11.1-4杠杆、功、功率专题练习 ---2024-2025学年苏科版九年级物理上学期

11.1-4杠杆、功、功率专题练习 一．杠杆的平衡条件（共2小题） 1．采用如图所示站姿锻炼手臂力量：双脚并拢，脚尖O触地，脚后跟踮起，手臂水平，手掌支撑在竖直墙壁上的A点，B为人体重心所在位置。锻炼时，躯体伸直，手臂弯曲和伸直动作交替进行。现要估测手掌对墙壁的压力F．（g为已知常量） （1）用体重计称量出人体的体重（质量）m：用卷尺分别测量出 　 　两点间的竖直距离l1和 　 　两点间的水平距离l2：（填“A、O”或“B、O”） （2）手掌对墙壁的压力F＝　 　（用已知和测得的物理量表示）； （3）锻炼时，脚尖离开墙壁越远，手掌对墙壁的压力就越 　 　。 2．小红所在的科技小组利用所学知识自制一杆秤（自重不计），其照片如图。秤砣的质量m0为1kg，根据照片估算此杆秤最大测量值为 　 　kg；若要增大该杆秤的测量范围，可采用的方法 　 　（写一种方法）；已知秤杆上0.5kg和2.5kg的两根刻度线相距10cm，则秤钩连接点A与提纽O点的距离是 　 　cm。 题1题2题3题4 二．杠杆的平衡条件的计算（共1小题） 3．如图，AB是能绕B点转动的轻质杠杆，在中点C处用绳子悬挂重为100N的物体（不计绳重）。在A端施加竖直向上的拉力使杠杆在水平位置平衡，则拉力F＝　 　N．若保持拉力方向始终垂直于杠杆，将A端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F将　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 三．杠杆的动态平衡分析（共1小题） 4．如图所示，轻质杠杆在中点处悬挂重物，在杠杆的最右端施加一个竖直向上的力F，杠杆保持平衡，保持力F方向不变，当将重物向右移动时，要使杠杆保持平衡，力F将　 　；将杠杆顺时针方向缓慢转动，力F将　 　（两空均填“变大”、“变小”、“不变”） 四．杠杆在生活中的应用（共1小题） 5．建设中的常泰大桥为斜拉索公路、铁路两用大桥，如图为小华制作的斜拉索大桥模型，她用长30cm、重5N的质地均匀分布的木条OA做桥面，立柱GH做桥塔。OA可绕O点转动，A端用细线与GH上的B点相连，桥面OA实质是一种 　 　（填简单机械名称）。保持桥面水平，细线对OA的拉力F＝　 　N；将细线一端的固定点由B点改至C点，拉力F的大小变化情况是 　 　，由此小华初步了解到大桥建造很高桥塔的好处。 题5 题6 题7 题8 五．定滑轮（共3小题） 6．如图所示，物体A和B所受重力都为120N，滑轮重力不计，当分别用力匀速提升重物A和B时，FA为　 　N；FB为　 　N。 7．如图所示，用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度，不计绳重与摩擦，且动滑轮重小于物重，使用甲图滑轮最大的优点是　 　；所用的拉力F甲　 　F乙（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 8．如图所示，物体A重20N，滑轮重1N，绳重不计，弹簧秤示数为25N，则物体B的重为　 　N。 六．动滑轮（共1小题） 9．如图所示，A的重力是40N，如滑轮、弹簧测力计和绳重均不计，在滑轮组静止时，a、b、c弹簧测力计的读数各为　 　N、　 　N、　 　N。 七．动滑轮的计算（共1小题） 10．如图物体重G＝500N，滑轮重10N，当物体G匀速上升时，则挂钩B承受拉力为　 　N，挂钩A承受　 　N的拉力，拉力F为　 　N，若绳子自由端向上拉动2m，则物体向上移动　 　m．（不计摩擦、不计摩擦） 题9题10题11题12 八．滑轮组的中的相关计算（共1小题） 11．在图示各个图中，物重G都为12N，当物体静止时，拉力F各是多少？（不计摩擦和机械自重） F1＝　 　N F2＝　 　N F3＝　 　N 九．滑轮组的设计与组装（共1小题） 12．如图丙用滑轮组来将重物拉起，画出最省力的绕线方法。 题13题14题15题16题19 十．斜面及其应用（共2小题） 13．山区常见盘山公路，盘山公路可以看作是我们学过的一种简单机械﹣﹣斜面，它的主要目的是使汽车在上坡时能　 　；但不能省　 　。 14．如图所示，是小明将要攀登的一座海拔400m小山的示意图。观察图片，比较南、北两条攀登路径的情况可知：　 　路径比较省力，理由是　 　。坡道是　 　（选填“杠杆”、“轮轴”或“斜面”）的实例。 十一．功的比较大小（共2小题） 15．如图所示，AC和BC是两个光滑的斜面，∠β大于∠α，同一个物体分别在AC和BC斜面上在沿斜面方向的拉力作用下，由底端匀速运动到C点，所用拉力分别为FA、FB，所做功分别为WA、WB，则FA　 　FB；WA　 　WB（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 16．如图所示，质量分布均匀的相同的两块砖平放在水平地面上，现分别用始终竖直向上的力F1和F2分别作用在ab和cd的中点，使它们缓慢的竖直起来，且砖不在地面上滑动，当砖的边ab、cd刚离开地面时F1　 　F2（选填“＞”、“＜”或“＝”）。当两块砖抬高至竖直位置时，F1、F2做功的大小分别为W1、W2，则W1　 　W2（选填“＞”、“＜”或“＝”）。 十二．功的简单计算（共3小题） 17．用10N的水平拉力拉着重为60N的小车在水平路面上前进3.5m，拉力做的功为　 　J，重力对小车做的功是　 　J；如果小明用力将该小车匀速举到1.5m的高度，则他对该小车做功为　 　J。 18．用100N的水平推力，使重500N的物体沿水平面移动20m．重力对物体做的功为 　 　，水平面对物体的支持力做的功为 　 　，推力对物体做的功为 　 　。 19．人体就像一部复杂的智能系统，其中包含许多物理知识。 （1）如图所示，人的前臂可以看成杠杆，肘关节是支点，哑铃的压力是阻力，上臂中的肌肉对前臂施加的力是动力。从以上情形来分析，这个杠杆是一个　 　（省力/费力/等臂）杠杆，这个杠杆的好处是　 　； （2）正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在3s内心脏做的功是　 　J，这些功可把一个0.5N的鸡蛋匀速举高　 　m。 十三．功的计算提高（共3小题） 20．如图所示，长为60cm、重为10N的质量分布均匀的杠杆可绕着O点转动，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置（忽略摩擦阻力），在这个过程中，力F的大小将　 　（选填“增大”、“不变”或“减小”），克服杠杆自身重力所做的功为　 　J。 21．跳绳是一种健身运动，李强同学对此作了专门研究：跳绳者的质量m＝50kg，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10N/kg） 22．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，请根据图象解答下列问题。 （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。 23．如图甲所示，用弹簧测力计竖直向上缓慢提升静止在水平桌面上的钩码，弹簧测力计的示数F与弹簧测力计的零刻度线A点上升高度hA之间的关系如图乙所示。则钩码的重力大小为　 　N；从开始提升到hA＝30cm的过程中，弹簧测力计的拉力对钩码做功为　 　J。 11.1-4杠杆、功、功率专题练习参考答案与试题解析 一．杠杆的平衡条件（共2小题） 1．【答案】见试题解答内容 【解答】解：采用如图所示站姿锻炼手臂力量：双脚并拢，脚尖O触地，脚后跟踮起，手臂水平，手掌支撑在竖直墙壁上的A点，B为人体重心所在位置。锻炼时，躯体伸直，手臂弯曲和伸直动作交替进行。现要佔测手掌对墙壁的压力F； （1）用体重计称量出人体的体重（质量）m：由图可知， 以脚尖O为支点，支持力F的力臂为A、O两点间的竖直距离，重力G的力臂为B、O两点间的水平距离，用卷尺分别测量出A、O两点间的竖直距离l1和B、O两点间的水平距离l2： （2）由杠杆的平衡条件可得F′×l1＝mgl2， 所以墙壁对手掌的支持力：F′； 支持力与手对墙壁的压力是一对相互作用力， 故F＝F′； （3）由F×l1＝mgl2可知，锻炼时，脚尖离开墙壁越远，l1减小，l2增大，质量不变，重力不变，手掌对墙壁的压力就越大。 故答案为：（1）A、O；B、O；（2）；（3）大。 2．【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由图可知，当m0移到最左端时，测量值最大，则0B约为OA的5～6倍，则由MgOA＝m0gOB得，M约为5或6kg。 （2）A、若要增大测量范围，即可称量的物重G增大，在右边力臂不变的情况下，右边力与力臂的乘积 G•OA 的值增大； 由杠杆的平衡条件知：左边力与力臂的乘积应相应的增大，即：m0g•OB 需要相应的增大，那么方法有： ①OB不变，增加秤砣的质量，即增大m0的值； ②秤砣的质量和力臂的长度同时增大。 B、m0g不变，即秤砣的重量不变，那么可将O点向右移动一些，加大OB的长，同时减小OA的长； （3）设0.5kg时秤砣连接点与提纽O之间的距离为L，秤钩连接点A与提纽O点的距离是l； 则由平衡关系知：m1gl＝m0gL，m2gl＝m0g（L+0.1）； 已知：m1＝0.5kg，m2＝2.5kg，m0＝1kg 代值得：0.5×l＝L …① 2.5×l＝L+0.1 …② 两式联立得：l＝0.05m＝5cm。 故答案为：5或6，增大m0或将O向右移，5。 二．杠杆的平衡条件的计算（共1小题） 3．【答案】见试题解答内容 【解答】解：杠杆在水平位置保持平衡，由F1l1＝F2l2可得，拉力的大小： F1GG100N＝50N。 若将A端缓慢向上提升一小段距离，则阻力臂l2将变小，阻力G不变，即F2l2变小， 因为拉力方向始终垂直于杠杆，所以动力臂不变，l1始终等于BA，根据F1l1＝F2l2可知F1变小，即拉力F减小； 故答案为：50；减小 三．杠杆的动态平衡分析（共1小题） 4．【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）由题知，杠杆最右端的力F竖直向上（方向不变），当重物向右移动时，重物对杠杆拉力的力臂L2变大，F的力臂L1不变（等于杠杆的长），阻力G不变，由杠杆平衡条件FL1＝GL2可知，力F将变大； （2）如图： 重物悬挂在杠杆的中点，水平平衡时，动力臂和阻力臂的关系：L1＝2L2， 保持力F方向不变，杠杆顺时针方向缓慢转动后，由图根据相似三角形知识可知，动力臂和阻力臂的关系：L1′＝2L2′， 物重G不变，动力臂与阻力臂的比值不变，由杠杆平衡条件可知，动力F的大小始终等于G，即力F将不变。 故答案为：变大；不变。 四．杠杆在生活中的应用（共1小题） 5．【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由图可知，OA可绕O点转动，A端用细线与GH上的B点相连，所以桥面OA实质是一种杠杆； （2）过支点向拉力的作用线作垂线，这条垂线段就是拉索对桥面拉力F的力臂L，如图所示： 在Rt△AOB中，∠A＝30°，则LOA＝0.15m 根据杠杆的平衡条件，FL＝GOA， 则F5N； 将细线一端的固定点由B点改至C点，动力臂增大，阻力臂和阻力不变， 根据杠杆平衡条件可知，动力减小。 故答案为：杠杆；5；减小。 五．定滑轮（共3小题） 6．【答案】见试题解答内容 【解答】解：由图可知，吊A的滑轮是动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力，所以只需要60N的力即可拉起物体； 吊B的滑轮是定滑轮，使用定滑轮不能够省力，所以需要用120N的力拉起物体； 故答案为：60，120。 7．【答案】见试题解答内容 【解答】解：甲图是一个定滑轮，定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力，因此F甲＝G；乙图是一个动滑轮，且动滑轮重小于物重，动滑轮的特点是能够省一半力，故F乙（G动+G）＜G；所以F甲＞F乙。 故答案为：可以改变力的方向；＞。 8．【答案】见试题解答内容 【解答】解：B物体在重力和拉力的作用下处于静止状态，故F＝GB，对滑轮进行受力分析，滑轮受到了弹簧向上的拉力、本身的重力、两端绳子的拉力，根据力的平衡，可知弹簧秤示数＝G滑轮+2F，故物体B的重力GB＝12N； 故答案为：12。 六．动滑轮（共1小题） 9．【答案】见试题解答内容 【解答】解：物体受到向下的重力和向上拉力，滑轮、弹簧测力计和绳重均不计，则弹簧测力计a、b的示数相等，大小为FG40N＝20N； 由于定滑轮不省力，但可以改变力的方向，所以弹簧测力计c的示数也等于20N。 故答案为：20；20；20。 七．动滑轮的计算（共1小题） 10．【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）因物体重500N，故挂钩B受到的拉力为500N；挂钩A受到的拉力等于绳端的拉力，为物体和滑轮总重的一半，拉力F（500N+10N）＝255N，挂钩A处受到的拉力为255N。 （2）滑轮承重绳子的股数n＝2，物体上升的高度h1m。 故答案为：500；255；255；1。 八．滑轮组的中的相关计算（共1小题） 11．【答案】见试题解答内容 【解答】解：图1是两个定滑轮，不省力，则F1＝G＝12N； 图2是一个定滑轮和一个动滑轮，n＝2，则F212N＝6N； 图3是两个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，n＝3，则F312N＝4N。 故答案为：12N、6N、4N。 九．滑轮组的设计与组装（共1小题） 12．【答案】见试题解答内容 【解答】解：图中滑轮组由1个定滑轮和1个动滑轮组成，则最省力绕绳方法是动滑轮上有3段绳子；从动滑轮上面的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示： 。 一十．斜面及其应用（共2小题） 13．【答案】见试题解答内容 【解答】解：斜面加长了距离，但是可以在物体向上运动时省力，故盘山公路修成了斜面形；根据功的原理：使用任何机械都不省功。 故答案为：省力；功。 14．【答案】见试题解答内容 【解答】解：由图可知，山坡的坡道是一个斜面的模型，在高度一定时，即克服重力做功一定，南坡的路程长，费距离的一定省力，因此从南坡上山比较省力。 坡道是斜面的实例； 故答案为：南坡；功是一定的，费距离的一定省力；斜面。 一十一．功的比较大小（共2小题） 15．【答案】见试题解答内容 【解答】解： 斜面AC倾斜角度α小于BC的倾角β，所以物体沿AC运动时拉力较小，即FA＜FB； 由题知，AC和BC是两个光滑的斜面，额外功为0，所以拉力在两斜面上做功相同，即WA＝WB。 故答案为：＜；＝。 16．【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）左图以与地面接触的下边为支点转动，F1克服砖的重力才能将砖抬起， 根据杠杆的平衡条件可得：F1×cd＝Gcd，解得F1G； 右图以与地面接触的下边为支点转动，根据杠杆的平衡条件可得：F2×ab＝Gab，解得F2G， 所以F1＝F2； （2）在ab或cd边不断抬高的过程中，动力臂始终等于阻力臂的2倍， 所以动力臂与阻力臂的比值不变，砖的重力不变，由杠杆的平衡条件可知，在ab或cd不断抬高的过程中，动力的大小不变，即F1始终等于F2； 由cd＞ab可知，第一拉力移动的距离大， 由W＝Fh可得，两次拉力做功的关系为W1＞W2。 故答案为：＝；＞。 一十二．功的简单计算（共7小题） 17．【答案】见试题解答内容 【解答】解：拉力做的功W＝Fs＝10N×3.5m＝35J； 因为物体在竖直方向上移动的距离为0，所以重力对小车做的功是0； 对该小车做功W2＝Gh＝60N×1.5m＝90J。 故答案为：35；0；90。 18．【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功，为0； （2）物体在支持力的方向上没有移动距离，所以支持力不做功，为0； （3）推力做功等于推力乘以在推力的方向上移动的距离，即：W＝FS＝100N×20m＝2000J。 故答案为：0J、0J、2000J。 19．【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）如图，在人的前臂在用力举起一个物体时，其支点在O点，哑铃的压力是阻力，上臂中的肌肉对前臂施加的力是动力，因此，阻力臂大于动力臂，是一个费力杠杆，但可以省距离。 （2）根据P可得，心脏做的功：W＝Pt＝1.5W×3s＝4.5J； 根据W＝Gh可得，这些功可把一个0.5N的鸡蛋匀速举起的高度：h9m。 故答案为：（1）费力；省距离；（2）4.5；9。 20．【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）在杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置的过程中，因动力始终与杠杆垂直，所以动力臂L不变，阻力G的大小也不变，而阻力臂L′却逐渐增大； 由杠杆的平衡条件可得：F•L＝G•L′，当L、G不变时，L′越大，那么F越大，所以，在这个过程中拉力F逐渐增大； （2）如图所示，蓝色线段为杠杆重心上升的高度； 杠杆重心上升的高度：hLsin30°60cm15cm＝0.15m， 则克服杠杆自身重力所做的功：W＝Gh＝10N×0.15m＝1.5J。 故答案为：增大；1.5。 21．【答案】见试题解答内容 【解答】解：跳绳者每跳一次克服重力所做的功W＝Gh＝50kg×10N/kg×0.09m＝45J； 由图分析可知，每s跳一次，即每秒跳3次，则在1min内可跳跃3×60＝180（次），故1min内克服重力做功的平均功率P135W； 故答案为：45，135。 22．【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由于拉力始终竖直向上，由杠杆的平衡条件可知，拉力不变（动力臂与阻力臂之比不变）。 由图乙可知，x从0m到1.0m的过程中，B端缓慢抬起， 当x＝1.0m时，A端恰好离地，所以该金属棒的长度l＝1.0m； （2）根据图乙可知，当W＝3.0J时，x＝1.0m，由W＝Fh可得，F13N； （3）因金属棒的重心位于中点， 所以，由杠杆的平衡条件可得： G2F1＝2×3N＝6N， x从1.0m到1.2m的过程中，弹簧测力计做的功： ΔW＝GΔh＝6N×（1.2m﹣1.0m）＝1.2J， 所以，当B端离地高度x＝1.2m时，弹簧测力计做功： W0＝W+ΔW＝3J+1.2J＝4.2J。 故答案为：（1）1.0；（2）3；（3）4.2。 23．【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）钩码离开桌面后测力计的示数不再变化，此时示数即为钩码所受重力大小；根据图乙可知，钩码所受的重力为2N； （2）当缓缓提钩码离开桌面后，弹簧测力计的示数为2N，钩码通过的距离为30cm﹣10cm＝20cm＝0.2m 弹簧测力计的拉力对钩码做功：W＝Fs＝2N×0.2m＝0.4J。 故答案为：2；0.4。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2024/9/2 12:18:13；用户：杨峰；邮箱：dubuqing@126.com；学号：19082488 ( 第 1 页 共 2 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$