第十一章《简单机械和功》学习效果检测卷-2024-2025学年九年级物理上册步步为赢·课课练（苏科版）

苏 科 版 物 理 九 年 级 上 册 第十一章《简单机械和功》 学习效果检测卷 （满分100分，时间80min） 一、单选题（每小题3分，共48分） 1．下列关于功率和机械效率的说法正确的是（　　） A．功率越大的机械越省力 B．机械效率越高的机械越省功 C．功率越小的机械做功越慢 D．机械效率越低的机械做功越慢 2．2024年6月16日济南明湖龙舟文化节暨第二十三届明湖龙舟邀请赛在大明湖风景区举办，现场围观市民人山人海，热闹非凡。如图所示，比赛时运动员一手紧握船桨的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看成一个杠杆，下列各图能正确表示其原理的是（　　） A． B． C． D． 3．如图所示，一位老人和小孩爬同一楼梯，从一楼至二楼。若需要比较爬楼梯过程中老人和小孩功率的大小，至少要测量的物理量有（　　） A．该楼梯的高度 B．老人的质量、小孩的质量 C．老人的质量、小孩的质量、各自爬楼的时间 D．老人的质量、小孩的质量、各自爬楼的时间和该楼梯的高度 4．如图所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是（　　） A．羊角锤拔钉子 B．扳手 C．瓶起子 D．镊子 5．司马迁在《史记》中有壮丽辉煌的咸阳宫的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时利用木棒搬动巨大木料的情景。他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木，以便将其移到其它地方。以下分析不正确的是（　　） A．通过横杆、支架等，将巨木的一端抬起是使用了杠杆 B．人越靠近横杆的右端，则抬起巨木的一端会更省力 C．将巨木的一端抬起，垫上圆木是为了减小摩擦 D．将支架向横杆的右端移动一段距离，会更省力 6．如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（　　） A． B． C． D． 7．如图用同一滑轮，沿同一水平面拉同一物体做匀速直线运动，所用的拉力分别为F1、F2、F3，下列关系中正确的是（　　） A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3 8．2024年6月15日起山东启动运营“济青快线”列车，进一步提升济南青岛高铁“公交化”水平。济青高铁施工中，吊车是必不可少的，如图所示，吊车将重物由M点匀速拉起，途经O点后到达N点，然后水平匀速将物体运至P点，最后缓慢放置于Q点，以下说法正确的是（　　） A．当重物水平匀速运动时，重力对货箱做功 B．当重物水平匀速运动时，钢丝绳的拉力对货箱做功 C．MO段与NP段，吊机对物体的拉力做的功相等 D．PQ段物体重力做功等于ON段拉力做功 9．如题图所示，杠杆在水平位置平衡，O为支点，杠杆上每个小格的长度相等，每个钩码的质量相等。当两边钩码同时向支点移动一格后，下列说法中正确的是（　　） A．杠杆仍在水平位置保持平衡 B．若在左侧增加一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 C．若在右侧减少一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 D．若在左右两侧都减少一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 10．放在水平地面上的物体A，受到方向不变的水平拉力F的作用，如图甲所示，拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，物体A运动的速度v与时间t的关系如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A．物体A在2~6s内做匀速直线运动 B．物体A在0~2s内受到的摩擦力为20N C．拉力F在6~8s内所做的功为40J D．拉力F在6~8s内的功率为40W 11．小蕊利用可绕O点转动的轻质杠杆提升重物，将重物悬挂在固定点B处，如图所示。她在A点施加一个始终垂直于杠杆的力，在将杠杆末端从A位置缓慢转动到A'位置的过程中，力F的大小变化是（　　） A．变大 B．变小 C．先变大，后变小 D．先变小，后变大 12．小明用一个距离手3m高的定滑轮拉住重400N的物体，从滑轮正下方沿水平向右方向移动4m后停止，用时4s，如图所示。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．小明做功的功率为200W B．小明所施加的拉力做功为1600J C．使用该滑轮可以省力 D．物体上升的高度为4m 13．如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　） A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70% 14．如图，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知，施加的力分别为、，拉力做的功为、，则它们的关系正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   15．如图是工人使用的甲、乙两种滑轮组，在相同时间内将重为G=500N的物体匀速升高10m，已知每个滑轮重20N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．工人使用乙滑轮组更省力 B．工人使用甲滑轮组时拉力做功为2600J C．甲、乙滑轮组的机械效率η甲<η乙 D．F1和F2的功率 16．用图所示的滑轮组，分别拉升重物G1、G2时，测得的机械效率分别为η1、η2，已知G1<G2，假设拉重物的过程中，两次克服摩擦力做功相同，那么比较两次机械效率的大小应为（　　） A．η1=η2 B．η1>η2 C．η1<η2 D．无法比较 二、填空题（每空1分，共16分） 17．如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40cm，AC长为30cm，室外机质量为30kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处钉受到的水平拉力F为 N（支架重力忽略不计）。为了安全，从力学角度分析 （选填“远离”或“靠近”）墙壁。 18．水平地面上一静止木箱重800N，某人用50N的水平推力匀速推动木箱前进10m，撤消推力后木箱又继续前进了2m。全过程中水平推力做功 J，重力做功 J，摩擦力做功 J。 19．由于热胀冷缩，户外的导线在冬季会收缩。可以用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（G=200N）匀速上升的高度为0.2m（不考虑滑轮自重和绳重及摩擦）。可得F= N，‍拉力F做功= J。 20．如图所示，在水平桌面上，一个质量的物体，通过一滑轮组与三个总重的钩码相连，动滑轮重，此时物体以的速度向右做匀速直线运动，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦。现使物块以的速度向左做匀速直线运动，应给物块P施加一个水平向左的 的拉力，该拉力做功的功率为 W，内克服钩码重力所做的功为 J。 21．跳绳是一种健身运动，小明同学对此作了专门研究：跳绳者的质量，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者每跳一次克服重力所做的功是 J，在1min内克服重力做功的平均功率为 W。（g取） 22．“龙门吊”是港口、货场中常见的起重设备，其滑轮组部分如图所示。某货物质量为2.7×103kg、体积为3m3，该货物的密度为 g/cm3。用“龙门吊”的滑轮组将该货物匀速竖直吊起，5s内货物被提升3m，则此过程中，使用“龙门吊”的滑轮组吊起货物可以 （选填“省力”“省距离”或“省功”）；克服货物重力做功的功率为 W；若增大匀速提升货物的速度，“龙门吊”滑轮组的机械效率 （选填“增大”“不变”或“减小”）。（g取10N/kg） 三、作图题（共4分） 23．如图所示杠杆的B点挂一个重物，在A点施加一个最小的动力使杠杆平衡。请画出最小的动力F1以及杠杆受到的阻力F2。 24．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，请你用笔画代替绳子，画出滑轮最省力的绕绳方法；再画出重物受到重力的示意图。 四、实验题（每空1分，共20分） 25．小华同学为探究“杠杆的平衡条件”，设计了如图所示的实验。（每个钩码的重力均为0.5N） (1)实验前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，目的是为了便于测量 ；在后面的实验过程中 （选填“能”或“不能”）再进行上述操作。 (2)如图乙所示，多次在杠杆两侧悬挂不同数量的钩码，并移动钩码的位置，正确调节杠杆水平平衡，测得的实验数据如下表，由表中数据可得出杠杆的平衡条件是： （用表中的物理量符号表示）。实验中多次改变力臂和力的大小，目的是 。 实验序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1.5 0.10 1.0 0.15 2 2.0 0.15 1.5 0.20 3 1.0 0.25 2.5 0.10 (3)如图丙所示，在C处挂2个钩码，在B处用弹簧测力计竖直向下拉，也可使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数为 N；当弹簧测力计转动到虚线位置时，若杠杆始终保持水平平衡，弹簧测力计的示数将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 26．【探究名称】探究斜面机械效率与什么因素有关 【问题】某同学发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，学习了机械效率知识后，他想了解斜面的机械效率跟什么因素有关呢？他猜想： A．斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关； B．斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关； C．斜面的机械效率可能跟物重有关。 【证据】 为了证实这些猜想是否正确，于是，该同学与小组其他成员一起用斜面、木块、钩码、刻度尺、弹簧测力计等器材设计方案，并利用如图装置按如下步骤进行了实验。 ①利用弹簧测力计测量出木块的重力G，记录在表格中； ②用弹簧测力计拉着木块，从斜面的底端匀速运动到顶端，记录弹簧测力计的示数F； ③利用刻度尺测量出木块上升的高度h和沿斜面移动的距离s，记录在表格中； ④保持木块重力和斜面的粗糙程度不变，通过移动木板下的木块位置来改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤，并记录数据在表格中； ⑤保持斜面倾斜角、粗糙程度不变，通过在木块上增加钩码的方法来改变物重，重复步骤，并记录数据在表格中； ⑥保持物重、斜面倾斜角不变，在斜面上铺一条毛巾，重复步骤，并记录数据在表格中。 记录相关数据，如下表： 实验 次数 斜面 材料 物重 拉力 上升的高 度 沿斜面移动 的距离 有用功 总功 机械效率 1 木板 2 1.4 0.4 1 0.8 1.4 57 2 木板 2 1.6 0.6 1 1.2 1.6 75 3 木板 4 3.2 0.6 1 2.4 3.2 4 毛巾 4 3.4 0.6 1 2.4 3.4 71 【解释】 （1）第三次实验的斜面机械效率为 ； （2）分析实验1、2数据可得知：物体的重力和斜面的粗糙程度均相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越 ； （3）对比实验2和3数据可得知：斜面的粗糙程度和倾斜程度相同时，斜面的机械效率跟物重 ； （4）分析实验3和4数据可得知：斜面倾斜程度和物重相同，斜面越粗糙，机械效率越 。 【交流】 （1）该实验中用弹簧测力计拉着木块沿斜面向上匀速运动时，木块受到的拉力 摩擦力（选填“等于”或“不等于”）； （2）分析上表中的数据，还可以得出结论：使用斜面可以省 ； （3）该实验的不足之处是： 。 27．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。 实验次数 钩码重量G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 80% (1)实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计； (2)通过比较 （填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；比较2、3两次实验得出结论：同一滑轮组， 越大，滑轮组的机械效率越高； (3)表格中第4次实验空格中数值：绳端移动距离 m；通过比较3、4两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （填“高”或“低”）； (4)若每个滑轮的质量为100g，第三次实验中克服摩擦做的额外功为 J（不计绳重）。 五、计算题（共12分） 28．（5分）如图甲所示，一辆总重为1.5×104N的汽车在大小为9.6×103N的牵引力的作用下，匀速从斜坡底端爬上顶端，用时24s，高20m。求： (1)汽车停在水平地面时，对地面的压强（轮胎与地面总接触面积为300cm2）。 (2)汽车爬坡时克服自身重力所做的功。 (3)汽车爬坡时的功率。 29．（7分）如图所示是某工地用卷扬机和动滑轮运送建筑材料，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重800N的建筑材料A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。已知，在这个过程中，动滑轮提升建筑材料A所做的有用功为W有，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200W，卷扬机自身重力为1400N，卷扬机与钢架的接触面积约为0.5m2，忽略绳重及摩擦。求： (1)有用功W有； (2)卷扬机工作过程中对钢架的压强； (3)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$ 苏 科 版 物 理 九 年 级 上 册 第十一章《简单机械和功》 学习效果检测卷 （满分100分，时间80min） 一、单选题（每小题3分，共48分） 1．下列关于功率和机械效率的说法正确的是（　　） A．功率越大的机械越省力 B．机械效率越高的机械越省功 C．功率越小的机械做功越慢 D．机械效率越低的机械做功越慢 【答案】C 【详解】AC．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，功率越小，做功越慢，故A错误，C正确； BD．机械效率表示机械做功时有用功在总功中的百分比，且任何机械都不省功，功率大小与机械效率无关。故BD错误。 故选C。 2．2024年6月16日济南明湖龙舟文化节暨第二十三届明湖龙舟邀请赛在大明湖风景区举办，现场围观市民人山人海，热闹非凡。如图所示，比赛时运动员一手紧握船桨的末端，另一手用力划桨，此时的船桨可看成一个杠杆，下列各图能正确表示其原理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】船桨使用时，支点在船桨的上端，动力作用在船桨的中间部位，阻力作用在船桨的下端，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．如图所示，一位老人和小孩爬同一楼梯，从一楼至二楼。若需要比较爬楼梯过程中老人和小孩功率的大小，至少要测量的物理量有（　　） A．该楼梯的高度 B．老人的质量、小孩的质量 C．老人的质量、小孩的质量、各自爬楼的时间 D．老人的质量、小孩的质量、各自爬楼的时间和该楼梯的高度 【答案】C 【详解】爬楼梯过程中老人和小孩功率为 两人爬同一楼梯，从一楼至二楼，上升的高度相同，所以至少要测量的物理量有老人的质量、小孩的质量、各自爬楼的时间，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．如图所示工具中，使用时不能省力但能省距离的是（　　） A．羊角锤拔钉子 B．扳手 C．瓶起子 D．镊子 【答案】D 【详解】A．羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，省力但费距离，故A不符合题意； B．扳手在使用时，动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，省力但费距离，故B不符合题意； C．瓶起子在使用时，动力臂大于阻力臂，所以它是省力杠杆，省力但费距离，故C不符合题意； D．镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，所以它是费力杠杆，费力但能省距离，故D符合题意。 故选D。 5．司马迁在《史记》中有壮丽辉煌的咸阳宫的描述。如图是我们的祖先在建造宫殿时利用木棒搬动巨大木料的情景。他们通过横杆、支架、石块等，将巨木的一端抬起，垫上圆木，以便将其移到其它地方。以下分析不正确的是（　　） A．通过横杆、支架等，将巨木的一端抬起是使用了杠杆 B．人越靠近横杆的右端，则抬起巨木的一端会更省力 C．将巨木的一端抬起，垫上圆木是为了减小摩擦 D．将支架向横杆的右端移动一段距离，会更省力 【答案】D 【详解】A．由图可知，横杆绕一固定点转动，因此属于杠杆；故A正确，不符合题意； B．人越靠近横杆的右端，动力臂越大，当阻力和阻力臂不变时，根据杠杆平衡条件可知，动力臂越大，动力越小，故能更省力地抬起巨木的一端；故B正确，不符合题意； C．巨木下面垫上圆木，变滑动为滚动，能减小摩擦；故C正确，不符合题意； D．将支架向横杆的右端移动一段距离，阻力臂增加，动力臂减小，阻力不变，则动力变大，因此会更费力。故D错误，符合题意。 故选D。 6．如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．不计机械自重和摩擦，则有有，代入数据为 得到，故A不符合题意； B．由题图可知为滑轮组，与动滑轮相连的绳子段数是3，即n=3，则，故B不符合题意； C．题图是一个倒着用的动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，所以，故C不符合题意； D．由题图可知，动力臂为 阻力臂为1m，动力臂和阻力臂之比为4：1，所以动 力和阻力之比为1：4，所以，故D符合题意。 故选D。 7．如图用同一滑轮，沿同一水平面拉同一物体做匀速直线运动，所用的拉力分别为F1、F2、F3，下列关系中正确的是（　　） A．F1＞F2＞F3 B．F1＜F2＜F3 C．F2＞F1＞F3 D．F2＜F1＜F3 【答案】D 【详解】假设物体与地面的摩擦力为f，第一幅图中滑轮为定滑轮，不省力，则拉力 第二幅图中滑轮为动滑轮，省一半的力，则拉力 第三幅图中滑轮为动滑轮，但动力作用在动滑轮的轴上，使用时费力，则拉力 这三个力的关系是 故选D。 8．2024年6月15日起山东启动运营“济青快线”列车，进一步提升济南青岛高铁“公交化”水平。济青高铁施工中，吊车是必不可少的，如图所示，吊车将重物由M点匀速拉起，途经O点后到达N点，然后水平匀速将物体运至P点，最后缓慢放置于Q点，以下说法正确的是（　　） A．当重物水平匀速运动时，重力对货箱做功 B．当重物水平匀速运动时，钢丝绳的拉力对货箱做功 C．MO段与NP段，吊机对物体的拉力做的功相等 D．PQ段物体重力做功等于ON段拉力做功 【答案】D 【详解】A．当重物水平匀速运动时，重力与货箱运动的方向垂直，则重力对货箱不做功，故A错误； B．当重物水平匀速运动时，钢丝绳的拉力与货箱运动的方向垂直，拉力对货箱不做功，故B错误； C．吊机对物体的拉力在MO段使物体移动一定的距离，对物体做了功；在NP段，拉力与物体运动距离垂直，对物体不做功，故两阶段吊机对物体的拉力做的功不相等，故C错误； D．物体匀速上升，则物体受到的拉力等于物体的重力，PQ段与ON段物体上升距离相同，则PQ段物体重力做功等于ON段拉力做功，故D正确。 故选D。 9．如题图所示，杠杆在水平位置平衡，O为支点，杠杆上每个小格的长度相等，每个钩码的质量相等。当两边钩码同时向支点移动一格后，下列说法中正确的是（　　） A．杠杆仍在水平位置保持平衡 B．若在左侧增加一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 C．若在右侧减少一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 D．若在左右两侧都减少一个钩码，杠杆可恢复水平位置平衡 【答案】D 【详解】设杠杆一格长度为l，一个钩码的重为G；当两边钩码同时向支点移动一格。 A．根据杠杆平衡条件得 所以杠杆的右边下沉，故A错误； B．若在左侧增加一个钩码，则根据杠杆平衡条件有 所以杠杆不能保持水平平衡，故B错误； C．若在右侧减少一个钩码，则根据杠杆平衡条件有 所以杠杆不能保持水平平衡，故C错误； D．若在左右两侧都减少一个钩码，则根据杠杆平衡条件有 所以杠杆能保持水平平衡，故D正确。 故选D。 10．放在水平地面上的物体A，受到方向不变的水平拉力F的作用，如图甲所示，拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，物体A运动的速度v与时间t的关系如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A．物体A在2~6s内做匀速直线运动 B．物体A在0~2s内受到的摩擦力为20N C．拉力F在6~8s内所做的功为40J D．拉力F在6~8s内的功率为40W 【答案】D 【详解】A．由图丙可知，物体A在2~6s内速度是一直变大的，做的是加速运动，故A错误； B．由图可知，物体在0~2s内处于静止状态，此时的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等，由图可知，此时的拉力为10N，所以摩擦力为10N，故B错误； C．根据图可知，在6~8s内拉力的大小为20N，此时的运动速度为2m/s，由得，拉力F在6~8s内移动的距离为 则拉力所做的功为 故C错误； D．拉力F在6~8s内的功率为 故D正确。 故选D。 11．小蕊利用可绕O点转动的轻质杠杆提升重物，将重物悬挂在固定点B处，如图所示。她在A点施加一个始终垂直于杠杆的力，在将杠杆末端从A位置缓慢转动到A'位置的过程中，力F的大小变化是（　　） A．变大 B．变小 C．先变大，后变小 D．先变小，后变大 【答案】C 【详解】如图，在将杠杆末端从A位置缓慢转动到A'位置的过程中，因为F始终垂直于杠杆，所以动力臂不变，阻力等于物体的重力，也保持不变，在此过程中，阻力臂先增大后减小，根据杠杆平衡条件知，动力F先增大后减小。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 12．小明用一个距离手3m高的定滑轮拉住重400N的物体，从滑轮正下方沿水平向右方向移动4m后停止，用时4s，如图所示。若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．小明做功的功率为200W B．小明所施加的拉力做功为1600J C．使用该滑轮可以省力 D．物体上升的高度为4m 【答案】A 【详解】因为定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，即不能省力，所以小明对绳子的拉力为400N，停止拉动后，绳子自由端的长度为 未拉动前，绳子自由端的长度为3m，因绳子自由端移动了 因此物体上升的高度也为2m，小明所施加的拉力做功为 小明做功的功率为 故A正确，BCD错误。 故选A。 13．如图所示，固定的斜面长s=2m，高h=0.5m，沿斜面向上用50N的拉力在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，这一过程中（　　） A．对物体做的有用功为120J B．物体受的摩擦力为50N C．拉力做功的功率为25W D．斜面的机械效率为70% 【答案】C 【详解】A．根据题意，对物体做的有用功为 故A不符合题意； B．总功为 则额外功为 则物体受的摩擦力为 故B不符合题意； C．拉力做功的功率为 故C符合题意； D．斜面的机械效率为 故D不符合题意。 故选C。 14．如图，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知，施加的力分别为、，拉力做的功为、，则它们的关系正确的是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】C 【详解】斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有做额外功，拉力F1、F2分别将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，拉力F1、F2做的功均等于物体重力做的功，即 依题意得AB>AC，由可知，。故ABD错误，C正确。 故选C。 15．如图是工人使用的甲、乙两种滑轮组，在相同时间内将重为G=500N的物体匀速升高10m，已知每个滑轮重20N，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．工人使用乙滑轮组更省力 B．工人使用甲滑轮组时拉力做功为2600J C．甲、乙滑轮组的机械效率η甲<η乙 D．F1和F2的功率 【答案】C 【详解】不计绳重和摩擦： A．工人使用甲滑轮组时 工人使用甲滑轮组时 则使用甲滑轮组更省力，故A错误； B．工人使用甲滑轮组时拉力做功为 故B错误； C．甲滑轮组的机械效率 乙滑轮组的机械效率 则 故C正确； D．工人使用乙滑轮组时拉力做功为 则 即F做的功小于F2做的功，而两力做功所用的时间相等，由 得，F1和F2的功率 故选D错误。 故选C。 16．用图所示的滑轮组，分别拉升重物G1、G2时，测得的机械效率分别为η1、η2，已知G1<G2，假设拉重物的过程中，两次克服摩擦力做功相同，那么比较两次机械效率的大小应为（　　） A．η1=η2 B．η1>η2 C．η1<η2 D．无法比较 【答案】C 【详解】由于，所以提升G1时所做的有用功小于提升G2时所做的有用功，又因为是同一个滑轮组，所以所做的额外功相同，由 可知，提升G1时的机械效率小于提升G2时的机械效率，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 二、填空题（每空1分，共16分） 17．如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40cm，AC长为30cm，室外机质量为30kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处钉受到的水平拉力F为 N（支架重力忽略不计）。为了安全，从力学角度分析 （选填“远离”或“靠近”）墙壁。 【答案】 200 靠近 【详解】[1]由题意可知，以C为支点，ABC为杠杆，AC为A处螺钉水平拉力的力臂，室外机对其压力的力臂为AB长的，由杠杆平衡条件可得 即 解得 [2]为了安全，应减小A处的拉力（若拉力过大，支架对螺钉拉力会使螺钉松动而造成危险）；在A处拉力和阻力G一定时，室外机的位置越靠近墙壁，室外机对支架压力力臂越小，根据杠杆平衡条件可知A处的拉力将减小，以保证支架和室外机的安全。 18．水平地面上一静止木箱重800N，某人用50N的水平推力匀速推动木箱前进10m，撤消推力后木箱又继续前进了2m。全过程中水平推力做功 J，重力做功 J，摩擦力做功 J。 【答案】 500 0 600 【详解】[1]水平推力做功为 W=Fs=50N×10m=500J 撤去外力后，木箱在运动2m的过程中，不受推力，所以此过程中推力不做功，即做功为0J，故全过程中推力做的功为500J。 [2]木箱受重力的方向竖直向下，木箱水平移动，木箱在竖直方向上没有一点距离，所以重力对木箱做功为0J。 [3]用50N的水平推力匀速推动木箱前进，根据二力平衡可知，摩擦力等于推力即 f=F=50N 木块移动的距离为 s'=10m+2m=12m 摩擦力做的功为 W'=fs'=50N×12m=600J 19．由于热胀冷缩，户外的导线在冬季会收缩。可以用如图所示的滑轮组来控制导线的松紧程度。某次导线对滑轮N的拉力为F，配重水泥块（G=200N）匀速上升的高度为0.2m（不考虑滑轮自重和绳重及摩擦）。可得F= N，‍拉力F做功= J。 【答案】 400 40 【详解】[1]由图可知，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=2，不考虑滑轮自重、绳重和绳与滑轮之间的摩擦，则拉力为 [2]由图可知，拉力F移动的距离为 拉力F做的功为 20．如图所示，在水平桌面上，一个质量的物体，通过一滑轮组与三个总重的钩码相连，动滑轮重，此时物体以的速度向右做匀速直线运动，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦。现使物块以的速度向左做匀速直线运动，应给物块P施加一个水平向左的 的拉力，该拉力做功的功率为 W，内克服钩码重力所做的功为 J。 【答案】 8 0.8 0.6 【详解】[1]三个钩码的重力G=6N，图中使用的是动滑轮，绳子的质量以及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计，物体P受到的摩擦力和绳子拉力平衡，大小相等，摩擦力 要使物块P以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，所以向左的拉力 F1=f+F=4N+4N=8N [2]此时拉力做功的功率 [3]2s内拉力移动的距离 s=vt=0.1m/s×2s=0.2m 钩码上升的高度 2s内克服钩码重力所做的功 W=Gh=6N×0.1m=0.6J 21．跳绳是一种健身运动，小明同学对此作了专门研究：跳绳者的质量，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者每跳一次克服重力所做的功是 J，在1min内克服重力做功的平均功率为 W。（g取） 【答案】 36 108 【详解】[1]此跳绳者每跳一次克服重力所做的功是 [2]由图像得，跳绳者跳动1次所用的时间为，则1min内跳绳者跳动的次数为 在1min内克服重力做功的平均功率为 22．“龙门吊”是港口、货场中常见的起重设备，其滑轮组部分如图所示。某货物质量为2.7×103kg、体积为3m3，该货物的密度为 g/cm3。用“龙门吊”的滑轮组将该货物匀速竖直吊起，5s内货物被提升3m，则此过程中，使用“龙门吊”的滑轮组吊起货物可以 （选填“省力”“省距离”或“省功”）；克服货物重力做功的功率为 W；若增大匀速提升货物的速度，“龙门吊”滑轮组的机械效率 （选填“增大”“不变”或“减小”）。（g取10N/kg） 【答案】 0.9 省力 1.62×104 不变 【详解】[1]货物的密度为 [2]使用“龙门吊”的滑轮组吊起货物可以省力、但费距离。任何机械都不能省功。 [3]克服货物重力做功的功率为 [4]滑轮组的机械效率跟提升物体的重力，和动滑轮的重力有关，跟物体移动的距离、移动的速度和绳子的股数无关，若增大匀速提升货物的速度，则滑轮组的机械效率不变。 三、作图题（共4分） 23．如图所示杠杆的B点挂一个重物，在A点施加一个最小的动力使杠杆平衡。请画出最小的动力F1以及杠杆受到的阻力F2。 【答案】 【详解】由图可知，O为支点，重物G对杠杆的拉力为阻力，作用点在杠杆上，方向竖直向下；根据杠杆平衡条件 F1×L1＝F2×L2 可知，在阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长，由图可知，OA为动力臂时，动力臂最长，动力最小，连接OA即为最长的动力臂，过A点作垂直于OA的力F1，即为最小动力，方向向左上方，如答案所示。 24．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，请你用笔画代替绳子，画出滑轮最省力的绕绳方法；再画出重物受到重力的示意图。 【答案】 【详解】要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，由内而外依次绕过下面的定滑轮、下面的动滑轮、上面的定滑轮；重物受到重力的方向是竖直向下的，过重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示，如答案所示。 四、实验题（每空1分，共20分） 25．小华同学为探究“杠杆的平衡条件”，设计了如图所示的实验。（每个钩码的重力均为0.5N） (1)实验前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡，目的是为了便于测量 ；在后面的实验过程中 （选填“能”或“不能”）再进行上述操作。 (2)如图乙所示，多次在杠杆两侧悬挂不同数量的钩码，并移动钩码的位置，正确调节杠杆水平平衡，测得的实验数据如下表，由表中数据可得出杠杆的平衡条件是： （用表中的物理量符号表示）。实验中多次改变力臂和力的大小，目的是 。 实验序号 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1.5 0.10 1.0 0.15 2 2.0 0.15 1.5 0.20 3 1.0 0.25 2.5 0.10 (3)如图丙所示，在C处挂2个钩码，在B处用弹簧测力计竖直向下拉，也可使杠杆在水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数为 N；当弹簧测力计转动到虚线位置时，若杠杆始终保持水平平衡，弹簧测力计的示数将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。 【答案】(1) 右 力臂 不能 (2) 寻找普遍规律 (3) 2 变大 【详解】（1）[1]由图甲知道，当杠杆静止时，发现左端下沉，因为此时杠杆静止，所以杠杆处于平衡状态，但是实验时为了方便测量力臂需要调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，即应把杠杆的平衡螺母向右调节，直至杠杆在水平位置平衡。 [2]调节杠杆平衡后，在接下来的实验过程中不能再通过调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡。 （2）[1]分析表格中的数据知道 1.0N×0.15m=1.5N×0.1m 1.0N×0.3m=2.0N×0.15m 2.0N×0.15m=1.5N×0.2m 故可得出杠杆平衡的条件是 动力×动力臂=阻力×阻力臂（） [2]通过实验总结归纳出物理规律时，一般要进行多次实验，获取多组实验数据归纳出物理规律才具有普遍性，结论才正确，所以在探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律。 （3）[1]在图丙中根据杠杆平衡条件知道 代入数据可得 解得 [2]根据杠杆的平衡条件分析，将测力计绕B点转动到虚线位置过程中，钩码的重力不变，其阻力臂OA不变，即阻力与阻力臂的乘积不变，而动力臂在转动到虚线过程逐渐减小，动力F逐渐增大。 26．【探究名称】探究斜面机械效率与什么因素有关 【问题】某同学发现公共场所为残障人士设计的无障碍通道是斜面，学习了机械效率知识后，他想了解斜面的机械效率跟什么因素有关呢？他猜想： A．斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关； B．斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关； C．斜面的机械效率可能跟物重有关。 【证据】 为了证实这些猜想是否正确，于是，该同学与小组其他成员一起用斜面、木块、钩码、刻度尺、弹簧测力计等器材设计方案，并利用如图装置按如下步骤进行了实验。 ①利用弹簧测力计测量出木块的重力G，记录在表格中； ②用弹簧测力计拉着木块，从斜面的底端匀速运动到顶端，记录弹簧测力计的示数F； ③利用刻度尺测量出木块上升的高度h和沿斜面移动的距离s，记录在表格中； ④保持木块重力和斜面的粗糙程度不变，通过移动木板下的木块位置来改变斜面的倾斜程度，重复上述步骤，并记录数据在表格中； ⑤保持斜面倾斜角、粗糙程度不变，通过在木块上增加钩码的方法来改变物重，重复步骤，并记录数据在表格中； ⑥保持物重、斜面倾斜角不变，在斜面上铺一条毛巾，重复步骤，并记录数据在表格中。 记录相关数据，如下表： 实验 次数 斜面 材料 物重 拉力 上升的高 度 沿斜面移动 的距离 有用功 总功 机械效率 1 木板 2 1.4 0.4 1 0.8 1.4 57 2 木板 2 1.6 0.6 1 1.2 1.6 75 3 木板 4 3.2 0.6 1 2.4 3.2 4 毛巾 4 3.4 0.6 1 2.4 3.4 71 【解释】 （1）第三次实验的斜面机械效率为 ； （2）分析实验1、2数据可得知：物体的重力和斜面的粗糙程度均相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越 ； （3）对比实验2和3数据可得知：斜面的粗糙程度和倾斜程度相同时，斜面的机械效率跟物重 ； （4）分析实验3和4数据可得知：斜面倾斜程度和物重相同，斜面越粗糙，机械效率越 。 【交流】 （1）该实验中用弹簧测力计拉着木块沿斜面向上匀速运动时，木块受到的拉力 摩擦力（选填“等于”或“不等于”）； （2）分析上表中的数据，还可以得出结论：使用斜面可以省 ； （3）该实验的不足之处是： 。 【答案】 75 高 无关 低 不等于 力 见详解 【详解】（1）[1]第三次实验的斜面机械效率为 （2）[2]分析实验1、2数据可得知：斜面的长度相同，第2次实验中高度更大，表明斜面更陡，效率更高，故可得出结论，物体的重力和斜面的粗糙程度均相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高。 （3）[3]对比实验2和3数据可得知：斜面的粗糙程度相同，长度和高度相同，即倾斜程度相同时，第2、3次实验中物体重力不同，但效率相同，故可得出结论，斜面的粗糙程度和倾斜程度相同时，斜面的机械效率跟物重无关。 （4）[4]分析实验3和4数据可得知：在其它条件相同，毛巾表面更粗糙，效率更低，故可得出结论，斜面倾斜程度和物重相同，斜面越粗糙，机械效率越低。 交流 （1）[5]根据可得，物体在斜面上受到的摩擦力为 故该实验中用弹簧测力计拉着木块沿斜面向上匀速运动时，木块受到的拉力不等摩擦力。 （2）[6]分析上表中的数据，无论效率高低，拉力都小于物体的重力，可以得出结论：使用斜面可以省力。 （3）[7]实验表格中，没有设置倾斜程度的栏目，在探究与倾斜程度时需要比较斜面的长和高，不直观，增加了分析论证的难度。 27．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。 实验次数 钩码重量G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4 0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 80% (1)实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计； (2)通过比较 （填实验次数的序号）两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；比较2、3两次实验得出结论：同一滑轮组， 越大，滑轮组的机械效率越高； (3)表格中第4次实验空格中数值：绳端移动距离 m；通过比较3、4两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 （填“高”或“低”）； (4)若每个滑轮的质量为100g，第三次实验中克服摩擦做的额外功为 J（不计绳重）。 【答案】(1)匀速 (2) 1、2 提升的重物 (3) 0.4 低 (4)0.03 【详解】（1）实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小。 （2）[1]根据绳子自由端移动的距离与物体升高的高度的关系：s=nh，在实验1、2、3、4中，绳子的有效段数分别为2、3、3、4，通过比较1、2两次实验数据，绳子段数不同，提升的重物相同，效率相同，可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 [2]比较2、3两次实验，可以看出提升的高度相同，绳子的段数相同，第三次物重更大，机械效率更高，得出结论：同一滑轮组，提升的重物越大，滑轮组的机械效率越高。 （3）[1]丁图装置绳子的有效段数为4，所以，绳子自由端移动的距离为 [2]通过比较3、4两次实验是分别用丙丁装置完成的，丁装置中有2个动滑轮，动滑轮重力大于丙中动滑轮的重力，而实验提起物体的重力相同，第4次实验的机械效率小于第3次实验的机械效率，所以得出的结论是：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 （4）第三次实验中拉力做的总功为 有用功为 额外功为 克服动滑轮所做的额外功为 第三次实验中克服摩擦做的额外功为 五、计算题（共12分） 28．（5分）如图甲所示，一辆总重为1.5×104N的汽车在大小为9.6×103N的牵引力的作用下，匀速从斜坡底端爬上顶端，用时24s，高20m。求： (1)汽车停在水平地面时，对地面的压强（轮胎与地面总接触面积为300cm2）。 (2)汽车爬坡时克服自身重力所做的功。 (3)汽车爬坡时的功率。 【答案】(1)5×105Pa (2)3×105J (3)8×104W 【详解】（1）汽车停在水平地面时，对地面的压力 F＝G＝1.5×104N 对地面的压强 （2）汽车爬坡时克服重力所做的功 W＝Gh＝1.5×104N×20m＝3×105J （3）牵引力做的功 W＝Fs＝9.6×103N×200m＝1.92×106J 汽车爬坡时的功率 29．（7分）如图所示是某工地用卷扬机和动滑轮运送建筑材料，在卷扬机对绳子的拉力作用下，使重800N的建筑材料A在50s的时间里，匀速竖直上升了10m。已知，在这个过程中，动滑轮提升建筑材料A所做的有用功为W有，卷扬机对绳子的拉力F做功的功率为200W，卷扬机自身重力为1400N，卷扬机与钢架的接触面积约为0.5m2，忽略绳重及摩擦。求： (1)有用功W有； (2)卷扬机工作过程中对钢架的压强； (3)动滑轮匀速提升建筑材料A的机械效率η。 【答案】(1)8000J (2)3800Pa (3)80% 【详解】（1）有用功 （2）卷扬机拉绳子的速度为 由得，可知卷扬机对绳子的拉力为 工作过程中卷扬机对钢架的压力 所以卷扬机对钢架的压强为 （3）由得拉力F做的功 使用动滑轮的机械效率 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！15 学科网（北京）股份有限公司 $$