第11章《简单机械和功》单元测试卷（培优卷）-2024-2025学年九年级物理上册同步知识解读与专题训练（苏科版）

第十一章《简单机械和功》单元测试卷（培优卷）（原卷版） 训练范围：苏科版九年级上册第11章 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．如图所示，放在水平桌面上的木块B通过水平细线、伸出桌面的滑轮与物块A相连。GA=10N，GB=20N时，木块B恰好向右匀速直线运动，下列分析正确的是（　　） A．图中的滑轮是动滑轮 B．木块B受到的滑动摩擦力大小为10N C．木块B受到的合力大小为10N D．物块A受到的合力大小为10N 2．如图是学生设计的一种垃圾投放装置的示意图，人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖，非常方便、卫生。下列说法正确的是（　　） A．该装置中左边滑轮是定滑轮，右边滑轮是动滑轮 B．该装置中的两个滑轮都属于动滑轮 C．使用该装置中的滑轮可以改变力的方向 D．将桶盖拉起的力的施力物体是吊把 3．如图所示的正在使用的四种工具，属于费力杠杆的是（　　） A．镊子 B．钢丝钳 C．独轮车 D．羊角锤 4．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 5．如图某人用力把木箱从斜面底端沿着斜面推到高处的过程中，对木箱做功的力是（　　） A．地面对人的支持力 B．木箱对人的推力 C．人对木箱的推力 D．斜面对木箱的支持力 6．如图所示的情境中，人对物体做了功的是（    ） A．图甲，大石头没有推动 B．图乙，推着小车在水平路面上匀速前进 C．图乙，举重运动员举着杠铃不动 D．图丁，水平方向运送花 7．小华在甲、乙两个不同位置开展跨学科研学活动，如图为研学点附近的等高线图。则（　　） A．河水由乙流向甲 B．甲处的气压比乙处的大 C．小华在甲处具有的重力势能比乙处大 D．质量为50kg的小华从甲处走到乙处，重力做了的功 8．用力越大，弹簧被拉得越长；打台球时，击球用力的大小和方向都会影响到球能否入袋；越靠近门轴推门，越费力。下列属于力的三要素其中一个的是（    ） A．力臂 B．支点 C．静止 D．方向 9．如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重550N的某人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.1m/s的速度竖直匀速上升，物体A重480N，作用在绳子自由端的拉力是250N，两个滑轮质量相等。下列说法中正确的是（    ） A．动滑轮的重力是20N B．绳子自由端拉力的功率是25W C．人对地面的压力是800N D．人用滑轮组提升物体A的机械效率是96% 10．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．   11．如图所示，两个相同的玻璃管分别装有水和油。两个相同的金属小球从同一高度O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球（　　） A．在水中重力做功多 B．在油中重力做功多 C．在水中重力的功率大 D．在油中重力的功率大 12．如图所示，一根轻木条左端放一支较短的蜡烛，右端放一支较长的蜡烛，木条能在水平位置平衡。同时点燃蜡烛，点燃后蜡烛的燃烧速度相同。那么，木条（　　） A．始终保持水平 B．左端会下沉 C．右端会下沉 D．无法判断 二、填空题（本题共10小题，每空1分，共20分） 13．如图所示，斜面长s=4 m，高h=2 m，小明用沿斜面方向的推力F=50 N将物体由斜面底端匀速推到顶端，则运动过程中小明对物体做的总功为 J；若斜面的效率为，则运动过程中物体受到斜面的摩擦力为 N。 14．明朝罗颀《物原》中记载：“史佚（周朝人名）始作辘轳”。如图甲所示是周朝时期的一种取水工具“辘轳”。图乙所示是“辘轳”的简化图，它属于简单机械中的 ；若想使人在提水时能更省力，可以适当增加摇柄中 （填“A”或“B”）的长度。 15．小强学过简单机械知识后，自己动手组装了一个滑轮组。他利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了0.6m。若A所受地面的摩擦力f=600N，小强所用拉力F=250N，则绳子自由端移动的距离为 m，该装置的机械效率为 。 16．随着科技的发展，有些餐厅利用机器人送餐。某次送餐时，机器人与食物的总质量为30kg，如果机器人在水平路面上以0.8 m/s的速度沿直线匀速运动50 m，机器人受到的阻力为重力的0.1倍。重力做功 J，牵引力对机器人做功功率为 W。（取g=10N/kg） 17．1min跳绳是我市初三下学期体育统一体能测试选考项目之一，男生1min跳绳次数达到147次以上即定为优秀。若小明同学1min跳了150次，每次跳起的高度为6cm，已知他的质量是50kg，g取10N/kg。则小明的重力为 N，他1min跳绳的平均功率为 w。 18．浸没在水中的长方体金属块，上、下表面受到水的压力分别为、，该金属块受到的浮力为 N；若上表面距离水面的深度为，现用的竖直向上的力把金属块提升，则此力对物体做的功为 J。 19．如图所示，在足够多的水中放一个两端开口的细长圆管，管内有一质量不计且与细长管间密封的活塞，其下表面与水面相平，面积为1cm2，大气压强为1.0×10⁵Pa。现用竖直向上的力F将活塞匀速提高0.5m，该过程中F对活塞做功为 J，此过程中细长管内水面的位置 。 20．如图所示，物体A重力为20N，在力F作用下，以的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧秤示数为2N，若不计滑轮重力以及滑轮与绳子之间的摩擦，则物体A所受摩擦力 N， N。 21．如图所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆。不计杠杆自重。若铅球质量m=3kg，OA=0.03m，OB=0.30m N，此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1为 N。 22．如图所示，装满物品的拉杆式旅行箱总重为90N，其重心在箱体的几何中心O点，图中AB与BC等长。现将平放在水平地面上的该旅行箱的C端抬离地面，至少用力 ，拉杆越长，所需的力越 。 三．解答题（本题共8小题，共56分） 23．如图是一款压蒜器和其简化示意图。用压蒜器压蒜时，ABO可以看作 一个杠杆，请在图乙中画出压蒜时作用在A点的最小动力F。 24．如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子 25．小明思考“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”。他在用同一木板做的斜面上，做匀速直线拉动物块的探究实验，如下图，并记录实验数据如下表： 实验次数 斜面倾斜程度 物重G/N 物体上升度高度h/m 拉力F/N 物体移动离距离S/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率 1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.5 0.50 0.8 63% 2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.5 0.75 1.1 68% 3 最陡 5.0 0.25 3.3 0.5 1.65 (1)将表格中的空白处数据填上 。 (2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越 。 (3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是： ； (4)如果小明还想要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，请你与他一起来完成实验： ①实验时应控制不变的条件是： 、物体移动的距离； ②实验时需要的测量仪器有： 和刻度尺。 26．测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。 实验次数 钩码重力 钩码上升高度 拉力 绳端移动距离 机械效率 1 1.0 5 15 55.6％ 2 1.5 5 0.8 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7％ 4 2.0 10 1.0 30 66.7％ (1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 N。 (2)第2次实验时滑轮组的机械效率是 。 (3)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 ，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。 (4)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是__________。 A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加大物体提升的速度 (5)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，若考虑绳重和摩擦，则该同学测得的机械效率 （选填“相等”、“偏高”或“偏低”）。 (6)根据探究结论，如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要用两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则 ，机械效率 。（均选填“＞”“＝”或“＜”） 27．用每个重0.5N的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验，请完成下列问题。 (1)实验前杠杆处于图甲所示状态，我们应向 调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是 。 (2)如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 个相同的钩码，或在C点挂 个相同的钩码。 (3)重复实验，多次改变钩码数量及钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，实验所得的数据如下表所示。分析实验数据可得出杠杆的平衡条件是 （用式子表示），本实验中多次实验的目的是 。 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1 10 0.5 20 2 2 15 1.5 20 3 2.5 5 0.5 25 (4)两个同学交流时，产生了一个想法：不选择杠杆的中点作支点，并用弹簧测力计在悬挂钩码的同一侧施加力的作用，会得出什么结论呢？他们按照图丙进行了探究。 ①在保持杠杆在水平位置平衡的前提下，当弹簧测力计从图丙所示位置绕杠杆上的D点逆时针旋转到竖直位置的时候，弹簧测力计的示数会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； ②将弹簧测力计的拉力始终保持在竖直方向，改变其在杠杆上的作用点多次实验，发现杠杆平衡时，都大于，其原因可能是 。 28．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着重为100N的水缓慢上升了4m，在这一过程中，人做的总功为500J。求此次取水的过程中： （1）人做的有用功为多少？ （2）人所做的额外功为多少？ （3）辘轳的机械效率多大？ 29．如图所示，是某安防机器人在园区自主巡逻的情景。若该安防机器人的质量为80kg，车轮与水平地面接触的总面积为100cm2。按照设定程序，安防机器人以0.5m/s的速度在园区的平直路面上匀速直线行驶，行驶过程中所受阻力为车重的，g取10N/kg。求： （1）该安防机器人静止时对水平地面的压强； （2）该安防机器人匀速直线行驶1min，牵引力做的功。 30．如图所示，一件质量2千克的大衣挂在立柱式轻质晾衣架ABO上的P点处，同时在晾衣架的C点处再作用一个沿CD方向的拉力F1，使晾衣架静止不动。已知O点为支点，PB长0.7米，OC长1.4米，求： (1)大衣受到的重力； (2)拉力F1的大小。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十一章《简单机械和功》单元测试卷（培优卷）（解析版） 训练范围：苏科版九年级上册第11章 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．如图所示，放在水平桌面上的木块B通过水平细线、伸出桌面的滑轮与物块A相连。GA=10N，GB=20N时，木块B恰好向右匀速直线运动，下列分析正确的是（　　） A．图中的滑轮是动滑轮 B．木块B受到的滑动摩擦力大小为10N C．木块B受到的合力大小为10N D．物块A受到的合力大小为10N 【答案】B 【详解】A．图中的滑轮的轴固定不动，是定滑轮，故A错误； B．木块B做匀速直线运动，拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，定滑轮不省力，拉力大小等于A的重力，所以滑动摩擦力的大小 f=F=GA=10N 故B正确； CD．木块B和物块A都做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的力是平衡力，受到的合力为零，故CD错误。 故选B。 2．如图是学生设计的一种垃圾投放装置的示意图，人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖，非常方便、卫生。下列说法正确的是（　　） A．该装置中左边滑轮是定滑轮，右边滑轮是动滑轮 B．该装置中的两个滑轮都属于动滑轮 C．使用该装置中的滑轮可以改变力的方向 D．将桶盖拉起的力的施力物体是吊把 【答案】C 【详解】AB．由图可知，装置中的两个滑轮在使用时轴的位置固定不动，所以都是定滑轮，故AB错误； C．定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不省力但能改变力的方向，故C正确； D．绳子和桶盖接触，所以将桶盖拉起的力的施力物体是绳子，故D错误。 故选C。 3．如图所示的正在使用的四种工具，属于费力杠杆的是（　　） A．镊子 B．钢丝钳 C．独轮车 D．羊角锤 【答案】A 【详解】A．如图，镊子在使用过程中，支点在镊子上端，动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，故A符合题意； B．如图，钢丝钳在使用过程中，支点在交叉连接的轴上，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆，故B不符合题意； C．如图，独轮车的车体在使用过程中，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆，故C不符合题意； D．如图，羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆，故D不符合题意。 故选A。 4．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。 5．如图某人用力把木箱从斜面底端沿着斜面推到高处的过程中，对木箱做功的力是（　　） A．地面对人的支持力 B．木箱对人的推力 C．人对木箱的推力 D．斜面对木箱的支持力 【答案】C 【详解】A．地面对人的支持力是作用在人身上的，而不是直接作用在木箱上。因此，这个力并没有对木箱做功。故A错误； B．木箱对人的推力作用在人身上，因此，这个力没有对木箱做功。故B错误； C．人对木箱的推力作用在木箱上，并且木箱在这个推力的方向上（沿斜面向上）移动了距离。所以人对木箱的推力对木箱做了功。故C正确； D．斜面对木箱的支持力虽然作用在木箱上，但是木箱并没有在这个支持力的方向上（即垂直于斜面向上）移动距离。因此，这个力没有对木箱做功。故D错误。 故选C。 6．如图所示的情境中，人对物体做了功的是（    ） A．图甲，大石头没有推动 B．图乙，推着小车在水平路面上匀速前进 C．图乙，举重运动员举着杠铃不动 D．图丁，水平方向运送花 【答案】B 【详解】A．人推石头时对石头施加了力的作用，石头没有在力的方向上移动，人没有对石头做功，故A不符合题意； B．人推着小车在水平路面上匀速前进，人对小车施加了水平方向的作用力，小车在水平方向上移动了一段距离，人对小车做了功，故B符合题意； C．举重运动员举着杠铃不动，人对杠铃施加了向上的作用力，杠铃没有在力的方向上移动，人没有对杠铃做功，故C不符合题意； D．水平方向运送花时，人对花施加了竖直方向的作用力，花在水平方向上移动了一段距离，力的方向和物体移动的方向垂直，人没有对花做功，故D不符合题意。 故选B。 7．小华在甲、乙两个不同位置开展跨学科研学活动，如图为研学点附近的等高线图。则（　　） A．河水由乙流向甲 B．甲处的气压比乙处的大 C．小华在甲处具有的重力势能比乙处大 D．质量为50kg的小华从甲处走到乙处，重力做了的功 【答案】C 【详解】A．由图可知，甲的位置高于乙的位置，河水会由于受到重力作用，从甲处流向乙处，故A不符合题意； B．海拔越高，气压越低。由图可知，甲的位置高于乙的位置，甲处的气压比乙处的低，故B不符合题意； C．小华的质量不变，甲的位置高于乙的位置，所以小华在甲处具有的重力势能比乙处大，故C符合题意； D．质量为50kg的小华从甲处走到乙处，重力做的功为 故D不符合题意。 故选C。 8．用力越大，弹簧被拉得越长；打台球时，击球用力的大小和方向都会影响到球能否入袋；越靠近门轴推门，越费力。下列属于力的三要素其中一个的是（    ） A．力臂 B．支点 C．静止 D．方向 【答案】D 【详解】影响力的作用效果的三要素是力的大小、方向和作用点。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 9．如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重550N的某人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A以0.1m/s的速度竖直匀速上升，物体A重480N，作用在绳子自由端的拉力是250N，两个滑轮质量相等。下列说法中正确的是（    ） A．动滑轮的重力是20N B．绳子自由端拉力的功率是25W C．人对地面的压力是800N D．人用滑轮组提升物体A的机械效率是96% 【答案】D 【详解】A．由题图可知，若不考虑绳重及摩擦，滑轮组的绳子承重股数为n=2，根据 可得，动滑轮的重力是 若考虑绳重及摩擦，动滑轮的重力应小于20N，故A错误； B．绳子自由端移动的速度为 根据 可得，绳子自由端拉力的功率是 故B错误； C．根据物体间力的作用是相互的，绳子对人的拉力为 对人由力的平衡分析可知，其受到绳子向上的拉力、地面对其向上的支持力以及竖直向下的重力作用，可得 所以，地面对人的支持力为 根据物体间力的作用是相互的，人对地面的压力是 故C错误； D．人用滑轮组提升物体A的机械效率是 故D正确。 故选D。 10．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。 11．如图所示，两个相同的玻璃管分别装有水和油。两个相同的金属小球从同一高度O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球（　　） A．在水中重力做功多 B．在油中重力做功多 C．在水中重力的功率大 D．在油中重力的功率大 【答案】C 【详解】AB．两个相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，则下落的高度相同，根据W=Gh=mgh可知小球在水和油中重力做功相同；故AB不符合题意； CD．已知小球在油中下落的时间更长，根据可知，小球在油中重力的功率小，在水中重力的功率大。故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 12．如图所示，一根轻木条左端放一支较短的蜡烛，右端放一支较长的蜡烛，木条能在水平位置平衡。同时点燃蜡烛，点燃后蜡烛的燃烧速度相同。那么，木条（　　） A．始终保持水平 B．左端会下沉 C．右端会下沉 D．无法判断 【答案】C 【详解】设左右两边的蜡烛质量分别为m左、m右，杠杆在水平位置平衡；所以 m左g×L左=m右g×L右……① 因为两支蜡烛粗细相同，同时点燃，所以两支蜡烛因燃烧减少的质量Δm相同，此时杠杆左右两端受到的力分别为（m左-Δm）g、（m右-Δm）g，左边 （m左-Δm）gL左=m左g×L左-ΔmgL左……② 右边 （m右﹣Δm）gL右=m右g×L右﹣ΔmgL右……③ 由图可知：L左>L右，则 ΔmgL左>ΔmgL右……④ 根据①④可比较②③得 （m甲-Δm）gL左＜（m右-Δm）gL右 所以杠杆失去平衡，右端会下沉。 故选C。 二、填空题（本题共10小题，每空1分，共20分） 13．如图所示，斜面长s=4 m，高h=2 m，小明用沿斜面方向的推力F=50 N将物体由斜面底端匀速推到顶端，则运动过程中小明对物体做的总功为 J；若斜面的效率为，则运动过程中物体受到斜面的摩擦力为 N。 【答案】 200 12.5 【详解】[1]运动过程中小明对物体做的总功为 [2]斜面的效率为，运动过程克服摩擦做的功等于拉力做的额外功，克服摩擦做的功 运动过程中物体受到斜面的摩擦力 14．明朝罗颀《物原》中记载：“史佚（周朝人名）始作辘轳”。如图甲所示是周朝时期的一种取水工具“辘轳”。图乙所示是“辘轳”的简化图，它属于简单机械中的 ；若想使人在提水时能更省力，可以适当增加摇柄中 （填“A”或“B”）的长度。 【答案】 轮轴 B 【详解】[1][2]对于辘轳来说，其实是一个变形的杠杆，支点在轴心处，动力作用在轮上，阻力作用在轴上，所以其动力臂远大于阻力臂，故辘轳是省力机械；若增加B的长度，就增加了动力臂，因此提物体时会更省力。 15．小强学过简单机械知识后，自己动手组装了一个滑轮组。他利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为2000N的物体A在3s内沿水平方向匀速移动了0.6m。若A所受地面的摩擦力f=600N，小强所用拉力F=250N，则绳子自由端移动的距离为 m，该装置的机械效率为 。 【答案】 1.8 80％ 【详解】[1]由图可知绳子的股数n=3，A物体移动的距离为0.6m，则绳末端移动的距离为 [2]该装置的机械效率为 16．随着科技的发展，有些餐厅利用机器人送餐。某次送餐时，机器人与食物的总质量为30kg，如果机器人在水平路面上以0.8 m/s的速度沿直线匀速运动50 m，机器人受到的阻力为重力的0.1倍。重力做功 J，牵引力对机器人做功功率为 W。（取g=10N/kg） 【答案】 0 24 【详解】[1]由于机器人沿水平方向运动，在重力的方向上没有移动的距离，即重力做功为0J。 [2]因机器人沿直线匀速运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，机器人所受牵引力 F=f=0.1G=0.1mg=0.1×30kg×10N/kg=30N 牵引力对机器人做功的功率 17．1min跳绳是我市初三下学期体育统一体能测试选考项目之一，男生1min跳绳次数达到147次以上即定为优秀。若小明同学1min跳了150次，每次跳起的高度为6cm，已知他的质量是50kg，g取10N/kg。则小明的重力为 N，他1min跳绳的平均功率为 w。 【答案】 500 75 【详解】[1]小明的重力为 G=mg=50kg×10N/kg=500N [2]他跳一次所做的功为 W=Gh=500N×6×10-2m=30J 他1min内做的功为 W总=nW=150×30J=4500J 他1min跳绳的平均功率为 18．浸没在水中的长方体金属块，上、下表面受到水的压力分别为、，该金属块受到的浮力为 N；若上表面距离水面的深度为，现用的竖直向上的力把金属块提升，则此力对物体做的功为 J。 【答案】 8 0.3 【详解】[1]该金属块受到的浮力为 [2] 此力对物体做的功为 19．如图所示，在足够多的水中放一个两端开口的细长圆管，管内有一质量不计且与细长管间密封的活塞，其下表面与水面相平，面积为1cm2，大气压强为1.0×10⁵Pa。现用竖直向上的力F将活塞匀速提高0.5m，该过程中F对活塞做功为 J，此过程中细长管内水面的位置 。 【答案】 5 上升 【详解】[1]根据题意可知，活塞的质量不计，所以活塞的重力不计，对活塞受力分析可知，其受到大气对其向下的压力以及竖直向上的力F，由于活塞匀速提高，所以活塞受力平衡，故 所以，该过程中F对活塞做功为 [2]活塞被提上去的过程中，由于圆管内活塞与水之间的气压小于外界大气压，因此在大气压的作用下水被压进圆管内，此过程中细长管内水面的位置上升。 20．如图所示，物体A重力为20N，在力F作用下，以的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧秤示数为2N，若不计滑轮重力以及滑轮与绳子之间的摩擦，则物体A所受摩擦力 N， N。 【答案】 2 1 【详解】[1][2]在力F作用下，以的速度在水平面上做匀速直线运动，弹簧秤示数为2N，若不计滑轮重力以及滑轮与绳子之间的摩擦，则物体A所受摩擦力等于弹簧测力计的拉力，摩擦力f=2N，物体做匀速直线运动，滑轮对物体的拉力和地面对物体的摩擦力是一对平衡力，而使用动滑轮能省一半的力，故拉力 21．如图所示为前臂平伸用手掌托住铅球时的情形。我们可将图甲简化成如图乙所示的杠杆。不计杠杆自重。若铅球质量m=3kg，OA=0.03m，OB=0.30m N，此时肱二头肌对前臂产生的拉力F1为 N。 【答案】 30 300 【详解】[1][2]由图可知，支点是O点，肱二头肌对前臂产生的拉力F1为动力，3kg铅球的重力等于阻力F2；则阻力为 F2=G=mg=3kg×10N/kg=30N 由图知，L1=OA=0.03m，L2=OB=0.30m，根据杠杆的平衡条件 F1L1=F2L2 即 F1×0.03m=30N×0.30m 解得F1=300N。 22．如图所示，装满物品的拉杆式旅行箱总重为90N，其重心在箱体的几何中心O点，图中AB与BC等长。现将平放在水平地面上的该旅行箱的C端抬离地面，至少用力 ，拉杆越长，所需的力越 。 【答案】 22.5N 小 【详解】[1][2]由图可知，支点为A点，阻力为箱体的重力，阻力臂为，动力臂为AC，因，所以，由杠杆平衡条件可得 则 拉杆越长，动力臂越大，阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件可得，所需的力越小。 三．解答题（本题共8小题，共56分） 23．如图是一款压蒜器和其简化示意图。用压蒜器压蒜时，ABO可以看作 一个杠杆，请在图乙中画出压蒜时作用在A点的最小动力F。 【答案】 【详解】在阻力与阻力臂一定时，由杠杆平衡条件知，动力臂越长，动力越小。要使动力最小，应使动力臂最长。由图示可知，O为支点，F2为阻力，在A点施加与OA垂直向下的力，此时动力臂最长，动力最小，从A点作OA的垂线，方向向下，即为最小的动力F​，如图所示： 24．如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请用笔画线代替绳子 【答案】 【详解】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，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如下图所示 25．小明思考“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”。他在用同一木板做的斜面上，做匀速直线拉动物块的探究实验，如下图，并记录实验数据如下表： 实验次数 斜面倾斜程度 物重G/N 物体上升度高度h/m 拉力F/N 物体移动离距离S/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率 1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.5 0.50 0.8 63% 2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.5 0.75 1.1 68% 3 最陡 5.0 0.25 3.3 0.5 1.65 (1)将表格中的空白处数据填上 。 (2)通过对上述实验数据的分析，你认为斜面省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越陡，越 。 (3)通过对上述实验数据的分析，你对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是： ； (4)如果小明还想要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，请你与他一起来完成实验： ①实验时应控制不变的条件是： 、物体移动的距离； ②实验时需要的测量仪器有： 和刻度尺。 【答案】(1)1.25；76% (2)费力 (3)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高 (4) 斜面的倾斜程度 弹簧测力计 【详解】（1）对于第三次实验，有用功W有​可以通过公式计算得出，其中G为物重，h为物体上升的高度。代入数据得有用功为 机械效率为 （2）从实验数据中可以看出，当斜面越陡时，所需的拉力F也越大。因此，我们可以得出结论：斜面越陡，越费力。 （3）通过对比三次实验的数据，可以发现，当斜面的倾斜程度增加时，虽然所需拉力增大，但机械效率也在增大。因此，可以初步得出结论：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高。 （4）[1]要探究斜面的机械效率与物体重力的关系，他需要进行额外的实验。在实验时，他应该控制斜面的倾斜程度和物体移动的距离不变，以排除这两个因素对实验结果的影响。 [2]需要测量物重和物体上升的高度来计算有用功，以及测量拉力和物体移动的距离来计算总功。因此，他需要的测量仪器有弹簧测力计和刻度尺。 26．测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。 实验次数 钩码重力 钩码上升高度 拉力 绳端移动距离 机械效率 1 1.0 5 15 55.6％ 2 1.5 5 0.8 15 3 2.0 5 1.0 15 66.7％ 4 2.0 10 1.0 30 66.7％ (1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做 运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为 N。 (2)第2次实验时滑轮组的机械效率是 。 (3)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 ，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）。 (4)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是__________。 A．增大绳重 B．减轻动滑轮重 C．加大物体提升的速度 (5)在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，若考虑绳重和摩擦，则该同学测得的机械效率 （选填“相等”、“偏高”或“偏低”）。 (6)根据探究结论，如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要用两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则 ，机械效率 。（均选填“＞”“＝”或“＜”） 【答案】(1) 匀速直线 0.6 (2)62.5% (3) 大 无关 (4)B (5)偏高 (6) ＜ ＝ 【详解】（1）[1]实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速直线运动，这样能让整个滑轮组处于平衡状态，且测力计的示数稳定，便于读数，其大小等于拉力。 [2]由图示知，测力计的分度值为0.1N，其示数为0.6N。 （2）此次实验中滑轮组的机械效率为 （3）[1]由表格数据，在1、2、3次实验中，使用同一滑轮组提升重物越重时，机械效率越高。 [2]在3、4次实验中，将重力相同的钩码提升不同高度，但机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。 （4）要提高机械效率可通过增大有用功或减小额外功来达到目的，而增大绳重会增大额外功，会降低机械效率，减轻动滑轮的重，可以减小额外功，可以提高机械效率，加快物体提升的速度，对机械效率无影响，故B选项正确。 （5）要正确测量拉力，需要使弹簧测力计做匀速直线运动，当弹簧测力计静止时读数，不能体现摩擦力对拉力的影响，所测拉力偏小，在有用功一定时，总功偏小，机械效率偏高。 （6）[1]A中连在动滑轮上的绳子有3段。B中连在动滑轮上的绳子有2段，若不计摩擦和绳重，则 由于G物和G动均相等，所以。 [2]不计绳重和摩擦时，滑轮组的机械效率为 A、B两种绕线方式中，滑轮重相等，物重相等，则机械效率相等。即。 27．用每个重0.5N的钩码做“探究杠杆的平衡条件”实验，请完成下列问题。 (1)实验前杠杆处于图甲所示状态，我们应向 调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是 。 (2)如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 个相同的钩码，或在C点挂 个相同的钩码。 (3)重复实验，多次改变钩码数量及钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，实验所得的数据如下表所示。分析实验数据可得出杠杆的平衡条件是 （用式子表示），本实验中多次实验的目的是 。 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 1 10 0.5 20 2 2 15 1.5 20 3 2.5 5 0.5 25 (4)两个同学交流时，产生了一个想法：不选择杠杆的中点作支点，并用弹簧测力计在悬挂钩码的同一侧施加力的作用，会得出什么结论呢？他们按照图丙进行了探究。 ①在保持杠杆在水平位置平衡的前提下，当弹簧测力计从图丙所示位置绕杠杆上的D点逆时针旋转到竖直位置的时候，弹簧测力计的示数会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； ②将弹簧测力计的拉力始终保持在竖直方向，改变其在杠杆上的作用点多次实验，发现杠杆平衡时，都大于，其原因可能是 。 【答案】(1) 右 便于测量力臂，同时消除杠杆自重对实验的影响 (2) 6 3 (3) 得出普遍性的规律 (4) 变小 杠杆自重对杠杆平衡有影响 【详解】（1）[1][2]实验前杠杆处于图甲所示状态，平衡螺母向上翘的一端移动，如图杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动，使在水平位置平衡是便于测量力臂，同时消除杠杆自重对实验的影响。 （2）[1][2]设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件有 4G×3L=FB×2L 解得 FB=6G 需在B点挂6个钩码，根据杠杆的平衡条件有 4G×3L=FC×4L 解之 FC=3G 或在C点挂3个相同的钩码。 （3）[1]分析表中数据有 1×20=0.5×20 2×15=1.5×20 2.5×5=0.5×25 分析实验数据可得出杠杆的平衡条件是 [2]根据一组数据得出的结论有偶然性，本实验中多次实验的目的是得出普遍性的规律。 （4）①[1]在保持杠杆在水平位置平衡的前提下，当弹簧测力计从图丙所示位置绕杠杆上的D点逆时针旋转到竖直位置的时候，动力臂变大，因阻力和阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，弹簧测力计的示数会变小。 ②[2]图丁中，设杠杆的重力为G′，力臂为LG，当杠杆平衡时，根据杠杆的平衡条件 F1L1=F2L2+ G′LG 由丁图可知LG≠0，所以杠杆自重对杠杆平衡有影响，此时都大于。 28．早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轳，通常用于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘轳，由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成。某次取水时井绳拉着重为100N的水缓慢上升了4m，在这一过程中，人做的总功为500J。求此次取水的过程中： （1）人做的有用功为多少？ （2）人所做的额外功为多少？ （3）辘轳的机械效率多大？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）人做的有用功为 （2）人所做的额外功为 （3）辘轳的机械效率为 答：（1）人做的有用功为； （2）人所做的额外功为； （3）辘轳的机械效率为。 29．如图所示，是某安防机器人在园区自主巡逻的情景。若该安防机器人的质量为80kg，车轮与水平地面接触的总面积为100cm2。按照设定程序，安防机器人以0.5m/s的速度在园区的平直路面上匀速直线行驶，行驶过程中所受阻力为车重的，g取10N/kg。求： （1）该安防机器人静止时对水平地面的压强； （2）该安防机器人匀速直线行驶1min，牵引力做的功。 【答案】（1）；（2） 【详解】解：（1）安防机器人静止时对水平地面的压力为 安防机器人静止时对水平地面的压强为 （2）安防机器人在行驶过程中所受阻力为 因为安防机器人在平直路面上匀速直线行驶，所以安防机器人行驶过程中受到的牵引力为 该安防机器人匀速直线行驶1min，行驶的距离为 该安防机器人匀速直线行驶1min，牵引力做的功 答：（1）该安防机器人静止时对水平地面的压强； （2）该安防机器人匀速直线行驶1min，牵引力做的功。 30．如图所示，一件质量2千克的大衣挂在立柱式轻质晾衣架ABO上的P点处，同时在晾衣架的C点处再作用一个沿CD方向的拉力F1，使晾衣架静止不动。已知O点为支点，PB长0.7米，OC长1.4米，求： (1)大衣受到的重力； (2)拉力F1的大小。 【答案】(1)19.6牛 (2)19.6牛 【详解】（1）大衣受到的重力为 （2）如图，支点为O，从支点到动力F1的作用线的距离为动力臂l1，大衣作用在P点的力为阻力F2，从支点O到阻力作用线的距离为阻力臂l2，如图所示 由数学知识可得，动力臂为 阻力臂为 根据杠杆平衡条件可得 所以可得，拉力F1的大小为 1 学科网（北京）股份有限公司 $$