初中物理期末復(fù)習(xí)：機械和功（專項訓(xùn)練）解析版

機械和功（專項訓(xùn)練）

題型1簡單機械

題型2功和功率

題型3機械效率

題型1簡單機械

1.圖所示，在A點掛一小球G,要求在B點施加一個最小的力，使杠桿AOB在圖示位置平衡，請在圖

中畫出最小力卜和小球的重力

【詳解】杠桿在圖示位置平衡，阻力大小等于G,G與阻力臂0A一定，由杠桿平衡條件可知，在阻力與阻

力臂一定時，動力臂越大，動力越小，由圖示可知，OB是最大動力臂，與OB垂直斜向下的動力F最小。

【詳解】由圖知，向上施加力F開啟瓶蓋，0為支點，沿力F的作用線反向延長，從支點O作力F作用線

的垂線，支點到垂足的距離為力F的力臂。

3.小寧同學(xué)用如圖所示的裝置來“探究杠桿的平衡條件”。（注：實驗中每個鉤碼質(zhì)量均為50g）

（1）實驗前，小寧將組裝好的杠桿放在水平桌面上，杠桿靜止時如圖甲所示，此時杠桿處于（填

“平衡”或“非平衡”）狀態(tài)。為了使杠桿水平平衡，平衡螺母向端調(diào)節(jié)。

（2）杠桿調(diào)節(jié)水平平衡后，小寧在A點掛上4個鉤碼，在B點掛上3個鉤碼再次使杠桿在水平位置平衡,

記下實驗數(shù)據(jù)：

動力F1/N動力唇Ll/cm阻力F2/N阻力臂L2/cm

2151.520

根據(jù)這次實驗數(shù)據(jù)，小寧同學(xué)得出杠桿的平衡條件：動力X動力腎=阻力X阻力博，你認為小寧的做法

（選填“合理”或“不合理”），理由是。

（3）小寧自制如圖丙所示的健身器材，OA：0B=3：1,她的重力為600N,A端物體重力為150N,則她

至少用N拉力才能使器材水平平衡（杠桿自身重力和摩擦力不計）。

【答案】（I）平衡；右；（2）不合理；一次實驗得出的結(jié)論具有偶然性；（3）450

【詳解】（1）實驗前，杠桿靜止時，杠桿就處于平衡狀態(tài)；杠桿的右端上翹，應(yīng)將平衡螺母向右端移動；

（2）實驗時如果只用一組數(shù)據(jù)得到結(jié)論，偶然性太大，不具有普遍性，因此應(yīng)獲取多組實驗數(shù)據(jù)歸納普遍

性的規(guī)律；

（3）根據(jù)杠桿的平衡條件可得，F(xiàn)AXOA=FBXOB,即I5ONX3（）B=FBXOB,得：FB=450N

4.如圖所示，做仰臥起坐時，人體可視為杠桿，其自身重力G是阻力，肌肉施加的力F是動力。從平躺至

坐起的過程中，若忽略動力F力臂的變化，下列說法正確的是1）

A.肌肉施加的力F減小

B.肌肉施加的力F不變

C.肌肉施加的力F增大

D.肌肉施加的力F先減小后增大

【答案】A

【詳解】做仰臥起坐時，從平躺至坐起的過程中，肌肉的拉力是動力，而自身上半身的重力是阻力，坐起是

重心靠近支點，阻力臂減小，由于動力臂不變，阻力不變，阻力臂變小，根據(jù)杠桿的平衡條件知道，動力會

變小。

5.如圖所示，用不同方向的拉力Fl、F2、F3勻速拉動重力為G的物體時，不計繩重和摩擦，下列說法中

正確的是（）

A.F1=F2=F3B.F1>F2>F3C.FI<F2<F3D.F2=F3>G

【答案】A

【詳解】圖中的滑輪為定滑輪，其實質(zhì)是一個等臂杠桿，特點是不省力、也不省距離，可以改變力的方向，

所以有F1=F2=F3=G,A正確。

6.如圖所示是升降晾衣架的結(jié)構(gòu)示意圖，它由涓輪組成，繩子的尾端繞在?個固定于墻壁的旋輪L,旋轉(zhuǎn)

搖柄可以使晾衣架升降，下列對于滑輪的分析正確的是（）

A.圖中A是定滑輪，可以省力

B.圖中B是動滑輪，可以省力

C.圖中A是動滑輪，可以改變力的方向

D.圖中B是定滑輪，可以改變力的方向

【答案】B

【詳AC.圖中A滑輪在使用時，軸的位置固定不動，是定滑輪，使用定滑輪不能省力，但可以改變力

的方向，AC錯誤；

BD.圖中B滑輪在使用時，軸的位置隨被拉物體一起運動，是動滑輪，使用動滑輪可以省一半力，但不能

改變力的方向，B正確，D錯誤。

題型2功和功率

7.下列情境中，人對物體做功的是（）

A.小雨推汽車但沒有推動

B.小星背著書包在水平路面行走

C.小紅將掉在地上的樹葉撿起來

D.小亮投出籃球后，籃球在空中飛行

［答案］c

【X解】是否做功，要根據(jù)做功的兩個要素來判定：一個力作用在物體匕物體在這個力的方向.上移動了一

段距離。

A.小雨推汽車，汽車受力，但汽車沒有在力的方向上通過距離，故沒有做功。A錯誤。

B.小星對書包有著向上的支持力，但書包沒有向上運動。小星沒有對書包做功。B錯誤。

C.小紅對樹葉施加一個向上的力，樹葉向上運動，小紅對樹葉做了功。C正確。

D.籃球在空中飛行時，人沒有對籃球施加力，亮沒有對籃球做功。D錯誤。

8.關(guān)于功和功率，下列說法正確的是（）

A.物體的功率越大，做的功越多

B.物體的功率和所用時間成反比

C.相同時間內(nèi)做功越多，功率越小

D.某物體每秒做功1500J,則該物體的功率是1500W

【答案】D

【詳解】A.根據(jù)W=Pt可知，物體的功率越大，做功時間未知，則做的功不一定越多，A錯誤；

B.根據(jù)P=W/l,只有當做功W固定時，功率P才與時間I成反比。做功多少不確定，不能說功率與時間成

反比，B錯誤；

C.根據(jù)P:W/t可知，當時間t相同時，做功W越多，功率P越大，C錯誤；

D.功率是表示物體做功快慢的物理量，功率的物理意義是單位時間內(nèi)所做的功，1500W表示每秒做功1500J,

D正確。

9.小明對四位同學(xué)做功情況各測量了一次，把四位同學(xué)做功W和所用時間I在坐標系中描點，得到了圖中

甲、乙，丙、丁四個點，這四位同學(xué)做功功率最大的是（）

W

?甲?乙

?丙?丁

A.甲B.乙C.丙D.T

【答案】A

【詳解】將各點與坐標原點相連，并作出相應(yīng)的“輔助線”，如圖所示,

用7t

由圖可知，縱坐標表示功，橫坐標表示時間；分別連接坐標原點和四個點作出四位同學(xué)做功的w-t圖象;

在做功時間相同時，甲做功最多，由功率的計算公式P=w/l可知，甲的功率最大。

10.小明參加中考體育考試跳繩的成績?yōu)?20次/min,請估算一下小明跳繩的功率大約是（）

A.6WB.60WC.600WD.6000W

【答案】B

【詳解】初中生體重大約為600N,跳繩高度大約5厘米，Imin內(nèi)跳了120次，跳一次0.5s,

所以P=?=華=600黑05m=6|）wB正確。

11.小華面利向所學(xué)的物理知識估測自己跳繩時克服重力做功的平均功率（不計繩重）。

（1）實驗需要測量的物理量：

①用體重計測量自己的質(zhì)量m；

②用刻度尺測出自己每次跳起的平均高度h：

③用秒表記錄跳（選填“一次”或“n次”）繩所用的時間to

（2）若小華的質(zhì)量m=50kg,小華的重心高度隨時間變化的情況如圖所示；根據(jù)圖中所給條件，可估算出

他每跳一次克服重力所做的功是J,在Imin內(nèi)克服重力做功的平均功率為W；（g取10N/kg）

（3）小明和小華兩人想比較跳繩的平均功率（假設(shè)兩人跳起的平均高度相同），則（■

A.頻率相同，體重大的功率大

B.頻率相同，跳的時間長的功率大

C.體重相同，頻率高的功率小

D.體重相同，跳的時間長的功率大

【答案】（1）n次；（2）25；75；（3）A

【詳解】（I）測量單次跳躍時間很短，直接測量誤差大，所以通常采用“多次測量總時間”，再求平均功

（2）由圖可知，小華跳一次所用時間為ti=：S,重心升高的高度h0=0.05m,根據(jù)W=Fs可得，他每跳一

次克服重力所做的功WO=Fs=GhO=mghO=50kgX10N/kgX0.05m=25J

Imin內(nèi)克服重力所做功的次數(shù)：九=詈=180

Imin內(nèi)克服重力所做的總功：W=nW0=180x25J=4500J

功率：戶=上=粵=75W

t60S

（3）根據(jù)題意，跳繩時克服重力做功的平均功率P=?=^=也詈，頻率相同，即相同時間跳繩的次數(shù)相

同，在高度相同時，功率只與體重有關(guān)，A正確，B錯誤。體重、高度相同時，頻率越高，功率越大，C錯

誤。體重、高度相同時.，沒有確定跳繩的次數(shù)，功率與時間的關(guān)系無法確定，D錯誤。

12.如圖所示，青秀山風景區(qū)用低碳環(huán)保的觀光車在景區(qū)接送旅客，汽車總質(zhì)量為6X103kg,該車某次在

水平路面上受到的牽引力為5X103N,lOmin勻速行駛了3600m,求：

(1)汽車的行駛速度；

(2)汽車牽引力做的功；

(3)汽車牽引力做功的功率。

【答案】(l)6m/s(2)1.8X107J(3)3X104W

【詳解】(1)汽車的行駛速度為：□=：=誓等=6m/s

t10X60S

(2)汽車牽引力做的功為：W=Fs=5X103NX3600m=1.8X107J

(3)汽車牽引力做功的功率為：P=?=嘿黑=3xl0，w

t10x60s

題型3機械效率

13.如圖所示，物體重150N,掛在杠桿中點，人在杠桿的端點A處用100N?展直向上的力將物體提高0.5m,

在此過程中，下列說法不正確的是()

A.人用的拉力所做的功為1(X)J

B.用杠桿提升物體所做的有用功為50J

C.額外功為25J

D.杠桿的機械效率為75%

【答案】B

【詳解】A.人用100N的豎直向上將物體提高0.5m時,

已知物體重150N,掛在杠桿中點，拉力F移動的距離：s=2h=2X0.5m=lm,

人用的拉力所做的功：W總=Fs=100NXlm=100J,A正確；

B.用杠桿提升貨物所做的有用功：W有=Gh=150NX().5m=75J,B錯誤；

C.額外功等于總功減去有用功，則額外功為：W額=亞總-W有=100J-75J=25J,C正確；

D.杠桿的機械效率：〃=?=W；xl00%=75%,D正確。

100J

14.如圖，裝修工人正在利用動滑輪和塑料桶勻速向上搬運水泥。若要提高動滑輪機械效率，以下做法合理

的是()

A.換用更粗的繩子B.減少桶中水泥的質(zhì)量

C.提高拉動繩子的速度D.換用質(zhì)量更小的滑輪

【答案】D

【詳解】A.換用更粗的繩子，質(zhì)量更大，會增大額外功，機械效率降低，A錯誤。

B.減少桶中水泥的質(zhì)量，減小了有用功，有用功占比降低，機械效率降低，B錯誤。

C.提高拉動繩子的速度，機械效率與做功快慢無關(guān)，只與有用功和額外功的比例有關(guān)，C錯誤。

D.換用質(zhì)量更小的滑輪，減小了動滑輪的重力，額外功減少，有用功占比增大，機械效率提高，D正確。

15.為了將重為G=20N的物體A水平向右勻速拉動Im,小聰和小明分別采用如下方法：小聰直接對A施

加水平向右的拉力FI=18N；小明利用滑輪組，拉細線的力為F2=10N；用滑輪組拉動物體的過程中，滑輪

組的機械效率為。

【詳解】小明使用滑輪組做的有用功與小聰直接拉動物體做的功相等，有用功：W有=Fls物=l8NXlm=

18Jo滑輪組中動滑輪上的繩子段數(shù)為n=3,繩子自由端移動的距離$=加物=3Xlm=3m

拉力做的總功：W總=F2s=F2ns物=10NX3Xlm=30J

W后-1pi

滑檢組的機械效率：7/=—100%=黑X100%=60%

16.如圖所示，在“測定活輪組的機械效率”實驗中，小明勻速向下拉動繩子，2s內(nèi)物體上升20cm,G物

=10N,F=6N,不計繩重和摩擦，拉力的功率為W；滑輪組的機械效率n=%（結(jié)果精確到

0.1%）；小明想更省力，他只改變了滑輪組的繞線方法，滑輪組的機械效率將（變大、不變、變小）。

I

G就

【答案】1.2；83.3；不變

【詳解】由圖可知，n=2,拉力的功率為：=r=*6NX?0.2m=L2W

ttt2s

滑輪組的機械效率為：片"=,=2=提、100%=83.3%

不計摩擦及繩重，額外功來自克服動滑輪重力做的功，改變圖中滑輪組的繞線方法，提起同?重物時，根據(jù)

乙=。=:::=可知，滑輪組的機械效率取決于物重、動滑輪重，只改變滑輪組的繞

W總W仃+W枝GM+GQG矽+G動

線方法，滑輪組的機械效率不變。

17.一輛質(zhì)量為1.8t的小汽車陷入泥濘中（g=10N/kg）,如圖所示，駕駛員利用車上自帶的電動絞盤和滑

輪組等將小汽車緩慢勻速拉出。若小汽車所受阻力為車