【备考2022】华师大版中考二轮复习专题练习2：简单机械（含解析）
文档属性
| 名称 | 【备考2022】华师大版中考二轮复习专题练习2：简单机械（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2022-02-13 10:05:30 | ||
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文档简介
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中考复习专题 简单机械
一．选择题
1．2021年8月20日，航天员聂海胜、刘伯明在机械臂（左图）的辅助下成功从天和核心舱出舱。机械臂的功能类似于人的手臂（杠杆），但它有7个关节，长度可达10多米，具有抓住、拉回、锁死等功能。如图工具在使用时与机械臂工作时属于同一类杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．起子
C．食品夹 D．扳手
2．“垃圾分类，人人有责”，带盖的垃圾桶能有效防止易腐垃圾的异味散出，以下说法不正确的是（ ）
A．图甲中垃圾桶盖ABC为一个费力杠杆 B．图甲中脚踏部分DEF为一个省力杠
C．图乙中的垃圾桶盖为一个等臂杠杆 D．图丙中垃圾桶盖为一个费力杠杆
3．人踮脚时脚掌可以看作一个杠杆，下列能正确表示踮脚时该杠杆的支点、动力和阻力的示意图是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图为立定跳远的动作分解图，a为起跳瞬间，b为最高点，c为落地点，由于存在空气阻力，下列说法正确的（ ）
A．从a点运动到b点的过程，重力势能逐渐减小
B．从b点运动到c点的过程，动能逐渐减小
C．从a点运动到c点的过程，机械能守恒
D．运动到b点，动能大于0
5．在水平地面上的甲、乙两个物体在水平牵引力F甲、F乙作用下都做匀速直线运动，它们运动的路程和所做的功随时间变化的图像分别如图所示，根据图像，可以判断牵引力F甲、F乙以及做功功率P甲、P乙大小关系（ ）
A．P甲＜P乙 F甲＜F乙 B．P甲＞P乙 F甲＞F乙
C．P甲＜P乙 F甲＞F乙 D．P甲＞P乙 F甲＜F乙
6．如图所示，物体A通过动滑轮在水平拉力F作用下沿水平面以2m/s的速度匀速运动，此时弹簧测力计的示数是8N，若滑轮绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计，那么物体A与水平面的摩擦力以及2s内F的功率分别为（ ）
A．16N，16W B．16N，32W C．8N，16W D．8N，32W
7．质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则两次提升物体的机械效率（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙
C．η甲＝η乙 D．条件不足无法判断
8．乒乓球发球机在同一高度以相同的速度朝不同方向分别发出a、b、c三个完全一样的球（如图所示），若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．三个小球到达水平桌面时速度不相同
B．三个小球在空中的运动过程中势能先增大后减小
C．三个小球在空中的运动过程中机械能不变
D．三个小球在空中的运动过程中机械能不相等
9．如图所示，将一小钢球从a点竖直向上抛出（不计空气阻力），经过b点到达最高点c时速度为零，图中hab＝hbc，下列判断正确的是（ ）
A．小钢球运动到最高点c时受到平衡力的作用
B．小钢球在ac段重力势能的增加量与动能的减小量相等
C．小钢球在ab段克服重力的做功小于在bc段克服重力的做功
D．就a、b、c三点而言，小钢球在a点具有的机械能最大
10．如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，就这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球受到的弹力逐渐减小 B．小球在b点时重力和弹力大小相等
C．在运动过程中小球的动能不断增大 D．在运动过程中小球的机械能保持不变
11．如图是一个两面光滑的三角形斜面，∠BAC小于∠BCA，同一个物体分别在AB和BC斜面上受到拉力匀速运动到B点，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，则（ ）
A．F1＝F2 W1＝W2 B．F1＞F2 W1＞W2
C．F1＜F2 W1＜W2 D．F1＜F2 W1＝W2
12．如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到地面的摩擦力是3N，水平向左 B．在2s内，绳子对A做的功为4J
C．滑轮移动的速度是0.4m/s D．拉力F做功功率为1W
13．如图所示，物体的受到的重力为300N，在20N的水平拉力F的作用下物体以0.3m/s的速度匀速运动了20s，滑轮组的机械效率为85%。不计绳重和滑轮重。在此过程中，下列说法错误的是（ ）
A．拉力的功率为18W B．物体受到的摩擦力为60N
C．绳子自由端移动的距离是18m D．额外功为54J
14．如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F大小为20N
B．该装置的机械效率为66.7%
C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功
D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s
15．如图所示，物体A重50N，物体B重30N，每个滑轮重3N，物体A在物体B的作用下沿粗糙水平面向右做匀速直线运动。如果在物体A上施加一个水平向左的力F拉动A，使物体B匀速上升0.2m（不计滑轮组中的摩擦及绳重），下列选项错误的是（ ）
A．物体A向右匀速直线运动时，绳子对它的拉力为11N
B．物体B匀速上升0.2m，滑轮组做的有用功为6J
C．力F做的功为13.2J
D．滑轮组的机械效率为83%
16．质量为1.5t的汽车，在平直公路上以额定功率60kW从静止开始运动，经15s运动200m恰好达到最大速度，接着匀速运动25s关闭发动机，滑行100m停下。v﹣t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，下列判断不正确的是（ ）
A．全程中汽车所受阻力的大小为3×103N B．整个过程中发动机做的功2.4×103J
C．汽车的最大速度是20m/s D．0﹣15秒内汽车的驱动力一直大于阻力
二．填空题
17．如图所示。斜面长1m，高0.2m；将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，则做的有用功是 J，该斜面的机械效率是 。为了提高该斜面的机械效率，同学们提出了一些建议，其中建议 可以达到目的。
（A、以较快的速度将重物匀速拉到斜面顶端B、以较慢的速度将重物匀速拉到斜面顶端C、改用光滑的、板长和高度均不变的斜面。）
18．如图所示，滑轮下挂重500N的物体G，滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的，要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是 。（杠杆上标度的间距相等）
19．如图所示，物体A重200N，滑轮重10N，绳和测力计重及摩擦不计，弹簧秤示数为60N，物体B的重为 N；若物体B匀速向上运动的速度为0.2m/s，则人做功的功率为 W。
20．如图所示，水平台上的物体A重50N，在水平向右的拉力F的作用下以5cm/s的速度做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为10N，若滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计，则拉力F为 牛，物体A受到的摩擦力为 牛，拉力的功率为 W。
21．图甲所示的铁块重力G＝4N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直方向上拉力F＝6N的作用下匀速向上运动时，铁块受到的摩擦力为 N；铁块此时速度v与时间t的关系图象如图乙所示，则4s内拉力F做功是 J。
22．如图所示，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个20N的重物，加在B点的动力F1始终使OA在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计）。
（1）当F1竖直向上时，F1的大小为 N；
（2）当F1由竖直向上的位置沿逆时针方向缓慢的转到水平向左的位置时，动力F1的大小变化是 （选填“变小”、“变大”、“先变小后变大”或“先变大后变小”）。
23．如图所示，轻杆DE放在平台C上，其中M、N为轻杆与平台的边缘的交点。轻杆上DM＝MN＝NE．杆两端挂重物A和重物B，物A重为6N。
（1）要使杆平衡，重物B的重力最小值为 。
（2）平台C受到的压力最大值为 。
24．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示。已知箱子重800N，斜面倾角为30°，斜面长4m，工人用500N沿斜面方向的力将箱子匀速推到车上。在这过程中使用斜面的机械效率是 ，物体受到斜面的摩擦力为 N。
三．实验探究题
25．利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”。
实验。用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ1的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，球A、B的质量大小为mA＜mB。
（1）利用如图两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是 。
（2）图甲、乙中，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的 无关。
（3）比较图甲、乙实验，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论： 。
（4）有同学将实验装置改成如图所示，用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，探究铁球的动能大小与质量的关系。这个实验方案是 （选填“正确”或“错误”）的，因为 。
利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”.
（1）实验前，杠杆静止如图甲所示，此时杠杆处于平衡状态吗？ （选填“是”或“不是”）.
可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是： 。
（2）保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l1和动力F1的数据，绘制了l1﹣F1的关系图像，如图丙所示。请根据图像推算，当l1为0.6m时，F1为 N。
（3）如表是小明同学本次实验得到的数据。据此分析可以发现这次实验的不妥之处是 ，
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.5 10 3.0 5
2 1.0 20 2.0 10
3 0.5 30 1.0 15
（4）如图丁所示，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，其示数 （选填“变大”“不变”取“变小”）。
（5）小明同学用图戊装置进行探究。发现总是无法得到课本上所给出的平衡条件，原因是 。
四．分析计算题
27．（1）篮球队员们经常通过引体向上来锻炼自己的臂力，队员小叶的质量为m，他在引体向上的过程中悬垂时重心离开地面高度为H，过杆后重心离开地面的高度为H′，小叶完成16次标准动作所用时间为t，请问整个过程小叶克服重力做功的功率为 。
（2）小李接过队员的传球、投篮得分的过程中，小李对篮球没有做功的是 。
A．将篮球举起 B．手用力将篮球抛出
C．篮球在空中飞行 D．篮球进入篮筐
（3）从篮球出手到入篮得分的过程中，下列选项中能正确反映篮球动能（E动）与时间（t）的关系的是 。
28．跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，一体重为500N（包括装备）的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：
（1）人的机械能总量如何变化 。
（2）人所受重力做的功？
（3）匀速下降时重力做功的功率？
图甲是小区内的健身器械坐拉器，图乙是结构模型图。坐在座椅上的人，用力向下拉动手柄A时，操作杆AB会绕着转轴O1，转动，连杆BD拉动杆O2C绕转轴O2转动，将座椅向上抬起。图乙中O1A：O1B＝6：1，O2C：O2D＝2：1，此时AB杆处于水平位置，BD杆垂直于杆AB和O2C，BD杆对AB和O2C杆的拉力均沿着BD．某同学想估算坐在坐拉器上抬起自己的拉力大小。若手臂对手柄A的拉力方向和人的重力方向在同一直线，忽略坐拉器的自重、转动时的摩擦和座椅的尺度。
（1）杠杆AO1B可视作一种 杠杆（填“省力”或“费力”）。
（2）若该同学的质量为50kg，此时他让自己保持在图乙的状态，需要对手柄A施加竖直向下的拉力为多大？
30．如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮总质量300Kg，绳重和摩擦不计。现在用此起重机从水中把质量为2×103kg，体积为0.8m3的物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为3kW（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）。求：
（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力；（2）物体离开水面前拉力F的大小；
（3）物体离开水面前上升的速度；（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大。
参考答案与试题解析
一．选择题（共16小题）
1．【解答】解：机械臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；羊角锤、起子、扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，都是省力杠杆；食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C正确。
故选：C。
2．【解答】解：
A、图甲中垃圾桶盖ABC，在掀起时支点为C，阻力作用在B，动力作用在A，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确；
B、图甲中脚踏部分DEF，在脚踏时支点为E，阻力作用在D，动力作用在F，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B正确；
C、图乙中的垃圾桶盖，在使用时，支点在中间，阻力、动力作用在两边的中间，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C正确；
D、图丙中垃圾桶盖，在掀起时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误。
故选：D。
3．【解答】解：踮起脚时，脚尖O为支点，人的重力落在脚掌中为阻力，脚干对脚跟的拉力为动力，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆；如A。
故选：A。
4．【解答】解：
A、从a点运动到b点的过程，质量不变，高度变大，重力势能逐渐变大，故A错误；
B、从b点运动到c点的过程，质量不变，高度变小，重力势能变大，重力势能转化为动能，所以动能逐渐增大，故B错误；
C、a点运动到c点的过程，由于存在空气阻力，克服空气阻力做功，机械能会减小，所以机械能不守恒，故C错误；
D、运动到b点，运动员有一定的水平速度，所以动能大于0，故D正确。
故选：D。
5．【解答】解：由s﹣t图像可知，在相同时间内，甲物体通过的路程大于乙物体通过的路程，根据v＝可知，甲物体的速度大于乙物体的速度，即v甲＞v乙，
由W﹣t图像可知，在相同时间内，甲物体做的功小于乙物体做的功，根据P＝可知，甲物体做功的功率小于乙物体做功的功率，即P乙＞P甲，又因为P＝＝＝Fv，所以甲物体受到的拉力小于乙物体受到的拉力，即F甲＜F乙。
综上分析可知，选项A正确。
故选：A。
6．【解答】解：弹簧测力计的示数为8N，则绳端的拉力F为8N，图中为动滑轮，因滑轮绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计，则物体A与水平面的摩擦力：f＝2F＝2×8N＝16N；
绳端移动的速度：v绳＝2v物＝2×2m/s＝4m/s；
F的功率为：P＝＝＝Fv＝8N×4m/s＝32W。
故选：B。
7．【解答】解：两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据W有＝Gh可知，有用功相同；
由图可知，提升物体绳子的条数为2，则自由端移动的距离s＝2h；
物体在斜面通过的距离为AB＝2h，根据W总＝Fs可知，拉力做的总功相同；
由η＝×100%可知，两次提升物体的机械效率相等，即η甲＝η乙。
故选：C。
8．【解答】解：A、因为不计空气阻力，三个小球在动能和重力势能转化过程中，机械能保持不变，所以三个小球到达水平桌面时速度相同，故A错误；
B、a和b小球在空中的运动过程中势能先增大后减小，c小球的重力势能一直在减小，故B错误；
C、因为不计空气阻力，三个小球在动能和重力势能转化过程中，机械能保持不变，所以三个小球在空中的运动过程中机械能不变，故C正确。
D、因为不计空气阻力，三个小球在动能和重力势能转化过程中，机械能保持不变，故D错误。
故选：C。
9．【解答】解：
A、小钢球运动到最高点c时，只受重力的作用，没有受平衡力的作用，故A错误；
BD、小钢球从a点到c点的过程中，质量不变，速度不断变小，动能不断变小，同时高度不断增大，重力势能不断变大，动能转化为重力势能；不计空气阻力，小钢球的机械能守恒，所以，小钢球在ac段重力势能的增加量与动能的减小量相等，小钢球在a、b、c三点时具有的机械能相等，故B正确，D错误。
C、小钢球在ab段和bc段重力不变，hab＝hbc，根据W＝Gh可知，小钢球在ab段和bc段克服重力做功相等，故C错误。
故选：B。
10．【解答】解：
A、从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，弹簧的形变程度逐渐变大，所以小球受到弹力也逐渐变大，故A错误；
B、小球从a到b的过程中，受竖直向上的弹簧的弹力和竖直向下的重力，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动；随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当小球到达b点时，弹力与重力大小相等，合力为零，此时速度达到最大；故B正确；
C、由图象可知，小球速度先变大、后变小，而小球的质量不变，所以小球的动能先变大，后变小，故C错误；
D、从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧的形变程度逐渐增大，其弹性势能逐渐增大，此过程中小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，小球的机械能变小，故D错误。
故选：B。
11．【解答】解：斜面AB倾斜角度小于BC，所以物体沿AB运动时拉力较小（省力），即F1＜F2；
斜面光滑说明摩擦力为0，即：使用光滑的斜面没有额外功，由W＝Gh可知，拉力在两斜面上做功相同，即W1＝W2。
故选：D。
12．【解答】解：
A、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以2F拉＝F，则A物体对滑轮的拉力F拉＝F＝×10N＝5N；力的作用是相互的，所以滑轮对A的拉力也为5N；
弹簧测力计的示数恒为2N，因拉滑轮时，物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对B＝F示＝2N；力的作用是相互的，所以，物体B对A的摩擦力为2N，方向向右；
物体A向左匀速运动，同时地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉＝fB对A+f地，
所以物体A受到地面的摩擦力：f地＝F拉﹣fB对A＝5N﹣2N＝3N，方向水平向右，故A错；
B、绳子对A的拉力F拉＝5N，2s物体A移动的距离为sA＝vAt＝0.2m/s×2s＝0.4m，
绳子对A做的功WA＝F拉s＝5N×0.4m＝2J，故B错；
C、因拉力F作用在动滑轮的轴上，费力但省一半的距离，所以拉力端的移动速度（滑轮移动的速度）等于物体A移动速度的，
则滑轮移动的速度v＝vA＝×0.2m/s＝0.1m/s，故C错；
D、拉力做功的功率P＝＝＝Fv＝10N×0.1m/s＝1W，故D正确。
故选：D。
13．【解答】解：A、由图可知n＝3，绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝3×0.3m/s＝0.9m/s，
则拉力F的功率：P＝＝＝Fv＝20N×0.9m/s＝18W，故A正确，不符合题意；
B、由P＝可得，拉力做的总功：W总＝Pt＝18W×20s＝360J，
因为η＝×100%，所以有用功：W有＝ηW总＝85%×360J＝306J，
因为v＝，所以物体移动的距离：s物＝v物t＝0.3m/s×20s＝6m，
又W有＝fs物，所以物体受到的摩擦力：f＝＝＝51N，故B错误，符合题意；
C、绳子自由端移动的距离s＝ns物＝3×6m＝18m，故C正确，不符合题意；
D、额外功：W额＝W总﹣W有＝360J﹣306J＝54J，故D正确，不符合题意。
故选：B。
14．【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端（物体B）移动的距离sB＝2sA，则物体A移动的距离：sA＝sB＝×4m＝2m，
由P＝可知，拉力F做的总功：W总＝P总t＝30W×2s＝60J，
W总＝FsA可知，拉力：F＝＝＝30N，故A错误；
C、克服物体B重力做的有用功：W有＝GBsB＝10N×4m＝40J＜60J，即拉力F做的功大于克服物体B重力做的功，故C错误；
B、该装置的机械效率：η＝×100%＝×100%≈66.7%，故B正确；
D、物体A速度：vA＝＝＝1m/s，故D错误。
故选：B。
15．【解答】解：
A．由图可知，滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，
不计滑轮组中的摩擦及绳重，物体A向右匀速直线运动时，绳子对它的拉力：
F1＝（GB+G动）＝×（30N+3N）＝11N，故A正确；
B．如果在物体A上施加一个水平向左的力F拉动A，使物体B匀速上升0.2m，
则滑轮组做的有用功：W有＝GBh＝30N×0.2m＝6J，故B正确；
C．因物体A向右匀速直线运动时处于平衡状态，受到的滑动摩擦力和绳子的拉力是一对平衡力，
所以，物体A受到的摩擦力：f＝F1＝11N，
因滑动摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，
所以，如果在物体A上施加一个水平向左的力F拉动A，使物体B匀速上升时其受到的摩擦力不变，
此时物体A受到水平向左的力F、水平向右的滑动摩擦力和绳子的拉力作用处于平衡状态，
所以，由物体A受到的合力为零可得：F＝F1+f＝11N+11N＝22N，
物体A移动的距离：s＝nh＝3×0.2m＝0.6m，
力F做的功：W总＝Fs＝22N×0.6m＝13.2J，故C正确；
D．滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈45.5%，故D错误。
故选：D。
16．【解答】解：A、全程中汽车的所受阻力：f＝0.2G＝0.2mg＝0.2×1.5×103kg×10N/kg＝3×103N，故A正确；
B、由题意可知，整个过程中发动机的工作时间t＝40s，且在这段时间内发动机的功率不变；
由P＝可得，整个过程中发动机做的功：W＝Pt＝60×103W×40s＝2.4×106J，故B错误；
C、因汽车匀速行驶时处于平衡状态，汽车的驱动力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的驱动力F＝f＝3×103N；
由P＝＝＝Fv可得，汽车的最大速度：v最大＝＝＝20m/s，故C正确；
D、由图可知，0～15s汽车的速度不断增大，所以此时汽车的驱动力大于汽车受到的阻力，故D正确。
故选：B。
二．填空题（共8小题）
17．【解答】解：（1）物体的有用功：W有用＝Gh＝10N×0.2m＝2J；
总功：W总＝Fs＝2.5N×1m＝2.5J；
机械效率：η＝＝×100%＝80%。
（2）因为摩擦力做功只和距离的长短、力的大小有关，与速度大小无关，则AB都不能减小摩擦力的功，只有C，可以减小摩擦力，减小额外功，故选 C，理由为：重物上升过程中克服摩擦做的额外功减少。
故答案为：2；80%；C。
18．【解答】解：
杠杆左端为动滑轮，n＝2；
绳和杠杆都是轻质的，提升物体需要的拉力（即杠杆左端对绳子的拉力）：
F拉＝（G+G轮）＝（500N+40N）＝270N；
因为力的作用是相互的，所以作用在杠杆左端的拉力：F′＝F拉＝270N；
由下图可知，OA：OB＝3：4，
因为杠杆平衡，所以F×OA＝F′×OB，
则F＝＝＝360N。
故答案为：360N。
19．【解答】解：（1）在不计绳和测力计重及摩擦时，图中有两股绳子连接动滑轮，
所以弹簧测力计的示数：F＝2GB+G动，
物体B的重力：GB＝＝＝25N；
（2）因h＝，图中有两股绳子连接动滑轮，所以人拉弹簧的速度等于物体B速度的一半，即速度为0.1m/s，
由公式P＝Fv＝60N×0.1m/s＝6W。
故答案为：25；6。
20．【解答】解：（1）因为拉力F与弹簧测力计的示数相等，所以F＝10N。
（2）因为动滑轮省一半力，拉力F是摩擦力的一半，所以摩擦力f＝2F＝20N。
（3）因为动滑轮省一半力，但要多移动一半的距离，所以绳子自由端运动的速度是物体A运动速度的2倍。
所以，V绳＝2VA＝2×5cm/s＝0.1m/s。
拉力的功率为：P＝FV绳＝10N×0.1m/s＝1W。
故答案为：10；20；1。
21．【解答】解：
（1）铁块在F＝6N的作用下匀速向上运动时，处于平衡状态，受到平衡力的作用。
在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F，
根据平衡力的特点，故铁块受到摩擦力大小f＝F﹣G＝6N﹣4N＝2N。
（2）根据v＝可得，铁块在4s内升高的距离s＝vt＝0.2m/s×4s＝0.8m，
因此拉力F做的功W＝Fs＝6N×0.8m＝4.8J。
故答案为：2；4.8。
22．【解答】解：（1）由杠杆平衡条件得：G×＝F1×OA，
即：20N×＝F1×OA，解得：F1＝10N；
（2）如图所示，由图可知：
当F1由竖直向上的位置沿逆时针方向缓慢的转到水平向左的位置时，
动力臂先变大后变小，阻力与阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，动力先变小后变大。
故答案为：（1）10；（2）先变小后变大。
23．【解答】解：
（1）当B物体重力最小时，杠杆平衡，此时以M为支点，GA的力臂为DM，GB的力臂为ME，
因为DM＝MN＝NE，所以ME＝2DM，
根据杠杆平衡条件可得：GA×DM＝GB最小×ME，
则GB最小＝GA＝×6N＝3N；
（2）当B物体重力最大时，杠杆平衡，此时以N为支点，GA的力臂为DN，GB的力臂为NE，
因为DM＝MN＝NE，所以DN＝2NE，
根据杠杆平衡条件可得：GA×DN＝GB最大×NE，
则GB最大＝2GA＝2×6N＝12N；
平台BC受到的最大压力等于A的重力、B的最大重力之和，
即F最大＝GA+GB最大＝6N+12N＝18N。
故答案为：（1）3N；（2）18N。
24．【解答】解：
斜面倾角为30°，斜面长4m，
故根据直角三角形中30°角所对的直角边等于斜边的一半可得，物体上升的高度h＝s＝×4m＝2m，
人对物体所做的有用功：W有＝Gh＝800N×2m＝1600J；
人对物体所做的总功：W总＝Fs＝500N×4m＝2000J；
斜面的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝80%。
额外功：W额＝W总﹣W有＝2000J﹣1600J＝400J；
由W额＝fs可得摩擦力：f＝＝＝100N。
故答案为：80%；100。
三．实验探究题（共2小题）
25．【解答】解：（1）若用一根细绳，小球的摆动方向会不稳定，利用如图两根细绳悬挂小球，便于控制小球的撞击方向，使木块沿同一直线运动；
（2）甲、乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关；
（3）mA＜mB，两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能更大，因此可得速度相同时，物体质量越大，动能越大；
（4）若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。
故答案为：（1）便于控制小球的撞击方向，使木块沿同一直线运动；（2）质量；（3）速度相同时，物体质量越大，动能越大；（4）错误；铁球的动能相同，木块最终移动的距离相同。
26．【解答】解：（1）实验前，杠杆静止如图甲所示，此时杠杆是处于平衡状态；使杠杆在水平位置平衡，此时杠杆的重心过支点，是为了避免杠杆自重对实验的影响；
（2）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F1l1＝F2l2可知，利用图像丙中任意一组数据都能得出，F2l2＝F1l1＝0.1m×3N＝0.3N m；
故若当l1为0.6m时，F1＝＝＝0.5N；
（3）由表格中数据知，只做了3次实验，且动力臂始终为阻力臂的2倍，实验数据不具普遍性；
（4）如图丁，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，阻力和阻力臂一定，动力臂变小，动力变大，所以，测力计的示数将变大；
（5）利用图戊装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
故答案为：（1）是；避免杠杆自重对实验的影响；（2）0.5；（3）动力臂是阻力臂的两倍，实验数据不具普遍性；（4）变大；（5）杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
四．分析计算题（共3小题）
27．【解答】解：
（1）完成一个引体向上，小叶克服重力做功W＝Gh＝mg（H′﹣H），
完成16次标准动作做的功W′＝16W＝16mg（H′﹣H），
整个过程小叶克服重力做功的功率P＝＝；
（2）A．将篮球举起，有力且在力的方向上移动距离，做功，故A正确；
B．用力将篮球抛出，有力，且篮球在力的方向上通过了距离，故做功，故B正确；
CD．篮球在空中飞行、篮球进入篮筐是篮球具有惯性，人与篮球间没有力的作用，不做功，故CD错误；
（3）篮球离开手后先向上做减速运动，到达最高点时动能最小，然后篮球向下做加速运动，故在其质量不变的情况下，其动能先变小，后变大；由于篮球在最高点时，具有向前的速度，速度不为0，故最小动能不为0，故D图符合题意。
故答案为：（1）；（2）CD；（3）D。
28．【解答】解：（1）运动员在下降过程中，质量一定，由图像可知：
0～15s内，运动员的质量不变，速度先变大后变小，动能先变大后变小，高度一直变小，重力势能一直变小；由于克服空气的摩擦力做功，机械能减小；
15～30s：运动员的质量不变，速度不变，动能不变；高度下降，重力势能变小，因机械能等于动能与势能的总和，所以机械能变小。
综上分析可知，整个过程中，机械能变小，
（2）由v＝得，15～30s内下降的高度为：h2＝vt＝6m/s×15s＝90m，由题知，前15s下落高度h1＝210m，则在这30s内下落的总高度为：h＝h1+h2＝210m+90m＝300m；
30s内重力做的功：W＝Gh＝500N×300m＝1.5×105J；
（3）匀速下降时重力做功的功率为：P＝＝＝Gv＝500N×6m/s＝3×103W。
答：（1）变小；（2）人所受重力做的功为1.5×105J；（3）匀速下降时重力做功的功率为3×103W。
29．【解答】答：（1）杠杆AO1B中，A点的拉力FA是动力，B点BD施加的是阻力；因为动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆；
（2）该同学的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N
由杠杆平衡条件得，对于杠杆AO1B来说有：
FA×O1A＝FB×O1B，即＝＝①
对于杠杆O2DC来说有：
（G﹣FA'）×O2C＝FD×O2D，即：＝②
由题意知，FB＝FD，
由于物体间相互作用力的大小相等，即FA＝FA′，
可得，＝，
解得：FA＝125N。
故答案为：（1）省力；（2）需要对手柄A施加竖直向下的拉力为125N，
30．【解答】解：（1）物体排开水的体积与物体的体积相等，即V排＝V物＝0.8m3，
则F浮＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m3＝8×103N；
（2）物体重力G＝mg＝2×103Kg×10N/kg＝2×104N；
由于物体离开水面前受重力、滑轮组对物体的拉力G′和浮力的作用，根据受力平衡可知：G＝G′+F浮；
所以，G′＝G﹣F浮＝2×104N﹣8×103N＝1.2×104N；
动滑轮的总重力为G动＝m动g＝300×10N/kg＝3×103N；
由图可知：滑轮组的绳子股数为n＝3，
则由于绳重和摩擦不计，所以绳子的拉力为F＝（G′+G动）＝×（1.2×104N+3×103N）＝5×103N；
（3）已知功率P＝3kW＝3000W，根据P＝＝＝Fv得：
速度v＝＝＝0.6m/s，则物体上升的速度为v′＝V＝×0.6m/s＝0.2m/s；
（4）由于绳重和摩擦不计，则η＝＝＝，
所以，物体离开水面前，的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力为8×103N；
（2）物体离开水面前拉力F的大小为5×103N；
（3）物体离开水面前上升的速度为0.2m/s；
（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率为80%。
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中考复习专题 简单机械
一．选择题
1．2021年8月20日，航天员聂海胜、刘伯明在机械臂（左图）的辅助下成功从天和核心舱出舱。机械臂的功能类似于人的手臂（杠杆），但它有7个关节，长度可达10多米，具有抓住、拉回、锁死等功能。如图工具在使用时与机械臂工作时属于同一类杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．起子
C．食品夹 D．扳手
2．“垃圾分类，人人有责”，带盖的垃圾桶能有效防止易腐垃圾的异味散出，以下说法不正确的是（ ）
A．图甲中垃圾桶盖ABC为一个费力杠杆 B．图甲中脚踏部分DEF为一个省力杠
C．图乙中的垃圾桶盖为一个等臂杠杆 D．图丙中垃圾桶盖为一个费力杠杆
3．人踮脚时脚掌可以看作一个杠杆，下列能正确表示踮脚时该杠杆的支点、动力和阻力的示意图是（ ）
A． B．
C． D．
4．如图为立定跳远的动作分解图，a为起跳瞬间，b为最高点，c为落地点，由于存在空气阻力，下列说法正确的（ ）
A．从a点运动到b点的过程，重力势能逐渐减小
B．从b点运动到c点的过程，动能逐渐减小
C．从a点运动到c点的过程，机械能守恒
D．运动到b点，动能大于0
5．在水平地面上的甲、乙两个物体在水平牵引力F甲、F乙作用下都做匀速直线运动，它们运动的路程和所做的功随时间变化的图像分别如图所示，根据图像，可以判断牵引力F甲、F乙以及做功功率P甲、P乙大小关系（ ）
A．P甲＜P乙 F甲＜F乙 B．P甲＞P乙 F甲＞F乙
C．P甲＜P乙 F甲＞F乙 D．P甲＞P乙 F甲＜F乙
6．如图所示，物体A通过动滑轮在水平拉力F作用下沿水平面以2m/s的速度匀速运动，此时弹簧测力计的示数是8N，若滑轮绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计，那么物体A与水平面的摩擦力以及2s内F的功率分别为（ ）
A．16N，16W B．16N，32W C．8N，16W D．8N，32W
7．质量为m的同一物体，先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速拉升，两次物体提升高度均为h，两次拉力大小均为0.8mg，斜面长AB＝2h，则两次提升物体的机械效率（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙
C．η甲＝η乙 D．条件不足无法判断
8．乒乓球发球机在同一高度以相同的速度朝不同方向分别发出a、b、c三个完全一样的球（如图所示），若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．三个小球到达水平桌面时速度不相同
B．三个小球在空中的运动过程中势能先增大后减小
C．三个小球在空中的运动过程中机械能不变
D．三个小球在空中的运动过程中机械能不相等
9．如图所示，将一小钢球从a点竖直向上抛出（不计空气阻力），经过b点到达最高点c时速度为零，图中hab＝hbc，下列判断正确的是（ ）
A．小钢球运动到最高点c时受到平衡力的作用
B．小钢球在ac段重力势能的增加量与动能的减小量相等
C．小钢球在ab段克服重力的做功小于在bc段克服重力的做功
D．就a、b、c三点而言，小钢球在a点具有的机械能最大
10．如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，就这一过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球受到的弹力逐渐减小 B．小球在b点时重力和弹力大小相等
C．在运动过程中小球的动能不断增大 D．在运动过程中小球的机械能保持不变
11．如图是一个两面光滑的三角形斜面，∠BAC小于∠BCA，同一个物体分别在AB和BC斜面上受到拉力匀速运动到B点，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，则（ ）
A．F1＝F2 W1＝W2 B．F1＞F2 W1＞W2
C．F1＜F2 W1＜W2 D．F1＜F2 W1＝W2
12．如图所示，用10N的力F沿水平方向拉滑轮，可使物体A以0.2m/s的速度在水平面上匀速运动。弹簧测力计的示数恒为2N（不计滑轮、测力计、绳子的重力，滑轮的转轴光滑）。下列说法正确的是（ ）
A．物体A受到地面的摩擦力是3N，水平向左 B．在2s内，绳子对A做的功为4J
C．滑轮移动的速度是0.4m/s D．拉力F做功功率为1W
13．如图所示，物体的受到的重力为300N，在20N的水平拉力F的作用下物体以0.3m/s的速度匀速运动了20s，滑轮组的机械效率为85%。不计绳重和滑轮重。在此过程中，下列说法错误的是（ ）
A．拉力的功率为18W B．物体受到的摩擦力为60N
C．绳子自由端移动的距离是18m D．额外功为54J
14．如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为10N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为30W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升4m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．拉力F大小为20N
B．该装置的机械效率为66.7%
C．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功
D．物体A向右做匀速直线运动的速度为4m/s
15．如图所示，物体A重50N，物体B重30N，每个滑轮重3N，物体A在物体B的作用下沿粗糙水平面向右做匀速直线运动。如果在物体A上施加一个水平向左的力F拉动A，使物体B匀速上升0.2m（不计滑轮组中的摩擦及绳重），下列选项错误的是（ ）
A．物体A向右匀速直线运动时，绳子对它的拉力为11N
B．物体B匀速上升0.2m，滑轮组做的有用功为6J
C．力F做的功为13.2J
D．滑轮组的机械效率为83%
16．质量为1.5t的汽车，在平直公路上以额定功率60kW从静止开始运动，经15s运动200m恰好达到最大速度，接着匀速运动25s关闭发动机，滑行100m停下。v﹣t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，下列判断不正确的是（ ）
A．全程中汽车所受阻力的大小为3×103N B．整个过程中发动机做的功2.4×103J
C．汽车的最大速度是20m/s D．0﹣15秒内汽车的驱动力一直大于阻力
二．填空题
17．如图所示。斜面长1m，高0.2m；将10N重的物体A从斜面底端匀速拉到斜面顶端，需要用平行于斜面的力2.5N，则做的有用功是 J，该斜面的机械效率是 。为了提高该斜面的机械效率，同学们提出了一些建议，其中建议 可以达到目的。
（A、以较快的速度将重物匀速拉到斜面顶端B、以较慢的速度将重物匀速拉到斜面顶端C、改用光滑的、板长和高度均不变的斜面。）
18．如图所示，滑轮下挂重500N的物体G，滑轮重40N，绳和杠杆都是轻质的，要在图示位置使杠杆平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是 。（杠杆上标度的间距相等）
19．如图所示，物体A重200N，滑轮重10N，绳和测力计重及摩擦不计，弹簧秤示数为60N，物体B的重为 N；若物体B匀速向上运动的速度为0.2m/s，则人做功的功率为 W。
20．如图所示，水平台上的物体A重50N，在水平向右的拉力F的作用下以5cm/s的速度做匀速直线运动，此时弹簧测力计的示数为10N，若滑轮重及绳与滑轮之间的摩擦忽略不计，则拉力F为 牛，物体A受到的摩擦力为 牛，拉力的功率为 W。
21．图甲所示的铁块重力G＝4N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直方向上拉力F＝6N的作用下匀速向上运动时，铁块受到的摩擦力为 N；铁块此时速度v与时间t的关系图象如图乙所示，则4s内拉力F做功是 J。
22．如图所示，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个20N的重物，加在B点的动力F1始终使OA在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计）。
（1）当F1竖直向上时，F1的大小为 N；
（2）当F1由竖直向上的位置沿逆时针方向缓慢的转到水平向左的位置时，动力F1的大小变化是 （选填“变小”、“变大”、“先变小后变大”或“先变大后变小”）。
23．如图所示，轻杆DE放在平台C上，其中M、N为轻杆与平台的边缘的交点。轻杆上DM＝MN＝NE．杆两端挂重物A和重物B，物A重为6N。
（1）要使杆平衡，重物B的重力最小值为 。
（2）平台C受到的压力最大值为 。
24．往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示。已知箱子重800N，斜面倾角为30°，斜面长4m，工人用500N沿斜面方向的力将箱子匀速推到车上。在这过程中使用斜面的机械效率是 ，物体受到斜面的摩擦力为 N。
三．实验探究题
25．利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”。
实验。用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ1的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，球A、B的质量大小为mA＜mB。
（1）利用如图两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是 。
（2）图甲、乙中，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的 无关。
（3）比较图甲、乙实验，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论： 。
（4）有同学将实验装置改成如图所示，用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，探究铁球的动能大小与质量的关系。这个实验方案是 （选填“正确”或“错误”）的，因为 。
利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”.
（1）实验前，杠杆静止如图甲所示，此时杠杆处于平衡状态吗？ （选填“是”或“不是”）.
可将杠杆两端的平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是： 。
（2）保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l1和动力F1的数据，绘制了l1﹣F1的关系图像，如图丙所示。请根据图像推算，当l1为0.6m时，F1为 N。
（3）如表是小明同学本次实验得到的数据。据此分析可以发现这次实验的不妥之处是 ，
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.5 10 3.0 5
2 1.0 20 2.0 10
3 0.5 30 1.0 15
（4）如图丁所示，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，其示数 （选填“变大”“不变”取“变小”）。
（5）小明同学用图戊装置进行探究。发现总是无法得到课本上所给出的平衡条件，原因是 。
四．分析计算题
27．（1）篮球队员们经常通过引体向上来锻炼自己的臂力，队员小叶的质量为m，他在引体向上的过程中悬垂时重心离开地面高度为H，过杆后重心离开地面的高度为H′，小叶完成16次标准动作所用时间为t，请问整个过程小叶克服重力做功的功率为 。
（2）小李接过队员的传球、投篮得分的过程中，小李对篮球没有做功的是 。
A．将篮球举起 B．手用力将篮球抛出
C．篮球在空中飞行 D．篮球进入篮筐
（3）从篮球出手到入篮得分的过程中，下列选项中能正确反映篮球动能（E动）与时间（t）的关系的是 。
28．跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，一体重为500N（包括装备）的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：
（1）人的机械能总量如何变化 。
（2）人所受重力做的功？
（3）匀速下降时重力做功的功率？
图甲是小区内的健身器械坐拉器，图乙是结构模型图。坐在座椅上的人，用力向下拉动手柄A时，操作杆AB会绕着转轴O1，转动，连杆BD拉动杆O2C绕转轴O2转动，将座椅向上抬起。图乙中O1A：O1B＝6：1，O2C：O2D＝2：1，此时AB杆处于水平位置，BD杆垂直于杆AB和O2C，BD杆对AB和O2C杆的拉力均沿着BD．某同学想估算坐在坐拉器上抬起自己的拉力大小。若手臂对手柄A的拉力方向和人的重力方向在同一直线，忽略坐拉器的自重、转动时的摩擦和座椅的尺度。
（1）杠杆AO1B可视作一种 杠杆（填“省力”或“费力”）。
（2）若该同学的质量为50kg，此时他让自己保持在图乙的状态，需要对手柄A施加竖直向下的拉力为多大？
30．如图所示是利用起重机打捞水中物体的示意图，吊臂前端由滑轮组组成，动滑轮总质量300Kg，绳重和摩擦不计。现在用此起重机从水中把质量为2×103kg，体积为0.8m3的物体G匀速提起，滑轮组上钢丝绳拉力F的功率为3kW（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）。求：
（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力；（2）物体离开水面前拉力F的大小；
（3）物体离开水面前上升的速度；（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率多大。
参考答案与试题解析
一．选择题（共16小题）
1．【解答】解：机械臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；羊角锤、起子、扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，都是省力杠杆；食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C正确。
故选：C。
2．【解答】解：
A、图甲中垃圾桶盖ABC，在掀起时支点为C，阻力作用在B，动力作用在A，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确；
B、图甲中脚踏部分DEF，在脚踏时支点为E，阻力作用在D，动力作用在F，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B正确；
C、图乙中的垃圾桶盖，在使用时，支点在中间，阻力、动力作用在两边的中间，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C正确；
D、图丙中垃圾桶盖，在掀起时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误。
故选：D。
3．【解答】解：踮起脚时，脚尖O为支点，人的重力落在脚掌中为阻力，脚干对脚跟的拉力为动力，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆；如A。
故选：A。
4．【解答】解：
A、从a点运动到b点的过程，质量不变，高度变大，重力势能逐渐变大，故A错误；
B、从b点运动到c点的过程，质量不变，高度变小，重力势能变大，重力势能转化为动能，所以动能逐渐增大，故B错误；
C、a点运动到c点的过程，由于存在空气阻力，克服空气阻力做功，机械能会减小，所以机械能不守恒，故C错误；
D、运动到b点，运动员有一定的水平速度，所以动能大于0，故D正确。
故选：D。
5．【解答】解：由s﹣t图像可知，在相同时间内，甲物体通过的路程大于乙物体通过的路程，根据v＝可知，甲物体的速度大于乙物体的速度，即v甲＞v乙，
由W﹣t图像可知，在相同时间内，甲物体做的功小于乙物体做的功，根据P＝可知，甲物体做功的功率小于乙物体做功的功率，即P乙＞P甲，又因为P＝＝＝Fv，所以甲物体受到的拉力小于乙物体受到的拉力，即F甲＜F乙。
综上分析可知，选项A正确。
故选：A。
6．【解答】解：弹簧测力计的示数为8N，则绳端的拉力F为8N，图中为动滑轮，因滑轮绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计，则物体A与水平面的摩擦力：f＝2F＝2×8N＝16N；
绳端移动的速度：v绳＝2v物＝2×2m/s＝4m/s；
F的功率为：P＝＝＝Fv＝8N×4m/s＝32W。
故选：B。
7．【解答】解：两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据W有＝Gh可知，有用功相同；
由图可知，提升物体绳子的条数为2，则自由端移动的距离s＝2h；
物体在斜面通过的距离为AB＝2h，根据W总＝Fs可知，拉力做的总功相同；
由η＝×100%可知，两次提升物体的机械效率相等，即η甲＝η乙。
故选：C。
8．【解答】解：A、因为不计空气阻力，三个小球在动能和重力势能转化过程中，机械能保持不变，所以三个小球到达水平桌面时速度相同，故A错误；
B、a和b小球在空中的运动过程中势能先增大后减小，c小球的重力势能一直在减小，故B错误；
C、因为不计空气阻力，三个小球在动能和重力势能转化过程中，机械能保持不变，所以三个小球在空中的运动过程中机械能不变，故C正确。
D、因为不计空气阻力，三个小球在动能和重力势能转化过程中，机械能保持不变，故D错误。
故选：C。
9．【解答】解：
A、小钢球运动到最高点c时，只受重力的作用，没有受平衡力的作用，故A错误；
BD、小钢球从a点到c点的过程中，质量不变，速度不断变小，动能不断变小，同时高度不断增大，重力势能不断变大，动能转化为重力势能；不计空气阻力，小钢球的机械能守恒，所以，小钢球在ac段重力势能的增加量与动能的减小量相等，小钢球在a、b、c三点时具有的机械能相等，故B正确，D错误。
C、小钢球在ab段和bc段重力不变，hab＝hbc，根据W＝Gh可知，小钢球在ab段和bc段克服重力做功相等，故C错误。
故选：B。
10．【解答】解：
A、从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，弹簧的形变程度逐渐变大，所以小球受到弹力也逐渐变大，故A错误；
B、小球从a到b的过程中，受竖直向上的弹簧的弹力和竖直向下的重力，重力大于弹力，合力向下，小球做加速运动；随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当小球到达b点时，弹力与重力大小相等，合力为零，此时速度达到最大；故B正确；
C、由图象可知，小球速度先变大、后变小，而小球的质量不变，所以小球的动能先变大，后变小，故C错误；
D、从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧的形变程度逐渐增大，其弹性势能逐渐增大，此过程中小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，小球的机械能变小，故D错误。
故选：B。
11．【解答】解：斜面AB倾斜角度小于BC，所以物体沿AB运动时拉力较小（省力），即F1＜F2；
斜面光滑说明摩擦力为0，即：使用光滑的斜面没有额外功，由W＝Gh可知，拉力在两斜面上做功相同，即W1＝W2。
故选：D。
12．【解答】解：
A、不计滑轮的摩擦和重力，以动滑轮为研究对象，则两段绳子向右的拉力与向左的拉力平衡，所以2F拉＝F，则A物体对滑轮的拉力F拉＝F＝×10N＝5N；力的作用是相互的，所以滑轮对A的拉力也为5N；
弹簧测力计的示数恒为2N，因拉滑轮时，物体B始终处于静止状态，则测力计对B向右的拉力与A对B向左的摩擦力平衡，所以fA对B＝F示＝2N；力的作用是相互的，所以，物体B对A的摩擦力为2N，方向向右；
物体A向左匀速运动，同时地面对物体A还有向右的摩擦力，由力的平衡条件可得：F拉＝fB对A+f地，
所以物体A受到地面的摩擦力：f地＝F拉﹣fB对A＝5N﹣2N＝3N，方向水平向右，故A错；
B、绳子对A的拉力F拉＝5N，2s物体A移动的距离为sA＝vAt＝0.2m/s×2s＝0.4m，
绳子对A做的功WA＝F拉s＝5N×0.4m＝2J，故B错；
C、因拉力F作用在动滑轮的轴上，费力但省一半的距离，所以拉力端的移动速度（滑轮移动的速度）等于物体A移动速度的，
则滑轮移动的速度v＝vA＝×0.2m/s＝0.1m/s，故C错；
D、拉力做功的功率P＝＝＝Fv＝10N×0.1m/s＝1W，故D正确。
故选：D。
13．【解答】解：A、由图可知n＝3，绳子自由端移动的速度：v＝nv物＝3×0.3m/s＝0.9m/s，
则拉力F的功率：P＝＝＝Fv＝20N×0.9m/s＝18W，故A正确，不符合题意；
B、由P＝可得，拉力做的总功：W总＝Pt＝18W×20s＝360J，
因为η＝×100%，所以有用功：W有＝ηW总＝85%×360J＝306J，
因为v＝，所以物体移动的距离：s物＝v物t＝0.3m/s×20s＝6m，
又W有＝fs物，所以物体受到的摩擦力：f＝＝＝51N，故B错误，符合题意；
C、绳子自由端移动的距离s＝ns物＝3×6m＝18m，故C正确，不符合题意；
D、额外功：W额＝W总﹣W有＝360J﹣306J＝54J，故D正确，不符合题意。
故选：B。
14．【解答】解：A、由图可知n＝2，绳子自由端（物体B）移动的距离sB＝2sA，则物体A移动的距离：sA＝sB＝×4m＝2m，
由P＝可知，拉力F做的总功：W总＝P总t＝30W×2s＝60J，
W总＝FsA可知，拉力：F＝＝＝30N，故A错误；
C、克服物体B重力做的有用功：W有＝GBsB＝10N×4m＝40J＜60J，即拉力F做的功大于克服物体B重力做的功，故C错误；
B、该装置的机械效率：η＝×100%＝×100%≈66.7%，故B正确；
D、物体A速度：vA＝＝＝1m/s，故D错误。
故选：B。
15．【解答】解：
A．由图可知，滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，
不计滑轮组中的摩擦及绳重，物体A向右匀速直线运动时，绳子对它的拉力：
F1＝（GB+G动）＝×（30N+3N）＝11N，故A正确；
B．如果在物体A上施加一个水平向左的力F拉动A，使物体B匀速上升0.2m，
则滑轮组做的有用功：W有＝GBh＝30N×0.2m＝6J，故B正确；
C．因物体A向右匀速直线运动时处于平衡状态，受到的滑动摩擦力和绳子的拉力是一对平衡力，
所以，物体A受到的摩擦力：f＝F1＝11N，
因滑动摩擦力的大小只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，
所以，如果在物体A上施加一个水平向左的力F拉动A，使物体B匀速上升时其受到的摩擦力不变，
此时物体A受到水平向左的力F、水平向右的滑动摩擦力和绳子的拉力作用处于平衡状态，
所以，由物体A受到的合力为零可得：F＝F1+f＝11N+11N＝22N，
物体A移动的距离：s＝nh＝3×0.2m＝0.6m，
力F做的功：W总＝Fs＝22N×0.6m＝13.2J，故C正确；
D．滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈45.5%，故D错误。
故选：D。
16．【解答】解：A、全程中汽车的所受阻力：f＝0.2G＝0.2mg＝0.2×1.5×103kg×10N/kg＝3×103N，故A正确；
B、由题意可知，整个过程中发动机的工作时间t＝40s，且在这段时间内发动机的功率不变；
由P＝可得，整个过程中发动机做的功：W＝Pt＝60×103W×40s＝2.4×106J，故B错误；
C、因汽车匀速行驶时处于平衡状态，汽车的驱动力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的驱动力F＝f＝3×103N；
由P＝＝＝Fv可得，汽车的最大速度：v最大＝＝＝20m/s，故C正确；
D、由图可知，0～15s汽车的速度不断增大，所以此时汽车的驱动力大于汽车受到的阻力，故D正确。
故选：B。
二．填空题（共8小题）
17．【解答】解：（1）物体的有用功：W有用＝Gh＝10N×0.2m＝2J；
总功：W总＝Fs＝2.5N×1m＝2.5J；
机械效率：η＝＝×100%＝80%。
（2）因为摩擦力做功只和距离的长短、力的大小有关，与速度大小无关，则AB都不能减小摩擦力的功，只有C，可以减小摩擦力，减小额外功，故选 C，理由为：重物上升过程中克服摩擦做的额外功减少。
故答案为：2；80%；C。
18．【解答】解：
杠杆左端为动滑轮，n＝2；
绳和杠杆都是轻质的，提升物体需要的拉力（即杠杆左端对绳子的拉力）：
F拉＝（G+G轮）＝（500N+40N）＝270N；
因为力的作用是相互的，所以作用在杠杆左端的拉力：F′＝F拉＝270N；
由下图可知，OA：OB＝3：4，
因为杠杆平衡，所以F×OA＝F′×OB，
则F＝＝＝360N。
故答案为：360N。
19．【解答】解：（1）在不计绳和测力计重及摩擦时，图中有两股绳子连接动滑轮，
所以弹簧测力计的示数：F＝2GB+G动，
物体B的重力：GB＝＝＝25N；
（2）因h＝，图中有两股绳子连接动滑轮，所以人拉弹簧的速度等于物体B速度的一半，即速度为0.1m/s，
由公式P＝Fv＝60N×0.1m/s＝6W。
故答案为：25；6。
20．【解答】解：（1）因为拉力F与弹簧测力计的示数相等，所以F＝10N。
（2）因为动滑轮省一半力，拉力F是摩擦力的一半，所以摩擦力f＝2F＝20N。
（3）因为动滑轮省一半力，但要多移动一半的距离，所以绳子自由端运动的速度是物体A运动速度的2倍。
所以，V绳＝2VA＝2×5cm/s＝0.1m/s。
拉力的功率为：P＝FV绳＝10N×0.1m/s＝1W。
故答案为：10；20；1。
21．【解答】解：
（1）铁块在F＝6N的作用下匀速向上运动时，处于平衡状态，受到平衡力的作用。
在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F，
根据平衡力的特点，故铁块受到摩擦力大小f＝F﹣G＝6N﹣4N＝2N。
（2）根据v＝可得，铁块在4s内升高的距离s＝vt＝0.2m/s×4s＝0.8m，
因此拉力F做的功W＝Fs＝6N×0.8m＝4.8J。
故答案为：2；4.8。
22．【解答】解：（1）由杠杆平衡条件得：G×＝F1×OA，
即：20N×＝F1×OA，解得：F1＝10N；
（2）如图所示，由图可知：
当F1由竖直向上的位置沿逆时针方向缓慢的转到水平向左的位置时，
动力臂先变大后变小，阻力与阻力臂不变，由杠杆平衡条件可知，动力先变小后变大。
故答案为：（1）10；（2）先变小后变大。
23．【解答】解：
（1）当B物体重力最小时，杠杆平衡，此时以M为支点，GA的力臂为DM，GB的力臂为ME，
因为DM＝MN＝NE，所以ME＝2DM，
根据杠杆平衡条件可得：GA×DM＝GB最小×ME，
则GB最小＝GA＝×6N＝3N；
（2）当B物体重力最大时，杠杆平衡，此时以N为支点，GA的力臂为DN，GB的力臂为NE，
因为DM＝MN＝NE，所以DN＝2NE，
根据杠杆平衡条件可得：GA×DN＝GB最大×NE，
则GB最大＝2GA＝2×6N＝12N；
平台BC受到的最大压力等于A的重力、B的最大重力之和，
即F最大＝GA+GB最大＝6N+12N＝18N。
故答案为：（1）3N；（2）18N。
24．【解答】解：
斜面倾角为30°，斜面长4m，
故根据直角三角形中30°角所对的直角边等于斜边的一半可得，物体上升的高度h＝s＝×4m＝2m，
人对物体所做的有用功：W有＝Gh＝800N×2m＝1600J；
人对物体所做的总功：W总＝Fs＝500N×4m＝2000J；
斜面的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝80%。
额外功：W额＝W总﹣W有＝2000J﹣1600J＝400J；
由W额＝fs可得摩擦力：f＝＝＝100N。
故答案为：80%；100。
三．实验探究题（共2小题）
25．【解答】解：（1）若用一根细绳，小球的摆动方向会不稳定，利用如图两根细绳悬挂小球，便于控制小球的撞击方向，使木块沿同一直线运动；
（2）甲、乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关；
（3）mA＜mB，两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能更大，因此可得速度相同时，物体质量越大，动能越大；
（4）若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。
故答案为：（1）便于控制小球的撞击方向，使木块沿同一直线运动；（2）质量；（3）速度相同时，物体质量越大，动能越大；（4）错误；铁球的动能相同，木块最终移动的距离相同。
26．【解答】解：（1）实验前，杠杆静止如图甲所示，此时杠杆是处于平衡状态；使杠杆在水平位置平衡，此时杠杆的重心过支点，是为了避免杠杆自重对实验的影响；
（2）由于此题中的阻力和阻力臂不变，据F1l1＝F2l2可知，利用图像丙中任意一组数据都能得出，F2l2＝F1l1＝0.1m×3N＝0.3N m；
故若当l1为0.6m时，F1＝＝＝0.5N；
（3）由表格中数据知，只做了3次实验，且动力臂始终为阻力臂的2倍，实验数据不具普遍性；
（4）如图丁，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，阻力和阻力臂一定，动力臂变小，动力变大，所以，测力计的示数将变大；
（5）利用图戊装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
故答案为：（1）是；避免杠杆自重对实验的影响；（2）0.5；（3）动力臂是阻力臂的两倍，实验数据不具普遍性；（4）变大；（5）杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
四．分析计算题（共3小题）
27．【解答】解：
（1）完成一个引体向上，小叶克服重力做功W＝Gh＝mg（H′﹣H），
完成16次标准动作做的功W′＝16W＝16mg（H′﹣H），
整个过程小叶克服重力做功的功率P＝＝；
（2）A．将篮球举起，有力且在力的方向上移动距离，做功，故A正确；
B．用力将篮球抛出，有力，且篮球在力的方向上通过了距离，故做功，故B正确；
CD．篮球在空中飞行、篮球进入篮筐是篮球具有惯性，人与篮球间没有力的作用，不做功，故CD错误；
（3）篮球离开手后先向上做减速运动，到达最高点时动能最小，然后篮球向下做加速运动，故在其质量不变的情况下，其动能先变小，后变大；由于篮球在最高点时，具有向前的速度，速度不为0，故最小动能不为0，故D图符合题意。
故答案为：（1）；（2）CD；（3）D。
28．【解答】解：（1）运动员在下降过程中，质量一定，由图像可知：
0～15s内，运动员的质量不变，速度先变大后变小，动能先变大后变小，高度一直变小，重力势能一直变小；由于克服空气的摩擦力做功，机械能减小；
15～30s：运动员的质量不变，速度不变，动能不变；高度下降，重力势能变小，因机械能等于动能与势能的总和，所以机械能变小。
综上分析可知，整个过程中，机械能变小，
（2）由v＝得，15～30s内下降的高度为：h2＝vt＝6m/s×15s＝90m，由题知，前15s下落高度h1＝210m，则在这30s内下落的总高度为：h＝h1+h2＝210m+90m＝300m；
30s内重力做的功：W＝Gh＝500N×300m＝1.5×105J；
（3）匀速下降时重力做功的功率为：P＝＝＝Gv＝500N×6m/s＝3×103W。
答：（1）变小；（2）人所受重力做的功为1.5×105J；（3）匀速下降时重力做功的功率为3×103W。
29．【解答】答：（1）杠杆AO1B中，A点的拉力FA是动力，B点BD施加的是阻力；因为动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆；
（2）该同学的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N
由杠杆平衡条件得，对于杠杆AO1B来说有：
FA×O1A＝FB×O1B，即＝＝①
对于杠杆O2DC来说有：
（G﹣FA'）×O2C＝FD×O2D，即：＝②
由题意知，FB＝FD，
由于物体间相互作用力的大小相等，即FA＝FA′，
可得，＝，
解得：FA＝125N。
故答案为：（1）省力；（2）需要对手柄A施加竖直向下的拉力为125N，
30．【解答】解：（1）物体排开水的体积与物体的体积相等，即V排＝V物＝0.8m3，
则F浮＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m3＝8×103N；
（2）物体重力G＝mg＝2×103Kg×10N/kg＝2×104N；
由于物体离开水面前受重力、滑轮组对物体的拉力G′和浮力的作用，根据受力平衡可知：G＝G′+F浮；
所以，G′＝G﹣F浮＝2×104N﹣8×103N＝1.2×104N；
动滑轮的总重力为G动＝m动g＝300×10N/kg＝3×103N；
由图可知：滑轮组的绳子股数为n＝3，
则由于绳重和摩擦不计，所以绳子的拉力为F＝（G′+G动）＝×（1.2×104N+3×103N）＝5×103N；
（3）已知功率P＝3kW＝3000W，根据P＝＝＝Fv得：
速度v＝＝＝0.6m/s，则物体上升的速度为v′＝V＝×0.6m/s＝0.2m/s；
（4）由于绳重和摩擦不计，则η＝＝＝，
所以，物体离开水面前，的机械效率η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）物体完全浸没在水中时受到的浮力为8×103N；
（2）物体离开水面前拉力F的大小为5×103N；
（3）物体离开水面前上升的速度为0.2m/s；
（4）物体离开水面前，滑轮组的机械效率为80%。
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