【期末物理专题练习】简单机械和功 2025-2026学年苏科版物理九年级上册

【期末专题精练】简单机械和功 一、单选题 1.一列时速为200km/h的列车从荆门站驶出,在平直轨道上匀速行驶100km,在运行过程中的机车牵引功率为4800kW.则该列火车在这段时间内所做的功、机车受到的阻力分别是( ) A.8.64 109J 4.8 104N B.8.64 109J 8.64 104N C.4.8 109J 4.8 104N D.4.8 109J 8.64 104N 2.下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是( ) A.做功多的机器机械效率一定高 B.功率大的机器做功时间一定短 C.功率越小的机器做功越慢 D.机械效率高的机器功率一定大 3.如图所示,a、b、c三种情况下,用大小相同的力F使同一物体沿不同的轨迹移动了相同的距离s,对于三种情况下拉力F所做的功分析正确的是( ) A. B. C. D. 4.如图所示,在粗糙程度相同的水平面上,先用拉力将物体从A拉到O,再改用拉力将物体从拉到,其中,用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置(用虚线框表示),若拉力在段所做的功为,拉力在段所做的功为,物体在段受到的摩擦力为,在段受到的摩擦力为。下列判断正确的是( ) A. B. C. D. 5.如图所示,在探究“斜面的机械效率”实验中,一下说法错误的是( ) A.木块沿斜面匀速上升的过程中,拉力和摩擦力是一对平衡力 B.用弹簧测力计沿着斜面向上拉木块时,应尽量匀速 C.斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 D.斜面的倾斜程度越小,所需的拉力越小 6.杆秤是我国发明的人类最早的衡器,是我国劳动人民智慧的结晶。小丽在课堂上了解杆秤后,在家里找到一杆除了秤砣生锈变重外,其他均完好的杆秤。用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比( ) A.偏小 B.不变 C.偏大 D.无法判断 7.如图所示,在探究“斜面的机械效率”的实验中,以下说法错误的是( ) A.用弹簧测力计沿斜面向上拉木块时,应尽量匀速 B.斜面的倾斜程度影响斜面的机械效率 C.木块在匀上升过程中拉力和摩擦力是一对平衡力 D.斜面的倾斜程度越小,沿斜面所用的拉力越小 8.如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为70N的物体,不计绳重和摩擦,则该同学所用的拉力F的可能值是( ) A.30N B.35N C.40N D.45N 二、填空题 9.如图所示,是采用滑轮组水平向右移动重物的场景。已知物体A重为20N,水平滑动时受到的摩擦力为12N,拉力,物体A在10s内匀速移动了0.6m,则滑轮组对物体做的有用功为 J,滑轮组的机械效率为 。 10.在国际单位制中,功和 (填物理量名称)的单位都是牛 米,它有一个专门的名称叫做 (填单位名称)。 11.动滑轮实质是 的杠杆,特点是:使用动滑轮能 ,但不能改变 。 12.如图所示,利用滑轮组把物体匀速提升一定高度,该滑轮组有 段绳子承担物重,在绳子承受范围内,不计绳重和摩擦,若增加所提升的物重,则滑轮组的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 13.如图是液压汽车起重机的示意图,液压杆推动吊臂提起重物。当匀速提起重力为800N的物体A时,动力臂与阻力臂之比为1:4,则此时所需的动力为 N,此时该起重机的吊臂可以视为一个 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆。 三、实验题 14.【探究名称】探究杠杆的平衡条件。 【问题】 (1)同学们通过观察如图a乙所示的处于平衡状态的杠杆;对杠杆平衡条件提出以下几种猜想: 猜想1:动力=阻力; 猜想2:动力+动力臂=阻力+阻力臂; 猜想3:动力 动力臂=阻力 阻力臂; 猜想4:动力 动力臂=阻力 阻力臂; 猜想5:动力 支点到动力作用点的距离=阻力 支点到阻力作用点的距离; 分析可知,上述猜想中,猜想2是不科学的,原因是 ; 【证据】 (2)小明将杠杆的中点置于支架上,当杠杆停在如图a甲所示的位置时,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。小明调节杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量 ; (3)继续改变图a乙中A、B点的位置及钩码数量,多次实验得到相关数据如下表: 实验次序 动力F/N OA长度/ 阻力F2/N OB长度/cm 1 2 0.3 3 0.2 2 4 0.4 8 0.2 3 5 0.3 6 0.25 【解释】 (4)通过这些实验数据,可初步发现猜想 (填上述猜想的对应序号)是符合的; 【交流】 (5)要进一步验证猜想5是否正确,则图b中 (填字母); A.只有方案一可以 B.只有方案二可以 C.方案一、方案二都可以 D.方案一、方案二都不可以 (6)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点,杠杆平衡条件是否仍然成立?”于是小明利用图c甲所示的装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡时,测出的拉力大小与杠杆平衡条件不相符。其原因是 对实验有影响; (7)实验中,用图c乙所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置平衡(杠杆上每小格长度相等),但老师建议大家不要采用这种方式,主要是因为这种方式 (填字母); A.一个人无法独立操作 B.需要使用太多的钩码 C.力臂与杠杆不重合 D.力和力臂数目过多 思维拓展 如下图所示,用测力计将长杆的一端A微微抬离地面,测力计示数是F1;用测力计将长杆的另一端B微微抬离地面,测力计示数是F2,则长杆的重力是(测力计保持竖直向上)( ) A. B. C. D. 15.小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关?提出了以下的猜想: A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关; B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。 小华同学为了证实自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如下表: 次数 斜面倾角 物块重量G/N 斜面高度h/m 斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有/J 总功W总/J 斜面的机械效率 ① 30 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 ② 30 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 60% ③ 45 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 70% (1)在实验操作过程中,应沿斜面向上 直线拉动木块; (2)根据表格,第①次实验斜面机械效率为 %;第②次实验总功为 J;第③实验摩擦力约 N(保留一位小数); (3)通过对比①、②实验数据,可验证猜想 (A/B);通过对比②、③实验数据,可得到结论:当斜面粗糙程度和物重一定时, 。 四、计算题 16.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动,其v-t图像如图,在第10s时速度达到20m/s,通过的路程为120m,后又继续运动10s,设汽车在行驶过程中所受阻力不变,大小为f=3 103N。求: (1)在0-20s内汽车的平均速度; (2)小车速度达到20m/s后,继续运动10s的过程中汽车发动机的功率。 17.如图所示,电动独轮平衡车深受年轻人的青睐。爸爸给小东也买了一辆平衡车做礼物,平衡车的一些参数如表格所示。小东在广场上的水平路面上以最高速度匀速骑行了。若小东的质量为,求: (1)小东骑行的距离; (2)小东在水平路面上骑行时,车对地面的压强;(,车对地面的压力等于人和车受到的总重力) (3)若骑行平衡车时所受阻力为人和车总重的0.1倍,则小东在水平路面上以最高速度匀速骑行时,平衡车的功率。 平衡车参数 净重 含电池组 最高车速 轮胎接地面积 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 答案 B C D B A A C D 1.B 【详解】(1)由v=得火车行驶100km所用的时间:t== =0.5h=1.8 103s, 火车所做的功:W=Pt=4800 103W 1.8 103s=8.64 109J (2)由W=Fs得机车的牵引力:F===8.64 104N,由于火车做匀速直线运动,所以火车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,由二力平衡条件可得,火车受到的阻力:f=F=8.64 104N;故选B. 2.C 【详解】A.有用功与总功的比值叫机械效率,故机械效率与做功的多少无关,故A错误; B.功率等于功和做功时间的比值,功率大,功多少不确定,时间不确定,故B错误; C.功率反映做功的快慢,功率大则做功快,功率小,则做功慢,故C正确; D.机械效率与机械功率大小没有直接关系,机械效率高的机器功率不一定大,故D错误。 故选C。 3.D 【详解】由图可知,a、b、c三种情况下拉力的大小相同,a中力与物体运动方向垂直,即物体在力的方向上通过的距离为0,则此时拉力不做功;b中物体在力的方向上通过的距离为s,c中物体斜向上运动,则物体在力的方向上通过的距离要小于s,根据可知,在b中做的功大于在c,则有Wa<Wc<Wb,故ABC错误,D正确。 故选D。 4.B 【详解】CD.由于物体对水平面的压力大小不变(等于物体的重力),各段的粗糙程度相同,所以物体运动时受到摩擦力的大小相同,即,故CD错误; AB.由图可知,在段物体在相同时间内运动的距离相同,说明物体做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知拉力 在段物体在相同时间内运动的距离增大,说明物体做加速直线运动,则拉力 因,,根据可知拉力做的功 故A错误,B正确。 故选B。 5.A 【详解】A.木块在上升过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用,由于重力使物体有下滑的趋势,所以,要使物体匀速上升,拉力应大于摩擦力,拉力和摩擦力不是一对平衡力,故A错误,符合题意; B.为了保证弹簧测力计的示数稳定,需使木块受到的力为平衡力,则要让木块做匀速直线运动,故B正确,不符合题意; C.其他条件一定时,斜面倾斜程度越大,机械效率越高,故C正确,不符合题意; D.斜面的倾斜程度越小,越省力,沿斜面所用的拉力越小,故D正确,不符合题意。 故选A。 6.A 【详解】如图,杆秤使用时相当于杠杆,提纽处为支点,被称量物体的重力看作动力,秤砣的重力作为阻力,由杠杆的平衡条件可知,秤砣生锈变重,阻力变大,动力和动力臂的乘积不变,测得的阻力臂变小,即秤杆标识出的物体的质量变小,因此用这杆秤测得的物体质量与秤砣生锈变重前测得的物体质量相比偏小,故A符合题意,BCD不符合题意。 故选A。 7.C 【详解】A.为了保证弹簧测力计的示数稳定,需使木块受到的力为平衡力,则要让木块做匀速直线运动,故A正确,A不符合题意; B.其他条件一定时,斜面倾斜程度越大,机械效率越高,故B正确,B不符合题意; C.木块在上升过程中受到重力、支持力、拉力和摩擦力四个力的作用,由于重力使物体有下滑的趋势,所以,要使物体匀速上升,拉力应大于摩擦力,拉力和摩擦力不是一对平衡力,故C错误,C符合题意; D.斜面的倾斜程度越小,越省力,故D正确,D不符合题意。 故选C。 8.D 【详解】动滑轮之所以能省一半的力,是因为其相当于杠杆的变形,轮的直径相当于动力臂,轮的半径相当于阻力臂,这样动力臂是阻力臂的二倍,自然就能省一半的力;而这一关系成立的前提条件是:必须竖直向上拉绳子;计绳重和摩擦,重物和动滑轮的总重由2段绳子承担,沿竖直方向拉动时,拉力 图中斜向上拉绳子时,动力臂和阻力臂都会减小,但动力臂会小于阻力臂的二倍,而阻力不变,由杠杆平衡条件可知,动力就会增大,因此所用拉力变大,则拉力F的范围是 故D符合题意,ABC不符合题意。 故选D。 9. 7.2 80% 【详解】[1]利用如图所示的滑轮组拉动物体,克服物体受到的摩擦力,有用功 [2]左端为动滑轮,拉动动滑轮绳子段数为3段,拉力移动的距离 拉力做的总功 机械效率 10. 能 焦耳 【详解】[1][2]在国际单位制中,功和能的单位都是牛 米,它有一个专门的名称叫做焦耳,简称焦,用符号J表示。 11. 动力臂为阻力臂2倍 省一半力 力的方向 【详解】[1][2][3]动滑轮的特点是动力臂是阻力臂的2倍,是一个特殊的省力杠杆;使用动滑轮可以省一半的力,但同时会多费一倍的距离,也不能改变力的方向。 12. 2 变大 【详解】[1]由图,提着动滑轮的有两股绳,所以有2段绳子承担物重。 [2]当增大下面所提物重时,有用功变大,额外功基本不变,有用功占总功的比例变大,故该滑轮组的机械效率将变大。 13. 3200 费力 【详解】[1][2]已知,根据杠杆的平衡条件可知,所需的动力为,由于,故起重机的吊臂可视为费力杠杆。 14. 单位不同的物理量不能相加 右 力臂 3、5 A 杠杆自重 D B 【详解】(1)[1]力的单位为N,力臂的单位为cm,物理学中,单位不同的物理量不能相加,所以,猜想2是不科学的。 (2)[2]由图a甲可知,杠杆的左端下沉,要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向右调节。 [3]小明调节杠杆在水平位置平衡的主要目的是使力臂在杠杆上,便于力臂的测量。 (4)[4]由表格中数据得,F与OA的乘积等于F2与OB的乘积,说明杠杆平衡时,动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积,动力与支点到动力作用点的距离的乘积等于阻力与支点到阻力作用点的距离的乘积,则猜想3、猜想5是符合的。 (5)[5]方案一中,杠杆在水平位置平衡,阻力与阻力臂不变,支点到阻力作用点距离不变;当测力计的拉力的方向与杠杆不垂直时,支点到动力的作用点的距离不变,动力臂发生改变,拉力大小不同,可探究猜想5是否正确;方案二中,使杠杆不沿水平方向平衡,此时,动力臂与阻力臂的比值和支点到动力作用点距离与阻力与支点到阻力作用点距离的比值仍相同,即如果猜想3式子成立则猜想5式子一定成立,无法进一步验证猜想5是否正确,故A符合题意,BCD不符合题意。 故选A。 (6)[6]若支点不在杠杆的中点时,杠杆自身的重力没有通过支点,会影响杠杆的平衡条件。 (7)[7]图c乙中和力力臂数目过多,不易归纳得出结论,故ABC不符合题意,D符合题意。 故选D。 [8]假设长杆的重力是G,在杠杆的右端竖直抬起时,B是支点,长杆重心为O,如图所示 根据杠杆平衡条件得F1 LAB=G LOB①;同理,在杠杆的左端竖直抬起时,A端为支点,根据杠杆平衡条件得F2 LAB=G LOA②;①+②得F1 LAB+F2 LAB=G LOB+G LOA;解得G=F1+F2;故B符合题意,ACD不符合题意。 故选B。 15. 匀速 60 3.0 0.8 A 斜面倾角越大,机械效率越大 【详解】(1)[1]为了便于测量拉力和尽量减小不必要的额外功,应沿斜面向上拉动木块,使其做匀速直线运动。 (2)[2]由表格中的数据可知,第①次实验斜面的机械效率 [3]由表格中的数据可知,第②次实验中的总功为 W总2=F2s2=2.5N 1.2m=3.0J [4]由表格中的数据可知,第三次的额外功为 W额外3=W总3-W有3=3.4J-2.4J=1.0J 根据W额外=fs可得,第③实验摩擦力约为 (3)[5]对比①②实验数据,控制的是斜面的倾角,改变的是物体的重力,因此研究的是斜面机械效率与物体重力的关系,即验证的是猜想A。 [6]对比②③实验数据,控制的是物体的重力,改变的是斜面的倾角,且倾角越大,效率越高,所以可以得出结论:当斜面粗糙程度和物重一定时,斜面倾角越大,机械效率越大。 16.(1)16m/s;(2)6 104W 【详解】解:(1)由题意可知,汽车行驶10s,通过的路程为120m。此时达到速度达到20m/s,又继续运动10s,通过的总路程为 s=s1+s2=s1+v2t2=120m+20m/s 10s=320m 在0-20s内汽车的平均速度 (2)小车速度达到20m/s后,做匀速直线运动,处于平衡状态,因此牵引力等于阻力,即 F=f=3 103N 汽车发动机的功率 P=Fv=3 103N 20m/s=6 104W 答:(1)在0-20s内汽车的平均速度为16m/s; (2)小车速度达到20m/s后,继续运动10s的过程中汽车发动机的功率为6 104W。 17.(1)900m;(2);(3)275W 【详解】解:(1)小东3min骑行的距离 (2)小东在水平路面上骑行时,车对地面的压力 车对地面的压强 (3)骑行平衡车时所受阻力 因为匀速行驶,所以牵引力 平衡车的功率 答:(1)小东3min骑行的距离是900m; (2)车对地面的压强是; (3)平衡车的功率是275W。 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 $