〖卷05〗专题五 简单机械 功和机械能······2022年广东省物理精准系列复习测试卷（中考模式）(有解析)

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2022年广东省物理精准系列复习测试卷（中考模式）
专题五 简单机械 功和机械能
(满分100分,考试时间80分钟)
一、选择题：本大题共12小题,每小题3分,共36分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1.如图所示,正在使用的四种工具,属于费力杠杆的是 ( )
2.如图所示,在使用下列简单机械匀速提升同一物体时,如果不计机械自重、绳重和摩擦,所用动力最小的是 ( )
3.如图所示的情境中,人对物体做功的是 ( )
4.下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是 ( )
A.指甲剪是省力又省功的机械 B.定滑轮不省力,但能改变力的方向
C.滑轮组既省力又省距离,还省功 D.斜面的机械效率可以达到100%
5.如图甲所示,用力F推着物体在水平地面上做直线运动.当物体运动的路程和时间图像如图乙时,受到的水平推力为F；当物体运动的速度和时间图像如图丙时,受到的水平推力为F2.推力的功率分别为P1、P2.则下列关系正确的是 ( )
A.F1＝F2 P1>P2 B.F1＝F2 P1F2 P1>P2 D.F1P2
6.如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上,小球由A点以速度v沿轨道滚下,经过右侧等高的B点后到达最高处C点.下列分析正确的是 ( )
A.小球在A点时的动能大于在B点时的动能 B.小球从B点到C点的过程中,重力势能转化为动能
C.小球在C点时的重力势能最大,内能为O D.小球在A、B、C三点的机械能相同
7.一名游客蹦极时下落过程的v-t图像(忽略空气阻力)如图所示.已知t1时刻,弹性绳处于自然伸直状态；t3时刻,游客达到最低点.则下列说法正确的是 ( )
A.在0～t1时间内,弹性绳的弹力等于游客所受重力 B.在t1～t2时间内,弹性绳的弹性势能逐渐减小
C.在t2～t3时间内,重力不做功 D.在t3时刻,弹性绳的弹性势能最大
8.如图所示,晾晒三条相同的湿毛巾,下列做法最有可能让衣架保持水平的是 ( )
9.小杰背着书包回家,在水平路面上行走100m用时100s,乘坐电梯从1楼到21楼用时30s.以下符合实际的是 ( )
A.电梯对小杰做功约3.6×103J B.小杰乘坐电梯上升时,对书包不做功
C.电梯对小杰做功的功率约为1200W D.小杰在水平路面行走时,重力做功的功率约600W
10.如图所示,用相同的滑轮采用不同的绕法提起相同的重物,摩擦力和绳重忽略不计.在重物匀速上升过程中,甲、乙两图的拉力及机械效率的关系为 ( )
A.F1η2 B.F1F2,η1<η2 D.F1>F2,η1＝η2
11.如图所示,湖面上有一艘小船,站在岸上的人通过滑轮用100N的力拉绳子的自由端,在10s内小船向岸边匀速移动了5m,船在水平方向受到的阻力为160N.下列说法正确的是 ( )
A.人对船做的有用功为500J B.人做的总功为800J
C.人做有用功的功率为50W D.滑轮的机械效率为80%
12.A、B是体积相同、材料不同的实心物体.将数量不同的A、B物体放在已经调节好的天平上,天平再次平衡,如图a所示.现将A、B两物体分别挂在如图b所示滑轮组下,在物体B的作用下,物体A在2s内匀速上升了1m.(不考虑绳重及绳与滑轮间的摩擦)则下列说法正确的是 ( )
A.物体A与乙滑轮的质量相等 B.物体B移动的速度是1m/s
C.该过程中滑轮组的机械效率约为16.7% D.物体A与物体B的密度之比为3∶1
二、填空题：本大题共7小题,每空1分,共21分.
13.如图所示,我国古代护城河上安装使用的吊桥就是一个组合机械,通过定滑轮改变________,由图可知桥BC可看作一个杠杆,该杠杆的支点是________(选填“A”“B”或“C”)点,它属于________(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆.
14.如图所示,用滑轮组提升重为220N的物体,动滑轮重为20N,不计摩擦及绳重.若在5s内将绳子匀速向上拉6m,则物体上升________m,拉力的功率为________W,滑轮组的机械效率约为________
15.“高空抛物”已成为城市的痛,一个50g的鸡蛋从高约70m的25楼落下,可使人当场死亡,说明鸡蛋的重力势能与质量和________有关.鸡蛋在下落过程中,重力做的功为________丁,机械能________(选填“守恒”或“不守恒”).(g取10N/kg)
16.如图所示,杠杆始终处于水平平衡状态,按图示①②③的顺序改变弹簧测力计拉力的方向.此过程中,弹簧测力计的示数将先________后________,(均选填“变大”或“变小”)在②位置时拉力________(选填“最大”或“最小”).
17.救援车的工作原理如图所示,当车载电机对钢绳施加的拉力F的大小为2.5×103N时,小车A恰能匀速缓慢地沿斜面上升.已知小车A的质量为1t,斜面高为2m,斜面长为5m(不计车长、钢绳重、动滑轮重、钢绳与滑轮间的摩擦和滑轮与轴间的摩擦,g取10N/kg).在小车A由水平路面被拖上救援车的过程中,钢绳所做的有用功为________J,整个装置的机械效率为________,小车A与斜面间的摩擦力大小为________N.
18.如图甲所示,水平地面上的一个物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示.则第2s末时,物体处于________状态；第6s末到第9s末,推力F做功________J,推力的功率为________W.
19.用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系,改变G物的大小,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G物的关系图像如图乙所示.若不计绳重和摩擦,则图乙中的曲线表明,同一滑轮组的机械效率η随所挂物体物重G物的增大而________(选填“增大”或“减小”)；仅改变图甲中的绕绳方式,重复上述实验,所得到的η-G物图线与图乙所示曲线________(选填“相同”或“不同”)。该滑轮组的动滑轮重________N
三、作图题：本题6分.
20.(1)小珠利用如图甲所示的滑轮组,用1.5N的拉力拉着重为10N的物体A沿水平方向向左做匀速直线运动,轻质弹簧测力计的示数如图甲所示,为________N.请画出滑轮组的绕线情况.忽略绳重和摩擦,此过程中,滑轮组的机械效率是________。
(2)用如图乙所示装置来提升重物,杠杆ABO可绕0点转动,请在图中画出重物所受重力的示意图和杠杆所受拉力F的力臂.
四、实验题：本大题共3小题,第2I小题5分,第22、23小题各6分,共17分.
21.小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件.
(1)若实验前杠杆如图甲所示,可将杠杆两端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡.
(2)在实验过程中,调节杠杆在水平位置平衡除了消除自身重力影响外,另一个目的是________________。
(3)在杠杆两端加挂钩码,并移动钩码,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂,多次实验并把数据记录在表格中(如表所示).
小明根据以上数据得出杠杆的平衡条件是：____________________________________________________。
(4)杠杆调节平衡后,小红在杠杆上的A点处挂4个相同的钩码,如图乙所示,为使杠杆在水平位置重新平衡,应在B点挂6个同样的钩码.当杠杆平衡后,将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O移一格,杠杆________________(选填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡”).
(5)移去B点的钩码,如图丙所示,用弹簧测力计在C处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡.当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时,使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将________(选填“变大”“变小”或“不变”).
22.提高机械效率,能够更充分地发挥机械设备的作用.“测量机械效率”的实验装置如图.(每个动滑轮重力相同,忽略摩擦及绳重)
(1)实验中应________________________________________拉动弹簧测力计.
(2)实验过程中收集到的a、b、c装置的实验数据如下表.
a装置的机械效率为________。
(3)a、b两装置的机械效率ηa________ηb,若提升相同重物到相同高度,与a装置相比,b装置的优势是________________________________________.b、c装置的机械效率ηb________ηc,影响它们的机械效率的因素是________________________
23.小李同学想要用如图甲所示的实验装置来探究“物体动能大小与什么因素有关”.
(1)在探究动能大小与速度的关系时,应保持小车的质量相同,让小车从斜面上________(选填“相同”或“不同”)高度处由静止自由滑下,小车以不同的初速度推动木块运动.
(2)本实验运用了两种研究方法：一是____________________,二是转换法.就本题来说,用木块________________________________________来反映小车动能大小的方法就是转换法.他在实验的过程中又发现只要去掉木块,就可以探究“阻力对物体运动的影响”.如图乙所示,他将毛巾、棉布和玻璃分别铺在水平面上,让小车分别从斜面上同一高度处由静止自由滑下,观察小车在水平面上运动的距离.
(3)每次均让同一小车从斜面同一高度处由静止自由滑下的目的是：使小车到达水平面时具有相同的____________________
(4)实验发现,小车在玻璃面受到的阻力最________,运动的距离最远,进一步推理得出：如果小车运动时不受阻力,小车将做________________运动.
五、计算题：本大题共2小题,第24、25小题各7分,共14分.
24.如图所示,工人用沿斜面向上、大小为500N的推力,将重800N的货物从A点匀速推至B点；再用100N的水平推力使其沿水平面匀速运动5s,到达C点.已知AB长3m,BC长1.2m,B点距地面高1.5m.
(1)货物在水平面上运动的速度为多少？
(2)水平推力做功的功率为多少？
(3)斜面对货物的摩擦力为多少？
25.如图所示,小汽车通过滑轮组从竖直矿井中提升矿石,矿石以1/s的速度匀速上升8m,已知矿石重2700N,动滑轮重300N,不计绳的重力及滑轮摩擦,求该过程中：
(1)汽车拉力的大小； ( )
(2)汽车拉力的功率；
(3)滑轮组的机械效率.
六、综合能力题：本题6分.
26.小明从生活中观察到,在空中水平抛出一个物体,如果物体离开手时速度越大,抛出点离地面的高度越高,物体被抛出的距离越远.据此,他提出了如下猜想：在空中水平抛出的物体,落地的水平距离s与抛出时的速度v0及抛出点离地面的高度h有关.为验证猜想,小明找来了如图所示装置进行实验.
(1)让小球从斜槽上自由滚下,目的是使小球到达水平槽时具有一定的________；小球从斜槽上滚下,重力势能________(选填“增大”“减小”或“不变”).
(2)保持________________不变,分别让同一小球从斜槽上的A、B、C处由静止自由滚下,分别测出小球落地的水平距离sA、sB、sc,发现sA>sB>sc这表明：空中水平抛出的物体,落地的水平距离与________有关.
(3)逐步降低抛出点离地面的高度,使高度分别为h1、h2、h3,每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下,分别测出小球落地的水平距离s1、s2、s3,发现s1>s2>s3.这表明：空中水平抛出的物体,落地的水平距离与________有关.
(4)若在水平槽上铺上毛巾,使抛出点离地面的高度为h3,让同一小球从.斜槽上A处由静止自由滚下,测出小球落地的水平距离为S4,根据上述实验的结果,应该有S4________(选填“>”“<”或“＝”)S3
《参考答案及解析》
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
D D B B B A D B C B D A
1.D
[解析]羊角锤、核桃夹和园艺剪都属于省力杠杆,食品夹属于费力杠杆,选项D正确.
2.D
3.B
[解析]A选项中人用力搬石头没有搬动和C选项中人推大石头没推动,这两种情况中均有力作用在物体上,但在力的方向上物体没有移动距离,故这两种情况下人对石头都没有做功,选项A、C错误；B选项中人将货物从地面拉到高处时,人对货物施加了向上的拉力,货物在拉力的方向上移动了一段距离,故人对货物做了功,选项B正确；D选项中人对箱子施加的力的方向是竖直向上的,而箱子沿水平方向前进,箱子没有在力的方向上移动距离,故人对箱子没有做功,选项D错误.
4.B
[解析]指甲剪为省力机械,但使用任何机械都不省功,A错；滑轮组可以省力,但费距离,且不可能省功,错；使用任何机械都要做额外功,所以机械效率不可能达到100%,D错.
5.B
[解析]题图乙中物体的路程和时间关系图线是一条倾斜直线,说明物体做匀速直线运动,且运动的速度v1＝＝＝2m/s,此时物体受力平衡,所以F1＝f,推力的功率P1＝F1v1.题图丙中速度和时间的关系图线是一条水平直线,说明物体做匀速直线运动,且速度v2＝4m/s,此时物体受力平衡,所以F2＝f,推力的功率P2＝F2v2因为f不变,v16.A
[解析]小球在粗糙的弧形轨道上受摩擦力,要克服摩擦力做功,所以小球滚动过程中,机械能减小,故小球在A、B两点具有的动能不同,且在A点时的动能大于在B点时的动能,故A正确；小球从B点到C点的过程中,所处高度变大,重力势能变大,动能转化为重力势能,故B错误；内能是分子动能和分子势能的总和,分子动能不可能为零,所以物体内能也不可能为零,故错误；整个过程小球都克服摩擦力做功,机械能一直减小,所以小球在三点的机械能不同,故D错误.
7.D
[解析]由题意可知,时刻,弹性绳处于自然伸直状态,弹力为零,则在O～t1时间内,游客只受重力作用,故A错误；在t1～t2时间内,游客速度逐渐增大,弹性绳处于被拉伸的状态,则弹性绳的弹性势能逐渐增加,故B错误；在t2～t3时间内,游客向下做减速运动,重力对游客做功,故C错误；在t3时刻,游客速度减为零,运动至最低点,之后反向运动,故在t3时刻,弹性绳的伸长量最大,弹性势能最大,D正确.
8.B
[解析]设每条毛巾的重力为G,衣架的长度为4L.A选项中左侧力与力臂的乘积为2G×2L＝4GL,右侧力与力臂的乘积为G×L＝GL,不符合杠杆平衡条件,故A错误.B选项中左侧力与力臂的乘积为2G×L＝2GL,右侧力与力臂的乘积为G×2L＝2GL,符合杠杆平衡条件,故B正确.C选项中左侧力与力臂的乘积为2G×L＝2GL,右侧力与力臂的乘积为G×L＝GL,不符合杠杆平衡条件,故C错误.D选项中左侧力与力臂的乘积为2G×2L＝4GL,右侧力与力臂的乘积为G×2L＝2GL,不符合杠杆平衡条件,故D错误.
9.C
[解析]设小杰的质量为50kg,重力约为500N,书包的质量约为5kg,重力约为50N.从1楼上到21楼,小杰上升的高度约为h＝3m×20＝60m,电梯对小杰做的功W＝Gh＝(G人+G包)h＝(500N+50N)×60m＝3.3×104J,A不符合实际；小杰乘坐电梯上升时,小杰对书包的力竖直向上,书包在力的方向上移动了距离,故小杰对书包做了功,B不符合实际；电梯对小杰做功的功率P=＝＝1100W,C符合实际；小杰在水平路面行走时,小杰没有在重力的方向上移动距离,故重力对小杰不做功,D不符合实际.
10.B
[解析]由题图甲可知,n1＝3,摩擦和绳重忽略不计,则拉力F1＝(G+G动),其机械效率η1＝＝＝；由题图乙可知,n2＝2,摩擦力和绳重忽略不计,则拉力F2＝(G+G动),机械效率η2＝＝＝故F111.D
[解析]由题图可知,滑轮属于动滑轮,则绳子自由端移动的距离是小船移动距离的2倍,即s绳＝2s船＝2×5m＝10m,人对船做的有用功是W有＝fs船＝160N×5m＝800J,人做有用功的功率为P有＝＝＝80W,A、C错；人做的总功为W总＝Fs绳＝100N×10m＝1000J,B错；该滑轮的机械效率为η=＝＝80%,D正确.
12.A
[解析]在题图b所示滑轮组中,甲为定滑轮,乙为动滑轮.根据题图a可知,m＝3mA,根据G＝mg可得,G＝3GA.不考虑绳重及摩擦,根据题图b可知,G＝2GA+G乙,可得G乙＝GA,即物体A与乙滑轮的质量相等,A正确.物体A移动的速度vA＝＝＝0.5m/s,根据题图b可知,相同时间内物体B移动的距离是物体A移动距离的一半,可得：vB＝vA＝×0.5m/s＝0.25m/s,B错误.当物体A上升高度为hA时,物体B移动的距离为hA,滑轮组的机械效率η＝＝＝≈66.7%,C错误.物体A与物体B的密度之比ρA∶ρB＝∶＝∶＝1∶3,D错误.
13.力的方向 C 省力
[解析]定滑轮既不省力也不费力,但可以改变力的方向；由题图可知杠杆的支点是点,且动力臂大于阻力臂,故动力小于阻力,该杠杆是一个省力杠杆.
14.2 96 91.7%(92%、91.67%均可)
[解析]由题图可知,绳子股数n＝3,物体重力G＝220N,动滑轮重力G动＝20N,5s内绳子移动的距离s＝6m,则物体上升的高度h＝＝＝2m；绳子自由端的拉力F＝(G+G动)＝×(220N+20N)＝80N,绳子移动的速度v绳＝＝＝1.2m/s,则拉力的功率PF＝Fv绳＝80N×1.2m/s＝96W；滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝≈91.7%.
15.高度 35 不守恒
[解析]重力势能与物体的质量和高度有关；重力做的功W＝Gh＝mgh＝0.05kg×10N/kg×70m＝35J.鸡蛋在下落过程中,需要克服空气阻力做功,一部分机械能会转化为内能,所以机械能变小.
16.变小 变大 最小
[解析]由题图可知,弹簧测力计在②位置时,其力臂刚好在杠杆上,此时力臂最长,拉力最小,因此弹簧测力计的拉力方向按题图所示①②③的顺序变化的过程中,力臂先变大后变小；根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知,动力先变小后变大.
17.2×104 80% 1×103
[解析]钢绳做的有用功W有＝Gh＝mgh＝1×103kg×10N/kg×2m＝2×104J；W总＝F×2s＝2.5×103N×2×5m＝2.5×104N,装置的机械效率为η＝＝＝80%W额＝W总-W有＝2.5×104J-2×104J＝5×103J,小车A与斜面间的摩擦力为f＝＝＝1×103N.
18.静止 24 8
[解析]从题图乙可知前3s物体的速度为0,即物体静止；6～9s这段时间中F＝4N,v＝2m/s,所以推力F做的功W＝Fs＝Fvt＝4N×2m/s×3s＝24J.推力的功率P=＝＝8W
19.增大 相同 3
[解析]由题图乙可知,同一滑轮组,随着所挂重物的重力增大,机械效率也增大；不计绳重和摩擦,根据机械效率的公式η＝＝＝＝可知,滑轮组的机械效率与滑轮组的绕绳方式即绳子股数无关,因此仅改变题图甲的绕绳方式,所得到的η-G物图线与题图乙所示曲线相同；由题图乙可知,当G物＝12N时,η＝80%,即80%＝,解得动滑轮的重力G动＝3N.
20.(1)(除标注外,每空1分,共4分)3.6 如图所示. (2分) 80%

(2) (2分)如图所示.

[解析]
(1)该弹簧测力计的分度值为0.2N,故该弹簧测力计的示数为3.6N；设绳子段数为n,则绳子拉力和弹簧测力计示数之间的关系为F示21.(每空1分)
(1)右 (2)便于测量力臂 (3)动力×动力臂＝阻力×阻力臂 (4)左侧下降 (5)变大
[解析]
(1)若实验前杠杆左端下沉,右端上翘,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.
(2)在实验过程中,当杠杆在水平位置平衡时,支点和力的作用点之间的距离即为力臂,力臂可以从杠杆上直接读出来,便于测量.
(4)设杠杆每格的长度为L,每个钩码的重力为G,若A、B两点处的钩码同时向支点移动一个格,则左侧4G×2L＝8GL,右侧6G×L＝6GL,因为8GL>6GL,所以杠杆左侧下降.
(5)当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时,动力臂变短了,阻力和阻力臂大小不变,由杠杆的平衡条件可知,动力变大,即弹簧测力计的示数变大.
22.(每空1分)
(1)匀速竖直向上 (2)66.7% (3)＝ b比a拉力小 < 被提升的重物的重
[解析]
(2)a装置的有用功W有a＝Gaha＝2N×0.1m＝0.2J,总功W总a＝Fasa,＝1.5N×0.2m＝0.3J,机械效率ηa＝＝≈66.7%.
(3)b装置的有用功W有b＝2N×0.2J,总功W总b＝1.0N×0.3m＝0.3J,机械效率ηb＝＝≈66.7%,。ηa＝ηb。若提升相同重物到相同高度,与a装置相比,b装置的优势是b比a拉力小.c装置的有用功W有c＝5N×0.1m＝0.5J,总功W总c＝2.0N×0.3m＝0.6J,机械效率ηc＝＝≈83.3%.比较b、c两装置的机械效率,得ηb<ηc,影响它们的机械效率高低的因素是被提升的重物的重
23.(每空1分)
(1)不同 (2)控制变量法 移动距离的远近 (3)初速度 (4)小 匀速直线
[解析]
(1)在探究动能与速度的关系时,要保持小车的质量不变,让小车从斜面的不同高度处由静止自由滑下,小车到达水平面时的速度不同.
(2)物体动能的大小与物体的质量和速度有关,实验时用控制变量法分别探究；由小车推动木块移动距离的远近来体现小车的动能多少,应用的是转换法.
(3)让小车从同一高度处由静止自由滑下的目的是使小车到达水平面时的速度相等,即具有相同的初速度.
(4)实验现象表明：玻璃表面最光滑,受到的阻力最小,小车运动的距离最远,速度减小得最慢.由实验现象可以推理：假如水平面绝对光滑,在该平面上运动的物体在水平方向上不受力,将做匀速直线运动
24.【参考答案及评分标准】
(1)货物在水平面上运动的距离s＝1.2m,所用时间t＝5s在水平面上运动的速度v＝＝＝0.24m/s (2分)
(2)水平推力做功的功率P＝F水平v＝100N×0.24m/s＝24W (2分)
(3)在斜面上推力做的功W总＝FsAB＝500N×3m＝1500J (1分)做的有用功W有＝Gh＝800N×1.5m＝1200J (1分)
则货物在斜面上受到的摩擦力f＝＝＝100N (1分)
25.【参考答案及评分标准】
(1)由图可知,滑轮组中承担物重的绳子段数n＝3F＝(G矿石+G动)＝×(2700N+300N)＝1000N (2分)
(2)汽车匀速行驶的速度v车＝3v矿石＝3×1m/s＝3m/s汽车拉力的功率P＝Fv车＝1000N×3m/s＝3000W (3分)
(3)滑轮组的机械效率η＝＝＝＝90% (2分)
26.(每空1分)
(1)速度 减小
(2)抛出点离地面的高度h 抛出时的速度v0
(3)抛出点离地面的高度h
(4)<
[解析]
(1)小球从斜槽上自由滚下是为了在到达水平槽时具有一定的速度；由于小球所处高度减小,故小球的重力势能减小.
(2)让同一小球从斜槽上的A、B、C处由静止自由滚下,说明小球到达水平槽时的速度是不同的,且vA>vB>vC,根据控制变量法的要求,应该控制水平槽距离地面的高度h不变；由于vA>vB>vc,根据实验结果sA>sB>sC可知,空中水平抛出的物体,落地的水平距离与抛出时的速度有关.
(3)小球到达水平槽时的速度是相同的,随着水平槽距离地面的高度降低,小球落地的水平距离减小,说明空中水平抛出的物体,落地的水平距离与抛出点离地面的高度有关.
(4)在水平槽上铺上毛巾,则小球受到的阻力变大,因此小球抛出时的速度会小于没有毛巾时的速度,落地的水平距离也变小
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