第十单元机械与人(B卷·能力提升练)(原卷版+解析)

班级姓名学号分数第十单元机械与人（B卷·能力提升练）一．选择题（共13小题）1．如图所示，将边长为10cm，质量为8kg的正方体合金块用细绳挂在轻质杠杆的A处，杠杆可绕O点转动，在B点施加拉力F＝80N，方向如图所示，杠杆在水平位置平衡，已知OA：AB＝2：3，则下列说法错误的是（sin37°＝0.6；cos37°＝0.8；g＝10N/kg）（）A．合金块的密度是8×103kg/m3 B．A点受到绳的拉力为24N C．物体对地面的压力为80N D．物体对地面的压强为5.6×103Pa2．如图，轻质杠杆OA可绕O点转动，在杠杆的B点挂上重物G，并在A点施加竖直向上的拉力F1＝9N使杠杆在水平位置静止；交换重物悬挂点和拉力作用点使杠杆在水平位置平衡，所需的拉力大小F2＝16N；（不计摩擦）下列说法错误的是（）A．重物的重力G＝12N B．16•OB＝9•OA C．F1：F2＝OB2：OA2 D．此原理可用于非等臂天平的质量测量3．如图，甲为厦漳跨海大桥的实景图，该桥可逐步抽象成乙、丙、丁所示的模型。下列说法正确的是（）A．桥上无车时，桥塔增高，钢索承受的拉力不变 B．桥上无车时，桥塔增高，钢索承受的拉力变小 C．桥上有车时，车靠近桥塔，钢索受到的拉力不变 D．桥上有车时，车靠近桥塔，钢索受到的拉力变大4．质量为1.5t的汽车，在平直公路上以额定功率60kW从静止开始运动，15s运动200m恰好达到最大速度，接着匀速运动25s，关闭发动机，滑行100m停下。v﹣t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，下列判断正确的是（）A．全程中汽车所受阻力的大小为3×102N B．整个过程中发动机做的功3×106J C．汽车的最大速度是20m/s D．整个过程阻力做功为3×105J5．雨滴在空气中竖直下落，它所受的空气阻力f与速度v成正比，即f＝kv（k为比例系数）。所以雨滴速度越来越大，最终以某一速度匀速运动，雨滴在竖直下落过程中重力做功的功率P随时间t的关系图像正确的是（）A． B． C． D．6．如图甲所示，用竖直向上的拉力F，将静止在水平地面上的物体向上提升。图乙表示F的大小随时间t的变化关系，图丙表示物体的运动速度v的大小随时间t的变化关系。已知在10s～20s内物体上升的高度为50m。下列说法正确的是（）A．物体的重力大小为55N B．在0～10s内，物体对地面的压力大小是30N C．在10s～30s内，物体上升的平均速度大小为10m/s D．在20s～30s内，拉力F对物体做功的功率为500W7．北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。下列说法正确的是（）A．三处动能比较b＞c＞a B．三处重力势能比较a＞c＞b C．三处动能比较c＞b＞a D．三处重力势能比较b＞a＞c8．在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国选手苏翊鸣获得冠军。如图所示，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点C的过程中，下列说法正确的是（）A．重力势能增大，动能减小 B．重力势能减小，动能增大 C．重力势能减小，动能减小 D．重力势能增大，动能增大9．如图，用同一滑轮组在相同时间内分别使物体A、B以相同速度匀速上升，发现提升A比提升B时，滑轮组的机械效率更大。若不计绳重和摩擦的影响，以下四个判断中，正确的是（）①物体A与物体B的重力更小②提升A比提升B时的有用功更大③提升A比提升B时的额外功更小④提升A比提升B时，人做功的功率更大A．①② B．①③ C．②③ D．②④10．小明分别使用甲、乙、丙三种机械将物体M匀速提升2m（绳长不变），测得物体M所受重力和各拉力如表所示，则（）GMF甲F乙F丙8N10N10N10NA．乙、丙的机械效率相等 B．使用图乙动滑轮可以省力 C．甲、乙的机械效率相等 D．使用图丙斜面可以省力11．工人用定滑轮提升质量为20kg的物体，绳自由端在2s内匀速移动了1m，滑轮的机械效率为80%，以下结论正确的是（）A．工人做的有用功为200J B．该滑轮的重力为50N C．人对绳自由端的拉力F为125N D．拉力F的功率为62.5W12．用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作用下，重为40N的物体在10s内匀速竖直上升了2m，已知动滑轮重为8N，忽略绳重与摩擦。下列说法中正确的是（）A．电动机对绳的拉力为16N B．绳子自由端的移动速度为0.6m/s C．滑轮组的机械效率为80% D．有用功的功率为8W13．如图所示，斜面长10m，高4m，用沿斜面方向的推力F，将一个重为500N的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J，下列说法正确的是（）A．机械效率为75% B．F＝300N C．摩擦力为50N D．推力做的总功为3000J二．多选题（共2小题）（多选）14．如图所示用一个始终垂直于杠杆的拉力将重物由a提升到b位置，重物挂在杠杆上的位置不变，若杠杆始终保持平衡状态且不计杠杆的自重，下列说法正确的是（）A．提升的过程中，始终是省力杠杆 B．拉力先变大后变小 C．拉力大小始终不变 D．拉力一直变小（多选）15．物体在同一水平地面上做直线运动，通过相等的路程s，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平推力为F2；两次推力做功分别为W1、W2；两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是（）A．W1＜W2，P1＝P2 B．W1＝W2，P1＜P2 C．F1＜F2，P1＝P2 D．F1＝F2，P1＜P2三．填空题（共15小题）16．如图所示，小明正在做俯卧撑，这时可以把他的身体看作一个杠杆。图中A为身体的重心，小明的体重为500N，手臂长约50cm。则地面对手臂的支持力F的大小为N；若小明30s内完成了20个标准的俯卧撑，则小明这段时间内做功的功率约为W。17．如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用甲、乙两种方法使其一端缓慢抬离地面，若F甲和F乙始终竖直向上，则F甲（＞/＜/＝）F乙，如果两种方法都将水泥板缓慢拉到竖直位置，不计空气阻力等因素，两次拉力做功W甲（＞/＜/＝）W乙。18．“节约用水，人人有责”，应养成随手关闭水龙头的好习惯，如图甲所示。水龙头手柄可视为如图乙所示的杠杆，O为支点，F为阻力，分别沿a、b、c、d方向关闭水龙头，其中用力最小的是（填“a”“b”“c”或“d”），其原理是。19．如图所示，两位同学各持一根较光滑的木棍，在相距1m处面对面站立。另外一位同学取一根绳子，将绳子的一端系在其中一根木棍上，再按图所示依次绕过两根木棍，然后缓慢拉动绳子的另一端，这两根木棍将（选填“合拢”或“分开”），木棍和绳子组成了一种简单机械，叫。20．中国高铁运营里程突破4万公里，稳居世界第一，高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，如图甲采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图，其中滑轮B为滑轮。钢绳通过滑轮组悬挂总重40000N的坠砣，若某段时间内坠砣下降了20cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，输电线P端受到的拉力大小为N，输电线P端向左移动了cm。21．如图所示的单摆，让小球从A点静止释放，小球从A点向B点摆动的过程中，细绳对小球的拉力（选填“做”或“不做”）功，小球在B点受合力（选填“等于零”或“不等于零”）。22．如图所示，小明用沿斜面向上的力F＝400N，把一个重600N的木箱沿斜面推到1.8m高处，斜面长4.5m，此过程中木箱受到的摩擦力为N。23．一个60kg的同学，徒手从教室的1楼走到4楼（走了3层楼），每层楼的层高为4m，他克服重力做的功是J，他消耗的体内化学能是J。24．在水平地面上有一长方体木箱，小群用水平推力F把木箱向前推动，此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示，从3s至5s内，摩擦力为N，从3s至4s内，推力对木块所做的功J。从0s至1s内，推力对木块所做的功为J。25．甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的图象分别如图甲、乙所示（空气阻力忽略不计）。由图可知，甲车的速度（大于/小于/等于）乙车的速度，甲车的功率（大于/小于/等于）乙车的功率，经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为。26．如图是小明在做俯卧撑和引体向上时的锻炼场景：（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1F2。（2）如图乙，小明的质量为60kg，做一次引体向上需克服重力做功J，如果小明1min完成10个引体向上，则他的功率是W。（g取10N/kg）27．如图同一个实心小球以同样的速度v分别沿着甲、乙两个光滑的弧槽运动，两弧槽弧形相同，弧长相等。小球到达B点的动能（选填“大于”“小于”或“等于”下同）到达D的动能，小球通过甲弧槽的时间小球通过乙弧槽的时间，甲图中小球由A到B的过程中动能的变化情况是（空气阻力不计）。28．2021年4月29日，长征五号搭载空间站天和核心舱发射成功，标志着我国空间站时代已经到来。如图所示，天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行，不受空气阻力，因此机械能守恒。（1）长征五号搭载空间站天和核心舱升空过程中，以长征五号为参照物，天和核心舱的运动状态是的；（2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动能变化情况是。29．如图甲所示，小明利用滑轮组提升不同重物，重为500N的小明最大臂力为600N，动滑轮重100N，绳子能承受的最大拉力为800N，随着货物从某个重量增加到最大时，小明绘制了滑轮组的机械效率η和物重G的关系图，如图乙所示，则A、B两点的机械效率为ηA＝%、ηB＝%。（不计绳重及滑轮轴间的摩擦）30．如图所示，手用F1的力直接将物体A匀速提升h，做功300J；若借助长5m的斜面用力F2把A匀速提升相同高度，斜面的机械效率是60%，借助斜面做的有用功为J，拉力F2是N，物体A受到斜面的摩擦力是N。四．作图题（共4小题）31．如图1是一款升降座椅装置，其简图如图2，请在图2中画出滑轮组的绕线情况，要求绳子的末端绕至按钮处。32．如图甲所示，用弹簧测力计拉动水平面上的物块，拉力大小和物块的速度随时间变化情况分别如图乙、丙所示。请在图丁中画出拉力的功率随时间变化的图象。（注：P＝Fv）33．如图甲所示的是在中考体育考试中小刚投掷实心球的场景。请你在图乙中画出实心球离手后，在空中飞行过程中动能E，随时间t变化的大致曲线。34．跳伞运动员从足够高的悬停直升机上跳下，其下落过程简化为竖直向下的直线运动（图甲）。运动员从O位置由静止开始加速运动到A位置，立即打开降落伞（开伞后人和伞所受空气阻力突然增大且大于总重力），在B位置安全着地。若下落过程中空气阻力随速度的增大而增大，请在图乙中画出运动员从O位置到B位置（刚好触地）这一过程中，动能Ek随位置S变化关系的大致图像。五．简答题（共5小题）35．如图所示是家庭装修常用的长方体木板，当一个人要把平放在地板上的一块均匀木板立起来靠在墙上的时候，是从长边a还是从短边b搬动木板更容易？请用学过的物理知识来分析。36．拔河比赛时，运动员的身体会适当地向后倾斜，如图所示．这样做对方很难把他拉向前倒．如果把运动员身体模型化成杠杆，请用杠杆原理分析其中的原因．37．如图所示，水平桌面的中间有一均匀的磁场区域（“×”表示垂直于桌面向下的磁感线）。桌面左端放有质量和大小均相同的金属框和塑料框。现分别用水平向右的力将它们从图中的A位置匀速拉动到B位置。请你从能量转化的角度判断这一过程中拉力分别对金属框和塑料框做的功是否相同？请说明理由。（假设两框与桌面间的接触粗糙程度相同）38．如图是人们常用的订书机，它的结构设计和工作原理运用了许多物理知识。在底部垫了两块橡皮而且有条纹，目的是什么？钉书针很尖细，目的是什么？按下压柄，弹簧发生弹性形变，弹簧具有什么能量？39．张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了甲图所示的设计方案图，李工上交了乙图所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择图的设计方案，结合你学到的物理知识，请简要谈谈你选择的理由。六．实验探究题（共5小题）40．小明在探究杠杆平衡条件的实验中（每个钩码的重力均为G，杠杆上每格长度均为a，弹簧测力计自重不计）。（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆（选填“是”或“不是”）平衡状态，接下来小明向调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止；（2）如果小明同学面对甲图状况，没有调至水平平衡就匆忙进行乙图实验（弹簧测力计在右侧第4格处），杠杆虽然此时水平平衡，但可以判断2G•3a（选填“＞”、“＝”或“＜”）F1•4a；（F1是弹簧测力计的示数）（3）面对甲图状况，小明同学按正确的操作将杠杆调至水平平衡后，进行如图丙所示的实验，记录下杠杆水平平衡时弹簧测力计示数F2，发现2G•3a＝F2•4a，于是就得出了“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”的结论，同组的同学认为他的做法不合理，理由是；（4）小明同学将甲图状况调节成水平平衡后，进行丁图实验（测力计挂钩钩在右侧第4格处）。①将弹簧测力计向右下方拉，示数为F3，力与水平方向成θ角，杠杆水平平衡；②将该弹簧测力计的方向改为向左下方拉，示数为F4，力与水平方向成β角，杠杆水平平衡.若F3＞F4，则θ（选填“＞”、“＝”或“＜”）β。41．在“探究杠杆的平衡条件”实验中。（1）如图所示甲中杠杆（选填“是”或“否”）在平衡状态。（2）图乙中，在已调平的杠杆A处挂两个钩码，则在B处需挂个钩码时，杠杆才能继续保持在水平位置平衡。（3）将图丙中弹簧测力计向右逐渐倾斜时，其示数将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。其原因是：。（4）实验中保持钩码个数及位置不变，多次收集数据并在坐标系中绘制出动力臂L1与动力F1的关系图象，由图象可知：当F1＝0.5N时，L1＝cm。（5）根据杠杆平衡的条件分析图丁可知：A端胡萝卜相比B端胡萝卜（选填“更重些”、“一样重”或“更轻些”）。42．小明利用以下器材：中间有沟槽的木质轨道，如图甲所示，其中AB部分倾斜并与平直部分BC平滑连接，沟槽较光滑）、大小与沟槽相当的玻璃球、铁球各一个，轻质弹簧、刻度尺各一个，开展了探究“动能大小与哪些因素有关”的活动。实验步骤如下：步骤1：让质量为m1铁球从斜面高h1处自由滑下，记录弹簧被压缩的长度x1。步骤2：让质量为m2铁球从斜面高h1处自由滑下，记录弹簧被压缩的长度x2。步骤3：让质量为m1铁球从斜面高h2处自由滑下，记录弹簧被压缩的长度x3。（1）利用这套器材进行实验时，可以通过比较来比较小球动能的大小。（2）步骤（选填“1”“2”或“3”）两个步骤是为了研究动能与质量大小的关系，步骤（选填“1”“2”或“3”）两个步骤是为了研究动能与速度大小的关系。（3）若弹簧可以自由伸缩，压缩的弹簧可以将小球向上弹回，说明发生弹性形变的物体具有能。小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是每一次反弹的高度逐渐变小，说明此过程小球机械能（选填“增大”“减小”或“不变”）。（4）根据实验结论和生活经验，在发生汽车碰撞事故时，事故的严重程度与下列哪个因素无关。A.载重大小B.车速大小C.是否系安全带D.是否安装行车记录仪43．高空抛物不仅是一种不文明行为，还会带来很大的安全隐患。小华设计了如图所示的实验：让三个体积相同的实心铁球A、铁球B和铝球C同时由静止释放落到沙地上，其中A、C球离沙地的高度相同。实验数据记录如表。（ρ铁＞ρ铝）球的种类铁球A铝球C铁球B高度/cm101015球陷入沙中的深度/cm329（1）本实验中，球的重力势能大小是通过来反映的。（2）比较A、C两球，得出的结论是。（3）B球落入沙中后，速度不断减小直至静止，B球的机械能转化为能。（4）请你给高空抛物者提出一条警示语：（合理即可）。44．小羽设计的测量斜面的机械效率实验如图所示。用高为30cm的木块将带有刻度的平木板垫起，构成一个斜面，并使它固定，把小车放在斜面底端A处，用弹簧测力计拉着小车从位置A沿斜面匀速上升到位置B，上升过程中弹簧测力计的示数如图所示。根据题中提供的信息，填写下面的实验记录表。小车受到的重力G/N沿斜面的拉力F/N小车沿斜面上升的距离s/m小车上升的高度h/m斜面的机械效率η0.800七．计算题（共6小题）45．青竹湖湘一2020届同学设计了一款如图甲所示的力学装置，杠杆OAB始终在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，OB＝3OA，竖直细杆a的上端通过力传感器连在天花板上，下端连在杠杆的A点，竖直细杆b的两端分别与杠杆和物体M固定，水箱的质量为0.8kg，不计杠杆、细杆及连接处的重力。当图甲所示的水箱中装满水时，水的质量为3kg。力传感器可以显示出细杆a的上端受到作用力的大小，图乙是力传感器的示数大小随水箱中水的质量变化的图象：（1）图甲所示的水箱装满水时，水受到的重力为多少N；（2）物体M的重力；（3）当细杆a上得传感器显示为24N时，细杆b上的力为多大；（4）当向水箱中加入质量为1kg的水时，力传感器的示数大小为F；继续向水箱中加水，则当力传感器的示数大小变为4F时，水箱对桌面的压力为多少N？46．某兴趣小组用如图所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体的质量为100kg，受到的摩擦力为200N，用80N的拉力F，10秒内把物体拉动的距离为2m。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，g取10N/kg）求：（1）物体的重力；（2）滑轮组中动滑轮的重力；（3）拉绳子的速度。47．如图所示是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人，其质量为600kg，与地面的总接触面积为300cm2，以3m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了1min，行驶时所受阻力为自取的0.02倍（g取10N/kg）。求：（1）消防机器人所受的重力；（2）消防机器人静止在水平面上时对地面的压强；（3）消防机器人牵引力做的功。48．中国研发的万米载人潜水器“奋斗者”号，成功下潜到全球海洋10909m最深处（不考虑海水密度的变化，ρ海水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）。则：（1）“奋斗者”号下潜到最深处时，潜水器所受到海水的压强为多少Pa？（2）“奋斗者”号完成任务后，漂浮在海面上，由图乙所示的起重装置将其匀速竖直吊离水面，起重装置起吊拉力的功率随时间变化的图像如图丙所示，图中P2＝2P1。起吊过程中“奋斗者”号总质量为36吨，求t1时刻“奋斗者”号的排水体积（不考虑水的阻力）。49．通过“探究物体不受力时怎样运动”和“物体动能大小的影响因素”两个实验，可知小球滑到斜面最底端的速度，只与小球在斜面的起始高度有关，与小球本身质量无关，小球从斜面滑下的过程中，动能的增加量等于重力对小球做的功（不计摩擦和空气阻力），已知动能的表达式为EK＝mv2：其中m为物体的质量，v是物体的运动速度，让质量分别为m1和m2的小球从同一斜面的同一高度h由静止开始滑下，v1、v2是两球到达最低端的速度，请证明v1＝v2。50．在小型建筑工地，常用简易的起重设备竖直吊运建筑材料，其工作原理相当于如图所示的滑轮组，某次将质量为400kg的砖块匀速吊运到高为10m的楼上，用时40s，卷扬机提供的拉力F为2500N。求在此过程中：（1）有用功；（2）拉力F做的总功；（3）滑轮组的机械效率；（4）拉力F做功的功率。班级姓名学号分数第十单元机械与人（B卷·能力提升练）解析版一．选择题（共13小题）1．如图所示，将边长为10cm，质量为8kg的正方体合金块用细绳挂在轻质杠杆的A处，杠杆可绕O点转动，在B点施加拉力F＝80N，方向如图所示，杠杆在水平位置平衡，已知OA：AB＝2：3，则下列说法错误的是（sin37°＝0.6；cos37°＝0.8；g＝10N/kg）（）A．合金块的密度是8×103kg/m3 B．A点受到绳的拉力为24N C．物体对地面的压力为80N D．物体对地面的压强为5.6×103Pa【解答】A、正方体合金块的体积：V＝（0.1m）3＝1×10﹣3m3，合金块的密度：ρ＝＝＝8×103kg/m3，故A项说法正确；B、杠杆的支点为O，作出拉力F的力臂为OC，如图所示：则由数学知识可得：OC＝OB×sin37°＝0.6×OB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，已知OA：AB＝2：3，则AB＝OA，且OB＝AB﹣OA＝OA﹣OA＝OA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，则OC＝0.6×OB＝0.6×OA＝0.3×OA，由杠杆平衡条件可得：FA×OA＝F×OC，所以，A点受到绳的拉力：FA＝＝＝24N，故B项说法正确；C、对合金块进行受力分析可知，此时合金块受向下的重力、向上的拉力和向上的支持力，由力的平衡条件可得：F支+FA′＝G，压力和支持力是一对相互作用力，其大小相等，则物体对地面的压力：F压＝F支＝G﹣FA′＝mg﹣FA′＝8kg×10N/kg﹣24N＝56N，故C项说法错误；D、正方体合金块的底面积：S＝（0.1m）2＝0.01m2，物体对地面的压强：p＝＝＝5.6×103Pa，故D项说法正确。故选：C。2．如图，轻质杠杆OA可绕O点转动，在杠杆的B点挂上重物G，并在A点施加竖直向上的拉力F1＝9N使杠杆在水平位置静止；交换重物悬挂点和拉力作用点使杠杆在水平位置平衡，所需的拉力大小F2＝16N；（不计摩擦）下列说法错误的是（）A．重物的重力G＝12N B．16•OB＝9•OA C．F1：F2＝OB2：OA2 D．此原理可用于非等臂天平的质量测量【解答】由题可知，F1＝9N，F2＝16N，重物悬挂点和拉力作用点互换前，由杠杆平衡条件可得：F1×OA＝G×OB，代入数据可得9N×OA＝G×OB，即：＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，重物悬挂点和拉力作用点互换后，由杠杆平衡条件可得：F2×OB＝G×OA，代入数据可得16N×OB＝G×OA，即：＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，由①②可得：G＝＝12N，故A正确，故B错误；物体的质量：m＝＝＝1.2kg，所以此原理可用于非等臂天平的质量测量，故D正确；①×②得：＝，即F1：F2＝OB2：OA2，故C正确。故选：B。3．如图，甲为厦漳跨海大桥的实景图，该桥可逐步抽象成乙、丙、丁所示的模型。下列说法正确的是（）A．桥上无车时，桥塔增高，钢索承受的拉力不变 B．桥上无车时，桥塔增高，钢索承受的拉力变小 C．桥上有车时，车靠近桥塔，钢索受到的拉力不变 D．桥上有车时，车靠近桥塔，钢索受到的拉力变大【解答】（1）由图可知，桥上无车时，若增加塔桥的高度，增加了支点到钢索的垂直距离，即增大了动力臂，由F1＝可知，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力越小，桥对钢索的拉力就越小，即钢索承受的拉力变小，故A错误、B正确；（2）桥上有车时，位置越靠近桥塔，阻力臂越小，由杠杆平衡条件可知，当阻力和动力臂不变的情况下，钢索受到的拉力越小，故CD错误。故选：B。4．质量为1.5t的汽车，在平直公路上以额定功率60kW从静止开始运动，15s运动200m恰好达到最大速度，接着匀速运动25s，关闭发动机，滑行100m停下。v﹣t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，下列判断正确的是（）A．全程中汽车所受阻力的大小为3×102N B．整个过程中发动机做的功3×106J C．汽车的最大速度是20m/s D．整个过程阻力做功为3×105J【解答】A、全程中汽车的所受阻力：f＝0.2G＝0.2mg＝0.2×1.5×103kg×10N/kg＝3×103N，故A错误；B、由题意可知，整个过程中发动机的工作时间t＝40s，且在这段时间内发动机的功率不变；由P＝可得，整个过程中发动机做的功：W＝Pt＝60×103W×40s＝2.4×106J，故B错误；C、因汽车匀速行驶时处于平衡状态，汽车的驱动力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的驱动力F＝f＝3×103N；由P＝＝＝Fv可得，汽车的最大速度：v最大＝＝＝20m/s，故C正确；D、由图可知，汽车在15s～40s内做匀速直线运动，根据v＝可知，此过程中汽车运动的距离：s2＝v最大t2＝20m/s×（40s﹣15s）＝500s，整个过程中汽车运动的距离为：s＝s1+s2+s3＝200m+500m+100m＝800m，则整个过程阻力做功为：W'＝fs＝3×103N×800m＝2.4×106J，故D错误。故选：C。5．雨滴在空气中竖直下落，它所受的空气阻力f与速度v成正比，即f＝kv（k为比例系数）。所以雨滴速度越来越大，最终以某一速度匀速运动，雨滴在竖直下落过程中重力做功的功率P随时间t的关系图像正确的是（）A． B． C． D．【解答】因为P＝＝＝Gv，又雨滴速度越来越大，最终以某一速度匀速运动，所以雨滴在竖直下落过程中重力做功的功率P随时间t的关系是随着时间的增加先增大，后不变，故D符合题意。故选：D。6．如图甲所示，用竖直向上的拉力F，将静止在水平地面上的物体向上提升。图乙表示F的大小随时间t的变化关系，图丙表示物体的运动速度v的大小随时间t的变化关系。已知在10s～20s内物体上升的高度为50m。下列说法正确的是（）A．物体的重力大小为55N B．在0～10s内，物体对地面的压力大小是30N C．在10s～30s内，物体上升的平均速度大小为10m/s D．在20s～30s内，拉力F对物体做功的功率为500W【解答】A、由图丙可知，物体在20s﹣30s时做匀速直线运动，处于平衡状态，受到拉力和重力是一对平衡力，因此物体的重力大小等于此时的拉力，由图乙可知，此时物体受到的拉力为50N，因此物体的重力大小为50N，故A错误；B、由图乙可知，物体在0～10s内受到的拉力F'＝30N，由图丙可知，此时物体静止，处于平衡状态，物体在竖直方向上受到竖直向下重力、竖直向上的拉力和地面的支持力，由力的平衡条件可知，地面对物体的支持力：F支＝G﹣F'＝50N﹣30N＝30N，由物体间力的作用是相互的可知，物体对地面的压力F压＝F支＝30N，故B错误；C、在10s～20s内，物体处于加速运动状态，速度小于10m/s，在20s～30s内，速度为10m/s，故在10s～30s内，物体上升的平均速度小于10m/s，故C错误；D、由图乙可知，20s～30s内受到的拉力F＝50N，由图丙可知，物体的速度v＝10m/s，则拉力F对物体做功的功率：P＝＝＝Fv＝50N×10m/s＝500W，故D正确。故选：D。7．北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。下列说法正确的是（）A．三处动能比较b＞c＞a B．三处重力势能比较a＞c＞b C．三处动能比较c＞b＞a D．三处重力势能比较b＞a＞c【解答】重力势能大小的影响因素是质量和高度，运动员在全程中质量不变，a、b、c三处的高度关系为ha＞hb＞hc，所以三处重力势能比较a＞b＞c。运动员在a点时速度为零，动能为零，从a到c重力势能转化为动能，到c点时动能最大，从c到b动能转化为重力势能，b点时的动能小于c点时的动能，则三处动能比较c＞b＞a。综上分析可知，选项ABD错误，C正确。8．在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中，我国选手苏翊鸣获得冠军。如图所示，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点C的过程中，下列说法正确的是（）A．重力势能增大，动能减小 B．重力势能减小，动能增大 C．重力势能减小，动能减小 D．重力势能增大，动能增大【解答】苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点C的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，故B正确。故选：B。9．如图，用同一滑轮组在相同时间内分别使物体A、B以相同速度匀速上升，发现提升A比提升B时，滑轮组的机械效率更大。若不计绳重和摩擦的影响，以下四个判断中，正确的是（）①物体A与物体B的重力更小②提升A比提升B时的有用功更大③提升A比提升B时的额外功更小④提升A比提升B时，人做功的功率更大A．①② B．①③ C．②③ D．②④【解答】若不计绳重和摩擦的影响，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝，因同一滑轮组中动滑轮的重力相等，物体的重力G越大时，滑轮组的机械效率越大，所以，由提升A的过程滑轮组的机械效率较大可知，物体A的重力较大，故①错误；又因拉力的功率P＝＝＝（G+G动）v，所以，用相同的速度分别匀速提升物体A和物体B时，提升A的过程中拉力的功率较大，故④正确；因在相同时间内分别使物体A、B以相同速度匀速上升，所以，由v＝可知，物体A和物体B的高度相等，由W有＝Gh可知，提升A比提升B时的有用功更大，故②正确；由不计绳重和摩擦时W额＝G动h可知，提升物体A和物体B时的额外功相等，故③错误。综上可知，只有②④正确。故选：D。10．小明分别使用甲、乙、丙三种机械将物体M匀速提升2m（绳长不变），测得物体M所受重力和各拉力如表所示，则（）GMF甲F乙F丙8N10N10N10NA．乙、丙的机械效率相等 B．使用图乙动滑轮可以省力 C．甲、乙的机械效率相等 D．使用图丙斜面可以省力【解答】AC、甲图为定滑轮，拉力端移动的距离s＝h，拉力做的有用功W甲有＝GMh，拉力做的总功W甲总＝F甲s＝F甲h，机械效率为：η甲＝＝＝＝×100%＝80%；乙图承担物重的绳子股数为2，则拉力端移动的距离s＝2h，乙图中的机械效率为：η乙＝＝＝＝＝×100%＝40%；丙图中斜面的机械效率为：η丙＝＝＝×100%＝40%，所以乙、丙两图的机械效率相等，甲图的机械效率是乙、丙图机械效率的2倍，故A正确，C错误；BD、因为图乙和图丙的拉力大于都物体M的重力，所以使用动滑轮和斜面都不能省力，故BD错误。故选：A。11．工人用定滑轮提升质量为20kg的物体，绳自由端在2s内匀速移动了1m，滑轮的机械效率为80%，以下结论正确的是（）A．工人做的有用功为200J B．该滑轮的重力为50N C．人对绳自由端的拉力F为125N D．拉力F的功率为62.5W【解答】A、定滑轮不省力也不省距离，由题意可知，绳自由端在2s内匀速移动了1m，则物体上升高度h＝s＝1m，工人做的有用功为：W有＝Gh＝mgh＝20kg×10N/kg×1m＝200J，故A正确；B、因为是定滑轮，不需要克服定滑轮的重力做功，滑轮的重力无法确定，故B错误；C、由η＝可得，拉力做的总功为：W总＝＝＝250J，由W总＝Fs可得，人对绳自由端的拉力为：F＝＝＝＝250N，故C错误；D、拉力的功率为P＝＝＝125W，故D错误。故选：A。12．用如图所示的滑轮组提升重物，在电动机拉力的作用下，重为40N的物体在10s内匀速竖直上升了2m，已知动滑轮重为8N，忽略绳重与摩擦。下列说法中正确的是（）A．电动机对绳的拉力为16N B．绳子自由端的移动速度为0.6m/s C．滑轮组的机械效率为80% D．有用功的功率为8W【解答】A、由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，忽略绳重与摩擦，电动机对绳的拉力F＝（G+G动）＝×（40N+8N）＝24N，故A错误；B、绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×2m＝4m，则绳子自由端的移动速度：v＝＝＝0.4m/s，故B错误；C、拉力做的有用功：W有＝Gh＝40N×2m＝80J，拉力做的总功：W总＝Fs＝24N×4m＝96J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%，故C错误；D、有用功的功率：P有用＝＝＝8W，故D正确。故选：D。13．如图所示，斜面长10m，高4m，用沿斜面方向的推力F，将一个重为500N的货物由斜面底端匀速推到顶端，运动过程中克服摩擦力做功500J，下列说法正确的是（）A．机械效率为75% B．F＝300N C．摩擦力为50N D．推力做的总功为3000J【解答】AD、推力做的有用功：W有用＝Gh＝500N×4m＝2000J，推力做的总功：W总＝W有用+W额＝2000J+500J＝2500J，故D错误；该斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故A错误；B、由W总＝Fs得推力：F＝＝＝250N，故B错误；C、由W额＝fs得摩擦力：f＝＝＝50N，故C正确；故选：C。二．多选题（共2小题）（多选）14．如图所示用一个始终垂直于杠杆的拉力将重物由a提升到b位置，重物挂在杠杆上的位置不变，若杠杆始终保持平衡状态且不计杠杆的自重，下列说法正确的是（）A．提升的过程中，始终是省力杠杆 B．拉力先变大后变小 C．拉力大小始终不变 D．拉力一直变小【解答】A、从支点向力的作用线作垂线，垂线段的长度即力臂。图中的动力臂始终等于杠杆的长，而阻力臂最长时等于支点到悬挂点的距离，始终阻力臂小于动力，因而一直是省力杠杆；故A正确；BCD、根据杠杆平衡条件可得：F×L＝G×LG，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂从下方到水平位置时变大，所以动力变大；当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以拉力变小。故拉力先变大后变小，故B正确，CD错误；故选：AB。（多选）15．物体在同一水平地面上做直线运动，通过相等的路程s，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平推力为F2；两次推力做功分别为W1、W2；两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是（）A．W1＜W2，P1＝P2 B．W1＝W2，P1＜P2 C．F1＜F2，P1＝P2 D．F1＝F2，P1＜P2【解答】由图像甲可知，物体做匀速直线运动，速度大小为v甲＝＝＝2m/s；由图像乙可知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v乙＝4m/s；因为两次都是匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，物体对地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则物体受到的摩擦力不变，故受到的水平推力为：F1＝F2，由题知，两次物体通过的路程相等，故根据W＝Fs可知，两次推力做的功：W1＝W2；已知v甲＜v乙，由P＝＝＝Fv可得，两次推力的功率P1＜P2。综上分析可知，选项AC错误，BD正确。故选：BD。三．填空题（共15小题）16．如图所示，小明正在做俯卧撑，这时可以把他的身体看作一个杠杆。图中A为身体的重心，小明的体重为500N，手臂长约50cm。则地面对手臂的支持力F的大小为300N；若小明30s内完成了20个标准的俯卧撑，则小明这段时间内做功的功率约为100W。【解答】（1）由图可知，O为支点，地面对手的支持力的力臂L＝0.6m+0.9m＝1.5m；由杠杆平衡条件可得：FL＝GLG，即F×1.5m＝500N×0.9m，解得：F＝300N；（2）每做一次俯卧撑肩膀升高的高度：h＝50cm＝0.5m，他做一个俯卧撑做的功：W＝Fh＝300N×0.5m＝150J，30s内做的总功：W总＝nW＝20×150J＝3000J，他做功的功率：P＝＝＝100W。故答案为：300；100。17．如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用甲、乙两种方法使其一端缓慢抬离地面，若F甲和F乙始终竖直向上，则F甲＝（＞/＜/＝）F乙，如果两种方法都将水泥板缓慢拉到竖直位置，不计空气阻力等因素，两次拉力做功W甲＜（＞/＜/＝）W乙。【解答】（1）两次抬起水泥板时的情况如图所示：在上述两种情况下，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以阻力臂都等于动力臂的二分之一。根据杠杆的平衡条件F＝＝G．所以前后两次所用的力相同；（2）若甲、乙两种情况均将水泥板拉至竖直位置，由图可知h甲＜h乙，根据W＝Fs可知拉力做功W甲＜W乙。故答案为：＝；＜。18．“节约用水，人人有责”，应养成随手关闭水龙头的好习惯，如图甲所示。水龙头手柄可视为如图乙所示的杠杆，O为支点，F为阻力，分别沿a、b、c、d方向关闭水龙头，其中用力最小的是b（填“a”“b”“c”或“d”），其原理是在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小。【解答】在杠杆的最右端施加动力，当动力的方向与支点和力的作用点的连线垂直时，动力臂最大，此时最省力，即沿b方向用动力最小，其原理是在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小。故答案为：b；在阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小。19．如图所示，两位同学各持一根较光滑的木棍，在相距1m处面对面站立。另外一位同学取一根绳子，将绳子的一端系在其中一根木棍上，再按图所示依次绕过两根木棍，然后缓慢拉动绳子的另一端，这两根木棍将合拢（选填“合拢”或“分开”），木棍和绳子组成了一种简单机械，叫滑轮组。【解答】由题意可知，一根木棍相当于定滑轮，另一根相当于动滑轮，那么两根木棍和绳子组成的机械相当于滑轮组；用较小的力可以使两根木棍合拢，说明了使用滑轮组可以省力。故答案为：合拢；滑轮组。20．中国高铁运营里程突破4万公里，稳居世界第一，高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，如图甲采用坠砣牵引以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图，其中滑轮B为动滑轮。钢绳通过滑轮组悬挂总重40000N的坠砣，若某段时间内坠砣下降了20cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦，输电线P端受到的拉力大小为8×104N，输电线P端向左移动了10cm。【解答】（1）由图可知，滑轮A为定滑轮，滑轮B为动滑轮；（2）由图知，滑轮组承担P端拉力的绳子股数n＝2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得G砣＝FP，则输电线P端受到的拉力大小：FP＝2G砣＝2×40000N＝8×104N；图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣下降高度h＝2sP，则输电线P端向左移动的距离：sP＝h＝×20cm＝10cm。故答案为：动；8×104；10。21．如图所示的单摆，让小球从A点静止释放，小球从A点向B点摆动的过程中，细绳对小球的拉力不做（选填“做”或“不做”）功，小球在B点受合力不等于零（选填“等于零”或“不等于零”）。【解答】小球从A点向B点摆动的过程中，细绳对小球的拉力的方向上没有通过了距离，因此它受到的拉力没有对小球做功；当小球运动到B点时，即不是静止状态，也不是匀速直线运动状态，即不处于平衡状态，所以它受到的力是不平衡的，合力不等于零。故答案为：不做；不平衡。22．如图所示，小明用沿斜面向上的力F＝400N，把一个重600N的木箱沿斜面推到1.8m高处，斜面长4.5m，此过程中木箱受到的摩擦力为160N。【解答】推力做的总功：W总＝Fs＝400N×4.5m＝1800J，推力做的有用功为：W有＝Gh＝600N×1.8m＝1080J，克服摩擦力做的额外功：W额＝W总﹣W有＝1800J﹣1080J＝720J，由W额＝fs得，物体所受斜面的摩擦力：f＝＝＝160N。故答案为：160。23．一个60kg的同学，徒手从教室的1楼走到4楼（走了3层楼），每层楼的层高为4m，他克服重力做的功是7.2×103J，他消耗的体内化学能是7.2×103J。【解答】该同学受到的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N；克服重力做功：W＝Gh＝600N×4m×3＝7.2×103J；人在上楼时消耗体内化学能用来克服重力做功，故他消耗的体内化学能是7.2×103J。故答案为：7.2×103；7.2×103。24．在水平地面上有一长方体木箱，小群用水平推力F把木箱向前推动，此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示，从3s至5s内，摩擦力为60N，从3s至4s内，推力对木块所做的功60J。从0s至1s内，推力对木块所做的功为0J。【解答】由图丙知，3到5s时间内，木箱做匀速直线运动，结合图乙和二力平衡条件可知，此时物体受到的摩擦力f＝F3＝60N；从3s至4s内，推力做功：W＝Fs＝Fvt＝60N×1m/s×1s＝60J，由图乙知，从0s到1s内，推力大小为30N；由图丙可知，木箱在0～1s内木箱处于静止状态，由W＝Fs知，在0～1s内推力对木箱所做的功为0J。故答案为：60；60；0。25．甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的图象分别如图甲、乙所示（空气阻力忽略不计）。由图可知，甲车的速度大于（大于/小于/等于）乙车的速度，甲车的功率大于（大于/小于/等于）乙车的功率，经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为5：3。【解答】（1）由图象知，甲的速度为v甲＝＝＝5m/s，乙的速度为v乙＝3m/s。比较可知，甲的速度大于乙的速度；（2）在匀速直线行驶过程中，受到的力是平衡力，平衡力大小相等，即牵引力等于摩擦力，又因为甲、乙两辆车相同即压力相同，相同的接触面，粗糙程度相同，所以摩擦力相同，即F甲＝F乙＝f，因为v甲＞v乙，根据功率公式P＝＝＝Fv知，P甲＞P乙；（3）因为W＝Fs，v＝，所以相同时间牵引力做的功之比为：＝＝＝＝。故答案为：大于；大于；5：3。26．如图是小明在做俯卧撑和引体向上时的锻炼场景：（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1＜F2。（2）如图乙，小明的质量为60kg，做一次引体向上需克服重力做功420J，如果小明1min完成10个引体向上，则他的功率是70W。（g取10N/kg）【解答】（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，此时地面对双手的支持力与双脚的支持力的总和等于小明自身的重力大小，因此F1＜G；图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力F2等于小明自身的重力，即F2＝G，因此F1＜F2；（2）小明的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，由图乙可知，小明做引体向上时，上升的高度h＝0.7m，因此做一次引体向上需克服重力做功：W＝Gh＝600N×0.7m＝420J；小明1min完成10个引体向上，克服重力做的总功：W总＝10W＝10×420J＝4200J，则他的功率：P＝＝＝70W。故答案为：（1）＜；（2）420；70。27．如图同一个实心小球以同样的速度v分别沿着甲、乙两个光滑的弧槽运动，两弧槽弧形相同，弧长相等。小球到达B点的动能等于（选填“大于”“小于”或“等于”下同）到达D的动能，小球通过甲弧槽的时间小于小球通过乙弧槽的时间，甲图中小球由A到B的过程中动能的变化情况是先变大后变小（空气阻力不计）。【解答】在凹形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入轨道到运动到最低点的过程中，重力势能转化为动能，速度变大，大于初速度；在从最低点运动到弧形槽末端的过程中，小球的动能转化为重力势能，速度变小，到达槽末端（B点）时，速度减小为初速度v；在凸形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入弧形槽到运动到最高点的过程中，动能转化为重力势能，运动速度减小，小于初速度；在从最高点运动到槽末端的过程中，小球的重力势能再化为动能，到达槽末端（D点）时，速度由增大到初速度v；由以上分析可知：（1）小球到达B点的速度等于到达D的速度，同一小球，质量相等，所以小球到达B点的动能等于到达D的动能；（2）在凹形光滑弧形槽中运动的小球，平均速度v甲大；在凸形光滑轨道中运动的小球，平均速度v乙小；即v乙＜v甲，因为两小球的路程s相等，由公式v＝知：在凹形轨道中的小球运动时间t甲小，在凸形轨道的小球运动时间t乙大，即：t乙＞t甲。（3）甲图中小球由A到B的过程中动能的变化情况是先变大后变小。故答案为：等于；小于；先变大后变小。28．2021年4月29日，长征五号搭载空间站天和核心舱发射成功，标志着我国空间站时代已经到来。如图所示，天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行，不受空气阻力，因此机械能守恒。（1）长征五号搭载空间站天和核心舱升空过程中，以长征五号为参照物，天和核心舱的运动状态是静止的；（2）天和核心舱沿椭圆轨道从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动能变化情况是先减小后增大。【解答】（1）长征五号搭载空间站天和核心舱升空过程中，以长征五号为参照物，天和核心舱与其的位置没有发生变化，所以天和核心舱的运动状态是静止的。（2）机械能等于动能和势能之和。天和核心舱沿椭圆轨道从近地点向远地点运行的过程中，质量不变，高度增加，重力势能增加，由于太空没有阻力，天和核心舱在运动的过程中机械能不变，因此其动能减小；从远地点到近地点运行的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，由于太空没有阻力，天和核心舱在运动的过程中机械能不变，因此其动能增大。所以从近地点经远地点再回到近地点的过程中，天和核心舱的动能先减小后增大。故答案为：静止；先减小后增大。29．如图甲所示，小明利用滑轮组提升不同重物，重为500N的小明最大臂力为600N，动滑轮重100N，绳子能承受的最大拉力为800N，随着货物从某个重量增加到最大时，小明绘制了滑轮组的机械效率η和物重G的关系图，如图乙所示，则A、B两点的机械效率为ηA＝75%、ηB＝90%。（不计绳重及滑轮轴间的摩擦）【解答】同一滑轮组提起物体越重，机械效率越高，由图象知，B点时滑轮组的机械效率最高，由题知，小明的体重500N，最大臂力为600N，绳子能承受的最大拉力为800N，所以绳端最大拉力等于500N，由图甲知，承担重物绳子的段数n＝2，不计绳重及滑轮轴间的摩擦，由F＝（G+G动）可得，滑轮组能提起物体最大的重力：GB＝nF﹣G动＝2×500N﹣100N＝900N，所以B点的机械效率：ηB＝＝＝90%；由图象知，GA＝GB＝×900N＝300N，所以A点的机械效率：ηA＝＝＝75%。故答案为：75；90。30．如图所示，手用F1的力直接将物体A匀速提升h，做功300J；若借助长5m的斜面用力F2把A匀速提升相同高度，斜面的机械效率是60%，借助斜面做的有用功为300J，拉力F2是100N，物体A受到斜面的摩擦力是40N。【解答】（1）借助斜面做的有用功等于用F1的力直接将物体A匀速提升h时做的功，则W有用＝300J；（2）由η＝可得拉力F2做的总功：W总＝＝＝500J；由W总＝Fs可得：F2＝＝＝100N；（3）物体克服摩擦力所做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝500J﹣300J＝200J，由W额＝fs得物体受到的摩擦力：f＝＝＝40N。故答案为：300；100；40。四．作图题（共4小题）31．如图1是一款升降座椅装置，其简图如图2，请在图2中画出滑轮组的绕线情况，要求绳子的末端绕至按钮处。【解答】由题意可知，要求绳子的末端绕至按钮处，则可从按钮开始，引出一条绳子，依次绕过最上面的定滑轮、下面的动滑轮、上面的第二个定滑轮，最后回到动滑轮的挂钩上，如图所示：故答案为：见上图。32．如图甲所示，用弹簧测力计拉动水平面上的物块，拉力大小和物块的速度随时间变化情况分别如图乙、丙所示。请在图丁中画出拉力的功率随时间变化的图象。（注：P＝Fv）【解答】由丙图可知，物块在0～1s内做匀加速运动，即速度v与时间t成正比，所以有v＝kt，由图象可知，当t＝1s时，v＝0.4m/s，所以有0.4m/s＝k×1s，解得：k＝0.4m/s2，所以0～1s内，速度v与时间t的关系式为：v1＝0.4m/s2×t；由乙图可知，0～1s内的拉力F1＝5N，因为P＝Fv，所以P1＝F1v1＝5N×0.4m/s2×t＝2J/s2×t，因此在0～1s内拉力的功率随时间变化的图象为正比例函数；由丙图可知，物块在1～2s内做匀速直线运动，物块的速度v＝0.4m/s，由乙图可知，1～2s内的拉力F2＝4N，因为P＝Fv，所以P2＝F2v2＝4N×0.4m/s＝1.6W，因此在1～2s内拉力的功率随时间变化的图象为一条平行于时间t轴的一条直线；综上可知，拉力的功率随时间变化的图象，如图所示：33．如图甲所示的是在中考体育考试中小刚投掷实心球的场景。请你在图乙中画出实心球离手后，在空中飞行过程中动能E，随时间t变化的大致曲线。【解答】实心球在整个飞行过程中，其质量不变；由图甲可知，实心球出手时有一定的速度，即具有一定的动能；从出手到最高点过程中，实心球的速度减小，其动能减小；实心球在最高点时，水平方向上有一定的速度，其动能不为0；在下落过程中，速度不断增大，其动能增大，到达地面时重力势能为0（高度为0），此时动能最大（大于出手时的动能）；所以，整个过程中实心球的动能先减小再增大，但动能不能减小为0，如图所示：34．跳伞运动员从足够高的悬停直升机上跳下，其下落过程简化为竖直向下的直线运动（图甲）。运动员从O位置由静止开始加速运动到A位置，立即打开降落伞（开伞后人和伞所受空气阻力突然增大且大于总重力），在B位置安全着地。若下落过程中空气阻力随速度的增大而增大，请在图乙中画出运动员从O位置到B位置（刚好触地）这一过程中，动能Ek随位置S变化关系的大致图像。【解答】运动员从O位置由静止开始加速运动到A位置，开始时的速度为0，动能为0；下来了过程中，运动员的质量不变，速度变大，动能变大，A位置的速度最大，动能最大；打开降落伞后，由于空气的阻力大于重力，运动员向下做减速运动，动能逐渐变小；当空气的阻力等于运动员和伞的总重力时，运动员做匀速直线运动，速度不变，动能不变；到B点时，速度为0，动能为0；动能Ek随位置S变化关系的大致图像如下所示：五．简答题（共5小题）35．如图所示是家庭装修常用的长方体木板，当一个人要把平放在地板上的一块均匀木板立起来靠在墙上的时候，是从长边a还是从短边b搬动木板更容易？请用学过的物理知识来分析。【解答】把均匀木板看做杠杆，从短边竖直向上搬动木板用力F1，动力臂为l1，阻力F2等于木板的重G，阻力臂为，根据杠杆的平衡条件得：F1l1＝G×，所以，F1＝；同理，从长边竖直向上搬动木板用力F'1＝；不论从长边a还是从短边b搬动木板，因为F'1＝F1，即用力相等，所以，搬动木板一样容易。36．拔河比赛时，运动员的身体会适当地向后倾斜，如图所示．这样做对方很难把他拉向前倒．如果把运动员身体模型化成杠杆，请用杠杆原理分析其中的原因．【解答】把人看做杠杆，以脚为支点，运动员的身体会适当地向后倾斜，重心落在脚掌后面，增大阻力（重力）的力臂，此时动力臂变小，阻力（重力）不变，由杠杆平衡条件F动L动＝F阻L阻可知，动力变大，从而增加对方拉动向前转动的动力，身体不易向前倾倒。37．如图所示，水平桌面的中间有一均匀的磁场区域（“×”表示垂直于桌面向下的磁感线）。桌面左端放有质量和大小均相同的金属框和塑料框。现分别用水平向右的力将它们从图中的A位置匀速拉动到B位置。请你从能量转化的角度判断这一过程中拉力分别对金属框和塑料框做的功是否相同？请说明理由。（假设两框与桌面间的接触粗糙程度相同）【解答】因为金属框和塑料框的质量相同，根据F＝G＝mg可知，两框对水平桌面的压力相同，又因为两框与桌面间的接触粗糙程度相同，所以两框受到的摩擦力相同；且两框移动的距离也相等，因而在此过程中克服摩擦力做的功相同（即转化为的内能E内相同）；金属框在开始进入磁场和离开磁场时，由于闭合电路的部分导体做切割磁感线运动会产生感应电流，又因为通电导体在磁场中受到力的作用，所以金属框受到磁场力的作用，而塑料框运动时不会产生感应电流，也不受磁场力作用；所以，在此过程中拉动金属框还需要克服磁场力做功（即转化为电能E电）；综上所述，拉力对金属框做的功：W金＝E内+E电，拉力对塑料框做的功：W塑＝E内，故这一过程中拉力分别对金属框和塑料框做的功不相同。答：因为拉动金属框需要克服摩擦力和磁场力做功，将机械能转化为内能和电能；而拉动塑料框只需要克服摩擦力做功，将机械能转化为内能；由于克服摩擦力做的功相同，即转化为的内能相同；所以拉力对金属框做的功大于对塑料框做的功，即这一过程中拉力分别对金属框和塑料框做的功不相同。38．如图是人们常用的订书机，它的结构设计和工作原理运用了许多物理知识。在底部垫了两块橡皮而且有条纹，目的是什么？钉书针很尖细，目的是什么？按下压柄，弹簧发生弹性形变，弹簧具有什么能量？【解答】（1）在订书机底部垫了两块橡皮而且有条纹，是在压力一定时，增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力；（2）钉书针很尖细，在压力一定时，减小受力面积，从而增大压力的作用效果；（3）按下压柄，弹簧发生弹性形变，弹簧具有弹性势能。故答案为：在订书机底部垫了两块橡皮而且有条纹，是在压力一定时，增大接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力；钉书针很尖细，在压力一定时，减小受力面积，从而增大压力的作用效果；按下压柄，弹簧发生弹性形变，弹簧具有弹性势能。39．张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了甲图所示的设计方案图，李工上交了乙图所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择乙图的设计方案，结合你学到的物理知识，请简要谈谈你选择的理由。【解答】根据动能与重力势能的转化可以知道，甲图中火车进站时下坡，这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车。故不合理；乙图进站时上坡，将动能转化为重力势能，既便于刹车，出站时还可以将储存的重力势能转化为动能，节省能源。故答案为：乙。六．实验探究题（共5小题）40．小明在探究杠杆平衡条件的实验中（每个钩码的重力均为G，杠杆上每格长度均为a，弹簧测力计自重不计）。（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆是（选填“是”或“不是”）平衡状态，接下来小明向左调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止；（2）如果小明同学面对甲图状况，没有调至水平平衡就匆忙进行乙图实验（弹簧测力计在右侧第4格处），杠杆虽然此时水平平衡，但可以判断2G•3a＞（选填“＞”、“＝”或“＜”）F1•4a；（F1是弹簧测力计的示数）（3）面对甲图状况，小明同学按正确的操作将杠杆调至水平平衡后，进行如图丙所示的实验，记录下杠杆水平平衡时弹簧测力计示数F2，发现2G•3a＝F2•4a，于是就得出了“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”的结论，同组的同学认为他的做法不合理，理由是一次实验不能得出普遍规律；（4）小明同学将甲图状况调节成水平平衡后，进行丁图实验（测力计挂钩钩在右侧第4格处）。①将弹簧测力计向右下方拉，示数为F3，力与水平方向成θ角，杠杆水平平衡；②将该弹簧测力计的方向改为向左下方拉，示数为F4，力与水平方向成β角，杠杆水平平衡.若F3＞F4，则θ＜（选填“＞”、“＝”或“＜”）β。【解答】（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆达到平衡；接下来小明向左调节杠杆两端的螺母，使杠杆保持水平并静止；（2）实验前杠杆右端下沉，重心在右侧，没有调水平平衡就匆忙进行乙图实验（弹簧测力计的挂钩钩在4格处），杠杆虽然此时水平平衡，但可以判断：2G•3a大于F1•4a；（3）面对甲图状况，小明同学按正确的操作将杠杆调至水平平衡后，进行如图丙所示的实验，记录下杠杆水平平衡时弹簧测力计示数F2，发现2G•3a＝F2•4a，于是就得出了“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”的结论，同组的同学认为他的做法不合理，理由是一次实验不能得出普遍规律；（4）小明同学将甲图状况调节成水平平衡后，进行丁图实验（两弹簧测力计不同时使用，测力计挂钩钩在4格处），①将弹簧测力计向右下方向拉，示数为F3，力与水平方向成θ角，杠杆水平平衡；②将该弹簧测力计的方向改为向左下方拉，示数为F4，力与水平方向成β角，杠杆水平平衡。根据阻力、阻力臂不变，动力与动力臂成反比，在杠杆上的长度相同，角度越大，力臂越大（拉力与杠杆的夹角在0～90°之间），力越小，若F3＞F4，则θ＜β。故答案为：（1）是；左；（2）＞；（3）一次实验不能得出普遍规律；（4）＜。41．在“探究杠杆的平衡条件”实验中。（1）如图所示甲中杠杆是（选填“是”或“否”）在平衡状态。（2）图乙中，在已调平的杠杆A处挂两个钩码，则在B处需挂4个钩码时，杠杆才能继续保持在水平位置平衡。（3）将图丙中弹簧测力计向右逐渐倾斜时，其示数将变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）。其原因是：阻力阻力臂一定，动力臂减小。（4）实验中保持钩码个数及位置不变，多次收集数据并在坐标系中绘制出动力臂L1与动力F1的关系图象，由图象可知：当F1＝0.5N时，L1＝30cm。（5）根据杠杆平衡的条件分析图丁可知：A端胡萝卜相比B端胡萝卜更重些（选填“更重些”、“一样重”或“更轻些”）。【解答】（1）如图所示甲中杠杆是平衡状态；（2）设一个钩码的重为G，杠杆一个小格代表l，设杠杆右端挂n个钩码，根据杠杆平衡得，2G×4l＝nG×2l，所以n＝4（个）；（3）当保持杠杆水平平衡，把弹簧测力计逐渐向右倾斜时，动力臂会逐渐减小，根据平衡条件可知，拉力变大；（4）根据图可知，当动力F1＝0.5N时，动力臂为L1，当动力F2＝1N时，动力臂为L2＝15cm，由F1×L1＝F2×L2，解得L1＝30cm；（5）根据杠杆的平衡条件可得：GA•OA＝GB•OB，因为OA＜OB，所以，GA＞GB，A端胡萝卜相比B端胡萝卜更重些。故答案为：（1）是；（2）4；（3）变大；阻力阻力臂一定，动力臂减小；（4）30；（5）更重些。42．小明利用以下器材：中间有沟槽的木质轨道，如图甲所示，其中AB部分倾斜并与平直部分BC平滑连接，沟槽较光滑）、大小与沟槽相当的玻璃球、铁球各一个，轻质弹簧、刻度尺各一个，开展了探究“动能大小与哪些因素有关”的活动。实验步骤如下：步骤1：让质量为m1铁球从斜面高h1处自由滑下，记录弹簧被压缩的长度x1。步骤2：让质量为m2铁球从斜面高h1处自由滑下，记录弹簧被压缩的长度x2。步骤3：让质量为m1铁球从斜面高h2处自由滑下，记录弹簧被压缩的长度x3。（1）利用这套器材进行实验时，可以通过比较弹簧被压缩的程度来比较小球动能的大小。（2）步骤1、2（选填“1”“2”或“3”）两个步骤是为了研究动能与质量大小的关系，步骤1、3（选填“1”“2”或“3”）两个步骤是为了研究动能与速度大小的关系。（3）若弹簧可以自由伸缩，压缩的弹簧可以将小球向上弹回，说明发生弹性形变的物体具有弹性势能。小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是每一次反弹的高度逐渐变小，说明此过程小球机械能减小（选填“增大”“减小”或“不变”）。（4）根据实验结论和生活经验，在发生汽车碰撞事故时，事故的严重程度与下列哪个因素无关D。A.载重大小B.车速大小C.是否系安全带D.是否安装行车记录仪【解答】（1）小球压缩弹簧，对弹簧做功，做功的多少反映了小球动能的多少，弹簧被压缩的程度越大，说明小球的动能越大。所以，根据转换法，可以通过弹簧被压缩的程度来反映小球动能的多少；（2）物体动能的大小与质量和速度两个因素有关，因此要用到控制变量法进行研究；研究动能与质量大小的关系时，需要控制小球的速度相同，应让不同质量的铁球从斜面同一高度自由滑下，因此，步骤1、2是为了研究动能与质量大小的关系；研究动能与速度大小的关系时，需要控制小球的质量相同；应让相同质量的铁球从斜面的不同高度自由滑下，因此，步骤1、3是为了研究动能与速度大小的关系；（3）小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因为有空气阻力，在此过程中小球会克服空气阻力做功而消耗的机械能，使机械能减小；（4）影响动能大小的因素：质量和速度；A．汽车发生撞车事故时，其伤害的严重程度与该车载重量的大小有关，速度一定时，载重量越大，动能越大，伤害越严重，故A不符合题意；B．汽车发生撞车事故时，其伤害的严重程度与车速有关，总质量一定时，车速越大，动能越大，伤害越严重，故B不符合题意；C．与汽车发生撞车事故时，其伤害的严重程度是否系安全带有关，安全带是保护人员免受伤害或减小伤害程度的装置，故C不符合题意；D．安装行车记录仪，只能记录撞车的过程，不能减小伤害程度，故D符合题意。故选：D。故答案为：（1）弹簧被压缩的程度；（2）1、2；1、3；（3）弹性势；减小；（4）D。43．高空抛物不仅是一种不文明行为，还会带来很大的安全隐患。小华设计了如图所示的实验：让三个体积相同的实心铁球A、铁球B和铝球C同时由静止释放落到沙地上，其中A、C球离沙地的高度相同。实验数据记录如表。（ρ铁＞ρ铝）球的种类铁球A铝球C铁球B高度/cm101015球陷入沙中的深度/cm329（1）本实验中，球的重力势能大小是通过小球陷进沙坑的深度来反映的。（2）比较A、C两球，得出的结论是物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。（3）B球落入沙中后，速度不断减小直至静止，B球的机械能转化为内能。（4）请你给高空抛物者提出一条警示语：禁止高空抛物（合理即可）。【解答】（1）本实验中把小球的重力势能转化成小球陷进沙坑的深度来比较各小球重力势能的大小的，这种研究问题的方法叫转换法；（2）比较A、C两球可知，两球所处的高度相同，A是铁球，C是铝球，由于铁的密度大于铝的密度，由m＝ρV知铁球A的质量大，A球陷入沙的深度大，因此得出的结论是：物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大；（3）小球掉落过程中摩擦阻力做功，因此小球内能增加，小球的机械能转化为内能；（4）高处的物体具有重力势能，落下时容易砸伤下面的人或砸坏下面的物体，所以禁止高空抛物。故答案为：（1）小球陷进沙坑的深度；（2）物体所处的高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大；（3）内；（4）禁止高空抛物。44．小羽设计的测量斜面的机械效率实验如图所示。用高为30cm的木块将带有刻度的平木板垫起，构成一个斜面，并使它固定，把小车放在斜面底端A处，用弹簧测力计拉着小车从位置A沿斜面匀速上升到位置B，上升过程中弹簧测力计的示数如图所示。根据题中提供的信息，填写下面的实验记录表。小车受到的重力G/N沿斜面的拉力F/N小车沿斜面上升的距离s/m小车上升的高度h/m斜面的机械效率η2.11.50.8000.40070%【解答】由图可知：小车受到的重力G小车＝2.1N；弹簧测力计的分度值为0.1N，指针与1.5刻度线对齐，所以沿斜面的拉力F＝1.5N；小车沿斜面上升L＝0.800m时，小车上升的高度h＝0.500m﹣0.100m＝0.400m；斜面机械的有用功W有＝G小车h＝2.1N×0.400m＝0.84J；总功W总＝FL＝1.5N×0.800m＝1.2J；斜面的机械效率η＝＝70%。故答案为：2.1；1.5；0.400；70%。七．计算题（共6小题）45．青竹湖湘一2020届同学设计了一款如图甲所示的力学装置，杠杆OAB始终在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，OB＝3OA，竖直细杆a的上端通过力传感器连在天花板上，下端连在杠杆的A点，竖直细杆b的两端分别与