11.3功提优练习 --2023-2024学年苏科版物理九年级上学期

第十一章简单机械和功 第三节功题型提优训练 【知识梳理】 1. 功的概念:物理学中,把力与物体在力的方向上通过的距离的乘积称为机械功,简称功 2. 做功条件:(1)对物体要有力的作用;(2)物体在力的方向上通过一定的距离 3. 功的公式:W=Fs,功的国际单位是焦耳,简称焦耳,符号为J 4. 机械功原理:使用省力的机械要费距离,使用省距离的机械要费力,即使用任何机械都不能省功 【拓展和提高】 功的原理 我们知道,使用简单机械有时可以省力,有时可以省距离。那么,使用简单机械是否能够既省力又省距离呢?也就是说,使用简单机械是否能省功呢? 许多机械师和科学家经过长期的实践和研究,直到18 世纪才认识到“使用任何机械都不能省功”,这就是“功的原理”。这个原理在历史上曾被誉为“机械的黄金定律”,说明它对机械的使用和研制有重要的指导意义。 功的原理的核心是“不省功”。若不计摩擦和机械自重,使用机械时人们所做的功等于不用机械直接用手做的功:而在实际问题中,由于克服摩擦和机械自重必须做额外功。所以使用机械时人们所做的功就大于不用机械而直接用手所做的功。 【题型汇总】 类别1 做功的两个必要条件 【例1】小军在体育课上投掷实心球，下列情况中，他对实心球做了功的是（    ） A．手托球静止 B．手托球水平向前运动 C．将球从地上捡起并举高 D．抛出后的实心球在空中继续向前运动 【例2】重庆的发展既有速度，也有温度。如图是轻轨四号线——“背篓专线”，王婆婆背着质量为20kg装满新鲜蔬菜的背篓乘上了列车，她将背篓从离地1.2m的高度放在车厢地面的过程中，重力对背篓做功为 J，列车水平匀速行驶100m，重力对背篓 （选填“做功”或“不做功”）。 类别 2 功的计算及大小比较 【例3】永宁门是西安城墙的正南门，在永宁门前是一座吊桥（如图-1所示），下面是护城河，也是扼守城门的第一道防线。古代如有外敌来犯，士兵会将吊桥拉起，如图-2所示。把吊桥看成长为10m，重为3000N的均匀杆OA，可以绕转轴O在竖直平面内转动。在O点上方10m处固定一个定滑轮，绳子通过定滑轮与杆的另一端A相连，士兵们拉动绳子把吊桥从水平位置缓慢拉起到与水平面的夹角为30°的位置。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（    ） A．将吊桥看作一个杠杆，拉动过程中阻力臂变大 B．使用绳子拉起吊桥可以省功 C．吊桥与水平面的夹角为30°时，绳子的拉力为1500N D．士兵对吊桥所做的功为15000J 【例4】估测是物理学中常用的一种方法。请估测小明将一本物理书从地面捡起放到课桌上，对书所做的功大约是（　　） A．0.2J B．2J C．20J D．200J 【例5】如图所示，把一个物体分别沿光滑斜面AC、BC推上顶端，所用推力分别为F1、F2，所做的功分别为W1、W2，已知。下列说法中（　　） ① ② ③ ④ A．只有①③正确 B．只有②④正确 C．只有①④正确 D．只有②③正确 类别 3 功的原理 【例6】小红同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4m，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功（　　） A．200J B．300J C．400J D．500J 【例7】如图所示，重为5N的铁块吸附在竖直放置足够长的磁性平板上，在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动，铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象如图乙所示。若铁块受到的摩擦力为2N，下列说法正确的是（　　） A．向上运动，吸引力对铁块做了功 B．在0～2s内拉力F等于5N 【例8】下列单位中不是功的单位的是（    ） A．J B． C． D． 【例9】一根金属棒AB置于水平地面上，现小明通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起，如图甲所示，在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示，请根据图像解答下列问题： （1）金属棒的重力G为 N； （2）金属棒的重心到A端的距离d＝ m； （3）小明想同样的方式使用弹簧测力计竖直将棒的左端A端拉起，则A端刚好被拉起时弹簧测力计的示数为 N。 【素质提升训练】 1. 如图所示，一长方体木块，置于同一粗糙水平面上。在甲、乙、丙三种情况下，匀速拉动长方体所需的水平力分别为、、，木块被拉动了相同的距离，则下列关于拉力所做的功，正确的是    A． B． C． D． 2. 如图甲所示，小杨在平地上用水平向右的力推木箱，推力随时间变化的图像如图乙所示，木箱速度随时间变化的图像如图丙所示，以下说法错误的是（　　） A．0~3s内小杨没有对木箱做功 B．3s~6s内木箱受到的合力大小为6N，方向是水平向左 C．6s~9s内木箱受到的摩擦力大小为6N，方向是水平向左 D．如果第12s后小杨撤去推力，木箱将做减速直线运动 3. 如图中，物体A重30N，物体B重50N，每个滑轮重10N，物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动，如果在物体A上加上一个水平向左的力F拉动物体A，使物体B以0.1m/s的速度匀速上升，则物体A受到地面的摩擦力f、拉力F和2s内拉力F所做的功W分别是（绳子重及绳子与滑轮之间的摩擦力不计）（　　） A．f=30N，F=60N，W=24J B．f=25N，F=50N，W=20J C．f=20N，F=40N，W=24J D．f=20N，F=40N，W=16J 4. 弹弓是我们小时候经常玩的玩具，如果弹弓对弹丸的作用力为150N，弹丸被弹弓射出的最大水平飞行距离为30m，则弹弓对弹丸做功情况下列说法正确的是（　　） A．没做功，W＝0J B．做了功，W＝4500J C．做了功，W＝5J D．做了功，但条件不足，无法计算做功的多少 5. 工人师傅用拉力F1将重物匀速搬运到h高处，对重物做的功是W1；若工人改用动滑轮将该重物匀速提升到h高处，拉力为F2，对重物做的功是W2（滑轮、绳的重力及摩擦力可忽略不计），则下列说法正确的是（    ） A．F1=F2 B．F1<F2 C．W2>W1 D．W2=W1 6. 放在水平面上重150N的小车，在10N水平拉力作用下，沿水平方向匀速前进了20m，此过程中（　　） A．小车受到的摩擦力为150N B．重力做功3000J C．重力做功为3200J D．拉力做功200J 7. 中国高铁运营里程稳居世界第一。高速铁路的输电线，采用坠砣牵引自动补偿线的张紧，无论冬、夏输电线都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。输电线的牵引装置工作原理图如图所示，钢绳通过滑轮组悬挂配重为4000N的坠砣，若某段时间内坠砣下降了 20cm，不计滑轮和钢绳自重、摩擦。则（　　） A．A 是动滑轮、B是定滑轮 B．输电线P端向左移动了 40cm C．输电线P端受到的拉力为 2000N D．滑轮组对输电线P端做了800J的功 8. 暑假期间，我区某学校拓建操场顺利竣工并投入使用，履带式起重机是该项工程的重要施工机械，履带式起重机施工过程，下列说法正确的是（　　） A．粗糙的履带可以减小摩擦 B．起吊重物时定滑轮能省力 C．当机械水平移动时其重力不做功 D．宽大的履带可以增大压强 9. 如题图所示，用一个平行于斜面向上的拉力F将重力为G的物体从粗糙的斜面底端拉到斜面顶端，已知斜面对物体的支持力为F支，斜面对物体的摩擦力为f，这些力中，没有对物体做功的力是（　　） A．重力G B．拉力F C．支持力F支 D．摩擦力f 10. 如图（绳子和滑轮重不计，忽略滑轮与轴间的摩擦力）重为的物体A，在的拉力作用下，物体在水平路面上以的速度做匀速直线运动，则（　　） A．物体A与水平路面间的摩擦力为 B．物体A与水平路面间的摩擦力为 C．在内绳子自由端移动了 D．在内绳子拉力做功 11. 小荷是太白湖区某中学的学生，她发现生活中物理无处不在。下列说法不正确的是（　　） A．周一升国旗，小荷站立时对地面的压力大约为 B．防溺水安全教育课上，小荷屏住呼吸，可以静静地浮在水面上，此时她受的浮力大约为 C．在某农场，将两个笨鸡蛋从地面拿到1米高的竹篮时，小荷对这两个鸡蛋做的功大约为 D．暖春时节，渔皇路上樱花盛开，花香四溢，花香四溢说明分子在不停地做无规则运动 12. 某商场中有两种电梯，甲为阶梯式电梯，乙为履带式电梯。如图所示，小明乘甲、乙两种电梯匀速从一楼到二楼，该过程他与电梯保持相对静止，下列说法错误的是（　　） A．两种上楼方式，人克服重力做功相等 B．乘甲电梯过程中，电梯对人没有摩擦力 C．乘甲电梯过程中，电梯对人的支持力做功为零 D．乘乙电梯过程中，电梯对人的支持力做功为零 13. 在一次沿直杆滑降训练中，消防员从5m高处滑到离地面20cm处悬停，先后经历了a､b､c､d四个阶段（每个阶段经历的时间相同）。整个训练过程，速度随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．消防员的重力在b阶段做功最多 B．只有b阶段，消防员处于平衡状态 C．消防员四个阶段都在克服摩擦力做功 D．a阶段，滑杆受到的摩擦力大于消防员的重力 14. 下列情境均与小明同学有关： （1）用力推水平地面上静止的课桌，但没有推动。此时该同学对课桌的推力 （选填“大于”“等于”或“小于”）课桌受到的摩擦力；如果将课桌上堆放的书拿走一部分再推，就觉得比较轻松，说明摩擦力的大小与 有关；该同学在推课桌时，觉得课桌也在推他，说明 ； （2）用力击打一摞棋子中的一个，棋子会飞出，说明力可以 。而上面的棋子由于具有 要保持原来的静止状态，同时这些棋子受到 作用，所以棋子又向下落回原位置； （3）如图所示是玩弹弓的情景。若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较 ，在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功 （选填“相同”或“不相同”）； （4）探究杠杆平衡条件。实验前杠杆静止在图甲的位置，此时杠杆处于 状态（选填“平衡”或“不平衡”）。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。杠杆在水平位置平衡后，在杠杆上的A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 N，拉力的方向为 （选填“竖直向上”或“竖直向下”）。（每个钩码的重力都为0.5N，杠杆上相邻刻线间的距离相等） 15. 如图所示，物体A所受重力为200N、物体B所受重力为50N，放置好A、B两物体后，图甲中物体A恰好向右做匀速直线运动，则物体A此时所受摩擦力为 N。给物体A施加一个水平向左的力F，并使物体A水平向左匀速运动了5m，此过程中拉力F所做的功为 J。 16. 如图是活塞式抽水机的示意图，已知O是该杠杆的支点，A、O、B在同一直线上，，当手柄处于静止状态时，竖直向上的动力F1为16N，则阻力F2为 N；若在力F1作用下A端向上移动50cm，则F1做的功为 J。    17. 蹦极运动简化后与下列情景相似：如图甲所示，弹性细绳的一端固定在O点，另一端系着个小球，小球从O点释放后上下往复运动。假设空气阻力忽略不计。如图乙所示是小球下落速度v与下落距离h的关系图像，如图丙所示是弹性细绳弹力F与小球下落距离h的部分关系图像。则小球从O点释放到下落至最低点过程中，重力做功为 J。如果考虑空气阻力，小球最终会停在O点下方的某个位置，则小球最终停在h＝ m的位置。 18. 如图甲所示，一根粗细材料都均匀的金属棒AB置于水平地面上，现通过弹簧测力计竖直向上将棒的B端缓慢拉起，A端先相对地面静止直至被缓慢拉离地面一定高度。在此过程中，弹簧测力计对AB棒所做的功W与B端离开地面的高度x的关系如图乙所示，请根据图像解答下列问题。 （1）该金属棒的长度l= m； （2）在A端被拉离地面之前，弹簧测力计的示数F1 = N ； （3）当B端离地高度x=1. 2m时，弹簧测力计做功W0 = J。 19. 如图所示，一块高 40cm，宽 30cm，厚 10cm，质量为 1.5kg 的砖，竖直立在水平地面上，若要照图示方向推倒它，推力至少要做 J 的功；若把砖推倒，最小的推力为 N。 20. 如图所示，在不计摩擦和杠杆重力的情况下，杠杆OA的中点悬挂一重G=100N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则F= N，保持F的方向不变，在将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F将 （选填“变大”、“不变”或“变小”），如果物体上升2m，拉力做的功为 J。 21. 2024年国际举联举重世界杯比赛中，中国选手刘焕华挺举第三把成功举起232公斤，斩获挺举及总成绩金牌，并打破该级别世界纪录。他上场前给手上涂镁粉是通过 来增大摩擦力。若他将杠铃举起的高度为2米，则此过程中他对杠铃做的功为 J。（g取10N/kg） 22. 一斜面长5m，高1m，把重为800N的物体匀速推向斜面顶端，若斜面是光滑的，则推力为 N。 23. 如图所示是电动汽车小米SU7，由于其卓越的性能和优美的外观，受到人们广泛的关注，四驱版小米SU7的整车质量为2.2吨，试求：（g取10N/kg） （1）小米SU7整车的重力； （2）当小米SU7以100km/h的速度匀速行驶了3km，该过程中汽车所受的阻力约为其重力的0.05倍，求此车在该行驶过程中牵引力所做的功。 24. 如图所示的电动平衡车，是一种新型的休闲娱乐工具。小丽骑电动平衡车在水平公路上匀速行驶2km，用时6分钟40秒，行驶时受到的阻力是人和车总重的0.2倍，若小丽和电动平衡车的总质量是75kg，行驶时每个轮胎着地的面积是25cm2，则在小丽骑行电动平衡车的过程中，求： （1）小丽骑行时的速度； （2）平衡车对地面的压强； （3）电动平衡车克服阻力所做功。 25. 血氧仪是一种测量人体血氧饱和度的医疗设备，血氧饱和度是人体血液中的含氧血红蛋白容量占全部可结合的血红蛋白（脱氧血红蛋白与含氧血红蛋白之和）容量的百分比，正常人的血氧饱和度一般在95%以上，如果血氧饱和度低于93%，就应尽快就医。 指夹式血氧仪（如图一）带有两个发光二极管，一个红光 LED（660nm）和一个红外光 LED（910nm），其检测原理：利用手指血液中含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白对特定波长的光吸收率不同（如图二），实线条表示脱氧血红蛋白感应曲线，脱氧血红蛋白对660nm红光的吸收比较强，而对910nm红外光的吸收比较弱。虚线条表示含氧血红蛋白感应曲线，含氧血红蛋白对660nm红光的吸收比较弱、对910nm红外光的吸收比较强、在血氧测量时，脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白，通过检测两种对不同波长的光吸收的区别，所测出来的数据差就是测量血氧饱和度最基本的数据。 （1）血氧仪测出某人的血氧饱和度为94%，此人血氧饱和度属于 （正常/不正常）； （2）含氧血红蛋白越高，脱氧血红蛋白越低，则血氧饱和度越 （高/低），检测设备检测到红光越弱，表示血氧浓度越 （高/低）； （3）要准确检测血氧饱和度，可见光光源波长不宜选取 800纳米； A．大于或等于 B．小于或等于 （4）人的心脏跳动一次，就是一个血液循环。静息时心脏跳动一次，左心室会通过主动脉把血液射出，做功1J，右心室会通过肺动脉把血液射入肺部，做功0.2J。成年人静息时正常心跳每分钟70次，静息时心脏跳动一次做的功为 J。 26. 请阅读《龙骨翻车》并回答问题。 龙骨翻车 陆游在《春晚即景》中写道：“龙骨车鸣水入塘，雨来犹可望丰穰。”诗中的龙骨车即为龙骨翻车，因其结构形如长龙骨架而得此名，是一种用于排水和灌溉的机械。龙骨翻车约始于我国东汉时期，三国时期的机械大师马钧予以改进，之后一直在农业上发挥着巨大的作用。 如图甲所示，龙骨翻车的主体由两部分组成，一是取水部分的车桶、大龙头轴、小龙头轴、刮水板等；二是人操作部分的扶手和脚踏板等。龙骨翻车通体由木质板材构成，并大部分采用榫接和链接结构，简单的材料、成熟的技艺，使龙骨翻车很容易制作。 龙骨翻车在工作时主要利用链轮传动原理，即当主动轴旋转时，链条与固定在主动轴上的链轮相咬合，从而带动固定在从动轴上的链轮旋转，使从动轴获得动力。如图乙所示，小龙头轴及刮水板浸入低处的水中，人握住扶手用脚踏动脚踏板，驱动大龙头轴（主动轴）转动，带动链条（由刮水板等组成）运动，进而带动小龙头轴（从动轴）转动，这一过程中刮水板将水带入车桶内，板叶刮水上行，将低处的水刮传至高处的农田中，实现灌溉。 如图甲、乙所示的龙骨翻车是用脚踩驱动的，称为脚力翻车。根据龙骨翻车驱动力的不同，还有手摇驱动的手摇翻车、流水驱动的水转翻车、风力驱动的风力翻车等。相比之下，脚力翻车较为轻便、易于搬运、对环境要求低、取水效率高，在农业灌溉中使用最广。 龙骨翻车在我国已使用了近两千年，目前仍然有地区在用其灌溉，劳动人民的智慧历经千年洗练，仍然闪耀着光芒！ 请根据上述材料，回答下列问题： （1）龙骨翻车在工作时主要是利用了 原理。除文中提到的龙骨翻车外，请再列举一个生活中利用这一原理的实例： ； （2）某次使用龙骨翻车灌溉面积为2000m2的稻田，使稻田的平均水深达到0.2m，灌溉过程中水被龙骨翻车提升的高度为2m，则龙骨翻车对水做的功至少为 J。（不计水渗透和蒸发等损耗，水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg） 学科网（北京）股份有限公司 $$