专题04 简单机械、功和功率

专题4简单机械、功和功率考点分布考查频率命题趋势考点1简单机械☆☆☆杠杆与滑轮是中考重点之一，占分较大，常与功和功率知识结合，掌握杠杆平衡条件与公式应用，滑轮组使用，功和功率的计算，是否做功等。考点2功和功率☆☆☆知识导图考点梳理■考点一简单机械►定滑轮：不省力但可以改变力的方向动滑轮：省力但不改变力的方向滑轮组：省力也能改变力的方向。拉力F=(G+G动滑轮)/n绳子移动距离和速度：S=nh物v=nv物杠杆画力臂方法：一找支点、二画线、三连距离、四标签杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是F1·L1=F2·L2■考点二功和功率►动能与质量、速度有关；重力势能与质量、高度有关；弹性势能与形变程度有关做功公式：W=Fs不做功的三种情况：①劳而无功。②不劳无功。③力的方向和物体运动方向垂直。功率公式：P＝W/t＝Fv考点突破■考点一简单机械►

典例1：如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦，这一过程中，下列说法错误的是（）A．绳子自由端移动速度为0.05m/s B．拉力F的大小为0.625NC．拉力F做功为0.125J D．该滑轮的机械效率为80%◆变式训练1：（2023九下·杭州月考）小明站在地面上用如图所示的滑轮组提升重物。（1）在图中画出滑轮组绕线方式。（2）绳重及摩擦不计，小明将重为800牛的货物提至高处，人对绳子的拉力F为500牛，货物在1分钟内匀速上升了5米。①求动滑轮的重力。②如果货物重600牛，把货物提升5米，求滑轮组的机械效率。

典例2：（2023·鄞州模拟）如图所示，OB=BA，在A点施加一个力，使轻质杠杆OA在水平位置静止，以下说法正确的是（）A．杠杆OA一定是一个省力杠杆 B．杠杆OA一定是一个费力杠杆C．在A点施加的最小力的大小为G2 D．在A点施加的力不能大于◆变式训练2：已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60kg，体积为0.1m3。问：（1）此木料的密度为多少?（2）如图所示，甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此本料并恰好水平，其中AO=OB，O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。（3）若在(2)中当乙作用点从B点向O点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。■考点二功和功率►

典例1：（2023·台州）功是能量转化的量度。下列实例中力对物体没有做功的是（）A．人用力搬石头，没有搬动 B．叉车把货物从地面抬升到一定高度C．人拎着书包沿楼梯走上二楼 D．人推小车通过一段距离◆变式训练1：（2022·南湖模拟）某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。（1）求图甲中AB段重力对运动员做了多少功。（2）图乙属于图甲四个阶段中的阶段。(请用字母表示)

典例2：如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。则第2秒末时，物体处于状态，第4秒末时，物体受到的摩擦力是N，第6秒末到第9秒末，推力F做功是J．◆变式训练2：（2023·绍兴）我国设计生产的无人机世界领先，具有高效、轻巧、功率大等特点，广泛应用于工业、农业、军事等领域。某型号农用无人机，主要用于播种、施肥，打药等，铭牌上的部分参数如下表所示。整机型号N420最大起飞质量56kg药箱额定容量30L作业速度1~12m/s完成下列问题：（1）这款无人机以5m/s的作业速度共水平飞行3.6km，需要多少小时？（2）这款无人机以最大起飞质量停放在水平地面，对地面的压强约7000Pa，无人机与地面的总接触面积约为多少平方米？（3）若这款无人机以最大起飞质量、1.2m/s速度竖直向上匀速飞行，不计空气阻力，则按此要求计算无人机的功率至少是多少瓦？真题演练1．（2023·衢州）机械的发明和使用，极大提高了人们的工作效率。下列四种简单机械，一定不能省力的是（）A．杠杆 B．动滑轮 C．定滑轮 D．斜面2．（2023·台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（）A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦3.如图装置在水平拉力F作用下，物体M沿水平地面匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10N，物体M的运动速度为1m/s（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦）。此过程中（）A．物体M与地面间的摩擦力为5N B．滑轮对物体的拉力为10NC．1s内滑轮对物体M做功为10J D．水平拉力F做功的功率为20W4.如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（）A．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛B．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用C．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4mD．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W5．（2023·台州）重为0.027牛的乒乓球，从1米高的A点自由下落，第一次落地弹起至0.6米的最高点B(如图甲)。将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从1米高处自由下落，杯子落地后乒乓球弹起的高度远大于1米(如图乙)。（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少倍；（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是。6．（2023·绍兴）某同学发明一自动升降排水井盖（如图甲），暴雨时通过收集雨水实现井盖自动抬升（如图乙），加快路面雨水的排放。（1）井盖抬升过程中，定滑轮的作用是。（2）某次排水过程中，重150牛的井盖被抬升0.1米。此过程中，克服井盖重力做功焦。（3）要使降水量稍小时就能抬升井盖，可采取的措施有：。（写出一点）7．（2023·丽水）“认真观察和仔细分析”是科学研究的基本要求。（1）如图甲，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为。②直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线(填“有”或“没有")力的作用。（2）如图乙是某饮水器水龙头的结构示意图，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根连接在阀门上的杆，由弹簧将它拉紧，O1是连接B、C的一根销钉。可将手柄简化为一根杠杆，手柄与A的接触点O2为支点，下压手柄，C就上升，阀门打开水流出；放手后，C自动恢复原位，水龙头关闭。①请在答题纸相应位置图中画出动力F1的力臂l1。②正常使用手柄取水时，手柄属于杠杆。8．将酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的体积百分比)会变化吗？小科认为：只要确定酒的密度是否变化就能作出判断。于是利用身边的物品，动手制作“密度秤”来测量酒的密度。步骤Ⅰ：按图甲制作好秤杆，提起提纽，移动秤砣(小螺母)，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点B标记为“0”刻度(单位：g/cm3)。步骤Ⅱ：按图乙所示，将大螺母浸没在水中(大螺母必须浸没且不碰底)，提起提纽，移动秤砣，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点C标记为“1”刻度。再将BC两刻度之间分为10等份。步骤Ⅲ：测量酒的密度。（1）应用：小科，用该密度秤分别测出瓶盖刚打开和敞口一段时间后酒的密度约为0.92g/cm3和0.96g/cm3，已知酒精密度为0.8g/cm3，应用密度知识可判断出其酒精度(填“变大”“不变”或“变小")。（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是。（3）拓展：小科若要测量食盐水的密度，他应先在密度秤上增加大于1的刻度，请你写出利用直尺和笔标定刻度的过程：。9．（2023·台州）2023年，广交会上展出的可骑行电动行李箱，受到许多客商的欢迎。某品牌电动行李箱的部分参数如下表。质量为50千克的测试者坐在空行李箱上，以最大速度在展厅匀速直线骑行20秒，骑行时所受阻力是总重的0.04倍。部分参数最大速度3米/秒空箱质量10千克轮子与地面的总接触面积0.003米2（1）测试者在20秒内骑行的路程为米；（2）求测试者坐在电动行率箱上时，行李箱对水平地面的压强；（3）求测试过程中电动行李箱克服阻力做功的功率。10．（2023·衢州）在湖州看见美丽中国，美丽湖州吸引越来越多的外地游客驾车前来休闲度假。某房车的总质量为3×103千克，在一段平直的高速公路上匀速行驶3千米，用时2分钟，运动过程中受到的阻力为车重的0.1倍。高速公路上限速120千米/时。（1）高速上限速，实际上是为了避免汽车的(填选项)过大，减少车祸发生时的危害。A．惯性 B．动能 C．势能 D．摩擦力（2）通过计算判断该房车在此路段是否超速。（3）计算在这3千米路程内房车牵引力所做的功。11．电动微单车可有效地减轻交通压力。如图为某一电动微单车，其部分参数如下表所示。（1）装有电动微单车的包装箱总质量为20千克，平放在水平地面上时对地面的最小压强是多少？（2）如图是某同学使用扳手组装电动微单车时的简化俯视图，其中O是支点，A是动力作用点，B是阻力作用点，此时扳手相当于（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。（3）一定条件下，电动微单车充满电后，能以最高时速匀速行驶0.8小时，共行驶了多少千米？12．（2021·衢州）是某简易吊装机、其简化结构如图乙所示。（1）吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是。（2）吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？（3）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D，E，F处时，能达到最佳防翻效果的是。（4）电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。13．（2021·衢州）反思是一种良好的学习品质。（1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1=F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。（2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。14．（2023·衢州）赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目。如图是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在”船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将”船桨”从位置“1”划到位置”2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为20千克，”划桨”一次拉过绳子的距离为60厘米。(船桨重、绳重与摩擦均不计)（1）该装置中两个滑轮的作用是。（2）”划桨”一次，人至少做功焦。（3）图乙是某种耐力练习示意图，保持”船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60厘米，OB为40厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直”船桨”的力F。求此时力F的大小。15．（2023·绍兴）如图所示为自动升降单杆晾衣架，顶盒中有牵引装置，甲、乙是连接牵引装置和水平晾杆的竖直钢丝绳，水平晾杆上有7个挂衣孔，相邻两孔间距相等，甲、乙钢丝绳悬挂晾杆的点分别与1号、7号孔中心对齐。现把重为30N的衣服（含衣架）挂在5号孔（不计晾杆和绳的重力，不计摩擦和空气阻力）。（1）绳甲对晾杆的拉力为F甲，绳乙对晾杆的拉力为F乙，则F甲F乙（选填“大于”“等于”或“小于”）。（2）此时绳甲对晾杆的拉力F甲为多少？（3）闭合开关，牵引装置工作，将晾杆保持水平状态匀速提升1.2m，用时10s，此过程该装置牵引钢丝绳做功的功率是多少？专项提升1．（2023·浦江模拟）如图所示，家用衣架上挂了两件质量分别为m1、m2的湿衣物，此时衣架处于静止状态。下列说法中正确的是（）A．图中的衣架是一个等臂杠杆 B．此时的衣架处于杠杆平衡状态C．湿衣物的质量m1、m2大小相等 D．衣物对衣架的拉力就是衣物的重力2．（2023·定海模拟）如图，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体M悬挂点B的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在M悬挂点处标出相应液体的密度值，下列关于密度秤制作的说法中，错误的是（）A．悬点O适当右移，秤的量程会增大 B．秤的刻度值向右越来越大C．每次倒入空桶的液体体积相同 D．增大M的质量，秤的量程会增大密度=A．拉力F的功率是4瓦B．2s内绳子自由端移动的距离是0.4米C．5s内拉力F所做功的大小是30焦D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是500牛4．如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中绳子自由端拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s B．动滑轮重160NC．该工人对地面的压力为400N D．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N5．（2023·杭州模拟）如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为15N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为3W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升0.3m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（）A．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功B．2s内，物体B克服重力做功5.4JC．拉力F大小为40ND．物体A向右做匀速直线运动的速度为0.3m/s6．（2023·江山模拟）有一斜面长L=4m，高h=2.5m。工人用平行于斜面向上的150N的拉力F，将重200N的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么工人做的功为J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为N.7．（2023·嘉兴模拟）如图甲，小嘉匀速拉升木块时，发现无论往哪个方向拉弹簧测力计，在不计摩擦和绳重时，F与G的大小都相等。小嘉对此很好奇，在老师的引导下展开了探究。【问题】F与G的大小为什么总是相等？【探究】（1）老师先给小嘉提供了图乙装置进行实验，并告知OB与OA的长度相等，根据杠杆的平衡条件可知此时F1G（选填“>”、“=”或“<”）（2）接着，老师提供了模型丙（已知每根棒大小、长度相等，材质均匀，不计转动时的摩擦)，引导小嘉在C点用弹簧测力计沿F2的方向拉模型匀速转动，记录测力计的示数；为了获得更多数据，小嘉接下来的操作是。小嘉根据数量关系，进一步推理，得出定滑轮在使用时相当于一个变形的等臂杠杆。8．（2022·南湖模拟）中国研制的“玉免二号”月球车成功着陆在月球背面，如图甲所示。（1）玉兔二号月球车有六个宽大的车轮，是为了。假定在月球车前面有一石块，当车轮通过石块时，可将石块与车轮的接触点O看作是支点，F1为车轮受的推力，F2为阻力。分析可知，石块高度越高(不高于车轮半径)，推力(填“越大”或越小”)（2）月球车质量约135kg，每个轮子的着地面积是10cm2，不管是遇到什么样的障碍物六个车轮都是着地的，月球引力约是地球引力的六分之一，则当月球车在水平月面上行驶的时候对月面的压强是多少帕?(地球上的g=10N/kg)（3）月球车在月面上行驶时，受到的阻力是月球车在月球所受“重力”的0.2倍，则月球车在月面上行驶20m克服阻力做的功为多少?9．能量转化和守恒定律是许多科学家经长期探索建立起来的，是科学史上的重大发现。材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1644年，笛卡尔用物体的质量和其速度的乘积来量度；1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来量度；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用而通过一定距离）来量度。材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化准备了必要条件。焦耳通过400多次的实验，于1849年精确地测定了热功当量关系的数值，这一数值与现代公认值非常接近，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。（1）材料一中，哪位科学家的观点与“功”概念相符合？。A．笛卡尔 B．莱布尼兹 C．达朗贝尔（2）如图所示是焦耳研究热功当量关系的实验装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过做功使水的内能(选填“增大”或“减小”)。（3）结合材料分析，以下观点正确的是。（可多选）A．面对前人的观点要敢质疑 B．时间久远的理论是没有科学价值的C．测量工具的发展有助于科学理论研究 D．对科学的认识是不断修正完善的过程10．（2023·嘉兴模拟）近年来，房车自驾游渐渐的成为旅游的新趋势。这种旅游方式能让游客真正的回归自然、亲近自然，在旅途中享受自由。我国制造的“长城”房车的总质量为3.5×103kg。在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，此时受到的阻力为车重的0.1倍。求：（1）该房车匀速行驶时的速度；（2）在该段路程中，房车牵引力所做的功；（3）若房车以90km/h的速度行驶，房车的功率为100KW，求此时房车的牵引力。11.（2022九上·杭州期中）某公园矗立着由汉白玉制成的雕像，其质量为5.4t，吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3m的高台。已知提升雕像时，拉力F的功率为6×103W，绳子自由端移动速度为0.3m/s。（g＝10N/kg）求：（1）滑轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为多少秒？（2）滑轮组对雕像做的有用功是多少？（3）提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少？12.如图所示的滑轮组，缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300牛，在保证绳子未断的情况下，计算并回答下列问题：(已知动滑轮重80牛，摩擦及绳重不计)（1）物体重为200N，在10s内被匀速拉升1m．求提升重物的过程中拉力做功的功率为多少？此时滑轮组的机械效率大小为多少？(精确到0.1%)（2）利用该滑轮组能提起物体的最大质量是多少？13．（2023·杭州模拟）如图甲所示是生活中常见的壁灯，图乙是根据壁灯建立的杠杆模型。查阅壁灯说明书，得知壁灯与支架总质量为6.0千克，B为支架ADC上一点，测得壁灯与支架总重力的作用线经过B点，BD＝35厘米，DA＝30厘米，DC＝40厘米，DC垂直于AD。（1）若以D点为支点，请计算上方螺丝钉A受到墙面垂直的力F有多大？（2）若在安装壁灯时需要使壁灯绕A点逆时针转动，请在图上画出施加的最小动力F1，并计算至少为多大？14．（2023九下·义乌模拟）小金推着购物车在超市购物，如图所示，购物车和货物的总重为120牛(整体重力示意图如图所示)，B、C点为车轮轴心。（1）当购物车前轮遇到障碍物时，小金在A点对购物车施加了最小作用力，使车的前轮越过障碍物。在答卷上画出施力的示意图（2）当该车静止在地面时(小金未接触车子)，求前轮轮所受的地面支持力Fc后轮所受的地面支持力FB15．（2023·杭州模拟）俯卧撑是一项常见的健身项目，采用不同的方式做俯卧撑，健身效果通常不同。图1甲所示的是小京在水平地面上做俯卧撑保持静止时的情境，他的身体与地面平行，可抽象成如图1乙所示的杠杆模型，地面对脚的力作用在O点，对手的力作用在B点，小京的重心在A点。已知小京的体重为750N，OA长为1m，OB长为1.5m。（1）图乙中，地面对手的力F1与身体垂直，求F1的大小。（2）图2所示的是小京手扶栏杆做俯卧撑保持静止时的情景，此时他的身体姿态与图甲相同，只是身体与水平地面成一定角度，栏杆对手的力F2与他的身体垂直，且仍作用在B点，请列式说明F1与F2的大小关系。16．（2023·杭州模拟）小科在使用自动烤串机进行烤串时，发现一般的食物都能在烤串机上实现顺时针翻转，而花菜则在图甲→乙→丙三者之间晃动，无法完成顺时针翻转，为研究该问题，小科建构了如图丁所示的模型，OA长2厘米。（1）烤花菜时，旋转的烤串签属于杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）（2）若花菜的质量为20克，要让花菜能完成转过图丁所示位置，烧烤机给齿轮的力等效作用在B点，则在B点处至少提供多少牛的力？（3）若想让花菜完成顺时针翻转，请提出一条合理的建议。17．（2023·杭州模拟）如图所示，先用体重秤测出小明的质量为60kg，再将木棒支在0点，物体挂在A点，OB＝100cm，OA＝20cm。让该同学站在体重秤上用手将木棒抬到图示位置，此时体重秤的读数为76.2kg。试求：（1）测体重时，小明双脚与体重秤的接触面积为0.04m2，他对体重秤的压强为多大？（2）试求物体的质量？（3）若此时小明用双手竖直向上缓慢抬起木棒，体重秤的读数将。18．（2023·上城模拟）在一次学农活动中，小金用一根长1.2米的扁担挑起了两桶水，水桶挂在扁担两端，扁担保持水平状态（扁担和水桶的质量，手对扁担和水桶的作用力均忽略不计)。扁担的A处挂的水重20牛，肩上支点О与A的距离为0.9米。（1）扁担B处挂的水受到的重力是多少?（2）小金肩膀受到扁担的压力大小是多少?（3）到达某处后，.小金将B处的水倒出20牛，在不改变水桶悬挂位置的情况下，需要将肩上支点О向A移动多少距离，才能再次平衡?

专题4简单机械、功和功率考点突破■考点一简单机械►

典例1：如图所示，小宁用竖直向上的拉力F提升物体，使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N，动滑轮重为0.25N，不计绳重和摩擦，这一过程中，下列说法错误的是（）A．绳子自由端移动速度为0.05m/s B．拉力F的大小为0.625NC．拉力F做功为0.125J D．该滑轮的机械效率为80%【答案】A【解析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，然后根据s=nh计算绳子自由端移动的距离，再根据v=s（2）根据F=G+（3）根据W总=Fs计算拉力做功；（4）根据η=W【解答】根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，则自由端移动的距离s=nh=2×0.1m=0.2m。那么自由端移动的速度v=s拉力为F=G+拉力做的功：W总=Fs=0.625N×0.2m=0.125J，故C正确不合题意；该滑轮的机械效率：η=W◆变式训练1：（2023九下·杭州月考）小明站在地面上用如图所示的滑轮组提升重物。（1）在图中画出滑轮组绕线方式。（2）绳重及摩擦不计，小明将重为800牛的货物提至高处，人对绳子的拉力F为500牛，货物在1分钟内匀速上升了5米。①求动滑轮的重力。②如果货物重600牛，把货物提升5米，求滑轮组的机械效率。【答案】（1）当人站在地面上向下拉动绳子时，绳子头应该系在定滑轮上，如下图所示：（2）①根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，根据F=G+G动n得到：②当货物重力为600N时，滑轮组的机械效率为：η=W【解析】（1）首先根据拉力的方向确定绳子头系在定滑轮上还是动滑轮上，然后按照从内到外的顺序依次完成缠绕即可。（2）①根据F=G+G动

典例2：（2023·鄞州模拟）如图所示，OB=BA，在A点施加一个力，使轻质杠杆OA在水平位置静止，以下说法正确的是（）A．杠杆OA一定是一个省力杠杆 B．杠杆OA一定是一个费力杠杆C．在A点施加的最小力的大小为G2 D．在A点施加的力不能大于【答案】C【解析】杠杆的平衡条件为动力x动力臂=阻力x阻力臂，满足该条件时，杠杆才稳定。【解答】AB.在A点所施加的为动力，但不确定所施加动力的方向，故无法判断动力臂阻力臂珴大小；C.D当动力臂最长时，即为OA的长度时，此时施加的动力最小，为G/2；◆变式训练2：已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为60kg，体积为0.1m3。问：（1）此木料的密度为多少?（2）如图所示，甲、乙两人分别在A点和B点共同扛起此本料并恰好水平，其中AO=OB，O为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。（3）若在(2)中当乙作用点从B点向O点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。【答案】（1）解：ρ=mV=（2）解：G=mg=60kg×10N/kg=600N以A为支点，根据杠杆平衡条件F1×l1=F2×l2得F乙×AB=G即F乙=G×AOAB（3）解：当乙的作用点向O点靠近时，此时作用点记为B’以A为支点，根据杠杆平衡条件：F1×l1=F2×l2得：F×AB’=G×AO即F乙=G×AO/AB’因为AB’减小，而G×AO不变，所以F乙变大而F乙+F甲=G，所以F甲变小【解析】（1）已知质量和体积，根据公式ρ=m（2）首先根据G=mg计算出木料的重力，然后将A看做杠杆的支点，木料的重力看做阻力，阻力臂为AO，B点的支持力为动力，动力臂为AB，然后根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算乙对木料的作用力。（3）当乙的作用点向O点靠近时，乙的动力臂逐渐减小，根据杠杆的平衡条件F1×l1=F2×l2分析乙对木料作用力的变化，最后根据二力平衡F乙+F甲=G判断甲对木料作用力的大小即可。■考点二功和功率►

典例1：（2023·台州）功是能量转化的量度。下列实例中力对物体没有做功的是（）A．人用力搬石头，没有搬动 B．叉车把货物从地面抬升到一定高度C．人拎着书包沿楼梯走上二楼 D．人推小车通过一段距离【答案】A【解析】做功的概念是物体受到力的作用，并在力的方向上移动一段距离。【解答】做功的概念是物体受到力的作用，并在力的方向上移动一段距离；所以A中只有力，没有在力的方向上移动一段距离，A不做功；◆变式训练1：（2022·南湖模拟）某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。（1）求图甲中AB段重力对运动员做了多少功。（2）图乙属于图甲四个阶段中的阶段。(请用字母表示)【答案】（1）解：运动路程s=vt=50m/s×20s=1000m做的功W=Gs=700N×1000m=7×105J（2）BC【解析】匀速直线运动是最简单的机械运动，是指运动快慢不变（即速度不变）、沿着直线的运动。在匀速直线运动中，路程与时间成正比，用公式s=vt计算。功，也叫机械功。如果一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功；当力和运动运动方向一致时，物体做加速运动；当力和运动方向相反时，物体做减速运动；【解答】（1）AB降落伞和人一起做匀速直线运动；解：运动路程s=vt=50m/s×20s=1000m做的功W=Gs=700N×1000m=7×105J（2）如乙中阻力大于重力，所以跳伞运动运和降落伞仪器做减速下降的运动，所以符合BC段的图像；

典例2：如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。则第2秒末时，物体处于状态，第4秒末时，物体受到的摩擦力是N，第6秒末到第9秒末，推力F做功是J．【答案】静止；4；24【解析】（1）从图乙可以看出物体在第2秒末时速度为0，所以物体静止；（2）从图乙v﹣t图象上看出，第6s以后，物体做匀速直线运动，受到的摩擦力f＝F＝4N；第4秒末时，物体加速运动，和6s以后相比，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，大小为4N；（3）从图乙可以看出，6s～9s这段时间中F＝4N，v＝2m/s，由v＝可得，s＝vt＝2m/s×3s＝6m，利用功的计算公式得，W＝Fs＝4N×6m＝24J；◆变式训练2：（2023·绍兴）我国设计生产的无人机世界领先，具有高效、轻巧、功率大等特点，广泛应用于工业、农业、军事等领域。某型号农用无人机，主要用于播种、施肥，打药等，铭牌上的部分参数如下表所示。整机型号N420最大起飞质量56kg药箱额定容量30L作业速度1~12m/s完成下列问题：（1）这款无人机以5m/s的作业速度共水平飞行3.6km，需要多少小时？（2）这款无人机以最大起飞质量停放在水平地面，对地面的压强约7000Pa，无人机与地面的总接触面积约为多少平方米？（3）若这款无人机以最大起飞质量、1.2m/s速度竖直向上匀速飞行，不计空气阻力，则按此要求计算无人机的功率至少是多少瓦？【答案】（1）v=5m/s=18km/ht=sv（2）F=G=mg=56kg×10N/kg=560NS=Fp=（3）∵匀速∴F=G=560NP=Wt【解析】（1）根据公式t=s（2）首先根据F=G=mg计算无人机对地面的压力，再根据S=F（3）当无人机匀速上升时，首先根据二力平衡的知识F=G计算无人机的升力，再根据P=Fv计算无人机的功率。真题演练1．（2023·衢州）机械的发明和使用，极大提高了人们的工作效率。下列四种简单机械，一定不能省力的是（）A．杠杆 B．动滑轮 C．定滑轮 D．斜面【答案】C【解析】根据对常见简单机械的认识判断。【解答】A.杠杆分省力杠杆、等臂杠杆和费力杠杆，故A不合题意；B.动滑轮最多可以省一半的力，故B不合题意；C.定滑轮不省力不费力，只能改变拉力方向，故C符合题意；D.斜面肯定省力，故D不合题意。2．（2023·台州）某同学研究滑轮的作用，用重为0.2牛的滑轮，把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下，拉力F做的功为（）A．0焦 B．1.1焦 C．2.2焦 D．4.4焦【答案】C【解析】动滑轮特点：使用动滑轮能省一半力，费距离。这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍，即费距离，不能改变力的方向。【解答】W=F·S=0.2N+2N3.如图装置在水平拉力F作用下，物体M沿水平地面匀速直线运动，已知弹簧秤读数为10N，物体M的运动速度为1m/s（若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦）。此过程中（）A．物体M与地面间的摩擦力为5N B．滑轮对物体的拉力为10NC．1s内滑轮对物体M做功为10J D．水平拉力F做功的功率为20W【答案】D【解析】（1）不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦时求滑轮对物体M的拉力F=1（2）根据二力平衡条件求物体M与地面间的摩擦力；（3）根据s=vt求物体移动的距离，利用W=Fs求1s内滑轮对物体M做功；（4）拉力移动的速度v=nv物，再利用P=Fv求水平拉力F做功的功率。【解答】由图可知n=2，不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间的摩擦、滑轮与轴间摩擦时F=1nF物体M沿水平地面匀速直线运动，则M处于平衡状态。由二力平衡条件可知，物体M与地面间的摩擦力：f=FM=20N，故A错误；物体移动的距离：sM=vMt=1m/s×1s=1m，则1s内滑轮对物体M做功：WM=FMsM=20N×1m=20J，故C错误；拉力端移动的速度：v=nvM=2×1m/s=2m/s，则水平拉力F做功的功率：P=Fv=10N×2m/s=20W，故D正确。4.如图所示，重为120N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动，其路程随时间变化的图像如图乙所示。已知物体A在水平方向上受到的阻力为物重的0.1倍，滑轮组机械效率为80%，滑轮组和绳子的自重不计。下列分析计算正确的是（）A．在10s内，作用在绳子自由端的拉力F为5牛B．左侧墙受到滑轮组16牛拉力作用C．10s内，绳子自由端沿水平方向移动了4mD．在10s内，拉力F做功的功率为1.2W【答案】A【解析】（1）根据甲图确定承担拉力的绳子段数n，根据f=0.1G计算出物体A受到的摩擦力，最后根据η=W【解答】根据甲图可知，承担拉力的绳子段数n=3，物体A受到的摩擦力f=0.1G=0.1×120N=12N；根据η=W有W以最左边的滑轮为受力对象分析，左边受到墙壁的拉力，右边受到绳子的拉力共4个。根据二力平衡的知识可知，左侧墙壁受到滑轮的拉力F拉=4F=4×5N=20N，故B错误；根据乙图可知，10s内物体移动距离1m，则绳子自由端移动距离s=ns'=3×1m=3m，故C错误；10s内拉力做的功W=Fs=5N×3m=15J，则拉力的功率P=Wt=（1）图甲中的乒乓球从A点下落到弹起至B点的过程中，机械能减少倍；（2）图乙中的乒乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时对乒乓球做功的物体是。【答案】（1）0.0108（2）水【解析】本题主要考查机械能的知识，机械能是由物体的势能和动能组成的；机械能守恒定律是指除重力或弹力不做功时，其机械能的大小不变。【解答】（1）由图甲可知，A和B的动能相同，减小的重力势能等于减小的机械能=0.027N·0.4m=0.0108J；（2）乓球弹起的高度远大于1米，是由于乒乓球弹起瞬间机械能增大，此时杯中的水对乒乓球有浮力，故此时对乒乓球做功的物体是水；6．（2023·绍兴）某同学发明一自动升降排水井盖（如图甲），暴雨时通过收集雨水实现井盖自动抬升（如图乙），加快路面雨水的排放。（1）井盖抬升过程中，定滑轮的作用是。（2）某次排水过程中，重150牛的井盖被抬升0.1米。此过程中，克服井盖重力做功焦。（3）要使降水量稍小时就能抬升井盖，可采取的措施有：。（写出一点）【答案】（1）改变力的作用方向（2）15（3）调小排水口【解析】（1）根据定滑轮的特点解答；（2）根据W=Gh计算克服井盖重力做的功；（3）根据井盖被抬起的原理分析。【解答】（1）定滑轮的作用是不省力不费力，但能改变力的作用方向；（2）克服井盖重力做功：W=Gh=150N×0.1m=15J；（3）根据乙图可知，当外面的雨水流入水槽后，水槽的重力增大，两个定滑轮上绳子产生的拉力增大，于是对井盖向上的支持力增大，于是井盖被顶起来。当降水量较小时，水槽的重力偏小，井盖受到的支持力偏小，井盖不易抬起。此时可以减小排水口，从而减小水槽里水的排水量，增大雨水在里面的停留时间，从而增大水槽重力，进而抬起井盖。7．（2023·丽水）“认真观察和仔细分析”是科学研究的基本要求。（1）如图甲，在静止指向南北方向的小磁针上方平行地放一根直导线。闭合开关，原来静止的小磁针发生转动，原来静止的直导线仍然未动。①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为。②直导线仍然未动，此时偏转的小磁针对直导线(填“有”或“没有")力的作用。（2）如图乙是某饮水器水龙头的结构示意图，A是固定的出水口，B是一根手柄，C是一根连接在阀门上的杆，由弹簧将它拉紧，O1是连接B、C的一根销钉。可将手柄简化为一根杠杆，手柄与A的接触点O2为支点，下压手柄，C就上升，阀门打开水流出；放手后，C自动恢复原位，水龙头关闭。①请在答题纸相应位置图中画出动力F1的力臂l1。②正常使用手柄取水时，手柄属于杠杆。【答案】（1）力是改变物体运动状态的原因；有（2）；省力【解析】（1）①根据力与运动的关系分析解答；②根据物体间力的作用的相互性分析解答；（2）①力臂是从杠杆的支点到力的作用线的垂线段的长度；②比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。【解答】（1）①小磁针发生转动，可以说明它一定受到力的作用，因为力是改变物体运动状态的原因；②物体间力的作用是相互的，虽然直导线未动，但此时偏转的小磁针对直导线有力的作用。（2）①通过支点O2作F1的作用线的垂线，O2到垂足之间的距离就是动力臂L1，如下图所示：②根据图片可知，在正常使用手柄取水时，动力臂大于阻力臂，则手柄属于省力杠杆。8．（2021·衢州）将酒敞口放置，酒精度(酒中酒精的体积百分比)会变化吗？小科认为：只要确定酒的密度是否变化就能作出判断。于是利用身边的物品，动手制作“密度秤”来测量酒的密度。步骤Ⅰ：按图甲制作好秤杆，提起提纽，移动秤砣(小螺母)，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点B标记为“0”刻度(单位：g/cm3)。步骤Ⅱ：按图乙所示，将大螺母浸没在水中(大螺母必须浸没且不碰底)，提起提纽，移动秤砣，当秤杆水平平衡时用笔将此时秤砣的悬挂点C标记为“1”刻度。再将BC两刻度之间分为10等份。步骤Ⅲ：测量酒的密度。（1）应用：小科，用该密度秤分别测出瓶盖刚打开和敞口一段时间后酒的密度约为0.92g/cm3和0.96g/cm3，已知酒精密度为0.8g/cm3，应用密度知识可判断出其酒精度(填“变大”“不变”或“变小")。（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是。（3）拓展：小科若要测量食盐水的密度，他应先在密度秤上增加大于1的刻度，请你写出利用直尺和笔标定刻度的过程：。【答案】（1）变小（2）控制排开的液体体积相同（3）方法一：先测出BC的长度，以C点为起点向左画出与BC等长的CD，再把CD长度十等分方法二：先测每小格的长度，以C点为起点向左画出与前面每小格等距的刻度【解析】（1）白酒其实是酒精和水的混合液，因为水的密度大于酒精的密度，所以水越多，白酒的密度越大；酒精越多，白酒的密度越小；（2）大螺母受到浮力的大小直接影响所测液体的密度，而浮力受到液体密度和排开液体体积的影响，根据控制变量法的要求可知，探究浮力的大小与液体密度的关系时，必须控制排开液体的体积相同；（3）根据图片可知，液体的密度越大，刻度值越靠左，且液体的密度与刻度值成正比。B点为0，C点为1，可以根据BC的长度在C点左侧量取得到D点，这就是刻度2的位置，将CD之间平均分成10份每份就是0.1，据此刻度标注完成。也可以将CB之间平均分成10份，得到0.1的长度，据此在C点左侧依次画出对应的刻度值即可。【解答】（1）敞口一段时间后，白酒溶液的密度增大了，说明其中的酒精减小，而水相对增多了，故酒精度变小。（2）反思：在制作和测量过程中，大螺母必须浸没的目的是：控制排开的液体体积相同。（3）利用直尺和笔标定刻度的过程：方法一：先测出BC的长度，以C点为起点向左画出与BC等长的CD，再把CD长度十等分；方法二：先测每小格的长度，以C点为起点向左画出与前面每小格等距的刻度。9．（2023·台州）2023年，广交会上展出的可骑行电动行李箱，受到许多客商的欢迎。某品牌电动行李箱的部分参数如下表。质量为50千克的测试者坐在空行李箱上，以最大速度在展厅匀速直线骑行20秒，骑行时所受阻力是总重的0.04倍。部分参数最大速度3米/秒空箱质量10千克轮子与地面的总接触面积0.003米2（1）测试者在20秒内骑行的路程为米；（2）求测试者坐在电动行率箱上时，行李箱对水平地面的压强；（3）求测试过程中电动行李箱克服阻力做功的功率。【答案】（1）60（2）F=G总=(m人+m物)g=（50kg+10kg)×10N/kg=600Np=F/S=600N/0.003m2=2×105Pa（3）f=0.04G总=0.04×600N=24NP=fv=24N×3m/s=72W【解析】（1）路程=速度x时间；（2）压强=压力/受力面积；（3）功率=力x速度【解答】（1）S=Vt=3米/秒·20秒=60米；10．（2023·衢州）在湖州看见美丽中国，美丽湖州吸引越来越多的外地游客驾车前来休闲度假。某房车的总质量为3×103千克，在一段平直的高速公路上匀速行驶3千米，用时2分钟，运动过程中受到的阻力为车重的0.1倍。高速公路上限速120千米/时。（1）高速上限速，实际上是为了避免汽车的(填选项)过大，减少车祸发生时的危害。A．惯性 B．动能 C．势能 D．摩擦力（2）通过计算判断该房车在此路段是否超速。（3）计算在这3千米路程内房车牵引力所做的功。【答案】（1）B（2）v=st90千米时<120千米时，没有超速。（3）因为匀速直线运动，所以F=ff=0.1G=0.1mg=0.1×3×103千克×10牛/千克=3×103牛W=Fs=3×103牛×3×103米=9×106焦【解析】（1）动能与物态的质量和速度有关，即质量越大，速度越大，则动能越大；（2）首先根据v=s（3）首先根据f=0.1G计算房车受到的阻力，再根据二力平衡的知识F=f计算房车受到的牵引力，最后根据W=Fs计算牵引力做的功。【解答】（1）在高速上，汽车的速度越大，则动能越大，发生碰撞时破坏力越大，因此高速上限速。11．（2023·绍兴）电动微单车可有效地减轻交通压力。如图为某一电动微单车，其部分参数如下表所示。（1）装有电动微单车的包装箱总质量为20千克，平放在水平地面上时对地面的最小压强是多少？（2）如图是某同学使用扳手组装电动微单车时的简化俯视图，其中O是支点，A是动力作用点，B是阻力作用点，此时扳手相当于（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。（3）一定条件下，电动微单车充满电后，能以最高时速匀速行驶0.8小时，共行驶了多少千米？【答案】（1）解：G=mg=20千克×10牛/千克=200牛F=G=200牛s=1米×0.8米=0.8米2p=F/s=200牛/0.8米2=250帕答：包装箱对地面的最小压强是250帕。（2）省力（3）解：s=vt=25千米/时×0.8时=20千米答：共行驶了20千米的路程。【解析】（1）压强=压力/受力面积；（2）杠杆平衡条件为：动力x动力臂=阻力x阻力臂；（3）路程=速度x时间。【解答】（2）动力臂大于阻力臂，故为省力杠杆；（3）解：s=vt=25千米/时×0.8时=20千米答：共行驶了20千米的路程。12．（2021·衢州）是某简易吊装机、其简化结构如图乙所示。（1）吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是。（2）吊装机总重为1500牛，其重力作用线通过A点。结合乙图数据计算，当吊装机匀速吊起重物时，为防止翻倒，最多能吊起多少牛的重物？（3）吊装机在使用时，通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D，E，F处时，能达到最佳防翻效果的是。（4）电动机的额定功率是1200瓦，正常工作时消耗的电能有75%转化为重物的机械能。当吊装机配重足够时，可在10秒内使重物匀速上升3米，求所吊重物受到的重力大小。【答案】（1）改变力的方向（2）设物体重为G，动力臂L1=1.25m，阻力为吊装机总重，F2=1500N，阻力臂L2=1.5-1.25=0.25m。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：GL1=F2L2，G×1.25m=1500×0.25m，解得：G=300N。（3）F（4）电机工作产生的机械能全部用来使抬升物体，所以W物=G物h=ηW电；G物h=ηPt；G物×3m=75%×1200W×10s；代入数据即可解得：G物=3000N。【解析】（1）根据定滑轮的特点解答；（2）当所挂物体较重时，吊装机会向左绕B(C)点倾斜，此时可以把整个吊装机看做一根杠杆。B(C)点为支点，动力为所吊物体重，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列式计算即可。（3）配重对杠杆施加阻力，且阻力和阻力臂的乘积越大，防翻效果越好，据此分析判断；（4）根据W=ηPt计算出计算出电动机转化成的机械能，再根据W=Gh计算机械能，二者的大小相等，据此列出方程计算即可。【解答】(1)吊装机工作时，顶端定滑轮的作用是改变力的方向。(2)设物体重为G，动力臂L1=1.25m，阻力为吊装机总重，F2=1500N，阻力臂L2=1.5-1.25=0.25m。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：GL1=F2L2，G×1.25m=1500×0.25m，解得：G=300N。(3)根据杠杆平衡条件可知，所加配置为阻力，当阻力臂越大的时候，吊装机越不容易倾倒，故选F；(4)电机工作产生的机械能全部用来使抬升物体，所以W物=G物h=ηW电；G物h=ηPt；G物×3m=75%×1200W×10s；代入数据即可解得：G物=3000N。13．（2021·衢州）反思是一种良好的学习品质。（1）一根轻质硬棒AB，在力的作用下能绕固定点O转动。现在硬棒AB上施加两个力F1和F2，O点到F1和F2的作用线的距离分别为d1和d2。小宁认为，只要满足F1×d1=F2×d2，则硬棒AB一定保持静止状态或匀速转动。你认为小宁的想法正确吗？请说出你的理由。（2）在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。【答案】（1）小宁的想法不正确如果硬棒AB在F1的作用下绕固定点O发生转动的方向，与在F2的作用下绕固定点O发生转动的方向相同，那么即使F1×d1=F2×d2成立，硬棒AB也不可能保持静止状态或匀速转动。（2）条件：物重G大于动滑轮重G动(G>G动)证明过程：在不计绳重和摩擦的情况下，F=G+因为F<G，所以G+G动【解析】（1）力的作用效果与力的大小、作用点和方向有关。在杠杆中，杠杆平衡需要满足的条件：①力和力臂的乘积相等；②两个力使杠杆的转动方向相反，据此分析解答。（2）在动滑轮上，承担重力的绳子有2段，那么自由端的拉力为F=G+14．（2023·衢州）赛龙舟自古以来在我国广为流传，现已成为亚运会比赛项目。如图是运动员在室内进行划桨训练的两个场景，图甲是训练装置的结构示意图，绳子系在”船桨”的A端，运动员坐在位置上用力将”船桨”从位置“1”划到位置”2”，重物的位置也发生了相应的变化。若重物的质量为20千克，”划桨”一次拉过绳子的距离为60厘米。(船桨重、绳重与摩擦均不计)（1）该装置中两个滑轮的作用是。（2）”划桨”一次，人至少做功焦。（3）图乙是某种耐力练习示意图，保持”船桨”与绳子垂直并静止。若OA为60厘米，OB为40厘米，当一只手握在O端，另一只手握在B点并施加垂直”船桨”的力F。求此时力F的大小。【答案】（1）改变力的方向（2）120（3）FA×OA=F×OB200牛×60厘米=F×40厘米F=300牛【解析】（1）定滑轮不省力不费力，只能改变用力方向；动滑轮不能改变用力方向，但是能最多省一半的力。（2）根据W=Gh计算划桨一次做的功；（3）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算。【解答】（1）根据图片可知，两个滑轮都是固定不动的，都是定滑轮，作用是改变力的方向。（2）当划桨一次拉动绳子的距离为60cm时，重物上升60cm，则一次做功：W=Gh=20kg×10N/kg×0.6m=120J；15．（2023·绍兴）如图所示为自动升降单杆晾衣架，顶盒中有牵引装置，甲、乙是连接牵引装置和水平晾杆的竖直钢丝绳，水平晾杆上有7个挂衣孔，相邻两孔间距相等，甲、乙钢丝绳悬挂晾杆的点分别与1号、7号孔中心对齐。现把重为30N的衣服（含衣架）挂在5号孔（不计晾杆和绳的重力，不计摩擦和空气阻力）。（1）绳甲对晾杆的拉力为F甲，绳乙对晾杆的拉力为F乙，则F甲F乙（选填“大于”“等于”或“小于”）。（2）此时绳甲对晾杆的拉力F甲为多少？（3）闭合开关，牵引装置工作，将晾杆保持水平状态匀速提升1.2m，用时10s，此过程该装置牵引钢丝绳做功的功率是多少？【答案】（1）小于（2）设两孔之间距离为l根据杠杆平衡条件：F甲l甲=Gl乙F答：绳子甲对晾杆的拉力F甲为10N。（3）P=答：根据题设，装置牵引钢丝绳做功的功率等于装置拉衣服的功率是3.6W。【解析】（1）将5号孔看做杠杆的支点，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2比较两个拉力大小；（2）将乙看做支点O，此时阻力臂为2L，动力臂为6L，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可；（3）根据W=Gh计算出克服衣服重力做功，再根据P=W【解答】（1）将5号孔看做杠杆的支点，则动力甲的力臂为4L，动力乙的力臂为2L，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：F甲×4L=F乙×2L，解得：F甲：F乙=1：2，那么F甲<F乙。专项提升1．（2023·浦江模拟）如图所示，家用衣架上挂了两件质量分别为m1、m2的湿衣物，此时衣架处于静止状态。下列说法中正确的是（）A．图中的衣架是一个等臂杠杆 B．此时的衣架处于杠杆平衡状态C．湿衣物的质量m1、m2大小相等 D．衣物对衣架的拉力就是衣物的重力【答案】B【解析】杠杆平衡的条件：F1L1=F2L2F1=m1gF2=m2g【解答】A.m1和m2无法确定是否相等，L1和L2也无法确定是否相等，A错误B.衣架处于静止状态，说明杠杆平衡，B正确C.L1和L2也无法确定是否相等，m1和m2无法确定是否相等，C错误D.衣物对衣架的拉力大小等于衣物的重力，但不能说拉力就是衣物的重力，D错误2．（2023·定海模拟）如图，小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中，在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体，改变物体M悬挂点B的位置，当杠杆在水平位置平衡时，在M悬挂点处标出相应液体的密度值，下列关于密度秤制作的说法中，错误的是（）A．悬点O适当右移，秤的量程会增大 B．秤的刻度值向右越来越大C．每次倒入空桶的液体体积相同 D．增大M的质量，秤的量程会增大【答案】A【解析】本题主要考查杠杆的相关知识，即动力x动力臂=阻力x阻力臂。【解答】A.物体从B点到O点的距离为阻力臂，当o点向右移动时，阻力臂减少，动力臂增大，由上述平衡条件可知，动力减小，即所加液体的质量减少，又由于密度=B.当空桶内的液体密度逐渐增大时，即A点的动力增大，此时应通过增大B到o的距离来达到平衡，故B向右移动时逐渐变大。C.只有当液体体积相同时，才能通过质量大小来判断密度的大小，即来判断其液体密度的情况。D.M质量增大时，即阻力臂X阻力的值变大，所以可以在左侧的空桶内装上质量更大的液体，即密度更大量程更大。3．如图所示，拉力F大小为10牛，A物体受到的重力是500N，A物体在拉力F作用下以0.2m/s的速度在水平地面上向左做匀速直线运动。不考虑滑轮摩擦和滑轮、绳子受到的重力，则下列说法正确的是（）A．拉力F的功率是4瓦B．2s内绳子自由端移动的距离是0.4米C．5s内拉力F所做功的大小是30焦D．物体A受到水平地面的摩擦力大小是500牛【答案】D【解析】（1）由图可知，n=3，根据v绳=3v物求出绳子自由端移动的速度；再根据P=Fv绳求出拉力的功率；（2）根据s绳=v绳t求得2s内绳子自由端移动的距离；（3）由公式W=Pt可求得5s内拉力F所做功；（4）当使用滑轮组水平拉动物体时，根据F=fA.由图可知，n=3，绳子自由端移动的速度：v绳=3v物=3×0.2m/s=0.6m/s；拉力F的功率：P=Fv绳=10N×0.6m/s=6W，故A错误；B.2s内绳子自由端移动的距离：s绳=v绳t=0.6m/s×2s=1.2m，故B错误；C.5s内拉力F所做的功：W=Pt′=6W×5s=30J，故C正确；D.根据F=f4．如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1.5m，提升过程中绳子自由端拉力F的功率为180W。已知物体A重540N，该工人重700N。不计绳重和摩擦，下列关于该过程的说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度为0.3m/s B．动滑轮重160NC．该工人对地面的压力为400N D．绳子自由端受到竖直向下的拉力为200N【答案】C【解析】（1）首先根据s=nh计算自由端移动的距离，再根据公式v=s（2）（4）首先根据F=Pv计算出自由端的拉力，再根据nF=G+G（3）对人进行受力分析，根据二力平衡的知识计算出地面对工人的支持力，再根据力的作用的相互性计算工人对地面的压力。【解答】绳子自由端移动的距离s=nh=1.5m×2=3m，则自由端移动的速度：v=s绳子自由端的拉力F=P根据nF=G+G动得到：2×300N=540N+G动；解得：G动=60N，故B、D错误；根据二力平衡的知识可知，地面对工人的支持力FN=G人-F=700N-300N=400N。根据相互作用力的原理可知，工人对地面的压力等于地面对工人的支持力，即压力为400N，故C正确。故选C。5．（2023·杭州模拟）如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为15N。物体A受到一个水平向右的拉力F，拉力F的功率为3W，在拉力F的作用下，物体B在2s内匀速上升0.3m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦，下列说法正确的是（）A．拉力F做的功等于物体B克服重力做的功B．2s内，物体B克服重力做功5.4JC．拉力F大小为40ND．物体A向右做匀速直线运动的速度为0.3m/s【答案】C【解析】A.拉力做的功用来克服摩擦力的功和滑轮组拉力做的功；B.重力做功等于重力大小x在重力方向上运动的距离；C.拉力大小可以用滑轮组的特点求得；D.动滑轮省力但却费距离。【解答】A.拉力F做的功大于物体B克服重力做的功；B.物体B克服重力做功等于（15x0.3）=4.5J；C.F=D.物体A向右做匀速直线运动的速度为0.075m/s；6．（2023·江山模拟）有一斜面长L=4m，高h=2.5m。工人用平行于斜面向上的150N的拉力F，将重200N的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么工人做的功为J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为N.【答案】600；25【解析】人对物体所做的功等于施加力的大小与在力的方向上通过的距离的乘积。【解答】工人做的功=FS=150N·4m=600J；摩擦力做的功加上物体重力做的负功=拉力所做的功，故Wf+WG=W总即600J=f·L+G·h，f=25N7．（2023·嘉兴模拟）如图甲，小嘉匀速拉升木块时，发现无论往哪个方向拉弹簧测力计，在不计摩擦和绳重时，F与G的大小都相等。小嘉对此很好奇，在老师的引导下展开了探究。【问题】F与G的大小为什么总是相等？【探究】（1）老师先给小嘉提供了图乙装置进行实验，并告知OB与OA的长度相等，根据杠杆的平衡条件可知此时F1G（选填“>”、“=”或“<”）（2）接着，老师提供了模型丙（已知每根棒大小、长度相等，材质均匀，不计转动时的摩擦)，引导小嘉在C点用弹簧测力计沿F2的方向拉模型匀速转动，记录测力计的示数；为了获得更多数据，小嘉接下来的操作是。小嘉根据数量关系，进一步推理，得出定滑轮在使用时相当于一个变形的等臂杠杆。【答案】（1）=（2）用弹簧测力计在D处沿F3的方向拉绳子使棋型匀速转动，记录测力计示数；再用同样的方法在E处拉绳子并记录测力计示数。；F3=F2=F1=G【解析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析解答；（2）根据丙图，采用相同的方法在不同位置施加拉力，观察测力计的示数即可。等臂杠杆不省力不费力，据此分析解答。【解答】（1）根据乙图可知，物体的重力和右端的拉力都竖直向下，则OA为阻力臂，OB为动力臂。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G×OA=F1×OB。因为OA=OB，所以F1=G。8．（2022·南湖模拟）中国研制的“玉免二号”月球车成功着陆在月球背面，如图甲所示。（1）玉兔二号月球车有六个宽大的车轮，是为了。假定在月球车前面有一石块，当车轮通过石块时，可将石块与车轮的接触点O看作是支点，F1为车轮受的推力，F2为阻力。分析可知，石块高度越高(不高于车轮半径)，推力(填“越大”或越小”)（2）月球车质量约135kg，每个轮子的着地面积是10cm2，不管是遇到什么样的障碍物六个车轮都是着地的，月球引力约是地球引力的六分之一，则当月球车在水平月面上行驶的时候对月面的压强是多少帕?(地球上的g=10N/kg)（3）月球车在月面上行驶时，受到的阻力是月球车在月球所受“重力”的0.2倍，则月球车在月面上行驶20m克服阻力做的功为多少?【答案】（1）减小压强；越大（2）球车在地球上的重力：G＝mg＝135kg×10N/kg＝1350N；由题意可得，月球车对月面的压力：F＝G月＝16G＝1它对月面的压强：p＝FS（3）月球车在月面上行驶时，受到的阻力f＝0.2G月＝0.2×225N＝45N；在月面上行驶20米克服阻力做的功：W＝fs＝45N×20m＝900J【解析】“杠杆平衡的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。要使杠杆平衡，作用在杠杆上的两个力（动力和阻力）的大小跟它们的力臂成反比。动力×动力臂=阻力×阻力臂，用代数式表示为F1·L1=F2·L2。式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。压强，是指物体单位面积上受到的压力，符号为p（pressure）。压强用来表示压力产生的效果，压强越大，压力的作用效果越明显。压强的计算公式是：p=F/S，压强的单位是帕斯卡（简称帕），符号是Pa。增大压强的方法有：在受力面积不变的情况下增加压力或在压力不变的情况下减小受力面积。减小压强的方法有：在受力面积不变的情况下减小压力或在压力不变的情况下增大受力面积。【解答】（1）玉兔二号月球车有六个宽大的车轮，是通过增大受力面积的方式来减小压强；分析可知，石块高度越高(不高于车轮半径)，0点是支点，支点越高，动力臂越短，阻力臂越长，所以当阻力F2不变时，推力F1越大。9．（2023·嘉兴模拟）能量转化和守恒定律是许多科学家经长期探索建立起来的，是科学史上的重大发现。材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1644年，笛卡尔用物体的质量和其速度的乘积来量度；1686年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来量度；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用而通过一定距离）来量度。材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化准备了必要条件。焦耳通过400多次的实验，于1849年精确地测定了热功当量关系的数值，这一数值与现代公认值非常接近，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。（1）材料一中，哪位科学家的观点与“功”概念相符合？。A．笛卡尔 B．莱布尼兹 C．达朗贝尔（2）如图所示是焦耳研究热功当量关系的实验装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过做功使水的内能(选填“增大”或“减小”)。（3）结合材料分析，以下观点正确的是。（可多选）A．面对前人的观点要敢质疑B．时间久远的理论是没有科学价值的C．测量工具的发展有助于科学理论研究D．对科学的认识是不断修正完善的过程【答案】（1）C（2）增大（3）A；C；D【解析】（1）根据功的定义分析；（2）外界对物体做功，则内能增大，温度升高；物体对外界做功，则内能减小，温度降低；（3）根据自己对科学研究的认识判断。【解答】（1）物体在力的作用下通过了一段距离，那么力对物体做功，据此可知，达朗贝尔的观点与“功”的概念相符合，故选C。（2）如图所示是焦耳研究热功当量关系的实验装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，通过做功使水的内能增大。（3）A.面对前人的观点要敢质疑，故A正确；B.时间久远的理论仍然存在价值，故B错误；C.测量工具的发展有助于科学理论研究，故C正确；D.对科学的认识是不断修正完善的过程，故D正确。10．（2023·嘉兴模拟）近年来，房车自驾游渐渐的成为旅游的新趋势。这种旅游方式能让游客真正的回归自然、亲近自然，在旅途中享受自由。我国制造的“长城”房车的总质量为3.5×103kg。在一段平直公路上匀速行驶了40km，用时30min，此时受到的阻力为车重的0.1倍。求：（1）该房车匀速行驶时的速度；（2）在该段路程中，房车牵引力所做的功；（3）若房车以90km/h的速度行驶，房车的功率为100KW，求此时房车的牵引力。【答案】（1）ｖ＝ｓｔ＝40ｋｍ（2）G=mg=3.5×103kg×10N/kg=3.5×104NF=f=0.1G=3.5×103N（1分）W=Fs=3.5×103N×4×104m=1.4×108J（3）F=Pv=1×105【解析】（1）根据公式v=s（2）根据G=mg计算房车的重力，再根据F=f=0.1G计算房车受到的牵引力，最后根据W=Fs计算牵引力做的功；（3）根据公式P=Fv计算房车受到的牵引力。11.（2022九上·杭州期中）某公园矗立着由汉白玉制成的雕像，其质量为5.4t，吊装时用如图所示的滑轮组将雕像匀速吊上3m的高台。已知提升雕像时，拉力F的功率为6×103W，绳子自由端移动速度为0.3m/s。（g＝10N/kg）求：（1）滑轮组将雕像吊上3m高台需要的时间t为多少秒？（2）滑轮组对雕像做的有用功是多少？（3）提升雕像的过程中滑轮组的机械效率是多少？【答案】（1）解：由图可知，n＝3；则绳子自由端移动的距离：s＝3h＝3×3m＝9m根据v=st（2）解：G＝mg＝5.4×103kg×10N/kg＝5.4×104N；W有用＝Gh＝5.4×104N×3m＝1.62×105J（3）解：已知拉力F的功率为6×103W，t＝30s，根据P=Wt得拉力做的总功：W总＝Pt＝6×103W×30s＝1.8×10η=【解析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，再根据s=nh计算绳子自由端移动的距离，最后根据公式t=s（2）根据W有用=Gh计算对雕像做的有用功；（3）首先根据W总=Pt计算滑轮组做的总功，再根据η=W12.如图所示的滑轮组，缠绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为300牛，在保证绳子未断的情况下，计算并回答下列问题：(已知动滑轮重80牛，摩擦及绳重不计)（1）物体重为200N，在10s内被匀速拉升1m．求提升重物的过程中拉力做功的功率为多少？此时滑轮组的机械效率大小为多少？(精确到0.1%)（2）利用该滑轮组能提起物体的最大质量是多少？【答案】（1）解：F=280N/2=140Ns=2h=2×1m=2mW=Fs=140N×2m=280JP=W/t=28WȠ=W有用/W总=200J/280J=71.4%（2）解：G=2×300N-80N=520N，m=G/g=52kg【解析】（1）根据图片可知，承担重力的绳子段数n=2，首先根据F=G动+G物根据W有=Gh计算出滑轮组做的有用功，再根据公式Ƞ=W（2）当提起物体的质量达到最大时，绳子上的拉力为300N，根据公式F=G动+13．（2023·杭州模拟）如图甲所示是生活中常见的壁灯，图乙是根据壁灯建立的杠杆模型。查阅壁灯说明书，得知壁灯与支架总质量为6.0千克，B为支架ADC上一点，测得壁灯与支架总重力的作用线经过B点，BD＝35厘米，DA＝30厘米，DC＝40厘米，DC垂直于AD。（1）若以D点为支点，请计算上方螺丝钉A受到墙面垂直的力F有多大？（2）若在安装壁灯时需要使壁灯绕A点逆时针转动，请在图上画出施加的最小动力F1，并计算至少为多大？【答案】（1）解：以D点为支点，DA＝30cm，DB＝35cm，