三年（2023-2025）内蒙古中考物理真题分类汇编专题04 功和机械能、简单机械（解析版）

专题04功和机械能、简单机械1．（2024•呼伦贝尔）【实际应用】如图所示，某同学用轻质撬棒撬动地面上的石头，O是撬棒的支点。请在图中画出石头对撬棒的压力FN的示意图，以及力F的力臂l。解：（1）在石头和撬棒的接触面上找一点作为力的作用点，画一垂直于撬棒向下的线段，标出箭头，即为石头对撬棒的压力FN，如图所示：（2）由图知，杠杆的支点为O，先延长力F的作用线，然后从支点O向力F的作用线作垂线段，即为F的力臂l，如图所示：考点一功和功率的分析与计算2．（2023•赤峰）小明在坐校车上学时想到一些问题，其中正确的是（）A．座椅上安全带做得较宽，是为了减小对人的压力 B．以行驶的校车为参照物，路旁的树木是静止的 C．校车在平直的路面上行驶，重力对校车没有做功 D．小明对座椅的压力与座椅对小明的支持力是一对平衡力解：A、座椅上安全带做得较宽，是在压力一定时，增大受力面积减小对人的压强，不是减小压力，故A错误；B、以行驶的客车为参照物，路旁的树木相对于校车的位置发生改变，是运动的，故B错误；C、校车在平直的路面上行驶，重力的方向竖直向下，竖直方向没有移动距离，重力对校车没有做功，故C正确；D、小明对座椅的压力与座椅对小明的支持力作用在不同物体上，不是一对平衡力，故D错误。答案：C。3．（2024•呼伦贝尔）如图所示，固定的斜面长s＝2m，高h＝0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（）A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70%解：A、提升物体做的有用功：W有＝Gh＝60N×0.5m＝30J，故A错误；B、拉力做的总功：W总＝Fs＝50N×2m＝100J，克服摩擦力做功：W额＝W总﹣W有＝100J﹣30J＝70J，由W额＝fs得物体受到的摩擦力：，故B错误；C、拉力的功率，故C正确；D、斜面的机械效率：；故D错误。答案：C。4．（2024•赤峰）某老旧小区改造工地，工人用起重机将重1.2×104N的施工材料匀速吊上6m高工作台，用了10s。施工材料上升的速度是0.6m/s；起重机对施工材料做功7.2×104J，做功的功率是7.2×103W。解：施工材料上升的速度是：；起重机对施工材料做功为：W＝Gh＝1.2×104N×6m＝7.2×104J；做功的功率是：。答案：0.6；7.2×104；7.2×103。5．（2024•包头）如图，装载车和收割机以2m/s的速度同向做匀速直线运动，收割机每分钟将50kg粮食装载到车上。装载车空载时质量为5×103kg，车轮与地面总接触面积为0.5m2，车受到的阻力为车总重力的0.2倍。（g取10N/kg，收割开始时车为空载状态，设装载车始终在水平地面上，不计空气阻力）求：（1）装载车1分钟内走过的路程；（2）装载车空载时对地面的压强；（3）装载车工作多长时间功率达到30kW。解：（1）装载车1分钟内走过的路程：s＝vt＝2m/s×1×60s＝120m；（2）空载时，对地面的压力：F＝G车＝m车g＝5×103kg×10N/kg＝5×104N，对地面的压强：；（3）装载车功率达到30kW＝30000W；根据P＝Fv知，匀速运动时牵引力等于阻力，；根据f＝0.2G可得，总重力：；则粮食的重力：G'＝G﹣G车＝7.5×104N﹣5×104N＝2.5×104N；所装粮食的质量：；收割机每分钟将50kg粮食装载到车上，装载时间：。答：（1）装载车1分钟内走过的路程是120m；（2）装载车空载时对地面的压强是105Pa；（3）装载车工作50min时间功率达到30kW。考点二机械能及其转化6．（2023•包头）2023年5月10日，天舟六号货运飞船成功发射，如图所示。天舟六号加速升空过程中，关于能量变化说法正确的是（）

A．重力势能增大，动能增大 B．重力势能减小，动能减小 C．重力势能增大，机械能减小 D．重力势能减小，机械能不变解：天舟六号加速升空过程中，质量不变，速度增大，高度增大，动能和重力势能增大，总的机械能增大，故A正确，BCD错误。答案：A。7．（2023•通辽）掷实心球是通辽中考体育测试项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹，O点是实心球刚离开手的位置，A点是实心球运动到最高点的位置，B点是实心球落地前瞬间的位置，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．实心球在最高点A时，动能为零 B．实心球从O点运动到A点时，动能转化为重力势能 C．实心球从O点运动到B点的动能先增大后减小 D．实心球在O点的机械能大于在B点的机械能解：A、由图可知，小球在A位置速度不为零，动能不为零，故A错误；B、实心球从O运动到A，质量不变，速度变小，动能减小；高度增加，重力势能增大，动能转化为重力势能，故B正确；C、由B可知，实心球从O点运动到A点过程中，其动能减小；而实心球从A点运动到B点过程中，质量不变，速度增大，动能增大，所以整个过程中，实心球的动能先减小后增大，故C错误；D、不计空气阻力，实心球在O点的机械能等于在B点的机械能，故D错误。答案：B。8．（2024•通辽）小丽站在自动扶梯上随扶梯一起向上匀速运动，如图。下列关于她的机械能说法正确的是（）A．动能增大，机械能增大 B．重力势能增大，机械能增大 C．动能减小，机械能不变 D．重力势能减小，机械能增大解：小丽站在自动扶梯上，匀速上升的过程中，小丽的质量保持不变，速度不变，小丽的动能不变；小丽的高度不断升高，重力势能增大；机械能等于动能和势能之和，小丽的动能不变，势能增加，所以机械能增加。故选项ACD选项错误，选项B正确。答案：B。9．（2024•呼和浩特）如图所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。下列说法正确的是（）A．从a到c的过程中，小球重力势能不变 B．小球在c、d两点的动能可能相等 C．从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大 D．从a到d的过程中，小球机械能守恒解：由题知，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高，即在abcd这一段路径中b、d两点的高度最低；A．从a到c的过程中，高度先降低后增大，小球重力势能先变小后变大，故A错误；B．cd过程中小球受摩擦阻力的作用，可能做匀速运动，且小球的质量不变，根据动能的影响因素可知，小球在c、d两点的动能可能相等，故B正确；C．小球从a到d的过程中，ac过程中小球不受摩擦力，其机械能不变，小球下降到最低点时速度最大，其动能最大，cd过程中有摩擦力，小球的机械能会逐渐减小，所以在等高的b、d两点相比，在b点时小球的动能最大，故C错误；D．从a到c的过程中，小球机械能守恒，cd过程机械能转化为内能而减小，故D错误。答案：B。10．（2024•呼伦贝尔）如图所示，从A点沿水平桌面滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两点等高，D为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．小球在C点和F点的机械能相等 B．小球在C点和F点的动能相等 C．小球从E点到F点的过程中，机械能变小 D．小球在E点的动能不为零解：AB、小球从C点运动到F点的过程，由于物体与地面发生碰撞，且上升的高度E点低于B点，机械能有损失，小球在C点的机械能大于在F点的机械能；由图知C、F两处等高，小球的重力势能相同，所以小球在C点动能大于F点的动能，故A、B错误；C、小球从E点到F点过程中，不计空气阻力，重力势能转化为动能，机械能守恒，故C错误；D、小球在E点时，在水平方向有一定的速度，动能不为零，故D正确。答案：D。11．（2023•赤峰）2023年5月23日，我国科考队再次登上珠穆朗玛峰，进行“珠峰科考”（如图所示）。科考队员在踏着皑皑白雪登山的过程中，重力势能增大（填变化情况）。“雪”的形成是凝华（填物态变化名称）现象。解：科考队员在踏着皑皑白雪登山的过程中，质量不变，高度增加，重力势能增大。“雪”是空气中的水蒸气遇冷直接变成的小冰晶，是凝华现象。答案：增大；凝华。12．（2024•赤峰）如图是《天工开物》一书中记载的古人用脚踏碓将稻米去皮的情景。脚踏碓实质是费力杠杆。碓头砸打稻米时，动能越大，稻米越容易去皮。（1）请分析脚踏碓做成费力杠杆使稻米容易去皮的原因。（2）早在汉代，人们就学会了用水力代替人力，脚踏碓就演变成水碓。水碓一般安装在水流较急的地方，请从能量角度分析其安装在水流较急地方的原因。答：（1）脚踏碓做成费力杠杆，脚踩下较小的距离，可以将碓举高较大的距离，获得较大的重力势能，转化为动能，使得打击的速度很大，容易将使稻米容易去皮；（2）水碓一般安装在水流较急的地方，相同的水的动能较大，可以做功较多，容易将使稻米去皮。考点三杠杆的平衡条件及其应用13．（2023•通辽）如图所示是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置（杠杆刻度均匀，每个钩码重0.5N）。（1）挂钩码前，杠杆如图甲所示。此时正确的操作是向右（选填“左”或“右”）调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。（2）接下来，在A、B两处挂上如图乙所示的钩码后，杠杆重新在水平位置平衡，若将A处的钩码拿掉一个，要使杠杆在水平位置再次平衡，则应将B处所挂钩码向左（选填“左”或“右”）移动2个格。（3）某同学用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一定角度至如图丙所示位置。在旋转过程中，要使杠杆始终在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐变大（选填“变大”或“变小”），原因是阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大。解：（1）由图中，杠杆的右端较高，平衡螺母应向右端移动使杠杆平衡；（2）设一个钩码重为G，一格的长度为L；根据杠杆的平衡条件可得G×6L＝3G×nL解得n＝2，故应该将B处所挂钩码须向左移动2格；（3）弹簧测力计在B处竖直向下拉时，拉力的方向竖直向下与杠杆垂直，动力臂等于支点到力的作用点的距离；弹簧测力计在逐渐旋转过程中，拉力的方向不再与杠杆垂直，动力臂不再等于支点到力的作用点的距离，即动力臂变小，根据杠杆平衡条件得，动力变大，阻力和阻力臂不变，则弹簧测力计的示数变大。答案：（1）右；（2）左；2；（3）变大；阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大。14．（2024•呼和浩特）杠杆是一种让人类突破自身力量极限的简单机械。如图所示，OA长20cm，OB长120cm，张宇同学竖直下压B端，重物被竖直匀速顶起10cm，已知重物质量为270kg，求：（1）若不计杆重和摩擦，上述过程在B端施加多大的力；（2）若实际使用600N的力，则这个过程的机械效率。解：（1）图中的动力与阻力都在竖直方向，O为支点，则根据力臂的概念可知动力臂与阻力臂都在水平方向上，根据相似三角形的知识可知，动力臂与阻力臂之比等于OB与OA之比，即L1：L2＝OB：OA＝120cm：20cm＝6：1，若不计杆重和摩擦，根据杠杆平衡条件可得：FL1＝mgL2，则在B端施加的力：；（2）使用杠杆时克服重物重力做的功为有用功，则W有用＝mgh＝270kg×10N/kg×0.1m＝270J，设动力向下移动的距离为s，由相似三角形的知识可得，则s＝6h＝6×0.1m＝0.6m，若实际使用600N的力，则动力做的总功为：W总＝F′s＝600N×0.6m＝360J，这个过程中杠杆的机械效率：。答：（1）若不计杆重和摩擦，上述过程在B端施加450N的力；（2）若实际使用600N的力，则这个过程的机械效率是75%。15．（2023•呼和浩特）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kg/m3；（2）A端施加的竖直向下拉力FA的大小。解：（1）边长为30cm的匀质正方体合金块M的体积为：V＝l3＝（30cm）3＝2.7×104cm3＝0.027m3；合金块M的密度为：。（2）根据杠杆的平衡条件可知：FA×OA＝GM×OB；所以：。答：（1）合金块M的密度为3.3×103kg/m3。（2）A端施加的竖直向下拉力FA的大小为300N。考点四滑轮组机械效率的计算16．（2023•包头）在小区改造工程中，工人师傅用滑轮组提升建筑材料，如图所示。滑轮组挂在固定的钢架上，每个滑轮重为150N。绳子自由端受到的拉力F为500N，材料在30s内匀速上升了3m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．绳子自由端的速度为0.1m/s B．拉力F的功率为50W C．滑轮组的机械效率为90% D．钢架受到的拉力为1500N解：A、建筑材料在30s内匀速提升了3m，建筑材料上升的速度为：，由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3，绳子自由端移动的速度为：v′＝nv＝3×0.1m/s＝0.3m/s，故A错误；B、拉力所做的总功：W总＝Fs＝F×nh＝500N×3×3m＝45