2021年河南中考物理复习练习课件：09专题九　简单机械.pptx

1、 中考物理 （河南专用） 专题九 简单机械 1.(2018河南,4,2分)高速铁路的输电线,无论冬、夏都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接 触。图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25 kg,不计滑轮和 钢绳自重及摩擦,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30 cm,则输电 线A端向左移动了 cm。(g取10 N/kg,不考虑钢绳的热胀冷缩) A组 20162020年河南中考题组 答案答案 1104 15 解析解析 根据滑轮的工作特点首先判断出滑轮组左侧为定滑轮,右侧为动滑轮,坠砣对钢绳自由端施加拉 力,不计滑轮和钢绳的自重及摩擦

2、,所以输电线A端受到的拉力等于2倍钢绳末端受到的拉力,即F=2G= 2mg=225 kg2010 N/kg=10 000 N;A端移动的距离等于钢绳末端移动的距离的一半,故等于15 cm。 方法技巧方法技巧 本题是滑轮组的特殊使用方法:在水平方向上使用滑轮组。空间想象能力薄弱的同学可以 将滑轮组竖着观察分析,这样有助于理解。 2.(2020河南,8,2分)在如图所示的工具中,使用时属于费力杠杆的是( ) 答案答案 B A项图中是瓶盖起子,使用过程中支点在瓶盖边缘,动力臂比阻力臂长,所以是省力杠杆。B项 图中是食品夹,使用时支点在夹子两臂连接处,手握的位置在夹子两臂中间附近,被夹物体在远处末端,

3、所 以动力臂比阻力臂短,是费力杠杆。C项图中是起钉锤,使用时支点是锤子与地面的接触点,手握锤柄末 端,动力臂比阻力臂长,是省力杠杆。D项图中是核桃夹,使用时支点在夹子两臂连接处,动力臂比阻力臂 长,是省力杠杆。所以选B。 3.(2019河南,11,2分)图中开瓶器开启瓶盖时可抽象为一杠杆,不计自重。选项图能正确表示它工作示意 图的是( ) 答案答案 B 使用开瓶器开启瓶盖时,用力向上抬起开瓶器,开瓶器绕顶端与瓶盖的接触点转动,所以开瓶 器顶端与瓶盖的接触点是支点,末端受到的向上的力是动力,瓶盖边缘对开瓶器向下的力是阻力,B图所 示的杠杆能表示开瓶器工作示意图。 解题思路解题思路 根据开瓶器的工

4、作过程分析其支点位置,然后再根据开瓶器的使用目的和受力情况来判断 动力与阻力方向。 4.(2019河南,13,2分)(双选)工人用如图所示的滑轮组,在时间t内,将重为G的货物匀速提升了h,人对绳子 竖直向下的拉力恒为F。以下说法正确的是( ) A.拉力F的功率为 B.额外功为(2F-G)h C.滑轮组的机械效率为 D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大 2Fh t 3 G F 解题关键解题关键 首先正确分析承担货物的绳子的段数是解题关键。然后再根据=推导出的表达式。 W W 有 总 答案答案 AB 图中的滑轮组承担货物的绳子段数n=2。自由端移动的距离s=2h,拉力做的功W总=Fs=2Fh, 功

5、率P=,故A项正确。有用功W有=Gh,额外功W额=W总-W有=2Fh-Gh=(2F-G)h,故B项正确。滑轮组 的机械效率为= =,故C项错。从C项的分析中可以看出滑轮组机械效率的表达式中没 有h,说明机械效率与h无关,D项错。 W t 总 2Fh t W W 有 总 2 Gh Fh2 G F 5.(2018河南,8,2分)下列工具中,使用时属于费力杠杆的是( ) 答案答案 B 根据杠杆分类原则,若杠杆阻力臂大于动力臂,则是费力杠杆。B图中,手使用筷子时的阻力 臂大于动力臂,所以筷子属于费力杠杆。A、C是省力杠杆,D是等臂杠杆。 6.(2018河南,13,2分)(双选)如图所示,水平木板上有甲

6、、乙两个木块,甲的质量大于乙的质量。两木块下 表面的粗糙程度相同。甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下,以相同速度匀速直线运动了相同时间, 下列说法中正确的是( ) A.F1大于F2 B.F1比F2做功多 C.F2比F1的功率大 D.甲的重力做功较多 答案答案 AB 滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关,题中条件为粗糙程度相同,所以只有压力影响滑 动摩擦力。甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力,甲所受的摩擦力大于乙,因为都是匀速运动,所以拉力 与摩擦力大小相同,所以A正确。因为速度相同,时间相同,所以运动距离相同,因为W=Fs,F1大于F2,则F1 做的功多,所以B正确。根据P=W/t,时间相同

7、时,F1做功多,故F1的功率大于F2的功率,C错误。重力与运动 方向垂直,重力不做功,D错误。 审题技巧审题技巧 题中给出的条件较多,对于选择题的四个选项应当逐项分析进行判断。 解题关键解题关键 本题重点考查影响滑动摩擦力大小的因素和功与功率的计算。解题的关键是把握题中“以 相同速度匀速直线运动”这个条件。匀速直线运动表示物体受到的是平衡力,即拉力等于摩擦力。 7.(2019河南,20,9分)我国从今年4月15日起,正式实施电动自行车新国标。李强购置了一辆符合新国标 的电动车,其整车质量为50 kg,最高速度为25 km/h。g取10 N/kg。试问: (1)对蓄电池充电时,电能转化为 能;行

8、驶时,电动机提供动力,其工作原理是 。 (2)当蓄电池的电全部耗完后,若充电功率为100 W,充满电需要5 h,不计能量损失,则充满电后蓄电池储 存的电能为多少? (3)蓄电池充满电后,其储存电能的75%用于车克服阻力做功,当质量为70 kg的李强在水平路面上骑着车, 以最高速度匀速电动行驶时,所受阻力为总重的,则车最多能行驶多少小时? (4)新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制,这样做主要是为了防止车的 较大,以 减小行车危险。 1 40 答案答案 (1)化学 通电线圈在磁场中受力转动 (2)1.8106 J (3)1.8 h (4)动能 解析解析 (1)(2分)对蓄电池充电时,电

9、能转化为化学能,电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动 (2)(2分)蓄电池充满电后,储存的电能W电=Pt=100 W53 600 s=1.8106 J (3)(4分)车所受阻力f=(m+M)g=(50 kg+70 kg)10 N/kg=30 N 车子克服阻力做功W=W电=75%1.8106 J=1.35106 J 由W=fs可知行驶路程s=4.5104 m=45 km 由v=可求出车行驶的最长时间t=1.8 h (4)(1分)对电动车的质量和最高速度都进行了限制,主要是为了防止车的动能较大。 1 40 1 40 W f 6 1.35 10 J 30N s t s v 45km 25km

10、/ h 8.(2017河南,20,9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? 答案答案 (1)省力 (2)0.24 m/s (3)24 W (4)80% 解析解析 (1)(1分)利用斜面可以省力。 (2)(2分)货物在水平台面上运动的速度v=0.24 m/s (3)(3

11、分)水平推力做的功W=F1s1=100 N1.2 m=120 J 则水平推力做功的功率P=24 W (4)(3分)有用功W有=Gh=800 N1.5 m=1 200 J 总功W总=Fs=500 N3 m=1 500 J 则斜面的机械效率=100%=100%=80% 1 s t 1.2m 5s W t 120J 5s W W 有 总 1 200J 1 500J 思路分析思路分析 (1)斜面是一种省力机械,在实际工作过程中需要将货物提升一定高度时,利用斜面将货物推 到斜面的顶端,这样虽然费距离,但可以省力。(2)货物在水平台面上通过的路程为BC段的长度,根据速 度公式可以计算出货物运动的速度。(3

12、)水平推动货物做功的过程中力与距离在同一方向,直接用功的 计算公式计算出功,再代入功率公式计算即可。(4)货物克服重力做的功是有用功,沿斜面的推力对货物 做的功是总功,两者的比值就是斜面的机械效率。 易错警示易错警示 本题涉及的物理量的计算难度不大,但部分学生容易犯张冠李戴的低级错误。题中第(2)、 (3)问要求的是货物在水平面上BC段运动时的相关量,而第(4)问要求的是斜面的机械效率,认真审题才 能避免此类错误。 9.(2016河南,20节选,6分)在“大力士”比赛中,需要把一质量m=400 kg,边长l=1 m,质量分布均匀的立方 体,利用翻滚的方法沿直线移动一段距离,如图所示。g取10

13、N/kg。求: (2)“大力士”用翻滚的方法使立方体沿直线移动了10 m,用时20 s。“大力士”克服立方体重力做功 的功率; (3)翻滚立方体时,使立方体一边刚刚离开地面,所用最小力F的大小。 答案答案 (2)414 W (3)1.41103 N 解析解析 (2)(3分)立方体翻滚一次克服重力做的功 W0=Gh=4 000 N m=828 J 立方体移动10 m需要翻滚10次,则翻滚10次做功的功率 P=414 W (3)(3分)根据杠杆平衡条件得Fl1=Gl2 由图中几何关系可知当F最小时,l1= m,l2=0.5 m 代入数据得F= N=1.41103 N 21 2 W t 0 10W

14、t 10 828J 20s 2 4 0000.5 2 思路分析思路分析 将正方体看作一个杠杆进行分析,支点在底部的右端边缘上,阻力是正方体自身的重力,作用 点在重心。 方法技巧方法技巧 本题属于求杠杆中最小动力问题,通常采用的方法是找到物体上离支点最远的位置作为动 力作用点,再将此点与支点连线作动力臂就是最大的动力臂,对应的动力最小。 考点一 简单机械 B组 20162020年全国中考题组 1.(2020湖南常德,23,6分)农忙时节小明帮爷爷挑谷子,初次干农活的他在左筐中装了20 kg,右筐中装了 25 kg,如果扁担的长度为1.8 m,则他在距扁担左端 m处将谷子挑起来才能使挑担水平(扁担

15、和筐的 重力均不考虑);为了方便行走,小明将两筐谷子同时向内移动了0.1 m,则需要 筐(选填“左”或 “右”)增加约 kg(保留1位小数)谷子,才能基本保持挑担水平。 答案答案 1 右 0.7 解析解析 根据杠杆平衡条件有G左L左=G右L右,则:=。扁担的长度为1.8 m,则他在距 扁担左端L左=1.8 m=1 m处将谷子挑起来才能使挑担水平。将两筐谷子同时向内移动了0.1 m,则左边 力臂变为0.9 m,右边力臂变为0.7 m,此时G左L左=200 N0.9 m=180 N m,G右L右=250 N0.7 m=175 N m,左 边力与力臂乘积大于右边力与力臂乘积;要使挑担基本保持水平,根

16、据杠杆平衡条件应该在右边增加谷 子,m=-m右=-25 kg0.7 kg。 L L 左 右 G G 右 左 m g m g 右 左 m m 右 左 25 20 5 4 5 9 m L L 左左 右 20kg0.9m 0.7m 2.(2019安徽,7,2分)图中物块甲和乙处于静止状态。已知甲重12 N,乙重8 N,不计绳重及一切摩擦,则甲 受到地面的支持力为 N。 答案答案 4 解析解析 物块甲受竖直向下的重力G甲=12 N、绳子竖直向上的拉力F拉=G乙=8 N、地面竖直向上的支持力 F支作用而静止,静止属于平衡状态,由力的平衡条件得:G甲=F拉+F支,则甲受到地面的支持力:F支=G甲-F拉=

17、12 N-8 N=4 N。 易错警示易错警示 本题不能习惯性地认为地面对物块甲的支持力大小一定等于物块甲的重力。 3.(2018北京,25,4分)小华探究杠杆平衡条件时,使用的每个钩码的质量均相等,杠杆上相邻刻线间的距离 相等。如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端 调节。杠杆水平平衡后,在杠杆上的A点悬挂了2个钩码,如图乙所示,为使杠杆保持水平平衡,应在B点悬 挂 个钩码。 答案答案 右 3 解析解析 由题图甲可知,杠杆左边下沉,为使杠杆在水平位置平衡,应该向右调节右端的平衡螺母。在题图 乙中,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,可知在B点应该挂3

18、个钩码。 4.(2018天津,18,4分)利用图甲中的撬棒撬石块时,撬棒相当于 (选填“省力”或“费力”)杠杆; 利用图乙中的滑轮组匀速提升900 N的重物时,若忽略滑轮自重、绳重及摩擦,人对绳的最小拉力为 N。 甲 乙 答案答案 省力 300 解析解析 在撬动石块时,手用力为动力,石块对杠杆施加阻力,动力臂大于阻力臂,故为省力杠杆;由题图可 知n=3,故F=G物=900 N=300 N。 1 3 1 3 5.(2020山东潍坊,1,2分)首先发现杠杆原理的是( ) A.阿基米德 B.牛顿 C.帕斯卡 D.焦耳 答案答案 A 由初中阶段学过的知识可知:首先发现杠杆原理的是阿基米德,A符合题意;

19、牛顿总结了前人 的研究成果,概括出了著名的牛顿第一定律,B不符合题意。帕斯卡提出了帕斯卡定律,C不符合题意;焦 耳最先确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系,D不符合题意。 6.(2020广西北部湾经济区,10,2分)墨经最早记述了杆秤的杠杆原理,“标”“本”表示力臂,“权” “重”表示力,如图所示,杆秤在水平位置平衡,以下说法正确的是( ) A.“重”增大时,N端上扬 B.“权”增大时,M端上扬 C.“权”向右移时,N端下沉 D.提纽向右移时,M端上扬 答案答案 C 杆秤应用杠杆原理,在水平位置平衡时,权标=重本,当 “重”增大时,权标重本,支点O左侧的力与力臂乘 积偏大,故M端下

20、沉,B错误;“权”向右移时力臂“标”变小,则权标重本,即支点O左侧 的力与力臂乘积偏大,故M端下沉,D错误。 7.(2019贵州贵阳,10,3分)如图所示是吊车正在起吊货物的示意图。该装置通过液压伸缩撑杆推动吊臂 并使吊臂绕O点转动,从而通过钢绳将货物缓慢吊起。假设撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直,仅通 过转动吊臂提升货物的过程中,则下列分析正确的是( ) A.撑杆对吊臂的作用力不断增大 B.钢绳对吊臂的作用力不断增大 C.撑杆对吊臂作用力的力臂不断增大 D.钢绳对吊臂作用力的力臂不断减小 答案答案 D 由题意“撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直”可知,撑杆对吊臂的作用力F1的力臂L1不变, C

21、错误;钢绳对吊臂的作用力F2等于货物的重力,保持不变,B错误;吊臂提升货物过程中,钢绳对吊臂作用 力的力臂L2逐渐变小,D正确;根据杠杆平衡条件得F1L1=F2L2,当L1、F2不变时,撑杆对吊臂的作用力F1随L2 的减小而减小,故A错误。 8.(2019江西,14,3分)如图所示,物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩 擦),拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是( ) A.F2F3=F4F1 B.F2F4F1F3 C.F4=F2F1F3 D.F4F2F3F1 答案答案 B 从本题图中看出有四种简单机械,第一种是杠杆,根据杠杆的平衡条件,得出F1=G。第二种是 滑轮组

22、,此时,动滑轮由三段绳子承担,不计机械自重和摩擦,则F2=G/3。第三种是一个动滑轮,此时,拉力 作用在动滑轮的轴上,这种状态下使用动滑轮不但不能省一半的力,而且要多一倍的力,不计机械自重和 摩擦,则F3=2G。第四种是斜面,斜面的角度是30,可以推算出斜面的长度等于高度的两倍,不考虑摩擦, 由公式F4s=Gh,得F4=G/2。通过计算结果比较可知,F2F4F1 解析解析 (1)由图1可知,脚沿与杆垂直方向至少用力F1才能将石球抬起,则F1的力臂l1=AB-OA=1.4 m-0.4 m= 1 m;此杠杆的阻力等于石球的重力G,对应的阻力臂l2小于动力臂l1,所以此时舂米工具是一个省力杠杆。 图

23、1 (2)脚竖直向下用力时,在图2中分别作出竖直向下的力F2及力臂l1、石球重力G及力臂l2,OBC OAD,=,由杠杆平衡条件得F2l1=Gl2,F2=G=50 N=20 N;两次石球抬起过程中,G和l2 不变,F2的力臂l1小于F1的力臂l1,所以F2F1。 图2 2 1 l l OA OB 2 1 Gl l OA OB 0.4m 1m 解题关键解题关键 对于杠杆问题,进行杠杆五要素的作图是解题的必要步骤。 2.(2019广东广州,16,5分)如图1所示,A点为硬棒的重心,O为支点,硬棒水平静止,弹簧测力计的示数为 N。硬棒所受的重力为 N。能否用图1中的弹簧测力计按图2所示的方法测量同一

24、硬棒 所受的重力? 依据是 。 图1 图2 答案答案 2.4 7.2 不能 硬棒的重力超过弹簧测力计的量程 解析解析 该弹簧测力计分度值为0.2 N,弹簧测力计读数为2.4 N;根据杠杆平衡条件Gl1=Fl2,则硬棒所受的 重力G=7.2 N;硬棒的重力超出弹簧测力计的量程(05 N),故不能直接测出硬棒的重 力。 2 1 Fl l 2.4N0.6m 0.2m 3.(2018黑龙江齐齐哈尔,21,2分)如图所示的杠杆(自重和摩擦不计),O是支点,A处挂一重为50 N的物体, 为保证杠杆在水平位置平衡,在中点B处沿 (选填“F1”、“F2”或“F3”)方向施加的力最小, 为 N。 答案答案 F2

25、 100 解析解析 当沿F2方向用力时,力臂为OB,当沿F1或F3方向用力时,对应的力臂均小于OB,故沿F2方向力最 小。根据杠杆平衡条件可知,F2=100 N,故最小力为100 N。 2 1 G l l 50N 1 2 OA OA 4.(2017黑龙江哈尔滨,42,2分)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”)。 答案答案 6 省力 解析解析 阻力F2=G,由杠杆的平衡条件F1 L1=F2 L2得 G=F2=6 N, 由于L1L2, 所以此时杠杆属于省力杠杆。

26、 11 2 F L L 3N4 2 5.(2020贵州贵阳,9,3分)撬棒是人们在劳动中应用杠杆原理的工具。如图所示是工人利用撬棒撬动大石 头的情景,撬棒上O点为杠杆的支点。下列分析正确的是( ) A.此时撬棒为等臂杠杆 B.应用此撬棒的主要目的是省力 C.力F的作用点靠近O点会更省力 D.应用此撬棒的主要目的是省距离 答案答案 B 由图可以看出,撬棒的动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,应用此撬棒的主要目的是省力, 故A、D错误,B正确;工人利用撬棒撬动大石头时,阻力和阻力臂一定,若力F的作用点靠近O点,则动力臂 减小,由杠杆平衡条件可知,动力变大,C错误。故正确选项为B。 6.(2018新疆乌

27、鲁木齐,6,3分)如图所示,每个滑轮的重力相等,不计绳重和摩擦力,G1=60 N,G2=38 N,甲乙 两种情况下绳子在相等拉力F作用下静止。则每个动滑轮的重力为( ) A.3 N B.6 N C.11 N D.22 N 答案答案 B 由题图可知,甲图中承担物重的绳子股数为3,乙图中承担物重的绳子股数为2,不计绳重和摩 擦力,则绳端拉力分别为F=(G1+G动),F=(G2+G动),得(60 N+G动)=(38 N+G动),解得G动=6 N,故 选B。 1 3 1 2 1 3 1 2 7.(2016湖南长沙,27,3分)如图为一健身器材模型,杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动,OAOB=14,质

28、量为60 kg的小明站在水平放置的体重计上,通过该杠杆提起吊篮中的重物,吊篮重80 N。当边长为20 cm的正方体重物甲刚被提起时,体重计示数为43 kg;当边长为40 cm的正方体重物乙刚被提起时,体重计 示数为18 kg。杠杆始终在水平位置保持平衡,A、B两端绳子拉力保持竖直。不计绳重、杠杆自重及摩 擦,g取10 N/kg。则重物甲与重物乙的密度之比为( ) A.13 B.23 C.32 D.31 答案答案 D 两重物体积之比为= 根据杠杆平衡条件有:FAOA=FBOB 即(G篮+G甲)OA=(G人-G示甲)OB 解得G甲=600 N (G篮+G乙)OA=(G人-G示乙)OB 解得G乙=1

29、 600 N 故= =,故选D。 V V 甲 乙 3 3 (20cm) (40cm) 1 8 m m 甲 乙 G G 甲 乙 600N 1 600N 3 8 甲 乙 m V m V 甲 甲 乙 乙 m m 甲 乙 V V 乙 甲 3 8 8 1 3 1 8.(2017甘肃兰州,27,3分)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。 答案答案 如图所示 解析解析 拉力的作用点在横杆上,拉力方向沿钢丝斜向上;从支点向拉力F的作用线作垂线,支点到垂足的 距离即力臂L。 9.(2018河北,33,6分)探究杠杆的平衡条件。 (1)杠杆两端的螺母作用是 。 (2

30、)小明用如图甲所示装置,进行实验并收集了下表中的数据,分析数据可知,杠杆的平衡条件是 。 甲 实验次数 动力/N 动力臂/m 阻力/N 阻力臂/m 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0 0.15 1.5 0.1 3 3.0 0.1 2.0 0.15 (3)小明又用如图乙所示装置进行实验。请在图中画出拉力F的力臂,弹簧测力计的读数应是 N。 (一个钩码重0.5 N) 乙 (4)如图丙所示,小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币,杠杆仍在水平位置平衡。她 用刻度尺测出L1和L2,则2L1 (选填“”“ 【拓展】 2 1 5 2 L L 解析解析 (1)实验前通过调节杠杆两端的

31、螺母,使杠杆在水平位置平衡; (2)分析数据可知,杠杆平衡条件是:动力动力臂=阻力阻力臂; (3)根据定义“支点到力的作用线的距离叫作力臂”画出拉力F的力臂;由“30角对应的直角边等于斜 边的一半”得拉力的力臂为“3”,利用杠杆平衡条件得:1.5 N4=F3,则F=2 N; (4)设硬币半径为r,重力为G。由杠杆平衡条件可得2G(L1+r)=3G(L2+r), 解得2L1G=(3L2+r)G, 所以2L13L2。 【拓展】设游码的质量为M,左盘放物体前有Mg=M螺g(+L0),即M=(+L0)M螺,将一个5 g的物体 放在左盘中,游码移动到最大值时天平恰好平衡,可得关系5 g=M+M螺(+L0

32、),即5 g=ML1, 所以M= g。 1 2 L 2 2 L 1 2 L 2 2 L 1 2 L 1 2 L 2 2 L 2 1 5 2 L L 知识拓展知识拓展 探究杠杆平衡条件实验前,调节杠杆两端平衡螺母使其在水平位置平衡,是为了可以直接在 杠杆上测量力臂大小,并避免杠杆自重对实验的影响;调节方法:左高左调,右高右调。 易错警示易错警示 杠杆两端放上不同数量的硬币在水平位置平衡时,硬币对杠杆压力的作用点在硬币中心位 置,所以左、右两侧力臂分别为r+L1、r+L2,不能忽略硬币半径r的长度。 10.(2019浙江杭州,33,6分)如图甲,有一轻质杆,左右各挂由同种金属制成、质量分别为m1和

33、m2(m1m2)的 实心物块后恰好水平平衡。 (1)求左右悬挂点到支点O的距离L1与L2之比。 (2)将两物分别浸没于水中(如图乙),杆将会 (选填“左端下降”“右端下降”或“仍然平衡”), 试通过推导说明。 答案答案 (1)m2m1 (2)仍然平衡 推导过程见解析 解析解析 (1)杠杆平衡时有:F1L1=F2L2 m1gL1=m2gL2 变形得到:L1L2=m2m1 (2)杠杆仍然平衡 以浸没于水的物体为研究对象进行受力分析: F拉+F浮=m物g F拉=m物g-F浮=m物g-水gV物=m物g 所以:F拉1L1=m1gL1 F拉2L2=m2gL2 1 水 物 1 水 物 1 水 物 m1gL1

34、=m2gL2 F拉1L1=F拉2L2 因此杠杆仍然平衡 考点二 功、功率及机械效率 1.(2020四川南充,12,4分)(双选)如图所示,重为2 N的物体A放在水平桌面上,重为5 N的物体B挂在动滑轮 下,每个滑轮重为1 N(不计绳重和摩擦),B恰好可以匀速下降。现对A施加水平向左的拉力使B上升,当B 以0.3 m/s的速度匀速上升时,拉力大小为F。下列说法正确的是( ) A.B匀速下降时,物体A受到3 N的摩擦力 B.拉力F的大小为4 N C.拉力F的功率为3.6 W D.B匀速上升0.6 m的过程中,拉力F做功2.4 J 答案答案 BC 由题图可知,承担物体B和动滑轮的重力的绳子股数为3,

35、不计绳重和摩擦,绳对A的拉力FA= (GB+G动)=(5 N+1 N)=2 N,B匀速下降,A匀速向右运动,受到的拉力与摩擦力大小相等,故A受到摩擦 力f=FA=2 N,故A错误;对A施加水平向左的拉力使B上升,当B以0.3 m/s的速度匀速上升时,A水平向左匀速 运动的速度vA=3vB=30.3 m/s=0.9 m/s,此时A受到的摩擦力方向向右,拉力F=f+FA=2 N+2 N=4 N,故B正 确;拉力F的功率P=FvA=4 N0.9 m/s=3.6 W,故C正确;B上升0.6 m,A向左移动的距离sA=3sB=30.6 m= 1.8m,拉力F做功W=FsA=4 N1.8 m=7.2 J,

36、故D错误。 1 3 1 3 2.(2020四川成都,B4,2分)(双选)如图甲所示的装置,A是重15 N的空吊篮,绳子B和C能承受的最大拉力分 别为100 N和50 N。质量为50 kg的小张同学将A提升到高处,施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示, A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦,常数g取10 N/kg。下列结论正确的是 ( ) A.动滑轮的重力为9 N B.第2 s内拉力F的功率为40 W C.此装置最多能匀速运载80 N的货物 D.此装置提升重物的最大机械效率为85% 答案答案 BC 由题图乙、丙可知,12 s拉力为F=10 N,v=2 m/s,A做匀速直线运动,

37、故G动=2F-GA=210 N- 15 N=5 N,A项错误;拉力的功率P=F v绳=F 2v=10 N22 m/s=40 W,B项正确;绳子C能承受的最大拉力F= 50 N,故动滑轮、吊篮和货物的总重力最大为100 N,即最多能运载80 N的货物,C项正确;滑轮组的机械效率 随所运载重物的重力增大而增大,当货物最多即G物=80 N时,机械效率最大,有max=100%= 100%=80%,故D项错误。故选B、C。 G GGG 物 物动篮 80N 80N5N15N 3.(2019内蒙古包头,6,3分)如图所示,拉力F为5 N,物体A以0.1 m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运 动(B表面足

38、够长);物体B静止在地面上,受到地面水平向左4 N的摩擦力,弹簧测力计示数为12 N。下列 说法正确的是( ) A.物体A受到的摩擦力为10 N B.拉力F的功率为1.5 W C.滑轮组的机械效率为80% D.拉力F增大到15 N时,物体B开始向左运动 答案答案 C 物体B静止,受到的拉力(12 N)等于地面对B的摩擦力(4 N)和A对B的摩擦力之和,则A对B的摩 擦力为8 N, A受到的摩擦力等于A对B的摩擦力,为8 N,故A错误;拉力的功率P=Fv=5 N20.1 m/s=1 W, 故B错误;滑轮组的机械效率=80%,故C正确;拉力增大,A的运动速度增大,但不会影响A对B的摩 擦力大小,故

39、物体B依然受平衡力,保持静止,D错误。 2 fs Fs 4.(2019北京,20,2分)(双选)某同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如 图中图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示。已知物体的质量为450 g,所用动 滑轮的质量为50 g,绳子自由端的拉力F为1.3 N。g取10 N/kg。在02 s的过程中,下列说法中正确的是 ( ) A.绳子自由端移动的速度为5.0 cm/s B.拉力F的功率为0.26 W C.有用功为0.45 J D.滑轮组的机械效率为90% 答案答案 BC 绳子自由端移动的速度v=0.2 m/s,A错误;拉力F的功率P=F

40、v=1.3 N0.2 m/s=0.26 W, B正确;有用功W有=mgh=0.45 kg10 N/kg0.1 m=0.45 J,C正确;滑轮组的机械效率= 87%,D错误。 s t 0.1m 0.5s Gh Fs 4.5N0.1m 1.3N0.4m 易错警示易错警示 图像中给出了绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系图线a和物体上升的高度随时 间变化的关系图线b,提取信息时必须区分开。 5.(2019四川成都,B4,2分)(双选)如图甲所示的装置,每个滑轮的重力为10 N,物体A的重力GA=100 N,物体 B的重力GB=40 N,对A施加水平向右的拉力F1=110 N,使A以0.1 m/s

41、的速度匀速向右运动;撤去拉力F1,在A 的右侧加挂一个与它相同的物体,如图乙所示,对B施加一个竖直向下的拉力F2,使A以0.2 m/s的速度匀速 向左运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计,则下列说法正确的是( ) A.甲图中,A受到的摩擦力为110 N B.乙图中,F2的大小为45 N C.乙图中,P点处受到的拉力为145 N D.乙图中,F2做功的功率为2 W 答案答案 CD 甲图中,A物体在水平方向上做匀速直线运动,受到水平向右的拉力F1=110 N、绳子水平向 左的拉力F拉和水平向左的摩擦力f,以动滑轮为研究对象,它受到竖直向下的拉力F拉 、重力G动=10 N和竖 直向上的拉力

42、F =2GB=80 N,则F拉 =F -G动=80 N-10 N=70 N,F拉+f=F1,F拉=F拉,则f=F1-F拉=110 N-70 N= 40 N,故A项错误;乙图中,A和右侧相同物体向左匀速运动,整体受到水平向右的摩擦力f=2f=80 N,则绳子拉 力F拉=f=80 N,以动滑轮为研究对象,它受到竖直向下的拉力、重力及竖直向上的拉力,则向上的两段绳子产 生的拉力F合=90 N,则GB+F2=90 N=45 N,F2=5 N,故B项错误;乙图中,P点受到的拉力F总=345 N+10 N= 145 N,故C项正确;乙图中,vA=0.2 m/s,则vB=2vA=0.4 m/s,F2的功率P

43、2=F2 vB=5 N0.4 m/s=2 W,故D项正确。 1 2 6.(2017广东,6,3分)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.W1W2=11 B.W1W2=23 C.P1P2=11 D.P1P2=23 答案答案 D 克服重力做功大小为W=Gh,爬山比赛的起点、终点均相同,即高度h相同,妈妈体重是小明的 2倍,故W1W2=21,A、B错误。功率P=W/t,妈妈所用时间是小明的3倍,故

44、P1P2=23,C错误,D正确。 7.(2017江西,18,4分)(双选)如图所示,是跳伞运动员在匀速下落过程中,下落的速度v、下落的路程s、重 力做的功W和重力做功的功率P随时间t变化规律的图像,其中正确的是( ) 答案答案 AD 跳伞运动员在匀速下落过程中,做匀速直线运动,v不随时间变化,故在v-t图像中图线为平行 于时间轴的直线,在s-t图像中图线为倾斜的直线,故A正确、B错误;根据W=Gh=Gvt,其中重力G、速度v 是定值,重力做的功W与时间t成正比,W-t图像中图线为倾斜的直线,故C错误;根据P=Fv=Gv,其中重 力G、速度v是定值,故功率P也为定值,P-t图像中图线为平行于时间

45、轴的直线,故D正确。 8.(2017安徽,16,3分)如图所示,当水平拉力F=50 N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运 动。已知物体重为200 N,所受地面的摩擦力约为80 N。假如在5 s时间内,物体水平移动了0.6 m,不计绳 和滑轮的自重,则在此过程中( ) A.拉力F做功为30 J B.物体重力做功为120 J C.拉力F做功的功率为12 W D.该装置的机械效率约为60% 答案答案 C 绳端移动的距离s=20.6 m=1.2 m,拉力做功W=Fs=50 N1.2 m=60 J,故A错误;拉力的功率P= =12 W,故C正确;物体沿水平地面运动,重力做功为0,故B错误;该

46、装置的机械效率= =80%,故D错误。 W t 60J 5s W W 有用 总 fs Fs 物 f Fn 80N 50N2 思路分析思路分析 分别利用公式W=Fs、P=计算拉力做的功和功率,由于是水平拉动物体,故计算机械效率 时,有用功为克服摩擦力所做的功。 W t 易错警示易错警示 计算拉力做功时,由于拉力F是加在绳端的力,故所做功应等于拉力与绳端移动距离的乘积, 绳端移动的距离等于物体移动距离的2倍。 9.(2016新疆乌鲁木齐,8,3分)如图所示,利用动滑轮提升一个重为G的物块,不计绳重和摩擦,其机械效率 为60%。要使此动滑轮的机械效率达到90%,则需要提升重力为G的物块的个数为( )

47、 A.3个 B.4个 C.5个 D.6个 答案答案 D 由于不计绳重和摩擦,则=,由题意可知:=60%,=90%,n=6。 W W 有 总0 Gh GhG h 0 G GG 0 G GG 0 nG nGG 10.(2020天津,23,6分)在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想: 猜想一:滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关 猜想二:滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关 为了验证猜想,准备的器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。 小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次 实验,数据如表所示: 实验 次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率 1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.