第十一章 简单机械和功 计算题（专项训练）-2025-2026学年苏科版物理九年级上册

第十一章 简单机械和功 计算题(专项训练) 1.如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人,其质量为,履带与地面接触的总面积为,以的速度在水平地面沿直线匀速前进了,行驶时所受阻力为自重的倍。求: (1)消防机器人所受的重力; (2)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强; (3)在水平地面匀速直线前进的过程,消防机器人牵引力做功的功率。 2.如图所示,工人站在水平台面上用滑轮组提货物。工人竖直向上拉动绳子,使货物以0.1m/s的速度匀速上升20s。已知工人体重为600N,货物重为1200N,动滑轮重为300N。不计滑轮组的绳重和摩擦。 (1)工人做的有用功; (2)工人的拉力; (3)拉力的功率; (4)工人对水平台面的压力。 3.中国目前已成为世界基建强国,如图1所示的塔吊是基建的常用设备,其结构可简化为如图2所示的滑轮组模型。已知物体质量为120kg,动滑轮的重为300N,在绳子自由端施加拉力F后物体在10s内匀速上升5m。不计绳重和一切阻力,g取10N/kg。求: (1)物体上升的速度; (2)10s内拉力F的功率; (3)滑轮组的机械效率 。 4.如图所示,工人用力将重为1000N的物体在10s内匀速提升2m,拉力F的功率为250W。不计绳重和摩擦。求: (1)拉力F的大小; (2)动滑轮的重力; (3)动滑轮的机械效率。 5.如图是健身房的牵引装置,配重A的重力为G=240N,三个相同滑轮均重20N,不计绳重和轮与轴之间的摩擦。 (1)将绳a处固定,在b处竖直方向上用力拉绳,使配重A匀速上升时,则的大小为多少N? (2)将绳b处固定,在a处竖直方向上用力拉绳,使配重A以1m/s的速度匀速上升了0.5s。求此牵引过程中: ①的大小;(写出判断过程) ②做的有用功; ③提升配重过程的机械效率。 6.中国在建的航空母舰“福建舰”利用模块化建造的方法能够大大缩短工时,如图是龙门吊起重机在一次作业中起重某构件的示意图,起重机通过上方的电动机牵引绳子自由端来控制构建的升降。在此作业中,电动机牵引绳子自由端的拉力为12000N,动滑轮及其附属装置的总重力为8000N,构件的质量为8t,构件在1min内上升15m,求此次作业中:(g取10N/kg) (1)电动机牵引绳子自由端的功率; (2)滑轮组的机械效率; (3)电动机克服钢丝绳重力和滑轮组各处摩擦所做的这部分额外功。 7.学校为物理实验室购买了30套物理实验器材,每套器材一箱质量10kg。某实验员需要把这批实验器材搬运到7m高的物理实验室。 (1)实验员至少要对仪器做多少功?(不考虑他克服自身重力所做的功,取g=10N/kg) (2)假设他对仪器做功的功率P取决于他每次所搬运物体的质量m,P与m的关系如图所示。若要尽可能快地把这批器材搬上去,那么他每次搬运的实验器材箱数应为多少?请简述理由。 (3)不考虑搬起、放下实验器材和下楼的时间,他搬运这批实验器材的最短时间是多少? 8.将重力为1600N的建筑材料放在工地的水平地面上。用如图所示的滑轮组将建筑材料用10s匀速提升了3m,滑轮组的机械效率是80%。不计绳重和摩擦,试求: (1)滑轮组做的有用功是多少? (2)拉力F的功率是多大? (3)当提起的重物是2000N时,提升相同高度滑轮组的机械效率为多少? 9.随着人们生活水平的日益提高,电动汽车越来越多地走进了寻常百姓人家。某品牌电动汽车以的速度在水平路面上匀速行驶时,汽车、乘坐人员的总质量为,若该电动汽车在平直公路上匀速行驶了108km,电动汽车受到的阻力为汽车总重力的0.05倍。取,求: (1)电动汽车运动的时间。 (2)在水平路面上匀速行驶时电动汽车受到的牵引力大小。 (3)电动汽车的实际功率为多少? 10.2024年6月2日,我国嫦娥六号探测器着陆月球背面,开启了世界首次月球背面“挖宝”之旅。图甲是探测车在采集月壤样本时的情景,机械臂可以简化为图乙中绕O点转动的杠杆,,不计机械臂自身重,当采集质量为0.1kg的月壤时(月球上g取),求: (1)质量为0.1kg的月壤在月球上的重; (2)在A点至少需要施加拉力的大小。 11.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。 12.如图是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车,最大车速能达到1.6 103km/h,它创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中,该超音速汽车以1.26 103km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时,汽车受到水平方向的阻力为1.8 105N,求在这次测试中: (1)汽车受到水平方向的牵引力; (2)汽车牵引力的功率。 13.重力为,体积为的物体,静止在水中时,它的上表面到水面的距离为,现用如图所示的滑轮组提升该物体,滑轮组的机械效率为。(不计水对物体的阻力,绳重及绳与轮的摩擦)求: (1)提升前,物体的上表面受到水的压强; (2)物体在水中(未露出水面)被匀速提升时,人的拉力; (3)如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连(钢丝绳不会断裂),而连接滑轮组的绳子所能承受的最大拉力为,当绳子刚好断时,物体露出水面的体积。 14.智能机器人正改变着我们的生活。如图是某机器人沿竖直方向匀速抬起重为100N的空箱子,2s内抬高了1m。已知该智能机器人的质量为50kg,双脚与地面的总接触面积为()。求: (1)此过程中机器人抬箱子的速度; (2)图中机器人对地面的压强; (3)待工作人员将某货物放入空箱子内后,机器人以相同功率沿竖直方向匀速抬起,3s抬高1m,求箱内货物质量。 15.两轮平衡电动车具有运动灵活、操作简单、绿色环保等优点,备受年轻人的喜爱(如图所示),某型号平衡电动车有关参数如下表所示。质量为60kg的骑手沿平直路面匀速行驶1800m,用时5min,受到的阻力大小为重力的0.1倍。求: 整车质量 20kg 轮胎与地面的总接触面积 0.006m2 车胎能承受的最大压强 3 105Pa (1)骑手骑行的速度; (2)骑手骑行的功率; (3)该平衡电动车在水平地面上最大承载质量。 16.如图所示是中国99A式坦克是自行研制的第三代主战坦克,车身的重力为6 106N。假如在一场演习中,坦克在水平公路上以20m/s的速度匀速行驶,行驶144km到达目的地,在行驶过程中坦克受到的阻力是车重的0.05倍。求: (1)坦克在行驶过程中受到的阻力; (2)在该演习中坦克牵引力做的功; (3)在该演习中坦克牵引力的功率。 17.体重为800N,双脚与地面的接触面积为的小宇用如图甲所示的滑轮组提升物体M。已知被提升的物体M重为900N,人加在绳子自由端的拉力F将物体M以的速度匀速提升到8m的高度,拉力做的功W随时间t的变化图像如图乙所示。不计钢丝绳的重力、摩擦力,则: (1)滑轮组提升重物所做的有用功; (2)滑轮组提升重物的机械效率; (3)小宇匀速提升物体M时地面的压强。 18.如图所示是国产首款倒三轮电动车,该车自身质量为100kg,在水平公路上匀速直线行驶3.6km用时10min,受到的阻力是50N,求该车: (1)该车的重力;(g取10N/kg) (2)匀速直线行驶时,牵引力做功的功率; (3)最大装载质量。(已知该车每个车轮与地面的接触面积均为0.01m2,车胎能承受的最大压强为) 19.如图所示,工人用800N的拉力将重1800N的货物匀速运送到斜面顶端,货物上升高度h=1m,货物在斜面上移动的距离s=3m,用时10s。求: (1)工人做功的功率是多少? (2)斜面的机械效率是多少? (3)货物受到的摩擦力是多少? 20.某化工园区为继续秉承“创新驱动、绿色发展、智慧循环、高效安全”的发展理念,近两年园区进行了大规模扩建。图甲为扩建工地上塔式起重机的结构示意图。图乙为用滑轮组竖直起吊物料,在利用图乙的滑轮组将质量为600kg的物料匀速提升12m,又水平移动8m的过程中,作用在滑轮组绳端的水平拉力F为4000N,。 (1)塔式起重机起吊幅度越大,起吊物料的质量 (选填“越大”或“越小”);利用图乙的装置提升物料时可以 (选填“省力”、“省距离”或“省功”); (2)利用滑轮组提升物料的部分示意图已画出,请在图乙中将滑轮组的绕线补充完整; (3)在利用滑轮组把物料提升并平移的整个过程中,吊臂对物料做功是多少? (4)在滑轮组提升物料的过程中,机械效率是多大? 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 《第十一章 简单机械和功 计算题(专项训练)-2025-2026学年物理九年级上册苏科版(2024)》参考答案 1.(1)6000N;(2)1.2 104 Pa;(3)360W 【详解】解:(1)消防机器人所受的重力 (2)机器人对地面的压力 机器人对地面的压强 (3)由于机器人做匀速直线运动,所以机器人受到的牵引力与阻力为一对平衡力,则机器人受到的牵引力 消防机器人牵引力做功的功率 答:(1)消防机器人所受的重力是; (2)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强是; (3)在水平地面匀速直线前进的过程,消防机器人牵引力做功的功率是。 2.(1)2400J;(2)500N;(3)150W;(4)1100N 【详解】解:(1)根据题意可知,货物上升的高度为 h=vt=0.1m/s 20s=2m 工人做的有用功为 W有=Gh=1200N 2m=2400J (2)由图可知n=3,因为不计绳重和摩擦,所以工人的拉力为 (3)绳子自由端移动的速度为 v=nv物=3 0.1m/s=0.3m/s 拉力做功的功率为 (4)由于力的作用是相互的,工人受到的拉力为 F拉=F=500N 工人对水平台面的压力为 F压=F拉+G人=500N+600N=1100N 答:(1)工人做的有用功为2400J; (2)工人的拉力为500N; (3)拉力的功率为150W; (4)工人对水平台面的压力为1100N。 3.(1)0.5m/s;(2)750W;(3)80% 【详解】解:(1)物体上升的速度为 (2)物体的重力为 由图知,通过动滑轮绳子的段数 不计绳重和一切阻力,绳子自由端拉力 绳子自由端移动的距离 拉力所做的功 拉力的功率 (3)有用功为 滑轮组的机械效率 答:(1)物体上升的速度为; (2)内拉力的功率为; (3)滑轮组的机械效率为。 4.(1)625N;(2)250N;(3)80% 【详解】解:(1)由题意知,使用的是动滑轮,n=2,则绳子自由端移动的距离为 s=nh=2 2m=4m 拉力做功为 W=Pt=250W 10s=2500J 因此拉力为 (2)根据可知,动滑轮的重为 G动=nF-G=2 625N-1000N=250N (3)动滑轮的机械效率为 答:(1)拉力F的大小为625N; (2)动滑轮的重力为250N; (3)动滑轮的机械效率为80%。 5.(1)240N (2)①500N,②120J,③96% 【详解】(1)将绳a处固定,在b处竖直方向上用力拉绳,使配重A匀速上升时,此时使用的是定滑轮提升重物,定滑轮不省力,则 (2)①将绳b处固定,在a处竖直方向上用力拉绳,中间的滑轮受重力、2段绳子向下的拉力、向上的拉力Fa的作用处于平衡状态,由平衡力得 ②由得,重物升高的高度为 做的有用功 ③绳子自由端移动的距离 总功为 提升配重过程的机械效率为 6.(1) (2) (3) 【详解】(1)由图可知,有效绳子段数,则绳子自由端移动距离为 则绳子拉力做功为 则电动机牵引绳子自由端的功率为 (2)有用功为 则滑轮组的机械效率为 (3)额外功为 克服动滑轮及其附属装置总重力所做的额外功为 则电动机克服钢丝绳重力和滑轮组各处摩擦所做的这部分额外功为 7.(1);(2)见解析;(3)300s 【详解】解:(1)物理实验器材的总质量 m=30m0=30 10kg=300kg 则这批实验器材的总重力 G=mg=300kg 10Nkg=3000N 实验员搬运器材至少做的功 W=Gh=3000N 7m=2.1 104J (2)由图像可知,人体提供的功率最大时,每次搬运的器材质量m' =30kg,由于一箱器材质量m0=10kg,则一次需要搬运箱数 (3)要求搬运时间最短,身体所提供的功率应最大,由图像可知最大功率P=70w,根据可得最短时间 答:(1)该实验员至少需要做功2.1 104J; (2)一次需要搬运3箱; (3)他搬运这批实验器材的最短时间为300s。 8.(1)4800J (2)600W (3)83.3% 【详解】(1)滑轮组做的有用功为 W有=Gh=1600 N 3 m=4800 J (2)根据可知 拉力F的功率为 (3)(3)根据W总=W有+W额可知,额外功为 W额=W总W有=6000 J4800 J=1200 J 不计绳重和摩擦,根据W额=G动h可知,动滑轮重 当提起的重物是2000 N时,不计绳重和摩擦 9.(1)1.5h (2)1 103N (3)2 104W 【详解】(1)电动汽车运动的时间 (2)汽车总重力 电动汽车受到的阻力 电动汽车在水平路面上匀速行驶,受力平衡,牵引力和阻力大小相等,因此牵引力 (3)汽车的速度 根据可得电动汽车的实际功率 10.(1);(2) 【详解】解:(1)质量为0.1kg的月壤在月球上的重为 (2)根据杠杆平衡条件得 解得,在A点至少需要施加拉力的大小为 答:(1)质量为0.1kg的月壤在月球上的重为; (2)在A点至少需要施加拉力的大小为。 11.(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。 12.(1)1.8 105N;(2)6.3 107W 【详解】解:(1)由题意可知,超音速汽车在水平轨道上匀速直线行驶时,处于平衡状态,受到平衡力作用,因此汽车在水平方向上受到的阻力和牵引力是一对平衡力,大小相等,则汽车受到水平方向的牵引力为 (2)汽车的速度为 根据 可得,汽车牵引力的功率为 答:(1)汽车受到水平方向的牵引力为1.8 105N; (2)汽车牵引力的功率为6.3 107W。 13.(1);(2);(3) 【详解】解:(1)由滑轮组结构可知;已知物体上表面到水面的距离为,则物体的上表面受到水的压强为 (2)物体在水中(未露出水面),排开水的体积为 则物体受到的浮力为为 滑轮组做的有用功为 则人的拉力做的总功为 根据可知,人的拉力为 (3)根据可得动滑轮的重力为 当绳子刚好被拉断时,滑轮组对物体的拉力为 此时物体受到的浮力为 此时物体排开水的体积为 则物体露出水面的体积为 答:(1)提升前,物体的上表面受到水的压强为; (2)物体在水中(未露出水面)被匀速提升时,人的拉力为; (3)当绳子刚好断时,物体露出水面的体积为。 14.(1) (2) (3) 【详解】(1)机器人抬箱子的速度 (2)机器人受到的重力 机器人和箱子的总重为 图中机器人双脚与地面的总接触面积为 机器人对水平地面的压力 机器人对地面的压强 (3)第一阶段的功率为 设箱内货物质量为m。第二阶段机器人以相同功率P匀速抬起时,机器人的功率 解得m=5kg,即箱内货物质量为5kg。 15.(1)6m/s;(2)480W;(3)160kg 【详解】解:(1)骑手骑平衡电动车的路程 骑行的时间 则平均速度 (2)人和车总重 平衡电动车匀速行驶时所受阻力 匀速行驶时骑手骑行的功率等于所受阻力的功率,所以 (3)车胎能承受的最大压力 平衡电动车对地面的压力等于人和电动车的重力之和,即 所以该平衡电动车在水平地面上最大承载质量 答:(1)骑手骑行的速度为5m/s; (2)骑手骑行的功率为480W; (3)该平衡电动车在水平地面上最大承载质量为160kg。 16.(1)3 105N (2)4.32 1010J (3)6 106W 【详解】(1)坦克在行驶过程中受到的阻力 (2)坦克在水平公路上匀速行驶,处于平衡状态,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等。坦 克牵引力 演习中坦克牵引力做的功 (3)根据得,演习中坦克牵引力的功率 17.(1)7200J;(2);(3)7500Pa 【详解】解:(1)滑轮组提升重物所做的有用功 (2)由可得,物体上升的时间 由图乙可知,此时拉力做的总功是8000J,则滑轮组的机械效率 (3)由图甲可知,滑轮组绳子的有效股数,则绳子自由端移动的距离 由可得,绳子自由端的拉力 小宇匀速提升物体M时对地面的压力 人对地面的压强 答:(1)滑轮组提升重物所做的有用功为7200J; (2)滑轮组提升重物的机械效率为; (3)小宇匀速提升物体M时地面的压强为7500Pa。 18.(1)1000N;(2)300W;(3)500kg 【详解】解:(1)该车的重力 (2)匀速直线行驶时,电动车的速度 匀速直线行驶时,电动车处于平衡状态,受到的牵引力与阻力相等,故 牵引力做功的功率 (3)已知该车每个车轮与地面的接触面积均为0.01m2,车胎能承受的最大压强为,则车胎能承受的最大压力为 电动车对地面的压力等于自身重力和最大装载物体的重力之和,即 G总=F大=6000N 最大装载物体的重力 G载=G总-G车=6000N-100kg 10N/kg=5000N 最大装载质量 答:(1)该车的重力为1000N; (2)匀速直线行驶时,牵引力做功的功率为300W; (3)最大装载质量为500kg。 19.(1)240W (2)75% (3)200N 【详解】(1)工人用800N的拉力将货运送到斜面顶端,物体在斜面上匀速移动的距离s=3m,则所做总功为 用时10s,拉力的功率 (2)由题意知,将1800N重的货运送到斜面顶端,物体上升高度h=1m,则所做有用功为 斜面的机械效率是 (3)货物受到的摩擦力是 20.(1) 越小 省力 (2) (3)72000J (4)75% 【详解】(1)[1][2]由杠杆平衡条件可知,当阻力、阻力臂不变时,动力臂越长、越省力;假设 配重对杠杆的拉力为阻力,本题中阻力与阻力臂不变,则起吊幅度越大,即动力臂越大,起吊物料的重力越小,由 可知起吊物料的质量越小;图乙中使用的是滑轮组,可以省力,但费距离,但不能省功。 (2)由图可知,绳末端最后经过定滑轮,且绳末端的拉力方向水平向左,则滑轮组的连接如下图所示: (3)物料被提升的过程中,吊臂对物料做功 物料在水平平移的过程中,物料在拉力的方向上没有移动距离,吊臂对物料不做功;所以在利用滑轮组把物料提升并平移的整个过程中,吊臂对物料做功是72000J。 (4)在滑轮组提升物料的过程中,拉力做的有用功 由图知n=2,拉力端移动距离 拉力做的总功 滑轮组的机械效率为 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 $