專題04 機(jī)械和功、能-2021年上海市中考母題題源解密（原卷版）

專題04機(jī)械和功、能母題揭秘以下內(nèi)容：1、真題分析；2、知識(shí)點(diǎn)全面梳理；3、中考模擬題鞏固【母題來(lái)源1】（2020·上海中考真題）物體在10牛的水平拉力作用下沿拉力方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，10秒內(nèi)前進(jìn)了20米。求此過(guò)程中拉力所做的功W和功率P?！灸割}來(lái)源2】（2018·上海中考真題）如圖所示，O為杠桿的支點(diǎn)，A點(diǎn)掛一重物，為使杠桿在水平位置平衡，若在B點(diǎn)施加一個(gè)力并使該力最小，該力應(yīng)沿（）A．BM方向B．BN方向C．BP方向D．BQ方向【母題來(lái)源3】（2020·上海中考真題）在“探究二力平衡的條件”實(shí)驗(yàn)中，用來(lái)測(cè)量力的儀器是______；在“探究杠桿平衡的條件”實(shí)驗(yàn)中，為便于直接從杠桿上讀出力臂的數(shù)值，應(yīng)使杠桿在______位置保持平衡；“測(cè)定物質(zhì)的密度”的實(shí)驗(yàn)原理是______；在“測(cè)定小燈泡的電功率”實(shí)驗(yàn)中，所選電源電壓應(yīng)______小燈泡的額定電壓（選填“大于”“等于”或“小于”）。【母題來(lái)源4】（2018·上海中考真題）電梯下降時(shí)，以地面為參照物，電梯是_____的（選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”）；下降過(guò)程中，其重力勢(shì)能_____；其慣性_____（選填“增大”或“不變”或變小）．【母題來(lái)源5】（2017·上海中考真題）如圖（a）、（b）所示，分別用力F1、F2勻速提升重為10牛的物體，圖_____中的滑輪可以看作省力杠桿；圖（a）中．若不計(jì)摩擦和滑輪重力，力F1的大小為_____牛，物體受到合力的大小為_____牛．知識(shí)要點(diǎn)：杠桿

(1)在力的作用下，能繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫做杠桿。

(2)支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂、阻力臂

①杠桿能繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)叫做支點(diǎn)。

②使杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做動(dòng)力，阻礙杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的力叫做阻力。

③力臂是支點(diǎn)到力的作用線之間的距離，而不是支點(diǎn)與力的作用點(diǎn)之間的距離。

(3)求力臂的步驟

辨認(rèn)杠桿，確定支點(diǎn)，作出動(dòng)力、阻力的圖示，將動(dòng)力和阻力的圖示延長(zhǎng)，得動(dòng)力作用線和阻力作用線，再?gòu)闹c(diǎn)出發(fā)分別向二力的作用線作垂線，便得這兩個(gè)力的力臂。

(4）杠桿平衡的條件

動(dòng)力×動(dòng)力臂＝阻力×阻力臂，即F1L1＝F2L2。

(5)杠桿的分類

杠桿種類

特

點(diǎn)

應(yīng)用實(shí)例

省力杠桿

動(dòng)力臂大于阻力臂，l1＞l2

動(dòng)力小于阻力，F(xiàn)l＜F2

開瓶器

費(fèi)力杠桿

動(dòng)力臂小于阻力臂，l1＜l2

動(dòng)力大于阻力，F(xiàn)1＞F2

釣魚桿

等臂杠桿

動(dòng)力臂等于阻力臂，l1＝l2

動(dòng)力等于阻力，F(xiàn)l＝F2

天平

2．滑輪

（1)定滑輪的結(jié)構(gòu)和作用

工作時(shí)軸固定不動(dòng)的滑輪叫定滑輪，定滑輪的實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不能省力但能改變力的方向。

(2）動(dòng)滑輪的結(jié)構(gòu)和作用

動(dòng)滑輪的實(shí)質(zhì)是L1＝2L2的省力杠桿，能省一半的力但不能改變力的方向。

*(3)滑輪組的作用

滑輪組既可省力也可改變力的方向。使用滑輪組時(shí)，滑輪組用n段繩子拉物體，拉物體所用的力F就是物重的n分之一，即F＝G/n，其中n表示拉物體的繩子數(shù)。3.機(jī)械功

（l）概念：功是作用于物體的力和物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。

(2)單位：焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。

（3)公式：功＝力×距離，即W＝FS。

(4)力沒有做功的三種情況

①物體受到力的作用，但沒有移動(dòng)距離，這個(gè)力對(duì)物體沒有做功。例如人用力推一個(gè)笨重的物體而沒有推動(dòng)。一個(gè)人舉著一個(gè)物體不動(dòng)，力都沒有對(duì)物體做功。

②物體不受外力，由于慣性做勻速直線運(yùn)動(dòng)。物體雖然通過(guò)了一段距離，但物體沒有受到力的作用，這種情況也沒有做功。

③物體通過(guò)的距離跟它受到的力的方向垂直，這種情況中雖然有力的作用，物體也通過(guò)了一段距離，但這個(gè)距離不是在力的方向上的距離，這個(gè)力也沒有做功。例如人在水平面上推車前進(jìn)，重力的方向豎直向下，車雖然通過(guò)了距離，但在重力方向上沒有通過(guò)距離，因而重力沒對(duì)車做功。

(5)功與能的關(guān)系

如果一個(gè)物體能夠做功，則這個(gè)物體就具有能。正在做功的物體一定具有能。

4．功率

（1)概念：功率是用來(lái)描述物體做功快慢的物理量。

(2）單位：瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)是W。

(3)公式

P＝W/t

P=FV

機(jī)器的功率是指機(jī)器對(duì)外做功時(shí)輸出的功率，每臺(tái)機(jī)器都有各自最大限度的輸出功率，對(duì)于需確定功率的機(jī)器，由P＝Fv，可知牽引力跟速度成反比。5.能能的定義：能對(duì)外做功的物體具有能量。

能的形式有：機(jī)械能、光能、電能、熱能、化學(xué)能、生物能等。

6．機(jī)械能

（1)動(dòng)能

動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量及物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。

(2）勢(shì)能

①重力勢(shì)能

物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢(shì)能。勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量及物體所處的高度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，所處的高度越高，它的重力勢(shì)能越大；所處高度相同的物體，質(zhì)量越大，它的重力勢(shì)能也越大。

②彈性勢(shì)能

物體由于彈性形變而具有的能叫做彈性勢(shì)能。彈性勢(shì)能的大小跟物體的材料以及彈性形變的大小有關(guān)，彈性形變?cè)酱?，物體的彈性勢(shì)能就越大。

(3)在一定條件下，動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，勢(shì)能也可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。單擺、滾擺的運(yùn)動(dòng)充分表明動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。

機(jī)械能＝動(dòng)能＋勢(shì)能。

(4)機(jī)械能守恒定律

物體具有的勢(shì)能和動(dòng)能是可以互相轉(zhuǎn)化的，如果沒有摩擦等阻力，那么在勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化中，機(jī)械能的總量保持不變。

機(jī)械能守恒定律反映了物體的動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，在不存在阻力的條件下，物體動(dòng)能和勢(shì)能在相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能的總量保持不變。即動(dòng)能的減少量恰好等于勢(shì)能的增加量；反之，勢(shì)能的減少量恰好等于動(dòng)能的增加量。

利用機(jī)械能守恒定律解題的優(yōu)點(diǎn)是：不需要考慮過(guò)程的細(xì)節(jié)，只要滿足守恒條件，則初態(tài)的動(dòng)能和勢(shì)能之和一定等于末態(tài)的動(dòng)能和勢(shì)能之和。

一、單選題1．（2020·上海寶山區(qū)·九年級(jí)二模）小孩從滑梯上端沿斜面勻速滑到底部，不變的是（）A．內(nèi)能 B．重力勢(shì)能 C．動(dòng)能 D．機(jī)械能2．（2020·上海閔行區(qū)·九年級(jí)二模）如圖所示，用5牛的拉力F勻速豎直提升重為G的物體，使其上升了0.2米。若不計(jì)滑輪自重及摩擦，關(guān)于物體的重力G和繩子自由端移動(dòng)的距離s，下列判斷中正確的是（）A．G＝2.5牛s＝0.1米 B．G＝2.5牛s＝0.4米C．G＝10牛s＝0.1米 D．G＝10牛s＝0.4米3．（2018·上海中考模擬）在如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械中，屬于費(fèi)力杠桿的是（）A．剪子B．起子C．鉗子D．鑷子4．（2019·上海青浦區(qū)·九年級(jí)二模）如圖所示，O為杠桿的支點(diǎn)，A點(diǎn)掛一重力為10牛的重物，為使杠桿在水平位置平衡，若在B點(diǎn)施加一個(gè)力F,已知OA=OB，關(guān)于F的大小說(shuō)法正確的是A．一定等于5牛 B．一定等于10牛C．可能等于4牛 D．可能等于8牛5．（2018·上海黃浦區(qū)·九年級(jí)二模）籃球被拋出后在空中上升的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是A．動(dòng)能不變 B．動(dòng)能增加 C．重力勢(shì)能不變 D．重力勢(shì)能增加6．（2019·上海嘉定區(qū)·九年級(jí)二模）如圖所示，不計(jì)滑輪重及摩擦，分別用力F1、F2勻速提升同一重物，若力F1、F2在相等時(shí)間內(nèi)對(duì)物體所做的功相等，則力F1、F2及其功率P1、P2的大小關(guān)系為A．F1>F2P1<P2 B．F1>F2P1>P2C．F1>F2P1=P2 D．F1<F2P1<P27．（2020·上海金山區(qū)·九年級(jí)二模）如圖所示，O為杠桿的支點(diǎn)，在A點(diǎn)掛一重物，圖中力F1、F2、F3和F4能使杠桿在水平位置平衡的最小拉力是（）A．F1 B．F2 C．F3 D．F48．（2019·上海普陀區(qū)·九年級(jí)二模）質(zhì)量相同的甲、乙兩物體同時(shí)同地同方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，它們的s-t圖像如圖（a）、（b）所示，則下列說(shuō)法中正確的是A．甲、乙運(yùn)動(dòng)快慢相同B．運(yùn)動(dòng)5秒兩車相距1.5米C．甲、乙的動(dòng)能可能都變大D．甲、乙的機(jī)械能可能都變大二、填空題9．（2020·上海浦東新區(qū)·九年級(jí)三模）重15牛的木塊在大小為5牛的水平拉力作用下，在水平地面上沿拉力方向勻速前進(jìn)了2米，此過(guò)程中拉力做功_____焦；木塊的溫度會(huì)升高，這是通過(guò)_____方式增加了木塊的內(nèi)能。撤去拉力后，由于_____木塊仍將向前運(yùn)動(dòng)一段距離。10．（2020·上海普陀區(qū)·九年級(jí)二模）如圖所示，用拉力F勻速提起重力為20N的物體A，不計(jì)摩擦，拉力F大小為___牛。若物體A在20秒內(nèi)上升8米，此過(guò)程中拉力F做的功為_____焦，功率為_____瓦。11．（2020·上海青浦區(qū)·九年級(jí)二模）在學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)中，小明和其他同學(xué)進(jìn)行100米決賽，他在加速過(guò)程中，動(dòng)能_____（選填“變大”“變小”或“不變”），以觀眾為參照物，小明是_____的（選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”），觀眾說(shuō)小明跑得比其他同學(xué)快，這說(shuō)明_____內(nèi)小明通過(guò)的路程較大。12．（2020·上海普陀區(qū)·九年級(jí)二模）如圖所示的游戲中，球離開手后還會(huì)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明物體具有________。球在升高的過(guò)程中，其質(zhì)量_______、重力勢(shì)能______（均選填“增大”、“不變”或“減小”）。13．（2020·上海浦東新區(qū)·九年級(jí)三模）如圖所示的輕質(zhì)杠桿，OA為0.3米，OB為0.2米，物體G重為60牛，當(dāng)物體在水平位置平衡時(shí)，豎直向上拉力F的大小為_____牛；若物體G被勻速提升時(shí)，以O(shè)點(diǎn)為參照物，物體G是_____（選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”）的，物體的重力勢(shì)能_____（選填“增加”、“不變”或“減小”）。14．（2020·上海徐匯區(qū)·）如圖所示，用力將繩子的B端向上勻速提起，不考慮滑輪摩擦及重力，當(dāng)拉力為10牛時(shí)，物體A的重力為___牛。若10秒內(nèi)B端向上移動(dòng)3米，則拉力做功______焦，功率為_________瓦。在此過(guò)程中A物體受到的合力大小為_________。15．（2020·上海大學(xué)附屬學(xué)校九年級(jí)三模）如圖所示，OA是輕質(zhì)杠桿，已知OB=2AB，B點(diǎn)所掛重物的重力為30牛，在A端施加一個(gè)豎直向上大小為_____牛的動(dòng)力F，可使杠桿處于水平位置保持不動(dòng)，此時(shí)杠桿為_____杠桿（選填“省力”或“費(fèi)力”）。若保持動(dòng)力方向不變，將所掛重物的作用點(diǎn)B向支點(diǎn)O靠攏些，而使杠桿仍在水平位置上保持靜止，則力F的大小將_____（選填“增大”、“不變”或“減小”）。16．（2017·上海上外附中九年級(jí)一模）如圖所示，在河中間固定一個(gè)細(xì)長(zhǎng)圓管，管內(nèi)有一輕質(zhì)活塞，活塞下端位于水面，面積為1厘米2，質(zhì)量不計(jì)，大氣壓強(qiáng)為帕．現(xiàn)將活塞緩慢提高米，則在該過(guò)程中外力對(duì)活塞做功______．（g?。┤?、作圖題17．（2019·上海長(zhǎng)寧區(qū)·中考模擬）如圖所示，杠桿在力F1的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，請(qǐng)畫出力F1的力臂l1。（______）四、計(jì)算題18．（2020·上海崇明區(qū)·九年級(jí)三模）如圖所示，重為20牛的物體在拉力F的作用下勻速向上運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)滑輪重與摩擦，2秒內(nèi)物體上升了2米，求：(1)拉力F的大??；(2)拉力F的功和功率。19．（2020·上海黃浦區(qū)·九年級(jí)二模）物體在20牛的水平拉力作用下沿拉力方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，10秒內(nèi)前進(jìn)了5米。求此過(guò)程中拉力做的功W和功率P。20．（2020·上海松江區(qū)·九年級(jí)二模）某物體在30牛的水平拉力F作用下，沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，10秒內(nèi)前進(jìn)了8米。求此過(guò)程中拉力所做的功W和功率P。21．（2020·上海大學(xué)附屬學(xué)校九年級(jí)三模）如圖所示，不計(jì)繩子的重力及滑輪與繩子間的摩擦阻力，用100牛的豎直向上拉力F通過(guò)滑輪拖著重為190牛的物體A做豎直向上移動(dòng)，物體A運(yùn)動(dòng)時(shí)的s-t圖像如圖所示。求：(1)物體A運(yùn)動(dòng)10秒通過(guò)的路程s；(2)滑輪所受重力的大小G輪；(3)物體A運(yùn)動(dòng)10秒，拉力F所做的功W和功率P。五、實(shí)驗(yàn)題22．（2020·上海虹口區(qū)·九年級(jí)二模）在“探究杠桿平衡的條件”實(shí)驗(yàn)中，為得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，需多次改變杠桿受到作用力的大小、_______和作用點(diǎn)，使杠桿始終在_____位置保持平衡。在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整凸透鏡和光屏的中心與燭焰中心大致在同一_____，以保證像成在光屏中央，然后應(yīng)移動(dòng)光屏直至光屏上的像_____為止。23．（2020·上海奉賢區(qū)·九年級(jí)二模）如圖所示，彈簧測(cè)力計(jì)的量程為___牛，它的示數(shù)為___牛。在“探究杠桿平衡的條件”實(shí)驗(yàn)中，如圖（a）所示，為使杠桿在水平位置平衡，可調(diào)節(jié)杠桿右端的平衡螺母向____移動(dòng)；調(diào)節(jié)杠桿平衡后，在圖（b）的A位置掛6個(gè)鉤碼，則應(yīng)在B位置掛_____個(gè)相同的鉤碼，才能使杠桿在水平位置平衡。24．（2016·上海長(zhǎng)寧區(qū)·九年級(jí)二模）某校初三同學(xué)在做重力勢(shì)能相關(guān)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)自由下落的彈性小球碰撞地面后反彈上升的最大高度總小于原來(lái)下落的高度，這說(shuō)明彈性小球在碰撞地面過(guò)程中有機(jī)械能損失．為了探究自由下落的彈性小球在碰撞地面過(guò)程中損失的機(jī)械能的大小?E與哪些因素有關(guān)，他們分別讓同一彈性小球從某一高度自由下落碰撞地面，通過(guò)測(cè)量該彈性小球下落高度與反彈上升的最大高度的差值?h，來(lái)比較損失的機(jī)械能的大小?E，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖（a）、（b）和（c）所示（?h3＜?h1＜?h2）．請(qǐng)仔細(xì)觀察圖中的現(xiàn)象和測(cè)量結(jié)果，并分析歸納得出初步結(jié)論．①分析比較圖中的（a）和（b）兩圖可知：自由下落的同一彈性小球碰撞同種材料的地面，下落高度較大時(shí)，_______．②分析比較圖中的（b）和（c）兩圖可知：_______．25．（2016·上海九年級(jí)二模）為了探究物體動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．（1）圖甲是讓不同質(zhì)量的小球沿同一光滑斜面從B處由靜止自由釋放，然后分別撞擊到放在同一水平面上的同一木塊，木塊在水平面運(yùn)動(dòng)一段距離后靜止時(shí)的情景．據(jù)此你能得出的結(jié)論是：速度相同時(shí)，物體的質(zhì)量越大，動(dòng)能_________；（2）圖乙是讓質(zhì)量相同的小球沿同一光滑斜面分別從A、B處由靜止自由釋放，然后分別撞擊到放在同一水平面上的同一木塊，木塊在水平面運(yùn)動(dòng)一段距離后靜止時(shí)的情景．據(jù)此你能得出結(jié)論是：_______________；（3）本實(shí)驗(yàn)裝置的水平面如果絕對(duì)光滑，還能得出結(jié)論嗎？_______．理由是_____________．（4）實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們聯(lián)想到在許多交通事故