精品解析：江苏扬州市竹西中学2026-2027学年上学期10月素养调研活动九年级物理学科

2026.10月度素养调研活动 初三年级 物理学科 （时间：100分钟 分值：100分） 一、选择题（单选题，每题2分，共24分） 1. 下列单位中不是功的单位的是（　　） A. W⋅s B. J C. J/s D. N⋅m 2. 下列说法正确的是（　　） A. 越省力的机械，做功一定越快 B. 机械效率越高的机械，功率越大 C. 任何机械都能省功 D. 做功越快的机械，功率一定越大 3. 下列有关物理量的估计符合实际情况的是（ ） A. 中学生骑自行车的功率约为700W B. 中学生爬到三楼做功约为3000J C. 机械改进后，机械效率可以达到100% D. 小华将两个鸡蛋从地上拾起并举过头顶，他对鸡蛋做功约为10J 4. 如图所示是同学用扫把扫地的情景，他的左手握住扫把柄的上端，右手向前推扫柄时，此时扫把（ ） A. 省力费距离 B. 费力省距离 C. 省力省距离 D. 费力费距离 5. 小明的爸爸去超市购买大米，下列情景中他没有对大米做功的是（　　） A. 他将一袋大米从货柜水平拉出 B. 然后将袋子从地上提起放肩上 C. 接着扛着袋子水平走进电梯 D. 最后扛着袋子随电梯一起上升 6. 如图所示是我国政府为缓解山区人民出行难的问题而修建的盘山公路，修建盘山公路的目的是（　　） A. 减小汽车的重力 B. 减小汽车牵引力所做的功 C. 减小汽车上坡时所需的牵引力 D. 减小汽车上坡时行驶的路程 7. 如图所示，一架无人机正在进行农药喷洒作业，下列情形中无人机（含药箱和箱中农药）的机械能可能保持不变的是（　　） A. 斜向上匀速飞行 B. 斜向下匀速飞行 C. 竖直向下减速飞行 D. 水平向前匀速飞行 8. 在跨学科实践活动中，“探物”小组开展了“探索人体中的杠杆”实践活动，下面说法正确的是（ ） A. 如图甲，做仰卧起坐时，属于省力杠杆 B. 如图乙，踮脚过程动力保持不变 C. 如图丙，做下压运动锻炼，动力臂如图所示 D. 如图丁，手举重物时阻力是重物的重力 9. 如图甲所示，将A、B两个相同的物体从粗糙程度相同的斜面底端沿斜面匀速拉到顶端，做功情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A. 右侧斜面机械效率为66.7% B. A受到的拉力等于A受到的摩擦力 C. 对B做的有用功为2J D. 斜面可省功且倾斜程度越大，省功越多 10. 如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力，滑轮组的机械效率，不计绳重和摩擦。下列判断正确的是（　　） A. 两滑轮组绳端移动的速度相等 B. 甲滑轮组做的有用功比乙的少 C. 甲滑轮组拉力的总功率比乙的小 D. 甲滑轮组的动滑轮比乙的重 11. 打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等 B. 篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0 C. 篮球经过B、E两点时，动能可能相等 D. 篮球在整个过程中机械能守恒 12. 如图所示为《天工开物》中记载的用于汲水的桔槔，硬杆AB可绕固定轴O在竖直平面内转动，A端连接细杆，细杆下端悬挂水桶，B端悬挂配重。已知，水桶和细杆的总质量为4kg，桶中最多可以装入16kg的水。人对杆的作用力始终沿竖直方向，作用力最大为100N。忽略硬杆AB的质量、轴处的摩擦及空气阻力，g取10N/kg。为使汲水前、汲满水后硬杆AB均可以在水平位置平衡，且两次平衡时细杆均保持竖直，水桶均未接触水面，下列配重不可以选用的是（ ） A. 16kg B. 18kg C. 20kg D. 22kg 二、填空题（每空1分，共30分）。 13. 如图是小明同学对简单机械的知识整理，请帮他完成①②③处___________、___________、___________。 14. 如图甲所示，图中的装置相当于一个___________（填一种简单机械的名称）。如图乙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的“魔罐”，当将“魔罐”在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，在滚回来的过程中___________能转化为动能。如图丙所示是用硬纸片做的“会跳卡片”。卡片套上橡皮筋后会向B面折叠，将卡片在桌面上压平后松手，发现卡片跳起来了，实验中应将B面___________（向上/向下）放置。 15. 在“测量人上楼时的功率活动”中，需测量的物理量有：人的质量m、楼梯的高度h、上楼所用的时间t；所需的测量工具有：____________、卷尺、____________；则功率的表达式P=____________（用所测物理量的字母表示）。小明将一箱书搬上楼，可以有如图所示的两种方法，方法①：把所有的书一起搬上楼；方法②：先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他上楼的速度相同，则用这两种方法搬书过程中，人做功的功率大的是方法____________（①/②），人做功的机械效率高的是方法____________（①/②）。 16. 如图所示，轻质杠杆OA中点悬挂重为60N的物体，在A端施加一始终垂直于杠杆向上的力F，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，动力臂将________，阻力臂将_______，力F将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；当杠杆在水平位置平衡时，则力F的大小是______N。 17. 如图所示，小张正在做俯卧撑，把他的身体看作一个杠杆，O为支点，A为重心，他的体重为550N。地面对手的支持力的力臂是________m，大小为________N。他1min内做俯卧撑30个，每做一次肩膀升高50cm。他做一个俯卧撑做的功是________J，他1min内的功率是________W。 18. 如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越______，这说明橡皮筋的弹性势能与物体发生______大小有关；若橡皮筋被拉的长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也______（选填“相同”或“不相同”）。在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功______（选填“相同”或“不相同”）。 19. 在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为350N，拉动的距离s=4m，提升高度h=2m，所用时间t=20s，则拉力F做功的功率为________W，斜面的机械效率是________%，物体与斜面之间的摩擦力是________N，斜面对物体的支持力在这个过程中做的功是_________J。 20. 如图，轻质弹簧顶端固定，另一端连接一个大小不计的重物。用手抓住重物向下拉伸弹簧到a，松手后弹簧拉重物上升依次经过点b、c到最高点d，其中点c是弹簧不挂重物静止时的位置，b是重物连接在弹簧下端静止时的位置。则重物从a运动到点d过程中，在___________点重力势能最大，在___________点动能最大，在___________点机械能最大。（不计空气阻力） 三、作图题（每图2分，共4分）。 21. 用一根钢棒撬动地面上的一块大石头，如图所示，请你在图中作出最省力时的动力方向F并标出相应支点O的位置。 22. 如图所示画出高台上的工人提升重物时最省力的绳子绕法。 四、计算题（6+6=12分） 23. 如图所示是国家体育馆鸟巢定制版的机器人，该机器人质量为80kg，匀速行驶时受到地面的阻力是机器人重力的0.05倍。求：（g取10N/kg） （1）此过程中，牵引力大小为多少？ （2）机器人在水平地面上匀速行驶20m，此过程牵引力所做的功是多少？ （3）若机器人在水平地面上行驶速度是1m/s，此过程牵引力做功的功率是多少？ 24. 如图所示，用一个滑轮组将重为500N的物体在10s内匀速提高2m，工人的拉力为300N，不计绳重、篮子重及摩擦。求： （1）动滑轮的重力； （2）拉力做的功； （3）滑轮组的机械效率。 五、实验探究题（每空1分，共30分）。 25. 实验小组为探究“杠杆的平衡条件“，准备了以下器材：刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、秤盘等： （1）如图甲所示，实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向_________（左/右）调节。直到杠杆在_________位置平衡，目的是便于测量_________，支点在杠杆的中点是为了消除杠杆_________对平衡的影响。 （2）如图乙所示，杠杆调节平衡后，在左侧挂3个钩码，右侧挂2个钩码，此时杠杆再次在水平位置平衡，完成此操作后，下一步小明不能做的是（ ）（填序号）； A. 右侧钩码不动，改变左侧钩码数量并适当移动，使杠杆再次在水平位置平衡 B. 读取此时杠杆上力和力臂的数据，找到其中的规律，得出杠杆的平衡条件 C. 同时改变左右两侧钩码数量及位置，使杠杆再次在水平位置平衡 （3）同组的小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确，他们制作了一个密度均匀的圆盘，圆盘可以绕着圆心O转动。如图丙所示，在C点和D点分别悬挂钩码，使圆盘平衡。接下来她应将挂在D点的钩码先后挂在圆盘上的_________两个点上，发现杠杆仍能平衡，通过此操作说明影响杠杆平衡的不是支点到力的作用点的距离； （4）实验小组探究得出杠杆的平衡条件后，小明根据探究结果用一根粗细均匀的硬棒制成了如图丁所示的杆秤，不放重物，提起提纽1，杆秤刚好在水平位置平衡，将O点记为零刻度线，请根据杠杆的平衡条件判断：杆秤O点右边的刻度是_______（选填“均匀”或“非均匀”）的；若要增加称重的范围，应选用提纽________。 26. 提高机械效率是充分发挥机械设备效能的关键途径，对实现节能减排、提升经济效益具有重要的现实意义。在“测量滑轮组机械效率”的实验探究中，实验小组使用同一滑轮组，分别按照甲、乙、丙三种装置进行实验。实验中所用钩码规格相同，每个钩码重2N，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.8 0.3 83.3% 2 4 0.1 1.5 0.3 ① 3 6 0.1 ② 0.3 90.9% 4 6 0.2 ③ 0.6 90.9% （1）实验需要的测量工具有弹簧测力计和_______，实验时应沿竖直方向_________缓慢向上拉动弹簧测力计； （2）表格中编号①处的数据为_____（计算结果保留到0.1%），编号②处的数据为_______（如丙图所示）； （3）分析第1、2、3次实验数据，发现采用_____________________的方法可以提高滑轮组的机械效率；若使用该滑轮组将重8N的物体匀速提升0.1m，推测此时滑轮组的机械效率可能是______； A.71.6% B.82.4% C.92.1% D.100% （4）分析第3、4次实验数据，发现滑轮组的机械效率与____________________无关； （5）另一实验小组改变动滑轮的重力，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：被提升的物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越_________（选填“高”、“低”或“不变”）； （6）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，被提升物体的重力一定_______。 A. 小于40N B. 等于40N C. 大于40N 27. 在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小明设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中h2＞h1（不考虑空气阻力）： （1）实验中小明是通过观察____________________来判断_________（选填“钢球”或“木块”）的动能大小； （2）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能______木块克服摩擦力所做的功（选填“＞”“＜”或“=”）； （3）若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对丙图所示的实验进行改进，下列措施中可行的是______（填写序号）； A. 换质量更大的木块 B. 降低钢球开始的高度 C. 换质量大于2m1的钢球 D. 换质量小于m1的钢球 （4）小明在实际操作的过程中，发现钢球从斜面上滚下时，运动的方向难控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小明提供一种改进的实验方案：________________________________； （5）小明还利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形， A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则t1______t2（选填“＞”“＜”或“=”）。 28. 阅读短文，回答问题： 国产七轴协作灵巧机械臂走进教育实验室 2026世界机器人大会上，国产自研七轴协作灵巧机械臂正式面向教育科研市场投放，大量中小学、高中开始开展机械臂模型的跨学科实践探究活动。整套灵巧机械臂是一套由大量简单机械组合而成的复合机械。机械臂每一处旋转关节都可以抽象成杠杆，关节转轴就是杠杆的支点；机械臂内部布置多条钢丝绳传动结构，钢丝绳绕过微型定滑轮，电机拉动绳索，驱动末端夹爪完成抓取动作。工程师介绍，绝大多数工业机械臂属于费力杠杆。费力杠杆虽然需要更大动力，但动力端只需要移动很小距离，末端夹爪就可以实现大范围摆动，拥有很大的工作半径，适合精密操作。某物理兴趣小组以此为灵感，利用雪糕棒、细线、轴承等材料，动手自制一台简易灵巧机械手模型。在制作调试的过程当中同学们发现，模型转轴摩擦较大时，机械效率偏低；润滑转轴、减轻手臂连杆自重、适当地增大抓取重物的质量，都能够有效提升自制机械手模型的机械效率。同学们通过调查、制作、测试、评估改进完整流程，加深了对杠杆、滑轮、功、机械效率、功的原理等知识点的理解。 根据上文材料，完成下面5道小题： （1）国产灵巧机械臂的各个转动关节相当于杠杆的__________； （2）工业灵巧机械臂大多属于费力杠杆，使用费力杠杆的优势是__________________；整套机械臂工作时，_________（选填“能”或“不能”）省功； （3）在自制简易机械手模型时，若润滑各个转动的转轴，下列判断正确的是（ ） A. 有用功变大，机械效率变大 B. 额外功变小，机械效率变大 C. 总功不变，机械效率不变 D. 额外功不变，机械效率变小 （4）使用同一套机械手模型匀速抓取重物，被抓取物体重力增大，则克服物体重力做的有用功_____（选填“变大”、“变小”或“不变”），机械效率________（选填“变高”、“变低”或“不变”）； （5）关于机械臂以及自制机械模型，下列说法错误的一项是（ ） A. 定滑轮不能够省力也不能省距离 B. 无论怎样优化设计，机械效率永远小于100% C. 机械做功越快，它的机械效率一定越高 D. 完整实践流程包括调查、制作、测试、评估改进 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026.10月度素养调研活动 初三年级 物理学科 （时间：100分钟 分值：100分） 一、选择题（单选题，每题2分，共24分） 1. 下列单位中不是功的单位的是（　　） A. W⋅s B. J C. J/s D. N⋅m 【答案】C 【解析】 【详解】A．选项A是 即 焦耳是功的单位，故A不符合题意； B．焦耳是功的单位，故B不符合题意； C．是功率单位，故C符合题意； D．是力和距离的积，等于焦耳，故D不符合题意。 故选C。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 越省力的机械，做功一定越快 B. 机械效率越高的机械，功率越大 C. 任何机械都能省功 D. 做功越快的机械，功率一定越大 【答案】D 【解析】 【详解】A．功率与做功多少和做功时间有关，与机械是否省力没有直接关系，比如一个省力的杠杆，若做功时间很长，其做功速度依然会很慢，故A错误； B．机械效率是有用功与总功的比值，反映的是机械对能量的利用效率；功率是单位时间内所做的功，反映的是做功的快慢，二者描述的是机械的不同特性，没有必然联系，比如机械效率高的缝纫机，其做功速度（功率）可能远小于机械效率低的起重机，故B错误； C．根据功的原理，使用任何机械都不能省功，因为机械在工作过程中，不可避免地会克服摩擦、克服自身重力等做额外功，导致总功等于有用功与额外功之和，总功始终大于有用功，故C错误； D．功率的物理意义就是表示物体做功的快慢，功率越大，说明物体做功越快，反之，做功越快的机械，其功率一定越大，这符合功率的定义，故D正确。 故选D。 3. 下列有关物理量的估计符合实际情况的是（ ） A. 中学生骑自行车的功率约为700W B. 中学生爬到三楼做功约为3000J C. 机械改进后，机械效率可以达到100% D. 小华将两个鸡蛋从地上拾起并举过头顶，他对鸡蛋做功约为10J 【答案】B 【解析】 【详解】A．中学生骑自行车的牵引力约20N，骑行速度约5m/s，功率公式，故A不符合题意； B．设中学生重力约为500N，一楼到三楼上升高度 中学生爬到三楼做功，故B符合题意； C．使用机械不可避免要做额外功，机械效率总小于100%，故C不符合题意； D．两个鸡蛋总重力约为1N，举过头顶高度约为2m，对鸡蛋做功，故D不符合题意。 故选B。 4. 如图所示是同学用扫把扫地的情景，他的左手握住扫把柄的上端，右手向前推扫柄时，此时扫把（ ） A. 省力费距离 B. 费力省距离 C. 省力省距离 D. 费力费距离 【答案】B 【解析】 【详解】扫地时，左手握住的位置为支点，右手推力为动力，地面对扫把的摩擦力是阻力，动力臂小于阻力臂，所以此时扫把是一个费力杠杆，费力省距离，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5. 小明的爸爸去超市购买大米，下列情景中他没有对大米做功的是（　　） A. 他将一袋大米从货柜水平拉出 B. 然后将袋子从地上提起放肩上 C. 接着扛着袋子水平走进电梯 D. 最后扛着袋子随电梯一起上升 【答案】C 【解析】 【详解】A．他将一袋大米从货柜水平拉出，拉力方向是水平的，大米在水平方向上通过一段距离，满足做功的条件，此时他对大米做功了，故A不符合题意； B．将袋子从地上提起放肩上，提力方向向上，袋子在提力的方向上通过了一段距离，他对大米做功了，故B不符合题意； C．扛着袋子水平走进电梯，他对大米的支持力方向是竖直的，大米在水平方向上通过一段距离，此时力的方向与运动方向垂直，他没有对大米做功，故C符合题意； D．扛着袋子随电梯一起上升，他对大米的支持力方向是竖直的，大米在竖直方向上通过一段距离，他对大米做功，故D不符合题意。 故选C。 6. 如图所示是我国政府为缓解山区人民出行难的问题而修建的盘山公路，修建盘山公路的目的是（　　） A. 减小汽车的重力 B. 减小汽车牵引力所做的功 C. 减小汽车上坡时所需的牵引力 D. 减小汽车上坡时行驶的路程 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A．盘山公路依山而建，坡度较小，不会使车辆的重力减小，故A不符合题意； B．根据功的原理：使用任何机械都不省功，即使用机械（如斜面）时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，故B不符合题意； C．盘山公路是生活中的斜面，使用斜面可以省力，减小了车辆上山时所需要的牵引力，故C符合题意； D．盘山公路是生活中的斜面，使用斜面可以省力，增加汽车上坡时行驶的路程，故D不符合题意。 故选C。 7. 如图所示，一架无人机正在进行农药喷洒作业，下列情形中无人机（含药箱和箱中农药）的机械能可能保持不变的是（　　） A. 斜向上匀速飞行 B. 斜向下匀速飞行 C. 竖直向下减速飞行 D. 水平向前匀速飞行 【答案】A 【解析】 【详解】无人机正在进行农药喷洒作业，应匀速飞行，随着农药的减少，质量减小，而做匀速运动时，其动能减小。要使机械能不变，则必须增大重力势能，而质量减小，则高度必须增大，才有可能增大重力势能，因而斜向上匀速飞行时，机械能可能保持不变。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 8. 在跨学科实践活动中，“探物”小组开展了“探索人体中的杠杆”实践活动，下面说法正确的是（ ） A. 如图甲，做仰卧起坐时，属于省力杠杆 B. 如图乙，踮脚过程动力保持不变 C. 如图丙，做下压运动锻炼，动力臂如图所示 D. 如图丁，手举重物时阻力是重物的重力 【答案】B 【解析】 【详解】A．仰卧起坐时，支点在臀部，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误； B．踮脚过程中，支点在脚尖，动力臂和阻力臂的比值保持不变，阻力（人体重力）不变，由杠杆平衡条件可知动力保持不变，故B正确； C．力臂是支点到力作用线的垂直距离，图中与不垂直，故力臂画法错误，故C错误； D．阻力是阻碍杠杆转动的力，这个力是重物对手部的压力，和重物的重力是两个不同的力，故D错误。 故选B。 9. 如图甲所示，将A、B两个相同的物体从粗糙程度相同的斜面底端沿斜面匀速拉到顶端，做功情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ） A. 右侧斜面机械效率为66.7% B. A受到的拉力等于A受到的摩擦力 C. 对B做的有用功为2J D. 斜面可省功且倾斜程度越大，省功越多 【答案】C 【解析】 【详解】AC. 由图乙可知 ，。对A做的有用功 因A、B相同且提升高度相同，对B做的有用功 右侧斜面机械效率 ，故C正确，A错误； B. 拉力做功为总功，克服摩擦做功为额外功。设斜面长为，则 因 ，故 ，故B错误。 D. 使用任何机械都不能省功，故D错误。 故选C。 10. 如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力，滑轮组的机械效率，不计绳重和摩擦。下列判断正确的是（　　） A. 两滑轮组绳端移动的速度相等 B. 甲滑轮组做的有用功比乙的少 C. 甲滑轮组拉力的总功率比乙的小 D. 甲滑轮组的动滑轮比乙的重 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图知道，两滑轮组承担重物绳子的段数，且甲、乙滑轮组在相同时间内分别将、两物体匀速提升相同高度，所以两物体上升速度相同，即 由知道，绳端速度 所以 故A错误； B．根据题意知道，，，由知道，两滑轮组做的有用功 故B错误； C．滑轮组的机械效率，有用功，根据知道 所以甲滑轮组拉力做的总功比乙的大，已知时间相同，由知道，甲滑轮组的总功率比乙的大，故C错误； D．不计绳重和摩擦，由于 则 因为，，所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故D正确。 故选D。 11. 打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等 B. 篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0 C. 篮球经过B、E两点时，动能可能相等 D. 篮球在整个过程中机械能守恒 【答案】C 【解析】 【详解】AD．由图可知，每次篮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球的机械能不断减小，因此在B点的机械能大于在C点的机械能，故AD错误； B．由图可知，篮球在最高点时，竖直方向速度为0，但在水平方向上速度不为0，所以篮球第一次反弹后到达最高点时的动能不为0，故B错误； C．篮球在B点的机械能大于在E点的机械能，由图可知，B点比E点高，所以B点的重力势能大于E点的重力势能，机械能是物体动能和势能的总和，因此在B点的动能可能等于在E点的动能，故C正确。 故选C。 12. 如图所示为《天工开物》中记载的用于汲水的桔槔，硬杆AB可绕固定轴O在竖直平面内转动，A端连接细杆，细杆下端悬挂水桶，B端悬挂配重。已知，水桶和细杆的总质量为4kg，桶中最多可以装入16kg的水。人对杆的作用力始终沿竖直方向，作用力最大为100N。忽略硬杆AB的质量、轴处的摩擦及空气阻力，g取10N/kg。为使汲水前、汲满水后硬杆AB均可以在水平位置平衡，且两次平衡时细杆均保持竖直，水桶均未接触水面，下列配重不可以选用的是（ ） A. 16kg B. 18kg C. 20kg D. 22kg 【答案】D 【解析】 【详解】汲水前，水桶和细杆总重 忽略硬杆AB的质量、轴处的摩擦及空气阻力，由杠杆平衡条件 得A端所需拉力 人对杆作用力最大 ，A端受力范围 因拉力非负 解得 。 汲满水后，总重 A端所需拉力 ，受力范围 代入数据可得 解得 综合两次平衡条件， 配重质量范围 ，即 ABC选项质量均在范围内，可以选用；D选项22kg超出范围，不可以选用。 故选D。 二、填空题（每空1分，共30分）。 13. 如图是小明同学对简单机械的知识整理，请帮他完成①②③处___________、___________、___________。 【答案】 ①. 可以改变力的方向 ②. 作用线 ③. 等臂杠杆 【解析】 【13题详解】 [1]定滑轮不省力，但可以改变力的方向。 [2]杠杆中，力臂是支点到力的作用线的距离。 [3]杠杆根据动力臂与阻力臂的大小不同，分为省力杠杆（动力臂大于阻力臂）、费力杠杆（动力臂小于阻力臂）、等臂杠杆（动力臂等于阻力臂） 14. 如图甲所示，图中的装置相当于一个___________（填一种简单机械的名称）。如图乙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就做成了能自动回头的“魔罐”，当将“魔罐”在水平地面上滚出后，还能自动滚回来，在滚回来的过程中___________能转化为动能。如图丙所示是用硬纸片做的“会跳卡片”。卡片套上橡皮筋后会向B面折叠，将卡片在桌面上压平后松手，发现卡片跳起来了，实验中应将B面___________（向上/向下）放置。 【答案】 ①. 滑轮组 ②. 弹性势 ③. 向下 【解析】 【详解】木棍可等效为滑轮，绳子绕两根木棍依次缠绕，构成滑轮组； “魔罐”滚回时橡皮筋弹性形变减小，则弹性势能变小，动能增大，弹性势能转化为动能； 卡片向面折叠说明侧为凹面、橡皮筋位于侧，将面向下放置，松手后橡皮筋恢复形变时卡片对桌面施加向下的力，反作用力使卡片向上跳起。 15. 在“测量人上楼时的功率活动”中，需测量的物理量有：人的质量m、楼梯的高度h、上楼所用的时间t；所需的测量工具有：____________、卷尺、____________；则功率的表达式P=____________（用所测物理量的字母表示）。小明将一箱书搬上楼，可以有如图所示的两种方法，方法①：把所有的书一起搬上楼；方法②：先搬一部分书上楼，再搬剩下的部分。假设他上楼的速度相同，则用这两种方法搬书过程中，人做功的功率大的是方法____________（①/②），人做功的机械效率高的是方法____________（①/②）。 【答案】 ①. 体重计 ②. 秒表 ③. ④. ① ⑤. ① 【解析】 【详解】实验需要测量人的质量m，对应工具是体重计；已经给出测量楼高的卷尺、还需要测量上楼时间的工具，即秒表。  人上楼时克服自身重力做功 则功率​ 由题意可知，两种方法中，小明上楼的速度v相同，因方法②分开两次搬书， 所以方法①的作用力大于方法②每次的作用力。根据功率的公式，方法①人做功的功率大。 机械效率​​，两种方法的有用功（对书做的功）相同，但方法②需要上楼两次，人自身重力做的额外功是方法①的2倍，总功大于方法①，因此方法①有用功在总功中的占比更高，机械效率更高。 16. 如图所示，轻质杠杆OA中点悬挂重为60N的物体，在A端施加一始终垂直于杠杆向上的力F，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，动力臂将________，阻力臂将_______，力F将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；当杠杆在水平位置平衡时，则力F的大小是______N。 【答案】 ①. 不变 ②. 变大 ③. 变大 ④. 30 【解析】 【详解】因动力F始终垂直于杠杆，动力臂等于杠杆OA的长度，提升过程中杠杆长度不变，故动力臂不变。 阻力为物体重力，方向竖直向下；由杠杆从A位置到B位置的转动过程可知，支点到阻力作用线的垂直距离变大，故阻力臂变大。 根据杠杆平衡条件，阻力大小不变、动力臂不变、阻力臂变大，因此动力F变大。 当杠杆在水平位置平衡时，设杠杆总长为，则动力臂，阻力臂；由杠杆平衡条件得： 解得 17. 如图所示，小张正在做俯卧撑，把他的身体看作一个杠杆，O为支点，A为重心，他的体重为550N。地面对手的支持力的力臂是________m，大小为________N。他1min内做俯卧撑30个，每做一次肩膀升高50cm。他做一个俯卧撑做的功是________J，他1min内的功率是________W。 【答案】 ①. 1.5 ②. 330 ③. 165 ④. 82.5 【解析】 【详解】地面对手的支持力的力臂是支点O到支持力作用线的垂直距离，由图可知，动力臂 阻力是小张的体重550N，阻力臂，根据杠杆平衡条件​得，支持力 做功的力是地面对手的支持力，移动距离是肩膀上升的高度 单次做功 总功 功率 18. 如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越______，这说明橡皮筋的弹性势能与物体发生______大小有关；若橡皮筋被拉的长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也______（选填“相同”或“不相同”）。在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功______（选填“相同”或“不相同”）。 【答案】 ①. 远 ②. 弹性形变程度 ③. 不相同 ④. 相同 【解析】 【详解】[1][2]橡皮筋拉得越长，发生的弹性形变就越大，具有的弹性势能就越大，对子弹所做的功也越大，于是子弹被弹得越远。那么橡皮筋的弹性势能与物体发生弹性形变程度有关。 [3][4]橡皮筋被拉长相同长度，则具有的弹性势能相同，而子弹被弹出的过程，是弹性势能转化为动能，所以橡皮筋对子弹所做的功相同。也即子弹所获得的动能相同，但子弹的质量不同，那么射出时的速度也不同。 19. 在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为350N，拉动的距离s=4m，提升高度h=2m，所用时间t=20s，则拉力F做功的功率为________W，斜面的机械效率是________%，物体与斜面之间的摩擦力是________N，斜面对物体的支持力在这个过程中做的功是_________J。 【答案】 ①. 70 ②. 85.7 ③. 50 ④. 0 【解析】 【详解】拉力做的总功 拉力做功的功率 提升物体做的有用功 斜面的机械效率 克服摩擦力做的额外功 物体与斜面之间的摩擦力 斜面对物体的支持力垂直于斜面向上，而物体的运动方向是沿斜面向上，物体在支持力的方向上没有移动距离，因此支持力做功为0J。 20. 如图，轻质弹簧顶端固定，另一端连接一个大小不计的重物。用手抓住重物向下拉伸弹簧到a，松手后弹簧拉重物上升依次经过点b、c到最高点d，其中点c是弹簧不挂重物静止时的位置，b是重物连接在弹簧下端静止时的位置。则重物从a运动到点d过程中，在___________点重力势能最大，在___________点动能最大，在___________点机械能最大。（不计空气阻力） 【答案】 ①. d ②. b ③. c 【解析】 【详解】[1]重物从a运动到d的过程中，质量不变，在d点时高度最大，重力势能最大。 [2]c是弹簧不挂重物静止时的位置，即c是弹簧处于原长的位置；b是重物连接在弹簧下端静止时的位置，此时重物受到的拉力和重力相等；从a运动到b的过程中，重物受到向下的重力和向上的弹力，弹力大于重力，合力竖直向上，重物向上做加速运动；b点时，弹力等于重力，合力为0，不再加速，速度达到最大，动能最大。 [3]从b运动到c的过程中，弹力小于重力，合力向下，此时重物做减速运动；不计空气阻力，c点时，弹力为零，弹性势能为0，弹簧的弹性势能全部转化为重物的机械能，此时重物的机械能最大。 三、作图题（每图2分，共4分）。 21. 用一根钢棒撬动地面上的一块大石头，如图所示，请你在图中作出最省力时的动力方向F并标出相应支点O的位置。 【答案】 【解析】 【分析】 【详解】由图可知，当杠杆与地面的接触点为支点时，作用在O点的动力力臂最大，此时动力最小为F，力垂直于杠杆向上，如图所示： 22. 如图所示画出高台上的工人提升重物时最省力的绳子绕法。 【答案】 【解析】 【详解】图中滑轮组有一个定滑轮和一个动滑轮组成，如果要求最省力，从动滑轮上挂钩开始，依次绕过定滑轮和动滑轮，绳端回到人的手中，提升物体绳子股数为3，是最省力的绕法，如图所示： 四、计算题（6+6=12分） 23. 如图所示是国家体育馆鸟巢定制版的机器人，该机器人质量为80kg，匀速行驶时受到地面的阻力是机器人重力的0.05倍。求：（g取10N/kg） （1）此过程中，牵引力大小为多少？ （2）机器人在水平地面上匀速行驶20m，此过程牵引力所做的功是多少？ （3）若机器人在水平地面上行驶速度是1m/s，此过程牵引力做功的功率是多少？ 【答案】（1）40N （2）800J （3）40W 【解析】 【小问1详解】 机器人匀速行驶时，牵引力与受到地面的阻力是一对平衡力，所以牵引力为F＝f=0.05G＝0.05×mg＝0.05×80kg×10N/kg＝40N 【小问2详解】 机器人在水平地面上匀速行驶20m，牵引力做的功为W＝Fs＝40N×20m＝800J 【小问3详解】 机器人行驶过程中牵引力做功的功率为 24. 如图所示，用一个滑轮组将重为500N的物体在10s内匀速提高2m，工人的拉力为300N，不计绳重、篮子重及摩擦。求： （1）动滑轮的重力； （2）拉力做的功； （3）滑轮组的机械效率。 【答案】（1）100N （2）1200J （3）83.3% 【解析】 【小问1详解】 由图可知，该滑轮组承担物重的绳子段数 由可得动滑轮重力 【小问2详解】 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 【小问3详解】 提升物体做的有用功 机械效率 五、实验探究题（每空1分，共30分）。 25. 实验小组为探究“杠杆的平衡条件“，准备了以下器材：刻度均匀的杠杆、铁架台、若干钩码、秤盘等： （1）如图甲所示，实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向_________（左/右）调节。直到杠杆在_________位置平衡，目的是便于测量_________，支点在杠杆的中点是为了消除杠杆_________对平衡的影响。 （2）如图乙所示，杠杆调节平衡后，在左侧挂3个钩码，右侧挂2个钩码，此时杠杆再次在水平位置平衡，完成此操作后，下一步小明不能做的是（ ）（填序号）； A. 右侧钩码不动，改变左侧钩码数量并适当移动，使杠杆再次在水平位置平衡 B. 读取此时杠杆上力和力臂的数据，找到其中的规律，得出杠杆的平衡条件 C. 同时改变左右两侧钩码数量及位置，使杠杆再次在水平位置平衡 （3）同组的小华认为“支点到力的作用点的距离”会影响杠杆的平衡。为判断这一观点是否正确，他们制作了一个密度均匀的圆盘，圆盘可以绕着圆心O转动。如图丙所示，在C点和D点分别悬挂钩码，使圆盘平衡。接下来她应将挂在D点的钩码先后挂在圆盘上的_________两个点上，发现杠杆仍能平衡，通过此操作说明影响杠杆平衡的不是支点到力的作用点的距离； （4）实验小组探究得出杠杆的平衡条件后，小明根据探究结果用一根粗细均匀的硬棒制成了如图丁所示的杆秤，不放重物，提起提纽1，杆秤刚好在水平位置平衡，将O点记为零刻度线，请根据杠杆的平衡条件判断：杆秤O点右边的刻度是_______（选填“均匀”或“非均匀”）的；若要增加称重的范围，应选用提纽________。 【答案】（1） ①. 右 ②. 水平 ③. 力臂 ④. 自重 （2）B （3）EF （4） ①. 均匀 ②. 2 【解析】 【小问1详解】  实验前杠杆左侧下沉，说明左侧偏重，平衡螺母需向杠杆上翘的右侧调节。让杠杆在水平位置平衡时，力的方向竖直向下，力臂会与杠杆重合，可直接通过杠杆刻度读取力臂大小，便于测量力臂；将支点设在杠杆中点，能让杠杆自身重力的力臂为0，消除杠杆自身重力对实验平衡的干扰。 【小问2详解】 仅通过一次实验的一组数据就总结杠杆平衡条件，结论具有偶然性，不具备普遍规律，是错误操作。A、C选项都是多次改变条件获取多组实验数据的正确操作，因此不能做的是B选项，故选B。 【小问3详解】 要验证“支点到力的作用点的距离不是影响杠杆平衡的因素”，需要控制力的大小不变，改变支点到力的作用点的距离，但保持支点到力的作用线的距离（即力臂）不变。图丙中D、E、F三点到圆心O的水平距离相等（力臂相同），但支点O到三个点的作用点距离不同，将D点的钩码先后挂在E、F点，杠杆仍平衡，即可证明小华的观点错误。 【小问4详解】 设秤砣重力为​，重物重力为G，根据杠杆平衡条件由 即 秤砣到零刻度O点的距离与重物重力成正比，因此O点右侧刻度是均匀的； 由可知，若要增大称重范围，在秤砣重力不变时，可以增大，或减小，因此选择更靠近秤盘的提纽2，能让杠杆可以平衡更重的物体，扩大量程。 26. 提高机械效率是充分发挥机械设备效能的关键途径，对实现节能减排、提升经济效益具有重要的现实意义。在“测量滑轮组机械效率”的实验探究中，实验小组使用同一滑轮组，分别按照甲、乙、丙三种装置进行实验。实验中所用钩码规格相同，每个钩码重2N，测得的实验数据如下表所示。 实验次数 钩码的重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 0.8 0.3 83.3% 2 4 0.1 1.5 0.3 ① 3 6 0.1 ② 0.3 90.9% 4 6 0.2 ③ 0.6 90.9% （1）实验需要的测量工具有弹簧测力计和_______，实验时应沿竖直方向_________缓慢向上拉动弹簧测力计； （2）表格中编号①处的数据为_____（计算结果保留到0.1%），编号②处的数据为_______（如丙图所示）； （3）分析第1、2、3次实验数据，发现采用_____________________的方法可以提高滑轮组的机械效率；若使用该滑轮组将重8N的物体匀速提升0.1m，推测此时滑轮组的机械效率可能是______； A.71.6% B.82.4% C.92.1% D.100% （4）分析第3、4次实验数据，发现滑轮组的机械效率与____________________无关； （5）另一实验小组改变动滑轮的重力，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：被提升的物体重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越_________（选填“高”、“低”或“不变”）； （6）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，被提升物体的重力一定_______。 A. 小于40N B. 等于40N C. 大于40N 【答案】（1） ①. 刻度尺 ②. 匀速 （2） ①. 88.9℅ ②. 2.2 （3） ①. 增加物重 ②. C （4）物体上升的高度 （5）低 （6）C 【解析】 【小问1详解】  实验需要测量钩码上升高度和绳端移动距离，因此除弹簧测力计外还需要刻度尺；只有沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计时，拉力大小才等于弹簧测力计的示数，示数稳定便于准确读数。 【小问2详解】 第二组中机械效率为 弹簧测力计分度值为0.2N，指针指向2.2N刻度线，因此示数为2.2N。 【小问3详解】  1、2、3次实验使用同一滑轮组，动滑轮重力不变，提升物体的重力越大，机械效率越高，因此增大提升物体的重力可以提高滑轮组机械效率； 该滑轮组提升2N物体效率83.3%、4N时88.9%、6N时90.9%，物体越重机械效率越高，因此提升8N物体的效率应大于90.9%，且机械效率不可能达到100%，故选C。 【小问4详解】 第3、4次实验中，钩码重力相同、装置相同，仅钩码上升高度不同，最终机械效率均为90.9%，说明滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关。 【小问5详解】 由丁图可知，提升同一物体时，动滑轮重力越大，机械效率的数值越低，因此动滑轮越重，滑轮组机械效率越低。 【小问6详解】 若忽略绳重和摩擦，滑轮组机械效率可推导为，代入A点数据、，有 求得物重，但实际实验中存在绳重和摩擦，这部分额外功也会降低机械效率，若要最终机械效率仍为80%，被提升物体的重力必须大于40N，因此选C。 27. 在探究动能大小与哪些因素有关的实验中，小明设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中h2＞h1（不考虑空气阻力）： （1）实验中小明是通过观察____________________来判断_________（选填“钢球”或“木块”）的动能大小； （2）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能______木块克服摩擦力所做的功（选填“＞”“＜”或“=”）； （3）若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，木块滑出了水平木板，如果仅对丙图所示的实验进行改进，下列措施中可行的是______（填写序号）； A. 换质量更大的木块 B. 降低钢球开始的高度 C. 换质量大于2m1的钢球 D. 换质量小于m1的钢球 （4）小明在实际操作的过程中，发现钢球从斜面上滚下时，运动的方向难控制，有时撞不到木块，有时撞歪了，请你为小明提供一种改进的实验方案：________________________________； （5）小明还利用丁图来研究动能和势能相互转化，图中两个相同的光滑弧形槽，一个为凸形，一个为凹形， A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，A小球通过凸形槽的时间为t1，B小球通过凹形槽的时间t2，则t1______t2（选填“＞”“＜”或“=”）。 【答案】（1） ①. 木块移动的距离 ②. 钢球 （2）＞ （3）D （4）斜面上加设和钢球适配的直导向滑槽 （5）＞ 【解析】 【小问1详解】 本实验用转换法，无法直接测量钢球的动能大小，因此通过观察木块被钢球推动的距离远近，间接反映撞击它的钢球的动能大小，木块被推得越远，说明钢球动能越大。 【小问2详解】 钢球初始的重力势能，一部分转化为碰撞后钢球自身继续运动克服摩擦力消耗的能量，另一部分才转化为木块克服摩擦力做的功，因此开始时钢球的重力势能大于木块克服摩擦力做的功。 【小问3详解】 丙图的实验目的是控制钢球下落高度为​不变，改变钢球质量，探究动能和质量的关系，现在木块滑出木板，说明当前钢球动能过大，木块被推动的距离超出了木板长度。 A．换质量更大的木块，会改变木块受到的摩擦力大小，前后实验的摩擦力条件不一致，没有遵循控制变量要求，不可行，故A不符合题意； B．降低钢球开始的高度，就改变了本需要和甲实验保持一致的高度​，违背了“控制高度相同、探究质量对动能影响”的实验目的，不可行，故B不符合题意； C．换质量大于的钢球，钢球动能会更大，木块被推动得更远，更易滑出木板，不可行，故C不符合题意； D．换质量小于的钢球，下落高度依然保持​不变，既符合“控制速度相同、改变钢球质量”的实验要求，又能减小钢球的动能，让木块移动的距离缩短，不会滑出木板，方案可行，故D符合题意。 故选D。 【小问4详解】 钢球滚动方向偏移是因为没有约束运动路径，在斜面上加设和钢球适配的直导向滑槽，就能限制钢球的运动轨迹，保证钢球沿直线运动，精准撞击木块。 【小问5详解】 两个钢球初速度、末速度均为v，且轨道光滑无能量损失，A球走凸形槽，运动过程中先动能转化为重力势能，速度先减小后增大，全程的平均速度小于初速度v；B球走凹形槽，运动过程中先重力势能转化为动能，速度先增大后减小，全程的平均速度大于初速度v。两球运动的总路程相同，平均速度越小，运动时间越长，因此。 28. 阅读短文，回答问题： 国产七轴协作灵巧机械臂走进教育实验室 2026世界机器人大会上，国产自研七轴协作灵巧机械臂正式面向教育科研市场投放，大量中小学、高中开始开展机械臂模型的跨学科实践探究活动。整套灵巧机械臂是一套由大量简单机械组合而成的复合机械。机械臂每一处旋转关节都可以抽象成杠杆，关节转轴就是杠杆的支点；机械臂内部布置多条钢丝绳传动结构，钢丝绳绕过微型定滑轮，电机拉动绳索，驱动末端夹爪完成抓取动作。工程师介绍，绝大多数工业机械臂属于费力杠杆。费力杠杆虽然需要更大动力，但动力端只需要移动很小距离，末端夹爪就可以实现大范围摆动，拥有很大的工作半径，适合精密操作。某物理兴趣小组以此为灵感，利用雪糕棒、细线、轴承等材料，动手自制一台简易灵巧机械手模型。在制作调试的过程当中同学们发现，模型转轴摩擦较大时，机械效率偏低；润滑转轴、减轻手臂连杆自重、适当地增大抓取重物的质量，都能够有效提升自制机械手模型的机械效率。同学们通过调查、制作、测试、评估改进完整流程，加深了对杠杆、滑轮、功、机械效率、功的原理等知识点的理解。 根据上文材料，完成下面5道小题： （1）国产灵巧机械臂的各个转动关节相当于杠杆的__________； （2）工业灵巧机械臂大多属于费力杠杆，使用费力杠杆的优势是__________________；整套机械臂工作时，_________（选填“能”或“不能”）省功； （3）在自制简易机械手模型时，若润滑各个转动的转轴，下列判断正确的是（ ） A. 有用功变大，机械效率变大 B. 额外功变小，机械效率变大 C. 总功不变，机械效率不变 D. 额外功不变，机械效率变小 （4）使用同一套机械手模型匀速抓取重物，被抓取物体重力增大，则克服物体重力做的有用功_____（选填“变大”、“变小”或“不变”），机械效率________（选填“变高”、“变低”或“不变”）； （5）关于机械臂以及自制机械模型，下列说法错误的一项是（ ） A. 定滑轮不能够省力也不能省距离 B. 无论怎样优化设计，机械效率永远小于100% C. 机械做功越快，它的机械效率一定越高 D. 完整实践流程包括调查、制作、测试、评估改进 【答案】（1）支点 （2） ①. 省距离 ②. 不能 （3）B （4） ①. 变大 ②. 变高 （5）C 【解析】 【小问1详解】 由材料可知，机械臂每一处旋转关节都可以抽象成杠杆，关节转轴就是杠杆的支点。 【小问2详解】 费力杠杆的特点是动力臂小于阻力臂，虽然费力，但可以省距离； 根据功的原理，任何机械都不能省功。 【小问3详解】 润滑转轴不改变提升重物的重力和高度，有用功不变，但额外功减少，有用功在总功中的占比提升，机械效率变大。 故选B。 【小问4详解】 有用功，提升高度h不变，物重G增大，故有用功变大。 额外功为克服机械自重和摩擦的功，大小基本不变，有用功占总功的比例增大，故机械效率变高。 【小问5详解】 A．定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不省距离，故A正确； B．使用机械时不可避免要做额外功，有用功总小于总功，故机械效率永远小于100%，故B正确； C．机械做功越快表示功率越大，机械效率是有用功与总功的比值，二者无必然联系，故C错误； D．由材料可知，完整实践流程包括调查、制作、测试、评估改进，故D正确。 题目要求选错误的选项，故选C。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $