精品解析：江苏省徐州市多校联考2024-2025学年九年级上学期第一次月考物理试题

2024-2025学年度第一学期九年级第一次质量检测 （时间80分钟　分值80分） 一、选择题（每小题只有一个选项符合题意；每小题2分，共20分） 1. 如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是（　　） A. 剪刀 B. 起子 C. 镊子 D. 钢丝钳 2. 一个人先后用同样大小的水平推力，使同一个木箱在光滑和粗糙两种不同的水平地面上运动相等的距离，则（　　） A. 两种情况下做的功一样多 B. 在光滑的地面上，人做的功多 C. 在粗糙的地面上，人做的功多 D. 条件不足，无法比较 3. 如图，O为支点，在A端施加一个力使杠杆在水平位置平衡，则这个杠杆为 A. 一定省力 B. 一定费力 C. 不省力也不费力 D. 都有可能 4. 学校每周升旗，在旗竿顶用一滑轮，为迎接60周年国庆，想办法提高了机械效率，用它把同一面国旗匀速提升同样高度，下列说法中正确的是（ ） A. 定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向 B. 有用功不变，总功减少了 C. 总功不变，额外功减少了 D. 总功不变，有用功增加了 5. 王小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为10秒。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值（　　） A. 2W B. 20W C. 200W D. 2000W 6. 用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（　　） A. F1＞F2＞F3 B. F3＞F1＞F2 C. F2＞F1＞F3 D. F2＞F3＞F1 7. 两台机器同时做功，甲机器做的功是乙机器做的功的，甲做功所用的时间与乙做功所用时间的比值是3：2，则甲、乙两台机器的功率之比是（　　） A. 1：2 B. 1：1 C. 4：9 D. 9：4 8. 关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是 A. 功率大的机械，机械效率一定高 B. 机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大 C. 机械做功时，工作时间越短，功率一定越大        D. 利用机械做功时可以省力或省距离，但不能省功 9. 如图，密度均匀的直尺AB放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一，当B端挂5N的重物P时，直尺的A端刚刚翘起，则此直尺受到的重力为 （ ） A. 10N B. 5N C. 2.5N D. 以上答案都不对 10. 如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为20J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。整个过程中木块速度最大时其左端可能位于（　　） A. B点 B. C点 C. D点 D. 无法判断 二、填空题（11-17每空1分，18题2分，共20分） 11. 泸州市为了巩固创文成果下发了宣传手册“绿色低碳生活，从垃圾分类开始”．如图是一种轮式垃圾桶，拖动时它相当于一个___杠杆（选填“省力”或“费力”）；垃圾桶底部的小轮子是为了____摩擦力（选填“增大”或“减小”）；若拖动时垃圾桶总重为150N，且动力臂为阻力臂的2倍，则保持垃圾桶平衡的拉力F为____N． 12. 无人机已被广泛运用在民用领域，发挥了重大作用。一无人机下方悬挂着重力为10N的摄像机，在10s内沿竖直方向匀速上升了20m，无人机对摄像机所做的功为______J，无人机对摄像机做的功率为______W。 13. 如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片，A、B是同一高度的两点，则A点的重力势能______B点的重力势能（大于/小于/等于）；A点的机械能______B点的机械能（大于/小于/等于）；A点的速度______B点的速度（大于/小于/等于）。 14. 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，已知AB>AC，则施加的力F1______F2，拉力做的功为W1______W2，拉力做功的功率P1______P2（填“>”、“＜”或“=”）。 15. 跳绳是一种简便易行的锻炼方式。如图所示描绘了小明同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象。由图象可知，若该同学身体质量为50kg，则他跳一次克服重力做功 ______J，1min内克服重力做功的功率为 ______W（g取10N/kg） 16. 如图所示，将一个重3N物体匀速拉到斜面顶端，人沿斜面向上的拉力为2N，物体沿斜面运动的距离为0.8m，上升的高度为0.4m，斜面的机械效率是_______物体受到斜面的摩擦力__________N。 17. 如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA=OC，B为OC的中点．在C点施力将挂在A点的重为160N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为80%．这里的木棒是一种简单机械，提升该物体做的有用功是_____Ｊ，木棒重为__________N。（不计摩擦）若将此物体挂在B点仍然匀速提升0.2m则机械效率___________。（填“变大”或“变小”） 18. 某城市铁路车站的设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。从能量利用的角度看，这种设计的优点是什么？ 三、解答题（19题4分，20-21题各6分，22-24题各8分，共40分） 19. 按要求完成下列作图； （1）如图所示，轻质杠杆可绕O点在竖直面内旋转，画出使杠杆保持平衡的最小力F的示意图和对应的力臂l。 （2）如图所示，用滑轮组沿水平地面拉动物体A，请画出最省力的绕绳方法。 20. 如图所示是小明同学做俯卧撑时示意图。小明双手受到的支持力为350N，1min内做俯卧撑30个，每做一次肩膀升高50cm。小明身体可视为杠杆，O为支点，A'为重心，OA=1m，A到B点的距离AB=0.6m。（g=10N/kg）求： （1）小明受到的重力为多少牛； （2）1min内小明所做的功； （3）小明做功的功率。 21. 题图所示的滑轮组吊起重960N的物体，小明站在地面上用力F匀速往下拉绳，拉力F=400N时，物体以0.2m/s的速度匀速上升（不计绳重和一切摩擦）。求 （1）拉力F做功的功率为多大? （2）此时滑轮组的机械效率为多大? （3）若小明的重力为500N，绳能承受的最大拉力为600N，小明用此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率为多少? 22. 小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。 （1）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示； （2）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。上述甲、乙两组实验中： ①乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的__________； ②选用图甲探究是动能与__________的关系，得出的结论是：__________； ④物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，一是__________法；二是转换法，就是用__________来表示小球动能的大小； （3）有同学将实验装置改进成图丙所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，该实验方案是否可行__________，你的理由是__________。 23. 芳华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图所示的实验装置, 她们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置． （1）芳华同学 _________ 向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N；同时小雪用刻度尺测出钩码提升高度为0.1m，以上测量准确无误． 其它被测物理量和计算的数据如下表: 钩码重(N) 弹簧测力计提升的高度(m) 有用功(J) 总功(J) 机械效率() 2 0.4 100 （2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100，他们意识到出现了错误．请你帮助找出原因： ________ （3）该滑轮组的机械效率实际为 ____________ ． （4）若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将 ___________ （选填“变大”、“变小”或“不变”）． 24. 仔细阅读材料，根据材料提供的信息回答问题： 我们已经学过杠杆的力臂和杠杆的平衡条件，如果把这些知识稍加拓宽和延伸，就可尝试用新的方法来解决一些实际问题。有固定转动轴的物体在力的作用下处于静止或匀速转动的状态称为力矩平衡状态。物理学中把力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩。力矩用M表示，即M=Fl，式中l为力臂，力臂是转动轴到力的作用线的距离。在国际单位制中，力矩的单位是牛顿·米，符号为N·m。引入力矩概念后，杠杆的平衡条件可叙述为：使杠杆沿顺时针转动的力矩与使杠杆沿逆时针转动的力矩相等。用公式表示为：M顺=M逆。 （1）力矩的表达式为：M=____________，力矩的国际单位为______； （2）用垂直于门的力推门，推力F=80N，手到门轴的距离为0.3m，则F对门轴的力矩M为___________N•m； （3）如图所示，一根均匀木棒OA可绕过O点的水平轴自由转动，现有一方向不变的水平力F作用于该棒的A点，使棒从竖直位置缓慢转到偏角0<90°的某一位置（缓慢转动可视为匀速转动），设M为力F对转轴的力矩，对此过程中M和F判断正确的是（　　） A. M不断变大，F不断变大 B. M不断变大，F不断变小 C M不断变小，F不断变大 D. M不断变小，F不断变小 （4）如图所示，用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸．一个人从桥的左端匀速走到桥的右端，桥面始终是水平的，不计吊桥和绳的重力，人从吊桥左端出发时开始计时．则人在吊桥上行走过程中，吊桥右端所受地面支持力F与人行走时间t的关系图像是（　　） A. B. C. D. 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度第一学期九年级第一次质量检测 （时间80分钟　分值80分） 一、选择题（每小题只有一个选项符合题意；每小题2分，共20分） 1. 如图所示的生活用具中，使用时属于费力杠杆的是（　　） A. 剪刀 B. 起子 C. 镊子 D. 钢丝钳 【答案】C 【解析】 【详解】A．如图所示，剪刀在使用过程中，转轴是支点，动力臂大于阻力臂，所以剪刀是省力杠杆，故A不符合题意； B．如图所示，起子在使用过程中，起子压在瓶盖上的位置是支点，动力臂大于阻力臂，所以起子是省力杠杆，故B不符合题意； C．如图所示，镊子在使用过程中，镊子上端的连接处是支点，动力臂小于阻力臂，所以镊子是费力杠杆，故C符合题意； D．如图所示，钢丝钳在使用过程中，转轴是支点，动力臂大于阻力臂，所以钢丝钳是省力杠杆，故D不符合题意。 故选C。 2. 一个人先后用同样大小的水平推力，使同一个木箱在光滑和粗糙两种不同的水平地面上运动相等的距离，则（　　） A. 两种情况下做的功一样多 B. 在光滑的地面上，人做的功多 C. 在粗糙的地面上，人做的功多 D. 条件不足，无法比较 【答案】A 【解析】 【详解】力学中的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动距离。 ∵在光滑和粗糙两种不同的水平地面上，作用在木箱上的水平推力大小相同，在力的作用下运动距离相同。∴根据W=Fs可知，做功相同。 3. 如图，O为支点，在A端施加一个力使杠杆在水平位置平衡，则这个杠杆为 A. 一定省力 B. 一定费力 C. 不省力也不费力 D. 都有可能 【答案】D 【解析】 【详解】由图可知，在A端施加一个力使杠杆在水平位置平衡，由于力的方向不确定，所以动力臂也能比阻力臂长，也可能比阻力臂短，还可能相等．由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知，该杠杆存在三种可能．即可能为省力杠杆、等臂杠杆或费力杠杆．所以选项A、B、C都不全面，不能选．故选D． 4. 学校每周升旗，在旗竿顶用一滑轮，为迎接60周年国庆，想办法提高了机械效率，用它把同一面国旗匀速提升同样高度，下列说法中正确的是（ ） A. 定滑轮不仅能改变力的大小而且能改变力的方向 B. 有用功不变，总功减少了 C. 总功不变，额外功减少了 D. 总功不变，有用功增加了 【答案】B 【解析】 【详解】A．定滑轮的实质是等臂杠杆，故定滑轮能改变施力的方向，但不能改变力的大小，故A错误； BC．机械效率是有用功与总功的比值，故提高机械效率，把同一物体提升相同高度，有用功不变，只有减小总功，故B正确，C错误； D．因有用功是国旗克服重力做功，国旗重力不变，国旗上升高度不变，故有用功不变，故D错误。 故选B。 5. 王小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为10秒。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值（　　） A 2W B. 20W C. 200W D. 2000W 【答案】C 【解析】 【详解】中学生质量大约为50kg，他受到的重力为 每层楼约3m，三楼与地面的高度差为6m，根据公式算出他克服重力做的功 在根据功率公式求出克服自己重力做功的功率 最接近200W，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6. 用滑轮按图甲、乙、丙所示三种不同方式，拉着同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，拉力分别是F1、F2、F3，则（　　） A. F1＞F2＞F3 B. F3＞F1＞F2 C. F2＞F1＞F3 D. F2＞F3＞F1 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】假设物块与地面的摩擦力为f，甲滑轮为定滑轮，F1处于绳端，则F1=f；乙滑轮为动滑轮，F2处于绳端，所以；丙图中，F3处于滑轮的轴上，对滑轮受力分析可知F3=2f； 故F3＞F1＞F2。 故选B。 7. 两台机器同时做功，甲机器做的功是乙机器做的功的，甲做功所用的时间与乙做功所用时间的比值是3：2，则甲、乙两台机器的功率之比是（　　） A. 1：2 B. 1：1 C. 4：9 D. 9：4 【答案】C 【解析】 【详解】功率的计算公式为，设乙机器做的功为，则甲机器做的功 乙机器做功时间为，甲做功所用的时间与乙做功所用时间的比值是3：2，则甲机器做功时间 甲机器的功率 则甲、乙两台机器的功率之比4：9。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 8. 关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是 A. 功率大的机械，机械效率一定高 B. 机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大 C. 机械做功时，工作时间越短，功率一定越大        D. 利用机械做功时可以省力或省距离，但不能省功 【答案】D 【解析】 【分析】（1）使用机械时，有用功与总功的比值叫机械效率； （2）物体在单位时间完成的功叫功率； （3）由功的原理可知使用任何机械都不省功． 【详解】A、功率越大，表示机械做功越快，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故A错误； B、从可知，有用功多，机械效率的大小还要看总功的大小．故B错误； C、从可知，工作时间短，功率的大小还要看做功的多少，故C错误； D、利用机械做功时可以省力或省距离，但不能省功，故D正确． 故选D． 9. 如图，密度均匀的直尺AB放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分OB是全尺长的三分之一，当B端挂5N的重物P时，直尺的A端刚刚翘起，则此直尺受到的重力为 （ ） A. 10N B. 5N C. 2.5N D. 以上答案都不对 【答案】A 【解析】 【详解】设直尺长为L，从图示可以看出：杠杆的支点为O，动力大小等于物重5N，动力臂为；阻力为直尺的重力，阻力的力臂为 由杠杆平衡的条件得 解得，所以直尺的重力大小为10N。 10. 如图所示，原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为20J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。整个过程中木块速度最大时其左端可能位于（　　） A. B点 B. C点 C. D点 D. 无法判断 【答案】A 【解析】 【详解】弹簧被压缩时具有弹力，弹力的方向是向右的，木块向右运动时，阻力是向左的，开始运动时，弹力大于阻力，木块向右运动的过程中，弹力慢慢减小，阻力不变，木块做加速运动，当木块受到的弹力等于阻力时速度最大，此时弹簧未恢复值原长；木块由于惯性仍然会向右运动，此时弹力小于阻力，做的是减速运动，当弹簧恢复原长时（木块左端在C点）弹力为0，由C点向D点运动过程中，木块受到的拉力和摩擦力方向均向左，做减速运动，由图可知，整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于B点。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 二、填空题（11-17每空1分，18题2分，共20分） 11. 泸州市为了巩固创文成果下发了宣传手册“绿色低碳生活，从垃圾分类开始”．如图是一种轮式垃圾桶，拖动时它相当于一个___杠杆（选填“省力”或“费力”）；垃圾桶底部的小轮子是为了____摩擦力（选填“增大”或“减小”）；若拖动时垃圾桶总重为150N，且动力臂为阻力臂的2倍，则保持垃圾桶平衡的拉力F为____N． 【答案】 ①. 省力 ②. 减小 ③. 75 【解析】 【详解】（1）图示的垃圾桶，因为是动力臂大于阻力臂的杠杆，所以是一个省力杠杆；（2）垃圾桶底部安装小轮子，采用变滑动为滚动的方式减小了摩擦力；（3）已知垃圾桶总重G＝150N，动力臂L1＝2L2，根据杠杆平衡条件：FL1＝GL2可得，保持垃圾桶平衡的拉力为：F＝＝75N． 点睛：（1）由示意图分析动力和阻力，然后看动力臂和阻力臂的大小，确定杠杆种类；（2）用滚动代替滑动可以减小摩擦；（3）根据杠杆的平衡条件进行计算求出竖直向上的力． 12. 无人机已被广泛运用在民用领域，发挥了重大作用。一无人机下方悬挂着重力为10N的摄像机，在10s内沿竖直方向匀速上升了20m，无人机对摄像机所做的功为______J，无人机对摄像机做的功率为______W。 【答案】 ①. 200 ②. 20 【解析】 【详解】[1]摄像机沿竖直方向匀速上升，处于平衡状态，无人机对摄像机的拉力与摄像机的重力是一对平衡力，大小相等，即拉力F=G=10N 根据功的计算公式W=Fs，其中s为上升的距离20m，可得无人机对摄像机所做的功W= Fs=10N×20m=200J [2]根据功率的计算公式，可得无人机对摄像机做的功率 13. 如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片，A、B是同一高度的两点，则A点的重力势能______B点的重力势能（大于/小于/等于）；A点的机械能______B点的机械能（大于/小于/等于）；A点的速度______B点的速度（大于/小于/等于）。 【答案】 ①. 等于 ②. 大于 ③. 大于 【解析】 【详解】[1]A、B是同一高度的两点，影响重力势能大小的因素有物体的质量和高度，皮球的质量始终不变，所以A点的重力势能等于B点的重力势能。 [2]皮球运动的过程中，由于与空气和地面摩擦，其中部分机械能转化为内能，机械能总量减小，所以A点的机械能大于B点的机械能。 [3]由于A点和B点的重力势能相同，所以A点的动能大于B点的动能，影响动能大小的因素有物体的质量和速度，因此，A点的速度大于B点的速度。 14. 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，已知AB>AC，则施加的力F1______F2，拉力做的功为W1______W2，拉力做功的功率P1______P2（填“>”、“＜”或“=”）。 【答案】 ①. ＜ ②. = ③. ＜ 【解析】 【详解】[1][2]由于斜面光滑，没有额外功，拉力对物体做的功等于克服物体的重力做的功，故拉力做的功为 而AB>AC，即，由可知，拉力的大小关系是。 [3]根据，，速度相同，所以。 15. 跳绳是一种简便易行的锻炼方式。如图所示描绘了小明同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象。由图象可知，若该同学身体质量为50kg，则他跳一次克服重力做功 ______J，1min内克服重力做功的功率为 ______W（g取10N/kg） 【答案】 ①. 30 ②. 75 【解析】 【分析】 【详解】[1]由图象可知，他的重心移动的最大高度 h＝6cm＝0.06m 人的重力 G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N 跳一次克服重力做的功 W＝Gh＝500N×0.06m＝30J [2]由图分析可知，跳一次的时间为 t=0.4s 则小明同学1min内跳的次数为 n= 1min内做的总功 W总＝W×150＝30J×150＝4500J 1min内克服重力做功的功率 P＝W 16. 如图所示，将一个重3N的物体匀速拉到斜面顶端，人沿斜面向上的拉力为2N，物体沿斜面运动的距离为0.8m，上升的高度为0.4m，斜面的机械效率是_______物体受到斜面的摩擦力__________N。 【答案】 ①. 75% ②. 0.5 【解析】 【详解】[1]物体重为，上升的高度为，人沿斜面向上的拉力为，物体沿斜面运动的距离为 拉力做的有用功为克服物体重力做的功，即 拉力做的总功为 则斜面的机械效率为 [2]摩擦力做的功为额外功，则 根据公式可计算摩擦力为 17. 如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA=OC，B为OC的中点．在C点施力将挂在A点的重为160N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为80%．这里的木棒是一种简单机械，提升该物体做的有用功是_____Ｊ，木棒重为__________N。（不计摩擦）若将此物体挂在B点仍然匀速提升0.2m则机械效率___________。（填“变大”或“变小”） 【答案】 ①. 32 ②. 20 ③. 变大 【解析】 【详解】[1] 根据有用功公式算得 [2]根据题意可知，根据相似三角形原理，当物体上升0.2m时，木棒的重心（B点）上升的高度0.4m。克服木棒重力做的功为额外功，则有 解得W额=8J 根据，可得 [3] 若将此物体挂在B点仍然匀速提升0.2m，则物体和棒上升的高度相同。有用功不变，额外功 则有 机械效率变大了 18. 某城市铁路车站的设计方案如图所示，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。从能量利用的角度看，这种设计的优点是什么？ 【答案】车进站时的部分动能转化为重力势能，减少因刹车损耗的机械能；车出站时储存的重力势能又转化为动能，起到节能作用。 【解析】 【详解】列车进站时，其速度要逐渐减小，直至为零，而先上坡，其速度便越来越小，动能越来越小，而随着坡度升高，重力势能增大，这个过程是动能转化为重力势能，则可以减小因刹车损耗机械能。而出站时，再下坡，则是重力势能又转化为动能，起到节能作用。 三、解答题（19题4分，20-21题各6分，22-24题各8分，共40分） 19. 按要求完成下列作图； （1）如图所示，轻质杠杆可绕O点在竖直面内旋转，画出使杠杆保持平衡的最小力F的示意图和对应的力臂l。 （2）如图所示，用滑轮组沿水平地面拉动物体A，请画出最省力的绕绳方法。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，在阻力与阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长，由杠杆动力与阻力的定义可确定动力的方向，如图所示： 【小问2详解】 有一个动滑轮和一个定滑轮，最多有三根绳子承重，根据“偶定奇动”的规律，绳子的起始端应该固定在动滑轮的挂钩上，然后再依次绕过定滑轮和动滑轮即可。如图所示： 20. 如图所示是小明同学做俯卧撑时的示意图。小明双手受到的支持力为350N，1min内做俯卧撑30个，每做一次肩膀升高50cm。小明身体可视为杠杆，O为支点，A'为重心，OA=1m，A到B点的距离AB=0.6m。（g=10N/kg）求： （1）小明受到的重力为多少牛； （2）1min内小明所做的功； （3）小明做功功率。 【答案】（1）560牛 （2）5250J （3）87.5W 【解析】 【小问1详解】 由于OA=1m，OB=OA+AB=1m+0.6m=1.6m 根据杠杆平衡条件可知，小明受到的重力为 【小问2详解】 小明每次俯卧撑所做的功为 1min内小明所做的功为 【小问3详解】 小明做功的功率为 21. 题图所示的滑轮组吊起重960N的物体，小明站在地面上用力F匀速往下拉绳，拉力F=400N时，物体以0.2m/s的速度匀速上升（不计绳重和一切摩擦）。求 （1）拉力F做功的功率为多大? （2）此时滑轮组的机械效率为多大? （3）若小明的重力为500N，绳能承受的最大拉力为600N，小明用此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率为多少? 【答案】（1）240W （2）80% （3）84% 【解析】 【小问1详解】 设物体上升速度为v=0.2 m/s，提升物重的绳子为3段，所以 拉力为F=400 N。根据功率公式P=F·v得拉力F做功的功率为P=Fv绳=400 N×0.6 m/s=240 W 【小问2详解】 在不计摩擦和绳重的理想情况下，机械效率 代入数据可得滑轮组的机械效率为 【小问3详解】 不计绳重和摩擦，则有，代入数据可得 解得动滑轮重为G动=240N 小明的重力500N，因为小明站在地面拉绳，所以他能施加的最大拉力F大=500N。则有最大拉力为，代入数据 解得最大物重为 此时最大的机械效率 22. 小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。 （1）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示； （2）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。上述甲、乙两组实验中： ①乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的__________； ②选用图甲探究的是动能与__________的关系，得出的结论是：__________； ④物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，一是__________法；二是转换法，就是用__________来表示小球动能的大小； （3）有同学将实验装置改进成图丙所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，该实验方案是否可行__________，你的理由是__________。 【答案】 ①. 速度 ②. 速度 ③. 在质量相同时，速度越大，动能越大 ④. 控制变量法 ⑤. 纸盒移动距离 ⑥. 不可行 ⑦. 压缩程度相同弹性势能相同转化为小球动能相同，纸盒移动的距离也相同 【解析】 【详解】[1]从同一斜面滚下时，小球的起始高度越大，进入水平面时的速度越大，乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的速度。 [2][3]图甲，让同一小球沿斜面的不同高度静止滚下撞击水平板上的木块，这是控制了质量相同，改变小球的速度，目的是探究物体的动能与速度的关系。由图可知，下方小球滚下时的高度较大，进入水平面时速度较大，纸盒移动距离较大，表明小球动能较大，所以，能得出的结论是：当质量一定时，速度越大动能越大。 [4][5]因物体的动能与质量和速度有关，实验时，每次控制一个因素不变，改变另一因素来进行探究，采取了控制变量法；实验中通过观察纸盒被撞击后运动的距离的大小来间接判断物体动能的大小，这种研究问题的方法是转换法。 [6][7]若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，铁球获得的动能是由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能大小与形变程度有关，故最初弹簧的弹簧势能相同，转化为的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，因此不能探究铁球的动能大小与质量、速度的关系。 23. 芳华同学在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图所示的实验装置, 她们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置． （1）芳华同学 _________ 向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N；同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确无误． 其它被测物理量和计算的数据如下表: 钩码重(N) 弹簧测力计提升的高度(m) 有用功(J) 总功(J) 机械效率() 2 0.4 100 （2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100，他们意识到出现了错误．请你帮助找出原因： ________ （3）该滑轮组的机械效率实际为 ____________ ． （4）若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将 ___________ （选填“变大”、“变小”或“不变”）． 【答案】 ①. 匀速 ②. 弹簧测力计提升的高度应为0.5m ③. 80 ④. 变大 【解析】 【详解】第一空．应匀速向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，否则会影响测力计读数的准确； 第二空．动滑轮被5根绳子承担，拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的5倍，弹簧测力计提升高度应为0.5m； 第三空．有用功：W有=Gh=2N×0.1m=0.2J 物体移动的距离：s=5h=5×0.1m=0.5m 拉力做的总功：W总=Fs=0.5N×0.5m=0.25J 滑轮组的机械效率为： =100=100=80； 第四空．使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的重，增大了有用功，因此机械效率会变大． 24. 仔细阅读材料，根据材料提供的信息回答问题： 我们已经学过杠杆的力臂和杠杆的平衡条件，如果把这些知识稍加拓宽和延伸，就可尝试用新的方法来解决一些实际问题。有固定转动轴的物体在力的作用下处于静止或匀速转动的状态称为力矩平衡状态。物理学中把力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩。力矩用M表示，即M=Fl，式中l为力臂，力臂是转动轴到力的作用线的距离。在国际单位制中，力矩的单位是牛顿·米，符号为N·m。引入力矩概念后，杠杆的平衡条件可叙述为：使杠杆沿顺时针转动的力矩与使杠杆沿逆时针转动的力矩相等。用公式表示为：M顺=M逆。 （1）力矩的表达式为：M=____________，力矩的国际单位为______； （2）用垂直于门的力推门，推力F=80N，手到门轴的距离为0.3m，则F对门轴的力矩M为___________N•m； （3）如图所示，一根均匀木棒OA可绕过O点的水平轴自由转动，现有一方向不变的水平力F作用于该棒的A点，使棒从竖直位置缓慢转到偏角0<90°的某一位置（缓慢转动可视为匀速转动），设M为力F对转轴的力矩，对此过程中M和F判断正确的是（　　） A M不断变大，F不断变大 B. M不断变大，F不断变小 C. M不断变小，F不断变大 D. M不断变小，F不断变小 （4）如图所示，用轻质材料制成的吊桥搭在河对岸．一个人从桥的左端匀速走到桥的右端，桥面始终是水平的，不计吊桥和绳的重力，人从吊桥左端出发时开始计时．则人在吊桥上行走过程中，吊桥右端所受地面支持力F与人行走时间t的关系图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】（1） ① Fl ②. 牛顿·米 （2）24 （3）A （4）B 【解析】 【小问1详解】 [1]根据文中信息，把力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩，力矩用M表示，即M=Fl，式中l为力臂，力臂是转动轴到力的作用线的距离。 [2] 根据文中信息力矩的单位是牛顿·米，符号为N·m。 【小问2详解】 根据M=Fl，可计算得到F对门轴的力矩M为 【小问3详解】 木棒在转动过程中，重力的力臂逐渐变大，重力不变，重力产生的顺时针力矩变大；根据文中信息使杠杆沿顺时针转动的力矩与使杠杆沿逆时针转动的力矩相等。可知力F对转轴的力矩M也增大。由图可知F的力臂不断减小，根据M=Fl，F不断变大。 故选A。 【小问4详解】 根据力矩平衡，吊桥右端支持力 F的力矩等于人对桥的压力的力矩。设人的重力为G，吊桥长度为L ，人行走的速度为v，则人行走时间t后，人到吊桥左端的距离为s=vt。则有，解出，可知F和t成正比，图像是过原点的直线。 故选B。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $