期末提优章节限时练习 简单机械和功 2024-2025学年苏科版九年级物理上册

简单机械和功——2024-2025学年江苏省九年级物理期末提优章节限时练习 一、单选题 1．下列现象中，人对物体做功的是（　　） A．掷出的铅球在空中飞行 B．将书包背上楼 C．用力推课桌没有推动 D．提着水捅在水平地面上匀速前进 2．如图所示，用同一个动滑轮先后提升同一物体，使物体以相同的速度匀速上升相同的高度，所用的力分别是F甲和F乙，拉力F甲和F乙移动的速度分别为v甲和v乙。若不计摩擦、动滑轮重和绳重，则F甲和F乙、v甲和v乙之间的大小关系是（　　） A．F甲＞F乙、v甲＜v乙 B．F甲＞F乙、v甲＞v乙 C．F甲＜F乙、v甲＜v乙 D．F甲＜F乙、v甲＝v乙 3．图所示的用具中，属于等臂杠杆的是（　　） A．铁丝剪 B．镊子 C．天平 D．夹菜筷子 4．2023年2月 10日，神舟十五号航天员在机械臂的协同配合下完成了梦天舱外扩展泵组装等任务。机械臂在工作时是一个费力杠杆，如图所示的杠杆中，使用时与机械臂工作时属于同一类杠杆的是（　　） A．天平B．核桃夹 C．羊角锤 D．筷子 5．下列有关力做功的说法中正确的是（   ） A．举重运动员举着杠铃不动，举力做了功 B．用水平力推着购物车前进，推车的力做了功 C．在光滑的水平冰面上滑动的冰块，有力对物体做了功 D．被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中，脚对足球做了功 6．如图甲所示，停车场常用闸杆来控制车辆出入。将闸杆看作一个质量分布均匀的杠杆，如图乙所示，O为杠杆的支点，下列说法正确的是（　　） A．闸杆升起时，施加在A端的力F1为动力，此时闸杆是省力杠杆 B．闸杆升起时，沿F1方向比沿F2方向更省力 C．闸杆升起的过程中，阻力臂逐渐减小 D．适当将支点O远离B端，可以减小升起闸杆的动力 7．端午节是我国传统节日，很多地方举行了赛龙舟活动，极大丰富了人们的文化生活。关于赛龙舟活动，下列分析正确的是（   ） A．运动员向后划水，龙舟向前运动，说明力的作用是相互的 B．赛龙舟用的桨是省力杠杆 C．船桨上的花纹是为了减小摩擦力 D．船桨的浆叶做的宽大，划水的力不变时增大了对水的压强 8．如图所示，一根质地均匀的木杆可绕O点自由转动，在木杆的右端施加一个始终垂直于杆的作用力F，使杆从OA位置匀速转到OB位置的过程中，下列说法正确的是（　　） A．拉力的力臂先变小后变大 B．阻力的力臂逐渐变小 C．拉力F先变小后变大 D．拉动木杆过程中木杆属于省力杠杆 二、填空题 9．如图中的起瓶器，它属于 杠杆（填“省力”或“费力”），A、B两点中 点是支点，开瓶盖时在C点处施加 （选填“向上”或“向下”）的力。 10．如图所示是一种小型千斤顶的示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在10s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂2m，把1000N的重物匀速抬高14cm，则重物上升的速度为 m/s，人做的功为 J，千斤顶的效率是 %。 11．如图所示，人向下匀速直线拉绳提升重物，已知物体重80N，动滑轮重10N，不计绳重及摩擦，在5s内将重物匀速提升0.5m，人需用的拉力为 N，绳子自由端移动的距离为 m，绳子自由端移动速度是 m/s。 12．公元前700年前，中国古人就知道利用杆秤解决质量的测量问题，如图所示，杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O。若不计其自重，在挂钩处悬挂被称物体，此时秤砣悬挂在D点，杆秤处于平衡状态。已知，CO=4cm，OD=10cm，秤砣的质量为1kg，则图中被称物体的质量是 kg，若这杆秤所能称的物体的最大质量为20kg，则OB的长度是 cm。 13．小明同学用20N的水平推力，将重为100N的购物车在20s内沿水平地面匀速向前推动了10m，在此过程中，推力做功 J，购物车的重力做功 J。 14．小红同学用如图所示的装置将重为600N的物体水平匀速拉动，物体与地面之间的摩擦力为物重的0.1倍，不考虑滑轮重、绳重、绳与滑轮间摩擦等，则水平拉力F为 N；若绳子自由端移动1.2m，则物体水平移动距离是 m。 15．如图所示，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（不计空气阻力），已知，施加的力分别为，，拉力做的功为、，拉力做功的功率分别为、，则 ， ， （选填“>”“=”或“<”） 16．如图所示，两位同学各持一根较光滑的木棍，在相距1m处面对面站立。另外一位同学取一根绳子，将绳子的一端系在其中一根木棍上，再按图所示依次绕过两根木棍，木棍和绳子组成了一种简单机械，叫 ，然后用较小的力缓慢拉动绳子的另一端，这两根木棍将 （选填“靠拢”或“分开”）。 三、作图题 17．(1)近日举行的中柬“金龙-2024”联演中，解放军首次公开展示了其列装的机器狗。战斗机器狗不仅肩负侦察使命，还能携带多样武器直接参战，成为移动的火力点，成为解放军巷战的利器。假设A点是战斗机器狗的重心，请在图的A点画出战斗机器狗静止在水平地面时的受力示意图； (2)图甲是长治热心市民和民警一起扶起被大风刮倒护栏的情景。图乙是它的模型图，请在图乙中画出在A处所用最小力F的示意图。 18．作图题： (1)如图，轻质杠杆OA可绕O点在竖直面内旋转，请在图中画出物体所受重力和使杠杆保持平衡的最小力F的示意图。 (2)某人站在地面上使用如图所示的滑轮组将物体提升，请用笔画线代替绳子画出绳子绕法。 四、实验题 19．如图所示是我们班的同学在做“研究杠杆的平衡条件”实验时，出现的以下几个问题，请你帮忙完善和纠正： (1)小华的实验：实验没有挂钩码时，若杠杆的左端下倾，则应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡的目的是：消除 对实验的影响，并便于实验时测量 ； (2)小明在进行实验时，实验步骤如下： ①把杠杆的中点支在支架上； ②把钩码挂在杠杆的两边，改变钩码的位置，使杠杆平衡； ③记下两边钩码受到的重力，并用刻度尺量出它们的力臂，将数据填入表格内； ④改变力和力臂的数值，做三次实验； ⑤求出各次实验的动力乘动力臂和阻力乘阻力臂的数值。小明同学漏掉了重要的步骤是 。如果实验所用钩码的质量都相同，则在图中的B处该挂 个钩码，才能使杠杆平衡。 20．小丽实验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。 物理量名称 实验1 实验2 实验3 钩码量G/（N） 4 4 6 钩码上升高度h（m） 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F（N） 1.8 1.4 2.4 绳端移动距离s（m） 0.3 0.5 0.3 机械效率η（%） 74 57 机械效率平均值 (1)小玲同学认为表格设计有问题，请你指出问题所在： ；（不说明理由）在实验中，弹簧测力计应竖直向上 提升重物； (2)通过表中数据可分析出实验1是用 （选填“甲”或“乙”）图滑轮组做的实验； (3)3次实验后得出表中的数据，请将第3次测量的效率补充在表中的空白处 ； (4)通过实验1和实验2的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 ； (5)比较实验 两个实验的数据可得出结论：使用同组滑轮组，增大物重可以提高滑轮组的机械效率。 五、计算题 21．如图所示，在建筑工地上，工人师傅用250N的拉力将货物竖直匀速向上提升，在2秒内绳子的自由端上升了4米，不计摩擦和绳重，已知动滑轮重力为50N。求： (1)这段时间内拉力所做的功； (2)这段时间拉力做功的功率； (3)此装置的机械效率。 22．如图所示，图甲是我国古代著作《天工开物》里记载的舂米工具，它在使用时可看成一个杠杆，它的结构示意图如乙所示，O为固定转轴，OA长度是OB长度的两倍，在A端固定着碓头，脚踏B端使碓头在竖直方向上升高0.5m；脚从B端移开后，碓头下落击打稻谷。若碓头的质量为4kg，摩擦和杠杆自重均忽略不计。求：（g取10N/kg） (1)脚竖直向下施力，使碓头竖直匀速抬起，这个过程中脚需要施加力的大小。 (2)碓头下落0.5m的过程中，重力对碓头所做的功。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B A C D B C A D 1．B 【详解】A．掷出的铅球在空中飞行，不受手的推力，因此人对铅球不做功，故A不符合题意； B．将书包背上楼，人给书包一个向上的力，向上移动了距离，人对书包做功，故B符合题意； C．用力推课桌没有推动，有力但无距离，因此不做功，故C不符合题意； D．人提着水桶在水平路面上行走，人给水桶一个向上的力，虽然水桶水平移动距离，但是水桶向上 没有移动距离，人对水桶没有做功，故D不符合题意。 故选B。 2．A 【详解】如图甲所示，不计摩擦、动滑轮重和绳重，力F甲的大小等于物体重力的2倍；如图乙所示，力F乙的大小等于物体重力的一半；由此可知F甲＞F乙。由图甲可知，拉力F甲移动的速度为物体移动速度的一半，由图乙可知，拉力F乙移动的速度为物体移动速度的2倍；由此可知v甲＜v乙，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．C 【详解】A．铁丝剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意； B．镊子在使用时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B不符合题意； C．托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故C符合题意； D．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D不符合题意。 故选C。 4．D 【详解】A．天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故A不符合题意； B．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意； C．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意； D．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D符合题意。 故选D。 5．B 【详解】A．举重运动员举着杠铃不动，没有移动距离，所以举力没有做功，故A错误； B．用水平力推着购物车前进，购物车在推力方向上移动了一段距离，所以推力做了功，故B正确； C．在光滑的水平冰面上滑动的冰块，受到重力和支持力，这两个力都是竖直方向的，但冰块在竖直方向上没有移动距离，所以没有力做功，故C错误； D．被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中，脚对足球没有施加力的作用，所以脚对足球不做功，故D错误。 故选B。 6．C 【详解】A．闸杆升起时，施加在A端的力F1为动力，此时动力臂小于阻力臂，则闸杆是费力杠杆，故A错误； B．闸杆升起时，沿F1方向比沿F2方向动力臂较短，根据杠杆的平衡条件可知，此时会更费力，故B错误； C．闸杆升起的过程中，杠杆自身重力的方向不变，阻力的方向不变，根据力臂的定义可知阻力臂逐渐减小，故C正确； D．适当将支点O远离B端，动力臂变小，阻力臂变大，阻力大小不变，根据杠杆平衡条件可知，升起闸杆所需的动力变大，故D错误。 故选C。 7．A 【详解】A．力的作用是相互的，当人向后划水时，给水一个向后的力，水会给船桨一个向前的力，从而使龙舟向前运动，故A正确； B．赛龙舟用的桨在使用中动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡的条件可知，动力大于阻力，属于费力杠杆，故B错误； C．船桨上的花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故C错误； D．船桨的浆叶做的宽大，划水的力不变时，受力面积大，压强小，减小了对水的压强，故D错误。 故选A。 8．D 【详解】ABC．根据杠杆平衡条件分析，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力力臂变大，所以动力变大；当杠杆从水平位置拉到最终位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，所以动力变小；所以拉力的力臂始终不变，阻力的力臂先变大后变小，拉力F先变大后变小。故ABC错误； D．由题可知动力臂始终大于阻力臂，所以拉动木杆过程中木杆属于省力杠杆，故D正确。 故选D。 9． 省力 A 向上 【详解】[1][2][3]用如图所示，使用“开瓶起子”时，整根杠杆绕A点转动，即A点是支点，B点是阻力的作用点，开瓶盖时在C点处施加向上的动力，动力臂比阻力臂长，是省力杠杆。 10． 0.014 200 70 【详解】[1]由题知，10s时间内重物被匀速抬高 h＝14cm＝0.14m 所以重物上升的速度 [2]所做的有用功 W有用＝Gh＝1000N×0.14m＝140J [3]人做的功是总功 W总＝Fs＝100N×2m＝200J 千斤顶的机械效率 11． 45 1 0.2 【详解】[1]如图所示，两段绳子分担动滑轮和物体的重力，故人需用的拉力为 [2]绳子自由端移动的距离为 [3]绳子移动速度是 12． 2.5 80 【详解】[1]秤砣的重力为 G秤砣=m秤砣g=1kg×10N/kg=10N 由杠杆的平衡条件得 G物×OC=G秤砣×OD 即 G物×4cm=10N×10cm 解得：G物=25N，则图中被称物体的质量为 [2]被称物体的最大重力为 Gmax=mmaxg=20kg×10N/kg=200N 由杠杆的平衡条件得 Gmax×OC=G秤砣×OB 即 200N×4cm=10N×OB 解得：OB=80cm。 13． 200 0 【详解】[1]推力做的功为 W＝Fs＝20N×10m＝200J [2]重力与购物车移动的方向垂直，所以购物车的重力不做功，即做功为0。 14． 20 0.4 【详解】[1]根据题意可知，物体与地面之间的摩擦力为 图中连接动滑轮绳子的股数为3股，不考虑滑轮重、绳重、绳与滑轮间摩擦等，可得绳末端的拉力为 [2]已知绳子移动的距离为1.2m，则物体水平移动距离是 15． ＜ = ＜ 【详解】[1]当斜面高度相同时，斜面越平缓越省力，由于AB>AC，所以沿AB运动时拉力较小，即F1＜F2。 [2]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，上升高度相同，根据W有=Gh可知，所做的有用功相等，斜面光滑，说明摩擦力为0，使用光滑的斜面没有做额外功，则拉力做的功等于克服物体重力做的功，所以两次拉力做的功相同，即W1=W2。 [3]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，由于斜面AB的长度大于斜面AC的长度，由可知，物体在斜面AB上运动的时间大于物体在斜面AC上运动的时间，即t1﹥t2，由可知，拉力做功的功率P1＜P2。 16． 滑轮组 靠拢 【详解】[1][2]由题意可知，一根木棍相当于定滑轮，另一根相当于动滑轮，那么两根木棍和绳子组成的机械相当于滑轮组；用较小的力可以使两根木棍靠拢，说明了使用滑轮组可以省力。 17．(1) (2) 【详解】（1）战斗机器狗静止在水平地面时，受到重力G和地面的支持力F，这两个力是一对平衡力，大小相等、方向相反、作用在同一直线上，如图所示： （2）要将护栏扶起，支点为C，阻力和阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，AC为最长动力臂时，动力最小，连接AC，从A点作垂直于AC向上的线段，即为最小力F的示意图，如图所示： 18．(1) (2) 【详解】（1）重力的方向是竖直向下的，过物体重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段，用G表示；由杠杆平衡条件知道，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向上，如下图 （2）由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上，有两股绕线的方法拉力方向向下；根据人站在地面上知道，拉力方向向下，是有两股绕线的这种方法，如下图 19．(1) 右 自重 力臂大小 (2) 首先调节杠杆在水平位置平衡 3 【详解】（1）[1][2][3]左端向下倾斜，则杠杆重心左移，应将平衡螺母（左端和右端的均可）向右调节，直至杠杆在水平位置平衡，重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就使杠杆自重对杠杆的平衡不产生影响；力臂等于支点到力的作用线的垂直距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，便于测量力臂。 （2）[1]杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡。 [2]根据图中所示的情况和杠杆平衡条件 FAlA=FBlB 即 4G钩×3L＝4L×nG钩 解得n=3，故应在B点挂3个相同的钩码。 20．(1) 设计机械效率的平均值 匀速 (2)甲 (3)83.3％ (4)越小 (5)1、3 【详解】（1）[1]不同滑轮组的机械效率一般不同，同一滑轮组的机械效率与提升的物重有关，故不能将机械效率取平均值，即表格中不应设计机械效率的平均值。 [2]在实验中，为了使拉力大小不变，弹簧测力计应竖直向上匀速提升重物。 （2）通过表中数据可分析出实验1的 是用甲图滑轮组做的实验。 （3）第3次测量的效率为 （4）实验1利用图甲提升重物，实验2的滑轮组的 则实验2利用的是乙装置进行实验，由实验1、2的数据可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率小。 （5）由表格中数据得，实验1、3使用的滑轮组相同，均为甲装置，比较实验1、3两个实验的数据可得出结论：使用同组滑轮组，增大物重可以提高滑轮组的机械效率。 21．(1)1000J (2)500W (3)90% 【详解】（1）这段时间内拉力所做的功 （2）这段时间拉力做功的功率为 （3）不计摩擦和绳重，只需要克服动滑轮重力做额外功，动滑轮上绳子承重段数为2，在2秒内绳子的自由端上升了4米，则动滑轮上市2m，动滑轮克服重力做额外功 装置的机械效率 22．(1)80N (2)20J 【详解】（1）碓头的重力 G=mg=4kg×10N/kg=40N 脚竖直向下施力，使碓头竖直匀速抬起的过程中，脚对B端的作用力为动力，碓头的重力为阻力，因为OA长度是OB长度的两倍，所以，由数学知识可知，动力臂为阻力臂的，由杠杆平衡条件可知 F1l1=Gl2 脚需要施加的力 （2）重力对碓头所做的功 W=Gh=40N×0.5m=20J 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$