1、必刷06 机械能与简单机械机械能及转化例37（2019广东省）如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后_，动能先_后_。（选填“变大”、“变小”或“不变”）【答案】（1）. 变大（2）. 变大（3）. 变小【解析】由于重力势能的大小跟物体所处的高度有关，即物体所处的高度越高，其重力势能越大，反之则越小，所以小球从A点运动到B点再到C点的过程，其高度先变小再变大，故其重力势能先变小后变大；物体的动能跟其速度有关，即速度越大，动能越大，反之则越小；在小球由A点运动到B点时，其速度在变大，而由B点运动到C点时，其速度在变小，故小
2、球的动能变化是先变大后变小。滑轮组例38（2019湖北省咸宁市）用如图所示的滑轮组将重为G的物体匀速提升了h,作用在绳上的拉力大小为F,则总功为_,额外功为_，效率为_。（用题中给出的物理量表示）【答案】（1）. 3Fh（2）. 3Fh-Gh（3）. 【解析】由图像可知绳子股数n=3，因此总功为；额外功为，机械效率为。斜面例39（2019安徽省）用沿斜面向上大小为3.5N的力将一个重为4.9N的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长为2m,高为1m,则该过程中斜面的机械效率为_【答案】70%【解析】使用斜面时做的有用功：=4.9N1m=4.9J，拉力所做的功：=3.5N2m=7J，斜面的机械效
3、率：。杠杆例40（2019福建省）如图是我国古代劳动人民在工地上运送巨木的情景。架在支架上的横杆属于_杠杆（选填“省力” “费力”或“等臂” ）；支架下面垫有面积较大的石块，是为了_对地面的压强（选填“增大”或“减小” ）。【答案】（1）. 省力（2）. 减小【解析】横杆移动木料时，在使用过程中，动力臂大于阻力臂时，能够省力，相当于省力杠杆；支架下垫有石块是在压力一定时，增大受力面积，是为了减小对地面的压强。简单机械作图例41（2019甘肃省天水市）请在图中画出使轻质杠杆在图示位置平衡时所需最小动力F的示意图。【答案】【解析】求画使轻质杠杆在图示位置平衡时所需最小动力F，则应首先画出最长力臂，
4、若选择杠杆最左端点为动力的作用点，由图像可知，力臂长度为四个单位长度，若选择杠杆最右端点，由勾股定理可知为五个单位长度，因此选择杠杆最右端点作为动力的作用点时力臂最长；直接连接支点O与杠杆最右端点，即为最长动力臂，根据力与力臂垂直，结合实际情况即可做出最小力F。1（2019广西桂林市）我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图所示，长征三号丙运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把_能转化为_能。【答案】（1）. 内（2）. 机械【解析】第一空、第二空燃料燃烧时化学能转化为内能，燃料燃烧后通过做功，使火箭升空，将内能转化为机械能。2（2019
5、湖北省武汉市）如图所示是嫦娥4号的中继卫星“鹊桥”由长征4号丙运载火箭发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时，燃气推动火箭和卫星上升，卫星的机械能会_（填“增大”“不变”或“减小”），火箭外壳的温度会_（填“升高”“不变”或“降低”）。“鹊桥”最终在距地球约45万千米的轨道上运行，由此可知，从地球上发射的电磁波信号经过_秒后就会被“鹊桥”接收到。【答案】（1）. 增大（2）. 升高（3）. 1.5【解析】燃气推动火箭和卫星上升时，由于卫星的质量不变，速度变大，高度增加，所以卫星的动能、重力势能都增大，即其机械能会增大；火箭上升过程中，需要克服与大气间的摩擦，机械能会转化为内能，所以火箭外壳的温度会升
6、高；由于电磁波在太空中的传播速度是：3108 m/s=3105 km/s，所以，由知道，从地球上发射的电磁波信号到被“鹊桥”接收需要的时间是： =1.5s。3（2019湖北省咸宁市）甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示,在同一高度同时以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出,不计空气阻力。抛出时两球机械能_选填“相等”或“不相等”）;落地前的运动过程中,甲球的动能_（选填“增大”、“不变”或“减小”）,乙球的机械能_（选填“增大”“先增大后减小,“不变”或“减小”）【答案】（1）. 相等（2）. 增大（3）. 不变【解析】两球抛出时质量相同，速度相同因此动能相同，同时高度也相同，
7、因此重力势能相同，机械能等于动能与重力势能之和，因此机械能也相等，甲球落地前速度不断变大，因此甲球的动能增大，乙球在运动过程中只有动能和势能在相互转化，因此机械能不变。4（2019湖北省襄阳市）倔强系数为12N/cm（弹簧每受到12N力,长度就要变化lcm）的一根弹簧自然悬挂时的长度为6cm,在它下面再悬挂一个48N的重物,由如图所示位置静止放手,在下落过程中,当弹簧的长度在_（填某一范围）时,物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能。物体在经历了一段时间的往复运动后最终停止下来,则物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和_能。（上述过程没超出该弹簧的弹性限度）【答案】（1）. 10cm14cm（
8、2）. 内【解析】弹簧自然悬挂时的长度为L0=6cm，倔强系数为12N/cm，在它下面再悬挂一个48N的重物，由如图所示位置静止放手，在下落过程中，当弹力（向上的拉力）等于物重时，即，则弹簧的伸长量，所以物体在平衡位置b时（即二力相等的位置），弹簧的长度为：=6cm+4cm=10cm，物体从最高点a运动到平衡位置b的过程中，高度减小，速度增大，弹簧的形变程度增大，所以重力势能减小，动能增大，弹性势能增大，即该过程中重力势能转化为动能和弹性势能。物体从平衡位置b点运动到最低点c的过程中，高度减小，速度减小，弹簧的形变程度增大，所以重力势能减小，动能减小，弹性势能增大，即该过程中重力势能和动能转化
9、为弹性势能。设物体在最低点c时为零势能点（c点也是物体动能为0的位置），物体在a点放手时只具有重力势能，则整个过程中，物体在最高点a的重力势能全部转化为c点时弹簧的弹性势能，所以由上面分析可得：-；因为物体下降的高度等于弹簧的最大伸长量，所以h=L-；代入化简可得：，即：,所以，L=8cm，则弹簧在c点的长度为L=L0+L=6cm+8cm=14cm，由此可知，在下落过程中，当弹簧的长度在10cm14cm时，物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能。物体上下运动过程中和空气之间存在摩擦，所以重力势能还会转化为内能，即物体减小的重力势能最终转化为弹性势能和内能。5（2019江苏省无锡市）如图所示，将
10、钢锯条固定在桌面边缘，将棋子放在钢锯条的右端，然后用手将锯条的右端压下一段距离，松手后，棋子会被弹起一定的高度，此过程中，钢锯条的弹性势能转化为棋子的_势能，增加钢锯条被下压的距离，发现棋子被弹起的高度增加，实验表明，物体的_越大，它的弹性势能越大。【答案】（1）. 重力（2）. 弹性形变【解析】松手后，棋子会被弹起一定的高度，钢锯条的弹性势能减小，棋子的重力势能增大，钢锯条的弹性势能转化为棋子的重力势能。增加钢锯条被下压的距离，钢锯条形变更大，棋子被弹起的高度增加，表明物体的弹性形变程度越大，它的弹性势能越大。6（2019山东省青岛市）射箭运动员用力拉满弓，从能量转化的角度分析，这是为了让弓
11、具有更大的_，可以更多地转化为箭的_，将箭射得更远。【答案】（1）. 弹性势能（2）. 动能【解析】弹性势能大小与弹性形变有关，第一空拉满弓，弹性形变最大，具有的弹性势能最大；第二空弓把箭射出去，弹性势能转化为箭所具有的动能。【点睛】抓住各种影响能量大小的因素分析7（2019四川省绵阳市）2019年1月3日，嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆。嫦娥四号探测器在距离月球表面100米高处悬停，对月球表面识别，并自主避障，选定相对平坦的区域后，开始缓慢地竖直下降，最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，嫦娥四号探测器的重力势能_，机械能_。（选填“增加”或“不
12、变”或“减少”）【答案】（1）. 减少（2）. 减少【解析】从距离月球表面100米高处到着陆在月球表面，此过程重探测器质量不变，高度降低为零，则其重力势能减少为零；着陆后探测器的速度减为零，则其动能也减少为零。因机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能减少。8（2019四川省攀枝花市）如图所示，将气球吹鼓起来捏住进气口，球内空气的密度_（填“大于”、“小于”或“等于”）球外空气的密度；吹鼓的气球具有_能，松手后气球就能飞出。【答案】（1）. 大于（2）. 弹性势【解析】第一空由于气球被吹起后发生形变，具有恢复原来形状的趋势，因此球内气体被压缩，等质量的气体体积变小了，根据密度公式可知，气球内的
13、空气密度增大了，大于气球外空气的密度；第二空吹鼓的气球由于发生形变，所以具有了弹性势能。9（2019云南省昆明市）如图所示的军用飞机从上空高速飞过，观察者抬头看到飞机的同时，感觉到飞机发出的隆隆声是从飞机的_方发出的（选填“前”或“后”）。飞机在减速下降过程中，机械能将_，势能将_。（选填“增大”、“不变”或“减小”）【答案】（1）. 后（2）. 减小（3）. 减小【解析】第一空因为光的速度大于声音的速度，所以观察者抬头看到飞机的同时，感觉到飞机发出的隆隆声是从飞机的后方发出的；飞机在减速下降过程中，质量不变，速度和高度都变小，第二空动能和重力势能都减小，机械能为动能和势能之和，所以机械能将减
14、小；第三空质量不变，高度减小，重力势能减小；10（2019海南省）小明想把被台风刮倒的树拉正。他把绳子的一端系在乙树上，然后绕过甲树用力拉绳子，这样做有_段绳子拉甲树。如果不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则小明对绳子的拉力至少为_N。【答案】（1）. 2（2）. 150【解析】如图用绳子拉甲树时，甲相当于一个动滑轮，此时有两段绳子拉甲树；不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则每段绳子承担的力是300N的一半，所以人对绳子的拉力至少为：F=F甲=300N=150N。11（2019湖北省武汉市）上海洋山港是全球最大的智能集装箱码头，图甲是将我国自行研制的大型桥吊从运输船上转运到正在建设中的洋山
15、港码头时的情景。桥吊是码头上进行货物装卸的起重机，其简化示意图如图甲中所示，它由控制室、水平横梁AB以及两个竖直的支架CD和EF组成。运输船中不同位置有数个密封的水舱，向这些水舱加水或减水，能保证牵引车将桥吊从运输船转运到码头的过程中，运输船的甲板始终保持水平且与码头的地面相平。（1）牵引车将桥吊缓缓向右拖向码头时，支架CD和EF下的轮子会沿顺时针方向转动，请在图乙中画出支架CD下的轮子对运输船甲板摩擦力的示意图。（2）若牵引车拖行桥吊的功率是50kW，9s内将桥吊沿水平方向匀速拖行了3m,则这段时间内牵引车对钢缆的拉力是多少牛_?（3）已知桥吊的总质量是2200t，支架CD和EF的高度均是5
16、0m，C点到横梁A端的距离是60m，E点到横梁B端的距离是18m，桥吊的重心O到横梁A端和B端的距离分别是72m和28m。试求牵引车将桥吊从图甲所示的位置拖到图丙所示的位置时，运输船的水舱中增加了多少立方米的水?【答案】（1）. （2）. 1.5105N（3）. 1200m3【解析】（1）由于支架CD下的轮子在牵引车拖行下沿顺时针方向转动，所以，运输船甲板对轮子有水平向左的摩擦力，又因为力的作用是相互的，所以，轮子对运输船甲板有水平向右的摩擦力，且作用点在接触面上，从作用点沿水平向右画一条有向线段，并用“f”表示，即CD下的轮子对运输船甲板摩擦力的示意图，如图所示：（2）牵引车拖行桥吊做的功是
17、：W=Pt=50103 W9s=4.5105 J，由W=Fs知道，这段时间内牵引车对钢缆的拉力是：=1.5105 N；（3）若将桥吊看作杠杆，则支点为D，动力为甲板对桥吊的支持力，即F1 =F支，阻力为桥吊的重力，即F2 =G=mg=2200103 kg10N/kg=2.2107 N，动力臂是：L1 =DF=CE=OC+OE=（OA-CA）+（OB-OE）=（72m-60m）+（28m-18m）=22m，阻力臂是：L2 =OC=OA-CA=72m-60m=12m，由杠杆平衡条件F1L1 =F2L2知道，甲板对桥吊的支持力是： =1.2107 N，桥吊被拖到图丙位置时，运输船减少的重力是：G=
18、F1=1.2107 N，根据题意知道，运输船的排水量不变，则运输船受到的浮力不变，又因为运输船始终漂浮，所以，运输船的总重不变，则运输船的水舱中增加的水的重力：G水=G=1.2107 N，由G=mg=Vg知道，运输船的水舱中增加的水的体积是： =1.2103 m3。12（2019湖北省咸宁市）如图所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动,长度AC=CD=DB,左端重物G=12N。当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕_（选填“C”或“D”）点翻转,为使杠杆AB保持水平位置平衡,拉力的最小值F1=_N,最大值F2=_N.
19、（杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计）【答案】（1）. D（2）. 6（3）. 24【解析】由题意知，当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时将形成以D为支点的杠杆，因此杠杆容易绕D点翻转，若以C为支点，据杠杆平衡条件可知所需施加的力为，若以D为支点，据杠杆平衡条件可知所需施加的力为，因此拉力的最小值为6N，最大值为24N。13（2019湖北省怀化市）如图所示，用滑轮组将重为100 N的物体匀速提升3m，拉力F所做的总功为400 J，则在这个过程中拉力F做了_J的有用功，该滑轮组的机械效率是_。【答案】（1）. 300（2）. 75%【解析】第一空根据W有=Gh，拉力做的有用功为：W有=Gh=100
20、 N3m=300J。第二空根据=75%。14（2019吉林省）如图所示，用滑轮组把300N的重物匀速提升3m，人所做的有用功是_J；如果用该滑轮组提升400N的重物，它的机械效率将_。【答案】（1）. 900 （2）. 变大【解析】人做的有用功为：W=Gh=300N3m=900J；根据公式可知，物重越大，滑轮组的机械效率越高；因为400N300N，所以它的机械效率将增大。15（2019江苏省扬州市）如图所示，用 100N 的拉力F匀速提升重为 240N 的物体，在 10s 内物体上升 lm，则有用功是_J，拉力的功率是_W，机械效率是_。【答案】（1）. 240（2）. 30（3）. 80%【
21、解析】动滑轮上为三段绳子，倍数关系为三，；物体上升1m，则拉了3m，；，则机械效率。【点睛】时刻注意绳子段数，抓住倍数关系。16（2019宁夏省）如图所示，用滑轮组将重为400N的物体匀速提升了1m。已知拉力F为250N，则提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是_。请写出一种提高此滑轮组机械效率的方法：_。【答案】（1）. 80% （2）. 增大物体的重力【解析】第一空由图像可知此滑轮组绳子股数n=2，因此滑轮组的机械效率为；第二空提高滑轮组机械效率可采用多种方法，例如增大物体的重力使用轻质滑轮滴加润滑油，减少工件之间的摩擦。17（2019山东省枣庄市）用一个动滑轮在5s内将一重为300N的物体
22、匀速向上提升3m，动滑轮的机械效率是75%，则拉力大小为_N，若忽略绳重与摩擦，动滑轮的重力为_N。【答案】（1）. 200 （2）. 100【解析】使用动滑轮时，承担物重的绳子股数n2。（1）拉力端移动距离s2h，动滑轮的机械效率75%，则拉力大小：F=200N；（2）若忽略绳重与摩擦，拉力F=（G+G动），则动滑轮重力：G动2FG2200N300N100N。18（2019云南省）如图所示,工人用滑轮组将重为600N的建筑材料以0.3m/s的速度匀速竖直提升。人对绳子自由端的拉力F=375N,滑轮组的机械效率为_,拉力F的功率为_。【答案】（1）. 80%（2）. 225【解析】第一空由图知
23、，动滑轮上绳子的段数n=2；则绳子自由端移动的距离为s=2h，W有用=Gh，W总=Fs=F2h，机械效率：；第二空拉力F的功率为：P=Fv=F2v物=375N20.3m/s=225W。19（2019重庆市A卷）用图的滑轮组将一个重为180 N的物体沿竖直方向在10s内匀速提升2 m，所用的拉力为100 N，10s内拉力F的功率为_ W ，该滑轮组的机械效率为_%。【答案】（1）. 60（2）. 60【解析】根据题意知道，物体匀速上升的速度是： = 0.2m/s，又因为承担物重的绳子的有效股数是3，所以，绳端移动的距离是：s=3h=32m=6m，绳端移动的速度是：v绳=3v =30.2m/s=0
24、.6m/s，拉力的功率是： =60W；拉力做的总功是：W总 =Fs=100N6m=600J，有用功是：W有用=Gh=180N2m=360J，该滑轮组的机械效率是： =60%。20（2019重庆市B卷）如图所示，用大小为5000N的拉力F通过滑轮组将重为800N的物体匀速提升和10cm,不计绳重与摩擦,拉力F移动的距离为_cm，.滑轮组的机械效率是_% 。【答案】（1）. 20（2）. 80【解析】由图知道，有两段绳子承担动滑轮和物体的物重，当提升10cm时，h=10cm=0.1m，拉力F移动的距离是：s=2h=110cm=20cm=0.2m，做的有用功是：W有 =Gh=800N0.1m=80J
25、，做的总功是：W总 =Fs=500N0.2m=100J，由知道，滑轮组的机械效率是：=80%。21（2019安徽省）如图所示，一轻杆AB悬于O点,其左端挂一重物，右端施加一个与水平方向成30的力F,此时轻杆水平平衡。若重物质量m=3kg,BO=3AO，g取10N/kg.则力F的大小为_N.【答案】20【解析】轻杆AB在力F的作用下保持水平平衡，先在图上作出F的力臂OC，如下图：，根据直角三角形的性质可知：，又因为BO=3AO，所以OC=1.5AO；重物质量m=3kg，则，杠杆此时满足，则。22（2019贵州黔东南、黔西南和黔南州）某大桥设计车速为 60km/h，图 1 为该大桥的实景图，其主通
26、航孔桥采用双塔双索面斜拉桥，可逐步抽象成图 2、图 3、图 4 所示的模型。（1）它用到了_（选填“杠杆”或“斜面”）知识。为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当_（选填“增加”或“减小”）桥塔的高度。（2）若某汽车质量为 5103kg，在大桥上按设计车速水平匀速直线行驶时受到阻力为汽车重力的 0.06 倍，则汽车通过该大桥时汽车发动机的功率为_W。（g 取 10N/kg）【答案】（1）. 杠杆（2）. 增加（3）. 5104【解析】（1）图4所示的模型，可以看作是一个在力的作用下静止在水平位置的硬棒，结合杠杆的定义，即可知道它就是杠杆的模型。所以用到了杠杆的知识。由图可知，若
27、增加塔桥的高度，增加了支点O到钢索的垂直距离，即增大了动力臂，根据公式，可以得到，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力越小，即桥对钢索的拉力就越小。（2）汽车受到的重力为=5103kg10N/kg=5104N；汽车发动机的牵引力为F=f=0.06G=0.065104N=3103N；汽车行驶的速度为；汽车的功率为。23（2019广东省）如图所示，拉杆式行李箱在拉力F的作用下静止在斜坡上，请画出行李箱受到的重力G的示意图，以及拉力F对O点的力臂L。【答案】【解析】由于重力的方向始终为竖直向下，重力的作用点在物体的重心位置，所以由重心画出一条竖直向下的线段，并标上箭头即可完成重力的示意图；力
28、臂是指支点到力的作用线的距离，所以由支点O开始作出一条垂直力F的作用线（由于力F的作用线不够长，得先用虚线反向延长）线段，并标出力臂符号L即可。24（2019吉林省）请在图中画出动力F1的力臂l1.【答案】【解析】【详解】首先通过支点O做力F1的作用线的垂线，然后画上垂足，垂线段的长度为动力臂l1，如图。25（2019江苏省南通市）如图，O为轻质杠杆的支点，左端挂一重物，杠杆在图示位置平衡，请作出最小动力F1的示意图和阻力的力臂l2【答案】【解析】由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，由图示可知，最大动力臂是OA，最小作用力过A垂直于OA斜向下，重力是阻力，O为支点，
29、点O到物体重力G的垂线段就是阻力的力臂，如图所示。26（2019辽宁省辽阳市）如图甲是爆米花锅，锅盖被锁扣紧锁在锅口。为了方便打开锅盖，爆米花师傅在锁扣上加装一个钢管，与锁扣构成杠杆AOB，扳动钢管的A点，就能打开锁扣，图乙是其简化图，O为支点，F2是阻力。请在乙图中画出打开锅盖时:（1）阻力F2的力臂l2，（2）作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。【答案】【解析】（1）力臂是支点到力的作用线的距离。过支点O作F2作用线的垂线段即为力臂l2；（2）根据杠杆平衡条件，当阻力和阻力臂不变时，动力F1要最小，则动力臂l1要最长。作支点O到动力作用点A的连线即为最长力臂l1，再过作用点A作力臂l1的
30、垂线，即为最小力F1的作用线。因阻力是向右下方，所以动力方向应向左。所以在F1的作用线上打上向左的箭头表示F1的方向。如图。27（2019山东省济宁市）请你设计两种方案并分别在图中标出钩码的个数和位置,使杠杆在水平位置平衡。【答案】【解析】根据杠杆平衡条件，使在杠杆的右端加挂钩码后，能符合左边钩码数格数=右边钩码数格数就可以了，方案1：第3格处挂4个钩码；方案2：第4格处挂3个钩码，如图所示。28（2019四川省眉山市）如图所示，用一根硬棒搬动一个石块，棒的上端A是动力的作用点，若要用最小的力搬动石块，请标出杠杆的支点O，并画出最小动力F的示意图。【答案】【解析】由图知道，以杠杆的最下方为支点
31、时，动力臂最长，此时在A实施垂直杠杆斜向上的力，动力最小，即最省力，如图。29（2019云南省昆明市）请画出图中力F的力臂，并以“l”表示。【答案】【解析】已知支点O，延长F画出力的作用线，从支点向力F的作用线作垂线段，即可作出其力臂l，如图所示。30（2019江苏省常州市）杠杆OAB可绕O点自由转动,为使杠杆在如图所示位置保持平衡,请画出施加于B点的最小动力F（保留作图痕迹）【答案】【解析】要使B点的动力最小，需要动力臂最大，力臂OB就是最大的动力臂；所以，连接OB，并作OB的垂线，动力的方向垂直于OB向上，由此画出最小力F的示意图，如图所示。31（2019贵州铜仁市）一个工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画线代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。【答案】【解析】要求绳子的自由端要向下拉，且要使滑轮组最省力，则承担物重的绳子段数最多，应该从动滑轮绕起，依次绕过各个滑轮，三段绳子承重，如图。32（2019江苏省泰州市）在图中画出正确使用动滑轮提升重物的绕线方法【答案】【解析】连接动滑轮时，上端固定在顶面，线绕过滑轮，拉力方向竖直向上提升重物，所以具体作图如上。
