第11~12章 功和机械能与简单机械过关训练（27大题型）（原卷版）

第十一、十二章《功和机械能与简单机械》过关训练 （原卷版） 一．力臂的画法（共2 小题） 二．杠杆的平衡条件（共3 小题） 三．探究杠杆的平衡条件（共2 小题） 四．杠杆的动态平衡分析（共2 小题） 五．杠杆中最小力的问题（共2 小题） 六．杠杆的分类（共2 小题） 七．杠杆的应用（共2 小题） 八．定滑轮及其工作特点（共2 小题） 九．滑轮组的设计与组装（共2 小题） 一十．滑轮组中的相关计算（共2 小题） 一十一．力是否做功的判断（共2 小题） 一十二．比较功的大小（共2 小题） 一十三．功的计算和公式的应用（共4 小题） 一十四．功率的概念与单位（共2 小题） 一十五．比较功率的大小（共2 小题） 一十六．功率的计算及公式的应用（共4 小题） 一十七．动能和势能的转化（共2 小题） 一十八．动能的影响因素（共2 小题） 一十九．探究影响物体动能大小的因素（共1 小题） 二十．探究影响物体势能大小的因素（共1 小题） 二十一．机械能的概念（共2 小题） 二十二．机械能的转化（共2 小题） 二十三．机械效率的概念（共2 小题） 二十四．机械效率的大小比较（共2 小题） 二十五．实验 测量滑轮组的机械效率（共3 小题） 二十六．滑轮（组）的机械效率（共3 小题） 二十七．斜面的机械效率（共3 小题） 一．力臂的画法（共2 小题） 1．（2023 春•西城区期末）如图所示，是以点为支点的杠杆，F 是作用在杠杆端的拉力。 图中线段B 与力F 的作用线在一条直线上，且B B ⊥；线段⊥。则线段 B 表示拉力F 的力臂。（选填“B”、“B”、“”、“”或“”） 2．（2023 春•雁塔区校级期末）如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，为支点，F1表示手对钓 鱼竿的作用力，请在图中画出动力臂l1和阻力F2的示意图。 二．杠杆的平衡条件（共3 小题） 3．（2023 春•雨花区期末）如图所示，杠杆处于平衡，若将，B 两端各加相同质量的物体， 则（ ） ．杠杆继续平衡 B．杠杆不再平衡，端下降 ．杠杆不再平衡，B 端下降 D．无法确定 4．（2023 春•黄岛区期末）杠杆是我们生活中一种常见的简单机械，如图所示，轻质杠杆 可绕点无摩擦转动，点悬挂一个重为20 的物体，B 点施加一个竖直向上的拉力F，使杠 杆在水平位置平衡，且B：＝2：3。则F＝ ，将B 点沿杠杆向左移动，拉力F 将会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 5．（2023 春•永川区期末）如图所示，工人利用杠杆将一桶水平移到台上的过程中，杠杆 始终保持水平，挂在端的的桶重100，桶内部底面积为1×103m2，桶内装有11×103的水， 水深1m，重600 的工作人员用绳子竖直拉住B 端并保持静止。已知工作人员双脚与地 面的接触面积为400m2，：B＝1：3。求： （1）B 端绳子受到的拉力； （2）桶底受到水的压力； （3）静止时人对地面的压强。 三．探究杠杆的平衡条件（共2 小题） 6．（2023 春•东城区期末）小东在验证杠杆平衡条件时，使用的每个钩码的重力均为2， 杠杆上相邻刻线间的距离相等。如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平 衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节。杠杆水平平衡后，在杠杆上的点悬挂 了2 个钩码，如图乙所示，为使杠杆保持水平平衡，在B 点施加的最小拉力为 ， 拉力的方向为 （选填“竖直向上”或“竖直向下”）。 7．（2023 春•随县期末）如图所示，小勇利用铁架台，带有均匀刻度的杠杆，细线，弹簧 测力计，钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。 （1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 （选填“平衡”或 “非平衡”）状态； （2）为了便于测量力臂，应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节； （3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在点挂3 个钩码，则应在B 点挂2 个 钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆 （选填 “左”或“右”）端将下沉； （4）小勇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 针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹 簧测力计的示数将逐渐变大，原因是 。 四．杠杆的动态平衡分析（共2 小题） 8．（2023 春•丰都县期末）如图，用一个始终与杠杆垂直的力F，把杠杆从图示位置缓慢 拉至水平的过程中，力F 的大小将（ ） ．变大 B．不变 ．变小 D．不能确定 9．（2023 春•井研县期末）如图所示，杠杆处于平衡状态，若在处再加一个同样的砝码， 要使它重新恢复平衡，则必须（ ） ．在B 处加一个同样的砝码 B．将B 处的砝码移至处 ．在B 处再加一个同样的砝码后再移至处 D．B 处的砝码位置不动 五．杠杆中最小力的问题（共2 小题） 10．（2023 春•合阳县期末）如图甲所示是一款压饺子皮的工具，使用时压杆可以看作一 个杠杆。图乙是简化示意图，图中为支点，请在简化示意图上画出下压时作用在杠杆点 的最小动力F1的示意图及其动力臂l1。 11．（2023 春•夏津县期末）“节约用水，人人有责”。如图甲是用水后及时关闭水龙头 时的情景，水龙头手柄看作是一个杠杆，向下按关水，请你在图乙所示的示意图中画出 阻力臂L2，并画出施加在点的最小动力F1。 六．杠杆的分类（共2 小题） 12．（2023 春•福田区期末）公元前400 多年，墨子所著《墨经》中有大量的物理知识，其 中包括杠杆原理，比阿基米德还早两百多年。墨子将阻力臂叫“本”，动力臂叫“标”。 下列杠杆属于“本短标长”的是（ ） ． 钢丝钳 B． 食品夹 ． 钓鱼竿 D． 筷子 13．（2023 春•槐荫区期末）我国古代科技著作《天工开物》里记载有“横木穿插碓头， 碓嘴为铁，足踏其末而舂之。”舂是古人巧妙应用杠杆的智慧结晶，如图甲所示，当人 用力踩横木一端时，松脚后横木绕某点转动，另一端碓头下落，击打石臼内的谷物。图 乙是用力踩在横木位置的示意图，根据此图可知：此时的舂可视为 杠杆（选填 “省力”“费力”或“等臂”），碓头制成乙图中所示的形状是为了 （选填“增 大”或“减小”）对谷物的压强。 七．杠杆的应用（共2 小题） 14．（2023 春•梁区期末）如图是某兴趣小组用轻质杆制作的杆秤，经测试发现量程偏小。 下列操作能使杆秤量程变大的是（ ） ．将点向左移 B．将b 点向右移 ．换一个质量较大的秤砣 D．将、b 点都向右移等长距离 15．（2022 秋•皇姑区校级期末）冰箱里的温度升高到一定程度时，温控开关会自动闭合 压缩机工作。如图为冰箱内的温控开关的部分结构图，膜盒中气体随着温度的升高受热 膨胀，胀动膜推动金属杠杆向 （选填“左”或“右”）转动，使触点接触，压缩 机电路开始工作制冷，当膜盒里的气体温度下降到一定程度，由于气体体积收缩，胀动 膜向右侧瘪回去，金属杠杆被弹簧向右拉动，触点又分开，制冷结束，直到下次温度升 高再重复上述过程。凸轮是设定温度的旋钮，手动旋转凸轮时，凸轮会带动连杆的上端 移动位置，从而改变弹簧上的拉力。如果将凸轮逆时针旋转，凸轮将连杆向右顶，使得 弹簧上的拉力增大，此时要将触点接通制冷，需要膜盒里面气体温度更 （“高” 或“低”）。 八．定滑轮及其工作特点（共2 小题） 16．（2023 春•漳州期末）如图所示，升旗时关于旗杆顶端的滑轮，下列说法正确的是（ ） ．该滑轮是动滑轮 B．可以省力 ．可以改变力的方向 D．可以省距离 17．（2023 春•定州市期末）如图所示，小宣同学利用定滑轮提起重力为200 的物体，定滑 轮本质上是 杠杆（选填“等臂”、“省力”或“费力”），他向右行走时，物 件匀速上升，绳子拉力F 的大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 九．滑轮组的设计与组装（共2 小题） 18．（2023 春•禅城区期末）如图，工人在处用滑轮组提起重物B，请画出最省力的绕线方 式。 19．（2023 春•铁东区期末）如图所示，站在处的小明用一根绳子和滑轮组拉斜面的物体 B，请画出滑轮组的正确绕线。 一十．滑轮组中的相关计算（共2 小题） 20．（2023 春•江油市期末）如图所示滑轮组中，动滑轮重3，重20 物体放置于粗糙水平 桌面上，当动滑轮下方的悬挂物体B 重9 时，恰好能够匀速下降。不考虑绳重和滑轮的 摩擦，对施加一个水平向左的拉力，使B 物体恰好能够匀速上升，则拉力大小为（ ） ．8 B．12 ．16 D．20 21．（2023 春•阳西县期末）如图所示，用110 的拉力刚好可以拉动一重为300 的物体匀速 上升，不计绳重及滑轮之间的摩擦，则动滑轮所受的重力为 ；现用同样的滑轮组 拉动重为600 的物体上升01m，则拉力至少为 ，绳子末端将被拉下 m。 一十一．力是否做功的判断（共2 小题） 22．（2018 春•新田县期末）如图所示的情景中，人对物体做功的是（ ） ． 小车在拉力的作用下向前运动 B． 提着水桶在水平路面上匀速前进 ． 小孩推车，车未动 D． 踢出去的足球在地面上滚动一段距离 23．（2023 春•贵溪市校级期末）今年我市中考体育考试新增加了排球垫球项目，如图所 示为某同学考试时的垫球过程示意图。排球撞击墙壁后会反弹回来，说明力可以改变物 体的 ；排球离开手臂上升过程中，手臂对排球 （选填“做功” 或“不做功”）。 一十二．比较功的大小（共2 小题） 24．（2023 春•漳州期末）如图的三种场景中，在大小相等的拉力作用下物体移动相同的 距离，若拉力所做的功分别记为1、2、3，下列判断正确的是（ ） ．1＝2＝3 B．1＞2＞3 ．1＜2＜3 D．1＝2＜3 25．（2023 春•汝阳县期末）如图所示，和B 是两个光滑的斜面，∠β 大于∠α，同一个物 体分别在和B 斜面上在沿斜面方向的拉力作用下，由底端匀速运动到点，所用拉力分别 为F、FB，所做功分别为、B，则F FB； B（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 一十三．功的计算和公式的应用（共4 小题） 26．（2023 春•沙坪坝区校级期末）如图甲所示，水平桌面上有一足够高的柱形容器装有 适量液体。如图乙所示，将边长为10m 的正方体木块放入液体中漂浮时，有四分之一的 体积露出液面，此时液面相对甲图升高了3m，容器底部受到的液体压强增大了240P； 如图丙，用外力F 使木块恰好浸没，则下列判断正确的是（ ） ．正方体木块的密度为075g/m3 B．从乙图到丙图，木块重力做功为009 ．乙、丙两图中，容器对桌面的压强差为100P D．丙图中，木块受到的浮力为10 27．（2022 秋•砚山县校级期末）如图所示，水平地面上有一长方体木箱，小林用水平推 力F 把木箱向前推动，此过程中，推力F 和木箱前进的速度v 的大小随时间t 的变化情 况分别如图甲、乙所示。在第2s 时刻，木箱受到的摩擦力f＝ ，在0～1s 内，推力 F 做的功＝ 。 28．（2023 秋•陆河县期末）如图是全球首款无人驾驶巴士“阿波龙”，其空车质量为 3000kg，静止时轮胎与地面接触的总面积为02m2，车满载时以36km/的速度匀速直线行 驶时，发动机的输出功率为138k，求：（q 汽油＝46×107/kg，g 取10/kg） （1）“阿波龙”空车时受到的重力； （2）“阿波龙”空车静止在水平地面上时，对地面的压强； （3）“阿波龙”满载时，以36km/的速度匀速直线行驶1km，牵引力做的功。 29．（2022 春•晋江市期末）如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个棱长为10m 的正 方体物块M，M 与容器底部不密合。以5m3/s 的恒定水流向容器内注水，容器中水的深 度随时间t 的变化关系如图乙所示，求： （1）第40 秒，水对容器底部的压强； （2）物体M 的密度； （3）从40s 到140s 浮力对物体做功。 一十四．功率的概念与单位（共2 小题） 30．（2023 春•梁子湖区期末）关于功率，下面说法中正确的是（ ） ．功率表示物体做功的快慢，所以做功时间越短，功率就越大 B．做功时间越长，做的功越多，功率就越大 ．做功时间越短，做的功越少，功率就越小 D．在相同的时间内做的功越多，功率就越大 31．（2023 秋•新余期末）甲机器的功率比乙机器的功率大，表示甲机器做功比乙机器 。某机器的功率是100k，表示的物理意义是每秒钟机器做功 。 一十五．比较功率的大小（共2 小题） 32．（2023 春•乳山市期末）一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运 动，其路程随时间变化图像如图所示，下列正确的是（ ） ．物体20s 时的速度大于8s 时的速度 B．0～12s 物体所受的拉力大于12s～24s 物体所受的拉力 ．0～12s 拉力做的功小于12s～24s 拉力做的功 D．0～12s 拉力做功的功率大于12s～24s 拉力做功的功率 33．（2023 春•安阳期末）如图所示，同学们在义务劳动中，需要将一500 重的木箱沿水平 路面用水平推力推到20m 的地方。木箱受到的阻力是重力的05 倍，小明同学先以16m/s 的速度将木箱在水平路面上匀速推出10m，感觉有点累，于是他把速度降低后以06m/s 匀速完成剩下的10m，这次他感觉较轻松。造成两种不同感受的原因是小明在前10m 的 推力 后10m 的推力（选填“小于”、“等于”或“大于”），而前10m 推力的 （选填“做功多”或“功率大”）。 一十六．功率的计算及公式的应用（共4 小题） 34．（2023 秋•任城区期末）一台电动机的额定电压是220V，其电阻是1Ω。正常工作时， 通过的电流为5。忽略摩擦力做功则此电动机的机械功率最高可达（ ） ．48400 B．25 ．1100 D．1075 35．（2023 春•桓台县期末）随着科技的发展，有些餐厅利用机器人送餐。某次送餐时， 机器人与食物的总质量为30kg，如果机器人在水平路面上以08m/s 的速度沿直线匀速运 动50m，机器人受到的阻力为重力的01 倍。重力做功 ，牵引力对机器人做功功 率为 。（取g＝10/kg） 36．（2021 春•梁平区期末）现代社会提倡创新思维与质疑精神，山西师范大学的两位研 究生设计发明了“都市蚂蚁”概念车，如图所示，这款概念车小巧实用，有利于缓解城 市交通拥堵。已知“都市蚂蚁”概念车的主要参数如表所示。（g 取10/kg） 空车质量m/kg 400 轮胎与地面的总接触面积S/m2 200 总体积V/m3 075 （1）若每位乘员的质量均为50kg，求乘载两人的“都市蚂蚁”车对水平路面的压强； （2）“都市蚂蚁”车匀速行驶10km 的过程中所做的功为2×106，求此时车受到的牵引 力； （3）若（2）问中“都市蚂蚁”车发动机的输出功率为1000 时，求该车的行驶速度； （4）“都市蚂蚁”车试行一段时间后，有人提出使用“光电转换”的原理来提升其使 用的便捷性，若所用太阳能光伏电池中有30%用来驱动“都市蚂蚁”车匀速前进，求该 车乘载两人匀速行驶15km 消耗的总能量是多少焦耳？ 37．（2023 秋•四会市期末）如图所示是质量为50kg 的小伟在单杠上做引体向上时的情景， 他连续做5 次引体向上所花时间为12s，每次身体上升的高度为06m，用时1s，g 取10/ kg，求小伟： （1）每次身体上升时平均速度； （2）受到的重力； （3）完成5 次引体向上克服重力做功的功率。 一十七．动能和势能的转化（共2 小题） 38．（2018 秋•金坛区校级期末）跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（ ） ．助跑过程中机械能不变 B．经过最高点时动能为零 ．经过最高点时重力势能最小 D．起跳后升空的过程中，动能转化为重力势能 39．（2023 秋•乐东县期末）如图是一架无人机在一定高度下匀速直线飞行给农田喷洒农 药的情景（不计空气阻力），携带农药的无人机在喷洒农药的过程中，重力势能 ， 动能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 一十八．动能的影响因素（共2 小题） 40．（2023 春•河东区期末）2023 年2 月3 日，我市首届市民冰雪节在茶山滑雪场开幕。 如图所示，滑雪运动员从山上加速滑下的过程中，逐渐变大的物理量是（ ） ．对雪地的压强 B．动能 ．受到的合力 D．惯性 41．（2023 春•叶县期末）如图甲所示，用大小相同的水平拉力F 分别拉着物体M、在不 同的水平地面上做直线运动，此过程中M、的动能随时间变化的关系如图乙所示，则下 列判断正确的是（ ） ．物体M 的重力小于的重力 B．物体M 的速度大于的速度 ．物体M 所受的摩擦力等于物体所受的摩擦力 D．物体M 所受的摩擦力小于物体所受的摩擦力 一十九．探究影响物体动能大小的因素（共1 小题） 42．（2023 秋•永修县校级期末）在探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验中。 小明同学让同一钢球分别从斜面同一位置由静止开始滚下，撞击木块。 （1）该实验是通过观察木块移动的距离来判断 （选填“钢球”或“木块”）动 能的大小。 （2）在探究动能的大小与质量的关系时，当换用另一个钢球实验时，发现它将木块撞 出了木板，要继续完成此实验，下列措施中可行的是： （选填序号）。 ①换质量更大的木块； ②降低第二次钢球的高度； ③换质量更大的钢球； ④换质量更小的钢球。 （3）如图甲、乙所示的两次实验，是为了探究 对动能大小的影响。 （4）小明由此实验联想到探究牛顿第一定律的实验中，让同一个小车沿同一斜面的同 一个高度由静止开始自由下滑，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动， 直到停止在水平面上的整个过程，小车三次在水平面上克服摩擦力做的功 （选填 “相等”或“不相等”）。 二十．探究影响物体势能大小的因素（共1 小题） 43．（2023 春•仓山区校级期末）小明在探究“弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的 实验时，提出了如下猜想： 猜想一：弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 为了验证上述猜想，小明选用材料不同的三根弹簧、B 和（长度和粗细均相同），一把 长刻度尺，小球、木块各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中，木块起 始位置相同，实验数据如下表所示。 实验次数 所使用的弹簧 弹簧被压缩后的长度/m 木块移动的距离/m 1 弹簧 8 35 2 弹簧 5 62 3 弹簧 2 106 4 弹簧