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112功和机械能B卷
2013年物理中考分册
4.2功和机械能B卷
一、实验探究题
1.（2012哈尔滨）
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：
使用定滑轮.
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示．据此可知,使用动滑轮.
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：
利用滑轮组提升重物能否省功呢？
为此，他们进行的实验如丙图所示．请根据丙图信息．写出分析数据的具体过程,并回答他们的问题．
2（2012•江西南昌）“测算简单机械的效率”实验
（1）下表是小明做“测算斜面的机械效率”的实验记录数据：
斜面倾斜程度
小车重力
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33%
较陡
10
0.2
4
1
2
4
50%
最陡
10
0.3
5
1
3
5
60%
（2）请您尝试做“测算滑轮组的机械效率”实验：
①在图中用笔画线按最省力的方法组装好滑轮组，②设计一个记录此实验数据的表格。
3.（2012•湖北武汉）下图是探究斜面的
机械效率跟什么因素有关的实验装置
（1）实验器材有木块、铁块、垫块、各处粗糙程度相同的长
木板、弹簧测力计各一个，砝码若干，为了完成实验，还需要
的测量工具是。
（2）实验时某同学在木块或铁块上放置不同的砝码，改变物
块的重力，用弹簧测力计拉着物块沿斜面做匀速直线运动。
实验的部分数据如下表
实验次数
接触面粗糙程度
物块重G/N
物块上升的高度h/m
沿斜面的拉力F/N
物块移动的距离L/m
机械效率
1
较粗
糙（木块-木板）
2.0
0.25
1.2
0.80
52%
2
同上
2.0
0.35
1.4
0.80
63%
3
同上
5.0
0.35
3.5
0.80
63%
4
较光滑（铁块-木板）
5.0
0.35
3.1
0.8
0
①该同学运用控制变量法探究的是斜面的机械效率与、、的关系。
②在第四次实验中，斜面的机械效率为。
4（2012•黑龙江鸡西）某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
实验
次数
斜面的倾
斜程度
物块重
力G/N
斜面高
度h/m
拉力
F/N
斜面长
度S/m
机械效
率η
1
较缓
5
0.2
2.4
1
41.7%
2
较陡
5
0.5
3.2
1
78.1%
3
最陡
5
0.7
4.3
1
81.4%
（1）分析表中的数据可得出：
斜面越缓越力（选填“省”或“费”）。
（2）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为。
（3）把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：
斜面的机械效率与
和有关。
（4）当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力物块所受的摩擦力（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
5.（2012沈阳）
在影响机械效率的许多因素中，摩擦是一个重要因素。
小丽将“探究摩擦力大小与什么因素有关”的实验与“探究斜面的机械效率”的实验相结合，进一步探究斜面机械效率与斜面粗糙程度的关系。
实验装置如图14所示。
（1）请将下列实验步骤中的空白补充完整。
实验步骤：
①用弹簧测力计测出木块的________。
②用弹簧测力计匀速拉动木块沿斜面向上运动，读出弹簧测力计示数。
③用刻度尺分别测出木块沿斜面移动的距离s及上升的高度h。
④记录实验数据并填入表3中。
⑤保持斜面的________定，将棉布铺在木板上，重复上述步骤。
斜面表面状况
木块重力G／N
斜面高度h／m
沿斜面的拉力
F／N
斜面长
s／m
有用功
W有／J
总功
W总／J
机械效率
／（％）
木板
2.1
0.4
1.6
0.8
0.84
1.28
65.6
棉布
2.1
0.4
2
0.8
0.84
1.6
（2）该实验中采用了________的研究方法。
（3）计算斜面表面为棉布时的机械效率：
________％。
（4）分析实验数据可以得出实验结论：
_________________________________________。
6.（2012•安徽省）图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。
实验步骤如下：
I．让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。
Ⅱ．让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。
回答下列问题：
（1）步骤I是为了研究动能大小与___________________________的关系。
（2）步骤Ⅱ是为了研究动能大小与___________________________的关系。
（3）该实验中斜面的作用是为了控制钢球________的大小，木块的作用是为了比较钢球_____________的大小。
7.（2012•湖北宜昌）小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远．小明猜想：
弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
（1）为验证其猜想是否正确，他设计了如下实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图10所示，将同一个弹簧压缩＿＿＿（选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块＿＿＿，从而比较弹性势能的大小。
（2）若水平面绝对光滑，本实验将＿＿＿（选填“能”或“不能”）达到探究目的．
（3）小明根据实验现象认为：
小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了．你认为小明的观点是＿＿＿的（选填“正确”或“错误”），理由是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
8.（2012•湖南娄底）如图所示，是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验：
（1）用质量不同的A、B两个小球（mA>mB）碰撞静止在同一水平面上的纸盒.实验中控制小球的高度相同，是为了控制两球到达底端时__________相同；实验中通过观察纸盒被推动的距离的大小,可以比较A、B两个小球的________的大小。
（2）将（甲）与（乙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的_______有关.
将（甲）与（丙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的_______有关.
（3）本次实验采用物理最常用的一种实验方法是____________。
9.（2012•上海市）为了研究小球在对接斜面上运动时所能到达的最大高度，小王使小球从AB斜面上高位h处由静止滚下，小球滚上BC斜面后，能到达的最大高度为h1，如图7（a）所示；逐步减小BC斜面的倾角（
），小球能到达的最大高度分别为h2、h3，如图7（b）、（c）所示。
然后，他换用材料相同、质量不同的小球再次实验，如图7（d）所示。
请仔细观察实验现象，归纳得出初步结论。
①分析比较图7（a）和（b）和（c）中小球在BC斜面上能到达的最大高度及相关条件可
得：
小球从同一高度由静止滚下时，。
②分析比较图7（c）和（d）中小球在BC斜面上能到达的最大高度及相关条件可得：
小球从同一高度由静止滚下时，。
10.（2012揭阳）
物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动，这种运动只在没有空气的空间才能发生，在有空气的空间，如果空气阻力相对物体的重力比较小，可以忽略，物体的下落也可以近似地看
作自由落体运动。
为了探究自由落体运动时间与哪些因素有关，同学小王有如下猜想：
猜想一：
物体下落的时间与物体的材料有关；
猜想二：
物体下落的时间与物体下落的高度有关；
猜想三：
物体下落的时间与物体的质量有关。
为验证猜想的正确性，几位同学用三个金属球做了一系列实验，实验数据记录如下：
（1）为了验证猜想一，应比较实验序号____和____，结论是：
；
（2）小敏同学也对这个问题进行了研究，她让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落，她发现两者下落时间____（填“相等”或“不相等”），原因是：
_____________________。
（3）根据表中的数据，宇航员在月球
上将小铁片和羽毛在同一地点、同一高度同时释放，它们将（）
A
A、同时落地B、铁片先落地，羽毛后落地C、羽毛先落地，铁片后落地
11.（2012南宁）26．在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：
猜想一：
弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：
弹性势能的大小是弹簧的材料有关．
为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一，设计了如图所示的实验装置进行探究．实验中，木块起始位置相同．最后得出以下实验记录表．
实验次数
使用的弹簧
被压缩后弹簧的长度/cm
木块移动的距离
①
弹簧A
5
S1
②
弹簧A
8
S2
③
弹簧B
5
S3
④
弹簧B
8
S4
（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离，这种研究方法叫转换法．下列实验中用到此方法的是__________②
（填序号）．
①探究“杠杆的平衡条件”②探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”
（2）请将探究猜想一的方案补充完整．
①将弹簧A、小球、木块按如图安装好；
②压缩弹簧，使其长度为5cm．放手后，小球被弹出，推动木块移动了一段距离S1；
③压缩弹簧，使其长度为________8
cm．放手后，小球被弹出，推动木块移动S2
．
④比较分析实验数据S1和S2
，得出结论．
（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的_______动
能．
（4）为了探究猜想二，可选用试验次数②和________④
的数据进行比较分析，若
______________________S2≠S4
，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关．
五、计算题
12.（2012•安徽省）一辆小汽车在平直公路上匀速行驶，发动机的牵引力为2000N，速度为108km／h。
（1）求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小。
（2）求牵引力在10rain内所做的功。
（3）若发动机的牵引力用F表示，小汽车的速度用V表示，请推导出牵引力的功率P=FV
13.（2012•天津市）如图所示，工人利用滑轮组将沙子从地面提升到距地面6m高的三楼，沙子的质量为50kg，装沙子的桶的质量8kg，动滑轮的质量为2kg，工人匀速拉绳子的力为300N（忽略摩擦和绳重，g取10N/kg）求：
（1）工人做的总功；
（2）工人做的额外功。
14.（2012•江苏淮安）家住四楼的小明用电动机、定滑轮和轻绳提升装修材料，材料的质量为1OOkg.（g取10N/kg）。
（1）使用定滑轮是为了__________________.
（2）材料放在水平地面上，与地面的接触面积为0.5m2此时轻绳无拉力，求材料对地面的压强．
（3）开启电动机，电动机实际消耗的电功率为1500W，通过轻绳用时10s将材料从地面提升到9m高的四楼，求该过程中电动机消耗的电能和材料的平均速度．
（4）材料离开地面后匀速上升了6m，求该过程中轻绳对材料所做的功
15（2012•广东省）图20，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱'沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s。
求：
（1）木箱A沿斜面方向的运动速度。
（2）小王对木箱⒕做功的功率。
（3）斜面的机械效率。
16.（2012山东日照）
图19
如图19所示为倾角30ｏ的固定斜面，方明同学用平行于斜面500N的推力将质量为70kg的物体在5s时间内匀速推高1m。
（g取10N/kg）求：
（1）推力做的总功和推力的功率。
（2）斜面的机械效率。
（3）斜面对物体的摩擦力。
17.（2012•广东揭阳）某型号挖掘机的质量3000kg，两履带与地面接触的总面积1.5m2。
挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边，挖掘深度H=2m。
（如图乙所示）（取g=10N/kg）求：
（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大？
（2）挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功多少？
（3）若发动机的总功率是20kw，挖泥过程中挖掘机的机械效率多大？
18.（2012•江苏南通）一辆载重卡车连同货物一起的总质量m=4.5×103kg，在F=4.0×103N的牵引力作用下在平直公路上做匀速直线运动，lmin内行驶了900m取g=10N/kg，求：
（1）卡车连同货物受到重力的大小；
（2）卡车受到阻力的大小（3）牵引力做功的功率
19.（2012•江苏苏州）建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为230Ｎ的建材从地面匀速送到6ｍ高处，所用拉力
为125Ｎ，时间为20ｓ。
求：
（１）工人做的有用功；（２）工人做的总功；（３）此过程中该装置的机械效率；（４）工人做功的功率。
20.（2012•广东茂名）如图所示，工人通过滑轮组使重600N的箱子以0.4m/s的速度从地面升到12m高的五楼上。
求：
（1）若箱子平放时与楼板的接触面积为0.15m2，箱子对楼板的压强为多少？
（2）工人吊起箱子过程中做的有用功是多少？
（3）若滑轮组的机械效率为80%，则工人做功的功率为多少？
21.（2012•湖北十堰）如图13乙所示是一种起重机的简图，为了保证起重机起重时不会翻到，在起重机右边
配有一个重物m0；已知OA=12m，OB=4m。
用它把质量为2×103kg，底面积为0.5m2的货物G匀速提起（g=10N/kg）。
求：
（1）起吊前，当货物静止在水平地面时，它对地面的压强是多少？
（2）若起重机自重不计，吊起货物为使起重机不翻倒，右边的配重m
0至少为多少千克？
（3）如果起重机吊臂前端是由如图甲所示的滑轮组组成，动滑轮总重100kg，绳重和摩擦不计。
如果拉力的功率为6kw，则把2×103kg的货物匀速提高10m，拉力F的大小是多少？
需要多少时间？
22（2012•湖北随州）如图所示，有一粗细均匀，重为40N，长为4m的长木板AB，置于支架上，支点为0，且AO=1m，长木板的右端B用绳子系住，绳子另一端固定在C处，当长木板AB水平时，绳与水平成30°的夹角，且绳子所能承受的最大拉力为60N．一个重为50N的体积不计的滑块M在F=10N的水平拉力作用下，从AO之间某处以V=1m/s的速度向B端匀速滑动，求：
①滑块匀速运动时所受的摩擦力的大小②当滑块匀速运动时拉力F做功的功率③滑块在什么范围内滑动才能使AB保持水平．
23（2012东营）以前，我国北方经常用辘轳将水从井里提上来，如下图所示。
辘轳的本质是可以连续转动的杠杆。
已知吊桶的质量是2kg，容积是8×10-3m3；井中水面到地面的高度为5m，水的密度是1.0×103kg/m3。
不计摩擦及绳和摇柄质量。
取g＝10N/kg。
（1）当人通过辘轳用20s的时间，将装满水的吊桶从水面匀速提升到地面时，人所做的有用功是多少？
人所做有用功的功率是多大？
该机械的机械效率是多少？
（2）当人通过辘轳将装半桶水（体积为4×10-3m3）的吊桶匀速提升到地面时，该机械的机械效率是多少？
（3）根据上面的计算结果，提出改进吊桶的办法，以提高该机械的机械效率。
（4）请列举使用该机械比人直接提升吊桶的好处。
（答出两条即可）
24（2012徐州）34．小明的书包重20N，背书包时要把书包匀速举高1m，在这个过程中小明要对书包做多少功？
若书包带压在肩膀上的总面积为0.001m2，则书包带对肩膀的压强是多大？
25.（2012•山西省）右表是某型号载重汽车的部分参数（g=10N／kg）。
（1）按照我国道路交通标准，载重车辆的轮胎对地面的压强不得超过7×105Pa，则该汽车最多可以装运重物多少t?
（设轮胎与地面的接触面积不变）
（2）若汽车以54km／h的速度匀速行驶，所受阻力为5000N，求汽车在1min内克服阻力做的功是多少?
（3）请你运用所学物理知识，说明为什么要治理超载?
（写出一条即可）
26.（2012•陕西省）图示为某型号压路机，其部分参散如下表其中。
振动频率30Hz是指压路机在施工中钢轮1秒钟压路30次。
（g取10N/kg）
整机质量（kg）
18000
钢轮振动频率（Hz）
30
行驶速度
（km/h）
2.5/9.8
钢轮振动振幅（mm）
2.0/1.0
发动机功率
（kw）
110
钢轮激振力
（
×103N）
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2.5km／h的速度在路面上匀速行驶6min，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lmin．激振力对路面所做的功是多少?
功率是多大?
27（2012•北京市）图18是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。
工人师傅用该吊运设备先后搬运水平地面上的圆柱形物体A和物体B。
物体A的底面积为SA，密度为ρA，高度为hA；物体B的底面积为SB，密度为ρB，高度为hB。
当物体A所受竖直向上的拉力T1为1500N时，物体A静止，地面对物体A的支持力为N1。
挂在滑轮组挂钩上的物体A匀速竖直上升4m的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做的功为W。
当物体B所受竖直向上的拉力T2为1000N时，物体B静止，地面对物体B的支持力为N2。
挂在滑轮组挂钩上的物体B以速度v匀速竖直上升的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力F2为625N，拉力F2做功的功率P为500W，滑轮组的机械效率为80%。
已知：
N1=2N2，5SA=4SB，8ρA=7ρB，2hA=5hB。
不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。
求：
（1）物体B匀速上升的速度v；
（2）拉力F1做的功W。
4.2功和机械能B卷
1、【答案】
（1）在改变动力方向时，不会改变拉力的大小（或“能改变动力方向，但不能省力”）（1分）
（2）可以省力，但不能改变动力方向（1分）
（3）W1＝Gh=2×0.1＝0.2J（1分）W2＝Fs＝0.8×0.3＝0.24J（1分）
[或
（2分）]
经比较W12、【答案】
（1）大；高．
（2）①最省力的绕法是与动滑轮相连的绳子有3段，如下图所示：
②结合测量斜面机械效率的思路，故测量滑轮组机械效率的记录表格如下：
实验次数
重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳子自由端移动距离S/m
有用功W有/J
总功W总/J
机械效率η
1
2
3
3、【答案】
（1）刻度尺
（2）①接触面粗糙程度；物块重；斜面倾斜程度②71%
4、
（1）省
（2）55.6%（或56%）（3）斜面倾斜程度；斜面粗糙程度（4）大于
5、、【答案】
（1）①重力⑤倾角
（2）控制变量（3）52．5
（4）当斜面倾角一定时，斜面越粗糙，斜面的机械效率越低
6、【答案】
（1）速度
（2）质量（3）速度；动能
7、【答案】
（1）不同，移动距离的大小。
（2）不能（3）错误，木块克服摩擦力做功，机械能转化为内能。
8、【答案】（１）速度、动能
（2）速度、质量（3）控制变量法
9、【答案】①BC斜面的倾角越小，同一小球能到达的最大高度越低。
②BC斜面的倾角相同，材料相同、质量不同的小球能到达的最大高度相同
10、【答案】
（1）1
（1分）、3（1分）；物体由静止开始下落，下落的快慢与材料无关（2分）
（2）不相等（1分），纸所受的阻力相对于纸的重力不能忽略不计（2分）
（3）A（2分）
11、【答案】
（1）不同，移动距离的大小．
（2）不能（3）错误，木块克服摩擦力做功，机械能转化为内能．
12、【答案】
（1）②
（2）8；S2；S1和S2．（3）动（4）：
④；S2≠S4
13、答案】
14、【答案】拉力做功：
W总=FS=300N×12m=3600J；
（2）∵忽略摩擦和绳重，∴W额=（G桶+G动）h=（m桶+m动）gh=（8kg+2kg）×10N/kg×6m=600J
15、【答案】
（1）改变作用力的方向．
（2）材料的重力G=mg=100kg×10N/kg=1000N，对地面的压力就等于材料的重力，F=G=1000N，材料对地面的压强P=
=
=2000Pa．
（3）已知工作时间t=10s；消耗的电能是W=Pt=1500w×10s=15000J．速度为v=
=
=0.9m/s．
（4）W=Gh=1000N×6m=6000J
16、【答案】
17、【答案】解：
（1）W总=FS=F·2h=500N×2×1m=1000J------------------------1分
P=W总/t=1000J/5s=200W------------------------------------1分
（2）W有=Gh=mgh=70kg×10N/kg×1m=700J---------------------1分
η=W有/W总=700J/1000J=70％--------------------------------1分
（3）W额=W总－W有=1000J－700J=300
J--------------------------1分
因为W额=fs所以f=W额/s=300J/2m=150N-------------1分
18、【答案】
（1）
（2）
（3）
19、【答案】
20、【答案】
（1）1380J
（2）1500J（3）92%（4）75W
21、【答案】
（1）箱子对楼板的压力为F=G=600N
箱子对楼板的压强为P=F/S=600N/0.15m2=4×103Pa；
（2）对箱子做的有用功为W有用=Gh=600N×12m=7.2×103J；
（3）箱子上升所用的时间为t=h/v=12m/0.4m/s=30s
拉力做的总功为W总=W有用/η=7.2×103J/80%=9×103J
拉力的功率为P=W/t=9×103J/30s=300W
22、【答案】
（1）货物对地面的压力：
F压=G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N，
货物对地面的压强：
p=F压/s=2×104N/0.5m2=4×104Pa．
（2）由杠杆平衡条件可得：
OA×mg
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