知识训练 4 机械与人 知识点一 科学探究:杠杆的平衡条件 1．如下图所示，属于费力杠杆的是 A． C． 镊子 剪刀 B． D． 起瓶器 钢丝钳 2．如图（a）所示的杠杆是平衡的，在此杠杆支点两侧的物体下方分别加挂一个相同物体， 如图（b）所示，那么，以下说法正确的是（　　） A．A 端下沉 B．B 端下沉 C．杠杆仍水平平衡 D．以上情况都有可能 3．如图 1 示，在对汽车的发动机做检修时需要把引擎盖抬起，抬起过程应用了杠杆原理。 图 2 引擎盖的受力分析模拟图：引擎盖可绕 O 点自由转动，A 为引擎盖重心位置。当引擎 盖被缓慢抬起过程中，若力 F 的方向始终与机盖垂直，此过程中力 F 将（　　） A．逐渐变大 B．逐渐变小 C．不变 D．先变大后变小 4．在图示均匀杠杆上做标记，使杠杆被等分成 8 段。 (1)如图，当杠杆水平静止时竖直向下的拉力 F=30N，则杠杆重为______N。 (2)若仅将支点从点 1 移至点 2，则杠杆水平静止时竖直向下的力 F 为______N，当支点在点 2 时改变 F 的作用点和方向，则使杠杆水平静止的最小力 F 为______N。 5．如图所示是活塞式抽水机的示意图。活塞式抽水机是利用______将水抽上来的；其中 AOB 部分可视为杠杆，当用力 F1 压摇棒时，杠杆可绕 O 点转动，已知 OA＝1m，阻力臂 OC＝0.2m，当某次抽水时，B 点受到的拉力 F2＝100N，则作用在 A 点的压力 F1 至少为___ ___N。 知识点二 滑轮及其应用 1．使用如图所示的装置提升同一个物体，（不计滑轮重和摩擦）最省力的装置是 A． B． C． D． 2．利用如图所示的动滑轮（重 0.4N）提升钩码时，不能证明使用动滑轮能省力的操作是 （　　） A．竖直匀速提升 0.4N 的钩码 B．竖直匀速提升 0.8N 的钩码 C．竖直匀速提升 1.2N 的钩码 D．竖直匀速提升 1.6N 的钩码 3．下图是课本中的一幅科学漫画，如果漫画中的“胖子”、“瘦子”和被提升货物的重力分别 为 G1、G2、G3 那么它们的关系正确的是（ ） A．G1=G 2=G 3 B．G 1>G2=G3 C．G1>G2>G3 D．G1>G3>G2 4．如图所示，质量为 50kg 的物体与滑轮组连接在一起，在绳子自由端拉力 F 为 80N 的力 的作用下，物体沿地面匀速前进。则物体的重力是_____N（g 取 10N/kg），若不计滑轮重 及与绳子的摩擦，则物体与地面之间的摩擦力大小是_____N。 5．小明用如图所示的滑轮组，用 150N 的拉力将一个重 400N 的重物提高 0.5m，此过程： 拉力 F 自由端拉出的距离是____m；动滑轮的重力为_____N（不考虑绳重和摩擦）。 知识点三 做功了吗 1．生活中我们会见到或使用许多机械，好像用它们无所不能，事实上用它们永远做不到（ ） A．省力 B．省距离 C．省时 D．省功 2．如图所示，用 F＝10N 的水平推力推着重为 20N 的物体沿水平方向做直线运动，若推力 F 对物体做了 40J 的功，则在这一过程中（　　） A．重力做的功为 40J B．物体向前运动了 2m C．物体向前运动了 4m D．物体受到的摩擦力为 10N 3．小李同学先后用同样大小的力 F 使同一木箱分别在如图所示甲、乙、丙三个表面上沿力 的方向移动相同的距离，力 F 在这三个过程中所做的功分别为 W 甲、W 乙、W 丙，关于做功 大小的下列说法正确的是（　　） A．W 甲＜W 乙＜W 丙 B．W 甲＞W 乙＞W 丙 C．W 甲=W 乙=W 丙 D．W 甲=W 乙＜W 丙 4．关于做功，下列说法正确的是（　　） A．篮球离开手后继续在空中飞行的过程中，运动员对篮球做了功 B．拉着拉杆箱在水平地面上行走时，地面对拉杆箱的支持力做了功 C．扛着一桶纯净水上楼时，人对水桶做了功 D．运动员举着杠铃不动时，人对杠铃做了功 5．质量是 20g 的子弹从枪膛中水平射出，子弹在枪膛中受火药爆炸后产生气体的平均作用 力是 700N，枪膛长 50cm，子弹从枪膛射出后飞行 1000m，气体对子弹做的功为____J。 6．如图所示，用 28N 的水平拉力 F 拉滑轮，使物体 A 在水平地面上匀速运动 1m，弹簧测 力计的示数保持 6N 不变，在不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和轴摩擦的情况下，地面 对物体 A 的摩擦力是______N；绳子对物体 A 所做的功是______J。 知识点四 做功的快慢 1．一台机器的功率是 750W，它表示的意义是（　　） A．这台机器 1min 做的功是 750W B．这台机器 1min 做的功是 750J C．这台机器 1s 做的功是 750J D．这台机器 1s 做的功是 750W 2．小明爸爸的质量为 50kg，小明的质量为 60kg，父子俩一起从一楼并肩走上三楼。在此 过程中，下列相关说法（　　） ① 小明爸爸做功多 ② 小明做功多 ③ 小明爸爸做功的功率大 ④ 小明做功的功率大 A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③正确 D．只有②④正确 3．一个物体由 A 点自由下落，相继经过 B、C 两点，如图所示，已知 AB=BC，物体在 AB 段重力做功 W1，功率为 P1；在 BC 段重力做功 W2，功率为 P2，下列关系正确的是（（　 　） A．W1=W2、P1＞P2 B．W1=W2、P1＜P2 C．W1≠W2、P1=P2 D．W1≠W2、P1≠P2 4．跳绳是一项中考体育考试项目，质量为 60kg，身高为 1.70m 的小华在 1min 内跳了 180 次绳，每次路的平均高度为 5cm，则小华单次跳起时克服重力做功______J，他整个跳绳过 程克服重力做功的功率是______W，（g＝10N/kg）。 5．功率相等的甲、乙两辆汽车，在相等时间内，甲、乙两车通过的距离之比是 2:1，甲、 乙两汽车做功之比为_____，则甲、乙两汽车牵引力之比为_____，甲、乙两汽车速度之比 为_____。 6．如图为中国海 094A 战略核潜艇，是我国建造的排水量最大的潜艇。如表是其部分性能 参数，求：（ρ 海水＝1.0×103kg/m3，g 取 10N/kg） 艇长 135m 水下最大航速 65km/h 艇宽 13m 水下巡航速度 36km/h 水面排水量 9000t 最大潜深 350m (1)核潜艇在水面航行时受到的浮力是多少？ (2)达到最大潜深时，艇底所受海水的压强为多少？ (3)若核潜艇 3min 水平匀速航行了 2.4km，所受阻力为 3.6×105N，发动机的功率为多少？ 知识点五 机械效率 1．关于机械效率，下列说法正确的是（　　） A．功率越大的机械，机械效率越高 B．减少总功，就能提高机械效率 C．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高 D．机械越省力，机械效率一定越高 2．图中用同一滑轮组在相同的时间内分别将物体 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，提升 A 的过程中下 列说法正确的是（　　） A．额外功较小 B．有用功相等 C．总功较大 D．总功的功率较小 3．如图所示，一个重为 20N 的物体在大小不变的力 F 作用下先后经过光滑水平面和粗糙 斜面，其中 AB 和 CD 段距离均为 s，物体在 AB 和 CD 段运动时，拉力 F 所做的功分别为 W1 和 W2，则其大小关系是：W1_________ W2。若物体在斜面上受到的摩擦力为 5N，匀速 通过距离 s=20cm，斜面倾角 30°，则 F=_________ N，斜面 CD 段的机械效率是_____%。 4．在“探究影响滑轮组机械效率因素”的实验中，小明用如图所示滑轮组进行了三 次实验， 动滑轮重 0.5N，实验数据如下表： 实验序号 物重 G/N 物体上升高度 h/m 拉力 F/N 机械效率 ŋ 1 4 0.30 1.8 74.1% 2 6 0.40 2.6 76.9% 3 8 0.50 3.3 (1)本实验中用到的测量工具有_____和弹簧测力计，实验中应竖直向上_____拉动 弹簧测力 计，使物体缓缓上升，第③次实验中滑轮组的机械效率是_____%。 (2)第②次实验时，克服摩擦和绳重做的功为_____J。 (3)通过分析实验数据可以得出：同一个滑轮组提升的物体越重，额外功将_____。机 械效 率将_____。（填写变化情况） 5．如图，质量为 60kg 的工人用滑轮组提升重物，每个滑轮的重力均为 100N，用滑轮组让 重力为 250N 的物体匀速上升 2m，求： (1)工人做的有用功为多少？ (2)若不计绳重和摩擦，此时滑轮组的机械效率是多少？ (3)实际使用中绳子能够承受的最大拉力为 400N，重物提升过程中绳子重和摩擦对应的额 外功始终占总功的 10%，求滑轮组的最大机械效率。 知识点六 合理利用机械能 1．如图，小明利用滚摆研究机械能的相关问题。滚摆在不断上升和下降的过程中，可以研 究_____和_____的相互转化；滚摆最终停下来，说明机械能_____（选填“守恒”“不守恒”）。 2． 2020 年 6 月 23 日，我国最后一颗北斗三号卫星发射成功，即完成北斗导航卫星全球组 网，这标志着我国乃至国外即可彻底摆脱依赖美国的 GPS 卫星定位系统。如图所示，若某 北斗卫星沿椭圆轨道绕地球运行，则卫星从远地点向近地点运行的过程中，__能转化为__ 能，总机械能__（选填“变大”“变小”或“不变”）。 3．下列物体既具有动能又具有势能的是（　　） A．在空中飞行的子弹 B．被压缩的弹簧 C．水平地面上行驶的汽车 D．被拦河坝拦住的河水 4．排球比赛中，运动员把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能 E 随时间变化的图象最接 近的是（　　） A． B． C． 5．如图运动员跨栏的运动分解图，下列说法正确的是（　　） D． A．动员上升过程中重力势能增加 B．运动员上升过程中动能不变 C．运动员上升到最高点时不具有惯性 D．运动员在下落的过程中，动能转为重力势能 6．如图，用小球和木块来探究动能大小与哪些因素有关”已知：mA＝mB＜mC；hA＝hC＞ hB。 (1)实验中是通过比较_____来比较动能大小的。 (2)本实验研究的动能是指_____。（填序号） A．小球在斜面上时的动能 B．小球撞击木块时的动能 C．小球撞击木块后的动能 D．木块的动能 (3)比较图 A、B 可得结论：_____。 (4