2023福建版物理中考复习题--题型五机械相关计算.pdf

2023福建版物理中考题型五机械相关计算题型专练题型讲解 简单机械及相关计算，主栗是考查学生对杠杆、滑轮、滑轮组及斜面等常见简单机械的省费力、功、功率及机械效率等方面的计算。福建中考比较偏向于考查学生运用所学的公式去比较几种简单机械的相关物理量的大小以及相关的计算，复习的时候要注意比较类的题。类型一杠杆相关的计算1.（2022浙江丽水中考）如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，经测试发现量程偏小。下列操作能使杆秤量程变大的是（D ）A.将 a 点向左移B.将 8 点向右移C.换一个质量较小的秤蛇D.将 a、8 点都向左移等长距离解析 将a点向左移，阻力臂增大，动力臂和动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，可测量的最大质量变小，量程变小,A 错误;将b点向右移，阻力臂增大，动力不变，动力臂变小,由杠杆平衡条件可知，阻力变小，可测量的最大质量变小，量程变小,B 错误;换一个质量较小的秤蛇,阻力臂不变,动力变小，动力臂不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变小，可测量的最大质量变小，量程变小,C 错误;将 a、。点都向左移等长距离，杠杆右边长度变大，阻力臂不变，动力臂变大，动力不变，由杠杆平衡条件可知，阻力变大，可测量物体的质量变大，量程变大,D 正确。2.（2019湖南郴州中考）材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、8 两端,0 为支点（0A08）,如图所示,杠杆处于平衡状态。如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，杠杆将会C)A.A端 下 沉B.B端下沉C.仍 保 持 平 衡D.无法确定解 析 由 题 知，甲、乙两物体的密度相同,0A08,即甲的力臂栗小于乙的力臂；根据杠杆的平衡条件可知,G甲xL V=G ex/,乙 即 pgV L v=pgV LL c,所以 VvL =VcLc,如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，此时甲、乙都要受到浮力的作用，根据阿基米德原理可知，甲、乙受到的浮力分别为F ”=p/gV v,F 4 c=p/gV c,此时左边拉力与力臂的乘积为（G q-p/gV单）xL w=G甲xL v-p a g V甲xL甲 右边拉力与力臂的乘积为（G匕-p*gVc）xL c=G cXL c-p g V c X L乙 由于 VvLv=VcLc,所 以 衣g V甲xL r=p木g V匕x L匕,结合式，可得=即此时左右两边拉力与力臂的乘积仍然相等，故杠杆仍然会保持平衡。故 选C。思 路 分 析 甲、乙浸没在水中后对杠杆的拉力F=G-F浮，根据杠杆的平衡条件判断杠杆的平衡状况。解 题 关 键 判断杠杆的倾斜方向，只要计算出力与力臂的乘积,杠杆将向乘积大的一端倾斜，若相等，则杠杆维持平衡。3.(2 0 2 1 四川南充中考)如图甲所示,A3为轻质杠杆,AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体 M 从 A点开始向右匀速运动过程中力传感器读数大小与时间的关系图像,则物体M 的质量大 小 为 1()3 金；已知0 A的长度为3 0 c m,。3足够长,AC能承受的最大弹力大小为1 5 N,若要杆不断,物体从A点 开 始 运 动 时 间 最 长 为 1 2.5 s G?=1 0 N/k g)o解析 根据题意可知，当M 在 A点时，压力传感器受到的压力大小就等于M 受到的重力,从乙图中可读出此时的压力为1 0 N,则物体M 的质量为加=湍 而=1 k g=l 0 0 0 g0根据杠杆平衡条件可知，物体从A向。运动过程中，传感器受到的压力逐渐减小，到 达0 点历时5 s；从 O 向 B 运动的过程中,传感器受到向上的拉力作用，随 着 M 向右运动，拉力逐渐增大。当拉力为1 5 N 时,根据杠杆平衡条件可知1 5 N x O A=1 0 N x L,得 L=1.5 x 0 4,则 M 运 动L长度需栗的时间为1.5 x 5s=7.5 s,则栗杆不断,物体从A点开始运动时间最长为5 s+7.5 s=1 2.5 so4.(2 0 2 1 贵州中考)如图所示，一个质量为2 k g,密度为2 x l()3 kg/m3 的实心正方体M,悬挂在轻质杠杆 B端。B ：OA=5:4,当 M 的一半体积浸在液体中时,A端竖直向下的拉力为2 0 N,杠杆在水平位置平衡。(g=1 0 N/k g)求:(1)M 的体积;液体的密度；若剪断细线,M 在液体中静止时,M 对容器底部的压强。答案 1 X 1 0-3 m 3 (2)0.8x l 03 k g/m3(3)1 2 0 0 P a解 析(1)由=/可 得 M 的体积V=-1 r=1 x 0-3 m3p 2xl03 kg/m3(2)杠杆在水平位置平衡，则FB-OB=FA 0 4,由此可得M 对杠杆的拉力nA 4FB=F z i=-x 2 0 N=I 6 NOB 5根据力作用的相互性,M 受到的拉力F=FB=1 6 N,分 析 M 受力情况可知,M 共受三个力,拉力、重力和浮力,M 受到的重力G=mg=2 k gx l O N/k g=2 0 N由此M 所受浮力F f=G-F u=2 0 N-1 6 N=4 NM 的一半体积浸在液体中，所以V V=9 1 X 1 0-3 m3=5 x l()-4 m3由F；$=p及g V排得液体的密度p 液 二 一 二 -0.8x 1 ()3 k g/m?7 gV lON/kgxSxlO_ 4 m3。剪断细线后,M 沉在容器底部,M 共受三个力，重力、浮力和支持力，此 时 M 排开液体的体积增加 1 倍，则所受浮力也增加1 倍，即/冷=2/浮=2 x 4 N=8 NM 所受支持力F1=6 孑 滓 =2 0 N-8 N=1 2 NM 对容器底部的压力F&=F t=1 2 N正方体 M 的边长 a=V=V1 x 1 0-3 m3=0.1 mM 的底面积 S=a2=(0.1 m)2=0.0 1 m2M 对容器底部的压强P=w =o：j：2=l 200 Pa类 型 二 滑 轮、斜面相关的计算5.（2 0 2 2 四川眉山中考）小摩同学家里正在修建楼房，他通过调查了解到工人利用如图的装置，将重力为900 N 的物体匀速提升了 6 m,工人对绳子施加的拉力厂为475 N。忽略绳重和机械之间的一切摩擦。下列说法中正确的是(B)拉 力/做 功 为 2 850 J动滑轮的重力为50 N拉力F做的额外功为600 J如用该装置匀速提升重力为950 N 的物体，则该滑轮组的机械效率为95%。A.B.C.D.解 析 如 题 图 所 示，一共有两段绳子分担动滑轮和物体的重力,故绳子自由端移动的距离为s 死=2人物=2x6 m=12 m,拉力产做功为W 产卧球=475 Nxl2 m=5.7xl03 J,错误;动滑轮的重力G 动=2 F-G物=2x475 N-900 N=50 N,正确;拉力产做的额外功卬G 动 力 初=50 Nx6 m=300 J,错误;如用该装置匀速提升重力为950 N 的物体，则该滑轮组的机械效率为/=W 总G 物 A 物+GQ物G_=950N=95%,正确。故综上所述，正确,B 正确。G 物+G动 950N+50N 一6.（2020内蒙古包头中考）如图所示，在粗糙水平地面上，用 10 N 的力/沿水平方向拉滑轮（不计滑轮重力）。木 板 B 静止，木 块 A 在粗糙木板B 上水平向左做匀速直线运动,5 s 内木块A 移动了0.5 m o 滑轮组的机械效率为80%。下列说法正确的是（D ）:奇 囚，A.木块A 受到的摩擦力为5 NB.地面对木板B 的摩擦力为4 NC.5 s内绳子拉力对木板B 做的功为2 JD.拉 力F的功率为0.5 W解析 木 块 A 移动的距离为si=0.5 m,所 以 拉 力/移 动 距 离 为 52=0.25 m,W.g=2=10 Nx0.25m=2.5 J,根 据片生，得到=80%X2 5I=4 N,木块A 做匀速直线运动,则木块A 受到的摩擦力W S1 0.5m为4N,A 项错误;绳子上的拉力大小等于摩擦力，为4 N,木板B 静止,受到水平向右的绳子拉力和A 对 B 的水平向左的摩擦力，两力大小均为4 N,故 B 不受地面的摩擦力作用,B 项错误;在绳子拉力作用下B 静止不动，所以绳子拉力对B 不做功,C 项错误;拉力F做的功为总功，拉力的功率t=5s=0.5 W,故 D 项正确。易错警示题目中动滑轮重力不计，但是绳子与滑轮之间有摩擦力，所以绳子对A 的拉力不等于尸的一半，故应该根据滑轮组机械效率计算出绳子对A 的拉力;A 做匀速直线运动，所以A 受到的B 对其的摩擦力与绳子的拉力是一对平衡力。7.（2022四川德阳中考）如图所示，有一斜面长L=4 m,高h=2.5 m。刘利同学用平行于斜面向上F=150 N 的拉力，将 200 N 重的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么刘利同学对物体做的总功为600 J；物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为25 N。解析 刘利同学对物体做的总功卬心=a=150 Nx4 m=600 J刘利同学对物体做的有用功W 产G/?=200 Nx2.5 m=500 J刘利克服摩擦力做的功就是物体被匀速拉到斜面顶端所做的额外功,额外功W 货=W.g-W 产600 J-500 J=100 J则物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力”=幽=25 NJ i A8.（2022广东广州中考）如图1,工人将重500 N的货物推入静止的货柜中（忽略空气阻力,g取10N/kg)o在斜面上货物受到沿斜面向上250 N的推力B。从P点匀速运动到。点用时4 s。求此过程:八的功率;斜面的机械效率。图1在货柜的同一水平底面上，货物受到水平向右100 N的推力尸2,从A点匀速运动到B点用时1s,在B点撤去货物继续运动0.5 s停在D点:用表示货物，在方框中画出货物在C点的受力示意图;货物到A点时为计时起点，在图2中画出01.2 s货物所受摩擦力的大小随时间变化的图像。运动方向图3中的尾板等效成图4中以O为支点的杠杆，处于水平静止，尾板自重为G、受到绳的拉力为 忽 略 绳 重）:在图4中画出尸 3 的力臂/；绳长一定,绳按图5 方式悬挂,尾板仍处于水平静止，则此时尾板受到绳的拉力F 4尾 板图5尾板e（选填答案 1 2 5 W 5 0%如 图 甲 所 示如图乙所示如图丙所示解 析（1）货物沿斜面运动的速度u尸 1 =o.5 m/st 4 s则 F i 的功率 P i=F i v i=2 5 0 N x 0,5 m/s=1 2 5 W克服货物的重力做的有用功W 行G/?=5 0 0 N x 0.5 m=2 5 0 J推力做的总功 卬产B s i=2 5 0 N x 2 m=5 0 0 J斜面的机械效率片W|1-50%总 在B点撤去尸2,货物继续运动0.5 s 停 在。点,此过程中货物受到竖直向下500 N 的重力,竖直向上500 N 的支持力，水平方向向左的摩擦力。由于货物在100 N 水平向右的推力作用下做匀速运动，则货物与货柜之间的摩擦力为100 N,撤去尸2后压力和接触面的粗糙程度不变,则货物所受摩擦力的大小不变，为 100 N。从 A 点匀速运动到B点用时1 s,则 01 s 货物所受摩擦力和推力是一对平衡力户乃=100 N,在 B 点撤去油,货物继续运动0.5 s 停在。点，则货物在0.2 s 内相对货柜处于运动状态，受到的摩擦力为滑动摩擦力,由于压力和接触面的粗糙程度不变，则所受摩擦力的大小不变，即 0-1.2 s 货物所受摩擦力一直为100 N。过支点。作力为作用线的垂线段,即为绳子拉力的力臂题图4 和题图5 中，尾板都处于水平静止，动力臂为两次三角形斜边上的高线,由于绳长一定，题图4 和题图5 中两个三角形是全等三角形，由数学知识可知，两次的动力臂是相等的，由于阻力和阻力臂的大小不变，根据杠杆平衡条件可知,F4等于为。9.（2021四川南充中考）如图所示，图甲是某大型起吊装置，图乙是其机械起吊部分的简化示意图,已知物体A 质量为500 kg,底面积为1.25 nr2,不计绳重、机械部分摩擦和水的阻力，请完成以下问题。（g=10N/kg）起吊前物体A静止在地面上，其对地面的压强是多少？如图乙所示，当绳子自由端的拉力为1 000 N时，地面对物体A的支持力为1 650 N,增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2 m,请计算此时整个机械的机械效率。工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1 m/s的速度匀速放入水中过程中，绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示，请计算物体B的密度。S水=1.0 xl()3 kg/m3)答 案4x103 pa(2)88.5%2.7 x l()3 kg/m3解 析(1)物 体A所受的重力为G=m ttg=500 kgxlO N/kg=5 000 N物 体A静止在地面上，由p=(可得物体对地面的压强p=1=:：=4xl03 Pa(2)物体静止在地面时滑轮组对物体A的拉力F M=G 枷-F t=5 000 N-1 650 N=3 350 N根 据 绳 自 由 端 拉 力 动+FQ得,动滑轮的重力G后凡Fji=4xl 000 N-3 350 N=650 N提升物体过程中所做有用功卬有=G 物h=5 000 Nx2 m=lxlO4J提升物体过程中所做的额外功W=G 动 =650 Nx2 m=l 300 J滑轮组的机械效率W有 W有 1X1()4 JY1I-IV.,=W-有-+-W-额-=-l-x-i-o-4-J-+-l-3-0-0-J-h88.5%由尸二fV得，物 体B未接触水面前绳子的拉力p 335WFi=7-837.5 N绳 0.4m/s由B，(G动+GB)得，物体B所受的重力4GB=4FI-G 动=4X837.5 N-650 N=2 700 N又因为物体B浸没在水中时绳子的拉力L Pl 235W uor U X TF2=-=587.5 Nv 绳 0.4m/s所以物体B浸没在水中时滑轮组对物体B的拉力F=4F2-G 动=4X587.5 N-650 N=1 700 N物 体B浸没在水中所受浮力F：i=GB-F=2 700 N-1 700 N=1 000 N根 据 F*=p木gV辩=Q*g%得，物体B的体积VR=V 徘-=-3:=0.1 m3p水g l.OxlO3 kg/m3xlON/kg由G B=B g V B得，物体B的密度-=-2 7。弋=2.7X103 kg/m3 VB9 0.1m3xl0N/kg考点分析 本题为力学综合题，考查了学生对重力公式、压强公式、阿基米德原理、机械效率公式、功率公式、力的平衡的掌握和运用，知识点多、综合性强,要求灵活运用所学知识求解，关键是对不同情况进行正确受力分析。10.（2021四川资阳中考）随着疫情防控形势的好转，人民群众的生产生活秩序逐步恢复正常，各地的基础设施项目正在热火朝天地开工建设。如图所示,某建筑工地上，工人通过固定在斜面顶端的滑轮组把工件匀速拉上斜面。已知斜面高/?=6 m,长 L=10 m,工人施加的拉力尸=600 N,工件的质量加=250 kg,工件沿斜面上升的速度v=0.5 m/s；若不计工件和滑轮组长度，忽略绳和动滑轮重及绳与轮、轮与轴之间的摩擦,g取10N/kg。求：拉力尸做功的功率P；整个装置的机械效率工件所受斜面的摩擦力人答 案(1)900 W(2)83.3%(3)300 N解析 由图知承重绳子段数”=3,则绳自由端移动的速度vi=/v=3x0.5 m/s=1.5 m/s拉力F做功的功率p=Fvi=600 Nxl.5 m/s=900 W工人做的总功IV=FX(/2)=600 NX(3X10 m)=1.8xl04 J工人做的有用功W=Gh=mgh=25Q kgxlO N/kgx6 m=1.5xl04 J整个装置的机械效率专=展 曙:83.3%克服工件与斜面间摩擦所做的额外功W2=W-IVI=1.8X104 J-1.5X104 J=3xlO3 J由W2=fL可得户半=号=300 N类型三其他机械相关的计算11.(2021广西百色中考)如图所示为一款新型无人驾驶电动汽车，在某次性能测试中，汽车沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的阻力为1 500 N,在180 s的测试时间内汽车匀速行驶了1 800 m。求:汽车受到的牵引力;此过程中汽车牵引力所做的功；牵引力做功的功率。答案 1 5 0 0 N (2)2.7X1 06J (3)1 5 0 0 0 W解 析(1)汽车沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等、方向相反，故汽车受到的牵引力为1 5 0 0 N o此过程中汽车牵引力所做的功W=f s=l 5 0 0 N x l 8 0 0 m=2.7 x l 06J o牵引力做功的功率=-7-6 =1 5 0 0 0 W ot 1 8 0 s1 2.(2 0 2 1 山东济南中考)随着国家发展改革委员会对 济南市城市轨道交通第二期建设规划(2 0 2 0-2 0 2 5 年)的批复，我市地铁建设步入快车道。如图为济南地铁建设某工地，工 人 在 2 0 s内用塔吊将质量为2 5 0 0 k g 的混凝土预制件匀速提升了 6 m0若这个混凝土预制件的密度为2.2 x l 03 k g/m3o g 取 1 0 N/k g,通过计算回答：它受到的重力是多少牛?它的体积是多少米3?在提升它的过程中，塔吊对它做了多少焦的功?塔吊对它做功的功率是多少瓦?答案(1)25 000 N(2)1.14 m3(3)1.5xl05 J(4)7 500 W解 析(1)混凝土预制件受到的重力G=mg=2 500 kgxlO N/kg=25 000 N混凝土预制件的体积m 2 500kg I -3V下=x i 0 3 k g/#L14m.(3)塔吊对混凝土预制件所做的功W=Gh=25 000 Nx6 m=1.5xl05 J(4)塔吊对混凝土预制件做功的功率=署匕500W13.(2021厦门模拟)如图甲，长2 m的平板车静止在光滑水平面上，平板车的最左端放着一小物块,固定在墙壁上的力传感器通过细绳拉住小物块。启动后电动机以恒定功率使平板车加速前进,速度达到最大时关闭电动机，平板车做减速运动厂6 s时停止运动,此时小物块刚好处于平板车的最右端。传感器记录的力与时间的图像如图乙所示。全过程电动机共消耗电能10J,求:(l)r=0.5 s时小物块受到的摩擦力;平板车速度达到最大时受到的拉力;全过程电动机的工作效率。答 案(1)2N(2)3 N(3)60%解析 由图乙得，当r=0.5 s 时/=2 N,由于小物块静止尸=2 N o（2）1 s 后,小物块相对地面静止，相对平板车滑动，由图乙得，小物块受到的滑动摩擦力/扬=尸=3 N,由于力的作用是相互的，所以平板车受到的滑动摩擦力/板物=3 N o电动机功率一定，速度增大，拉 力 F拉减小，当对平板车的拉力F拉=/板 时，平板车停止加速,速度达到最大/拄=/板=3 N。平板车最终静止，全过程电动机对平板车所做的功与小物块对平板车所做的功相等，卬 总=1 0 J,W#=/4=3 N x 2 m=6 J,=-=6 0%o w总 ioj1 4.（2 0 2 2 四川遂宁中考）小超与同学到某工地参观,看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知:石料的边长为0.2 m,密 度 为 2.5 X 1 03k g/n?,石料上升时速度恒为0.4 m/s,圆柱形水池的底面积为0.2 n?,动滑轮重为3 0 N。请根据他们的调查数据求：（不计绳重和摩擦,p水=1.0 x 1 0 3 k g/m-3,g 取 1 0 N/k g）：石料露出水面前受到的浮力；石料的重力；石料露出水面前滑轮组的机械效率；石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间;并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位:W）与时间r（单位:s）的函数关系式。答 案(1)80 N(2)200 N(3)80%(4)0.4 s P=80r+60(0/6=0.2 mx0.2 m=0.04 m2水面下降的高度%2=忧S石 _ 0.4m/sxtx0.04ms-s石0.2m2-0.04m2-=0.1/石料露出水面的高度需=历+2=0.4什0.1 r=0.5r此时排开水的体积 V=(L-h&)S i=(0.2-0.50 x0.04 m2=-0.02r+0.008石料所受浮力F*=p 木 gV 1 xlO3xlOx(O.OO8-O.O20=-2OOr+8O绳自由端的拉力厂G-F浮，+G动F后-200-(80-200t)+30)f+j5n2绳自由端的移动速度v=2v=2x0.4 m/s=0.8 m/s电动机功率p=?=乎=尸 拉 V 纯=(75+100f)x0.8=80f+60综上，尸=8(k+60(0W在0.4 s)