第11章 简单机械和功 单元测试卷-2026-2027学年苏科版九年级上册物理

**基本信息** 本单元卷聚焦初中物理“简单机械和功”，覆盖杠杆、滑轮、功、功率及机械效率核心知识，通过生活工具（扳手、叉车）、文化传承（《墨经》斜面、唐碑安装）等真实情境，融合物理观念与科学探究，适配单元复习巩固。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|8/24|省力杠杆判断、定滑轮做功特点|结合镊子、船桨等生活工具，考查杠杆分类与功的计算| |填空题|5/24|杠杆机械效率、斜面引重车|引入《墨经》史料，通过实验数据计算机械效率与滑轮组拉力| |作图题|2/10|杠杆最小动力、滑轮组绕绳|以门把手、提重物为情境，强化模型建构与实际应用| |实验探究题|2/20|杠杆平衡条件、动滑轮效率|设计多组实验数据，分析机械效率与物重关系，培养科学推理| |计算题|2/13|功和功率、滑轮组有用功|结合具体数据（10N拉力、1.2×10⁴N重物），落实能量观念| |解答题|1/11|斜面机械效率、古代工程|以“智立唐碑”为背景，融合文化传承与科学态度，提升社会责任|

第11章 简单机械和功 一．选择题（共8小题，满分24分，每小题3分） 1．（3分）如图所示，所使用的工具属于省力杠杆的是（　　） A．镊子 B．船桨 C．扳手 D．筷子 2．（3分）下列过程中人对物体做功的是（　　） A．人将地面上的石块捡起来 B．人举着哑铃不动 C．人推冰壶向前运动，冰壶离手后推力仍然做功 D．人推一块大石头没推动 3．（3分）如图所示，用定滑轮提升物体A，A的重力为GA。分别用拉力F1、F2、F3将物体A竖直匀速提升h，各拉力做功分别为W1、W2、W3，不考虑绳重和轮轴间摩擦。下列说法正确的是（　　） A． B．F1＜F2＜F3 C．W1＝GAh D．W1＜W2＜W3 4．（3分）某同学利用滑轮组提升重物，当绳子的自由端被拉下3m时，发现重物升高了1m。已知重物所受重力为600N，若不计摩擦和滑轮重，则拉绳子的力应为（　　） A．100N B．150N C．200N D．300N 5．（3分）如图所示，AB为一轻质杠杆，O为支点，OA＜OB，AB两端分别悬挂体积相同的甲、乙两实心球，杠杆在水平位置平衡。则两球（　　） A．密度相同 B．切去相同的质量，杠杆仍在水平位置平衡 C．切去相同的体积，杠杆仍在水平位置平衡 D．同时向O点移动相同的距离，杠杆A端下沉 6．（3分）大人与小孩比赛从一楼登上五楼，比比谁的功率大，为此，需要测量一些物理量：①五楼地面到一楼地面的高度；②从一楼到达五楼所用的时间；③大人与小孩的质量或体重；④一楼到五楼楼梯的长度。上述物理量中必须测量的量是（　　） A．①②③ B．②③④ C．①④ D．②③ 7．（3分）在测量如图所示滑轮组机械效率η的实验中，仅通过改变动滑轮重G动进行多次实验，若不计绳重与摩擦，则下列图像中正确的是（　　） A． B． C． D． 8．（3分）如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，它的前端A系一水桶，后端B系一配重物，从井中汲水时，先用力F往下拉将水桶放入井水中，当水桶中装水后，再用力往上提水桶，若配重质量为4.8千克，OA＝3OB，杆的自重不计。下列说法正确的是（　　） A．图中力F的力臂为OA B．桔槔B处受到力的方向为向上 C．匀速将水桶竖直往下拉的过程中，力F逐渐变小 D．当桶和水总重60牛，往上提水桶时，人需要用力44牛 二．填空题（共5小题，满分24分） 9．（4分）如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，此时测力计的示数F为2.5N，测力计上升的高度s为0.2m，物块重为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为　 　 ；如果物重G变大，此杠杆的机械效率将变　 　 。 10．（6分）如图所示为《墨经》中记载的斜面引重车。绳子一端紧系在后轮上，另一端绕过斜面顶端的滑轮与重物相连，重物通过绳子被从斜面的底端匀速拉到顶端。该车是一种　 　 （选填“省力”或“费力”）机械。若重物的重为4000N，斜面长2m，高0.8m，后轮施加在绳子上的拉力大小为2000N，不计绳重、滑轮与绳间的摩擦，则此过程中拉力做的功为　 　 J，该车斜面的机械效率为　 　 。 11．（4分）为加快川藏铁路建设进度，建设者节假日依然奋战在一线。工地上工人师傅用叉车将质量为1000kg的货物匀速提高1.5m用时5s（g取10N/kg）。则货物上升的速度为 　 　 m/s，叉车提升货物的功率为 　 　 W。 12．（6分）用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与重物悬挂点之间的关系，OC是一根质量粗细均匀的杠杆，且OA＝AB＝BC，重为6N的钩码悬挂在杠杆上的A点，弹簧测力计在C点竖直向上缓慢匀速拉动，测得弹簧测力计的示数为3N，钩码上升的高度为0.2m，则杠杆的机械效率η＝　 　 %，杠杆的自重为 　 　 N（不计杠杆与支点之间的摩擦）；如果把钩码的悬挂点由A点移到B点，则杠杆的机械效率将 　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 13．（4分）如图所示，用相同的滑轮组甲、乙匀速提升数目不等的钩码（每个钩码质量相同，且不计绳重和摩擦），则绳端所受拉力F甲　 　 F乙，两滑轮组的机械效率η甲　 　 η乙。（两空均选填“大于”“小于”或“等于”） 三．作图题（共2小题，满分10分） 14．（4分）如图甲所示为一个门把手，握住门把手向下压就可以打开这道门，门把手可以看成如图乙OAB所示的一个杠杆，O为支点，请你在图中画出最小动力F1及阻力臂L2。 15．（6分）重为500N的小刚同学站在地面上想用轻质滑轮提起重为1200N的物体，请你帮小刚在图中选好滑轮组并画出正确的绕绳方法。 四．实验探究题（共2小题，满分20分） 16．（10分）小杰用实验探究杠杆的平衡条件。所用杠杆刻度均匀，各钩码相同。 （1）静止于支架上的杠杆如图甲所示，应将杠杆右端的螺母向 　 　 （选填“左”或“右”）调节，使杠杆处于 　 　 平衡状态，这样做的目的是便于测量 　 　 （选填“力”或“力臂”）。杠杆平衡后，在实验过程中，　 　 （选填“可以”或“不可以”）再调节螺母。 （2）在杠杆两边分别挂上数量不同的钩码，改变钩码数量和位置，使杠杆处于水平平衡状态，记录数据，总结可得杠杆的平衡条件为：　 　 。 （3）根据结论可知，要使杠杆呈图乙中的水平平衡状态，应在B点挂 　 　 个钩码；改用弹簧测力计替换B点的钩码，始终竖直向下拉杠杆，使杠杆从水平位置缓慢转过一个小角度（图丙），此过程中弹簧测力计拉力的力臂 　 　 ，拉力的大小 　 　 。（后两空均选填“变大”“变小”或“不变”） 17．（8分）在“测定动滑轮机械效率”的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确操作，实验数据如下： 实验序号 钩码重G/N 钩码上升的高度h/cm 拉力F/N 绳端移动的距离 s/cm ① 1.0 20.00 0.7 40.00 ② 2.0 20.00 1.2 40.00 ③ 3.0 20.00 1.7 40.00 （1）实验时，用手 　 　 拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升。 （2）第①次实验时测得动滑轮的机械效率为 　 　 。 （3）第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为 　 　 W。 （4）由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将 　 　 （填“增大”“减小”或“不变”）。 五．计算题（共2小题，满分13分） 18．（5分）物体在10牛的水平拉力作用下沿拉力方向做匀速直线运动，5秒内前进了4米。求此过程中拉力所做的功W和功率P。 19．（8分）如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起4m时，滑轮组的机械效率为80%。 （1）求提升重物做的有用功； （2）求绳端的拉力； （3）若动滑轮的重为500N，求克服摩擦和钢丝绳重所做的功。 六．解答题（共1小题，满分11分） 20．（11分）如图甲所示，有一座唐碑，碑身高9m，宽2m，厚1m，碑身的质量为70t，碑帽的质量为10t。古时人们是怎样将这么重的碑帽装上去的呢？在民间有“智立唐碑”的传说，讲述的是工匠们通过在碑身四周堆土做成土坡，再沿土坡将碑帽从地面拉上碑身顶，最终完成竖碑任务的故事。 （1）查阅资料后，小明画出了古人安装碑帽方法的简图（如图乙），工匠们在将碑帽拉上碑身顶的过程中做的有用功为 　 　 J；（g取10N/kg） （2）为了探究“斜面的特点”，小明用三块材质相同的木板组装成三个高度相同、倾斜程度不同的斜面。实验中，他用弹簧测力计拉着同一木块沿斜面匀速向上运动，如图丙所示。下表是他记录的实验数据。 实验次数 倾斜程度 物块重力/N 上升高度h/m 弹簧测力计示数/N 斜面长s/m 机械效率η 1 较缓 1.5 0.3 0.8 1.0 56% 2 较陡 1.5 0.3 0.9 0.8 63% 3 最陡 1.5 0.3 1.0 0.6 ①第1次实验中，物块受到的摩擦力为 　 　 N； ②在第3次实验中，拉力做的总功是 　 　 J，斜面的机械效率是 　 　 ； ③由上表可知，当其他条件一定时，斜面越长，越 　 　 （选填“省力”或“费力”）； ④分析实验数据，得出的实验结论是 　 　 。 （3）如果安装碑帽时人手不足，工匠们可以采用 　 　 （选填“增长”或“减短”）土坡长度的方法来完成竖碑任务。 参考答案 一．选择题 1．【解答】解：ABD、镊子、船桨、筷子在使用时，阻力臂大于动力臂，属于费力杠杆，故ABD不合题意； C、扳手在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C符合题意。 故选：C。 2．【解答】解：A．人将地面上的石块捡起来，人对石块施加了力，石块在该力的方向上移动了距离，所以人对石块做了功，故A正确； B．人举着哑铃不动，人对哑铃施加了力，但哑铃没有在力的方向上移动距离，所以人对哑铃没有做功，故B错误； C．人推冰壶向前运动时，人对冰壶施加了力，冰壶在力的方向上移动了距离，人对冰壶做功；但冰壶离手后，虽然冰壶继续运动一段距离，但此时没有推力作用，所以推力不再做功，故C错误； D．人推一块大石头没推动，人对大石头施加了力，但大石头没有在力的方向上移动距离，所以人对大石头没有做功，故D错误。 故选：A。 3．【解答】解：题图中的滑轮为定滑轮，使用定滑轮不省力，也不省距离，不计绳重和轮轴间摩擦，F1＝F2＝F3＝GA；各个拉力所做的功均相等，即：W1＝W2＝W3＝GAh；故C正确，ABD错误。 故选：C。 4．【解答】解：当绳子的自由端被拉下3m时，发现重物升高了1m， 承担物重的绳子股数：n3， 不计摩擦和滑轮重，作用在绳子自由端的拉力： FG600N＝200N。 故选：C。 5．【解答】解： A、由题知，杠杆两端挂甲和乙球时，杠杆水平平衡，由杠杆的平衡条件有：G甲•AO＝G乙•BO，所以ρ甲gV•OA＝ρ乙gV•OB 因为OA＜OB，所以G甲＞G乙，根据G＝mg知m甲＞m乙，两物体的体积相同，根据ρ可知，ρ甲＞ρ乙，故A错误； B、若切去相同质量，则左边：（G甲﹣Δmg）•AO＝G甲•AO﹣Δmg•OA 右边：（G乙﹣Δmg）•BO＝G乙•BO﹣Δmg•OB， 因为G甲•AO＝G乙•BO，OA＜OB， 所以G甲•AO﹣Δmg•OA＞G乙•BO﹣Δmg•OB，所以A端下沉，故B错误； C、若切去相同体积， 则左边：（G甲﹣ΔVρ甲g）•AO＝G甲•AO﹣ΔVρ甲g•OA 右边：（G乙﹣ΔVρ乙g）•BO＝G乙•BO﹣ΔVρ乙g•OB， 因为G甲•AO＝G乙•BO，OA＜OB，ρ甲gV•OA＝ρ乙gV•OB 所以G甲•AO﹣ΔVρ甲g•OA＝G乙•BO﹣ΔVρ乙g•OB， 所以杠杆仍然平衡，故C正确； D、当两物体向支点移动相同的距离， 则左边G甲×（OA﹣L）＝G甲×OA﹣G甲×L， 右边G乙×（OB﹣L）＝G乙×OB﹣G乙×L， 因为G甲＞G乙，则（G甲×OA﹣G甲×L）＜（G乙×OB﹣G乙×L）， 因此杠杆将向B端下沉，故D错误。 故选：C。 6．【解答】解：登楼是大人与小孩克服自身重力在竖直方向上做功，功率的计算公式为P， 大人与小孩上楼的高度相同，不需要测量楼高，需要测量的物理量是：大人与小孩的质量或体重，从一楼到达五楼所用的时间，故D正确，ABC不正确。 故选：D。 7．【解答】解：由不计绳重和摩擦时η可知： η﹣1＝1，由数学知识可知，η﹣1与G动的关系为一次函数，η﹣1随着G动的增大而增大，故D正确、ABC错误。 故选：D。 8．【解答】解： A、OA与F的力的作用线不垂直，不是力臂，故A错误； B、桔槔B处受到力的方向是竖直向下的，故B错误； C、匀速将水桶竖直往下拉的过程中，动力臂和阻力臂的比值不变，阻力大小不变，根据杠杆的平衡条件可知，力F大小不变，故C错误； D、桶和水总重60牛，往上提水桶时，根据杠杆的平衡条件可知：G重×OA＝（60N﹣F）×OB，解得人需要用力44牛，故D正确。 故选：D。 二．填空题 9．【解答】解：（1）有用功：W有用＝Gh＝1.5N×0.3m＝0.45J； 总功：W总＝Fs＝2.5N×0.2m＝0.5J； 则杠杆的机械效率：η100%100%＝90%。 （2）在阻力一定的情况下，物重越大，有用功占总功的比值越大，杠杆的机械效率越大。 所以，如果G变大，此杠杆机械效率将变大。 故答案为：90%；大。 10．【解答】解：由题可知，斜面引重车使用时拉力小于物体重力，因此该斜面引重车属于省力机械。 拉力做的总功为W总＝Fs＝2000N×2m＝4000J。 提升重物做的有用功为W有＝Gh＝4000N×0.8m＝3200J， 该车斜面的机械效率为。 故答案为：省力；4000；80%。 11．【解答】解：（1）货物上升的速度为： v0.3m/s； （2）货物所受到的重力为： G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N； 叉车提升货物时对货物所做的功为： W＝Gh＝1×104N×1.5m＝1.5×104J， 叉车提升货物的功率为： P3000W。 故答案为：0.3；3000。 12．【解答】解：由OA＝AB＝BC可知，OC＝3OA，由此可知，钩码上升距离为h＝0.2m时，弹簧测力计的拉力升高的高度为s＝3h＝3×0.2m＝0.6m， 杠杆的机械效率：η100%100%100%＝66.7%； 由于不计杠杆与支点之间的摩擦，克服杠杆重力做的功为额外功； 物体挂在A点时，有用功：W有用＝Gh＝6.0N×0.2m＝1.2J； 总功为：W总＝Fs＝3N×0.6m＝1.8J； 额外功：W额＝W总﹣W有用＝1.8J﹣1.2J＝0.6J； 因为OA＝AB＝BC即OAOC，由钩码移动0.2m，拉力F移动0.6m可知：钩码移动距离为拉力移动距离的，杠杆的重心会移动h′0.6m＝0.3m； 可知杠杆自重：G杆2N； 若把钩码由A点移到B点，点O位置不变，仍在C点竖直向上拉，使钩码提升相同的高度，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重做功变小，有用功不变，额外功变小，由η可知，杠杆的机械效率将变大。 故答案为：66.7%；2；变大。 13．【解答】解：如图甲、乙所示，用同一个滑轮组，提升不同重物，滑轮组的绕线方式也相同，把重物和动滑轮看成一个整体，甲图中重物和动滑轮的总重力小于乙图中重物与动滑轮的总重力，所以甲图中绳端的拉力小于乙图中绳端的拉力，即F甲小于F乙； 甲图中对重物所做的有用功大于乙图中对重物所做的有用功，由于动滑轮相同，对动滑轮所做的额外功相同，根据η可知，甲的机械效率小于乙的机械效率。 故答案为：小于；小于。 三．作图题 14．【解答】解：（1）由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OB作为动力臂L1最长；动力的方向应该向下，过点B垂直于OB向右作出最小动力F1的示意图。 （2）从支点O作阻力F2作用线的垂线，支点到垂足的距离为阻力臂L2；如图所示： 15．【解答】解：小刚同学站在地面上利用滑轮组来提升物体，应向下用力，又小刚同学重500N，能对绳子提供的最大拉力为500N，根据省力公式，要提升重为1200N的重物 3，即连在动滑轮上绳子的段数至少为3，如下图： 要使连在动滑轮上绳子的段数至少为3，且向下用力，只有C符合题意，绕线方法如图所示： 四．实验探究题 16．【解答】解：（1）如图甲所示，静止于支架上的杠杆左端下沉，右端高，应将右侧的螺母向右调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做的目的是便于测量力臂，同时可消除杠杆自重对实验造成影响； 杠杆平衡后，在实验过程中不可以再调节平衡螺母； （2）根据实验数据总结可得，杠杆平衡的条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1L1＝F2L2； （3）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：FALA＝FBLB， 即3G×4L＝FB×3L，解得FB＝4G， 需挂4个钩码； 保持B点不变，根据相似三角形，动力臂与阻力臂之比＝支点到动力作用点的距离与支点到阻力作用点之比，阻力不变、力臂的比值不变，由杠杆平衡条件可知，动力大小不变，所以拉力大小不变。 故答案为：（1）右；水平；力臂；不可以；（2）F1L1＝F2L2；（3）4；变小；不变。 17．【解答】解：（1）在实验时，应用手竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升； （2）由表中实验数据可知，第①次实验测得动滑轮的机械效率： η1100%100%≈71.4%； （3）动滑轮承重绳子股数n＝2，拉力的速度： v＝nv钩码＝2×0.05m/s＝0.1m/s， 第③次实验时拉力的功率： P＝Fv＝1.7N×0.1m/s＝0.17W； （4）根据表格中数据可知，动滑轮效率： η2100%100%≈83.3%， η3100%88.2%， 根据三次的机械效率及物重的变化可得同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大。 故答案为：（1）竖直向上匀速；（2）71.4%；（3）0.17；（4）增大。 五．计算题 18．【解答】解：拉力做的功： W＝Fs＝10N×4m＝40J； 拉力的功率： P8W。 答：此过程中拉力做的功为40J，功率为8W。 19．【解答】解：（1）提升重物做的有用功： W有用＝Gh＝1.2×104N×4m＝4.8×104J； （2）由η得拉力做的总功： W总6×104J； 由图知，n＝3，拉力端移动的距离：s＝nh＝3×4m＝12m， 由W总＝fs可得拉力大小： F5×103N； （3）拉力做的总额外功： W额＝W总﹣W有用＝6×104J﹣4.8×104J＝1.2×104J， 提升动滑轮做的额外功： W额1＝G动h＝500N×4m＝2×103J， 克服摩擦和钢丝绳重所做的功： W额2＝W额﹣W额1＝1.2×104J﹣2×103J＝1×104J。 答：（1）提升重物做的有用功为4.8×104J； （2）绳端的拉力为5×103N； （3）克服摩擦和钢丝绳重所做的功为1×104J。 六．解答题 20．【解答】解：（1）工匠们在将碑帽拉上碑身顶的过程中做的有用功为 （2）①第1次实验中对物块做的有用功为W有1＝G1h1＝1.5N×0.3m＝0.45J； 拉力做的总功为W总1＝F1s1＝0.8N×1.0m＝0.8J； 克服摩擦力做的额外功为W额1＝W总1﹣W有1＝0.8J﹣0.45J＝0.35J； 物块受到的摩擦力为； ②在第3次实验中，拉力做的总功是W总3＝F3s3＝1.0N×0.6m＝0.6J； 第3次实验中对物块做的有用功为W有3＝G3h3＝1.5N×0.3m＝0.45J； 斜面的机械效率是； ③由上表可知，当其他条件一定时，斜面越长，弹簧测力计示数越小，即斜面越长越省力； ④分析实验数据可知，当粗糙程度一定时，斜面越陡，斜面的机械效率越高； （3）斜面越长越省力，故工匠们可以采用增长土坡长度的方法来完成竖碑任务。 故答案为：（1）9×105；（2）0.35；0.6；75%；省力；当粗糙程度一定时，斜面越陡，斜面的机械效率越高；（3）增长。 学科网（北京）股份有限公司 $