中考物理总复习第十讲简单机械和功玩转真题

第十讲简单机械和功命题点一1. (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，画出用滑轮组提升重物最省力的绕法．第10题图Array命题点四11. (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．第11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3×104 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1.2×10－3m2，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 是指压路机在施工中钢轮1秒钟压路30次．(g 取10 N/kg)(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：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AB是个杠杆，O为支点．杠16.(2014陕西28题4分)图甲所示为一种搬运建筑材料的装置，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6×103N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18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4.8×105 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. (2015陕西33题7分)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21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. 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．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η＝W 有用W 总×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．12. 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＝Gh ＝5 000 N×6 m＝3×104J ，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 ＝nh ＝3×6 m＝18 m ，所做总功是W 总＝Fs ＝2 200 N×18 m＝39 600 J ，因此拉力的功率是P ＝W t ＝39 600 J 20 s＝1 980 W ，C 错误；在其他条件不变时，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 ＝F S知吸盘对玻璃的压力 F ＝pS ＝1.5×105 Pa×1.2×10－3 m 2＝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 ＝W t ＝16 J 8 s＝2 W(2分) 14. (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 ，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 ＝2.53.6m/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＝1.152×106J(1分) 功率P ＝W 总t ＝1.152×106 J 60 s＝1.92×104 W(1分) 15. (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 ＝F S ＝2.08×104 N 0.15 m 2≈1.39×105 Pa (在 138 667～1.39×105 Pa 范围均计分)(2分)(3)所用时间t ＝s v ＝ 5 km 100 km/h＝0.05 h ＝180 s 或t ＝s v ＝5×103 m 27.78 m/s≈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＝1.44×107J 由W ＝Fs 得，F ＝W s ＝1.44×107 J 5×103 m＝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)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η甲＝W 有用W 总×100%＝G 物h F 甲2h ×100%＝G 物2F 甲×100%＝ 2 000 N 2×1 600 N ×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．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＝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＝W 有用W 总×100%＝360 J 450 J ×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 ＝W 额s ＝90 J 3 m＝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．18. (每空1分，共3分)6×10448% 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＝Gh ＝6×103N×10 m＝6×104 J ；电动机所做的功是总功，则η＝W 有用W 总×100%＝6×104 J 1.25×105 J ×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%.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＝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＝W 有用W 总×100%＝0.36 J 0.5 J×100%＝72%. 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＝W 有用W 总×100%得，拉力做的总功 W 总＝W 有用η＝7.2×106 J 75%＝9.6×106 J(1分) 由W ＝Fs 得，拉力F ＝W 总s ＝W 总2h ＝9.6×106 J 2×15 m＝3.2×105 N(2分) 拉力做功的功率P ＝W 总t ＝9.6×106 J 40 s＝2.4×105 W(2分) 【一题多解】(2)问还可以这样求解：由η＝W 有用W 总×100%＝Gh Fs ×100%＝G 2F×100%得，拉力 F ＝G 物2η＝4.8×105 N 2×75%＝3.2×105 N(3分) 绳子自由端移动的速度v ＝s t ＝2h t ＝2×15 m 40 s＝0.75 m/s(1分) 则拉力做功的功率为P ＝W t＝Fv ＝3.2×105 N×0.75 m/s＝2.4×105 W(2分) 21. (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 ＝s t ＝5 m 25 s＝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 ＝W t ＝2 970 J 25 s＝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＝W 有用 W 总×100%＝1 500 J 2 970 J ×100%≈50.5%(1分)。