第5章 功和简单机械 强化练习（含解析）

第五章简单机械与功强化练习（一）2020-2021学年华师大版科学九年级上册
姓名：___________班级：___________
一、选择题
1．如图所示，一个小球从光滑斜面的顶端自由下滑经过A点到达斜面底端，如果小球经过A点时具有的重力势能为50J，若不计空气阻力，以下说法不正确的是（
）
A．小球到达底端时动能大于50J
B．小球从顶端到达底端的过程中，重力势能转化为动能
C．小球到达底端时的机械能大于经过A点时的机械能
D．小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能
2．下列仪器或工具在使用过程中，利用了杠杆原理的一组是（
）
①剪刀；②托盘天平；③量筒；④烧杯；⑤弹簧秤；⑥试管夹
A．①②⑥
B．①③⑤
C．①②③
D．①⑤⑥
3．如图所示是某工厂所采用的小型生产流水线示意图，机器生产出的货物源源不断地从出口处以水平速度v。滑向一个不光滑的水平传送带，最后从传送带上落下装箱打包．假设传送带静止不动时，货物滑到传送带右端的速度为v，最后落在P处的箱包中，在某次操作中由于失误使传送带逆时针转动，物体滑上传送带的速度仍为v0，传送带逆时钟转动和传送带静止不动时相比较下列说法正确的是（
）
A．货物克服摩擦力做功增大
B．货物在传送带上滑动时间增大
C．货物滑到传送带右端的速度比v小
D．货物和传送带间因摩擦产生热量增大
4．浙江杭州获得2016年二十国集团（）蜂会举办权，在城市改造中我们常使用简单机械省力，一定不能省力的是（
）
A．撬棒
B．斜面
C．动滑轮
D．定滑轮
5．物体在相同力F的作用下，分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿着力的方向移动了相同的距离s，力F做的功分别为W1、W2、W3，则下列说法中正确的是（）
A．W1=W2=W3
B．W1＜W2=W3
C．W1＜W2＜W3
D．W1=W2＜W3
6．下列说法正确的是（
）
A．机械的功率越大，机械工作时做功越快
B．机械的功率越大，机械工作时能量转化越多
C．机械的功率越大，机械效率越高
D．一切具有做功本领的物体，是因为它具有机械能
7．甲运动员身高166cm体重63kg，乙运动员身高160cm体重66kg，他们用相同时间把同样重的杠铃举起，如图。如果两人对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式正确的是
A．W1＝W2；P1＝P2
B．W1＞W2；P1＞P2
C．W1＞W2；P1＝P2
D．W1＜W2；P1＜P2
8．如图是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在翘翘板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故(
)
A．男演员的质量可能等于女演员的质量
B．甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C．男演员离开跳台时的机械能一定等于乙处女演员的势能
D．女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
9．甲、乙两个集装箱质量相同，用起重机将甲集装箱以0.5m/s的速度提升10m，再将乙集装箱以1m/s的速度提升到相同高度，那么起重机（
）
A．第一次做功多，功率大
B．第二次做功多，功率大
C．两次做功一样多，功率一样大
D．两次做功一样多，第二次功率大
10．为了搬运一个很重的机器进入车间，某工人设计了下列四种方案（机器下方的小圆圈表示并排放置的圆形钢管的横截面），其中最省力的方案是（
）
A．
B．
C．
D．
11．两只小兔坐在跷跷板上恰好水平平衡，此时（
）
A．两小兔的重力一定相等
B．两小兔到支点的距离一定相等
C．两小兔的力臂一定相等
D．小兔的重力与各自到支点的距离的乘积相等
12．在棉产区，每年秋天拔去地里的棉秆是农民的一项繁重体力劳动。王刚仿照钳子的结构改制成的一种农具解决了这一问题。如图所示，将小铲着地，用虎口夹住棉秆的下部，然后在套管上用力，棉秆就拔出来了。该农具整体视为杠杆，则支点、动力作用点、阻力作用点对应下列位置正确的是（
）
A．转轴——虎口——套管
B．小铲——套管—一虎口
C．小铲——虎口——套管
D．虎口——转轴——套管
13．如图是“天宫一号”飞行器运行轨道的示意图；若“天宫一号”飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则它从远地点向近地点运行的过程中（
）
A．重力势能增加、动能减小
B．重力势能减小、动能增加
C．重力势能增加、动能增加
D．重力势能不变、动能不变
14．作用力F1与F2分别对两个物体做功，两个物体通过的距离之比为S1：S2＝1：2，功的大小之比为W1：W2＝4：3，则这两个力的大小之比F1：F2是：（
）
A．2：3；
B．3：8；
C．8：3；
D．3：2。
15．如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物块m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，试判断下列说法中正确的是
（
）
A．物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B．物体从A到C动能一直在减小
C．物体动能最大的位置在B和C之间
D．物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小
二、简答题
16．
电动自行车轻便、安全、无污染，很受人们喜爱。某同学在双休日骑电动自行车到海滨、连岛观光，途经全长7000m、被人们称之为“神州第一堤”的连云港拦海大堤。若电动自行车以5m/s的速度匀速行驶，电动自行车牵引力的功率为150W。求：
（1）该同学通过大堤全程所需的时间；
（2）电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功；
（3）电动自行车的牵引力。
17．2019年9月30日新昌首批“小马骑行”共享电单车（如图）正式投入使用。其部分参数如表所示。假定共享电单车在水平骑行过程中受到的阻力始终为40牛。
项
目
参数
整车质量（千克）
20
共享电单车最大功率（瓦）
200
(1)小敏在水平地面骑行时，共享电单车重力做功为多少？
(2)小敏在水平公路上骑共享电单车，匀速行驶1千米过程中牵引力做了多少功？
(3)若小敏骑行过程中共享电单车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为多少千米/时？
18．如图所示为倾角30?的固定斜面，方明同学用平行于斜面500N的推力将质量为70kg的物体在5s时间内匀速推高1m。求：
(1)推力做的总功和推力的功率；
(2)斜面的机械效率；
(3)斜面对物体的摩擦力。
19．如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。计算：
(1)F2的功率为多少？
(2)弹簧测力计读数为多少？
(3)物体A和地面之间有摩擦力为多少？
三、填空题
20．如图所示,小明利用两个倾角不同的斜面进行实验。若斜面粗糙程度相同，则将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端时，拉力所做的额外功W甲
W乙，若甲乙斜面光滑，则拉力F甲
F乙。将木块分别从两光滑斜面顶端自由释放，则木块到达斜面底端的速度υ甲
υ乙。
21．小明是学校的升旗了，他将国旗在国歌声中匀速升到旗杆顶端，旗杆顶端装的简单机械应是定滑轮，利用它的好处是________；国旗匀速上升过程中，国旗的机械能_______(变大/不变/变小)．
22．自动步枪枪膛里，火药爆炸产生的气体对子弹的平均推力是12
690牛，枪膛长30厘米，子弹从枪膛射出后前进了200米，则火药爆炸产生的推力对子弹所做的功为_____焦。
23．如图所示，用水平力F将重为G的物体，从光滑的水平路面上拉过路程S1，
物体仍由此水平拉力F，从一粗糙的水平路面拉过路程S2，如果在粗糙水平路面上物体受到的摩擦力为f，则拉力F在物体通过S1及S2的两段路程中所做的总功是___________________。
24．如图
(甲)所示，小华同学用水平力F拉着重为G的木箱在水平方向上运动了距离L，则小华对木箱所做的功为W1=________________。小昕同学沿如图(乙)所示的斜面用同样大小的力F
拉着同样的木箱在力的方向上也运动了距离L，小昕对木箱所做的功为W2.则W2_______________W1(填“>”、“<”或“=”)。
(
2
)
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
应当注意本题中斜面是光滑的，同时在下滑过程中只有重力势能和动能之间的相互转化；因为是光滑的曲面，所以在斜面上滑下的小球没有能量损耗，能量转化过程中能量是守恒的，重力势能全部转化为动能。
【详解】
当滑到A点时具有的重力势能是50J，因为此时小球运动，所以在A点也具有动能故此时小球的机械能大于50J；当小球到达斜面底端时，重力势能为零根据能量守恒可以知道，小球到达底端时动能大于50J；所以A选项是正确的；小球从顶端到达底端的过程中，质量不变，速度增大，高度减小，因此将重力势能转化为动能，所以B选项是正确的；在下滑过程中，斜面是光滑的，不计空气阻力，则没有机械能损失，故机械能守恒，任一点的机械能都相等，故C错误，D正确；综上所述，本题正确答案为C。
【点睛】
本题主要考察能量转化过程中的能量守恒和能量的转化。
2．A
【详解】
一根硬棒在力的作用下绕固定点转动即杠杆。
剪刀在在力的作用下绕固定点转动可以看作杠杆，托盘天平是等臂杠杆；试管夹在在力的作用下绕固定点转动可以看作杠杆；故A符合题意。
3．D
【解析】
试题分析：A、传送带逆时针转动和静止不动时，物体所受摩擦力相同，由W=FS，货物移动距离相同，所以克服摩擦做功相同，A错误。B、S=1/2at2，S相同，a相同，故滑动时间相同，B错误。C、v=at，a相同，t相同，故货物到达右端的速度相同，所以C错误。D、Q=f△s，因为△s增大，产生的热量增大，D正确。考点：牛顿第二定律
4．D
【分析】
（1）杠杆可以分为三种，其中的省力杠杆是能省力的简单机械；（2）斜面只有一种情况就是只能省力不会费力，但是费距离；（3）动滑轮是动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆；
（4）定滑轮不省力．
【详解】
A.
撬棒在使用过程中动力臂大于阻力臂，可以省力，故A不符合题意；B.
使用斜面多走距离，但可以省力，故B不符合题意；C.
使用动滑轮可以省一半的力，故C不符合题意。D.
使用定滑轮不能省力，故D符合题意；故选D.
5．A
【详解】
因为用同样大小的力F，移动相同的距离s，即F相等，s相等，根据W=Fs可知，
W1=W2=W3。故A正确。
6．A
【详解】
A.
机械功率大表明机械做功快，故A正确。
B.
机械的功率越大，机械做功越快，使用机械做功不一定发生能量的转化，故B错误；
C.
机械效率取决于有用功与总功的比值，与机械功率的大小无关，故C错误。
D.
一切具有做功本领的物体，是因为它具有能量，不能说它只具有机械能故D正确。
7．B
【解析】
【详解】
由题知身高166cm的运动员和身高160cm的运动员举起杠铃的重力相同；
因为身高166cm的运动员比身高160cm的运动员高，所以根据W=Gh可知，W1>W2；
因为两运动员举起杠铃的时间相同，所以根据P=可知，P1>P2.
故B正确.
8．A
【解析】
【详解】
A．甲处的男演员要想把女演员弹起到乙处，由于乙处高于甲处，男演员的机械能一定大于女演员的机械能，男演员向上跳起，同时具有动能和重力势能，女演员到达乙处静止不动，只具有重力势能，所以男演员的质量不一定大于女演员质量。A项符合题意；
B．男演员向上跳起，同时具有动能和重力势能，女演员到达乙处静止不动，只具有重力势能，男演员的重力势能不一定大于女演员的重力势能。B项不符合题意；
C．由于存在阻力，克服阻力做功，机械能转化为内能，机械能不断减小，所以男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能。C项不符合题意；
D．女演员弹起时动能转化为重力势能，由于存在阻力，克服阻力做功，动能没有完全转化为重力势能，所以女演员弹起时的动能大于她站在乙处时的机械能。D项不符合题意；
9．D
【解析】
根据功的计算公式：W＝Gh，G、h都相同，所以做功相同，根据P＝Fv可知，两次拉力相同，但第二次速度大，所以第二次功率大．故只有选项D符合题意．故选D．
点睛：已知物体质量相同，提升高度相同，所以做功相同，第二次速度大，但拉力相同，所以第二次功率大。
10．C
【详解】
在以上四种情况中，BCD都将物体与地面之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了物体与地面之间的摩擦力，而A没有，所以首先可以排除A。
在B中使用的是定滑轮，只能改变力的方向不能省力，其所用力的大小与D是一样的。都等于物体与地面之间的滚动摩擦力。
在C中使用的是动滑轮，动滑轮能够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半。所以此时所用的力最小，即最省力。
综上分析，故选C。
11．D
【详解】
由于两只小兔坐在跷跷板上恰好在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知小兔的重力和他们各自到支点的距离的乘积一定相等；
所以选项A.
C.
D不符合题意，选项B符合题意。
12．B
【解析】
【详解】
将小铲着地，整个杠杆是绕着小铲运动的，小铲就是支点；要让杠杆运动，在套管上用力，动力作用点在套管上；虎口处夹着棉杆，棉杆会对虎口处施加一个阻碍杠杆转动的力，阻力作用点在虎口处。
13．B
【详解】
当飞行器由远地点向近地点运行时，其运行速度增大，故动能增大；飞行器的高度在减小，故势能在减小，此过程中势能转化为动能；在近地点时，高度最小，重力势能最小，速度最大，动能最大，故B选项正确。
14．C
【详解】
∵W=Fs
∴F=
∴==×=×=8:3，
故选C
15．D
【分析】
解答此题注意两个步骤：
第一：物体竖直方向受到重力与地面的支持力平衡，水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力．从A到B过程中，弹簧的弹力先大于摩擦力，后小于摩擦力，则知物体先加速后减速，从B到C过程，摩擦力和弹簧的弹力方向均向左，物体一直做减速运动；
第二：物体动能的影响因素有质量和速度，当质量一定时，速度越大动能越大，速度越小动能越小．
【详解】
物体在竖直方向受到重力与地面的支持力平衡，水平方向受到弹簧的弹力和滑动摩擦力。从A到B过程中，弹簧的弹力水平向右，摩擦力水平向左，弹簧的弹力先大于摩擦力，后小于摩擦力，故物体先加速后减速，从B到C过程，物体由于惯性继续向前运动，摩擦力方向向左，物体做减速运动；当质量一定时，速度越大动能越大，速度越小动能越小，所以物体从A到B过程中，动能先增大后减小，从B到C过程中，动能一直减小。故ABC错误，D正确。
故选D.
16．1400s；2.1105J；30N
【详解】
(1)该同学通过大堤全程所需的时间
t===1400s
(2)电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功
W=Pt=150W1400s=2.1J
(3)电动自行车的牵引力
F===30N
答：(1)该同学通过大堤全程所需时间1400s；
(2)电动自行车通过大堤全程牵引力做功2.1J；
(3)电动自行车的牵引力是30N。
17．(1)0；(2)4×104J；(3)18km/h
【分析】
(1)力对物体做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在该力的作用方向上通过了距离；
(2)电动车在水平的路面上匀速行驶时，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据W=Fs算出牵引力做的功；
(3)根据算出匀速行驶时的车速。
【详解】
解：(1)重力是竖直向下的，小敏在水平地面骑行，但是在重力方向——竖直向下的方向上没有通过距离，所以重力做功是0J。
(2)因共享电单车在水平的路面上匀速行驶时，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，则共享电单车受到的牵引力
F=f=40N
匀速行驶1千米过程中牵引力做的功
(3)
根据可知，匀速行驶时的车速
答：(1)小敏在水平地面骑行时，共享电单车重力做功为0J；(2)匀速行驶1千米过程中牵引力做了4×104J的功；(3)
若小敏骑行过程中共享电单车以最大功率输出，匀速行驶时的车速为18km/h。
18．(1)1000J，200W；(2)70%；(3)150N
【分析】
(1)根据三角形的正弦关系求出推力移动的距离，根据求出推力做的总功，根据求出功率。
(2)根据求出有用功，利用效率公式求出斜面的机械效率。
(3)总功减掉有用功即为额外功，根据求出摩擦力的大小。
【详解】
(1)推力移动的距离
推力做的总功
推力的功率
(2)有用功
斜面机械效率
(3)额外功
斜面对物体的摩擦力
答：(1)推力做的总功为1000J，推力的功率为200W；(2)斜面的机械效率为70%；(3)斜面对物体的摩擦力为150N。
19．(1)0.6W；(2)9N；(3)2N
【分析】
(1)由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度等于物体B移动速度的2倍，利用求拉力做功功率。
(2)不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数，即定滑轮受到向左的拉力等于拉力F2的3倍。
(3)对于物体A，受到的力为B向左的摩擦力、向右的拉力、地面向右的摩擦力，据此求地面向右的摩擦力。
【详解】
(1)由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度
拉力做功功率
(2)不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数
(3)对于物体A，受到B向左的摩擦力
由于A受到B向左的摩擦力、向右的拉力、地面向右的摩擦力，水平方向处于三力平衡，则物体A受到地面向右的摩擦力
答：(1)F2的功率为0.6W；(2)弹簧测力计读数为9N；(3)物体A和地面之间有摩擦力为2N。
20．大于；小于；等于
【详解】
①因为两斜面的粗糙程度相同,甲斜面的倾斜程度较小,所以甲斜面的摩擦力较大,同时甲斜面长度较大,由公式W额=fs知：拉力做的额外功W甲>W乙；
②已知同一木块在高度相同的光滑斜面上运动,所以拉力做的功等于克服重力做的功,即Fs=Gh,由于甲斜面长度较大,所以拉力较小,即F甲③已知同一木块在高度相同的光滑斜面上滑下,重力势能全部转化为动能,即木块到达底端的动能相同;又因为木块质量相同,所以速度相同,即v甲=v乙.
21．改变力的方向；
变大。
【解析】
【详解】
定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力。
国旗匀速上升过程中，速度不变，质量不变，所以动能不变，高度增大，国旗的重力势能逐渐增大；所以机械能增大。
22．3807
【详解】
由W=Fs得：对子弹所做的功：
W=Fs=12690N×0.3m=3807J。
23．F(S1+S2)
【详解】
功等于力与力的方向上运动的距离的乘积，拉力F，拉力方向上运动的总距离为：，拉力做的功为：W=F()
24．FL
＝
【详解】
由题知，小华所施拉力的大小为F，在力的方向上运动的距离为L，
小华对木箱所做的功：
W1=FL，
而小莉所施拉力的大小为F，在力的方向上运动的距离为L
小莉对木箱所做的功：
W2=FL，
可见：W2=W1.
(
2
)
(
1
)