2023-2024學(xué)年九年級(jí)物理上冊(cè)單元精講練（蘇科版）第十一章 簡(jiǎn)單機(jī)械和功(解析版)

第十一單元簡(jiǎn)單機(jī)械和功杠桿杠桿的平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，或F1l1=F2l2。三種杠桿及應(yīng)用舉例：省力杠桿：當(dāng)>時(shí)，F(xiàn)1<F2。例：扳手，撬棍，指甲刀。費(fèi)力杠桿：當(dāng)<時(shí)，F(xiàn)1>F2。例：釣魚(yú)桿，船槳。等臂杠桿：當(dāng)=時(shí)，F(xiàn)1=F2。例：天平滑輪組滑輪組：滑輪組是動(dòng)滑輪和定滑輪的組合；特點(diǎn)：既能改變力的方向，也能省力，但不省功。使用滑輪組時(shí)，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即(條件：不計(jì)動(dòng)滑輪、繩重和摩擦)。注意：如果不忽略動(dòng)滑輪的重量則：。注：有幾股繩子與動(dòng)滑輪相連，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n就是幾。如左圖n=2，右圖n=3；忽略繩重、摩擦及動(dòng)滑輪重：F=G/n； 如只考慮滑輪重：F=(G物+G輪)/n；繩自由端移動(dòng)速度和距離：s=nh，v繩=n?v物功功和力對(duì)物體做功的兩個(gè)必要因素：把力與沿力的方向移動(dòng)的距離的乘積稱(chēng)為機(jī)械功。公式：W=Fs； 1J=1N?m 力對(duì)物體不做功的三種情況：有距離無(wú)力。如足球離開(kāi)腳后在水平面上滾動(dòng)了一段距離，人對(duì)足球沒(méi)有做功；有力無(wú)距離。如兩名同學(xué)沒(méi)有搬起石頭，所以對(duì)石頭沒(méi)有做功；力與距離垂直。如搬著水桶水平移動(dòng)一段距離，此情況叫“垂直無(wú)功”。功率定義：功率是表示做功快慢的物理量，物理學(xué)中，功與做功所用時(shí)間之比叫功率，它在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功；單位：?jiǎn)挝煌咛?，?jiǎn)稱(chēng)瓦，用字母W表示。公式：P=W/t，1W=1J/s，推導(dǎo)式：P=Fv。機(jī)械效率有用功：為了達(dá)到某一目的而必須做的功。如提沙子上樓時(shí)對(duì)沙子做的功就是有用功。利用機(jī)械工作時(shí)對(duì)工作目的物做的功叫有用功。公式：W有用＝Gh(提升重物)=W總－W額=ηW總；斜面：W有用=Gh。額外功：對(duì)人們完成某件事情來(lái)說(shuō)沒(méi)有用，但又不得不做的功，如提沙子上樓時(shí)對(duì)桶、滑輪等做的功就是額外功。公式：W額=W總－W有用=G動(dòng)h(忽略輪軸摩擦的動(dòng)滑輪、滑輪組)；斜面：W額=fL?？偣Γ菏褂脵C(jī)械時(shí)，動(dòng)力做的功，例如：用桶從井中打水。由于工作目的是水，所以對(duì)水做的功是有用功，對(duì)桶做的功是額外功，人在整個(gè)提水過(guò)程中做的功是總功。公式：W總=W有用＋W額=Fs=W有用／η。機(jī)械效率：物理學(xué)中，將有用功與總功的比值稱(chēng)為機(jī)械效率。公式：η=×100％η是一個(gè)沒(méi)有單位的量，常用百分?jǐn)?shù)表示。杠桿動(dòng)態(tài)平衡及計(jì)算杠桿的平衡條件是：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，或?qū)憺椋篎1L1=F2L2注意：這個(gè)平衡條件就是阿基米德發(fā)現(xiàn)的杠桿原理。杠桿的平衡不是單獨(dú)由力或力臂決定的，而是由它們的乘積來(lái)決定的。（2022·江蘇無(wú)錫·一模）如圖甲所示，AB為輕質(zhì)杠桿，AC為輕質(zhì)硬棒且與力傳感器相連，圖乙是物體M從A點(diǎn)開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力傳感器讀數(shù)大小與時(shí)間的關(guān)系圖像，則物體M的質(zhì)量大小為_(kāi)__________g；已知OA的長(zhǎng)度為30cm，OB足夠長(zhǎng)，AC能承受的最大彈力大小為15N，若要桿不斷，物體從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)為_(kāi)__________s（g=10N/kg）?！敬鸢浮?/p>

1000

12.5【解析】[1]從圖乙可以看到，一開(kāi)始時(shí)，力傳感器讀數(shù)大小是10N，由于A(yíng)B為輕質(zhì)杠桿，AC為輕質(zhì)硬棒，不考慮它們的質(zhì)量，不考慮它們的重力，那么這個(gè)力傳感器讀數(shù)大小就是等于物體M的重力大小，則根據(jù)可知，物體M的質(zhì)量物體M的質(zhì)量是1000g。[2]從圖乙可以看到，物體從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，到第5s時(shí)，力傳感器讀數(shù)大小是零，即A端沒(méi)有壓力，那么物體M就應(yīng)該是在O點(diǎn)，這時(shí)物體M對(duì)輕質(zhì)杠桿AB壓力的力臂大小是零，運(yùn)動(dòng)時(shí)間是5s，這段時(shí)間通過(guò)的路程則物體M勻速運(yùn)動(dòng)的速度物體M勻速運(yùn)動(dòng)的速度是0.06m/s；然后繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，物體M對(duì)輕質(zhì)杠桿AB壓力的力臂在變大，直到AC能承受的最大彈力大小為15N，根據(jù)杠桿的平衡條件可知其中的F是最大彈力15N，lx是物體M相對(duì)于O點(diǎn)往右移動(dòng)的距離，代入數(shù)據(jù)解得那么直到AC能承受的最大彈力大小為15N時(shí)，物體M相對(duì)于O點(diǎn)往右移動(dòng)的距離是0.45m，物體M勻速運(yùn)動(dòng)的速度是0.06m/s，則物體M相對(duì)于O點(diǎn)往右移動(dòng)的時(shí)間物體M相對(duì)于O點(diǎn)往右移動(dòng)的時(shí)間是7.5s，由上述可知，在OA段移動(dòng)時(shí)，需要的時(shí)間是5s，則物體從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)為物體從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)為12.5s。如圖所示，在一個(gè)輕質(zhì)杠桿的中點(diǎn)掛一重物，在桿的另一端施加一個(gè)動(dòng)力F，使杠桿保持靜止，然后向右緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)F至水平方向，這一過(guò)程中F變化情況是()A．一直增大 B．一直減小 C．先變大后變小 D．先變小后變大【答案】D【解析】在桿的另一端施加一個(gè)動(dòng)力F，使杠桿保持靜止，然后向右緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)F至水平方向，這一過(guò)程中F已經(jīng)動(dòng)力臂的變化如下圖所示：由上圖可知，動(dòng)力臂先增大，當(dāng)動(dòng)力與杠桿垂直時(shí)，此時(shí)動(dòng)力臂最大，動(dòng)力最小，后動(dòng)力臂逐漸減小，動(dòng)力逐漸增大。故選D。杠桿與密度結(jié)合注意杠桿平衡式的應(yīng)用，以及方程組思想的應(yīng)用（2022·江蘇無(wú)錫·一模）小明用如圖裝置探究杠桿的平衡條件。（1）杠桿安裝后靜止在圖甲所示位置，為使杠桿在水平位置平衡，應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向右調(diào)節(jié)，這樣做的目的是為了消除杠桿自身重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響和便于______；（2）在位置A掛上兩個(gè)鉤碼，位置B用彈簧測(cè)力計(jì)拉，如圖乙所示，沿兩個(gè)方向拉彈簧測(cè)力計(jì)，使杠桿保持水平平衡，則兩次施加的拉力F1______F2（選填“＞”、“＝”或“＜”），你的依據(jù)是______；（3）為了繼續(xù)探究杠桿的平衡條件，小明直接將右側(cè)的彈簧測(cè)力計(jì)移到左側(cè)C點(diǎn)，豎直向上拉杠桿，使之在水平位置再次平衡，如圖丙所示，讀取彈簧測(cè)示數(shù)，請(qǐng)指出小明實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不足：______；（4）回到家后，小明想用探究所得的“杠桿的平衡條件”解決問(wèn)題：①為估算金屬塊的質(zhì)量m和密度ρ1，小明利用家中物品設(shè)計(jì)了如圖丁所示裝置。一把刻度均勻的均質(zhì)刻度尺，用細(xì)線(xiàn)系于30cm刻度線(xiàn)處，恰能在水平位置平衡．在左側(cè)20cm刻度線(xiàn)處掛上金屬塊，右側(cè)掛一只質(zhì)量可忽略不計(jì)的保鮮袋，袋內(nèi)裝有250g的礦泉水，移動(dòng)保鮮袋到38cm刻度線(xiàn)處，刻度尺再次水平平衡。則金屬塊質(zhì)量m＝______g。將金屬塊浸沒(méi)在裝有水的杯中且不觸底，移動(dòng)保鮮袋位置至34.8cm刻度線(xiàn)處，刻度尺在水平位置平衡，則金屬塊密度金ρ1=______g/cm3；②媽媽想讓小明估測(cè)一下消毒水的密度ρ2。小明思考后，繼續(xù)操作如下：將杯中的水換成消毒水，將金屬塊浸沒(méi)在消毒水中且不觸底，移動(dòng)保鮮袋位置至35.2cm刻度線(xiàn)處，刻度尺在水平位置平衡，則消毒水的密度ρ2=______g/cm3?！敬鸢浮?/p>

測(cè)量力臂

<

F1的力臂大于F2的力臂

測(cè)力計(jì)未重新校零

200

2.5

0.875【解析】（1）[1]使杠杠在水平位置平衡，支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的距離就是力臂，便于測(cè)量力臂的大小。（2）[2][3]兩次施加的拉力F1?F2，依據(jù)是：左側(cè)的力和力臂不變，右側(cè)拉力從F1到F2，動(dòng)力臂變小，即F1的力臂大于F2的力臂；根據(jù)杠杠的平衡條件F1L1=F2L2可知，動(dòng)力臂變小，則動(dòng)力變大，所以F1?F2。（3）[4]小明將右側(cè)的彈簧測(cè)力計(jì)移動(dòng)到左側(cè)C點(diǎn)就直接測(cè)量，沒(méi)有對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)重新校零，這樣彈簧測(cè)力計(jì)的彈簧自重會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確，所以測(cè)量前要重新對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)校零，即不足之處是：沒(méi)有對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)重新校零。（4）①[5]水的重力為G水=m水g=250×10-3kg×10N/kg=2.5N由丁圖可知，水受重力的力臂為L(zhǎng)2=38cm-30cm=8cm金屬塊的重力的力臂L1=30cm-20cm=10cm根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可知GL1=G水L2即金屬塊的重力為則金屬塊的質(zhì)量為[6]將金屬塊浸沒(méi)在裝有水的杯中且不觸底，移動(dòng)保鮮袋位置至34.8cm刻度線(xiàn)處，刻度尺在水平位置平衡，此時(shí)水重力的力臂為L(zhǎng)水′=34.8cm-30cm=4.8cm根據(jù)杠桿平衡條件，此時(shí)金屬塊對(duì)刻度尺的拉力為金屬塊在水中受豎直向下的重力、豎直向上的浮力及刻度尺對(duì)金屬塊的拉力，而金屬塊對(duì)刻度尺的拉力與刻度尺對(duì)金屬塊的拉力是相互作用力，所以金屬塊受到的浮力為F浮=G-F拉=2N-1.2N=0.8N因?yàn)榻饘賶K浸沒(méi)在水中，則金屬塊的體積等于排開(kāi)水的體積，根據(jù)F浮=ρ水gV排可知，即金屬塊的體積為則金屬塊的密度為[7]將杯中的水換成消毒水，將金屬塊浸沒(méi)在消毒水中且不觸底，移動(dòng)保鮮袋位置至35.2cm刻度線(xiàn)處，刻度尺在水平位置平衡，此時(shí)保鮮袋中水受重力的力臂L′=35.2cm-30cm=5.2cm同理根據(jù)杠桿的平衡條件可得，此時(shí)金屬塊對(duì)刻度尺的拉力為金屬塊在消毒液中受到的浮力為F浮消毒液=G-F拉′=2N-1.3N=0.7N根據(jù)F浮=ρgV排可得，消毒液的密度為（2022·江蘇·蘇州市平江中學(xué)校一模）喜愛(ài)實(shí)驗(yàn)探究的小明用家中常見(jiàn)物品與刻度尺巧妙地測(cè)量出了一石塊的密度，實(shí)驗(yàn)如圖所示：A．用細(xì)線(xiàn)將一直桿懸掛，調(diào)節(jié)至水平平衡，將一重物懸于支點(diǎn)O左側(cè)的P點(diǎn)；B．如圖甲，保持重物的懸點(diǎn)P不變，將裝水的輕質(zhì)塑料袋掛在支點(diǎn)O的右側(cè)并移動(dòng)至直桿水平平衡，用刻度尺測(cè)得該點(diǎn)到O的距離L1；C．如圖乙，在溢水杯中裝滿(mǎn)水，將石塊緩慢浸沒(méi)水中，溢出的水全部裝入輕質(zhì)塑料袋中；D．如圖丙，保持重物的懸點(diǎn)P不變，將石塊掛在支點(diǎn)O的右側(cè)并移動(dòng)至直桿水平平衡，用刻度尺測(cè)得該點(diǎn)到O的距離L2；（1）上述實(shí)驗(yàn)步驟最佳順序是_____（填寫(xiě)字母）；（2）已知水的密度為水，則石塊密度ρ石＝_____（用字母ρ水、L1、L2表示）；（3）實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)樗芰洗旧碇亓?，?huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏_____．【答案】

ADCB

小【解析】（1）用杠桿測(cè)量時(shí)，先要調(diào)節(jié)杠桿平衡尋找支點(diǎn)，所以A排前，應(yīng)先測(cè)石塊，再將石塊浸入水中，否則，石塊從水中取出再測(cè)，表面會(huì)有水殘留，故D排第二，需將排出水裝入塑料袋后，才測(cè)量塑料袋中的水，所以先C再B，故最佳順序是：ADCB；（2）根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1＝F2L2，測(cè)石塊時(shí)，GPLP＝G石L2，測(cè)塑料袋中的水時(shí)GPLP＝G水L1，所以G石L2＝G水L1，由于G＝mg＝ρVg，ρ石V石L2＝ρ水V水L1，石塊體積等于它排出水的體積，所以ρ石L2＝ρ水L1，ρ石＝．（3）應(yīng)為塑料袋本身的自重，使水的重量偏大，L1會(huì)偏小，球的ρ石偏小；滑輪與滑輪組特點(diǎn)：可以省力，也可以改變力的方向。使用滑輪組時(shí)，有幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即（條件：不計(jì)動(dòng)滑輪、繩重和摩擦）。注意：如果不忽略動(dòng)滑輪的重量則：。如圖，在豎直向上的力F的作用下，重為10N物體A沿豎直方向勻速上升。已知重物上升速度為0.4m/s，不計(jì)繩與滑輪摩擦以及滑輪重和繩重，則拉力F的大小和滑輪上升的速度分別為()A．20N0.2m/s B．20N0.8m/s C．5N0.2m/s D．5N0.8m/s【答案】A【解析】由圖可知，該滑輪是動(dòng)滑輪，當(dāng)重物A上升速度為0.4m/s時(shí)，滑輪上升速度應(yīng)該是物體速度的一半，即v=0.2m/s；此時(shí)拉力應(yīng)該是物重的2倍，因此拉力為F=2G=2×10N=20N故選A。小衡同學(xué)的最大拉力是400N，他想站在地上將重900N的物體提起2m，請(qǐng)你在圖中選擇可能的裝置，幫他繞上繩子組成滑輪組解決問(wèn)題(動(dòng)滑輪重不計(jì))()A．只能選丁B．只能選丙和丁C．只能選乙、丙、丁D．甲、乙、丙、丁都能選【答案】B【解析】承擔(dān)物重的繩子段數(shù)為所以此滑輪組至少由3段繩子承擔(dān)物重，拉力方向需要向下，所以至少需要一個(gè)動(dòng)滑輪和兩個(gè)定滑輪。甲、乙均只有一個(gè)定滑輪，不能滿(mǎn)足拉力方向向下，所以只能選丙和丁。故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。簡(jiǎn)單機(jī)械與功的計(jì)算注意杠桿阻力作用點(diǎn)移動(dòng)距離、動(dòng)力移動(dòng)距離對(duì)功計(jì)算的影響用滑輪組豎直提升物體有用功、額外功和總功以及機(jī)械效率的求法：有用功W有用=Gh；總功W總=Fs；額外功W額外=W總—W有用s=nh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，n是動(dòng)滑輪上的繩子段數(shù)?；喗M機(jī)械效率的求解。用滑輪組提升物體時(shí)，有用功和總功的比值.稱(chēng)為滑輪組機(jī)械效率?；喗M機(jī)械效率公式：η＝(W有用/W總)×100％；η＝(W有用/W總)×100％=(G/nF)×100％從斜面上滑下的物體，重力G對(duì)物體做功，物體在力的方向上移動(dòng)的距離是斜面高h(yuǎn)，而不是物體實(shí)際移動(dòng)的距離即斜面的長(zhǎng)，所以重力做的功是：W=Gh(省力的機(jī)械多移動(dòng)距離，費(fèi)力的機(jī)械省距離，總之任何機(jī)械都不省功，但使用機(jī)械可以給人們帶來(lái)方便)（2022·湖北十堰）如圖所示，斜面與水平地面夾角為30°，某快遞員用500N的力，將重800N的貨物沿斜面勻速推上車(chē)廂，不考慮斜面形變，貨物所受摩擦力方向沿斜面向_____；斜面的機(jī)械效率為_(kāi)____。不改變斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量，采用_____的方法可以提高斜面的機(jī)械效率?！敬鸢浮竣傧?；②80%；③減小木板粗糙程度。【解析】[1]貨物相對(duì)斜面向上運(yùn)動(dòng)，所受的斜面的摩擦力沿斜面向下。[2]如圖所示，斜面的長(zhǎng)度為l，其高度斜面的機(jī)械效率[3]斜面與地面夾角和貨物質(zhì)量不變，即有用功保持不變，可通過(guò)減少額外功來(lái)提高斜面的機(jī)械效率。為了減少額外功，可減小摩擦力，壓力不變時(shí)，可通過(guò)改變接觸面的粗糙程度來(lái)改變摩擦，所以可通過(guò)減小木板表面的粗糙程度來(lái)提高機(jī)械效率。（2022·四川涼山）工人師傅用如圖所示的滑輪組將重為400N的貨物勻速提升了1m，動(dòng)滑輪重為100N，不考慮繩重和摩擦，工人師傅做的額外功為_(kāi)___________J，該滑輪組的機(jī)械效率為_(kāi)___________?！敬鸢浮竣?00；②80%?！窘馕觥縖1]由題意可知，不考慮繩重和摩擦，則工人師傅做的額外功，就是克服動(dòng)滑輪的重力所做的功，動(dòng)滑輪重為100N，動(dòng)滑輪被勻速提升了1m，根據(jù)公式可知，工人師傅做的額外功工人師傅做的額外功為100J。[2]由題意可知，貨物重為400N，被勻速提升了1m，所做的有用功所做的有用功為400J，則總功該滑輪組的機(jī)械效率該滑輪組的機(jī)械效率為80%。簡(jiǎn)單機(jī)械與功率的計(jì)算注意杠桿動(dòng)力作用點(diǎn)移動(dòng)距離在功率中的計(jì)算注意拉力功率與物體上升功率的區(qū)別，計(jì)算時(shí)注意下標(biāo)的運(yùn)用注意斜面拉力做功功率的計(jì)算注意汽車(chē)恒定功率的理解（2023·河南新鄉(xiāng)·河南師大附中校考三模）如圖所示，在水平桌面上，一個(gè)質(zhì)量m=0.5kg的物體P，通過(guò)一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪與三個(gè)總質(zhì)量M=0.6kg的鉤碼相連，動(dòng)滑輪重2N，繩子的質(zhì)量以及繩與滑輪間的摩擦均可忽略不計(jì)，并且物體P以0.2m/s的速度向右做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，要使物塊P以0.1m/s的速度向左做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)給物塊P施加一個(gè)水平向左的_____N的拉力，此時(shí)拉力做功的功率____W，2s內(nèi)克服鉤碼重力所做的功_____J。（g=10N/kg）

【答案】80.80.6【解析】[1]物體P向右勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到繩子的拉力和向左的摩擦力的作用，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力。鉤碼的重力G1=Mg=0.6kg×10N/kg=6N動(dòng)滑輪的重力G2=2N，所以鉤碼及動(dòng)滑輪的總重G總=G1+G2=6N+2N=8N圖示滑輪組承重繩子為2根，不計(jì)繩重及摩擦力時(shí)，繩子的拉力所以P受到的摩擦力為f=F=4N。P向左勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，所受的摩擦力大小不變，方向水平向右，此時(shí)P受到水平向左的拉力和水平向右的繩子的拉力及摩擦力的作用，水平向左的拉力F1=F+f=4N+4N=8N[2]拉力做功的功率P=F1v1=8N×0.1m/s=0.8W[3]2s內(nèi)，繩子移動(dòng)的距離s=v1t=0.1m/s×2s=0.2m鉤碼移動(dòng)的距離克服鉤碼重力所做的功W=G1h=6N×0.1m=0.6J(2021·黑龍江大慶·中考真題)小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的滑輪組裝置，當(dāng)施加圖乙所示隨時(shí)間變化的水平拉力F時(shí)，重物的速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示。不計(jì)繩與滑輪的重量及滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向近似看成水平方向。在0-1s內(nèi)，重物受到地面的摩擦力為_(kāi)_____N，在2s-3s內(nèi)，拉力F做功的功率為_(kāi)_____W。

【答案】300300【解析】[1]由丙圖可知，在0-1s內(nèi)，物體靜止，整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)，以動(dòng)滑輪和物體為整體受力分析，水平方向物體受到的摩擦力等于動(dòng)滑輪受到繩子的拉力，所以物體所受的摩擦力為[2]由丙圖可知，在2s-3s內(nèi)，物體以0.5m/s的速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)乙圖，此時(shí)拉力為200N，繩子移動(dòng)的速度為拉力的功率為機(jī)械效率計(jì)算總功也可以認(rèn)為是人們使用機(jī)械時(shí)實(shí)際做的功。，式中是作用在機(jī)械上的動(dòng)力，是動(dòng)力通過(guò)的距離。注意杠桿阻力作用點(diǎn)移動(dòng)距離、動(dòng)力移動(dòng)距離對(duì)功計(jì)算的影響W有用=Gh；W總=Fs；W額=W總－W有用；滑輪組的機(jī)械效率(不計(jì)滑輪重以及摩擦?xí)r)滑輪組(豎直方向提升物體)：(G為物重，h為物體提升高度，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)

滑輪組(水平方向拉動(dòng)物體)：(f為摩擦力，l為物體移動(dòng)距離，F(xiàn)為拉力，S為繩子自由端走的距離)

斜面的機(jī)械效率：(h為斜面高，S為斜面長(zhǎng)，G為物重，F(xiàn)為沿斜面對(duì)物體的拉力)（2023·天津和平·統(tǒng)考三模）一個(gè)工人用如圖所示的滑輪組在4s內(nèi)把重350N的貨物勻速提起1m，所用的拉力是100N，則拉力做功的功率是______W，此滑輪組的機(jī)械效率是______。【答案】12570%【解析】[1][2]從圖可知，有五段繩子吊著物體，則承擔(dān)物重繩子的股數(shù)n=5，貨物勻速提起1m，繩子自由端移動(dòng)的距離是s=nh=5×1m=5m拉力做的總功為W總=Fs=100N×5m=500J對(duì)貨物做的有用功為W有=Gh=350N×1m=350J拉力做功的功率為該滑輪組的機(jī)械效率為(2021·黑龍江中考真題)如圖所示，重為800N的物體在100N水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)了10s，滑輪組的機(jī)械效率為60%。在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．拉力F做的功為400J B．物體與地面間的摩擦力為180NC．額外功為240J D．拉力做功的功率為40W【答案】B【解析】A．物體在水平地面上移動(dòng)的距離為s物=vt=0.2m/s×10s=2m由圖可知，動(dòng)滑輪上有3段受力的繩子，則繩子自由端移動(dòng)的距離為s=ns物=3×2m=6m拉力F做的總功為W總=Fs=100N×6m=600J故A錯(cuò)誤；B．滑輪組的機(jī)械效率為所以物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為f=3ηF=3×60%×100N=180N故B正確；C．有用功為W有用=fs物=180N×2m=360J額外功為W總-W有用=600J-360J=240J故C錯(cuò)誤；D．拉力做功的功率為故D錯(cuò)誤。故選B。如圖所示，一輕質(zhì)杠桿支在支架上，OA=20cm，G1為邊長(zhǎng)是5cm的正方體，G2重為20N，當(dāng)OC=10cm時(shí)，此時(shí)G1對(duì)地面的壓強(qiáng)為2×104Pa，現(xiàn)用一水平拉力，使G2以2cm/s的速度向右勻速速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)G1對(duì)地面的壓力恰好為0時(shí)，經(jīng)過(guò)的時(shí)間是()A．25s B．30s C．35s D．40s【答案】A【解析】根據(jù)杠桿的平衡條件，當(dāng)OC＝10cm時(shí)，G2×OC＝F×OA，即20N×10cm＝F×20cm所以F＝10N。此時(shí)G1對(duì)地面的壓強(qiáng)為2×104Pa，即＝2×104Pa其中S＝0.05m×0.05m＝2.5×10-3m2代入前面的式子得，G1＝60N。當(dāng)G1對(duì)地面的壓力為0時(shí)，G1×OA＝G2×l，即60N×20cm＝20N×l解得l＝60cm，根據(jù)題意有OCvt＝l，即10cm2cm/s·t＝60cm所以t＝25s，故BCD不符合題意，A符合題意。故選A。一根粗細(xì)均勻的木棒，斜靠在豎直墻壁上。墻壁光滑，地面粗糙，木棒受到的重力為G，墻壁對(duì)木棒的彈力為F，如圖所示，現(xiàn)讓木棒的傾斜度變小一些至虛線(xiàn)所示位置，木棒仍能靜止斜靠在墻上，則與原來(lái)相比，G和F變化情況為()。A．G不變，F(xiàn)變小 B．G不變，F(xiàn)變大 C．G變化，F(xiàn)變小 D．G變化，F(xiàn)變大【答案】B?！窘馕觥恳耘c地面接觸點(diǎn)為支點(diǎn)，設(shè)與墻壁接觸點(diǎn)與地面的距離為h，與地面接觸點(diǎn)與墻壁距離為L(zhǎng)，根據(jù)杠桿平衡條件，有：F×h＝G×，解得：F＝現(xiàn)讓木棒的傾斜度變小一些至虛線(xiàn)所示位置，由于重力G不變、L變大、h減小，故彈力F增加，故B正確。故選：B。如圖所示，用F＝10N的水平推力推著重為20N的物體沿水平方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，若推力F對(duì)物體做了40J的功，則在這一過(guò)程中()A．重力做的功為40JB．物體向前運(yùn)動(dòng)了2mC．物體向前運(yùn)動(dòng)了4mD．物體受到的摩擦力為10N【答案】C【解析】A．物體在重力的方向沒(méi)有移動(dòng)距離，故重力做的功為0，故A錯(cuò)誤；B．由W＝Fs可得，物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)的距離s＝＝＝4m故B錯(cuò)誤；C．由以上分析可知，C正確；D．用F＝10N的水平推力推著重為20N的物體沿水平方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有說(shuō)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故摩擦力不一定是10N，故D錯(cuò)誤。故選C。如圖所示是使用簡(jiǎn)單機(jī)械勻速提升同一物體的四種方式(不計(jì)機(jī)械自重和摩擦)，其中所需動(dòng)力最小的是()A．；B．；C．；D．【答案】D。【解析】不計(jì)機(jī)械自重和摩擦，由Fs＝Gh，A、選項(xiàng)中動(dòng)力，由F1×4m＝G×2m，得到F1=1B、由題圖可知為滑輪組，與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù)是3，即n＝3，F(xiàn)2=1C、題圖是一個(gè)倒著用的動(dòng)滑輪，但動(dòng)力作用在動(dòng)滑輪的軸上，所以F3＝2G；D、由題圖可知，動(dòng)力臂為1m+3m＝4m，阻力臂為1m，動(dòng)力臂和阻力臂之比為4：1，所以動(dòng)力和阻力之比為1：4，所以F4=1如圖所示，置于水平桌面上的物體A重1000N,物體B重600N，此時(shí)物體B恰好能勻速下降；當(dāng)用一水平向左的力F拉動(dòng)物體A在5s內(nèi)勻速向左移動(dòng)1m，若不計(jì)動(dòng)滑輪、繩重、以及滑輪軸間的摩擦，則下列說(shuō)法正確的是A．拉力F為300N，拉力F的功率為60WB．拉力F為600N，拉力F的功率為120WC．物體A與桌面間的滑動(dòng)摩擦力為600ND．繩子拉力對(duì)物體B所做的功為600J【答案】B【解析】承擔(dān)物重的繩子股數(shù)是2，∵不計(jì)動(dòng)滑輪、繩重以及滑輪輪軸間摩擦，∴繩子自由端的拉力：F′==300N,∵物體A勻速運(yùn)動(dòng)，則拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力，∴物體A所受摩擦力：f=F′=300N，用一水平向左的力F拉動(dòng)物體A，拉力：F=f+F′=300N+300N=600N，物體A在5s內(nèi)勻速移動(dòng)1m，拉力做的功：W=FS=600N×1m=600J，拉力F的功率為：P===120W，繩子拉力對(duì)物體B所做的功：W′=GBh=GB×s=600N×0.5m=300J，故選B.根據(jù)滑輪組的省力情況，已知物體B重300N，不計(jì)動(dòng)滑輪、繩重以及滑輪輪軸間摩擦，可求出繩子自由端的拉力，物體A勻速運(yùn)動(dòng)，拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力，可知物體A所受摩擦力大小．若用一水平向左的力F拉動(dòng)物體A，拉力F的大小等于物體A所受摩擦力與繩子自由端的拉力之和，又知物體A在5s內(nèi)勻速移動(dòng)1m，根據(jù)功和功率公式可求出拉力的功率．已知物體A移動(dòng)1m，根據(jù)承擔(dān)物重的繩子股數(shù)，可知物體B上升的距離，根據(jù)W=Gh可求出對(duì)物體B做的功．如圖所示，王瑞同學(xué)通過(guò)斜面用平行于斜面F＝200N的推力，將質(zhì)量為30kg的物體在5s時(shí)間內(nèi)勻速推到1m高的平臺(tái)上，斜面長(zhǎng)s＝2m。(g取10N/kg)下列說(shuō)法中()①推力的功率為40W②斜面的機(jī)械效率為75%③斜面對(duì)物體的摩擦力100N④推力做的額外功100JA．只有①正確 B．只有②④正確 C．只有③④正確 D．①②③④都正確【答案】B【解析】①推力做功為W總＝Fs＝200N×2m＝400J，推力功率為P＝＝80W故①錯(cuò)誤。②物體重力為G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N所做有用功為W有＝Gh＝300N×1m＝300J斜面機(jī)械效率為η＝＝75%故②正確。③所做額外功為W額＝W總﹣W有＝400J﹣300J＝100J由W額＝fs得摩擦力f＝＝50N故③錯(cuò)誤。④所做額外功為W額＝W總﹣W有＝400J﹣300J＝100J故④正確。故選B。如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲。乙兩種裝置，分別將A、B兩物體勻速向上提升，若所用拉力大小相等，繩端在相同時(shí)間內(nèi)移動(dòng)了相同的距離。不計(jì)繩重和摩擦，下列說(shuō)法正確的是()A.兩物體上升的速度相同B.兩種裝置的機(jī)械效率相等C.兩次提升物體所做的有用功相等D.兩種裝置中拉力做功的功率相等【答案】D【解析】A．由圖可知，甲是定滑輪，乙是動(dòng)滑輪，繩端在相同時(shí)間內(nèi)移動(dòng)了相同的距離，由v=可知繩端移動(dòng)的速度相同，A物體上升的速度等于繩端移動(dòng)的速度，B物體上升的速度是繩端移動(dòng)的速度的一半，故A錯(cuò)誤；BCD．所用拉力大小相等，繩端在相同時(shí)間內(nèi)移動(dòng)了相同的距離，由W總=Fs可知總功相等，不計(jì)繩重和摩擦，甲圖中物體的重力GA=F乙圖中物體的重力GB=2F-G動(dòng)A物體上升的高度hA=sB物體上升的高度hB=sA圖中有用功W有甲=GAhA=Fs乙圖中有用功W有乙=GBhB=(2F-G動(dòng))s=Fs-G動(dòng)sW有甲＞W(wǎng)有乙甲圖中機(jī)械效率η甲=乙圖中機(jī)械效率η乙=η甲＞η乙由P=可知兩種裝置中拉力做功的功率相等，故D正確，BC錯(cuò)誤。故選D。如圖是過(guò)去農(nóng)村用的舂米工具的結(jié)構(gòu)示意圖。O為固定轉(zhuǎn)軸，A處連接著石球，腳踏桿的B處可使石球升高，抬起腳，石球會(huì)落下去擊打稻谷。石球重50N，不計(jì)摩擦和桿重。(1)腳沿與桿垂直方向至少用力F1才能將石球抬起。F1的力臂為_(kāi)_____m，此時(shí)舂米工具是一個(gè)______(選填“省力”或“費(fèi)力”)杠桿；(2)腳豎直向下至少用力F2為_(kāi)_____N，才能將石球抬起，F(xiàn)2和F1的大小關(guān)系為F2______F1?！敬鸢浮?1).1(2).省力(3).20(4).>【解析】【解析】(1)[1][2]腳沿與桿垂直方向用力F1將石球抬起，F(xiàn)1的力臂l1=1.4m-0.4m=1m動(dòng)力臂大于阻力臂，所以舂米工具是省力杠桿。

(2)[3]腳豎直向下用力F2將石球抬起，如圖所示：由杠桿的平衡條件得到F2=G=×50N=20N[4]由于阻力和阻力臂不變，F(xiàn)1的力臂大于F2的力臂，由杠桿的平衡條件可知F2＞F1(2021·黑龍江齊齊哈爾市·中考真題)在水平地面上工人師傅沿水平方向推重的木箱做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，木箱速度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。已知在內(nèi)木箱受到的推力恒為，則在這段時(shí)間()內(nèi)，木箱受到的推力的功率是___________，內(nèi)木箱受到的摩擦力是___________(忽略空氣阻力)?！敬鸢浮?00100【解析】[1]由圖示知，4s~8s內(nèi)，木箱的速度保持不變，為1m/s，則在這段時(shí)間內(nèi)，木箱受到的推力的功率P=Fv=100N×1m/s=100W[2]4s~8s內(nèi)，木箱所做的是勻速，所受的摩擦力等于拉力，即f=F=100N而8s~10s內(nèi)，木箱做減速運(yùn)動(dòng)，但木箱對(duì)水平面的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，則所受的摩擦力與4s~8s內(nèi)的相同，為100N。在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高機(jī)械效率有著重要的意義。提高機(jī)械效率，要從研究影響機(jī)械效率的因素出發(fā)，尋求辦法。(1)為了探究影響機(jī)械效率的因