第十一章簡單機械和功一、選擇題.[2019東營]如圖所示，下列簡單機械中，忽略杠桿、滑輪的自重、繩重及摩擦，當提起同一重物時，最省力的是AB()最省力的是AB().[2019重慶B]如圖所示，在“探究杠桿平衡條件”實驗中，彈簧測力計從位置A逆時針轉到位置B，杠桿仍在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數將()第2題圖杠桿仍在水平位置平衡，則彈簧測力計的示數將()第2題圖A.從發力到上拉的過程中，運動員對杠鈴不做功B.從上拉到翻站的過程中，運動員對杠鈴不做功C.從翻站到上挺的過程中，運動員對杠鈴不做功D.舉著杠鈴穩定站立的過程中，運動員對杠鈴不做功4.[2019嘉興]為便于研究，某健身器材中訓練拉力部分的機械結構可簡化為如圖所示的滑輪組若不計摩擦，下列有關分析正確的是 （）第4第4題圖A.兩個滑輪在裝置中起的作用相同B.拉力移動的距離與配重上升的距離相同C沿方向1與2勻速拉動配重，所用的力大小相等

D.將配重提升相同高度，用該裝置與直接提升所做的功相等5.[2019宜昌]如圖所示的吊車有大小兩個吊鉤，在確保安全的前提下，下列關于吊車機械效率說法正確的是 （）第5第5題圖第6題圖A F產第6題圖A F產F2, P1=P2 B F1>F2, P1>P2C. F1=F2，P1=P2 D. F1VF2，P1VP27.[2019濟寧]兩個滑輪按圖所示的方式組合，用5N的拉力F拉動繩端，使物體在5s內水平向左勻速滑動1m,物體與地面間的摩擦力為9N.下列選項正確的是 （）第7題圖A.A是定滑輪，B是動滑輪B.拉力F做的功為5JC.拉力F的功率為1.8WD.滑輪組的機械效率為90%8.[2019隨州]一只木箱放在水平地面上，地面上各處粗糙程度相同.對木箱施加一個方向不變的水平推A.吊起相同貨物，使用小吊鉤機械效率高B.吊起相同貨物，上升速度快機械效率高C每次吊起的貨物越少，機械效率越高D.貨物升高的高度越高，機械效率越高6.[2018淄博]如圖所示，AC>5C,在相同時間內把同一物體分別沿斜面AC、BC勻速推上頂端，推力分別為F「F2,功率分別為P「P2,在不考慮摩擦的情況下 （ ）A.在第一個2s內木箱所受摩擦力為2NB.在第二個2s內木箱所受摩擦力為3NC.在第一個2s內推力F對木箱所做的功為2JD.在第三個2s內推力F對木箱做功的功率為8W

二、填空與作圖題9.[2019福建]如圖是我國古代勞動人民在工地上運送巨木的情景.架在支架上的橫桿屬于 （選填“省力”“費力”或“等臂”）杠桿；支架下面墊有面積較大的石塊，是為了（選填“增大”或“減小”）對地面的壓強.第9題圖10.[2019咸寧]如圖所示，杠桿AB放在鋼制圓柱體的正中央水平凹槽CD中，杠桿AB能以凹槽兩端的C點或D點為支點在豎直平面內轉動，長度AC=CD=DB，左端重物G=12N.當作用在B點豎直向下的拉力F足夠大時，杠桿容易繞 （選填"C”或"D”）點翻轉，為使杠桿AB保持水平位置平衡，拉力的最小值F1=N,最大值F2=N.（杠桿、細繩的質量及摩擦均忽略不計）第10題圖11.[2019涼山州]“綠色環保，低碳出行”一輛純電動公交車在水平路面上勻速行駛，發動機的功率為200kW,速度為72km/h.公交車行駛1h,發動機做的功為J,公交車行駛的路程為m.12.[2019達州]救援車工作原理如圖所示，當車載電機對鋼繩施加的拉力F大小為2.5x103N時，小車A恰能勻速緩慢地沿斜面上升.已知小車A的質量為1t,斜面高為2m,斜面長為5m（不計車長、鋼繩重、動滑輪重、鋼繩與滑輪間的摩擦和滑輪與軸間的摩擦，g=10N/kg）.在小車A由水平路面13.[2019廠安]如圖所示，請畫出作用在杠桿B端上最小的動力F1和阻力F2的力臂L2.第13題圖14.[2019淮安]在圖中，畫出使用滑輪組提升物體時最省力的繩子繞法第14題圖三、實驗與探究題

(1)杠桿在如圖甲的位置靜止時(選填“是”或“不是”)處于杠桿平衡狀態的；(2)為使杠桿在水平位置平衡，應將平衡螺母向(選填“左”或“右”)端調節；(3)如圖乙所示，杠桿在水平位置平衡后，在A點掛兩個鉤碼，每個鉤碼重0.5N，在B點豎直向下拉彈簧測力計，仍使杠桿水平位置平衡，此時彈簧測力計的示數應為 N.當彈簧測力計改為斜拉時，再次使杠桿水平位置平衡，則彈簧測力計的示數將 (選填“變大”“變小”或“不變”);(4)小華改變鉤碼的個數和位置進行了多次實驗，其目的是 .16.[2019眉山]為了探究斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系，探究小組的同學利用木板、刻度尺、彈簧測力計、木塊等器材設計了如圖所示的實驗裝置.實驗測得的數據如下表：案格忒nh/lfiJt1/diSt阜]20.212].S1330.4空.41請你根據表中的數據解答下列問題:第16題圖(1)實驗中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做運動，該過程中木塊的機械能(選填“變大”“不變”或“變小”)(2)第2次實驗中，斜面的機械效率為 ，斜面對木塊的摩擦力為 N；(3)斜面的機械效率與斜面的傾斜程度之間的關系是：；(4)試列舉出生活中利用斜面的一個實例：.四、綜合題(1)提升前物塊對水平地面的壓強;(2)工人拉力做功的功率；(3)滑輪組提升該物塊的機械效率.18.［2019眉山］在一次車輛故障處置過程中，拖車所用裝置簡化為如圖所示的滑輪組為了盡快疏通道路，交警指揮拖車只用了30s時間，將水平路面上質量是1.5t的故障車勻速拖離了現場.若故障車被拖離的速度是5m/s,繩子自由端的拉力F是500N,地面對故障車的摩擦力為車重力的0.08倍.求：(1)拉力F在30s內所做的功；(2)整個裝置的機械效率.第18題圖B組2.F2019懷化］下列所示現象中，對物體做了功的是()A.搬而未起B.提著滑板在水平路面上前行C.人將木箱推到斜面的頂端D.舉著杠鈴在空中不動A.甲 B.乙 C.丙 D.T4.［2019大慶］汽車在平直公路上以速度%勻速行駛，發動機功率為P0,牽引力為F0,11時刻開始，司機減小了油門，使汽車保持恒定功率P行駛，到12時刻，汽車又開始做勻速直線運動，速度為v,已知運動過程中汽車所受阻力/恒定不變，汽車牽引力F隨時間t變化的圖像如圖所示，則()

第4第4題圖11至12時間內，汽車做加速運動F0=2f12時刻之后，汽車將保持功率P0行駛v=12%5.［2018廣州］如圖所示，OQ是水平地面，物體在水平拉力作用下從O勻速直線運動到Q,OP段拉力F1為300N,F］做的功為W1,功率為P1；PQ段拉力F2為200N,F2做的功為W2,功率為P2.則（）第5第5題圖A.W1>W2 B.W1VW2C.P/P2 D.P產P2.［2019鹽城］如圖所示，工人用動滑輪勻速提升重物，這樣做（）7第6題圖省力，不改變施力的方向不省力，改變施力的方向既省力，也改變施力的方向既不省力，也不改變施力的方向.［2019常州］如圖所示，斜面高2m、長4m,小明用平行于斜面的拉力F,將重400N的物體從斜面底端拉到頂端，已知拉力F=250N,對此過程，下列結果中正確的是（）第7第7題圖A.A.有用功為1000JC.額外功為200JB.總功為1600JD.機械效率為60%.［2019百色］如圖所示，用相同滑輪組裝成的甲、乙兩個滑輪組分別將同一個物體在相同時間內勻速提高相同高度，不計繩重及摩擦，下列說法正確的是（ ）第8第8題圖A.F=F乙B.甲、乙繩子自由端移動的速度相同C.甲、乙兩個拉力的功率相同D.乙滑輪組的額外功多二、填空與作圖題9.[2019宜昌]如圖所示，賽艇的船槳是一種杠桿，劃船時它是一支力杠桿，手移動的距離（選填“大于”或“小于”）槳在水中移動的距離.第9第9題圖.[2019畢節]某大橋設計車速為60km/h,圖甲為該大橋的實景圖，其主通航孔橋采用雙塔雙索面斜拉橋，可逐步抽象成圖乙、圖丙、圖丁所示的模型.（1）可以看出它用到了（選填“杠桿”或“斜面”）的物理知識.為了減小鋼索承受的拉力，在需要與可能的前提下，可以適當（選填“增加”或“減小”）橋塔的高度.（2）若某汽車質量為5x103kg,在大橋上按設計車速水平勻速直線行駛時受到的阻力為汽車重力的0.06倍，則汽車通過該大橋時汽車發動機的功率為 W.（g取10N/kg）U嶂取44摩中 ATJ第10題圖.[2018德陽]圖甲所示的鐵塊重力G=4N,被吸附在豎直放置且足夠長的磁性平板上，當它在豎直方向上拉力F=6N的作用下向上運動時，鐵塊受到的摩擦力為 N；鐵塊此時速度v與時間t的關系圖像如圖乙所示，則4s內拉力F做功是J.第11題圖.[2019龍東地區]如圖所示，小聰用滑輪組拉動水平地面上重為500N的物體A，使它勻速前進2m,地面對它的摩擦力為150N,小聰施加的拉力F=100N（忽略繩重和滑輪重），則滑輪組做的有用功為J,滑輪組的機械效率為.第12第12題圖.[2019廣安]如圖所示，一輕質杠桿水平支在支架上，04:0。=2：1,為是邊長為5cm的正方體，G2重20N,則繩子對G1的拉力為N,此時G1對地面的壓強為2x104Pa,G1重 N./4J網B同第13題圖.[2019深圳]如圖所示，在。點用力把桌腿A抬離地面時，桌腿B始終沒有移動，請在。點畫出最小作用力的示意圖.第14第14題圖.[2019蘭州]如圖所示為“探究杠桿平衡條件”的實驗示意圖，0點為杠桿的支點，請畫出杠桿左側鉤碼所受重力的示意圖和彈簧測力計施加拉力的力臂L1.第15第15題圖三、實驗與探究題.[2019遂寧]在“測量滑輪組機械效率”的實驗中，某組同學選擇了如圖所示的兩種滑輪組進行多次實驗，記錄的實驗數據如下表：例.JtA5幼鼻上升必力“N維地噂辿亂戰出￥]0.5ID3D2口書3DtfiLSW30.5IIICk340西.臃41.5IIICRT如BUM(1)根據表中數據可以判斷出第一次實驗所選擇的是 (選填“甲”或“乙”)滑輪組；(2)在第一次實驗中，當拉動滑輪組時，彈簧測力計示數如圖丙所示，拉力F為N；該次實驗滑輪組的機械效率是 (計算結果精確到0.1%)；(3)機械效率是機械性能好壞的重要標志.結合生產生活實際，分析實驗數據可知，下列提高機械效率的措施不可行的是 (選填符號).A.增加所提物重 B.減輕機械自重D.增加重物上升高度第16題圖D.增加重物上升高度第16題圖四、解答題.[2019攀枝花]如圖所示，在水平路面上行駛的汽車通過滑輪組拉著重G=9x104N的貨物A沿斜面向上勻速運動.貨物A的速度為v=2m/s,經過t=10s，貨物A豎直升高h=10m.E知汽車對繩的拉力F的功率P=120kW,不計繩、滑輪的質量和摩擦.求：t時間內汽車對繩的拉力所做的功；(2)汽車對繩的拉力大??；(3)斜面的機械效率.第17題圖第十一章簡單機械和功A組.A【解析】A.由圖可知，動力臂是阻力臂的4倍，所以拉力F]=14G；B.由圖可知，動滑輪省一半的力，所以拉力F2=12G；C.設斜面的高度為h，斜面長度為s，則hs=sin30°=12,由功的原理可得，f3s=Gh,所以F3=hsG=12G；D.由圖可知，滑輪組繩子的有效股數為3,所以拉力F4=13G,綜上可知，當提起同一重物時，最省力的是A選項..A【解析】彈簧測力計從位置A逆時針轉到位置B,使杠桿仍在水平位置平衡，根據杠桿平衡條件F1L1=F2L2,阻力和阻力臂不變，動力臂變小了，所以動力變大..D.C【解析】A.由圖可知，該裝置由一個動滑輪和一個定滑輪組成，動滑輪能夠省力，但不能改變力的方向；定滑輪不能省力，但可以改變力的方向，故錯誤；B.該滑輪組中n=2,由s=2h可知，拉力移動距離等于配重上升高度的二倍，故錯誤；C.如圖所示，繩子最后繞過的是定滑輪，定滑輪相當于等臂杠桿，沿方向1與2勻速拉動配重，動力臂都等于定滑輪的半徑，所以兩次的拉力相等，若不計摩擦，均等于12（G+G力），故正確；D.直接提升配重做的功是有用功，用該裝置將配重提升相同高度還要對動滑輪做功，,即用該裝置所做的功（總功）大于有用功，故錯誤.A【解析】使用小吊鉤吊起相同貨物時，小吊鉤（小動滑輪）的重力小，做的額外功少，在有用功一定的情況下，總功小，其機械效率高，故A正確；由機械效率公式n=W/W總x100%=Gh/FsX100%=G/nFX100%可知，機械效率的高低與上升速度、貨物升高的高度無關，故總3、D錯誤；每次吊起的貨物越少，有用功越少，有用功在總功中所占比例越小，所以機械效率越低，故C錯誤..A【解析】不計摩擦，因為AC>5C,所以物體沿AC運動時推力較小，即F1<F2；不計摩擦，使用光滑的斜面沒有額外功，推力在兩斜面上做功相同（等于克服物體重力所做的功），即W1=W2；推力做功相同，所用時間相同，根據P=Wt可知，推力做功的功率相同，即P1=P2..D【解析】A.A滑輪隨物體一起運動，為動滑輪；B滑輪的軸固定不動，為定滑輪，故錯誤；B.由圖知，n=2,拉力端移動距離s=2s物=2x1m=2m,拉力做功W總=Fs=5Nx2m=10J,故錯誤；C.拉力做功的功率P=W/=10J5s=2W,故錯誤；D.拉力做的有用功W有用=fs物=9Nx1m=9J,滑輪組的機械效率n=W有用/W總x100%=9J10Jx100%=90%,故正確..D 有用息.省力減小【解析】由題圖知，架在支架上的橫桿在使用過程中，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿；支架下面墊有面積較大的石塊，是在壓力一定時，通過增大受力面積來減小對地面的壓強.D624【解析】由圖可知，D點更加靠近拉力一端，故當作用在B點豎直向下的拉力F足夠大時，杠桿容易繞D點轉動；當以C點為支點時拉力最小，以D點為支點時拉力最大，則根據杠桿平衡條件可得F1xLBC=GxLAC,F2xLbd=GxLAD,因為AC=CD=DB，所以BC:AC=2：1,BD:AD=1：2,可得F1x2=12Nx1,F2x1=12Nx2,解得，F1=6N,F2=24N.11.7.2x10872000 12.2x104 80% 1x103【解析】小車質量m=1t=1000kg,其重力G=mg=1000kgx10N/kg=1x104N,鋼繩做的有用功W用=Gh=1x104Nx2m=2x104J,不計車長，拉力端移動距離s=2L=2x5m=10m,拉力做的總功用W總=Fs=2.5x103Nx10m=2.5x104J,整個裝置的機械效率n=W/W總x100%=2x104J/2.5x104總x100%=80%；不計鋼繩重、動滑輪重、鋼繩與滑輪間的摩擦和油'輪與軸間的摩擦，克服小車A與斜面間的摩擦做的功為額外功W額=W總-W有用=2.5x104J-2x104J=5x103J,由W額=fL可得摩擦力f=W/L=5x103J5m=1x103N.'.如答圖所示 額第13題答圖.如答圖所示10

第14題答圖.（1）是（2）右（3）1.5變大（4）使實驗結論更具有普遍性，避免實驗結論的偶然性.（1）勻速直線變大（2）50%0.9（3）斜面越陡，其機械效率越高（4）盤山公路【解析】（1）實驗中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做勻速直線運動，動能不變，因木塊高度變大，重力勢能變大，該過程中木塊的機械能變大；（2）第2次實驗中，斜面的機械效率n=W有用/W總x100%=GhFsx100%=3Nx0.3m1.8Nx1mx100%=50%.在第2次實驗中，有用功W有用=Gh=3Nx0.3m=0.9J,總功W總=Fs=1.8Nx1m=1.8J,額外功W箭=W總-W有用=1.8J-0.9J=0.9J,根據W額=fs可得摩擦力f=W額/s=0.9J1m=0.9N；（3）由表中數據可矢有用斜面越陡，其機械效率越高；（4）生活中利用斜面的實例：盤山公路..解：（1）質量為90kg的物塊的重力G=mg=90kgx10N/kg=900N物塊對地面的壓力F=G=900N提升前物塊對水平地面的壓強p=F/S=900N/200X10-4m2=4.5x104Pa（2）由題圖知，繩子的有效段數n=3,則繩子自由端移動的距離為s=3h=3x5m=15m工人拉力做功的功率P=W/t=Fs/t=400Nx15m/30s=200W(3)滑輪組提升該物塊的機械效率n=W/W4x100%=Gh/Fsx100%=900Nx5m/400Nx15mx100%=75%.解：(有用)由總v=st可得故障車在30s內通過的路程s車=v車t=5m/sx30s=150m由圖知，n=3,拉力端移動距離s=3s=3x150m=450m車拉力F在30s內所做的功%=Fs=500Nx450m=2.25x105J(2)地面對故障車的摩擦力f=0.08G=0.08mg=0.08x1500kgx10N/kg=1200N滑輪組克服故障車摩擦力做的有用功W=fs=1200Nx150m=1.8x105J整個裝置的機械效率n=W有用/W總x100%=1.8x105J/2.25x105Jx100%=80%1.B.C【解析】A.搬而未起，有力但沒有移動距離，不做功，故不合題意；B.提著滑板在水平路面上前行，有力但在力的方向上沒有移動距離，不做功，故不合題意；C.將木箱推到斜面頂端，施加了力，并且在力的方向上移動了距離，對木箱做了功，故符合題意；D.舉著杠鈴靜止不動，有力但沒有移動距離,不做功,故不合題意..A【解析】在相同時間內，做功越多，功率越大，也就是做功越快由圖像知，當時間相同時，甲做功最多，所以由公式P=W/t知，甲功率最大，做功最快..D【解析】由題意知，在11時刻以前，汽車以速度v0勻速行駛，發動機功率為P0,牽引力為F0,則P0=F0%①；在11時刻，司機減小了油門，汽車的功率突然減小為P,在該瞬間汽車的速度不變（仍為v0）,由圖像知牽引力由F0突然減小為12F0,所以P=12F0v0②，由①②可知P=12P。（即汽車的功率突然減小為原來的一半）.A.由圖可知，11至12時間內，汽車受到的牽引力增大，功率不變，

由P=Fv可得，汽車行駛的速度減小，所以汽車做減速運動，故錯誤；B.汽車做勻速直線運動時，牽引力與阻力平衡，所以F0=/,故錯誤；D.由題意可知，％1時刻后汽車的功率保持恒定；由前面分析知，汽車的功率將保持P=12P0不變，故錯誤；D.到12時刻，汽車又開始做勻速直線運動，速度為v；由圖可知，汽車再次做勻速運動時的牽引力與最初做勻速運動的牽引力大小相等，均為F0；根據P=Fv可得第二次做勻速直線運動時的速度v=P/F0=12P0/F0=12F0v0/F0=12v0，故正確..C【解析】由題圖知，OP段的路程51=4m,PQ段的路程s2=6m,OP段拉力F1做功W1=F1s1=300Nx4m=1200J,PQ段拉力F2做功W2=F2s2=200Nx6m=1200J,比較可知，W1=W2,故A、B錯誤；物體在水平拉力作用下從O勻速直線運動到Q,所以，物體在OP段和PQ段速度相同，又因為F1>F2,所以根據P=W/t=Fs/t=Fv可知，P1>P2，故C正確、D錯誤..A【解析】動滑輪的實質是動力臂為阻力臂2倍的杠桿，使用動滑輪時能省力，但不能改變施力的方向，故A正確..C【解析】A.小明對物體做的有用功W有用=Gh=400Nx2m=800J,故錯誤；B.拉力F做的總功W=Fs=250Nx4m=1000J,故錯誤；C.額外功W=W-W=1000J-800J=200J,故正確；總 額總有用D.斜面的機械效率n=W有用/W總x100%=800J/1000Jx100%=80%,故錯誤..C【解析】A.甲圖中的繩子用殳螃n=2,乙圖中的繩子股數n=3,所以拉力F1=12（G+G輪），F2=13（G+G輪），又因為G輪相同，所以F1>F2,故錯誤；B.用相同的滑輪組在相同時間內勻速提高到相同高度，由s=nh可得，繩子自由端移動的距離s1=2h,s2=3h；故s1Hs2,由v=st可得，拉力移動的速度不相同，故錯誤；CD.在提升重物的過程中，若不計繩重及摩擦，那么，克服動滑輪重做的功為額外功，因為動滑輪重相同，提升高度相同，根據公式W額=G動h可知，拉力F1和F2所做的額外功相等，將同一物體在相同時間內勻速提升相同高度時，因不計繩重和摩擦，拉力做的功等于克服物體重力和動滑輪重力所做的功，克服物體重力做的功為有用功，所做的有用功相等，額外功相等，所以，拉力做的總功相等，由P=W/t可知，甲的功率等于乙的功率，故C正確、D錯誤..費小于.（1）杠桿增加（2）5x104【解析】（1）圖丁所示的模型，可以看作是一個在力的作用下靜止在水平位置的硬棒，結合杠桿的定義，即可知道它就是杠桿的模型.所以用到了杠桿的知識.由圖丁可知，若增加橋塔的高度，增加了支點O到鋼索的垂直距離，即增大了動力臂，根據公式F1=F2L2L1,可以得，在阻力和阻力臂不變的情況下，動力臂越大，動力越小，即橋對鋼索的拉力就越小；（2）汽車受到的重力為G=mg=5x103kgx10N/kg=5x104N,汽車發動機的牽引力F=/=0.06G=0.06x5x104N=3x103N,R車行駛的速度為v=60km/h=603.6m/s=503m/s，汽車的功率為P=W/t=Fs/t=Fv=3x103Nx503m/s=5x104W.11.24.8【解析】由乙圖可知，鐵塊在豎直方向上運動時，速度保持不變，因此鐵塊做勻速直線運動，鐵塊受到平衡力的作用.在豎直方向上受到豎直向下的重力G、豎直向下的摩擦力f和豎直向上的拉力F,根據平衡力的特點，故鐵塊受到的摩擦力大小f=F-G=6N-4N=2N.根據v=st可得，鐵塊在4s內升高的距離s=vt=0.2m/sx4s=0.8m,因此拉力F做的功W=Fs=6Nx0.8m=4.8J.12.300 75%【解析】滑輪組做的有用功W=fs物=150Nx2m=300J；由題圖知，n=2,拉力端移動的距離s=2s物=2x2m=4m,拉力做的總功W總=Fs=100Nx4m=400J,滑輪組的機械效率n=W有用/W,x100%=300J400Jx100%=75%.13*060【解析】由題圖知，O為支點，G2在。點，設繩子對A端的拉力為F^已知OA：OC=2：1,貝UOA=2OC,由杠桿平衡條件得FAxLoa=G2xL0c，即FAx2L0c=20NxLOC,解得FA=10N；物體與地面的接觸面積S=5cmx5cm=25cm2=0.0025m2；由p=F/S得，物體G1對地面