第十一章 简单机械和功（单元分层自测·基础通关卷）物理新教材苏科版九年级上册

**基本信息** 2026-2027学年九年级上册物理第十一章“简单机械和功”单元卷，通过生活实践（爬楼梯、攀岩）、科技前沿（机器人关节、平流层飞艇）及传统文化（杆秤、辘轳）情境，覆盖杠杆、滑轮组、功、功率、机械效率核心知识，适配单元复习，强化物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题/24分|杠杆分类（瓶起子）、功率计算（爬楼梯功率比）、机械效率（滑轮组效率）|结合皮划艇船桨等生活工具，融入杆秤传统文化情境| |填空题|9题/24分|斜面机械效率（克服重力做功、摩擦力）、杠杆平衡（轻杆OA拉力）、滑轮组应用（晾衣架拉力）|联系简易拉力器、攀岩比赛等实际场景，考查数据处理能力| |解答题|9题/52分|作图（杠杆力臂、滑轮组绕法）、计算（引体向上功率、斜面效率）、探究（测量跳绳功率、杠杆平衡条件）|综合机器人关节杠杆、飞艇浮力与阻力等科技情境，突出科学探究与模型建构|

2026-2027学年九年级上册物理单元自测 第十一章 简单机械和功·基础通关 建议用时：100分钟，满分：100分 一．选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。每小题给出的选项中只有一个选项符合题意） 1．小丽拿着一本物理课本从一楼登上五楼，约用时20s，她对物理课本做功功率约（　　） A．0.15W B．1.5W C．15W D．150W 【答案】B 【详解】对课本做功的功率公式为 物理课本质量 一楼到五楼上升高度 代入得，故选B。 2．杠杆在生活与生产中的应用非常的广泛，下列杠杆的使用中属于省力杠杆的是（     ） A．皮划艇的船桨 B．食品夹 C．托盘天平 D．瓶起子 【答案】D 【详解】AB．船桨和食品夹使用时动力臂均小于阻力臂，由可知，均属于费力杠杆，故AB不符合题意； C．托盘天平使用时动力臂等于阻力臂，由可知，属于等臂杠杆，故C不符合题意； D．瓶起子使用时动力臂大于阻力臂，由可知，属于省力杠杆，故D符合题意。 故选D。 3．下列关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（     ） A．做功快的机械，其功率一定大 B．省力的机械比费力的机械效率大 C．功率大的机械比功率小的机械做功多 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大 【答案】A 【详解】A．功率是表示做功快慢的物理量，做功快的机械功率一定大，故A正确； B．机械效率公式为，其大小与机械是否省力无关联，故B错误； C．由功的计算公式可知，做功总量由功率和做功时间共同决定，仅功率大无法确定做功更多，故C错误； D．由可知，机械效率由有用功与总功的比值决定，仅有用功多无法确定机械效率更大，故D错误。 故选A。 4．如图所示，用滑轮组提升重为的重物，绳子自由端在拉力的作用下竖直匀速上升了，用时，为。动滑轮重。下列说法正确的是（     ） A．重物上升的速度为 B．拉力的功率为 C．滑轮组的额外功为 D．滑轮组的机械效率为90% 【答案】D 【详解】A．由图可知，承担物重的绳子段数 重物上升的高度 重物上升的速度 故A错误； B．拉力做的总功 拉力的功率 故B错误； C．拉力做的有用功 滑轮组的额外功 故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D正确。 故选D。 5．研究表明，爬楼梯消耗的热量相当于登山消耗的热量，还具有保持关节的灵活性和加强肠道蠕动等优点。妈妈和小红进行爬楼梯比赛，妈妈和小红的体重之比是2∶3，爬完相同楼高所用时间之比是3∶4，则妈妈和小红爬楼梯的功率之比是（　　） A．2∶1 B．1∶2 C．8∶9 D．9∶8 【答案】C 【详解】妈妈和小红爬相同的楼梯，说明克服重力做功移动的距离相同，妈妈和小红的体重之比是2∶3，爬完相同楼高所用时间之比是3∶4，则妈妈和小红爬楼梯的功率之比为 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．山西某建筑工地使用如图所示的滑轮组提升建材，下列关于该滑轮组的说法正确的是（     ） A．滑轮a和滑轮b都是定滑轮 B．拉力F的大小等于建材重力的二分之一 C．滑轮b可以省力，但不能改变力的方向 D．拉力F向下移动1m，建材上升2m 【答案】C 【详解】A．滑轮a轴固定，是定滑轮；滑轮b随建材一起运动，是动滑轮，故A错误； B．滑轮组承担物重的绳子段数，实际使用滑轮组时，需要考虑动滑轮自重、绳重和摩擦，因此拉力一定大于建材重力的二分之一，故B错误； C．滑轮b是动滑轮，特点是可以省力，但不能改变力的方向，故C正确； D．滑轮组中拉力移动距离，则建材上升高度，故D错误。 故选C。 7．放在水平地面上的物体A，受到方向不变的水平拉力F的作用，如图甲所示，拉力F随时间 t的变化关系如图乙所示，物体A运动的速度v与时间t的关系如图丙所示。下列说法中正确的是（     ） A．物体A在6～8 s内拉力的功率为20 W B．物体A在第7秒的速度为2 m/s C．拉力F在6～8 s内所做的功为120 J D．物体A在2～6 s内受到的摩擦力与拉力的合力为20 N 【答案】B 【详解】AB．由图可知，物体A在6～8s受到20N的拉力以2m/s的速度做匀速直线运动，功率为 物体A在第7秒的速度为2 m/s，故A错误，B正确； C．拉力F在6～8 s内所做的功为，故C错误； D．物体A在6～8s做匀速直线运动，受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，则滑动摩擦力为，物体A在2～6 s内处于加速状态，由于压力大小和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力大小不变，仍为20N，此时受到的拉力为30N，二者方向相反，则物体A在2～6 s内受到的摩擦力与拉力的合力为，故D错误。 故选B。 8．《墨经》中记载的“车梯”，利用简单机械运送货物。如图，某次运送中，工人用400 N的拉力，将重为500 N的货物匀速提升2 m，绳端移动距离为4 m。关于这次运送，下列说法正确的是（　　） A．机械所做的有用功为1600 J B．改进“车梯”，其机械效率可能等于100% C．“车梯”的机械效率为62.5% D．增加动滑轮的重，能提高“车梯”的机械效率 【答案】C 【详解】A．机械对货物做的有用功为 ，故A错误； B．使用任何机械时，都不可避免要克服机械自重、摩擦做额外功，因此机械效率一定小于，不可能达到，故B错误； C．拉力做的总功 机械效率 故C正确； D．增加动滑轮的重力，克服动滑轮自重做的额外功增加，有用功不变时，机械效率会降低，故D错误。 故选C。 9．杆秤是中国很早就开始使用的称量工具。如图甲所示，当不挂秤砣时，在O点提起提纽，杆秤水平平衡。用秤钩悬挂100g物体、秤砣移到B点时，杆秤再次水平平衡，如图乙所示。下列说法正确的是（    ） A．杆秤是利用二力平衡的原理进行称量的 B．若图乙中秤钩再加挂50g物体，秤砣向左移动可使杆秤再次水平平衡 C．将提纽移到O点左侧可以增大杆秤的测量范围 D．如果秤砣磨损，则测量值比真实值偏小 【答案】C 【详解】A．杆秤是利用杠杆平衡原理进行称量的，不是二力平衡原理，故A错误； B．若秤钩再加挂50g物体，A点受到的拉力变大，变大，由杠杆平衡条件可知，秤砣向右移动到合适的位置杆秤会再次水平平衡，故B错误； C．将提纽移到O点左侧，OA变小，OB变大，假设此时秤砣位置不变，大小不变，根据杠杆平衡条件可知，变大，可知称量的物体质量变大，故C正确； D．由杠杆平衡条件可得，如果秤砣磨损了，说明变小，其他条件不变，则OB变大，即测量结果将偏大，故D错误。 故选C。 10．在粗糙程度均匀的水平地面上运动的物体，受到如图甲所示方向不变的水平拉力F的作用，其速度如图乙，则下列说法正确的是（     ） A．0~3 s受到摩擦力为6 N B．9~12 s内拉力做功18 J C．3~6 s物体受到的摩擦力为9 N D．6~9 s内拉力的功率保持不变 【答案】B 【详解】A．由图乙可知，内物体速度为0，处于静止状态，水平方向拉力与静摩擦力是一对平衡力，大小相等；由图甲可知，拉力，因此摩擦力，故A错误； B．由图甲可知，内拉力；由图乙可知，物体做匀速直线运动，速度，运动时间 物体运动路程 拉力做功 故B正确； C．滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面粗糙程度有关，物体匀速直线运动，拉力和滑动摩擦力平衡，大小相等，可得滑动摩擦力；物体加速运动，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力大小不变为6N，故C错误； D．由图甲可知，内拉力保持不变，由图乙可知，内物体速度不断减小，根据功率公式可知拉力功率随速度减小而减小，故D错误。 故选B。 11．如图所示的滑轮组中，甲、乙两个完全相同的滑轮悬挂在天花板上，滑轮丙与货物之间通过轻绳连接，工人站在水平地面上用该滑轮组提货物。工人第一次竖直向下用恒定不变的力拉绳子时，货物未离开水平地面，此时货物对地面的压力为，工人对地面的压力为；工人第二次竖直向下拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知工人所受重力为，工人双脚与地面接触的总面积为，货物所受重力为。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．第一次拉绳子时，甲、乙滑轮对天花板的拉力大小相等 B．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 C．第二次拉绳子的过程中，工人对地面的压强为 D．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率约为95.2% 【答案】B 【详解】第一次拉绳子时，工人对绳子的拉力： 工人重力，工人对地面压力为，因此拉力 货物重力，货物对地面压力为，因此动滑轮对货物的拉力为 该滑轮组动滑轮上有段绳子，不计绳重摩擦，得 解得动滑轮重力，甲、乙和丙完全相同，因此 A．第一次拉绳子时，甲、乙都是定滑轮，绳子各段拉力均为，两个滑轮自重相同，都受到自身重力+两段向下的绳子拉力，总向下力均为 因此对天花板的拉力大小相等，故A正确； B．第二次匀速拉货物，拉力 绳子自由端速度 工人拉力的功率，故B错误； C．第二次拉绳子时，工人对地面压力 受力面积 压强 ，故C正确； D．滑轮组机械效率 ，故D正确。 本题选择错误描述的，故选B。 12．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在拉力作用下使G=24N的重物以1m/s的速度匀速上升。每个滑轮的重都为6N。不计绳重及摩擦，此过程中（　　） ①F甲与F乙的大小分别为12N与8N ②F甲与F乙移动的速度分别为2m/s与3m/s ③两滑轮组效率相等，都等于80% ④F甲与F乙做功的功率相等，都等于24W A．只有①④正确 B．只有①③④正确 C．只有②③正确 D．只有②③④正确 【答案】C 【详解】①由图可知，甲滑轮组中，动滑轮上的绳子股数；乙滑轮组中，动滑轮上的绳子股数，不计绳重及摩擦，根据分别求拉力F甲与F乙的大小。 故①不正确； ②使用滑轮组省力，但是要费距离。滑轮组绳子自由端移动的距离s和物体升高高度h之间的关系是，所以绳端移动的速度与物体升高速度之间的关系是，分别求拉力F甲与F乙移动的速度 故②正确； ③滑轮组的机械效率公式 由此可求出甲乙滑轮组的机械效率 故③正确； ④根据分别求F甲与F乙做功的功率 故④错误。 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共9小题，每空1分，共24分） 13．如图所示，斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地拉向斜面顶端，所用拉力为1250N，则克服物体重力做功为________J，此斜面的机械效率为________，物体受到的摩擦力为________N。 【答案】 80% 250 【详解】克服物体重力做功为 拉力做的总功为 由此斜面的机械效率为 因斜面的额外功为克服摩擦力做的功，故额外功为 物体受到的摩擦力为 14．如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15 N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为。下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡，拉力大小为_______N；若仅增加物重，则拉力的变化量和物重的变化量之比为________ 【答案】 45 【详解】[1]阻力臂与动力臂的比值为 由杠杆平衡条件 得拉力大小为 [2]仅增加物重时，力臂不变，拉力与物重成正比，故拉力变化量与物重变化量之比为 15．小明同学为了锻炼身体，制作了如图所示的简易拉力器，其中______（选填“A”或“B”）是定滑轮，已知物体m重200N，不计绳重、滑轮重和摩擦，则匀速拉起m的过程中，人的拉力是______N。 【答案】 B 400 【详解】图中B滑轮的轴固定在墙面上，位置不变，因此B是定滑轮；A是动滑轮，动滑轮受到两段绳子向右的拉力，每段绳子的拉力都等于物体的重力，因此匀速拉动时，人的拉力等于两段绳子拉力之和 16．如图所示是一款晾衣架，天花板上的方框内安装的是_____滑轮（选填“定”或“动”）。若不计滑轮重、绳重及摩擦，当晾衣架静止时绳子上的拉力F为20N，则杆和衣架总重为_____N。摇柄可绕O点转动，逆时针摇动摇柄使晾衣架匀速上升时，作用在摇柄上的力_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）F。 【答案】 定 80 小于 【详解】[1]天花板上的方框内安装的滑轮不会随物体一起移动，是定滑轮，改变作用力方向。 [2]同一根绳子上的力相同，杆子向上受四根绳子的拉力，向下受杆和衣架总重力，由二力平衡可知，杆和衣架总重为。 [3]根据轮轴知识可知，轮半径大于轴半径，轮上的力小于轴上的力，所以作用在摇柄上的力小于绳上拉力F。 17．如图所示，这是女子攀岩大赛的比赛情境，右边的选手先登顶。若两名选手体重相同，她们都登顶后，左边选手和右边选手克服重力做的功分别为和，则________，克服重力做功的功率大小关系是________。（均选填“”“”或“”） 【答案】 【详解】两名选手体重相同，登顶的高度相同，由可知，两名选手克服重力做的功相同，即。右边选手先登顶，说明；由可知，在做功相同的情况下，用时越短，功率越大，因此。 18．如图所示，物体A所受重力为200N、物体B所受重力为50N，放置好A、B两物体后，图甲中物体A恰好向右做匀速直线运动，则物体A此时所受摩擦力为______N。给物体A施加一个水平向左的力F，并使物体A水平向左匀速运动了5m，此过程中拉力F所做的功为______J。 【答案】 50 500 【详解】[1]图甲中物体A恰好向右做匀速直线运动，所以受力平衡，水平方向上受到的水平向左的摩擦力等于水平向右的拉力，定滑轮改变力的方向，所以物体A此时所受摩擦力为 [2]给物体A施加一个水平向左的力F，并使物体A水平向左匀速运动了5m，此时物体受力平衡，水平向左的力F，水平向右的拉力和摩擦力，因为摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关，压力和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力大小不变为50N，所以个水平向左的力F为 左匀速运动了5m，此过程中拉力F所做的功 19．如图所示，用拉力在2s内将物体A匀速提升0.5m，做功为3J；若借助滑轮组，在相同时间内用拉力把物体A匀速提升相同高度，滑轮组的机械效率为75%，不计绳重和摩擦，物体A的重为___________N，拉力做功的功率为___________W，动滑轮的重为___________N，若匀速提升10N的物体时，滑轮组的机械效率变为___________%（结果保留一位小数）。 【答案】 6 2 2 【详解】[1]拉力将物体A匀速提升过程中克服重力做功，根据可知，物体A的重力为 [2]在相同时间内拉力把物体A匀速提升相同高度，滑轮组克服物体A的重力做功与拉力将物体A匀速提升过程中克服重力做功相等，即 拉力做的总功为 则拉力做功的功率为 [3]不计绳重和摩擦，根据 可知，动滑轮重为 [4]若匀速提升10N的物体时，滑轮组的机械效率为 20．小明和小杰握住两根较光滑的木棍，小华将绳子的一端系在其中一根木棍上，然后如图所示依次将绳子绕过两根木棍，小明和小杰相距一定的距离握紧木棍站稳后，小华在图A处拉绳子的另一端，用很小的力便能拉动他们，两根木棍和绳子组成的机械相当于_________，小明受到的拉力_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）小杰受到的拉力；如果小华对绳子的拉力为F；则小杰双手受到的拉力为__________F。 【答案】 滑轮组 小于 6 【详解】[1]由图可见，从使用的情况看，两根木棍和绳子组成的简单机械是滑轮组。 [2]小明那端木棍有5段绳子相连，小杰那端木棍有6段绳子相连，拉力的大小与绳子的段数有关，绳子段数越多，受到的拉力越大，因此小明受到的拉力小于小杰受到的拉力。 [3]小杰手握的木棍上缠绕的绳子有6段，当绳子张紧时，每段绳子对木棍的拉力都是F，因此小杰双手受到的拉力就是6F。 21．有一种重力为1N的叫作“高声”的焰火，其特点是不会爆炸，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重5倍的恒定的推力，因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图所示，则焰火受到的最大阻力___________N，焰火能够达到的最大速度为___________m/s，火药产生的推力对焰火做功的最大功率为___________W（火药的质量不计，g取10N/kg）。 【答案】 4 10 50 【详解】[1]焰火的重力，恒定的推力 当焰火上升时，焰火受到竖直向下的重力和阻力、竖直向上的推力，所以最大阻力 [2][3]由图可知，当阻力最大为时，焰火能够达到的最大速度是，火药产生的推力对焰火做功的最大功率 三、解答题（本题共9小题，共52分，解答23、24、25题时应有解答过程） 22（本题共6分）．(1)如图所示，作出以L为力臂的动力及杠杆所受阻力（不计杠杆自重和摩擦）。 (2)如图所示，杠杆ABC的支点为O点，杠杆的C点下方悬挂着一个重物G，且AB+OB＜OC。请画出在杠杆上施加的使杠杆在图中位置静止的最小力F1的示意图，并标出其力臂L1。 (3)用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，提升重力为G的物体（滑轮重力和摩擦力不计），在图丙中分别根据对绳子拉力F的要求，画出绳子的绕法。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）从杠杆的转轴到力的作用线的垂直距离是力的力臂，现在已知力臂，只要作力臂的垂线即可得力的作用线，力应作用在杠杆上。杠杆所受阻力为重物对杠杆的拉力，作用在杠杆上，方向竖直向下，如图所示： （2）杠杆在图示位置平衡，阻力与阻力臂OC一定，由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定时动力臂越大，动力越小，由图示可知，OC是最大动力臂，即力臂，与OC垂直斜向上的动力最小，如下图所示： （3），由2段绳子承担，因此需要从定滑轮上固定；，由3段绳子承担，因此需要从动滑轮上固定；如图所示： 23（本题共5分）．如图是引体向上的示意图，小亮同学在30s内做了12个规范的引体向上。已知小亮的质量为60kg，每个引体向上他能将自身重心提高0.4m（g取10N/kg）。求： (1)小亮的重力。 (2)小亮做12个引体向上所做的功。 (3)整个过程中的平均功率。 【答案】(1) 小亮的重力为600N (2) 12个引体向上所做的功为2880J (3) 整个过程中的平均功率为96W 【详解】（1）小亮的重力 （2）单次引体向上做功 12个引体向上总功 （3）整个过程中的平均功率 24（本题共5分）．如图所示，斜面长l=8m， 斜面高h=3m，物体A重量为100N，物体B的重量为200N， 物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端，不计绳与滑轮间的摩擦且忽略物体B的体积大小。求： (1)此过程中，绳子拉力对物体B所做的功； (2)上述过程中，该斜面的机械效率； (3)物体B沿斜面匀速向上运动的过程中，其受到斜面的滑动摩擦力大小。 【答案】(1)800J (2)75% (3)25N 【详解】（1）由图可知，物体A用细绳跨过定滑轮与物体B连起来。在A的作用下，B由斜面底端被匀速拉上顶端，因此绳对B的拉力的大小等于物体A的重力，即 F=GA=100N 物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端的过程中，拉力对B做的功为 （2）克服B的重力做的有用功为 则上述过程中，该斜面的机械效率为 （3）上述过程中，绳子拉力做的额外功为 由可得，B与斜面间的摩擦力大小为 25（本题共7分）．小华利用如图所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子，且提升高度都为10m，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图像。请完成以下问题： （1）每个滑轮的重是多少？ （2）当货物重为1000N时，张强同学所做的总功为多少？ （3）当滑轮组的机械效率η=80%时，物体重G是多少？ （4）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是多少（保留一位小数）？ 【答案】（1）200N；（2）12000J；（3）800N；（4）88.9% 【详解】解：（1）由乙图可知：当 时 由得 解得 （2）有用功为 额外功为 则总功为 （3）当滑轮组的机械效率 时，由得 物体重是 （4）由图得，物重最大为 有用功为 额外功为 则滑轮组的机械效率为 答：（1）每个滑轮的重是200N； （2）当货物重为1000N时，张强同学所做的总功为12000J； （3）当滑轮组的机械效率η=80%时，物体重G是800N； （4）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是88.9%。 26（本题共6分）．如题甲图是佛山本土研制的一款机器人，乙图是机器人手臂，丙图是旋转关节的简化模型。该关节通过齿轮组将电动机的动力传递给机械臂，机械臂可简化为一个杠杆，O点为支点。电动机通过减速器在A点施加竖直向下的力F1，使机械臂在B点产生竖直方向的力F2。扭矩是描述力使物体转动效果的物理量，其大小等于力与力臂的乘积：τ=F×d。忽略摩擦的情况下，齿轮组可使电动机输出的扭矩放大n倍，n等于大齿轮与小齿轮的半径之比。 (1)甲图，地面对机器人产生支持力，这个力产生的原因是___________发生形变。机器人在转弯过程中，处于________________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。 (2)丙图，若在B点抓取质量m=1kg的物体在空中静止时，机械臂AOB是__________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）。OA水平，根据杠杆平衡条件，在A点需要施加的力F1的大小为_________N。（g取10N/kg），则其扭矩为_______________N·m。 (3)已知大小齿轮半径分别为10cm、2cm，在B点抓取m=3kg，而电动机的最大输出扭矩不能超过1.5N·m，请你从机械结构或电路控制的角度提出一种可行的改进方法：______________________。 【答案】(1) 地面 非平衡 (2) 费力 60 3 (3)换用半径更大的大齿轮（合理即可） 【详解】（1）弹力由施力物体形变产生，地面对机器人的支持力施力物体是地面；转弯时运动方向改变，运动状态变化，处于非平衡状态。 （2）动力臂，阻力臂，动力臂<阻力臂，故是费力杠杆；根据杠杆平衡条件有 即 其扭矩为 （3）已知大小齿轮半径分别为10cm、2cm，放大倍数为 抓取3kg物体时，物体的重力为 A点所需的扭矩为 电机需要输出的扭矩为 超过了电机的最大扭矩，故可以换用半径更大的大齿轮或更小的小齿轮，增大齿轮放大倍数；增大动力臂或减小阻力臂；更换扭矩输出更大的电动机。（合理即可） 27（本题共5分）．我国研发的平流层（平流层的风的特点是风速大且为水平方向流动）飞艇“圆梦”号已首飞成功，飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层，其推进系统由太阳能电池提供能量，推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡，可使飞艇长时间悬停。飞艇在平流层的探测范围与其飞行高度的关系如表甲所示，飞艇飞行时气流对飞艇的水平阻力f与风速v的关系（，k为未知比例常数）如图乙所示： 表甲 飞行高度/km 20 40 50 80 100 探测范围半径/km 194 347 414 589 695 (1)下列飞行器中，其升空原理与飞艇相同的是______； A．热气球 B．火箭 C．飞机 D．风筝 (2)由表甲可以得出的结论是飞艇的飞行高度越高，其探测范围半径越________； (3)若飞艇的气囊体积为，则飞艇悬停在平流层时受到的浮力为______N，飞艇受到的重力为_______N（平流层空气密度取0.06kg/m3，g取10N/kg）； (4)飞艇推进器的功效（功效是指推进器的推力与功率的比值）为0.01N/W；当飞艇推进器的功率为且飞艇悬停时，此时平流层风速为______m/s。 【答案】(1)A (2)大 (3) /15000 /15000 (4)150 【详解】（1）飞艇依靠空气浮力升空，热气球也是利用浮力升空；火箭依靠燃气的反作用力升空；飞机、风筝依靠流体压强差产生的升力升空。故选A。 （2）观察表甲数据知，飞行高度越高，探测范围半径越大。 （3）飞艇排开空气的体积等于自身体积，根据阿基米德原理可得，飞艇受到的浮力 飞艇悬停时受力平衡，所受的重力等于浮力，因此 （4）由题意，功效 因此推力 悬停时推力与阻力平衡，即 结合，从图乙取、，得比例系数 代入得风速 28（本题共5分）．小李同学想利用所学知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）： (1)实验需要测量的物理量： ①用________（填测量器材）测量自己的质量m； ②测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）； ③用秒表记录跳n次绳所用的________________（填物理量与其对应字母）； (2)跳绳时平均功率表达式P=_________； (3)为计算方便，若设小李的质量m=50kg，他跳绳时的重心高度随时间变化的情况如图所示，根据所给条件可估算出他在1min内克服重力做功的平均功率为____W（g取10N/kg）； (4)小李想和吴哥比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则_______。 A．频率相同，体重大的功率大 B．频率相同，跳的时间长的功率大 C．体重相同，频率高的功率小 D．体重相同，跳的时间长的功率大 【答案】(1) 体重计 时间t (2) (3)75 (4)A 【详解】（1）[1]生活中用体重计测量自己的质量m。 [2]用秒表记录跳n次绳所用的时间t。 （2）他每跳一次克服重力所做的功 跳n次克服重力所做的总功 跳绳时平均功率表达式为 （3）由图可知，1min跳绳的次数 他在1min内克服重力做功的平均功率 （4）AB．频率相同，相同的时间内跳的个数相同，即n相同，已知h相同，体重大的功率大，故A正确，B错误； C．体重相同，跳起的高度h相同，频率高，相同的时间内跳的个数多，做的功多，功率大，故C错误； D．体重相同，跳起的高度h相同，跳一次做的功相同，跳的时间长，因跳绳的频率未知，则不能判断跳一次所用时间的长短，所以无法比较功率的大小，故D错误。 故选A。 29（本题共6分）．在“测量提升物体所做的功”的活动中，小汀、小江分别用如图所示两种方式将沙子从一楼运上三楼，相关数据如下表。 小汀 手提 体重 桶重 沙子 小江 滑轮 体重 桶重 沙子 (1)小汀做的总功为_______________；不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，小江至少需要_________的拉力才能将沙子运送至三楼。 (2)改变运送沙子的质量，小江多次重复上面的实验，运送沙子的机械效率为______。分析推知：同一滑轮，增加运送沙子的质量，则机械效率将_______。生活中以下三种提高效率的方法，与此原理相同的是方法__________。 方法一：鼓励人们“拼车”出行 方法二：用新材料减轻汽车重力 方法三：汽车保持良好的润滑 (3)辘轳是从杠杆演变来的汲水工具。据《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。为了提高机械效率，使用时可以________。 【答案】(1) 3720/ 100 (2) 66.7% 增大 方法一 (3)将桶中的水尽量装满一些 【详解】（1）沙子的重力(1) 3720/ 100 (2) 66.7% 增大 方法一 (3)将桶中的水尽量装满一些 小汀手提沙子上楼，总重力 小汀做的总功 小江使用动滑轮提升，绳子段数，不计绳重摩擦，总提升重力 拉力 （2）运送 沙子，重力 额外功为克服桶、动滑轮重力做功，总额外重力 机械效率 同一滑轮，额外功不变，增加沙子质量（增大物重），有用功占总功的比例增大，因此机械效率增大。 原理：额外功近似不变时，通过增加有用功提高效率。 拼车出行是相同汽车（额外功近似不变），增加载人量（增加有用功）提高效率，和该原理一致； 减轻车重、润滑都是减小额外功，因此选方法一。 （3）取水时克服水重做的功是有用功，克服桶重做的功是额外功，将桶中的水尽量装满一些，可以增大有用功，能提高机械效率。 30（本题共7分）．小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 (1)如图A所示，实验前，杠杆右端上翘，则应将左端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节；实验时如图B，把杠杆调至水平位置平衡，目的是______； (2)图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为，每个钩码重为0.5N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数等于______N； (3)图D实验中，弹簧测力计挂在点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升； a.实验中，将一个质量为的钩码悬挂在点，匀速将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计示数为，钩码上升高度，弹簧测力计移动距离，则杠杆的机械效率：______（用字母表示） b.取下质量为的钩码，将一个质量为2m的钩码悬挂在点，匀速提升相同的高度，杠杆的机械效率为，则______；（＜/=/＞） c.若将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提升相同的高度，杠杆机械效率分别为和，则______；（＜/=/＞） d.若将同一物体悬挂在点，弹簧测力计分别挂在点和点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时，杠杆的机械效率分别为和，则______。（＜/=/＞） 【答案】(1) 右 便于测量力臂 (2)3 (3) ＞ ＜ = 【详解】（1）[1][2]调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小。 （2）当弹簧测力计与水平方向成30°角，动力臂长度为 根据杠杆平衡条件：F1×L1=F2×L2得 所以F1=3N。 （3）[1]在实验过程中，有用功是W有用=Gh，总功是W总=Fs，所以杠杆的机械效率是 [2]使用杠杆时，做的额外功主要是提升杠杆做的，两次做功时将同一杠杆提升相同的高度，做的额外功是相同的，而第二次是把质量较大的物体提升相同的高度，做的有用功增加了，根据 可知，第二次的机械效率大于第一次的。 [3]把同一物体分别挂在不同的点上，将物体提升相同的高度，两次做的有用功是相同的；但杠杆升高的高度不同，将物体挂在B点时，杠杆整体提升的高度小于将物体挂在A点时，即将物体挂在B点时做的额外功少，根据 可知，将物体挂在B点的机械效率大。 [4]将同一物体分别提升相同的高度，做的有用功是相同的；测力计挂在不同位置上，是测力计对杠杆的拉力不同、测力计升高的高度不同。但两次杠杆升高的高度是相同的，即做的额外功是相同的，在有用功和额外功相同的情况下，根据 可知，两次的机械效率相同。 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… 此卷只装订不密封 ………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… ………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○……………… … 学校：______________姓名：_____________班级：_______________考号：______________________ 2026-2027学年九年级上册物理单元自测 第十一章 简单机械和功·基础通关 建议用时：100分钟，满分：100分 一．选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。每小题给出的选项中只有一个选项符合题意） 1．小丽拿着一本物理课本从一楼登上五楼，约用时20s，她对物理课本做功功率约（　　） A．0.15W B．1.5W C．15W D．150W 2．杠杆在生活与生产中的应用非常的广泛，下列杠杆的使用中属于省力杠杆的是（     ） A．皮划艇的船桨 B．食品夹 C．托盘天平 D．瓶起子 3．下列关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（     ） A．做功快的机械，其功率一定大 B．省力的机械比费力的机械效率大 C．功率大的机械比功率小的机械做功多 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大 4．如图所示，用滑轮组提升重为的重物，绳子自由端在拉力的作用下竖直匀速上升了，用时，为。动滑轮重。下列说法正确的是（     ） A．重物上升的速度为 B．拉力的功率为 C．滑轮组的额外功为 D．滑轮组的机械效率为90% 5．研究表明，爬楼梯消耗的热量相当于登山消耗的热量，还具有保持关节的灵活性和加强肠道蠕动等优点。妈妈和小红进行爬楼梯比赛，妈妈和小红的体重之比是2∶3，爬完相同楼高所用时间之比是3∶4，则妈妈和小红爬楼梯的功率之比是（　　） A．2∶1 B．1∶2 C．8∶9 D．9∶8 6．山西某建筑工地使用如图所示的滑轮组提升建材，下列关于该滑轮组的说法正确的是（     ） A．滑轮a和滑轮b都是定滑轮 B．拉力F的大小等于建材重力的二分之一 C．滑轮b可以省力，但不能改变力的方向 D．拉力F向下移动1m，建材上升2m 7．放在水平地面上的物体A，受到方向不变的水平拉力F的作用，如图甲所示，拉力F随时间 t的变化关系如图乙所示，物体A运动的速度v与时间t的关系如图丙所示。下列说法中正确的是（     ） A．物体A在6～8 s内拉力的功率为20 W B．物体A在第7秒的速度为2 m/s C．拉力F在6～8 s内所做的功为120 J D．物体A在2～6 s内受到的摩擦力与拉力的合力为20 N 8．《墨经》中记载的“车梯”，利用简单机械运送货物。如图，某次运送中，工人用400 N的拉力，将重为500 N的货物匀速提升2 m，绳端移动距离为4 m。关于这次运送，下列说法正确的是（　　） A．机械所做的有用功为1600 J B．改进“车梯”，其机械效率可能等于100% C．“车梯”的机械效率为62.5% D．增加动滑轮的重，能提高“车梯”的机械效率 9．杆秤是中国很早就开始使用的称量工具。如图甲所示，当不挂秤砣时，在O点提起提纽，杆秤水平平衡。用秤钩悬挂100g物体、秤砣移到B点时，杆秤再次水平平衡，如图乙所示。下列说法正确的是（    ） A．杆秤是利用二力平衡的原理进行称量的 B．若图乙中秤钩再加挂50g物体，秤砣向左移动可使杆秤再次水平平衡 C．将提纽移到O点左侧可以增大杆秤的测量范围 D．如果秤砣磨损，则测量值比真实值偏小 10．在粗糙程度均匀的水平地面上运动的物体，受到如图甲所示方向不变的水平拉力F的作用，其速度如图乙，则下列说法正确的是（     ） A．0~3 s受到摩擦力为6 N B．9~12 s内拉力做功18 J C．3~6 s物体受到的摩擦力为9 N D．6~9 s内拉力的功率保持不变 11．如图所示的滑轮组中，甲、乙两个完全相同的滑轮悬挂在天花板上，滑轮丙与货物之间通过轻绳连接，工人站在水平地面上用该滑轮组提货物。工人第一次竖直向下用恒定不变的力拉绳子时，货物未离开水平地面，此时货物对地面的压力为，工人对地面的压力为；工人第二次竖直向下拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知工人所受重力为，工人双脚与地面接触的总面积为，货物所受重力为。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．第一次拉绳子时，甲、乙滑轮对天花板的拉力大小相等 B．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 C．第二次拉绳子的过程中，工人对地面的压强为 D．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率约为95.2% 12．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在拉力作用下使G=24N的重物以1m/s的速度匀速上升。每个滑轮的重都为6N。不计绳重及摩擦，此过程中（　　） ①F甲与F乙的大小分别为12N与8N ②F甲与F乙移动的速度分别为2m/s与3m/s ③两滑轮组效率相等，都等于80% ④F甲与F乙做功的功率相等，都等于24W A．只有①④正确 B．只有①③④正确 C．只有②③正确 D．只有②③④正确 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共9小题，每空1分，共24分） 13．如图所示，斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地拉向斜面顶端，所用拉力为1250N，则克服物体重力做功为________J，此斜面的机械效率为________，物体受到的摩擦力为________N。 14．如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15 N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为。下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡，拉力大小为_______N；若仅增加物重，则拉力的变化量和物重的变化量之比为________ 15．小明同学为了锻炼身体，制作了如图所示的简易拉力器，其中______（选填“A”或“B”）是定滑轮，已知物体m重200N，不计绳重、滑轮重和摩擦，则匀速拉起m的过程中，人的拉力是______N。 16．如图所示是一款晾衣架，天花板上的方框内安装的是_____滑轮（选填“定”或“动”）。若不计滑轮重、绳重及摩擦，当晾衣架静止时绳子上的拉力F为20N，则杆和衣架总重为_____N。摇柄可绕O点转动，逆时针摇动摇柄使晾衣架匀速上升时，作用在摇柄上的力_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）F。 17．如图所示，这是女子攀岩大赛的比赛情境，右边的选手先登顶。若两名选手体重相同，她们都登顶后，左边选手和右边选手克服重力做的功分别为和，则________，克服重力做功的功率大小关系是________。（均选填“”“”或“”） 18．如图所示，物体A所受重力为200N、物体B所受重力为50N，放置好A、B两物体后，图甲中物体A恰好向右做匀速直线运动，则物体A此时所受摩擦力为______N。给物体A施加一个水平向左的力F，并使物体A水平向左匀速运动了5m，此过程中拉力F所做的功为______J。 19．如图所示，用拉力在2s内将物体A匀速提升0.5m，做功为3J；若借助滑轮组，在相同时间内用拉力把物体A匀速提升相同高度，滑轮组的机械效率为75%，不计绳重和摩擦，物体A的重为___________N，拉力做功的功率为___________W，动滑轮的重为___________N，若匀速提升10N的物体时，滑轮组的机械效率变为___________%（结果保留一位小数）。 20．小明和小杰握住两根较光滑的木棍，小华将绳子的一端系在其中一根木棍上，然后如图所示依次将绳子绕过两根木棍，小明和小杰相距一定的距离握紧木棍站稳后，小华在图A处拉绳子的另一端，用很小的力便能拉动他们，两根木棍和绳子组成的机械相当于_________，小明受到的拉力_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）小杰受到的拉力；如果小华对绳子的拉力为F；则小杰双手受到的拉力为__________F。 21．有一种重力为1N的叫作“高声”的焰火，其特点是不会爆炸，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重5倍的恒定的推力，因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图所示，则焰火受到的最大阻力___________N，焰火能够达到的最大速度为___________m/s，火药产生的推力对焰火做功的最大功率为___________W（火药的质量不计，g取10N/kg）。 三、解答题（本题共9小题，共52分，解答23、24、25题时应有解答过程） 22（本题共6分）．(1)如图所示，作出以L为力臂的动力及杠杆所受阻力（不计杠杆自重和摩擦）。 (2)如图所示，杠杆ABC的支点为O点，杠杆的C点下方悬挂着一个重物G，且AB+OB＜OC。请画出在杠杆上施加的使杠杆在图中位置静止的最小力F1的示意图，并标出其力臂L1。 (3)用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，提升重力为G的物体（滑轮重力和摩擦力不计），在图丙中分别根据对绳子拉力F的要求，画出绳子的绕法。 23（本题共5分）．如图是引体向上的示意图，小亮同学在30s内做了12个规范的引体向上。已知小亮的质量为60kg，每个引体向上他能将自身重心提高0.4m（g取10N/kg）。求： (1)小亮的重力。 (2)小亮做12个引体向上所做的功。 (3)整个过程中的平均功率。 24（本题共5分）．如图所示，斜面长l=8m， 斜面高h=3m，物体A重量为100N，物体B的重量为200N， 物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端，不计绳与滑轮间的摩擦且忽略物体B的体积大小。求： (1)此过程中，绳子拉力对物体B所做的功； (2)上述过程中，该斜面的机械效率； (3)物体B沿斜面匀速向上运动的过程中，其受到斜面的滑动摩擦力大小。 25（本题共7分）．小华利用如图所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子，且提升高度都为10m，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图像。请完成以下问题： （1）每个滑轮的重是多少？ （2）当货物重为1000N时，张强同学所做的总功为多少？ （3）当滑轮组的机械效率η=80%时，物体重G是多少？ （4）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是多少（保留一位小数）？ 26（本题共6分）．如题甲图是佛山本土研制的一款机器人，乙图是机器人手臂，丙图是旋转关节的简化模型。该关节通过齿轮组将电动机的动力传递给机械臂，机械臂可简化为一个杠杆，O点为支点。电动机通过减速器在A点施加竖直向下的力F1，使机械臂在B点产生竖直方向的力F2。扭矩是描述力使物体转动效果的物理量，其大小等于力与力臂的乘积：τ=F×d。忽略摩擦的情况下，齿轮组可使电动机输出的扭矩放大n倍，n等于大齿轮与小齿轮的半径之比。 (1)甲图，地面对机器人产生支持力，这个力产生的原因是___________发生形变。机器人在转弯过程中，处于________________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。 (2)丙图，若在B点抓取质量m=1kg的物体在空中静止时，机械臂AOB是__________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）。OA水平，根据杠杆平衡条件，在A点需要施加的力F1的大小为_________N。（g取10N/kg），则其扭矩为_______________N·m。 (3)已知大小齿轮半径分别为10cm、2cm，在B点抓取m=3kg，而电动机的最大输出扭矩不能超过1.5N·m，请你从机械结构或电路控制的角度提出一种可行的改进方法：______________________。 27（本题共5分）．我国研发的平流层（平流层的风的特点是风速大且为水平方向流动）飞艇“圆梦”号已首飞成功，飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层，其推进系统由太阳能电池提供能量，推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡，可使飞艇长时间悬停。飞艇在平流层的探测范围与其飞行高度的关系如表甲所示，飞艇飞行时气流对飞艇的水平阻力f与风速v的关系（，k为未知比例常数）如图乙所示： 表甲 飞行高度/km 20 40 50 80 100 探测范围半径/km 194 347 414 589 695 (1)下列飞行器中，其升空原理与飞艇相同的是______； A．热气球 B．火箭 C．飞机 D．风筝 (2)由表甲可以得出的结论是飞艇的飞行高度越高，其探测范围半径越________； (3)若飞艇的气囊体积为，则飞艇悬停在平流层时受到的浮力为______N，飞艇受到的重力为_______N（平流层空气密度取0.06kg/m3，g取10N/kg）； (4)飞艇推进器的功效（功效是指推进器的推力与功率的比值）为0.01N/W；当飞艇推进器的功率为且飞艇悬停时，此时平流层风速为______m/s。 28（本题共5分）．小李同学想利用所学知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）： (1)实验需要测量的物理量： ①用________（填测量器材）测量自己的质量m； ②测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）； ③用秒表记录跳n次绳所用的________________（填物理量与其对应字母）； (2)跳绳时平均功率表达式P=_________； (3)为计算方便，若设小李的质量m=50kg，他跳绳时的重心高度随时间变化的情况如图所示，根据所给条件可估算出他在1min内克服重力做功的平均功率为____W（g取10N/kg）； (4)小李想和吴哥比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则_______。 A．频率相同，体重大的功率大 B．频率相同，跳的时间长的功率大 C．体重相同，频率高的功率小 D．体重相同，跳的时间长的功率大 29（本题共6分）．在“测量提升物体所做的功”的活动中，小汀、小江分别用如图所示两种方式将沙子从一楼运上三楼，相关数据如下表。 小汀 手提 体重 桶重 沙子 小江 滑轮 体重 桶重 沙子 (1)小汀做的总功为_______________；不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，小江至少需要_________的拉力才能将沙子运送至三楼。 (2)改变运送沙子的质量，小江多次重复上面的实验，运送沙子的机械效率为______。分析推知：同一滑轮，增加运送沙子的质量，则机械效率将_______。生活中以下三种提高效率的方法，与此原理相同的是方法__________。 方法一：鼓励人们“拼车”出行 方法二：用新材料减轻汽车重力 方法三：汽车保持良好的润滑 (3)辘轳是从杠杆演变来的汲水工具。据《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。为了提高机械效率，使用时可以________。 30（本题共7分）．小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 (1)如图A所示，实验前，杠杆右端上翘，则应将左端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节；实验时如图B，把杠杆调至水平位置平衡，目的是______； (2)图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为，每个钩码重为0.5N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数等于______N； (3)图D实验中，弹簧测力计挂在点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升； a.实验中，将一个质量为的钩码悬挂在点，匀速将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计示数为，钩码上升高度，弹簧测力计移动距离，则杠杆的机械效率：______（用字母表示） b.取下质量为的钩码，将一个质量为2m的钩码悬挂在点，匀速提升相同的高度，杠杆的机械效率为，则______；（＜/=/＞） c.若将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提升相同的高度，杠杆机械效率分别为和，则______；（＜/=/＞） d.若将同一物体悬挂在点，弹簧测力计分别挂在点和点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时，杠杆的机械效率分别为和，则______。（＜/=/＞） 试题 第3页（共12页） 试题 第4页（共12页） 试题 第1页（共12页） 试题 第2页（共12页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年九年级上册物理单元自测 第十一章 简单机械和功·基础通关 建议用时：100分钟，满分：100分 一．选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。每小题给出的选项中只有一个选项符合题意） 1．小丽拿着一本物理课本从一楼登上五楼，约用时20s，她对物理课本做功功率约（　　） A．0.15W B．1.5W C．15W D．150W 2．杠杆在生活与生产中的应用非常的广泛，下列杠杆的使用中属于省力杠杆的是（     ） A．皮划艇的船桨 B．食品夹 C．托盘天平 D．瓶起子 3．下列关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（     ） A．做功快的机械，其功率一定大 B．省力的机械比费力的机械效率大 C．功率大的机械比功率小的机械做功多 D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大 4．如图所示，用滑轮组提升重为的重物，绳子自由端在拉力的作用下竖直匀速上升了，用时，为。动滑轮重。下列说法正确的是（     ） A．重物上升的速度为 B．拉力的功率为 C．滑轮组的额外功为 D．滑轮组的机械效率为90% 5．研究表明，爬楼梯消耗的热量相当于登山消耗的热量，还具有保持关节的灵活性和加强肠道蠕动等优点。妈妈和小红进行爬楼梯比赛，妈妈和小红的体重之比是2∶3，爬完相同楼高所用时间之比是3∶4，则妈妈和小红爬楼梯的功率之比是（　　） A．2∶1 B．1∶2 C．8∶9 D．9∶8 6．山西某建筑工地使用如图所示的滑轮组提升建材，下列关于该滑轮组的说法正确的是（     ） A．滑轮a和滑轮b都是定滑轮 B．拉力F的大小等于建材重力的二分之一 C．滑轮b可以省力，但不能改变力的方向 D．拉力F向下移动1m，建材上升2m 7．放在水平地面上的物体A，受到方向不变的水平拉力F的作用，如图甲所示，拉力F随时间 t的变化关系如图乙所示，物体A运动的速度v与时间t的关系如图丙所示。下列说法中正确的是（     ） A．物体A在6～8 s内拉力的功率为20 W B．物体A在第7秒的速度为2 m/s C．拉力F在6～8 s内所做的功为120 J D．物体A在2～6 s内受到的摩擦力与拉力的合力为20 N 8．《墨经》中记载的“车梯”，利用简单机械运送货物。如图，某次运送中，工人用400 N的拉力，将重为500 N的货物匀速提升2 m，绳端移动距离为4 m。关于这次运送，下列说法正确的是（　　） A．机械所做的有用功为1600 J B．改进“车梯”，其机械效率可能等于100% C．“车梯”的机械效率为62.5% D．增加动滑轮的重，能提高“车梯”的机械效率 9．杆秤是中国很早就开始使用的称量工具。如图甲所示，当不挂秤砣时，在O点提起提纽，杆秤水平平衡。用秤钩悬挂100g物体、秤砣移到B点时，杆秤再次水平平衡，如图乙所示。下列说法正确的是（    ） A．杆秤是利用二力平衡的原理进行称量的 B．若图乙中秤钩再加挂50g物体，秤砣向左移动可使杆秤再次水平平衡 C．将提纽移到O点左侧可以增大杆秤的测量范围 D．如果秤砣磨损，则测量值比真实值偏小 10．在粗糙程度均匀的水平地面上运动的物体，受到如图甲所示方向不变的水平拉力F的作用，其速度如图乙，则下列说法正确的是（     ） A．0~3 s受到摩擦力为6 N B．9~12 s内拉力做功18 J C．3~6 s物体受到的摩擦力为9 N D．6~9 s内拉力的功率保持不变 11．如图所示的滑轮组中，甲、乙两个完全相同的滑轮悬挂在天花板上，滑轮丙与货物之间通过轻绳连接，工人站在水平地面上用该滑轮组提货物。工人第一次竖直向下用恒定不变的力拉绳子时，货物未离开水平地面，此时货物对地面的压力为，工人对地面的压力为；工人第二次竖直向下拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知工人所受重力为，工人双脚与地面接触的总面积为，货物所受重力为。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．第一次拉绳子时，甲、乙滑轮对天花板的拉力大小相等 B．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 C．第二次拉绳子的过程中，工人对地面的压强为 D．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率约为95.2% 12．分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组，在拉力作用下使G=24N的重物以1m/s的速度匀速上升。每个滑轮的重都为6N。不计绳重及摩擦，此过程中（　　） ①F甲与F乙的大小分别为12N与8N ②F甲与F乙移动的速度分别为2m/s与3m/s ③两滑轮组效率相等，都等于80% ④F甲与F乙做功的功率相等，都等于24W A．只有①④正确 B．只有①③④正确 C．只有②③正确 D．只有②③④正确 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共9小题，每空1分，共24分） 13．如图所示，斜面长5m，高1m，把重为5000N的物体匀速地拉向斜面顶端，所用拉力为1250N，则克服物体重力做功为________J，此斜面的机械效率为________，物体受到的摩擦力为________N。 14．如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15 N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为。下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡，拉力大小为_______N；若仅增加物重，则拉力的变化量和物重的变化量之比为________ 15．小明同学为了锻炼身体，制作了如图所示的简易拉力器，其中______（选填“A”或“B”）是定滑轮，已知物体m重200N，不计绳重、滑轮重和摩擦，则匀速拉起m的过程中，人的拉力是______N。 16．如图所示是一款晾衣架，天花板上的方框内安装的是_____滑轮（选填“定”或“动”）。若不计滑轮重、绳重及摩擦，当晾衣架静止时绳子上的拉力F为20N，则杆和衣架总重为_____N。摇柄可绕O点转动，逆时针摇动摇柄使晾衣架匀速上升时，作用在摇柄上的力_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）F。 17．如图所示，这是女子攀岩大赛的比赛情境，右边的选手先登顶。若两名选手体重相同，她们都登顶后，左边选手和右边选手克服重力做的功分别为和，则________，克服重力做功的功率大小关系是________。（均选填“”“”或“”） 18．如图所示，物体A所受重力为200N、物体B所受重力为50N，放置好A、B两物体后，图甲中物体A恰好向右做匀速直线运动，则物体A此时所受摩擦力为______N。给物体A施加一个水平向左的力F，并使物体A水平向左匀速运动了5m，此过程中拉力F所做的功为______J。 19．如图所示，用拉力在2s内将物体A匀速提升0.5m，做功为3J；若借助滑轮组，在相同时间内用拉力把物体A匀速提升相同高度，滑轮组的机械效率为75%，不计绳重和摩擦，物体A的重为___________N，拉力做功的功率为___________W，动滑轮的重为___________N，若匀速提升10N的物体时，滑轮组的机械效率变为___________%（结果保留一位小数）。 20．小明和小杰握住两根较光滑的木棍，小华将绳子的一端系在其中一根木棍上，然后如图所示依次将绳子绕过两根木棍，小明和小杰相距一定的距离握紧木棍站稳后，小华在图A处拉绳子的另一端，用很小的力便能拉动他们，两根木棍和绳子组成的机械相当于_________，小明受到的拉力_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）小杰受到的拉力；如果小华对绳子的拉力为F；则小杰双手受到的拉力为__________F。 21．有一种重力为1N的叫作“高声”的焰火，其特点是不会爆炸，能够持续向下喷射火焰，产生大小为自重5倍的恒定的推力，因其速度快产生啸叫声，所以称为“高声”。这种焰火在运动时，受到的阻力与速度的关系如图所示，则焰火受到的最大阻力___________N，焰火能够达到的最大速度为___________m/s，火药产生的推力对焰火做功的最大功率为___________W（火药的质量不计，g取10N/kg）。 三、解答题（本题共9小题，共52分，解答23、24、25题时应有解答过程） 22（本题共6分）．(1)如图所示，作出以L为力臂的动力及杠杆所受阻力（不计杠杆自重和摩擦）。 (2)如图所示，杠杆ABC的支点为O点，杠杆的C点下方悬挂着一个重物G，且AB+OB＜OC。请画出在杠杆上施加的使杠杆在图中位置静止的最小力F1的示意图，并标出其力臂L1。 (3)用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，提升重力为G的物体（滑轮重力和摩擦力不计），在图丙中分别根据对绳子拉力F的要求，画出绳子的绕法。 23（本题共5分）．如图是引体向上的示意图，小亮同学在30s内做了12个规范的引体向上。已知小亮的质量为60kg，每个引体向上他能将自身重心提高0.4m（g取10N/kg）。求： (1)小亮的重力。 (2)小亮做12个引体向上所做的功。 (3)整个过程中的平均功率。 24（本题共5分）．如图所示，斜面长l=8m， 斜面高h=3m，物体A重量为100N，物体B的重量为200N， 物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端，不计绳与滑轮间的摩擦且忽略物体B的体积大小。求： (1)此过程中，绳子拉力对物体B所做的功； (2)上述过程中，该斜面的机械效率； (3)物体B沿斜面匀速向上运动的过程中，其受到斜面的滑动摩擦力大小。 25（本题共7分）．小华利用如图所示的滑轮组将货物运送到楼上，图中每个滑轮等重，不计绳子重和摩擦。如果所送货物重G从200N开始逐渐增加，直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子，且提升高度都为10m，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物的重力的增加而变化的图像。请完成以下问题： （1）每个滑轮的重是多少？ （2）当货物重为1000N时，张强同学所做的总功为多少？ （3）当滑轮组的机械效率η=80%时，物体重G是多少？ （4）当绳子的拉力最大时，滑轮组的机械效率是多少（保留一位小数）？ 26（本题共6分）．如题甲图是佛山本土研制的一款机器人，乙图是机器人手臂，丙图是旋转关节的简化模型。该关节通过齿轮组将电动机的动力传递给机械臂，机械臂可简化为一个杠杆，O点为支点。电动机通过减速器在A点施加竖直向下的力F1，使机械臂在B点产生竖直方向的力F2。扭矩是描述力使物体转动效果的物理量，其大小等于力与力臂的乘积：τ=F×d。忽略摩擦的情况下，齿轮组可使电动机输出的扭矩放大n倍，n等于大齿轮与小齿轮的半径之比。 (1)甲图，地面对机器人产生支持力，这个力产生的原因是___________发生形变。机器人在转弯过程中，处于________________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。 (2)丙图，若在B点抓取质量m=1kg的物体在空中静止时，机械臂AOB是__________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）。OA水平，根据杠杆平衡条件，在A点需要施加的力F1的大小为_________N。（g取10N/kg），则其扭矩为_______________N·m。 (3)已知大小齿轮半径分别为10cm、2cm，在B点抓取m=3kg，而电动机的最大输出扭矩不能超过1.5N·m，请你从机械结构或电路控制的角度提出一种可行的改进方法：______________________。 27（本题共5分）．我国研发的平流层（平流层的风的特点是风速大且为水平方向流动）飞艇“圆梦”号已首飞成功，飞艇依靠浮力可升到20km高的平流层，其推进系统由太阳能电池提供能量，推进器产生的推力与气流对飞艇的水平作用力平衡，可使飞艇长时间悬停。飞艇在平流层的探测范围与其飞行高度的关系如表甲所示，飞艇飞行时气流对飞艇的水平阻力f与风速v的关系（，k为未知比例常数）如图乙所示： 表甲 飞行高度/km 20 40 50 80 100 探测范围半径/km 194 347 414 589 695 (1)下列飞行器中，其升空原理与飞艇相同的是______； A．热气球 B．火箭 C．飞机 D．风筝 (2)由表甲可以得出的结论是飞艇的飞行高度越高，其探测范围半径越________； (3)若飞艇的气囊体积为，则飞艇悬停在平流层时受到的浮力为______N，飞艇受到的重力为_______N（平流层空气密度取0.06kg/m3，g取10N/kg）； (4)飞艇推进器的功效（功效是指推进器的推力与功率的比值）为0.01N/W；当飞艇推进器的功率为且飞艇悬停时，此时平流层风速为______m/s。 28（本题共5分）．小李同学想利用所学知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）： (1)实验需要测量的物理量： ①用________（填测量器材）测量自己的质量m； ②测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）； ③用秒表记录跳n次绳所用的________________（填物理量与其对应字母）； (2)跳绳时平均功率表达式P=_________； (3)为计算方便，若设小李的质量m=50kg，他跳绳时的重心高度随时间变化的情况如图所示，根据所给条件可估算出他在1min内克服重力做功的平均功率为____W（g取10N/kg）； (4)小李想和吴哥比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则_______。 A．频率相同，体重大的功率大 B．频率相同，跳的时间长的功率大 C．体重相同，频率高的功率小 D．体重相同，跳的时间长的功率大 29（本题共6分）．在“测量提升物体所做的功”的活动中，小汀、小江分别用如图所示两种方式将沙子从一楼运上三楼，相关数据如下表。 小汀 手提 体重 桶重 沙子 小江 滑轮 体重 桶重 沙子 (1)小汀做的总功为_______________；不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，小江至少需要_________的拉力才能将沙子运送至三楼。 (2)改变运送沙子的质量，小江多次重复上面的实验，运送沙子的机械效率为______。分析推知：同一滑轮，增加运送沙子的质量，则机械效率将_______。生活中以下三种提高效率的方法，与此原理相同的是方法__________。 方法一：鼓励人们“拼车”出行 方法二：用新材料减轻汽车重力 方法三：汽车保持良好的润滑 (3)辘轳是从杠杆演变来的汲水工具。据《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。为了提高机械效率，使用时可以________。 30（本题共7分）．小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。 (1)如图A所示，实验前，杠杆右端上翘，则应将左端的平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节；实验时如图B，把杠杆调至水平位置平衡，目的是______； (2)图C实验中，已知杠杆上每个小格长度为，每个钩码重为0.5N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数等于______N； (3)图D实验中，弹簧测力计挂在点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升； a.实验中，将一个质量为的钩码悬挂在点，匀速将杠杆拉至图中虚线位置，弹簧测力计示数为，钩码上升高度，弹簧测力计移动距离，则杠杆的机械效率：______（用字母表示） b.取下质量为的钩码，将一个质量为2m的钩码悬挂在点，匀速提升相同的高度，杠杆的机械效率为，则______；（＜/=/＞） c.若将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提升相同的高度，杠杆机械效率分别为和，则______；（＜/=/＞） d.若将同一物体悬挂在点，弹簧测力计分别挂在点和点时，竖直向上匀速使物体提高相同高度时，杠杆的机械效率分别为和，则______。（＜/=/＞） 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027学年九年级上册物理单元自测 第十一章 简单机械和功·基础通关（参考答案） 第I卷（选择题） 一．选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分。每小题给出的选项中只有一个选项符合题意） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B D A D C C B C C B B C 第II卷（非选择题） 二、填空题（本题共9小题，每空1分，共24分） 13． 80% 250 14．45 15．B 400 16．定 80 小于 17． 18．50 500 19．6 2 2 20．滑轮组 小于 6 21．4 10 50 三、解答题（本题共9小题，共52分，解答23、24、25题时应有解答过程） 22．（本题6分）(1) (2) (3) 23．（本题5分）(1)小亮的重力为600N (2)12个引体向上所做的功为2880J (3)整个过程中的平均功率为96W 解:（1）小亮的重力 （2）单次引体向上做功 12个引体向上总功 （3）整个过程中的平均功率 24．（本题5分）(1)800J (2)75% (3)25N 解：（1）由图可知，物体A用细绳跨过定滑轮与物体B连起来。在A的作用下，B由斜面底端被匀速拉上顶端，因此绳对B的拉力的大小等于物体A的重力，即 F=GA=100N 物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端的过程中，拉力对B做的功为 （2）克服B的重力做的有用功为 则上述过程中，该斜面的机械效率为 （3）上述过程中，绳子拉力做的额外功为 由可得，B与斜面间的摩擦力大小为 25．（本题7分）（1）200N；（2）12000J；（3）800N；（4）88.9% 解：（1）由乙图可知：当 时 由得 解得 （2）有用功为 额外功为 则总功为 （3）当滑轮组的机械效率 时，由得 物体重是 （4）由图得，物重最大为 有用功为 额外功为 则滑轮组的机械效率为 26．（本题6分）(1)地面 非平衡 (2)费力 60 3 (3)换用半径更大的大齿轮（合理即可） 27．（本题5分）(1)A (2)大 (3)/15000 /15000 (4)150 28．（本题5分）(1)体重计 时间t (2) (3)75 (4)A 29．（本题6分）(1)3720/ 100 (2)66.7% 增大 方法一 (3)将桶中的水尽量装满一些 30．（本题7分）(1)右 便于测量力臂 (2)3 (3) ＞ ＜ = 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司1 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $