專題03簡單機(jī)械功和能內(nèi)容導(dǎo)航內(nèi)容導(dǎo)航考點聚焦：核心考點+高考考點，有的放矢重點速記：知識點和關(guān)鍵點梳理，查漏補(bǔ)缺難點強(qiáng)化：難點內(nèi)容標(biāo)注與講解，能力提升復(fù)習(xí)提升：真題感知+提升專練，全面突破2、滑輪3、功與功率4、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化5、機(jī)械效率滑輪及其應(yīng)用2022·上?！ぶ锌颊骖}功與功率的有關(guān)計算2022·上?！ぶ锌颊骖}功與功率的有關(guān)計算2023·上海·中考真題功與功率的有關(guān)計算2024·上?！ぶ锌颊骖}杠桿平衡條件的有關(guān)計算2024·上?！ぶ锌颊骖}Ⅰ、杠桿一、杠桿1.定義：圖8-1-2中的工具在使用時，可以看作為一根在力的作用下繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，我們把它叫做杠桿。2.杠桿的要素2/24在圖8-1-3中，①硬棒繞著轉(zhuǎn)動的固定點O叫做支點，②促使杠桿轉(zhuǎn)動的力F1叫做動力（通常將人對杠桿的作用力視為動力③阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力F2叫做阻力，④支點到動力作用線（通過力的作用點沿力的方向所引的直線）的距離l1叫做動力臂，⑤支點到阻力作用線的距離l2叫做阻力臂。二、探究杠桿平衡的狀態(tài)如果杠桿靜止不動或繞支點勻速轉(zhuǎn)動，杠桿就處于平衡狀態(tài)。大量實驗表明，杠桿的平衡條件為：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2。根據(jù)杠桿的平衡條件，可知杠桿的應(yīng)用有三種情況。（1）動力臂大于阻力臂：這種杠桿用較小的動力就可以克服較大的阻力，由于使用起來省力，常被稱為省力杠桿。這類杠桿雖然省力，但會費距離。（2）動力臂小于阻力臂：這種杠桿要使用比阻力大的動力才能克服阻力，由于使用起來費力，常被稱為費力杠桿。這類杠桿雖然費力，但能省距離。（3）動力臂等于阻力臂：這種杠桿只要動力與阻力大小相等，就能保持平衡了。這類杠桿既不省力，也不費力，常被稱為等臂杠桿。列表如下：杠桿種類構(gòu)造特點應(yīng)用舉例優(yōu)點缺點省力杠桿L1＞L2省力費距離鉗子、起子費力杠桿L1＜L2省距離釣魚桿、理發(fā)剪刀等臂杠桿L1=L2改變力的方向天平、翹翹板注意：沒有既省力、又省距離的杠桿。Ⅱ、滑輪一、滑輪1.滑輪：滑輪是周邊有槽，能繞著中心軸轉(zhuǎn)動的輪子。將繩嵌在槽內(nèi)，拉動繩子，滑輪便可繞軸轉(zhuǎn)動。2.定滑輪與動滑輪：使用時，軸固定，不隨物體一起移動的滑輪叫做定滑輪（圖8-2-2）；軸隨物體一起移動的滑輪叫做動滑輪（圖8-2-3）。3.定滑輪與動滑輪的特點：大量實驗表明：用定滑輪勻速提升物體時，可以改變用力的方向，但不能省力，物體和繩子提拉端移動的距離相等。用動滑輪勻速提升物體時，若忽略動滑輪自重和摩擦，且滑輪兩側(cè)繩子都沿豎直方向，則可以省一半力，繩子提拉端移動的距離是物體移動距離的2倍，但不能改變用力的方向。3/244.定滑輪與動滑輪的實質(zhì)①如圖8-2-5（a）所示，定滑輪可以看作為一個等臂杠桿，滑輪的軸就是杠桿的支點O，杠桿的動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑。如圖8-2-5（b）所示，即使改變施力方向，動力臂和阻力臂仍然等于滑輪的半徑。②如圖8-2-6所示，動滑輪可以看作為一個省力杠桿，O為杠桿的支點，滑輪的軸為阻力的作用點，被提升的物體對滑輪軸的作用力是阻力，繩子提拉端對滑輪的作用力是動力。若兩側(cè)繩子都沿豎直方向，則阻力臂等于滑輪的半徑，動力臂等于滑輪的直徑。二、滑輪的應(yīng)用滑輪在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。升國旗時，人只需站在地面不斷向下拉繩子，國旗就能隨著另一側(cè)的繩子上升，這是利用旗桿頂部的定滑輪可改變用力方向?qū)崿F(xiàn)的。建筑工人利用動滑輪可以較省力地將建筑材料提升至高處（圖8-2-7）。一、功1.物理學(xué)中規(guī)定，如果一個力作用在物體上，并使物體在這個力的方向上移動了一段距離，就稱這個力對物體做了機(jī)械功，簡稱做功。做功包含兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在這個力的方向上移動的距離。這兩個因素中，缺少任何一個都不能說力對物體做了功。2.不做功的三種典型情況F≠0,S＝0有力無距離（勞而無功）F＝0,S≠0無力有距離（不勞無功）F≠0,S≠0有力有距離，但力和距離垂直（垂直無功）二、功的計算如圖8-3-4所示，如果用F表示力，s表示物體在力F的方向上移動的距離，那么這一過程中力F所做的功W等于F與s的乘積。4/24要點：1、公式W＝Fs，W：功；F：力；s:距離。2、單位焦耳(J)，1J=1N.rn3、注意事項（1）有力才有可能做功，沒有力根本不做功。（2）F與s的方向應(yīng)在同一直線上。（3）做功的多少，由W＝Fs決定，而與物體的運動形式無關(guān)。三、功的估算在日常生活中，我們可估計一些力做功的大概值。例如，將兩個雞蛋舉高1m，做功約1J；將一瓶500mL的礦泉水從地上拿起并舉過頭頂，做功約10J；將一袋10kg的大米從地面扛到肩上，做功約150J。四、描述做功的快慢描述做功的快慢：①在相同時間內(nèi)，比較做功的多少；②做相同的功，比較所用時間的多少。運動的快慢用速度描述。與之類似，我們可以用做功的“速度”—功率表示做功的快慢。功率的定義：物理學(xué)中，將功與做功所用時間之比叫做功率，用P表示，功率在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)所做的功。五、功率的計算1、定義式：2、國際單位：瓦特，簡稱瓦，符號W；常用單位還有千瓦（KW）、毫瓦（mW）等等。1KW=1000W，1W=1000mW，1W=1J/s。注：為了紀(jì)念英國發(fā)明家、工程師瓦特在改進(jìn)蒸汽機(jī)方面所作的重要貢獻(xiàn)，我們把焦/秒（J/s）叫做瓦特，簡稱瓦，符號是W。3、推導(dǎo)公式要點：功率與功是兩個不同的物理量，“功”表示做功的“多少”，而“功率”則表示做功的“快慢”，“多少”與“快慢”的意義不一樣，只有在做功時間相同時，做功多的功快；否則做功多不一定做功就快，即“功率”不一定就大，也就是說：功率與功和時間兩個因素有關(guān)。4、生活中一些常見的功率如圖8-3-7所示。一、能如果一個物體能夠?qū)ν庾龉Γ硎具@個物體具有能量，簡稱能。5/24要點：1、物體具有做功的本領(lǐng)，即說明此物體具有能。但是有能不一定正在做功。物體能做多少功，就說它具有多少能。2、功就是能轉(zhuǎn)化多少的量度。功代表了能量從一種形式轉(zhuǎn)化為一另種形式，因而功和能的單位也是相同的。功的單位是焦耳（J能的單位也是焦耳（J）。二、動能動能：物體由于運動而具有的能量叫做動能。大量實驗和研究表明，物體的動能大小與它的速度和質(zhì)量都有關(guān)系。質(zhì)量相同的物體，速度越大，動能越大；速度相同的物體，質(zhì)量越大，動能越大。要點：1、物體動能的大小與兩個因素有關(guān)：一是物體的質(zhì)量，二是物體運動的速度大小。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體運動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越小。具有相同運動速度的物體，質(zhì)量越大動能越大，質(zhì)量越小動能越小。2、動能是“由于運動”這個原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”。例如在空中飛行的飛機(jī)，不但有動能而且還具有其它形式的能量。三、勢能1.重力勢能：物理學(xué)中把物體由于受重力作用而具有的與高度有關(guān)的能量叫做重力勢能。大量實驗和研究表明，物體的重力勢能與其質(zhì)量和所處位置的高度有關(guān)。高度相同的物體，質(zhì)量越大，重力勢能越大；質(zhì)量相同的物體，位置越高，重力勢能越大。2.彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。物體的彈性形變越大，具有的彈性勢能就越大。3.重力勢能、彈性勢能這類能統(tǒng)稱為勢能。4.物理學(xué)中將動能和勢能（包括重力勢能和彈性勢能）統(tǒng)稱為機(jī)械能動能、勢能等各種能的單位與功的單位相同。在國際單位制中，功的單位是焦（J能的單位也是焦（J）。要點：1、重力勢能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，則它的重力勢能越大。2、重力勢能是“被舉高”這個原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢能”。例如在空中飛行的飛機(jī)，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。3、彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關(guān)。四、動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化1、如圖8-4-8所示，小滑塊自光滑斜面由靜止下滑至水平面的過程中，高度降低，速度增大。小滑塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。2、運動員持竿助跑、撐竿起跳過程中，運動員的動能轉(zhuǎn)化為運動員的重力勢能和撐竿的彈性勢能（圖6/243、在物體自由下落時，重力對物體做功，物體的重力勢能減少，動能增加，部分勢能轉(zhuǎn)化為動能。人舉高物體，物體的重力勢能增加，在這個過程中人對物體做功，而人自身消耗一定的能量，我們也將這一過程稱為克服重力做功，人體的能量轉(zhuǎn)化為重力勢能。要點：1、在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高下落的過程中，先是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能后，后來又是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。2、在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如跳板跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。*3、機(jī)械能守恒。如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和就保持不變。這個規(guī)律叫做機(jī)械能守恒。一、使用機(jī)械不能省功迄今為止，人類所有的實踐表明，為了達(dá)到同一效果，使用機(jī)械所做的功都不會少于不用機(jī)械所做的功，也就是使用任何機(jī)械都不能省功。這是一個普遍的結(jié)論，對任何機(jī)械都適用。二、有用功、額外功、總功在圖8-5-2中，使用動滑輪提升重物時，除了要克服重物的重力做功，同時也需要克服動滑輪本身所受的重力而多做一些功。其中，使重物上升所做的功是有用的，是必須做的功，這部分功叫做有用功W有用；除了有用功以外，其他的功叫做額外功W額外，額外功通常來自克服機(jī)械部件間的摩擦以及克服機(jī)械自重所做的功；最終拉力所做的功是有用功與額外功的總和，叫做總功W總，即W總=W有用+W額外三、機(jī)械效率我們把有用功和總功之比叫做機(jī)械效率，符號為η。機(jī)械效率通常用百分率表示。要點：1、公式為，式中η表示機(jī)械效率，它是一個百分?jǐn)?shù)。η的值越大，表明有用功在總功中所占的比例越大，做功的效率越高。2、η的值總小于100%，由于機(jī)械本身的摩擦力或重力不可能為零，所以額外功總是存在的，即有用功總是小于總功。3、知道增大機(jī)械效率的方法：7/24根據(jù)公式可知：如果有用功不變，我們可以通過減小額外功來增大機(jī)械效率例如我們用輕便的塑料桶打水，而不用很重的鐵桶打水，就是運用這個道理）；如果額外功不變，我們可以通過增大有用功來提高機(jī)械效率；如果能在增大有用功的同時，減小額外功更好。一、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化從隱含條件中判斷速度、高度、質(zhì)量、機(jī)械能的變化情況1.判斷速度大小的變化：勻速(w不變);加速(v變大);減速(w變小);2.判斷高度的變化：上升(h變大)、下降(h變小);近地點(h最小)、遠(yuǎn)地點(h最大);3.判斷質(zhì)量的變化：投放救災(zāi)物資的飛機(jī)、正在灑水的灑水車(m減小);空中加油機(jī)給戰(zhàn)機(jī)加油(戰(zhàn)機(jī)m增大，加油機(jī)m減小);4.判斷機(jī)械能的變化：光滑(無摩擦力做功，機(jī)械能不變);粗糙(克服摩擦力做功，機(jī)械能減小);空中飛行的物體，不計空氣阻力(機(jī)械能不變).二、判斷力或力臂的變化、杠桿轉(zhuǎn)動方向1.等式兩端哪端“力×力臂”的結(jié)果變大，杠桿就會沿哪端力的方向轉(zhuǎn)動；2.若變化后要再次保持杠桿平衡，則可通過已知等式一端“力×力臂”的大小變化，判斷另一端“力”或“力臂”的變化，保持等式兩端“力×力臂”大小相等.注：若動力臂與阻力臂在變化的過程中對應(yīng)成比例，且阻力大小不變時，動力大小也不變.三、功率①當(dāng)物體在力F的作用下，以速度v做勻速直線運動時(力F與速度v同方向),由W=Fs、v=s/t,得出P=Fv,即功率等于力與力的方向上運動速度的乘積。利用P=Fv可以知道：拖拉機(jī)在上坡時，當(dāng)功率一定時，通過換擋減小速度是為了增大牽引力，這樣有利于上坡。②應(yīng)用公式P=W/t時一定要注意三個量的對應(yīng)關(guān)系，功W一定是在對應(yīng)的時間t內(nèi)完成的功，這樣算出的功率才是時間t內(nèi)的功率，不同的時間內(nèi)對應(yīng)的功率一般來說是不同的，功率越大，反映了完成功的“速度”越大，但并不代表做功一定多。真題感知一、填空題12024·上?！ぶ锌颊骖}）塔吊吊起重物，在豎直方向勻速上升時，若以地面為參照物，則此重物是，的（選填“運動”或“靜止”若拉力為1×104N，重物上升的距離為40m，重物上升所用的時間為50s，則拉力做功為焦，功率為瓦?！敬鸢浮俊敬鸢浮窟\動4×1058×103【詳解】[1]重物相對于地面的位置在不斷變化，所以以地面為參照物，重物是運動的。[2]拉力做的功為[3]功率為8/2422022·上?！ぶ锌颊骖}）用如圖所示的滑輪沿豎直方向提起一重為20牛的物體A，滑輪處于靜止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于一個杠桿，力F的大小為牛，此時物體A所受到的合力大小為 牛?！敬鸢浮俊敬鸢浮渴×?00【詳解】[1]如圖所示，滑輪隨著物體一起運動，故是動滑輪，省一半的力，相當(dāng)于一個省力杠桿。[2]一共有2段繩子分擔(dān)動滑輪重，故動滑輪省一半的力，力F的大小為[3]滑輪處于靜止?fàn)顟B(tài)，則物體A也處于靜止?fàn)顟B(tài)，處于平衡狀態(tài)，故合力為0。二、計算題32024·上?！ぶ锌颊骖}）在杠桿平衡時，阻力F2的大小為90N，阻力臂L2為0.2m，動力臂L1為0.6m，求動力F1的大小?！敬鸢浮俊敬鸢浮?0N【詳解】解：由杠桿平衡條件F1l1=F2l2得答：動力F1的大小為30N。42023·上海·中考真題）用大小為10牛的水平方向的推力F使重力為20牛的物體在5秒內(nèi)勻速運動4米，求這段時間里物體推力F做的功W和功率P?！敬鸢浮俊敬鸢浮?0J，8W【詳解】解：推力F做的功W推力F的功率9/24答：這段時間里物體推力答：這段時間里物體推力F做的功W為40J，功率P為8W。52022·上?！ぶ锌颊骖}）用大小為5牛的水平方向的拉力F使重力為20牛的物體在10秒內(nèi)勻速運動10米，求這段時間里物體拉力F做的功W和功率P?！敬鸢浮俊敬鸢浮?0J；5W【詳解】解：物體沿水平方向做勻速直線運動，此過程中拉力做的功W=Fs=5N×10m=50J拉力的功率答：這段時間內(nèi)拉力做的功為50J，功率為5W。提升專練一、單選題1．在國際單位制中，功率的單位是()A．千克（kg）B．牛頓（N）C．焦耳（J）D．瓦特（W）【答案】【答案】D【詳解】A．千克（kg）是質(zhì)量的單位，故A不符合題意；B．牛頓（N）是力的單位，故B不符合題意；C．焦耳（J）是功的單位，故C不符合題意；D．瓦特（W）是功率的單位，故D符合題意。2．把兩只雞蛋從地面拿到桌上，人對雞蛋所做的功約為()【答案】A【詳解】托舉兩個雞蛋的力約1N，課桌的高度大約1m，把兩只雞蛋從地面拿到桌上，人對雞蛋所做的功約為1J，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。3．下列杠桿中屬于費力杠桿的是()剪刀剪厚紙鑷子夾物B．起子開瓶D．鉗子剪導(dǎo)線【答案】C【答案】C【詳解】A．剪厚紙的剪刀支點的位置離刀口更近，動力臂更大，阻力臂更小，根據(jù)杠桿平衡條件，動力小于阻力，屬于省力杠桿。故A不符合題意；B．起子開瓶時，支點在瓶蓋的中間位置，阻力在瓶蓋邊緣，動力作用在起子的手柄上，動力臂大于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件，動力小于阻力，屬于省力杠桿。故B不符合題意；C．鑷子夾物時，支點在末端，阻力在物體處，動力在中間，動力臂小于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件，動力大于阻力，屬于費力杠桿。故C符合題意；D．鉗子剪導(dǎo)線時，支點離導(dǎo)線更近，離手的動力作用線更遠(yuǎn)，動力臂大于阻力臂，根據(jù)杠桿平衡條件，動力小于阻力，屬于省力杠桿。故D不符合題意。故選C。4．如圖所示，工人用動滑輪勻速提升重物，這樣做()A．省力，同時也省距離B．省力，但不改變施力的方向C．既省力，也改變施力的方向D．既不省力，也不改變施力的方向【答案】【答案】B【詳解】由圖得，工人使用的滑輪為動滑輪，動滑輪是省力杠桿，可以省力，但費距離，且不能改變施力的方向，故ACD不符合題意，B符合題意。5．下列過程中，由重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的是()A．蘋果從樹上下落B．拉滿弦的弓把箭射出C．墊起的排球向上運動D．平直軌道上出站的列車加速前進(jìn)【答案】【答案】A【詳解】A．蘋果從樹上掉落下來，高度減小，重力勢能變?。凰俣茸兇?，動能變大，重力勢能轉(zhuǎn)為動能，故A符合題意；B．拉滿弦的弓把箭射出，弓具有彈性勢能，射出的箭有彈性勢能，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，故B不符合題意；C．墊起的排球向上運動，高度變大，重力勢能變大；速度變小，動能變小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故C不符合題意；D．出站的列車加速前進(jìn)，質(zhì)量不變，速度變大，動能變大，高度不變，重力勢能不變，不是動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化，故D不符合題意。故選A。6．下列關(guān)于機(jī)械效率的說法正確的是()A．機(jī)械效率可以小于1，等于1，也可以大于1B．做功快的機(jī)械，機(jī)械效率一定高C．功率大的機(jī)械，機(jī)械效率高D．有用功占總功的比例越大，機(jī)械效率越高【答案】【答案】D【詳解】A．因為使用任何機(jī)械工作時，機(jī)械自重和摩擦總是存在，所以機(jī)械效率小于1，故A錯誤；B．機(jī)械效率與做功快慢沒有關(guān)系，故B錯誤；C．功率大的機(jī)械，說明在單位時間內(nèi)做功多，與機(jī)械效率無關(guān)，故C錯誤；D．機(jī)械效率等于有用功與總功的比值，有用功占總功的比例越大，機(jī)械效率越高，故D正確。7．如圖所示的等刻度均勻杠桿保持水平平衡，彈簧測力計豎直向上的拉力作用在杠桿的j點，若測力計示數(shù)為2牛，則一個重為1牛的鉤碼一定掛在杠桿的()【答案】【答案】D【詳解】彈簧測力計豎直向上的拉力作用在杠桿的j點，力的大小為2N，力臂的長度為3l，重為1N的鉤碼掛在杠桿上，對杠桿的力豎直向下，若要使杠桿保持平衡，則鉤碼所在的位置為杠桿的右側(cè)，根據(jù)F1l1=F2l2可知2解得l2=6l，因此鉤碼要掛在n點，故D符合題意，ABC不符合題意。8．人造地球衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運行，衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點向近地點運動時運行速度逐漸增大，則在此過程中，下列說法正確的是()A．勢能減小，動能減小B．勢能增大，動能增大C．動能轉(zhuǎn)化為勢能D．勢能轉(zhuǎn)化為動能【答案】【答案】D【詳解】衛(wèi)星在太空中飛行時，在近地點，速度最大，動能達(dá)到最大，重力勢能達(dá)到最??；在遠(yuǎn)地點時，速度最小，動能最小，重力勢能最大；在從遠(yuǎn)地點向近地點飛行時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，在這個轉(zhuǎn)化過程中，動能和重力勢能的總量保持不變，故選D。9．如圖所示，一物體在水平向右的拉力F1作用下以3米/秒的速度在水平地面上勻速運動了10米，拉力F1所做的功為W1，功率為P1。若該物體在水平向右的拉力F2作用下以2米/秒的速度在同一水平地面上勻速運動了10米，拉力F2所做的功為W2，功率為P2，則W1、W2、P1、P2的大小關(guān)系是()A．W1＞W(wǎng)2，P1＞P2B．W1＜W2，P1＜P2C．W1=W2，P1＞P2D．無法判斷【答案】【答案】C【詳解】物體兩次在水平面做勻速直線運動對水平面的壓力、與地面接觸的粗糙程度都相同，因此物體兩次受到的滑動摩擦力大小相等。物體兩次受到的拉力都與摩擦力相等，故F=F2物體兩次運動的距離都是10m，由W=Fs得，兩次拉力做的功W物體第一次運動的速度是3m/s，第一次運動的速度是2m/s。由P=Fv得得P故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。10．如圖所示，用同一個動滑輪先后提升同一物體，使物體以相同的速度勻速上升相同的高度，所用的力分別是F甲和F乙，拉力F甲和F乙移動的速度分別為v甲和v乙。若不計摩擦、動滑輪重和繩重，則F甲和F乙、＜v乙＞v乙＜v乙【答案】【答案】A【詳解】如圖甲所示，不計摩擦、動滑輪重和繩重，力F甲的大小等于物體重力的2倍；如圖乙所示，力F乙的大小等于物體重力的一半；由此可知F甲＞F乙。由圖甲可知，拉力F甲移動的速度為物體移動速度的一半，由圖乙可知，拉力F乙移動的速度為物體移動速度的2倍；由此可知v甲＜v乙，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。二、填空題11．一根杠桿的動力臂是阻力臂的4倍，當(dāng)杠桿平衡時，動力是阻力的倍，這是一個杠桿（選填“省力”或“費力”）。一臺機(jī)器5s做功2000J，該機(jī)器的功率為W，表示的物理意義是。【答案】【答案】0.25省力4001s做功400J【詳解】[1][2]杠桿的動力臂是阻力臂的4倍，根據(jù)杠桿的平衡條件F1l1=F2l2可知，即動力是阻力的0.25倍，所以這是一個省力杠桿。[3][4]一臺機(jī)器5s做功2000J，該機(jī)器的功率為表示該機(jī)器1s做功400J。12．杠桿的平衡狀態(tài)是指杠桿處于狀態(tài)或狀態(tài)，如圖是一個杠桿（選填“省力”、“費力”或“等臂”該杠桿的阻力臂為動力臂3倍，若受到的阻力為20牛，則當(dāng)動力為牛時，杠桿處于平衡狀態(tài)?！敬鸢浮俊敬鸢浮快o止勻速轉(zhuǎn)動費力60【詳解】[1][2]杠桿的平衡狀態(tài)是指杠桿在動力和阻力的作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)或杠桿能繞支點勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。[3]圖中鑷子的支點在鑷子的尾部，阻力在鑷子的前端，動力在鑷子的中部，所以阻力臂大于動力臂，所以該杠桿是費力杠桿。[4]杠桿的阻力臂為動力臂3倍，若受到的阻力為20牛，由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可得F1=3F2=3×20N=60N13．如圖所示，A裝置是（選填“定”或“動”）滑輪；若人用力F勻速提起重為10牛的物體時，物體的重力勢能（選填“增大”“不變”或“減小”不計摩擦和滑輪重力，F(xiàn)的大小為牛?！敬鸢浮俊敬鸢浮慷ㄔ龃?0【詳解】[1]由圖可知，A裝置的滑輪軸固定不動，符合定滑輪的特征，所以是定滑輪。[2]若人用力F勻速提起重為10牛的物體時，物體的質(zhì)量不變，高度變高，重力勢能增大。[3]定滑輪可以改變力的方向，不能省力，不計摩擦和滑輪重力，F(xiàn)的大小為F=G=10N14．如圖所示，小紅用2牛的水平拉力F拉動重為5牛的兔子燈，使其沿水平面做勻速直線運動，兔子燈受到摩擦力的大小為牛，3秒內(nèi)兔子燈在水平面上通過的路程為1.2米，拉力做功 焦，重力做功焦?！敬鸢浮俊敬鸢浮?2.40【詳解】[1]如圖所示，小紅用2牛的水平拉力F拉動重為5牛的兔子燈，使其沿水平面做勻速直線運動，則兔子燈受到摩擦力與拉力為一對平衡力，大小相等，故兔子燈受到摩擦力的大小為2牛。[2]3秒內(nèi)兔子燈在水平面上通過的路程為1.2米，拉力做功W=Fs=2N×1.2m=2.4J[3]重力的方向豎直向下，而兔子燈沿水平方向移動一段距離，沒有在重力的方向移動距離，故重力做功為0。15．如圖所示，利用動滑輪勻速提升物體，已知物重400N，動滑輪重60N，在100s內(nèi)將物體提升10m，此過程中動滑輪的機(jī)械效率為80%，有用功為J，拉力的功率為W，克服動滑輪重所做的功占總功的%?！敬鸢浮俊敬鸢浮?0005012【詳解】[1]根據(jù)做功的計算公式可得，此過程中的有用功為W有用=Gh=400N×10m=4000J[2]根據(jù)機(jī)械效率的計算公式可得，拉力做的總功W總根據(jù)功率的計算公式可得，拉力做功的功率為[3]根功的計算公式可得，提升動滑輪做的額外功為W額1=G動h=60N×10m=600J由題意可得，克服動滑輪重所做的額外功占總功的百分比為16．圖是一座高山的等高線圖（即等高線上每點的高度均相同若質(zhì)量為60千克的登山運動員從B點勻速到達(dá)A點時，運動員的動能，重力勢能（以上兩空均選填“增加”“不變”或“減小”登山運動員的重力做了焦的功?！敬鸢浮俊敬鸢浮坎蛔儨p小5.88×105【詳解】[1]登山運動員從B點勻速到達(dá)A點時，質(zhì)量不變、速度不變，動能不變。[2]由圖知道，B點比A點的高度大，從B點到A點過程中，高度減小、質(zhì)量不變，其重力勢能減小。[3][3]A、B兩點的高度差h＝2000m-1000m＝1000m重力做功W＝Gh＝mgh＝60kg×9.8N/kg×1000m＝5.88×105J17．如圖所示，一個靜止小球從A點沿粗糙程度相同的軌道下滑，經(jīng)B點到達(dá)C點，從A點到達(dá)C點的過程中，小球的動能，小球的重力勢能，小球的機(jī)械能.(選填序號)①保持不變②一直減小③先增大后減?、芤恢痹龃螈菹葴p小后增大【答案】【答案】③⑤②【詳解】小球從A運動到B的過程中，質(zhì)量不變、高度降低，重力勢能減小，速度增大，動能增大．小球從B運動到C的過程中，質(zhì)量不變、高度增大，重力勢能增大，速度減小，動能減?。詮腁點到達(dá)C點的過程中，小球的動能先增大后減小，小球的重力勢能先減小后增大．因為軌道是粗糙的，整個過程中要克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，小球的機(jī)械能一直在減?。蚀鸢笧樾∏虻膭幽堍?小球的重力勢能⑤,小球的機(jī)械能②.18．小明同學(xué)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)汽車在平直的公路上勻速行駛時，滿載狀態(tài)下的車速要比空載時的車速要小。為了弄清其原因，他查閱到了如下資料：①汽車行駛時，其輸出功率恒定；②汽車在同一平直路面行駛時，受到阻力f隨汽車對地面壓力的增大而增大；③汽車在恒定功率下行駛時，速度v與所受牽引力F的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。F（N）200010005004002005（1）分析比較上表中速度v與所受牽引力F的變化關(guān)系，可得出的初步結(jié)論是：當(dāng)汽車在恒定功率下行駛時（2）請分析汽車在同一平直路面行駛，滿載時的行駛速度一般比空載時小的原因?！敬鸢浮俊敬鸢浮縱與F成反比見解析【詳解】（1）[1]由表中數(shù)據(jù)可得所以可得當(dāng)汽車在恒定功率下行駛時，v與F成反比。（2）[2]相比空載汽車滿載時汽車總重力較大，因為壓力F等于重力G，所以汽車所受阻力較大，又因為汽車勻速行駛時，受到的牽引力等于阻力，所以牽引力較大，根據(jù)第（1）小題結(jié)論可知，滿載時行駛速度較三、作圖題19．如圖所示，杠桿OA在力F1、F2的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，L2是力F2的力臂，在圖中畫出力F1的力臂L1和力F2?！敬鸢浮俊驹斀狻孔髁1的延長線，過支點O作力F1作用線的垂線段L1，則線段L1為力F1的力臂；過力臂L2的末端，作垂直于L2的線段，與杠桿OA的交點為力F2的作用點，力F2的方向斜向右上方，由于杠桿靜止，處于平衡狀態(tài)，故FL=由于L2小于L1，故F2大于F1，即F2的長度大于F1的長度，如圖所示：20．定滑輪可以看成是變形的杠桿，在如圖所示滑輪上畫出它所對應(yīng)的杠桿示意圖，并標(biāo)出支點O，畫出動力F1和阻力F2的力臂?！敬鸢浮俊驹斀狻慷ɑ喌闹c在其轉(zhuǎn)軸上，過支點分別向動力F1作用線和阻力F2作用線畫垂線段，即為動力F1和阻力F2的力臂，如下圖21．如圖所示，輕質(zhì)杠桿的A點掛一重物G，繩受的拉力為F2，O為杠桿的支點。請在杠桿的端點B處畫出使杠桿保持靜止的最小的力F1的示意圖?！敬鸢浮俊驹斀狻坑深}意和圖示可知，在B點施加力，且垂直于OB時，此時動力臂最大為OB，而阻力、阻力臂一定，由杠桿平衡條件可知此時力F1最小；為使杠桿平衡，動力的方向應(yīng)向上，則過B點作垂直于OB向上的力，即為F1的示意圖，如圖所示；四、計算題22．杠桿平衡時，動力F1的大小為20N，動力臂l1為0.4m，阻力臂l2為0.1m，求阻力F2的大小。【答案】80N【詳解】解：杠桿平衡條件可得FF=答：阻力F2的大小為80N。23．如圖所示是一輛無人配送車，該車在某小區(qū)的平直道路上沿直線勻速行駛了60米，用時40秒，此過程中受到的牽引力為600牛。求這段時間內(nèi)牽引力做的功W及其功率P?！敬鸢浮俊敬鸢浮?.6×104J【詳解】牽引力做功W=Fs=600N×60m=3.6×104J牽引力做功的功率24．如圖所示，用動滑輪將重力為5N的木塊勻速提升1m，所用拉力F為4N。(1)求此過程中的有用功；(2)求該動滑輪的機(jī)械效率。【答案】【答案】(1)5J【詳解】（1）有用功W有用=Gh=5N×1m=5J（2）繩子自由端移動的距離s=2h=2×1m=2m拉力做的總功W總=Fs=4N×2m=8J動滑輪機(jī)械效率25．如圖1所示，用滑輪按甲和乙兩種方式拉同一重為5牛物體在相同的水平面上做勻速直線運動，不計滑輪與繩子的摩擦力及滑輪重，拉力分別為F甲和F乙、兩個拉力自由端的s-t圖像如圖2所示，已知F甲的大小為4牛，求：(1)按甲方式拉動時，物體的速度；(2)若物體運動3秒，F(xiàn)甲所做的功；(3)若物體移動了3.6米，F(xiàn)乙的功率。20/24【答案】(1)0.4m/s；(2)4.8J；(3)2.4W【詳解】(1)由題意可知，圖2中的甲圖像是圖1的F甲拉力自由端的圖像，由s-t圖像可知，F(xiàn)甲拉力自由端的速度v甲甲拉力自由端的速度是0.4m/s；從圖1的F甲拉力圖像中可看到，這是一個定滑輪，物體的速度和F甲拉力自由端的速度是相等的，那么按甲方式拉動時，物體的速度是0.4m/s。(2)若物體運動3秒，那么F甲拉力自由端移動的距離已知F甲的大小為4牛，根據(jù)W=Fs可知F甲所做的功W=Fs甲'=4N×1.2m=4.8JF甲所做的功是4.8J。(3)由題意可知，按甲和乙兩種方式拉同一重為5牛物體在相同的水平面上做勻速直線運動，那么兩種方式下，物體對水平面的壓力相同，接觸面的粗糙程度相同，那么兩種方式下的滑動摩擦力大小相同；已知F甲的大小為4牛，那么甲方式中拉物體的拉力也是4N，物體做勻速直線運動，那么物體受到的摩擦力大小等于物體的拉力，也是4N，即那么f乙=f甲=4N乙方式中物體做勻速直線運動，受到的摩擦力大小等于物體受到的拉力，從圖中乙方式可以看到，這是一個動滑輪，兩條繩子托著動滑輪，那么F乙的大小F=2×f乙=2×4N=8NF乙的大小是8N；從圖2可以看到，乙拉力自由端的速度乙乙根據(jù)P=Fv可知，這情況下F乙的功率P=F這情況下F乙的功率是2.4W。答：(1)按甲方式拉動時，物體的速度是0.4m/s；(2)若物體運動3秒，F(xiàn)甲所做的功是4.8J；21/24(3)(3)若物體移動了3.6米，F(xiàn)乙的功率是2.4W。五、實驗題26．某同學(xué)探究定滑輪的使用特點，他每次都勻速提起鉤碼，探究過程如圖所示，請仔細(xì)觀察圖中的操作和測量結(jié)果，然后歸納得出初步結(jié)論（F1＝F2＝F3＝F4）。（1）比較甲、乙兩圖可得出的結(jié)論是；（2）比較乙、丙、丁三圖可得出的結(jié)論是?！敬鸢浮渴褂枚ɑ喛梢愿淖兞Φ姆较?，但不能省力使用定滑輪提升重物沿不同【答案】使用定滑輪可以改變力的方向，但不能省力使用定滑輪提升重物沿不同方向拉力大小都相等【詳解】（1）[1]甲圖直接用手拉動測力計，乙圖中用定滑輪拉動測力計。依題意得，甲乙中拉力相同，可得出的結(jié)論是使用定滑輪可以改變力的方向，但不能省力。（2）[2]乙丙丁均使用定滑輪，且分別沿不同方向拉動重物，拉力大小相同，可得結(jié)論：使用定滑輪提升重物沿不同方向拉力大小都相等。27．如圖所示，為了探究動能大小的影響因素。甲、乙、丙木板的粗糙程度相同，三次實驗均讓小球由靜止沿光滑斜面滾下，所處高度h?<h?,小球撞擊放在水平面上的木塊，木塊在水平面上移動一段距離后靜止。（1）實驗中小球的動能大小是通過來反映的；（2）比較甲、乙兩次實驗，可以探究小球的動能大小與的關(guān)系；（3）進(jìn)行圖丙實驗時，木塊被撞后滑出木板掉落，由此可推斷A、B兩球的質(zhì)量關(guān)系是：mAmB。為了實驗安全，小東想在丙圖實驗中的水平木板上鋪毛巾，再與乙圖實驗進(jìn)行比較，你認(rèn)為這樣的做法（選填“可行”或“不可行”）?！敬鸢浮磕緣K移動的距離【答案】木塊移動的距離速度大小<不可行【詳解】（1）[1]實驗中，小球和木塊碰撞，推動木塊向前運動，小球的動能大小是通過觀察木塊移動的距離來反映的，這是轉(zhuǎn)換法的應(yīng)用。（2）[2]由甲、乙兩次實驗可知，小球的質(zhì)量相同，下滑的高度不同，到達(dá)水平面時速度不同，與木塊撞擊22/24后，木塊移動的距離不同，故甲、乙兩次實驗探究的是動能與速度的關(guān)系。后，木塊移動的距離不同，故甲、乙兩次實驗探究的是動能與速度的關(guān)系。（3）[3]由圖乙和圖丙可知，小球滾下的高度相同，到達(dá)水平面的速度相同，圖丙實驗時，木塊被撞后滑出木板掉落，說明丙圖中B球的動能較大，即B球的質(zhì)量較大，即mA<mB。[4]給水平木板鋪上毛巾，不能與乙控制相同的接觸面，木塊與接觸面的摩擦力不同，不能確定木塊克服摩擦做功的多少，也就無法比較小球動能的大小，這樣的做法不可行。28．某同學(xué)用實驗探究杠桿的平衡條件。如圖所示，杠桿刻度均勻，各鉤碼規(guī)格相同。（1）杠桿在如圖甲所示的位置靜止時，杠桿處于平衡狀態(tài)（選填“是”或“不是”此時應(yīng)將杠桿右端的螺母向（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)，使杠桿處于水平平衡狀態(tài)，這樣做的目的是為了便于測量（選填“力”或“力臂”）。杠桿平衡后，在實驗過程中“可以”或“不可以”）再調(diào)節(jié)螺母；（2）根據(jù)實驗得到的杠桿平衡條件可知，要使如圖乙中的杠桿水平平衡，應(yīng)在B點掛個鉤碼；改用彈簧測力計替換B點的鉤碼，始終