精品解析：江苏镇江实验学校2026-2027学年上学期九年级物理第一次限时训练

2026-2027年九年级物理第一次限时作业（10月） （g取10N/kg） 一、单选题（本题共12小题，每小题2分，共24分。每小题只有一个选项是正确的） 1. 国际单位制中，功的单位以哪位科学家命名（ ） A. 瓦特 B. 焦耳 C. 帕斯卡 D. 牛顿 2. 如图所示的用具，使用时属于省距离杠杆的是（ ） A. 羊角锤 B. 筷子 C. 瓶盖起子 D. 天平 3. 下列关于力、功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ） A. 有力作用在物体上，物体一定做功 B. 机械效率越高表示额外功占总功的比值小 C. 机械效率越高，做的有用功越多 D. 功率越大，做功一定越多 4. 爸爸和小强进行爬楼梯比赛，他们都从1楼上到5楼。爸爸的体重是小强体重的2倍，用的时间是小强所用时间的2倍。若爸爸做功为W1、功率为P1，小强做功为W2、功率为P2，则下列判断正确的是（ ） A. W1：W2＝1:1 B. W1：W2＝4:1 C. P1：P2＝1:1 D. P1：P2＝4:1 5. 下列估测符合实际的是（ ） A. 一位中学生受到的重力约50N B. 中学生双脚站立时对水平地面的压强约1Pa C. 把一个鸡蛋从地上举过头顶做的功约1J D. 一名中学生从一楼走到三楼克服重力做功的功率约1000W 6. 2026年5月24日神舟二十三号载人飞船成功发射。在加速上升阶段，航天员（ ） A. 动能减小 B. 动能变大 C. 重力势能不变 D. 机械能不变 7. 如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是（ ） A. 将左右两边的钩码均向内移动一格 B. 将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变 C. 在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变 D. 将左边钩码向里移一格，同时右侧钩码位置不变，但去掉一个 8. 如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组，分别用其将A、B两个物体在相同时间内匀速提升相同的高度，若，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 绳子自由端移动距离 B. 两次做的总功 C. 两次拉力做功的功率 D. 两滑轮组的机械效率 9. 若汽车发动机的功率一定，当汽车在加速行驶时，发动机的牵引力（　　） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 10. 图甲中过山车从点出发，先后经过点。图乙是过山车在点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（ ） A. 过山车在点时的速度小于在E点时的速度 B. 点到点的过程中，过山车的机械能不守恒 C. 四点中过山车的机械能在点最小 D. 在点时一切外力消失，过山车将保持静止状态 11. 如图甲所示，工人用推力F将重为1000 N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3 m、高1.5 m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。下列分析正确的是（　　） A. 0~10 s内，推力做的功为1500 J B. 0~10 s内，箱子所受摩擦力为100 N C. 斜面的机械效率为75% D. 10~20 s内，重力做功且功率为80 W 12. 重的工人用如图甲所示的滑轮组和箱子将建材匀速运送到一定高度，该滑轮组的机械效率与所提升建材的重力的关系如图乙所示，已知箱子的重力为。若忽略绳子的重力和摩擦力，绳子不会断，则下列有关说法中不正确的是（ ） A. 该滑轮组中动滑轮的重力为 B. 当该滑轮组的机械效率为60%时，所提升建材的重力为 C. 工人用该滑轮组最多可提升的建材 D. 工人用该滑轮组提升重物时，机械效率最高可达65.2% 二、填空题（每空1分，共31分） 13. 用如图甲所示的“起瓶器”开瓶盖，A、B两点中__________点是支点，“起瓶器”是__________杠杆（选填“省力”或“费力”）。如图乙所示，小轿车的方向盘相当于一个__________（滑轮/轮轴/斜面），若方向盘的半径与轴的半径比为5：1，不计摩擦阻力，则F2__________N。 14. 用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1=m3<m2。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越______。比较A、B可知：物体重力势能的大小与物体的________有关；比较___________可知：物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。 15. 某同学利用如图甲所示的牵引装置来锻炼关节功能，装置中滑轮的作用是①__________；若小腿拉绳使重物在2s内匀速上升0.4m，小腿拉绳子做功的功率为6W，小腿的拉力做功是②__________J。从地面上搬起重物也可以起到锻炼的作用，下面建立模型说明这个问题。将人的脊柱简化为杠杆如图所示，脊柱可绕骶骨（轴）O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F3作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变。搬箱子时的拉力F4作用在肩关节B点，在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F3方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。 （1）完成上面的填空①________；②___________； （2）当α角增大时，F3__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）； （3）如果考虑到人上半身的重力，那么腰背部肌肉的实际拉力将比图丙中的F3要__________（选填“大”或“小”）； （4）由以上分析可知，__________（选填“A”或“B”）图中的姿势更好。 16. 如图所示，用滑轮组匀速提升重为20N的物体，在竖直向下、大小为12.5N的拉力F的作用下物体升高了5m，有用功为__________J，滑轮组的机械效率为__________%，在提升物体的过程中克服绳重和摩擦做的额外功为15J，动滑轮的重力为__________N。 17. 在斜面上将一个重的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为，拉动的距离，提升高度，所用时间，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。 18. 如图是某商场的自动扶梯.扶梯的部分几何尺寸如图所示，质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼。已知扶梯以1m/s的速度匀速上行，则扶梯对他做功的功率是__________W。如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。若小华站在的扶梯匀速上升，则小华的机械能将__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。（g取10N/kg） 19. 如图甲所示，常用的按钮式圆珠笔内有一个弹簧。如图乙所示，笔尖朝上，笔尾抵在桌面用力按下后放手，圆珠笔会弹起很高。图乙中，A为按下后放手的时刻，B为按下后弹簧恢复原长的时刻，C为向上运动到最高点的时刻，弹簧的弹性势能在____________（选填“A”“B”或“C”）时最大。圆珠笔在B→C过程，机械能转化的情况是____________能转化为____________能。 20. 有一种蹦极游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图所示，图中a点是弹性绳自然下垂时下端的位置，b点是游戏者静止时所在的位置，c点是游戏者所到达的最低点。不计空气阻力，则从a至c处的过程中；游戏者的动能__________。（选填“变小”、“变大”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）；游戏者的动能在__________点动能最大；在a至b的过程中游戏者重力势能的变化量__________游戏者的动能变化量与绳子弹性势能的变化量之和（“大于”、“小于”或“等于”）。 21. 如图所示，水平实验台宽为l，边缘安装有压力传感器C、D（C、D体积忽略不计），现将长为3l的一轻质杆平放在C、D上，其两端到C、D的距离相等，两端分别挂有质量均为m0=0.4kg的空容器A、B，实验中向A中装入一定质量的细沙，要使杆始终水平静止不动，可向B中注入一定质量的水，请分析：（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）若操作中，向B中注入水的体积为3L时，观察到传感器C示数恰好为零。则容器B中水的质量为_______kg，容器A中细沙的质量________kg； （2）若向A中装入细沙的质量为mA(mA>m0)，当杆始终水平静止不动时，B中注入水的质量范围为______至________（结果用mA、m0表示）。 三、作图题（每问2分。共6分） 22. 按下列要求作图。 （1）轻质杆OA的A端挂一重物，在绳子拉力作用下保持静止，请画出图（1）中阻力F2及对应的力臂L2。 （2）下图为跨学科实践活动中的活塞式抽水机的示意图。请在图中画出：阻力F2的力臂L2和在C处所用最小力F1的示意图。 （3）如图所示，画出滑轮组提起重物最省力时绳子的绕法。 四、解答题（本题共7小题，共39分） 23. 实验小组在“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、刻度尺、细线和重为的相同钩码5个。 （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__________（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是___________________； （2）小明利用图乙所示的器材，进行多次测量，这样做的目的是___________________。测出多组数据后，得出结论：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，与小组其他同学交流后，小华为了验证小明的结论是否准确，她利用图丙中水平平衡的杠杆进行实验（）：保持B处悬挂钩码的个数和位置不变，在A处悬挂钩码，使杠杆平衡。若小明同学的结论错误，则将A处的钩码改挂在C处时，杠杆_________（选填“平衡”或“不平衡”）；将A处的钩码改挂在D处时，杠杆_________（选填“平衡”或“不平衡”）。 （3）用如图丁所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”实验时，将总重为的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为，弹簧测力计的示数为，其移动的距离为（不计转轴O处的摩擦，钩码重不变），则此时杠杆的机械效率η为_________；若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升高度h，此时杠杆的机械效率为η'_________η（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 24. 用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如下表。 实验次数 钩码重力G物/N 动滑轮重力G动/N 绳端拉力F/N 机械效率η 1 6.0 0.3 2.2 90.9% 2 6.0 1.0 3 6.0 1.9 2.9 69.0% 4 6.0 3.2 3.4 58.8% （1）每次实验绳端移动距离为________cm； （2）实验过程中应该在________（选填“匀速拉动”或“静止”）时读数。 （3）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为________N，第2次实验滑轮组的机械效率为________。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________； （4）小组同学在仅增大绳端移动距离的情况下，滑轮组的机械效率________（选填“变大”、“变小”或“不变”）； （5）用同一滑轮组提升重物时，下列选项中可提高机械效率的是________。 A. 增大所提升物体的重力 B. 增大提升物体的速度 25. 如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，让钢球从斜槽上由静止释放，与放在水平面上的木块相撞并滑行一段距离后静止，依次完成了甲、乙、丙三次实验。 （1）该实验研究的是________（木块/钢球）的动能。若水平面绝对光滑，本实验将________（选填“能”或“不能”）达到探究目的，原因是________________________________。 （2）交通事故中高速公路上高速行驶的汽车比低速行驶的汽车造成的伤害事故一般比较大，为了帮助小明提供实验依据，应选择甲、乙、丙中的________两个实验进行对比，得到的实验结论是________________________________________； （3）北京冬奥会滑雪比赛中，运动员从A点静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得本项目的金牌，现将运动轨迹简化如图所示，若不考虑能量损失，她的运动轨迹最符合实际的是________（a/b/c/d）。 26. 质量为8t的某载重汽车，额定功率为240kW，车上装有12t的砂石。汽车先以10m/s的速度，200kW的功率，在平直的路面上匀速行驶了5min，然后又以额定功率用了2min的时间，把砂石从山坡脚下送到了60m高的坡顶施工场地。（g取10N/kg）求： （1）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机所做的功； （2）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，汽车受到的阻力； （3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。 27. 建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为的建材从地面匀速送到高处，所用拉力为，时间为，求： （1）工人做的有用功； （2）工人做功的功率。 （3）此过程中该装置的机械效率； （4）若不计绳重和摩擦，现在工人用该装置改拉重为的建材，此时该装置的机械效率。 28. 跨学科实践—自制杆秤 （1）实践背景：如图甲所示是《墨经》记载的杆秤，文中将待称量的物体称为“重”、将秤砣称为“权”。称量时，先将“重”挂在挂钩上，然后将“权”拨到合适位置，直至秤杆水平平衡，此时根据“权”绳所对应的刻度就可以知道待称量物体的质量。其中“标”、“本”表示杠杆五要素中的____________；跨学科实践小组准备结合《墨经》的记载和已学知识，自制一把杆秤； 器材准备：木条（总长20cm）、圆柱形小桶、细绳、钩码（50g，100g） （2）制作杆秤：如图乙，将小桶用细线悬挂在木条C端，选取50g的钩码作为“秤砣”，移动到B点，秤杆恰好在____________位置平衡，量得BC=5cm。该“杆秤”的零刻度线在__________（选填“B点”、“B点左”或“B点右”）；在小桶中添加已知质量的钩码，移动“秤砣”，直至再次平衡，在“秤砣”对应的位置标注质量；当“重”更重时，要使杆秤再次水平平衡应将“权”向____________移动（选填“左”或“右”）；该杆秤最多可称量____________g的物体。如果要增大该杆秤测量范围，可以________________________________________________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027年九年级物理第一次限时作业（10月） （g取10N/kg） 一、单选题（本题共12小题，每小题2分，共24分。每小题只有一个选项是正确的） 1. 国际单位制中，功的单位以哪位科学家命名（ ） A. 瓦特 B. 焦耳 C. 帕斯卡 D. 牛顿 【答案】B 【解析】 【详解】A．瓦特是功率的单位，故A不符合题意； B．焦耳是功的单位，故B符合题意； C．帕斯卡是压强的单位，故C不符合题意； D．牛顿是力的单位，故D不符合题意。 故选B。 2. 如图所示的用具，使用时属于省距离杠杆的是（ ） A. 羊角锤 B. 筷子 C. 瓶盖起子 D. 天平 【答案】B 【解析】 【详解】AC．羊角锤和瓶盖起子使用时动力臂大于阻力臂，即，由杠杆平衡条件可知，均为省力杠杆，费距离，故AC不符合题意； B．筷子使用时动力臂小于阻力臂，即，由杠杆平衡条件可知，为费力杠杆，省距离，故B符合题意； D．天平使用时动力臂等于阻力臂，即，为等臂杠杆，不省距离，故D不符合题意。 故选B。 3. 下列关于力、功、功率、机械效率的说法，正确的是（ ） A. 有力作用在物体上，物体一定做功 B. 机械效率越高表示额外功占总功的比值小 C. 机械效率越高，做的有用功越多 D. 功率越大，做功一定越多 【答案】B 【解析】 【详解】A．做功需同时满足有力作用在物体上、物体在力的方向上移动距离两个条件，仅有力不一定做功，故A错误； B．由机械效率公式可知，越小，越高，即额外功占总功的比值小，故B正确； C．由可知，有用功大小由机械效率和总功共同决定，仅机械效率高无法判断有用功更多，故C错误； D．由可知，做功多少由功率和做功时间共同决定，仅功率大无法判断做功更多，故D错误。 故选B。 4. 爸爸和小强进行爬楼梯比赛，他们都从1楼上到5楼。爸爸的体重是小强体重的2倍，用的时间是小强所用时间的2倍。若爸爸做功为W1、功率为P1，小强做功为W2、功率为P2，则下列判断正确的是（ ） A. W1：W2＝1:1 B. W1：W2＝4:1 C. P1：P2＝1:1 D. P1：P2＝4:1 【答案】C 【解析】 【详解】设小强体重为，爸爸体重，小强用时，爸爸用时，两人爬楼高度均为。 AB．由得， ，故AB错误； CD．由得， ，故C正确，D错误。 故选C。 5. 下列估测符合实际的是（ ） A. 一位中学生受到的重力约50N B. 中学生双脚站立时对水平地面的压强约1Pa C. 把一个鸡蛋从地上举过头顶做的功约1J D. 一名中学生从一楼走到三楼克服重力做功的功率约1000W 【答案】C 【解析】 【详解】A. 中学生质量约50kg，由 远大于50N，故A不符合题意； B. 中学生对地面压力等于重力约500N，双脚站立接触面积约，由 远大于1Pa，故B不符合题意； C. 鸡蛋重力约0.5N，举过头顶高度约2m，由，符合实际，故C符合题意； D. 一楼到三楼高度约6m，克服重力做功 用时约30s，由 远小于1000W，故D不符合题意。 故选C。 6. 2026年5月24日神舟二十三号载人飞船成功发射。在加速上升阶段，航天员（ ） A. 动能减小 B. 动能变大 C. 重力势能不变 D. 机械能不变 【答案】B 【解析】 【详解】动能的影响因素是质量和速度：航天员的质量保持不变，飞船处于加速状态，航天员的速度不断增大，因此航天员的动能变大。 重力势能的影响因素是质量和高度：航天员质量不变，上升过程中所处高度持续增加，因此重力势能是变大的。 机械能是动能与重力势能的总和：该过程中航天员的动能和重力势能都增大，因此航天员的机械能也随之变大。 故选B。 7. 如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是（ ） A. 将左右两边的钩码均向内移动一格 B. 将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变 C. 在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变 D. 将左边钩码向里移一格，同时右侧钩码位置不变，但去掉一个 【答案】D 【解析】 【详解】由图可知，设一个钩码重为，横梁上一格长度为，此时平衡，根据杠杆平衡条件有 A．若将左右两边的钩码均向内移动一格，杠杆左边力与力臂的乘积为 杠杆右边力与力臂的乘积为 显然左右不相等，杠杆不能平衡，故A不符合题意； B．若将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变，杠杆左边力与力臂的乘积为 杠杆右边力与力臂的乘积为 显然左右不相等，杠杆不能平衡，故B不符合题意； C．若在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变，杠杆左边力与力臂的乘积为 杠杆右边力与力臂的乘积为 显然左右不相等，杠杆不能平衡，故C不符合题意； D．若将左边钩码向里移一格，同时右侧钩码位置不变，但去掉一个，杠杆左边力与力臂的乘积为 杠杆右边力与力臂的乘积为 显然左右相等，满足杠杆平衡条件，故D符合题意。 故选D。 8. 如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两个滑轮组，分别用其将A、B两个物体在相同时间内匀速提升相同的高度，若，不计绳重和摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 绳子自由端移动距离 B. 两次做的总功 C. 两次拉力做功的功率 D. 两滑轮组的机械效率 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，，，，故 ，故A 错误； BCD．设物体重为，动滑轮重为，提升高度为，时间为，有用功；不计绳重和摩擦，额外功。 总功 故； 功率 故； 机械效率 故，故BC错误，D正确。 故选D。 9. 若汽车发动机的功率一定，当汽车在加速行驶时，发动机的牵引力（　　） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 【答案】B 【解析】 【详解】汽车发动机的功率一定，由P＝Fv知道，当汽车在加速行驶时，发动机的牵引力减小，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 10. 图甲中过山车从点出发，先后经过点。图乙是过山车在点的动能和重力势能大小的示意图，则下列说法正确的是（ ） A. 过山车在点时的速度小于在E点时的速度 B. 点到点的过程中，过山车的机械能不守恒 C. 四点中过山车的机械能在点最小 D. 在点时一切外力消失，过山车将保持静止状态 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图甲可知，C、E两点高度相同，重力势能相同，由图乙可知，C点动能比E点大，则C点速度比E点大，故A错误； BC．由图甲可知，C、E两点高度相同，重力势能相同，由图乙可知，C点动能比E点大，则C点机械能比E点大，由此可以说明整个过程中，过山车需克服阻力做功消耗一部分机械能，机械能逐渐变小，则过山车的机械能在B点最大，在E点最小，，过山车的机械能不守恒，故B正确，C错误； D．由图乙可知，在D点时过山车的动能不为零，有一定的速度，所以若此时一切外力消失，过山车将做匀速直线运动，故D错误。 故选B。 11. 如图甲所示，工人用推力F将重为1000 N的箱子沿斜面推至水平车厢中，斜面长3 m、高1.5 m，F始终与箱子运动方向相同。箱子运动路程随时间变化关系如图乙所示，推力F随时间变化关系如图丙所示。下列分析正确的是（　　） A. 0~10 s内，推力做的功为1500 J B. 0~10 s内，箱子所受摩擦力为100 N C. 斜面的机械效率为75% D. 10~20 s内，重力做功且功率为80 W 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图乙可知0~10s内箱子在斜面上运动的路程，由图丙可知，此过程中推力，0~10s内，推力做的功，故A错误； B．0~10s内，有用功 额外功 箱子所受摩擦力，故B正确； C．斜面的机械效率，故C错误； D．10~20s内箱子在水平车厢运动，重力方向竖直向下，箱子运动方向为水平，重力方向和运动方向垂直，因此重力不做功，功率为0，故D错误。 故选B。 12. 重的工人用如图甲所示的滑轮组和箱子将建材匀速运送到一定高度，该滑轮组的机械效率与所提升建材的重力的关系如图乙所示，已知箱子的重力为。若忽略绳子的重力和摩擦力，绳子不会断，则下列有关说法中不正确的是（ ） A. 该滑轮组中动滑轮的重力为 B. 当该滑轮组的机械效率为60%时，所提升建材的重力为 C. 工人用该滑轮组最多可提升的建材 D. 工人用该滑轮组提升重物时，机械效率最高可达65.2% 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图乙可知，当时，，根据，箱子和动滑轮的总重为 所以动滑轮的重力为，故A正确； B．当该滑轮组的机械效率为60%时，提升物体的重力为，故B正确； C．如图甲，绳子段数为，当绳子拉力等于工人的重力750N时，提升的建材重力最大，此时根据，最多提升建材的重力为，故C正确； D．根据，当提升重物的重力越大，机械效率越高，所以当提升物体的重力为1100N时，最大机械效率为，故D错误。 本题选择错误的，故选D。 二、填空题（每空1分，共31分） 13. 用如图甲所示的“起瓶器”开瓶盖，A、B两点中__________点是支点，“起瓶器”是__________杠杆（选填“省力”或“费力”）。如图乙所示，小轿车的方向盘相当于一个__________（滑轮/轮轴/斜面），若方向盘的半径与轴的半径比为5：1，不计摩擦阻力，则F2__________N。 【答案】 ①. A ②. 省力 ③. 轮轴 ④. 200## 【解析】 【详解】由图可知，起瓶器绕A点转动，故A为支点；起瓶器动力作用在手柄末端，动力臂为支点A到动力作用线的距离；阻力是瓶盖对B点的阻碍力，阻力臂为支点A到阻力作用线的距离；则动力臂大于阻力臂，因此是省力杠杆； 轮轴是由“轮”和“轴”组成的系统，能够绕共轴线旋转，相当于以轴心为支点、半径为杆的杠杆系统，故小轿车的方向盘相当于一个轮轴；轮轴的实质是杠杆的变形，根据杠杆的平衡条件可得，则 14. 用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1=m3<m2。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越______。比较A、B可知：物体重力势能的大小与物体的________有关；比较___________可知：物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。 【答案】 ①. 多 ②. 质量 ③. A、C 【解析】 【分析】 【详解】[1]物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深。 [2]比较A、B可知，两个物体所处的高度相同，由题中条件可知，m1<m2，两物体的质量不同，再观察A、B可知，木桩进入沙中的深度不同，物体对木桩做的功不同，即物体的重力势能不同，说明了物体重力势能的大小与物体的质量有关。 [3]要知道物体重力势能的大小与物体被举的高度有关，需要物体被举的高度不同，木桩进入沙中的深度不同，其他相同，观察A、B、C可知，A、C和B、C，物体被举的高度不同，但是B、C木桩进入沙中的深度相同，B、C不符合，而A、C木桩进入沙中的深度不同，A、C中物体重力势能大小不同，A、C中物体的质量m1=m3，质量相同，可以知道物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。 15. 某同学利用如图甲所示的牵引装置来锻炼关节功能，装置中滑轮的作用是①__________；若小腿拉绳使重物在2s内匀速上升0.4m，小腿拉绳子做功的功率为6W，小腿的拉力做功是②__________J。从地面上搬起重物也可以起到锻炼的作用，下面建立模型说明这个问题。将人的脊柱简化为杠杆如图所示，脊柱可绕骶骨（轴）O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F3作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变。搬箱子时的拉力F4作用在肩关节B点，在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F3方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。 （1）完成上面的填空①________；②___________； （2）当α角增大时，F3__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）； （3）如果考虑到人上半身的重力，那么腰背部肌肉的实际拉力将比图丙中的F3要__________（选填“大”或“小”）； （4）由以上分析可知，__________（选填“A”或“B”）图中的姿势更好。 【答案】（1） ①. 改变力的方向 ②. 12 （2） 变小 （3） 大 （4）B 【解析】 【小问1详解】 由图可知，图甲中滑轮为定滑轮，作用是改变力的方向。 小腿拉力做功为 【小问2详解】 根据杠杆平衡条件 ，当角增大时，重物拉力的力臂会变小，​与脊柱夹角始终12°保持不变，则的力臂随脊柱长度的比例关系不变，阻力​大小不变，因此动力会变小。 【小问3详解】 如果考虑人上半身的重力，这个重力也属于阻碍杠杆转动的阻力，相当于额外增加了阻力和阻力臂，根据杠杆平衡条件，需要更大的动力来平衡，因此腰背部肌肉的实际拉力比模型中的要大。 【小问4详解】 对比A、B两种姿势，B姿势是屈膝下蹲搬重物，此时脊柱与水平面的夹角更大，由第(2)问结论可知，这种情况下腰背部肌肉需要提供的拉力更小，更省力也更保护腰部，因此B姿势更好。 16. 如图所示，用滑轮组匀速提升重为20N的物体，在竖直向下、大小为12.5N的拉力F的作用下物体升高了5m，有用功为__________J，滑轮组的机械效率为__________%，在提升物体的过程中克服绳重和摩擦做的额外功为15J，动滑轮的重力为__________N。 【答案】 ①. 100 ②. 80 ③. 2 【解析】 【详解】由图可知滑轮组承担物重的绳子段数，有用功为 绳子自由端移动的距离 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 总额外功 克服动滑轮重力做的额外功 动滑轮的重力 17. 在斜面上将一个重的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力为，拉动的距离，提升高度，所用时间，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。 【答案】 ①. 80 ②. 75 ③. 100 【解析】 【详解】拉力做的总功为 拉力做功的功率为 克服物体重力做的有用功为 斜面的机械效率为 克服摩擦力做的额外功为 由可知，物体与斜面间的摩擦力为 18. 如图是某商场的自动扶梯.扶梯的部分几何尺寸如图所示，质量为50kg的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼。已知扶梯以1m/s的速度匀速上行，则扶梯对他做功的功率是__________W。如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。若小华站在的扶梯匀速上升，则小华的机械能将__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。（g取10N/kg） 【答案】 ①. 300## ②. 变大 ③. 变大 【解析】 【详解】扶梯长度为 小华运动的时间为 小华的重力为 扶梯对小华做的功为 扶梯对他做功的功率为 根据公式，扶梯上人数增多，重力增大，克服重力所做的功增大，即有用功增大，额外功不变，故效率变大； 小华匀速上升时，速度与质量均不变，动能不变；高度变大，则重力势能变大，因此机械能（机械能为动能与势能之和）变大。 19. 如图甲所示，常用的按钮式圆珠笔内有一个弹簧。如图乙所示，笔尖朝上，笔尾抵在桌面用力按下后放手，圆珠笔会弹起很高。图乙中，A为按下后放手的时刻，B为按下后弹簧恢复原长的时刻，C为向上运动到最高点的时刻，弹簧的弹性势能在____________（选填“A”“B”或“C”）时最大。圆珠笔在B→C过程，机械能转化的情况是____________能转化为____________能。 【答案】 ①. A ②. 动 ③. 重力势 【解析】 【详解】由弹性势能的影响因素可知，弹簧弹性形变程度越大，弹性势能越大，A时刻弹簧弹性形变最大，故弹性势能最大。 因B时刻弹簧恢复原长，B→C过程中圆珠笔向上运动，动能减小，重力势能增大，故动能转化为重力势能。 20. 有一种蹦极游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。如图所示，图中a点是弹性绳自然下垂时下端的位置，b点是游戏者静止时所在的位置，c点是游戏者所到达的最低点。不计空气阻力，则从a至c处的过程中；游戏者的动能__________。（选填“变小”、“变大”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）；游戏者的动能在__________点动能最大；在a至b的过程中游戏者重力势能的变化量__________游戏者的动能变化量与绳子弹性势能的变化量之和（“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】 ①. 先变大后变小 ②. b ③. 等于 【解析】 【详解】b点是游戏者静止时的受力平衡位置，此时重力和弹性绳拉力大小相等；从a点开始弹性绳被拉长，一开始弹性绳的弹力小于游戏者的重力，合力向下，与运动方向一致，游戏者速度持续增大，动能变大；到达b点时，弹力等于重力，合力为0，速度达到最大，动能最大；经过b点后，弹力大于重力，合力向上，与运动方向相反，游戏者速度减小，动能变小，直到最低点c处速度减为0；因此整个过程动能先变大后变小。 因不计空气阻力，游戏者与弹性绳组成的系统机械能守恒，重力势能的减少量等于动能增加量与弹性势能增加量之和，故a至b过程中游戏者重力势能的变化量等于动能变化量与绳子弹性势能变化量之和。 21. 如图所示，水平实验台宽为l，边缘安装有压力传感器C、D（C、D体积忽略不计），现将长为3l的一轻质杆平放在C、D上，其两端到C、D的距离相等，两端分别挂有质量均为m0=0.4kg的空容器A、B，实验中向A中装入一定质量的细沙，要使杆始终水平静止不动，可向B中注入一定质量的水，请分析：（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg） （1）若操作中，向B中注入水的体积为3L时，观察到传感器C示数恰好为零。则容器B中水的质量为_______kg，容器A中细沙的质量________kg； （2）若向A中装入细沙的质量为mA(mA>m0)，当杆始终水平静止不动时，B中注入水的质量范围为______至________（结果用mA、m0表示）。 【答案】 ①. 3 ②. 1.3 ③. ④. 2mA+m0 【解析】 【详解】（1）[1]由可知，容器B中水的质量 [2]当传感器C示数为零时，以D为支点，根据杠杆平衡条件可得 (m沙+m0)g•2l=(m水+m0)g•l 即 (m沙+0.4kg)g•2l=(3kg+0.4kg)g•l 解得m沙=1.3kg。 （2）[3][4]当传感器D示数为零时，mB有最小值，根据杠杆平衡条件可得 (mA+m0)gl=(mB+m0)g•2l 解得，当传感器C示数为零时，mB有最大值，根据杠杆平衡条件可得 (mA+m0)g•2l=(mB+m0)gl 解得mB=2mA+m0，由题意可知，mA-m0>0，当mA≤m0时，mB有最小值为0，当mA>m0时，mB有最小值为，所以当mA≤m0时 0≤mB≤2mA+m0 当mA>m0时 三、作图题（每问2分。共6分） 22. 按下列要求作图。 （1）轻质杆OA的A端挂一重物，在绳子拉力作用下保持静止，请画出图（1）中阻力F2及对应的力臂L2。 （2）下图为跨学科实践活动中的活塞式抽水机的示意图。请在图中画出：阻力F2的力臂L2和在C处所用最小力F1的示意图。 （3）如图所示，画出滑轮组提起重物最省力时绳子的绕法。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 A端所挂重物对杆的拉力为阻力，作用在A点，方向竖直向下，从支点向拉力的作用线引垂线，垂线段的长度即为其力臂。 【小问2详解】 延长的作用线，由支点向的作用线引垂线，垂线段的长度即为其力臂；要使施加的力最小，根据杠杆的平衡条件，动力臂需最长，所以应垂直于杆向下，据此作图。 【小问3详解】 滑轮组最省力的绕法是让承担物重的绳子段数最多。对于由一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，最省力的绕法是从动滑轮的挂钩开始绕起，此时承担物重的绳子段数为3。具体绕法为：绳子一端固定在动滑轮的挂钩上，然后依次绕过定滑轮、动滑轮。 四、解答题（本题共7小题，共39分） 23. 实验小组在“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、刻度尺、细线和重为的相同钩码5个。 （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__________（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是___________________； （2）小明利用图乙所示的器材，进行多次测量，这样做的目的是___________________。测出多组数据后，得出结论：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，与小组其他同学交流后，小华为了验证小明的结论是否准确，她利用图丙中水平平衡的杠杆进行实验（）：保持B处悬挂钩码的个数和位置不变，在A处悬挂钩码，使杠杆平衡。若小明同学的结论错误，则将A处的钩码改挂在C处时，杠杆_________（选填“平衡”或“不平衡”）；将A处的钩码改挂在D处时，杠杆_________（选填“平衡”或“不平衡”）。 （3）用如图丁所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”实验时，将总重为的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为，弹簧测力计的示数为，其移动的距离为（不计转轴O处的摩擦，钩码重不变），则此时杠杆的机械效率η为_________；若将钩码移动到Q点，仍将钩码匀速提升高度h，此时杠杆的机械效率为η'_________η（选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】（1） ①. 右 ②. 便于测量力臂 （2） ①. 得出普遍规律 ②. 不平衡 ③. 平衡 （3） ①. 80% ②. 大于 【解析】 【小问1详解】 实验前杠杆左侧下沉，说明左侧偏重，平衡螺母应向高的右侧调节。杠杆调至水平位置平衡时，力的方向竖直，力臂恰好与杠杆重合，可直接通过杠杆刻度读出力臂长度。 【小问2详解】 探究杠杆平衡条件是寻找普遍物理规律，多次实验的目的是避免单次实验的偶然性，得到普遍适用的结论。 小明的错误结论是“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”：A和C到支点O的距离相等，若按小明的结论，钩码挂在C处时等式仍成立，杠杆平衡，小明结论错误，则应填“不平衡”；，若按小明的结论，钩码挂在D处时等式不成立，杠杆不平衡，小明结论错误，则应填“平衡”。 【小问3详解】 杠杆的有用功是提升钩码做的功 总功是弹簧测力计拉力做的功 机械效率 将钩码移到更远离支点的Q点，仍提升相同高度h时，杠杆自身重心上升的高度变小，克服杠杆自重做的额外功减小，有用功不变、总功减小，因此杠杆的机械效率大于原来的。 24. 用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如下表。 实验次数 钩码重力G物/N 动滑轮重力G动/N 绳端拉力F/N 机械效率η 1 6.0 0.3 2.2 90.9% 2 6.0 1.0 3 6.0 1.9 2.9 69.0% 4 6.0 3.2 3.4 58.8% （1）每次实验绳端移动距离为________cm； （2）实验过程中应该在________（选填“匀速拉动”或“静止”）时读数。 （3）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为________N，第2次实验滑轮组的机械效率为________。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________； （4）小组同学在仅增大绳端移动距离的情况下，滑轮组的机械效率________（选填“变大”、“变小”或“不变”）； （5）用同一滑轮组提升重物时，下列选项中可提高机械效率的是________。 A. 增大所提升物体的重力 B. 增大提升物体的速度 【答案】（1）30 （2）匀速拉动 （3） ①. 2.5 ②. 80% ③. 小 （4）不变 （5）A 【解析】 【小问1详解】 由图甲可知该滑轮组承担物重的绳子段数，根据滑轮组距离关系，物体上升，因此绳端移动距离 【小问2详解】 实验过程中，静止读数会忽略滑轮与轴之间的摩擦，导致拉力测量值偏小，因此需要在匀速拉动时读数，此时滑轮组处于平衡状态，拉力大小等于弹簧测力计示数，测量结果准确。 【小问3详解】 弹簧测力计分度值为0.1N，指针指向2.5N，因此拉力示数为2.5N； 第2次实验的有用功为 总功为 机械效率为 对比表格数据，物重均为6N时，动滑轮重力越大，机械效率越低，因此物重不变时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低。 【小问4详解】 机械效率是有用功和总功的比值，仅增大绳端移动距离时，物体上升高度也会同比例增大，根据 有用功和总功的比值不变，因此机械效率不变。 【小问5详解】 A．同一滑轮组，动滑轮重不变，增大所提升物体的重力，有用功占总功的比例会提升，可提高机械效率，故A符合题意； B．增大提升物体的速度，不会改变有用功和额外功的比值，机械效率不受影响。 故B不符题意。 故选A。 25. 如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，让钢球从斜槽上由静止释放，与放在水平面上的木块相撞并滑行一段距离后静止，依次完成了甲、乙、丙三次实验。 （1）该实验研究的是________（木块/钢球）的动能。若水平面绝对光滑，本实验将________（选填“能”或“不能”）达到探究目的，原因是________________________________。 （2）交通事故中高速公路上高速行驶的汽车比低速行驶的汽车造成的伤害事故一般比较大，为了帮助小明提供实验依据，应选择甲、乙、丙中的________两个实验进行对比，得到的实验结论是________________________________________； （3）北京冬奥会滑雪比赛中，运动员从A点静止出发，在空中完成了一次超高难度的1620度旋转，获得本项目的金牌，现将运动轨迹简化如图所示，若不考虑能量损失，她的运动轨迹最符合实际的是________（a/b/c/d）。 【答案】（1） ①. 钢球 ②. 不能 ③. 水平面绝对光滑，木块不受摩擦力作用，被撞击后将做匀速直线运动，无法通过木块滑行的距离判断钢球动能的大小 （2） ①. 甲乙 ②. 质量一定时，速度越大，动能越大 （3）c 【解析】 【小问1详解】 实验是让钢球从斜面上由静止释放，去撞击木块，研究的是钢球的动能。 实验中运用转换法通过观察木块被撞击距离的远近来表示钢球动能的大小，根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动，无法通过木块滑行的距离判断钢球动能的大小，实验将不能达到探究目的。 【小问2详解】 交通事故中高速公路上高速行驶的汽车造成的伤害事故一般比较大，需探究速度对动能的影响，根据控制变量法，应控制小球的质量相同，速度不同，而小球高度越高，小球到达斜面底端的速度越大，因此应选甲乙两图；小球速度越大，此时木块被撞击的距离越远，说明小球具有的动能越大，可得结论为：当质量一定时，物体的速度越大，动能越大。 【小问3详解】 不考虑能量损失，则运动员的机械能守恒。运动员从A点静止出发，开始时只具有重力势能，不具有动能，运动员离开轨道后，由于惯性会继续向上运动，最后落地；运动员到达最高点时具有一定速度，动能不为零，则在最高点时的重力势能应小于A点的重力势能，则最高点的高度应小于A处的高度。d轨迹起始速度方向接近水平，不符合实际，故运动轨迹最符合实际的是图中的c。 26. 质量为8t的某载重汽车，额定功率为240kW，车上装有12t的砂石。汽车先以10m/s的速度，200kW的功率，在平直的路面上匀速行驶了5min，然后又以额定功率用了2min的时间，把砂石从山坡脚下送到了60m高的坡顶施工场地。（g取10N/kg）求： （1）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机所做的功； （2）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，汽车受到的阻力； （3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 汽车在平直路面以200kW功率匀速行驶，行驶时间 发动机做功 【小问2详解】 由得牵引力 汽车匀速行驶，受力平衡，阻力等于牵引力，即阻力 【小问3详解】 汽车以额定功率运送砂石，有用功为克服砂石重力做的功，则有用功为 总功为发动机做功 机械效率 27. 建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为的建材从地面匀速送到高处，所用拉力为，时间为，求： （1）工人做的有用功； （2）工人做功的功率。 （3）此过程中该装置的机械效率； （4）若不计绳重和摩擦，现在工人用该装置改拉重为的建材，此时该装置的机械效率。 【答案】（1）1200J （2）150W （3）80% （4）90% 【解析】 【小问1详解】 建材匀速上升，有用功为克服建材重力做的功 【小问2详解】 由滑轮组结构得承担物重的绳子段数，绳子自由端移动距离 总功 工人做功的功率 【小问3详解】 该过程的机械效率 【小问4详解】 不计绳重和摩擦由拉力，得动滑轮重力 改拉450N建材，机械效率 28. 跨学科实践—自制杆秤 （1）实践背景：如图甲所示是《墨经》记载的杆秤，文中将待称量的物体称为“重”、将秤砣称为“权”。称量时，先将“重”挂在挂钩上，然后将“权”拨到合适位置，直至秤杆水平平衡，此时根据“权”绳所对应的刻度就可以知道待称量物体的质量。其中“标”、“本”表示杠杆五要素中的____________；跨学科实践小组准备结合《墨经》的记载和已学知识，自制一把杆秤； 器材准备：木条（总长20cm）、圆柱形小桶、细绳、钩码（50g，100g） （2）制作杆秤：如图乙，将小桶用细线悬挂在木条C端，选取50g的钩码作为“秤砣”，移动到B点，秤杆恰好在____________位置平衡，量得BC=5cm。该“杆秤”的零刻度线在__________（选填“B点”、“B点左”或“B点右”）；在小桶中添加已知质量的钩码，移动“秤砣”，直至再次平衡，在“秤砣”对应的位置标注质量；当“重”更重时，要使杆秤再次水平平衡应将“权”向____________移动（选填“左”或“右”）；该杆秤最多可称量____________g的物体。如果要增大该杆秤测量范围，可以________________________________________________。 【答案】（1）力臂 （2） ①. 水平 ②. B点 ③. 左 ④. 150 ⑤. 换用质量更大的秤砣##减小提纽到挂钩的距离 【解析】 【小问1详解】 “标”是提纽（支点）到“权”（动力作用点）的距离，“本”是提纽到“重”（阻力作用点）的距离。在杠杆水平平衡时，这两个距离分别对应动力臂和阻力臂，统称为力臂。 【小问2详解】 为了便于直接从木条上读出力臂的大小，调节杠杆时应使其在水平位置平衡。 零刻度线是指不挂重物时，秤砣所在的位置。空载状态，“秤砣”移动到B点时秤杆恰好在水平位置平衡，因此B点即为零刻度线。 当“重”更重时，阻力变大，而阻力臂（提纽到挂钩C的距离）不变，阻力与阻力臂的乘积变大。根据杠杆平衡条件  ，在动力（秤砣重力）不变的情况下，必须增大动力臂才能使杠杆再次平衡，即秤砣需远离支点向左移动。 如图乙可知，提纽固定在木条的B点（支点），由小问②分析可知零刻度线恰好也在B点。小桶重力产生的转动效果被木条自身重力产生的转动效果完全平衡（相当于“去皮”）。最大称量值对应秤砣移动到杠杆最左端A点时的状态，此时动力臂最大，则最大动力臂为   根据杠杆平衡条件  ，得  待测物体的最大质量  待测物体的最大质量 ，要增大测量范围（即增大  ），可增加秤砣（权）的质量、增加杆的长度（增大  ）或减小提纽到挂钩的距离（减小  ）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $