专题04 机械和功、能-2021年上海市中考母题题源解密（原卷版）

专题04机械和功、能母题揭秘以下内容：1、真题分析；2、知识点全面梳理；3、中考模拟题巩固【母题来源1】（2020·上海中考真题）物体在10牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，10秒内前进了20米。求此过程中拉力所做的功W和功率P。【母题来源2】（2018·上海中考真题）如图所示，O为杠杆的支点，A点挂一重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在B点施加一个力并使该力最小，该力应沿（）A．BM方向B．BN方向C．BP方向D．BQ方向【母题来源3】（2020·上海中考真题）在“探究二力平衡的条件”实验中，用来测量力的仪器是______；在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为便于直接从杠杆上读出力臂的数值，应使杠杆在______位置保持平衡；“测定物质的密度”的实验原理是______；在“测定小灯泡的电功率”实验中，所选电源电压应______小灯泡的额定电压（选填“大于”“等于”或“小于”）。【母题来源4】（2018·上海中考真题）电梯下降时，以地面为参照物，电梯是_____的（选填“运动”或“静止”）；下降过程中，其重力势能_____；其惯性_____（选填“增大”或“不变”或变小）．【母题来源5】（2017·上海中考真题）如图（a）、（b）所示，分别用力F1、F2匀速提升重为10牛的物体，图_____中的滑轮可以看作省力杠杆；图（a）中．若不计摩擦和滑轮重力，力F1的大小为_____牛，物体受到合力的大小为_____牛．知识要点：杠杆

(1)在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。

(2)支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂

①杠杆能绕着转动的固定点叫做支点。

②使杠杆转动的力叫做动力，阻碍杠杆转动的力叫做阻力。

③力臂是支点到力的作用线之间的距离，而不是支点与力的作用点之间的距离。

(3)求力臂的步骤

辨认杠杆，确定支点，作出动力、阻力的图示，将动力和阻力的图示延长，得动力作用线和阻力作用线，再从支点出发分别向二力的作用线作垂线，便得这两个力的力臂。

(4）杠杆平衡的条件

动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1L1＝F2L2。

(5)杠杆的分类

杠杆种类

特

点

应用实例

省力杠杆

动力臂大于阻力臂，l1＞l2

动力小于阻力，Fl＜F2

开瓶器

费力杠杆

动力臂小于阻力臂，l1＜l2

动力大于阻力，F1＞F2

钓鱼杆

等臂杠杆

动力臂等于阻力臂，l1＝l2

动力等于阻力，Fl＝F2

天平

2．滑轮

（1)定滑轮的结构和作用

工作时轴固定不动的滑轮叫定滑轮，定滑轮的实质是等臂杠杆，不能省力但能改变力的方向。

(2）动滑轮的结构和作用

动滑轮的实质是L1＝2L2的省力杠杆，能省一半的力但不能改变力的方向。

*(3)滑轮组的作用

滑轮组既可省力也可改变力的方向。使用滑轮组时，滑轮组用n段绳子拉物体，拉物体所用的力F就是物重的n分之一，即F＝G/n，其中n表示拉物体的绳子数。3.机械功

（l）概念：功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。

(2)单位：焦耳，简称焦，符号是J。

（3)公式：功＝力×距离，即W＝FS。

(4)力没有做功的三种情况

①物体受到力的作用，但没有移动距离，这个力对物体没有做功。例如人用力推一个笨重的物体而没有推动。一个人举着一个物体不动，力都没有对物体做功。

②物体不受外力，由于惯性做匀速直线运动。物体虽然通过了一段距离，但物体没有受到力的作用，这种情况也没有做功。

③物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直，这种情况中虽然有力的作用，物体也通过了一段距离，但这个距离不是在力的方向上的距离，这个力也没有做功。例如人在水平面上推车前进，重力的方向竖直向下，车虽然通过了距离，但在重力方向上没有通过距离，因而重力没对车做功。

(5)功与能的关系

如果一个物体能够做功，则这个物体就具有能。正在做功的物体一定具有能。

4．功率

（1)概念：功率是用来描述物体做功快慢的物理量。

(2）单位：瓦特，简称瓦，符号是W。

(3)公式

P＝W/t

P=FV

机器的功率是指机器对外做功时输出的功率，每台机器都有各自最大限度的输出功率，对于需确定功率的机器，由P＝Fv，可知牵引力跟速度成反比。5.能能的定义：能对外做功的物体具有能量。

能的形式有：机械能、光能、电能、热能、化学能、生物能等。

6．机械能

（1)动能

动能是物体由于运动而具有的能。动能的大小与物体的质量及物体运动的速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。

(2）势能

①重力势能

物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。势能的大小与物体的质量及物体所处的高度有关。质量相同的物体，所处的高度越高，它的重力势能越大；所处高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。

②弹性势能

物体由于弹性形变而具有的能叫做弹性势能。弹性势能的大小跟物体的材料以及弹性形变的大小有关，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。

(3)在一定条件下，动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。单摆、滚摆的运动充分表明动能和势能可以相互转化。

机械能＝动能＋势能。

(4)机械能守恒定律

物体具有的势能和动能是可以互相转化的，如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的总量保持不变。

机械能守恒定律反映了物体的动能和势能之间可以相互转化，在不存在阻力的条件下，物体动能和势能在相互转化过程中，能的总量保持不变。即动能的减少量恰好等于势能的增加量；反之，势能的减少量恰好等于动能的增加量。

利用机械能守恒定律解题的优点是：不需要考虑过程的细节，只要满足守恒条件，则初态的动能和势能之和一定等于末态的动能和势能之和。

一、单选题1．（2020·上海宝山区·九年级二模）小孩从滑梯上端沿斜面匀速滑到底部，不变的是（）A．内能 B．重力势能 C．动能 D．机械能2．（2020·上海闵行区·九年级二模）如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（）A．G＝2.5牛s＝0.1米 B．G＝2.5牛s＝0.4米C．G＝10牛s＝0.1米 D．G＝10牛s＝0.4米3．（2018·上海中考模拟）在如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（）A．剪子B．起子C．钳子D．镊子4．（2019·上海青浦区·九年级二模）如图所示，O为杠杆的支点，A点挂一重力为10牛的重物，为使杠杆在水平位置平衡，若在B点施加一个力F,已知OA=OB，关于F的大小说法正确的是A．一定等于5牛 B．一定等于10牛C．可能等于4牛 D．可能等于8牛5．（2018·上海黄浦区·九年级二模）篮球被抛出后在空中上升的过程中，下列说法正确的是A．动能不变 B．动能增加 C．重力势能不变 D．重力势能增加6．（2019·上海嘉定区·九年级二模）如图所示，不计滑轮重及摩擦，分别用力F1、F2匀速提升同一重物，若力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等，则力F1、F2及其功率P1、P2的大小关系为A．F1>F2P1<P2 B．F1>F2P1>P2C．F1>F2P1=P2 D．F1<F2P1<P27．（2020·上海金山区·九年级二模）如图所示，O为杠杆的支点，在A点挂一重物，图中力F1、F2、F3和F4能使杠杆在水平位置平衡的最小拉力是（）A．F1 B．F2 C．F3 D．F48．（2019·上海普陀区·九年级二模）质量相同的甲、乙两物体同时同地同方向做匀速直线运动，它们的s-t图像如图（a）、（b）所示，则下列说法中正确的是A．甲、乙运动快慢相同B．运动5秒两车相距1.5米C．甲、乙的动能可能都变大D．甲、乙的机械能可能都变大二、填空题9．（2020·上海浦东新区·九年级三模）重15牛的木块在大小为5牛的水平拉力作用下，在水平地面上沿拉力方向匀速前进了2米，此过程中拉力做功_____焦；木块的温度会升高，这是通过_____方式增加了木块的内能。撤去拉力后，由于_____木块仍将向前运动一段距离。10．（2020·上海普陀区·九年级二模）如图所示，用拉力F匀速提起重力为20N的物体A，不计摩擦，拉力F大小为___牛。若物体A在20秒内上升8米，此过程中拉力F做的功为_____焦，功率为_____瓦。11．（2020·上海青浦区·九年级二模）在学校运动会中，小明和其他同学进行100米决赛，他在加速过程中，动能_____（选填“变大”“变小”或“不变”），以观众为参照物，小明是_____的（选填“运动”或“静止”），观众说小明跑得比其他同学快，这说明_____内小明通过的路程较大。12．（2020·上海普陀区·九年级二模）如图所示的游戏中，球离开手后还会继续向前运动，说明物体具有________。球在升高的过程中，其质量_______、重力势能______（均选填“增大”、“不变”或“减小”）。13．（2020·上海浦东新区·九年级三模）如图所示的轻质杠杆，OA为0.3米，OB为0.2米，物体G重为60牛，当物体在水平位置平衡时，竖直向上拉力F的大小为_____牛；若物体G被匀速提升时，以O点为参照物，物体G是_____（选填“运动”或“静止”）的，物体的重力势能_____（选填“增加”、“不变”或“减小”）。14．（2020·上海徐汇区·）如图所示，用力将绳子的B端向上匀速提起，不考虑滑轮摩擦及重力，当拉力为10牛时，物体A的重力为___牛。若10秒内B端向上移动3米，则拉力做功______焦，功率为_________瓦。在此过程中A物体受到的合力大小为_________。15．（2020·上海大学附属学校九年级三模）如图所示，OA是轻质杠杆，已知OB=2AB，B点所挂重物的重力为30牛，在A端施加一个竖直向上大小为_____牛的动力F，可使杠杆处于水平位置保持不动，此时杠杆为_____杠杆（选填“省力”或“费力”）。若保持动力方向不变，将所挂重物的作用点B向支点O靠拢些，而使杠杆仍在水平位置上保持静止，则力F的大小将_____（选填“增大”、“不变”或“减小”）。16．（2017·上海上外附中九年级一模）如图所示，在河中间固定一个细长圆管，管内有一轻质活塞，活塞下端位于水面，面积为1厘米2，质量不计，大气压强为帕．现将活塞缓慢提高米，则在该过程中外力对活塞做功______．（g取）三、作图题17．（2019·上海长宁区·中考模拟）如图所示，杠杆在力F1的作用下处于静止状态，请画出力F1的力臂l1。（______）四、计算题18．（2020·上海崇明区·九年级三模）如图所示，重为20牛的物体在拉力F的作用下匀速向上运动。若不计滑轮重与摩擦，2秒内物体上升了2米，求：(1)拉力F的大小；(2)拉力F的功和功率。19．（2020·上海黄浦区·九年级二模）物体在20牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，10秒内前进了5米。求此过程中拉力做的功W和功率P。20．（2020·上海松江区·九年级二模）某物体在30牛的水平拉力F作用下，沿水平面做匀速直线运动，10秒内前进了8米。求此过程中拉力所做的功W和功率P。21．（2020·上海大学附属学校九年级三模）如图所示，不计绳子的重力及滑轮与绳子间的摩擦阻力，用100牛的竖直向上拉力F通过滑轮拖着重为190牛的物体A做竖直向上移动，物体A运动时的s-t图像如图所示。求：(1)物体A运动10秒通过的路程s；(2)滑轮所受重力的大小G轮；(3)物体A运动10秒，拉力F所做的功W和功率P。五、实验题22．（2020·上海虹口区·九年级二模）在“探究杠杆平衡的条件”实验中，为得出实验结论，需多次改变杠杆受到作用力的大小、_______和作用点，使杠杆始终在_____位置保持平衡。在“探究凸透镜成像的规律”实验中，调整凸透镜和光屏的中心与烛焰中心大致在同一_____，以保证像成在光屏中央，然后应移动光屏直至光屏上的像_____为止。23．（2020·上海奉贤区·九年级二模）如图所示，弹簧测力计的量程为___牛，它的示数为___牛。在“探究杠杆平衡的条件”实验中，如图（a）所示，为使杠杆在水平位置平衡，可调节杠杆右端的平衡螺母向____移动；调节杠杆平衡后，在图（b）的A位置挂6个钩码，则应在B位置挂_____个相同的钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。24．（2016·上海长宁区·九年级二模）某校初三同学在做重力势能相关实验的时候，发现自由下落的弹性小球碰撞地面后反弹上升的最大高度总小于原来下落的高度，这说明弹性小球在碰撞地面过程中有机械能损失．为了探究自由下落的弹性小球在碰撞地面过程中损失的机械能的大小∆E与哪些因素有关，他们分别让同一弹性小球从某一高度自由下落碰撞地面，通过测量该弹性小球下落高度与反弹上升的最大高度的差值∆h，来比较损失的机械能的大小∆E，实验过程如图（a）、（b）和（c）所示（∆h3＜∆h1＜∆h2）．请仔细观察图中的现象和测量结果，并分析归纳得出初步结论．①分析比较图中的（a）和（b）两图可知：自由下落的同一弹性小球碰撞同种材料的地面，下落高度较大时，_______．②分析比较图中的（b）和（c）两图可知：_______．25．（2016·上海九年级二模）为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．（1）图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此你能得出的结论是：速度相同时，物体的质量越大，动能_________；（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此你能得出结论是：_______________；（3）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？_______．理由是_____________．（4）实验后，同学们联想到在许多交通事故