第11章 简单机械和功 单元卷 2026-2027学年苏科版九年级物理上册

**基本信息** 本单元卷聚焦“简单机械和功”，通过生活工具（修树剪刀）、科技前沿（人形机器人、飞行汽车）及实验探究（杠杆平衡、滑轮组效率），覆盖杠杆、滑轮、功、功率、机械效率等核心知识点，适配初中物理单元复习，注重物理观念与科学思维的融合。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10/20|杠杆类型判断（筷子/剪刀）、滑轮组受力分析（不同方向拉力）、功的判断（机器人行走）|结合生活情境（食品夹）、科技素材（人形机器人），考查运动与相互作用观念| |填空题|7/20|撬棒杠杆计算、动滑轮拉力关系、摩擦力与平衡（物体A/B装置）|通过工人撬棒、定滑轮提书等真实场景，强化模型建构与科学推理| |解答题|7/50|杠杆最小力作图、起重机功率计算、滑轮组效率探究（三次实验数据）、风车功率测量|综合题融入工程情境（飞行汽车、起重机），实验题注重科学探究（杠杆平衡多次实验），培养科学论证能力|

第11章 简单机械和功 一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。每小题给出的四个选项中只有一个符合题意） 1．人体中很多结构可简化为杠杆。如图，手提起物体时，桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动，下列构建的杠杆示意图正确的是（     ） A．B．C． D． 2．生活处处有物理，物理为人们生活带来了很多便利，杠杆在生产生活中普遍使用，如图所示，下列工具使用过程中，属于省力杠杆的是（    ） A．食品夹 B．筷子 C．修树剪刀 D．赛艇的桨 3．吊桥是古代重要的防御设施，当敌人来犯时，守军可以迅速拉起吊桥、有效阻止敌人过河。图乙为吊桥的结构简图，在将吊桥由水平位置匀速拉到图中虚线位置的过程中，人对绳索所需施加的拉力将（     ） A．逐渐减小 B．先增大后减小 C．逐渐增大 D．先减小后增大 4．如图所示用不同方向的拉力、、匀速拉动重力为G的物体时，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（    ） A． B． C．和是一对平衡力 D．和G是一对平衡力 5．某同学使用图中滑轮组探究问题，已知物重30N，下列说法中错误的是（    ） A．该滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向 B．若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦，要提起重物，拉力至少为10N C．若将重物提升3cm，则绳子自由端需要移动9cm D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10N 6．中国“人形机器人”技术实现突破，如图所示是2026年央视春晚一款“人形机器人”，下列关于机器人运动的相关说法正确的是（     ） A．机器人在水平地面匀速行走时，受到的重力对它做了功 B．机器人翻跟斗时，运动状态不发生改变 C．机器人快速奔跑时，机器人的惯性变大 D．机器人水平静止站立时，受到的重力和地面对它的支持力是一对平衡力 7．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其做直线运动，在相同水平面上两次拉动木块得到的关系图象如图乙所示。第1、2两次弹簧测力计示数分别为、；速度分别为、；如果运动时间相同，拉力所做的功分别为、下列判断正确的是（　　） A．；； B．；； C．；； D．；； 8．在如图所示的粗糙程度相同的水平冰面上，运动员用水平推力从a点推动冰壶，经过b点时松手，冰壶到达c点停止运动，由a到b和由b到c的过程中，设冰壶受到的滑动摩擦力分别为和，运动员对冰壶做的功分别为和，则（　　） A． B． C． D． 9．如图甲，粗糙程度不变的水平地面上，物体受到水平向右拉力。拉力大小随时间变化的关系如图乙所示，物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示。下列说法正确的是（    ） A．4~6s，物体运动路程为18m B．4~6s，拉力F的功率为12W C．时，物体受到摩擦力大于2N D．拉力为6N时，物体做匀速直线运动 10．小明分别用甲、乙两滑轮组，在5s内将重为100N的物体竖直匀速提升0.3m。每个滑轮重为10N，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是（     ） A．使用甲滑轮组时的拉力为50N B．使用乙滑轮组时绳子自由端移动了0.6m C．使用甲滑轮组时拉力的功率比乙大 D．两个滑轮组的机械效率相等 二、填空题（本大题共7小题，第11~17题，每空1分，共20分） 11．如图所示，是工人用撬棒撬起石头的示意图，其中，，图中的撬棒属于______杠杆，如果石头重力为900N，则工人至少需要______N的力才能撬动石头。 12．如图所示是小明手拿哑铃屈肘的动作。从生物学视角看，是桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动；从物理学视角看，是一个杠杆在工作。则此杠杆的支点为图中_____点，杠杆的阻力是_____，此杠杆是一个_____杠杆，肱二头肌的收缩距离_____哑铃移动的距离。 13．在“使用动滑轮”的实验中，竖直向上拉弹簧测力计，如图。弹簧测力计静止时的示数是、，则、的大小关系是______；若钩码匀速上升0.1m，则绳子自由端移动的距离是______m。 14．将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重，B重，则A所受地面的摩擦力为___________N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为___________N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦） 15．如图所示，小王用弹簧测力计水平拉动木块，使同一木块先后以速度和沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离，且，则第一次木块所受的摩擦力______第二次木块所受的摩擦力；第一次拉力做的功______第二次拉力做的功。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）    16．图书馆来了一批新书，工人用如图所示的______滑轮提升书籍，一次运送的书籍重为，从底楼运至二楼书重心提升，耗时，已知绳端拉力为，则滑轮的重为______，手拉绳头的速度为______，此过程人做的有用功为______J，人做功功率为______。（不计绳重及摩擦，取） 17．如图所示，用定滑轮匀速提升重为90N的物体，所用拉力F=100N，经过2s物体上升0.2m，拉力F做的功为______J，拉力F做功的功率为______W。此过程中定滑轮的机械效率为______。 三、解答题（本大题共7小题，第18~20、22~24题每空2分，第21题10分，共50分。解答第19、20、21题时要求写出必要的文字说明、公式和演算过程） 18．（1）ABC是一硬棒，在硬棒B点挂一个重物G，要求施加一个最小的力F，使硬棒在如图所示位置平衡。请在图中画出该力F的示意图（保留作图痕迹）。 （2）．请作出图中，滑轮组最省力的绕线方法。 19．2025年1月1日，国内首辆分布式电驱动飞行汽车正式亮相，它可以在“地面行驶”与“飞行移动”之间随意切换。某次测试时汽车的总质量为，取。 (1)汽车启动前，静止在水平地面上，轮胎与地面接触的总面积为，求此时汽车对地面的压强。 (2)若空气阻力忽略不计，求汽车从地面匀速升高300m时升力做的功。 20．如图是常见的家庭起重机，某起重机以恒定功率2kW将质量50kg的木箱从静止开始竖直向上提升45s，求：（g取10N/kg） (1)木箱所受的重力； (2)整个过程木箱的最大速度； (3)若木箱在10s内上升了10m，则拉力的平均功率为多大？ 21．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 （1）克服钢板重力做的功； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 22．利用如图所示的装置探究杠杆的平衡条件。 (1)实验前呈现图甲所示情况，该杠杆处于_______（选填“平衡状态”或“非平衡状态”）。此时应将杠杆两端的螺母向_______调（选填“左”或“右”）； (2)在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂。多次实验并把数据记录在下表中，多次实验的目的是________（只填序号）； A．减小误差 B．寻找普遍规律 次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm 1 1 10 2 5 2 2 10 1 20 3 2 15 3 10 (3)杠杆调节平衡后，在杠杆上的A处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B处挂_______个相同的钩码；实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是_______。 (4)当图乙所示的杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O移动一格，杠杆_______（选填“左侧下降”“右侧下降”或“水平平衡”）； (5)如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 23．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行的三次实验如图甲、乙、丙所示，实验数据记录如表所示。 次 数 重物所受的总重G/N 重物上升的距离h/cm 拉力 F/N 绳端移动的距离s/cm 机械效率/％ 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ★ 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中★处数据应为__________（计算结果精确到0.1％）。 (2)另一小组改变动滑轮所受的重力，提升同一重物多次实验，根据所测数据绘制出如图丁所示图像，分析可知，被提升重物所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________（选填“高”或“低”）。 (3)根据所学知识可知，滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关，分析图丁中的A点可知，被提升物体所受到的重力一定 （填序号）。 A．小于40N B．等于40N C．大于40N 24．风车是利用风力做功的装置。小明带领物理兴趣小组的同学制作了一架小风车，想粗略测算风车在一定风速下做功的功率，并探究“风车做功的功率与风速有什么关系”，实验装置如图所示。具体实验步骤如下： ①将叶片安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码； ②在风车正前方1m处放置电风扇，调到1挡位，用停表记录提升钩码到A点所需的时间； ③将电风扇调到不同挡位（电风扇挡位越高，风速越大），重复上述步骤，并将所得数据记录在表中。 电风扇挡位 钩码的重力/N 提升钩码到A点的时间/s 1 0.5 15 2 0.5 13 3 0.5 10 (1)实验中，通过______（选填“做功相同比较所用时间”或“时间相同比较做功多少”）来比较风车做功功率的大小 (2)实验时，测出钩码上升的高度、所用的时间、钩码的重力，则风车对钩码做功的功率______（用含有上述物理量符号的表达式作答）。 (3)小明由表中数据可得出：在其他条件相同时，风速越大，风车做功的功率越大，其依据是____。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第11章 简单机械和功 一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。每小题给出的四个选项中只有一个符合题意） 1．人体中很多结构可简化为杠杆。如图，手提起物体时，桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动，下列构建的杠杆示意图正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】前臂绕肘关节转动，因此支点是肘关节；在杠杆的左端，肱二头肌收缩向上牵引桡骨，动力方向向上，且动力的作用点靠近支点（肘关节），在支点和手之间；阻力是提起的物体对手臂向下的拉力，方向向下，作用点在杠杆最右端（手部）。故选B。 2．生活处处有物理，物理为人们生活带来了很多便利，杠杆在生产生活中普遍使用，如图所示，下列工具使用过程中，属于省力杠杆的是（    ） A．食品夹 B．筷子 C．修树剪刀 D．赛艇的桨 【答案】C 【详解】ABD．食品夹、筷子、赛艇的浆在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故ABD不符合题意； C．修树剪刀在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意。故选C。 3．吊桥是古代重要的防御设施，当敌人来犯时，守军可以迅速拉起吊桥、有效阻止敌人过河。图乙为吊桥的结构简图，在将吊桥由水平位置匀速拉到图中虚线位置的过程中，人对绳索所需施加的拉力将（     ） A．逐渐减小 B．先增大后减小 C．逐渐增大 D．先减小后增大 【答案】A 【详解】吊桥可看作杠杆，支点为转轴O，阻力是吊桥的重力G，重力大小和方向始终不变。在吊桥从水平位置被匀速拉到虚线位置的过程中，阻力臂逐渐减小，动力臂逐渐增大。根据杠杆平衡条件可得 可知，人对绳索的拉力F会逐渐减小。 故选A。 4．如图所示用不同方向的拉力、、匀速拉动重力为G的物体时，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（    ） A． B． C．和是一对平衡力 D．和G是一对平衡力 【答案】A 【详解】AB．为定滑轮相当于一个等臂杠杆，力臂均为轮的半径，只能改变力的方向，而不省力，故用定滑轮拉同一重物，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，不计绳重和摩擦，则 故A 正确，B错误； CD．二力平衡的条件是两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上，和、和G均不满足“方向相反、作用在同一条直线上”这一条件，所以都不是一对平衡力，故C、D错误。 故选A。 5．某同学使用图中滑轮组探究问题，已知物重30N，下列说法中错误的是（    ） A．该滑轮组既可以省力，又可以改变拉力的方向 B．若不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦，要提起重物，拉力至少为10N C．若将重物提升3cm，则绳子自由端需要移动9cm D．实验中，该同学匀速提升物体，所用拉力大于10N 【答案】A 【详解】A．由题可知，三段绳子直接与动滑轮相连，拉力F向上，说明拉力方向与重物被提升的方向相同，因此该滑轮组可以省力，但不能改变拉力的方向，故A错误，符合题意； B．不考虑绳重、滑轮重及滑轮摩擦时，拉力F与物重G的关系为，其中n=3，所以拉力 即要提起重物，拉力至少为10N，故B正确，不符合题意； C．使用滑轮组时，绳子自由端移动的距离s与重物上升的高度h的关系为s=nh，将重物提升3cm，即h=3cm，n=3，所以绳子自由端需要移动的距离s=3×3cm=9cm 故C正确，不符合题意； D．实验中，存在绳重、滑轮重以及滑轮与绳子之间的摩擦，这些都会导致拉力增大，因此匀速提升物体时，所用拉力会大于不考虑这些因素时的10N，故D正确，不符合题意。 故选A。 6．中国“人形机器人”技术实现突破，如图所示是2026年央视春晚一款“人形机器人”，下列关于机器人运动的相关说法正确的是（     ） A．机器人在水平地面匀速行走时，受到的重力对它做了功 B．机器人翻跟斗时，运动状态不发生改变 C．机器人快速奔跑时，机器人的惯性变大 D．机器人水平静止站立时，受到的重力和地面对它的支持力是一对平衡力 【答案】D 【详解】A．机器人在水平地面匀速行走时，受到重力的作用，但没有在重力的方向上通过距离，所以重力对机器人没有做功，故A错误； B．机器人翻跟斗时，运动方向发生改变，所以运动状态改变，故B错误； C．惯性的大小只与质量有关，奔跑时机器人的质量不变，惯性不变，故C错误； D．机器人静止站立在水平地面上时，机器人受到的重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上，是一对平衡力，故D正确。 故选D。 7．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其做直线运动，在相同水平面上两次拉动木块得到的关系图象如图乙所示。第1、2两次弹簧测力计示数分别为、；速度分别为、；如果运动时间相同，拉力所做的功分别为、下列判断正确的是（　　） A．；； B．；； C．；； D．；； 【答案】A 【详解】BC．用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其做直线运动，木块做匀速直线运动，则拉力等于摩擦力，而摩擦力的大小不变，故拉力的大小不变，故BC错误； A D．拉力等于摩擦力，而摩擦力的大小不变，故拉力的大小不变，从图乙可知，第二次速度大，如果运动时间相同，则第二次路程远，拉力相同，故第二次做功比较大，故A正确；D错误。 故选A。 8．在如图所示的粗糙程度相同的水平冰面上，运动员用水平推力从a点推动冰壶，经过b点时松手，冰壶到达c点停止运动，由a到b和由b到c的过程中，设冰壶受到的滑动摩擦力分别为和，运动员对冰壶做的功分别为和，则（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AB．由a到b和由b到c的过程中，水平面的粗糙程度相同，冰壶对水平面的压力等于冰壶的重力，重力相同，所以压力相同，则摩擦力相同，即，故A错误，B正确； CD．由a到b运动员对冰壶做的功，由b到c冰壶脱离了运动员的手，运动员对冰壶不做功即，因此，故C错误，D错误。 故选B。 9．如图甲，粗糙程度不变的水平地面上，物体受到水平向右拉力。拉力大小随时间变化的关系如图乙所示，物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示。下列说法正确的是（    ） A．4~6s，物体运动路程为18m B．4~6s，拉力F的功率为12W C．时，物体受到摩擦力大于2N D．拉力为6N时，物体做匀速直线运动 【答案】B 【详解】A．由丙图可知，4~6s物体做匀速直线运动，速度为，物体运动路程为 故A错误； B．4~6s物体做匀速直线运动，速度为，拉力的大小为4N，根据可知，拉力F的功率为 故B正确； C．时，物体静止不动，受力平衡，物体受到摩擦力等于拉力为2N，故C错误； D．由图可知，在2~4s拉力为6N，物体速度不断增大，做加速运动，故D错误。故选B。 10．小明分别用甲、乙两滑轮组，在5s内将重为100N的物体竖直匀速提升0.3m。每个滑轮重为10N，忽略绳重和摩擦，下列说法正确的是（     ） A．使用甲滑轮组时的拉力为50N B．使用乙滑轮组时绳子自由端移动了0.6m C．使用甲滑轮组时拉力的功率比乙大 D．两个滑轮组的机械效率相等 【答案】D 【详解】由图可得：甲滑轮组承担物重的绳子段数，乙滑轮组承担物重的绳子段数，已知物体重力，提升高度，动滑轮轮重，时间，忽略绳重和摩擦。 A．甲滑轮组的拉力，故A错误； B．乙滑轮组绳子自由端移动距离，故B错误； C．甲总功 功率 乙总功： 功率 二者功率相等，故C错误； D．机械效率 两个滑轮组的和都相等，因此机械效率相等，故D正确。 故选D。 二、填空题（本大题共7小题，第11~17题，每空1分，共20分） 11．如图所示，是工人用撬棒撬起石头的示意图，其中，，图中的撬棒属于______杠杆，如果石头重力为900N，则工人至少需要______N的力才能撬动石头。 【答案】 省力 300 【详解】图中，即动力臂大于阻力臂，所以图中的撬棒属于省力杠杆；根据杠杆平衡条件则有 解得工人撬动石头至少所需的力 12．如图所示是小明手拿哑铃屈肘的动作。从生物学视角看，是桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动；从物理学视角看，是一个杠杆在工作。则此杠杆的支点为图中_____点，杠杆的阻力是_____，此杠杆是一个_____杠杆，肱二头肌的收缩距离_____哑铃移动的距离。 【答案】 C 哑铃对手向下的压力 费力 小于 【详解】杠杆绕着转动的固定点称为支点，在小明屈肘的动作中，桡骨是绕着图中的肘关节C点发生转动的。 阻力是指阻碍杠杆转动的力，在此过程中，哑铃对手向下的压力阻碍了前臂向上转动，充当了阻力。 观察图中结构可知，支点在C点，肱二头肌拉力对应的动力臂明显小于哑铃阻力对应的阻力臂，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆。 因为前臂在屈肘时是一个费力杠杆，根据杠杆原理，费力杠杆虽然费力，但能够省距离，因此动力的作用点（肱二头肌）收缩距离必定小于阻力作用点（哑铃）移动的距离。 13．在“使用动滑轮”的实验中，竖直向上拉弹簧测力计，如图。弹簧测力计静止时的示数是、，则、的大小关系是______；若钩码匀速上升0.1m，则绳子自由端移动的距离是______m。 【答案】 0.2 【详解】[1][2]由图可知该滑轮为动滑轮，动滑轮上同一根绳子上的拉力相等，所以；动滑轮可以省一半力，则费两倍距离，若钩码匀速上升0.1m，则绳子自由端移动的距离是 14．将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重，B重，则A所受地面的摩擦力为___________N；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为___________N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦） 【答案】 20 40 【详解】[1]如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知B重10N，物体B恰好匀速下降，则A匀速向右运动，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力，即 f=F拉=2GB=2×10N=20N [2]若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用：水平向左的拉力F，水平向右的拉力2GB， 水平向右的摩擦力20N，所以水平刚好使A匀速向左运动，则拉力 F=f+F拉=f+2GB=20N+2×10N=40N 15．如图所示，小王用弹簧测力计水平拉动木块，使同一木块先后以速度和沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离，且，则第一次木块所受的摩擦力______第二次木块所受的摩擦力；第一次拉力做的功______第二次拉力做的功。（均选填“大于”、“小于”或“等于”）    【答案】 等于 等于 【详解】[1]由于木块对水平木板的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以木块受到的摩擦力不变，即f1=f2。 [2]而木块两次沿同一水平木板匀速直线滑动相同的距离，木块受平衡力作用，所以两次木块受到的拉力和摩擦力大小相等，则两次木块受到的拉力相等，即F1=F2，由W=Fs可得，第一次拉力做的功和第二次拉力做的功相等。 16．图书馆来了一批新书，工人用如图所示的______滑轮提升书籍，一次运送的书籍重为，从底楼运至二楼书重心提升，耗时，已知绳端拉力为，则滑轮的重为______，手拉绳头的速度为______，此过程人做的有用功为______J，人做功功率为______。（不计绳重及摩擦，取） 【答案】 动 20 0.2 1440 50 【详解】[1]由图可知，工人用如图所示的动滑轮提升书籍。 [2]由可得，滑轮的重 [3]书籍上升的速度 手拉绳头的速度 [4]滑轮组提升货物过程中，做的有用功 [5]人做功功率 17．如图所示，用定滑轮匀速提升重为90N的物体，所用拉力F=100N，经过2s物体上升0.2m，拉力F做的功为______J，拉力F做功的功率为______W。此过程中定滑轮的机械效率为______。 【答案】 20 10 【详解】[1]图中为定滑轮，绳子自由端移动距离为 则拉力F做的功为 [2]拉力F做功的功率为 [3]有用功为 则定滑轮的机械效率为 三、解答题（本大题共7小题，第18~20、22~24题每空2分，第21题10分，共50分。解答第19、20、21题时要求写出必要的文字说明、公式和演算过程） 18．（1）ABC是一硬棒，在硬棒B点挂一个重物G，要求施加一个最小的力F，使硬棒在如图所示位置平衡。请在图中画出该力F的示意图（保留作图痕迹）。 【答案】 【详解】根据杠杆平衡条件可知，当阻力（重物的拉力）和阻力臂固定时，动力臂越长，动力越小，因此要找最长动力臂得到最小力。 本题中硬棒绕固定点A转动，A为支点，杠杆上离A最远的点是C点，因此最长动力臂就是A到C的连线AC；重物G使杠杆绕A顺时针转动，动力需要阻碍杠杆转动，因此在C点作垂直于AC、斜向上方的力，就是所求的最小力F。 （2）．请作出图中，滑轮组最省力的绕线方法。 【答案】 【详解】只有一个动滑轮，要求最省力，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如图所示： 19．2025年1月1日，国内首辆分布式电驱动飞行汽车正式亮相，它可以在“地面行驶”与“飞行移动”之间随意切换。某次测试时汽车的总质量为，取。 (1)汽车启动前，静止在水平地面上，轮胎与地面接触的总面积为，求此时汽车对地面的压强。 (2)若空气阻力忽略不计，求汽车从地面匀速升高300m时升力做的功。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）汽车对地面的压强 （2）忽略空气阻力，升力与重力大小相等，方向相反，汽车从地面匀速升高300m时升力做的功为 20．如图是常见的家庭起重机，某起重机以恒定功率2kW将质量50kg的木箱从静止开始竖直向上提升45s，求：（g取10N/kg） (1)木箱所受的重力； (2)整个过程木箱的最大速度； (3)若木箱在10s内上升了10m，则拉力的平均功率为多大？ 【答案】(1)500N (2)4m/s (3)500W 【详解】（1）木箱所受的重力为 （2）当拉力等于重力时，速度最大，根据得 （3）木箱在10s内上升了10m，拉力做的功为 则拉力的平均功率为 21．某起重机的滑轮组结构示意如图所示，其最大载重为5t。起重机将3600kg的钢板匀速提升到10m高的桥墩上，滑轮组的机械效率为80%。不计钢丝绳的重力和摩擦，g取。求 （1）克服钢板重力做的功； （2）钢丝绳的拉力F； （3）滑轮组满载时的机械效率（保留一位小数）。 【答案】（1）；（2）；（3）84.7% 【详解】解：（1）克服钢板重力做的功为 （2）起重机的滑轮组做的总功为 由图可知，有四段绳子承重，则钢丝绳的拉力为 （3）起重机的滑轮组做的额外功为 动滑轮的重力为 滑轮组满载时的机械效率为 答：（1）克服钢板重力做的功为3.6×105J； （2）钢丝绳的拉力为1.125×104N； （3）滑轮组满载时的机械效率为84.7%。 22．利用如图所示的装置探究杠杆的平衡条件。 (1)实验前呈现图甲所示情况，该杠杆处于_______（选填“平衡状态”或“非平衡状态”）。此时应将杠杆两端的螺母向_______调（选填“左”或“右”）； (2)在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂。多次实验并把数据记录在下表中，多次实验的目的是________（只填序号）； A．减小误差 B．寻找普遍规律 次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm 1 1 10 2 5 2 2 10 1 20 3 2 15 3 10 (3)杠杆调节平衡后，在杠杆上的A处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B处挂_______个相同的钩码；实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是_______。 (4)当图乙所示的杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O移动一格，杠杆_______（选填“左侧下降”“右侧下降”或“水平平衡”）； (5)如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1) 平衡状态 右 (2)B (3) 6 便于测量力臂 (4)左侧下降 (5)变大 【详解】（1）杠杆的平衡状态定义为：杠杆静止或匀速转动，图甲中杠杆静止，属于平衡状态；杠杆右端偏高，平衡螺母应向偏高的一侧调节，因此向右调。 （2）本实验是探究规律类实验，多次实验的目的是避免单次实验的偶然性，得到普遍适用的杠杆平衡规律，故选B。 （3）设每个钩码重力为G，杠杆每格长度为L，根据杠杆平衡条件，左侧力和力臂的乘积为，设B处挂n个钩码，可得： 解得。 杠杆在水平位置平衡时，竖直方向的力的力臂与杠杆重合，可以直接从杠杆上读取力臂的长度，因此好处是便于测量力臂。 （4）钩码同时向支点移动一格后：左侧力和力臂的乘积为，右侧力和力臂的乘积为，左侧大于右侧，因此杠杆左侧下降。 （5）弹簧测力计向右倾斜后，动力臂会变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件，动力需要变大，因此弹簧测力计的示数变大。 23．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行的三次实验如图甲、乙、丙所示，实验数据记录如表所示。 次 数 重物所受的总重G/N 重物上升的距离h/cm 拉力 F/N 绳端移动的距离s/cm 机械效率/％ 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ★ 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中★处数据应为__________（计算结果精确到0.1％）。 (2)另一小组改变动滑轮所受的重力，提升同一重物多次实验，根据所测数据绘制出如图丁所示图像，分析可知，被提升重物所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________（选填“高”或“低”）。 (3)根据所学知识可知，滑轮组的机械效率还与绳重和摩擦有关，分析图丁中的A点可知，被提升物体所受到的重力一定 （填序号）。 A．小于40N B．等于40N C．大于40N 【答案】(1)88.9% (2)低 (3)C 【详解】（1）表格中★处数据应为 （2）由图丁中的图像可知，被提升重物所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。 （3）不计摩擦力时，由 解得提升物体所受到的重力。 实际存在绳重和摩擦，额外功更大，要仍达到，物重要大于 40N。 故选C。 24．风车是利用风力做功的装置。小明带领物理兴趣小组的同学制作了一架小风车，想粗略测算风车在一定风速下做功的功率，并探究“风车做功的功率与风速有什么关系”，实验装置如图所示。具体实验步骤如下： ①将叶片安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码； ②在风车正前方1m处放置电风扇，调到1挡位，用停表记录提升钩码到A点所需的时间； ③将电风扇调到不同挡位（电风扇挡位越高，风速越大），重复上述步骤，并将所得数据记录在表中。 电风扇挡位 钩码的重力/N 提升钩码到A点的时间/s 1 0.5 15 2 0.5 13 3 0.5 10 (1)实验中，通过______（选填“做功相同比较所用时间”或“时间相同比较做功多少”）来比较风车做功功率的大小 (2)实验时，测出钩码上升的高度、所用的时间、钩码的重力，则风车对钩码做功的功率______（用含有上述物理量符号的表达式作答）。 (3)小明由表中数据可得出：在其他条件相同时，风速越大，风车做功的功率越大，其依据是____。 【答案】(1)做功相同比较所用时间 (2) (3)做功相同（提升相同重物上升相同高度），挡位越高（风速越大），所用时间越短 【详解】（1）实验中每次都将钩码提升到同一位置A点，钩码重力不变，根据，三次实验风车做的功相同，通过比较做功时间来判断功率大小。 （2）风车克服钩码重力做功，功率的定义式为，代入可得功率表达式为。 （3）由实验数据可知，钩码重力、提升高度都相同（即做功相同），挡位越高（风速越大），提升钩码到A点的时间越短，根据，时间越短功率越大，因此可得结论：做功相同（提升相同重物上升相同高度），挡位越高（风速越大），所用时间越短，其功率越大。 1 学科网（北京）股份有限公司 $