第十一章简单机械和功单元练习-----2025-2026学年苏科版物理九年级上册

第十一章 简单机械和功 单元练习 一、单选题 1．“给我一个支点和一根足够长的棍，我就能撬起整个地球。”下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是（　　） A．天平 B．筷子 C．羊角锤 D．食品夹子 2．定滑轮使用过程中表现出来的特点是（　　） A．既能省力，亦能改变施力方向 B．只能改变施力的方向 C．只能省力，不能改变施力方向 D．只能改变施力的大小 3．生活中利用各种工具测量不同物理量的大小，请你根据所学知识，如图，杆秤是我国古代杠杆应用的杰作，常用来测量物体的质量。下列说法正确的是（　　） A．用杆秤称量物体质量时，C点是杆秤的支点 B．只有所测物体的质量与秤砣的质量相等时秤杆才能水平静止 C．秤杆上50g的刻度比100g的刻度离提纽更近 D．当AB的长度大于BC的长度时，秤砣的质量大于秤盘和物体的总质量 4．端午节现为国家法定节假日。在2009年9月，联合国教科文组织正式审议并批准中国端午节列入世界非物质文化遗产，端午节成为中国首个入选世界非遗的节日。如图所示是小浩同学端午节在妈妈的指导下学包的粽子，下列关于粽子正确的说法是（　　） A．一个粽子长度约12mm B．一个粽子重约10N C．将一个粽子抬高1m，做功约1J D．将一个粽子浸没在水中，受到的浮力约100g 5．手工制作杆秤的工艺在中国流传历史悠久，杆秤一般有如图A、B两个提钮，下列关于杆秤的说法不正确的是（　　） A．使用杆秤时，可将其看作杠杆，其支点为提钮 B．若测量更轻的物体时，应将秤砣向提钮靠近才能让杆秤再次平衡 C．若使用磨损的秤砣称量，质量的测量值比实际值偏大 D．使用提钮A进行测量时的量程比B大 6．如图所示是建筑工地上常见的一种塔式起重机。某次起重机上的滑轮组将质量为400kg的物体匀速提升9m，吊臂又在水平面内匀速转动90°，若滑轮组的机械效率是60%，下列分析和计算正确的是（　　） A．滑轮组离O点越远，能吊起的物体重力越大 B．吊臂转动过程中滑轮组对物体做功 C．此次作用在滑轮组绳端的拉力F是2000N D．此次滑轮组克服滑轮重力做的额外功小于24000J 7．如图所示，工人师傅在5s时间内，利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。下面说法错误的是（　　） A．拉力做的功大小为1500J B．斜面的机械效率是80% C．物体受到的摩擦力为300N D．拉力的功率为300W 8．如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮，用来提升完全相同的两个物体（不计绳重、滑轮重和摩擦），拉力F甲、F乙分别作用在绳端和拉钩上，绳端和拉钩均沿竖直方向匀速上移了相同距离，该过程中物体上升的高度分别为h甲、h乙，两装置的有用功分别为W甲、W乙，机械效率分别为η甲、η乙，则下列说法中正确的是（　　） A．F甲： F乙=1：2 B．h甲：h乙=1：2 C．W甲：W乙=1：1 D．η甲：η乙=1：1 9．小阳利用如图所示的装置提升重物G。已知斜面长s，高h，当用力F向下拉轻绳时。重物G从斜面底端被匀速拉至顶端。下列说法正确的是（　　） A．装置中滑轮和斜面都可以省力 B．该过程中物体所受摩擦力大小等于F C．该过程中小阳所做的总功为Fs D．斜面越陡越省力，其机械效率越高 10．小亮同学利用图甲所示的装置将水平地面上重力为50N的重物G提升到高处。当他用竖直向上拉力F拉绳时，拉力F、重物的上升速度v随时间t变化的关系图像分别如图乙、丙。不计摩擦和绳重，下列说法正确的是（    ） A．动滑轮的重力等于50N B．在0.5秒时，物体对地面的压力等于10N C．匀速提升90N的重物时，该装置的机械效率为75% D．在2-3s的过程中拉力F做的功等于100J 二、填空题 11．王波同学扛100N的一箱苹果在水平地面上走了10m，王波对苹果做的功为 J，然后他沿着楼梯走到10m高的四楼，则登楼过程中王波对苹果做的功为 J。克服苹果箱重力做的是 功（选填“有用”、“额外”或“总”）。 12．如图所示是我国自行研发的“歼﹣10”新型战机，当发动机以1.2×105N的推力使其以1.5倍声速（声速为340m/s）水平匀速飞行时，10s发动机所做的功为 J，发动机推力的功率是 kW。    13．如图1是我国古代的“舂米石臼”，其简化图如图2所示，O为支点，人在A端用力踩下，B端翘起，放脚后B端由于重力作用下落，打在石臼内的谷物上。此装置属于 （选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆，其优点是可以省 ；当其他条件不变时，若人脚离O点越远，则需要用力越 （选填“大”或“小”）。 14．如图所示，将重力为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端。若斜面长L为1m，斜面高h为0.3m，拉力F为4N，拉力的功率为2W，则此过程中，斜面的机械效率是 %，物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是 s。    15．如图所示，重360N的物体在F=20N的拉力作用下水平向右做匀速直线运动，此时水平地面对物体的摩擦力为物体重力的0.05倍，则此时滑轮组的机械效率η= 。 三、作图题 16．集装箱正面起重机（俗称正面吊）是大型集装箱码头的辅助设备，如图甲所示。图乙是正面吊起重臂吊起集装箱的示意图，O是起重臂的支点。请画出： （1）拉力的力臂； （2）撑杆对起重臂的作用力。 四、实验题 17．小明在探究杠杆的平衡条件时，用到了铁架台、带有均匀刻度的轻质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干（每个钩码重0.5N）等实验器材。 (1)实验操作中，为了便于测量，常把杠杆调至水平位置平衡。若调节时发现杠杆的右端下落，此时应将平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节。 (2)如图-1，杠杆在水平位置平衡后，小明在杠杆左右两侧分别挂上不同数量的钩码，改变钩码所挂位置，使杠杆重新在水平位置平衡，多次实验并记录数据，如下表所示。 实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 1.0 15 1.5 10 2 1.5 10 1.5 10 3 2.0 5 0.5 20 … 分析实验数据可以得出，杠杆的平衡条件是 。 (3)小明进一步改进了实验方案，增加了弹簧测力计，并将固定挂钩改为可移动的挂环，如图-2所示。这样做的优点是 。 (4)如图-3，园林工人操作车载起重机拉起一棵大树，绳端作用在 （选填“A”或“B”）处更省力。 18．学习了功率的知识后，小王和小白两位同学准备做“估测上楼时的功率”的活动： (1)他们需要测量工具分别是：磅秤、卷尺和 ；（填写测量器材） (2)小王设计的测量步骤如下，其中多余的是___________（选填序号字母）； A．测出自己的质量m B．测出楼梯的总长度L C．测出一楼到三楼的竖直高度h D．测出自己上楼所用的时间t (3)利用以上所测物理量计算功率的表达式是 ； (4)测得小王的质量是60kg，他从一楼登上三楼（每层楼高3m）用了20s的时间，则小王登楼的功率是 W；（g取10N/kg） (5)他俩比赛看谁先从一楼爬到五楼，于是两人同时开始向上爬，结果小白先到五楼，小王后到五楼，已知他俩的体重相同，他俩做的功 大，功率 大。（两空均选填“小王”“小白”或“一样”） 五、计算题 19．如图所示是我国自主研制的彩虹-9无人机于2025年3月16日首次飞行的情景。若无人机的总质量为1500kg，轮胎与水平地面接触的总面积为0.1m2。求： (1)无人机静止在地面时，对地面的压强是多大？ (2)当无人机从地面沿竖直方向向上飞行至1000米高空时，克服重力所做的功是多少？ 20．如图是某科技小组设计的水下打捞装置示意图，已知被打捞的长方体合金块的密度为，合金块的底面积为，其高度为10cm。每个滑轮重100N，绳重和摩擦均忽略不计。（g取10N/kg，水的密度是）求： (1)合金块未露出水面时受到的浮力； (2)合金块刚要露出水面时，底面受到的压强； (3)合金块完全露出水面后，滑轮组的机械效率。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 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 9 10 答案 C B C C D D C D C C 1．C 【详解】阿基米德设想的杠杆，想用比较小的动力，撬动地球，故该杠杆是省力杠杆。 A．天平在使用时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力也不费力，故A不符合题意； B．筷子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意； C．羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，与阿基米德设想的杠杆类型相同，故C符合题意； D．食品夹子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D不符合题意。 故选 C。 2．B 【详解】定滑轮使用过程中不能改变施力的大小，只能改变施力的方向，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 3．C 【详解】A。 杆秤围绕着B点转动，围绕固定不动的点为支点，故B点是支点，故A错误； B． 由杠杆的平衡条件可知，只有所测物体的质量与秤砣的质量满足下列关系时 经整理可知 杠杆才能在水平位置平衡，故B错误； C． 当物体的质量变大时， 乘积变大， 质量不变，故变大，秤杆上50g的刻度比100g的刻度离提纽更近，故C正确； D． 当AB的长度大于BC的长度时，根据可知，此时秤砣的质量小于秤盘和物体的总质量，故D错误。 故选C。 4．C 【详解】A．一个粽子长度约 12cm，故A错误； B．一个粽子质量约100g，重约1N，故B错误； C．将一个粽子抬高1m，做功约 W=Gh=1N×1m=1J 故C正确； D．浮力单位是N，不是g，故D错误。 故选C。 5．D 【详解】A．使用杆秤时，可将其看作杠杆，其支点为提钮，故A正确，不符合题意； B．若测量更轻的物体时，阻力减小，根据杠杆平衡条件，在动力（秤砣重力不变）不变的情况下，动力臂应变小，应将秤砣向提钮靠近才能让杆秤再次平衡，故B正确，不符合题意； C．若使用磨损的秤砣称量，秤砣的实际重力变小，为了使杠杆平衡，动力臂会变大，所以质量的测量值比实际值偏大，故C正确，不符合题意； D．使用提钮A时，动力臂比使用提钮B时小，根据杠杆平衡条件，在动力不变的情况下，动力臂越小，动力与动力臂的乘积越小，阻力臂越大，能测量的最大阻力（物体重力）越小，所以使用提钮A进行测量时的量程比B小，故D错误，符合题意。 故选D。 6．D 【详解】A．将起重机的吊臂看成杠杆，由图可知，配重重力G配和AO长一定，根据杠杆的平衡条件可得 则滑轮组离O点越近，即OB越短，FB越大，能吊起物体重力越大，故A错误； B．吊臂又在水平面内匀速转动90°，吊臂转动过程中滑轮组对物体施加力，但在力的方向上无距离，因此吊臂转动过程中滑轮组对物体不做功，故B错误； C．滑轮提升物重做的有用功为 若滑轮组的机械效率是60%，使用该滑轮做的总功为 此次作用在滑轮组绳端的拉力F是，故C错误； D．此次滑轮组做的额外功为 由于额外功包含克服滑轮重力和绳轮之间的摩擦，因此此次滑轮组克服滑轮重力做的额外功小于24000J，故D正确。 故选D。 7．C 【详解】AD．拉力做的功大小为 拉力的功率为 故AD正确，不符合题意； B．斜面的机械效率是 故B正确，不符合题意； C．额外功 物体受到的摩擦力为 故C错误，符合题意。 故选C。 8．D 【详解】A．由图可知 则有 故A错误； B．绳端和拉钩均沿竖直方向匀速上移了相同距离，设距离为s，则有 故 故B错误； C．两装置的有用功分别为 可得 故C错误； D．两装置的机械效率分别为 故 故D正确。 故选D。 9．C 【详解】A．图中滑轮为定滑轮，使用定滑轮时不省力，可以改变力的方向，使用斜面时省力，故A错误； BC．摩擦力所做的功为额外功，大小为W额=fs，拉力做的功为总功（包括有用功和额外功），大小为W总=Fs，总功大于额外功，所以拉力F大于摩擦力f，故B错误，C正确； D．同一高度，斜面越长坡度越小，越省力，但压力越大，摩擦力越大，额外功越大，而有用功不变，所以机械效率越低，故D错误。 故选C。 10．C 【详解】A．图甲中的是动滑轮，由图丙知，2~3s，重物做匀速直线运动。由图乙知，此时间段绳子自由端拉力为40N，不计摩擦和绳重，则有 故A错误； B．由图丙知，0.5s时，重物的速度为0，处于静止，尚未离开地面。由图乙知，此时绳子端拉力为30N，则重物受到向上的拉力 此时重物受到竖直向下的重力、地面竖直向上的支持力及拉力的作用，三个力是平衡力，而地面对重物的支持力与重物对地面的压力是相互作用力，它们的大小相等，所以物体对地面的压力F压=G-F拉=50N-30N=20N 故B错误； CD．2~3s的过程中，重物上升的高度 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 该装置的机械效率 故C正确，D错误。 故选C。 11． 0 1000 有用 【详解】[1]王波同学扛一箱重100N的苹果在水平地面行走，对苹果施加了向上的力，在该力的方向上苹果没有通过距离，所以王波没有对苹果做功，即所做的功为0J。 [2]王波走到10m高的四楼，在此过程中，苹果在王波向上力的作用下移动了距离，王波对苹果做了功，其大小为W=Gh=100N×10m=1000J [3]最终目的是将苹果运到四楼上，故克服苹果箱重力做的是有用功。 12． 6.12×108 6.12×104 【详解】[1]飞机的速度为 根据公式 可得，10s飞行的距离为 由W=Fs可得，10s发动机所做的功 [2]发动机的功率为 13． 费力 距离 小 【详解】[1][2]在图中B端所受石臼的重力为阻力，脚的力为动力，阻力臂大于动力臂，所以此装置属于费力杠杆，费力杠杆的优点是可以省距离。 [3]当阻力和阻力臂不变时，若人脚离O点越远，动力臂越长，根据杠杆的平衡条件可知，动力会越小，即需要用力越小。 14． 75 2 【详解】[1]拉动物体所做的有用功为 总功为 斜面的机械效率是 [2]根据 可得，物体从斜面底端运动到斜面顶端所用的时间是 15．30% 【详解】水平地面对物体的摩擦力为物体重力的0.05倍，即 由图知道，n=3，该滑轮组的机械效率为 16． 【解析】【小题1】力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。对于拉力的力臂，具体步骤如下：首先确定杠杆固定转动的支点O，然后延长拉力的作用线（用虚线表示延长部分），因为力臂是支点到力的作用线的垂直距离，所以需要将力的作用线完整呈现。最后过支点O作拉力作用线的垂线段，该垂线段的长度就是拉力的力臂，并在旁边标注垂直符号和 如图所示： 【小题2】撑杆对起重臂的作用力是为了使起重臂保持平衡，其作用效果是阻碍起重臂绕支点O转动，所以的方向是斜向上的，撑杆与起重臂的接触点就是力的作用点（在起重臂与撑杆的连接处 ）。具体步骤如下：从力的作用点开始，沿着液压撑的方向沿斜向上的方向画一条带箭头的线段，表示力，并在旁边标注 。如图所示： 17．(1)左 (2) (3)见解析 (4)A 【详解】（1）杠杆的右端下落，说明杠杆右端偏重，应该将平衡螺母向左调，使杠杆在水平位置平衡。 （2）由表格数据可知第一次实验：，即 第二次实验：，即 第三次实验：，即 综上可得杠杆平衡条件为 （3）增加了弹簧测力计，可以直接读出力的大小；将固定挂钩改为可移动的挂环，避免取下弹簧测力计，可以直接移动可移动的挂环，直接改变力臂的大小。 （4）由图3可知，阻力和阻力臂不变，绳端的拉力作用在A处比作用在B动力臂更大，则作用在A处更省力。 18．(1)秒表 (2)B (3) (4)180 (5) 一样 小白 【详解】（1）根据实验原理知道，实验时需要用磅秤测出身体质量m、用刻度尺测出爬楼的高度h的、用秒表测出爬楼时间t。 （2）估测自己上楼的功率，需要计算出上楼所做的功和上楼的时间，根据公式 求出功率的大小，故并不需要测量楼梯的总长度L，即B是多余的。 （3）由以上分析知道，所测物理量计算功率的表达式是 （4）从一楼上到3楼，上升的高度 小明上楼的功率 （5）[1][2]他俩的体重相同，上升的高度也相同，所以他们做的功相同，小白先到六楼，小王后到六楼，小白用的时间短，则由可知，小白的功率大。 19．(1)1.5×105N (2)1.5×107J 【详解】（1）已知无人机的质量m = 1500kg，则无人机的重力为G = mg = 1500kg × 10N/kg = 15000N 无人机对地面的压力 已知轮胎与地面的接触总面积S = 0.1m2，则无人机对地面的压强为 （2）克服重力所做的功为 20．(1)100N (2)1000Pa (3)80% 【详解】（1）合金的体积 合金块排开水的体积 合金块所受的浮力 （2）合金块刚要露出水面时，底面深度为h＝10cm＝0.1m 合金块底面所受水的压强 （3）合金块的重力 合金完全露出水面后，绳重和摩擦均忽略不计，滑轮组的机械效率 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $