第11章简单机械和功计算题专练-2026-2027学年物理九年级上册苏科版（2024）

第11章简单机械和功计算题专练-2026-2027学年物理九年级上册苏科版（2024） 1．《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，小艺在阅读时发现书中记录了一种在井上打水的工具“桔棉”。如图甲所示，其原理是初中物理所学的杠杆知识，图乙是“桔棉”的简化模型图，通过在轻质“桔棉”上挂配重石块可以将井中的水桶打捞出来。其中OB长度为1m，OA长度为3m，木桶的重力为10N，容积为20L。某次打捞时将100N的石块悬挂在C点，石块恰能匀速提升装满水的木桶至图示位置，若过程中不考虑水溢出，求：（ρ水=1×103 kg/m3，g=10N/kg） (1)木桶中水的重力； (2)C点距A点的距离； (3)若将配重更换为50N的石块，在A端固定悬挂，求提升装满水的木桶时，人向上拉桶上绳的力至少为多大。 2．T型杠铃是一种常见的健身器材，它由底座和一个可以绕固定轴旋转的杠铃组成。使用时，双手将杠铃反复拉起可以锻炼背部和手臂的肌肉。如图甲所示，是小陌爸爸在水平地面将杠铃拉至水平静止时的情境，杠铃离开地面后，且与水平地面平行，可抽象成如图乙所示的杠杆模型，杠铃的固定轴为O，手对杠铃的拉力作用在B点，杠铃的重心在A点。已知杠铃的总重为500N，OA长1.4m，OB长1.0m。 (1)手对杠铃的拉力与杠铃垂直，在图乙建立杠杆模型（作出力和力臂），并求的大小。 (2)图丙所示的是小陌爸爸将杠铃拉至另一位置静止时的情境，此时杠铃与水平地面成一定角度，手对杠铃的拉力与杠铃垂直，且仍作用在B点。分析并说明与的大小关系。 3．有一轻质杠杆，已知长，将重为的货物挂在杠杆的中点B，若小敏在A点施加拉力也为时，恰能使杠杆在如图位置平衡。不计转轴O处的摩擦。 求： (1)小敏施加拉力的力臂是多长？ (2)在图中画出小敏施加的拉力的示意图。 4．杆秤是我国古老且至今仍在使用的一种衡量工具，如图的杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O，当秤盘不放置物体且不悬挂秤砣时，杆秤处于平衡状态。当在秤盘处放置200N的被称物体并在B处悬挂秤砣时，杆秤处于平衡状态，已知，。求： (1)秤砣的质量； (2)若这杆秤所称量物体的最大重力为300N，求这杆秤OC至少多长； (3)如果已知秤盘重为30N，秤杆重为20N，秤杆的重心距离O点多远？ 5．如图所示滑轮重20 N，绳和杠杆都是轻质的，若在杠杆的A点所加的竖直方向上280 N的力，要在图示位置使杠杆平衡，则所提物重是多少N。（杠杆上的标度间距相等，忽略绳与轮之间的摩擦） 6．用如图所示滑轮组将重为的物体匀速提升，绳端拉力的大小为。若不计绳重和摩擦，求： (1)绳子自由端移动的距离； (2)若用该滑轮组匀速提升重的物体时，绳端拉力为多大？ 7．图甲是修建码头时用滑轮组拉着实心长方体A沿竖直方向以0.2 m/s的速度匀速下降的情景。图乙是A下降到水底之前滑轮组绳端拉力F随时间t变化的图像，其中在25 s时收回钢绳，物体A静止在江底（不计绳重滑轮重和摩擦，，g取10 N/kg）。求： (1)长方体A浸没在水中后受到的浮力。 (2)求25 s后，长方体A对江底的压强。 8．工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定，滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m，所用的拉力为300N，求： (1)动滑轮的重力； (2)钢绳自由端移动的距离； (3)当所运送建材的重为1100N时，工人重600N，人跟地面的总接触面积为500cm2，求人对地面的压强。 9．在世界超级摩托车锦标赛中，车手驾驶重庆生产的张雪机车拿下第六冠，展现了我国在高端智能制造领域的飞速发展与卓越实力。该摩托车的质量约为，其静止放置时与水平地面的总接触面积为。赛车手在水平路面上匀速骑行了，车手及摩托车的总重力为，骑行时所受阻力为总重力的0.2倍。求： (1)摩托车单独静止放置在水平地面上时对地面的压强； (2)车手在水平路面匀速骑行的过程中，摩托车牵引力做的功。 10．我国无人机技术享誉全球，在各领域均有广泛的应用。如图所示是我国自主研发的某型号四翼无人机，整机质量为2kg，在一次试飞中，该无人机在50s内匀速上升了60m，g取10N/kg。求该无人机： (1)受到的重力； (2)上升的速度； (3)此过程中克服重力所做的功。 11．“一方有难八方支援”，如图一辆装载生活保障物资的货车正在驶向贵港。该货车在水平路面上沿直线匀速行驶时，它所受的阻力为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为。求： (1)货车空载行驶时所受的阻力大小； (2)货车以15m/s的速度空载匀速行驶时，5s内货车牵引力做的功； (3)当货车以95kW的恒定功率、25m/s的速度匀速行驶时，理论上货车可装载货物的最大重力是多少牛？ 12．体育中考期间，本校学生统一乘坐校车前往距离学校11km的考点参加测试，校车平稳行驶22分钟抵达考场。 (1)求校车在这段路程中的平均速度； (2)已知校车满载师生总质量为7000 kg，全车车轮与水平地面总接触面积为0.28 m2，求校车静止时对水平路面产生的压强； (3)若校车全程保持匀速直线行驶，受到的平均阻力为2400 N，求此过程中发动机的实际功率。 13．如图是贵港市灾后清理河道场地的履带式挖掘机，在一次作业中，该挖掘机先沿平直路面匀速行驶到达堵塞的河道场地，用时80 s。已知挖掘机自身的质量为9 t，在平直路面上行驶时受到的阻力是挖掘机自身重力的0.2倍，求： (1)挖掘机的重力； (2)在平直路面上匀速行驶时，挖掘机牵引力做功的功率； (3)若挖掘机将重为的杂物匀速举高。在举高杂物过程中的平均功率为，所用时间为，则此过程中挖掘机的机械效率。 14．如图所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如右图所示：吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为240kg，在某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m，不计绳重和摩擦。（g取10N/kg） (1)若对工人及工具所做的功为有用功，其他功均为额外功，求本次吊升的有用功； (2)若本次吊升的工作效率为80%，求本次匀速提升时电动机拉动绳索的功率； (3)增加某些工具后，工人和工具的总质量变为300kg，若电动机拉动绳索的最大功率为900W，为确保施工安全，应控制吊篮上升的速度不大于多少？ 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 《第11章简单机械和功计算题专练-2026-2027学年物理九年级上册苏科版（2024）》参考答案 1．(1)200N (2)0.9m (3)60N 【详解】[1]桶内水的质量 m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×20×10-3m3=20kg 木桶中水的重力 G水=m水g=20kg×10N/kg=200N [2]由杠杆的平衡条件可知 （G水+G桶）×OB=G石×OC 代入数据可得 （200N+10N）×1m=100N×OC OC=2.1m 则C点距A点的距离为 LAC=OA-OC=3m-2.1m=0.9m [3]提升满水木桶时的总重量为 由杠杆的平衡条件可知 （G总-F）×OB=G石×OA （210N-F）×1m=50N×3m F=60N 2．(1)700N (2)F1>F2 【详解】（1）图乙中，画出两个杠杆受到的重力和拉力F1，及其力臂，如下图所示： 由图可知 L1=OB=1.0m LG=OA=1.4m 根据杠杆的平衡条件可得 F1L1=G×LG F1×1.0m=500N×1.4m 解得F1=700N。 （2）O为支点，匀速拉动时，拉力方向始终与杠杆垂直，拉力的力臂大小保持不变，重物对A点的拉力等于杠铃的重G，重力的力臂逐渐减小，根据杠杆的平衡条件知，阻力和动力臂不变，阻力臂减小，动力减小，故F1＞F2。 3．(1) (2) 【详解】（1）将重为的货物挂在杠杆的中点B，则阻力臂为 拉力也为，则动力等于阻力，根据杠杆平衡条件，施加拉力的力臂为 （2）拉力的力臂为的一半，根据数学知识可知拉力的方向与OA成30°角，作图如下： 4．(1)2kg (2)30cm (3)3cm 【详解】（1）由题意可知 代入数据得 解得，由公式G=mg可知，秤砣的质量为 （2）若这杆秤所称量物体的最大重力为300N，则 代入数据得 解得OC=30cm，即这杆秤OC至少长30cm。 （3）当秤盘不放置物体且不悬挂秤砣时，杆秤处于平衡状态，设秤杆的重心到支点O的距离为L，则 代入数据得 解得L=3cm，即秤杆的重心距离O点3cm。 5．400N 【详解】设杠杆每一格的长度为，由图可知：支点为，动力作用在点，动力臂 杠杆左端受到的绳子向下的拉力为，对应的阻力臂 根据杠杆平衡条件 ： 则有 则 解得杠杆左端绳子的拉力 图中为动滑轮，该动滑轮的两段绳子拉力大小相等，均等于。将动滑轮和物体M看作整体受力分析：整体受到向上的两段绳子的总拉力、动滑轮竖着向下的重力、物体M竖直向下的重力，受力平衡时满足 则 解得物重 6．(1) (2) 【详解】（1）由滑轮组绕线可知，承担物重的绳子段数，绳子自由端移动距离 （2）提升600N物体时，不计绳重和摩擦，动滑轮与物体的总重为 动滑轮重力 提升900N物体时，动滑轮重力不变，此时总重为 绳端拉力为 7．(1) (2) 【详解】（1）由图甲可知，承担物重的绳子段数，物体未浸入水中时匀速下降，绳端拉力，物体重力为 物体完全浸没在水中时匀速下降，绳端拉力，滑轮组对物体的拉力为 由受力平衡得，浸没后浮力为 （2）25s后，钢绳收回，物体静止在江底，完全浸没在水中；物体从开始浸入到完全浸没的时间 物体高度为 由阿基米德原理，物体体积为 长方体A的底面积为 物体对江底的压力为 故物体对江底的压强为 8．(1)100N (2)18m (3)4000Pa 【详解】（1）由图可知，滑轮组承担重量的绳子股数n=3 滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，则动滑轮的重力 （2）钢绳自由端移动的距离 （3）滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计，当所运送建材的重为1100N时， 工人作用在绳子上的拉力为 则人对地面的压力 所以人对地面的压强 9．(1) (2) 【详解】（1）在水平地面，地面受到的压力等于重力，取，则 摩托车对地面的压强 （2）因为机车在水平路面匀速骑行，所以牵引力等于阻力，即 摩托车牵引力做的功 10．(1) 20N (2) 1.2m/s (3) 1200J 【详解】（1）无人机受到的重力 （2）上升的速度 （3）克服重力所做的功 11．(1) (2) (3) 【详解】（1）根据题意，货车空载行驶时所受阻力 （2）货车匀速直线行驶，牵引力与阻力大小相等，因此牵引力 货车5s行驶距离     牵引力5s内做功 （3）根据功率推导公式可得，此时货车的牵引力     货车匀速行驶，因此阻力 此时货车总重 理论上货车可装载货物的最大重力 12．(1) (2) (3) 【详解】（1）校车行驶时间 校车在这段路程中的平均速度 （2）静止时校车对路面的压力大小等于总重力 校车静止时对水平路面产生的压强 （3）因校车全程保持匀速直线行驶，牵引力与阻力是平衡力，则 牵引力所做的功 发动机的实际功率 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）挖掘机的重力 （2）挖掘机在平直路面匀速行驶，因二力平衡，故牵引力大小等于阻力。即 牵引力做的功 牵引力做功的功率 （3）挖掘机做的有用功 挖掘机做的总功 挖掘机的机械效率 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）吊篮匀速上升，有用功为克服工人及工具重力做的功 （2）由得，电动机拉动绳索做的总功 电动机拉动绳索的功率 （3）增加工具后，吊篮匀速上升时速度最大。 不计绳重和摩擦，额外功为克服吊篮和动滑轮总重力做的功，故额外总重力 增加工具后，总重力 由图可知承担物重的绳子段数，故最大拉力 由得绳子自由端最大速度 因，故吊篮最大上升速度 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $