專題04功和機(jī)械能、簡(jiǎn)單機(jī)械1．（2024?呼倫貝爾）【實(shí)際應(yīng)用】如圖所示，某同學(xué)用輕質(zhì)撬棒撬動(dòng)地面上的石頭，O是撬棒的支點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出石頭對(duì)撬棒的壓力FN的示意圖，以及力F的力臂l。解：（1）在石頭和撬棒的接觸面上找一點(diǎn)作為力的作用點(diǎn)，畫(huà)一垂直于撬棒向下的線段，標(biāo)出箭頭，即為石頭對(duì)撬棒的壓力FN，如圖所示：（2）由圖知，杠桿的支點(diǎn)為O，先延長(zhǎng)力F的作用線，然后從支點(diǎn)O向力F的作用線作垂線段，即為F的力臂l，如圖所示：考點(diǎn)一功和功率的分析與計(jì)算2．（2023?赤峰）小明在坐校車上學(xué)時(shí)想到一些問(wèn)題，其中正確的是（）A．座椅上安全帶做得較寬，是為了減小對(duì)人的壓力 B．以行駛的校車為參照物，路旁的樹(shù)木是靜止的 C．校車在平直的路面上行駛，重力對(duì)校車沒(méi)有做功 D．小明對(duì)座椅的壓力與座椅對(duì)小明的支持力是一對(duì)平衡力解：A、座椅上安全帶做得較寬，是在壓力一定時(shí)，增大受力面積減小對(duì)人的壓強(qiáng)，不是減小壓力，故A錯(cuò)誤；B、以行駛的客車為參照物，路旁的樹(shù)木相對(duì)于校車的位置發(fā)生改變，是運(yùn)動(dòng)的，故B錯(cuò)誤；C、校車在平直的路面上行駛，重力的方向豎直向下，豎直方向沒(méi)有移動(dòng)距離，重力對(duì)校車沒(méi)有做功，故C正確；D、小明對(duì)座椅的壓力與座椅對(duì)小明的支持力作用在不同物體上，不是一對(duì)平衡力，故D錯(cuò)誤。答案：C。3．（2024?呼倫貝爾）如圖所示，固定的斜面長(zhǎng)s＝2m，高h(yuǎn)＝0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s內(nèi)把一個(gè)重60N的物體從斜面底端勻速拉到頂端，這一過(guò)程中（）A．對(duì)物體做的有用功為120J B．物體受的摩擦力為50N C．拉力做功的功率為25W D．斜面的機(jī)械效率為70%解：A、提升物體做的有用功：W有＝Gh＝60N×0.5m＝30J，故A錯(cuò)誤；B、拉力做的總功：W總＝Fs＝50N×2m＝100J，克服摩擦力做功：W額＝W總﹣W有＝100J﹣30J＝70J，由W額＝fs得物體受到的摩擦力：，故B錯(cuò)誤；C、拉力的功率，故C正確；D、斜面的機(jī)械效率：；故D錯(cuò)誤。答案：C。4．（2024?赤峰）某老舊小區(qū)改造工地，工人用起重機(jī)將重1.2×104N的施工材料勻速吊上6m高工作臺(tái)，用了10s。施工材料上升的速度是0.6m/s；起重機(jī)對(duì)施工材料做功7.2×104J，做功的功率是7.2×103W。解：施工材料上升的速度是：；起重機(jī)對(duì)施工材料做功為：W＝Gh＝1.2×104N×6m＝7.2×104J；做功的功率是：。答案：0.6；7.2×104；7.2×103。5．（2024?包頭）如圖，裝載車和收割機(jī)以2m/s的速度同向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，收割機(jī)每分鐘將50kg糧食裝載到車上。裝載車空載時(shí)質(zhì)量為5×103kg，車輪與地面總接觸面積為0.5m2，車受到的阻力為車總重力的0.2倍。（g取10N/kg，收割開(kāi)始時(shí)車為空載狀態(tài)，設(shè)裝載車始終在水平地面上，不計(jì)空氣阻力）求：（1）裝載車1分鐘內(nèi)走過(guò)的路程；（2）裝載車空載時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；（3）裝載車工作多長(zhǎng)時(shí)間功率達(dá)到30kW。解：（1）裝載車1分鐘內(nèi)走過(guò)的路程：s＝vt＝2m/s×1×60s＝120m；（2）空載時(shí)，對(duì)地面的壓力：F＝G車＝m車g＝5×103kg×10N/kg＝5×104N，對(duì)地面的壓強(qiáng)：；（3）裝載車功率達(dá)到30kW＝30000W；根據(jù)P＝Fv知，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力等于阻力，；根據(jù)f＝0.2G可得，總重力：；則糧食的重力：G'＝G﹣G車＝7.5×104N﹣5×104N＝2.5×104N；所裝糧食的質(zhì)量：；收割機(jī)每分鐘將50kg糧食裝載到車上，裝載時(shí)間：。答：（1）裝載車1分鐘內(nèi)走過(guò)的路程是120m；（2）裝載車空載時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是105Pa；（3）裝載車工作50min時(shí)間功率達(dá)到30kW?？键c(diǎn)二機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化6．（2023?包頭）2023年5月10日，天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船成功發(fā)射，如圖所示。天舟六號(hào)加速升空過(guò)程中，關(guān)于能量變化說(shuō)法正確的是（）

A．重力勢(shì)能增大，動(dòng)能增大 B．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能減小 C．重力勢(shì)能增大，機(jī)械能減小 D．重力勢(shì)能減小，機(jī)械能不變解：天舟六號(hào)加速升空過(guò)程中，質(zhì)量不變，速度增大，高度增大，動(dòng)能和重力勢(shì)能增大，總的機(jī)械能增大，故A正確，BCD錯(cuò)誤。答案：A。7．（2023?通遼）擲實(shí)心球是通遼中考體育測(cè)試項(xiàng)目之一，如圖所示是某同學(xué)擲出的實(shí)心球的運(yùn)動(dòng)軌跡，O點(diǎn)是實(shí)心球剛離開(kāi)手的位置，A點(diǎn)是實(shí)心球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的位置，B點(diǎn)是實(shí)心球落地前瞬間的位置，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是（）A．實(shí)心球在最高點(diǎn)A時(shí)，動(dòng)能為零 B．實(shí)心球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 C．實(shí)心球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的動(dòng)能先增大后減小 D．實(shí)心球在O點(diǎn)的機(jī)械能大于在B點(diǎn)的機(jī)械能解：A、由圖可知，小球在A位置速度不為零，動(dòng)能不為零，故A錯(cuò)誤；B、實(shí)心球從O運(yùn)動(dòng)到A，質(zhì)量不變，速度變小，動(dòng)能減??；高度增加，重力勢(shì)能增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，故B正確；C、由B可知，實(shí)心球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)過(guò)程中，其動(dòng)能減小；而實(shí)心球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中，質(zhì)量不變，速度增大，動(dòng)能增大，所以整個(gè)過(guò)程中，實(shí)心球的動(dòng)能先減小后增大，故C錯(cuò)誤；D、不計(jì)空氣阻力，實(shí)心球在O點(diǎn)的機(jī)械能等于在B點(diǎn)的機(jī)械能，故D錯(cuò)誤。答案：B。8．（2024?通遼）小麗站在自動(dòng)扶梯上隨扶梯一起向上勻速運(yùn)動(dòng)，如圖。下列關(guān)于她的機(jī)械能說(shuō)法正確的是（）A．動(dòng)能增大，機(jī)械能增大 B．重力勢(shì)能增大，機(jī)械能增大 C．動(dòng)能減小，機(jī)械能不變 D．重力勢(shì)能減小，機(jī)械能增大解：小麗站在自動(dòng)扶梯上，勻速上升的過(guò)程中，小麗的質(zhì)量保持不變，速度不變，小麗的動(dòng)能不變；小麗的高度不斷升高，重力勢(shì)能增大；機(jī)械能等于動(dòng)能和勢(shì)能之和，小麗的動(dòng)能不變，勢(shì)能增加，所以機(jī)械能增加。故選項(xiàng)ACD選項(xiàng)錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。答案：B。9．（2024?呼和浩特）如圖所示，海天同學(xué)將小球由a點(diǎn)靜止釋放，小球在管道內(nèi)沿abcd運(yùn)動(dòng)，ab段和bc段內(nèi)壁光滑，cd段內(nèi)壁粗糙，a點(diǎn)略高于c點(diǎn)，b點(diǎn)與d點(diǎn)等高。下列說(shuō)法正確的是（）A．從a到c的過(guò)程中，小球重力勢(shì)能不變 B．小球在c、d兩點(diǎn)的動(dòng)能可能相等 C．從a到d的過(guò)程中，小球運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大 D．從a到d的過(guò)程中，小球機(jī)械能守恒解：由題知，ab段和bc段內(nèi)壁光滑，cd段內(nèi)壁粗糙，a點(diǎn)略高于c點(diǎn)，b點(diǎn)與d點(diǎn)等高，即在abcd這一段路徑中b、d兩點(diǎn)的高度最低；A．從a到c的過(guò)程中，高度先降低后增大，小球重力勢(shì)能先變小后變大，故A錯(cuò)誤；B．cd過(guò)程中小球受摩擦阻力的作用，可能做勻速運(yùn)動(dòng)，且小球的質(zhì)量不變，根據(jù)動(dòng)能的影響因素可知，小球在c、d兩點(diǎn)的動(dòng)能可能相等，故B正確；C．小球從a到d的過(guò)程中，ac過(guò)程中小球不受摩擦力，其機(jī)械能不變，小球下降到最低點(diǎn)時(shí)速度最大，其動(dòng)能最大，cd過(guò)程中有摩擦力，小球的機(jī)械能會(huì)逐漸減小，所以在等高的b、d兩點(diǎn)相比，在b點(diǎn)時(shí)小球的動(dòng)能最大，故C錯(cuò)誤；D．從a到c的過(guò)程中，小球機(jī)械能守恒，cd過(guò)程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而減小，故D錯(cuò)誤。答案：B。10．（2024?呼倫貝爾）如圖所示，從A點(diǎn)沿水平桌面滾落的小球運(yùn)動(dòng)軌跡如虛線所示，C、F兩點(diǎn)等高，D為小球與水平地面的接觸點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是（）A．小球在C點(diǎn)和F點(diǎn)的機(jī)械能相等 B．小球在C點(diǎn)和F點(diǎn)的動(dòng)能相等 C．小球從E點(diǎn)到F點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能變小 D．小球在E點(diǎn)的動(dòng)能不為零解：AB、小球從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)的過(guò)程，由于物體與地面發(fā)生碰撞，且上升的高度E點(diǎn)低于B點(diǎn)，機(jī)械能有損失，小球在C點(diǎn)的機(jī)械能大于在F點(diǎn)的機(jī)械能；由圖知C、F兩處等高，小球的重力勢(shì)能相同，所以小球在C點(diǎn)動(dòng)能大于F點(diǎn)的動(dòng)能，故A、B錯(cuò)誤；C、小球從E點(diǎn)到F點(diǎn)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒，故C錯(cuò)誤；D、小球在E點(diǎn)時(shí)，在水平方向有一定的速度，動(dòng)能不為零，故D正確。答案：D。11．（2023?赤峰）2023年5月23日，我國(guó)科考隊(duì)再次登上珠穆朗瑪峰，進(jìn)行“珠峰科考”（如圖所示）。科考隊(duì)員在踏著皚皚白雪登山的過(guò)程中，重力勢(shì)能增大（填變化情況）?！把钡男纬墒悄A（填物態(tài)變化名稱）現(xiàn)象。解：科考隊(duì)員在踏著皚皚白雪登山的過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度增加，重力勢(shì)能增大?！把笔强諝庵械乃魵庥隼渲苯幼兂傻男”В悄A現(xiàn)象。答案：增大；凝華。12．（2024?赤峰）如圖是《天工開(kāi)物》一書(shū)中記載的古人用腳踏碓將稻米去皮的情景。腳踏碓實(shí)質(zhì)是費(fèi)力杠桿。碓頭砸打稻米時(shí)，動(dòng)能越大，稻米越容易去皮。（1）請(qǐng)分析腳踏碓做成費(fèi)力杠桿使稻米容易去皮的原因。（2）早在漢代，人們就學(xué)會(huì)了用水力代替人力，腳踏碓就演變成水碓。水碓一般安裝在水流較急的地方，請(qǐng)從能量角度分析其安裝在水流較急地方的原因。答：（1）腳踏碓做成費(fèi)力杠桿，腳踩下較小的距離，可以將碓舉高較大的距離，獲得較大的重力勢(shì)能，轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使得打擊的速度很大，容易將使稻米容易去皮；（2）水碓一般安裝在水流較急的地方，相同的水的動(dòng)能較大，可以做功較多，容易將使稻米去皮。考點(diǎn)三杠桿的平衡條件及其應(yīng)用13．（2023?通遼）如圖所示是某實(shí)驗(yàn)小組探究“杠桿平衡條件”的實(shí)驗(yàn)裝置（杠桿刻度均勻，每個(gè)鉤碼重0.5N）。（1）掛鉤碼前，杠桿如圖甲所示。此時(shí)正確的操作是向右（選填“左”或“右”）調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母，使杠桿在水平位置平衡。（2）接下來(lái)，在A、B兩處掛上如圖乙所示的鉤碼后，杠桿重新在水平位置平衡，若將A處的鉤碼拿掉一個(gè)，要使杠桿在水平位置再次平衡，則應(yīng)將B處所掛鉤碼向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)2個(gè)格。（3）某同學(xué)用彈簧測(cè)力計(jì)替代鉤碼，在B點(diǎn)豎直向下拉，然后將彈簧測(cè)力計(jì)繞B點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度至如圖丙所示位置。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，要使杠桿始終在水平位置平衡，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將逐漸變大（選填“變大”或“變小”），原因是阻力和阻力臂不變，動(dòng)力臂變小，動(dòng)力慢慢變大。解：（1）由圖中，杠桿的右端較高，平衡螺母應(yīng)向右端移動(dòng)使杠桿平衡；（2）設(shè)一個(gè)鉤碼重為G，一格的長(zhǎng)度為L(zhǎng)；根據(jù)杠桿的平衡條件可得G×6L＝3G×nL解得n＝2，故應(yīng)該將B處所掛鉤碼須向左移動(dòng)2格；（3）彈簧測(cè)力計(jì)在B處豎直向下拉時(shí)，拉力的方向豎直向下與杠桿垂直，動(dòng)力臂等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離；彈簧測(cè)力計(jì)在逐漸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，拉力的方向不再與杠桿垂直，動(dòng)力臂不再等于支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離，即動(dòng)力臂變小，根據(jù)杠桿平衡條件得，動(dòng)力變大，阻力和阻力臂不變，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大。答案：（1）右；（2）左；2；（3）變大；阻力和阻力臂不變，動(dòng)力臂變小，動(dòng)力慢慢變大。14．（2024?呼和浩特）杠桿是一種讓人類突破自身力量極限的簡(jiǎn)單機(jī)械。如圖所示，OA長(zhǎng)20cm，OB長(zhǎng)120cm，張宇同學(xué)豎直下壓B端，重物被豎直勻速頂起10cm，已知重物質(zhì)量為270kg，求：（1）若不計(jì)桿重和摩擦，上述過(guò)程在B端施加多大的力；（2）若實(shí)際使用600N的力，則這個(gè)過(guò)程的機(jī)械效率。解：（1）圖中的動(dòng)力與阻力都在豎直方向，O為支點(diǎn)，則根據(jù)力臂的概念可知?jiǎng)恿Ρ叟c阻力臂都在水平方向上，根據(jù)相似三角形的知識(shí)可知，動(dòng)力臂與阻力臂之比等于OB與OA之比，即L1：L2＝OB：OA＝120cm：20cm＝6：1，若不計(jì)桿重和摩擦，根據(jù)杠桿平衡條件可得：FL1＝mgL2，則在B端施加的力：；（2）使用杠桿時(shí)克服重物重力做的功為有用功，則W有用＝mgh＝270kg×10N/kg×0.1m＝270J，設(shè)動(dòng)力向下移動(dòng)的距離為s，由相似三角形的知識(shí)可得，則s＝6h＝6×0.1m＝0.6m，若實(shí)際使用600N的力，則動(dòng)力做的總功為：W總＝F′s＝600N×0.6m＝360J，這個(gè)過(guò)程中杠桿的機(jī)械效率：。答：（1）若不計(jì)桿重和摩擦，上述過(guò)程在B端施加450N的力；（2）若實(shí)際使用600N的力，則這個(gè)過(guò)程的機(jī)械效率是75%。15．（2023?呼和浩特）人類在漫長(zhǎng)的歷史長(zhǎng)河中，創(chuàng)造了各種各樣的工具，以無(wú)窮的智慧彌補(bǔ)了人類有限的力量，使工作更省力、更便捷，這些工具統(tǒng)稱為機(jī)械。杠桿便是其中最簡(jiǎn)單的機(jī)械之一。如圖所示，AB是一根長(zhǎng)為1.6m的不計(jì)質(zhì)量的杠桿，可以繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在距O點(diǎn)0.4m的B端懸掛一質(zhì)量為90kg，邊長(zhǎng)為30cm的勻質(zhì)正方體合金塊M，杠桿恰好在水平位置平衡。求：（1）合金塊M的密度為多少kg/m3；（2）A端施加的豎直向下拉力FA的大小。解：（1）邊長(zhǎng)為30cm的勻質(zhì)正方體合金塊M的體積為：V＝l3＝（30cm）3＝2.7×104cm3＝0.027m3；合金塊M的密度為：。（2）根據(jù)杠桿的平衡條件可知：FA×OA＝GM×OB；所以：。答：（1）合金塊M的密度為3.3×103kg/m3。（2）A端施加的豎直向下拉力FA的大小為300N。考點(diǎn)四滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算16．（2023?包頭）在小區(qū)改造工程中，工人師傅用滑輪組提升建筑材料，如圖所示。滑輪組掛在固定的鋼架上，每個(gè)滑輪重為150N。繩子自由端受到的拉力F為500N，材料在30s內(nèi)勻速上升了3m，不計(jì)繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是（）A．繩子自由端的速度為0.1m/s B．拉力F的功率為50W C．滑輪組的機(jī)械效率為90% D．鋼架受到的拉力為1500N解：A、建筑材料在30s內(nèi)勻速提升了3m，建筑材料上升的速度為：，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝3，繩子自由端移動(dòng)的速度為：v′＝nv＝3×0.1m/s＝0.3m/s，故A錯(cuò)誤；B、拉力所做的總功：W總＝Fs＝F×nh＝500N×3×3m＝45