力學三 簡單機械、功和能中考熱難點專題 【典型例題】（一）信息給予專題例1 如圖1所示，甲、乙為質量不等的、由同種材料做成的兩個實心球，球的密度大于水的密度，當兩球都浸沒在水中時，杠桿處于平衡狀態(tài)，那么當把兩個球都放在空氣中時，杠桿將（    ）    A. 仍然平衡   B. 杠桿右端下沉    C. 杠桿左端下沉    D. 條件不足，無法判斷圖1考查目的及解題思路：該題考查的知識包括物體受力分析，浸在液體內受到浮力大小的計算，杠桿的平衡條件和密度的知識，考查的能力是分析、判斷、綜合物理知識的應用能力，題設條件是質量不等、同種材料的兩個實心球掛在杠桿兩端，且都放入水中而平衡，分析物體受力，運用杠桿平衡條件，找到兩者間重力的關系，再討論將它們取出就迎刃而解了。解：設杠桿左端繩子對甲球的拉力為FA，甲球重力為，甲球受浮力為；設杠桿右端繩子對乙球的拉力為，乙球重力為，乙球受浮力為。根據(jù)物體平衡條件、浮力公式，則有，即因為所以  同理，對乙球  根據(jù)杠桿平衡條件有所以由于甲球、乙球由同種材料制成，則，兩邊同時消去，則  依式正是將杠桿兩端的甲球、乙球放入空氣中的情況，則仍平衡，所以題目最后答案應選A。答案：A 例2 差動滑輪是工廠或建筑工地常用的一種起重工具，它跟普通的滑輪組不同，如圖2所示，它由兩個同軸的半徑各為R和的帶齒的A、B定滑輪及一個動滑輪構成，繞在滑輪上的也不是普通的繩而是鐵鏈條。當用力F沿圖示方向拉動一側鐵鏈時，可使重物上升；與此同時套在定滑輪B上鐵鏈條被放了下來，使重物下降。若停下來不拉動鐵鏈條，輪子也不會倒轉，重物不會自動下落（技術上要做到這一點不困難）。求A、B定滑輪轉動一周時，其可使重物上升距離為多大？若重物所受重力為G，則使重物上升時，拉力F的大小至少應為多大？（不計輪的重力及摩擦）圖2考查目的及解題思路：該題為典型信息給予類試題通過文字信息給出了差動滑輪的結構特點，從而考查了兩方面知識：一是數(shù)學上圓周長的計算和動滑輪上升高度為一側繩子運動距離的1/2；二是應用功的原理。對于這樣一個結構、原理尚不十分清楚的簡單機械，只要用功的原理，搞清楚動力與阻力作用點移動距離的關系，求出省多少力就容易了。此裝置是由兩個同軸的半徑不同的定滑輪和一個動滑輪組成的簡單機械。它們由一條首尾相連的鐵鏈條將它們組合在一起（不同于過去組裝滑輪組的繩子，有首、尾兩端）。從圖中分析不難看出，當鐵鏈條沿F方向向下運動時，另一側鐵鏈條要上升，造成總效果是重物上升這樣只要找出力F移動的距離和重物上升高度的關系，求出動力做的功和機械對重物做的功，利用功的原理就可求出F的大小。解：使圖中鐵鏈條M點向下受力而移動，當定滑輪A轉動一周時，B也轉動一周，對滑輪一邊鐵鏈條上升，另一邊下降，則重物升高的高度為此時鐵鏈條某點M運動的距離為依據(jù)功的原理，力F所做功等于機械克服重力所做功，即由此可得答案： （二）聯(lián)系實際專題例1 杠桿在我國古代就有了許多巧妙的應用。護城河上安裝的吊橋就是一個杠桿，由圖3（a）可知它的支點是       點（選填“A”、“B”或“C”），勻速拉起時，它屬于一個      杠桿（選填“省力”、或“費力”），請在圖中畫出動力臂。圖3考查目的及解題思路：該題共考查了三個知識點即什么是支點、什么是省力杠桿什么是費力杠桿和力臂的畫法。支點是杠桿繞著轉動的固定點，先找到作用在杠桿上的動力和阻力，它們分別是杠桿（吊橋）受到重力G和人的拉力F，在勻速拉起時，吊橋繞C點轉動，因此C點是支點；在該題中作用在A點的動力F其方向是沿著繩子斜向上的，但經(jīng)過定滑輪改變了人用力的方向，杠桿實際受力的方向不變，由支點C向拉力作用線作垂線，即得拉力的力臂，顯然動力臂大于吊橋重力G的阻力臂。當?shù)鯓騽蛩倮饡r，杠桿平衡，則，則，所以它屬于省力杠桿。答案：C；省力杠桿，如圖3（b）所法。 例2 一條扁擔長1.6m，扁擔前端掛一個總重為250N的重物，扁擔后端掛一個總重為150N的重物，要使扁擔在水平位置平衡，人擔扁擔時，肩膀應在離前端         m處，扁擔對人的肩膀的壓力是      N。（扁擔本身重力忽略不計）考查目的及解題思路：該題是考查靈活運用杠桿平衡條件和理解物體處于平衡的條件。將實物扁擔抽象為杠桿，要知道扁擔長度等于前端力臂與后端力臂之和，如圖4中的AB，畫出AB所受到的力FA、FB和F，分別代表扁擔前端A、后端B和人肩膀與扁擔接觸處O受到的力的作用，然后將O點視為支點，確定FA的力臂LA和FB的力臂LB，根據(jù)杠桿平衡條件列方程組為    將代入得出圖4在求扁擔受力時，可采取分析扁擔受三個力的作用處于靜止狀態(tài)而討論各力關系的做法，即扁擔受FA、FB豎直向下的力，而F是豎直向上的力，則400N。答案：0.6m；400N 例3 如圖5所示，物體先后沿傾角不同的光滑斜面AB、AC、AD由靜止開始，從頂端滑到底端，它們滑到底端的速度分別為，由頂端到底端的時間分別為、，則                         ；                        （填“>”“<”“=”）圖5考查目的及解題思路：該題考查了機械能守恒定律的靈活運用。同一個物體在A點靜止時動能為零，重力勢能相等，所以機械能相等。因為斜面AB、AC、AD為光滑斜面，所以機械能守恒，滑到底端時，機械能仍然相等，而在底端時重力勢能為零，同一個物體的質量相等，所以速度相等，又因為，所以。答案：； （三）開放探究和運用數(shù)學圖像專題例1 如圖6所示，是甲、乙兩物體做功與所需時間的關系圖像，由圖像可知，甲物體的功率與乙物體的功率相比是（    ）A.     B.     C.     D. 無法確定圖6考查目的及解題思路：該題考查了根據(jù)，對應圖象比較功率的大小。該題是物理與數(shù)學圖象相結合的試題，此類型題的解題思路為先弄清橫、縱坐標軸所代表的物理量，再利用“控制變量法”確定兩個物理量之間的關系。在上圖中橫軸表示時間，縱軸表示功；從圖中可知在時間相同的情況下，大于，所以大于。答案：A 例2 如圖7所示，某礦產(chǎn)工人用200牛的水平拉力，抓緊繩子一端，沿水平地面勻速向右運動，在10秒內將礦井里質量為32千克的物體提升4米，根據(jù)題給條件，請你計算出與該題相關的5個物理量，要求寫出簡要說明和結果。（g=10牛/千克）圖7考查目的及解題思路：該題為開放性試題答案不唯一，可認真閱讀題干，從中找出已知條件，設問求解。例如：（1）物體的重力G=mg=320牛（2）人運動速度V=S/t=0.8米/秒（3）拉力F做功W總=FS=1600焦（4）提升物體做功焦（5）機械效率（6）人做功的功率瓦（7）人受地面摩擦力牛（8）物體所受拉力牛此外還可以求出物體上升速度，人、物體所受的合力等等。除以上答案外，只要正確均可。 【模擬試題】（一）信息給予專題能力訓練1. 圖1所示的杠桿處于平衡，把A端所掛重物浸沒在水中時，杠桿將失去平衡，為使杠桿重新平衡，應（    ）A. 將支點O向A端移近B. 將支點O向B端移近C. 支點O不動，在B端再加掛砝碼D. 支點O不動，將B端重物向支點O移近圖12. 如圖2所示，在動滑輪的掛鉤上施加一個豎直向下的拉力F，使物體G勻速上升，下列結論中正確的是（    ）A. 拉力F大小只是G的一半B. 拉力F的大小等于GC. 動滑輪掛鉤向下移動時，物體G向上移動D. 物體G向上移動，動滑輪掛鉤向下移動圖23. 物體A在拉力作用下沿同一水平面勻速運動了一段距離為S，如圖3所示，試比較拉力F1，F(xiàn)2及拉力所做的功、的大?。ɑ喼?、繩重及繩與滑輪間摩擦不計）（    ）A. B. C. D. 圖34. 如圖4所示的是一種叫做蹦極的游戲，游戲者將一根有彈性的繩子一端系在身上，另一端固定在高處，從高處跳下，圖中點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，點是他所到達的最低點的位置，對于他離開跳臺至最低點的過程，下面說法正確的是（    ） A. 他的重力勢能一直在減小B. 繩的彈性勢能一直在減小C. 他的動能在前一段時間在增加，后段時間在減小D. 在最低點，重力勢能減到最小，動能為零，繩的彈性勢能最大圖45. 如圖5，杠桿每小格的長度相等，質量不計，以O點為支點，杠桿的右端掛有重物M，支點左邊的A處掛鉤碼時，杠桿平衡，將重物M浸沒在水中，鉤碼移到B處，杠桿又平衡，則重物與鉤碼的質量之比為         ，重物M的密度是        千克/米3。圖56. 如圖6所示為水力發(fā)電站的流程示意圖，在水力發(fā)電的過程中能量轉化的情況是             。圖67. 某同學研究定滑輪的使用特點，他每次都勻速提起鉤碼，研究過程如圖7所示，請仔細觀察圖中的操作和測量結果，然后歸納得出初步結論。圖78. 請你仔細觀察如圖8所示的漫畫，究竟小猴和小兔誰分的蘿卜重？簡要說明理由。圖89. 簡要回答有關水電站的下列問題。圖9（1）從能量轉化的角度說明水電站的工作原理。（2）建設水電站選址時，從能量角度來看，你將選擇圖9甲所示A址還是選擇如圖9乙B址？并說明理由。（3）為什么水壩的橫截面做成上小下大的梯形？10. 如圖10是利用潮汐發(fā)電的原理圖，左方為陸地和海灣，中間為水壩，其下有通道，無論漲潮或落潮，水流經(jīng)過通道均可帶動發(fā)電機發(fā)電。一晝夜中兩次漲、落潮，四次發(fā)電。漲潮時，堵住通道，潮水漲至最高水位時打開通道，進水發(fā)電，如圖10甲所示；當海灣水位漲至最高時，堵住通道，如圖10乙所示；落潮至最低水位時，打開通道放水發(fā)電，如圖10丙所示，（取，海水的密度）以下是某小型潮汐發(fā)電站的一組數(shù)據(jù)，據(jù)此回答下列問題：圖10（1）當海灣水位漲至最高時，海灣底部所受水的壓強是多少？（2）每次漲潮（或落潮）經(jīng)過通道水的質量為多少？（3）試計算每日水流對水輪發(fā)電機做了多少功？（4）若某次落潮過程中經(jīng)過通道的水的平均流量為，試求這次落潮過程中水流對水輪發(fā)電機做功的平均功率。11. 如圖11所示，小型牽引車通過滑輪組勻速打撈起深井中的物體，已知物體重N，密度為。測得物體在出水面前、后牽引車作用在繩子上的拉力之比為。若不計摩擦、繩重及水的阻力，g取10N/kg，問：（1）物體出水面前，滑輪組的機械效率是多少？（2）物體出水面后上升的速度是1m/s，牽引車拉力的功率多大？圖11  12. 如圖12所示滑輪組，俗稱“神仙葫蘆”，物理學中稱為差動滑輪。它由兩個同軸的半徑分別為R和r的帶齒定滑輪和一個動輪組成，用鐵鏈條按圖示的方法把定滑輪和動滑輪連接起來，已知：R=3r，用它提升重為G=500N的物體，若實際所用的拉力為200N，則它的機械效率是多大？圖12 （二）聯(lián)系實際專題能力訓練1. 在棉產(chǎn)區(qū)，每年秋天拔去地里的棉桿是農民的一項繁重體力勞動。王剛仿照鉗子的結構改制成一種農具解決了這一問題，如圖13所示，使用時，將小鏟著地，用虎口夾住棉桿的下部，然后在套管上用力，棉桿就拔出來了。該農具整體視為杠桿，則支點、動力作用點、阻力作用點對應下列位置正確的是（    ）A. 轉軸虎口套管                B. 小鏟套管虎口C. 小鏟虎口套管                D. 虎口轉軸套管圖132. 如圖14所示，人的前臂可視為杠桿，當屈肘將茶杯向上舉起時，下列說法中正確的是（    ）A. 前臂是省力杠桿，阻力臂變大B. 前臂是省力杠桿，阻力臂變小C. 前臂是費力杠桿，阻力臂變大D. 前臂是費力杠桿，阻力臂變小圖143. 如圖15的一根桿秤，因秤砣磨損一部分，由它稱得的質量比被稱物體的真實質量（    ）A. 偏大    B. 偏小    C. 不變    D. 條件不足，無法判斷圖154. 兩名運動員，甲比乙高，如果他們舉起相同質量的杠鈴所用時間相等，如圖16所示，則（    ）A. 甲做功較多，功率較大B. 甲做功較多，功率較小C. 甲做功較多，甲、乙功率相等D. 甲、乙做功相等，乙的功率較大圖165. 第一顆載人飛船“神舟5號”成功發(fā)射到太空，飛船在繞地球飛行近22小時后，載人返回艙脫離飛船成功返回地球安全著陸，返回艙在穿越地球大氣層疾速下降的過程中與空氣劇烈摩擦，其表面溫度急劇升高，這時，返回艙的（    ）A. 重力勢能減少，機械能不變，內能增加B. 重力勢能減少，動能增加，機械能增加C. 重力勢能減少，機械能減少，內能增加D. 重力勢能減少，機械能減少，內能不變6. “五一”黃金周，吳昊同學和爸爸媽媽一起游覽花果山，在他們乘坐旅游車沿盤山公路下山的過程中，發(fā)現(xiàn)司機師傅要不時地踩踏剎車踏板，當車行駛至中途還要停下來，讓工作人員用水龍頭向車輪闡片部位噴水，吳昊同學提出了以下幾種看法， 噴水的主要目的是為了降低車闡的溫度，以防車闡因溫度過高而損壞 下山過程中，機械能不變 下山過程中，重力對汽車不做功 剎車過程中有部分機械能轉化為內能你認為這些看法符合實際的是（    ）A.      B.     C.     D. 7. 圖17是某輕軌車站的設計方案示意圖，該圖表明與站臺前后連接的軌道都有一個小坡度。請你說明這種設計可以節(jié)能的理由           。圖178. 如圖18所示，是一工人師傅用于粉刷樓房外墻壁的升降裝置示意圖，上端固定在樓頂。若動滑輪質量為2.5kg，工作臺質量為7.5kg，涂料和所有工具質量為20kg，工人師傅的質量為60kg，繩重及摩擦不計。當工作臺停在距地面10m高處時，工人師傅對繩子的拉力為         N；若工作臺從距地面10m高處升到20m高處，工人師傅最少需要做        J的功。（g=10N/kg）圖189. 文化廣場某健身器材如圖19所示，杠桿可繞O點轉動，A、B、C、D是四個供人們娛樂的吊環(huán)，B環(huán)到豎直桿OE的距離始終為D環(huán)到豎直桿OE距離的一半。一對父子倆在吊環(huán)上做游戲，質量為40kg的兒子吊在B環(huán)上，父親站在地面上抓著D環(huán)用250N的豎直向下的力在4s內將兒子拉高了0.5m，那么，父親所做的總功為     J，父親做功的功率為           W，機械效率為         。（取g=10N/kg）圖1910. 在2003年中考體育達標“跳繩項目”測試中，燕燕同學1分鐘跳了120次，每次跳起的高度約為4cm，若她的質量約為50kg，則她一次做的功約為       J，她跳繩的平均功率約為         W。（g取10N/kg）11. 如圖20，OA是簡易起重機的吊臂，它是一根杠桿，可以繞O點上下移動，請在圖中畫出F1和F2的力臂。圖2012. 如圖21是鍋爐上的保險閥，當閥門受到的蒸汽壓強超過安全值時，閥門被頂開，蒸汽跑出一部分，使鍋爐內的蒸汽壓強減小，已知杠桿重可以忽略不計，OA與AB長度的比值為，閥門的面積是，要保持鍋爐內、外氣體的壓強差是，試求應將質量為多大的重物掛在杠桿的B點？（g取10N/kg）圖2113. 學校組織同學們到農村參加社會實踐活動，小強第一次學習挑擔子，他做了以下三次實驗，請你根據(jù)各小題后的要求作答。（1）他先在扁擔的兩端各掛上50N的重物，擔子很快就被平穩(wěn)地挑起來，這時他的肩膀應放在扁擔的什么位置？（只要回答，不要分析）（2）接著，他又在扁擔的A端加上50N的重物，如圖22所示，但他掌握不好擔子的平衡。請你用杠桿平衡知識，幫助他計算出肩膀應距B端多遠，擔子才能重新水平平衡？（扁擔質量忽略不計）（3）然后，小強換用一根與肩膀接觸面積約是前根扁擔的2/3的窄扁擔，平穩(wěn)地挑起與第二次同重的物體，這時，他明顯感覺到肩膀比第二次疼。針對這一現(xiàn)象，請你應用所學知識，通過計算、分析找出原因，并提出一個解決這一問題的辦法。圖2214. 如圖23所示是某養(yǎng)魚專業(yè)戶設置在魚池中央的增氧機，它由三個浮球和連桿與電動潛水泵固定在一起構成，整個設備總質量300kg，潛水泵額定電功率3。增氧機不工作時，浮球有一半露出水面。增氧機工作時、即潛水泵抽水，每可將水送到高的空中讓其自由下落，從而達到增氧的目的。（1）連桿和水泵的體積不計，每個浮球的體積是多少？（2）增氧機正常工作時，其效率為多少？（3）增氧機工作時，試分析浮球露出水面的體積有何變化？（不計算，只作答）圖2315.“塔吊”是現(xiàn)在建筑工地上常見的起重設備，用“塔吊”可將重物方便地安放到工作區(qū)內，如圖24甲所示?，F(xiàn)有一“塔吊”，它有一水平臂AD，水平臂AD可分為AB和BD兩部分，AB叫平衡臂，BD叫吊臂。A端裝有配重體，它的質量噸。C處裝有可在水平臂BD上移動的滑輪組，C移動的范圍是從B點到D點。已知：AB=10米，BD=25米。若“塔吊”的寬度和鐵架、滑輪組的重力及摩擦均不計，請計算并回答下面的問題：圖24（1）當C移動到D點時，計算該“塔吊”能吊起重物的最大質量；（2）今想用此“塔吊”起吊質量為2噸的物體。那么，為安全起吊，C最遠可以移動到離B點多遠的地方；（3）C處是一只有一個動滑輪的滑輪組，該動滑輪部分的放大圖如圖乙所示，滑輪上的鋼繩最后繞在電動卷揚機的軸上?，F(xiàn)在吊起質量為2噸的物體，當物體以0.5米/秒的速度上升時，滑輪上的鋼繩受到的拉力多大？如電動卷揚機的效率是0.8，那么，配套電動機的功率至少多少？（?。?#160;（三）開放探究和運用數(shù)學圖像專題1. 圖25是使用汽車打撈水下重物的示意圖，在重物從水底拉到井口的過程中，汽車以恒定速度向右運動，忽略水的阻力和滑輪的摩擦，四位同學畫出了汽車功率（P）隨時間（t）變化的圖象（圖26），其中正確的是（    ）圖25圖262. 如圖27所示的滑輪組來拉動鋼錠，已知鋼錠與地面間的摩擦力是1200N，若此時滑輪組的機械效率為80%，（1）求繩子的力F至少為多大？（2）如果想用更小的力拉動鋼錠，請你提出一條可行性建議？圖273. 如圖28所示，小剛用300N的力勻速豎直向上提升質量為50kg的重物，在10s內把物體提升了1m（不計繩重及摩擦）。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請求出五個相關的物理量。圖284. 已知人的肩頭所能承受的最大壓力均為200N，現(xiàn)有一重600N的物體，需要用人抬走，能用的器材是兩根一樣長的硬棒及必要的繩子（硬棒和繩子的自重不計）。請你設計一種抬起重物的方法，需要用幾人如何抬走重物，畫出示意圖?！驹囶}答案】中考熱難點專題（一）信息給予專題1. BD   2. D    3. C    4. CD    5. ；6. 重力勢能轉化為動能7. 使用定滑輪提升重物能改變用力的方向，但不能省力；使用定滑輪提升重物，沿不同方向的拉力的大小都相等。8. 小猴分得的蘿卜重，如漫畫所示，蘿卜平衡時，粗的那端力臂力短，根據(jù)杠桿平衡條件，粗的那端蘿卜更重。9.（1）水的勢能（機械能）轉變?yōu)殡娔堋＃?）選擇B址。理由：B址水的落差比A址大，能較多的利用水的勢能。（3）根據(jù)液體壓強公式，水壩內側越往壩底，深度越大，受到水的壓強越大，所以越往壩底做得越寬。10.（1）   （2）   （3）（4）11. （1）60%；（2）1500W     12. 83.3% （二）聯(lián)系實際專題1. B   2. D   3. A    4. A    5. C    6. B7. 進站時將動能轉化為重力勢能“儲存”起來，出站時將重量力勢能轉化為動能“釋放”出來，達到節(jié)約能源的目的。8. 300；9000    9. 250；62.5；80%    10. 20；4011. 12. 0.9kg13.（1）這時他的肩膀應放在扁擔中點位置，（2），（3）通過計算可得，解決方法：換用寬扁擔挑擔子。14. （1）0.2m3；（2）80%；（3）體積減小15.（1）1噸     （2）12.5米   （3）；12.5千瓦 （三）開放探究和運用數(shù)學圖像專題1. C2. （1）500N；（2）將滑輪組改為一定二動3.（1）（2）（3）（4）（5）（注：除以上答案外，只要正確均可）4. 至少3人（也可多于3人，圖也隨之變化）