第11章 简单机械和功 单元测试卷（提升版）-2026-2027学年苏科版物理九年级上册

**基本信息** 2026-2027学年苏科版第11章“简单机械和功”提升版单元卷，融合《墨经》《天工开物》等古代科技与“低头族”杠杆、健身房牵引装置等现代情境，通过选择、填空、解答题系统考查杠杆、滑轮、功及机械效率，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（墨子“本短标长”）、功与功率估算|情境化（“低头族”颈椎杠杆模型）| |填空题|11题30分|机械效率计算（斜面、龙骨水车）|跨学科（《天工开物》科技应用）| |解答题|7题46分|实验探究（杠杆平衡条件）、综合计算（滑轮组功率效率）|探究性（机械效率影响因素分析）|

2026-2027学年苏科版第11章简单机械和功 单元检测（提升版） 学校:___________姓名：___________班级：___________分数：___________ 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分，每题给出的选项中只有一个符合题意） 1．公元前400多年，墨子所著《墨经》中有大量的物理知识，其中包括杠杆原理，比阿基米德还早两百多年。墨子将阻力臂叫“本”，动力臂叫“标”。下列杠杆属于“本短标长”的是（　　） A．钓鱼竿 B．开瓶器 C．天平 D．筷子 【答案】B 2．生活中处处有物理，下列估测接近实际情况的是（　　） A．将两枚鸡蛋举高1m做的功约为10J B．中学生从一楼登上三楼克服自身重力做的功约为400J C．人正常骑自行车的功率为70W D．定滑轮的机械效率可达到100% 【答案】C 3．“低头族”长时间低头看手机，其力学原理可通过杠杆模型解释，如图所示，支点在颈椎O处，A点为头颅的重心，B为颈部肌肉拉力F的作用点，拉力方向始终垂直于OB，若头颅质量为4kg，OA:OB=5:1，下列分析正确的是（　　） A．低头角度θ变大，F的力臂增大 B．头部前倾增大了阻力臂，后颈肌肉容易疲劳 C．当θ=30°时，肌肉对B点的拉力为200N D．低头时，人的头部和颈椎组成省力杠杆 【答案】B 4．如图所示，斜面长3m，高1m，用大小为10N，方向平行于斜面向上的拉力F，将重24N铝块从底端匀速拉到顶端，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的摩擦力为2N B．拉力和摩擦力是一对平衡力 C．斜面是一个既省力又省功的机械 D．拉力做功10J 【答案】A 5．如图是我国古代劳动人民利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，拉或放绳索的另一端即可让水桶升降。下列说法正确的是（　　） A．井架上的滑轮是动滑轮，其作用是省力 B．利用该滑轮打水能够省力并省功 C．提等量的水，水桶越轻，该滑轮的机械效率越高 D．随着科技的发展，该滑轮的机械效率可以达到100% 【答案】C 6．如图所示，下列组合机械的相关描述中正确的是（　　） A．吊车是轮轴与定滑轮的组合，为了省力和改变施力的方向 B．绞车是轮轴与定滑轮的组合，为了改变施力的方向，但不能省力 C．吊桥是杠杆与定滑轮的组合，为了省功 D．塔式起重机是杠杆与滑轮组的组合，为了省距离 【答案】A 7．如图所示，异形轻质杠杆POB的支点为O，重物悬挂在杠杆的P点，在杠杆B点处施加拉力F，使杠杆始终处于平衡状态，且AB段始终保持水平，当拉力F逆时针转动的过程中，以下分析正确的是（　　） A．拉力F一直变小 B．当拉力方向指向M点时，拉力最小 C．从C到M，拉力F先变小后变大 D．从M到D，拉力F先变小后变大 【答案】C 8．如图所示，水平木条AB重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点，AO=BO，AC=OC，弹簧测力计甲乙皆竖直，此时弹簧测力计乙的示数是18N。现移动弹簧测力计甲的位置从A点平移到C点，下列说法中正确的是（　　） A．此时弹簧测力计乙的示数变小，大小是8N B．此时弹簧测力计乙的示数变小，大小是16N C．此时弹簧测力计甲的示数变大，大小是12N D．由于木条质量分布不均匀无法判断弹簧测力计甲、乙示数的变化 【答案】B 9．“秤砣虽小压千斤”，杆秤是中国最古老的称量工具，是我国的“国粹”之一。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．甲图中A点为杠杆的支点 B．若OB=5OA，则“秤砣”的质量为20g C．若秤钩再加挂20g物体，秤砣向左移动可使杆秤再次平衡 D．如果“秤砣”磨损，则测量值比真实值偏小 【答案】B 10．如图所示，甲、乙两个滑轮组，动滑轮所受重力分别为G动1、G动2，被提升的两个物体重力分别为GA、GB；在相同时间内匀速提升相同高度，拉力分别为F1、F2；拉力的功率分别为P1、P2，两个滑轮组的机械效率分别为η1、η2。若此过程中，η1<η2，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　） A．若GA=GB，则F1=F2 B．若GA=GB，则P1=P2 C．若GA<GB，则F1<F2 D．若GA>GB，则G动1>G动2 【答案】D 11．小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉，使用时，若绳b处固定不动，腿在a处需用力Fa拉绳，使重物G匀速上升；若绳a处固定不动，手在b处需用力Fb拉绳，使重物G匀速上升。不计绳重和摩擦，则（　　） A．Fa＜Fb B．Fa＞Fb C．Fa=Fb D．条件不足，无法确定 【答案】A 12．使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值．已知动滑轮的重力为4.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N．当匀速提升重为15N的物体时，滑轮组的机械效率为75%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（　　） A．92% B．91% C．90% D．89% 【答案】B 二、填空题（本题共11小题，每空1分，共30分） 13．《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置，其简化模型如图所示，O为支点，OM：ON=1：2，M端用绳子悬挂重200 N的物体，在N端用竖直向下的拉力在2s内使物体缓慢上升了0.5m，忽略杠杆和绳的自重，则该杠杆是___________杠杆；杠杆在水平位置平衡时N端受到的拉力大小为___________N；M端绳子拉力对物体做功的功率为___________W。 【答案】省力 100 50 14．有位同学对跳绳做了专门研究：跳绳者的质量m=50kg，跳绳者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此跳绳者跳一次绳所做的功为______J；在1min内做功的平均功率为______W。（g取10N/kg） 【答案】45 135 15．如图所示，斜面长s=10m，高h=4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为150N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了200J的功，运动过程中克服物体的重力做的功为W=___________J：斜面的机械效率为___________%；推力F的大小为___________N。 【答案】600 75 80 16．如图甲所示为《天工开物》中描述的龙骨水车，它由水槽、刮板、木链、木齿轮、脚踏等组成，其中脚踏部分的结构如图乙所示。水车安放在河边，下端水槽和刮板伸进水中，另一端的木齿轮固定于堤岸的木架上，用时踩动脚踏部分使木齿轮转动，通过木链带动槽内板叶刮水上行，倾灌于地势较高的田地。 （1）刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越多，当工人踩动脚踏的速度变大时，提升水的功率会变________。 （2）若工人踩动龙骨水车旋转一圈可将30kg的水提升到4m高的田地中，所用时间为60s，工人做功的总功率为50W，则该过程中工人做的总功为_________J，机械效率为_________%。 （3）如图丙所示，水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用______（选填“①”或“②”）。 【答案】（1）大 （2）3000 40 （3）① 17．小明将质量为10kg的水桶从离井口3m的深处匀速提到井口，如图甲所示，在这一过程中，小明对水桶做了________J的功，若小明以不同的速度将水桶提到井口，小明的拉力________发生了改变。（选填：A．大小，B．所做的功，C．功率，D．机械效率）；图乙中小明背着50N的书包，站在水平运行的自动人行道上匀速前进20m，他对书包做功_________J。 【答案】300 C 0 18．如图甲所示，金属棒AB置于水平地面上，通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起。在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W和B端离开地面的高度x的关系如图乙所示。求： （1）该金属棒的长度l=______m。 （2）在B端被拉起的过程中，当x=1.6 m时，测力计的示数为F=______N。 【答案】（1）1.2 （2）5 19．杆秤是我国古代劳动人民的一项发明，是各种衡器中历史最悠久的一种，称量物体质量时，它相当于一个_________（填简单机械名称）。某杆秤的示意图如图所示，C处是秤钩，A、B位置各有一个提纽，BC=7cm，秤砣质量为0.5kg。提起B处提纽，秤钩不挂物体，将秤砣移至D点，杆秤恰好水平平衡，BD=1cm；将质量为2.5kg的物体挂在秤钩上，提起B处提纽，秤砣移至最大刻度E处，杆秤再次水平平衡，则BE=_______cm。若要称量质量更大的物体，应选用________处提纽。如果秤砣磨损，用该杆秤称量的货物质量_______（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 【答案】杠杆 34 A 偏大 20．用如图甲所示的滑轮组提升物体，乙图是滑轮组的机械效率与所挂物体的重力关系图像（不计绳重及摩擦），当物重为1800N时，滑轮组的机械效率为______，以下方法中还能提高该滑轮组机械效率的是______（填序号）。①增大物体提升高度　②减小动滑轮的重力　③增大匀速拉绳的速度　④改变绕绳方式 【答案】90% ② 21．用钢尺可完成如图所示实验。钢尺的正中间位置紧贴桌子边缘，将一块长方体橡皮放在钢尺上，其右端与桌子边缘齐平。若钢尺的质量为M，橡皮的长为l，当水平向右缓慢推动钢尺的距离超过d时，钢尺翻倒。若钢尺和橡皮质量分布均匀，则橡皮质量m=______（用M、l和d表示）。 【答案】 22．如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动的过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的质量是___________kg；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杠杆不断，则物体从A点开始运动的时间最长为___________s。（g=10N/kg） 【答案】1 15 23．桔槔是中国古代一项伟大的发明。如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶，在后端B处绑一块配重的石块，O1为支点且O1A=4O1B。汲水时，先缓慢向下拉杆；装水后，缓慢向上提杆。配重石块质量为40kg，桶重20N，桔槔的自重及摩擦不计。（g取10N/kg） （1）当人沿AC方向向下拉杆时，桔槔是_________杠杆；若移动支架，以O2为支点，则拉力F1的大小将________； （2）向上提杆时人不施力，只借助配重石块，一次最多可以提起________kg水； （3）为满足不同场合的提水需求，可以更换配重石块。若汲水时，向下拉杆的力为F1'，装满水后，水和桶总重为240N，向上提桶的力为F2'，当F1'和F2'的大小相等时，配重石块质量应为_________kg。 【答案】（1）省力 变大 （2）8 （3）52 三、解答题（本题共7小题，共46分，解答25、26、27题时应有解答过程） 24．（8分）按要求作图： （1）请画出滑轮组的绕法，实现既省力又改变力的方向。 （2）如图所示的曲棒ABC可绕A点的转轴转动，请画出要使曲棒ABC在图中位置保持平衡时所需的最小力F1以及阻力F2的示意图。 （3）如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置，当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆AOB压住入水口，停止上水。请在图中画出B点所受竖直方向的阻力F2及其力臂l2。 （4）如图所示，杠杆处于静止状态，如果L1是力F1的力臂，请画出动力F1的示意图与F2的力臂。 【答案】（1） （2） （3） （4） 25．小明用如图所示的滑轮组提升物体，已知动滑轮重120N，小明重600N，他的最大臂力为800N。 （1）若他用500N的拉力将重为830N的物体匀速提升2m，所用时间20s，求此过程中： ①他做的额外功是多少？ ②拉力做功的功率是多少？ （2）若把物体提升2m的过程中绳重和摩擦对应的额外功始终占总功的5%，此滑轮组最高的机械效率是多少？ 【答案】（1）①340J ②100W （2）85% 26．（4分）如图所示，一块重为200N的质地均匀水泥杆AB放在水平地面上，杆长4m。用始终与水泥杆垂直的拉力F将杆的一端缓慢抬起，杆围绕B点转动。当水泥杆被抬起角度为30°时，用时100s。水泥杆粗细忽略，忽略杆被抬起过程中摩擦的影响。求： （1）水泥杆A端即将脱离地面时拉力F的大小； （2）拉力F做功的功率。 【答案】（1）100N （2）2W 27．（6分）利用图甲所示滑轮组提升重力为960N的物体A时，拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，物体上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示，不计绳重和一切摩擦。 （1）在0~1s内物体A上升了0.5m，求此过程中拉力做的功； （2）求在1~3s内拉力做功的功率； （3）求在1~3s内滑轮组的机械效率。 【答案】（1）675J （2）1200W （3）80% 28．（6分）根据小明“探究杠杆的平衡条件”的实验要求，完成下列各题： （1）实验开始时，杠杆静止时如图甲所示，杠杆处于_________（选填“平衡”或“不平衡”）状态，小明通过调节杠杆右端的螺母向___________移动（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，其目的是：______________________________________________________________，然后进行下面的实验探究； （2）当弹簧测力计由图乙的竖直地拉着变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）； （3）有人用轻质杠杆组装成如图，轻质杠杆可绕O转动，在A点始终受一垂直作用于杠杆的力，力F将______。 A．变大 B．变小 C．不变 D．先变大，后变小 E．先变小，后变大 （4）小明将原来装置改装成丁图，质量分布均匀的杠杆自重是G0，C和A点分别是杠杆总长度的处和处，小明两次将重为G的钩码分别挂在A和C点并提升相同高度，已知，两次机械效率分别是ηA和ηC，则______（不计摩擦）。 【答案】（1）平衡 右 便于测量力臂，消除杠杆自身重力对实验的影响 （2）变大 （3）D （4） 29．（7分）疯狂物理实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，装置如图所示。 实验次数物理量 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4 绳端移动距离s/m 0.3 0.4 机械效率 74.1% 62.5% （1）实验中应沿竖直方向缓慢___________拉动弹簧测力计，使钩码上升； （2）小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离s=___________m，机械效率η=___________%； （3）如采用图丙装置，改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 _________（选填“越高”、“不变”或“越低”）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N（忽略绳重和摩擦）； （4）若每个滑轮的质量为100g，则第二次实验中克服摩擦做的额外功为___________J；（不计绳重） （5）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度。现用图甲所示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦。则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线中，可能正确的是___________ A． B． C． D． 【答案】（1）匀速 （2）0.3 83.3 （3）降低 3 （4）0.04 （5）A 30．（9分）在学习了杠杆知识后，学校开展了相关主题的跨学科实践活动。 （1）如图甲是生活中的杆秤，它使用时利用到杠杆的平衡条件为________________（用字母公式表示），使用提纽_________（选填“1”或“2”）时该杆秤的量程更大。若秤砣使用过程中出现磨损，则待测物体的测量值比其真实值___________。 （2）同学们利用一根长度约为40cm的木制筷子，一个小盆，一个20g的钩码，一个100g砝码，细线若干，刻度尺和记号笔等材料制作如图乙的杆秤。 步骤： ①在筷子的一端刻一个槽A，在距离槽A稍近处再刻一个槽B。把小盆挂在槽A处作秤盘，在槽B处系一根细线作为提纽。 ②用细线系一个20g的钩码作为秤砣，空秤盘时，调节秤砣的位置使秤杆处于水平平衡，这时细线在秤杆上的位置为秤的定盘星0，用记号笔标记此位置，即为零刻度线。 ③小组同学们讨论：在制作一个能正常使用的杆秤过程中，杆秤上的零刻度线有可能在秤杆的（　　）（填字母，下列选项至少一项是正确的）。 A．提纽的右侧 B．提纽处 C．提纽的左侧 D．远离秤盘的端点 ④在秤盘中放100g砝码，手提提纽，并调节秤砣的位置使秤杆水平平衡。此时，标记系秤砣的细线在秤杆上的位置C，并记为100g。在定盘星0到C之间均匀地画上49条刻度线，每一格就表示______g，即为该杆秤的分度值，并确定量程。若想增大杆秤的量程，可换用更______（选填“重”或“轻”）的秤砣。 【项目改进】尝试将杆秤进一步改造成密度秤。 ①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”；如图丙所示。 ②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度； ③如图所示，杯中加酒精至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“0.8”刻度（单位“g/cm3”）（已知ρ酒精=0.8g/cm3）； ④以AB两点之间长度的八分之一为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。 （3）为了制作出精确度更高的“密度秤”，可行的改进措施是（　　）（填选项前的字母）。 A．把秤纽位置往靠近杯子一侧移动 B．减少加入杯中的液体体积 C．减小秤砣的质量 （4）用该密度秤对某液体进行密度测量时，秤砣侧的秤杆高高翘起，则所测液体的密度值将______；若杯子外壁沾有待测液体，则所测液体的密度值将______（以上两空均选填“偏小”“偏大”或“准确”）。 【答案】（1）F1l1=F2l2 1 偏大 （2）ACD 2 重 （3）C （4）偏小 偏大 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 $ 2026-2027学年苏科版第11章简单机械和功 单元检测（提升版） 学校:___________姓名：___________班级：___________分数：___________ 一、选择题（本题共12小题，每小题2分，共24分，每题给出的选项中只有一个符合题意） 1．公元前400多年，墨子所著《墨经》中有大量的物理知识，其中包括杠杆原理，比阿基米德还早两百多年。墨子将阻力臂叫“本”，动力臂叫“标”。下列杠杆属于“本短标长”的是（　　） A．钓鱼竿 B．开瓶器 C．天平 D．筷子 2．生活中处处有物理，下列估测接近实际情况的是（　　） A．将两枚鸡蛋举高1m做的功约为10J B．中学生从一楼登上三楼克服自身重力做的功约为400J C．人正常骑自行车的功率为70W D．定滑轮的机械效率可达到100% 3．“低头族”长时间低头看手机，其力学原理可通过杠杆模型解释，如图所示，支点在颈椎O处，A点为头颅的重心，B为颈部肌肉拉力F的作用点，拉力方向始终垂直于OB，若头颅质量为4kg，OA:OB=5:1，下列分析正确的是（　　） A．低头角度θ变大，F的力臂增大 B．头部前倾增大了阻力臂，后颈肌肉容易疲劳 C．当θ=30°时，肌肉对B点的拉力为200N D．低头时，人的头部和颈椎组成省力杠杆 4．如图所示，斜面长3m，高1m，用大小为10N，方向平行于斜面向上的拉力F，将重24N铝块从底端匀速拉到顶端，下列说法正确的是（　　） A．物体受到的摩擦力为2N B．拉力和摩擦力是一对平衡力 C．斜面是一个既省力又省功的机械 D．拉力做功10J 5．如图是我国古代劳动人民利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，拉或放绳索的另一端即可让水桶升降。下列说法正确的是（　　） A．井架上的滑轮是动滑轮，其作用是省力 B．利用该滑轮打水能够省力并省功 C．提等量的水，水桶越轻，该滑轮的机械效率越高 D．随着科技的发展，该滑轮的机械效率可以达到100% 6．如图所示，下列组合机械的相关描述中正确的是（　　） A．吊车是轮轴与定滑轮的组合，为了省力和改变施力的方向 B．绞车是轮轴与定滑轮的组合，为了改变施力的方向，但不能省力 C．吊桥是杠杆与定滑轮的组合，为了省功 D．塔式起重机是杠杆与滑轮组的组合，为了省距离 7．如图所示，异形轻质杠杆POB的支点为O，重物悬挂在杠杆的P点，在杠杆B点处施加拉力F，使杠杆始终处于平衡状态，且AB段始终保持水平，当拉力F逆时针转动的过程中，以下分析正确的是（　　） A．拉力F一直变小 B．当拉力方向指向M点时，拉力最小 C．从C到M，拉力F先变小后变大 D．从M到D，拉力F先变小后变大 8．如图所示，水平木条AB重24N，A、B是木条两端，O、C是木条上的两个点，AO=BO，AC=OC，弹簧测力计甲乙皆竖直，此时弹簧测力计乙的示数是18N。现移动弹簧测力计甲的位置从A点平移到C点，下列说法中正确的是（　　） A．此时弹簧测力计乙的示数变小，大小是8N B．此时弹簧测力计乙的示数变小，大小是16N C．此时弹簧测力计甲的示数变大，大小是12N D．由于木条质量分布不均匀无法判断弹簧测力计甲、乙示数的变化 9．“秤砣虽小压千斤”，杆秤是中国最古老的称量工具，是我国的“国粹”之一。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．甲图中A点为杠杆的支点 B．若OB=5OA，则“秤砣”的质量为20g C．若秤钩再加挂20g物体，秤砣向左移动可使杆秤再次平衡 D．如果“秤砣”磨损，则测量值比真实值偏小 10．如图所示，甲、乙两个滑轮组，动滑轮所受重力分别为G动1、G动2，被提升的两个物体重力分别为GA、GB；在相同时间内匀速提升相同高度，拉力分别为F1、F2；拉力的功率分别为P1、P2，两个滑轮组的机械效率分别为η1、η2。若此过程中，η1<η2，不计绳重和摩擦。则下列说法正确的是（　　） A．若GA=GB，则F1=F2 B．若GA=GB，则P1=P2 C．若GA<GB，则F1<F2 D．若GA>GB，则G动1>G动2 11．小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉，使用时，若绳b处固定不动，腿在a处需用力Fa拉绳，使重物G匀速上升；若绳a处固定不动，手在b处需用力Fb拉绳，使重物G匀速上升。不计绳重和摩擦，则（　　） A．Fa＜Fb B．Fa＞Fb C．Fa=Fb D．条件不足，无法确定 12．使用如图所示的滑轮组匀速提升重力不同的物体时，除了动滑轮的重力导致的额外功外，其他因素导致的额外功与总功之比为一定值．已知动滑轮的重力为4.0N，绳子能够承受的最大拉力为50N．当匀速提升重为15N的物体时，滑轮组的机械效率为75%，则使用该滑轮组匀速提升物体时的机械效率的最大值为（　　） A．92% B．91% C．90% D．89% 二、填空题（本题共11小题，每空1分，共30分） 13．《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置，其简化模型如图所示，O为支点，OM：ON=1：2，M端用绳子悬挂重200 N的物体，在N端用竖直向下的拉力在2s内使物体缓慢上升了0.5m，忽略杠杆和绳的自重，则该杠杆是___________杠杆；杠杆在水平位置平衡时N端受到的拉力大小为___________N；M端绳子拉力对物体做功的功率为___________W。 14．有位同学对跳绳做了专门研究：跳绳者的质量m=50kg，跳绳者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此跳绳者跳一次绳所做的功为______J；在1min内做功的平均功率为______W。（g取10N/kg） 15．如图所示，斜面长s=10m，高h=4m。用沿斜面方向的推力F，将一个重为150N的物体由斜面底端A匀速推到顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了200J的功，运动过程中克服物体的重力做的功为W=___________J：斜面的机械效率为___________%；推力F的大小为___________N。 16．如图甲所示为《天工开物》中描述的龙骨水车，它由水槽、刮板、木链、木齿轮、脚踏等组成，其中脚踏部分的结构如图乙所示。水车安放在河边，下端水槽和刮板伸进水中，另一端的木齿轮固定于堤岸的木架上，用时踩动脚踏部分使木齿轮转动，通过木链带动槽内板叶刮水上行，倾灌于地势较高的田地。 （1）刮板的面积越大，水车旋转一周提升的水就越多，对水所做的功越多，当工人踩动脚踏的速度变大时，提升水的功率会变________。 （2）若工人踩动龙骨水车旋转一圈可将30kg的水提升到4m高的田地中，所用时间为60s，工人做功的总功率为50W，则该过程中工人做的总功为_________J，机械效率为_________%。 （3）如图丙所示，水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用______（选填“①”或“②”）。 17．小明将质量为10kg的水桶从离井口3m的深处匀速提到井口，如图甲所示，在这一过程中，小明对水桶做了________J的功，若小明以不同的速度将水桶提到井口，小明的拉力________发生了改变。（选填：A．大小，B．所做的功，C．功率，D．机械效率）；图乙中小明背着50N的书包，站在水平运行的自动人行道上匀速前进20m，他对书包做功_________J。 18．如图甲所示，金属棒AB置于水平地面上，通过弹簧测力计竖直地将棒的右端B缓慢拉起。在此过程中，弹簧测力计对棒所做的功W和B端离开地面的高度x的关系如图乙所示。求： （1）该金属棒的长度l=______m。 （2）在B端被拉起的过程中，当x=1.6 m时，测力计的示数为F=______N。 19．杆秤是我国古代劳动人民的一项发明，是各种衡器中历史最悠久的一种，称量物体质量时，它相当于一个_________（填简单机械名称）。某杆秤的示意图如图所示，C处是秤钩，A、B位置各有一个提纽，BC=7cm，秤砣质量为0.5kg。提起B处提纽，秤钩不挂物体，将秤砣移至D点，杆秤恰好水平平衡，BD=1cm；将质量为2.5kg的物体挂在秤钩上，提起B处提纽，秤砣移至最大刻度E处，杆秤再次水平平衡，则BE=_______cm。若要称量质量更大的物体，应选用________处提纽。如果秤砣磨损，用该杆秤称量的货物质量_______（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 20．用如图甲所示的滑轮组提升物体，乙图是滑轮组的机械效率与所挂物体的重力关系图像（不计绳重及摩擦），当物重为1800N时，滑轮组的机械效率为______，以下方法中还能提高该滑轮组机械效率的是______（填序号）。①增大物体提升高度　②减小动滑轮的重力　③增大匀速拉绳的速度　④改变绕绳方式 21．用钢尺可完成如图所示实验。钢尺的正中间位置紧贴桌子边缘，将一块长方体橡皮放在钢尺上，其右端与桌子边缘齐平。若钢尺的质量为M，橡皮的长为l，当水平向右缓慢推动钢尺的距离超过d时，钢尺翻倒。若钢尺和橡皮质量分布均匀，则橡皮质量m=______（用M、l和d表示）。 22．如图甲所示，AB为轻质杠杆，AC为轻质硬棒且与力传感器相连，图乙是物体M从A点开始向右匀速运动的过程中力传感器读数大小与时间的关系图像，则物体M的质量是___________kg；已知OA的长度为30cm，OB足够长，AC能承受的最大弹力大小为15N，若要杠杆不断，则物体从A点开始运动的时间最长为___________s。（g=10N/kg） 23．桔槔是中国古代一项伟大的发明。如图是古人利用桔槔从井里汲水的示意图，在它的前端A处用一根轻质细杆系一个水桶，在后端B处绑一块配重的石块，O1为支点且O1A=4O1B。汲水时，先缓慢向下拉杆；装水后，缓慢向上提杆。配重石块质量为40kg，桶重20N，桔槔的自重及摩擦不计。（g取10N/kg） （1）当人沿AC方向向下拉杆时，桔槔是_________杠杆；若移动支架，以O2为支点，则拉力F1的大小将________； （2）向上提杆时人不施力，只借助配重石块，一次最多可以提起________kg水； （3）为满足不同场合的提水需求，可以更换配重石块。若汲水时，向下拉杆的力为F1'，装满水后，水和桶总重为240N，向上提桶的力为F2'，当F1'和F2'的大小相等时，配重石块质量应为_________kg。 三、解答题（本题共7小题，共46分，解答25、26、27题时应有解答过程） 24．（8分）按要求作图： （1）请画出滑轮组的绕法，实现既省力又改变力的方向。 （2）如图所示的曲棒ABC可绕A点的转轴转动，请画出要使曲棒ABC在图中位置保持平衡时所需的最小力F1以及阻力F2的示意图。 （3）如图所示是一种抽水马桶水箱自动上水装置，当水箱内的水达到一定高度时，浮标带动杠杆AOB压住入水口，停止上水。请在图中画出B点所受竖直方向的阻力F2及其力臂l2。 （4）如图所示，杠杆处于静止状态，如果L1是力F1的力臂，请画出动力F1的示意图与F2的力臂。 25．小明用如图所示的滑轮组提升物体，已知动滑轮重120N，小明重600N，他的最大臂力为800N。 （1）若他用500N的拉力将重为830N的物体匀速提升2m，所用时间20s，求此过程中： ①他做的额外功是多少？ ②拉力做功的功率是多少？ （2）若把物体提升2m的过程中绳重和摩擦对应的额外功始终占总功的5%，此滑轮组最高的机械效率是多少？ 26．（4分）如图所示，一块重为200N的质地均匀水泥杆AB放在水平地面上，杆长4m。用始终与水泥杆垂直的拉力F将杆的一端缓慢抬起，杆围绕B点转动。当水泥杆被抬起角度为30°时，用时100s。水泥杆粗细忽略，忽略杆被抬起过程中摩擦的影响。求： （1）水泥杆A端即将脱离地面时拉力F的大小； （2）拉力F做功的功率。 27．（6分）利用图甲所示滑轮组提升重力为960N的物体A时，拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，物体上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示，不计绳重和一切摩擦。 （1）在0~1s内物体A上升了0.5m，求此过程中拉力做的功； （2）求在1~3s内拉力做功的功率； （3）求在1~3s内滑轮组的机械效率。 28．（6分）根据小明“探究杠杆的平衡条件”的实验要求，完成下列各题： （1）实验开始时，杠杆静止时如图甲所示，杠杆处于_________（选填“平衡”或“不平衡”）状态，小明通过调节杠杆右端的螺母向___________移动（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡，其目的是：______________________________________________________________，然后进行下面的实验探究； （2）当弹簧测力计由图乙的竖直地拉着变成倾斜地拉着，使杠杆在水平位置静止时，弹簧测力计的示数将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）； （3）有人用轻质杠杆组装成如图，轻质杠杆可绕O转动，在A点始终受一垂直作用于杠杆的力，力F将______。 A．变大 B．变小 C．不变 D．先变大，后变小 E．先变小，后变大 （4）小明将原来装置改装成丁图，质量分布均匀的杠杆自重是G0，C和A点分别是杠杆总长度的处和处，小明两次将重为G的钩码分别挂在A和C点并提升相同高度，已知，两次机械效率分别是ηA和ηC，则______（不计摩擦）。 29．（7分）疯狂物理实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，装置如图所示。 实验次数物理量 1 2 3 钩码重G/N 4 4 6 钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4 绳端移动距离s/m 0.3 0.4 机械效率 74.1% 62.5% （1）实验中应沿竖直方向缓慢___________拉动弹簧测力计，使钩码上升； （2）小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离s=___________m，机械效率η=___________%； （3）如采用图丙装置，改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 _________（选填“越高”、“不变”或“越低”）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N（忽略绳重和摩擦）； （4）若每个滑轮的质量为100g，则第二次实验中克服摩擦做的额外功为___________J；（不计绳重） （5）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度。现用图甲所示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦。则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线中，可能正确的是___________ A． B． C． D． 30．（9分）在学习了杠杆知识后，学校开展了相关主题的跨学科实践活动。 （1）如图甲是生活中的杆秤，它使用时利用到杠杆的平衡条件为________________（用字母公式表示），使用提纽_________（选填“1”或“2”）时该杆秤的量程更大。若秤砣使用过程中出现磨损，则待测物体的测量值比其真实值___________。 （2）同学们利用一根长度约为40cm的木制筷子，一个小盆，一个20g的钩码，一个100g砝码，细线若干，刻度尺和记号笔等材料制作如图乙的杆秤。 步骤： ①在筷子的一端刻一个槽A，在距离槽A稍近处再刻一个槽B。把小盆挂在槽A处作秤盘，在槽B处系一根细线作为提纽。 ②用细线系一个20g的钩码作为秤砣，空秤盘时，调节秤砣的位置使秤杆处于水平平衡，这时细线在秤杆上的位置为秤的定盘星0，用记号笔标记此位置，即为零刻度线。 ③小组同学们讨论：在制作一个能正常使用的杆秤过程中，杆秤上的零刻度线有可能在秤杆的（　　）（填字母，下列选项至少一项是正确的）。 A．提纽的右侧 B．提纽处 C．提纽的左侧 D．远离秤盘的端点 ④在秤盘中放100g砝码，手提提纽，并调节秤砣的位置使秤杆水平平衡。此时，标记系秤砣的细线在秤杆上的位置C，并记为100g。在定盘星0到C之间均匀地画上49条刻度线，每一格就表示______g，即为该杆秤的分度值，并确定量程。若想增大杆秤的量程，可换用更______（选填“重”或“轻”）的秤砣。 【项目改进】尝试将杆秤进一步改造成密度秤。 ①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”；如图丙所示。 ②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度； ③如图所示，杯中加酒精至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“0.8”刻度（单位“g/cm3”）（已知ρ酒精=0.8g/cm3）； ④以AB两点之间长度的八分之一为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。 （3）为了制作出精确度更高的“密度秤”，可行的改进措施是（　　）（填选项前的字母）。 A．把秤纽位置往靠近杯子一侧移动 B．减少加入杯中的液体体积 C．减小秤砣的质量 （4）用该密度秤对某液体进行密度测量时，秤砣侧的秤杆高高翘起，则所测液体的密度值将______；若杯子外壁沾有待测液体，则所测液体的密度值将______（以上两空均选填“偏小”“偏大”或“准确”）。 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 $