11 簡單機(jī)械、功和機(jī)械能選填（解析版）

壓軸題11簡單機(jī)械、功和機(jī)械能選填壓軸題考察熱點(diǎn)中考試卷中往往涉及速度、壓強(qiáng)、浮力、功和功率、簡單機(jī)械的運(yùn)用等。機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化，在不同壓軸題解析練習(xí)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(dòng)。當(dāng)N運(yùn)動(dòng)到A端時(shí)，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(dāng)B勻速上升時(shí)，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(shí)A也勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以A向左的水平拉力C.B以0.3m/s的速度勻速上升時(shí)，繩端移動(dòng)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(dòng)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(jié)構(gòu)的原理圖如圖乙所示，已知吊架的質(zhì)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(dòng)機(jī)拉力的作用下，吊籃在10s內(nèi)上升了2m,不計(jì)繩重和摩擦。則下列說法正確的是()甲A.繩自由端拉動(dòng)的速度為0.2m/sB.整個(gè)裝置的機(jī)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(dòng)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(dāng)加水量最大時(shí)，壓力傳感器的壓力為10N,根據(jù)杠桿平衡條件可知，此時(shí)彈簧對(duì)杠桿向上的F×OB=F?×OA解得此時(shí)彈簧彈力F?為20N,此時(shí)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(xiàng)求出),故此時(shí)浮筒移動(dòng)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(shí)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(diǎn)由靜止開始蹦極，a點(diǎn)是彈性繩自然下垂時(shí)繩下B.a→b蹦極者的機(jī)械能保持不變勢能，蹦極者的機(jī)械能是在減小的，故B錯(cuò)誤；故選C。小與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙，物體的速度v與時(shí)間t的關(guān)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(dòng)摩擦力由v-t圖象可知，物體在2~4秒做加速直線運(yùn)動(dòng)，受到的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力。而壓力和接觸面的粗糙程得，4s~6s物體運(yùn)動(dòng)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(jì)算公式10.(廣東佛山·統(tǒng)考模擬預(yù)測)如圖所示，輕彈簧左端固定，原長時(shí)右端位于O點(diǎn)，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(nèi))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(guān)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(duì)地面的壓力均不變，所以，CD.從x=△l開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的彈力大于木塊受到的摩擦力，木塊做加速運(yùn)動(dòng)，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(dāng)彈簧的彈力和摩擦力相等時(shí)，木塊的速度達(dá)到最大值，木塊繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的彈力小于摩擦力，木塊做減速運(yùn)動(dòng)，從O點(diǎn)繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的彈力向左且逐漸增大，此時(shí)彈簧的彈力和摩擦力方向均向左，木塊做減速運(yùn)動(dòng)，直至停止，所以，從△l到O點(diǎn)的過程中，木塊的速度先增大后減小，其動(dòng)能先增大后減小，從O到(s-△l)的過程中，木塊的動(dòng)能一直減小，故CD錯(cuò)誤。11.(廣東廣州·中山大學(xué)附屬中學(xué)?？家荒?用輕質(zhì)彈簧(彈簧質(zhì)量和空氣阻力忽略不計(jì))把小球掛在天花板上，如圖所示，當(dāng)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(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是() A.小球的機(jī)械能守恒【答案】B【答案】B【解析】A.當(dāng)小球從如圖水平位置放手后擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，小球的質(zhì)量不變，速度變大，同時(shí)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(dòng)能增加，彈簧的彈性勢能增加，即小球的重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能另一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能；彈簧質(zhì)量和空氣阻力忽略不計(jì)，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但小球的機(jī)械能不守恒，故A錯(cuò)誤；BCD.當(dāng)小球從如圖水平位置放手后擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，小球的重力勢能減少、動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)員跳水過程中的幾個(gè)瞬間，不計(jì)空氣阻力，其中①位置時(shí)運(yùn)動(dòng)員把跳板壓到最低處。關(guān)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(yù)測)在冬奧會(huì)自由式滑雪比賽中，選手的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，如果不計(jì)空力，下列說法中正確的是()A.在a、c兩點(diǎn)時(shí)動(dòng)能均為零【答案】D【答案】DD.從c點(diǎn)下落到d點(diǎn)過程中，運(yùn)動(dòng)員不和賽道接觸，摩擦力不做功，如果不計(jì)空氣阻力，重力勢能全部轉(zhuǎn)故選D。16.(重慶九龍坡·統(tǒng)考模擬預(yù)測)如圖所示裝置(其中一個(gè)定滑輪用輕桿固定在地面上),每個(gè)滑輪的重力為10N,物體A的重力G?=100N,物體B的重力Gg=40N對(duì)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(yùn)動(dòng)；撤去拉力F,在A的右側(cè)加掛一個(gè)與它相同的物體，如圖乙所示，對(duì)B施加一個(gè)豎直向下的拉力F?,使A以0.2m/s的速度勻速向左運(yùn)動(dòng)。繩重及滑輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦等次要因素忽略不計(jì)，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(xué)?？既?愛動(dòng)手動(dòng)腦筋的小明想測水平方向放置的滑輪組的機(jī)械效率。用彈簧測力計(jì)先直接拉動(dòng)物塊在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測力計(jì)示數(shù)為2N;接著按圖甲組裝滑輪組拉動(dòng)物塊在水平方向上運(yùn)動(dòng)，拉力F隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙，物塊運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖丙。在2～4秒時(shí)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(jì)先直接拉動(dòng)物塊在水平桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，彈簧測力計(jì)對(duì)物塊的拉力與物塊受到的摩擦力是一對(duì)平衡力，由于彈簧測力計(jì)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(dòng)物塊在水平方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槲飰K對(duì)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(dòng)摩擦力不變，仍為2N,故A正確；B.如圖丙所示，在2~4s時(shí)間段，物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，物塊受到的拉力與摩擦力是一對(duì)平衡力，即物塊受到的拉力為2N,故B錯(cuò)誤；則繩自由端移動(dòng)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(zhì)量C.為使物體M不離開地面，當(dāng)物體對(duì)地面的壓力為0時(shí)，人對(duì)繩的拉力最大，此時(shí)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(duì)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(duì)繩的最大拉力F'=250ND.由圖知道，n=2,物體m出水后，當(dāng)M對(duì)地面恰好沒有壓力時(shí)，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(dòng)了10m,所用時(shí)間為10s。物體和地面之間的摩擦力為320N,滑輪組的機(jī)械效率為80%,不計(jì)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(guān)系是Fg>Fc>FB.繩A處向上的速度為2m/sC.動(dòng)滑輪重為80ND.拉力F做功的功率為160W【答案】【答案】BC【解析】AC.因?yàn)椴挥?jì)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?yàn)槲矬w沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以繩B點(diǎn)受到的拉力為F?=Fc<FB因?yàn)椴挥?jì)繩重和滑輪組的摩擦?xí)r人的拉力為G=nF-f=2×200NG=nF-f=2×200N-320N=80NB.繩自由端移動(dòng)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(nèi)拉力F的功率為1.2WC.不計(jì)繩重、彈簧測力計(jì)重、滑輪組內(nèi)部的摩擦，由圖可知，承擔(dān)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(nèi)通過的距離在2s內(nèi)克服地面對(duì)物體摩擦力做的功拉力做的總功W=FS=6N×1.2m=7.2J在2s內(nèi)拉力F的功率故D錯(cuò)誤。三、填空題23.(湖北隨州·統(tǒng)考模擬預(yù)測)如圖甲是上肢力量健身器示意圖，杠桿AB可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，AO=2BO,配重的重力為100N,小明體重為500N,小明通過細(xì)繩在B點(diǎn)施加豎直向下的拉力為F,杠桿在水平位置平衡，配重對(duì)地面的壓力記為F,拉力Fg與壓力F的關(guān)系如圖乙所示，杠桿AB和細(xì)繩的質(zhì)量及所有摩擦均忽略不計(jì)，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(jì)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(qiáng)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(duì)水平地面的壓強(qiáng)增大為2000Pa,可將物體C沿豎直方向切去的質(zhì)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(qiáng)公式C對(duì)水平地面的壓力F=p?Sc=1000Pa×4×102m2=40N因物體C對(duì)地面的壓力等于C的重力減去繩的拉力，所以，繩對(duì)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(duì)C點(diǎn)的拉力為8N,則繩對(duì)物體的拉力F=8N,此時(shí)物塊M對(duì)水平地面的壓強(qiáng)[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(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1cm,經(jīng)測量小球從P點(diǎn)下落到a、b、c三點(diǎn)的距離分別為：ha=0.4m,hb=0.5甲乙丙(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)重力勢能變化量?！敬鸢浮肯茸兇笤僮冃》瞧胶庑∮凇窘馕觥?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(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)橡皮筋伸長量最大即彈性勢能最大時(shí)，小球速度減小為0,小球受力不平衡，所以處于非平衡狀(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(diǎn)到b點(diǎn)，小球減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)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(shí)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(xí)操作無人機(jī)的起飛和懸停，無人機(jī)獲得的升力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，5s后懸停在4m高度。若整個(gè)過程不計(jì)空氣阻力(g取10N/kg)(2)無人機(jī)從開始上升到懸停的過程中，克服重力做功的功率為W.