专题三　功和机械能　简单机械

1、专题阐述专题阐述要点探究要点探究专题训练专题训练专题三功和机械能简单机械专题三功和机械能简单机械专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械专题阐述专题阐述 本专题主要包括功、功率、机械能及其转化、简单机械、本专题主要包括功、功率、机械能及其转化、简单机械、机械效率等知识点，通过例题分析了杠杆平衡条件的变化，功、机械效率等知识点，通过例题分析了杠杆平衡条件的变化，功、功率及效率的综合计算，水平放置滑轮组的计算等难点，通过功率及效率的综合计算，水平放置滑轮组的计算等难点，通过专题训练使能力进一步提高。专题训练使能力进一步提高。专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械要点探究要点探究例

2、例1如图如图TZ31所示，将体积相同的物体所示，将体积相同的物体G1、G2分别挂在杠分别挂在杠杆的两端，杠杆处于平衡状态。若将两个物体杆的两端，杠杆处于平衡状态。若将两个物体G1、G2同时浸没同时浸没在水中，则在水中，则() 图图TZ31A杠杆仍能保持平衡杠杆仍能保持平衡 B杠杆不能平衡，杠杆不能平衡，A端下沉端下沉C杠杆不能平衡，杠杆不能平衡，B端下沉端下沉 D无法确定杠杆的状态无法确定杠杆的状态要点要点1 1杠杆平衡条件的变化杠杆平衡条件的变化C解析解析 此题为杠杆和浮力的综合应用题，要充分此题为杠杆和浮力的综合应用题，要充分理解杠杆的平衡条件理解杠杆的平衡条件F1l1F2l2。由题意知：

3、。由题意知：G1l1G2l2，因为，因为l1l2，所以，所以G1G2。当两物体浸。当两物体浸没水中时，由于体积相等，故所受浮力相等，则没水中时，由于体积相等，故所受浮力相等，则相当于杠杆两边同时减去一个大小相等的力，左相当于杠杆两边同时减去一个大小相等的力，左边变为：边变为：G1l1Gl1，右边变为：，右边变为：G2l2Gl2。因。因为为l1l2，所以，所以Gl1Gl2，则，则G1l1Gl1G2l2Gl2，故，故B端下沉。端下沉。点评点评原来杠杆平衡，是因为杠杆两边的力和力臂的乘原来杠杆平衡，是因为杠杆两边的力和力臂的乘积相等，浸没后相当于在杠杆两边同时减掉重力相等积相等，浸没后相当于在杠杆两

4、边同时减掉重力相等的物块，判断杠杆是否平衡要比较变化后的力和力臂的物块，判断杠杆是否平衡要比较变化后的力和力臂的乘积是否相等，据此分析得出结论。的乘积是否相等，据此分析得出结论。专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械例例2在持续干旱给生产生活带来严重影响的严峻形势下，政在持续干旱给生产生活带来严重影响的严峻形势下，政府组织有关部门千方百计四处打井寻找水源。某市研发的太阳府组织有关部门千方百计四处打井寻找水源。某市研发的太阳能光伏发电抽水机成功解决了野外打井抽水作业中缺少电力的能光伏发电抽水机成功解决了野外打井抽水作业中缺少电力的问题。现

5、有某太阳能光伏发电抽水机部分参数如下表。问：问题。现有某太阳能光伏发电抽水机部分参数如下表。问：要点要点2 2功、功率综合计算功、功率综合计算抽水机额定功率抽水机额定功率1.5 kW额定流量额定流量18 m3/h太阳能电池板光电转化效率太阳能电池板光电转化效率30%有效受光面积有效受光面积2 m2电池板接收太阳能辐射功率电池板接收太阳能辐射功率1000 J/(m2s)专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械(1)若某次抽水机抽水实际高度为若某次抽水机抽水实际高度为20 m，它正常工作，它正常工作1 h对水对水做了多少功？做了多少功？(g取取10 N/kg)(2)此时抽水机的效率是多少？

6、此时抽水机的效率是多少？(3)为保证抽水机能完成此次抽水任务，太阳能电池板至少需为保证抽水机能完成此次抽水任务，太阳能电池板至少需要接收多长时间的辐射？要接收多长时间的辐射？解答解答 (1)1 h抽水的体积为抽水的体积为18 m3，则抽水质量：则抽水质量：mV1103 kg/m318 m31.8104 kg，做功：做功：W水水Ghmg h1.8104 kg10 N/kg20 m3.6106 J。(2)抽水机正常工作抽水机正常工作1 h消耗电能：消耗电能：W抽抽P抽抽t1500 W3600 s5.4106 J，效率效率1 W水水/W抽抽 3.6106 J / 5.4106 J 66.67%。(3

7、)太阳能电池板需接收的太阳辐射能量：太阳能电池板需接收的太阳辐射能量：Q太太 W抽抽/ 2 5.4106 J / 30% 1.8107 J，t Q太太/ P太太s 1.8107 J/1000 J/（ m2 s）2 m29000 s2.5 h。专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械例例32014山西山西 如图如图TZ32所示，利用轻质滑轮组匀速拉动所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为水平地面上重为300 N的物体，拉力的物体，拉力F的大小为的大小为30 N。若物体和。若物体和地面之间的摩擦力大小为地面之间的摩擦力大小为45 N，则，

8、则A处的拉力大小和滑轮组的处的拉力大小和滑轮组的机械效率分别为机械效率分别为() 图图TZ32A45 N、50 % B45 N、75 %C60 N、50 % D60 N、75 %要点要点3 3水平放置的滑轮组计算水平放置的滑轮组计算B解析解析 本题考查使用滑轮组使物体水平移动的机械本题考查使用滑轮组使物体水平移动的机械效率。这里使用滑轮组的目的是克服地面摩擦对效率。这里使用滑轮组的目的是克服地面摩擦对物体做功，因此克服地面摩擦做的功是有用功，物体做功，因此克服地面摩擦做的功是有用功，绳子自由端的拉力做的功是总功，其中绳子自由绳子自由端的拉力做的功是总功，其中绳子自由端移动的距离与物体移动的距离

9、的关系是：端移动的距离与物体移动的距离的关系是：s动动n s物物，由图可知，由图可知n2。根据机械效率的公式。根据机械效率的公式就可以求出此滑轮组的机械效率。就可以求出此滑轮组的机械效率。点评点评水平放置的滑轮组与竖直放置的滑轮组的区别在水平放置的滑轮组与竖直放置的滑轮组的区别在于，竖直放置的滑轮组一般是克服物体的重力做功，于，竖直放置的滑轮组一般是克服物体的重力做功，水平放置的滑轮组一般是克服物体与地面的摩擦力做水平放置的滑轮组一般是克服物体与地面的摩擦力做功。功。专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械专题训练专题训练 12014菏泽

10、菏泽 如图如图TZ33所示，光滑斜面所示，光滑斜面ABAC，沿斜，沿斜面面AB和和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为分别为F1和和F2，所做的功分别为，所做的功分别为W1和和W2。则。则() 图图TZ33AF1F2，W1W2 BF1F2，W1W2CF1F2，W1W2 DF1F2，W1W2A专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 22014泉州泉州 如图如图TZ34所示，用下列装置提升同一重所示，用下列装置提升同一重物，若每个滑轮重相同，不计摩擦，则机械效率最高的装置物，若每个滑轮重相同，不计摩擦，则机械效率最高的装置是是

11、()图图TZ34A专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 32014昭通模拟昭通模拟 下列关于能量的说法，正确的是下列关于能量的说法，正确的是()A金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的以转移的B小孩从滑梯上滑下，机械能不变小孩从滑梯上滑下，机械能不变C电水壶工作时，将内能转化为电能电水壶工作时，将内能转化为电能D“神舟十号神舟十号”飞船在加速升空过程中，它的动能增加，机飞船在加速升空过程中，它的动能增加，机械能不变械能不变A专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 42013大理模拟大理模拟 利用如图利用如图

12、TZ35所示的装置，工人用所示的装置，工人用力力F把重为把重为100 N的物体以的物体以0.2 m/s的速度匀速提升的速度匀速提升6 m。若。若不计绳重和摩擦，则这一过程中不计绳重和摩擦，则这一过程中() 图图TZ35A拉力拉力F的大小为的大小为50 NB绳子自由端的速度为绳子自由端的速度为0.4 m/sC拉力拉力F所做的功为所做的功为600 JD拉力拉力F的功率为的功率为10 WC专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 5如图如图TZ36所示为吊车从图示位置向上起吊货物的工作所示为吊车从图示位置向上起吊货物的工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕O点缓慢转

13、动，伸缩撑杆点缓慢转动，伸缩撑杆为圆弧状，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。为圆弧状，伸缩时伸缩撑杆对吊臂的支持力始终与吊臂垂直。下列说法正确的是下列说法正确的是()图图TZ36B专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 A匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力大小保持不变保持不变B匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小变小C匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐匀速缓慢顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变大变大D吊臂是一个省力杠杆吊臂是一个省力杠杆专题三专

14、题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 6如图如图TZ37所示，小明正在做俯卧撑，把他的身体看所示，小明正在做俯卧撑，把他的身体看作一个杠杆，作一个杠杆，O为支点，为支点，A为重心，他的体重为为重心，他的体重为550 N。地。地面对手的支持力面对手的支持力F的力臂是的力臂是_m，大小为，大小为_N。 图图TZ371.5330专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 72014普洱模拟普洱模拟 使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度，使用机械可以极大地减轻人们的劳动强度，提高工作效率。提高工作效率。(1)如图如图TZ38甲所示，工人在铺设电缆时，要在转弯处安装甲所示，工人在铺设电缆时，要

15、在转弯处安装一组导向轮。这组导向轮属于一组导向轮。这组导向轮属于_(选填选填“动滑轮动滑轮”或或“定滑定滑轮轮”)。 图图TZ38(2)如图乙所示，尖嘴钳是常用的电工工具，刀刃部分靠近转动如图乙所示，尖嘴钳是常用的电工工具，刀刃部分靠近转动轴，这是为了轴，这是为了_，从而在使用时更加省力。，从而在使用时更加省力。定滑轮定滑轮减小阻力臂减小阻力臂专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械82014苏州苏州 如图如图TZ39甲所示，木块放在水平面上，甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动。两次拉用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动。两次拉动木块得到的动木块

16、得到的st图象分别是图乙中的图线图象分别是图乙中的图线、，两次，两次对应的弹簧测力计示数分别为对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2。两次拉力的功率分。两次拉力的功率分别是别是P1、P2。则。则F1_F2，P1_P2。(均选填均选填“”“”或或“”)图图TZ39 专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械92014安徽安徽 攀岩是一项挑战自然、超越自我的惊险运攀岩是一项挑战自然、超越自我的惊险运动。一位攀岩者体重为动。一位攀岩者体重为520 N，背着，背着8 kg的背包，用时的背包，用时40 min登上高为登上高为9 m的峭壁。在此过程中攀岩者对背包做功的峭壁。在此过程中攀岩者对背包做功_

17、J，他做功的平均功率是，他做功的平均功率是_W。( g取取10 N/kg)7202.25专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械102014扬州扬州 如图如图TZ310所示，两相同小车分别从所示，两相同小车分别从同一斜面不同高度由静止滑下，撞击水平面上的木块，该同一斜面不同高度由静止滑下，撞击水平面上的木块，该实验是探究动能与实验是探究动能与_的关系，通过比较的关系，通过比较_比较动能大小，木块因受到比较动能大小，木块因受到_最终静止。本次实验采用物理最常用的一种实最终静止。本次实验采用物理最常用的一种实验方法是验方法是_。 图图TZ310速度速度木块滑行的远近木块滑行的远近摩擦力摩擦

18、力控制变量法控制变量法专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械112013年年12月月14日，日，“嫦娥三号嫦娥三号”在月球表面着陆。着陆前，在月球表面着陆。着陆前，速度从速度从1700 m/s逐渐减小为逐渐减小为0，悬停在距月面，悬停在距月面100 m高处。在高处。在减速过程中，减速过程中，“嫦娥三号嫦娥三号”所载所载“月兔号月兔号”月球车质量月球车质量_(选填选填“增大增大”“不变不变”或或“减小减小”)，动能，动能_(选填选填“增大增大”“不变不变”或或“减小减小”)。“速度从速度从1700 m/s逐渐减小为逐渐减小为0”所选所选参照物是参照物是_。122014成都成都A卷卷 图

19、图TZ311中，小球和杠杆都处于静止状中，小球和杠杆都处于静止状态，请作出小球所受重力及线态，请作出小球所受重力及线AB对杠杆的拉力的示意图。对杠杆的拉力的示意图。图图TZ311不变不变减小减小月球月球专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械解答解答如图所示如图所示专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 13如图如图TZ312所示，用斜面、木板、棉布、玻璃板、小所示，用斜面、木板、棉布、玻璃板、小车做车做“探究阻力对物体运动的影响探究阻力对物体运动的影响”的实验。的实验。 图图TZ312(1)为了使小车到达水平面时的速度相同，应让小车从斜面的为了使小车到达水平面时的速度相同，

20、应让小车从斜面的_自由下滑。自由下滑。(2)小车在水平玻璃板上运动时受到小车在水平玻璃板上运动时受到_个力的作用。个力的作用。(3)通过实验观察到：小车受到的阻力越小，运动的路程越通过实验观察到：小车受到的阻力越小，运动的路程越_；由此可推测，如果小车在绝对光滑的水平面上运；由此可推测，如果小车在绝对光滑的水平面上运动，即不受阻力作用，小车将做动，即不受阻力作用，小车将做_运动。运动。同一高度同一高度三三远远匀速直线匀速直线专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 14如图如图TZ313所示，用装有细沙的容器、三脚小桌和质所示，用装有细沙的容器、三脚小桌和质量不同的木块做量不同的木块做

21、“探究重力势能大小与哪些因素有关探究重力势能大小与哪些因素有关”的实验。的实验。 图图TZ313(1)该实验是通过观察比较该实验是通过观察比较_来间接判断来间接判断物体重力势能大小的。物体重力势能大小的。(2)实验中采用质量不同的木块，是为了探究物体重力势能大实验中采用质量不同的木块，是为了探究物体重力势能大小与物体小与物体_的关系，操作时应该让木块从的关系，操作时应该让木块从_(选填选填“相同相同”或或“不同不同”)的高度自由下落。的高度自由下落。(3)若要探究物体重力势能的大小与物体高度的关系。请简要若要探究物体重力势能的大小与物体高度的关系。请简要说明具体做法：说明具体做法：_。小桌陷入

22、沙子的深浅小桌陷入沙子的深浅质量质量相同相同用同一个小球，从不同的高度落下，观察小桌陷进沙子的深度用同一个小球，从不同的高度落下，观察小桌陷进沙子的深度专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 152014鄂州鄂州 在在“探究杠杆平衡条件探究杠杆平衡条件”的实验中：的实验中： 图图TZ314(1)实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，目的是实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，目的是_。(2)杠杆平衡后，小英同学在如图杠杆平衡后，小英同学在如图TZ314甲所示的甲所示的A位置挂上位置挂上两个钩码，可在两个钩码，可在B位置挂上位置挂上_个钩码，使杠杆在水平位置个钩码，使杠杆在水平位置平衡。平衡。

23、(3)她改用弹簧测力计在图乙中的她改用弹簧测力计在图乙中的C位置斜向下拉，若每个钩码位置斜向下拉，若每个钩码重重2 N，当杠杆在水平位置平衡时，测力计示数将，当杠杆在水平位置平衡时，测力计示数将_(选填选填“大于大于”“”“等于等于”或或“小于小于”)2 N。便于测量力臂便于测量力臂4大于大于专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 16站在地上的人，利用如图站在地上的人，利用如图TZ315所示的滑轮组把重为所示的滑轮组把重为G的物体匀速提高的物体匀速提高h。图图TZ315专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械 (1)根据题目要求在图中用笔画线绕制滑轮组。根据题目要求在图中用

24、笔画线绕制滑轮组。解答解答如图所示如图所示专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械(2)设想不用滑轮组，直接用手把物体匀速提高设想不用滑轮组，直接用手把物体匀速提高h，这时人手对，这时人手对物体做的功物体做的功W1_(写出表达式写出表达式)。(3)若用滑轮组提升此重物，且动滑轮重为若用滑轮组提升此重物，且动滑轮重为G0(绳重及摩擦不计绳重及摩擦不计)，这时绳端的拉力这时绳端的拉力F_，人手拉绳做的功，人手拉绳做的功W2_(写出表达式写出表达式)。(4)此实验说明使用滑轮组可以省力，但不能省此实验说明使用滑轮组可以省力，但不能省_。(5)该滑轮组的机械效率该滑轮组的机械效率_(写出表达式

25、写出表达式)；提高；提高此滑轮组机械效率的一种方法为：此滑轮组机械效率的一种方法为：_。GhGG0 /2(GG0)h功功G/ GG0 减轻动滑轮重减轻动滑轮重(或增加被提升的物重或增加被提升的物重)专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械172014呼和浩特呼和浩特 已知斜面倾角为已知斜面倾角为30，斜面高为，斜面高为2 m。小兵同学用绳子沿斜面将重为小兵同学用绳子沿斜面将重为400 N的木箱由斜面底端匀速拉的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为到顶端。拉力大小为300 N，绳重不计。求：，绳重不计。求：(1)小兵对木箱做的有用功。小兵对木箱做的有用功。(2)斜面的机械效率。斜面的机

26、械效率。(3)斜面对物体施加的摩擦力。斜面对物体施加的摩擦力。图图TZ316专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械解答解答 (1)W有有Gh400 N2 m800 J。(2)斜面长斜面长2h，拉力做功：，拉力做功：W总总FsF2h300 N22 m1200 J，W有有/ W总总 800 J / 1200 J 66.7%。(3)W额外额外W总总W有有1200 J800 J400 J，所以克服摩擦力做功所以克服摩擦力做功400 J，W额外额外f2h，得：得：fW额外额外/ 2h 400 J / 4 m 100 N。专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械182014大理模拟大理模

27、拟 如图如图TZ317甲所示，用弹簧测力计测甲所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数向上缓慢提升，其示数F与上升的高度与上升的高度h之间的关系如图乙所之间的关系如图乙所示。试解答下列问题：示。试解答下列问题：(1)钩码所受的重力为钩码所受的重力为_N。(2)当当h4 cm时，弹簧测力计的示数是时，弹簧测力计的示数是_ N，桌面对，桌面对钩码的支持力是钩码的支持力是_N。(3)从开始提升到从开始提升到h16 cm，弹簧测力计对钩码所做的功是多，弹簧测力计对钩码所做的功是多少？少？解答解答

28、 WFsGh4.5 N0.1 m0.45 J。4.5 N3.01.5专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械图图TZ317专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械192012年年5月月18日，日，“向阳红向阳红06”海监船入列仪式在青岛举海监船入列仪式在青岛举行，这标志着该船正式入列中国海监第一支队。如图行，这标志着该船正式入列中国海监第一支队。如图TZ318所示，所示，“向阳红向阳红06”船总长船总长91 m、船宽、船宽14.7 m、船底深、船底深7.6 m，满载排水量满载排水量4900 t，最大航速，最大航速13.5节节(约约25 km/h)，续航力，续航力15000海里，

29、是一艘装备精良的现代化综合海监船。海里，是一艘装备精良的现代化综合海监船。(海水的密海水的密度为度为1.0103 kg/m3，g取取10 N/kg)问：问：(1)满载时，满载时，“向阳红向阳红06”船受到的浮力有多大？船受到的浮力有多大？(2)若船底某处距海面的深度为若船底某处距海面的深度为6 m，则该处受到海水的压强是，则该处受到海水的压强是多少？多少？专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械(3)“向阳红向阳红06”船在某处执行任务时，以船在某处执行任务时，以18 km/h的速度匀速航的速度匀速航行行6 h，巡航的路程为多少千米？若巡航时海水阻力为，巡航的路程为多少千米？若巡航时海

30、水阻力为1.0106 N，则这一过程中船的推进力所做的功为多少？，则这一过程中船的推进力所做的功为多少？图图TZ318专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械解答解答 (1)船的排水量：船的排水量：m排排4900 t4.9106 kg，所受到的浮力：所受到的浮力：F浮浮m排排 g4.9106 kg10 N/kg4.9107 N。(2)pgh1.0103 kg/m310 N/kg6 m6104 N。(3)“向阳红向阳红06”船巡航的路程：船巡航的路程：svt18 km/h6 h108 km， 因为船匀速行驶，所以因为船匀速行驶，所以F推推F阻阻1.0106 N，船的推进力所做的功：船的推

31、进力所做的功：WF推推s1.0106 N1.08105 m1.081011 J。专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械1我国研制的我国研制的“神舟十号神舟十号”试验飞船在返回地面通过大气层试验飞船在返回地面通过大气层的飞行中，下列说法不正确的是的飞行中，下列说法不正确的是()A飞船的机械能保持不变飞船的机械能保持不变B飞船的一部分机械能转化为内能飞船的一部分机械能转化为内能C飞船的势能越来越小飞船的势能越来越小D飞船的外表面的温度会升高飞船的外表面的温度会升高【名师预测】【名师预测】A专题三专题三功和机械能简单机械功和机械能简单机械2如图如图TZ319所示，在所示，在20 N的水平拉力的水平拉力F作用下，重作用下，重200 N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，物体与地面间的滑动摩擦力为