壓軸題10 做功和機(jī)械能 簡(jiǎn)單機(jī)械難點(diǎn)分析（解析版）-2024年中考物理壓軸題專項(xiàng)訓(xùn)練

壓軸題10做功和機(jī)械能簡(jiǎn)單機(jī)械難點(diǎn)分析以單支點(diǎn)模型(或?qū)嶋H情景)為背景，結(jié)合杠桿平衡條件計(jì)算力、力臂或極限情況下物理量的大小，常與壓強(qiáng)、功、功率等知識(shí)綜合考查；以雙支點(diǎn)模型(或?qū)嶋H情景)為背景，結(jié)合支點(diǎn)變化計(jì)算變化后相關(guān)物理量的大小、測(cè)量范圍等問(wèn)題根據(jù)杠桿動(dòng)態(tài)變化，分析變化過(guò)程中力、力臂的變化，以及根據(jù)動(dòng)態(tài)要求考查具體操作；豎直方向的滑輪組，考查機(jī)械效率計(jì)算及拉動(dòng)過(guò)程中的速度、拉力、動(dòng)滑輪的重力等物理量計(jì)算，涉及相關(guān)數(shù)據(jù)的圖像分析；水平方向的滑輪組，考查物體與地面摩擦力、拉力、機(jī)械效率等物理量計(jì)算.一、功和功率計(jì)算公式1.功的公式：W＝Fs2.功率的公式：二、杠桿與杠桿有關(guān)的計(jì)算題解題策略a.靈活運(yùn)用杠桿平衡條件公式及其變形公式（1）杠桿平衡條件公式公式F1L1＝F2L2（2）求解動(dòng)力，用變形公式F1＝F2L2/L1(3)求解動(dòng)力臂，用變形公式L1＝F2L2/F1b.用杠桿提升物體有用功、額外功和總功求法（1）用杠桿提升物體做的有用功W有用=Gh（2）用杠桿提升物體做的總功W總=Fs（3）用杠桿提升物體做的額外功W額外=W總—W有用其中h是重物G被提升的高度，s是動(dòng)力F移動(dòng)的距離。h與s的關(guān)系可以根據(jù)相似三角形建立。c.杠桿機(jī)械效率的求解（1）用杠桿提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為杠桿機(jī)械效率。（2）杠桿機(jī)械效率公式：η＝（W有用/W總）×100％三、機(jī)械效率相關(guān)物理量計(jì)算1.豎直型的滑輪組(如圖甲)(1)有用功：物體G上升高度為h時(shí)所做的功W有=Gh;(2)總功：拉力F移動(dòng)s所做的功W總=Fs,s=nh,n為承擔(dān)動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)；注：當(dāng)不計(jì)繩重與摩擦?xí)r2.水平型的滑輪組(如圖乙)(1)有用功：物體移動(dòng)距離為s時(shí)克服摩擦所做的功W有=fs物；(2)總功：拉力F移動(dòng)距離s時(shí)所做的功W總=Fs,s繩=ns物；注；當(dāng)不計(jì)繩重與摩擦?xí)r，3.與斜面有關(guān)的計(jì)算題解題策略a.用斜面提升物體有用功、額外功和總功求法（1）有用功W有用=Gh（2）總功W總=Fs（3）額外功W額外=W總—W有用其中s是動(dòng)力F沿著斜面移動(dòng)的距離，h是重物上升的高度，s和h的關(guān)系，通?？捎山馊呛瘮?shù)得到，一般斜面傾斜角給出。b.斜面機(jī)械效率的求解（1）用斜面提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱為斜面的機(jī)械效率。（2）斜面機(jī)械效率公式：η＝（W有用/W總）×100％η＝（W有用/W總）×100％=(Gh/Fs)×100％四、解計(jì)算題的一般要求1.要明確已知條件和相對(duì)隱含條件，確定主要解題步驟。2.分析判斷，找到解題的理論依據(jù)。3.分清各個(gè)物理過(guò)程、狀態(tài)及其相互聯(lián)系。4.計(jì)算過(guò)程應(yīng)正確、規(guī)范。要正確寫(xiě)出有關(guān)的公式，正確代入公式中物理量的數(shù)字和單位。能畫(huà)圖的可以作圖輔佐解題。5.解計(jì)算題應(yīng)注意：?jiǎn)挝坏慕y(tǒng)一性；物理量的同體性、同時(shí)性；解題的規(guī)范性。目錄：01機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化02杠桿及其應(yīng)用綜合03滑輪組、機(jī)械效率04杠桿、滑輪的機(jī)械組合05簡(jiǎn)單機(jī)械圖像題綜合06簡(jiǎn)單機(jī)械與電學(xué)結(jié)合07以生活情境為背景的簡(jiǎn)單機(jī)械計(jì)算題08機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化、簡(jiǎn)單機(jī)械實(shí)驗(yàn)題01機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1．（2023·四川廣元·二模）如圖所示，將一根彈簧和一只質(zhì)量為的金屬球（球上有一直小孔）套在鐵架臺(tái)的金屬桿AB上面?，F(xiàn)將小球提到B端后松手，小球的高度隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是（）

A．小球在過(guò)程中時(shí)刻機(jī)械能最大B．彈簧原來(lái)的長(zhǎng)度為C．在過(guò)程中小球的動(dòng)能先增大后減小，重力勢(shì)能的變化量小于動(dòng)能變化量D．在、、三個(gè)時(shí)刻，小球的動(dòng)能在時(shí)刻最大【答案】D【詳解】A．小球在B點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能最大，松手后，小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要克服空氣阻力和彈簧的阻力做功，消耗掉一部分機(jī)械能，因此小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能減小，在B點(diǎn)時(shí)機(jī)械能最大，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知當(dāng)彈力與重力平衡時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度為40cm，由于此時(shí)彈簧處于壓縮狀態(tài)，所以彈簧原來(lái)的長(zhǎng)度應(yīng)大于40cm，故B錯(cuò)誤；C．在過(guò)程中，小球向下做加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能逐漸增大，小球高度減小，重力勢(shì)能減小，在時(shí)刻之前，小球就與彈簧接觸，接觸后彈簧的形變程度增大，彈簧的彈性勢(shì)能增大，因此在過(guò)程中，小球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能，因此小球重力勢(shì)能的變化量大于其動(dòng)能變化量，故C錯(cuò)誤；D．在、、三個(gè)時(shí)刻，小球的機(jī)械能逐漸減小，而三個(gè)時(shí)刻小球的重力勢(shì)能相等，因此在t1時(shí)刻小球的動(dòng)能最大，故D正確。故選D。2．（2023·江蘇蘇州·一模）讓一系于橡皮筋一端的小球從某懸掛點(diǎn)O的正下方P點(diǎn)由靜止釋放如圖甲所示，整個(gè)下落過(guò)程中，橡皮筋所受彈力F與小球下落高度h的關(guān)系如圖乙所示；小球下落的速度v與下落高度h的關(guān)系如圖丙所示（不考慮空氣阻力）。已知該輕質(zhì)橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸長(zhǎng)1cm，經(jīng)測(cè)量小球從P點(diǎn)下落到a、b、c三點(diǎn)的距離分別為：ha=0.4m，hb=0.5m，hc=0.7m。（1）小球從a點(diǎn)到c點(diǎn)的過(guò)程中，小球動(dòng)能變化情況是（變大/變小/先變大再變小/不變/先變小再變大）；（2）當(dāng)橡皮筋彈性勢(shì)能最大時(shí)，小球處于狀態(tài)（平衡/非平衡）；（3）實(shí)驗(yàn)中所用小球的重力為N。由a點(diǎn)到b點(diǎn)，動(dòng)能變化量（大于/小于/等于）重力勢(shì)能變化量?！敬鸢浮肯茸兇笤僮冃》瞧胶?小于【詳解】（1）[1]小球在下落的過(guò)程中，橡皮筋逐漸發(fā)生彈簧形變，橡皮筋所受彈力由小變大，當(dāng)重力大于彈力時(shí)，小球受到合力向下，小球加速下落；當(dāng)彈力等于重力時(shí)，小球受到合力為0，速度達(dá)到最大；當(dāng)彈力大于小球重力時(shí)，合力向上，小球開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)。由此可知小球下落速度的變化情況是：先變大后變小；由于小球的質(zhì)量不變，因此小球動(dòng)能變化情況是先變大再變小。（2）[2]當(dāng)橡皮筋伸長(zhǎng)量最大即彈性勢(shì)能最大時(shí)，小球速度減小為0，小球受力不平衡，所以處于非平衡狀態(tài)。（3）[3]由圖可知，在b點(diǎn)處時(shí)小球的速度是最大的，重力等于彈力；此時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量為Δh=hb-ha=0.5m-0.4m=0.1m橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸長(zhǎng)1cm，則彈力為因此小球的重力為1N。[4]根據(jù)能量守恒可知，由a點(diǎn)到b點(diǎn)，小球減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能和橡皮筋的彈性勢(shì)能，則小球的動(dòng)能變化量小于重力勢(shì)能的變化量。02杠桿及其應(yīng)用綜合3．（2023·北京·中考真題）如圖是小強(qiáng)利用器械進(jìn)行鍛煉的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA∶OB=3∶2，在桿A端用細(xì)繩懸掛重為300N的配重，他在B端施加豎直方向的力F1，桿AB在水平位置平衡，此時(shí)他對(duì)水平地面的壓力為F2。為了鍛煉不同位置的肌肉力量，他將固定點(diǎn)移動(dòng)到A端，桿AB可繞端點(diǎn)A在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，配重懸掛在O點(diǎn)，在B端施加豎直方向的力使桿AB在水平位置再次平衡，此時(shí)，他對(duì)水平地面的壓力為F3，壓強(qiáng)為p。已知小強(qiáng)重為650N，兩只腳與地面接觸的總面積為400cm2，不計(jì)桿重與繩重，下列判斷正確的是（）

A．F1為200N B．F2為1100NC．F3為830N D．p為11750Pa【答案】C【詳解】A．已知OA∶OB=3∶2，根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2得F1×OB=G×OA即故A錯(cuò)誤；B．他對(duì)水平地面的壓力為F2=G人-F1=650N-450N=200N故B錯(cuò)誤；C．將固定點(diǎn)移動(dòng)到A端，桿AB可繞端點(diǎn)A在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，配重懸掛在O點(diǎn)，在B端施加豎直方向的力，使桿AB在水平位置再次平衡，小強(qiáng)對(duì)B端施加力的方向應(yīng)豎直向上，該力大小根據(jù)力的作用是相互的，則此時(shí)B端對(duì)小強(qiáng)施加力的方向豎直向下，該力大小F4?=F4=180N他對(duì)水平地面的壓力F3=G人+F4?=650N+180N=830N故C正確；D．此時(shí)他對(duì)水平地面的壓強(qiáng)故D錯(cuò)誤。故選C。4．（2023·江蘇蘇州·中考真題）如圖，將質(zhì)量均勻的木棒切割并組裝成兩個(gè)形狀相同、質(zhì)量均為m的木模，用三根豎直細(xì)線a、b、c連接，在水平面上按照“互”字型靜置，上方木模呈現(xiàn)懸浮效果，這是利用了建筑學(xué)中的“張拉整體”結(jié)構(gòu)原理。則（）

A．a(chǎn)的拉力等于mgB．b的拉力大于a的拉力C．沿左右方向平移三根細(xì)線在上方木模的接線點(diǎn)，線仍豎直，線上拉力會(huì)改變D．沿左右方向平移三根細(xì)線在上方木模的接線點(diǎn)，線仍豎直，地面受到的壓力會(huì)改變【答案】C【詳解】AB．上方木模受到自身向下的重力mg，兩根長(zhǎng)線分別向下的拉力和短線a向上的拉力，兩根長(zhǎng)線的拉力相等，由受力平衡則Fa＞mg，F(xiàn)a＞Fb，故AB不符合題意；C．以a下方的連接點(diǎn)為支點(diǎn)，根據(jù)杠桿平衡條件得，F(xiàn)b?Lb+Fc?Lc=G?LG，如沿左右方向平移三根細(xì)線在上方木模的接線點(diǎn)，線仍豎直，G?LG不變，F(xiàn)b和Fc的力臂變化，F(xiàn)b和Fc變化，F(xiàn)a變化；則線上拉力會(huì)改變，故C正確；故C符合題意；D．將兩個(gè)木?？闯梢粋€(gè)整體，整體靜止在地面上，受豎直向下的總重力、地面對(duì)它豎直向上的支持力，沿左右方向平移三根細(xì)線在上方木模的接線點(diǎn)，整體還是處于平衡狀態(tài)，故地面受到的壓力還是木模的總重力，即不變。故D不符合題意。故選C。5．（2023·重慶·二模）如圖所示，現(xiàn)將甲物體用細(xì)繩掛在輕質(zhì)杠桿的A端，杠桿的B端懸掛乙物體，使杠桿在水平位置平衡，甲物體靜止在水平地面上時(shí)，對(duì)地面的壓強(qiáng)為6×105Pa，甲物體的底面積為1.5×10-4m2。已知乙物體的質(zhì)量為2kg，AO：OB=1∶3。下列說(shuō)法中正確的是（）A．甲物體的重力為150NB．杠桿B端所掛物體的質(zhì)量增加1.5kg，甲對(duì)地面的壓強(qiáng)恰好為0C．移動(dòng)支點(diǎn)O的位置，使AO∶OB=2∶7時(shí)，甲物體恰好被拉離地面D．若圖中甲豎直切割并拿走，其余條件不變，甲對(duì)地面的壓強(qiáng)變?yōu)榍懈钋暗?.5倍【答案】A【詳解】A．乙物體重力對(duì)杠桿AOB，根據(jù)杠桿平衡原理知?jiǎng)t杠桿A端受到的拉力為對(duì)甲物體，根據(jù)甲物體的重力為故A正確；B．杠桿B端所掛物體的質(zhì)量增加1.5kg時(shí)，杠桿B端受到的拉力為杠桿A端所受拉力為甲物體對(duì)地面的壓力等于它受到的支持力甲物體對(duì)地面的壓強(qiáng)為故B錯(cuò)誤；C．移動(dòng)支點(diǎn)O的位置，使AO∶OB=2∶7時(shí)，杠桿A端所受拉力為甲物體對(duì)地面的壓力等于它受到的支持力故甲物體不可能被拉離地面，故C錯(cuò)誤；D．若圖中甲豎直切割并拿走，其余條件不變，則此時(shí)甲對(duì)地面的壓力此時(shí)甲對(duì)地面的壓強(qiáng)為切割前甲對(duì)地面的壓強(qiáng)故D錯(cuò)誤。故選A。6．（2023·湖南長(zhǎng)沙·三模）如圖所示，輕質(zhì)杠桿MON在支點(diǎn)O上水平靜止，其中。A、B是實(shí)心柱形物體，其中B的底面積為，高為20cm，質(zhì)量為，A的底面積，柱形容器的底面積，其中裝有水，此時(shí)水的深度，B物體浸入水中深度為8cm，物體A對(duì)地面的壓力剛好為0。則此時(shí)B物體受到的重力為N，受浮力為N。若將B的底面沿水平方向切掉五分之一，杠桿在水平位置平衡時(shí)物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)為Pa。

【答案】【詳解】[1]B的重力[2]B受到的浮力[3]杠桿N端繩子的拉力由杠桿的平衡條件可得則杠桿M端繩子的拉力物體A對(duì)地面的壓力剛好為0，則A的重力將B的底面沿水平方向切掉五分之一，水下降的高度此時(shí)B浸入水中的深度為B受到的浮力杠桿N端繩子的拉力由杠桿的平衡條件可得則杠桿M端繩子的拉力物體A對(duì)地面的壓力杠桿在水平位置平衡時(shí)物體A對(duì)地面的壓強(qiáng)7．（2024·安徽·模擬預(yù)測(cè)）小紅利用杠桿制成一種多功能桿秤，使用前，杠桿左端低，右端高，她將平衡螺母向調(diào)節(jié)，直至杠桿處于水平平衡，她取來(lái)質(zhì)量均為100g的實(shí)心純金屬塊a和b、合金塊c（由a、b的材料組成）。她將a掛在A處，且浸沒(méi)于水中，在B處掛上100g鉤碼，杠桿恰好處于水平平衡，如圖所示，測(cè)得OA=50cm，OB=40cm，則a的密度為g/cm3。接下來(lái)，她分別將b、c掛于A處并浸沒(méi)于水中，當(dāng)將鉤碼分別移至C、D處時(shí)，杠桿均水平平衡，測(cè)得OC=30cm，OD=34cm，則合金塊c中所含金屬a和金屬b的質(zhì)量之比為。（ρ水=1.0×103kg/m3）【答案】右52︰3【詳解】[1]杠桿左端低，右端高，應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)節(jié)，直至杠桿處于水平平衡。[2]在B處掛上100g鉤碼，則B點(diǎn)受到的拉力為根據(jù)杠桿平衡條件可求A點(diǎn)受到繩的拉力為合金塊a的重力為合金塊a的浮力為因?yàn)楹辖饓K浸沒(méi)在水中，所以其體積為合金塊a的密度為[3]由題意可知合金塊b、c的質(zhì)量等于a的質(zhì)量，即則合金塊b、c的重力等于a的重力，即將b掛于A處時(shí)，A點(diǎn)受到繩的拉力為合金塊b的浮力為因?yàn)楹辖饓K浸沒(méi)在水中，所以其體積為合金塊b的密度為將c掛于A處時(shí)，A點(diǎn)受到繩的拉力為合金塊c的浮力為因?yàn)楹辖饓K浸沒(méi)在水中，所以其體積為因合金塊c是由a、b的材料組成，所以有代入數(shù)值有解得即所以合金塊c中所含金屬a和金屬b的質(zhì)量之比為2︰3。8．（2023·黑龍江齊齊哈爾·三模）高速公路已廣泛應(yīng)用ETC收費(fèi)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是對(duì)過(guò)往車輛無(wú)需停車即能實(shí)現(xiàn)收費(fèi)的電子系統(tǒng)；如圖甲是某高速公路入口處的ETC通道示意圖；現(xiàn)有一輛總質(zhì)量M＝1500kg的汽車，在進(jìn)入ETC收費(fèi)島區(qū)域前s1＝50m處開(kāi)始減速，經(jīng)t1＝4s后運(yùn)動(dòng)至ETC收費(fèi)島（圖中陰影區(qū)域）邊界，然后再經(jīng)t2＝6s勻速通過(guò)ETC收費(fèi)島，其長(zhǎng)s2＝36m；不計(jì)車長(zhǎng)，?。篻＝10N/kg；（1）求汽車從減速開(kāi)始到離開(kāi)ETC收費(fèi)島全過(guò)程的平均速度大??；（2）若汽車在ETC收費(fèi)島勻速行駛所受阻力為車重力的0.2倍，求汽車通過(guò)ETC收費(fèi)島牽引力所做的功和功率；（3）ETC通道入口采用橫桿控制車輛進(jìn)出，我們可以把該裝置簡(jiǎn)化成如圖乙所示的杠桿；若橫桿AB粗細(xì)相同、質(zhì)量分布均勻，重G＝120N，AB＝2.8m，AO＝0.3m；要使橫桿AB保持水平平衡，需在A端施加豎直向下的力。

【答案】（1）8.6m/s；（2）1.08×105J，1.8×104W；（3）440N【詳解】解：（1）由題意可知，汽車從減速開(kāi)始到離開(kāi)ETC收費(fèi)島全過(guò)程的平均速度為（2）汽車的總重力因?yàn)槠囋贓TC收費(fèi)島勻速行駛，所以汽車受到的牽引力汽車在收費(fèi)島勻速行駛的速度汽車牽引力的功率牽引力所做的功（3）橫桿AB粗細(xì)相同、質(zhì)量分布均勻，設(shè)橫桿重力的作用點(diǎn)為C，則由圖示可知橫桿重力的力臂

根據(jù)杠桿平衡的條件可得則需在A端施加豎直向下的力為答：（1）汽車從減速開(kāi)始到離開(kāi)ETC收費(fèi)島全過(guò)程的平均速度大小為8.6m/s；（2）汽車通過(guò)ETC收費(fèi)島牽引力所做的功為1.08×105J，功率為1.8×104W；（3）要使橫桿AB保持水平平衡，需在A端施加豎直向下的力為440N。03滑輪組、機(jī)械效率9．（2023·四川攀枝花·三模）滑板A和滑板B（足夠長(zhǎng)）疊放在光滑水平地面上，滑塊A和滑板B左側(cè)還通過(guò)如圖所示的滑輪組用細(xì)線連接。用水平向右大小為12N的拉力在4s內(nèi)，使滑塊A相對(duì)于地面向右勻速移動(dòng)了1.6m，忽略滑輪與繩子間的摩擦，滑輪重力不計(jì)?；瑝KA向右勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中（）A．豎直墻壁受到的拉力為8NB．滑塊A和滑板B之間的摩擦力大小為4NC．動(dòng)滑輪對(duì)滑板B的拉力做功6.4JD．動(dòng)滑輪對(duì)滑板B的拉力的功率為3.2W【答案】C【詳解】對(duì)滑塊A在水平方向受力分析，受到細(xì)線水平向左拉力F和滑塊B對(duì)滑塊A的摩擦力f、向右的拉力，根據(jù)物體受力平衡可得F=f+F繩①滑塊B放在光滑水平地面上，對(duì)滑塊B在水平方向受力分析，受到動(dòng)滑輪對(duì)滑板B的水平向左拉力F拉=2F繩和滑塊A對(duì)滑塊B向右的摩擦力f，根據(jù)物體受力平衡可得f=2F繩②由①②可得A．左側(cè)定滑輪受到三段繩子水平向右拉力，則墻壁受到的拉力F墻=3F繩=3×4N=12N故A不符合題意；B．由②可得：滑塊A和滑板B之間的摩擦力f=2F繩=2×4N=8N故B不符合題意；C．動(dòng)滑輪對(duì)滑塊B的拉力F拉=2F繩=2×4N=8N滑塊A相對(duì)于地面向右勻速移動(dòng)了l.6m，則滑板B相對(duì)于地面向左勻速移動(dòng)的距離則動(dòng)滑輪對(duì)滑板B的拉力做功W=F拉sB=8N×0.8m=6.4J故C符合題意；D．則動(dòng)滑輪對(duì)滑板B的拉力做功功率故D不符合題意。故選C。10．（2024·北京·模擬預(yù)測(cè)）小明用卷?yè)P(yáng)機(jī)分別提升物體A與物體B。圖甲是用滑輪組勻速提升物體的示意圖，先提升物體A時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子豎直向下的拉力F與卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)繩子的速度v的關(guān)系如圖乙所示。當(dāng)使用這個(gè)裝置提升重為850N的物體A時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)繩子的速度為0.2m/s，再用該裝置提升物體B時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)繩子的速度為0.5m/s，不計(jì)繩重及摩擦，卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)繩子的功率保持不變。（）A．先后兩次卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力之比為2∶5B．物體B的重力是360NC．提升物體A時(shí)滑輪組的機(jī)械效率η是92%D．相同時(shí)間內(nèi)，滑輪組提升物體A時(shí)做的額外功小于提升物體B時(shí)做的額外功【答案】D【詳解】A．由圖像可知，卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)繩子的速度為0.2m/s時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力FA=450N，由于卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)繩子的功率保持不變，所以提升物體B時(shí)，拉動(dòng)繩子的速度為0.5m/s時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力為所以先后兩次卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力之比為FA∶FB=450N∶180N=5∶2故A錯(cuò)誤；B．由圖甲可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2，動(dòng)滑輪受到的重力為G動(dòng)=nFA-GA=2×450N-850N=50N提升物體B時(shí)，F(xiàn)B=180N，根據(jù)可知，B物體的重力為GB=nFB-G動(dòng)=2×180N-50N=310N故B錯(cuò)誤；C．不計(jì)繩重及摩擦，卷提升物體A時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為故C錯(cuò)誤；D．相同時(shí)間內(nèi)，由于提升B的速度大于提升A的速度，由可知，提升B時(shí)升高的高度大；提升過(guò)程中，不計(jì)繩重及摩擦，克服動(dòng)滑輪重力做額外功，由W額外=G動(dòng)h可知，滑輪組提升物體A時(shí)做的額外功小于提升物體B時(shí)做的額外功，故D正確。故選D。11．（2023·甘肅蘭州·中考真題）如圖所示，為了測(cè)量某金屬塊B的密度，小形設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，金屬塊B未放入量筒時(shí)，水面位置如圖甲所示，將金屬塊B完全浸沒(méi)在水中時(shí)，水面升高至如圖乙所示的位置。當(dāng)動(dòng)滑輪下方所掛鉤碼A的總質(zhì)量為220g時(shí)，A、B在圖示位置達(dá)到平衡。已知每個(gè)滑輪的質(zhì)量為20g，，繩重與摩擦均不計(jì)。下列說(shuō)法中不正確的是（）

A．金屬塊B的密度為8g/cm3B．金屬塊B的體積為10cm3C．金屬塊B所受的浮力為0.1ND．細(xì)繩對(duì)金屬塊B的拉力為0.8N【答案】A【詳解】BC．由圖甲可知量筒中水的體積是30mL，圖乙中水和金屬塊的總體積是40mL，金屬塊的體積V=40mL-30mL=10mL=10cm3金屬塊受到的浮力故BC正確，不符合題意；AD．A的重力GA=mAg=0.22kg×10N/kg=2.2N每個(gè)滑輪的重力G輪=m輪g=0.02kg×10N/kg=0.2N滑輪組的動(dòng)滑輪繞3段繩，繩重與摩擦均不計(jì)，繩子的拉力金屬塊B的重力金屬塊B的密度故A錯(cuò)誤，符合題意，D正確，不符合題意。故選A。12．（2023·四川雅安·一模）小超與同學(xué)到某工地參觀，看到工人操作電動(dòng)機(jī)通過(guò)如圖所示滑輪組將正方體石料從水池底豎直勻速吊起。他們通過(guò)調(diào)查得知：石料的邊長(zhǎng)為0.2m，密度為2.5×103kg/m3，石料上升時(shí)速度恒為0.4m/s，圓柱形水池的底面積為0.2m2，動(dòng)滑輪重為30N。請(qǐng)根據(jù)他們的調(diào)查數(shù)據(jù)求：（不計(jì)繩重和摩擦，ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）：（1）石料露出水面前受到的浮力；（2）石料的重力；（3）石料露出水面前滑輪組的機(jī)械效率?！敬鸢浮浚?）80N；（2）200N；（3）80%【詳解】解：（1）石料的體積V=(0.2m)3=0.008m3石料露出水面前受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N（2）石料的重力G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N（3）由圖可知，繩子承重段數(shù)n=2，不計(jì)繩重和摩擦，繩子的拉力石料露出水面前滑輪組的機(jī)械效率答：（1）石料露出水面前受到的浮力為80N；（2）石料的重力為200N；（3）石料露出水面前滑輪組的機(jī)械效率為80%。13．（2023·陜西西安·模擬預(yù)測(cè)）小明關(guān)注到長(zhǎng)沙4.29樓房坍塌救援現(xiàn)場(chǎng)用到了起重機(jī)，其中涉及到滑輪知識(shí)，他設(shè)計(jì)了圖甲所示模型裝置，虛線框內(nèi)是由三個(gè)相同的滑輪安裝成的滑輪組，每個(gè)滑輪重10N，利用該滑輪組提升質(zhì)量為10kg的物體，拉力的功率為150W，物體和繩子自由端的運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示，不計(jì)繩重，g取10N/kg，則（）

A．滑輪組是由一個(gè)定滑輪、兩個(gè)動(dòng)滑輪構(gòu)成的B．拉力為40NC．該滑輪組的機(jī)械效率為66.7%D．物體上升1m過(guò)程中，滑輪組克服摩擦力做的功為50J【答案】C【詳解】A．由圖乙可知，在內(nèi)，物體上升高度繩子自由端移動(dòng)距離滑輪組承擔(dān)物重的繩子段數(shù)由三個(gè)相同的滑輪安裝成的滑輪組，如下圖所示，滑輪組應(yīng)該由兩個(gè)定滑輪、一個(gè)動(dòng)滑輪構(gòu)成的，故A不符合題意；

B．繩端速度由可得，繩端拉力故B不符合題意；C．滑輪組的機(jī)械效率故C符合題意；D．物體上升高度有用功繩端拉力做的總功額外功其中克服動(dòng)滑輪重力做的額外功不計(jì)繩重，所以克服摩擦做的額外功故D不符合題意。故選C。14．（2023·山東泰安·三模）將完全相同的物體A、B置于如圖所示的裝置中，物體B恰好能夠勻速下降；若對(duì)物體A施加一個(gè)水平向右10N的拉力，可以使物體B以的速度勻速上升；若將物體B取下放置在A的正上方，并對(duì)動(dòng)滑輪施加一個(gè)豎直向下16N的拉力，可以使A、B一起水平向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)。忽略繩重及摩擦，不增減器件。下列說(shuō)法中（）①B勻速下降時(shí)，A受到的摩擦力為10N②動(dòng)滑輪的重力為6N③B勻速上升時(shí)，拉力的功率為2W④該滑輪組的機(jī)械效率最大為

A．只有①②正確 B．只有②④正確C．只有③④正確 D．只有①③正確【答案】C【詳解】由圖可知，通過(guò)動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)。①物體B恰好能夠勻速下降時(shí)，物體A處于平衡狀態(tài)，受到的向右的滑動(dòng)摩擦力f和向左繩子的拉力作用處于平衡狀態(tài)，則此時(shí)滑輪組繩子的拉力，忽略繩重及摩擦，由可得：，即①若對(duì)物體A施加一個(gè)水平向右10N的拉力，可以使物體B以的速度勻速上升，因滑動(dòng)摩擦力的大小只與接觸面的粗糙和壓力的大小有關(guān)，所以，此時(shí)物體A受到的摩擦力不變，對(duì)物體A受力分析可知，物體A受到向右的拉力和向左摩擦力f、滑輪組繩子拉力作用處于平衡狀態(tài)，所以：，即由滑輪組繩子拉力公式可得即②由①②可得：A受到的摩擦力，故①錯(cuò)誤；②若將物體B取下放置在A的正上方，并對(duì)動(dòng)滑輪施加一個(gè)豎直向下16N的拉力，可以使A、B一起水平向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)A、B受到的滑動(dòng)摩擦力為2f，由A、B整體受到向右的滑動(dòng)摩擦力與滑輪組繩子的拉力是一對(duì)平衡力可得由滑輪組繩子拉力公式可得即解得：，故②錯(cuò)誤；③B勻速上升時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的速度拉力的功率故③正確；④物體B的重力由可知，A、B一起水平向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)滑輪組的機(jī)械效率最大，則最大機(jī)械效率故④正確。故選C。04杠桿、滑輪的機(jī)械組合15．（2023·陜西咸陽(yáng)·一模）為了建設(shè)精致城市，園林工人要在過(guò)街天橋上放置花草為城市增添一抹綠色。如圖所示，工人用長(zhǎng)木棒、滑輪、輕繩組裝提升裝置。木棒放置在天橋欄桿上始終保持水平，與欄桿M接觸點(diǎn)為O，用沙袋將木棒B端壓在欄桿N上，在木棒A端吊裝滑輪組，，每個(gè)沙袋重300N，每個(gè)滑輪重24N。若花架的重力為576N，10s內(nèi)花架上升了3m，木棒和繩的重力、滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)，則下列判斷正確的是（）A．利用滑輪組既能省力也能省功B．工人拉繩子的力的功率為180WC．在B端放置1個(gè)沙袋就能使木棒保持水平D．提升的花架越重，滑輪組的機(jī)械效率就越小【答案】B【詳解】A．由功的原理可知，使用任何機(jī)械都不能省功，故A錯(cuò)誤；B．由圖可知繩子自由端移動(dòng)的距離因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，所以工人拉繩子的力工人拉繩子的力所做的功拉力做功的功率故B正確；C．木棒A端受到的拉力由杠桿平衡條件可知解得即在B端放置1個(gè)沙袋不能使木棒保持水平，故C錯(cuò)誤；D．提升的花架越重，由可知，有用功增大，由于繩的重力、滑輪與軸的摩擦均忽略不計(jì)，所以額外功不變；由可知，有用功增大，額外功不變時(shí)，機(jī)械效率增大，故D錯(cuò)誤。故選B。16．（2024·北京·一模）如圖是運(yùn)動(dòng)員利用器械進(jìn)行舉重訓(xùn)練的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OA∶OB=4∶5，系在橫桿A端的細(xì)繩通過(guò)滑輪懸掛著物體M。運(yùn)動(dòng)員小強(qiáng)站在水平地面上時(shí)，兩只腳與地面接觸的總面積為S，對(duì)地面的壓強(qiáng)為1×104Pa。當(dāng)他用力舉起橫桿B端恰好使AB在水平位置平衡時(shí)，細(xì)繩對(duì)橫桿A端的拉力F1為300N，小強(qiáng)對(duì)橫桿B端豎直向上的作用力為F2，此時(shí)他對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1.4×104Pa。根據(jù)上述條件，下列計(jì)算結(jié)果正確的是（g取10N/kg，橫桿AB與繩的質(zhì)量均忽略不計(jì)）（）A．物體M的質(zhì)量為300kg B．小強(qiáng)的質(zhì)量為66kgC．F2的大小為375N D．S的大小為600cm2【答案】D【詳解】A．如題圖，因?yàn)槭褂枚ɑ喐淖兞藙?dòng)力的方向，不能省力，所以當(dāng)橫桿AB在水平位置平衡時(shí)，細(xì)繩對(duì)橫桿A端向上的拉力為F1=GM=mMg=300N則物體M的質(zhì)量為故A錯(cuò)誤；C．已知OA∶OB=4∶5根據(jù)杠桿平衡條件可得F1×OA=F2×OB所以F2的大小為故C錯(cuò)誤；BD．小強(qiáng)用力舉起橫桿B端恰好使AB在水平位置平衡時(shí)，對(duì)水平地面的壓強(qiáng)p=1.4×104Pa，小強(qiáng)的兩只腳與地面接觸的總面積為S，根據(jù)可得，他對(duì)地面的壓力為F壓=pS=1.4×104Pa×S分析小強(qiáng)的受力可知，他受到向下的重力G人、橫桿B端向下的壓力（大小等于F2）和地面向上的支持力F支，他對(duì)水平地面的壓力F壓等于地面對(duì)他的支持力，即則1.4×104Pa×S=240N+G人

①小強(qiáng)站在水平地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)p0=1×104Pa，他對(duì)水平地面的壓力等于他的重力，根據(jù)可得，他的重力為

②由①②聯(lián)立解得S=6×10-2m2=600cm2小強(qiáng)的重力為G人=600N，則小強(qiáng)的質(zhì)量為故D正確，B錯(cuò)誤。故選D。05簡(jiǎn)單機(jī)械圖像題綜合17．（2023·山東日照·二模）如圖所示，圖甲是某大型起吊裝置，圖乙是其機(jī)械起吊部分的簡(jiǎn)化示意圖，若工人師傅利用該裝置將一物體A以0.1m/s的速度勻速放入水中過(guò)程中（水面升降忽略不計(jì)），繩子拉力功率隨時(shí)間變化關(guān)系如圖丙所示，不計(jì)繩重量、機(jī)械部分摩擦和水的阻力，請(qǐng)完成以下問(wèn)題。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）（1）求物體A剛浸沒(méi)水中時(shí)下表面受到水的壓強(qiáng)；（2）求物體A的重力；（3）請(qǐng)計(jì)算物體A的體積；（4）物體A浸沒(méi)水中后滑輪組的機(jī)械效率（保留一位小數(shù)）。

【答案】（1）5000Pa；（2）2700N；（3）0.7m3；（4）72.3%【詳解】解：（1）由圖丙可知，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，由得，物體A的高度為故物體A剛浸沒(méi)水中時(shí)下表面受到水的壓強(qiáng)為（2）由圖可知繩子末端移動(dòng)的距離由圖丙可知，當(dāng)物體A沒(méi)有進(jìn)入水中時(shí)繩子拉力的功率335W，根據(jù)可知，物體A沒(méi)有進(jìn)入水中時(shí)繩子自由端的拉力為不計(jì)繩重量、機(jī)械部分摩擦和水的阻力可知，物體A的重力為（3）由圖丙可知，當(dāng)物體浸沒(méi)在水中時(shí)，根據(jù)可知，物體A浸沒(méi)在水中時(shí)繩子自由端的拉力為由可得，物體A受到的浮力由可得，物體A的體積（4）物體A浸沒(méi)水中后滑輪組的機(jī)械效率為答：（1）物體A剛浸沒(méi)水中時(shí)下表面受到水的壓強(qiáng)為5000Pa；（2）物體A的重力為2700N；（3）物體A的體積為0.7m3；（4）物體A浸沒(méi)水中后滑輪組的機(jī)械效率為72.3%。18．（2023·江蘇鎮(zhèn)江·二模）如圖，電子秤上支架質(zhì)量不計(jì)，均勻細(xì)木棒OAB可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)支架支撐在A點(diǎn)時(shí)，調(diào)節(jié)O點(diǎn)高度，使木棒水平平衡，此時(shí)電子秤示數(shù)如圖1所示，已知OA∶OB=2∶5，細(xì)木棒的自重為N。現(xiàn)在B點(diǎn)施加豎直向上拉力FB，電子秤示數(shù)與FB的關(guān)系圖線為圖2中的①，則圖像中橫坐標(biāo)x點(diǎn)的數(shù)值為N。若將支架從A點(diǎn)移至C點(diǎn)，電子秤示數(shù)與FB的關(guān)系圖線變?yōu)閳D2中的（選填數(shù)字序號(hào)）。（g=10N/kg）

【答案】1.60.8②【詳解】[1]由圖知電子秤的示數(shù)為200g，支架對(duì)木棒的支持力F支=G示=mg=200×10﹣3kg×10N/kg＝2N均勻細(xì)木棒的重心在木棒OAB的中心，根據(jù)杠桿平衡條件可得G×0.5OB=F支×OA已知OA∶OB=2∶5，可得杠桿自身的重力G=0.8F支=0.8×2N=1.6N[2]電子秤示數(shù)為零說(shuō)明電子秤給杠桿的支持力為0，根據(jù)杠桿平衡條件可得G×0.5OB=FB×OB代入數(shù)據(jù)可得1.6N×0.5OB=FB×OB解方程可得FB=0.8N[3]細(xì)木棒重力不變，重力的力臂不變，重力與重力力臂的乘積不變；若將支架從A點(diǎn)移至C點(diǎn)，支架與O點(diǎn)之間的距離變大，即支架與O點(diǎn)之間力臂變大，根據(jù)杠桿平衡條件可知G×0.5OB=F支×OC+FB1×OB在B點(diǎn)的拉力相同時(shí)，F(xiàn)支變小，即電子秤的示數(shù)將變小，電子示數(shù)為零說(shuō)明，電子秤給杠桿的支持力為0，根據(jù)杠桿平衡條件有G×0.5OB=FB1×OB所以施加的力不變，故選②。19．（2023·江蘇無(wú)錫·一模）在科技節(jié)，小明用傳感器設(shè)計(jì)了如圖甲所示的力學(xué)裝置，杠桿OAB始終在水平位置保持平衡，O為杠桿的支點(diǎn)，OB＝3OA，豎直細(xì)桿a的上端通過(guò)力傳感器連在天花板上，下端連在杠桿的A點(diǎn)，豎直細(xì)桿b的兩端分別與杠桿和物體M固定，水箱的質(zhì)量為0.8kg，不計(jì)杠桿、細(xì)桿及連接處的重力。當(dāng)圖甲所示的水箱中裝滿水時(shí)，水的質(zhì)量為3kg。力傳感器可以顯示出細(xì)桿a的上端受到作用力的大小，圖乙是力傳感器的示數(shù)大小隨水箱中水的質(zhì)量變化的圖像。（取g＝10N/kg）

（1）物體M的質(zhì)量為kg；（2）當(dāng)向水箱中加入質(zhì)量為0.4kg的水時(shí)，水箱對(duì)水平面的壓力為N；繼續(xù)向水箱中加入質(zhì)量為1.6kg的水時(shí)，水箱對(duì)水平面的壓力為N?！敬鸢浮?.21238【詳解】解：（1）[1]由圖乙可知，水箱中沒(méi)有水即m=0時(shí)，力傳感器的示數(shù)為F0=6N，即細(xì)桿a的上端受到的拉力為6N，由杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可得F0·OA=GM·OB代入數(shù)據(jù)解得物體M的質(zhì)量為（2）[2]由圖像可知，加水1kg時(shí)水面達(dá)到M的下表面，則向水箱中加入質(zhì)量為0.4kg的水時(shí)，物體M受到的浮力為零，所以，水箱對(duì)水平面的壓力為F1=(m箱+m水)g=(0.8kg+0.4kg)×10N/kg=12N[3]繼續(xù)向水箱中加入質(zhì)量為1.6kg的水即注水的總質(zhì)量為2kg，由圖像可知，此時(shí)物體M恰好浸沒(méi)，力傳感器的示數(shù)為24N，即細(xì)桿a的上端受到向下的壓力為24N，由杠桿的平衡條件可得FA·OA=FB·OB則杠桿B端受到向上的支持力為因力的作用是相互的，此時(shí)物體M受到向下的壓力為FB'=FB=8N把物體M和水、水箱看做整體，整體受到水平面豎直向上的支持力和豎直向下水箱、水、物體M的總重力以及細(xì)桿b的壓力作用處于平衡狀態(tài)，由整體受到的合力為零可得，整體受到的支持力為F支=（m箱+m水′+mM）g+FB′=（0.8kg+2kg+0.2kg）×10N/kg+8N=38N因水平面對(duì)水箱的支持力和水箱對(duì)水平面的壓力是一對(duì)相互作用力，所以，水箱對(duì)水平面的壓力為F2=F支=38N20．（2023·北京·三模）如圖甲所示，滑輪組懸掛在水平支架上，重為1100N的卷?yè)P(yáng)機(jī)放置在地面上。兩次分別勻速提升物體A、B時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)的輸出功率P隨物體上升速度v的變化關(guān)系圖線分別為圖乙中的a、b、已知物體A的質(zhì)量為80kg，繩子能夠承受的最大拉力為1200N，動(dòng)滑輪和定滑輪質(zhì)量相同。若不計(jì)滑輪組的繩重和輪與軸之間的摩擦，g取10N/kg，則下列選項(xiàng)正確的是（）

A．動(dòng)滑輪的質(zhì)量為200kgB．提升物體A時(shí)的機(jī)械效率為78%C．物體B的重力為2000ND．若水平支架能承受最大拉力為1910N，用此滑輪組提升物體時(shí)能達(dá)到的最大機(jī)械效率約為82.5%【答案】D【詳解】A．由圖乙可知，當(dāng)物體A上升速度v物=0.2m/s時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)的輸出功率PA=2×102W；由圖甲可知，承擔(dān)物重繩子的股數(shù)是n=2，拉力端移動(dòng)速度由可得，卷?yè)P(yáng)機(jī)施加的拉力為物體A的重力為不計(jì)滑輪組的繩重和輪與軸之間的摩擦，由可得，動(dòng)滑輪的重力為由G=mg得動(dòng)滑輪質(zhì)量為故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)榛喗M的機(jī)械效率所以提升物體A時(shí)的機(jī)械效率為故B錯(cuò)誤；C．由圖乙可知，當(dāng)物體B上升速度v物=0.2m/s時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)的輸出功率PB=4×102W；拉力端移動(dòng)速度由可得,卷?yè)P(yáng)機(jī)施加的拉力為不計(jì)滑輪組的繩重和輪與軸之間的摩擦，由可得，物體B的重力為故C錯(cuò)誤；D．由題知，定滑輪的重力水平支架受到的拉力則繩子自由端拉力F的最大值為不計(jì)滑輪組的繩重和輪與軸之間的摩擦，由可得，能提升的最大物重為由可得，滑輪組的最大機(jī)械效率而為故D正確。故選D。21．（2023·黑龍江大慶·中考真題）新時(shí)代中國(guó)科技飛速發(fā)展，激發(fā)了廣大學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的熱情。某興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬深水打撈過(guò)程。裝置如圖甲所示，A為封閉的圓柱金屬罐，橫截面積S為250cm2，B滑輪重力為50N，橫截面積為2S的圓柱槽中裝有某種未知密度的液體?，F(xiàn)將金屬罐A從槽底勻速撈起，在向上撈起過(guò)程中，繩索拉力T與金屬罐底面到槽底的距離h關(guān)系如圖乙所示，圖丙為金屬罐頂面剛到液面的位置，圖丁為金屬罐底面離開(kāi)液面的位置（已知g=10N/kg，不計(jì)繩重和摩擦及液體的阻力，不計(jì)物體表面附著液體的影響，撈起過(guò)程中金屬罐不與槽側(cè)壁接觸）。求：（1）h1~h2過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率；（2）金屬罐A浸沒(méi)在液體內(nèi)部時(shí)受到浮力的大??；（3）金屬罐A在h2位置時(shí)液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)。

【答案】（1）80%；（2）103N；（3）【詳解】解：（1）由圖甲可知，滑輪組的繩子承重股數(shù)為n=2，由圖乙可知，在h1~h2過(guò)程中，金屬罐已經(jīng)露出水面，金屬罐的重力為繩子自由端的拉力為則此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率為（2）根據(jù)稱重法可知，金屬罐A浸沒(méi)在液體內(nèi)部時(shí)受到浮力的大小為（3）設(shè)金屬罐A的高度為hA，則金屬罐浸沒(méi)在液體中排開(kāi)液體的體積為則金屬罐A的高度為則金屬罐浸沒(méi)在液體中排開(kāi)液體的體積為則液體的密度為則金屬罐在h2位置時(shí)，液體的深度仍為h1=0.8m，則液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為答：（1）h1~h2過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率為80%；（2）金屬罐A浸沒(méi)在液體內(nèi)部時(shí)受到浮力的大小為103N；（3）金屬罐A在h2位置時(shí)液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為。22．（2023·山東青島·中考真題）“國(guó)之重器”中的起重船在我國(guó)很多偉大的工程中發(fā)揮著重要作用。起重船的工作就是將重物起吊移至指定位置。如圖甲所示，一艘起重船自身質(zhì)量m1=10000t，要吊裝的重物質(zhì)量m2=1000t。（取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）（1）起重船帶著重物一起漂浮在水面上時(shí)，排開(kāi)水的體積是多少？（2）起重機(jī)將該重物勻速提升了30m，它的電動(dòng)機(jī)所做的功是7.5×108J，則起重機(jī)的機(jī)械效率是多少？（3）為了防止起重船吊裝重物時(shí)發(fā)生傾斜，在起重船的船體兩側(cè)建造了由許多小艙室組成的水艙。起重船吊起重物后，就通過(guò)抽水機(jī)將一側(cè)水艙里的水抽向另一側(cè)水艙來(lái)保持起重船平衡，示意圖如圖乙所示。小海設(shè)計(jì)了一種用力傳感器感知抽水量的長(zhǎng)方體水艙模型，其底面積為2m2，示意圖如圖丙所示，其中A是固定的力傳感器，能夠顯示B對(duì)它的壓力或拉力的大小；B是質(zhì)量和體積均可忽略的細(xì)直桿，B的上端固定在A上，下端固定在物體C上；物體C是質(zhì)量為20kg、高度為2m的圓柱體。水艙中裝有4.2m3的水，抽水機(jī)將水抽出的過(guò)程中，力傳感器示數(shù)F的大小隨抽出水的體積V變化的圖象如圖丁所示。當(dāng)力傳感器示數(shù)為0時(shí)，剩余的水對(duì)艙底的壓強(qiáng)是多少？

【答案】（1）1.1×104m3；（2）40%；（3）9000Pa?！驹斀狻拷猓海?）起重船帶著重物一起漂浮在水面上時(shí)，浮力為F浮=G總=m總g=(m1+m2)g=(10000×103kg+1000×103kg)×10N/kg=1.1×108N由阿基米德原理可知排開(kāi)水的體積（2）有用功W有=G2h=m2gh=1000×103kg×10N/kg×30m=3×108J起重機(jī)的機(jī)械效率（3）由圖乙可知，抽出4m3水，C剛好全部露出水面，此時(shí)剩余水的體積V剩=V-V1=4.2m3-4m3=0.2m3水的深度C的重力GC=mCg=20kg×10N/kg=200N開(kāi)始C完全浸沒(méi)，C排開(kāi)水的體積等于C的體積，此時(shí)壓力是300N，C所受的浮力為F浮C=GC+F壓=200N+300N=500NC的體積為C的橫截面積為當(dāng)F壓=0N時(shí)，C剛好漂浮F浮′=GC=200NC浸入水中的體積為C浸入水中的深度為此時(shí)水的深度h=h1+h浸=0.1m+0.8m=0.9m水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.9m=9000Pa答：（1）起重船帶著重物一起漂浮在水面上時(shí)，排開(kāi)水的體積是1.1×104m3；（2）起重機(jī)將該重物勻速提升了30m，它的電動(dòng)機(jī)所做的功是7.5×108J，則起重機(jī)的機(jī)械效率是40%；（3）當(dāng)力傳感器示數(shù)為0時(shí)，剩余的水對(duì)艙底的壓強(qiáng)是9000Pa。06簡(jiǎn)單機(jī)械與電學(xué)結(jié)合23．（2023·江蘇無(wú)錫·一模）小聰同學(xué)設(shè)計(jì)的模擬防踩踏報(bào)警裝置的工作原理如圖甲所示。ABO為一水平硬棒，可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，B處裝有水平踏板，OA：OB=5：1.當(dāng)踏板所受壓力增大，電壓表示數(shù)達(dá)到6V時(shí)，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警。已知電源電壓為8V不變，的阻值恒為，壓力傳感器R的阻值隨所受壓力F變化的關(guān)系如圖乙所示，踏板、硬棒和壓桿的質(zhì)量均忽略不計(jì)。杠桿ABO屬于杠桿；閉合開(kāi)關(guān)S，沒(méi)踩踏板時(shí)，電壓表的示數(shù)為；當(dāng)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警時(shí)，踏板上的壓力為N。

【答案】費(fèi)力340【詳解】[1]防踩踏報(bào)警裝置在使用過(guò)程中踩踏板的力為動(dòng)力，則動(dòng)力臂為OB，阻力臂為OA，已知OA:OB=5:1，則動(dòng)力臂小于阻力臂，屬于費(fèi)力杠桿。[2]閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，壓力傳感器和報(bào)警器串聯(lián)，由圖乙可知當(dāng)踏板空載時(shí)，壓力傳感器的電阻為R=25Ω，此時(shí)電路中的電流由可得，報(bào)警器兩端的電壓即電壓表示數(shù)為3V。[3]報(bào)警器R0開(kāi)始發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)，U0'=6V，此時(shí)電路中的電流傳感器兩端的電壓U傳=U-U0'=8V-6V=2V傳感器的阻值由圖象可知當(dāng)傳感器的阻值為5Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的壓力為8N，根據(jù)杠桿平衡條件可得F壓×OA=F踏×OB即8N×5=F踏×l解得F踏=40N。24．（2023·重慶·一模）如圖甲所示，是小南設(shè)計(jì)的測(cè)量物體重力的電子秤，電源電壓為3V，是阻值為100Ω的定值電阻，R是壓力敏感電阻，其阻值隨壓力變化如圖乙所示，R能承受的最大壓力是400N，O是杠桿支點(diǎn)，，托盤(pán)、杠桿和壓桿質(zhì)量不計(jì)。下列選項(xiàng)正確的是（）A．物重越小，電壓表的示數(shù)越大 B．空載時(shí)，電壓表的示數(shù)為0VC．電壓表的最大示數(shù)是2V D．電壓表示數(shù)為1V時(shí)，物重是250N【答案】C【詳解】由圖甲可知，電阻R0與R串聯(lián)，電壓表測(cè)量定值電阻R0兩端的電壓；A．由圖乙可知，壓敏電阻R的阻值隨壓力增大而減小，物重越小，壓敏電阻受到的壓力越小，則R的阻值越大，串聯(lián)電路中的總電阻增大，電路中的電流變小，由可知，R0兩端的電壓變小，即電壓表的示數(shù)變小，故A錯(cuò)誤；B．空載時(shí)壓力為0，由圖乙可知此時(shí)壓敏電阻為450Ω，此時(shí)電路中的電流為R0兩端電壓為故B錯(cuò)誤；C．由串聯(lián)分壓規(guī)律可知，當(dāng)秤達(dá)到最大稱量時(shí)，壓敏電阻阻值最小，電路中電流最大，定值電阻兩端電壓最大，電壓表的示數(shù)最大。壓力最大為400N時(shí)，由圖象可知壓力傳感器R=50Ω，電路電流R0兩端電壓故C正確；D．當(dāng)電壓表的示數(shù)為1V時(shí)，電路電流壓力傳感器R的阻值由圖象可知，當(dāng)壓力傳感器R"=200Ω時(shí)，所受壓力F=250N，由杠桿平衡條件得F·OA=G·OB解得物重故D錯(cuò)誤。故選C。25．（2023·山東泰安·三模）如圖所示，U形輕質(zhì)杠桿ABCD，AB和CD分別與BC垂直。輕質(zhì)桿EO固定在天花板上，在O處安裝鉸鏈，杠桿ABCD可繞支點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，已知OB:OC＝1:2。重為50N的柱體甲固定在A端，且放置在壓敏電阻Rx上，壓敏電阻的阻值Rx隨壓力F的變化關(guān)系如下表所示，將壓敏電阻接入電源電壓恒為12V的電路中，定值電阻的阻值為10Ω，電流表量程為0~0.6A，電壓表量程為0~15V。重為20N的柱體乙固定在D端并放入足夠高的柱容器內(nèi)。柱體乙的底面積為200cm2，高20cm，乙的下表面距離容器底部10cm，g取10N/kg。F/N102030405060708090Rx/Ω200110503020141052求：（1）柱體乙的密度為多少？（2）為保證電路安全，Rx所取的最小阻值為多少？（3）現(xiàn)向空容器中注入深度為15cm的水，此時(shí)電路總功率為多少？

【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】解：（1）由得，柱體乙的質(zhì)量柱體乙的體積柱體乙的密度（2）由圖可知，閉合開(kāi)關(guān)，兩電阻串聯(lián)接入電路，電壓表量程為，電壓表的量程大于電源電壓，所以電壓表是安全的，電流表量程為，所以通過(guò)電路的最大電流為，根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)電路的總電阻最小，為根據(jù)串聯(lián)電路電阻規(guī)律可得此時(shí)壓敏電阻接入電路的阻值（3）向空容器中注入的水，此時(shí)柱體乙浸入水中的深度柱體乙受到的浮力此時(shí)杠桿C點(diǎn)受到向下的力為根據(jù)杠桿平衡條件可得杠桿B點(diǎn)受到向下的力為柱體甲對(duì)壓敏電阻的壓力由表格可知此時(shí)壓敏電阻的阻值為，串聯(lián)電路總電阻等于各分電阻之和，根據(jù)歐姆定律可得此時(shí)通過(guò)電路的電流電路的總功率答：（1）柱體乙的密度為；（2）為保證電路安全，所取的最小阻值為；（3）現(xiàn)向空容器中注入深度為的水，此時(shí)電路總功率為。07以生活情境為背景的簡(jiǎn)單機(jī)械計(jì)算題26．（2023·河南周口·三模）在房屋建筑的施工工地，工人常常使用一種電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)將建筑材料和工具提升送到各個(gè)樓層。如圖所示是某建筑工地所使用的卷?yè)P(yáng)機(jī)的整個(gè)傳動(dòng)裝置示意圖，卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)滑輪將載有運(yùn)料車的升降機(jī)提升到高處。若升降機(jī)勻速上升，將3輛運(yùn)料車由地面運(yùn)送到6m高的3層樓上，鋼索拉力大小為F1，卷?yè)P(yáng)機(jī)的機(jī)械效率為η1；卸出2輛車接著將最后一輛車勻速運(yùn)送到12m高的5層樓上，鋼索拉力大小為F2，卷?yè)P(yáng)機(jī)的機(jī)械效率為η2。已知每輛運(yùn)料車的質(zhì)量m=100kg，F(xiàn)1∶F2=5∶3，滑輪的摩擦和鋼索的重力可忽略不計(jì)，取g=10N/kg。求：（1）η1與η2的比值；（2）在整個(gè)上升過(guò)程中鋼索的拉力做了多少功；（3）若每次升降機(jī)提升3輛運(yùn)料車，卷?yè)P(yáng)機(jī)所使用的電動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸出功率為8kW，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率有75%轉(zhuǎn)化為鋼索拉力做功的功率，則卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)升降機(jī)上升的最大速度為多少。

【答案】（1）9∶5；（2）4.8×104J；（3）1.2m/s【詳解】解：（1）由圖可知，承擔(dān)物重繩子的股數(shù)n=2，由可知，兩次的機(jī)械效率分別為因?yàn)镕1∶F2=5∶3，則（2）設(shè)升降機(jī)和動(dòng)滑輪總重為G，所以因?yàn)镕1∶F2=5∶3，則又因?yàn)閙=100kg，由上式可得，G=2000N。所以在整個(gè)過(guò)程中，鋼索拉力做的功W=W1+W2=2F1h1+2F2h2=2×2500N×6m+2×1500N×6m=4.8×104J（3）電動(dòng)機(jī)對(duì)升降機(jī)做功的功率為P=75%×P出=75%×8000W=6000W由P=Fv可知，升降機(jī)上升的最大速度答（1）η1與η2的比值是9∶5；（2）在整個(gè)上升過(guò)程中鋼索的拉力做了4.8×104J的功；（3）卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)升降機(jī)上升的最大速度為1.2m/s。27．（2023·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè)）科學(xué)家乘科學(xué)考察船前往北冰洋進(jìn)行科學(xué)研究，在船的甲板上安裝了一臺(tái)起重機(jī)用來(lái)吊裝重物，起重機(jī)的起重臂OA（含A處未畫(huà)出的滑輪和電動(dòng)機(jī)）以及鋼絲繩重力不計(jì)，在液壓頂作用下，起重臂OA與水平方向最大成60°夾角，液壓頂（其下端固定不動(dòng)）施加的力F作用于B點(diǎn)并與起重臂一直垂直，OA長(zhǎng)5.4m，當(dāng)起重臂OA水平時(shí)OB長(zhǎng)1.5m，某次需要起吊水下300m深的海底質(zhì)量為50kg的礦物，鋼絲繩施加300N的拉力恰好可以使礦物在水中勻速上升（礦石出水前后的質(zhì)量不變，忽略水的阻力），如圖甲所示。（1）在乙圖中畫(huà)出起重臂被頂起時(shí)阻力和阻力臂；（2）在50s內(nèi)將礦物從海底拉到水面處，拉力做功多少J？拉力的功率多大？（礦物未露出水面，計(jì)算時(shí)忽略物體的高度）（3）起重臂在圖甲水平狀態(tài)時(shí)，礦石在水下，起重臂OA與水平方向成60°夾角時(shí)，液壓頂處傳感器顯示施加的力F比圖甲狀態(tài)下增加了432N，求乙圖狀態(tài)下鋼絲繩的拉力和礦物浸在水中的體積。

【答案】（1）

；（2）9×104J；1800W；（3）420N；8×10﹣3m3【詳解】解：（1）由題意可知，起重臂被頂起時(shí)，O為支點(diǎn)，阻力F2作用在A點(diǎn)上，方向沿繩子向下，阻力臂L2是支點(diǎn)O到阻力F2作用線的距離，其示意圖如下圖所示：

（2）根據(jù)題意可知，海底到水面的距離h＝300m，鋼絲繩的拉力F拉＝300N，拉力所做的功拉力的功率（3）由題意可知，起重機(jī)的起重臂OA可看成以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿，在圖乙中，起重臂OA水平，B點(diǎn)受到的液壓頂?shù)牧镕B，其力臂為鋼絲繩對(duì)A點(diǎn)施加的拉力F拉＝300N，其力臂為根據(jù)杠桿的平衡條件可知，則B點(diǎn)受到的液壓頂?shù)牧υ趫D甲中，當(dāng)起重臂OA與水平方向成60°夾角時(shí)，根據(jù)題意可知液壓頂處傳感器顯示施加的力根據(jù)三角形的特點(diǎn)可知，力F的力臂鋼絲繩對(duì)A點(diǎn)的拉力F2的力臂根據(jù)杠桿的平衡條件可知?jiǎng)t此時(shí)甲圖狀態(tài)下鋼絲繩的拉力礦物的重力此時(shí)對(duì)礦物進(jìn)行受力分析可知，礦物受到豎直向下的重力、豎直向上的浮力和鋼絲繩對(duì)其豎直向上的拉力，礦物處于平衡狀態(tài)，根據(jù)物體的平衡條件可知?jiǎng)t物體受到的浮力由阿基米德原理可知，礦物排開(kāi)水的體積答：（1）圖見(jiàn)解答；（2）在50s內(nèi)將礦物從海底拉到水面處，拉力做功為9×104J；拉力的功率為1800W；（3）甲圖狀態(tài)下鋼絲繩的拉力為420N；礦物浸在水中的體積為8×10﹣3m3。28．（2023·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示是我國(guó)自主研發(fā)建造的全球首座十萬(wàn)噸級(jí)深水半潛式生產(chǎn)、儲(chǔ)油平臺(tái)——“深海一號(hào)”能源站，它由上部模塊和下部浮體組成；上部模塊質(zhì)量為，下部浮體（如圖乙）由“回”字形底浮箱和4個(gè)中空立柱組成，質(zhì)量為；（）（1）下部浮體組裝時(shí)，使用大型吊機(jī)將一個(gè)豎直立在水平地面上質(zhì)量為立柱豎直吊起，放置在高9m的“回”字形底浮箱上，求這個(gè)過(guò)程中吊機(jī)對(duì)立柱所做的功；（2）“回”字形下部浮體在碼頭滑道上建造好后，從與碼頭緊靠的“新光華號(hào)”半潛駁船的左側(cè)裝上甲板，如圖丙為裝船的空中俯視圖；為了平穩(wěn)裝船，要求甲板始終水平且與碼頭相平，由于浮體對(duì)船的壓力，會(huì)導(dǎo)致駁船甲板沿中軸線EF左右傾斜；為了解決這個(gè)問(wèn)題，駁船甲板下的水艙沿中軸線EF被分成左右兩部分，且左右水艙形狀、容積完全相同，當(dāng)左右水艙中水量相等時(shí)，半潛駁船的重心在中軸線EF上，當(dāng)浮體在甲板左側(cè)時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制左右水艙中的水量，讓左側(cè)水艙中的水比右側(cè)水艙少，使甲板水平且與碼頭的地面相平，如圖?。籓點(diǎn)為浮體的重心，OA＝OB，O'代表中軸線EF，駁船甲板寬度CD=68m；①在丁圖中畫(huà)出B輪對(duì)甲板壓力的示意圖；②當(dāng)下部浮體的輪子B滑移到距C點(diǎn)25.5m時(shí)，左側(cè)水艙中水的重力比右側(cè)水艙少多少牛，才能使甲板水平并與碼頭的地面相平？（3）“深海一號(hào)”能源站在固定海域漂浮作業(yè)，開(kāi)采的凝析油儲(chǔ)存在中空立柱內(nèi)的儲(chǔ)油艙中；現(xiàn)要將立柱儲(chǔ)油艙中存儲(chǔ)的20000m3凝析油轉(zhuǎn)移到運(yùn)油船中，轉(zhuǎn)移完成后，儲(chǔ)油平臺(tái)排開(kāi)海水的體積減少多少立方米？【答案】（1）；（2）①

；②；（3）【詳解】解：（1）立柱的重力這個(gè)過(guò)程中吊機(jī)對(duì)立柱所做的功（2）①下部浮體的重力將下部浮體看著以A為支點(diǎn)，以下部浮體的重力為阻力，以甲板對(duì)B點(diǎn)的支撐力為動(dòng)力的杠桿，由杠桿平衡條件可知解得由力的作用是相互的可知，B輪對(duì)甲板壓力由于壓力垂直作用于受壓面，因此B輪對(duì)甲板壓力的示意圖如圖

；②甲板可以看著以中軸線EF為支點(diǎn)的杠桿，左側(cè)的作用力為左側(cè)水的重力和B輪對(duì)甲板的壓力，右側(cè)作用力為右側(cè)水的重力，由圖丁可知，左側(cè)水的重力的力臂為輪子B滑移到距C點(diǎn)25.5m，B輪對(duì)甲板的壓力的力臂為此時(shí)輪子B滑移到距C點(diǎn)距離的，即右側(cè)水的重力的力臂為由杠桿平衡條件可得代入數(shù)據(jù)有解得，左側(cè)水艙中水的重力比右側(cè)水艙少（3）20000m3凝析油的質(zhì)量凝析油的重力轉(zhuǎn)移完成后，儲(chǔ)油平臺(tái)減少的浮力由可知，排開(kāi)海水減少的體積答：（1）這個(gè)過(guò)程中吊機(jī)對(duì)立柱所做的功為；（2）①見(jiàn)解析圖；②左側(cè)水艙中水的重力比右側(cè)水艙少，才能使甲板水平并與碼頭的地面相平；（3）儲(chǔ)油平臺(tái)排開(kāi)海水的體積減少。08機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化、簡(jiǎn)單機(jī)械實(shí)驗(yàn)題29．（2023·江蘇南通·一模）水平桌面上滾動(dòng)的小球離開(kāi)桌面后，會(huì)沿著曲線向前飛行并最終落到地面上，如圖甲所示。小球在水平方向飛行的距離與哪些因素有關(guān)呢？小明提出了以下三個(gè)猜想：

猜想1：與小球離開(kāi)桌面時(shí)的速度有關(guān)；猜想2：與小球的質(zhì)量有關(guān)；猜想3：與小球離地面的高度有關(guān)；（1）為了使小球向前運(yùn)動(dòng)，小明設(shè)計(jì)如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置，將一根輕質(zhì)彈簧固定在A點(diǎn)，小球?qū)椈蓧嚎s到C處后由靜止釋放，則小球在彈簧推力的作用下向前滾動(dòng)，在此過(guò)程中，彈簧的能轉(zhuǎn)化為小球的能；（2）為了驗(yàn)證猜想1是否正確，小組成員進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：保持小球質(zhì)量和離地高度不變，將彈簧壓縮到不同的長(zhǎng)度，小球離開(kāi)彈簧后，將獲得不同的速度，發(fā)現(xiàn)小球水平飛行的距離不相同。這說(shuō)明猜想1是（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）的；（3）小明接下來(lái)想探究猜想2，仍采用圖乙的裝置，用不同質(zhì)量的小球?qū)椈蓧嚎s到相同的長(zhǎng)度，由靜止釋放后比較小球水平飛行的距離與質(zhì)量的關(guān)系；你認(rèn)為小明的方案存在的問(wèn)題是，請(qǐng)你為小明設(shè)計(jì)一個(gè)正確的方案：；序號(hào)質(zhì)量m/g速度v/cm·s-1離地高度H/cm水平飛行距離s/cm110555210520103105451541058020（4）小華按正確的方法探究了猜想3，并記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：當(dāng)小球質(zhì)量和離開(kāi)桌面的速度一定時(shí)，小球離地面的高度H為cm時(shí)，小球水平飛行的距離s為30cm。【答案】彈性勢(shì)動(dòng)正確沒(méi)有控制小球的速度相同讓質(zhì)量不同的小球從同一斜面的同一高度自由滑下180【詳解】（1）[1][2]小球?qū)椈蓧嚎s到C，釋放前彈簧發(fā)生彈性形變，具有彈性勢(shì)能，釋放后，小球在彈簧推力的作用下向前滾動(dòng)，小球具有動(dòng)能，所以此過(guò)程中彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能。（2）[3]要驗(yàn)證猜想1是否正確，即小球在水平方向飛行的距離與小球離開(kāi)桌面時(shí)的速度有關(guān)，需要控制小球質(zhì)量和離地高度不變，改變小球的速度，實(shí)驗(yàn)中彈簧被壓縮到不同的長(zhǎng)度，小球離開(kāi)彈簧后，獲得的速度不同，發(fā)現(xiàn)小球水平飛行的距離不相同，說(shuō)明小球在水平方向飛行的距離與小球離開(kāi)桌面時(shí)的速度有關(guān)，所以猜想1正確。（3）[4]要探究猜想2，即小球在水平方向飛行的距離與小球的質(zhì)量有關(guān)，需要控制小球的速度和離地高度不變，改變小球的質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)中用不同質(zhì)量的小球?qū)椈蓧嚎s到相同的長(zhǎng)度，彈簧的彈性勢(shì)能一定，靜止釋放后小球的動(dòng)能相同，但由于質(zhì)量不同，速度也不相同，故不能比較小球水平飛行的距離與質(zhì)量的關(guān)系。[5]為了保證不同質(zhì)量小球的初速度相同，可以讓質(zhì)量不同的小球從同一斜面的同一高度自由滑下，再觀察小球水平飛行的距離。（4）[6]根據(jù)表格數(shù)據(jù)知離地高度H由5cm增大到20cm，變成原來(lái)的4倍，水平飛行距離s由5cm增大到10cm，變成原來(lái)的2倍，依此類推離地高度H由5cm增大到45cm，變成原來(lái)的9倍，水平飛行距離s由5cm增大到15cm，變成原來(lái)的3倍，離地高度H由5cm增大到80cm，變成原來(lái)的16倍，水平飛行距離s由5cm增大到20cm，變成原來(lái)的4倍，由此可以得出離地高度H變成原來(lái)的n2倍，水平飛行距離s變成原來(lái)的n倍，所以當(dāng)小球水平飛行的距離s為30cm時(shí)，是原來(lái)5cm的6倍，離地高度H變成原來(lái)的62=36倍，即小球離地面的高度H=36×5cm=180cm30．（2024·陜西寶雞·一模）在“探究杠桿的平衡條件”的實(shí)驗(yàn)中：（1）實(shí)驗(yàn)前，在沒(méi)有掛鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，小明發(fā)現(xiàn)杠桿左端低、右端高，如甲所示。此時(shí)杠桿處于（選填“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們需要使杠桿在水平位置平衡，這樣做的好處是；（2）如圖乙所示，經(jīng)正確調(diào)節(jié)后，小明在杠桿左邊B處掛2個(gè)鉤碼（每個(gè)鉤碼的重量均為0.5N），為便于實(shí)驗(yàn)在右邊A處用彈簧測(cè)力計(jì)沿方向拉動(dòng)杠桿；（3）如丙所示，改用彈簧測(cè)力計(jì)在C處豎直向上拉住杠桿，將拉力的方向逐漸向右傾斜如圖丁，使杠桿仍然在水平位置平衡，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將（選填“變大”“不變”或“變小”），現(xiàn)分別用丙、丁兩種方式將相同鉤碼向上提升相同的高度，試比較兩次杠桿的機(jī)械效率η丙η丁；（選填“＜”“＝”“＞”）（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小明提出了新的探究問(wèn)題：“若支點(diǎn)不在杠桿的中點(diǎn)時(shí)，杠桿的平衡條件是否仍然成立？”于是小組同學(xué)利用如圖2甲所示裝置進(jìn)行探究（重心已調(diào)至杠桿中點(diǎn)），杠桿上每格長(zhǎng)lcm，將支點(diǎn)設(shè)計(jì)為E點(diǎn)，然后將測(cè)力計(jì)作用在H點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)使杠桿處于圖圖2乙平衡狀態(tài)時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2N，杠桿在由圖2乙到圖2甲的過(guò)程中，測(cè)力計(jì)最少要對(duì)杠桿做功J。若再在F點(diǎn)掛8N的鉤碼，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將為N。（不考慮摩擦力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響）【答案】平衡方便測(cè)量力臂的大小豎直向下變大＝0.126【詳解】（1）[1]實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有掛鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)杠桿左端高右端低，此時(shí)杠桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，杠桿平衡。[2]實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，杠桿在水平位置平衡，這樣做的目的是為了方便測(cè)量力臂的大小。（2）[3]如圖乙所示，經(jīng)正確調(diào)節(jié)后，小明在杠桿左邊B處掛2個(gè)鉤碼（實(shí)驗(yàn)中每個(gè)鉤碼的重量均為0.5N），在右邊A處用彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直向下方向拉動(dòng)杠桿。（3）[4]若拉力F向右傾斜時(shí)，此時(shí)F的力臂變短，根據(jù)杠桿的平衡條件，阻力和阻力臂不變時(shí)，力F變大。[5]克服鉤碼重力做的是有用功，拉力做的是總功，根據(jù)公式計(jì)算即可；當(dāng)拉力的方向發(fā)生變化時(shí)，有用功不變，克服杠桿重力做的功不變，即做的總功是不變的，所以機(jī)械效率不變。（4）[6]杠桿處于圖乙平衡狀態(tài)時(shí)，由杠桿平衡的條件可得F1L1＝GL2，即2N×6×1cm＝G×3×1cm解得杠桿自重G＝4N；杠桿在由圖2乙到圖2甲的過(guò)程中，杠桿的重心F上升了3個(gè)小格，測(cè)力計(jì)最少要對(duì)杠桿做功W=Fs=Gh=4N×3×0.01m=0.12J[7]若再在F點(diǎn)掛8N的鉤碼，由杠桿平衡的條件可得F1'L1＝（G+G鉤碼）L2即F1'×6×1cm＝（8N+4N）×3×1cm解得F1'＝6N。1．（2024·山東德州·一模）用如圖所示的裝置勻速提升浸沒(méi)在容器底部的正方體物塊A，物塊A的質(zhì)量為5kg，棱長(zhǎng)為10cm，水的深度為60cm。物塊A露出水面前滑輪組的機(jī)械效率為80%，在水中上升的時(shí)間為5s。物塊A與容器底部未緊密接觸，水對(duì)物塊A的阻力、繩子的重力、繩子與滑輪間摩擦都忽略不計(jì)，下列分析不正確的是（）A．物塊A的重力為50NB．物塊A上升的速度為0.12m/sC．物塊A露出水面前，拉力所做的有用功為20JD．物塊A完全露出水面后，滑輪組的機(jī)械效率約為83.3%【答案】B【詳解】A．已知物塊質(zhì)量為5kg，由G=mg得，物塊A的重力為G=mg=5kg×10N/kg=50N故A正確，不符合題意；B．已知物塊棱長(zhǎng)為10cm，水深為60cm，可知在水中上升的距離為s=60cm-10cm=50cm=0.5m由得，物塊A上升的速度為故B錯(cuò)誤，符合題意；C．物塊A露出水面前，完全浸沒(méi)在水中，可知其體積等于排開(kāi)水的體積為V=(10cm)3=1000cm3=10-3m3根據(jù)F浮=ρ液V排g得F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10-3m3×10N/kg=10N由題意知，物塊出水面前，拉力所做的有用功是物塊上升時(shí)克服其重力和浮力的合力做的功，為W有用=(G-F浮)s=(50N-10N)×0.5m=20J故C正確，不符合題意；D．物塊A露出水面前滑輪組的機(jī)械效率為80%，根據(jù)得，該過(guò)程的總功為由圖可知，滑輪組動(dòng)滑輪繞繩子的段數(shù)是2段，繩子自由端移動(dòng)的距離s繩=2×0.5m=1m由W=Fs得，繩子自由端拉力大小為根據(jù)可知，動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)=nF-F合=nF-(G-F浮)=2×25N-(50N-10N)=10N物塊A露出水面后，不再受浮力，根據(jù)可知，此時(shí)自由端的拉力為根據(jù)題意可知，物塊A露出水面后，滑輪組的機(jī)械效率約為故D正確，不符合題意。故選B。2．（2024·北京·模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)在學(xué)習(xí)了桿秤的知識(shí)后，發(fā)現(xiàn)桿秤不僅可以稱量物體的質(zhì)量，還可以改為密度秤，用來(lái)測(cè)量液體密度。于是他利用身邊的器材自己動(dòng)手制作了一個(gè)測(cè)量液體密度的密度秤，如圖所示。提紐固定在細(xì)木棒的重心O處，密度未知的金屬塊M固定在A點(diǎn)，鉤碼N是密度秤的秤砣，將鉤碼N掛在B點(diǎn)時(shí)，密度秤恰好水平平衡?，F(xiàn)將金屬塊M浸沒(méi)在某種液體中，調(diào)節(jié)鉤碼N的位置，當(dāng)其移至C點(diǎn)時(shí)，密度秤再次水平平衡。已知，，，，鉤碼N的質(zhì)量，金屬塊M的體積，細(xì)繩的質(zhì)量忽略不計(jì)，g取10N/kg。下列說(shuō)法中正確的是（）A．液體的密度為 B．物體的密度為C．物體在液體中所受浮力為0.25N D．金屬塊M所受的重力為20N【答案】A【詳解】ABD．根據(jù)杠桿的平衡條件可得GM×OA=GN×OB根據(jù)G=mg可得GM×OA=mNg×OBGM×10cm=100×10-3kg×10N/kg×20cm解得GM=2N；物體的密度為將金屬塊M浸沒(méi)在某種液體中，調(diào)節(jié)鉤碼N的位置，當(dāng)其移至C點(diǎn)時(shí)，密度秤再次水平平衡，則根據(jù)杠桿的平衡條件得(GM-F浮)×OA=GN×OC根據(jù)阿基米德原理可得(GM-ρ液gV)×OA=GN×OC(2N-ρ液×10N/kg×25×10-6m3)×10cm=100×10-3kg×10N/kg×(20cm-3cm)解得ρ液=1.2×103kg/m3，故A正確，BD錯(cuò)誤；C．物體在液體中所受浮力為Ｆ浮=ρ液gV=1.2×103kg/m3×10N/kg×25×10-6m3=0.3N故C錯(cuò)誤。故選A。3．（2024·四川雅安·一模）如圖甲所示裝置，小歡用力F向下拉繩子，使物體M在水平地面勻速移動(dòng)，地面ab、bc粗糙程度不同。物體M重為400N，動(dòng)滑輪重為5N，ab=2m，bc=3m。物體M從a點(diǎn)到c點(diǎn)過(guò)程中，拉力F與M移動(dòng)距離的關(guān)系如圖乙，不考慮物體大小對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，對(duì)此過(guò)程的分析，下列結(jié)論正確的是（）A．拉力F做的功為840JB．繩子自由端移動(dòng)的距離為15mC．物體從ab段到bc段，滑輪組的機(jī)械效率變小D．拉力F在ab段做的額外功等于在bc段做的額外功【答案】A【詳解】A．由圖乙可知，物體M從a點(diǎn)到b點(diǎn)過(guò)程中，拉力F'=60N由圖甲可知，繩子有效承重段數(shù)為n=2，則繩子自由端移動(dòng)距離為s'=2m×2=4m拉力F做的功為W'=F's'=60N×4m=240J物體M從b點(diǎn)到c點(diǎn)過(guò)程中，拉力F"=100N繩子自由端移動(dòng)距離s"=3m×2=6m拉力F做的功為W"=F"s"=100N×6m=600J則拉力F做的總功為W=240J+600J=840J故A正確；B．由圖可知，繩子有效承重段數(shù)為n=2，物體移動(dòng)的距離為s物=2m+3m=5m則繩子自由端移動(dòng)的距離為s=ns物=5m×2=10m故B錯(cuò)誤；CD．忽略繩子重力及滑輪轉(zhuǎn)軸摩擦，拉力F在ab段做的額外功為W額'=G動(dòng)sab=5N×2m=10J拉力F在bc段做的額外功為W額"=G動(dòng)sbc=5N×3m=15J所以拉力F在ab段做的額外功小于在bc段做的額外功，在ab段，滑輪組的機(jī)械效率為在bc段，滑輪組的機(jī)械效率為由此可知，物體從ab段到bc段，滑輪組的機(jī)械效率變大，故CD錯(cuò)誤。故選A。4．（2024·云南·模擬預(yù)測(cè)）用圖甲的滑輪組，勻速提升重的物體到一定高度，圖乙、丙、丁分別表示豎直向下的拉力、物體的速度和物體上升的高度隨時(shí)間變化的關(guān)系。不計(jì)繩重和摩擦，下列計(jì)算結(jié)果正確的是（）A．內(nèi)，物體對(duì)地面的壓力是B．內(nèi)，拉力做的功是C．內(nèi)，繩子自由移動(dòng)的距離為D．動(dòng)滑輪重【答案】A【詳解】D．根據(jù)圖甲，繩子股數(shù)根據(jù)圖丙，2~3s時(shí)，物體勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)圖甲，此時(shí)的拉力為40N，計(jì)算動(dòng)滑輪的重力D錯(cuò)誤；A．在0~1s內(nèi)，拉力為30N，動(dòng)滑輪對(duì)物體的拉力為物體對(duì)地面的壓力是A正確；B．根據(jù)圖丁，在1~2s內(nèi)，物體移動(dòng)1.25m，根據(jù)拉力計(jì)算做功為故B錯(cuò)誤；C．在2~3s內(nèi)，根據(jù)圖丁，計(jì)算物體移動(dòng)的距離繩子自由移動(dòng)的距離為C錯(cuò)誤。故選A。5．（2024·四川瀘州·二模）重500N的小明站在地面上，利用如圖甲所示的滑輪組在建筑工地提升一批不同重力的貨物。此時(shí)，小明正在用豎直向下的拉力F使重為450N的貨物A以0.2m/s的速度勻速上升，拉力F所做的功W與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。已知纏繞滑輪組的繩子最多只能承受550N的拉力，在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，下列說(shuō)法中正確的有（）A．t=3s時(shí)，拉力F的功率為300WB．勻速提升貨物過(guò)程中，拉力F始終為500NC．此人使用該滑輪組最多能使重為1050N的貨物勻速上升D．此人使用該滑輪組勻速提升貨物時(shí)，最大的機(jī)械效率為95%【答案】D【詳解】AB．由圖乙可知，t=3s時(shí)，拉力F所做的功W為300J，由可得，拉力F的功率為其中3s內(nèi)貨物上升的高度為由圖可知，滑輪組的動(dòng)滑輪繞繩子的段數(shù)n=2，繩子自由端移動(dòng)的距離為由W=Fs可知拉力為故在提升貨物勻速上升時(shí)，拉力始終為250N，故AB錯(cuò)誤；C．不計(jì)繩重和摩擦的情況，由可得，動(dòng)滑輪的重力為人通過(guò)滑輪組向下拉繩子時(shí)的最大拉力F人最大=G人=500N由于繩子所能承受的最大拉力為550N，即繩子所能承受的最大拉力大于人的最大拉力，因此此人使用該滑輪組提升貨物時(shí)繩子自由端的最大拉力為F最大=F人最大=500N則貨物的最大重力為故C錯(cuò)誤；D．不計(jì)繩重和摩擦，由可得，滑輪組的最大機(jī)械效為故D正確。故選D。6．（2024·北京·一模）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一款彈力秤，用來(lái)監(jiān)測(cè)魚(yú)缸儲(chǔ)水量。其原理模型如圖甲所示，電源電壓恒為6V，壓桿與壓敏電阻R固定放置，且壓敏電阻R的阻值與所受壓力F變化的關(guān)系，如圖乙所示。當(dāng)魚(yú)缸水位低于臨界水位，電流表示數(shù)高于某一數(shù)值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警﹔輕質(zhì)水平杠桿OAB以О為支點(diǎn)，AB∶AO=1∶1，且一直處于水平狀態(tài)；C是一個(gè)質(zhì)量為600g、邊長(zhǎng)為10cm的實(shí)心正方體物塊；魚(yú)缸的底面積為300cm2；彈簧原長(zhǎng)為10cm，且每受到1N的力長(zhǎng)度變化0.5cm。當(dāng)魚(yú)缸里沒(méi)有水，且物塊靜止時(shí)，物塊下表面距離魚(yú)缸底部4cm處，彈簧、壓桿和杠桿的質(zhì)量及壓桿的大小均忽略不計(jì)，魚(yú)缸里水的密度為1g/cm3。下列判斷正確的是（）

A．魚(yú)缸儲(chǔ)水量越大，電路中電流做功越來(lái)越快B．當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，魚(yú)缸內(nèi)水的深度為12.25cmC．當(dāng)魚(yú)缸內(nèi)水深10cm時(shí)，電流表示數(shù)0.15AD．若將杠杠與壓桿的接觸位置A適當(dāng)遠(yuǎn)離О點(diǎn)，則魚(yú)缸水位更高時(shí)觸發(fā)報(bào)警【答案】B【詳解】A．魚(yú)缸儲(chǔ)水量越大，物塊浸沒(méi)在水中的體積變大，物塊受到的浮力變大，根據(jù)力的作用是相互的和力的平衡可知，在B端豎直向下的拉力大小等于重物對(duì)彈簧的拉力大小，即物體的重力變小，浮力變大，則拉力變小，根據(jù)杠桿平衡可知，對(duì)壓敏電阻的壓力也變小，其接入電路中的電阻變大，電流變小，根據(jù)功率可知，單位時(shí)間內(nèi)電流做的功就變慢，故A錯(cuò)誤；B．當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，魚(yú)缸內(nèi)水的深度為12.25cm，電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，壓敏電阻的阻值由圖乙可知，此時(shí)壓桿壓力為1N，根據(jù)杠桿平衡條件可知所以杠桿OAB的B點(diǎn)所受的拉力已知彈簧每受到1N的力時(shí)長(zhǎng)度變化0.5cm，則此時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量彈簧恰好處于自然狀態(tài)時(shí)長(zhǎng)度為10cm，彈簧每受到1N的力時(shí)長(zhǎng)度變化0.5cm，物塊的重力為則掛上物塊后的伸長(zhǎng)量故加水后物塊底面上升的高度則物塊所受的浮力物塊排開(kāi)水的體積物塊浸在水中的深度魚(yú)缸內(nèi)水的深度為故B正確；C．當(dāng)電流表示數(shù)0.15A時(shí)，由歐姆定律可得此時(shí)壓敏電阻的阻值為由圖乙可知，此時(shí)壓敏電阻受到的壓力為0N，則壓桿對(duì)杠桿沒(méi)有支持力，彈簧對(duì)B端的拉力為0N，說(shuō)明此時(shí)彈簧處于自然狀態(tài)，即此時(shí)物塊C處于漂浮狀態(tài)，由漂浮條件可知，此時(shí)物塊C受到的浮力為F浮′＝G＝6N由阿基米德原理可得此時(shí)物塊C排開(kāi)水的體積為此時(shí)C浸入水的深度為此時(shí)與魚(yú)缸里沒(méi)有水相比，彈簧拉力的減小量為則根據(jù)題意可知此時(shí)彈簧長(zhǎng)度的減小量為即物塊C向上移動(dòng)了3cm，此時(shí)魚(yú)缸中水的深度為由此可知，當(dāng)魚(yú)缸內(nèi)水深13cm時(shí)，電流表示數(shù)才為0.15A，故C錯(cuò)誤；D．若將杠杠與壓桿的接觸位置A適當(dāng)遠(yuǎn)離О點(diǎn)，則阻力臂變大，阻力將