苏科版九年级上册第十一章简单机械和功 单元练习（有解析）

苏科版九年级上册 第十一章 简单机械和功
一、单选题
1．图示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．园艺剪 B．筷子
C．瓶盖起子 D．核桃夹
2．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v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是（　　）
A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W乙
C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙
3．健身教练要增大学员的运动量，会加快音乐的节奏，这样可以提高运动的（　　）
A．时间 B．效率 C．速度 D．功率
4．两个力作用在杠杆的两端，使杠杆达到平衡，那么（　　）
A．这两个力的大小一定相等
B．这两个力的力臂一定相等
C．力臂较长的那个力较大
D．力和力臂的乘积一定相等
5．小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（　　）
A．电梯对小杰做功约3.6×103J
B．小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功
C．电梯对小杰做功的功率约1200W
D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W
6．如图，甲物重25N，乙物重15N，甲乙均静止，不计测力计自重，测力计示数 （ ）
A．35N B．10N C．15N D．25N
7．如图所示是小超同学扔实心球的情景包合四个过程）其中手对实心球做功的过程是（　　）
A．②和③ B．①和③ C．①和④ D．②和④
8．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为900g，所用动滑轮的质量为100g，绳子自由端的拉力F为2.8N。g取10N/kg。在0~2s的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度为5m/s B．拉力F的功率为0.56W
C．有用功为90J D．滑轮组的机械效率为90%
9．如图，OAB是杠杆，OA与AB垂直，在O的中点挂一个20N的重物，加在B点的动力使OA在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计），则（　　）
A．该杠杆一定是省力杠杆
B．该杠杆一定是费力杠杆
C．作用点在B点的最小动力等于10N
D．作用点在B点的最小动力小于10N
10．为迎接 2022 年北京冬奥会，运动员积极训练。关于图中的项目，下列说法正确的是（　　）
A．跳台滑雪运动员在下落过程中，重力对运动员做功
B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，运动状态不变
C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于受到惯性的作用
D．掷出后的冰壶对冰面的压力与其重力是相互作用力
11．如图所示，为正在太空中运行的我国天宫空间站，假设该空间站处于完全失重状态，驻留在空间站中的航天员们不能完成的是（　　）
A．用弹簧测力计测拉力 B．用托盘天平测物体的质量
C．让笔记本悬浮在空中 D．用握力棒锻炼臂力
12．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动，两次拉动木块得到的s-t关系图像如图乙所示。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2。下列判断正确的是（　　）
A．F1=F2，P1＞P2 B．F1＞F1，P1＞P2 C．F1＞F1，P1=P2 D．F1=F2，P1＜P2
13．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知AB＞AC，施加的力分别为F1、F2，拉力做的功为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2，则它们的关系正确的是（　　）
A．F1＝F2，W1＞W2，P1＞P2
B．F1＝F2，W1＞W2，P1＝P2
C．F1＜F2，W1＝W2，P1＝P2
D．F1＜F2，W1＝W2，P1＜P2
14．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（　　）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D．机械做功越多，机械效率越高
15．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
二、填空题
16．学校旗杆顶部安装的定滑轮作用为了___________。
17．小勇放学后，背着重40N的书包沿水平路面走了200m，用时3min，又用1min爬上了大约9m高的四楼回到了家，小勇的重力为600N。则他在回家过程中对书包所做的功为______J，他所做总功的功率是______W。
18．如图所示，在拉力F=50N的作用下，一个重600N的物体以0.1m/s的速度沿水平地面向右匀速直线运动10s，已知滑轮组的机械效率为80%，则物体与地面间的滑动摩擦力为______N，拉力F做功的功率为______W。
19．如图，甲、乙杠杆的质量和长度均相同．分别使用甲乙杠杆将物体A提升相同的高度，则在工作过程中，甲、乙杠杆的机械效率相比η甲____η乙（选填“>”、“=”或“<”）．
20．探究杠杆的平衡条件：安装好实验器材，发现杠杆左端下沉，应把杠杆右端的平衡螺母向______调节，使杠杆在水平位置平衡，此时杠杆自身重力的力臂为______。实验时，使杠杆在水平位置平衡的目的是______。
三、综合题
21．如图所示是我国设计制造的无人驾驶轿车，该车的相关参数如下表所示；（g取10/kg）
整车质量 2000kg
最高速度 120km/h
以最高速度行驶时受到的水平阻力 200N
与地面的总接触面积 800cm2
（1）在高速公路上疾驰时，轿车对地面的压力 ______（选填“大于”“小于”或“等于”）车的重力；
（2）轿车静止在水平路面上时，对路面的压强为多少？______
（3）若轿车以最高车速沿水平直线匀速行驶30min，则牵引力所做的功为多少？______
（4）若该轿车以速度v匀速爬上长为s的斜坡，已知斜坡的高度为h，此过程中，牵引力的大小恒为F，忽略空气阻力，试推导轿车在此过程中所受阻力f的表达式（轿车的重力大小用G表示）______。
22．双轮电动平衡车越来越受到人们的喜爱。如图所示，质量为40kg的小红驾驶平衡车在平直的路面上匀速行驶，已知平衡车的质量为10kg，轮胎与地面的总接触面积为25cm2，g取10N/kg。
（1）请根据示例，写出两条物理知识在电动平衡车中的的运用：
示例：轮胎上的花纹能增大轮胎与地面的摩擦，防止车轮打滑
①___________
②___________
（2）小红驾驶平衡车时，车对地面的压强是多大？( )
（3）为保证交通安全，电动平衡车若以时速为16km/h的速度沿直线匀速行驶1.5h，如果匀速行驶时阻力为30N，电动平衡车做了多少功？( )
（4）平衡车在启动时，站在车上的小红会向后仰，请你解释造成这种现象的原因。( )
23．如图利用电动机通过滑轮组（虚线框内的滑轮组未画出）依次拉动物体A、B。图中效率为75%的电动机拉绳子的功率为50W且保持不变，不计绳重与摩擦，动滑轮的重力为6N，拉动A向右做匀速直线运动时，A所受阻力为24N，电动机拉绳的力为F1，此过程中，A所受的拉力与阻力的大小__________（选填“相等”或“不相等”），电动机工作3s消耗的电能为__________J。拉动B向右做匀速直线运动时，B所受阻力为18N，电动机拉绳的力为F2，F2比F1小2N，此时电动机拉绳的力F2为__________N。
24．如图所示的装置中，轻质杠杆AB在水平位置保持平衡，O为杠杆AB的支点，已知OA：OB=1：2，甲、乙两容器中均装有水，物体M浸没在乙容器的水中，且没有碰到容器底。已知：甲容器中活塞C（含杆AC）的质量m0=1kg，活塞C的横截面积S=800cm2，水深h1=50cm，h2=40cm。物体M的体积VM=1×10-3m3不计摩擦和绳重，g取10N/kg。则：
（1）此时物体M受______个力作用，它所受浮力F浮为______N；
（2）活塞C下表面受到的水的压强是______Pa，轻质杠杆A端受到的推力方向是向______（选：上/下），物体M的重力为______N。
25．相传抛石机发明于周代，叫“抛车”；据《范蠡兵法》记载，“飞石重十二斤，为机发，行三百步”；抛石机的机架两支柱间有固定横轴，上有与轴垂直的杠杆，可绕轴自由转动；杠杆短臂上固定一个重物，长臂末端有弹袋（类似投石带的套子）用于装弹，当短臂重锤完全落下时，投射物从弹袋中沿约45度角飞出，30公斤的石弹射程约140﹣210米，100公斤的石弹射程约40-70米；抛石机的威力巨大，为冷兵器时代最佳的攻城利器；
（1）请在简化示意图中作出动力臂L1、阻力臂L2；______
（2）抛石机属于 ______杠杆，其优点是 ______；
（3）请举一个此类杠杆在生活中的应用实例。______
26．阅读短文并回答：
天龙山公路
省会太原天龙山防火旅游通道全长30公里，该通道为太原西山旅游公路的重要组成部分，这条公路兼具“森林防火”和“山洪防御”的功能，其矫若惊龙的外形，被网民称为最美“网红路、网红桥”。
天龙山公路，全程长度为30公里，沿途有四座高架桥和一处隧道。天龙山公路从起点到终点的垂直高低落差达350米。以一层居民楼3米的平均高度估算，这相当于116层楼的高度。
（1）同样高的山，建高架桥是为了加大公路的______，目的是为了______；
（2）一台1.5t的小轿车从起点匀速开到终点，克服重力做功______J，小轿车的动能______。（选填“变大”、“变小”或“不变”） g=10N/kg
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．筷子使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C．瓶盖起子使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．核桃夹使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
2．C
【详解】
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F甲＝f甲，F乙=f乙；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f甲＝f乙，所以牵引力F甲＝F乙。因为，v甲＜v乙，所以在相同的时间内路程关系是：s甲＜s乙，F甲＝F乙。根据W=Fs可知，W甲＜W乙，故ABD错误，C正确。
故选C。
3．D
【详解】
A．健身教练要增大学员的运动量，运动的时间是一样的，故A不符合题意；
B．由于运动的方式并未改变，所以效率是一样的，故B不符合题意；
C．健身运动一般是肢体的运动，人的位置并未改变，不影响速度，故C不符合题意；
D．健身教练要增大学员的运动量，加快音乐的节奏，人的运动节奏也加快，即单位时间做的功更多，由功率的定义可知，功率变大，故D符合题意。
故选D。
4．D
【详解】
根据杠杆平衡条件，杠杆两端力和力臂的乘积相等，杠杆才能达到平衡。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
5．C
【详解】
A．小杰与书包的总重力大约为600N，1楼到21楼的高度
h＝20×3m＝60m
电梯对小杰做的功
W＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J
故A不符合题意；
B．小杰乘坐电梯上升时，书包在力的方向上移动了距离，所以对书包做了功，故B不符合题意；
C．电梯对小杰做功的功率
P===1200W
故C符合题意；
D．小杰在水平路面行走时，重力没有做功，功率也为0，故D不符合题意。
故选C。
6．C
【详解】
弹簧测力计受到乙对它一个向右的拉力和甲对它一个向左的拉力，处于平衡态，甲静止在地面上，还受到地面对它竖直向上支持力，所以弹簧测力计所受的拉力大小等于乙的重力，故弹簧测力计示数等于乙的重力大小为15N。故选C。
7．B
【详解】
①小明将地上的球捡起来，有力作用在球上，球在力的方向上通过了一定的距离，故手对实心球做功，故①符合题意；
②小明将球举在不动，有力，但球没有在力的方向上移动距离，故没有做功，故②不符合题意；
③小明挥动球，有力作用在球上，球在与手接触的一段时间内通过了一定的距离，手对实心球做功，故③符合题意；
④球飞出去，球由于惯性向前运动，小明没有对球施加力，小明没有对球做功，故④不符合题意；
综上可见，手对球做功的过程有①与③，故B符合题意。
故选B。
8．B
【详解】
AB．如图中图线a所示，当时，绳子自由端移动的距离为
所以绳子自由端移动的速度为
拉力F的功率为
故A错误，B正确；
C．如图中图线b所示，在0~2s的过程中，物体上升的高度为
所以有用功为
故C错误；
D．在0~2s的过程中，拉力所做的总功为
所以滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选B。
9．D
【详解】
AB．因无法确定动力臂的大小，所以无法确定它是哪种杠杆，故AB不符合题意；
CD．加在B点的动力F与OB垂直向上时，动力作用线和杠杆垂直，支点与动力作用点之间的连线OB就是最长的动力臂，此时动力最小。因为C点是中点，所以
OB＞OA＝2OC
如图所示：
根据杠杆的平衡条件
F×OB＝G×OC
此时的最小动力
故C不符合题意，D符合题意。
故选D。
10．A
【详解】
A．跳台滑雪运动员在下落过程中，受重力，并且在重力的方向上移动了距离，故重力对运动员做功，故A正确；
B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，速度方向发生变化，故运动状态发生变化，故B错误；
C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于惯性，惯性不是力，不能用作用，故C错误；
D．掷出后的冰壶对冰面的压力与地面对冰壶的支持力是相互作用力，故D错误。
故选A。
11．B
【详解】
A．太空中虽然失重，但弹簧的弹力依然存在，所以用弹簧测力计测拉力是能完成的，故A不合题意；
B．天平是等臂杠杆，根据杠杆的平衡条件可测量出物体的质量。而在失重状态下，物体不能产生对托盘的压力，故不能用托盘天平测物体的质量，故B符合题意；
C．太空中物体处于失重状态，因此，可以让笔记本悬浮在空中，故C不合题意；
D．太空中虽然失重，但弹力依然存在，所以用握力棒锻炼臂力是可行的，故D不合题意。
故选B。
12．A
【详解】
同一木块两次在同一地面上运动，压力不变，接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力不变；由图中可知，木块两次都做匀速直线运动，拉力等于滑动摩擦力，滑动摩擦力相等，拉力F相等，即
F1=F2
从图象中可以判断出，第1次的运动速度v较大，根据公式P=Fv，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即
P1＞P2
故选A。
13．D
【详解】
AB．由图知，斜面AB的倾斜角度小于斜面AC，且分别拉动同一物体，所以物体沿AB运动时拉力F1较小，即
F1＜F2
故AB错误；
CD．斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有做额外功，所以拉力在两斜面上做功都等于克服物体重力做的功，由W＝Gh可知，拉力做的功相同，即
W1＝W2
从底部匀速拉到顶点A物体的速度相同，且F1＜F2，根据公式
可知，物体沿AB运动时拉力F1的功率较小，即P1＜P2，故C错误；D正确。
答案D。
14．C
【详解】
AC．使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确；
BD．由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。
故选C。
15．C
【详解】
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。
16．改变力的方向
【详解】
由定滑轮的特点可知，使用定滑轮不能省力，但能改变用力的方向。
17． 360 24
【详解】
[1]小勇回家过程中对书包的作用力沿竖直方向，所以他背着书包在水平路面行走时，他对书包不做功，只在爬楼过程对书包做了功。所做的功
[2]上楼时，小勇不仅要克服书包的重力做功，还要克服自身重力做功。克服自身重力做的功
做的总功
整个过程所用时间
所做总功的功率
18． 120 15
【详解】
[1]已知滑轮组的机械效率等于
由此得出物体与地面间的滑动摩擦力为
f=ηFn=80%×50N×3=120N
[2]拉力F做功为
W总=Fs=Fns物=Fnvt=50N×3×0.1m/s×10s=150J
拉力F做功的功率为
19．<
【详解】
试题分析：由图知：使用甲装置提起物体时，拉力做的功包括两部分：克服物重、克服杠杆重力；使用乙装置提起物体时，由于杠杆的重心在O点，所以拉力做的功只要克服物重即可．由η=W有用/W总知：乙装置的机械效率更高．
【考点定位】简单机械；机械效率
20． 右 0 一是便于测量力臂；二是消除杠杆自重对实验的影响
【详解】
[1]实验前杠杆不平衡时的调节方法是“左偏右调，右偏左调”，现在杠杆左端下沉，应把杠杆右端的平衡螺母向右调节。
[2]均匀的杠杆的重心在其中心，杠杆在水平位置平衡时，支点也在杠杆的中心，重力的作用线过支点，此时杠杆自身重力的力臂为0。
[3]杠杆在水平位置平衡时，力臂在杠杆上，便于测量力臂；同时，由于此时重力的力臂为零，消除了杠杆自重对实验的影响。
21． 小于 2.5×105Pa 1.2×107J
【详解】
（1）[1]在高速公路上疾驰时，轿车上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，大气会对轿车产生向上的压力差，使轿车对地面的压力小于车的重力。
（2）[2]轿车对水平路面的压力
F＝G＝mg＝2000kg×10N/kg＝2×104N
轿车对水平地面的压强
（3）[3]轿车行驶的时间
t＝30min＝0.5h
轿车行驶的路程
s1＝v1t＝120km/h×0.5h＝60km＝6×104m
轿车沿水平直线匀速行驶时，在水平方向上受力平衡，F牵等于阻力为200 N，牵引力做功
W＝F牵s1＝200N×6×104m＝1.2×107J
（4）[4]有用功
W有＝G车h
牵引力做功
W总＝Fs
克服阻力做功
W额＝W总﹣W有＝Fs﹣G车h
轿车在此过程中所受阻力
22． 电动平衡车工作时将电能转化为机械能 电动平衡车的车把是一个轮轴，可以省力 2×105Pa 7.2×105J 见解析
【详解】
（1）[1][2]根据能量转化，电动平衡车工作时将电能转化为机械能；根据杠杆平衡公式可知，电动平衡车的车把是一个轮轴可以省力。
（2）[3]小红驾驶平衡车时，车对地面的压力是自身重量、平衡车重量之和，则压强为
（3）[4]为保证交通安全，电动平衡车若以时速为16km/h的速度沿直线匀速行驶1.5h，如果匀速行驶时阻力为30N，根据二力平衡可知其牵引力也是30N，电动平衡车做功为
（4）[5]人和车原来是静止的，当车启动时，人由于具有惯性，还要保持静止状态，所以，车上的乘客向后仰。
23． 相等 200 8
【详解】
[1]拉动A向右做匀速直线运动，A处于平衡状态，由二力平衡条件可知，A所受的拉力与阻力大小相等。
[2]已知电动机的效率为75%，电动机拉绳子的功率P=50W，则电动机的电功率
由可得，电动机工作3s消耗的电能
[3]依次拉动物体A、B，电动机的效率都为75%，不计绳重与摩擦，设动滑轮上绳子的有效股数为n，则
①
②
由题知
F2+2N=F1③
将fA=24N、fB=18N代入①②式，解得
F2=8N
24． 3 10 1000 上 45
【详解】
（1）[1][2]物体M受受到了重力和拉力和浮力，故一共受到了三个力；它所受浮力F浮为
（3）[3][4][5]活塞C下表面受到的水的压强是
活塞C下表面受到的水的压力是向上的，活塞C顶着杆AC向上，故轻质杠杆A端受到的推力方向是向上；向上的力为
甲容器中活塞C（含杆AC）的质量m0=1kg，故A端受到力为
B端受到的拉力为
物体M的重力为
25． 费力 省距离 生活中镊子、筷子、钓鱼竿、食品夹都属于费力杠杆
【详解】
（1）[1]支点为O，先反向延长画出F1的作用线，从支点画出F1的作用线的垂线，支点到垂足的距离为F1的力臂L1；正向延长画出F2的作用线，从支点画出F2的作用线的垂线，支点到垂足的距离为F2的力臂L2。如图所示：
（2）[2][3]由图可知，动力臂L1＜L2，所以抛石机为费力杠杆，虽然费力，但省距离。
（3）[4]使用抛石机这样的费力杠杆，费力、但省距离，生活中镊子、筷子、钓鱼竿、食品夹都属于这类杠杆。
26． 长度 省力 5.25×106 不变
【详解】
（1）[1][2]由图知道，高架桥弯弯曲曲如盘龙，相当于斜面加长了运动距离，使公路成一个平缓的斜面，可以省力。
（2）[3]小货车的重力
G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N
当小货车从山底行驶至山顶时，克服重力所做的功
W=Gh=1.5×104N×350m=5.25×106J
[4]由于小轿车从起点匀速开到终点，速度不变，质量不变，故动能不变。
答案第1页，共2页
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