2018年中考物理功和機(jī)械專題練習(xí)一、專題概述功和機(jī)械是中考物理的核心專題之一，涵蓋功與功率、機(jī)械能、簡(jiǎn)單機(jī)械（杠桿、滑輪、斜面）、機(jī)械效率四大板塊，約占中考物理總分的15%~20%。常見(jiàn)題型包括選擇題（判斷做功、機(jī)械能轉(zhuǎn)化）、填空題（杠桿平衡條件、功率計(jì)算）、實(shí)驗(yàn)題（滑輪組機(jī)械效率探究）、計(jì)算題（功、功率、機(jī)械效率綜合）。本專題的核心邏輯是“能量轉(zhuǎn)化與機(jī)械效率”：通過(guò)簡(jiǎn)單機(jī)械改變力的大小或方向，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移（如杠桿提升物體）或轉(zhuǎn)化（如滑輪組將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能），而機(jī)械效率則衡量能量轉(zhuǎn)化的有效程度。中考考查重點(diǎn)在于概念理解的準(zhǔn)確性（如“做功的兩個(gè)必要因素”）、公式應(yīng)用的靈活性（如功率的兩種表達(dá)式）、實(shí)驗(yàn)探究的邏輯性（如影響機(jī)械效率的因素）。二、功與功率（一）功的定義與計(jì)算1.核心概念功是力對(duì)物體做功的物理量，兩個(gè)必要因素：①作用在物體上的力；②物體在力的方向上移動(dòng)的距離。公式：\(W=Fs\)（\(W\)表示功，單位焦耳（J）；\(F\)表示力，單位牛頓（N）；\(s\)表示物體在力的方向上移動(dòng)的距離，單位米（m））。易錯(cuò)點(diǎn)：若力與距離方向垂直（如提物體水平移動(dòng)），則力不做功；若物體靠慣性運(yùn)動(dòng)（如踢出去的足球），則沒(méi)有力做功。2.經(jīng)典例題例1：用10N的水平拉力拉著重50N的物體在水平地面上前進(jìn)2m，拉力做的功是多少？重力做的功是多少？解析：拉力方向與移動(dòng)方向一致，\(W_拉=Fs=10N\times2m=20J\)；重力方向豎直向下，物體水平移動(dòng)，重力不做功，\(W_重=0J\)。3.基礎(chǔ)練習(xí)（1）下列情景中，力對(duì)物體做功的是（）A.舉著杠鈴靜止不動(dòng)B.推石頭沒(méi)推動(dòng)C.提著水桶沿水平路面前進(jìn)D.把貨物從地面搬上貨車（2）用20N的力將重15N的物體豎直向上提升1m，拉力做的功是______J，物體的重力勢(shì)能______（選填“增加”或“減少”）。（二）功率的理解與計(jì)算1.核心概念功率是表示做功快慢的物理量，等于單位時(shí)間內(nèi)做的功。公式：\(P=\frac{W}{t}=Fv\)（\(P\)表示功率，單位瓦特（W）；\(t\)表示時(shí)間，單位秒（s）；\(v\)表示物體在力的方向上的速度，單位m/s）。說(shuō)明：\(P=Fv\)適用于勻速直線運(yùn)動(dòng)，若速度變化，則取平均速度。2.經(jīng)典例題例2：一輛汽車以5m/s的速度勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為1000N，求發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。解析：直接用\(P=Fv=1000N\times5m/s=5000W=5kW\)。3.中檔練習(xí)（1）某同學(xué)用10s將重50N的物體從地面提升到2m高處，他做功的功率是______W。（2）一輛汽車在平直公路上勻速行駛，牽引力為2000N，速度為20m/s，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是______kW。三、機(jī)械能（一）機(jī)械能的組成與轉(zhuǎn)化1.核心概念機(jī)械能包括動(dòng)能（物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量）、重力勢(shì)能（物體由于被舉高而具有的能量）、彈性勢(shì)能（物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量）。影響因素：動(dòng)能：質(zhì)量（\(m\)）、速度（\(v\)），公式\(E_k=\frac{1}{2}mv^2\)（中考不要求定量計(jì)算）；重力勢(shì)能：質(zhì)量（\(m\)）、高度（\(h\)），公式\(E_p=mgh\)（中考不要求定量計(jì)算）；彈性勢(shì)能：彈性形變程度（如彈簧的伸長(zhǎng)量）。轉(zhuǎn)化規(guī)律：在只有重力或彈力做功的情況下，機(jī)械能守恒（如滾擺上升時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，下降時(shí)相反）；若存在摩擦力或空氣阻力，機(jī)械能減少（如滑梯上的小孩下滑時(shí)，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）。2.經(jīng)典例題例3：下列情景中，機(jī)械能守恒的是（）A.勻速上升的熱氣球B.自由下落的蘋果C.沿斜面勻速下滑的木塊D.進(jìn)站減速的火車解析：A選項(xiàng)勻速上升，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加；B選項(xiàng)自由下落，只有重力做功，機(jī)械能守恒；C選項(xiàng)勻速下滑，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減少，機(jī)械能減少；D選項(xiàng)減速進(jìn)站，動(dòng)能減少，機(jī)械能減少。答案選B。3.基礎(chǔ)練習(xí)（1）跳傘運(yùn)動(dòng)員從高空勻速下落，他的動(dòng)能______，重力勢(shì)能______，機(jī)械能______（選填“增加”“減少”或“不變”）。（2）將籃球拋向空中，籃球上升過(guò)程中，______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能；下落過(guò)程中，______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能。四、簡(jiǎn)單機(jī)械（一）杠桿1.核心概念杠桿是在力的作用下能繞固定點(diǎn)（支點(diǎn)）轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒。五要素：支點(diǎn)（\(O\)）、動(dòng)力（\(F_1\)）、阻力（\(F_2\)）、動(dòng)力臂（\(L_1\)：支點(diǎn)到動(dòng)力作用線的距離）、阻力臂（\(L_2\)：支點(diǎn)到阻力作用線的距離）。平衡條件：\(F_1L_1=F_2L_2\)（動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂）。分類：省力杠桿（\(L_1>L_2\)，如撬棍、羊角錘）：省力但費(fèi)距離；費(fèi)力杠桿（\(L_1<L_2\)，如鑷子、釣魚(yú)竿）：費(fèi)力但省距離；等臂杠桿（\(L_1=L_2\)，如天平、定滑輪）：不省力也不費(fèi)力。2.經(jīng)典例題例4：用撬棍撬起一塊石頭，支點(diǎn)在撬棍的一端，動(dòng)力臂是阻力臂的5倍，若石頭重1000N，求所需的動(dòng)力。解析：根據(jù)杠桿平衡條件\(F_1L_1=F_2L_2\)，\(F_1=\frac{F_2L_2}{L_1}=\frac{1000N\times1}{5}=200N\)。3.基礎(chǔ)練習(xí)（1）下列工具中，屬于省力杠桿的是（）A.筷子B.理發(fā)剪刀C.瓶蓋起子D.釣魚(yú)竿（2）杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力臂是阻力臂的2倍，動(dòng)力是10N，則阻力是______N。（二）滑輪與滑輪組1.核心概念定滑輪：軸固定不動(dòng)，實(shí)質(zhì)是等臂杠桿（\(L_1=L_2\)），不省力（\(F=G\)），但改變力的方向；動(dòng)滑輪：軸隨物體一起移動(dòng)，實(shí)質(zhì)是動(dòng)力臂為阻力臂2倍的杠桿（\(L_1=2L_2\)），省一半力（\(F=\frac{1}{2}G\)，忽略動(dòng)滑輪重和摩擦）；滑輪組：定滑輪與動(dòng)滑輪組合，省力情況由承擔(dān)物重的繩子股數(shù)（\(n\)）決定，\(F=\frac{1}{n}(G_物+G_動(dòng))\)（忽略摩擦），繩子自由端移動(dòng)距離\(s=nh\)（\(h\)為物體上升高度）。2.經(jīng)典例題例5：用滑輪組提升重600N的物體，動(dòng)滑輪重100N，忽略摩擦，若繩子自由端的拉力為250N，求承擔(dān)物重的繩子股數(shù)\(n\)。解析：根據(jù)滑輪組省力公式\(F=\frac{1}{n}(G_物+G_動(dòng))\)，\(n=\frac{G_物+G_動(dòng)}{F}=\frac{600N+100N}{250N}=2.8\)，取整數(shù)\(n=3\)（實(shí)際中\(zhòng)(n\)為整數(shù)，且拉力略大于計(jì)算值）。3.中檔練習(xí)（1）用定滑輪提升重50N的物體，拉力為60N，物體上升2m，拉力做的功是______J，定滑輪的機(jī)械效率是______（保留一位小數(shù)）。（2）用動(dòng)滑輪提升重100N的物體，動(dòng)滑輪重20N，忽略摩擦，拉力是______N，物體上升1m，繩子自由端移動(dòng)______m。（三）斜面1.核心概念斜面是一種省力機(jī)械，省力原理：通過(guò)延長(zhǎng)距離減小所需的力。功的關(guān)系：總功\(W_總=Fs\)（\(F\)為沿斜面的拉力，\(s\)為斜面長(zhǎng)度）；有用功\(W_有用=Gh\)（\(G\)為物體重力，\(h\)為斜面高度）；額外功\(W_額外=W_總-W_有用\)（克服摩擦力做功）。機(jī)械效率：\(\eta=\frac{W_有用}{W_總}(cāng)\times100\%=\frac{Gh}{Fs}\times100\%\)。2.經(jīng)典例題例6：用斜面將重500N的物體從地面提升到1m高的車上，斜面長(zhǎng)度為2m，沿斜面的拉力為300N，求斜面的機(jī)械效率。解析：\(W_有用=Gh=500N\times1m=500J\)；\(W_總=Fs=300N\times2m=600J\)；\(\eta=\frac{500J}{600J}\times100\%\approx83.3\%\)。3.基礎(chǔ)練習(xí)（1）斜面的機(jī)械效率越高，說(shuō)明（）A.總功越大B.有用功越大C.額外功越小D.額外功占總功的比例越?。?）用斜面提升物體，斜面長(zhǎng)度為3m，高度為1m，拉力為200N，物體重500N，斜面的機(jī)械效率是______。五、機(jī)械效率（一）核心概念1.有用功、額外功、總功有用功（\(W_有用\)）：為達(dá)到目的必須做的功（如提升物體時(shí)克服重力做的功）；額外功（\(W_額外\)）：為克服無(wú)用阻力做的功（如克服動(dòng)滑輪重、摩擦做的功）；總功（\(W_總\)）：動(dòng)力做的功（\(W_總=W_有用+W_額外\)）。2.機(jī)械效率公式\(\eta=\frac{W_有用}{W_總}(cāng)\times100\%\)（機(jī)械效率總是小于1，因?yàn)轭~外功不可避免）。3.影響因素滑輪組：動(dòng)滑輪重、摩擦、物重（物重越大，效率越高）；斜面：摩擦、斜面傾斜程度（傾斜程度越大，效率越高）。2.經(jīng)典例題例7：用滑輪組提升重800N的物體，動(dòng)滑輪重200N，忽略摩擦，繩子自由端的拉力為300N，物體上升2m，求：（1）有用功；（2）總功；（3）機(jī)械效率。解析：（1）\(W_有用=Gh=800N\times2m=1600J\)；（2）承擔(dān)物重的繩子股數(shù)\(n=\frac{G_物+G_動(dòng)}{F}=\frac{800N+200N}{300N}=\frac{1000}{300}\approx3.33\)，取\(n=4\)（實(shí)際中\(zhòng)(n\)為整數(shù)，這里假設(shè)\(n=4\)，則\(s=nh=4\times2m=8m\)，\(W_總=Fs=300N\times8m=2400J\)）；（3）\(\eta=\frac{1600J}{2400J}\times100\%\approx66.7\%\)。3.綜合練習(xí)（1）用滑輪組提升物體，若增加物重，機(jī)械效率將______（選填“增加”“減少”或“不變”）；若減小動(dòng)滑輪重，機(jī)械效率將______。（2）某滑輪組的機(jī)械效率為80%，表示______功占______功的80%，若總功為1000J，則有用功為_(kāi)_____J，額外功為_(kāi)_____J。六、中考綜合練習(xí)（一）選擇題1.下列關(guān)于功的說(shuō)法中，正確的是（）A.有力作用在物體上，就一定做功B.物體移動(dòng)距離越大，做功越多C.力與距離方向一致時(shí)，做功最多D.力與距離方向垂直時(shí)，做功最多2.關(guān)于功率，下列說(shuō)法正確的是（）A.功率越大，做功越多B.功率越大，做功越快C.功率越大，所用時(shí)間越少D.功率越大，機(jī)械效率越高3.下列情景中，機(jī)械能增加的是（）A.下落的雨滴B.上升的熱氣球C.沿斜面下滑的木塊D.進(jìn)站的火車（二）填空題4.用10N的力將重5N的物體沿水平方向拉動(dòng)2m，拉力做的功是______J，重力做的功是______J。5.某機(jī)器的功率是500W，表示______。6.杠桿平衡時(shí)，動(dòng)力臂是阻力臂的3倍，動(dòng)力是20N，則阻力是______N。（三）計(jì)算題7.用滑輪組提升重600N的物體，動(dòng)滑輪重100N，忽略摩擦，繩子自由端的拉力為250N，物體上升3m，求：（1）有用功；（2）總功；（3）機(jī)械效率。8.一輛汽車以10m/s的速度勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為1500N，求發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。若汽車行駛10分鐘，發(fā)動(dòng)機(jī)做的功是多少？七、答案解析（一）基礎(chǔ)練習(xí)答案功與功率（1）D（提貨物時(shí)力與距離方向一致）；（2）20（\(W=Fs=20N\times1m\)）；增加（高度增加）。功率（1）10（\(W=Gh=50N\times2m=100J\)，\(P=\frac{W}{t}=\frac{100J}{10s}=10W\)）；（2）40（\(P=Fv=2000N\times20m/s=____W=40kW\)）。機(jī)械能（1）不變（速度不變）；減少（高度降低）；減少（機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能）；（2）動(dòng)；重力勢(shì)；重力勢(shì)；動(dòng)。杠桿（1）C（瓶蓋起子動(dòng)力臂大于阻力臂）；（2）20（\(F_2=\frac{F_1L_1}{L_2}=10N\times2=20N\)）?；喤c滑輪組（1）120（\(W_總=Fs=60N\times2m\)）；83.3%（\(\eta=\frac{Gh}{Fs}=\frac{50N\times2m}{60N\times2m}\times100\%\approx83.3\%\)）；（2）60（\(F=\frac{1}{2}(G_物+G_動(dòng))=\frac{1}{2}(100N+20N)=60N\)）；2（\(s=nh=2\times1m\)）。斜面（1）D（機(jī)械效率越高，額外功占比越?。唬?）83.3%（\(\eta=\frac{Gh}{Fs}=\frac{500N\times1m}{200N\times3m}\times100\%\approx83.3\%\)）。機(jī)械效率（1）增加（物重越大，有用功占比越大）；增加（動(dòng)滑輪重越小，額外功占比越小）；（2）有用；總；800（\(W_有用=\etaW_總=80\%\times1000J\)）；200（\(W_額外=W_總-W_有用\)）。（二）中考綜合練習(xí)答案選擇題1.C（力與距離方向一致時(shí)，做功最多）；2.B（功率表示做功快慢）；3.B（上升的熱氣球動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加）。填空題4.20（\(W=Fs=10N\times2m\)）；0（重力方向與移動(dòng)方向垂直）；5.每秒做功500J；6.60（\(F_2=\frac{F_1L_1}{L_2}=20N\times3=60N\)）。計(jì)算題7.（1）\(W_有用=Gh=600N\times3m=1800J\)；（2）\(n=\