11 简单机械、功和机械能选填（解析版）

压轴题11简单机械、功和机械能选填压轴题考察热点中考试卷中往往涉及速度、压强、浮力、功和功率、简单机械的运用等。机械能的相互转化，在不同压轴题解析练习长为10cm,将底面积为50cm²、重为20N的物体N从杠杆B端向A端移动。当N运动到A端时，将M沿Vy=Sylm=PyVN=PySyG₄=m₁g=pySylgAO=OCF=F=G+GFM=G-Gx-Fc=G-G₄-(Gx+G)=G-Gy-2Gl=0.02m可知G=30NF3=FEG=500N-400N=100N故选C。B.拉力F的大小为4N力B.当B匀速上升时，绳自由端所受的拉力的大小仍为2N,且物体A压力及接触面的粗糙程度不变，则A受到水平向右摩擦力的大小为2N,此时A也匀速直线运动，所以A向左的水平拉力C.B以0.3m/s的速度匀速上升时，绳端移动的速度，即A物体的速度拉力的功率D.B匀速上升0.6m,A移动的距离故选B。4.(江苏无锡·校考一模)如图甲所示是高空作业的师傅在美化楼体外墙的情境，其结构的原理图如图乙所示，已知吊架的质量为50kg;工人以及工具的总重为600N,绳自由端的拉力的大小为500N。在电动机拉力的作用下，吊篮在10s内上升了2m,不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是()甲A.绳自由端拉动的速度为0.2m/sB.整个装置的机械效率为73.3%C.若绳的最大承受能力是600N,则吊篮中的人与工具的总重不能超过900ND.装置动滑轮的重力为200Nn=3s=nh=3×2m=6mG=mng=50kg×10N/kg=500NGm=nF-G=3×500N-(500N+600N)=400NFt=F=20NG₄=F₄+Fx=80N+20N=100N正确的是()甲乙G×OB=F×OAG=4NAl=0.75cmh=△l+h′=4cm+0.75cm=4.75cmC.如乙图，当加水量最大时，压力传感器的压力为10N,根据杠杆平衡条件可知，此时弹簧对杠杆向上的F×OB=F₂×OA解得此时弹簧弹力F₁为20N,此时弹簧的压缩量为解得J'=4cm由于起始状态，弹簧处于拉伸状态，被拉伸量为0.75cm(B选项求出),故此时浮筒移动的距离为I"=I'+△l=4cm+0.75cm=4.75cmF=G+F₁=4N+20N=24N根据阿基米德原理可得，此时排开水的体积为p=Pkgh=1×10³kg/m³×10N/kg×0.24=2.4×10³Pa故选D。7.(安徽合肥·统考二模)如图所示，蹦极者此刻正从O点由静止开始蹦极，a点是弹性绳自然下垂时绳下B.a→b蹦极者的机械能保持不变势能，蹦极者的机械能是在减小的，故B错误；故选C。小与时间t的关系如图乙，物体的速度v与时间t的关系如图丙，以下说法正确的是()②2~4秒，物体受到的摩擦力为2N【答案】D=2N,由平衡条件可得滑动摩擦力由v-t图象可知，物体在2~4秒做加速直线运动，受到的摩擦力为滑动摩擦力。而压力和接触面的粗糙程得，4s~6s物体运动的距离为s=vt=4m/s×(6s-4s)=8m则4~6秒推力F做的功为W=Fs=2N×8m=16JA.W:W₂=1:1P:P=1:1B.W:W₂=3:2P:P₂=3:2c.W:W₂=2:3P:P₂=3:2D.W:W₂=1:1P:P=3:2【答案】【答案】DW₁=F,s₁=300N×4m=1200JW,=F₂s,=200N×6m=1200JW:W₂=1:1由功率的计算公式10.(广东佛山·统考模拟预测)如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，现将木块置于弹簧的右端，用力将弹簧压缩△l的长度(弹簧始终在弹性限度内)后由静止释放，木块在水平地面上向右滑行距的长度x变化的关系图线中，可能正确的是()A.D.【答案】B【解析】AB.木块在水平地面上向右滑行的过程中，因接触面的粗糙程度和对地面的压力均不变，所以，CD.从x=△l开始运动时，弹簧的弹力大于木块受到的摩擦力，木块做加速运动，随着弹簧的伸长量减小，弹簧的弹力减小，而木块受到的摩擦力不变，所以木块受到的合力减小，木块速度的增加量减小，当弹簧的弹力和摩擦力相等时，木块的速度达到最大值，木块继续向右运动时，弹簧的弹力小于摩擦力，木块做减速运动，从O点继续向右运动时，弹簧的弹力向左且逐渐增大，此时弹簧的弹力和摩擦力方向均向左，木块做减速运动，直至停止，所以，从△l到O点的过程中，木块的速度先增大后减小，其动能先增大后减小，从O到(s-△l)的过程中，木块的动能一直减小，故CD错误。11.(广东广州·中山大学附属中学校考一模)用轻质弹簧(弹簧质量和空气阻力忽略不计)把小球挂在天花板上，如图所示，当用手将小球拉到水平位置静止，弹簧刚好处于原长状态，放手后小球摆动到最低点的过程中，下列说法正确的是() A.小球的机械能守恒【答案】B【答案】B【解析】A.当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，小球的质量不变，速度变大，同时高度降低，弹簧的弹性形变程度变大，故小球的重力势能减少、动能增加，弹簧的弹性势能增加，即小球的重力势能一部分转化为小球的动能另一部分转化为弹簧的弹性势能；弹簧质量和空气阻力忽略不计，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，故A错误；BCD.当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，小球的重力势能减少、动能增加，弹簧的弹性势能增加，小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量与弹簧的弹性势能增加量之和，所以小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量，小球重力势能的减少量也大于弹簧弹性势能的增加量，故B正确，CD12.(安徽芜湖·统考三模)如图所示是跳板跳水运动员跳水过程中的几个瞬间，不计空气阻力，其中①位置时运动员把跳板压到最低处。关于该过程，下列判断正确的是()13.(江苏苏州·统考二模)小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上(如图甲),在刚接触轻弹簧的瞬间(如丁丁G=F=0.5N/cm×5cm=2.5N正视图左视图甲乙故选C。15.(湖北武汉·校联考模拟预测)在冬奥会自由式滑雪比赛中，选手的运动轨迹如图所示，如果不计空力，下列说法中正确的是()A.在a、c两点时动能均为零【答案】D【答案】DD.从c点下落到d点过程中，运动员不和赛道接触，摩擦力不做功，如果不计空气阻力，重力势能全部转故选D。16.(重庆九龙坡·统考模拟预测)如图所示装置(其中一个定滑轮用轻杆固定在地面上),每个滑轮的重力为10N,物体A的重力G₄=100N,物体B的重力Gg=40N对A施加水平向右的拉力F=110N,使A以0.1m/s的速度匀速向右运动；撤去拉力F,在A的右侧加挂一个与它相同的物体，如图乙所示，对B施加一个竖直向下的拉力F₂,使A以0.2m/s的速度匀速向左运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等次要因素忽略不计，则下列说法正确的是()甲乙2Fg=G+FF'=f=80NF'=3F+G=3×45N+10N=145NVm=2v₄=2×0.2m/s=0.4m/s故选D。17.(广东深圳·红岭中学校考三模)爱动手动脑筋的小明想测水平方向放置的滑轮组的机械效率。用弹簧测力计先直接拉动物块在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧测力计示数为2N;接着按图甲组装滑轮组拉动物块在水平方向上运动，拉力F随时间变化关系如图乙，物块运动的速度随时间变化的关系如图丙。在2～4秒时间段，下列说法正确的是()A.物块受到的摩擦力为2NB.物块受到的拉力为2.4N【解析】A.用弹簧测力计先直接拉动物块在水平桌面上做匀速直线运动，弹簧测力计对物块的拉力与物块受到的摩擦力是一对平衡力，由于弹簧测力计示数为2N,所以物块在水平桌面上受到的摩擦力为2N;再按图甲组装滑轮组拉动物块在水平方向上运动时，因为物块对桌面的压力大小和接触面的粗糙程度都不变，所以物块受到的滑动摩擦力不变，仍为2N,故A正确；B.如图丙所示，在2~4s时间段，物块做匀速直线运动，物块受到的拉力与摩擦力是一对平衡力，即物块受到的拉力为2N,故B错误；则绳自由端移动的速度为V=NV物=3×0.1m/s=0.3m/s则拉力F的功率为F=3F+G=3×150N+150N=600NF×OB=F×OA则知道解得其质量C.为使物体M不离开地面，当物体对地面的压力为0时，人对绳的拉力最大，此时B端受到的拉力大小等于物体M的重力，为1500N;由杠杆平衡条件知道Fg'×OB=F₄¹×OA则以定滑轮为研究对象，定滑轮受向下的重力G定、3段绳向下的拉力3F'和向上的拉力FA,由力的平衡条3F'+G=FA'即3F'+150N=900N则人对绳的最大拉力F'=250ND.由图知道，n=2,物体m出水后，当M对地面恰好没有压力时，由于人拉绳的最大拉力是250N,所以，物体m受到向上的拉力是即物体m加速上升，故D正确。20.(河北保定·校考一模)如图所示，某人将物体沿水平方向匀速拉动了10m,所用时间为10s。物体和地面之间的摩擦力为320N,滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是()A.A、B、C处绳受力的大小关系是Fg>Fc>FB.绳A处向上的速度为2m/sC.动滑轮重为80ND.拉力F做功的功率为160W【答案】【答案】BC【解析】AC.因为不计绳重和摩擦，所以A处与C处的拉力相等，等于人的拉力，即F₄=Fc,由图可知n=2,则拉力因为物体沿水平方向做匀速直线运动，所以绳B点受到的拉力为F₄=Fc<FB因为不计绳重和滑轮组的摩擦时人的拉力为G=nF-f=2×200NG=nF-f=2×200N-320N=80NB.绳自由端移动的距离为故[故A.拉力F为300NB.拉力F的功率为120WG=nF-G=2×300N-500N=100NF=G=700NG=nFx-G=2×550N-100N=1000ND.2s内拉力F的功率为1.2WC.不计绳重、弹簧测力计重、滑轮组内部的摩擦，由图可知，承担物体A与桌面间摩擦力的绳股数是3,f=3F=3×6N=18N物体A在2s内通过的距离在2s内克服地面对物体摩擦力做的功拉力做的总功W=FS=6N×1.2m=7.2J在2s内拉力F的功率故D错误。三、填空题23.(湖北随州·统考模拟预测)如图甲是上肢力量健身器示意图，杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AO=2BO,配重的重力为100N,小明体重为500N,小明通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F,杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力记为F,拉力Fg与压力F的关系如图乙所示，杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计，滑轮重力为G,求：(2)滑轮的重力(3)将配重改为120N,小明能否将配重拉起，通过计算说明理由。甲乙F=G-FF₄=2F+G=2×(100N-Fm)+G解得G=20N;F=G=120NF=2F+G=2×120N+20N=260N则的压强为1000Pa,则D的密度为kg/m³;若将正方体D浸没在密度为2×10³kg/m³的液体中(未接触到容器底),保持杠杆在水平位置平衡，要使C对水平地面的压强增大为2000Pa,可将物体C沿竖直方向切去的质量为kg。Vc=(2dm)³=8dm³=8×10³m³由密度公式和G=mg可得，物体C的重力由压强公式C对水平地面的压力F=p₁Sc=1000Pa×4×10²m²=40N因物体C对地面的压力等于C的重力减去绳的拉力，所以，绳对C的拉力即A端所受竖直向下的拉力F₄×AO=Gp×OBD的密度为[2]若将正方体D浸没在密度为2x10³kg/m³的液体中，D受到的浮力为F=pgV=2×10³kg/m³×10N/kg×(0.1m)³=20NF'=Gp-F=48N-20N=28N根据杠杆的平衡条件可知FA×OA=F¹×OB则A端受到的拉力为×F'c=70NF=G¹-Fc①即△G=Gc-G'=160N-140N=20N【解析】[1]绳对C点的拉力为8N,则绳对物体的拉力F=8N,此时物块M对水平地面的压强[2]由杠杆平衡条件可得物体Q所受重力为剩余M受到的重力(G₁+G₀)L₁=G₂L₂④联立①②③④解得26.(江苏苏州·统考一模)让一系于橡皮筋一端的小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示；小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所示(不考虑空气阻力)。已知该轻质橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm,经测量小球从P点下落到a、b、c三点的距离分别为：ha=0.4m,hb=0.5甲乙丙(变大/变小/先变大再变小/不变/先变小再变大);(2)当橡皮筋弹性势能最大时，小球处于状态(平衡/非平衡);(3)实验中所用小球的重力为N。由a点到b点，动能变化量(大于/小于/等于)重力势能变化量。【答案】先变大再变小非平衡小于【解析】(1)[1]小球在下落的过程中，橡皮筋逐渐发生弹簧形变，橡皮筋所受弹力由小变大，当重力大于弹力时，小球受到合力向下，小球加速下落；当弹力等于重力时，小球受到合力为0,速度达到最大；当弹力大于小球重力时，合力向上，小球开始做减速运动。由此可知小球下落速度的变化情况是：先变大后变小；由于小球的质量不变，因此小球动能变化情况是先变大再变小。(2)[2]当橡皮筋伸长量最大即弹性势能最大时，小球速度减小为0,小球受力不平衡，所以处于非平衡状(3)[3]由图可知，在b点处时小球的速度是最大的，重力等于弹力；此时橡皮筋的伸长量为△h=hb-ha=0.5m-0.4m=0.1m橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm,则弹力为因此小球的重力为1N。[4]根据能量守恒可知，由a点到b点，小球减少的重力势能转化为小球的动能和橡皮筋的弹性势能，则小27.(甘肃武威·统考二模)如图所示光滑斜面AB>AC,沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部匀速拉到顶部所用时间相同，所需拉力分别为F和F、所做的功的功率分别为P和P。则FF₂,【解析】[1]斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有额外功，则拉力做的功等于克服物体重力做的W=Gh可知两次克服物体重力做的功相同，则两次拉力做的功也相同，即根据图示可知L>Lc由可知F<F即可知28.(江苏无锡·统考一模)小明从如图甲所示的位置，开始练习操作无人机的起飞和悬停，无人机获得的升力F与时间t的关系如图乙所示，5s后悬停在4m高度。若整个过程不计空气阻力(g取10N/kg)(2)无人机从开始上升到悬停的过程中，克服重力做功的功率为W.