第11章 简单机械和功（暑假单元自测）新九年级物理新教材苏科版

**基本信息** 苏科版初中物理第11章“简单机械和功”单元卷，以生活真实情境（如指甲刀、榨汁器）和科技案例（机器人短跑）为载体，覆盖杠杆、滑轮、功、功率、机械效率等核心知识点，适配暑假巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择|10/20|杠杆平衡、滑轮特点、功的判断|结合指甲刀（杠杆支点分析）、机器人拉力（功率计算），体现物理观念与科学思维| |填空与作图|6/18|摩擦力、动滑轮省力、功的计算|榨汁器杠杆类型判断（科学推理）、滑轮组绕线作图（模型建构）| |实验与探究|4/22|定滑轮动滑轮特点、杠杆平衡条件|抛石机杠杆应用（文化传承）、滑轮组机械效率测量（科学探究）| |综合|3/20|功率计算、机械效率综合|俯卧撑杠杆受力分析（生活应用）、斜面与滑轮组组合（综合能力）|

第11章 简单机械和功 单元自测卷 【新教材，苏科版】 （考试时间：80分钟 试卷满分：80分） 考前须知： 1．本卷试题共23题，选择10题，填空与作图6题，实验与探究4题，综合3题，满分80分，限时80分钟。 2．本卷选题均为重难点题型，考点全覆盖，旨在检测学习成果。 第Ⅰ卷 一、选择题(共10小题，计20分。第1~8小题为单选题，每小题2分，每小题只有一个选项符合题意;第9、10小题为多选题，每小题2分，每小题有两个选项符合题意，全部选对得2分，选对但不全得1分，错选得0分) 1．如图所示，指甲刀是一种小型修剪工具，由刀刃、压板等组成，能安全修剪指甲，部分还带有指甲锉，小巧便携，日常使用方便。正常使用时，下列说法正确的是（     ） A．指甲刀刀刃做得很锋利，是为了减小压强 B．指甲锉表面做得很粗糙，是为了减小摩擦 C．指甲刀的压板是以点C为支点的省力杠杆 D．指甲刀的上刀是以点A为支点的费力杠杆 2．如图，将两个体积相同的实心球（两球的密度均大于水的密度）分别悬挂在杠杆的A、B端，此时杠杆在水平位置平衡。现将两个球同时浸没在水中，杠杆将（     ） A．仍在水平位置平衡 B．A端下沉 C．B端下沉 D．无法判断 3．工人使用如图所示的装置提升重物，不计滑轮与绳重、绳与滑轮间的摩擦，下列关于滑轮与力的大小关系说法正确的是（　　） A．图甲中的滑轮相当于一个等臂杠杆 B．图乙中滑轮的特点是可以省距离 C．图甲中的滑轮比图乙中的滑轮省力 D．图乙中的滑轮相当于一个费力杠杆 4．如图所示，在滑轮上施加F等于10N的拉力，拉动重为20N的物体向右做匀速直线运动，物体移动的速度为，不计绳与滑轮之间的摩擦，则物体受到的摩擦力f及滑轮移动的速度v（　　） A．、 B．、 C．、 D．、 5．如图各情境中有力对物体做功的是（　　） A．推而不动 B．搬而未起 C．站立不动 D．推车前进 6．加强对物理概念的理解对于学好物理学很重要。下列对功率的理解正确的是（　　） A．物体的功率越大，做的功就越多 B．物体做功的时间越短，则功率越大 C．在相同的时间内做的功越多，功率越小 D．物体做功越快，功率越大 7．如图所示，在水平面上用大小相同的力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所做的功的分析正确的是（　　） A． B． C． D． 8．体育课上，甲、乙两个同学进行爬竿比赛，甲匀速爬上竿顶用时9s，乙匀速爬到竿顶用时10s。若甲、乙两人体重之比为，则他们爬竿的功率之比是（　　） A． B． C． D． 9．（多选）工人利用如图甲所示的滑轮组提升质量为10 kg，边长为10 cm的正方体物体，他用拉力F拉绳，F随时间变化的图像如图乙所示，物体的速度v随时间t变化的关系图像如图丙所示，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200 N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，g取10 N/kg。以下说法正确的是（     ） A．在2~3 s内动滑轮对重物做的功为250 J B．在0~1s内物体对地面的压强为3000 Pa C．使用此滑轮组能匀速提起重为590 N的物体 D．若匀速提升另一物体时机械效率为80%，则提升的物体重力为80 N 10．（多选）如图所示是一种吊运设备提升物体的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。用该设备将物体A匀速竖直向上提升时，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为200N，吊运设备对横杆点的拉力比不挂物体A时增大了640N。然后，将另一个物体B以0.2m/s的速度竖直向上提升时，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为280N，吊运设备对横杆点的拉力比不挂物体B时增大了960N，不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。下列判断正确的是（　　） A．物体B受到的重力为320N B．动滑轮受到的重力为260N C．滑轮组提升物体A的机械效率为80% D．拉力做功的功率为224W 第Ⅱ卷 二、填空与作图题(共6小题，计18分) 11．如图所示，这是一款手动榨汁器，榨汁过程中榨汁器属于___________杠杆，用力下压榨汁器手柄时，会感觉到手也有点痛，说明物体间力的作用是___________的。 12．如图所示，在拉力F的作用下，滑轮和物体A一起向右做匀速直线运动。实验中，若不计滑轮、绳子和弹簧测力计的重力以及滑轮与绳之间的摩擦，弹簧测力计的示数是5N，则物体A所受的摩擦力是________N，则拉力F是________N。若滑轮移动了2m，则物体A移动了________m。 13．—重力为的轿车在水平地面上行驶，在25s内的速度与时间（v-t）关系图像如图甲所示，牵引力与时间（F-t）图像如图乙所示。已知前15s轿车运动的路程为300m，则在前15s汽车牵引力做的功为_________J，在15~25s内汽车阻力的大小为_________N，在15~25s内汽车牵引力的功率为_________W。 14．一辆汽车以20m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶5分钟，汽车的质量为1500kg，行驶时所受阻力为车重的0.2倍，此过程中牵引力做的功为__________J，此时汽车的功率为__________W，重力做的功为__________J。 15．小明到某山区旅游时，发现一种利用木棍和绳子组装的特殊机械（如图），当地人借助这种装置可以很轻松地将较重的物体搬运到二楼上面，这种装置组成的机械相当于___________；若借助该装置提升的重物，所用拉力为___________（不计装置自重和摩擦）。若增加重物的重力，则额外功与有用功的比值将___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 16． (1)如图甲所示，是用螺丝刀撬图钉的示意图，请在图甲中画出动力的力臂。 (2)请在图乙中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升高。 三、实验与探究题(共4小题，计22分) 17．如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的几组实验装置，他按图示匀速拉动弹簧测力计去提起钩码，分别测得数据如表所示： 次数 钩码重力G/N 钩码升高的高度h/m 拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/m 拉力方向 1 1 0.2 1 0.2 向上 2 2 0.2 2.1 0.2 向下 3 1 0.2 0.6 0.4 向上 4 2 0.2 1.1 0.4 向上 (1)实验中需要用到的测量工具是弹簧测力计和__________； (2)比较1和2两次实验，可知使用定滑轮的好处是________________； (3)比较2和4两次实验，可知使用动滑轮的好处是________________； (4)依据杠杆平衡条件分析，不计动滑轮自重，使用动滑轮提升物体所用的力是直接提升物体所用力的一半，但分析第3、4两次实验数据却不符合这样的关系，造成这种现象的主要原因是 ________________。 18．学校买了一箱物理器材，小亮同学将它从一楼搬运到三楼，小红同学想测量小亮同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。 (1)测量所需要的器材有：磅秤、还需要________和________。 (2)小红同学设计的测量步骤如下，其中多余的步骤是________。 A．测出箱子的质量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．测出小亮上楼所用的时间t E．算出小亮搬运箱子的功率P (3)用所测物理量计算功率的表达式是P=________。 19．抛石机是古代战场的远程打击利器，据古籍记载，“飞石重十二斤，为机发，行三百步”。抛石机的工作原理蕴含杠杆知识，为探究杠杆的平衡条件，实验小组利用如图甲所示器材开展实验。 (1)实验时应使杠杆在______位置平衡，这样做的目的是为了方便测量______。 (2)若保持悬挂钩码的位置和数量不变，逐渐移动弹簧测力计，使杠杆始终在水平位置平衡，每隔5cm记录弹簧测力计示数和其力臂，绘制成如图乙所示的图像，从中可以发现：每个点与两坐标轴围成的矩形面积______（选填“相等”或“不相等”），得到杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，此实验中多次实验记录数据的目的是为了______。 (3)如图丙抛石机的杠杆左边短臂上固定一重物，右边长臂末端放有投射物，当短臂重物完全落下时，投射物飞出。由图可知抛石机就是一杠杆，它的优点是______（选填“省力”、“省距离”或“省功”）。 (4)小明思考到，可以利用如图丁所示的杠杆快速测量物体的质量和密度，悬挂点O在杠杆的重心。 ①A点悬挂待测物体，B点悬挂重为的重物时杠杆水平平衡，测量OA距离为，OB距离为； ②保持A点不动，将待测物体浸没于水中且不触底，移动重物至点时杠杆水平平衡，测量的距离为； 则待测物体的密度______（用、、、表示）；在步骤②中不小心将A点往右移动了一些距离，则所测密度值会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 20．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用如图所示滑轮组进行了三次实验，实验数据如表所示。 次数 钩码重 钩码上升的距离 弹簧测力计的示数 绳端移动的距离 机械效率 1 2 10 0.8 30 2 4 10 1.5 30 3 6 10 30 (1)实验时，要竖直向上________拉动弹簧测力计。 (2)第3次实验中，弹簧测力计的示数如图所示，为________N，此次实验的机械效率为________（结果保留到）。 (3)分析数据可得出结论：使用同一滑轮组，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越________（填“高”或“低”）。 (4)若第1次实验中，钩码上升的距离增大为，此过程中所做的额外功将________，滑轮组的机械效率将________。（均填“增大”“减小”或“不变”） (5)若在第2次实验中，使用更重的动滑轮提升同一重物升高相同的距离，滑轮组的机械效率将________（填“升高”“降低”或“不变”）。 四、综合题(共3小题，计20分) 21．小治同学在水平地面上进行俯卧撑训练，如图所示，手臂处于竖直方向。当他在最高点静止时，身体可视为杠杆，已知他的质量为45kg，A点为人体的重心（g取10N/kg）求： (1)他所受的重力G； (2)地面对他的手的支持力。 22．如图所示，在首届世界人形机器人运动会的100米短跑项目中，某参赛机器人以匀速直线运动的方式跑完全程。已知该机器人的质量为，跑步时受到的平均阻力为其重力的0.2倍，该机器人跑完100m用时，取。求： (1)机器人在跑步过程中受到的牵引力大小； (2)牵引力在这段时间内对机器人做的功； (3)牵引力做功的功率。 23．工人用如图所示装置把重的物体，从斜面底部匀速拉到高的平台上（斜面与水平地面的夹角为），用时。工人对绳子的拉力为，动滑轮重，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： (1)绳子对物体做的功； (2)物体克服摩擦力所做的功； (3)整个装置的机械效率。 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第11章 简单机械和功 单元自测卷 【新教材，苏科版】 （考试时间：80分钟 试卷满分：80分） 考前须知： 1．本卷试题共23题，选择10题，填空与作图6题，实验与探究4题，综合3题，满分80分，限时80分钟。 2．本卷选题均为重难点题型，考点全覆盖，旨在检测学习成果。 第Ⅰ卷 一、选择题(共10小题，计20分。第1~8小题为单选题，每小题2分，每小题只有一个选项符合题意;第9、10小题为多选题，每小题2分，每小题有两个选项符合题意，全部选对得2分，选对但不全得1分，错选得0分) 1．如图所示，指甲刀是一种小型修剪工具，由刀刃、压板等组成，能安全修剪指甲，部分还带有指甲锉，小巧便携，日常使用方便。正常使用时，下列说法正确的是（     ） A．指甲刀刀刃做得很锋利，是为了减小压强 B．指甲锉表面做得很粗糙，是为了减小摩擦 C．指甲刀的压板是以点C为支点的省力杠杆 D．指甲刀的上刀是以点A为支点的费力杠杆 【答案】C 【解析】A．压强与受力面积有关，压力一定时，刀刃做锋利是通过减小受力面积来增大压强，方便切断指甲，故A错误； B．摩擦力与接触面粗糙程度有关，压力一定时，锉面做得粗糙是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦，故B错误； C．指甲刀的压板以点C为支点，使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C正确； D．上刀绕连接上下刀的点转动，该点为支点，并不是A点；动力是压板对C点的压力，阻力是指甲对刀刃的作用力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。 故选C。 2．如图，将两个体积相同的实心球（两球的密度均大于水的密度）分别悬挂在杠杆的A、B端，此时杠杆在水平位置平衡。现将两个球同时浸没在水中，杠杆将（     ） A．仍在水平位置平衡 B．A端下沉 C．B端下沉 D．无法判断 【答案】B 【解析】杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡原理可知，① 从图可知，，即 现将两个球同时浸没在水中，由于实心球的体积相同，故两个球所受的浮力相同，设为，杠杆左边力与力臂的乘积为，而杠杆的右边力与力臂的乘积为，现在需要比较力与力臂的乘积的大小，可以采用相减的方法，即② 将①代入②可得， 即 故A端下沉，B符合题意；ACD不符合题意。 故选B。 3．工人使用如图所示的装置提升重物，不计滑轮与绳重、绳与滑轮间的摩擦，下列关于滑轮与力的大小关系说法正确的是（　　） A．图甲中的滑轮相当于一个等臂杠杆 B．图乙中滑轮的特点是可以省距离 C．图甲中的滑轮比图乙中的滑轮省力 D．图乙中的滑轮相当于一个费力杠杆 【答案】A 【解析】A．图甲中的滑轮是定滑轮，相当于一个等臂杠杆，不省力也不费力，故A正确； BD．图乙中滑轮是动滑轮，动滑轮的特点是可以省力，是一个省力杠杆，但要费距离，故BD错误； C．图甲中的滑轮是定滑轮，相当于一个等臂杠杆，不省力也不费力；图乙中滑轮是动滑轮，动滑轮的特点是可以省力，是一个省力杠杆，所以图甲中的滑轮比图乙中的滑轮费力，故C错误。 故选A。 4．如图所示，在滑轮上施加F等于10N的拉力，拉动重为20N的物体向右做匀速直线运动，物体移动的速度为，不计绳与滑轮之间的摩擦，则物体受到的摩擦力f及滑轮移动的速度v（　　） A．、 B．、 C．、 D．、 【答案】C 【解析】滑轮为动滑轮，可知两段绳子受力相等，总受力为，则物块受到的拉力为，因为物块匀速移动，所以物块受摩擦力也是，根据动滑轮特点可知物块每移动，动滑轮移动，所以，所以滑轮移动速度，故选C。 5．如图各情境中有力对物体做功的是（　　） A．推而不动 B．搬而未起 C．站立不动 D．推车前进 【答案】D 【解析】A．推而不动，物体受到力的作用，但是在力的方向上没有移动距离，故推力不做功，故A不符合题意； B．搬而未起，物体受到力的作用，但是在力的方向上没有移动距离，故力不做功，故B不符合题意； C．站立不动，物体受到力的作用，但是在力的方向上没有移动距离，故力不做功，故C不符合题意； D．推车前进，物体受到力的作用，且在力的方向上移动了距离，故推力做功，故D符合题意。 故选D。 6．加强对物理概念的理解对于学好物理学很重要。下列对功率的理解正确的是（　　） A．物体的功率越大，做的功就越多 B．物体做功的时间越短，则功率越大 C．在相同的时间内做的功越多，功率越小 D．物体做功越快，功率越大 【答案】D 【解析】A．根据，做功多少由功率和时间共同决定，仅功率大，若时间很短，做的功不一定多，故A错误； B．根据，功率大小由做功多少和时间共同决定，仅时间短，若做功很少，功率不一定大，故B错误； C．根据，当时间相同时，做的功越多，功率越大，故C错误； D．功率是表示物体做功快慢的物理量，物体做功越快，功率越大，故D正确。 故选D。 7．如图所示，在水平面上用大小相同的力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所做的功的分析正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据题意可知，a、b、c三种情况下物体所受拉力F的大小相同；a中拉力与物体运动方向垂直，则物体在拉力的方向上通过的距离为0，即；b中物体斜向上运动（拉力与物体运动方向所成夹角为锐角），则物体在拉力的方向上通过的距离要小于s，即；c中拉力与物体运动方向相同，则物体在拉力的方向上通过的距离为s，即，由此可知，所以由可知。故ABD错误，C正确。 故选C。 8．体育课上，甲、乙两个同学进行爬竿比赛，甲匀速爬上竿顶用时9s，乙匀速爬到竿顶用时10s。若甲、乙两人体重之比为，则他们爬竿的功率之比是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】由题意可知，甲乙两个同学上升的高度相等，由可知，甲乙克服重力做功之比等于甲乙体重之比为；由可知，甲、乙功率之比 故ABC错误，D正确。 故选D。 9．（多选）工人利用如图甲所示的滑轮组提升质量为10 kg，边长为10 cm的正方体物体，他用拉力F拉绳，F随时间变化的图像如图乙所示，物体的速度v随时间t变化的关系图像如图丙所示，滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200 N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，g取10 N/kg。以下说法正确的是（     ） A．在2~3 s内动滑轮对重物做的功为250 J B．在0~1s内物体对地面的压强为3000 Pa C．使用此滑轮组能匀速提起重为590 N的物体 D．若匀速提升另一物体时机械效率为80%，则提升的物体重力为80 N 【答案】ABD 【分析】由图甲先得到承担物重的绳子段数，结合图丙计算2~3s克服物重做的功，由匀速段拉力求动滑轮重，再分别利用公式计算0~1s地面支持力与压强、最大提升物重、效率80%对应的物重。 【解析】由图甲可知，承担物重的绳子段数，物体重力，物体底面积 A．由丙图可知，2~3s内物体做匀速运动，期间物体上升高度 则动滑轮对重物做功，故A正确； B．由乙图可知，2~3s内拉力，由公式，得动滑轮重力 0~1s内拉力，对物体和动滑轮整体受力分析，由平衡关系得，则地面支持力 因力的作用是相互的，则物体对地面压力 物体对地面的压强，故B正确； C．绳能承受最大拉力，能提升的最大物重 ，因此不能匀速提起重为590N的物体，故C错误； D．不计绳重及摩擦，滑轮组机械效率，代入数据得 解得，故D正确。 故选ABD。 10．（多选）如图所示是一种吊运设备提升物体的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。用该设备将物体A匀速竖直向上提升时，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为200N，吊运设备对横杆点的拉力比不挂物体A时增大了640N。然后，将另一个物体B以0.2m/s的速度竖直向上提升时，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为280N，吊运设备对横杆点的拉力比不挂物体B时增大了960N，不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。下列判断正确的是（　　） A．物体B受到的重力为320N B．动滑轮受到的重力为260N C．滑轮组提升物体A的机械效率为80% D．拉力做功的功率为224W 【答案】CD 【解析】A．提升物体时，横杆M点的拉力增加量等于物体重力（吊运系统自身重力不计），即物体A重力 物体B重力 故A错误； B．由电动机拉力F与总重力关系可知，， 联立两式解得n=4， 故B错误； C．机械效率为 故C正确。 D．物体B以0.2m/s的速度竖直向上提升，绳端移动速度为 拉力做功的功率为 故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷 二、填空与作图题(共6小题，计18分) 11．如图所示，这是一款手动榨汁器，榨汁过程中榨汁器属于___________杠杆，用力下压榨汁器手柄时，会感觉到手也有点痛，说明物体间力的作用是___________的。 【答案】 省力 相互 【解析】【小题1】[1]由图可知，榨汁器手柄连接的转轴是支点，动力臂从支点到手施力点的距离。阻力臂从支点到水果所在位置的距离。动力臂的长度明显大于阻力臂的长度。根据杠杆分类，当动力臂大于阻力臂时，该杠杆为省力杠杆 [2]手对榨汁器施力，同时榨汁器也对手施力，从而使手感觉到的“痛”。这说明了物体间力的作用是相互的。 12．如图所示，在拉力F的作用下，滑轮和物体A一起向右做匀速直线运动。实验中，若不计滑轮、绳子和弹簧测力计的重力以及滑轮与绳之间的摩擦，弹簧测力计的示数是5N，则物体A所受的摩擦力是________N，则拉力F是________N。若滑轮移动了2m，则物体A移动了________m。 【答案】 5 10 4 【解析】弹簧测力计的示数为5N，所以下面一段绳子对物体的拉力也是5N，物体做匀速直线运动，所受拉力与摩擦力平衡，所以物体受到的摩擦力等于5N。因为拉力作用在动滑轮轴上，所以可得。动滑轮由2段绳子承担，若拉力F端移动了2m，则物体A移动4m。 13．—重力为的轿车在水平地面上行驶，在25s内的速度与时间（v-t）关系图像如图甲所示，牵引力与时间（F-t）图像如图乙所示。已知前15s轿车运动的路程为300m，则在前15s汽车牵引力做的功为_________J，在15~25s内汽车阻力的大小为_________N，在15~25s内汽车牵引力的功率为_________W。 【答案】 2000 【解析】由乙图知，前15s 牵引力，路程，汽车牵引力做的功 15～25s轿车匀速直线运动，水平方向二力平衡；此段牵引力，所以阻力 匀速速度，汽车牵引力的功率为 14．一辆汽车以20m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶5分钟，汽车的质量为1500kg，行驶时所受阻力为车重的0.2倍，此过程中牵引力做的功为__________J，此时汽车的功率为__________W，重力做的功为__________J。 【答案】 0 【解析】【小题1】由得，汽车行驶的路程 汽车做匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，汽车的牵引力 则牵引力做功 汽车行驶时间 则汽车的功率 汽车在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功，即重力做的功为0J。 15．小明到某山区旅游时，发现一种利用木棍和绳子组装的特殊机械（如图），当地人借助这种装置可以很轻松地将较重的物体搬运到二楼上面，这种装置组成的机械相当于___________；若借助该装置提升的重物，所用拉力为___________（不计装置自重和摩擦）。若增加重物的重力，则额外功与有用功的比值将___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 滑轮组 200 变小 【解析】上面木棍相当于定滑轮，下面木棍相当于动滑轮，定滑轮和动滑轮组成滑轮组； 有5段绳子承担物重，不计摩擦和装置的自重，拉力 使用同一装置时，增大重物的重力，即在额外功不变的情况下增大有用功，因此则额外功与有用功比值变小。 16． (1)如图甲所示，是用螺丝刀撬图钉的示意图，请在图甲中画出动力的力臂。 (2)请在图乙中用笔画线代替绳子，将两个滑轮连成滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升高。 【答案】(1) (2) 【解析】（1）力臂是支点到力的作用线的垂直距离，过支点O作力作用线的垂线，即为动力的力臂，如下图所示： （2）人用力往下拉绳使重物升起，说明最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在定滑轮上，如下图所示： 三、实验与探究题(共4小题，计22分) 17．如图所示是小海同学“研究定滑轮和动滑轮特点”的几组实验装置，他按图示匀速拉动弹簧测力计去提起钩码，分别测得数据如表所示： 次数 钩码重力G/N 钩码升高的高度h/m 拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/m 拉力方向 1 1 0.2 1 0.2 向上 2 2 0.2 2.1 0.2 向下 3 1 0.2 0.6 0.4 向上 4 2 0.2 1.1 0.4 向上 (1)实验中需要用到的测量工具是弹簧测力计和__________； (2)比较1和2两次实验，可知使用定滑轮的好处是________________； (3)比较2和4两次实验，可知使用动滑轮的好处是________________； (4)依据杠杆平衡条件分析，不计动滑轮自重，使用动滑轮提升物体所用的力是直接提升物体所用力的一半，但分析第3、4两次实验数据却不符合这样的关系，造成这种现象的主要原因是 ________________。 【答案】(1)刻度尺 (2)可以改变力的方向 (3)可以省力 (4)不能忽略动滑轮自身重力、绳子摩擦力等 【解析】（1）实验中还要测量钩码升高的高度与绳子自由端移动的距离，因此还需增加刻度尺。 （2）1和2两次实验是不用滑轮和使用定滑轮的对比，由表格数据可以看出使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向，因此比较1和2两次实验，可知使用定滑轮的好处是可以改变力的方向。 （3）2和4两次实验是使用定滑轮和使用动滑轮的对比，由表格数据可以看出使用动滑轮省力，但不能改变力的方向，因此比较2和4两次实验，可知使用动滑轮的好处是可以省力。 （4）使用动滑轮提升物体所用的力是直接提升物体所用力的一半，这个关系是不计动滑轮自重时才成立的。分析第3、4两次实验数据，实际的拉力F却比理论值多0.1N，说明有阻力不能忽略不计，在提升重物的同时要克服动滑轮自身重力、绳子摩擦力等。故不符合理论上的关系的主要原因是不能忽略动滑轮自身重力、绳子摩擦力等。 18．学校买了一箱物理器材，小亮同学将它从一楼搬运到三楼，小红同学想测量小亮同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。 (1)测量所需要的器材有：磅秤、还需要________和________。 (2)小红同学设计的测量步骤如下，其中多余的步骤是________。 A．测出箱子的质量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．测出小亮上楼所用的时间t E．算出小亮搬运箱子的功率P (3)用所测物理量计算功率的表达式是P=________。 【答案】(1) 卷尺 秒表 (2)B (3) 【解析】（1）[1][2]测量小亮同学搬运器材过程中对箱子做功的功率，需结合公式，式中W是克服箱子的重力所做功，m为箱子的质量，h为一楼到三楼的竖直高度，t为上楼所用的时间；所以需要磅秤测量箱子的质量m、用卷尺测量一楼到三楼的竖直高度h，用秒表测量上楼所用的时间t。 （2）由以上分析可知并不需要测量楼梯的总长度L。 （3）功率的表达式 19．抛石机是古代战场的远程打击利器，据古籍记载，“飞石重十二斤，为机发，行三百步”。抛石机的工作原理蕴含杠杆知识，为探究杠杆的平衡条件，实验小组利用如图甲所示器材开展实验。 (1)实验时应使杠杆在______位置平衡，这样做的目的是为了方便测量______。 (2)若保持悬挂钩码的位置和数量不变，逐渐移动弹簧测力计，使杠杆始终在水平位置平衡，每隔5cm记录弹簧测力计示数和其力臂，绘制成如图乙所示的图像，从中可以发现：每个点与两坐标轴围成的矩形面积______（选填“相等”或“不相等”），得到杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，此实验中多次实验记录数据的目的是为了______。 (3)如图丙抛石机的杠杆左边短臂上固定一重物，右边长臂末端放有投射物，当短臂重物完全落下时，投射物飞出。由图可知抛石机就是一杠杆，它的优点是______（选填“省力”、“省距离”或“省功”）。 (4)小明思考到，可以利用如图丁所示的杠杆快速测量物体的质量和密度，悬挂点O在杠杆的重心。 ①A点悬挂待测物体，B点悬挂重为的重物时杠杆水平平衡，测量OA距离为，OB距离为； ②保持A点不动，将待测物体浸没于水中且不触底，移动重物至点时杠杆水平平衡，测量的距离为； 则待测物体的密度______（用、、、表示）；在步骤②中不小心将A点往右移动了一些距离，则所测密度值会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)水平 力臂 (2)相等 避免偶然性，得出普遍规律 (3)省距离 (4) 偏小 【解析】（1）探究杠杆平衡实验中，让杠杆在水平位置平衡，此时力的方向竖直向下，力臂与杠杆重合，可以直接在杠杆上读取力臂的大小，因此目的是方便测量力臂。 （2）根据杠杆平衡条件，本实验中阻力和阻力臂不变，因此动力和动力臂的乘积为定值，即图像中每个点与坐标轴围成的矩形面积相等；本实验是探究规律的实验，多次实验的目的是避免偶然性，得到杠杆平衡的普遍规律。 （3）抛石机的支点在支架处，动力（重物的重力）的力臂小于阻力（弹丸的重力）的力臂，属于费力杠杆，费力杠杆的特点是费力但省距离，动力端移动较小距离就能让阻力端移动较大距离，使弹丸投射更远，且任何机械都不能省功，因此优点是省距离。 （4）根据杠杆平衡条件，第一次平衡 得 物体质量 第二次平衡，物体浸没水中后拉力为 则 得 浸没时 因此密度 步骤②中A点右移，OA实际长度小于测量值，根据杠杆平衡条件可知，比A不动时更小，所以比真实值偏大，因此最终测得的密度偏小。 20．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，用如图所示滑轮组进行了三次实验，实验数据如表所示。 次数 钩码重 钩码上升的距离 弹簧测力计的示数 绳端移动的距离 机械效率 1 2 10 0.8 30 2 4 10 1.5 30 3 6 10 30 (1)实验时，要竖直向上________拉动弹簧测力计。 (2)第3次实验中，弹簧测力计的示数如图所示，为________N，此次实验的机械效率为________（结果保留到）。 (3)分析数据可得出结论：使用同一滑轮组，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越________（填“高”或“低”）。 (4)若第1次实验中，钩码上升的距离增大为，此过程中所做的额外功将________，滑轮组的机械效率将________。（均填“增大”“减小”或“不变”） (5)若在第2次实验中，使用更重的动滑轮提升同一重物升高相同的距离，滑轮组的机械效率将________（填“升高”“降低”或“不变”）。 【答案】(1)匀速 (2) 2.2 (3)高 (4)增大 不变 (5)降低 【解析】（1）在实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数等于拉力的大小。 （2）由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N，根据指针位置可以知道其示数为2.2N； 第3次实验中拉力的总功为 第3次实验中有用功为 滑轮组的机械效率为 （3）由表中实验数据可知，1、2、3次实验提升重物依次增加，滑轮组的机械效率越来越高，可得实验结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （4）若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，动滑轮的重和摩擦力大小都不变，移动的距离增加，根据知额外功增大； 根据机械效率公式 可知机械效率与提升高度无关，因此机械效率不变。 （5）使用更重的动滑轮提升同一重物，动滑轮重力增大，额外功增多，有用功不变，总功增多，机械效率降低。 四、综合题(共3小题，计20分) 21．小治同学在水平地面上进行俯卧撑训练，如图所示，手臂处于竖直方向。当他在最高点静止时，身体可视为杠杆，已知他的质量为45kg，A点为人体的重心（g取10N/kg）求： (1)他所受的重力G； (2)地面对他的手的支持力。 【答案】(1)450N (2)270N 【解析】（1）小治同学受到的重力 （2）将小治同学的身体看作一个杠杆。支点：脚尖O点；动力：地面对手的支持力F，方向竖直向上；阻力：身体的重力G，方向竖直向下，作用在重心A点；动力臂：支点O到支持力F作用线的距离L1， 阻力臂：支点O到重力G作用线的距离L2，。根据杠杆平衡条件， 即 解得地面对他的手的支持力 22．如图所示，在首届世界人形机器人运动会的100米短跑项目中，某参赛机器人以匀速直线运动的方式跑完全程。已知该机器人的质量为，跑步时受到的平均阻力为其重力的0.2倍，该机器人跑完100m用时，取。求： (1)机器人在跑步过程中受到的牵引力大小； (2)牵引力在这段时间内对机器人做的功； (3)牵引力做功的功率。 【答案】(1)100N (2)10000J (3)400W 【解析】（1）机器人重力 机器人受到的阻力 机器人做匀速直线运动，牵引力与阻力是平衡力，大小相等，因此牵引力 （2）牵引力在这段时间内对机器人做的功 （3）牵引力做功的功率 23．工人用如图所示装置把重的物体，从斜面底部匀速拉到高的平台上（斜面与水平地面的夹角为），用时。工人对绳子的拉力为，动滑轮重，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，求： (1)绳子对物体做的功； (2)物体克服摩擦力所做的功； (3)整个装置的机械效率。 【答案】(1)3120J (2)1120J (3)62.5% 【解析】（1）从图中可知绳子的股数，工人对绳子的拉力，不考虑绳重和滑轮转轴的摩擦，根据可知，绳子对物体的拉力 斜面与水平地面的夹角为，平台高，根据数学知识可知斜面的长 则绳子对物体做的功 （2）重物沿斜面移动到高台上拉力的有用功 物体克服摩擦力做的功 （3）工人对绳子的拉力做的总功 整个装置的机械效率 11 / 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $