第十一章 简单机械和功 综合测评卷（B卷）— 2021-2022学年苏科版物理九年级上学期（有解析）

第十一章 简单机械和功 综合测评卷（B卷）
一、单选题
1．如图所示，是建筑工地吊车的工作示意图，利用伸缩撑杆可使吊臂绕点转动：伸缩撑杆为圆弧；伸缩时对吊臂的支持力始终与吊臂垂直，下列关于这个吊车的有关说法正确的是（ ）
A．使用这种吊车，好处是可以少做功
B．吊臂是一个省力杠杆
C．匀速顶起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力渐渐变小
D．匀速项起吊臂的过程中，伸缩撑杆的支持力的力臂逐渐减小
2．在如图所示的四幅图中，人对物体做了功的是（　　）
A．踢出去的足球向前运动一段距离B．学生背着书包在水平路面上行走
C．女孩把一箱书从地面上搬起来 D．司机推汽车但未推动
3．如图，甲物重15N，乙物重5N，甲乙均静止，不计测力计自重，则测力计示数（　　）
A．5N B．10N C．15N D．20N
4．《墨经》最早记述了杆秤的杠杆原理，“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，如图所示，杆秤在水平位置平衡，以下说法正确的是（　　）
A．“重”增大时，N端上扬
B．“权”增大时，M端上扬
C．“权”向右移时，N端下沉
D．提纽向右移时，M端上扬
5．如图所示，快递小哥为了把较重的货物装入运输车，用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度，忽略绳重和摩擦。下列分析正确的是（ ）
A．甲方式可以省力
B．乙方式不能改变力的方向
C．甲、乙两种方式做的有用功相等
D．甲、乙两种方式的机械效率相等
6．如图，甲、乙实验可以得出“定滑轮不能省力”这一结论。小敏想通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小，于是在左侧加上一个相同的弹簧测力计（弹簧测力计重力不能忽略、绳和滑轮之间摩擦不计）。下列四套装置中能实现的是（　　）
A． B． C． D．
7．一根粗细均匀的木棒斜靠在竖直墙壁上，墙壁光滑，地面粗糙。木棒受到的重力为G，墙壁对木棒的弹力为F，如图所示。现让木棒的倾斜程度变小一些至虚线所示位置，木棒仍能静止斜靠在墙上。则与原来相比，G和F变化情况为（　　）
A．G不变，F变小 B．G不变，F变大
C．G变化，F变小 D．G变化，F变大
8．如图甲所示，虚线框内是由两个相同的滑轮安装成的滑轮组。利用该滑轮组提升质量为27kg的物体所用的拉力为100N。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，不计绳重和摩擦，则（　　　）
A．拉力的功率为50W B．滑轮组中动滑轮重10N
C．该滑轮组的机械效率为90% D．绳子自由端移动的速度为0.5 m/s
9．如图所示，不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，在水平拉力F的作用下，物体M以0.2m/s的速度向左匀速直线运动，弹簧秤的示数为20N，以下正确的是（ ）
①M受到地面的摩擦力为20N
②M受到地面摩擦力水平向左
③拉力F的功率为8W
④M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力
A．①④ B．①② C．①③ D．②④
10．小明两次分别用时90s、40s从一楼爬到五楼，小明的体重与前后两次上升的高度均不变，比较两次爬楼过程（　　）
A．用时少的做功多 B．用时少的做功功率大
C．用时多的做功多 D．用时多的做功功率大
11．用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为0.5m，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示 不计摩擦，下列分析正确的是（　　）
A．动滑轮的重力为5N
B．该滑轮组的机械效率可以达到100%
C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为5J
12．小华发现一只虫子在长50cm、质量10g的刻度尺上向右爬行，她将刻度尺右端伸出水平课桌边缘23cm，如图所示，当虫子爬行到距刻度尺右端3cm处时，刻度尺刚好翻转，由此计算出虫子的质量约为（g=10N/kg，刻度尺质量分布均匀，不考虑虫子的长度）（　　）
A．1g B．3g C．7g D．10g
二、填空题
13．学校升旗时，旗手向下拉绳子，国旗徐徐上升，旗杆顶部安装了定滑轮，使用它可以______；如图所示，某人用一个定滑轮将水平地面上一个质量为68kg的物体向上拉，此人的质量为60kg。当此人用550N的拉力拉物体时，此时物体对水平地面的压力为______N。（不计绳重与摩擦，g取10N/kg）
14．如图所示，不计摩擦和滑轮重力，图______中使用的是定滑轮（选填“甲”或“乙”），当分别用力匀速提升物体A、B时，F1和F2都为200牛，则GA＝______牛。
15．如图所示，轻质杠杆OA可绕O点自由转动，用细线将15牛的重物挂在A处，小林同学在B处用竖直向上的拉力提住杠杆，使杠杆在水平位置平衡。OB与OA长度之比是3︰5，此时拉力大小为______牛，杠杆属于______杠杆（选填“省力”或“费力”）；若杠杆仍在水平位置平衡，仅拉力方向变为图中虚线所示方向，则拉力大小将______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
16．如图所示是搬运泥土的独轮车，它属于______杠杆（选填“省力”或“费力”）。车和泥土总质量为100千克，重力为______牛，运泥土时从A点提起独轮车把手的动力为F，F大小至少为______牛。
17．如图所示，O点为杠杆OA的支点，拉力F作用在杠杆的A点。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且AB⊥OB。线段______表示拉力F的力臂。（选填“OA”、“OB”或“AB”）
三、实验题
18．如图所示是小红同学探究影响斜面机械效率因素的实验装置，物体在沿斜面向上的拉力F作用下匀速向上运动。实验准备的器材有：三个质量不同的木块A，三条粗糙程度不同的长木板B，三个高度不同的长方体铁块C，刻度尺，弹簧测力计。
（1）下面是小红探究斜面机械效率与物重的关系时记录的有关数据：
实验次数 斜面粗糙程度 重物的重力 大小G/N 弹簧测力计的示数F/N 重物沿斜面移动的距离//m 重物上升的高度h/m 机械效率η/%
1 较粗糙 2.0 1.51 0.80 0.40 66.2
2 较粗糙 2.5 1.89 0.80 0.40 66.1
3 较粗糙 3.0 2.26 0.80 0.40 66.4
通过分析数据，你可以得出结论：__________。
（2）上述实验中，保持斜面长度不变，将斜面升高到0.2m，把一个重3N物体沿斜面匀速向上拉时，所需拉力为1.0N，则此时物体受到的摩擦力是__________，斜面的机械效率是_________。此过程中物体的机械能__________（选“变大”，“变小”或“不变”）。
（3）小红猜想斜面的机械效率可能还与斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度有关，小红想研究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度的关系，于是小红将三条粗糙程度不同的长木板放置成相同的倾斜程度，并将这三个不同物重的物体同时沿斜面匀速拉动相同的长度，测出弹簧测力计的示数，比较它们的机械效率，这种方法__________（选“能”，“不能”）得出结论，原因是__________。
19．某实验小组在“测量滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/m 有用功W有用/J 测力计拉力F/N 测力计移动距离s/m 总功W总/J 机械效率η
1 2 0.1 0.2 0.9 0.3 0.27 74.1%
2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3%
3 4 0.1 0.4 1.1 0.5 0.55 ________
(1)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，提起的钩码越重，滑轮组的机械效率________。
(2)填写第3次实验中的机械效率。比较第2次实验和第3次实验，可得结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多(动滑轮越重)，滑轮组的机械效率________。
(3)如果不计绳重和摩擦，图丙中钩码重为4 N时，测力计的拉力为1 N，那么当钩码重为9 N时，该滑轮组的机械效率是________。
四、计算题
20．假期里，小兰和爸爸、妈妈一起参加了一个家庭游戏活动。活动要求是：家庭成员中的任意两名成员分别站在如图所示的木板上，恰好使木板水平平衡。
（1）若小兰和爸爸的体重分别为400N和800N，小兰站在距离中央支点2m的一侧，爸爸应站在距离支点多远处才能使木板水平平衡？
（2）若小兰和爸爸站在了木板上中央，他们同时开始向两端匀速行走，小兰的速度是0.5m/s，爸爸的速度是多大才能使木板水平平衡不被破坏？
21．在九年级物理拓展课上，李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料，若他用250N的拉力将500N的材料以0.5m/s匀速提升了20s，（不计绳重和摩擦，g＝10N/kg）。求：
（1）20s内拉力所做的功；
（2）提升500N材料时，此滑轮组的机械效率是多少；
（3）若绳子能承受的最大拉力为500N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到多少。
22．抗击新冠肺炎疫情期间，武汉火神山医院夜以继口进行抢建，如图所示为某品牌的挖掘机在现场施工的情景，当挖掘机将质量为200kg的泥土匀速举高3m时，用时2s，此时挖掘机的功率为20kW。求∶
(1)泥土的重力；
(2)挖掘机克服泥土重力所做的功；
(3)此时挖掘机的机械效率。（g取10N/kg）
参考答案
1．C
【解析】A．杠杆是一种机械，使用任何机械都不省功，故A错误；
B．如图画出动力臂和阻力臂：
由图可知，动力臂小于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力大于阻力，是费力杠杆，故B错误；
CD．吊车吊起货物的过程中，阻力不变，阻力臂减小，动力臂不变，动力减小，所以支持力逐渐变小，故C正确，D错误。
2．C
【解析】A．足球踢出去后没有受到人的力，因此人没对踢出去后的足球做功，故A不符合题意；
B．学生对书包的支持力是向上的，没有在力的方向移动一段距离，因此学生没对书包做功，故B不符合题意；
C．女孩对一箱书有向上的力，一箱书在力的作用下向上运动一段距离，因此女孩对一箱书做了功，故C符合题意；
D．汽车没有在推力的作用下移动一段距离，因此司机没对汽车做功，故D不符合题意。
故选C。
3．A
【解析】如图为定滑轮组，对乙物受力分析可知，乙在绳拉力与自身重力作用下处于平衡状态，故绳拉力等于其自身重力，即测力计示数为5N；故A符合题意。
故选A。
4．C
【解析】A．“重”增大时，左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉，故错误；
B．“权”增大时，左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉，故错误；
C．“权”向右移时，左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积N端下沉，故正确；
D．提纽向右移时，左侧力与力臂的乘积大于右侧力与力臂的乘积M端下沉，故错误。
故选C。
5．C
【解析】A．由图可知，甲方式是两个定滑轮，定滑轮的本质是等臂杠杆，不能省力，故A错误；
B．乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，不仅可以省力，也可以改变力的方向，故B错误；
C．由题可知，甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度，由可知；故C正确；
D．由图可知，甲方式是两个定滑轮，乙方式是一个动滑轮和定滑轮组成的滑轮组，乙方式做的额外功大于甲方式，有用功相同、总功不相同，根据可知，两个滑轮组的机械效率不相等，故D错误。
故选C。
6．D
【分析】
由于绳和滑轮之间摩擦不计，但弹簧测力计的重力对实验会产生影响，根据定滑轮不能省力的特点，结合“通过一次实验既得出结论，又能直接显示出钩码的重力大小”，逐个分析弹簧测力计的重力对测量结果的产生的影响，然后即可判断。
【解析】AC．在AC两图中，钩码挂在拉环上（即左边测力计倒置使用），因为弹簧测力计本身有重力，所以此时测力计显示的示数等于测力计自身的重力与钩码重力之和，则不能直接显示出钩码的重力大小，故AC项不符合题意；
B．在B图中，钩码挂在挂钩上（即左边测力计正常使用），所以能直接显示出钩码的重力大小，右边的测力计倒置使用，此时右边测力计的示数等于左边测力计的重力与钩码重力之和，而左边测力计的示数等于钩码的重力，所以两边测力计的示数不相等，不能得出正确结论，故B项不符合题意；
D．在D图中，钩码挂在挂钩上（即左边测力计正常使用），所以能直接显示出钩码的重力大小，设两测力计的重力均为G，由于定滑轮上的左边都是钩码和一个测力计在拉绳子，则绳子的拉力为
左边测力计的示数为
手拉右边测力计的挂钩，由力的平衡条件可得，右边测力计的示数（即测力计受到向下的拉力）为
所以
能得出正确结论，故D项符合题意。
故选D。
【点睛】
本题主要考查了定滑轮的实质和工作特点，关键是明确测力计的示数是显示作用在测力计挂钩上的力。
7．B
【解析】现让木棒的倾斜程度变小一些至虚线所示位置，以右端为支点，木棒的质量不变，故重力也不变，此时由图可知阻力臂变大，动力臂减小，由杠杆平衡条件可知，动力F将增大；故B符合题意。
故选B。
8．C
【解析】由乙图可知绳子自由端和物体移动距离比为3，故绳股数n=3。
AD．由乙图可知4s绳子自由端移动了6m，故自由端的速度为1.5m/s，由得拉力的功率为150W，故AD错误；
B．物体的质量是27kg，故重力270N，拉力为100N，当不计绳重和摩擦时，由可得G动=30N，故B错误；
C．由
得
故C正确。
故选C。
9．A
【解析】①②弹簧秤的示数为20N，即绳子对弹簧秤的拉力为20N，因同一根绳子各处的拉力大小相同，所以绳子对物体M的拉力也为20N；物体M向左匀速直线运动，其受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以M受到地面的摩擦力
f＝F拉＝20N
方向与物体运动方向相反，即水平向右；故①正确，②错误；
③不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，由图知，拉力作用在动滑轮轴上，与右侧两段绳子的拉力平衡，则拉力的大小为
F＝2F示＝2×20N＝40N
由图知，n＝2，且拉力F作用在动滑轮轴上，费力但省一半的距离，则拉力端移动的速度是物体移动速度的，故拉力端移动的速度
v拉力端＝v＝×0.2m/s＝0.1m/s
拉力的功率为
P＝Fv拉力端＝40N×0.1m/s＝4W
故③错误；
④M受到的重力与地面对M的支持力大小相同、方向相反、在同一直线上、作用在同一个物体上，所以二力是一对平衡力，故④正确；
综上可知，只有①④正确。
故选A。
10．B
【解析】AC．由题知小明的体重与前后两次上升的高度均不变，因此由可知，两次所做的功相同，故AC错误；
BD．两次所做的功相同，由可知，用时少的做功功率大，用时多的做功功率小，故B正确，D错误。
故选B。
11．D
【解析】A．由图象可知，当物重为10N时，滑轮组的机械效率为50%，不计摩擦，滑轮组的机械效率
η=
动滑轮重力为
G动=
故A错误；
B．使用滑轮组时，不计摩擦，由η可知机械效率不可能达到100%，故B错误；
C．由图可知，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高，与拉力做功的多少无关，故C错误；
D．每次提升重物时，不计摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，滑轮组做的额外功为
W额=G动h=10N×0.5m=5J
故D正确。
故选D。
12．A
【解析】根据题意知道，刻度尺的重心在25cm处，刻度尺刚好翻转时与桌沿的接触点为支点，则刻度尺重力的力臂为
L1 =25cm-23cm=2cm
虫子重力的力臂为
L2 =23cm-3cm=20cm
由杠杆平衡条件F1×L1 =F2×L2 及重力公式G=mg知道
G尺×L1 =G虫×L2
即
10g×2cm=m虫×20cm
解得m虫=1g，故A正确。
故选A。
13．改变用力的方向 130
【解析】[1]旗杆顶部滑轮安装了定滑轮，使用它可以改变用力的方向，但不能省力。
[2]当此人用550N的拉力拉物体时，绳子上的拉力为550N，此时物体受到绳子向上的拉力小于物体的重力
故物体不能被拉上来，物体此时受到了绳子对物体向上拉力，地面对物体的支持力和本身的重力，由于物体处于静止状态，故受力平衡，所以，故物体受到地面的支持力
物体对水平地面的压力与物体受到地面的支持力是一对相互作用力，大小相等，则物体对水平地面的压力
14．甲 200
【解析】[1][2]甲图的滑轮的位置固定不变，是一个定滑轮，定滑轮的特点是能够改变力的方向，但是不能省力，不计摩擦，因此
GA＝F1＝200N
15．25 费力 变大
【解析】[1]由杠杆平衡原理F1l1=F2l2可得
F×OB=15N×OA
可得
F=25N
[2]如图所示，动力臂小于阻力臂是费力杠杆。
[3]杠杆仍在水平位置平衡，仅拉力方向变为图中虚线所示方向，动力臂变小，拉力变大。
16．省力 980 245
【解析】[1]如图所示，搬运泥土的独轮车，动力臂为1.6m，阻力臂为0.4m，动力臂大于阻力臂是省力杠杆。
[2]车和泥土总质量为100千克，重力为
G=mg=100kg×9.8N/kg=980N
[3]由杠杆平衡原理F1l1=F2l2可得
F×1.6m=980N×0.4m
可得
F=245N
17．OB
【解析】由图可知，OB是从支点到力F作用线的距离，所以，线段OB是力F的力臂。
18．斜面的机械效率与物重无关 0.25N 75% 变大 能 机械效率的大小与物重无关，只需控制斜面的倾斜程度相同
【解析】（1）[1]虽然表格中的机械效率的数值不同，但差别极其微小，由于实验中存在误差，所以我们认为机械效率是相同的；由数据可知，斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度均相同，在改变物重时，机械效率不变，说明斜面的机械效率与物重无关。
（2）[2]保持斜面长度不变，将斜面升高到0.2m，把一个重3N物体沿斜面匀速向上拉时，所需拉力为1.0N，则所做的有用功为
W有=Gh=3N×0.2m=0.6J
拉力做的总功为
W总=Fs=1.0N×0.8m=0.8J
则额外功为
W额=W总﹣W有=0.8J﹣0.6J=0.2J
拉动物体上升的过程中，克服斜面的摩擦力所做的功为额外功，即W额=fs；则此时物体受到的摩擦力为
f==0.25N
[3]此时斜面的机械效率
η=×100%=×100%=75%
[4]匀速拉动物体上升的过程中，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能变大，所以物体的机械能变大。
（3）[5]探究斜面的机械效率与斜面的粗糙程度的关系时，采用的是控制变量法，需要控制斜面的倾斜程度、物体的重力不变；由（2）可知，斜面的机械效率的大小与物体的重力无关，所以本实验中只需要控制斜面的倾斜程度相同就行；实验中可以将三条粗糙程度不同的长木板放置成相同的倾斜程度，并分别将这三个不同物重的物体沿斜面匀速拉动相同的长度，测出弹簧测力计的示数，就能比较它们的机械效率。
19．越高 72.7% 越低 90%
【解析】
【分析】
（1）使用同样的滑轮组，做的额外功相同。提起的物体越重，做的有用功越多，机械效率越高。
（2）知道滑轮组的机械效率是有用功与总功之比。提升相同的重物，所做的有用功相同，动滑轮的个数越多，做的额外功越多，机械效率越低。
（3）知道滑轮组的省力特点：滑轮组由几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之一。首先确定承担物重的绳子段数，根据拉力和钩码的重计算出滑轮重。根据机械效率的概念进行计算。
【解析】（1）比较1、2，两次使用同一滑轮组，第二次比第一次提升的钩码重，机械效率高。
（2）；比较2、3，两次提升钩码的重相同，3用的动滑轮较重，3的机械效率为72.7%，小于2的机械效率。
（3）根据，所以，，所以
故答案为：(1). 越高 (2). 72.7% (3). 越低 (4). 90%
【点睛】
此实验主要是测滑轮组的机械效率，主要探究了影响滑轮组的机械效率的因素。知道物体越重，做的有用功越多，机械效率越高；动滑轮越多，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低。
20．（1）1m；（2）0.25m/s
【解析】（1）小兰和爸爸对杠杆施加的力分别为F1=400N，F2=800N，F1的力臂l1=2m，根据杠杆平衡条件
F1l1=F2l2
400N×2m=800N×l2
可解得
l2=1m
（2）设小兰和爸爸匀速行走的速度分别为v1、v2，行走时间为t，要保证杠杆水平平衡，则有
F1v1t=F2v2t
代入数据可得
400N×0.5m/s=800N×v2
可解得
v2=0.25m/s
答：（1）爸爸应站在距离支点1m处才能使木板水平平衡；
（2）爸爸的速度是0.25m/s才能使木板水平平衡不被破坏。
21．(1)7500J；(2)；(3)
【解析】解：(1)由图知，n=3，物体上升的高度
则绳子的自由端移动的距离
s=nh=310m=30m
拉力做的功
W总=Fs=250N30m=7500J
(2)提升500N材料时拉力做的有用功
W有用=Gh=500N10m=5000J
机械效率
(3)由F= (G+G动)可得动滑轮的重力
G动=nFG=3250N500N=250N
由=(G+G动)可得滑轮组提升的最大物重
G'=nF'G动=3500N250N=1250N
此滑轮组的最大机械效率
答:(1)20s内拉力所做的功为7500J；
(2)提升500N材料时，此滑轮组的机械效率是；
(3)若绳子能承受的最大拉力为500N时，此滑轮组的机械效率最大可提高到。
22．(1) 2000N；(2)6000J；(3) 15%
【解析】解：(1)泥土的重力为
G=mg=200kg2000N
(2)克服泥土重力所做的功为
W=Gh=2000N=6000J
(3)挖掘机的功率为20kW，则挖掘机做的总功为
20000W=40000J
挖掘机的效率为
=
答：(1)泥土的重力是2000N；
(2)挖掘机克服泥土重力所做的功为6000J；
(3)此时挖掘机的机械效率为。