苏科版九年级上册第十一章简单机械和功 单元练习（含解析）

苏科版九年级上册 第十一章 简单机械和功
一、单选题
1．根据生活经验，你认为下列数据符合实际情况的是（ ）
A．今天教室内大气压约为1.8×105Pa
B．人的心脏跳动一次的时间约为5s
C．人的步行速度约为4km/h
D．普通中学生从一楼走到三楼所做的功是300J
2．下列机械中，使用时不能省力但能省距离的是（ ）
A． 自行车的脚踏装置
B． 盘山公路
C． 划船用的浆
D． 道钉撬
3．下面把车轮推上台阶的四种方法，推力的作用点相同，推力的方向不同，如图所示，则哪一种推法最省力（ ）
A． B． C． D．
4．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
5．如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体 M 为重 5000N 的配重，杠杆 AB 的支点为O，已知 OA:OB＝1:2，滑轮下面挂有建筑材料 P，每个滑轮重 100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计，当工人用300N 的力竖直向下以 1m/s 的速度匀速拉动绳子时（　　）
A．A 点受到700N的拉力 B．建筑材料P重为600N
C．建筑材料P上升的速度为 3m/s D．物体M对地面的压力为4500N
6．如图所示是某起重机示意图。当重物由主梁右端缓慢移向支点O的过程中，拉力始终竖直，主梁始终水平且重力和支点处的摩擦不计，则拉力F与重物到支点O的距离s的关系图象是（　　）
A． B． C． D．
7．下列常见的工具中，在使用过程中属于费力杠杆的是（　　）
A．撬棒 B．瓶起子 C．羊角锤 D．镊子
8．在如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（ ）
A．用瓶起子开瓶盖 B．用镊子夹取砝码
C．用羊角锤拔钉子 D．用动滑轮提升重物
9．两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
10．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
11．下列各种机械中，不省力的机械是（　　）
A．钢丝钳
B．动滑轮
C． 旗杆顶定滑轮
D． 斜面
12．如图所示的杠杆，O为支点，若，，则这个杠杆（　　）
A．一定静止不动 B．可能静止不动
C．一定转动 D．以上情况都有可能
13．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
14．如图所示，小猴与小兔一起发现一个胡萝卜，想要平分，小猴找来一个小石块支起胡萝卜，使其水平平衡，小猴要左侧部分，小兔要右侧部分，则获取萝卜的情形是（　　）
A．小猴多 B．小兔多
C．二者一样多 D．无法判定
15．日常生活中有很多现象都与我们学习过的物理知识有关。下列说法正确的是（　　）
A．自行车前后轮安装在滚动轴承上，可以增大摩擦
B．投掷出去的铅球在空中飞行的过程中，运动员对铅球做了功
C．短跑运动员在到达终点后不会立即停下来，是因为受到惯性的作用
D．高压锅是利用液体的沸点随液面上方气压增大而升高的原理工作的
二、填空题
16．如图所示，旗杆顶部安装着一个______（选填“定”或“动”）滑轮，若五星红旗的总重为2N，不计摩擦，当五星红旗匀速上升时，旗手对绳的拉力的大小为______N。
17．如图所示是某简易杠杆的示意图， 已知AOB水平，OA=OB，物体重力G为10N，拉力F的方向如图所示。该杠杆是___________杠杆，F=________ N。
18．小明在学校运动会上是仪仗队手，如图所示。他竖直举前进时，风给红旗水平向右的阻力为 20N，其作用点可以看成在 A 点。已知 AB=1.6m，BC=0.4m 小明的两只手分别位于 B、C 两点，他用一只手握紧旗杆不让它下滑，用另一只手拉住旗杆不让它倾斜。则另一只手对旗杆加的最小拉力为______N，方向______。沿水平路面匀速前进 10m 的过程中小明克服风力做的功为______ J。
19．比较做功快慢有两种方法。一是相同的时间内，比较______；二是做相同的功比较______。
20．如图所示，王老师用10N的水平推力推着推车，10s前进了5m，则王老师对推车做的功为______J，此时的功率为______W。
三、综合题
21．2020年1月，陕西迎来了新年的第一场雪。大雪后，芳芳同学看见铲雪车在公路上进行铲雪作业，如图所示。他用手机上网查阅到该型号铲雪车的额定功率是100kW，质量是4t：（g取10N/kg，q柴油=4.0×107J/kg，ρ柴油=0.8×103kg/m3）
(1)汽车的轮胎做的宽大是为了________；
(2)已知铲雪车以额定功率保持20km/h的速度在一段长5km的平直路面上铲雪，求这一过程中铲雪车所做的功和受到的阻力_______、_________；
(3)该过程中铲雪车共消耗了10L柴油，则铲雪车的效率是多少______？（结果保留到1%）
22．新的《电动自行车安全技术规范》正式实施要求：最大速度≤25km/h，电动机输出功率≤400W。质检员小华对某款电动自行车进行测试，沿水平直路面从A出发骑行至D结束，测试情况如表格所示。
路段 sAB sBC sCD
路程s/km 0.6 4.8 0.6
用时t/h 0.05 0.2 0.05
速度特点 逐步加速 以最大速度匀速行驶 逐步减速
阻力特点 越来越大 恒力60N 越来越小
（1）测试过程中，在AB段，小华看到路旁的树木在后退，她是以___________（选填“电动自行车”或“地面”）为参照物；
（2）在BC段，电动自行车速度为___________km/h，动力做功___________J，电动机的输出功率为___________W，___________（选填“符合”或“不符合”）新《规范》关于电动机输出功率的要求；
（3）在CD段，电动自行车受___________（填“平衡”或“非平衡”）力的作用；
（4）从A到D全程，电动自行车的平均速度为___________km/h。
23．人体就像一部复杂的智能系统，其中包含许多物理知识：
(1)如图所示，人的前臂可以看成杠杆，肘关节是支点，哑铃的压力是阻力，上臂中的肌肉对前臂施加的力是动力。从以上情形来分析，这个杠杆是一个______（省力/费力/等臂）杠杆，这个杠杆的好处是______；
(2)正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在4s内心脏做的功是______J。
24．如图所示，在“测滑轮组机械效率”的实验中，若物体重6N。
（1）实验时应沿竖直方向________拉动弹簧测力计，若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则滑轮组的机械效率是________；
（2）若仅增加物体的重力（不计绳重与摩擦）。该滑轮组的机械效率将________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
25．如图所示，在科普节目《加油，向未来》中，有一项对抗性实验，甲、乙两人站在平衡板上。滑轮组将平衡板提升至一定高度后。两人在平衡板上挪动，并保持平衡板平衡。若甲的质量大于乙的质量，平衡板质量分布均匀，重心在O点。
（1）当平衡板在水平地面上时，甲、乙静止站在平衡板上，甲、乙与板的接触面积相等，则甲对平衡板的压强______（填“大于”、“小于”或“等于”）乙对平衡板的压强；
（2）甲、乙两人竖直站在平衡板上，滑轮组将平衡板匀速提升至一定高度处，提升过程中平衡板始终保持水平平衡，在此过程中提高滑轮组的机械效率可行的是______；
A．增加绳和滑轮摩擦
B．增加绳子的重力
C．减小动滑轮的重力
D．减小人和平衡板的重力
（3）当甲、乙两人竖直站立在图中A、B位置时，平衡板在空中处于水平平衡。接着甲向左，乙向右两人同时沿同一直线缓慢挪动相同距离时，平衡板将会______。
A．仍然平衡
B．左侧下倾
C．右侧下倾
26．小明利用如图所示的健身器材锻炼身体。用细绳系在轻杆的O点将轻杆悬挂起来，在杆的A端悬挂质量m1=10kg的重物，在B端竖直向下缓慢拉动轻杆至水平位置平衡。已知AO长1.5m，OB长0.5m，小明的质量m2=70kg，g取10N/kg。
（1）在图中画出小明受力示意图；
（2）当杆在水平位置平衡时，求小明对水平地面的压力大小；
（3）当把质量为m3的重物悬挂在A端，小明施加竖直向下的拉力使杆在水平位置平衡，小明对地面的压强为p1，把重物m3向右推至AO中点，小明仍施加竖直向下的拉力使杜在水平位置平衡时，小明对地面的压强为p2；若p1：p2=l：4，求m3的大小。（这两次中小明的两只脚与地面接触面相同）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．一个标准大气压约1×105Pa，我们生活的环境气压应该接近标准大气压，在1×105Pa左右，故A不符合题意；
B．人的心脏跳动一次的时间约为1s，故B不符合题意；
C．人正常步行的速度在
1.1m/s=1.1×3.6km/h≈4km/h
左右，故C符合题意；
D．一个中学生的体重约为500N，从一楼走到三楼的高度约为
所以，该同学上楼做的功
故D不符合题意。
故选C。
2．C
【详解】
A．自行车的脚踏装置，是轮轴，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡，动力小于阻力，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．盘山公路是斜面，省力费距离，故B不符合题意；
C．划船用的浆，是阻力臂大于动力臂，阻力小于动力，是费力杠杆，费力，但是省了距离，故C符合题意；
D．道钉撬动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故D不符合题意。
故选C。
3．C
【详解】
车轮与台阶的接触点即为支点，根据可知，车轮的重力即为阻力，重力的作用点在车轮的圆心处，故是一个定值，动力臂越大，则动力越小，由于推力的作用点相同，故连接推力的作用点和支点，将其作为动力臂，是最长的动力臂，做该连线的垂线，即力的作用线，如下图所示：
故C符合题意。
故选C。
4．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。
5．D
【详解】
AD．以定滑轮为研究对象，它受到向下的重力和三段绳子向下的拉力，由于定滑轮处于平衡状态，所以，定滑轮受到A点向上的拉力大小为
FA=G定+3F=100N+3×300N=1000N
因力的作用是相互的，则A 点受到向下的拉力为 1000N，即FA′=FA=1000N，故A错误；
根据杠杆的平衡条件：FA×OA=FB×OB，且OA:OB=1:2，所以
因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即FB′=FB=500N；物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为
FM支持=GM-FB′=5000N-500N=4500N
因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力
FM压=FM支持=4500N
故D正确；
B．由图可知，动滑轮由两段绳子吊着，即n=2，且滑轮组摩擦均不计，建筑材料P重
GP=2F-G动=2×300N-100N=500N
故B错误；
C、物重P由2段绳子承担，建筑材料P上升的速度
故C错误。
故选D。
6．B
【详解】
当重物由主梁右端缓慢移向支点O的过程中，以左侧的支柱为支点，拉力F为动力，重物对杠杆的拉力为重力，大小等于物体的重力G，动力臂为整个主梁的长度，设为L，阻力臂为s，根据的平衡条件FL=Gs得
由关系式知：拉力F与重物到支点O的距离s成一次函数关系，且拉力随s的减小而减小，故B符合题意。
故选B。
7．D
【详解】
ABC．撬棒、瓶起子和羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故ABC不符合题意；
D．镊子在使用时，动力臂小于于阻力臂，为费力杠杆，故D符合题意。
故选D。
8．B
【详解】
A．瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．用动滑轮提升重物，不能改变力的方向，但可省力，动滑轮属于变形的杠杆，故用动滑轮提升重物属于省力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
9．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。
10．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。
11．C
【详解】
A．钢丝钳属于省力杠杆，故A不符合题意；
B．理想动滑轮可以省一半力，故B不符合题意；
C．定滑轮可以改变力的方向，但不省力，故C符合题意；
D．斜面属于省力机械，故D不符合题意。
故选C。
12．C
【详解】
观察图可知，杠杆以O点为支点，力FA使杠杆沿顺时针转动，力FB也使杠杆沿顺时针转动，杠杆在二力作用下不会平衡，会沿顺时针转动，故ABD错误，C正确。
故选C。
13．A
【详解】
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。
14．A
【详解】
由图示知，小石块支起胡萝卜的点为支点，那么左侧萝卜的重心离支点的位置近，右侧萝卜重心离支点的距离远，左侧力臂小于右侧力臂，据杠杆的平衡条件知，左侧萝卜的重力大于右侧萝卜的重力，所以小猴获得的萝卜多。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
15．D
【详解】
A．自行车前后轮的滚动轴承能将滑动摩擦变成滚动摩擦，从而减小摩擦，故A错误；
B．在空中飞行的铅球，已经离开手，不再受到运动员的作用力，所以此过程运动员对铅球没做功，故B错误；
C．到达终点，运动员不会立即停下，是因为运动员具有惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能受到惯性的作用，故C错误；
D．高压锅因为密封性好，沸腾时锅内气压增大，沸点随着气压的增大而升高，故D正确。
故选D。
16． 定 2
【详解】
[1][2]定滑轮位置固定只能改变力的方向不能省力，所以旗杆顶上的是位置固定的是定滑轮，五星红旗重2N，因为不考虑摩擦，所以当五星红旗匀速上升时，拉力等于重力，所以旗手对绳的拉力的大小为2N。
17． 费力 20
【详解】
[1]依题意得
由图得，阻力臂为OA，动力臂，动力臂小于阻力臂，因此该杠杆是费力杠杆。
[2]由杠杆平衡条件得，动力
18． 80 水平向右 200
【详解】
[1][2]小明在竖直举旗前进时，若以C为支点时，B处垂直于旗杆向左的力为动力，A处垂直杠杆向右的力为阻力，BC为动力臂，AC为阻力臂；若以B点为支点时，在C处用力，且动力的方向垂直于旗杆向右，BC为动力臂，AB为阻力臂。两种情况的动力臂均为BC，但以B为支点，阻力臂较小，根据杠杆的平衡条件知，此时的动力最小。根据杠杆的平衡条件：F1×LBC=F2×LAB，所以最小的动力为
方向水平向右。
[3]沿水平路面匀速前进10m的过程中小明克服风力做的功为
W=fs=20N×10m=200J
19． 做功的多少 做功时间
【详解】
[1][2]做功的快慢即跟做功的多少有关，还跟做功所用时间多少有关，为了比较物体做功的快慢，有两种方法：一是相同的时间内，比较做功的多少；二是做相同的功，比较做功时间。
20． 50 5
【详解】
[1]王老师推推车的力在水平方向，推车也在水平方向运动，所以王老师对推车做了功，王老师对推车做的功
[2]功率为
21． 减小压强 9×107J 18000N 28%
【详解】
(1)[1]汽车轮胎做的宽大是为了在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强。
(2)[2]根据v=可得， 铲雪车前进5km所用的时间
t===0.25h=900s
根据P=可得，铲雪车做的功
W=Pt=1×105W×900s=9×107J
铲雪车所做的功是9×107J。
[3]铲雪车的推力
F== =18000N
因为匀速直线运动，即受到的阻力
f=F=18000N
铲雪车受到的阻力为18000N。
(3)[4]消耗柴油的体积
V=10L=1×10 2m3
根据ρ=可得，消耗柴油的质量
m=ρV=0.8×103kg/m3×1×10 2m3=8kg
柴油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=8kg×4.0×107J/kg=3.2×108J
则效率
η==28%
铲雪车的效率是28%。
答：(1) 汽车的轮胎做的宽大是为了减小压强；
(2)这一过程中铲雪车所做的功9×107J，受到的阻力的大小为18000N；
(3)该铲雪车的效率是28%。
22． 电动自行车 24 2.88×105 400 符合 非平衡 20
【详解】
（1）[1]测试过程中，小华看到路旁的树木向后运动，树木和小华之间发生了位置的改变，所以她是以电动自行车为参照物的。
（2）[2]在BC段电动自行车的速度为
v==24km/h
[3]在BC段，匀速骑行，车受到的动力和阻力是一对平衡力，大小相等，则动力
F=f=60N
BC段动力做功
W=Fs=60N×4800m=2.88×105J
[4][5]电动机的输出功率
P==400W
符合新《规范》关于电动机输出功率的要求。
（3）[6]在CD段，电动自行车做减速运动，运动状态发生了变化，受到非平衡力的作用。
（4）[7]从A到D全程，总路程
s=0.6km+4.8km+0.6km=6km
总时间
t=0.05h+0.2h+0.05h=0.3h
全程电动自行车的平均速度
v'==20km/h
23． 费力 省距离 6
【详解】
(1)[1][2]如图，在人的前臂用力举起一个物体时，其支点在O点，哑铃的压力是阻力，上臂中的肌肉对前臂施加的力是动力，因此，阻力臂大于动力臂，是一个费力杠杆，但可以省距离。
(2)[3]根据可得心脏做的功
24． 匀速 83.3% 增大
【详解】
（1）[1]在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小。
[2]由图示滑轮组可知，承重绳子的股数为n=3，由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N，则
由于重物有3股绳子承担，则绳子自由端移动的距离
s=3h=3×0.1m=0.3m
总功
W总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J
滑轮组机械效率
=×100%≈83.3%
（2）[3]整个滑轮组保持不变，不计绳重与摩擦，则使用该滑轮组时额外功不变；因为对重物做的功为有用功，增加重物的重力，有用功增加，机械效率会增大。
25． 大于 C B
【详解】
（1）[1]由题意知，甲的质量大于乙的质量，据G=mg知，甲的重力大于乙的重力。平衡板放在水平地面上，则甲、乙对平衡板的压力等于自身的重力，即甲对平衡板的压力大于乙对平衡板的压力。且甲、乙与板的接触面积相等，据 知，甲对平衡板的压强大于乙对平衡板的压强。
（2）[2]机械效率是指有用功与总功的比值。而总功等于有用功与额外功的和。那么想要提高机械效率，可增大有用功或减小额外功。
A．增加绳和滑轮摩擦，会增大额外功，则机械效率减小，故A不符合题意；
B．增加绳子的重力，会增大额外功，则机械效率会减小，故B不符合题意；
C．减小动滑轮的重力，可减小额外功，则机械效率会增大，故C符合题意；
D．减小人和平衡板的重力，会减小有用功，所以这个过程不能提高机械效率，故D不符合题意。
故选C。
（3）[3]此时的平衡板相当于杠杆，其重心在O点，而绳子挂在O点，可消除平衡板重力对杠杆的影响，据杠杆平衡条件有
G甲×OA=G乙×OB
而甲的重力大于乙的重力，设甲、乙移动的距离为l，则有
G甲×(OA+l)=G甲×OA+G甲l，G乙(OB+l)=G乙×OB+G乙l
所以
G甲×OA+G甲l>G乙×OB+G乙l
所以左侧下倾，故AC不符合题意，B符合题意。
故选B。
26．（1）（2）400N；（3）20kg
【详解】
解：（1）小明受竖直向下的重力，竖直向上的拉力，地面的支持力，如图
（2）杠杆在水平位置平衡，O是杠杆支点，AO是阻力臂，阻力FA大小等于重物G1大小
FA=G1=m1g=10kg10N/kg=100N
OB是动力臂，小明对杠杆的拉力FB为动力，根据杠杆平衡条件可得
FAOA=FBOB
100N1.5m=FB0.5m
解得
FB=300N
即小明对杆的拉力为300N，小明的重力
G2=m2g=70kg10N/kg=700N
小明受三个力，竖直向下的重力G2，杆的拉力，地面的支持力
小明对水平地面的压力大小
（3）当把质量为m3的重物悬挂在A端时，根据杠杆平衡条件
小明对地面的压强为p1
当把质量为m3的重物悬挂在OA中点时，根据杠杆平衡条件
小明对地面的压强为p2
联立以上五式解得
答：（1）见解析；
（2）当杆在水平位置平衡时，小明对水平地面的压力大小为400N；
（3）m3的大小为20kg。
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