11 簡單機械、功和機械能選填（解析版）

壓軸題11簡單機械、功和機械能選填壓軸題考察熱點中考試卷中往往涉及速度、壓強、浮力、功和功率、簡單機械的運用等。機械能的相互轉化，在不同壓軸題解析練習長為10cm,將底面積為50cm2、重為20N的物體N從杠桿B端向A端移動。當N運動到A端時，將M沿Vy=Sylm=PyVN=PySyG?=m?g=pySylgAO=OCF=F=G+GFM=G-Gx-Fc=G-G?-(Gx+G)=G-Gy-2Gl=0.02m可知G=30NF3=FEG=500N-400N=100N故選C。B.拉力F的大小為4N力B.當B勻速上升時，繩自由端所受的拉力的大小仍為2N,且物體A壓力及接觸面的粗糙程度不變，則A受到水平向右摩擦力的大小為2N,此時A也勻速直線運動，所以A向左的水平拉力C.B以0.3m/s的速度勻速上升時，繩端移動的速度，即A物體的速度拉力的功率D.B勻速上升0.6m,A移動的距離故選B。4.(江蘇無錫·?？家荒?如圖甲所示是高空作業(yè)的師傅在美化樓體外墻的情境，其結構的原理圖如圖乙所示，已知吊架的質量為50kg;工人以及工具的總重為600N,繩自由端的拉力的大小為500N。在電動機拉力的作用下，吊籃在10s內上升了2m,不計繩重和摩擦。則下列說法正確的是()甲A.繩自由端拉動的速度為0.2m/sB.整個裝置的機械效率為73.3%C.若繩的最大承受能力是600N,則吊籃中的人與工具的總重不能超過900ND.裝置動滑輪的重力為200Nn=3s=nh=3×2m=6mG=mng=50kg×10N/kg=500NGm=nF-G=3×500N-(500N+600N)=400NFt=F=20NG?=F?+Fx=80N+20N=100N正確的是()甲乙G×OB=F×OAG=4NAl=0.75cmh=△l+h′=4cm+0.75cm=4.75cmC.如乙圖，當加水量最大時，壓力傳感器的壓力為10N,根據(jù)杠桿平衡條件可知，此時彈簧對杠桿向上的F×OB=F?×OA解得此時彈簧彈力F?為20N,此時彈簧的壓縮量為解得J'=4cm由于起始狀態(tài)，彈簧處于拉伸狀態(tài)，被拉伸量為0.75cm(B選項求出),故此時浮筒移動的距離為I"=I'+△l=4cm+0.75cm=4.75cmF=G+F?=4N+20N=24N根據(jù)阿基米德原理可得，此時排開水的體積為p=Pkgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.24=2.4×103Pa故選D。7.(安徽合肥·統(tǒng)考二模)如圖所示，蹦極者此刻正從O點由靜止開始蹦極，a點是彈性繩自然下垂時繩下B.a→b蹦極者的機械能保持不變勢能，蹦極者的機械能是在減小的，故B錯誤；故選C。小與時間t的關系如圖乙，物體的速度v與時間t的關系如圖丙，以下說法正確的是()②2~4秒，物體受到的摩擦力為2N【答案】D=2N,由平衡條件可得滑動摩擦力由v-t圖象可知，物體在2~4秒做加速直線運動，受到的摩擦力為滑動摩擦力。而壓力和接觸面的粗糙程得，4s~6s物體運動的距離為s=vt=4m/s×(6s-4s)=8m則4~6秒推力F做的功為W=Fs=2N×8m=16JA.W:W?=1:1P:P=1:1B.W:W?=3:2P:P?=3:2c.W:W?=2:3P:P?=3:2D.W:W?=1:1P:P=3:2【答案】【答案】DW?=F,s?=300N×4m=1200JW,=F?s,=200N×6m=1200JW:W?=1:1由功率的計算公式10.(廣東佛山·統(tǒng)考模擬預測)如圖所示，輕彈簧左端固定，原長時右端位于O點，現(xiàn)將木塊置于彈簧的右端，用力將彈簧壓縮△l的長度(彈簧始終在彈性限度內)后由靜止釋放，木塊在水平地面上向右滑行距的長度x變化的關系圖線中，可能正確的是()A.D.【答案】B【解析】AB.木塊在水平地面上向右滑行的過程中，因接觸面的粗糙程度和對地面的壓力均不變，所以，CD.從x=△l開始運動時，彈簧的彈力大于木塊受到的摩擦力，木塊做加速運動，隨著彈簧的伸長量減小，彈簧的彈力減小，而木塊受到的摩擦力不變，所以木塊受到的合力減小，木塊速度的增加量減小，當彈簧的彈力和摩擦力相等時，木塊的速度達到最大值，木塊繼續(xù)向右運動時，彈簧的彈力小于摩擦力，木塊做減速運動，從O點繼續(xù)向右運動時，彈簧的彈力向左且逐漸增大，此時彈簧的彈力和摩擦力方向均向左，木塊做減速運動，直至停止，所以，從△l到O點的過程中，木塊的速度先增大后減小，其動能先增大后減小，從O到(s-△l)的過程中，木塊的動能一直減小，故CD錯誤。11.(廣東廣州·中山大學附屬中學?？家荒?用輕質彈簧(彈簧質量和空氣阻力忽略不計)把小球掛在天花板上，如圖所示，當用手將小球拉到水平位置靜止，彈簧剛好處于原長狀態(tài)，放手后小球擺動到最低點的過程中，下列說法正確的是() A.小球的機械能守恒【答案】B【答案】B【解析】A.當小球從如圖水平位置放手后擺動到最低點的過程中，小球的質量不變，速度變大，同時高度降低，彈簧的彈性形變程度變大，故小球的重力勢能減少、動能增加，彈簧的彈性勢能增加，即小球的重力勢能一部分轉化為小球的動能另一部分轉化為彈簧的彈性勢能；彈簧質量和空氣阻力忽略不計，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，但小球的機械能不守恒，故A錯誤；BCD.當小球從如圖水平位置放手后擺動到最低點的過程中，小球的重力勢能減少、動能增加，彈簧的彈性勢能增加，小球重力勢能的減少量等于小球動能的增加量與彈簧的彈性勢能增加量之和，所以小球重力勢能的減少量大于小球動能的增加量，小球重力勢能的減少量也大于彈簧彈性勢能的增加量，故B正確，CD12.(安徽蕪湖·統(tǒng)考三模)如圖所示是跳板跳水運動員跳水過程中的幾個瞬間，不計空氣阻力，其中①位置時運動員把跳板壓到最低處。關于該過程，下列判斷正確的是()13.(江蘇蘇州·統(tǒng)考二模)小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上(如圖甲),在剛接觸輕彈簧的瞬間(如丁丁G=F=0.5N/cm×5cm=2.5N正視圖左視圖甲乙故選C。15.(湖北武漢·校聯(lián)考模擬預測)在冬奧會自由式滑雪比賽中，選手的運動軌跡如圖所示，如果不計空力，下列說法中正確的是()A.在a、c兩點時動能均為零【答案】D【答案】DD.從c點下落到d點過程中，運動員不和賽道接觸，摩擦力不做功，如果不計空氣阻力，重力勢能全部轉故選D。16.(重慶九龍坡·統(tǒng)考模擬預測)如圖所示裝置(其中一個定滑輪用輕桿固定在地面上),每個滑輪的重力為10N,物體A的重力G?=100N,物體B的重力Gg=40N對A施加水平向右的拉力F=110N,使A以0.1m/s的速度勻速向右運動；撤去拉力F,在A的右側加掛一個與它相同的物體，如圖乙所示，對B施加一個豎直向下的拉力F?,使A以0.2m/s的速度勻速向左運動。繩重及滑輪轉軸處的摩擦等次要因素忽略不計，則下列說法正確的是()甲乙2Fg=G+FF'=f=80NF'=3F+G=3×45N+10N=145NVm=2v?=2×0.2m/s=0.4m/s故選D。17.(廣東深圳·紅嶺中學校考三模)愛動手動腦筋的小明想測水平方向放置的滑輪組的機械效率。用彈簧測力計先直接拉動物塊在水平桌面上做勻速直線運動，彈簧測力計示數(shù)為2N;接著按圖甲組裝滑輪組拉動物塊在水平方向上運動，拉力F隨時間變化關系如圖乙，物塊運動的速度隨時間變化的關系如圖丙。在2～4秒時間段，下列說法正確的是()A.物塊受到的摩擦力為2NB.物塊受到的拉力為2.4N【解析】A.用彈簧測力計先直接拉動物塊在水平桌面上做勻速直線運動，彈簧測力計對物塊的拉力與物塊受到的摩擦力是一對平衡力，由于彈簧測力計示數(shù)為2N,所以物塊在水平桌面上受到的摩擦力為2N;再按圖甲組裝滑輪組拉動物塊在水平方向上運動時，因為物塊對桌面的壓力大小和接觸面的粗糙程度都不變，所以物塊受到的滑動摩擦力不變，仍為2N,故A正確；B.如圖丙所示，在2~4s時間段，物塊做勻速直線運動，物塊受到的拉力與摩擦力是一對平衡力，即物塊受到的拉力為2N,故B錯誤；則繩自由端移動的速度為V=NV物=3×0.1m/s=0.3m/s則拉力F的功率為F=3F+G=3×150N+150N=600NF×OB=F×OA則知道解得其質量C.為使物體M不離開地面，當物體對地面的壓力為0時，人對繩的拉力最大，此時B端受到的拉力大小等于物體M的重力，為1500N;由杠桿平衡條件知道Fg'×OB=F?1×OA則以定滑輪為研究對象，定滑輪受向下的重力G定、3段繩向下的拉力3F'和向上的拉力FA,由力的平衡條3F'+G=FA'即3F'+150N=900N則人對繩的最大拉力F'=250ND.由圖知道，n=2,物體m出水后，當M對地面恰好沒有壓力時，由于人拉繩的最大拉力是250N,所以，物體m受到向上的拉力是即物體m加速上升，故D正確。20.(河北保定·?？家荒?如圖所示，某人將物體沿水平方向勻速拉動了10m,所用時間為10s。物體和地面之間的摩擦力為320N,滑輪組的機械效率為80%,不計繩重和滑輪組的摩擦，下列說法中正確的是()A.A、B、C處繩受力的大小關系是Fg>Fc>FB.繩A處向上的速度為2m/sC.動滑輪重為80ND.拉力F做功的功率為160W【答案】【答案】BC【解析】AC.因為不計繩重和摩擦，所以A處與C處的拉力相等，等于人的拉力，即F?=Fc,由圖可知n=2,則拉力因為物體沿水平方向做勻速直線運動，所以繩B點受到的拉力為F?=Fc<FB因為不計繩重和滑輪組的摩擦時人的拉力為G=nF-f=2×200NG=nF-f=2×200N-320N=80NB.繩自由端移動的距離為故[故A.拉力F為300NB.拉力F的功率為120WG=nF-G=2×300N-500N=100NF=G=700NG=nFx-G=2×550N-100N=1000ND.2s內拉力F的功率為1.2WC.不計繩重、彈簧測力計重、滑輪組內部的摩擦，由圖可知，承擔物體A與桌面間摩擦力的繩股數(shù)是3,f=3F=3×6N=18N物體A在2s內通過的距離在2s內克服地面對物體摩擦力做的功拉力做的總功W=FS=6N×1.2m=7.2J在2s內拉力F的功率故D錯誤。三、填空題23.(湖北隨州·統(tǒng)考模擬預測)如圖甲是上肢力量健身器示意圖，杠桿AB可繞O點在豎直平面內轉動，AO=2BO,配重的重力為100N,小明體重為500N,小明通過細繩在B點施加豎直向下的拉力為F,杠桿在水平位置平衡，配重對地面的壓力記為F,拉力Fg與壓力F的關系如圖乙所示，杠桿AB和細繩的質量及所有摩擦均忽略不計，滑輪重力為G,求：(2)滑輪的重力(3)將配重改為120N,小明能否將配重拉起，通過計算說明理由。甲乙F=G-FF?=2F+G=2×(100N-Fm)+G解得G=20N;F=G=120NF=2F+G=2×120N+20N=260N則的壓強為1000Pa,則D的密度為kg/m3;若將正方體D浸沒在密度為2×103kg/m3的液體中(未接觸到容器底),保持杠桿在水平位置平衡，要使C對水平地面的壓強增大為2000Pa,可將物體C沿豎直方向切去的質量為kg。Vc=(2dm)3=8dm3=8×103m3由密度公式和G=mg可得，物體C的重力由壓強公式C對水平地面的壓力F=p?Sc=1000Pa×4×102m2=40N因物體C對地面的壓力等于C的重力減去繩的拉力，所以，繩對C的拉力即A端所受豎直向下的拉力F?×AO=Gp×OBD的密度為[2]若將正方體D浸沒在密度為2x103kg/m3的液體中，D受到的浮力為F=pgV=2×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=20NF'=Gp-F=48N-20N=28N根據(jù)杠桿的平衡條件可知FA×OA=F1×OB則A端受到的拉力為×F'c=70NF=G1-Fc①即△G=Gc-G'=160N-140N=20N【解析】[1]繩對C點的拉力為8N,則繩對物體的拉力F=8N,此時物塊M對水平地面的壓強[2]由杠桿平衡條件可得物體Q所受重力為剩余M受到的重力(G?+G?)L?=G?L?④聯(lián)立①②③④解得26.(江蘇蘇州·統(tǒng)考一模)讓一系于橡皮筋一端的小球從某懸掛點O的正下方P點由靜止釋放如圖甲所示，整個下落過程中，橡皮筋所受彈力F與小球下落高度h的關系如圖乙所示；小球下落的速度v與下落高度h的關系如圖丙所示(不考慮空氣阻力)。已知該輕質橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸長1cm,經(jīng)測量小球從P點下落到a、b、c三點的距離分別為：ha=0.4m,hb=0.5甲乙丙(變大/變小/先變大再變小/不變/先變小再變大);(2)當橡皮筋彈性勢能最大時，小球處于狀態(tài)(平衡/非平衡);(3)實驗中所用小球的重力為N。由a點到b點，動能變化量(大于/小于/等于)重力勢能變化量。【答案】先變大再變小非平衡小于【解析】(1)[1]小球在下落的過程中，橡皮筋逐漸發(fā)生彈簧形變，橡皮筋所受彈力由小變大，當重力大于彈力時，小球受到合力向下，小球加速下落；當彈力等于重力時，小球受到合力為0,速度達到最大；當彈力大于小球重力時，合力向上，小球開始做減速運動。由此可知小球下落速度的變化情況是：先變大后變小；由于小球的質量不變，因此小球動能變化情況是先變大再變小。(2)[2]當橡皮筋伸長量最大即彈性勢能最大時，小球速度減小為0,小球受力不平衡，所以處于非平衡狀(3)[3]由圖可知，在b點處時小球的速度是最大的，重力等于彈力；此時橡皮筋的伸長量為△h=hb-ha=0.5m-0.4m=0.1m橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸長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點到b點，小球減少的重力勢能轉化為小球的動能和橡皮筋的彈性勢能，則小27.(甘肅武威·統(tǒng)考二模)如圖所示光滑斜面AB>AC,沿斜面AB和AC分別將同一重物從它們的底部勻速拉到頂部所用時間相同，所需拉力分別為F和F、所做的功的功率分別為P和P。則FF?,【解析】[1]斜面光滑說明摩擦力為0,即使用光滑的斜面沒有額外功，則拉力做的功等于克服物體重力做的W=Gh可知兩次克服物體重力做的功相同，則兩次拉力做的功也相同，即根據(jù)圖示可知L>Lc由可知F<F即可知28.(江蘇無錫·統(tǒng)考一模)小明從如圖甲所示的位置，開始練習操作無人機的起飛和懸停，無人機獲得的升力F與時間t的關系如圖乙所示，5s后懸停在4m高度。若整個過程不計空氣阻力(g取10N/kg)(2)無人機從開始上升到懸停的過程中，克服重力做功的功率為W.