第五章 简单机械与功 单元复习培优卷（含解析）

科学(华东师大版)九上培优卷：第五章 简单机械与功 单元复习
一、选择题
1.如图所示的工具中，属于费力杠杆的是( )
A.瓶盖起子 B.食品夹
C.核桃钳 D.起钉锤
2.如图所示，“和谐号”高铁满载旅客从十堰东站缓缓驶出前往武汉，下列说法正确的是
A.列车由静止变为运动，列车的惯性增大了
B.列车加速前进时，列车的动能一直增加
C.列车受到的牵引力和铁轨对它的支持力是平衡力
D.“和谐号”高铁外形设计成流线型是为了增大对地面压力提高行驶稳定性
3.张家界大峡谷玻璃桥高空蹦极体验项目正式对公众开放，不考虑空气阻力，关于人在蹦极下降过程中的能量分析，下列选项中正确的是
A.弹性绳绷直前，人的重力势能减小，动能增大，机械能增大
B.弹性绳刚好绷直时，人的重力势能最小，动能最大
C.下降到最低点的过程中人的机械能守恒
D.下降到最低点时，人的重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大
4.某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试，甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，且，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力和以及牵引力在相同时间内所做的功和之间的关系正确的是
A.，B.，
C.，D.，
5.一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动，其路程(s)﹣时间(t)关系如图所示，下列正确的是( )
A.物体20s时的速度大于8s时的速度
B.0～12s物体所受的拉力大于12s～24s物体所受的拉力
C.0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功
D.0～12s拉力做功的功率小于12s～24s拉力做功的功率
二、填空题
6.如图所示是常用的核桃夹，当用力摁住C点夹核桃时，可把________点看作支点，此时核桃夹可看作________杠杆(选填“省力”“费力”或“等臂”)。
7.人骑电动自行车下坡时重力势能__________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。到达坡底后在水平路面上匀速骑行过程中，机械能__________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。刹车后很快停了下来，发现刹车片很烫，这是通过__________的方式改变刹车片的内能。
8.我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程，三峡船闸是世界上最大的船闸。船闸是利用 原理工作的；三峡大坝设计成上窄下宽的形状是因为液体压强随深度的增加而 (选填“增大”或“减小”)；水库蓄水发电是 能转化为电能，而电能在传输过程中由于电流的 效应会产生电能损耗。
9.如图所示，利用滑轮组把物体匀速提升一定高度，该滑轮组有______段绳子承担物重，在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，则滑轮组的机械效率将______选填“变大”“变小”或“不变”。
10.中学生要养成文明的行为习惯，严禁高空抛物。如果一个重的鸡蛋从20m高处自由下落，不计空气阻力，下落过程中鸡蛋的重力势能转化为______能，重力对鸡蛋所做的功为______J。
11.2020年7月23日，“天问一号”卫星在文昌航天发射场发射升空，将负责执行中国第一次自主火星探测任务。加速上升过程中，火箭燃料的________能转化为燃气的内能，卫星的机械能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
12.用如图甲的滑轮组提升重200N的物体，已知拉力F为80N，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______选填“A”或“B”，动滑轮重为______N，3s内对物体做的有用功为______J。
13.如图所示，物体A重100N.物体B重10N，此时A沿着水平桌面以0.2m/s的速度向右做匀速直线运动(不计摩擦、绳重及滑轮重)，那么物体B匀速下降的速度是 m/s，物体A与水平面间的摩擦力是 N，10s内物体A受到的拉力做功 J。
14.小红和小华在做“探究杠杆平衡条件”实验中：
实验前，把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，小红将右端的平衡螺母向右调，小华认为也可以将左端的平衡螺母向______调选填“左”或“右”，使杠杆在水平位置平衡；
实验中，他多次在杠杆两端加挂钩码，并调节钩码位置，使杠杆保持水平平衡，记录多组数据，这样做的目的是______；
如图乙所示，始终保持杠杆在水平位置平衡，小红将弹簧测力计从位置移动到位置时，测力计的示数将______选填“变大”、“变小”或“不变”。
15.阅读短文，回答问题。
2020年，中国科技成就让世人瞩目，一大批对国家经济和社会发展有重大影响的标志性科技创新成果不断涌现。
材料一月12日，我国自主研发的首台单机容量达10兆瓦的海上风力发电机组正式运行。该风力发电机采用双驱电动变桨系统调节叶片方向，能最大限度捕获风能。每台每年发电约，可为国家发展和居民生活提供更多清洁能源。
材料二月12日，郑太高速铁路全线建成通车。动车组采用全新铝合金车体，超尖流线型车头。相邻钢轨两端采用了挤压无缝焊接。中国高铁将以更先进的技术确立在世界的领先地位。
材料三嫦娥五号着陆器用钻具“钻取”约月球地下样品，用采样器“表取”约月球表面样品。从取样到封装，历经19小时。12月17日，嫦娥五号在大气中拖着长长的尾焰将月球样品成功带回地球。
若每户每年平均用电2000度，则每台海上风力发电机每年发电可供______户家庭正常使用。
嫦娥五号“表取”的月球表面样品，带回地球后质量约为______kg。嫦娥五号在大气中拖着尾焰是通过______方式使其内能增加。
请你从以上材料中，提出一个相关的物理问题，并指出对应的物理知识。
温馨提示：不得与第、问内容及以下示例重复。
示例：物理问题：风力发电机的工作原理是什么？
物理知识：电磁感应。
物理问题：______？
物理知识：______。物理知识与问题对应，且没有科学性错误均可得分
三、解答题
16.党的十九大报告提出，要建设生态宜居、生活富裕的新农村。某兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地，建筑工地工人们用如图甲所示的滑轮组来提升重物，不计绳重和摩擦。
一个工人质量为60kg，竖直向上匀速拉动700N的重物时，绳上拉力为400N，将重物提升2m用时20s，滑轮组的机械效率为多少？
在这20s的时间内拉力的功率为多少W？
该工人能够提升的最重的物体约为多少kg？
请你设计另一种最省力的绕线方式，并画于图乙中。
利用最省力的方式，提升800N的重物，求绳上拉力的大小？
利用最省力的方式，竖直向上以的速度匀速拉动绳子，求20s物体上升的距离？
答案和解析
一、选择题
1.B。
【解析】A、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；
B、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B正确；
C、核桃钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；
D、起钉锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误。
2.B
【解析】A、列车由静止变为运动，列车的质量不变，惯性不变，故A错误；
B、列车加速前进时，列车的质量不变，速度增大，所以动能一直增加，故B正确；
C、列车受到的牵引力和铁轨对它的支持力不在一条直线上，不是一对平衡力，故C错误；
D、高铁外形设计成流线型一是可以减小空气的阻力，二是利用上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大，产生向上的升力，从而减小对地面压力，减小摩擦力，故D错误。
故选：B。
影响惯性大小的因素是物体的质量，质量越大，惯性越大；
影响动能的因素有：速度和质量，速度越大，质量越大，动能就越大；
二力平衡的条件有四个：大小相等，方向相反，作用在同一直线上，并作用在同一物体上；
流线型设计可减小空气阻力。当流线型的车子快速行驶时，产生升力，车子对地面压力减小。
本题以高铁列车为背景，考查了对惯性的理解、对动能影响因素的认识、对平衡力的辨别、对”流线型“设计这一特点的了解，有一定综合性，但难度不大。
3.D
【解析】A、弹性绳绷直前，人在重力的作用下向下做加速运动，人的质量不变，高度变小，人的重力势能减小，人的质量不变，速度变大，动能增大，不计空气阻力，人的机械能是守恒的，保持不变，故A错误；
B、弹性绳刚好绷直时，人继续向下运动，人的重力大于弹性绳的弹力，向下做加速运动，当弹力等于人的重力时，速度最大，动能最大，故B错误；
C、下降到最低点的过程中，人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以人的机械能不守恒，故C错误；
D、下降到最低点时，高度最小，所以人的重力势能最小，此时弹性绳发生的形变程度最大，弹性绳的弹性势能最大，故D正确。
故选：D。
动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
弹性势能的影响因素是弹性形变的程度，形变越大，势能越大。
机械能为动能和势能的和。
掌握动能、重力势能的影响因素。利用控制变量法能判断动能、重力势能的变化。
4.C
【解析】在水平方向上，甲、乙两辆汽车都受牵引力F与摩擦力f作用，两辆汽车都做匀速直线运动，处于平衡状态，所以，；
甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，两辆汽车对水平路面的压力相等，都等于汽车自身的重力；接触面的粗糙程度相同，所以两辆汽车所受的摩擦力大小相等，即，所以牵引力；
因为，，
所以在相同的时间内路程关系：
，。
根据可知，。
故选：C。
影响摩擦力大小的因素是：接触面所受压力、接触面的粗糙程度，通过分析接触面所受压力和接触面粗糙程度的关系得出摩擦力大小的关系；而两辆汽车都做匀速直线运动，都受平衡力的作用，即牵引力和摩擦力平衡；进而确定牵引力大小关系；
知道，可得在相同的时间内的路程关系，再根据比较做功大小关系。
本题难点在牵引力大小关系的判断，要掌握：物体静止或匀速直线运动时受到平衡力的作用；平衡力的特点；影响摩擦力大小的因素。
5.C。
【解析】A、从图象上看，0～12s和12s～24s物体以不同的速度做匀速直线运动，而0～12s通过的路程是6m，12～24s通过路程为2m，因为相同时间内通过的路程越多，速度越大，因此0～12s过程中的速度大于12～24s的过程中的速度，即物体20s时的速度小于8s时的速度，故A错误；
B、由图象可知，物体在0～12s和12s～24s均做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，同一物体对水平面压力相等，接触面的粗糙程度不变，故物体受到的摩擦力相等，所以0～12s物体所受的拉力等于12s～24s物体所受的拉力，故B错误；
C、由AB知，0～12s物体所受的拉力等于12s～24s物体所受的拉力，物体0～12s通过的路程大于12～24s通过路程，由W＝Fs可知，0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功，故C正确；
D、0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功，而两段时间相同，根据P＝可知，0～12s拉力做功的功率大于12s～24s拉力做功的功率，故D错误。
二、填空题
6.A；省力
【解析】当用力摁住C点夹核桃时，围绕A点转动，A是支点。
C为动力作用点，B为阻力作用点，故动力臂小于阻力臂，故是省力杠杆。
7.减小不变做功
【解析】重力势能的影响因素：高度和质量，现自行车下坡高度减小，重力势能减小；机械能包括势能和动能，自行车在水平面匀速骑行，势能不变，动能不变，故机械能不变；改变内能的方式有做功和热传递，这里通过摩擦力做功，所以是做功的方式改变内能。
8.连通器;增大;水的重力势;热;
【解析】(1)船闸在工作时，闸室分别与上游和下游构成连通器，运用了连通器的原理；
(2)三峡大坝设计成了上窄下宽的形状，原因是：液体压强会随着深度的增加而增大；
(3)发电时，水从高处流下来，水的重力势能转化成电能；
(4)电流流过导体时会产生热量，损耗电能。
故答案为：连通器；增大；水的重力势；热。
9.2变大
【解析】由图知，从动滑轮上直接引出的绳子股数为2，则该滑轮组有2段绳子承担物重；
在绳子承受范围内，不计绳重和摩擦，若增加所提升的物重，拉力做的有用功变大，而额外功不变，有用功在总功中所占的比例变大，滑轮组的械效率变大。
故答案为：2；变大。
使用滑轮组时，承担物重的绳子股数，是指从动滑轮上直接引出的绳子股数；
增大滑轮组机械效率的方法：一是增大提升的物重，二是减小摩擦、减小动滑轮重。
本题考查了使用滑轮组时承担物重绳子股数的判断、提升物体重力对机械效率的影响，属于基础题目。
10.动10
【解析】鸡蛋下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度增加，动能增大，重力势能转化为动能；
重力对鸡蛋所做的功为：。
故答案为：动；10。
判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的；
利用计算重力对鸡蛋所做的功。
此题考查动能和重力势能的转化、功的计算，难度不大，掌握动能和重力势能的影响因素是关键。
11.化学；增大
【解析】火箭在加速上升过程中，燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭的机械能。
卫星的速度和高度都增大，质量不变，动能和重力势能都增大，机械能增大。
12.A40300
【解析】由图甲可知，，则拉力端移动距离，所以图乙中上面的倾斜直线A是绳子自由端运动的图像，而下面的倾斜直线B是物体运动的图像；
不计绳重和摩擦，拉力，则动滑轮重力：
；
由图乙可知，时，物体运动的高度，
拉力做的有用功：。
故答案为：A；40；300。
由图甲可知，，则拉力端移动距离，据此确定图乙中绳子自由端运动的图像是A还是B；
不计绳重和摩擦，拉力，据此求动滑轮重力；
由图乙可知，时，物体运动的高度，利用求拉力做的有用功。
本题考查了使用滑轮组时动滑轮重力、有用功的计算，要利用好关系式：不计绳重和摩擦，拉力。
13.0.4;20;40;
【解析】(1)由图可知，n＝2，vA＝0.2m/s，
则物体B下滑的速度为vB＝2vA＝2×0.2m/s＝0.4m/s；
(2)物体B匀速下降，则绳端的拉力：F拉＝GB＝10N，
不计摩擦、绳重及滑轮重，F拉＝f，
所以，物体A与水平面间的摩擦力：f＝2F拉＝2×10N＝20N；
(2)根据v＝可得，10s内物体A移动的距离：s＝vAt＝0.2m/s×10s＝2m，
因物体A向右匀速运动，则物体A受到的拉力：F＝f＝20N，
10s内物体A受到的拉力做功：W＝Fs＝20N×2m＝40J。
故答案为：0.4；20；40。
14.右寻找普遍规律变大
【解析】如图甲，杠杆左端下沉，杠杆的右端上翘，应将杠杆重心向右移，所以应将两端的平衡螺母左端和右端的均可向右调节；
探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，使结论具有普遍性；
将弹簧测力计从位置移动到位置时，拉力F力臂变小，由杠杆平衡条件可知，测力计的示数将变大。
故答案为：右；寻找普遍规律；变大。
杠杆处于静止状态或匀速转动状态时，杠杆处于平衡状态；调节杠杆在水平位置平衡，平衡螺母向上翘的一端移动。
只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据找普遍规律从而得出杠杆平衡条件。
当弹簧测力计斜着拉时，其力臂变小，根据杠杆平衡条件分析出答案。
杠杆平衡条件是杠杆平衡计算的基础内容，一定要掌握，在探究杠杆平衡条件的实验中为得出普遍性的规律，在实验中应多测几组数据进行分析。
15.做功动车组采用超尖流线型车头的原因是什么为了减小空气阻力
【解析】每台风力发电机每年发电约，每户每年平均用电2000度，
设每台海上风力发电机每年发电可供n户家庭正常使用，则户；
用采样器“表取”约月球表面样品，带回地球后位置发生改变，由于质量的大小与位置无关，所以样品的质量不变，仍为；
嫦娥五号在大气中运动时要克服摩擦做功，使其温度升高、内能增大，这是通过做功方式使其内能增加；
物理问题1：动车组采用超尖流线型车头的原因是什么？
物理知识1：为了减小空气阻力；
物理问题2：风力发电机工作时能量是如何转化的？
物理知识2：将机械能转化为电能。
故答案为：；；做功；动车组采用超尖流线型车头的原因是什么；为了减小空气阻力。
根据总的发电量和用电量分析；
质量是物体的一种属性，不随形状、状态、温度、位置的改变而改变；改变内能的方法有两种：做功和热传递；
根据题中的信息找出物理问题并解释，可从减小空气阻力、能量转化等方面考虑。
本题主要考查了质量属性、改变内能的方法、减小空气阻力的方法等，属于基础题。
三、解答题
16.解：此过程所做的有用功：，
图甲中有2段绳子承担重物，则绳子自由端移动的距离为：；
所做的总功：，
滑轮组的机械效率为：；
在这20s的时间内拉力的功率；
由可得，
，
因力的作用是相互的，所以为了防止工人被绳子拉上去，则人施加的最大拉力等于人的重力，即人，
由可得，，
最重的物体质量；
图中滑轮组有两种绕线方法，一种是由两根绳子承担重物，一种是由三根绳子承担重物，要想最省力，应选用三根绳子承担的绕法，即从动滑轮开始缠绕，如图所示：
利用最省力的方式，提升800N的重物，绳上拉力，
由可得，20s物体上升的距离：
。
答：滑轮组的机械效率为；
在这20s的时间内拉力的功率为80W；
该工人能够提升的最重的物体约为110kg；
见上图；
绳上拉力的大小为300N；
物体上升的距离为3m。
【解析】根据，求出有用功，明确承担重物的绳子段数，得出绳子移动的距离，由可求得总功，根据可求出机械效率。
由可求得拉力的功率；
首先由可求得动滑轮的重力，因力的作用是相互的，所以为了防止工人被绳子拉上去，则人施加的最大拉力等于人的重力，即，由可求得工人能够提升的最重的物体；
滑轮组绳子的绕法，有两种：
一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；
二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮；
由可求得绳上拉力的大小；
由速度公式变形可求得20s物体上升的距离。
熟练掌握速度、功、功率、机械效率的计算公式，滑轮组的绕线方法、是解答此题的关键。