【正文】 = 100 N。在勻速豎直提升物體 A的過程中 ,物體 A上升的速度大小為 vA= m/s,滑輪質(zhì)量、繩重及 一切摩擦均可忽略不計 , (1)繩子自由端的拉力大小 F= N。 (2)拉力 F做功的功率 P= W。 (3)物體 A的機械能 (填“增加”、“減少”或“不變” )。 ? 答案 (1)50 (2)40 (3)增加 解析 (1)由圖知 ,n=2, 因滑輪質(zhì)量、繩重及一切摩擦均可忽略不計 , 則繩子自由端的拉力 F=? GA=? 100 N=50 N。 (2)繩子自由端移動的速度 v繩 =2vA=2 m/s= m/s, 由 P=? =? =Fv得 ,拉力做功的功率 P=Fv繩 =50 N m/s=40 W。 (3)物體 A勻速上升 ,質(zhì)量不變 ,速度不變 ,高度增加 ,動能不變 ,重力勢能增加 ,則機械能增加。 1212WtFst6.(2022湖南岳陽 ,13,4分 )用不計繩重和摩擦的滑輪組把重為 720 N的貨物勻速提高 10 m,所做 的總功為 12 000 J,此時滑輪組的機械效率為 。用該滑輪組提升更重的物體 ,機械效率 會 (選填“變小”、“不變”或“變大” )。 答案 60% 變大 解析 有用功 W有 =Gh=720 N 10 m=7 200 J 已知所做的總功 W總 =12 000 J 則滑輪組的機械效率 η=? 100%=? 100%=60%。 用該滑輪組提升更重的物體 ,在提升高度相同時 ,由于物體重力增大 ,則有用功增多 ,而額外功 幾乎不變 ,所以有用功在總功中所占的比例變大 ,機械效率會變大。 WW 有總 200J2 000J解題關(guān)鍵 解本題需掌握滑輪組機械效率的計算公式 ,了解滑輪組機械效率的高低與哪些因 素有關(guān)。 7.(2022湖南衡陽 ,23,2分 )新材料碳纖維具有高強度、高耐熱、密度小等特性。一架由碳纖維 材料制作的小型無人機 ,質(zhì)量為 2 kg,在 5 s內(nèi)勻速豎直上升 10 m,則該無人機克服自身重力做功 為 J,功率為 W。 答案 200 40 解析 無人機克服自身重力做的功與自身重力做的功大小相等 ,由題意可求得 :G=mg=2 kg 10 N/kg=20 N,W克 =W=Gh=20 N 10 m=200 J,功率 P=W克 /t=200 J/5 s=40 W。 解題關(guān)鍵 知道在一個過程中 ,克服某個力做的功與這個力做的功大小相等。 8.(2022湖南長沙 ,38,6分 )如圖是建筑工人用滑輪組提升建筑材料的場景 ,在 10 s的時間內(nèi) ,工人 師傅用豎直向上的拉力將建筑材料勻速提升了 1 m,已知拉力 F為 400 N,建筑材料的重力 G為 900 N,求這個過程中 : (1)繩子自由端移動的距離 。 (2)此滑輪組的機械效率 。 (3)拉力 F的功率。 答案 (1) 3 m (2)75% (3)120 W 解析 (1)建筑材料勻速提升 h物 =1 m 動滑輪上承擔(dān)物重的繩子股數(shù) n=3 繩子自由端移動的距離 s=nh物 =3 1 m=3 m (2)有用功 W有用 =Gh物 =900 N 1 m=900 J 總功 W總 =Fs=400 N 3 m=1 200 J 因此 η=? 100%=? 100%=75% (3)由功率 P=? 有拉力 F的功率 PF=? =? =120 W WW有 用總9 0 0 J 2 0 0 JWt t總 2 0 0 J1 0s解題關(guān)鍵 熟記功、機械效率計算公式 ,關(guān)鍵是確定動滑輪上承擔(dān)物重的繩子的股數(shù)為 3。 思維拓展 求解有用功的關(guān)鍵是明確人們使用機械的目的是什么 ,為了達到目的所做的那部 分“目的功”就是有用功 ,有用功的大小等于為了達到目的而直接用手對物體做的功。 9.(2022湖南益陽 ,21,10分 )跳傘是一項極具挑戰(zhàn)的運動 ,現(xiàn)在越來越受到人們的喜愛。在某次 跳傘訓(xùn)練過程中 ,一體重為 500 N的運動員從空中懸停的直升機上由靜止開始豎直跳下 ,其速 度與時間的關(guān)系如圖所示 ,經(jīng) 15 s下落 210 m后 ,開始做勻速直線運動直至落地 ,整個過程用時 30 s,求在這個過程中 : (1)運動員下落的平均速度 。 (2)重力做的功 。 (3)勻速下降時重力做功的功率。 ? 答案 (1)10 m/s (2) 105 J (3)3 103 W 解析 (1)由題可知 ,運動員在 0~15 s下落的路程為 s前 =210 m。由圖像可知 ,15 s后運動員以 6 m/s 的速度做勻速直線運動 ,則運動員在 15~30 s通過的路程為 s后 =vt后 =6 m/s 15 s=90 m。運動員通 過的總路程為 s=s前 +s后 =210 m+90 m=300 m,總時間 t=30 s,則整個過程中運動員下落的平均速 度 v39。=? =? =10 m/s。 (2)運動員下落的高度為 h=s=300 m, 重力做的功 :W=Gh=500 N 300 m= 105 J。 (3)勻速下降時 ,重力做功的功率 : P=Fv=Gv=500 N 6 m/s=3 103 W。 st3 m0sB組 2022— 2022年全國中考題組 考點一 簡單機械 1.(2022黑龍江龍東地區(qū) ,8,2分 )下圖所示的簡單機械中一定費力的是 ? ( ) ? 答案 D ,動力臂大于阻力臂 ,是省力杠桿 。 ,動力 臂大于阻力臂 ,是省力杠桿 。 ,動力臂大于阻力臂 ,是省力杠桿 。 在使用過程中 ,動力臂小于阻力臂 ,是費力杠桿。故選 D。 2.(2022吉林長春 ,10,2分 )懸掛重物 G的輕質(zhì)杠桿 ,在力的作用下傾斜靜止在如圖所示的位置。 若力施加在 A點 ,最小的力為 FA。若力施加在 B點或 C點 ,最小的力分別為 FB、 FC,且 AB=BO=OC。 下列判斷正確的是 ? ( ) ? G =G G FC 答案 C 如圖所示 ,FA、 FB、 FC分別為作用在 A、 B、 C的最小力 ,OD為 FG的力臂 ,FG=G,根據(jù) 杠桿平衡條件得 ,FG OD=FA OA=FB OB=FC OC,又因為 OAOB=OCOD,則得到 :FAFB=FC G,故 A、 B、 D選項錯誤 ,C正確。 ? 思路分析 根據(jù)杠桿平衡條件得 ,作用在某點最小的力 ,其力臂最長 (最長的力臂為支點到作 用點的距離 ),再通過比較四個力臂的長短確定力的大小關(guān)系。 3.(2022寧夏 ,26,3分 )如圖所示 ,起瓶器開啟瓶蓋時 ,可看做是 ? ( ) ? A為支點的費力杠桿 A為支點的省力杠桿 B為支點的費力杠桿 B為支點的省力杠桿 答案 B 為開啟瓶蓋 ,應(yīng)將瓶蓋邊緣的 B點撬起 ,所以應(yīng)以 A點為支點 ,手握起瓶器末端向上抬 起。分析力臂可知 ,作用在末端動力的動力臂大于作用在 B點的阻力的阻力臂 ,所以是省力杠 桿 ,故選 B項。 4.(2022安徽 ,7,4分 )拉桿式旅行箱可看成杠桿 ,如圖所示。已知 OA= m,OB = m,箱重 G= 120 N。請 畫出 使箱子在圖示位置靜止時 ,施加在端點 A的最小作用力 F的示意圖 ,且 F= N。 ? 答案 如圖 24 ? 解析 把旅行箱看做一個杠桿。阻力是箱重 ,阻力臂 L2=OB。根據(jù)杠桿平衡條件可知 :阻力和 阻力臂乘積一定時 ,動力臂越長則動力越小。作用在 A點的力與 OA垂直時力臂最長 ,L1=OA。 由杠桿平衡條件可得 FL1=GL2,解得 :F=GL2/L1=24 N。 評析 本題考查杠桿在實際中的應(yīng)用 ,確定最大動力臂是解題關(guān)鍵。 5.(2022河南 ,4,2分 )圖是小聰為拉船靠岸而設(shè)計的甲、乙兩種方案 ,若拉船的力需要很大 ,則應(yīng) 選用方案 (選填“甲”或“乙” ),因為采用這種方案可以 。 (不計機械的自重及 摩擦 ) ? 答案 甲 省力 解析 兩圖中的滑輪都屬于動滑輪 ,但使用的方式不同 ,假設(shè)船受到水的阻力是 f,不計機械自 重及摩擦 ,則 F甲 =f/2,F乙 =2f,所以方案甲更省力 ,所以應(yīng)選用方案甲。 評析 本題是對動滑輪的綜合考查。在乙方案中 ,人拉動的是動滑輪 ,與通常使用動滑輪時拉 動繩子自由端的方法不同 ,這樣使用動滑輪不僅不省力 ,而且會費力。本題考查了學(xué)生的逆向 思維能力 ,屬較難題。 6.(2022四川成都 ,A27,8分 )在“探究杠桿的平衡條件”實驗中 ,每個鉤碼重力相等 ,杠桿刻度均 勻。 ? 甲 ? 乙 (1)平衡時 ,應(yīng)該讓杠桿靜止在 位置。 (2)小周同學(xué)所在實驗小組完成某次操作后 ,實驗現(xiàn)象如圖甲所示 ,他們記錄的數(shù)據(jù)為 :動力 F1= N,動力臂 L1= m,阻力 F2=1 N,則阻力臂 L2= m。 (3)下列四個因素中 ,不會帶來實驗誤差的是 。 (4)小周同學(xué)所在實驗小組在完成規(guī)定實驗后 ,他們想進一步探究 ,如果杠桿受到 F F3兩個阻 力 ,結(jié)果會怎樣 ?通過實驗 ,他們得到了圖乙所示的結(jié)果。根據(jù)這個結(jié)果 ,可以初步得到 ,在這種 情況下杠桿的平衡條件為 :F1L1= 。 (F F F3的力臂分別用 L L L3表示 ) 答案 (1)水平 (2) (3)A (4)F2L2+F3L3 解析 (1)探究杠桿平衡條件時 ,調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡 ,便于直接測量力臂 ,同時避免杠桿 自重對實驗的影響。 (2)由題圖可知 ,動力臂兩個格為 m,阻力臂三個格則為 m。 (3)鐵 架臺的自重不會影響力和力臂 ,故不會帶來實驗誤差。 (4)由題圖可以得出受到兩個阻力時 ,杠 桿的平衡條件為 F1L1=F2L2+F3L3。 考點二 功、功率、機械效率 1.(2022廣東廣州 ,7,3分 )如圖所示 ,OQ是水平地面 ,物體在水平拉力作用下從 O勻速直線運動到 Q。 OP段拉力 F1為 300 N,F1做的功為 W1,功率為 P1。PQ段拉力 F2為 200 N,F2做的功為 W2,功率為 P2。 則 ? ( ) ? W2 W2 P2 P2 答案 C 由 W=Fs知 F1做的功 W1=F1sOP=300 N 4 m=1 200 J,F2做的功 W2=F2sPQ=200 N 6 m= 1 200 J,W1=W2,A、 B錯誤 。物體由 O運動到 Q過程中速度不變 ,F1F2,由 P=Fv知 P1P2,C正確 ,D錯 誤。 2.(2022四川攀枝花 ,8,3分 )某實驗小組分別用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組 (每個滑輪等重 ), 在相同時間內(nèi)把重物 G提升相同高度 ,F1和 F2大小相等 ,不計繩重及摩擦 ,下列說法正確的是 ? ( ) ? F1和 F2做功的功率相同 F1和 F2做的總功相同 ,兩個滑輪組機械效率一樣大 答案 D 由題圖知 ,甲滑輪組中承擔(dān)物重的繩子段數(shù) n=3,乙滑輪組中承擔(dān)物重的繩子段數(shù) n=4。 若重物上升高度為 h,則兩滑輪組中繩端移動的距離分別為 s甲 =3h,s乙 =4h。 甲滑輪組中拉力做的總功為 W甲總 =F13 h,乙滑輪組中拉力做的總功為 W乙總 =F24 h, 已知 F1=F2,所以 W甲總 W乙總 ,故 B錯誤 。 已知時間相同 ,由公式 P=? 知 ,P甲總 P乙總 ,故 A錯誤 。 已知 F1=F2,所以省力情況相同 ,故 C錯誤 。 甲、乙兩滑輪組提升的重物相同 ,設(shè)一個動滑輪重為 G動 ,不計繩重及摩擦 ,則甲滑輪組的機械 效率為 η甲 =? =? =? =? , 乙滑輪組中有 2個動滑輪 ,乙滑輪組的機械效率為 η乙 =? , 所以 η甲 η乙 ,故 D正確。 tWW有 用總WWW?有 用有 用 額GhG h G h?物動物GGG?物動物 2G物動物3.(2022廣東 ,6,3分 )媽媽與小明進行爬山比賽 ,他們選擇的起點、路徑和終點都相同 ,全程設(shè)為 勻速運動 ,媽媽的體重是小明的 2倍 ,媽媽所用的時間是小明的 3倍。若媽媽克服自身重力做功 為 W功率為 P1,小明克服自身重力做功為 W功率為 P2,則下列關(guān)系正確的是 ? ( ) ∶ W2=1∶ 1 ∶ W2=2∶ 3 ∶ P2=1∶ 1 ∶ P2=2∶ 3 答案 D 克服重力做功大小 W=Gh,爬山比賽的起點、終點均相同 ,即高度 h相同 ,媽媽體重是 小明的 2倍 ,故 W1∶ W2=2∶ 1,A、 B錯誤。功率 P=W/t,媽媽所用時間是小明的 3倍 ,故 P1∶ P2=2∶ 3, C錯誤 ,D正確。 4.(2022重慶 A,7,3分 )工人師傅用圖所示的滑輪組 ,將重為 800 N的物體緩慢勻速豎直提升 3 m, 人對繩端的拉力 F為 500 N,