第12章 簡單機械（核心考點講練）-2024年中考物理一輪復(fù)習(xí)高頻考點精講與熱點題型精練（全國版）（解析版）

第第頁第十二章簡單機械（高頻考點精講）考點01杠桿【高頻考點精講】一、杠桿1、定義：一根硬棒，在力的作用下能繞著固定點O轉(zhuǎn)動，這根硬棒就是杠桿。說明：杠桿可直可曲，形狀任意。2、杠桿五要素（1）支點：杠桿可以繞其轉(zhuǎn)動的點，用字母O表示。（2）動力：使杠桿轉(zhuǎn)動的力，用字母表示。（3）阻力：阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，用字母表示。（4）動力臂：從支點O到動力作用線的距離，用字母表示。（5）阻力臂：從支點O到阻力作用線的距離，用字母表示。二、杠桿的平衡條件1、杠桿平衡：杠桿靜止不動或勻速轉(zhuǎn)動都叫做杠桿的平衡狀態(tài)。注意：實驗室中探究杠桿平衡條件是杠桿在水平位置平衡，但在實際生活中，水平位置平衡不多，在許多情況下，杠桿受到平衡力作用時傾斜靜止，所以杠桿不論處于什么狀態(tài)下的靜止，都可以理解成平衡狀態(tài)。2、平衡條件：動力×動力臂＝阻力×阻力臂，。三、杠桿的分類及實際應(yīng)用1、省力杠桿：動力臂大于阻力臂，省力費距離。實際應(yīng)用：羊角錘撬釘子、剪樹枝的剪刀、瓶起子、核桃夾等。2、費力杠桿：動力臂小于阻力臂，費力省距離。實際應(yīng)用：人的前臂、釣魚竿、食品夾、筷子、鑷子等。3、等臂杠桿：動力臂等于阻力臂，不省力不費力，不省距離不費距離。實際應(yīng)用：天平等。四、杠桿中最小力的問題1、根據(jù)杠桿平衡條件，阻力、阻力臂一定時，要使動力最小，則須使動力臂最長，連接杠桿支點和動力作用點所得線段，即為最長動力臂。2、具體步驟①確定杠桿中支點和動力作用點的位置。②連接支點與動力作用點，得到最長線段。③經(jīng)過動力作用點做出與該線段垂直的直線。④根據(jù)杠桿平衡原理，確定使杠桿平衡的動力方向?！緹狳c題型精練】1．如圖所示，杠桿在水平位置平衡，下列操作仍能讓杠桿在水平位置保持平衡的是（）A．兩側(cè)鉤碼同時向外移一格 B．兩側(cè)鉤碼同時向內(nèi)移一格 C．左側(cè)的鉤碼向內(nèi)移一格，右側(cè)減去一個鉤碼 D．在兩側(cè)鉤碼下方，同時加掛一個相同的鉤碼解：設(shè)一個鉤碼的重力為G，橫梁上一個格的長度為L，原來杠桿處于平衡狀態(tài)，則有2G×3L＝3G×2L；A、兩邊各向外移一格，左邊2G×4L＝8GL，右邊3G×3L＝9GL，8GL＜9GL，杠桿右端下沉；故A錯誤；B、兩邊各往內(nèi)移一格，左邊2G×2L＝4GL，右邊3G×1L＝3GL，4GL＞3GL，杠桿左端下沉；故B錯誤；C、左側(cè)的鉤碼向內(nèi)移一格，右側(cè)減去一個鉤碼，左邊2G×2L＝4GL，右邊2G×2L＝4GL；4GL＝4GL，杠桿平衡；故C正確；D、在兩側(cè)鉤碼下方，同時加掛一個相同的鉤碼，左邊3G×2L＝6GL，右邊4G×2L＝8GL，6GL＜8GL，杠桿右端下沉，故D錯誤。答案：C。2．在“富國強軍”的時代要求下，大連造船廠建造了首艘國產(chǎn)航空母艦。在建造過程中需要使用大型起重機“龍門吊”。它主要由主梁和支架構(gòu)成，可以提升和平移重物，其示意圖如圖所示。在重物由主梁右端緩慢移到左端的過程中，右支架對主梁的支持力F與重物移動距離s的關(guān)系圖像是（）（不考慮主梁自身重力）A．B．C．D．解：在重物由主梁右端緩慢移到左端的過程中，以左側(cè)的支柱為支點，右支架對主梁的支持力F為動力，重物對杠桿的拉力為阻力，大小等于物體的重力G，動力臂為整個主梁的長度，設(shè)為L，阻力臂為L﹣s，根據(jù)杠桿平衡條件：FL＝G（L﹣s）得，拉力F為：F＝G?Gs由關(guān)系式知：右支架對主梁的支持力F與重物移動距離s成一次函數(shù)關(guān)系，且支持力隨s的增大而減小，故B符合題意。答案：B。3．如圖，小明用一輕質(zhì)杠桿自制簡易密度秤的過程中，在A端的空桶內(nèi)分別注入密度已知的不同液體，改變物體M懸掛點B的位置，當(dāng)杠桿在水平位置平衡時，在M懸掛點處標(biāo)出相應(yīng)液體的密度值。下列關(guān)于密度秤制作的說法中，錯誤的是（）A．每次倒入空桶的液體體積相同 B．秤的刻度值向右越來越大 C．懸點O適當(dāng)右移，秤的量程會增大 D．增大M的質(zhì)量，秤的量程會增大解：A、在液體體積相同時，液體的密度越大，質(zhì)量越大，因此只有每次倒入空桶的液體體積相同，才能通過杠桿平衡條件得出液體質(zhì)量的大小，從而判斷液體密度的情況，故A正確；B、當(dāng)A端的空桶內(nèi)的液體密度越大時，根據(jù)杠桿平衡的條件可知，在M懸掛點處標(biāo)出相應(yīng)液體的密度值越大，故應(yīng)將M向右移動，故B正確；C、懸點O適當(dāng)右移，阻力臂減小，根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1＝F2L2，可知秤的量程會減小，故C錯誤；D、增大M的質(zhì)量，根據(jù)杠桿平衡的條件F1L1＝F2L2，秤的量程會增大，故D正確。答案：C。4．如圖所示，兩個等高的托盤秤甲、乙放在同一水平地面上，質(zhì)量分布不均勻的木條AB重24N，A、B是木條兩端，O、C是木條上的兩個點，AO＝BO，AC＝OC．A端放在托盤秤甲上，B端放在托盤秤乙上，托盤秤甲的示數(shù)是6N．現(xiàn)移動托盤秤甲，讓C點放在托盤秤甲上。此時托盤秤乙的示數(shù)是（）A．8N B．12N C．16N D．18N解：設(shè)木條重心在D點，當(dāng)A端放在托盤秤甲上，B端放在托盤秤乙上時，以B端為支點，托盤秤甲的示數(shù)是6N，根據(jù)力的作用是相互的，所以托盤秤對木條A端的支持力為6N，如圖所示：由杠桿平衡條件有：FA×AB＝G×BD，即：6N×AB＝24N×BD，所以：AB＝4BD，BD=1當(dāng)C點放在托盤秤甲上時，仍以C為支點，此時托盤秤乙對木條B處的支持力為FB，因為AO＝BO，AC＝OC，所以CO＝OD＝BD，BC＝3BD，CD＝2BD由杠桿平衡條件有：FB×BC＝G×CD，即：FB×3BD＝24N×2BD，所以：FB＝16N，則托盤秤乙的示數(shù)為16N。答案：C。5．如圖所示，輕質(zhì)杠桿AB可繞O點轉(zhuǎn)動，當(dāng)物體C浸沒在水中時杠桿恰好水平靜止，A、B兩端的繩子均不可伸長且處于張緊狀態(tài)。已知C是體積為1dm3、重為80N的實心物體，D是邊長為20cm、質(zhì)量為20kg的正方體，OA：OB＝2：1，圓柱形容器的底面積為400cm2（g＝10N/kg），則下列結(jié)果不正確的是（）A．物體C的密度為8×103kg/m3 B．杠桿A端受到細(xì)線的拉力為70N C．物體D對地面的壓強為1.5×103Pa D．物體C浸沒在水中前后，水對容器底的壓強增大了2×103Pa解：A、物體C的質(zhì)量：mC=G物體C的密度：ρC=mCVC=B、物體C排開水的體積：V排＝VC＝1×10﹣3m3，受到的浮力：F?。溅阉甮V排＝1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝10N；杠桿A端受到的拉力：FA＝GC﹣F?。?0N﹣10N＝70N，故B正確；C、由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2得：FA×OA＝FB×OB，則杠桿B端受到細(xì)線的拉力：FB=OAOB×F由于力的作用是相互的，杠桿B端對D的拉力：F拉＝FB＝140N，D對地面的壓力：F壓＝GD﹣F拉＝mDg﹣F拉＝20kg×10N/kg﹣140N＝60N，D對地面的壓強：p=F壓SD、物體C浸沒在水中前后，水的深度變化：Δh=V水對容器底的壓強增大值：Δp＝ρ水gΔh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.025m＝2.5×102Pa，故D錯。答案：D。6．如圖所示，用固定在豎直墻上的直角三角形支架ABC放置空調(diào)室外機，已知AB長40cm，BC長50cm。室外機的質(zhì)量為30kg，室外機的重力作用線正好通過AB中點，則A處釘受到的水平拉力F為200N（支架重力不計）。為了安全，從力學(xué)的角度分析，室外機的位置應(yīng)盡量靠近（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）墻壁。解：由勾股定理可得，AC=B由題意可知，以C為支點，ABC是一個杠桿。AC為A處螺釘水平拉力的力臂，室外機對其壓力的力臂為AB長的12由杠桿平衡條件可得：F×AC＝G×1即：F×30cm＝300N×1解得：F＝200N；為了安全，應(yīng)減小A處的拉力（若拉力過大，支架對螺釘拉力會使螺釘松動而造成危險）；在A處拉力和阻力G一定時，室外機的位置越靠近墻壁，室外機對支架壓力力臂越小，根據(jù)杠桿平衡條件可知，A處的拉力將減小，以保證支架和室外機的安全。答案：200；靠近。7．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(nèi)轉(zhuǎn)動，長度AC＝CD＝DB，左端重物G＝12N．當(dāng)作用在B點豎直向下的拉力F足夠大時，杠桿容易繞D（選填“C”或“D”）點翻轉(zhuǎn)，為使杠桿AB保持水平位置平衡，拉力F1＝6N的最小值，最大值F2＝24N．（杠桿、細(xì)繩的質(zhì)量及摩擦均忽略不計）解：由圖可知，D點更加靠近拉力一端，故當(dāng)作用在B點豎直向下的拉力F足夠大時，杠桿容易繞D點翻轉(zhuǎn)；當(dāng)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(jù)杠桿平衡條件可得：F1×BC＝G×AC，F(xiàn)2×BD＝G×AD，因為AC＝CD＝DB，所以BC：AC＝2：1，BD：AD＝1：2，可得：F1×2＝12N×1，F(xiàn)2×1＝12N×2，解得，F(xiàn)1＝6N，F(xiàn)2＝24N。答案：D；6；24。8．如圖，AB為能繞B點轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)杠桿，中點C處用細(xì)線懸掛一重物，在A端施加一個豎直向上大小為10N的拉力F，使杠桿在水平位置保持平衡，則重物G＝20N．若保持拉力方向不變，將A端緩慢向上提升一小段距離，在提升的過程中，拉力F將不變（選填“增大”、“不變”或“減小”）解：（1）如圖，杠桿在水平位置，LBA＝2LBC，杠桿平衡，F(xiàn)LBA＝GLBC，所以G=F×（2）杠桿被拉起后，如圖所示，BA′為動力臂，BC′為阻力臂，阻力不變?yōu)镚，ΔBC′D∽ΔBA′D′，BC′：BA′＝BD：BD′＝1：2，杠桿平衡，所以F′LBA′＝GLBC′，F(xiàn)′=G×LBC′答案：20N；不變。9．如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA能繞O點轉(zhuǎn)動，請在杠桿中的A端畫出使輕質(zhì)杠桿保持平衡的最小的力F的示意圖（要求保留作圖痕跡）。解：O為支點，所以力作用在杠桿的最右端A點，并且力臂是OA時，力臂最長，此時的力最小。確定出力臂然后做力臂的垂線即為力F．如圖所示：10．探究杠桿的平衡條件

（1）杠桿兩端的螺母作用是調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡。（2）小明用如圖甲所示裝置，進行實驗并收集了下表中的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)可知，杠桿的平衡條件是動力×動力臂＝阻力×阻力臂（F1l1＝F2l2）。（3）小明又用如圖乙所示裝置進行實驗，請在圖中畫出拉力F的力臂，彈簧測力計的讀數(shù)應(yīng)是2N．（一個鉤碼重0.5N）（4）如圖丙所示，小紅實驗時在一平衡杠桿的兩端放上不同數(shù)量的相同硬幣，杠桿仍在水平位置平衡。她用刻度尺測出L1和L2，則2L1＞（選填“＞”“＜”或“＝”）3L2。實驗次數(shù)動力/N動力臂/m阻力/N阻力臂/m10.50.21.00.121.00.151.50.133.00.12.00.15【拓展】探究了杠桿的平衡條件后，小紅對天平上游碼的質(zhì)量進行了計算，她用刻度尺測出L1和L2（如圖丁所示），則游碼的質(zhì)量為5L2解：（1）杠桿兩端的螺母的作用是調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；（2）由表格中數(shù)據(jù)，①0.5N×0.2m＝1.0N×0.1m＝0.1N?m；②1.0N×0.15m＝1.5N×0.1m＝0.15N?m；③3N×0.1m＝2.0N×0.15m＝0.3N?m；可知杠桿的平衡條件為：動力×動力臂＝阻力×阻力臂（F1l1＝F2l2）；（3）過支點O向力的作用線作垂線，垂足與支點的距離，就是力臂，如下圖：設(shè)一格的長度為L，杠桿在水平位置平衡，彈簧測力計的拉力的力臂為12由F1L1＝F2L2得，0.5N×3×4L＝F1×6L×1解得，F(xiàn)1＝2N；（4）根據(jù)杠桿的平衡條件，F(xiàn)1l1＝F2l2，設(shè)每個硬幣的重量為G，半徑為r，則由圖可得，2G（r+L1）＝3G（r+L2），2Gr+2GL1＝3Gr+3GL2，2GL1＝Gr+3GL2，所以2GL1＞3GL2，即2L1＞3L2，拓展：以天平的刀口為杠桿的支點，天平的左盤和右盤的質(zhì)量分別為m左和m右，游碼的質(zhì)量為m，當(dāng)游碼位于零刻度線時，由杠桿的平衡條件得m左g×12L2+mg×12L1＝m右g×1當(dāng)游碼位于最大值5克時，由杠桿的平衡條件得（m左+5）g×12L2＝mg×12L1+m右g×1由（2）﹣（1）得，5×12L2＝mL解得m=5答案：（1）調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡；（2）動力×動力臂＝阻力×阻力臂（F1l1＝F2l2）；（3）2；（4）＞；5L11．圖甲是《天工開物》中記載的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意圖如圖乙。輕質(zhì)杠桿的支點O距左端l1＝0.5m，距右端l2＝0.2m。在杠桿左端懸掛質(zhì)量為2kg的物體A，右端掛邊長為0.1m的正方體B，杠桿在水平位置平衡時，正方體B對地面的壓力為20N．求：（1）此時杠桿左端所受拉力大小為多少牛頓？（2）正方體B的密度為多少千克每立方米？（3）若該處為松軟的泥地，能承受最大壓強為4×103Pa，為使杠桿仍在水平位置平衡，物體A的重力至少為多少牛頓？解：（1）此時杠桿左端所受拉力：F左＝GA＝mAg＝2kg×10N/kg＝20N；（2）由F1l1＝F2l2可得，杠桿右端的拉力即繩子對B的拉力：FB＝F右=l1l2因正方體B對地面的壓力等于B的重力減去繩子對B的拉力，所以，B的重力：GB＝FB+F壓＝50N+20N＝70N，由G＝mg可得，B的質(zhì)量：mB=GB的體積：VB＝L3＝（0.1m）3＝0.001m3，B的密度：ρB=mBVB=（3）B的底面積：SB＝L2＝（0.1m）2＝0.01m2，由p=FF壓′＝pSB＝4×103Pa×0.01m2＝40N，杠桿右端受到的拉力：F右′＝GB﹣F壓′＝70N﹣40N＝30N，物體A的最小重力：GA′＝F左′=l2l1F答：（1）此時杠桿左端所受拉力大小為20N；（2）正方體B的密度為7×103kg/m3；（3）物體A的重力至少為12N?？键c02滑輪【高頻考點精講】一、定滑輪和動滑輪（一）定滑輪1、定滑輪使用時，滑輪的位置固定不變。2、特點（1）如圖1所示，定滑輪可以改變力的方向，但不省力。（2）若物體移動的距離為h，則繩子自由端移動的距離s=h。3、原理：等臂杠桿。如圖2所示，動力臂=阻力臂=r，由杠桿平衡條件可知，。（二）動滑輪1、動滑輪使用時，滑輪隨重物一起移動。2、特點（1）省力，但不能改變力的方向。（2）費距離，若物體移動的距離為h，則繩子自由端移動的距離s=2h。3、原理：省力杠桿。如圖3所示，=2，由杠桿平衡條件可知，。二、滑輪組1、定義：由定滑輪和動滑輪組合在一起的裝置叫做滑輪組。2、使用滑輪組既可以省力，又可以改變力的方向。3、規(guī)律總結(jié)（1）使用滑輪組時，滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是物重的幾分之一，即動力F＝，若忽略滑輪重，則有F＝，其中n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。（3）用滑輪組時，雖然省力，但是費距離，滑輪組用幾段繩子吊著物體，繩子自由端移動的距離就是物體移動距離的幾倍。設(shè)物體上升的高度為h，則繩子自由端移動的距離s＝nh，其中n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。三、斜面1、斜面是簡單機械的一種，能夠?qū)⑽矬w以相對較小的力從低處提升至高處，但是提升物體的路徑長度也會增加。2、用F表示力，l表示斜面長，h表示斜面高，物重為G，不計阻力，根據(jù)功的原理可得Fl＝Gh，斜面傾角越小，斜面越長，則越省力，但費距離，例如盤山公路、螺絲釘上的螺紋等。四、輪軸1、定義：由輪和軸組成，能繞共同軸線旋轉(zhuǎn)的簡單機械叫做輪軸，例如汽車方向盤、旋轉(zhuǎn)門把手等。2、實質(zhì)：輪軸相當(dāng)于一個杠桿，輪和軸的中心O是支點，作用在輪上的力是動力F1，作用在軸上的力是阻力F2，輪的半徑OA就是杠桿的動力臂l1，軸的半徑OB就是杠桿的阻力臂l2。3、特點：因為輪半徑R大于軸半徑r，即杠桿的動力臂大于阻力臂，所以作用在輪上的動力F1總小于作用在軸上的阻力F2，使用輪軸可省力，但是費距離。4、公式：。【熱點題型精練】12．A、B兩種實心物體的質(zhì)量與體積的關(guān)系如圖1所示，把體積相等的A、B物體掛在滑輪組下，若要使它們處于靜止?fàn)顟B(tài)，則圖2的虛線框內(nèi)懸掛B物體的個數(shù)是（不計摩擦和滑輪的自重）（）A．1個 B．2個 C．3個 D．4個解：由圖1可知，當(dāng)m＝20g時，VA＝10cm3，VB＝40cm3，則ρA=mVA=20g10cm3=所以ρA：ρB＝2g/cm3：0.5g/cm3＝4：1；因為A、B的體積相同，所以由G＝mg＝ρVg可得，A、B的重力之比：GA：GB＝ρAVg：ρBVg＝ρA：ρB＝4：1；由圖2可知，使用的滑輪組中n＝2，不計摩擦和滑輪的自重，要使它們處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)方框中掛N個B物體，則有：N?GB=12G則N=1答案：B。13．在水平桌面上放一個重300N的物體，物體與桌面的摩擦力為60N，如圖所示，若不考慮繩和滑輪的重力和繩的摩擦，使物體以0.1m/s勻速移動時，水平拉力F及其功率的大小分別為（）A．20N2W B．30N6W C．60N2W D．20N6W解：物體勻速運動，可知物體受的拉力和摩擦力是一對平衡力，大小相等，即F拉＝f＝60N，從圖可知，此滑輪組有三股繩子承擔(dān)對物體的拉力，不考慮繩的重力和繩的摩擦，所以繩子自由端的水平拉力為：F=13F拉水平拉力的功率：P=Wt=答案：D。14．如圖所示，用完全相同的四個滑輪和兩根相同的細(xì)繩組成甲、乙兩個滑輪組，在各自的自由端施加大小分別為F1和F2的拉力，將相同的重物緩慢提升相同的高度（不計繩重和一切摩擦）。下列說法正確的是（）A．拉力F1小于拉力F2 B．甲、乙兩滑輪組的機械效率相同 C．甲、乙兩滑輪組中的動滑輪都是費力機械 D．甲、乙兩滑輪組中繩子自由端移動的距離相等解：A、不計繩重及摩擦，因為拉力F=1n（G物+G動），n1＝2，n所以繩端的拉力：F1=12（G物+G動），F(xiàn)2=13（G物+G動），所以FB、因為動滑輪重相同，提升的物體重和高度相同，W額＝G動h，W有用＝G物h，所以利用滑輪組做的有用功相同、額外功相同，則總功相同；因為η=WC、使用動滑輪能夠省力，動滑輪為省力杠桿，故C錯誤；D、因為繩子自由端移動的距離s＝nh，n1＝2，n2＝3，提升物體的高度h相同，所以s1＝2h，s2＝3h，則s1＜s2，故D錯誤；答案：B。15．用水平力F1拉動如圖所示裝置，使木板A在粗糙水平面上向右勻速運動，物塊B在木板A上表面相對地面靜止，連接B與豎直墻壁之間的水平繩的拉力大小為F2。不計滑輪重和繩重，滑輪軸光滑。則F1與F2的大小關(guān)系是（）A．F1＝F2 B．F2＜F1＜2F2 C．F1＝2F2 D．F1＞2F2解：由圖知，（1）動滑輪在水平方向上受到三個力的作用：水平向右的拉力F1，墻壁對它水平向左的拉力F墻，木板A對它水平向左的拉力F木板，由于木板向右勻速運動，所以F1＝F墻+F木板，由于同一根繩子各處的拉力相等，所以F木板=12F由于力的作用是相互的，所以動滑輪對木板A的拉力為F動＝F木板=12F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣（2）物塊B在水平方向上受到兩個力的作用：繩子對它向左的拉力F2，木板A對它向右的摩擦力fA對B；由于物塊B保持靜止，所以F2＝fA對B；木板A在水平方向上受到三個力的作用：動滑輪對木板向右的拉力F動，物體B對木板向左的摩擦力fB對A，地面對木板向左的摩擦力f地面，由于木板向右勻速運動，所以F動＝fB對A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由于力的作用是相互的，所以fB對A＝fA對B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③由②③可得F動＝F2+f地面，即12F1＝F2+f地面也就是F1＝2F2+2f地面，所以F1＞2F2。答案：D。16．如圖所示，用動滑輪勻速提起重3N的物體，拉力F為2N，物體在10s內(nèi)上升1m。在此過程中，動滑輪的機械效率為75%，拉力F的功率為0.4W，若要提高動滑輪提升物體的效率，可以采取的措施是：增加提升的物重、減小動滑輪的重力、減小動滑輪與繩子之間的摩擦力。解：（1）由圖可知動滑輪繩子的有效股數(shù)為2，則繩端移動的距離：s＝nh＝2×1m＝2m，拉力做的總功：W總＝Fs＝2N×2m＝4J，有用功：W有＝Gh＝3N×1m＝3J，動滑輪的機械效率：η=W有W拉力F的功率：P=W（2）若要提高動滑輪提升物體的效率，可以采取的措施是：增加提升的物重、減小動滑輪的重力、減小動滑輪與繩子之間的摩擦力。答案：75%；0.4；增加提升的物重、減小動滑輪的重力、減小動滑輪與繩子之間的摩擦力。17．高速鐵路的輸電線，無論冬、夏都繃得直直的，以保障列車電極與輸電線的良好接觸。圖為輸電線的牽引裝置。鋼繩通過滑輪組懸掛20個相同的墜砣，每個墜砣質(zhì)量為25kg，不計滑輪和鋼繩自重及摩擦，輸電線A端受到的拉力大小為1×104N．若某段時間內(nèi)墜砣串下降了30cm，則輸電線A端向左移動了15cm．（g取10N/kg，不考慮鋼繩的熱脹冷縮）解：（1）20個墜砣的總重力：G＝mg＝25kg×20×10N/kg＝5000N，由圖知，使用的滑輪組承擔(dān)A端拉力的繩子股數(shù)n＝2，圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，不計滑輪和鋼繩自重及摩擦，可得G=12F則輸電線A端受到的拉力大小：FA＝2G＝2×5000N＝1×104N；（2）圖中墜砣掛在鋼繩的自由端，則墜砣串下降高度h＝2sA，則輸電線A端向左移動的距離：sA=12h答案：1×104；15。18．如圖所示，動滑輪重4N，所吊重物B重20N，物體A重240N，此時物體B恰好以0.1m/s的速度勻速下降。不計繩重、繩子的伸長和滑輪組內(nèi)部的摩擦。求：（1）水平面對物體A的摩擦力是多大？（2）要使物體B恰好以0.2m/s的速度勻速上升，則要對物體A施加水平向右拉力F的功率為多大？解：（1）由圖知，n＝2，不計繩重和滑輪組內(nèi)部的摩擦，當(dāng)物體B勻速下降時，物體A受到水平向右滑動摩擦力的大?。篺＝F拉=12（GB+G動）（2）當(dāng)物體B勻速上升時，繩子的拉力F拉不變，物體A受到的摩擦力大小不變，由力的平衡條件可得，對物體A施加水平向右的拉力：F＝f+F拉＝12N+12N＝24N，物體A向右運動的速度：v＝2vB＝2×0.2m/s＝0.4m/s，拉力F的功率：P=W答：（1）水平面對物體A的摩擦力是12N；（2）要使物體B恰好以0.2m/s的速度勻速上升，則要對物體A施加水平向右拉力F的功率為9.6W。考點03機械效率【高頻考點精講】一、三種功1、有用功：對人們有用的、必須要做的功，用表示。2、額外功：做有用功的過程中，人們不需要但又不得不做的功，用表示。3、總功：有用功與額外功之和，用表示。=+二、機械效率1、定義：物理學(xué)中，將有用功跟總功的比值叫做機械效率，用表示。2、公式：說明：使用任何機械都不可避免地要做額外功，有用功總是小于總功，所以機械效率總是小于1。3、影響因素（1）動滑輪的重力、繩重和各部分間的摩擦。（2）提升物體的重力。注意：機械效率與提升高度、滑輪的繞線方式、做功多少等無關(guān)。4、提高機械效率的方法（1）有用功一定時，盡量減少額外功，可以減輕機械自重和添加潤滑油減小摩擦。（2）額外功一定時，增大有用功，在機械能夠承受的范圍內(nèi)盡可能增加每次提起物體的重力。三、機械效率的計算（一）滑輪組1、滑輪組豎直放置（1）（2）不計繩重和繩子與滑輪之間的摩擦說明：G為物重；為動滑輪的重力；h為重物上升高度；s為繩自由端移動距離；n為承擔(dān)物重的繩子段數(shù)。2、滑輪組水平放置說明：為物體與水平面之間的摩擦力；F為拉力；為物體移動的距離；為繩子自由端移動的距離；n為承擔(dān)摩擦力的繩子段數(shù)。（二）斜面1、2、說明：G為物重；h為斜面高度；s為斜面長度；F為拉力；為摩擦力?！緹狳c題型精練】19．下列有關(guān)起重機提升貨物時機械效率的說法，正確的是（）A．有用功越多，機械效率越高 B．同一起重機提起的貨物越重，機械效率越高 C．額外功越少，機械效率越高 D．同一起重機提起同一貨物越快，機械效率越高解：A、機械效率是有用功與總功的比值，由于總功的多少不確定，所以無法判斷有用功與總功比值的大小，即機械做的有用功越多，其機械效率不一定高，故A錯誤；B、起重機提起的貨物越重，所做的額外功基本不變，有用功在總功中所占的比重越大，所以它的機械效率越大，故B正確；C、機械效率越高，說明所做有用功占總功的比值大，額外功所占總功的比值小，不是做的額外功越少，故C錯誤；D、使用滑輪組做功越快，說明功率越大，但機械效率與功率沒有關(guān)系，故D錯誤。答案：B。20．如圖所示，張偉同學(xué)通過斜面用平行于斜面F＝200N的推力，將質(zhì)量為30kg的物體在5s時間內(nèi)勻速推到1m高的平臺上，斜面長s＝2m。（g取10N/kg）則（）A．推力的功率為40W B．斜面的機械效率為75% C．推力做的總功300J D．斜面對物體的摩擦力100N解：AC、總功：W總＝Fs＝200N×2m＝400J；推力的功率：P=WB、有用功：W有＝Gh＝mgh＝30kg×10N/kg×1m＝300J，斜面的機械效率：η=W有WD、由W總＝W有+W額可得，W額＝W總﹣W有＝400J﹣300J＝100J，由W額＝fs可得摩擦力：f=W答案：B。21．為了將放置在水平地面上重為100N的物體提升一定高度，設(shè)置了圖甲所示的滑輪組裝置。當(dāng)用圖乙所示隨時間變化的豎直向下的拉力F拉繩時，物體的速度v和物體上升的高度h隨時間變化的關(guān)系分別如圖丙和丁所示。（不計繩重和繩與輪之間的摩擦）下列計算結(jié)果正確的是（）A．0s～1s內(nèi)，地面對物體的支持力是10N B．1s～2s內(nèi)，拉力F做的功是187.5J C．2s～3s內(nèi)，拉力F的功率是100W D．2s～3s內(nèi)，滑輪組的機械效率是62.5%解：（1）由圖乙可知，在0～1s內(nèi)，拉力F＝30N．取動滑輪和重物為研究對象，受到向下的重力G和G動，向上的支持力F支，及三根繩子向上的拉力F′作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)；地面對重物的支持力F支＝G﹣F′＝G﹣3F拉+G動＝100N﹣3×30N+G動＝G動+10N；故A錯誤；（2）由圖可知在2～3s內(nèi)，重物做勻速運動，v3＝2.50m/s，拉力F3＝40N，因為從動滑輪上直接引出的繩子股數(shù)（承擔(dān)物重的繩子股數(shù)）n＝3，所以拉力F的作用點下降的速度v3′＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，拉力做功功率（總功率）：P總＝F3V3′＝40N×7.5m/s＝300W，故C錯誤；滑輪組的機械效率：η=W有用W總×（3）在1～2s內(nèi)，拉力F2＝50N，重物上升高度h2＝1.25m拉力F的作用點下降的距離s2＝3h2＝3×1.25m＝3.75m，拉力做的功：W＝F2S2＝50N×3.75m＝187.5J；故B正確。答案：B。22．用如圖所示的滑輪組拉動水平地面上重1000N的物體A，使物體A在4s內(nèi)勻速前進了4m，物體A受到地面的摩擦力f＝300N，所用拉力F＝120N，忽略繩重、滑輪重。下列說法中正確的是（）A．繩子自由端在4s內(nèi)移動了8m B．物體A重力做功的功率為1000W C．物體A克服摩擦力做的功為480J D．滑輪組的機械效率約為83.3%解：A、由圖可知，有三段繩子拉著動滑輪，F(xiàn)的距離為物體移動距離的3倍，即12m，故A錯誤；B、物體在水平方向上移動，沒有在重力的方向上通過距離，故重力做功的功率為0，故B錯誤；C、摩擦力做的功為：W＝fs＝300N×4m＝1200J，故C錯誤；D、克服摩擦力做的功為有用功1200J，拉力做的總功為W總＝Fs'＝120N×12m＝1440J，機械效率為η=W答案：D。23．如圖所示，用相同的滑輪安裝成甲、乙兩種裝置，分別用FA、FB勻速提升重力為GA、GB的A、B兩物體，不計繩重和摩擦。若GA＞GB，則η甲＞η乙；若FA＝FB，則GA＜GB．（選填“＞”、“＜”或“＝”）解：（1）不計繩重和摩擦，克服物體重力做的功為有用功，克服物體重力和動滑輪重力做的功為總功，則滑輪組的機械效率：η=W有W總×100%=因物體的重力G越大，1+G動G所以，GA＞GB時，η甲＞η乙；（2）由圖可知，n甲＝2，n乙＝3，由F=1n（G+GG＝nF﹣G動，則FA＝FB時，提升物體的重力關(guān)系為GA＜GB。答案：＞；＜。24．如圖所示，用滑輪組拉動重70N的物體A，在10s內(nèi)使A在水平方向上移動5m，所用拉力F為20N，地面對A的摩擦力為30N，則A運動速度是0.5m/s，滑輪組所做的有用功是150J，滑輪組的機械效率是75%。解：（1）A運動的速度v=s（2）滑輪組做的有用功：W有用＝fsA＝30N×5m＝150J；（3）由圖可知：n＝2，繩子自由端移動的距離s＝2sA＝2×5m＝10m，拉力F做的總功：W總＝Fs＝20N×10m＝200J，滑輪組的機械效率：η=W答案：0.5；150；75%。25．某小組同學(xué)在探究滑輪組的機械效率與哪些因素有關(guān)時，提出了一些猜想并對猜想進行驗證。

（1）如果影響機械效率的因素有A、B、C多個，要研究其與B因素的關(guān)系，需要先控制其他幾個因素不變，而改變