1、第十讲 简单机械和功命题点一 杠 杆 类 型 的 判 断1. (2017 副题 4 题 2 分)骑行自行车是一种便捷、健康、环保的出行方式下列说法正确的是( )A自行车的车轮直径约 2 mB骑行时自行车头相当于一个费力杠杆C在水平路面匀速直线骑行时，自行车在水平方向受到非平衡力的作用D刹车时用力捏闸是通过增大压力的方式来增大摩擦的2. (2012 陕西 26(2)题 2 分)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. (2011 陕西 24 题第 2、3 空 2 分)如图是
2、一款带有放大镜的指甲刀拇指按压的杠杆是_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 题图命题点二 杠杆平衡条件的探究及应用4. (2015 副题 30(2)题 2 分)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_第 4 题图命题点三 简 单 机 械 作 图类型一 杠杆相关作图5. (2017 陕西 29(1)题 2 分)在探究杠杆平衡条件时，使轻质弯曲杠杆在如图所示的位置平衡，请画出阻力 F2和阻力臂 L2.第 5 题图6. (2015 陕西 29(2)题 2 分)如图所示， O 为支点，请画出路
3、灯所受重力 G 的示意图及其力臂 L.第 6 题图7. (2013 陕西 29(1)题 2 分)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 7 题图8. (2009 陕西 28(1)题 2 分)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 8 题图类型二 滑轮组绕线作图9. (2017 副题 29(2)题 2 分)如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法第 9 题图10. (2012 陕西 29(1)题 2 分)请在图中用笔画线
4、，画出用滑轮组提升重物最省力的绕法第 10 题图命题点四 探究滑轮组的机械效率11. (2010 陕西 32 题 7 分)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 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
5、.10 0.25 0.64 B 1.90 0.2 0.38 0.75 0.6 0.45 84.4%第 11 题图(2)实验中机械效率 _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
6、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 功 、 功 率 的 相 关 计 算12. (2017 陕西 6 题 2 分)如图所示，某工地用滑轮组将重为 5 000 N 的货物匀速提升 6 m，所用时间为 20 s，在绳的末端所用拉力为 2 200 N，下列说法错误的是( )第 12 题图A. M 处滑轮的作用是改变力的方向B. 提升货物过程中的有用功是 3104 JC. 拉力的功率为 660 WD. 若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大13. (2013 陕西 33 题 8 分)“擦窗机器人”的质量为 2 kg，它
7、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 1.2103 m2，若吸盘在此面积上对玻璃的压强为1.5105 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 13 题图14. (2012 陕西 33 题 8 分)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
8、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)2.5/98钢轮振动振幅(mm)2.0/10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 14
9、 题图15. (2010 陕西 33 题 9 分)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
10、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 机 械 效 率 的 相 关 计 算16. (2014 陕西 28 题 4 分)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 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 乙 ，考虑实际情况，则 F 甲 _F
11、乙, 甲 _ 乙 (选填“” “”或“”)第 16 题图17. (2014 副题 27 题 3 分)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 17 题图18. (2013 陕西 28 题 3 分)图示的起重机将重为 6103 N 的货物匀速提升 10 m，它的电动机做功 1.25105 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 18
12、 题图19. (2011 陕西 27 题 4 分)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 19 题图20. (2016 陕西 33 题 7 分)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 4.8105 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. (2015 陕西 33 题 7 分)如图甲所示
13、，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 21 题图(1)05 s 内，这箱货物处于_状态，工人所做的功为_J.(2)530 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. D2. (每空 1 分，共 2 分)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. (每空 1 分，共 2 分)省力 向上 【解
14、析】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4. (每空 1 分，共 2 分)平衡螺母 F1l1 F2l25. 如答图所示(2 分)第 5 题答图【解析】阻力是右边钩码对杠杆向下的拉力，其作用点在杠杆上，方向和重力方向一致，是竖直向下的画阻力臂时，先将阻力的作用线用虚线反向延长，再过支点 O 给这个作用线作垂线段即为阻力臂如答图所示6. 如答图所示(2 分)第 6 题答图【作
15、图步骤】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)；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7. 如答图所示(2 分)第 7 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8. 如答图所示(2 分)第 8 题答图【解析】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直距离9. 如答图所示(2 分)第 9 题答图10. 如答图所
16、示(2 分)第 10 题答图11. (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 100%很容易W有 用W总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12.
17、C 【解析】M 处的滑轮固定不动，是定滑轮，其作用是改变力的方向，A 正确；提升货物的过程中做的有用功是 W 有用 Gh5 000 N6 m310 4 J，B 正确；滑轮组由三段绳子承重，该过程绳子自由端通过的距离是 s nh36 m18 m，所做总功是 W 总 Fs2 200 N18 m39 600 J，因此拉力的功率是 P 1 980 W，C 错误；在其他条Wt 39 600 J20 s件不变时，货物重力增大，有用功增大，而提升动滑轮所做额外功不变，所以有用功在总功中所占比例增大，因此机械效率会增大，D 正确故选 C.13. (1)不变(1 分) 【解析】当机器人在竖直玻璃上静止时，它在竖
18、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FSF pS1.510 5 Pa1.2103 m2180 N(2 分)(3)擦窗机器人 8 s 下降的高度h s vt0.1 m/s8 s0.8 m(1 分)擦窗机器人的重力G mg2 kg10 N/kg20 N(1 分)重力做的功W Gh20 N0.8 m16 J(1 分)重力做功的功率P 2 W(2 分)Wt 16 J8 s14. (1)1.8105(1 分) 接触面积(1 分) 【
19、解析】根据压路机的整机质量，可以求得压路机的重力 G mg，大小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/s660 s250 m(2 分)2.53.6(3)钢轮 1 min 压路的次数n30 次/s60 s1 800 次(1 分)钢轮振动一次做的功W Fs32010 3 N2103 m640 J(1 分)1 min 做功为 W 总 nW1 800640 J1.15210 6 J(1 分)功率 P 1.9210 4 W(1 分)W总t 1.152106 J60 s15. (1)摩擦(
20、或摩擦力)(1 分) 环保(1 分)解：(2)空载时车对路面的压力F G mg2 080 kg10 N/kg2.0810 4 N(1 分)车对路面的压强 p 1.3910 5 PaFS 2.08104 N0.15 m2(在 138 6671.3910 5 Pa 范围均计分)(2 分)(3)所用时间 t 0.05 h180 ssv 5 km100 km/h或 t 179.99 ssv 5103 m27.78 m/s(在 178.57180 s 范围均计分)(1 分)牵引力所做的功 W Pt810 4 W180 s1.4410 7 J由 W Fs 得， F 2 880 NWs 1.44107 J5
21、103 m(在 2 8572 880 N 范围均计分)(2 分)由题知该车做匀速直线运动，故 f F2 880 N(在 2 8572 880 N 范围均计分)(1 分)16. (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 甲 100%W有 用W总100% 100% 100%62.5%；分析乙图可知有三段绳子承担物G物 hF甲 2h G物2F甲 2 000 N21 600 N重，则 F 甲 大于 F 乙
22、，乙图又增加了一个滑轮，摩擦力变大，所以 甲 也大于 乙17. (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 Gh240 N1.5 m360 J，总功： W 总 Fs150 N3 m450 J，故斜面的效率为 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有 用W总 360 J450 JW 额 W 总 W 有用 450 J360 J90 J，因为 W 额 fs，所以摩擦力 f 30 N；W额s 90 J3 m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18. (每空 1 分，共
23、 3 分)610 4 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 有用 Gh610 3 N10 m610 4 J；电动机所做的功是总功，则 100%W有 用W总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，6104 J1.25105 J使得有用功总是小于总功，所以机械效率总是小于 100%.19. (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 Gh1.8 N0.2 m0.36 J；拉力所做的总功为 W 总 Fs1.25 N0.4
24、 m0.5 J，故斜面的机械效率为 100% 100%72%.W有 用W总 0.36 J0.5 J20. (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 h4.810 5 N15 m7.210 6 J(1 分)由 100%得，拉力做的总功W有 用W总W 总 9.610 6 J(1 分)W有 用 7.2106 J75%由 W Fs 得，拉力F 3.210 5 N(2 分)W总s W总2h 9.6106 J215 m拉力做功的功率 P 2.410 5 W(2 分)W总t 9.6106 J40 s【一题多解】(2)问还
25、可以这样求解：由 100% 100% 100%得，拉力W有 用W总 GhFs G2FF 3.210 5 N(3 分)G物2 4.8105 N275%绳子自由端移动的速度v 0.75 m/s(1 分)st 2ht 215 m40 s则拉力做功的功率为P Fv3.210 5 N0.75 m/s2.410 5 W(2 分)Wt21. (1)静止(1 分) 0(1 分) 【解析】因为 05 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)st 5 m25 s拉力做功为： W Fs594 N5 m2 970 J(1 分)拉力做功的功率是： P 118.8 W(1 分)Wt 2 970 J25 s(3)工人对这箱货物所做的功为有用功：W 有用 Gh1 500 N1 m1 500 J(1 分)拉力所做的功是总功为 ： W 总 W2 970 J斜面的机械效率是： 100% 100%50.5%(1 分)W有 用W总 1 500 J2 970 J
