专题09 功和简单的机械（原卷版）-2025年中考物理答题技巧与模板构建

专题09功和简单的机械模型构建｜真题试炼｜模拟演练｜题组通关识识中考·模型解读高频模型中考题型分布分值占比模型01功、功率的相关计算（高频考点）选择题、填空题、计算题2~6分模型02杠杆的平衡问题（高频考点）选择题、填空题、计算题2~4分模型03杠杆最小动力问题（高频考点）选择题、填空题、作图题2~4分模型04滑轮组的分析与计算（高频考点）选择题、填空题、计算题2~3分模型01斜面模型（高频考点）选择题、填空题、计算题2~7分善善总结·模型构建模｜型｜构｜建模型01模型01功、功率的相关计算『模型解读』1.计算做功的两个公式：W=Fs、W=PtW总=W有+W额机械效率：2.计算功率的两个公式：、『核心提示』（1）求解重力(克服重力)做功时用W=Gh；（2）使用公式W=Fs时，注意：F是在力下的方向上移动的距离；（3）当力F的方向和运动方向相反时，一般说克服力F做功；（4）使用公式时，物体需要做匀速运动，即v为定值。解解真题·思维剖析【例1】（2023·辽宁朝阳·中考真题）某无人驾驶汽车空载静止时对水平地面的压强为，轮胎与地面总接触面积为。当汽车在以20m/s的速度匀速直线行驶时，功率为，求：（1）汽车空载时的重力是多少？（2）当汽车以的速度匀速直线行驶时，所受的阻力是多少？（3）当汽车以的速度匀速直线行驶时，汽车牵引力做功多少？若燃烧了汽油，则发动机的效率是多少？（汽油热值）【答案】（1）；（2）；（3），【详解】解：（1）汽车空载静止时对水平地面的压力则汽车的重力（2）当汽车以的速度沿直线匀速行驶时，处于平衡状态，所受阻力和牵引力大小相等，根据可知汽车所受阻力（3）当汽车以的速度沿直线匀速行驶时，牵引力做功汽油完全燃烧放出的热量发动机的效率答：（1）汽车的重力是；（2）所受到的阻力是；（3）汽车牵引力做功，发动机的效率是。变式演练变式演练【变式1-1】（2024·山东济南·一模）“引体向上”和“仰卧起坐”是学考体育测试的可选项目。小明先后尝试了一次“引体向上”和一次“仰卧起坐”，发现完成一次“仰卧起坐”明显用时要短一些。请你结合右侧两幅示意图分析，小明完成一次“引体向上”和完成一次“仰卧起坐”相比（）A．做功更多 B．功率更小 C．做功更少 D．功率更大【变式1-2】（2024·陕西西安·三模）2023年9月23日至10月8日，第19届亚运会在杭州市隆重举行，本届亚运会各种自动化科技应用悉数亮相，如果机器人在水平路面上以0.4m/s的速度沿直线匀速运动10m，它所受到的阻力为100N。则机器人的重力做功J。牵引力对机器人做功J，功率为W。【变式1-3】（2024·湖南·一模）节能减排，绿色出行，新能源汽车已成为汽车发展的方向。小明家新购置了一台某型号电动汽车，该电动汽车正常状态下100km的能耗仅相当于耗油4kg。周末，小明一家三口乘坐该电动汽车以100km/h的速度行驶200km到达某景区（此过程可视为匀速直线运动），汽车所受的阻力为汽车总重的0.1倍，人和车总质量为1500kg。（，g取10N/kg）求：（1）此过程中，汽车运行的时间。（2）此过程中，电动汽车牵引力所做的功。（3）电动汽车电能转化为机械能的效率为多少？（结果精确到0.1%）模型模型02杠杆的平衡问题『模型解读』1.杠杆平衡条件：F1L1=F2L2。2.杠杆不再平衡时判断哪端下沉：原来杠杆水平平衡时，有F1L1=F2L2；如果根据题目分析出左右两边力臂L1、L2不变，左边力的大小变为F1'右边力的大小变为F2'，那么再分析变化后F若F1'L1>F2若F1'L1<F3.杠杆的动态平衡判断：因为杠杆在匀速转动过程中(若题目中的杠杆缓慢转动，则可视为匀速转动)一直保持平衡，所以需要从题目条件中找出杠杆再次平衡时F1、L1、F2、L2四个物理量中的不变量和变化量，从而可判断所求物理量的变化趋势。解解真题·思维剖析【例2】（2023·山东东营·中考真题）《天工开物》中描述了古人应用桔槔汲水的情景。桔槔的结构相当于一个普通的杠杆，如图所示，水桶悬挂点到支点的距离和重物悬挂点到支点的距离之比为1︰2，当水和水桶的总质量为20kg时，杠杆恰好在水平位置平衡，则重物质量为kg。（不计杠杆自重）

变式演练变式演练【变式2-1】（2024·安徽滁州·一模）如图甲所示的是一个晒衣夹。在张开口夹衣服的过程中，可将其上半部分看成如图乙所示的杠杆。若动力，阻力，动力臂，则阻力臂cm。【变式2-2】（2024·安徽合肥·一模）如图所示，弹簧测力计甲、乙吊在质量分布不均匀的木条的两端，保持木条在水平位置平衡，O、C是木条上的两个点，，甲、乙示数分别是18N和6N。现将弹簧测力计乙从B点平移到O点，此时弹簧测力计乙的示数是N。【变式2-3】（多选）（2024·安徽合肥·一模）我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂，“横木穿插碓头，硬嘴为铁，足踏其末面舂之”。如图所示，O为固定转轴，A处连接着碓头，脚踏杆的B处可使石球升高，抬起脚，石球会落下去击打稻谷。若碓头重力为200N，不计横木重力和摩擦，则脚至少用N的力才可以将石球抬起。模型模型03杠杆最小动力问题『模型解读』寻找最小动力根据杠杆平衡条件(F1L1=F2L2)，动力，当阻カ为定值时，动カ臂L1越大，动力F1越小，所以就要明确题目中杠杆的五要素,然后找到最长的动力臂，画出最小力的示意图.『核心提示』力臂是过支点向力所在的直线作垂线，支点到垂足的距离。画力臂时，一定要弄清楚是支点到力的作用线的距离，而不是支点与力的作用点的连线的距离。解解真题·思维剖析【例3】（2023·四川攀枝花·中考真题）图甲是脚踏式翻盖垃圾桶的实物图，翻盖的原理是由两个杠杆组合而成，图乙为两水平杠杆AO1B、DCO2组合的示意图。已知桶盖重5N，重心位于DC中点的正上方，，，桶盖和连接杆的尺寸如图乙所示，脚踏杆AO1B和竖直连接杆的质量不计。（1）杠杆AO1B是（选填“省力”或“费力”）杠杆；（2）若要把桶盖翻开，脚对踏板A处的压力至少为N。

变式演练变式演练【变式3-1】（2023·安徽淮南·三模）如图所示的杠杆，每个钩码重都是1N，用弹簧测力计和水平方向成30°拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数是N。【变式3-2】（2023·安徽合肥·一模）拉杆式旅行箱可看成杠杆，如图所示。已知，，箱重，使箱子在图示位置静止时，施加在端点的最小作用力N。【变式3-3】（2023·山东泰安·二模）如图所示，曲杆可绕轴转动，，在A点挂一重为200N的重物，曲杆在水平位置平衡时，向下的拉力F200N。（选填“大于”、“小于”或“等于”）模型模型04滑轮组的分析与计算『模型解读』1.滑轮组中动滑轮上承担物重的绳子段数n的判断动滑轮上承担物重的绳子段数n即为滑轮组中直接与动滑轮相连的绳子段数,可以在动滑轮与定滑轮之间画一条直线,数出与动轮相连的绳子段数。2.竖直方向的滑轮组，，，，；若：忽略绳重和摩擦，绳子自由端的拉力：，则：滑轮组的机械效率：3.水平方向的滑轮组水平方向匀速拉物体时如图所示：，，，，滑轮组的机械效率：。『核心提示』解解真题·思维剖析【例4】（2023·辽宁盘锦·中考真题）如图所示滑轮组中定滑轮的作用是。小铭用该滑轮组将重的物体匀速提高，动滑轮重为，不计绳重和摩擦，则小铭所用拉力；若物重增大，该滑轮组机械效率将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。变式演练变式演练【变式4-1】（2024·河南商丘·一模）在美丽乡村建设的工地上，如图所示，工人借助动滑轮用的拉力，将的重物匀速提升，用时，不计绳重和摩擦。绳端拉力的功率为W，滑轮组的机械效率为。【变式4-2】（2024·陕西商洛·一模）2024年3月12日，中国海油发布消息称，由我国自主设计建造的亚洲第一深水导管架“海基二号”在广东珠海深水装备制造基地建造完工。在建造过程中使用的某滑轮组简易图如图-1所示，该装置是由两个相同的滑轮组装成的滑轮组。利用该滑轮组提升重量为2400N的重物所用的拉力为1000N。重物和绳子自由端的路程一时间图像如图-2所示，不计绳重和摩擦，则绳子自由端移动的速度为m/s，拉力的功率为W，滑轮组的机械效率为。【变式4-3】（2024·山东济南·一模）如图甲，小明先后使用两个不同的滑轮组将同一物体提升了相同高度，所用拉力分别为FA、FB，整个过程中，拉力FA、FB的做功情况如图乙所示。该过程中，小明对物体所做的有用功是J，小明利用右侧滑轮组提升物体时所做的额外功是J。模型模型05斜面模型『模型解读』1.斜面相关计算公式物体在粗糙斜面上匀速被拉动：、、2.求物体在斜面上的摩擦力用求出额外功，在利用，可求解摩擦力『核心提示』1.当斜面高度h一定时，斜面的长度s越长，越省力；当斜面的长度s一定时，斜面的高度h越小越省力。2、匀速拉动物体，在理想状态下，不考虑靡擦力，斜面长s是斜面高h的n倍，所用的拉力F就是h物重G的分之一.即解解真题·思维剖析【例5】（2023·四川内江·中考真题）如图所示，将重力为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端。若斜面长L为1m，斜面高h为0.3m，拉力F为4N，拉力的功率为2W，则此过程中，斜面的机械效率是%，物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是s。

变式演练变式演练【变式5-1】（2024·陕西西安·模拟预测）一木箱重500N，工人用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处，如图甲所示，已知整个过程中拉力F做的功W与木箱沿斜面运动距离的关系如图乙所示，整个过程的额外功是400J，斜面的机械效率，木箱所受的摩擦力N。【变式5-2】（2024·陕西西安·一模）甲图是“西安最美环山公路”骊山大道，环山公路修得弯弯曲曲，宛如盘龙，其相当于（选填“斜面”或“轮轴”），主要是为了省力；乙图是用螺丝刀拧螺丝的情景，手柄粗一些的螺丝刀用起来更；丙图是旗杆顶部安装的滑轮，使用该滑轮是为了（后两空选填“省力”、“省距离”或“改变力的方向”）。

【变式5-3】（2024·河南洛阳·一模）在劳动实践活动中，小明利用斜面把一重1000N的箱子匀速推到车上。如图所示，斜面长5m、高1.4m，小明用的推力是400N，用时5s，则下列叙述正确的是（）A．斜面是一个费力机械 B．小明做的有用功是5000JC．推力F做功的功率为400W D．斜面的机械效率为80%练练好题·题组通关题组1：功、功率的计算1．（2023·四川绵阳·中考真题）“单臂哑铃划船”运动能充分训练背阔肌。训练时，按照如图所示姿势，提升、放下哑铃为1次动作。已知哑铃质量15kg，训练者60s完成一组训练，每组12次动作，每次提升哑铃的竖直高度是30cm。则训练者在1次提升哑铃过程中做功是J，完成一组训练过程中提升哑铃做功的功率是W。（g取10N/kg）2．（2023·四川巴中·中考真题）已知木箱重为1000N，在水平拉力F的作用下向右以0.5m/s的速度做匀速直线运动，地面对木箱的摩擦力为重力的0.3倍。经过5s，地面对木箱的支持力做功J，拉力F做功的功率为W。

3．（2023·四川德阳·中考真题）无人机在现在的生产生活中有着广泛的应用。如图所示是一款新型智能航拍无人机，机身总质量2kg，小李操作该无人机先以1.2m/s的速度沿竖直方向匀速上升48m，接着又以2m/s的速度沿水平方向匀速飞行80m，无人机在上升过程中需要克服重力做功J，在整个飞行过程中克服重力做功的功率为W。

4．（2023·湖北十堰·中考真题）如图甲是中国海军十堰舰停泊在港湾时的情景，相关参数如下表；执行任务过程中，该舰以恒定最大推进功率航行；（g取）求：排水量吃水深度最大航速最大推进功率（1）十堰舰满载停泊在港湾时所受浮力大小；（2）若十堰舰从静止出发，加速航行时达到最大航速，图乙是本次航行的图像，求加速阶段的平均速度；（3）十堰舰以最大航速水平匀速直线航行时，十堰舰所受阻力大小。5．（2023·江苏南通·中考真题）如图所示，小明的质量为60kg，他在30s内完成了10个引体向上，每次重心上升50cm，g取10N/kg。求：（1）小明所受重力的大小；（2）完成一个引体向上克服重力做的功；（3）30s内克服重力做功的功率。

6．（2023·山东东营·中考真题）2023年5月，世界智能大会在天津的成功举办，将进一步推动我国人工智能技术的研发和应用。图甲为某款智能机器人，质量为30kg，底部轮与地面接触总面积为150cm2，它在某次引领接待工作中沿直线行走的速度随时间变化的图像如图乙所示。（g取10N/kg）（1）求智能机器人静止在水平地面上时，对地面产生的压强；（2）求智能机器人在0~6s内行走的距离和0~10s内的平均速度；（3）在0~6s内，智能机器人受到的水平阻力为重力的0.05倍，求此段时间内智能机器人牵引力做功的功率。7．（2023·江苏宿迁·中考真题）如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。（g取10N/kg）求：（1）爬绳机上升的速度为多少m/s？（2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压强大小。（3）爬绳机对工人做功的功率大小。

题组2：杠杆的分析与计算8．（2023·辽宁盘锦·中考真题）图甲所示的吊车，通过液压伸缩撑杆推动吊臂，可使其绕点转动。吊车将货物沿竖直方向匀速吊起过程中，下列说法正确的是（）A．货物的机械能保持不变B．货物受到的拉力大于重力C．吊臂可看作是一个费力杠杆D．图乙是该车四冲程内燃机的吸气冲程9．（2023·湖南常德·中考真题）如图所示是锅炉保险阀门的示意图。当阀门受到的蒸汽压力超过其安全值时，阀门就会被拉开。如OB=2m，OA=0.5m，阀门的底面积S=2cm2，锅炉内气体压强的安全值p=6×105Pa（杠杆的重力，摩擦均不计，p0=1×105Pa），则B所挂重物的重力是（）

A．20N B．25N C．30N D．120N10．（2023·四川自贡·中考真题）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA=8cm，秤砣质量m=0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB=32cm，则鱼的质量为（）

A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg11．（2023·辽宁朝阳·中考真题）如图所示，一轻质杠杆在水平位置平衡，其中，物体C重为100N，则动力N，这是杠杆。12．（2023·辽宁大连·中考真题）如图所示。放置花盆的支架只在A，D两点用螺钉固定在墙壁上，BC保持水平。已知AC长为，CD长为，BC长为，花盆的重力为G，重力作用线恰好过BC中点。若不计支架的重力，则D点螺钉对支架B的水平拉力（用已知量表示）。为了减小拉力F，花盆位置应离墙壁一些。

13．（2023·湖南株洲·中考真题）图甲为多人赛艇。划桨时，桨可绕侧舷上的固定轴转动，从而使赛艇运动。图乙为划桨时桨的简化平面图，其中O为固定轴，AB为赛艇的运动方向，桨上OC长为0.8m，OD长为2m，F1为人划桨的力，F2为水对浆的作用力。

（1）划桨时，桨对水的作用力大小（填“大于”、“等于”或“小于”）水对桨的作用力大小；（2）桨为（填“省力”或“费力”）杠杆。请写出一种与桨类型相同的杠杆：；（3）已知图乙中F2为200N，F1与CD的夹角=30，F1、F2均与AB平行。要划动桨，F1至少多大？（sin30=0.5，不考虑桨的重力）14．（2023·辽宁鞍山·中考真题）图甲是一种常用的移动指示牌，图乙是它的模型，图丙是被风刮倒的指示牌，请在图丙中画出：将指示牌扶起的最小力及其力臂。15．（2023·内蒙古呼和浩特·中考真题）人类在漫长的历史长河中，创造了各种各样的工具，以无穷的智慧弥补了人类有限的力量，使工作更省力、更便捷，这些工具统称为机械。杠杆便是其中最简单的机械之一。如图所示，AB是一根长为1.6m的不计质量的杠杆，可以绕O点转动，在距O点0.4m的B端悬挂一质量为90kg，边长为30cm的匀质正方体合金块M，杠杆恰好在水平位置平衡。求：（1）合金块M的密度为多少；（2）A端施加的竖直向下拉力的大小。

题组3：滑轮组的分析与计算16．（2023·内蒙古兴安盟·中考真题）如图所示，工人用滑轮组将重为200N的货物10s内匀速提升6m，拉力为150N。忽略绳重及摩擦，下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的速度是1.8m/sB．该滑轮组的机械效率为80%C．拉力做功的功率是90WD．该滑轮组的动滑轮重为100N17．（2023·山东菏泽·中考真题）用动滑轮在水平地面上沿直线匀速拉动重为G的物体，如图所示。已知水平拉力为F，物体受到地面的摩擦力为f，物体移动的距离为s。下列说法正确的是（）

A．重力做功数值为GsB．拉力做功数值为FsC．摩擦力做功数值为fsD．使用此滑轮既省力又省功18．（多选）（2023·辽宁朝阳·中考真题）如图所示，用40N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端，使重500N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%，则此过程中，下列说法正确的是（）A．绳子自由端移动的距离为6mB．物体A受到的摩擦力为90NC．拉力F做的功为240JD．拉力F的功率为19.2W19．（多选）（2023·四川成都·中考真题）如图甲所示装置，小欢用力F向下拉绳子，使物体M在水平地面匀速移动，地面ab、bc粗糙程度不同。物体M重为400N，动滑轮重为5N，ab=2m，bc=3m。物体M从a点到c点过程中，拉力F与M移动距离的关系如图乙，不考虑物体大小对运动的影响，忽略绳子重力及滑轮转轴摩擦，对此过程的分析，下列结论正确的是（

）

A．绳子自由端移动的距离为15mB．拉力F做的功为840JC．拉力F在ab段做的额外功等于在bc段做的额外功D．物体从ab段到bc段，滑轮组的机械效率变大20．（2023·湖北十堰·中考真题）如图是某电梯的工作原理图，A、B为滑轮，F为电动机对滑轮组施加的拉力。其中滑轮（选填“A”或“B”）能省力，某次电梯以1m/s速度将60kg的人匀速提升，电动机输出功率为1960W，则人所受重力与力是一对平衡力，此次电梯的机械效率为。21．（2023·辽宁锦州·中考真题）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。则拉力F所做的功是J，拉力F的功率是W，物体A受到的摩擦力是N。（不计绳重和滑轮重）

22．（2023·四川达州·中考真题）将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重30N，B重5N，则A所受地面的摩擦力为N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A匀速向左运动，则拉力F=N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦）23．（2023·四川乐山·中考真题）中国目前已成为世界基建强国，如图1所示的塔吊是基建的常用设备，其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型。已知物体质量为120kg，动滑轮的重为300N，在绳子自由端施加拉力F后物体在10s内匀速上升5m。不计绳重和一切阻力，g取10N/kg。求：（1）物体上升的速度；（2）10s内拉力F的功率；（3）滑轮组的机械效率η。题组4：斜面的分析与计算24．（2023·湖南永州·中考真题）如图所示，将一个重9.0N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为3.6N，在斜面上移动的距离s=1.2m，物体升高的高度h=0.3m，则（）

A．物体所受的摩擦力3.6N B．物体克服重力做功4.32JC．拉力做功2.7J D．斜面的机械效率62.5%25．（2023·四川达州·中考真题）搬运工人为了将笨重的物体装进汽车车厢，常使用如图所示的装置把物体从斜面底端匀速推上顶端，已知斜面长5m，高2m，物体重1000N，沿斜面向上的推力为500N，则下列判定不正确的是（）

A．物体在斜面上运动的过程中受3个力的作用，合力为0B．推力所做的功是2500JC．斜面的机械效率为80%D．物体受到斜面的摩擦力为100N26．（2023·黑龙江绥化·中考真题）如图，斜面长L=5m，高h=2m。小华用平行于斜面向上