第十一章简单机械和功期末单元综合测试卷2021-2022学年苏科版物理九年级上册（含答案）

第十一章 简单机械和功 期末单元综合测试卷
一、单选题
1．如图所示，两名运动员，甲比乙高，若他们举起相同质量的杠铃所用的时间相等，则（　　）
A．甲做功较多，功率较大
B．乙做功较多，功率较小
C．甲做的功较多，甲、乙功率相等
D．甲、乙做功相等，乙的功率大
2．如图所示，保持杠杆在水平位置平衡，在其它条件不变的情况下，下列操作中不能使弹簧测力计示数变大的是（ ）
A．增加钩码的个数
B．将钩码悬挂点的位置向左移
C．保持拉力方向不变，将弹簧测力计向右移
D．保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜
3．如图所示的四个杠杆，悬挂的重物G和杆长都相同。若各杠杆均处于平衡状态，则所用的最大的力是（　　）
A． B． C． D．
4．使用如图所示的装置提升同一个物体，（不计滑轮重和摩擦）最省力的装置是
A． B． C． D．
5．教室的门关不紧，常被风吹开，小明在门与门框之间塞入硬纸片后，门就不易被风吹开了，下列解释合理的是（ ）
A．门被风吹开是因为门没有受到摩擦力的作用
B．门没被吹开是因为风吹门的力小于摩擦力
C．塞入硬纸片是通过减小接触面的粗糙程度来减小摩擦
D．塞入硬纸片是通过增大压力来正大摩擦
6．如图所示，用一根自重可忽略不计的撬棒撬石块，若撬棒点受到石块的压力是1800N，且，，，则要撬动该石块所用的最小的力应不小于（　　　）
A．600N B．400N C．200N D．150N
7．如图所示，在轻质杠杆上吊一重物G，在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F，使杠杆缓慢地从OA转至水平位置OB，则在转动过程中（　　）
A．F变大 B．F先变大后变小 C．F变小 D．F先变小后变大
8．如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（　　）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
9．如图所示：三个物体的质量关系是mA>mB>mc，它们在同样大的力F作用下，都沿力的方向移动相同的距离s，则力F对三个物体所做的功（　　）
A．对A做的功最多
B．对B做的功最多
C．对C做的功最多
D．对A、B、C做的功一样多
10．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
11．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
12．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．
二、填空题
13．小金将长为0.6m、质量可忽略不计的木棒搁在肩上，棒的后端 A 挂一个40N 的物体，肩上支点O 离后端 A 为0.2m，他用手压住前端 B 使木棒保持水平平衡，如图所示，小金的质量为50kg，则此时肩对木棒的支持力大小为______N，人对地面的压力大小为______N（g10N /kg）。
14．如图所示，用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机，已知AB长40cm，AC长30cm。室外机质量为30kg，室外机的重力作用线正好通过AB中点，则A处钉受到的水平拉力F为______N（支架重力忽略不计。为了安全，从力学角度分析，室外机的位置应尽量______（选填“远离”或“靠近”）墙壁。
15．如图所示，用F＝100N的力将重为G＝300N的物体匀速拉上h＝1m，s＝4m的斜面，则该物体受到斜面的摩擦力是______N。
16．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）
17．如图所示，滑轮的重和摩擦均不计，该装置中使用的是______滑轮（选填“动”或“定”），在3牛的水平拉力F的作用下，物体A在0.4秒内匀速向左运动1米，则图中弹簧测力计示数应为______牛，拉力F在0.4秒内做功为______焦，功率为______瓦。
三、实验题
18．小红和小婷同学在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的器材有：支架，刻度均匀的杠杆（每小格为2cm），细线，重0.5N的钩码若干。
（1）实验前，杠杆在支架上静止时如图1甲所示，此时杠杆处于_________（选填“平衡”或“非平衡”）状态。
（2）接下来，他们应将杠杆的平衡螺母向_________（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。这样操作的好处是，既消除了杠杆自重对实验结果的影响，又便于_________。
（3）杠杆调节在水平位置平衡后，他们分别在杠杆两端加减、移动钩码，每次使杠杆在水平位置重新平衡后，将实验测量的数据记录在下表中。
次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm
1 1 8 2 4
2 1.5 6 1.5 6
3 2 4 4 2
4 2 6 4
第4次实验时，小红在杠杆A点挂上4个钩码，如图1乙所示，要使杠杆在水平位置平衡，她应在B点挂上__________个钩码。
（4）分析论证环节，小红认为杠杆平衡的条件是：“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”；小婷则认为杠杆平衡的条件是：“动力×动力臂=阻力×阻力臂”。经过思考，小婷同学进行了如图1丙所示的实验。当弹簧测力计在C点由竖直位置逐渐向右倾斜过程中，要使杠杆仍在水平位置平衡，弹簧测力计的示数将__________。此时，动力×支点到动力作用点的距离__________（选填“等于”或“不等于”）阻力×支点到阻力作用点的距离。这说明小红的观点是__________的。
（5）实验结束后，小婷同学联想到生活中的杆秤，其主要结构由秤杆、秤钩A、提纽（B、C）、秤砣D组成（0点为刻度的起点）。图2是用杆秤称量货物时的情景。
①在称量货物时，使用提纽_________，该杆秤的称量范围更大。
②若该杆秤配套的秤砣D有磨损，称量货物时杆秤显示的质量将比被测货物的真实质量偏__________。
四、计算题
19．一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为2.5×104N。
（1）求货车空载行驶40km时牵引力做的功。
（2）当货车以90kW的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时，求货车最多可装载多重的货物？
20．近年来，房车自驾游渐渐的成为旅游的新趋势。这种旅游方式能让游客真正的回归自然、亲近自然，在旅途中享受自由。我国制造的“长城”房车（如图所示）的总质量为3×103kg，在一段平直公路上匀速行驶了56km，用时0.5h，受到的阻力为车重的0.1倍。求：
（1）该房车的行驶速度；
（2）该房车牵引力所做的功；
（3）若将该房车改装成并联混合动力型，由汽油发动机与电动机同时提供动力，其功率分别为40kW和60kW，该房车以72km/h的速度匀速行驶，求此时该房车的牵引力。
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。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．A
【解析】由题意可知，两人举起的杠铃质量相同，则杠铃重力相同，甲比乙高，即
G甲=G乙
h甲＞h乙
由可知，举起杠铃所做的功
W甲＞W乙
因为举起杠铃用的时间相同
t甲=t乙
所以根据知，做功的功率
P甲＞P乙
故选A。
2．C
【解析】A．增加钩码的个数时增大了阻力，由可知其它条件不变时，弹簧测力计示数会增大，故此项不符合题意；
B．将钩码悬挂点的位置向左移增大了阻力臂，由可知其它条件不变时，弹簧测力计示数会增大，故此项不符合题意；
C．保持拉力方向不变，将弹簧测力计向右移增大了动力臂，由可知其它条件不变时，弹簧测力计示数会减小，故此项符合题意；
D．保持弹簧测力计悬挂点的位置不变，使其向右倾斜时动力臂变小，由可知其它条件不变时，弹簧测力计示数会增大，故此项不符合题意。
故选C。
3．D
【解析】A. 由图可知AB＜BC，由杠杆平衡条件可得
解得
B. 由图可知AB＞BC，由杠杆平衡条件可得
解得
C. 由图可知AC＞BC，由杠杆平衡条件可得
解得
D. 由图可知AB＜AC，由杠杆平衡条件可得
解得
由于杆长都相同，则比较B和D选项中的图可知，B图中BC的长度与D图中AB的长度相等，B图中AB线段长度小于D图的AC线段长度，所以，F4＞F2。
故选D。
4．D
【解析】A．此图是定滑轮，由定滑轮及其工作特点可知，不省力，即F=G；
B．此图是动滑轮，由动滑轮及其工作特点可知,省一半的力,即F=G；
C．此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子由2股,则F=G；
D．此图是滑轮组,绕在动滑轮上的绳子由3股,则F=G；
由以上可知：在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是D，故选D。
5．D
【分析】
在接触面积粗糙程度一定时，通过增大压力可以增大摩擦力；利用杠杆平衡条件来分析门被吹开时的受力情况。
【解析】A．被风吹开是因为门所受到的摩擦力很小，风很容易克服摩擦将门吹开，故A不符合题意；
B．门相当于一个杠杆，门没被吹开，说明杠杆处于平衡状态，风吹门的力也可能小于或等于摩擦力，故B不符合题意；
C D．塞入硬纸片后，使门与门框之间的压力增大，因此是通过增大压力来增大摩擦，故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
【点睛】
本题是对杠杆平衡条件和增大摩擦的方法的考查，试题难度一般。
6．C
【解析】若以点为支点，则作用在点的最小力应垂直杠杆斜向下，此时为动力臂，为阻力臂，如图：
若以点为支点，则作用在点的最小力应垂直杠杆斜向上，此时为动力臂，为阻力臂，如图：
由图知
，
所以②更省力；如上图，以为支点，动力臂，阻力臂
由杠杆的平衡条件
故选C。
7．A
【解析】由图可知，将杠杆缓慢地由最初位置拉到水平位置时，动力臂不变，阻力不变，阻力臂变大，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，动力逐渐变大，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8．A
【解析】设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，故机械效率
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率
当使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故BCD错误，A正确。
故选A。
9．D
【解析】由题意知，三个物体同样大的力的作用下，沿力的方向移动相同的距离，据W=Fs得，力F对三个物体所做的功相同。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
10．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。
11．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。
12．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。
13．60 540
【解析】[1]由题意可知，此杠杆以O为支点，动力为手对木棒B端的压力F，阻力大小等于物重G，根据杠杆的平衡条件有
FOB GOA
代入数据有
F0.4m=40N0.2m
解得F 20N，即手压木棒的压力大小为20N，木棒处于静止状态，由受力分析及力的平衡条件可得，木棒对肩的压力大小为
F压=F+G=20N+40N=60N
因木棒对肩的压力与肩对木棒的支持力是一对相互作用力，大小相等，故肩对木棒的支持力大小为60N。
[2]由题意可知，小金的重力为
G=mg=50kg10N/kg=500N
对整体受力分析有，整体受到向下的重力和向上的地面支持力F支，因整体受力平衡，
又因地面对人的支持力与人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，故人对地面的压力大小为540N。
14．200 靠近
【解析】[1]由题意可知，以C为支点，ABC是一个杠杆。AC为A处螺钉水平拉力的力臂，室外机对其压力的力臂为AB长的，由杠杆平衡条件可得
F×AC=mg×AB
即：
F×30cm=30kg×10N/kg××40cm
解得
F=200N
[2]为了安全，应减小A处的拉力（若拉力过大，支架对螺钉拉力会使螺钉松动而造成危险）；在A处拉力和阻力G一定时，室外机的位置越靠近墙壁，室外机对支架压力力臂越小，根据杠杆平衡条件可知，A处的拉力将减小，以保证支架和室外机的安全。
15．25
【解析】所做的有用功
W有用＝Gh＝300N×1m＝300J
拉力做的总功为
W总＝Fs＝100N×4m＝400J
则额外功
W额＝W总﹣W有＝400J﹣300J＝100J
根据W额＝fs可得，物体受到的摩擦力
f＝＝＝25N
16．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
17．动 3 6 15
【解析】[1]由图可知，轴的位置随被拉物体一起运动，所以该装置使用的是动滑轮。
[2]承担动滑轮两股绳子的拉力是相等的，水平拉力F的大小是3N，所以弹簧测力计的示数是3N。
[3]物体A在0.4秒内匀速向右运动1米，则绳子自由端移动的距离
则拉力F在0.4秒内做功为
[4]拉力F的功率为
18．平衡 右 测量力臂 6 变大 不等于 错误 C 大
【解析】（1）[1]杠杆静止或匀速转动都是平衡，此时杠杆处于静止状态，杠杆处于平衡状态。
（2）[2][3]杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，要使其在水平位置平衡，应将杠杆平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置平衡，此时杠杆的重心过支点，杠杆重力的力臂为0，消除杠杆的重力对杠杆平衡的影响，又便于测量力臂。
（3）[4]乙图所示位置处挂上4个钩码（每个重为1N），要使杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件
4G×3L=nG×2L
解得n=6，故应在杠杆右端的B点挂6个钩码。
（4）[5][6][7]当弹簧测力计在C点由竖直位置逐渐向右倾斜过程中，要使杠杆仍在水平位置平衡，此时阻力阻力臂不变，动力臂变小，弹簧测力计的示数将变大；当动力臂不等于支点到动力作用点的距离时，动力×支点到动力作用点的距离不等于阻力×支点到阻力作用点的距离，这说明小红的观点是错误的。
（5）[8]由图示可知，使用提纽C时，秤砣的力臂变大，物体的力臂变小，由
m秤砣gL秤砣=m物gL物
可知，杆秤的最大称量较大。
[9]当秤砣磨损一部分，相当于秤砣的质量减小了，根据杠杆的平衡条件知，在阻力和阻力臂不变时，动力减小，动力臂增大，所以测量结果偏大了。
19．（1）1×108J；（2）1.1×104N
【解析】解：（1）货车空载行驶时所受的阻力大小
f＝0.1G＝0.1×2.5×104N＝2.5×103N
汽车匀速行驶，所以牵引力
F＝f＝2.5×103N
则货车空载行驶40km时牵引力做的功
W＝Fs＝2.5×103N×40×103m＝1×108J。
（2）货车匀速行驶时的速度
根据
可得，此时的牵引力
因为汽车匀速行驶，所以此时汽车受到的阻力
f′＝F′＝3.6×103N
因为f′＝0.1G′，所以货车总重
则货车最多可装载货物的重
G货＝G′﹣G＝3.6×104N﹣2.5×104N＝1.1×104N
答：（1）货车空载行驶40km时牵引力做的功1×108J；
（2）货车最多可装载1.1×104N的货物。
20．（1）112km/h；（2）1.68×108J；（3）5000N
【解析】解：（1）该房车的行驶速度
（2）房车的重力
G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N
在一段平直公路上匀速行驶时，牵引力等于阻力，为
F牵=f=0.1G=0.1×3×104N=3×103N
该房车牵引力所做的功
W=F牵s=3×103N×56×103m=1.68×108J
（3）此时的总功率
P=40kW+60kW=100kW=105W
房车此时的速度
v′=72km/h=20m/s
根据
可知此时该房车的牵引力
答：（1）该房车的行驶速度为112km/h；
（2）该房车牵引力所做的功为1.68×108J；
（3）若将该房车改装成并联混合动力型，由汽油发动机与电动机同时提供动力，其功率分别为40kW和60kW，该房车以72km/h的速度匀速行驶，此时该房车的牵引力为5000N。
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。答案第1页，共2页
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