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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（ ）
A．W1:W2=1:1 B．W1:W2=2:3 C．P1 2=1:1 D．P12=2:3
2. 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= mv2；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（ ）
A． B． C． D．
4．（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.（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L．
14.（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及其力臂l1，并作出阻力臂l2．
15.（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0.1m/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/s
B．拉力的功率为1.2W
C．2s内克服地面对物体摩擦力做功3.6J
D．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，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η，拉力F做功的功率为 P．求：
（1）滑轮组的机械效率η；
（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=2×0.2m/s=0.4m/s；拉力F的功率为：P=Fv=5N×0.4m/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B．
2. 【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.D
6.
7.
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：①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；
②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，小刚的观点正确
10.【答案】（1）6J 0.8J （2） 6J （3）6.8【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，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D．
2.B
3.【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D．
4.【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，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B．
5.B
6. 略
7.
8.
9.D
10.C
11.B
12．【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）；
13.【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：①将带支架的杠杆放在水平位置，调节杠杆使其水平平衡；
②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数（动力F1），将F2、L2、F1的数据记录在表格中；③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②再做4次，将F2、L2、F1的数据记录在表格中；④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．⑤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 1 2 3 4 5 6
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=2×0.1m/s=0.2m/s，故A正确；B、拉力的功率：P=Fv=6N×0.2m/s=1.2W，故B正确；C、2s内物体通过的距离s物=v物t=0.1m/s×2s=0.2m；则克服地面对物体摩擦力做功：W有用=fs物=9N×0.2m=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=2×0.2m=0.4m，拉力做的总功：W总=Fs=6N×0.4m=2.4J；
机械效率：η= ×100%= ×100%=75%，故D正确．故选ABD．
3.BC
4.BCD
5.
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η= ×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=900N×1m=900J；W总=Fs=500N×2m=1000J；
机械效率η= ×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．
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发表于 2020-3-16 21:59:01
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