第十讲 简单机械和功真题.docx

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第十讲简单机械和功真题

第十讲　简单机械和功

玩转陕西9年中考真题、副题

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2m

B．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　杠杆平衡条件的探究及应用

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

命题点四　探究滑轮组的机械效率

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．

实验

次数

滑轮

组

物块重

G/N

物块上

升的高

度h/m

有用功

W有/J

拉力

F/N

弹簧测

力计移

动的距

离s/m

总功

W总/J

机械效

率η

1

A

0.50

0.2

0.10

0.20

0.4

0.08

125%

2

A

1.90

0.2

0.38

0.95

0.4

0.38

100%

3

B

0.50

0.2

0.10

0.25

0.6

4

B

1.90

0.2

0.38

0.75

0.6

0.45

84.4%

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5000N的货物匀速提升6m，所用时间为20s，在绳的末端所用拉力为2200N，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3×104J

C.拉力的功率为660W

D.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2kg，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10N/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1.5×105Pa，则吸盘对玻璃的压力是多大？

（3）擦窗机器人以0.1m/s的速度匀速竖直向下运动8s，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1min，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：

长/宽/高（mm）

7030/2050

/2650

最大车速（km/h）

100

空车质量（kg）

2080

最大功率（kW）

80

电源

锂电池

座位数（含司乘）

15

参考表中数据，完成以下要求：

（g取10N/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0.15m2，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5km，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　

16.（2014陕西28题4分）图甲所示为一种搬运建筑材料的装置，AB是个杠杆，O为支点．杠杆平衡时，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500N，若搬运2000N的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力F甲＝1600N，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3m长的木板将240N的重物匀速推到1.5m高处．推力F为150N．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10m，它的电动机做功1.25×105J，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1.25N的拉力F，将重为1.8N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4.8×105N的货物时，货物匀速升高15m用时40s．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594N．此斜面的长为5m，高为1m，这箱货物重为1500N.

第21题图

（1）0～5s内，这箱货物处于________状态，工人所做的功为________J.

（2）5～30s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.D

2.（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＝F2l2

5.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＝

×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＝5000N×6m＝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＝3×6m＝18m，所做总功是W总＝Fs＝2200N×18m＝39600J，因此拉力的功率是P＝

＝

＝1980W，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＝

知吸盘对玻璃的压力

F＝pS＝1.5×105Pa×1.2×10－3m2＝180N（2分）

（3）擦窗机器人8s下降的高度

h＝s＝vt＝0.1m/s×8s＝0.8m（1分）

擦窗机器人的重力

G＝mg＝2kg×10N/kg＝20N（1分）

重力做的功

W＝Gh＝20N×0.8m＝16J（1分）

重力做功的功率

P＝

＝

＝2W（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）6min内通过的路程

s＝vt＝

m/s×6×60s＝250m（2分）

（3）钢轮1min压路的次数

n＝30次/s×60s＝1800次（1分）

钢轮振动一次做的功

W＝Fs＝320×103N×2×10－3m＝640J（1分）

1min做功为W总＝nW＝1800×640J＝1.152×106J（1分）

功率P＝

＝

＝1.92×104W（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＝2080kg×10N/kg＝2.08×104N（1分）

车对路面的压强p＝

＝

≈1.39×105Pa

（在138667～1.39×105Pa范围均计分）（2分）

（3）所用时间t＝

＝

＝0.05h＝180s

或t＝

＝

≈179.99s

（在178.57～180s范围均计分）（1分）

牵引力所做的功W＝Pt＝8×104W×180s＝1.44×107J

由W＝Fs得，F＝

＝

＝2880N

（在2857～2880N范围均计分）（2分）

由题知该车做匀速直线运动，故f＝F＝2880N

（在2857～2880N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＝

×100%＝

×100%＝

×100%＝

×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＝240N×1.5m＝360J，总功：

W总＝Fs＝150N×3m＝450J，故斜面的效率为η＝

×100%＝

×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＝450J－360J＝90J，因为W额＝fs，所以摩擦力f＝

＝

＝30N；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）6×104　48%　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×10m＝6×104J；电动机所做的功是总功，则η＝

×100%＝

×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＝1.8N×0.2m＝0.36J；拉力所做的总功为W总＝Fs＝1.25N×0.4m＝0.5J，故斜面的机械效率为η＝

×100%＝

×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＝4.8×105N×15m＝7.2×106J（1分）

由η＝

×100%得，拉力做的总功

W总＝

＝

＝9.6×106J（1分）

由W＝Fs得，拉力

F＝

＝

＝

＝3.2×105N（2分）

拉力做功的功率P＝

＝

＝2.4×105W（2分）

【一题多解】

（2）问还可以这样求解：

由η＝

×100%＝

×100%＝

×100%得，拉力

F＝

＝

＝3.2×105N（3分）

绳子自由端移动的速度

v＝

＝

＝

＝0.75m/s（1分）

则拉力做功的功率为

P＝

＝Fv＝3.2×105N×0.75m/s＝2.4×105W（2分）

21.

（1）静止（1分）　0（1分）　【解析】因为0～5s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0J.

解：

（2）这箱货物运动的速度是：

v＝

＝

＝0.2m/s（1分）

拉力做功为：

W＝Fs＝594N×5m＝2970J（1分）

拉力做功的功率是：

P＝

＝

＝118.8W（1分）

（3）工人对这箱货物所做的功为有用功：

W有用＝Gh＝1500N×1m＝1500J（1分）

拉力所做的功是总功为：

W总＝W＝2970J

斜面的机械效率是：

η＝

×100%＝

×100%≈50.5%（1分）