五年中考荟萃中考科学 专题9 能量的转化与守恒一 机械

专题九能量的转化与守恒一：机械能能量转化的量度简单机械
A组2015年全国中考题组
一、选择题
1．(2015·浙江杭州，5，3分)如图所示是蹦床运动员表演
的情景。

运动员从最低点到达最高点的过程中，运动员
的动能和重力势能变化情况分别是
( )
A．动能减小，重力势能增大
B．动能增大，重力势能减小
C．动能先增大后减小，重力势能增大
D．动能先减小后增大，重力势能减小
解析蹦床运动员从最低点到最高点的过程中，速度先增大后减小，动能先增大后减小，该过程中运动员质量不变，高度逐渐增大，因此重力势能增大。

答案 C
2.(2015·山东济南，22，2分)为了探究杠杆的平衡条件，
物理老师带来了一个自制杠AB，从其上找一点C用支
架支起来，如图所示。

当小强依次在杠杆上的A1、A2、
A等各点施加一个向下的力时，发现越来越容易提起
水桶。

根据这一实验现象大家提出的以下四个问题中，其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A．水桶重和位置不变，杠杆平衡时，为什么施力点离支点越远就越省力？
B．水桶重和位置不变，杠杆平衡时，动力和动力臂之间存在着怎样的关系？
C．阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时，动力和动力臂之间存在着怎样的关系？
D．杠杆平衡时，动力和动力臂、阻力和阻力臂之间存在着怎样的关系？
解析水桶重和位置不变，即阻力和阻力臂不变，当小强依次在杠杆上的A1、A2、A等各点施加一个向下的力时，力臂不断增大，发现越来越容易提起水桶，说明力越来越小，可知此实验最有探究价值且易于探究的科学问题是阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时，动
力和动力臂之间存在着怎样的关系？ 答案 C 二、非选择题
3.(2015·浙江台州，5，4分)使用简单机械可
以给人们的生活带来便利。

(1)如图甲，旗杆的顶端安装着一个
________滑轮，用来改变拉力的方向。

(2)如图乙，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，可减小________臂，剪断物体更省力。

解析 (1)国旗杆上的滑轮为定滑轮，利用它来升国旗，可以改变施加力的方向；(2)剪刀在使用过程中，破剪物体越靠近转动轴，阻力臂越小，由F 1l 1＝F 2l 2可知，当阻力、动力臂一定时，越省力。

答案 (1)定 (2)阻力
4.(2015·江苏南京，17，2分)如图所示，用塔式起重机上的滑轮组匀速起
吊6000 N 的物体，物体上升5 m 所用的时间为10 s ，滑轮组的机械效
率是80%，则有用功是________ J ，总功是________ J ，拉力F 的功率
是________W 。

解析 W 有用＝Gh ＝6 000 N ×5 m ＝3×104
J ，W 总＝W 有用η＝3×104 J 80%＝3.75×104
J ，拉力F 的功率是P ＝W 总t ＝3.75×104 J 10 s ＝3.75×103 W 。

答案 3×104 3.75×104 3.75×103
5.(2015·浙江衢州，23，4分)如图为水平桌面上的圆形玻璃转
盘(转盘半径为50 cm)，在水平力作用下能绕转盘中心O 点自
由转动，转动时可视为杠杆。

甲在A 点施加一个大小为20 N
的水平力F A ，想让转盘转动，对面的乙在距O 点40 cm 处的B
点同时施加一个水平力，想让转盘反方向转动，乙应沿图中
________(选填“F 1”“F 2”“F 3”或“F 4”)方向施加一个至少
为________ N 的力，才可能达到目的(假设只有甲、乙两人对转盘施力，忽略其它力对转动的影响)。

解析 AB 相当于杠杆，O 为支点，F A 可视为动力，阻力在B 点，为使作用力最小，应使力臂最长，且所施力的方向应阻碍杠杆的转动，应让转盘反方向转动，图中应沿F 2方向
施力．因为
F A l 1＝F 2l 2，所以F 2＝
F A l 1l 2＝20 N ×0.5 m 0.4 m
＝25 N 答案 F 2 25 6．(2015·浙江衢州，36，10分)图甲为玩具“跳跳杆”及组成部件(相关信息见下表)。

杆
内的弹簧可以自由伸缩，人站上踏板后弹簧受拉伸长，随后收缩将人向上弹起，带动跳跳杆一起向上运动，由于重力作用人和跳跳杆在到达最高处后会下落，杆着地后，人继续往下运动拉长弹簧，接着弹簧双收缩将人向上弹起，…所以人就和杆一起连续跳动。

杆高/m
“自重”/kg 踏板数量/
个 单个踏板面积/m 2 弹簧数量/根 适用范围/kg 1.10 2.5 左、右各1 0.004 1 30～100
(1)人站上踏板弹簧向下伸长的过程中，下列说法正确的是________。

A ．人的重力势能减小
B ．弹簧的弹性势能增大
C ．人的机械能守恒
(2)如图乙，质量为60 kg 、双脚面积为0.04 m 2的同学在玩跳跳杆，当弹簧的长度为56 cm 时，踏板与他的双脚完全接触，此时弹簧的弹力踏板对脚的压强是多少？(踏板的重力忽略不计，弹簧的长度与所受拉力关系如图丙)
(3)上题中的同学在水平地面上连续跳了20次，杆每次上升的高度平均为0.2 m ，则弹簧克服杆本身重力做功________ J(假设杆始终竖直)，从能量利用角度分析，跳跳杆本身的重量应该______________。

(g 取10 N/kg)
解析 (1)人站上踏板弹簧向下伸长的过程中，人的质量不变，人的重力势能减小，弹簧的弹性势能变大，人的机械能变化，A 、B 正确；(2)当弹簧的长度是56 cm 时，弹簧的弹力F ＝800 N ，受力面积是S ＝0.004 m 2×2＝0.008 m 2，压强是p ＝F S ＝800 N 0.008 m
2＝1×105
Pa；(3)跳跳杆自身的重力是G＝mg＝2.5 kg×10 N/kg＝25 N，克服自身重力做的功是W ＝Gh＝25 N×0.2 m×20＝100 J，从能量利用角度分析，跳跳杆本身的重量应该轻一点更好。

答案(1)A、B (2)1×105 Pa (3)100 轻一点
7.(2015·浙江嘉兴，31，8分)肥胖可能会引发许多慢性
疾病。

某人用如图所示的健身拉力器进行减肥锻炼，
配重由若干金属块(每块质量为10 kg)组成，锻炼时
可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。

(杆重、
绳重、摩擦均不计，g取10 N/kg)
(1)拉力器上的滑轮均属于________(选填“定”或
“动”)滑轮。

(2)若该人的质量为85 kg，他一次最多能拉起________块金属块。

(3)当他选择6块金属块时，把拉杆向下拉动0.5 m，若累积拉动100次，则拉配力共做
了多少功？假设脂肪氧化释放的能量10%用于拉力做功，则相当于消耗多少克脂肪？(已知1 g脂肪在体内完全氧化约释放3.75×104 J的能量)
解析(1)拉力器上的滑轮均属于定滑轮；(2)每块配重的质量是10 kg，人的质量是85 kg，使用定滑轮不省力，所以人一次最多能拉起8块金属块；(3)拉力F＝G＝mg＝60 kg ×10 N/kg＝600 N，拉配力做的功为W＝Fs＝100×600 N×0.5 m＝3×104 J，脂肪氧化
释放的能量为3×104 J÷10%＝3×105 J，消耗脂肪的质量m＝3×105 J
3.75×104 J/g
＝8 g。

答案(1)定(2)8 (3)8 g
8.(2015·浙江宁波，30，9分)后端挑着装满道具的“百
宝箱”，前端挑着由活动支架与花布组成的“戏台”，
江西省非物质文化遗产传承人肖秋林就这样挑着担子
四处游走，表演了40多年“一人一台戏”的布袋木偶
戏。

如图所示，假设“戏台”重100 N，装了道具的
“百宝箱”重200 N，它们的悬挂点A、B之间距离为
1.5 m，扁担视作重力不计的硬直棒。

(1)挑起担子时，“百宝箱”被提高了0.6 m，这一过
程中，需要克服“百宝箱”重力做多少功？
(2)假设肩膀与扁担的接触点为O，当手不对扁担施加力的作用时，要使扁担在水平位置
平衡，前端悬挂点A 与点O 的距离多大？
(3)当前端的“戏台”卸下后，左手在A 点施加力，同样能使扁担在水平位置平衡。

若肖师傅是在站立时卸下“戏台”，则卸下“戏台”前后：
①扁担对肩膀压力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。

②肖师傅对水平地面的压强如何变化？变化多大？(假设肖师傅的每只脚与地面的接触面积为200 cm 2)
解析 (1)克服“百宝箱”重力做的功为W ＝Gh ＝200 N ×0.6 m ＝120 J ；
(2)设前端悬挂点A 与点O 的距离为l ，则后端悬挂点B 到O 的距离为1.5 m －l ，因为F 1l 1＝F 2l 2，所以200 N ×(1.5 m －l )＝100 N ×l ，解得l ＝1 m ；
(3)①扁担两端都挂着物体时，肩部受到的压力是物体拉力、扁担重力之和；当一端的“戏台”放下，但用手压住扁担时，扁担仍然水平平衡，此时肩部受到的压力不变；
②当“戏台”卸下后，肖师傅对地面的压力减小了ΔF ＝100 N ，而受力面积不变，对地
面减小的压强为Δp ＝ΔF S ＝100 N 2×0.02 m
2＝2 500 Pa 。

答案 (1)120 J (2)1 m (3)①不变 ②压强减小，减小了2 500 Pa
B 组 2014～2011年全国中考题组
一、选择题
1．(2012·浙江衢州，5，3分)“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能翘起整个地球。

”
如图所示，生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是
( )
解析 阿基米德所说的杠杆是省力杠杆，选项中只有铡刀是省力的，天平是等臂杠杆，铁锹和钓鱼杆都是费力杠杆。

答案 D
2．(2014·广东广州，7，3分)用大小相等的拉力F ，
分别沿斜面和水平面拉木箱，拉力方向和运动方向
始终一致，运动时间t ab ＞t cd ，运动距离s ab ＝s cd ，
比较两种情况下拉力所做的功和功率 ( )
A ．ab 段做功较多
B ．ab 段与cd 段的功一样多
C ．ab 段功率较大
D ．ab 段与cd 段的功率一样大
解析 因为F 1＝F 2，s ab ＝s cd ，所以由W ＝Fs 可知：拉力所做的功相同，B 正确；由于t ab ＞t cd ，由P ＝W t
得：P ab ＜P cd 。

所以A 、C 、D 错误。

答案 B
3．(2013·杭州，17，3分)如图，手持10 kg 物体保持平
衡，此时肱二头肌收缩所承受的力一定
( ) A ．大于98 N
B ．小于98N
C ．等于98 N
D ．等于10 kg
解析 肱二头肌收缩所承受的力是动力，动力臂小于阻力臂，由杠杆平衡的条件知动力大于阻力，阻力为98 N ，则动力大于98 N 。

答案 A
4．(2013·宁波，16，4分)如图所示，物体G 在竖直向上的拉力F 的作用
下，匀速上升0.2 m ，已知G ＝18 N ，F ＝10 N 。

这一过程中，不能得到
的结论是 ( )
A ．绳子自由端上升0.4 m
B ．拉力F 做功4 J
C ．动滑轮重为2 N
D ．该动滑轮的机械效率为90%
解析 s ＝nh ＝2×0.2 m ＝0.4 m ；W ＝Fs ＝10 N ×0.4 m ＝4 J ；题目中没有说忽略绳重及摩擦，因此所做的额外功不只是对动滑轮做的功，还包括克服绳重和摩擦做的功；η＝W 有用
W 总
＝Gh Fs ＝3.6 J 4 J
×100%＝90%。

答案 C
5．(2014·株洲，9，2分)在小球从O 点由静止开始沿X 轴竖
直下落的过程中，小球某种形式的能量E 随下落高度X 变
化的图像如图所示。

若不计空气阻力，那么这种能量是
( )
A ．重力势能
B ．动能
C ．机械能
D ．内能
解析 从图像上看，这种能量随高度的降低而增大，不计空气阻力，小球下降时，重力势能全部转化为动能，机械能的总量不变，但动能增加，故这种能量是动能。

答案 B
二、非选择题
6．(2013·浙江温州，22，2分)温州水上台阁是一种供观赏用的龙舟。

用桨划水时，桨在
力的作用下绕着一个固定点转动，可以将桨看作________。

(填一简单机械名称) 解析 一硬棒在力的作用下可以绕一固定点转动，这根硬棒就是杠杆。

答案 杠杆
7．(2013·山东东营，15，2分)某同学家新房装修时，在地
面与窗台间放置一斜木板，将瓷砖沿木板从地面匀速拉上
窗台。

如图所示，已知窗台高3 m ，木板长5 m ，瓷砖重
500 N ，沿斜面所用拉力400 N ，则斜面的机械效率是________。

解析 η＝
W 有用W 总＝Gh Fl ＝500 N ×3 m 400 N ×5 m ×100%＝75%。

答案 75%
8．(2014·四川遂宁，21，3分)请根据要求作图，并保留作图
痕迹。

曲杆可绕固定点O 转动，在一个最小的拉力F 的作
用下，在图所示位置保持静止，请在图中作出：①拉力F
的力臂和拉力F 的示意图；②物体所受重力的示意图。

解析 物体的重力作用在重心上，方向竖直向下。

根据此
杠杆的形状，从O 点到A 点的距离最大，这是最长的力臂。

所以力作用在杠杆的最右端，OA 为力臂时力最小，根据力臂的概念和杠杆平衡条件确定力的方向，如图所示。

答案如图所示
9．(2014·浙江台州，15，3分)利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”实验。

用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向成θ角后松手，小球撞击水平木板上的木块，记下木块移动的距离s。

改变角度θ的大小，重复实验。

(1)利用如图两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是
________________________________。

(2)本实验探究的问题是物体的动能大小与________的关系。

(3)利用上述实验，同时还可以探究的问题是_____________________________
_________________________________________________________________。

解析(1)若只有一根绳子小球的摆动方向不稳定，不一定能正撞木块；(2)拉起小球，当细绳与竖直方向角度不同时，与木块相撞时的速度不同，而小球的质量是一定的，故它是为了探究动能的大小与速度的关系的。

(3)换个角度思考，小球从不同角度释放时，高度也不同，从而本实验还可探究重力势能的大小与高度的关系。

答案(1)便于控制小球的撞击方向(或便于撞准木块等)
(2)速度
(3)物体重力势能大小与高度有什么关系？或重力势能大小与高度的关系。

10．(2014·山东泰安，33，5分)一辆质量是3.5×103
kg 的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车
司机组织人们用如图所示的滑轮组将汽车拖出。

已知整个过程中，水平拉力F 是1×103 N ，汽车沿水平方向匀速移动了2 m ，滑轮组的机械效率为90%。

求：
(1)拉力F 做的总功。

(2)有用功为多大？
(3)汽车受到的阻力大小。

解析 (1)拉力移动的距离：s ＝nh ＝3×2 m ＝6 m ，
拉力做的功：W 总＝Fs ＝1×103 N ×6 m ＝6×103 J ；
(2)因η＝W 有用W 总
，所以拉力做的有用功： W 有用＝W 总η＝6×103 J ×90%＝5.4×103 J ；
(3)又因W ＝Fs ，所以滑轮组对汽车的拉力：
F ′＝W 有用h ＝5.4×103 J 2 m
＝2.7×103 N 。

因汽车做的是匀速运动，所以汽车受的拉力和阻力是一对平衡力，大小相等，所以汽车受的阻力f ＝F ′＝2.7×103 N 。

答案 (1)6×103 J
(2)5.4×103 J
(3)2.7×103 N。