1、第十讲 简单机械和功(时间：120 分钟 分值：157 分)评分标准：选择题每小题 2 分，填空题每空 1 分基础过关一、选择题1. (2017 北京)如图所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是( )2. 如图所示，用开瓶器在 A 处用力开启瓶盖则( )A. B 点为开瓶器的支点B. 开瓶器受到的阻力方向为竖直向上C. 使用开瓶器能省功D. 使用开瓶器要费距离第 2 题图3. (2017 嘉兴)如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图下列有关说法正确的是( )第 3 题图A. 刀刃很薄可以增大压力B. 铡刀实质上是一种费力杠杆C. 甘蔗放在 a 点比 b 点更易被切断D. 手沿 F1方向用力比沿 F2方
2、向更省力4. (2017 宁夏)下列有关力做功的说法中，正确的是( )A. 把水桶从一楼提到二楼，提水桶的力对水桶没有做功B. 提着水桶站在水平路面上，提水桶的力对水桶做了功C. 推着自行车沿水平方向前进，推车的力对车做了功D. 投出去的篮球在空中飞行的过程中，手的推力对篮球做了功5. (2017 通辽)完全相同的两辆汽车，在相同的路面上沿同一方向做匀速直线运动(不计空气阻力)，其路程 s 随时间 t 变化的图像如图所示下列说法正确的是( )A. t3 s 时，甲、乙两车的速度 v 甲 v 乙B. 03 s 内，两车牵引力做功 W 甲 W 乙C. 行驶过程中，两车的牵引力 F 甲 F 乙D.
3、t3 s 时，甲乙两车行驶的路程 s 甲 s 乙第 5 题图6. (2017 自贡)如图所示的杠杆正处于水平平衡，若在杠杆两边的钩码下再加一个钩码(钩码的质量都相同)，杠杆将( )第 6 题图A. 还继续处于水平平衡B. 右端上升，左端下降C. 右端下降，左端上升D. 无法确定杠杆的运动状态7. 从井中提水时，常常会发生吊水桶落入井里的事情用物理知识分析下列说法，其中错误的是( )A. 用吊水桶向上提水，人对桶和水做的功都是有用功B. 用吊水桶向上提水，人对桶做的功是额外功C. 吊水桶掉在井里，打捞水桶时桶里会带些水，这时人对水做的功是额外功D. 吊水桶掉在井里，打捞水桶时，人对桶做的功是有用
4、功8. (2017 东营)如图所示，物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体，不计绳重及摩擦若每个滑轮质量相同，对比两个滑轮组，下列说法正确的是( )A. 甲更省力，甲机械效率大B. 乙更省力，机械效率一样大C. 乙更省力，乙机械效率大D. 甲更省力，机械效率一样大第 8 题图 9. (2017 德阳)一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动，物体运动的路程( s)时间( t)图像如图所示，根据图像，下列判断正确的是( )第 9 题图A. 物体 10 s 时的速度大于 4 s 时的速度B. 06 s 拉力对物体所做的功大于 612 s 拉力对物体所做的功C. 06 s 拉力
5、对物体做功的功率小于 612 s 拉力对物体做功的功率D. 06 s 物体所受的拉力大于 612 s 物体所受的拉力10. (2017 广安)如图所示，通过滑轮组提升重 100 N 的物体，在 4 s 内物体提升了 1 m，不计机械自重及摩擦阻力，g 取 10 N/kg，则下列说法正确的是( )A. 绳的拉力是 60 NB. 拉力的功率是 20 WC. 拉力所做的功为 120 JD. 绳子自由端向下移动了 2 m第 10 题图11. (2017 南充)将一个重为 4.5 N 的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示)，斜面长 1.2 m，高 0.4 m，斜面对物体的摩擦力为 0.3 N(物体大
6、小可忽略)则下列说法正确的是( )第 11 题图A. 沿斜面向上的拉力 0.3 NB. 有用功 0.36 J，机械效率 20%C. 有用功 1.8 J，机械效率 20%D. 总功 2.16 J，机械效率约为 83.3%二、填空与作图题12. (2017 江西)如图所示，是小鹰用扫帚打扫地面卫生的情景，此时扫帚属于_杠杆(选填“省力” “费力”或“等臂”)平时用力扫地，是通过_的方法来增大摩擦，可使地面打扫得更干净第 12 题图13. (2017 铁岭)如图是一种方便出行的共享单车，车把上的车闸是_(选填“省力”或“费力”)杠杆，遇到紧急情况刹车时，是通过增大压力的方法增大_，管理中心通过 GP
7、S 定位系统锁定单车位置，是通过_(选填“电磁波”或“超声波”)传递信息第 13 题图14. (2017 吉林省卷)旅客推动旅行箱，旅行箱离开手后还会向前运动一段距离，这是由于它具有_用如图所示的方式拉动旅行箱时，它相当于一个_杠杆第 14 题图15. (2017 桂林)如图所示，推走独轮车之前，需先将其撑脚抬离地面慢慢抬起的过程中，独轮车属于_杠杆，若向上施加在车把手上的力始终与把手垂直，则这个力的大小_(选填“逐渐增大” “逐渐减小”或“始终不变”)第 15 题图16. (2017 黄冈)滑板车是深受小朋友们喜爱的玩具，使用时一只脚站在滑板上，另一只脚蹬地，滑板车就能载着人前进蹬地时人对车
8、_(选填“做功”或“不做功”)；蹬地的脚离地后，人和车由于_一起继续向前滑行，滑行时以人为参照物，滑板车是_(选填“运动”或“静止”)的第 16 题图17. (2017 安顺)某同学用如图所示的装置做探究杠杆平衡条件的实验，图中杠杆匀质且均匀刻度当杠杆水平平衡后，在左侧第 2 格上挂 3 个相同的钩码，则应在右侧第 3 格上挂_个相同的钩码才能使杠杆水平平衡；若在右侧改用弹簧测力计向下拉，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐_(选填“增大” “减小”或“不变”)第 17 题图18. (2017 衡阳)新材料碳纤维具有高强度、高耐热、密度小等特性一架由
9、碳纤维材料制作的小型无人机，质量为 2 kg，在 5 s 内匀速竖直上升 10 m，则该无人机克服自身重力做功为_J，功率为_W.19. (2017 哈尔滨)如图所示，杠杆水平放置且自重忽略不计， O 是支点，左侧挂一重物，动力 F1大小为 3 N，整个装置处于静止状态，则物体的重力为_N，此时杠杆属于_杠杆(选填“省力”或“费力”)第 19 题图20. (2017 安徽)如图所示，将一把薄木尺的 长度用多层报纸紧密地覆盖在水平桌面13上已知报纸的上表面积为 0.25 m2，则大气对报纸上表面的压力为_N；在木尺右端快速施加竖直向下的力 F，要将报纸掀开，则力 F 至少为_N(假设报纸对木尺的
10、压力全部作用在木尺的最左端，大气压取 1.0105 Pa，报纸和薄木尺的重力忽略不计)第 20 题图21. (2017 云南)某工人用如图所示的装置，将重 150 N 的木块在 10 s 内竖直向上匀速提升 4 m，此装置是_(选填“定”或“动”)滑轮该工人拉力的功率为_W(滑轮和绳的重力、摩擦均不计)第 21 题图 22. 斜面也是一种简单机械，工人师傅常利用斜面把重物搬运到汽车上，如图所示，斜面高为 1 m，长为 3 m，工人师傅用 400 N 沿斜面向上的力，将重为 900 N 的箱子推到车上在这过程中工人师傅做的总功是_J，此斜面的机械效率是_，箱子移动过程中的摩擦力是_N.第 22
11、题图23. (2017 赤峰)如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在 4 s 时间内用 100 N 的力竖直向下压动摇臂 1 m，把 1 000 N 的重物匀速抬高 8 cm.则重物上升的速度为_m/s，人做的功为_J，千斤顶的效率是_%.第 23 题图24. (2017 苏州)如图所示，用滑轮组将 1.5 kg 的物体匀速提高 0.5 m，拉力 F 为 10 N，则有用功为_J，滑轮组机械效率为_若增加所提物体的重力，滑轮组机械效率_(选填“变大” “变小”或“不变”)(不计绳重和摩擦，g 取 10 N/kg)第 24 题图25. (2017
12、 威海)(2 分)如图所示，轻质杠杆 OA 在路灯和轻绳 AB 的共同作用下，在水平方向处于静止状态，请画出轻绳 AB 对杠杆的动力 F1的力臂 L1和阻力 F2的示意图第 25 题图26. (2017 云南)(2 分)请在图中画出 F 的力臂 L.第 26 题图27. (2 分)如图所示，用笔画线代替绳子在图中画出最省力的绕法第 27 题图三、实验与探究题28. (2017 莱芜)(6 分)在探究“杠杆平衡条件”的实验中，采用了如图甲所示的实验装置：第 28 题图(1)实验前，小明同学发现实验装置处于如图甲所示的状态，使用时，首先应将杠杆两端的平衡螺母向_(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在
13、水平位置平衡，这样做的好处是_；(2)一实验小组在正确操作过程中，得出的实验数据如下表小明同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力动力臂阻力阻力臂；小华同学分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力动力臂阻力阻力臂两个同学都认为自己是对的，对方是错误的那么你认为他们中正确的应该是_同学原因是_；动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm2 5 5 23 6 6 34 2 2 43 4 2 63 6 9 24 4 2 8(3)把图乙中 A 点的钩码取下，在 A 点用弹簧测力计施加一个竖直向下的拉力 F 时，杠杆仍能在水平位置平衡，如图丙所示当拉力 F 向左倾斜时，要
14、保持杠杆仍在水平位置平衡，则拉力 F 将_(选填“变大” “变小”或“不变”)；(4)小红同学采用了图丁所示的装置进行探究，发现当杠杆水平平衡时，与其他同学得出的正确的杠杆平衡条件不相符，其可能的原因是_29. (2017 淮安)(5 分)小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图所示)，测得的实验数据如表中所示：第 29 题图实验序号斜面倾斜程度物体重力G/N物体上升高度h/m沿斜面拉力F/N物体移动距离s/m有用功W 有 /J总功W 总 /J机械效率 (%) 较缓 5.0 0.10 1.6
15、 0.50 0.50 0.80 63 较陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68 极陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.55(1)沿斜面拉动物体时，应使其做_运动(2)根据表中的数据可求出第次实验中拉力所做的有用功为_J，机械效率是_(3)通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越_(4)通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下，_四、综合题30. (2017 河南)(7 分)如图所示，工人用沿斜面向上、大小为 500 N 的推力，将重 800 N 的货物从 A 点匀速推至 B
16、 点；再用 100 N 的水平推力使其沿水平台面匀速运动 5 s，到达C 点已知 AB 长 3 m， BC 长 1.2 m，距地面高 1.5 m试问：(1)利用斜面搬运货物主要是为了_；(2)货物在水平台面上运动的速度为多少？(3)水平推力做功的功率为多少？(4)斜面的机械效率为多少？第 30 题图31. (2017 黔南州)(9 分)“每天锻炼一小时，幸福生活一辈子”的健康理念被人们接受，引导广大市民走向全民健身行列如图所示是某型号健身器的结构简化图，每个滑轮质量为2 kg.小刚质量为 60 kg，他竖直向下拉手柄，将 20 kg 的配重匀速向上拉，2 s 配重上升了1 m，不计绳重和摩擦，
17、g10 N/kg.求：(1)手柄移动的速度；(2)小刚做功的功率；(3)若小刚站立时，鞋底与地面的接触面积为 500 cm2，配重被匀速拉起时，他对地面的压强是多少？第 31 题图满分冲关1. (2017 黄石)下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是( )A. 指甲剪是省力省功的机械B. 定滑轮不省力，但能改变力的方向C. 滑轮组既省力，又省距离，还省功D. 斜面的机械效率可以达到 100%2. (2017 聊城)如图所示，在“探究杠杆的平衡条件”实验中，已知杠杆上每个小格长度为 2 cm，当弹簧测力计在 A 点斜向上拉(与水平方向成 30角)杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，下列说法正确的是
18、( )A. 动力臂为 0.08 mB. 此时为省力杠杆C. 弹簧测力计的示数为 4 ND. 钩码总重为 2 N第 2 题图3. (2017 遂宁)如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其做直线运动，在相同水平面上两次拉动木块得到的 s t 关系图像如图乙所示第 1、2 两次弹簧测力计示数分别为 F1、 F2；速度分别为 v1、 v2；如果运动时间相同，拉力所做的功分别为 W1、 W2.下列判断正确的是( )第 3 题图A. F1 F2 v1 v2 W1 W2B. F1 F2 v1 v2 W1 W2C. F1 F2 v1 v2 W1 W2D. F1 F2 v1 v2 W1
19、 W24. (2017 台州)小柯用图中装置提升重为 400 牛的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是( )A. 两个滑轮均为定滑轮B. 人将绳子拉过 1 米，物体也上升 1 米C. 物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 200 牛D. 使用该装置不能省力，但能改变力的方向第 4 题图 5. (2017 重庆 A 卷)工人师傅用图中所示的滑轮组，将重为 800 N 的物体缓慢匀速竖直提升 3 m，人对绳端的拉力 F 为 500 N，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则( )第 5 题图A. 绳子自由端移动的距离为 9 mB. 动滑轮的重力为 200 NC. 人通过滑轮组做的有用功为 1 500 J
20、D. 滑轮组的机械效率为 53.3%6. 如图所示，通过斜面用平行于斜面 F200 N 的推力，将质量为 30 kg 的物体在 5 s时间内匀速推到 1 m 高的平台上，斜面长 s2 m则(g 取 10 N/kg)( )第 6 题图A. 推力 F 做功的功率为 40 WB. 斜面的机械效率为 75%C. 推力 F 做的总功为 300 JD. 斜面对物体的摩擦力为 100 N7. (2017 连云港)如图所示，一物体在水平向右的拉力 F1作用下以 1 m/s 速度在水平地面上匀速运动了 10 m，拉力 F1所做的功为 W1，功率为 P1.若该物体在水平向右的拉力 F2作用下以 2 m/s 的速度
21、在同一水平地面上匀速运动了 10 m，拉力 F2所做的功为 W2，功率为 P2.则W1_W2， P1_P2(选填“” “v1，故 D 错误；根据公式 P Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即 P1P2，再由公式 W Pt 可知，当做功时间相等时，功率越大，拉力做的功越多，即 W1W2，故 A 正确故选 A.4. C 【解析】根据题图所示，靠近物体的滑轮(左下角)的轮轴随物体的上移而移动，属于动滑轮，与顶部相连的滑轮的轮轴固定，属于定滑轮，A 不正确；根据题图所示，物体由两股绳子承担，因此滑轮组绳子自由端移动 1 米，物体实际上移 0. 5 米，B 不正确；物体匀速上升时，它的重力由
22、两股绳承担，所以人对绳的拉力为物体重力的一半为 200 N该滑轮组既能改变力的方向，也能改变力的大小，能省力，但费距离，D 不正确，C 正确故选 C.5. B 【解析】由题图可知：承担物体重力绳子的段数 n2，则绳子自由端移动的距离 sn h23 m6 m，A 错误；由 F (G G 动 )可得：500 N (800 N G 动 )，解得：1n 12G 动 200 N，B 正确；人通过滑轮组做的有用功 W 有 Gh800 N3 m2 400 J，C 错误；人通过滑轮组做的总功 W 总 Fs500 N6 m3 000 J，则滑轮组的机械效率 100% 100%80%，D 错误故选 B.W有W总
23、2 400 J3 000 J6. B 【解析】推力 F 是动力，它做的功是总功，所以有 W 总 Fs200 N2 m400 J，故 C 错误；推力 F 做功的功率 P 80 W，故 A 错误；重力做的功为有用功， WWt 400 J5 s有用 Gh mgh30 kg10 N/kg1 m300 J，机械效率 100% 100%75%，故 B 正确；由 W 总 W 有 W 额 可得， W 额 W 总 W 有W有 用W总 300 J400 J400 J300 J100 J，由 W 额 fs 可得摩擦力 f 50 N，故 D 错误故选 B.W额s 100 J2 m7. 【解析】对物体进行受力分析：水平
24、方向受到拉力与地面对它的滑动摩擦力，因为两种情况下滑动摩擦力大小不变，所以两种情况下拉力大小不变，因为物体在两种情况下运动的距离都是 10 m，所以根据功的计算公式 WFs，可得两种情况下拉力做功相等；再根据功率的计算公式 P Fv，因为第 2 种情况下物体的运动速度快，所以 P1P2.Wt Fst8. 300 2 400 0.1 【解析 】 G 月 G 180 kg10 N/kg300 N， W Fs80 16 16N30 m2 400 J， v 0.1 m/s.st 30 m560 s9. 传送带 2 250 750 【解析】由三角形知识可知，货物运送的高度为 h 12L7.5 m，所以传
25、送一袋货物所做的有用功为 W 有 Gh mgh30 kg10 N/kg7.5 m2 250 J；由 100%得， W 总 3.010 3 J，所以 W 额 W 总 W 有 3 W有W总 W有 2 250 J75%000 J2 250 J750 J.10. 9105 310 4 83.3% 【解析】由题图可知龙门吊由一动滑轮提升重物，故钢绳拉动的距离： s nh215 m30 m，龙门吊做的总功： W 总 Fs310 4 N30 m910 5 J，龙门吊做功的功率： P 310 4 W，对物体做的有用功：W总t 9105 J30 sW 有 Gh mgh510 3 kg10 N/kg15 m7.5
26、10 5 J，龙门吊的机械效率： 100% 100%83.3%.W有W总 7.5105 J9105 J11. 250 80% 【解析】由乙图可知：当 G100 N 时， 50%，由滑轮组的机械效率： 100% 100% 100%可得：50% 100%，解W有 用W总 W有 用W有 用 W额 GhGh G动 h 100 N100 N G动得： G 动 100 N；当某次运送 4 件货物即 G 400 N 时，绳子的拉力： F (G G 动 )12 (400 N100 N)250 N；此时滑轮组的机械效率： 100%12 W有 用 W总 100% 100% 100% 100%80%.W有 用 W有
27、 用 W额 G hG h G动 h GG G动 400 N400 N 100 N12. 如答图所示(2 分)第 12 题答图13. 如答图所示(2 分)第 13 题答图14. 如答图所示(2 分)第 14 题答图15. (每空 1 分，共 8 分)(1)刻度尺 (2)匀速 甲 (3)83% 动滑轮的总重 提升物体的高度 (4)0.24 (5)0.0416. 解：(1)由 v 可得，从中山到广州所用时间：stt 0.6 h(1 分)sv 90 km150 km/h(2)汽车静止在水平地面上时，对地面的压力：F G mg600 kg10 N/kg6 000 N(2 分)汽车静止在水平地面上时，对地
28、面的压强：p 75 000 Pa(2 分)FS 6 000 N0.08 m2(3)汽车的飞行速度： v 200 km/h m/s(1 分)2003.6因为 P Fv，所以汽车的牵引力：Wt FstF 1 350 N(2 分)Pv 75 000 W2003.6 m/s17. (1)运动(1 分)解：(2)歼20 最大速度 2.4 马赫，最大航程 3 500 km由 v 可知，飞满最大航程所用时间是stt 4 289.2 s1.2 h(2 分)sv 3.5106 m2.4340 m/s全机空载时对地面的压强是p 3.510 5 Pa(2 分)FS GS mgS 1.75104 kg10 N/kg0
29、.5 m2(3)歼20 以最大速度飞行时的功率是P n n nFv 21.17610 5 N2.4340 m/s1.910 8 W(3 分)Wt F st18. (1)省力(1 分) 【解析】根据 FsGh，由于斜面长大于斜面高，所以使用斜面可以省力；使用任何机械都不能省功解：(2)由于 F200 N， s400 m，则拉力做的总功为：W 总 Fs200 N400 m810 4 J(1 分)t10 min600 s，工作人员做功的功率为：P 133.3 W(1 分)W总t 8104 J600 s因为 G mg30 kg10 N/kg300 N， h180 m，所以克服重力做的有用功为：W 有用
30、 Gh300 N180 m5.410 4 J(2 分)斜面的机械效率为： 100% 100%67.5%(1 分)W有 用W总 5.4104 J8104 J(3)工作人员做的额外功是：W 额 W 总 W 有用 810 4 J5.410 4 J2.610 4 J(1 分)则摩擦力的大小为： f 65 N(1 分)W额s 2.6104 J400 m19. 解：(1)由图可知，汽车的重量由 4 段绳子承担，即 n4，h8 m，则绳端移动距离为 s nh48 m32 mW 总 Fs4.510 3 N32 m1.4410 5 J(1 分)P 3 600 W(1 分)W总t 1.44105 J40 s(2)
31、汽车的重力为G 车 m 车 g1.510 3 kg10 N/kg1.510 4 N(1 分)整个装置做的有用功为W 有用 G 车 h1.510 4 N8 m1.210 5 J(1 分)滑轮组的机械效率为 100% 100%83.3%(1 分)W有 用W总 1.2105 J1.44105 J(3)整个装置的重力为G 装置 m 装置 g810 3 kg10 N/kg810 4 N(1 分)起吊过程中汽车起重机对地面的压力为F 压 G 总 G 车 G 装置 1.510 4 N810 4 N9.510 4 N(1 分)起吊过程中汽车起重机对地面的压强为p 1.910 4 Pa(1 分)F压S 9.5104 N5 m2
