内容正文:
2026-2027学年第一学期10月单元练习试卷
九年级物理学科
一、单选题(每题2分,共24分)
1. 下图中的工具在使用过程中,属于省力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 船桨
C. 核桃夹 D. 托盘天平
2. 如图甲是1200年前唐代智造的错银铜剪刀,细节精美又实用,这种剪刀设计的智慧依然被现代人沿用,如图乙使用时像镊子一样,方便剪线头。该剪刀的设计原理是( )
A. 图甲中剪刀是省力杠杆
B. 图乙中剪刀可以省距离
C. 图甲中剪刀的支点是点Q
D. 图乙中剪刀的N点是阻力作用点
3. 体重500N的小明1分钟跳绳120次,平均每次跳起重心上升5cm,则他跳绳一次所做的功是( )
A. 5J B. 50J C. 25J D. 100J
4. 如图所示,工人用平行斜面向上的恒定推力F,将重6N的物体以1m/s的速度匀速推到斜面顶端,斜面长1m,测得斜面的机械效率为75%,斜面的倾斜角度为30°。则下列说法正确的是( )
A. 推力做的功为3J
B. 物体受到的摩擦力为1.5N
C. 物体在匀速上升过程中,速度越快受到的摩擦力越大
D. 若以2m/s的速度匀速推动物体,斜面的机械效率仍为75%
5. 如图是《天工开物》中记载的古代人民应用简单机械“踏碓舂米”“井中汲水”时的场景。甲中,碓可绕着点转动,脚反复踩踏碓的一端,另一端的碓头便会连续起落,就可以舂米;乙中,在井的上方悬挂一个滑轮,方便从井中取水。下列分析正确的是( )
A. 踏碓舂米应用了省力杠杆
B. 井中汲水应用了动滑轮
C. 甲中,脚距离点越近越费力
D. 乙中的滑轮可以省距离
6. 如图所示,小明和家人在自家果园栽种树苗,小明用铁锹铲起来一铲泥土,A点为泥土的重心,手对点的力始终沿竖直方向,已知泥土的重力为,,铁锹的重力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 铲起泥土时,以C点为支点,铁锹是一个省力杠杆
B. 泥土的重力是阻碍杠杆转动的力
C. 手对B点的力大小为
D. 将B点的手向C点移动,该手对铁锹的力会变小
7. 下列生活中的物理数据最接近实际的是( )
A. 一个中学生从一楼走上二楼做功约300J
B. 人骑自行车的功率约为70W
C. 滑轮组的机械效率可达100%
D. 中学生上楼的功率可达1000W
8. 用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A,使物体A在4s内匀速前进了4m,物体A受到地面的摩擦力f=300N,所用拉力F=120N,忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦.下列说法中正确的是
A. 绳子自由端在4s内移动了8m B. 物体A重力做功的功率为1000W
C. 物体A克服摩擦力做的功为480J D. 滑轮组的机械效率约为83.3%
9. 某商场中有两种电梯,甲为阶梯式电梯,乙为履带式电梯。如图所示,小明乘甲、乙两种电梯匀速从一楼到二楼,该过程中他与电梯保持相对静止。下列说法正确的是( )
A. 匀速运动的小明不具有惯性
B. 乘乙电梯过程中,小明受到的重力与电梯对他的支持力是一对平衡力
C. 乘甲电梯过程中,电梯对小明的支持力做功为零
D. 乘乙电梯过程中,电梯对小明的支持力做功为零
10. 小西用如图的动滑轮将一重物M竖直匀速提升2m,额外功为300J,机械效率是75%,不计绳重和摩擦,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A. 小西做的总功为900J
B. 小西做的有用功为600J
C. M的重力为450N
D. 增加M被提升的高度,动滑轮的机械效率将变大
11. 班里组织一次比赛活动(如图),从一楼登上三楼,看谁的功率最大。为此,需要测量一些物理量,下列物理量中必须测量的是( )
①一楼地面到三楼地面的高度
②从一楼到达三楼所用的时间
③参赛同学的质量
④一楼到三楼楼梯的长度
A. ②④ B. ①②④ C. ②③ D. ①②③
12. 如图,重力为G质量分布均匀的木棒左端与支点O连接,绕O转动时,棒所受的摩擦力可忽略不计。棒重心A处受到竖直向上的拉力F1保持静止,则( )
A. F1•OA=G•OB
B. 若F1为杠杆的动力,G为杠杆的阻力,此杠杆为费力杠杆
C. 若将F1绕A点逆时针旋转至图中d方向,木棒的位置保持不变且仍保持静止,此过程F1将变小
D. 木棒的位置保持不变,撤去A处的拉力F1,木棒在C点受到一个竖直向上的拉力F2,则F1<F2
二、填空题(每空1分,功26分)。
13. 使用简单机械可以给人们的生活带来便利。
(1)如图甲,旗杆的顶端安装着一个______滑轮,使用这个滑轮可以______;
(2)如图乙,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,可减小______臂,剪断物体更省力;
(3)如图丙,盘山公路属于简单机械中的______(选填“滑轮”、“杠杆”、“斜面”)。
14. 如图所示,环卫工人使用的扫帚可以__________(省力/省距离)。如图乙所示情景,为了更省力,应该选手柄_________(选填“粗”或“细”)的螺丝刀和螺纹__________(选填“密”或“稀”)一些的螺丝钉。
15. 古书记载:“老妪留下一金簪,二女均分起争端,阿舅用线水平吊,悬处分簪两不怨。”如图所示,若姐姐得到悬挂点左侧部分,左侧部分的重心在A点,妹妹得到右侧部分,右侧部分重心在B点,则姐姐分得的金簪质量________(填“大于”、“小于”或“等于”)妹妹分得的金簪质量。
16. 用如图甲的滑轮组提升重240N的物体,已知拉力F为100N,不计绳重和摩擦,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,反映绳子自由端运动的图线是__________(填“A”或“B”)。
17. 如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个省力杠杆,P为支点,A为重心,他的体重为600N,支点P到重心A的水平距离为0.9m,到手的水平距离为0.6m,水平地面对手的支持力F的大小为__________N。他每次将身体撑起,肩部上升0.4m,在某次测试中,他1min内完成30次俯卧撑,将身体撑起一次所做的功为__________J,小明做功的功率是__________W。
18. 利用如图所示装置,将重10N的物体匀速拉高,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦。
(1)如图5个滑轮中,共有____________个定滑轮,定滑轮的作用:____________________________。
(2)物体匀速上升时,绳自由端的拉力为____________N,处于上方位置3个滑轮所受的绳子总的拉力为____________N。
(3)若绳子在动滑轮上多绕两圈,所需拉力将____________(选填“增大”“减小”或“不变”,下同),滑轮组的机械效率将____________。
19. 利用斜面将箱子推进车厢,通常比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。如图,工人用100 N的力沿斜面向上匀速推动箱子,已知箱子质量为20 kg,斜面长3 m、高1.2 m。则斜面的机械效率为__________,箱子受到的摩擦力为__________N。(g取10N/kg)
20. 如图甲所示的装置,A是重12N的空吊篮,小科将A提升到高处,施加的拉力大小随时间t变化关系如图乙所示,A上升的速度v随时间t变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦,则动滑轮所受的重力为________N;1~2s内拉力的功率为________W。用此装置匀速提升34N重物时,小张所需的拉力为________N。
21. season老师用如图所示自制“杆秤”称大象的质量,他动用了吊车、铁笼和槽钢作为辅助工具。吊车的吊钩在槽钢上的固定处距弹簧测力计一端的距离为9m,距系铁笼处的距离为8cm,当槽钢处于水平平衡时弹簧测力计的示数为240N,不计槽钢及铁笼的重量。则该大象质量约为________kg。若弹簧测力计沿竖直方向下拉,使铁笼缓慢匀速上升,弹簧测力计的示数将________(填“变大”、“变小”或“不变”)。把槽钢看成杠杆,________(填“大象受到的重力”、“杠杆受到的拉力”或“大象受到的拉力”)是阻力。
三、解答题(共50分)。
22.
(1)如图甲,小伟正打扫卫生,此时扫帚可看作杠杆,点O为杠杆的支点,请在图乙中画出力的力臂lB;
(2)如图所示,站在地面上的小华借助滑轮组匀速提升重物,请画出最省力的绕绳方法;
(3)如图所示,甲是一种蔬菜挤水器,其手柄可看作杠杆,图乙是其简化的示意图。图中O为支点,F2是其受到的阻力。在图乙中画出在A点施加的最小动力F1的示意图及力臂l1。
23. 如图是小晋同学利用健身器材进行锻炼的示意图,其中横杆可绕固定点O在竖直平面内转动,长1m,长0.6m,在杆的A端用绳子悬挂质量为15的配重,他在B端施加竖直向下的拉力时,杆在水平位置平衡。已知小晋重为450N,g取10,不计杆重与绳重。求此时:
(1)配重的重力;
(2)拉力;
(3)小晋同学此时对地面的压力。
24. 中国是世界基建强国,塔吊是基建的常用设备,如图甲是塔吊的简化模型,图乙是塔吊中滑轮组的局部放大图。用该塔吊将重为1.2×104 N的物体匀速提升10 m,滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和摩擦,求:
(1)吊起物体所做的有用功;
(2)电动机所做的总功;
(3)电动机对钢绳的拉力大小。
25. 如图甲所示,工人用推力F将重为1200N的货箱沿斜面推至水平车厢中,斜面长为2m、高为1m,推力F始终与货箱运动方向相同。货箱运动路程s随时间t变化关系如图乙所示,推力F随时间t变化关系如图丙所示。求:
(1)在0-10s内,货箱的平均速度;
(2)在10-20s内,推力F做的功;
(3)重物在水平车厢中受到的摩擦力大小;
(4)在斜面运动过程中,货箱克服摩擦力做功的功率。
26. 小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率(不计绳重,)。
(1)①为了顺利完成实验,需要测量出自己的质量m,可选择的测量工具是____________(填“体重计”或“天平”)。
②估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次所用的时间t;
(2)数据处理:平均功率P=______________。
(3)甩绳过程中,手臂相当于____________(填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。小华的质量为50kg,跳绳时重心高度随时间变化的情况如图所示,根据所给条件可算出此跳绳者在1min内克服重力做功的平均功率为____________W。
27. 小明用如图所示的装置探究二力平衡的条件:
(1)把小车放在光滑的水平桌面上,目的是_______________________________________________________;
(2)保持两盘砝码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,放手后,小车扭转回来后静止。由上述实验可得:作用在同一物体上大小相等方向相反的两个力,如果在同一条___________上,我们就说这两个力彼此平衡;
(3)实验中,定滑轮的作用是____________________________________________。
28. 为“探究杠杆的平衡条件”,跨学科学习小组进行了以下实验。
(1)杠杆放在支架上后,在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于_________(选填“平衡”或“非平衡”)状态,为了将杠杆调至水平位置平衡,应将左端平衡螺母向_________(选填“左”或“右”)调节。
(2)如图乙,杠杆在水平位置平衡。此时在B点下方再加挂1个钩码并保持位置不变,若仍要保持杠杆在水平位置平衡,可将A点下方的钩码向右移动__________格。
(3)如图丙,在杠杆上A点处用三个不同方向的力F1 、F2 、F3均使杠杆在水平位置平衡,则其中最小的力为_________。
(4)小红认为杠杆平衡条件可以表述为:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。小明不同意小红的说法,并设计了圆盘形杠杆,如图丁所示,圆盘可以绕着圆心O转动(转轴阻力忽略不计),圆盘上AC所在直线上相邻两点间距离相等,他先在圆盘的C点挂上4个钩码,然后在D点挂上适量钩码,圆盘恰好平衡。接下来他又进行了如下操作:
①保持力臂不变,改变支点到作用点的距离,可以把D点的这些钩码改挂在_________点,观察圆盘是否平衡;
②保持支点到作用点的距离不变,改变力臂的大小,可以把D点的这些钩码改挂在________点,观察圆盘是否平衡。
通过实验现象,证明了小红的说法是错误的。
29. 物理兴趣小组的同学们利用如图所示的装置共同探究滑轮的特点。
(1)在探究定滑轮特点时,做的实验如图甲所示,据此可证明:使用定滑轮不能省力,_______(选填“能”或“不能”)改变力的方向。
(2)在探究动滑轮特点时,如图乙所示,据此可证明:使用动滑轮_______省力,_______改变力的方向。(均选填“能”或“不能”)。
(3)在探究滑轮组的特点时,他们进行的实验如图丙所示,实验时应__________________(选填“竖直向上”或“斜向上”)拉弹簧测力计,使钩码_______(选填“匀速”或“变速”)上升,读出弹簧测力计的示数。如图丙所示,据此可证明:利用滑轮组提升重物能_______。图丙中,如果物体被提升时的速度为0.2m/s,则绳子自由端移动的速度为_______m/s。
30. “辘轳汲深,践秤量微”,物理兴趣组的同学们对辘轳、践秤进行了专题研究,请回答下列问题:
(1)如图甲是《天工开物》中记载的我国传统汲水装置——辘轳,沿用至今。它是由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶:
①辘轳转动时可简化为图乙所示的杠杆,它是一种___________(选填“省力”或“费力”)杠杆,它的支点是___________(选填“A”“B”或“C”)点。
②若大轮与小轮的半径之比为4:1,水桶的总重为80N,不计井绳的粗细和自重,要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为多少___________?
(2)传统的度量衡领域,“践子”一般指的是“践秤”,它是一种量程较小、称量精密的小型杆秤,主要用于贵金属和中药材的称量。图丙是用践子称中药的情形,为使问题简化,不考虑杠杆的重力。已知秤砣的质量为m0,零刻度线在提纽右侧、离提纽的距离为l0,秤盘离提纽的距离为l1.当秤盘中放入一定质量的中药后,移动秤砣至杆秤水平平衡时,秤砣悬挂点到提纽的距离是l2,秤盘中所放中药的质量m=____________(用m0、l0、l1、l2表示)。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
2026-2027学年第一学期10月单元练习试卷
九年级物理学科
一、单选题(每题2分,共24分)
1. 下图中的工具在使用过程中,属于省力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 船桨
C. 核桃夹 D. 托盘天平
【答案】C
【解析】
【详解】AB.筷子和船桨使用时,动力臂小于阻力臂 ,都属于费力杠杆,故AB不符合题意;
C.核桃夹使用时,动力臂大于阻力臂 ,属于省力杠杆,故C符合题意;
D.托盘天平使用时,动力臂等于阻力臂 ,属于等臂杠杆,故D不符合题意。
故选 C。
2. 如图甲是1200年前唐代智造的错银铜剪刀,细节精美又实用,这种剪刀设计的智慧依然被现代人沿用,如图乙使用时像镊子一样,方便剪线头。该剪刀的设计原理是( )
A. 图甲中剪刀是省力杠杆
B. 图乙中剪刀可以省距离
C. 图甲中剪刀的支点是点Q
D. 图乙中剪刀的N点是阻力作用点
【答案】B
【解析】
【详解】AB.图甲、乙中的剪刀使用时像镊子一样,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,费力省距离,故A不符合题意,B符合题意;
C.图甲中剪刀绕固定点P转动,支点是P点,故C不符合题意;
D.图乙中剪刀阻力作用点是刀刃和线头接触的位置,在刀刃位置,故D不符合题意。
故选B。
3. 体重500N的小明1分钟跳绳120次,平均每次跳起重心上升5cm,则他跳绳一次所做的功是( )
A. 5J B. 50J C. 25J D. 100J
【答案】C
【解析】
【详解】统一单位得,跳绳一次做的功为克服自身重力做的功,即,故C正确,ABD错误。
故选C。
4. 如图所示,工人用平行斜面向上的恒定推力F,将重6N的物体以1m/s的速度匀速推到斜面顶端,斜面长1m,测得斜面的机械效率为75%,斜面的倾斜角度为30°。则下列说法正确的是( )
A. 推力做的功为3J
B. 物体受到的摩擦力为1.5N
C. 物体在匀速上升过程中,速度越快受到的摩擦力越大
D. 若以2m/s的速度匀速推动物体,斜面的机械效率仍为75%
【答案】D
【解析】
【详解】A.斜面倾角30°,根据直角三角形性质,斜面长1m时,斜面高度
有用功
则推力做的总功,故A错误;
B.额外功是克服摩擦力做的功,额外功为
则摩擦力,故B错误;
C.滑动摩擦力大小只与压力大小和接触面粗糙程度有关,与物体运动速度无关,故C错误;
D.斜面机械效率,物体重力、斜面高度、摩擦力、斜面长度均不变,改变速度不影响机械效率,仍为,故D正确。
故选D。
5. 如图是《天工开物》中记载的古代人民应用简单机械“踏碓舂米”“井中汲水”时的场景。甲中,碓可绕着点转动,脚反复踩踏碓的一端,另一端的碓头便会连续起落,就可以舂米;乙中,在井的上方悬挂一个滑轮,方便从井中取水。下列分析正确的是( )
A. 踏碓舂米应用了省力杠杆
B. 井中汲水应用了动滑轮
C. 甲中,脚距离点越近越费力
D. 乙中的滑轮可以省距离
【答案】C
【解析】
【详解】脚施加的力为动力,碓头的重力为阻力,O为支点。
A.甲图中,动力臂小于阻力臂,由得,动力为,为费力杠杆,故A错误;
BD.乙图中滑轮的轴固定不动,为定滑轮,定滑轮不省力也不省距离,故BD错误;
C.甲中,阻力和阻力臂一定,脚距离O点越近,动力臂越小,由可知,动力越大,越费力,故C正确。
故选C。
6. 如图所示,小明和家人在自家果园栽种树苗,小明用铁锹铲起来一铲泥土,A点为泥土的重心,手对点的力始终沿竖直方向,已知泥土的重力为,,铁锹的重力忽略不计。下列说法正确的是( )
A. 铲起泥土时,以C点为支点,铁锹是一个省力杠杆
B. 泥土的重力是阻碍杠杆转动的力
C. 手对B点的力大小为
D. 将B点的手向C点移动,该手对铁锹的力会变小
【答案】C
【解析】
【详解】A.以点为支点,动力作用在点,阻力作用在点,动力臂小于阻力臂,故铁锹是费力杠杆,故A错误;
B.阻碍杠杆转动的力作用在铁锹上,而泥土的重力作用在泥土上,受力物体不同,故B错误;
C.力始终沿竖直方向,力臂之比等于杆长之比,由杠杆平衡条件得,,故C正确;
D.将点向点移动,动力臂减小,阻力和阻力臂不变,由可知,动力会变大,故D错误。
故选C。
7. 下列生活中的物理数据最接近实际的是( )
A. 一个中学生从一楼走上二楼做功约300J
B. 人骑自行车的功率约为70W
C. 滑轮组的机械效率可达100%
D. 中学生上楼的功率可达1000W
【答案】B
【解析】
【详解】A.设中学生质量,一楼到二楼高度,中学生所受重力
从一楼走上二楼做功
远大于,故A不符合题意;
B.人骑自行车时牵引力约,骑行速度约,人骑自行车的功率
符合实际,故B符合题意;
C.滑轮组使用时需克服动滑轮重力、摩擦、绳重做额外功,有用功始终小于总功,由可知机械效率不可能达到,故C不符合题意;
D.中学生上一层楼用时约,上楼的功率为
远小于,故D不符合题意。
故选B。
8. 用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A,使物体A在4s内匀速前进了4m,物体A受到地面的摩擦力f=300N,所用拉力F=120N,忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦.下列说法中正确的是
A. 绳子自由端在4s内移动了8m B. 物体A重力做功的功率为1000W
C. 物体A克服摩擦力做的功为480J D. 滑轮组的机械效率约为83.3%
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题图可知,承担物体拉力的绳子的股数n=3,因此物体A在4s内匀速前进了4m,则
绳子自由端在4s内移动了s绳子=3×4m=12m.故A错误.
B.物体在重力方向上没有做功,所以物体A重力做功的功率为0,故B错误.
C.物体A克服摩擦力做的功W有用=fs=300N×4m=1200J,故C错误.
D.由题可知:物体A克服摩擦力做的功W有用=fs=300N×4m=1200J,拉力F所做的总功W总=Fs绳子=120N×12m=1440J,所以滑轮组的机械效率
,
故D正确为答案.
9. 某商场中有两种电梯,甲为阶梯式电梯,乙为履带式电梯。如图所示,小明乘甲、乙两种电梯匀速从一楼到二楼,该过程中他与电梯保持相对静止。下列说法正确的是( )
A. 匀速运动的小明不具有惯性
B. 乘乙电梯过程中,小明受到的重力与电梯对他的支持力是一对平衡力
C. 乘甲电梯过程中,电梯对小明的支持力做功为零
D. 乘乙电梯过程中,电梯对小明的支持力做功为零
【答案】D
【解析】
【详解】A.一切物体在任何情况下都具有惯性,故A错误;
B.乘乙电梯过程中,小明受到的重力竖直向下,电梯对他的支持力垂直斜面向上,两个力不在同一直线上,不满足二力平衡条件,故B错误;
C.乘甲电梯过程中,电梯对小明的支持力竖直向上,且小明在竖直方向上通过一段距离,因此支持力做功,故C错误;
D.乘乙电梯过程中,电梯对小明的支持力垂直斜面向上,小明运动方向与所受支持力方向垂直,因此支持力做功为零,故D正确。
故选D。
10. 小西用如图的动滑轮将一重物M竖直匀速提升2m,额外功为300J,机械效率是75%,不计绳重和摩擦,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A. 小西做的总功为900J
B. 小西做的有用功为600J
C. M的重力为450N
D. 增加M被提升的高度,动滑轮的机械效率将变大
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由
可得
解得小西做的有用功;小西做的总功,故AB错误;
C.由得,M的重力,故C正确;
D.不计绳重和摩擦,动滑轮的机械效率
机械效率与提升高度无关,故D错误。
故选C。
11. 班里组织一次比赛活动(如图),从一楼登上三楼,看谁的功率最大。为此,需要测量一些物理量,下列物理量中必须测量的是( )
①一楼地面到三楼地面的高度
②从一楼到达三楼所用的时间
③参赛同学的质量
④一楼到三楼楼梯的长度
A. ②④ B. ①②④ C. ②③ D. ①②③
【答案】C
【解析】
【详解】登楼是克服自身重力在竖直方向上做功,功率的计算公式为
因为每位同学上楼的高度相同,所以不需要测量楼高,需要测量的物理量是:每个同学的质量、从一楼到达三楼所用的时间;楼梯的长度是人登楼的总路程,和克服重力做功的竖直移动距离无关,不需要测量。即②③。
故选C。
12. 如图,重力为G质量分布均匀的木棒左端与支点O连接,绕O转动时,棒所受的摩擦力可忽略不计。棒重心A处受到竖直向上的拉力F1保持静止,则( )
A. F1•OA=G•OB
B. 若F1为杠杆的动力,G为杠杆的阻力,此杠杆为费力杠杆
C. 若将F1绕A点逆时针旋转至图中d方向,木棒的位置保持不变且仍保持静止,此过程F1将变小
D. 木棒的位置保持不变,撤去A处的拉力F1,木棒在C点受到一个竖直向上的拉力F2,则F1<F2
【答案】C
【解析】
【详解】AB.由图示可知,杠杆受到的动力竖直向上,阻力为杠杆的自重,方向竖直向下,作用点都在A点,动力臂和阻力臂都为OB,由杠杆平衡条件得,动力臂等于阻力臂,此时杠杆是等臂杠杆,故AB不符合题意;
C.F1为杠杆的动力,G为杠杆的阻力,若将F1绕A点逆时针旋转至图中d方向棒仍静止,此时动力臂变为OA,阻力和阻力臂不变,动力臂变大,根据杠杆的平衡条件可知,动力F1变小,故C符合题意;
D.若将竖直拉力移到C点,动力臂变大,阻力和阻力臂不变,由杠杆平衡条件可得,要使棒仍静止,需减小动力,因此,故D不符合题意。
故选C。
二、填空题(每空1分,功26分)。
13. 使用简单机械可以给人们的生活带来便利。
(1)如图甲,旗杆的顶端安装着一个______滑轮,使用这个滑轮可以______;
(2)如图乙,把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴,可减小______臂,剪断物体更省力;
(3)如图丙,盘山公路属于简单机械中的______(选填“滑轮”、“杠杆”、“斜面”)。
【答案】(1) ①. 定 ②. 改变力的方向
(2)阻力 (3)斜面
【解析】
【小问1详解】
旗杆顶端的滑轮轴固定不动,属于定滑轮;定滑轮不省力,但可以改变拉力的方向,方便人在地面就将国旗升到旗杆顶部。
【小问2详解】
剪刀是杠杆,转动轴为支点,被剪物体靠近支点时阻力臂减小,由杠杆平衡条件可知,此时剪断物体更省力。
【小问3详解】
盘山公路通过延长上山的通行距离,达到省力的效果,本质属于简单机械中的斜面。
14. 如图所示,环卫工人使用的扫帚可以__________(省力/省距离)。如图乙所示情景,为了更省力,应该选手柄_________(选填“粗”或“细”)的螺丝刀和螺纹__________(选填“密”或“稀”)一些的螺丝钉。
【答案】 ①.
省距离 ②.
粗 ③.
密
【解析】
【详解】扫帚为费力杠杆,由费力杠杆的特点可知,其可省距离。螺丝刀属于轮轴,动力作用在轮上,因手柄越粗轮半径越大,故越省力,应选粗手柄。螺丝钉的螺纹相当于斜面,在斜面高度一定时,因螺纹越密斜面长度越长,故越省力,应选密螺纹。
15. 古书记载:“老妪留下一金簪,二女均分起争端,阿舅用线水平吊,悬处分簪两不怨。”如图所示,若姐姐得到悬挂点左侧部分,左侧部分的重心在A点,妹妹得到右侧部分,右侧部分重心在B点,则姐姐分得的金簪质量________(填“大于”、“小于”或“等于”)妹妹分得的金簪质量。
【答案】大于
【解析】
【详解】金簪在水平位置支起平衡后,我们可以将金簪看成是一个杠杆,杠杆的两个力分别为两部分金簪的重力,其作用点分别在它们各自的重心上,较粗的那一头重心距支点较近,因此该力的力臂较小,而较细的一端重心位置距支点较远,因此力臂较大,由杠杆平衡条件可知,较粗的那一端较重,即姐姐分得的金簪质量大于妹妹分得的金簪质量。
16. 用如图甲的滑轮组提升重240N的物体,已知拉力F为100N,不计绳重和摩擦,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,反映绳子自由端运动的图线是__________(填“A”或“B”)。
【答案】
【解析】
【详解】由甲图滑轮组可知,承担物重的绳子段数。由可知,相同时间内绳子自由端移动距离大于物体上升距离,即自由端运动速度更大。由图乙可知,图线的运动速度
图线的运动速度
图线的运动速度更大,故反映绳子自由端运动的图线是。
17. 如图所示,小明正在做俯卧撑,把他的身体看作一个省力杠杆,P为支点,A为重心,他的体重为600N,支点P到重心A的水平距离为0.9m,到手的水平距离为0.6m,水平地面对手的支持力F的大小为__________N。他每次将身体撑起,肩部上升0.4m,在某次测试中,他1min内完成30次俯卧撑,将身体撑起一次所做的功为__________J,小明做功的功率是__________W。
【答案】 ①.
360 ②.
144 ③.
72
【解析】
【详解】由图可知,动力臂
由杠杆平衡条件可知,水平地面对手的支持力
由相似三角形关系可知,重心上升高度与肩部上升高度的比值等于阻力臂与动力臂的比值,则重心上升高度
撑起一次克服自身重力做的功为
1min内做的总功为
小明做功的功率
18. 利用如图所示装置,将重10N的物体匀速拉高,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦。
(1)如图5个滑轮中,共有____________个定滑轮,定滑轮的作用:____________________________。
(2)物体匀速上升时,绳自由端的拉力为____________N,处于上方位置3个滑轮所受的绳子总的拉力为____________N。
(3)若绳子在动滑轮上多绕两圈,所需拉力将____________(选填“增大”“减小”或“不变”,下同),滑轮组的机械效率将____________。
【答案】(1) ①. 3 ②. 改变力的方向
(2) ①. 2.5 ②. 15
(3) ①. 减小 ②. 不变
【解析】
【小问1详解】
由定滑轮的定义可知,固定在横梁上的3个滑轮轴位置固定不动,为定滑轮;
定滑轮的作用是可以改变力的方向。
【小问2详解】
有图可知,承担物重的绳子段数,不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,绳自由端的拉力为
因同一根绳子拉力处处相等,每个定滑轮受两段绳子的拉力,故3个定滑轮所受绳子总的拉力为
【小问3详解】
绳子在动滑轮上多绕两圈,承担物重的绳子段数增大,由可知,所需拉力将减小;
不计滑轮装置自重、绳重和摩擦,额外功为0,滑轮组机械效率恒为100%,故机械效率将不变。
19. 利用斜面将箱子推进车厢,通常比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了。如图,工人用100 N的力沿斜面向上匀速推动箱子,已知箱子质量为20 kg,斜面长3 m、高1.2 m。则斜面的机械效率为__________,箱子受到的摩擦力为__________N。(g取10N/kg)
【答案】 ①. 80% ②. 20
【解析】
【详解】克服箱子重力所做的有用功为
推力所做的总功为
斜面的机械效率为
额外功为
因克服斜面摩擦力做的功为额外功,由可得,箱子受到的摩擦力为
20. 如图甲所示的装置,A是重12N的空吊篮,小科将A提升到高处,施加的拉力大小随时间t变化关系如图乙所示,A上升的速度v随时间t变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦,则动滑轮所受的重力为________N;1~2s内拉力的功率为________W。用此装置匀速提升34N重物时,小张所需的拉力为________N。
【答案】 ①. 4 ②. 40 ③. 25
【解析】
【详解】由图甲可知,,由图丙可知1~2s内A做匀速直线运动,且速度为,据乙图可知,此时绳子拉力为8N,因为忽略绳重及摩擦,根据拉力,可得动滑轮所受的重力为
拉力端移动速度
因此1~2s内拉力F的功率
因为忽略绳重及摩擦,C处绳子拉力
21. season老师用如图所示自制“杆秤”称大象的质量,他动用了吊车、铁笼和槽钢作为辅助工具。吊车的吊钩在槽钢上的固定处距弹簧测力计一端的距离为9m,距系铁笼处的距离为8cm,当槽钢处于水平平衡时弹簧测力计的示数为240N,不计槽钢及铁笼的重量。则该大象质量约为________kg。若弹簧测力计沿竖直方向下拉,使铁笼缓慢匀速上升,弹簧测力计的示数将________(填“变大”、“变小”或“不变”)。把槽钢看成杠杆,________(填“大象受到的重力”、“杠杆受到的拉力”或“大象受到的拉力”)是阻力。
【答案】 ①. 2700 ②. 不变 ③. 杠杆受到的拉力
【解析】
【详解】由杠杆平衡条件得大象重力
大象的质量为
铁笼缓慢匀速上升时杠杆始终平衡,动力、阻力均为竖直方向,两力臂的比值不变,阻力大小不变,故弹簧测力计示数不变。
阻力是阻碍杠杆转动的力,受力物体为杠杆本身。 大象受到的重力的受力物体是大象,不是杠杆,因此不是杠杆的阻力;大象受到的拉力的受力物体是大象,是杠杆对大象的作用力,不是杠杆受到的力;杠杆受到的拉力是大象对杠杆的作用力,会阻碍杠杆转动,因此是阻力。
三、解答题(共50分)。
22.
(1)如图甲,小伟正打扫卫生,此时扫帚可看作杠杆,点O为杠杆的支点,请在图乙中画出力的力臂lB;
(2)如图所示,站在地面上的小华借助滑轮组匀速提升重物,请画出最省力的绕绳方法;
(3)如图所示,甲是一种蔬菜挤水器,其手柄可看作杠杆,图乙是其简化的示意图。图中O为支点,F2是其受到的阻力。在图乙中画出在A点施加的最小动力F1的示意图及力臂l1。
【答案】(1) (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
反向延长力的作用线,从支点O向力的作用线作垂线段,该垂线段就是力臂,标注直角符号和,据此作图。
【小问2详解】
滑轮组省力程度由承担物重的绳子段数n决定,n越大越省力,同时人站在地面拉绳,最终自由端方向必须竖直向下,故绳子起始端固定在下方动滑轮的上端挂钩,先向上绕过下方的小定滑轮,再向下绕过动滑轮,最后向上绕过最上方的定滑轮,绳子自由端竖直向下回到人的手里,据此作图。
【小问3详解】
根据杠杆平衡条件,在阻力、阻力臂固定时,动力臂越长动力越小;支点到动力作用点的连线是该点能实现的最长动力臂,对应动力最小。故先连接支点O和动力作用点A,该线段就是最长动力臂,标注为;过A点作OA的垂线,动力的方向斜向下(使杠杆转动方向和阻力的阻碍方向相反),标注箭头和,据此作图。
23. 如图是小晋同学利用健身器材进行锻炼的示意图,其中横杆可绕固定点O在竖直平面内转动,长1m,长0.6m,在杆的A端用绳子悬挂质量为15的配重,他在B端施加竖直向下的拉力时,杆在水平位置平衡。已知小晋重为450N,g取10,不计杆重与绳重。求此时:
(1)配重的重力;
(2)拉力;
(3)小晋同学此时对地面的压力。
【答案】(1)150N
(2)250N (3)200N
【解析】
【小问1详解】
配重的重力
【小问2详解】
横杆AB是杠杆,O为支点,A端受到的拉力等于配重重力,对应力臂为;B端拉力为,对应力臂为。根据杠杆平衡条件,则
代入数值
解得拉力
【小问3详解】
小晋自身重力为,方向竖直向下;根据力的作用是相互的,杠杆对小晋的手施加竖直向上的反作用力,大小等于。 小晋在竖直方向受力平衡,地面对小晋的支持力
根据力的作用是相互的,小晋对地面的压力大小等于地面对小晋的支持力,即。
24. 中国是世界基建强国,塔吊是基建的常用设备,如图甲是塔吊的简化模型,图乙是塔吊中滑轮组的局部放大图。用该塔吊将重为1.2×104 N的物体匀速提升10 m,滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和摩擦,求:
(1)吊起物体所做的有用功;
(2)电动机所做的总功;
(3)电动机对钢绳的拉力大小。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
匀速提升物体,有用功为克服物重做的功为
【小问2详解】
电动机所做的总功为
【小问3详解】
由图乙可知,滑轮组承担物重的绳子段数,绳子自由端移动距离为
由得
25. 如图甲所示,工人用推力F将重为1200N的货箱沿斜面推至水平车厢中,斜面长为2m、高为1m,推力F始终与货箱运动方向相同。货箱运动路程s随时间t变化关系如图乙所示,推力F随时间t变化关系如图丙所示。求:
(1)在0-10s内,货箱的平均速度;
(2)在10-20s内,推力F做的功;
(3)重物在水平车厢中受到的摩擦力大小;
(4)在斜面运动过程中,货箱克服摩擦力做功的功率。
【答案】(1)0.2m/s
(2)1200J (3)300N
(4)20W
【解析】
【小问1详解】
由图乙可知,0-10s内货箱运动的路程,时间,平均速度
结合题干条件,该阶段货箱沿斜面运动,路程恰好等于斜面长2m。
【小问2详解】
由图乙可知,10-20s的时间
该阶段货箱运动的路程
由图丙可知该阶段推力,推力F做的功
【小问3详解】
由图乙可知10-20s内货箱的图像为倾斜直线,说明货箱在水平车厢做匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向上推力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,因此
【小问4详解】
0-10s沿斜面运动时,推力做的总功
提升货箱的有用功
克服斜面摩擦力做的额外功
因此克服摩擦力做功的功率
26. 小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率(不计绳重,)。
(1)①为了顺利完成实验,需要测量出自己的质量m,可选择的测量工具是____________(填“体重计”或“天平”)。
②估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次所用的时间t;
(2)数据处理:平均功率P=______________。
(3)甩绳过程中,手臂相当于____________(填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。小华的质量为50kg,跳绳时重心高度随时间变化的情况如图所示,根据所给条件可算出此跳绳者在1min内克服重力做功的平均功率为____________W。
【答案】(1)体重计 (2)
(3) ①. 费力 ②. 135
【解析】
【小问1详解】
为了顺利完成实验,需要测量自己的质量,因此选用体重计;天平适合测小质量物体,无法测量人的质量。
【小问2详解】
跳绳时克服重力的平均功率为
【小问3详解】
跳绳甩绳时: 支点在手腕, 手的肌肉发力点很短,即动力臂很短,绳子对手腕的拉力作用点离支点更远,即阻力臂更长;动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件,动力将大于阻力,所以手臂相当于简单机械中的费力杠杆;
根据题意可知,跳绳者跳一次做的功为
由图可知,做功一次,即1s做功3次,则跳绳者在1min内克服重力做功
在1min内运动员克服重力做功的平均功率为。
27. 小明用如图所示的装置探究二力平衡的条件:
(1)把小车放在光滑的水平桌面上,目的是_______________________________________________________;
(2)保持两盘砝码质量相等,把小车在水平桌面上扭转一个角度,放手后,小车扭转回来后静止。由上述实验可得:作用在同一物体上大小相等方向相反的两个力,如果在同一条___________上,我们就说这两个力彼此平衡;
(3)实验中,定滑轮的作用是____________________________________________。
【答案】(1)减小摩擦力的影响
(2)直线 (3)改变力的方向
【解析】
【小问1详解】
如果桌面不光滑,小车会受到桌面的摩擦力,干扰二力平衡的实验探究,使用光滑桌面可以最大程度减小摩擦力,排除额外力对实验的影响。
【小问2详解】
将小车扭转角度后,两个拉力就不在同一直线上,此时小车无法保持静止,会转动回到两个力共线的位置才静止,由此验证二力平衡需要满足两个力作用在同一直线上的条件。
【小问3详解】
定滑轮的特点是不省力,但可以改变力的方向,本实验中通过定滑轮,把砝码竖直向下的重力转化为对小车沿水平方向的拉力。
28. 为“探究杠杆的平衡条件”,跨学科学习小组进行了以下实验。
(1)杠杆放在支架上后,在图甲所示位置静止,这时的杠杆处于_________(选填“平衡”或“非平衡”)状态,为了将杠杆调至水平位置平衡,应将左端平衡螺母向_________(选填“左”或“右”)调节。
(2)如图乙,杠杆在水平位置平衡。此时在B点下方再加挂1个钩码并保持位置不变,若仍要保持杠杆在水平位置平衡,可将A点下方的钩码向右移动__________格。
(3)如图丙,在杠杆上A点处用三个不同方向的力F1 、F2 、F3均使杠杆在水平位置平衡,则其中最小的力为_________。
(4)小红认为杠杆平衡条件可以表述为:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。小明不同意小红的说法,并设计了圆盘形杠杆,如图丁所示,圆盘可以绕着圆心O转动(转轴阻力忽略不计),圆盘上AC所在直线上相邻两点间距离相等,他先在圆盘的C点挂上4个钩码,然后在D点挂上适量钩码,圆盘恰好平衡。接下来他又进行了如下操作:
①保持力臂不变,改变支点到作用点的距离,可以把D点的这些钩码改挂在_________点,观察圆盘是否平衡;
②保持支点到作用点的距离不变,改变力臂的大小,可以把D点的这些钩码改挂在________点,观察圆盘是否平衡。
通过实验现象,证明了小红的说法是错误的。
【答案】(1) ①. 平衡 ②. 左
(2)1 (3)
(4) ①. G ②. F
【解析】
【小问1详解】
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,因此处于平衡状态;
此时杠杆右端下沉、左端上翘,说明右侧较重,需将平衡螺母向左调节,使杠杆在水平位置平衡。
【小问2详解】
设每个钩码重力为G,每格长度为L,初始平衡时
B点加1个钩码后,左侧力与力臂乘积为
右侧需要满足
解得,即A点钩码需移动到距支点4格处,原本在3格位置,因此向右移动1格。
【小问3详解】
根据杠杆平衡条件,阻力和阻力臂不变时,动力臂越长动力越小。三个力中竖直向下,力臂等于A点到支点的杠杆长度,是三个力里最长的力臂,因此最小。
【小问4详解】
要保持力臂不变、改变支点到作用点的距离:D点的拉力竖直向下,力臂等于OD的水平长度,G点的拉力竖直向下时,力臂和D点的力臂相等,但G点到O的距离大于D点到O的距离,符合实验要求;
支点到作用点的距离不变的点在同一虚线圆周上:F点到O的距离和D点到O的距离相等,但F点竖直向下拉力的力臂小于D点的拉力力臂,符合“支点到作用点距离不变、改变力臂大小”的要求。
29. 物理兴趣小组的同学们利用如图所示的装置共同探究滑轮的特点。
(1)在探究定滑轮特点时,做的实验如图甲所示,据此可证明:使用定滑轮不能省力,_______(选填“能”或“不能”)改变力的方向。
(2)在探究动滑轮特点时,如图乙所示,据此可证明:使用动滑轮_______省力,_______改变力的方向。(均选填“能”或“不能”)。
(3)在探究滑轮组的特点时,他们进行的实验如图丙所示,实验时应__________________(选填“竖直向上”或“斜向上”)拉弹簧测力计,使钩码_______(选填“匀速”或“变速”)上升,读出弹簧测力计的示数。如图丙所示,据此可证明:利用滑轮组提升重物能_______。图丙中,如果物体被提升时的速度为0.2m/s,则绳子自由端移动的速度为_______m/s。
【答案】(1)能 (2) ①. 能 ②. 不能
(3) ①. 竖直向上 ②. 匀速 ③. 省力 ④. 0.6
【解析】
【小问1详解】
从甲图中可看出,每次拉力的方向都不相同,在实验过程中不断改变拉力的方向,观察测力计的示数都为1N,等于物重,可得出使用定滑轮能改变力的方向,但不能省力。
【小问2详解】
在图乙中,物体重力为1N,拉力为0.6N,拉力小于物体重力,所以使用动滑轮时省力,同时发现使用动滑轮不能改变力的方向。
【小问3详解】
实验中应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计,使钩码匀速上升,此时处于平衡状态,弹簧测力计示数等于拉力大小。
由图丙可知,物体的重力为2N,测力计的示数为0.8N,拉力小于物体重力,故利用滑轮组提升重物能省力。
相同时间内,物体上升的高度为10cm时,绳子自由端移动的距离为30cm,故绳子自由端移动的速度为重物移动速度的3倍,绳子自由端移动的速度
30. “辘轳汲深,践秤量微”,物理兴趣组的同学们对辘轳、践秤进行了专题研究,请回答下列问题:
(1)如图甲是《天工开物》中记载的我国传统汲水装置——辘轳,沿用至今。它是由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶:
①辘轳转动时可简化为图乙所示的杠杆,它是一种___________(选填“省力”或“费力”)杠杆,它的支点是___________(选填“A”“B”或“C”)点。
②若大轮与小轮的半径之比为4:1,水桶的总重为80N,不计井绳的粗细和自重,要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为多少___________?
(2)传统的度量衡领域,“践子”一般指的是“践秤”,它是一种量程较小、称量精密的小型杆秤,主要用于贵金属和中药材的称量。图丙是用践子称中药的情形,为使问题简化,不考虑杠杆的重力。已知秤砣的质量为m0,零刻度线在提纽右侧、离提纽的距离为l0,秤盘离提纽的距离为l1.当秤盘中放入一定质量的中药后,移动秤砣至杆秤水平平衡时,秤砣悬挂点到提纽的距离是l2,秤盘中所放中药的质量m=____________(用m0、l0、l1、l2表示)。
【答案】(1) ①. 省力 ②. B ③. 20N
(2)
【解析】
【小问1详解】
[1][2]辘轳的动力臂为大轮半径,阻力臂为小轮半径,动力臂大于阻力臂,故为省力杠杆,辘轳绕共同转轴转动,支点为B点。
根据杠杆平衡的条件,当阻力和阻力臂的乘积一定时,动力臂越大,动力越小,动力作用在C点时,动力臂最大为大轮半径,由,可得
解得
【小问2详解】
秤盘空载时秤砣在零刻度线处平衡,放入中药后,中药重力的力矩等于秤砣相对零刻度线增加的力矩,由杠杆平衡条件可得
化简可得
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$