晾衣架示意图，它依靠滑轮组升降衣物. 某次晾晒重80 N的湿衣物时，人匀速拉动绳子使衣物上升了1.2 m, 机械效率为80%，那么人所做的功为__________J，人对绳子的拉力为____________N.‎ 第18题图 ‎19.司机师傅很轻松地转动方向盘就能改变汽车的行驶方向，为什么会有这样的效果呢？同学们利用如图所示装置进行了研究，用弹簧测力计拉着绕在大轮上的细绳向上运动时，小轮绕着共同的轴心转动可以提升物体．要使挂在小轮上重力为2 N的物体匀速上升10 cm，则测力计的示数为0.8 N，上升的距离为30 cm.由此可知，利用此装置可以________(选填“省力”或“省功”)，其机械效率是________%.‎ 第19题图 ‎20.如图是一台两栖履带起重机．它可以在陆地和水深不超过2.5米的滩涂路面行驶工作．‎ ‎(1)起重机安装宽大履带的目的是减小起重机对地面的________．‎ ‎(2)当起重机吊起4.8×105 N的货物时，货物匀速升高15 m用时40 s．若滑轮组的机械效率为75%，滑轮组上绳子自由端的拉力及拉力的功率各是多少？‎ 第20题图 ‎21.如图所示，质量为72 kg的人用滑轮组提升重物，把质量为30 kg的物体匀速提升了2 m，用时12 s，拉力为120 N，他与地面接触的总面积为0.04 m2，请解答下列问题．(不计绳重和轮与轴之间的摩擦，g取10 N/kg)‎ ‎(1)当物体匀速上升时，人对地面的压力____________(选填“大于”“小于”或“等于”)人的重力，此时人对地面的压强是多大？‎ ‎(2)求匀速提升该重物时滑轮组的机械效率．‎ ‎(3)若用此滑轮组在相同时间内，把质量为45 kg的物体匀速提高相同高度，拉力的功率是多大？‎ 第21题图 ‎22.如图甲所示，工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢，货物移动的距离s与时间t的关系如图乙所示．在此期间，工人拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为594 N．此斜面的长为5 m，高为1 m，这箱货物重为1 500 N.‎ 第22题图 ‎(1)0～5 s内，这箱货物处于________状态，工人所做的功为________J.‎ ‎(2)5～30 s内，这箱货物运动的速度是多少？拉力做功的功率是多大？‎ ‎(3)该斜面的机械效率是多少？‎ 答案：‎ ‎1.费力　惯性　【解析】劈木头时，斧柄相当于杠杆，后面手的位置是支点，前面手所用的力是动力，斧头所受的力是阻力，由于动力臂小于阻力臂，所以斧柄相当于一个费力杠杆；而斧头继续向下运动是由于斧头具有惯性．‎ ‎2.省力　减小　【解析】从题图可以看出所使用的犁的动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；犁的铧表面光滑，可以减小泥土对铧的摩擦力．‎ ‎3.小于　省力　向上　【解析】根据凸透镜成像规律可知，当把凸透镜当作放大镜使用时，物体到凸透镜的距离应该小于一倍焦距；由题图可知，使用该指甲刀时，拇指在杠杆上用力的力臂大于指甲对杠杆阻力的力臂，故它属于省力杠杆；当拇指用力压杠杆时，刀片要向下压指甲，又因物体间力的作用是相互的，且刀片对指甲的力和指甲对刀片的力是作用力与反作用力，这两个力的方向相反，故指甲对刀片的力的方向是向上的．‎ ‎【延伸】费力　c　【解析】由图分析可知投石机动力臂小于阻力臂，所以它是一个费力杠杆；在a、b、c三个力的方向上，c的力臂最长，由杠杆平衡条件可知，c的力最小．‎ ‎4. 平衡螺母　F1l1＝F2l2‎ ‎【延伸】大于　【解析】根据杠杆的平衡条件：F1×L1＝F2×L2可知：FA·LA＝FB·LB，由图知，萝卜粗的一端离支点近，力臂小，即LA＜LB，所以FA＞FB；由题意知FA＝GA，FB＝GB，所以GA＞GB.‎ ‎5. 如答图所示 第5题答图 ‎【作图步骤】①画重力示意图：过重心沿竖直向下的方向画带箭头的线段，并标上重力符号G(注：重力方向竖直向下)；②画重力力臂：过支点O作重力作用线的垂线段，用大括号括起来，标上力臂符号L和垂足．‎ ‎6. 如答图所示 第6题答图 ‎【解析】力臂是支点到力的作用线的距离．揭井盖时，力F是动力，O是支点，过O点作力F的垂线，并标上垂足，支点到垂足之间的距离就是这个力的力臂，并用大括号括起来，用L表示．‎ ‎7. 如答图所示 第7题答图 ‎【解析】本题考查力和力臂的作法，部分学生误认为OA就是力臂，这是错误的，力臂是从支点到力的作用线之间的垂足距离．‎ ‎8. 如答图所示(2分)‎ 第8题答图 ‎【延伸】1. 如答图所示 延伸1题答图 ‎【解析】渔网的重力作用点作用在鱼网的重心上，过支点O作重力G的垂线即为重力力臂L，并标上垂足．具体如答图所示．‎ ‎2. 如答图所示 延伸2题答图 ‎【解析】由题分析可知站在地面上的人将物体提升，即绳子要从定滑轮出来．具体如答图所示．‎ ‎9. (1)0.15(1分)　66.7%(1分)　(2)＜(2分)　(3)小(1分)　小(少)(1分)　(4)上(1分)‎ ‎【解析】(1)依据功的计算公式W＝Fs和机械效率的计算公式η＝×100%很容易算出空白处所填的数据；(2)实际中机械效率应该小于1；(3)由题图乙、丙观察可知，由于实验时手持弹簧测力计的影响(图乙手持弹簧测力计时，重力对结果有很大影响)，导致1、2两次实验机械效率大于(或等于)1，所以用它实验时，示数要比实际拉力小，则测得总功也比实际拉力做的功小；(4)为了防止类似现象的发生，实验时一般要将弹簧测力计竖直向上拉动．‎ ‎10. (每空1分，共3分)12　960　56　【解析】由题图可知滑轮组由6段绳子承担物重，绳子自由端移动的距离是摩托车提升高度的6倍，摩托车提升2 m，则绳子的自由端移动的距离是12 m；此时拉力做的总功W总＝Fs＝280 N×12 m＝3 360 J，对摩托车做的有用功W有＝Gh＝1 200 N×2 m＝2 400 J，故额外功W额＝W总－W有＝3 360 J－2 400 J＝960 J；拉力做功的功率P＝＝＝56 W.‎ ‎11. (1)不变(1分)　【解析】当机器人在竖直玻璃上静止时，它在竖直方向上只受到两个力的作用，即重力和摩擦力．当真空泵继续向外抽气时，它在竖直方向上也只受这两个力的作用，根据二力平衡的知识可知，摩擦力的大小总等于重力的大小，所以摩擦力大小不变．‎ 解：(2)由p＝知吸盘对玻璃的压力 F＝pS＝1.5×105 Pa×1.2×10－3 m2＝180 N(2分)‎ ‎(3)擦窗机器人8 s下降的高度 h＝s＝vt＝0.1 m/s×8 s＝0.8 m(1分)‎ 擦窗机器人的重力 G＝mg＝2 kg×10 N/kg＝20 N(1分)‎ 重力做的功 W＝Gh＝20 N×0.8 m＝16 J(1分)‎ 重力做功的功率 P＝＝＝2 W(2分)‎ ‎12. (1)1.8×105(1分)　接触面积(1分) ‎ ‎　【解析】根据压路机的整机质量，可以求得压路机的重力G＝mg等于其在水平路面上静止时，对水平路面的压力；因为钢轮的质量大，则压力大，与地面的接触面较小，故它对地面的压强大．‎ 解：(2)6 min内通过的路程 s＝vt＝ m/s×6×60 s＝250 m(2分)‎ ‎(3)钢轮1 min压路的次数 n＝30次/s×60 s＝1 800次(1分)‎ 钢轮振动一次做的功 W＝Fs＝320×103 N×2×10－3 m＝640 J(1分)‎ ‎1 min做功为W总＝nW＝1 800×640 J＝1.152×106 J(1分)‎ 功率P＝＝＝1.92×104 W(1分)‎ ‎13. (1)摩擦(或摩擦力)(1分)　环保(1分)‎ 解：(2)空载时车对路面的压力 F＝G＝mg＝2 080 kg×10 N/kg＝2.08×104 N(1分)‎ 车对路面的压强p＝＝≈1.39×105 Pa ‎(在 138 667～1.39×105 Pa范围均计分)(2分)‎ ‎(3)解法一：所用时间t＝＝＝0.05 h＝180 s 或t＝＝≈179.99 s ‎(在178.57～180 s范围均计分)(1分)‎ 牵引力所做的功W＝Pt＝8×104 W×180 s＝1.44×107 J 由W＝Fs得，F＝＝＝2 880 N ‎(在2 857～2 880 N范围均计分)(2分)‎ 由题知该车做匀速直线运动，故f＝F＝2 880 N ‎(在2 857～2 880 N范围均计分)(1分)‎ 解法二：所用时间t＝＝＝0.05 h＝180 s 或t＝＝≈179.99 s ‎(在178.57～180 s范围均计分)(2分)‎ P＝＝＝Fv，F＝＝≈2 880 N ‎(在2 857～2 880 N范围均计分)(1分)‎ 由题知该车做匀速直线运动，故f＝F＝2 880 N ‎(在2 857～2 880 N范围均计分)(1分)‎ ‎14. (每空1分，共4分)小于　62.5%　＞　＞　【解析】对杠杆AOB分析知，由于B端受到的向下的拉力的力臂大于A端受到的向下的拉力的力臂，所以B端受到的向下的拉力小于A端受到的向下的拉力；分析甲图可知有两段绳子承担物重，由η甲＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝62.5%；分析乙图可知有三段绳子承担物重，则F甲大于F乙，乙图又增加了一个滑轮，摩擦力变大，所以η甲也大于η乙．‎ ‎15. (每空1分，共3分)80%　30　使斜面更光滑(或减小摩擦力)　【解析】有用功：W有用＝Gh＝240 N×1.5 m＝360 J，总功：W总＝Fs＝150 N×3 m＝450 J，故斜面的效率为η＝×100%＝×100%＝80%；因为W总＝W有用＋W额，所以克服摩擦力做的额外功：W额＝W总－W有用＝450 J－360 J＝90 J，因为W额＝fs，所以摩擦力f＝＝＝30 N；要提高斜面的效率，可减小由于克服摩擦力所做的额外功，如使斜面更光滑等．‎ ‎16. (每空1分，共3分)6×104　48%　机械不可避免地要做额外功(或有用功总小于总功等)　【解析】用起重机提升重物时，克服重物重力所做的功是有用功，即W有＝Gh＝6×103 N×10 m＝6×104 J；电动机所做的功是总功，则η＝×100%＝×100%＝48%，即机械效率为48%；对于实际机械，不可避免地要做额外功，使得有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于100%.‎ ‎17. (每空2分，共4分)0.36　72%　【解析】把物体从斜面底端匀速拉至顶端做的有用功为W有用＝Gh＝1.8 N×0.2 m＝0.36 J；拉力所做的总功为W总＝Fs＝1.25 N×0.4 m＝0.5 J，故斜面的机械效率为η＝×100%＝×100%＝72%.‎ ‎18. (每空2分，共4分)120　25　【解析】本题考查了功、机械效率的计算．在提升过程中，人对湿衣物所做的功是有用功，人所做的功为总功，即W有＝Gh＝80 N×1.2 m＝96 J，由机械效率是80%可知，W总＝＝＝120 J；再根据公式W总＝Fs知，人对绳子的拉力F＝＝＝＝25 N.‎ ‎19. (每空2分，共4分)省力　83.3　【解析】本题考查的是简单机械——轮轴．从题图中可以看出动力臂大于阻力臂，因此是一个省力装置；其次本题还考查了机械效率的概念．机械效率η ‎＝×100%＝×100%≈83.3%.‎ ‎20. (1)压强(1分)　【解析】起重机安装宽大履带的目的是通过增大受力面积来减小压强．‎ 解：(2)提升重物时做的有用功 W有用＝G物h＝4.8×105 N×15 m＝7.2×106 J(1分)‎ 由η＝×100%得，拉力做的总功 W总＝＝＝9.6×106 J(1分)‎ 由W＝Fs得，拉力 F＝＝＝＝3.2×105 N(2分)‎ 拉力做功的功率P＝＝＝2.4×105 W(2分)‎ ‎【一题多解】(2)问还可以这样求解：‎ 由η＝×100%＝×100%＝×100%得，拉力 F＝＝＝3.2×105 N(3分)‎ 绳子自由端移动的速度 v＝＝＝＝0.75 m/s(1分)‎ 则拉力做功的功率为 P＝＝Fv＝3.2×105 N×0.75 m/s＝2.4×105 W(2分)‎ ‎21. 解：(1)小于(1分)‎ 人向下拉绳子时，人对地面的压力 F＝G人－F拉＝m人g－F拉＝72 kg×10 N/kg－120 N＝600 N(1分)‎ 人对地面的压强 p＝＝＝1.5×104 Pa(1分)‎ ‎(2)滑轮组的机械效率 η＝×100%＝×100%＝×100%＝‎ ×100%＝×100%≈83.3%(2分)‎ ‎(3)匀速提升30 kg物体时，由F＝得，动滑轮重 G动＝nF拉－G1＝3×120 N－300 N＝60 N(1分)‎ 匀速提升45 kg物体时，拉力 F拉′＝＝＝＝170 N(1分)‎ 拉力做功的功率 P总′＝＝＝＝＝85 W(1分)‎ ‎22. (1)静止(1分)　0(1分)　【解析】因为0～5 s内，物体静止；没有在力的方向上移动距离，所以这段时间工人不做功，即做功为0 J.‎ 解：(2)这箱货物运动的速度是：‎ v＝＝＝0.2 m/s(1分)‎ 拉力做功为：W＝Fs＝594 N×5 m＝2 970 J(1分)‎ 拉力做功的功率是：P＝＝＝118.8 W(1分)‎ ‎(3)工人对这箱货物所做的功为有用功：‎ W有用＝Gh＝1 500 N×1 m＝1 500 J(1分)‎ 拉力所做的功是总功为：W总＝W＝2 970 J 斜面的机械效率是：‎ η＝×100%＝×100%≈50.5%(1分)‎ ‎【一题多解】(2)问的功率还可以这样求解：‎ 由P＝和W＝Fs、v＝可得：P＝Fv＝594 N×0.2 m/s＝118.8 W(1分)‎