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课时训练(十一)　杠杆、滑轮、机械效率
(限时：32分钟)

|基础巩固|
一、选择题
1.[2019·襄阳] 下列杠杆中属于省力杠杆的是 (　　)
A.定滑轮 B.筷子 C.钳子 D.钓鱼竿
2.[2019·温州] 晾晒三条相同的湿毛巾,下列做法最有可能让衣架保持水平的是 (　　)

图K11-1
3.[2018·聊城]人体中的许多部位都具有杠杆的功能。图K11-2是人用手托住物体时手臂的示意图,当人手托5 kg的物体保持平衡时,肱二头肌收缩对桡骨所施加力的大小一定 (　　)

图K11-2
A.大于5 kg B.大于49 N
C.小于49 N D.等于49 N
4.[2018·连云港]如图K11-3所示,O为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为G的物体,杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡,下列关系中正确的是 (　　)

图K11-3
A.F1F2
C.F25.[2018·重庆]工人用如图K11-4所示的动滑轮,将重1000 N的物体在5 s内匀速竖直提升了1 m,人对绳自由端的拉力F为600 N,不计绳重和摩擦。以下结论正确的是(　　)

图K11-4
A.动滑轮的有用功为600 J
B.动滑轮的重力为400 N
C.滑轮的机械效率为83.3%
D.拉力F的功率为120 W
6.[2018·福建]如图K11-5所示,用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度。与提升B相比,提升A的过程滑轮组的机械效率较大。若不计绳重与摩擦的影响,则提升A的过程 (　　)

图K11-5
A.额外功较小 B.额外功较大
C.总功较小 D.总功较大
7.[2018·乐山]图K11-6甲中用力F1水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面上匀速移动s的距离,水平拉力为F2。使用动滑轮的过程中(　　)

图K11-6
A.总功为W总=F2s
B.有用功为W有=Gs
C.机械效率为η=×100%
D.额外功为W额=2F2s-F1s
二、填空题
8.[2018·天门]如图K11-7所示,水平地面放一两端粗细不同的长杆AB,其重心为O,OA∶OB=2∶1,用竖直向上的力FA将长杆一端A微微抬离地面,FA为100 N,长杆AB所受重力为　　　　N;用竖直向上的力FB将长杆的另一端B微微抬离地面,FB为　　　　N。?

图K11-7
9.[2019·岳阳] 如图K11-8,动滑轮实质上是一个　　　　(选填“省力”或“费力”)杠杆,用60 N的拉力将沙桶从地面提到10 m高的楼上,拉力做的功是　　　　J。?

图K11-8
10.[2019·娄底] 既可以省力,又可以改变用力方向的滑轮是　　　　(选填“定滑轮”“动滑轮”或“滑轮组”);利用一个效率为90%的杠杆做100 J的总功,其中额外功是　　　　J。?
三、作图题
11.[2019·眉山] 如图K11-9所示,用一根硬棒撬动一个石块,棒的上端A是动力的作用点,若要用最小的力撬动石块,请标出杠杆的支点O,并画出最小动力F的示意图。

图K11-9
12.[2019·通辽] 请在图K11-10中画出：
(1)重物所受重力的示意图;
(2)拉力F的力臂l。

图K11-10
四、实验题
13.[2019·荆州]小华做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图K11-11甲所示,杠杆上相邻刻线间的距离相等。

图K11-11
(1)杠杆在如图甲所示的位置静止时　　　　(选填“是”或“不是”)处于杠杆平衡状态的。?
(2)为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)端调节。?
(3)如图乙所示,杠杆在水平位置平衡后,在A点挂两个钩码,每个钩码重0.5 N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为　　　　N。当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。?
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验,其目的是　　　　　　　　　　　　。?
五、计算题
14.[2018·北京]图K11-12是用动滑轮提升货物A的示意图。在竖直向上的拉力F的作用下,使重450 N的货物A在50 s的时间里,匀速竖直上升了10 m。在这个过程中,拉力F做的功为5000 J。求：

图K11-12
(1)有用功W有。
(2)拉力F的功率P。
(3)动滑轮的机械效率η。














|能力提升|
15.[2019·荆门]如图K11-13用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度,不计绳重和摩擦的影响,提升A的过程滑轮组的机械效率较大,则下列判断正确的是 (　　)
①A物体比B物体轻　②提升A的拉力较大　③提升A所做的额外功较少　④提升A做的有用功较多

图K11-13
A.只有①③ B.只有②④
C.只有②③ D.只有①④



















【参考答案】
1.C　2.B　3.B　4.B　
5.C　[解析]动滑轮的有用功W有=Gh=1000 N×1 m=1000 J,故A错误。不计绳重和摩擦,动滑轮的重力为G动=nF-G=2×600 N-1000 N=200 N,故B错误。绳端移动的距离s=nh=2×1 m=2 m,总功W=Fs=600 N×2 m=1200 J,η=×100%=×100%≈83.3%,故C正确。拉力F的功率为P==240 W,故D错误。
6.D　
7.D　[解析]使用动滑轮拉力端移动距离s'=2s,拉力做的总功W总=F2s'=F2×2s=2F2s,故A错误。使用动滑轮做的有用功,等于直接拉物体做的功,即W有=F1s,故B错误。机械效率η=×100%=×100%,故C错误。额外功W额=W总-W有=2F2s-F1s,故D正确。
8.300　200
[解析]用竖直向上的力FA将长杆一端A微微抬离地面时,此时B是支点,长杆重心为O,
根据杠杆平衡条件得FA×AB=G×OB,
所以,长杆AB所受的重力G=FA×=FA×=100 N×=300 N。
用竖直向上的力FB将长杆的另一端B微微抬离地面时,此时A为支点,根据杠杆平衡条件得FB×AB=G×OA,所以,FB=G×=G×=300 N×=200 N。
9.省力　1200　
10.滑轮组　10　
11.如图所示

12.如图所示

13.(1)是　(2)右　(3)1.5　变大　(4)使实验结论更具有普遍性(或避免实验结论的偶然性)
14.解：(1)有用功W有=Gh=450 N×10 m=4500 J。
(2)拉力F的功率P==100 W。
(3)动滑轮的机械效率η=×100%=×100%=90%。
15.B　[解析]不计绳重与摩擦的影响,滑轮组的机械效率：η=,由此可知：同一个滑轮组,重物越重,机械效率越大;由于提升A的过程滑轮组的机械效率较大,所以A物体比B物体重,所以①错误。由F=(G+G动)可知：提升A的拉力大,所以②正确。由于是同一个滑轮组,重物提升高度相同,所以额外功相等,所以③错误。A重力大,提升相同高度,故有用功大,所以④正确,故ACD错误,B正确。
课时训练(十二)　功、功率、机械能
(限时：30分钟)

|基础巩固|
一、选择题
1.[2019·怀化]图K12-1所示的现象中,对物体做了功的是 (　　)

图K12-1
2.[2019·邵阳]一物体在水平拉力F的作用下,沿力的方向以0.2 m/s的速度匀速运动了4 s,拉力F的大小为5 N,4 s内拉力F做的功为 (　　)
A.1 J B.3 J
C.2 J D.4 J
3.[2019·深圳]如图K12-2,弧形轨道ab段光滑,bc段粗糙,小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是 (　　)

图K12-2
A.从a到b的过程中,小球动能转化为重力势能
B.经过b点时,小球动能最大
C.从b到c的过程中,小球动能增大
D.从a到c的过程中,小球机械能守恒
4.[2018·广州]如图K12-3所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q,OP段拉力F1为300 N,F1做的功为W1,功率为P1;PQ段拉力F2为200 N,F2做的功为W2,功率为P2。则 (　　)

图K12-3
A.W1>W2 B.W1C.P1>P2 D.P15.[2018·枣庄]妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运动,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍。若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1,小明克服自身重力做功为W2、功率为P2,则下列关系正确的是 (　　)
A.W1∶W2=2∶1　P1∶P2=6∶1
B.W1∶W2=2∶3　P1∶P2=2∶1
C.W1∶W2=2∶1　P1∶P2=3∶2
D.W1∶W2=2∶1　P1∶P2=2∶3
二、填空题
6.[2019·武威]迄今为止,我国已发射40余颗北斗导航卫星。若某卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图K12-4所示,则卫星从远地点向近地点运行的过程中,　　　　能转化为　　　　能。?

图K12-4
7.[2019·连云港] 小明同学用20 N的水平推力,将重为280 N的购物车沿水平地面向前推动了10 m,在此过程中,推力对购物车做功　　　　J,购物车的重力做功　　　　J。一个皮球落地后弹起,弹起的高度越来越低,皮球在运动过程中,机械能总量　　　　(选填“增加”“减少”或“保持不变”)。?

图K12-5
8.[2019·南京]建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图K12-5所示。在匀速起吊重4.2×103 N的物体时,物体在5 s内上升了6 m,此过程中有用功为　　　　J,钢丝绳移动的速度为　　　　m/s;若滑轮组的机械效率为70%,则额外功为　　　　J,拉力F为　　　　N,其功率为　　　　W。?
三、简答题
9.[2019·广西北部湾经济区]小明在旅行途中,发现大货车的轮子很宽大,看到某段道路旁有如图K12-6所示的限速标志。请用物理知识解释大货车轮子宽大的原因,并从能量的角度解释限速行驶的原因。

图K12-6





四、实验题
10.[2019·娄底]如图K12-7所示是探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验装置图。其中,mA=mBhB。

图K12-7
(1)实验中,探究的动能是指　　　。(填序号)?
A.小球在斜面上的动能
B.小球撞击木块时的动能
C.小球撞击木块后的动能
D.木块被小球撞击后的动能
(2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,是为了探究动能大小与　　　　的关系。?
(3)在做了“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验后,有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下,刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑,小明设计了如图K12-8所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若C球相对于A球　　　　　(选填“运动”或“静止”),就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。?

图K12-8
(4)完成实验后,同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时,也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在三个不同的表面上能滑动的距离不同(如下表所示),小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功　　　　(选填“相等”或“不相等”)。?
表面 毛巾 棉布 木板
摩擦力 最大 较大 最小
小车运动距离 最近 较远 最远

五、计算题
11.[2019·泰州]如图K12-9所示,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表：
物重 G/N 拉力 F/N 时间 t/s A端上升的竖 直距离h/m B端下降的竖 直距离s/m
200 500 0.5 0.4 0.2

(1)拉力所做的功。
(2)拉力做功的功率。
(3)此过程中,该杠杆的机械效率。

图K12-9

|能力提升|
12.[2019·大庆]汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P0,牵引力为F0,从t1时刻开始,司机减小了油门,使汽车保持恒定功率P行驶,到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,速度为v。已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变,汽车牵引力F随时间t变化的图像如图K12-10所示,则 (　　)

图K12-10
A.t1至t2时间内,汽车做加速运动
B.F0=2f
C.t2时刻之后,汽车将保持功率P0行驶
D.v=v0


























【参考答案】
1.C　
2.D　[解析]物体移动的距离s=vt=0.2 m/s×4 s=0.8 m,拉力F做的功W=Fs=5 N×0.8 m=4 J。
3.B　
4.C　[解析]由图可知,W1=F1s1=300 N×4 m=1200 J,W2=F2s2=200 N×6 m=1200 J,即W1=W2,故A、B错误;由P=Fv可知,速度相等,F1>F2,则P1>P2,故C正确,D错误。
5.D　[解析]妈妈和小明爬山,在竖直方向上克服自身重力做功,W=Gh。他们在竖直方向上通过的距离相等,可用h表示。则,××。故选D。
6.重力势　动　7.200　0　减少　
8.2.52×104　3.6　1.08×104　2×103　7.2×103
[解析]该过程中做的有用功W有=Gh=4.2×103 N×6 m=2.52×104 J;由图可知,n=3,钢丝绳移动的速度v绳=nv物=n×=3×=3.6 m/s;由η=及W总=W额+W有可得,做的额外功W额=W总-W有=-W有=-2.52×104 J=1.08×104 J;由W=Fs可得,拉力F==2000 N;拉力的功率P=Fv绳=2000 N×3.6 m/s=7.2×103 W。
9.大货车装有非常宽大的轮子,是在压力一定的情况下,通过增大受力面积来减小压强,从而保护路面。
物体的动能与质量和速度有关,质量一定时,车速越大,车具有的动能就越大,在刹车时,克服摩擦力做的功也就越多,当摩擦力不变时,行驶的路程就越长,所以就很难停下来,容易出现严重的交通事故。
10.(1)B　(2)速度
(3)静止　(4)相等
[解析](1)据题意可知,实验中探究的是小球动能,即小球撞击木块时的动能的大小,故选B。(2)影响动能大小的因素有物体的质量与速度,使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,这里的变量是速度,因此,是为了探究动能大小与速度的关系。(3)让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若任一时刻两球的速度大小相等,即以任何一个小球为参照物,另一个小球都是静止的,所以若C球相对于A球静止,就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。(4)让小车从同一高度由静止下滑,根据决定重力势能大小的因素可知,最初小车的重力势能相同,下滑到水平面时的动能也相同,在不同的材料表面上运动时,最终停下来后,动能全部转为内能,用于克服摩擦力做功,所以,在三个表面上克服摩擦力做功相等。
11.解：(1)拉力所做的功W总=Fs=500 N×0.2 m=100 J。
(2)拉力做功的功率P==200 W。
(3)此过程中拉力做的有用功W有=Gh=200 N×0.4 m=80 J,
该杠杆的机械效率η==80%。
12.D　[解析]t1至t2时间内,牵引力在逐渐变大,汽车保持恒定功率P行驶,由P=Fv可知速度在减小,汽车做减速运动,所以A错误;行驶到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,t2时刻牵引力为F0,所以F0=f,所以B错误;t1时刻开始司机减小了油门,使汽车保持恒定功率P行驶,所以C错误;由图可以看出t1时刻牵引力为F0,由P=Fv可知功率减半,即P=P0,到t2时刻时,牵引力为F0,则速度减半,即v=v0,所以D正确。

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