1、专题9 功和机械能 简单机械考点一：功率1.（2017，广东）妈妈与小明进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程设为匀速运动，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍。若妈妈克服自身重力做功为W1，功率为P1，小明克服自身重力做功为W2，功率为P2，则下列关系正确的是（ ）AW1:W2=1:1 BW1:W2=2:3 CP1:P2=1:1 DP1:P2=2:32. 如图所示，物体在 5N 的水平拉力 F 作用下，沿水平面以0.2m/s 的速度匀速运动了 4s，拉力 F 的功率为W考点二：动能、势能和机械能及转化、能量守恒定律1.从能量转化的角度来看，下列说法错误的是（）A电
2、风扇工作时主要将电能转化为机械能B铅蓄电池充电时化学能转化为电能C发电机工作时主要将机械能转化为电能D电热水壶工作时电能转化为内能2.（2017，广东）火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星来说，动能 ，重力势能 ，卫星的机械能是由火箭燃料的 能转化而来的。3.（2017，邵阳）邵阳市在创建文明卫生城市期间，每天洒水车都清洁街道匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，洒水车的动能（选填“增大”、“不变”或“减小”）4.（2018，丰台一模）5.（2018，海淀二模）6（2018，聊城）7.（2018，通州一模）8.（2018，丰台一模）9（2017，北京）在探究“物体动能的大小与物体质量是否有关”的实
3、验中，需要控制物体的速度大小相等为了控制物体的速度大小相等，小华选用了体积相等、质量不等的金属球A和 B，利用如图所示的带滑槽的轨道进行实验小华认为：如果 A、B 两球先后从轨道上同一高度处由静止开始释放，则 A、B 两球到达轨道零刻度线处的速度大小相等小刚对小华的观点提出了质疑请你根据实验需要，添加适当的器材，设计实验检验小华的观点是否正确请你写出检验的实验步骤10.（2017，安徽）已知物体的重力势能表达式为EP=mgh，动能表达式为EK=12mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，将一质量为0.4kg的物体从距离地面
4、1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒。求：（1）物体被抛出时的重力势能EP和动能EK1；（2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W；（3）物体落地前瞬间的动能EK2考点三：杠杆及平衡条件1.（2017，北京）如图所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是（）A B羊角锤 核桃夹子C D撬棒 食品夹子2.（2018，聊城）3.(2017,咸宁) 如图所示的四幅图中，力F的力臂画法错误的是（）ABCD4（2017，邵阳）在如图所示的简单机械中，属于省力杠杆的是（）A用钓鱼竿钓鱼 B用锤子撬钉子C用筷子夹食物D用镊子取药品5
5、.（2018，朝阳二模）6.（2018，朝阳二模）7.（2018，通州一模）8.（2018，丰台一模）9.（2018，海淀二模）10.（2018，海南）11.（2018，河南）下列工具中，使用时属于费力杠杆的是（ ） 12. （2017，广东）（2）如图所示，利用羊角锤撬起钉子，请你在羊角锤A点处画出所能施加最小动力F1，并画出阻力F2的阻力臂L2.13. (2017,兰州)如图所示为某街道路灯悬挂的情境图画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图和对应的力臂L14.（2017，辽阳）如图是一种常见的晾衣夹，使用时O为支点，A为动力作用点，F2为弹性钢圈对夹子的阻力，请在图中画出作用在A点的最小动力F1
6、及其力臂l1，并作出阻力臂l215.（2017，北京）实验台上有满足实验要求的器材：弹簧测力计1个，所受重力为1N的钩码 2个，带支架的杠杆1个杠杆上相邻刻度间距离均为0.05m，刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔，可用来挂钩码或弹簧测力计，如图所示请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“杠杆在水平位置平衡时，如果动力臂L1保持不变，则 F1=k F2 L2”，式中F1表示动力，k是常量，F2表示阻力，L2表示阻力臂请写出实验步骤，画出实验数据记录表格考点四：滑轮和其他机械、机械效率1.（2018，海南）2.（2017，辽阳）质量为2kg的物体A放在水平地面上，利用如图所示的装置使物体A以0.
7、1m/s的速度做匀速直线运动，拉力F始终保持水平，弹簧测力计的示数为6N，若地面对物体的摩擦力为9N，不计弹簧测力计、滑轮及绳重，下面判断正确的是（）A绳子自由端移动的速度为0.2m/sB拉力的功率为1.2WC2s内克服地面对物体摩擦力做功3.6JD滑轮组的机械效率为75%3.（2018，海淀二模）4.（2018，海淀二模）5.（2018，河南）高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图2为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重和摩擦，输电线A端受到的拉力大小为 N。若某段时间内坠砣串下降了30cm，
8、则输电线A端向左移动了 cm。（g取10N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩） 6. （2018，通州模拟）7.(2017,兰州)如图是用滑轮组提升建筑材料A的示意图，在竖直向下的拉力F作用下，使重 900N 的建筑材料A在5s的时间里，匀速竖直上升了1m，绳自由端匀速竖直向下移动了2m在这个过程中，拉力F为500N，滑轮组的机械效率为，拉力F做功的功率为 P求：（1）滑轮组的机械效率；（2）拉力F的功率 P答案考点一：功率1. 【答案】D【解析】爬山过程，人克服自身重力做的功为W=mgh，由于h相同，妈妈的体重是小明的2倍，所以W1:W2=2:1；根据，由于W1=2W2，t1=3t2，得妈妈的功率
9、与小明的功率关系为：，即P1：P2=2:3。综上所述知D正确。2. 【分析】根据动滑轮的特点求出绳子的自由端的速度，根据公式P=Fv求出功率【解答】解：由图可知，该滑轮为动滑轮，物体运动的速度为0.2m/s，则绳子的自由端的速度为：v=20.2m/s=0.4m/s；拉力F的功率为：P=Fv=5N0.4m/s=2W故答案为：2考点二：动能、势能和机械能及转化、能量守恒定律1. 【分析】判断能量转化时，要看消耗了什么能量，得到什么能量，消耗的能量转化为得到的能量；从能量转化的角度分析，电流做功的过程是将电能转化为其它形式能量的过程【解答】解：A、电风扇工作时，消耗电能，得到机械能，所以将电能转化为
10、机械能；故A正确；B、铅蓄电池充电的过程，消耗电能，得到化学能，所以将电能转化为化学能；故B错误；C、发电机发电时，消耗了机械能，得到电能，所以将机械能转化为电能；故C正确；D、电水壶工作时消耗了电能，使水的温度升高，得到内能，故将电能转化为内能；故D正确故选B2. 【答案】增大 增大 内【解析】卫星随火箭加速上升，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能也增大；卫星的机械能是由火箭燃料的内能转化而来的。3. 【分析】影响动能大小的因素：质量、速度质量越大，速度越大，动能越大；【解答】解：在水平路面上匀速行驶的洒水车，在洒水过程中，速度不变，质量在减小，所以动能减小故答案为：减小4. 5.D6.
11、A7. 8. 9.【分析】研究物体下落速度可能与物体的质量、物体的初始高度是否有关；研究物体下落速度与物体的质量是否有关时，要控制物体所处的初始高度相同，改变物体的质量，观察小球到达水平面时的速度是否相同【解答】答：添加器材：完全相同的滑槽轨道一个；实验步骤：将完全相同的两个带有滑槽的轨道丙排放在水平桌面上，使两端对齐；将AB两个金属球分别放置在两个轨道的最高点，从静止开始同时释放，观察两球是否并排滚动，直到轨道零刻度线处实验分析：若两个小球AB并排滚动到零刻度线处，说明小球下落的速度与小球的质量无关，小华的观点正确；若两个小球AB先后滚动到零刻度线处，说明小球下落的速度与小球的质量有关，小刚
12、的观点正确10.【答案】（1）6J 0.8J （2） 6J （3）6.8J【解析】试题分析：解：（1）物体被抛出时的重力势能物体被抛出时的动能（2）物体从被抛出点至落地的过程中，重力做功(3)因为不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒。所以球落地前瞬间的动能答：（1）物体被抛出时的重力势能为6J，动能为0.8J。（2）其重力做功为6J。（3）物体落地前瞬间的动能EK2为6.8J。考点三：杠杆及平衡条件1.【分析】根据杠杆的动力臂与阻力臂之间的关系，可将杠杆分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆；阻力臂大于动力臂的杠杆属于费力杠杆【解答】解：A、羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，
13、属于省力杠杆；故A错误；B、核桃夹子在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故B错误；C、撬棒在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；故C错误；D、食品夹子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；故D正确故选D2.B3.【分析】力臂是从支点到力的作用线的距离由支点向力的作用线做垂线，垂线段的长度即为力臂【解答】解：力臂是支点到力的作用线的垂直距离，由图知ABC正确，D图中动力臂应是支点O到F作用线的垂直距离，而不是图中所示L的长，故D错误故选D4.【分析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆【解答】解：A、钓鱼竿在使用过程中，
14、动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；B、锤子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；C、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；D、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆故选B5.B6. 略7.8. 9.D10.C11.B12【解析】要在A点施加最小动力F1，则需要最大的动力臂，而力的作用点与支点的连线即为最大力臂，据此用直线连结A与O点，然后根据力的作用线与力臂垂直的特点即可作出最小动力F1；而只需过支点O作出阻力F2作用线的垂线段，即可得到阻力臂L2（见图示）；L2F113.【分析】找到拉力的作用点，从作用点开始，沿力的方向画一条带箭头的线段，标出F；力臂即支点到力的作用线的
15、距离找到支点向力的作用线作垂线即可【解答】解：拉力的作用点在横杆上，从作用点开始，沿力的方向画一条带箭头的线段，标出F，即为F的示意图；从支点O向F所在的直线作垂线，并标出L，即为拉力F的力臂如图所示：14.【分析】（1）力臂即点到线的距离先找点（支点），再作线（F2的作用线），最后作点到线的距离（2）由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，当动力臂最大时，动力最小，即最省力连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，当作用力与之垂直时，作用力最小【解答】解：（1）由支点O向F2作垂线，即为阻力臂l2（2）连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，力臂越长越省力，最长的力臂即支点与作用点的连线，根据力臂
16、的画法作出垂直于OA的作用力，方向向下如图所示：15.【分析】（1）把钩码看成阻力，把弹簧测力计施加的力看成动力，把一个钩码放在右侧0.05m处，用弹簧测力计竖直向上拉，读出弹簧测力计示数；保持弹簧测力计位置不变，改变钩码的位置多次测量；（2）实验中为了使实验结论更具有普遍性，要进行多次实验，所以实验表格中要包括实验次数、动力臂、阻力臂、动力、阻力和阻力臂的乘积【解答】解：实验步骤：将带支架的杠杆放在水平位置，调节杠杆使其水平平衡；将重力为1N的钩码（阻力F2）挂在支点右侧0.05m处（阻力臂L2），将弹簧测力计的挂在支点右侧的0.1m处竖直向上拉弹簧测力计，使杠杆水平平衡，读出弹簧测力计的示
17、数（动力F1），将F2、L2、F1的数据记录在表格中；保持弹簧测力计的位置不动，将重为1N的钩码依次挂在支点右侧0.1m、0.15m、0.2m、0.25m处，仿照步骤再做4次，将F2、L2、F1的数据记录在表格中；保持弹簧测力计的位置不动，将两个重为1N的钩码挂在支点右侧0.05m处，竖直向上拉弹簧测力计，使杠杆水平平衡；将F2、L2、F1的数据记录在表格中根据实验数据计算出F2与L2的乘积，并记录在表格中实验数据记录表格：实验次数123456阻力F2/N阻力臂L2/cm阻力臂与阻力的乘积F2L2/Ncm动力F1/N考点四：滑轮和其他机械、机械效率1. 2. 【分析】（1）由图知，使用的是动滑
18、轮，n=2，拉力端移动的速度等于物体移动速度的2倍；（4）利用P=Fv求拉力的功率；（3）F做的功可由F与S的乘积：W=FS求得；（4）求出克服摩擦做的功（有用功），以及总功，利用效率公式求该装置的效率【解答】解：A、由图知，使用的是动滑轮，则n=2，绳子自由端移动的速度v=2v物=20.1m/s=0.2m/s，故A正确；B、拉力的功率：P=Fv=6N0.2m/s=1.2W，故B正确；C、2s内物体通过的距离s物=v物t=0.1m/s2s=0.2m；则克服地面对物体摩擦力做功：W有用=fs物=9N0.2m=1.8J；故C错误；D、由C可知W有用=1.8J，物体通过的距离s物=0.2m，绳子自由端移动的距离为s=2s物=20.2m=0.4m，拉力做的总功：W总=Fs=6N0.4m=2.4J；机械效率：=100%=100%=75%，故D正确故选ABD3.BC4.BCD5. 6. 7.【分析】（1）根据W有用=Gh求出有用功，根据W总=Fs求出总功；利用=100%即可求出滑轮组的机械效率；（2）利用P=即可求出拉力F的功率P【解答】解：（1）W有用=Gh=900N1m=900J；W总=Fs=500N2m=1000J；机械效率=100%=100%=90%；（2）拉力F的功率：p=200W答：（1）滑轮组的机械效率为90%；（2）拉力F的功率为200W
