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苏科版九年级 第十一章 简单机械和功单元测试（适合初三巩固复习）
考试时间：90分钟 满分：100分
姓名：__________ 班级：__________考号：__________
题号 一 二 三 四 五 六 总分
评分
一、单选题
1．（2021九上·镇江月考）如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，若每个钩码的质量为50g，为了让杠杆在水平位置平衡，下列判断正确的是（ ）
A．在A点挂4个钩码能使杠杆平衡
B．在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，能使杠杆平衡
C．用弹簧测力计在B点拉，一定能省力
D．用弹簧测力计在A点拉，一定要费力
2．（2021九上·肇源开学考）如图所示，用一根自重可忽略不计的撬棒撬石块，若撬棒C点受到石块的压力是1500N，且AB＝1m，AD＝0.5m，CD＝0.3m，则要撬动该石块所用的最小的力是（ ）
A．900N B．750N C．300N D．150N
3．（2021九上·雨花台期中）如图所示，甲、乙装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物竖直向上匀速提升。若G1=G2，竖直拉力分别为F1和F2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列判断正确的是（ ）
A．F1>F2 η1=η2 B．F1>F2 η1＜η2
C．F1＜F2 η1＜η2 D．F1＜F2 η1>η2
4．（2021九上·姑苏月考）如图所示，甲、乙两个滑轮组由四个相同的滑轮组成。两滑轮组分别在F甲和F乙的作用下，用相同时间将质量相等的物体匀速提升相同的高度（忽略绳重和一切摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．甲、乙两个滑轮组绳端的拉力F甲和F乙相等
B．甲、乙两个滑轮组绳端移动速度相等
C．F甲做的功大于F乙做的功
D．甲、乙两个滑轮组的机械效率相等
5．（2021九上·锡山期中）小明同学学习物理后，对以下一些数据的估测，最接近实际的是（ ）
A．一般教学楼每层楼高约为3.3m
B．一个普通鸡蛋的重力约为3N
C．中学生的正常步行速度约为6m/s
D．中学生从教学楼一楼走到四楼做的功大约为600J
6．（2021九上·惠山期中）如图所示是一个传送带，A、B轮转动带动物体C向右上方匀速运动，物体C没有在皮带上发生滑动，皮带与轮之间不打滑，物体C的重力势能不断增加，这是因为（ ）
A．摩擦力做功的缘故 B．支持力做功的缘故
C．重力做功的缘故 D．动能转化为势能的缘故
7．（2021九上·镇江月考）铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力功率是一个重要问题。已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f=kv2列车要提速，就必须研制出更大功率的机车。那么当列车分别以120km/h和40km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为（ ）
A．3：1 B．9：1 C．27：1 D．81：1
8．（2021·锡山模拟）在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示，叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道．将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终点．若不计一切摩擦阻力，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．乙球的动能先增大后减小
B．乙球的重力势能先变小后变大
C．甲球所受重力对甲球做功比乙球所受重力对乙球做功慢
D．甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少
9．（2020九上·无锡期末）甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮重力都相同，用它们分别将重物G1，G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦与绳重，下列说法中正确的是（ ）
A．若G1=G2，拉力做的额外功一定相同
B．若G1 >G2，拉力做的总功可能相同
C．若G1=G2，甲的机械效率小于乙的机械效率
D．用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
10．（2018·常州模拟）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将超过100%
B．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
C．此滑轮组动滑轮的重力为2 N
D．当G物=6 N时，机械效率η≈ 66.7%
二、填空题
11．（2021九上·江宁期中）利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。此过程中拉力做的功是 ，该斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力为 N。
12．（2021九上·宝应期中）某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s。若工人所用的拉力为400N，则拉力的功率为 w，滑轮组的机械效率为 。工人使用该滑轮组提升600N的沙子时，滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。使用滑轮组 （选填“能”或“不能”）省功。
13．（2021九上·秦淮期中）用如图所示的滑轮组匀速提升300N的重物，5s内提升了2m，动滑轮重60N。此过程中克服绳重和摩擦所做的额外功占总功的10%，则有用功为 J，额外功为 J，拉力为 N，滑轮组的机械效率为 。
14．（2021九上·姑苏月考）如图是一风景区的盘山公路，之所以要把上山的公路修成这般模样，是因为盘山公路相当于简单机械中的 。一辆客车在盘山公路上匀速行驶，客车和乘客的总质量为7000kg，向上行驶过程中牵引力保持20000N不变，耗时500s行驶5km的路程，到了高为0.5km的山顶，）汽车的行驶速度是 m/s，牵引力从山脚到山顶做的功为 J，盘山公路的“机械”效率为 %，（g取10N/kg）乘车时小明发现：在爬山过程中司机往往速度很慢，是为了 。
15．（2019九上·江苏期中）如图甲所示，物体A重为15N置于水平桌面上，在拉力F的作用下，5s内匀速直线运动了0.5m．图乙是拉力F做的功随时间变化的图像．已知物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为A物重G的0.2倍，则：拉力F= N；拉力F做功的功率P= W；滑轮组的机械效率η= ．
三、作图题
16．（2021·常州）请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂l1的示意图。
17．（2020九上·玄武期末）如图是起重机将货物吊起的情景。O 为支点，F2为阻力。请画出阻力F2的力臂l2。
18．（2020九上·太仓期末）如图所示，人站在地面上向下拉绳子，请画出滑轮组的绕线方法。
四、实验探究题
19．（2021九上·东台期中）利用下图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”。
（1）实验前应先调节杠杆在 位置平衡，若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向 （左/右）调。
（2）如图乙所示，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，弹簧测力计需要沿 方向向下拉动，直至杠杆在 位置平衡
（3）小明进行了三次实验，将数据记录在表格中，表中F1大小为弹簧测力计示数，F2大小为钩码的重力，l1 l2分别为F1 F2对应的力臂 该组用图乙装置继续实验时，小明记录的一组数据是F1=1N，l1=5cm，F2=0.5N，l2=10cm；同组小芳记录的另一组数据是F1=4.5N，l1=10cm，F2=3N，l2=15cm，为使实验结论具有普遍性，第四次实验数据最好采用 （小明/小芳）的
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 3 10 2 15
2 1 10 2 5
3 1.5 20 2 15
4
（4）小华同学通过对数据分析后得出的结论是：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，为了证明小华同学的结论是错误的，小华做了如图丙的实验改进，此实验 （能/不能）说明该结论是错误的，
20．（2019九上·张家港期中）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，用同一滑轮组进行了三次实验(如图所示)，
实验数据记录如下表.
次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30
3 6 10 30 90.9%
（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为 (结果保留一位小数).
（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计的示数为 N.
（3）分析数据可得结论，使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 (选填“高”或“低”).
（4）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重8 N的物体匀速提升10 cm，此时滑轮组的机械效率可能为_________ (填序号).
A．71. 6% B．82. 4 % C．92. 1%
五、计算题
21．（2020九上·姜堰期末）一辆轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图所示，试求：
（1）在0~10s时间内汽车发动机做功多少？
（2）汽车匀速行驶时，牵引力为多大？
（3）若燃烧1kg汽油可使汽车匀速行驶4.6km的路程，则汽车发动机的热效率为多少（汽油的热值q=4.6×107J/kg）？
22．（2020九上·常州期中）如图甲所示装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小明同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，g取10N/kg。问：
（1）动滑轮的重力为多少？
（2）第2s内拉力F的功率为多少？
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
（4）此装置提升重物的最大机械效率为多少？
六、综合题
23．（2020九上·江苏月考）阅读短文，回答问题。
空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，它工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量QA；压缩机消耗电能W转化为机械能，再由机械能转化为內能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量QB＝QA+W通常我们用“能效比”（即放出的热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如下表。
每秒制热量Q/J 3000 电源规格U/V 220
每秒消耗电能W/J 800 水箱容积V/L 200
适用环境温度范围﹣7﹣43
（1）在空气能热水器中，是通过 （选填“加压”或“降温”）方法使氟介质液化的，这款空气能热水器正常工作时的能效比为 ；
（2）氟介质经膨胀阀减压后，它的沸点所在温度范围可能是______；
A．低于﹣7℃ B．﹣7℃～43℃ C．高于43℃ D．高于50℃
（3）正常使用时，将一箱15℃ 的冷水加热到55℃，消耗的电能为 J，若水吸收的热量由天然气来提供，需要完全燃烧 天然气（ ，天然气的热值为8.4×107J/m3）；
（4）在如图乙所示的冲程中，压缩机气缸内实现了把 能转化为 能；
（5）压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为 J；若系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，则每分钟压缩氟介质的次数是 ，压缩机曲轴的转速是 r/min。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【解答】每个钩码重力为G=mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N
设每个小格长度为l，则支点左侧力与力臂的乘积为1N×3l＝3N×l
A．在A点挂4个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为2N×2l＝4N×l＞3N×l
杠杆不能平衡，A不符合题意；
B．在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，杠杆右侧力与力臂的积为0.5N×5l＝2.5N×l＜3N×l
故杠杆不能平衡，B不符合题意；
C．若用弹簧测力计在B点沿下图方向拉，因动力臂OC小于3l，故为费力杠杆。
C不符合题意；
D．若用弹簧测力计在A点竖直向下，此时动力臂最大为2l，因2l＜3l
故用弹簧测力计在A点拉，一定要费力，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据杠杆的平衡条件可以求出在A处挂钩码的个数；当阻力和阻力臂不变时，弹簧测力计倾斜，动力臂变小，动力变大。
2．【答案】C
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】撬动石块的过程中，以B点为支点，F2=1500N，L2=BC=0.2m，根据F1L1=F2L2分析可知，F2L2一定时，动力臂越大，动力越小，所以L1=AB=1m，故撬动石块所用的最小的力，
故答案为：C。
【分析】根据杠杆平衡条件可知，阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，理清楚动力臂和阻力臂的大小，代入杠杆平衡条件公式进行计算即可。
3．【答案】A
【知识点】动滑轮拉力的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】据题知，甲装置中2段绳子承担重物，乙装置中3段绳子承担重物，滑轮质量相同，G1=G2。根据滑轮组平衡条件的
即F1>F2。
又根据 知
因为G1=G2，所以，η1=η2。BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】不计绳重及摩擦，由F=（G+G动）比较力的大小；把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，动滑轮重和提升高度都相同时，做的额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据η=可比较机械效率的大小。
4．【答案】D
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A．由图知道，承担物重的绳子段数n甲=3，n乙=2；又因为动滑轮重、物体的重力均相等，不计绳重与摩擦，由 知道，甲滑轮组的拉力较小，即F甲＜F乙
A不符合题意；
B．将物体提升相同的高度，绳子自由端移动的距离分别为s甲=3h、s乙=2h，由 知道，在相同时间内，甲图中绳端移动的速度较大，B不符合题意；
C．物重相等，提升相同的高度，由W有=G物h知道，有用功相同；不计绳重与摩擦，动滑轮重相同，由W额=G动h知道，做的额外功相同，由W总=W有+W额知道，拉力做的总功相等，即W甲=W乙
C不符合题意；
D．两滑轮组的有用功、总功均相等，由 知道，两滑轮组的机械效率相等，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】不计绳重与摩擦，利用 比较滑轮组的拉力大小；拉力做功可以由W总=W有+W额比较；根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
5．【答案】A
【知识点】长度的估测；速度与物体运动；重力及其大小的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A．一般教学楼每层楼高约为3.3m，A符合题意；
B．两个普通鸡蛋的重力约为1N，一个鸡蛋约为0.5N，B不符合题意；
C．中学生的正常步行速度约为1m/s，C不符合题意；
D．一个中学生约为60kg，重力为600N，从教学楼一楼走到四楼高约为10m，做的功大约为6000J，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出符合实际的选项即可。不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最符合实际的是哪一个。
6．【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化；是否做功的判断
【解析】【解答】物体C随传送带一起匀速斜向上运动，因物体有向下滑动的趋势，故物体受到传送带施加的斜向上的摩擦力，同时物体受到重力、支持力的作用，如图所示：
A.因为物体C向右上方匀速运动，动能不变，机械能增加，是其它形式的能转化过来的，是非重力、弹力对物体做了功，物体运动方向与摩擦力方向一致，摩擦力对物体做功，使得物体的重力势能不断增加，是摩擦力做功的缘故，故正确．
B.由于物体的运动方向与支持力的方向垂直，物体在支持力的方向上没有移动距离，所以支持力不做功，故错误；
C.物体C受到的重力方向是竖直向下，虽然重力做功，但不是使货物向上运动的原因，不是物体机械能增加的原因，也不是物体重力势能增加的原因，故错误；
D.因为物体匀速运动，所以物体的动能不变，并非动能转化为重力势能，故错误．
故答案为：A
【分析】斜面上的物体上升时，摩擦力对物体做功，重力势能增大。
7．【答案】C
【知识点】功率的计算；二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】列车处于匀速直线运动时，其功率公式为 ，由于列车做匀速直线运动，其所受到的牵引力和阻力是一对平衡力，即 ，将其带入 得 ，从推导出的公式可知k为定值，功率P与 成正相关，所以 。
故答案为：C。
【分析】列车处于平衡状态，牵引力等于阻力，结合f=kv2可求牵引力之比。
8．【答案】C
【知识点】功率大小的比较
【解析】【解答】A.因为乙球下降的过程中速度逐渐增大，乙球的质量不变，所以乙球的动能逐渐增大，故错误；
B.因为乙球的高度逐渐减小，质量不变，所以乙球的重力势能逐渐减小，故错误；
C.因为甲乙两个小球重力做功相同，乙球先到达终点，所以乙球到达底部所用的时间较短，甲球到达底部所用的时间较长，所以乙球所受重力对乙球做功比甲球所受重力对甲球做功快，故正确；
D.因为甲、乙两个小球的质量相同，所以两个小球的重力相同，又因为甲乙两个小球下降的高度相同，所以甲乙两个小球重力做功相同，故错误．
故答案为：C
【分析】功率是描述物体做功快慢的物理量，物体功率越大，做功越快，但不见得做功多；求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率。
9．【答案】B
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】A．若G1=G2，由于乙滑轮组的动滑轮多了一个，故额外功比较大，A选项错误；
B．若G1 >G2，则甲滑轮组的有用功比乙多，而乙的额外功比甲大，故可能总功相同，B选项正确；
C．若G1=G2，甲乙两滑轮组的做的有用功相同，而乙由于多用了一个动滑轮，额外功比较大，故甲的机械效率大于乙的机械效率，C选项错误；
D．用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，有用功所占总功的比值不同，故机械效率不同，D选项错误。
故答案为：B。
【分析】对于该滑轮组，与动滑轮接触的有两段绳子，所以自由端移动的距离是物体移动的2倍，结合自由端移动的距离求解物体运动的距离；拉力为物体重力的一半，拉力为物重和滑轮重之和的一半，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，利用公式W=Fs求解做功，两者相除即为机械效率。
10．【答案】D
【知识点】机械效率的计算
【解析】【解答】A. 同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，但做功中始终有对动滑轮做的额外功，所以效率不可能达到、超过100%，A不符合题意；
B. G物不变，改变图甲中的绕绳方式，拉力的大小会改变，有用功和额外功，包括总功都不变，所以滑轮组机械效率将不变，B不符合题意；
C. 如图物重12N时，机械效率为80%，即
，解得： ，C不符合题意；
D. 当G物=6 N时， ，D符合题意.
故答案为：D.
【分析】同一滑轮组，被提升的物重越大，滑轮组的机械效率越高，根据公式，由图像确定对应的数值，求出动滑轮的重力；若已知物体的重力，将物重和动滑轮重力代入公式，便可求出机械效率.
11．【答案】1500J；80%；60
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】拉力所做的总功W总=Fs=300N×5m=1500J
所做的有用功W有用=Gh=600N×2m=1200J
此斜面的机械效率
克服摩擦力做的额外功W额=W总-W有=1500J-1200J=300J
由W额=fs得，物体所受斜面的摩擦力
【分析】力和距离的乘积计算做功多少；物体的重力和高度的乘积计算有用功的多少；有用功和总功的比值计算机械效率；根据总功和有用功的差计算额外功；结合距离计算物体受到的阻力。
12．【答案】120；62.5；减小；不能
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】拉力的功为W总=Fs=400N 3
拉力的功率为P=
滑轮组做的有用功W有=Gh=750N
滑轮组的机械效率为η=
由机械效率公式可知，当物重减小时，有用功减小，额外功不变，所以机械效率会降低，所以工人使用该滑轮组提升600N的沙子时，滑轮组的机械效率将减小。
根据功的原理：使用任何机械都不省功，可知，使用滑轮组不能省功。
【分析】拉力和距离的乘积计算功的大小，功和时间的比值计算功率；有用功和总功的比值计算机械效率；物体的重力减小时，滑轮组的机械效率减小。
13．【答案】600；200；200；75%
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】通过滑轮组所做的有用功W有=Gh=300N×2m=600J
克服动滑轮的重所做的额外功W额1=G动h=60N×2m=120J
由题意有W总=10%W总+120J+600J
解得W总=800J
额外功W额=W总-W有=800J-600J=200J
由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2，提升重物2m，绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
拉力
滑轮组的机械效率
【分析】根据W=Gh求出拉力做的有用功；根据W额=G动h求出克服动滑轮重力所做的额外功，克服绳重和摩擦所做的额外功占总功的10%，据此得出等式即可求出额外功；拉力做的总功等于有用功加上额外功，根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，利用s=nh求出绳子自由端移动的距离，再利用W=Fs求出拉力。
根据×100%求出滑轮组的机械效率。
14．【答案】斜面；10；1×108；35；增大牵引力
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】盘山公路相当于简单机械中的斜面，斜面加长了运动距离，但可以省力。
汽车的行驶速度
牵引力从山脚到山顶做的总功W总=Fs=20000N×5000m=1×108J
有用功W有=Gh=mgh=7000kg×10N/kg×0.5×103m=3.5×107J
盘山公路的“机械”效率η=
由P= =Fv
可知，在汽车功率一定时，要提高牵引力，必须减小速度。
【分析】盘山公路相当于简单机械中的斜面，斜面加长了运动距离，但可以省力。由速度公式v=可求速度；利用W总=Fs可求牵引力做的功；利用W有=Gh求出有用功，由η=，即可得机械效率。
15．【答案】2.5；0.5；60%
【知识点】功率的计算；滑轮（组）的机械效率；功
【解析】【解答】因为物体5s内匀速直线运动了0.5m，所以5s内拉力移动的距离为：
s=2s物=2×0.5m=1m
由 得，拉力的大小为：
由 得，拉力F做功的功率为：
因物体A在水平桌面上匀速运动时处于平衡状态，受到滑轮组的拉力和受到的摩擦力是一对平衡力，所以，滑轮组对A物体的拉力：FA=f=0.2G=0.2×15N=3N
5s内拉力F对物体A做的有用功：W有=FAs=3N×0.5m=1.5J
由图乙可知，5s内拉力做的功：W总=2.5J
滑轮组的机械效率：
【分析】根据 可求出拉力大小，根据 可求出拉力F做功的功率，物体A在水平桌面上匀速运动，可根据FA=f=0.2G求出滑轮组对A物体的拉力，根据W有=FAs可求出5s内拉力F对物体A做的有用功，根据可求出滑轮组的机械效率.
16．【答案】解：如图所示：
【知识点】力臂的画法；杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】先确定最长的力臂，即连接OA，则最长的动力臂为l1，然后过动力作用点A，做垂直于l1的作用力F1，如图所示：
【分析】杠杆上最大的力臂是支点到力的作用点的连线；最小的力和最大的力臂垂直。
17．【答案】解：如图所示：
【知识点】力臂的画法
【解析】【解答】支点为O点，阻力F2的方向竖直向下，阻力臂是支点到阻力作用线的垂线段。如图所示：
【分析】动力臂为支点到动力作用线的距离，阻力臂为支点到阻力作用线的距离，固定不动的点为支点。
18．【答案】解：如图所示：
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上，有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意人站在地面上向下拉绳子，可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如下图所示：
【分析】在滑轮组中，与动滑轮接触的绳子的段数越多，那么这个滑轮组就越省力，但是也越费距离，结合题目要求设计滑轮组的绕线方式即可。
19．【答案】（1）水平；右
（2）竖直；水平
（3）小明
（4）能
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】（1）调节杠杆在水平位置平衡的方法是“左沉右旋”，使杠杆在水平位置平衡。若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向右调。
（2）如图乙所示，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，弹簧测力计需要沿竖直方向向下拉动，直至杠杆在水平位置平衡 因为这样力的方向恰好与杠杆垂直，支点到力的作用线的距离，就等于力臂。
（3）为使实验结论具有普遍性，第四次实验数据最好采用小明的，因为小明记录的前三组数据中有一组的l1=10cm， l2=15cm，应该再一次改变动力臂或阻力臂
（4）图丙中改变了弹簧测力计的拉力的方向，力臂变小，力变大，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，可以证明：“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”是错误的。
【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，先将杠杆调成水平平衡，平衡螺母向偏高的一侧调节；
（2）杠杆上的拉力和杠杆垂直，便于测量力臂；
（3）探究杠杆平衡条件时，需要多次改变力和力臂，探究普遍性；
（4）当拉力和杠杆不垂直时，动力的作用点到支点的距离，不是力臂。
20．【答案】（1）88.9%
（2）2.2
（3）高
（4）C
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率
【解析】【解答】(1)第2次的机械效率为：η= = = ×100%≈88.9%(2)由图知，弹簧测力计的分度值是0.2N，所以测力计的示数是2.2N；(3)分析3次实验，随着钩码重力的增加，同一滑轮组的机械效率不断增加，所以，使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；(4)该滑轮组将6N的物体匀速提升时的机械效率为90.9%，由于使用同一个滑轮组时，物体越重，滑轮组的机械效率越高，则使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升时滑轮组的机械效率应大于90.9%，C选项符合。
【分析】（1）拉力做的功为总功，克服重力做的功为有用功，有用功除以总功即为机械效率；
（2）分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数，分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系；
（3）结合表格中的数据分析，物体越重时滑轮组的机械效率的变化；
（4）结合表格中的数据分析猜测即可。
21．【答案】（1）解：在0~10s时间内汽车发动机做功W=Pt=90×103W×10s=9×105J
答：在0~10s时间内汽车发动机做功是9×105J；
（2）解：由图可知，汽车匀速行驶的速度是30m/s，汽车功率不变，由P= =Fv
得汽车牵引力F= =3000N
答：汽车匀速行驶时，牵引力为3000N；
（3）解：燃烧1kg汽油放出的热量Q=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J
汽车匀速行驶4.6km，牵引力做的功W′=Fs=3000N×4.6×103m=1.38×107J
汽车发动机的热效率 =30%
答：汽车发动机的热效率为30%。
【知识点】功率的计算；热量的计算；热机的效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）利用汽车的功率乘以工作时间即为发动机做功；
（2）结合第一问求解的功率，利用功率除以速度即为前引力大小；
（3）结合燃料的质量，利用热值公式求解燃料释放的热量；发动机做功为有用功，释放的热量为总功，利用发动机做功除以燃料燃烧释放的热量即为热机效率。
22．【答案】（1）解：由乙丙图可知，在1~2s内，物体匀速上升，此时拉力为10N，动滑轮上两段绳子，则由平衡条件可求动滑轮重力为G动=2F-GA=2×10N-15N=5N
答：动滑轮重力为5N；
（2）解：第2s内拉力为10N，A上升速度为2m/s，由于绳子段数为2，则人拉绳子速度为4m/s，故第2s内拉力F的功率为P=Fv人=10N×4m/s=40W
答：第2s内拉力F的功率为40W；
（3）解：由于C能承受的最大拉力为50N，动滑轮两段绳子，则滑轮、吊篮和物体总重不能超过100N，即此装置最多能匀速运载货物重力为G货=Gmax-G滑-G篮=100N-5N-15N=80N
答：装置最多能匀速运载80N的货物；
（4）解：同一滑轮组所拉重物越重机械效率越高，则此装置提升重物的最大机械效率为
答：此装置提升重物的最大机械效率为80%。
【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）根据滑轮组绳子的拉力和物体的重力，可以计算动滑轮的重力；
（2）根据力和速度的乘积计算功率的大小；
（3）根据滑轮组的总拉力与动滑轮重力、吊篮重力的差计算物体的重力；
（4）根据物体的重力和总重力的比值，计算机械效率。
23．【答案】（1）降温；3.75
（2）B
（3）8.96×106；0.4m3
（4）机械；内
（5）200；216；216
【知识点】密度公式及其应用；热量的计算；燃料的热值；功的计算及应用
【解析】【解答】(1)根据题意“节流降温过滤降压”，在空气能热水器中，是通过降温方法使氟介质液化的；能效比是放出的热量与消耗的电能的比值，这款空气能热水器正常工作时的能效比为 (2)根据题意，空气能热水器的适用环境温度范围﹣7～43 ，氟介质经膨胀阀减压后，它的沸点所在温度范围可能是﹣7～43 。
故答案为：B。(3)正常使用时，水箱中水的质量为
将一箱15 的冷水加热到55 ，需要吸收的热量为
则消耗的电能为
若水吸收的热量由天然气来提供，根据热值计算公式可知需要完全燃烧的天然气体积为 (4)在如图乙所示的冲程中，相当于四冲程汽油机中的压缩冲程，在压缩机气缸内实现了把机械能转化为内能。(5)压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为
若系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，每秒消耗电能800J，则每分钟压缩氟介质的能量为
则每分钟压缩氟介质的次数是
每压缩一次氟介质时曲轴转一圈，则压缩机曲轴的转速是216r/min。
【分析】（1）对气体降温，可以发生液化；根据放出的热量与消耗的电能的比值，计算能效比；（2）液体沸腾时的温度，是沸点，沸腾是汽化现象；（3）根据比热容、质量和温度差，计算吸收的热量；利用热量和热值计算燃料的体积；（4）根据汽油机的气门和活塞的运行判断冲程，分析能量变化；（5）根据压强和面积的乘积计算压力，力和距离的乘积计算做功多少；结合效率计算总功，再计算做功次数。
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苏科版九年级 第十一章 简单机械和功单元测试（适合初三巩固复习）
考试时间：90分钟 满分：100分
姓名：__________ 班级：__________考号：__________
题号 一 二 三 四 五 六 总分
评分
一、单选题
1．（2021九上·镇江月考）如图为探究杠杆平衡条件的实验装置，若每个钩码的质量为50g，为了让杠杆在水平位置平衡，下列判断正确的是（ ）
A．在A点挂4个钩码能使杠杆平衡
B．在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，能使杠杆平衡
C．用弹簧测力计在B点拉，一定能省力
D．用弹簧测力计在A点拉，一定要费力
【答案】D
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【解答】每个钩码重力为G=mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N
设每个小格长度为l，则支点左侧力与力臂的乘积为1N×3l＝3N×l
A．在A点挂4个钩码时，杠杆右侧力与力臂的积为2N×2l＝4N×l＞3N×l
杠杆不能平衡，A不符合题意；
B．在B点用弹簧测力计竖直向下拉，当示数为0.5N时，杠杆右侧力与力臂的积为0.5N×5l＝2.5N×l＜3N×l
故杠杆不能平衡，B不符合题意；
C．若用弹簧测力计在B点沿下图方向拉，因动力臂OC小于3l，故为费力杠杆。
C不符合题意；
D．若用弹簧测力计在A点竖直向下，此时动力臂最大为2l，因2l＜3l
故用弹簧测力计在A点拉，一定要费力，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据杠杆的平衡条件可以求出在A处挂钩码的个数；当阻力和阻力臂不变时，弹簧测力计倾斜，动力臂变小，动力变大。
2．（2021九上·肇源开学考）如图所示，用一根自重可忽略不计的撬棒撬石块，若撬棒C点受到石块的压力是1500N，且AB＝1m，AD＝0.5m，CD＝0.3m，则要撬动该石块所用的最小的力是（ ）
A．900N B．750N C．300N D．150N
【答案】C
【知识点】杠杆的平衡条件；杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】撬动石块的过程中，以B点为支点，F2=1500N，L2=BC=0.2m，根据F1L1=F2L2分析可知，F2L2一定时，动力臂越大，动力越小，所以L1=AB=1m，故撬动石块所用的最小的力，
故答案为：C。
【分析】根据杠杆平衡条件可知，阻力和阻力臂一定时，动力臂越长，动力越小，理清楚动力臂和阻力臂的大小，代入杠杆平衡条件公式进行计算即可。
3．（2021九上·雨花台期中）如图所示，甲、乙装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物竖直向上匀速提升。若G1=G2，竖直拉力分别为F1和F2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦），则下列判断正确的是（ ）
A．F1>F2 η1=η2 B．F1>F2 η1＜η2
C．F1＜F2 η1＜η2 D．F1＜F2 η1>η2
【答案】A
【知识点】动滑轮拉力的计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】据题知，甲装置中2段绳子承担重物，乙装置中3段绳子承担重物，滑轮质量相同，G1=G2。根据滑轮组平衡条件的
即F1>F2。
又根据 知
因为G1=G2，所以，η1=η2。BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】不计绳重及摩擦，由F=（G+G动）比较力的大小；把相同的重物匀速提升相同的高度，做的有用功相同；不计绳重及摩擦，动滑轮重和提升高度都相同时，做的额外功相同；而总功等于有用功加上额外功，可知利用滑轮组做的总功相同，再根据η=可比较机械效率的大小。
4．（2021九上·姑苏月考）如图所示，甲、乙两个滑轮组由四个相同的滑轮组成。两滑轮组分别在F甲和F乙的作用下，用相同时间将质量相等的物体匀速提升相同的高度（忽略绳重和一切摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．甲、乙两个滑轮组绳端的拉力F甲和F乙相等
B．甲、乙两个滑轮组绳端移动速度相等
C．F甲做的功大于F乙做的功
D．甲、乙两个滑轮组的机械效率相等
【答案】D
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A．由图知道，承担物重的绳子段数n甲=3，n乙=2；又因为动滑轮重、物体的重力均相等，不计绳重与摩擦，由 知道，甲滑轮组的拉力较小，即F甲＜F乙
A不符合题意；
B．将物体提升相同的高度，绳子自由端移动的距离分别为s甲=3h、s乙=2h，由 知道，在相同时间内，甲图中绳端移动的速度较大，B不符合题意；
C．物重相等，提升相同的高度，由W有=G物h知道，有用功相同；不计绳重与摩擦，动滑轮重相同，由W额=G动h知道，做的额外功相同，由W总=W有+W额知道，拉力做的总功相等，即W甲=W乙
C不符合题意；
D．两滑轮组的有用功、总功均相等，由 知道，两滑轮组的机械效率相等，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】不计绳重与摩擦，利用 比较滑轮组的拉力大小；拉力做功可以由W总=W有+W额比较；根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
5．（2021九上·锡山期中）小明同学学习物理后，对以下一些数据的估测，最接近实际的是（ ）
A．一般教学楼每层楼高约为3.3m
B．一个普通鸡蛋的重力约为3N
C．中学生的正常步行速度约为6m/s
D．中学生从教学楼一楼走到四楼做的功大约为600J
【答案】A
【知识点】长度的估测；速度与物体运动；重力及其大小的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】A．一般教学楼每层楼高约为3.3m，A符合题意；
B．两个普通鸡蛋的重力约为1N，一个鸡蛋约为0.5N，B不符合题意；
C．中学生的正常步行速度约为1m/s，C不符合题意；
D．一个中学生约为60kg，重力为600N，从教学楼一楼走到四楼高约为10m，做的功大约为6000J，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】对生活中常见物理量的估测，结合对生活的了解和对物理单位的认识，找出符合实际的选项即可。不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最符合实际的是哪一个。
6．（2021九上·惠山期中）如图所示是一个传送带，A、B轮转动带动物体C向右上方匀速运动，物体C没有在皮带上发生滑动，皮带与轮之间不打滑，物体C的重力势能不断增加，这是因为（ ）
A．摩擦力做功的缘故 B．支持力做功的缘故
C．重力做功的缘故 D．动能转化为势能的缘故
【答案】A
【知识点】动能和势能的大小变化；是否做功的判断
【解析】【解答】物体C随传送带一起匀速斜向上运动，因物体有向下滑动的趋势，故物体受到传送带施加的斜向上的摩擦力，同时物体受到重力、支持力的作用，如图所示：
A.因为物体C向右上方匀速运动，动能不变，机械能增加，是其它形式的能转化过来的，是非重力、弹力对物体做了功，物体运动方向与摩擦力方向一致，摩擦力对物体做功，使得物体的重力势能不断增加，是摩擦力做功的缘故，故正确．
B.由于物体的运动方向与支持力的方向垂直，物体在支持力的方向上没有移动距离，所以支持力不做功，故错误；
C.物体C受到的重力方向是竖直向下，虽然重力做功，但不是使货物向上运动的原因，不是物体机械能增加的原因，也不是物体重力势能增加的原因，故错误；
D.因为物体匀速运动，所以物体的动能不变，并非动能转化为重力势能，故错误．
故答案为：A
【分析】斜面上的物体上升时，摩擦力对物体做功，重力势能增大。
7．（2021九上·镇江月考）铁路提速要解决许多具体的技术问题，其中提高机车牵引力功率是一个重要问题。已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f=kv2列车要提速，就必须研制出更大功率的机车。那么当列车分别以120km/h和40km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为（ ）
A．3：1 B．9：1 C．27：1 D．81：1
【答案】C
【知识点】功率的计算；二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】列车处于匀速直线运动时，其功率公式为 ，由于列车做匀速直线运动，其所受到的牵引力和阻力是一对平衡力，即 ，将其带入 得 ，从推导出的公式可知k为定值，功率P与 成正相关，所以 。
故答案为：C。
【分析】列车处于平衡状态，牵引力等于阻力，结合f=kv2可求牵引力之比。
8．（2021·锡山模拟）在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示，叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道．将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终点．若不计一切摩擦阻力，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．乙球的动能先增大后减小
B．乙球的重力势能先变小后变大
C．甲球所受重力对甲球做功比乙球所受重力对乙球做功慢
D．甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少
【答案】C
【知识点】功率大小的比较
【解析】【解答】A.因为乙球下降的过程中速度逐渐增大，乙球的质量不变，所以乙球的动能逐渐增大，故错误；
B.因为乙球的高度逐渐减小，质量不变，所以乙球的重力势能逐渐减小，故错误；
C.因为甲乙两个小球重力做功相同，乙球先到达终点，所以乙球到达底部所用的时间较短，甲球到达底部所用的时间较长，所以乙球所受重力对乙球做功比甲球所受重力对甲球做功快，故正确；
D.因为甲、乙两个小球的质量相同，所以两个小球的重力相同，又因为甲乙两个小球下降的高度相同，所以甲乙两个小球重力做功相同，故错误．
故答案为：C
【分析】功率是描述物体做功快慢的物理量，物体功率越大，做功越快，但不见得做功多；求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率。
9．（2020九上·无锡期末）甲、乙两个滑轮组如图所示，其中的每一个滑轮重力都相同，用它们分别将重物G1，G2提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦与绳重，下列说法中正确的是（ ）
A．若G1=G2，拉力做的额外功一定相同
B．若G1 >G2，拉力做的总功可能相同
C．若G1=G2，甲的机械效率小于乙的机械效率
D．用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变
【答案】B
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】A．若G1=G2，由于乙滑轮组的动滑轮多了一个，故额外功比较大，A选项错误；
B．若G1 >G2，则甲滑轮组的有用功比乙多，而乙的额外功比甲大，故可能总功相同，B选项正确；
C．若G1=G2，甲乙两滑轮组的做的有用功相同，而乙由于多用了一个动滑轮，额外功比较大，故甲的机械效率大于乙的机械效率，C选项错误；
D．用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，有用功所占总功的比值不同，故机械效率不同，D选项错误。
故答案为：B。
【分析】对于该滑轮组，与动滑轮接触的有两段绳子，所以自由端移动的距离是物体移动的2倍，结合自由端移动的距离求解物体运动的距离；拉力为物体重力的一半，拉力为物重和滑轮重之和的一半，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，利用公式W=Fs求解做功，两者相除即为机械效率。
10．（2018·常州模拟）用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A．同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将超过100%
B．G物不变，改变图甲中的绕绳方式，滑轮组机械效率将改变
C．此滑轮组动滑轮的重力为2 N
D．当G物=6 N时，机械效率η≈ 66.7%
【答案】D
【知识点】机械效率的计算
【解析】【解答】A. 同一滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，但做功中始终有对动滑轮做的额外功，所以效率不可能达到、超过100%，A不符合题意；
B. G物不变，改变图甲中的绕绳方式，拉力的大小会改变，有用功和额外功，包括总功都不变，所以滑轮组机械效率将不变，B不符合题意；
C. 如图物重12N时，机械效率为80%，即
，解得： ，C不符合题意；
D. 当G物=6 N时， ，D符合题意.
故答案为：D.
【分析】同一滑轮组，被提升的物重越大，滑轮组的机械效率越高，根据公式，由图像确定对应的数值，求出动滑轮的重力；若已知物体的重力，将物重和动滑轮重力代入公式，便可求出机械效率.
二、填空题
11．（2021九上·江宁期中）利用斜面将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=300N，拉动的距离s=5m，物体提升的高度h=2m。此过程中拉力做的功是 ，该斜面的机械效率是 ，物体受到的摩擦力为 N。
【答案】1500J；80%；60
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】拉力所做的总功W总=Fs=300N×5m=1500J
所做的有用功W有用=Gh=600N×2m=1200J
此斜面的机械效率
克服摩擦力做的额外功W额=W总-W有=1500J-1200J=300J
由W额=fs得，物体所受斜面的摩擦力
【分析】力和距离的乘积计算做功多少；物体的重力和高度的乘积计算有用功的多少；有用功和总功的比值计算机械效率；根据总功和有用功的差计算额外功；结合距离计算物体受到的阻力。
12．（2021九上·宝应期中）某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m，用时100s。若工人所用的拉力为400N，则拉力的功率为 w，滑轮组的机械效率为 。工人使用该滑轮组提升600N的沙子时，滑轮组的机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。使用滑轮组 （选填“能”或“不能”）省功。
【答案】120；62.5；减小；不能
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
【解析】【解答】拉力的功为W总=Fs=400N 3
拉力的功率为P=
滑轮组做的有用功W有=Gh=750N
滑轮组的机械效率为η=
由机械效率公式可知，当物重减小时，有用功减小，额外功不变，所以机械效率会降低，所以工人使用该滑轮组提升600N的沙子时，滑轮组的机械效率将减小。
根据功的原理：使用任何机械都不省功，可知，使用滑轮组不能省功。
【分析】拉力和距离的乘积计算功的大小，功和时间的比值计算功率；有用功和总功的比值计算机械效率；物体的重力减小时，滑轮组的机械效率减小。
13．（2021九上·秦淮期中）用如图所示的滑轮组匀速提升300N的重物，5s内提升了2m，动滑轮重60N。此过程中克服绳重和摩擦所做的额外功占总功的10%，则有用功为 J，额外功为 J，拉力为 N，滑轮组的机械效率为 。
【答案】600；200；200；75%
【知识点】滑轮组及其工作特点；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】通过滑轮组所做的有用功W有=Gh=300N×2m=600J
克服动滑轮的重所做的额外功W额1=G动h=60N×2m=120J
由题意有W总=10%W总+120J+600J
解得W总=800J
额外功W额=W总-W有=800J-600J=200J
由图示知，滑轮组承重绳子的根数为2，提升重物2m，绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
拉力
滑轮组的机械效率
【分析】根据W=Gh求出拉力做的有用功；根据W额=G动h求出克服动滑轮重力所做的额外功，克服绳重和摩擦所做的额外功占总功的10%，据此得出等式即可求出额外功；拉力做的总功等于有用功加上额外功，根据图示滑轮组可知绳子的有效股数，利用s=nh求出绳子自由端移动的距离，再利用W=Fs求出拉力。
根据×100%求出滑轮组的机械效率。
14．（2021九上·姑苏月考）如图是一风景区的盘山公路，之所以要把上山的公路修成这般模样，是因为盘山公路相当于简单机械中的 。一辆客车在盘山公路上匀速行驶，客车和乘客的总质量为7000kg，向上行驶过程中牵引力保持20000N不变，耗时500s行驶5km的路程，到了高为0.5km的山顶，）汽车的行驶速度是 m/s，牵引力从山脚到山顶做的功为 J，盘山公路的“机械”效率为 %，（g取10N/kg）乘车时小明发现：在爬山过程中司机往往速度很慢，是为了 。
【答案】斜面；10；1×108；35；增大牵引力
【知识点】斜面的机械效率
【解析】【解答】盘山公路相当于简单机械中的斜面，斜面加长了运动距离，但可以省力。
汽车的行驶速度
牵引力从山脚到山顶做的总功W总=Fs=20000N×5000m=1×108J
有用功W有=Gh=mgh=7000kg×10N/kg×0.5×103m=3.5×107J
盘山公路的“机械”效率η=
由P= =Fv
可知，在汽车功率一定时，要提高牵引力，必须减小速度。
【分析】盘山公路相当于简单机械中的斜面，斜面加长了运动距离，但可以省力。由速度公式v=可求速度；利用W总=Fs可求牵引力做的功；利用W有=Gh求出有用功，由η=，即可得机械效率。
15．（2019九上·江苏期中）如图甲所示，物体A重为15N置于水平桌面上，在拉力F的作用下，5s内匀速直线运动了0.5m．图乙是拉力F做的功随时间变化的图像．已知物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为A物重G的0.2倍，则：拉力F= N；拉力F做功的功率P= W；滑轮组的机械效率η= ．
【答案】2.5；0.5；60%
【知识点】功率的计算；滑轮（组）的机械效率；功
【解析】【解答】因为物体5s内匀速直线运动了0.5m，所以5s内拉力移动的距离为：
s=2s物=2×0.5m=1m
由 得，拉力的大小为：
由 得，拉力F做功的功率为：
因物体A在水平桌面上匀速运动时处于平衡状态，受到滑轮组的拉力和受到的摩擦力是一对平衡力，所以，滑轮组对A物体的拉力：FA=f=0.2G=0.2×15N=3N
5s内拉力F对物体A做的有用功：W有=FAs=3N×0.5m=1.5J
由图乙可知，5s内拉力做的功：W总=2.5J
滑轮组的机械效率：
【分析】根据 可求出拉力大小，根据 可求出拉力F做功的功率，物体A在水平桌面上匀速运动，可根据FA=f=0.2G求出滑轮组对A物体的拉力，根据W有=FAs可求出5s内拉力F对物体A做的有用功，根据可求出滑轮组的机械效率.
三、作图题
16．（2021·常州）请在图中画出使杠杆ABC保持平衡的最小动力F1及其力臂l1的示意图。
【答案】解：如图所示：
【知识点】力臂的画法；杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】先确定最长的力臂，即连接OA，则最长的动力臂为l1，然后过动力作用点A，做垂直于l1的作用力F1，如图所示：
【分析】杠杆上最大的力臂是支点到力的作用点的连线；最小的力和最大的力臂垂直。
17．（2020九上·玄武期末）如图是起重机将货物吊起的情景。O 为支点，F2为阻力。请画出阻力F2的力臂l2。
【答案】解：如图所示：
【知识点】力臂的画法
【解析】【解答】支点为O点，阻力F2的方向竖直向下，阻力臂是支点到阻力作用线的垂线段。如图所示：
【分析】动力臂为支点到动力作用线的距离，阻力臂为支点到阻力作用线的距离，固定不动的点为支点。
18．（2020九上·太仓期末）如图所示，人站在地面上向下拉绳子，请画出滑轮组的绕线方法。
【答案】解：如图所示：
【知识点】滑轮组的设计与组装
【解析】【解答】对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上，有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意人站在地面上向下拉绳子，可知拉力方向向下，因此从定滑轮上固定，如下图所示：
【分析】在滑轮组中，与动滑轮接触的绳子的段数越多，那么这个滑轮组就越省力，但是也越费距离，结合题目要求设计滑轮组的绕线方式即可。
四、实验探究题
19．（2021九上·东台期中）利用下图的实验装置探究“杠杆的平衡条件”。
（1）实验前应先调节杠杆在 位置平衡，若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向 （左/右）调。
（2）如图乙所示，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，弹簧测力计需要沿 方向向下拉动，直至杠杆在 位置平衡
（3）小明进行了三次实验，将数据记录在表格中，表中F1大小为弹簧测力计示数，F2大小为钩码的重力，l1 l2分别为F1 F2对应的力臂 该组用图乙装置继续实验时，小明记录的一组数据是F1=1N，l1=5cm，F2=0.5N，l2=10cm；同组小芳记录的另一组数据是F1=4.5N，l1=10cm，F2=3N，l2=15cm，为使实验结论具有普遍性，第四次实验数据最好采用 （小明/小芳）的
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 3 10 2 15
2 1 10 2 5
3 1.5 20 2 15
4
（4）小华同学通过对数据分析后得出的结论是：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，为了证明小华同学的结论是错误的，小华做了如图丙的实验改进，此实验 （能/不能）说明该结论是错误的，
【答案】（1）水平；右
（2）竖直；水平
（3）小明
（4）能
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】（1）调节杠杆在水平位置平衡的方法是“左沉右旋”，使杠杆在水平位置平衡。若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向右调。
（2）如图乙所示，为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小，弹簧测力计需要沿竖直方向向下拉动，直至杠杆在水平位置平衡 因为这样力的方向恰好与杠杆垂直，支点到力的作用线的距离，就等于力臂。
（3）为使实验结论具有普遍性，第四次实验数据最好采用小明的，因为小明记录的前三组数据中有一组的l1=10cm， l2=15cm，应该再一次改变动力臂或阻力臂
（4）图丙中改变了弹簧测力计的拉力的方向，力臂变小，力变大，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，可以证明：“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”是错误的。
【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，先将杠杆调成水平平衡，平衡螺母向偏高的一侧调节；
（2）杠杆上的拉力和杠杆垂直，便于测量力臂；
（3）探究杠杆平衡条件时，需要多次改变力和力臂，探究普遍性；
（4）当拉力和杠杆不垂直时，动力的作用点到支点的距离，不是力臂。
20．（2019九上·张家港期中）在“测量滑轮组的机械效率”实验中，用同一滑轮组进行了三次实验(如图所示)，
实验数据记录如下表.
次数 钩码重/N 钩码上升的距离/cm 弹簧测力计的示数/N 弹簧测力计上升的距离/cm 机械效率
1 2 10 0.8 30 83.3%
2 4 10 1.5 30
3 6 10 30 90.9%
（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为 (结果保留一位小数).
（2）第3次实验中，弹簧测力计的示数漏填，由图丙可知，弹簧测力计的示数为 N.
（3）分析数据可得结论，使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越 (选填“高”或“低”).
（4）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重8 N的物体匀速提升10 cm，此时滑轮组的机械效率可能为_________ (填序号).
A．71. 6% B．82. 4 % C．92. 1%
【答案】（1）88.9%
（2）2.2
（3）高
（4）C
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率
【解析】【解答】(1)第2次的机械效率为：η= = = ×100%≈88.9%(2)由图知，弹簧测力计的分度值是0.2N，所以测力计的示数是2.2N；(3)分析3次实验，随着钩码重力的增加，同一滑轮组的机械效率不断增加，所以，使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；(4)该滑轮组将6N的物体匀速提升时的机械效率为90.9%，由于使用同一个滑轮组时，物体越重，滑轮组的机械效率越高，则使用该滑轮组再次将8N的物体匀速提升时滑轮组的机械效率应大于90.9%，C选项符合。
【分析】（1）拉力做的功为总功，克服重力做的功为有用功，有用功除以总功即为机械效率；
（2）分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数，分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系；
（3）结合表格中的数据分析，物体越重时滑轮组的机械效率的变化；
（4）结合表格中的数据分析猜测即可。
五、计算题
21．（2020九上·姜堰期末）一辆轿车以90kW的恒定功率启动作直线运动，且整个运动过程中受到的阻力不变，速度v与时间t的关系如图所示，试求：
（1）在0~10s时间内汽车发动机做功多少？
（2）汽车匀速行驶时，牵引力为多大？
（3）若燃烧1kg汽油可使汽车匀速行驶4.6km的路程，则汽车发动机的热效率为多少（汽油的热值q=4.6×107J/kg）？
【答案】（1）解：在0~10s时间内汽车发动机做功W=Pt=90×103W×10s=9×105J
答：在0~10s时间内汽车发动机做功是9×105J；
（2）解：由图可知，汽车匀速行驶的速度是30m/s，汽车功率不变，由P= =Fv
得汽车牵引力F= =3000N
答：汽车匀速行驶时，牵引力为3000N；
（3）解：燃烧1kg汽油放出的热量Q=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J
汽车匀速行驶4.6km，牵引力做的功W′=Fs=3000N×4.6×103m=1.38×107J
汽车发动机的热效率 =30%
答：汽车发动机的热效率为30%。
【知识点】功率的计算；热量的计算；热机的效率；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）利用汽车的功率乘以工作时间即为发动机做功；
（2）结合第一问求解的功率，利用功率除以速度即为前引力大小；
（3）结合燃料的质量，利用热值公式求解燃料释放的热量；发动机做功为有用功，释放的热量为总功，利用发动机做功除以燃料燃烧释放的热量即为热机效率。
22．（2020九上·常州期中）如图甲所示装置，A是重15N的空吊篮，绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和50N。质量为50kg的小明同学将A提升到高处，施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示，A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦，g取10N/kg。问：
（1）动滑轮的重力为多少？
（2）第2s内拉力F的功率为多少？
（3）此装置最多能匀速运载多重的货物？
（4）此装置提升重物的最大机械效率为多少？
【答案】（1）解：由乙丙图可知，在1~2s内，物体匀速上升，此时拉力为10N，动滑轮上两段绳子，则由平衡条件可求动滑轮重力为G动=2F-GA=2×10N-15N=5N
答：动滑轮重力为5N；
（2）解：第2s内拉力为10N，A上升速度为2m/s，由于绳子段数为2，则人拉绳子速度为4m/s，故第2s内拉力F的功率为P=Fv人=10N×4m/s=40W
答：第2s内拉力F的功率为40W；
（3）解：由于C能承受的最大拉力为50N，动滑轮两段绳子，则滑轮、吊篮和物体总重不能超过100N，即此装置最多能匀速运载货物重力为G货=Gmax-G滑-G篮=100N-5N-15N=80N
答：装置最多能匀速运载80N的货物；
（4）解：同一滑轮组所拉重物越重机械效率越高，则此装置提升重物的最大机械效率为
答：此装置提升重物的最大机械效率为80%。
【知识点】功率计算公式的应用；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）根据滑轮组绳子的拉力和物体的重力，可以计算动滑轮的重力；
（2）根据力和速度的乘积计算功率的大小；
（3）根据滑轮组的总拉力与动滑轮重力、吊篮重力的差计算物体的重力；
（4）根据物体的重力和总重力的比值，计算机械效率。
六、综合题
23．（2020九上·江苏月考）阅读短文，回答问题。
空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热，加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，它工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量QA；压缩机消耗电能W转化为机械能，再由机械能转化为內能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量QB＝QA+W通常我们用“能效比”（即放出的热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如下表。
每秒制热量Q/J 3000 电源规格U/V 220
每秒消耗电能W/J 800 水箱容积V/L 200
适用环境温度范围﹣7﹣43
（1）在空气能热水器中，是通过 （选填“加压”或“降温”）方法使氟介质液化的，这款空气能热水器正常工作时的能效比为 ；
（2）氟介质经膨胀阀减压后，它的沸点所在温度范围可能是______；
A．低于﹣7℃ B．﹣7℃～43℃ C．高于43℃ D．高于50℃
（3）正常使用时，将一箱15℃ 的冷水加热到55℃，消耗的电能为 J，若水吸收的热量由天然气来提供，需要完全燃烧 天然气（ ，天然气的热值为8.4×107J/m3）；
（4）在如图乙所示的冲程中，压缩机气缸内实现了把 能转化为 能；
（5）压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为 J；若系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，则每分钟压缩氟介质的次数是 ，压缩机曲轴的转速是 r/min。
【答案】（1）降温；3.75
（2）B
（3）8.96×106；0.4m3
（4）机械；内
（5）200；216；216
【知识点】密度公式及其应用；热量的计算；燃料的热值；功的计算及应用
【解析】【解答】(1)根据题意“节流降温过滤降压”，在空气能热水器中，是通过降温方法使氟介质液化的；能效比是放出的热量与消耗的电能的比值，这款空气能热水器正常工作时的能效比为 (2)根据题意，空气能热水器的适用环境温度范围﹣7～43 ，氟介质经膨胀阀减压后，它的沸点所在温度范围可能是﹣7～43 。
故答案为：B。(3)正常使用时，水箱中水的质量为
将一箱15 的冷水加热到55 ，需要吸收的热量为
则消耗的电能为
若水吸收的热量由天然气来提供，根据热值计算公式可知需要完全燃烧的天然气体积为 (4)在如图乙所示的冲程中，相当于四冲程汽油机中的压缩冲程，在压缩机气缸内实现了把机械能转化为内能。(5)压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为
若系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量，每秒消耗电能800J，则每分钟压缩氟介质的能量为
则每分钟压缩氟介质的次数是
每压缩一次氟介质时曲轴转一圈，则压缩机曲轴的转速是216r/min。
【分析】（1）对气体降温，可以发生液化；根据放出的热量与消耗的电能的比值，计算能效比；（2）液体沸腾时的温度，是沸点，沸腾是汽化现象；（3）根据比热容、质量和温度差，计算吸收的热量；利用热量和热值计算燃料的体积；（4）根据汽油机的气门和活塞的运行判断冲程，分析能量变化；（5）根据压强和面积的乘积计算压力，力和距离的乘积计算做功多少；结合效率计算总功，再计算做功次数。
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