第五章 简单机械与功 练习（含解析）
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
简单机械与功
一．选择题（共18小题）
1．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，机械效率一定高
B．在相同的时间内做的功越多，功率越大
C．功率大的机器比功率小的机器做功多
D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
2．小明将两枚鸡蛋从地面举过头顶，该过程中两枚鸡蛋克服重力做功大约是（ ）
A．0.1J B．0.5J C．2J D．4J
3．踮脚是一项非常好的有氧运动，它简单易操作，不受场地和天气的限制，不仅能缓解工作疲劳，还能锻炼小腿后侧肌肉，深受广大公司白领的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列与踮脚类型相同的杠杆是（ ）
A．筷子 B．核桃夹
C．钓鱼竿 D．天平
4．如图是滑雪运动员起跳后上升的情景，在运动员上升过程中（ ）
A．动能不变，势能增大 B．动能减小，势能增大
C．动能不变，势能不变 D．动能增大，势能减小
5．如图所示是家用脚踏式垃圾桶的结构图，M为装垃圾时开盖用的脚踏板。关于杠杆MED和ABC，下列说法中正确的是（ ）
A．均为省力杠杆 B．均为费力杠杆
C．MED为省力杠杆 D．ABC为省力杠杆
6．如图，让小球从光滑轨道AOB的A点由静止开始自由滑下，A点的高度H大于B点的高度h，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．a B．b C．c D．d
7．如图，将一小球置于一弹簧上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零，不计空气阻力，则对此过程分析，下列说法错误的是（ ）
A．从A到B位置过程中，小球的机械能全部转化为弹簧的弹性势能
B．从A到B位置过程中，小球受到弹力一直变大
C．从A到B位置过程中，小球的速度由大变小，到B位置为零
D．从A到B位置过程中，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力
8．用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．减小被提升物体的高度 B．增大动滑轮的重力
C．减小绳子的拉力 D．增大物体的重力
9．如图所示为等刻度的轻质杠杆，在A处挂一个重为4N的物体，若要使杠杆在水平位置
平衡，则在B处施加的力（ ）
A．可能是5N B．可能是1.8N C．一定是2N D．一定是4N
10．掷实心球是中考体育加试项目之一。图为掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，球最终停在水平地面e处，a点、c点高度相同，不计空气阻力。则实心球（ ）
A．在a处动能最大 B．在b处动能最小
C．在d处动能为零 D．在a、b、c三处机械能相等
11．如图所示是足球落地后又弹起的示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．B点时动能为0 B．在A、C两点动能可能相等
C．在A、D两点动能可能相等 D．此过程中，只存在动能和势能的相互转化
12．两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了1m，不计绳重和摩擦，甲、乙的机械效率η甲、η乙，拉力F1、F2做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，下列判断正确的是（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＝η乙 C．W甲＞W乙 D．P甲＝P乙
13．如图所示，用一滑轮组将重为2000N的物体沿水平方向匀速移动2m的距离，物体与地面之间的摩擦力为300N，水平拉力F＝125N，则（ ）
A．绳端移动的距离是4m B．拉力做的有用功是4000J
C．拉力做的总功是7500J D．滑轮组的机械效率是80%
14．如图所示，为了把两件相同货物搬运到汽车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件货物用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法正确的是（ ）
A．沿斜面AB推动更省力
B．沿斜面CD推动，工人克服货物重力做的功更多
C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同
D．沿斜面推动货物的过程中，货物的机械能增大
15．如图，长为L的轻质木板（不计质量），左端可绕O点转动，右端放一重为G的小物块，用竖直向上的力F拉着木板的右端，使木板始终在水平位置保持静止。小物块向左匀速滑行过程中，下图能正确表示拉力F与小物块运动时间t关系的是（ ）
A． B．
C． D．
16．如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则有关此过程中相关物理量计算正确的个数有（ ）
①动滑轮重100N②工人做的总功为500J
③拉力做功的功率为50W④工人做功的机械效率为80%
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
17．如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（ ）
A．物体所受摩擦力方向水平向左大小为10N
B．物体下落速度为4m/s
C．若用F＝30N向左拉物体A，可以使物体A向左做加速直线运动
D．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为30N
18．如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙，不计绳重和摩擦。下列判断正确的是（ ）
A．两滑轮组绳端移动的速度相等 B．甲滑轮组做的有用功比乙的少
C．甲滑轮组拉力的总功率比乙的小 D．甲滑轮组的动滑轮比乙的重
二．填空题（共8小题）
19．小明用20N的水平推力，将重为100N的购物车沿水平地面向前推动了5m，在此过程中小明对购物车做了功 J，购物车的重力做功 J。
20．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。铡刀实质上是一种 （选填“省力”或“费力”）杠杆，甘蔗放在 （选填“a”或“b”）点更易被切断；在该点时，手沿F1方向所用的力 （选填“大于”、“小于”或“等于”）沿F2方向所用的力。
21．如图所示，有一重为50N的小球在水平桌面上以1m/s的速度匀速向右滚动了1m后飞出桌面，经0.5s后落在离桌面右边缘2m远的地面上。若桌高1.25m，则小球在桌面上滚动时，小球的重力做的功为 J；在小球离开桌面至落地的过程中，重力做功的功率是 W。
22．物体只在重力作用下从静止开始下落，叫自由落体，如图是自由落体运动的频闪照片，频闪时间间隔为0.03s。如果物体AB段重力做功为W1，做功功率为P1，在BC段重力做功为W2，做功功率为P2，则W1 W2，P1 P2。（选填“＞”“＝”“＜”）
23．如图是一工人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 杠杆（选填“省力”或“费力”）；如果他作用于车把上的动力F始终与车把垂直，则在慢慢抬起的过程中，动力臂l1将 ，动力F大小将 （后两空均选填“变大”“变小”或“不变”）。
24．2022年北京冬奥会上，中国小将谷爱凌勇夺两金一银，成为了历史上第一位能拿到三个自由式滑雪项目奖牌的运动员，如图是她在空中加速下落的精彩画面，若不计空气阻力，则在此过程中她的重力势能 （选填“增大”或“减小”），重力势能转化为 能，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
25．如图所示，重为500N的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的重力约为全身的40%，她在1min内做了40个仰卧起坐，每次上半身仰卧起坐重心上升的高度均为0.3m，则她在1min内克服重力做的功为 J，功率为 W。
26．如图所示，某同学用一个滑轮分别组成两种不同的装置提升同一物体。若他匀速提升物体的高度相同，不计摩擦和绳重，则他做的有用功W甲 W乙，两种装置的机械效率η甲 η乙。（均选填“＜”“＝”或“＞”）
三．实验探究题（共4小题）
27．如图所示，小勇利用铁架台、刻度均匀的均质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；
（2）为了便于测量 （选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将图甲中平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节；
（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆 （选填“左”或“右”）端将下沉；
（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“变大”“变小”或“不变”），原因是 。
28．如图所示，在“研究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B两小球先后从同一装置的不同位置由静止释放（ha＝hc＜hb），推动木块一起运动一段距离后静止。
（1）实验中，通过观察 来比较小球动能的大小。
（2）让不同的小球从同一高度滚下是为了 。
（3）要研究动能与速度的关系，我们应选择 两图来进行比较。
（4）丙图所示实验中，操作出现的错误是 。
29．小明用如图所示装置，沿斜面拉动物体时，使物体做匀速直线运动来探究“斜面机械效率”，实验记录如表。
实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η/%
1 小车 9 10 1 100 90
2 木块 9 10 100
（1）根据图中弹簧测力计示数为 N，可知第2次实验的机械效率为 %。
（2）比较表中“物重”和“ ”两栏对应的数据，可知斜面是一种 （选填“省力”或“费力”）的简单机械。
（3）由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 越大，机械效率越小；第2次实验中，木块所受摩擦力为 N。
30．小明同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关；
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关；
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小明设计了如图所示的实验：
用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下。（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙中深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验是通过观察 来判断重力势能大小的，这种物理研究方法叫做 ；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙中深度更大，由此可得出的结论是 ；
（3）为验证猜想二，应比较 两球，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大；
（4）由B、C两图不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 ；
（5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 （填“有关”或“无关”）；
（6）实际情况下，管道还是粗糙的，摩擦力会导致小球D陷入沙子中的深度变小。在力学分析时，例如某一个力相对非常小，对物体运动状态影响不大时，物理学中经常采用忽略次要因素，建立理想模型的方法来研究问题。为了使管道对铅球的摩擦力成为“次要因素”，除了使用更光滑的管道之外，本实验可以选用质量更 （填“大”或“小”）的小球进行实验。
四．作图题（共2小题）
31．按题目要求作图。如图，将均匀木棒AB的B端缓慢拉离地面，画出动力臂l1及阻力F2。
32．如图所示用螺丝刀撬图钉的示意图，画出此时阻力F2的力臂L2和在A点所用最小力F1的示意图。
五．计算题（共3小题）
33．如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为300N的货箱在6s内匀速提升4m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，工人做功的功率恒定为0.25kW，动滑轮自重为60N，求：
（1）工人所做的功是多少？
（2）滑轮组机械效率是多少？
（3）拉力F是多少？
34．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体从底部匀速拉到顶部，沿斜面向上的力为1.8N，斜面长1.5m，高0.3m。求：
（1）拉力做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。
35．如图所示，动滑轮重10N，在40N的拉力F作用下，滑轮组拉着重200N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度运动10s（忽略绳重和滑轮间的摩擦），求：
（1）物体A受到绳子的拉力F'；
（2）拉力F做的功及功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
参考答案与试题解析
一．选择题（共18小题）
1．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，机械效率一定高
B．在相同的时间内做的功越多，功率越大
C．功率大的机器比功率小的机器做功多
D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
【解答】解：A．功率越大，表示机械做功越快，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故A错误；
B．根据功率的定义，在相同的时间内做的功越多，功率越大，故B正确；
C．由W＝Pt可知，做功的多少，不仅与功率有关，还与做功的时间有关，故C错误；
D．有用功越多，机械效率不一定越大，因为由可知，机械效率的大小还要看总功的大小，故D错误。
故选B。
2．小明将两枚鸡蛋从地面举过头顶，该过程中两枚鸡蛋克服重力做功大约是（ ）
A．0.1J B．0.5J C．2J D．4J
【解答】解：两枚鸡蛋的重力约为G＝1N，小明的身高约为h＝1.7m，
小明将两枚鸡蛋从地面举过头顶，该过程中两枚鸡蛋克服重力做功大约是：
W＝Gh＝1N×1.7m＝1.7J，故C正确。
故选：C。
3．踮脚是一项非常好的有氧运动，它简单易操作，不受场地和天气的限制，不仅能缓解工作疲劳，还能锻炼小腿后侧肌肉，深受广大公司白领的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列与踮脚类型相同的杠杆是（ ）
A．筷子
B．核桃夹
C．钓鱼竿
D．天平
【解答】解：踮脚运动的基本模型是杠杆，从图可知，动力臂大于阻力臂，这是一个省力杠杆。
A、使用筷子时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误。
B、使用核桃夹时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B正确。
C、使用钓鱼竿时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C错误。
D、使用天平时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故D错误。
故选：B。
4．如图是滑雪运动员起跳后上升的情景，在运动员上升过程中（ ）
A．动能不变，势能增大 B．动能减小，势能增大
C．动能不变，势能不变 D．动能增大，势能减小
【解答】解：滑雪运动员起跳后上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大；质量不变，速度变小，动能变小，故B正确。
故选：B。
5．如图所示是家用脚踏式垃圾桶的结构图，M为装垃圾时开盖用的脚踏板。关于杠杆MED和ABC，下列说法中正确的是（ ）
A．均为省力杠杆 B．均为费力杠杆
C．MED为省力杠杆 D．ABC为省力杠杆
【解答】解：（1）对于杠杆ABC，支点是C，动力作用在B点，阻力作用点在AB之间，在打开盖子的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；
（2）对于杠杆MED，E点是支点，动力作用在M点，阻力作用在D点，脚踩下踏板时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
故选：C。
6．如图，让小球从光滑轨道AOB的A点由静止开始自由滑下，A点的高度H大于B点的高度h，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．a B．b C．c D．d
【解答】解：根据题意，小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，整个过程中，轨道光滑，不计空气阻力，机械能守恒。a的最高点超过了A点的高度，这是不可能的，故a错误；
b点的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，即b点时小球还具有动能，所以b图线的机械能大于A点的机械能，故b错误；
c图线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，有一定动能，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故c正确；
小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，故d错误。
故选：C。
7．如图，将一小球置于一弹簧上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零，不计空气阻力，则对此过程分析，下列说法错误的是（ ）
A．从A到B位置过程中，小球的机械能全部转化为弹簧的弹性势能
B．从A到B位置过程中，小球受到弹力一直变大
C．从A到B位置过程中，小球的速度由大变小，到B位置为零
D．从A到B位置过程中，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力
【解答】解：A、小球从A到B位置的过程中，小球压缩弹簧使其发生形变，小球的机械能减小，弹簧的弹性势能增大，因此，小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能，故A正确；
B、从A到B的过程中，弹簧的形变程度不断增大，所以小球受到的弹力一直变大，故B正确；
CD、在从A到B的过程中，开始一段时间内，弹力小于重力，合力向下，与运动方向相同，因此做加速运动；后来弹力大于重力，合力向上，因此又做减速运动，故C错误、D正确。
故选：C。
8．用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．减小被提升物体的高度 B．增大动滑轮的重力
C．减小绳子的拉力 D．增大物体的重力
【解答】解：A、由动滑轮的机械效率可知，机械效率的高低与物体被提升的高度无关，故A错误；
B、增大动滑轮的重力，在其他条件不变时，需要做的额外功增大，有用功不变，可以减小动滑轮的机械效率，故B错误；
C、若不计绳重和摩擦时，动滑轮的机械效率η＝＝；可以得出滑轮组机械效率与拉力大小无关，故C错误；
D、增大物体的重力，在其他条件不变时，所做的有用功会增大，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例就会增大，即动滑轮的机械效率增大，故D正确。
故选：D。
9．如图所示为等刻度的轻质杠杆，在A处挂一个重为4N的物体，若要使杠杆在水平位置
平衡，则在B处施加的力（ ）
A．可能是5N B．可能是1.8N C．一定是2N D．一定是4N
【解答】解：设杠杆每一格长度是L，当B处的作用力与杠杆垂直时，力臂最大，此时作用力最小，
由杠杆平衡条件可得：FALA＝FB最小LB，即4N×2L＝FB最小×4L，解得FB最小＝2N，
当作用在B处的力与杠杆不垂直时，力臂小于4L，作用力大于2N，因此要使杠杆平衡，作用在B处的力F≥2N，故BCD错误、A正确。
故选：A。
10．掷实心球是中考体育加试项目之一。图为掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，球最终停在水平地面e处，a点、c点高度相同，不计空气阻力。则实心球（ ）
A．在a处动能最大
B．在b处动能最小
C．在d处动能为零
D．在a、b、c三处机械能相等
【解答】解：
D、因为不计空气阻力，所以，在动能与势能的相互转化过程中，小球的机械能没有损失（即机械能守恒），则小球在a、b、c三处机械能相等，故D正确；
A、不计空气阻力，小球在空中运动的过程中，小球的机械能守恒，在d处时高度最低，重力势能最小，动能最大，所以小球在d处时的动能最大，而不是在a处动能最大，故A错误；
B、小球在b处时具有一定的速度，动能不为0；在e处时，小球的速度为0，动能为0，所以在e处动能最小，故B错误；
C、由A项解答可知小球在d处时动能不为零，而是动能最大，故C错误。
故选：D。
11．如图所示是足球落地后又弹起的示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．B点时动能为0
B．在A、C两点动能可能相等
C．在A、D两点动能可能相等
D．此过程中，只存在动能和势能的相互转化
【解答】解：A、足球在B点时有水平方向的速度，动能不为0，故A错误；
B、由图可知，足球的机械能越来越小，A、C两点的高度相等，重力势能相等，动能C点小于A点，故B错误；
C、D点的机械能小于A点的，D点的重力势能小于A点，所以A、D两点动能可能相等，故C正确；
D、此过程中，其机械能在减小，因此不只存在动能和势能的相互转化，还存在机械能与内能的转化，故D错误。
故选：C。
12．两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了1m，不计绳重和摩擦，甲、乙的机械效率η甲、η乙，拉力F1、F2做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，下列判断正确的是（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＝η乙 C．W甲＞W乙 D．P甲＝P乙
【解答】解：C、如图所示，不计绳重和摩擦，因为物重相同，提升的高度相同，故甲做的有用功等于乙做的有用功；
因为甲用定滑轮提升，乙用动滑轮提升，所以甲做的额外功为零，小于乙做的额外功，故甲做的总功小于乙做的总功，故C错误；
AB、由前面分析可知，甲做的有用功等于乙做的有用功，甲做的总功小于乙做的总功，因为机械效率是有用功与总功的比值，故甲的机械效率大于乙的机械效率，故A正确、B错误；
D、又因为所用时间相同，由P＝可知甲的功率小于乙的功率，故D错误。
故选：A。
13．如图所示，用一滑轮组将重为2000N的物体沿水平方向匀速移动2m的距离，物体与地面之间的摩擦力为300N，水平拉力F＝125N，则（ ）
A．绳端移动的距离是4m
B．拉力做的有用功是4000J
C．拉力做的总功是7500J
D．滑轮组的机械效率是80%
【解答】解：A、由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝ns物＝3×2m＝6m，故A错误；
B、拉力做的有用功：W有＝fs物＝300N×2m＝600J，故B错误；
C、拉力做的总功：W总＝Fs＝125N×6m＝750J，故C错误；
D、滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D正确。
故选：D。
14．如图所示，为了把两件相同货物搬运到汽车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件货物用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法正确的是（ ）
A．沿斜面AB推动更省力
B．沿斜面CD推动，工人克服货物重力做的功更多
C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同
D．沿斜面推动货物的过程中，货物的机械能增大
【解答】解：A、沿斜面CD推动更省力，因为CD斜面的倾斜角度更小，故A错误；
B、由W＝Gh可知，G与h均相等，所以斜面CD推动和AB推动，工人克服货物重力做的功相等，故B错误；
C、由P＝可知，W相同，时间的大小不确定，所以沿两个斜面推货物，工人克服货物重力做功的功率不一定相同，故C错误；
D、沿斜面匀速推动货物的过程中，货物的质量、速度不变，动能不变，由于高度变大，重力势能变大，所以机械能增大，故D正确。
故选：D。
15．如图，长为L的轻质木板（不计质量），左端可绕O点转动，右端放一重为G的小物块，用竖直向上的力F拉着木板的右端，使木板始终在水平位置保持静止。小物块向左匀速滑行过程中，下图能正确表示拉力F与小物块运动时间t关系的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：如图所示：
动力臂为OA＝L，杠杆受到物体的压力（阻力）F压＝G，阻力臂为OB，物块向左做匀速滑动，则阻力臂为：OB＝OA﹣vt＝L﹣vt；
根据杠杆的平衡条件可知：F×OA＝F压×OB＝G×（OA﹣vt），则：F×L＝G×（L﹣vt），解得：F＝G﹣t；
因G、v、L为常数，所以拉力F与运动时间t是一次函数关系，当t增大时，F减小，F与t的变化关系是一段线段，故A正确。
故选：A。
16．如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则有关此过程中相关物理量计算正确的个数有（ ）
①动滑轮重100N
②工人做的总功为500J
③拉力做功的功率为50W
④工人做功的机械效率为80%
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【解答】解：克服物体重力做的有用功：
W有＝Gh＝400N×2m＝800J；
由图知，承担重物绳子的段数n＝2，
工人拉力做的总功：
W总＝Fs＝Fnh＝250N×2×2m＝1000J，故②错误；
若不计绳重和摩擦，额外功：
W额＝W总﹣W有＝1000J﹣800J＝200J，
由W额＝G动h可得，动滑轮重力：
G动＝＝＝100N，
而实际使用滑轮组时，是要克服绳重的摩擦做一部分额外功的，即克服动滑轮所做的额外功小于200J，所以动滑轮重力小于100N，故①错误；
（2）拉力做功的功率：
P＝＝＝100W，故③错误；
工人做功的机械效率：
η＝＝＝80%，故④正确。
故选：A。
17．如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（ ）
A．物体所受摩擦力方向水平向左大小为10N
B．物体下落速度为4m/s
C．若用F＝30N向左拉物体A，可以使物体A向左做加速直线运动
D．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为30N
【解答】解：A、绳子和滑轮间的摩擦不计，由图知，动滑轮组由2段绳子承担物重，所以A物体对绳子的拉力：FA＝（GB+G动）＝（20N+10N）＝15N，
由物体间力的作用是相互的可知，物体A受到的拉力为：FA'＝FA＝15N，
此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，则物体A受到的摩擦力为：f＝FA'＝15N，故A错误；
B、由v绳＝2v动可知，B物体下落速度为：vB＝v动＝v绳＝×2m/s＝1m/s，故B错误；
CD、当物体A向左运动时，由于物体A对水平面的压力和接触面的粗糙程度均不变，则物体A受到的摩擦力不变，方向向右，要使物体A向左做匀速直线运动，则向左拉物体A的力F＝f+FA'＝15N+15N＝30N，要使物体A向左做加速直线运动，则向左拉物体A的力F＞30N，故C错误，D正确。
故选：D。
18．如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙，不计绳重和摩擦。下列判断正确的是（ ）
A．两滑轮组绳端移动的速度相等
B．甲滑轮组做的有用功比乙的少
C．甲滑轮组拉力的总功率比乙的小
D．甲滑轮组的动滑轮比乙的重
【解答】解：A、由图知，两滑轮组承担重物绳子的段数n甲＝3，n乙＝2，
由题知，甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，所以两物体上升速度相同，即vA＝vB，
由v＝nv物知，绳端速度v甲＝3vA，v乙＝2vB，所以v甲＞v乙，故A错误；
B、由题知，hA＝hB，GA＞GB，由W有＝Gh知，两滑轮组做的有用功W有甲＞W有乙，故B错误；
C、滑轮组的机械效率η甲＜η乙，有用功W有甲＞W有乙，
根据η＝知，W总＝，所以甲滑轮组拉力做的总功比乙的大，已知时间相同，由P＝可知，甲滑轮组的总功率比乙的大，故C错误；
D、不计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝，
则：η甲＝，η乙＝，因为GA＞GB，η甲＜η乙，所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共8小题）
19．小明用20N的水平推力，将重为100N的购物车沿水平地面向前推动了5m，在此过程中小明对购物车做了功 100 J，购物车的重力做功 0 J。
【解答】解：推力对购物车做功为：W＝Fs＝20N×5m＝100J；重力对购物车做功为0，因为在重力方向上没有移动距离。
故答案为：100；0。
20．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。铡刀实质上是一种 省力 （选填“省力”或“费力”）杠杆，甘蔗放在 a （选填“a”或“b”）点更易被切断；在该点时，手沿F1方向所用的力 大于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）沿F2方向所用的力。
【解答】解：铡刀在使用时动力臂大于阻力臂，实质上是一种省力杠杆；甘蔗放在a点比b点时的阻力臂更小，根据杠杆的平衡条件可知，阻力大小不变时，动力会越小，更易被切断；图中F1方向竖直向下，F2方向垂直于杠杆向下，由动力臂的定义可知，手沿F1方向用力比沿F2方向用力时的动力臂要小，由杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变时，动力臂越小，施加的动力越大，即F1＞F2。
故答案为：省力；a；大于。
21．如图所示，有一重为50N的小球在水平桌面上以1m/s的速度匀速向右滚动了1m后飞出桌面，经0.5s后落在离桌面右边缘2m远的地面上。若桌高1.25m，则小球在桌面上滚动时，小球的重力做的功为 0 J；在小球离开桌面至落地的过程中，重力做功的功率是 125 W。
【解答】解：（1）在水平桌面上滚动时，在重力的方向上没有移动距离，重力做功为0J；
（2）在滚出桌面下落的过程中，在重力的方向上（竖直向下）移动的距离h＝1.25m，
重力做功为：
W＝Gh＝50N×1.25m＝62.5J，
重力做功的功率：
P＝＝＝125W。
故答案为：0；125。
22．物体只在重力作用下从静止开始下落，叫自由落体，如图是自由落体运动的频闪照片，频闪时间间隔为0.03s。如果物体AB段重力做功为W1，做功功率为P1，在BC段重力做功为W2，做功功率为P2，则W1 ＜ W2，P1 ＜ P2。（选填“＞”“＝”“＜”）
【解答】解：自由下落物体的运动是加速下落，故AB＜BC，
物体的重力G不变，
所以，根据W＝Gh知，W1＜W2；
物体通过AB和BC段的时间相等，
所以，根据P＝可知P1＜P2。
故答案为：＜；＜。
23．如图是一工人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 省力 杠杆（选填“省力”或“费力”）；如果他作用于车把上的动力F始终与车把垂直，则在慢慢抬起的过程中，动力臂l1将 不变 ，动力F大小将 变小 （后两空均选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：
（1）由图可知，OB为阻力臂（货物和车的重力的力臂），OA为动力臂，
；
在使用独轮车时动力臂大于阻力臂，所以它属于省力杠杆；
（2）根据图示可知，当杠杆慢慢抬起时，重力不变，重力G的力臂L2变小（当杠杆竖直时，阻力臂为0），即阻力臂变小，动力臂始终等于杠杆长，即保持不变，由杠杆的平衡条件F L1＝G L2可知，动力F变小；
故答案为：省力；不变；变小。
24．2022年北京冬奥会上，中国小将谷爱凌勇夺两金一银，成为了历史上第一位能拿到三个自由式滑雪项目奖牌的运动员，如图是她在空中加速下落的精彩画面，若不计空气阻力，则在此过程中她的重力势能 减小 （选填“增大”或“减小”），重力势能转化为 动 能，机械能 守恒 （选填“守恒”或“不守恒”）。
【解答】解：她在空中加速下落时，质量不变，速度变大，动能变大；质量不变，高度变小，重力势能变小，是重力势能转化为动能；由于不计空气阻力，她的机械能是守恒的。
故答案为：减小；动；守恒。
25．如图所示，重为500N的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的重力约为全身的40%，她在1min内做了40个仰卧起坐，每次上半身仰卧起坐重心上升的高度均为0.3m，则她在1min内克服重力做的功为 2400 J，功率为 40 W。
【解答】解：该同学上半身的重力：G上＝40%G＝40%×500N＝200N，
做一次仰卧起坐克服重力做的功：W＝G上h＝200N×0.3m＝60J，
做了40个仰卧起坐克服重力做的功：W总＝40W＝40×60J＝2400J。
功率为：P＝＝＝40W。
故答案为：2400；40。
26．如图所示，某同学用一个滑轮分别组成两种不同的装置提升同一物体。若他匀速提升物体的高度相同，不计摩擦和绳重，则他做的有用功W甲 ＝ W乙，两种装置的机械效率η甲 ＞ η乙。（均选填“＜”“＝”或“＞”）
【解答】解：由题知，将同一物体匀速提升相同的高度，
由W有用＝Gh可知，他所做的有用功W甲＝W乙；
不计摩擦和绳重，在提起的过程中，乙用的是动滑轮，
乙方法需要克服动滑轮的重力做功，乙比甲多做额外功，方法乙和甲做的总功：W甲总＜W乙总；
又由η＝可知，两种装置的机械效率：η甲＞η乙。
故答案为：＝；＞。
三．实验探究题（共4小题）
27．如图所示，小勇利用铁架台、刻度均匀的均质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 平衡 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；
（2）为了便于测量 力臂 （选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将图甲中平衡螺母向 左 （选填“左”或“右”）调节；
（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂 2 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆 左 （选填“左”或“右”）端将下沉；
（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”），原因是 阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大 。
【解答】解：（1）杠杆处于静止状态或匀速转动状态是平衡状态；
（2）为了便于测量力臂，应该使杠杆在水平位置平衡；如图甲所示，杠杆右端下沉，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向左调节；
（3）设杠杆分度值是L，一个钩码重是G，设在B处挂了n个钩码，则3G×2L＝nG×3L，解得：n＝2，应在B点挂2个钩码；
两边各取下一个钩码后，2G×2L＞1G×3L，所以杠杆左端下沉；
（4）弹簧测力计在B处竖直向下拉时，拉力的方向竖直向下与杠杆垂直，动力臂等于支点到力的作用点的距离；弹簧测力计在逐渐旋转过程中，拉力的方向不再与杠杆垂直，动力臂变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件得，动力变大，则弹簧测力计的示数变大。
故答案为：（1）平衡；（2）力臂；左；（3）2左；（4）变大；阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大。
28．如图所示，在“研究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B两小球先后从同一装置的不同位置由静止释放（ha＝hc＜hb），推动木块一起运动一段距离后静止。
（1）实验中，通过观察 木块被推开的距离 来比较小球动能的大小。
（2）让不同的小球从同一高度滚下是为了 控制小球的初速度相同 。
（3）要研究动能与速度的关系，我们应选择 甲、乙 两图来进行比较。
（4）丙图所示实验中，操作出现的错误是 没有控制木块的初始位置相同 。
【解答】解：（1）球对木块做功的多少反映球的动能多少，而做功的多少可由木块被推开距离的远近来确定；
（2）让不同的小球从同一高度滑下时，则小球到达水平面时的速度相同；
（3）要研究动能与速度的关系，需要保持质量相同，改变小球的速度大小；小球A、B有相同的质量；由于hA＜hb，B的高度最大，B的速度最大，故选择甲、乙研究；
（4）丙图起点位置靠近斜面，导致在相同情况下，小球对木块做的功变多，没有控制变量。
故答案为：（1）木块被推开的距离；（2）控制小球的初速度相同；（3）甲、乙；（4）没有控制木块的初始位置相同。
29．小明用如图所示装置，沿斜面拉动物体时，使物体做匀速直线运动来探究“斜面机械效率”，实验记录如表。
实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η/%
1 小车 9 10 1 100 90
2 木块 9 10 1.2 100
（1）根据图中弹簧测力计示数为 1.2 N，可知第2次实验的机械效率为 75 %。
（2）比较表中“物重”和“ 沿斜面拉力 ”两栏对应的数据，可知斜面是一种 省力 （选填“省力”或“费力”）的简单机械。
（3）由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 摩擦力 越大，机械效率越小；第2次实验中，木块所受摩擦力为 0.3 N。
【解答】解：（1）由图可知：弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为1.2N；有用功为W有＝Gh＝9N×0.1m＝0.9J，总功为W总＝Fs＝1.2N×1m＝1.2J，机械效率η＝×100%＝×100%＝75%；
（2）比较表中“物块重”和“沿斜面的拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力，由此可知斜面是一种省力的简单机械；
（3）由表格数据可知，物重、斜面高、斜面长相同，木块和小车分别在斜面上运动，在相同条件下，因滚动摩擦小于滑动摩擦，即第2次实验中，摩擦力大，由表中数据知，第2次斜面的机械效率小，故可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越大，机械效率越小；克服斜面摩擦力所做的额外功：W额＝W总﹣W有＝1.2J﹣0.9J＝0.3J，由W＝fs可得，摩擦力的大小f＝＝＝0.3N。
故答案为：（1）1.2；75；（2）沿斜面拉力；省力；（3）摩擦力；0.3。
30．小明同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关；
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关；
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小明设计了如图所示的实验：
用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下。（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙中深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验是通过观察 球陷入沙面的深度 来判断重力势能大小的，这种物理研究方法叫做 转换法 ；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙中深度更大，由此可得出的结论是 当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大 ；
（3）为验证猜想二，应比较 A、C 两球，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大；
（4）由B、C两图不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 没有控制下落高度相同 ；
（5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 无关 （填“有关”或“无关”）；
（6）实际情况下，管道还是粗糙的，摩擦力会导致小球D陷入沙子中的深度变小。在力学分析时，例如某一个力相对非常小，对物体运动状态影响不大时，物理学中经常采用忽略次要因素，建立理想模型的方法来研究问题。为了使管道对铅球的摩擦力成为“次要因素”，除了使用更光滑的管道之外，本实验可以选用质量更 大 （填“大”或“小”）的小球进行实验。
【解答】解：（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映；
（2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）C球陷入沙深度更大，比较知，C球下落的高度最大，要研究重力势能与高度的关系，需要保持球的质量一定，所以选择的是A、C两球；
（4）研究物体重力势能与质量的关系时，需要保持物体下落高度和运动路径相同，改变质量；而B、C两球的下落高度不同，所以不能研究物体重力势能与质量的关系；
（5）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。
（6）为了使管道对铅球的摩擦力成为“次要因素”，除了使用更光滑的管道之外，本实验可以选用质量更大的小球进行实验。
故答案为：（1）球陷入沙面的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）A、C；（4）没有控制下落高度相同；（5）无关；（6）大。
四．作图题（共2小题）
31．按题目要求作图。如图，将均匀木棒AB的B端缓慢拉离地面，画出动力臂l1及阻力F2。
【解答】解：图中杠杆支点在A点，弹簧测力计竖直向上的方向为动力F1的方向，反向延长力F1的作用线，从支点O作F1的作用线的垂线段，垂线段的长即为动力臂l1；
木棒AB的重心O为阻力F2的作用点，即阻力F2的方向竖直向下，如图所示：
32．如图所示用螺丝刀撬图钉的示意图，画出此时阻力F2的力臂L2和在A点所用最小力F1的示意图。
【解答】解：过F2的作用点，沿力的方向作力的作用线，过O点向力F2的作用线作垂线，即为阻力F2的力臂l2，如下图所示；
由杠杆平衡条件F1 L1＝F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中O为支点，因此OA作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向下，过A点垂直于OA向下作出最小力的示意图，如下图所示：
。
五．计算题（共3小题）
33．如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为300N的货箱在6s内匀速提升4m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，工人做功的功率恒定为0.25kW，动滑轮自重为60N，求：
（1）工人所做的功是多少？
（2）滑轮组机械效率是多少？
（3）拉力F是多少？
【解答】解：（1）由P＝可知，工人所做的总功：W总＝Pt＝0.25×103W×6s＝1.5×103J；
（2）拉力做的有用功：W有＝Gh＝300N×4m＝1.2×103J，
则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；
（3）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×4m＝12m，
由W总＝Fs可知，拉力：F＝＝＝125N。
答：（1）工人所做的功是1.5×103J；
（2）滑轮组机械效率是80%；
（3）拉力F是125N。
34．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体从底部匀速拉到顶部，沿斜面向上的力为1.8N，斜面长1.5m，高0.3m。求：
（1）拉力做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。
【解答】解：（1）克服物体重力所做的有用功：
W有用＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J；
（2）拉力所做的总功：
W总＝Fs＝1.8N×1.5m＝2.7J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝50%；
（3）克服物体受斜面摩擦力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝2.7J﹣1.35J＝1.35J，
由W额＝fs得，物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小：
f＝＝＝0.9N。
答：（1）拉力做的有用功为1.35J；
（2）斜面的机械效率为50%；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小为0.9N。
35．如图所示，动滑轮重10N，在40N的拉力F作用下，滑轮组拉着重200N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度运动10s（忽略绳重和滑轮间的摩擦），求：
（1）物体A受到绳子的拉力F'；
（2）拉力F做的功及功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦时F＝（F'+G动），
物体A对绳子的拉力F为：
F＝nF1﹣G动＝2×40N﹣10N＝70N，
由于物体A受到绳子的拉力与物体A对绳子的拉力是相互作用力，大小相等，所以物体A受到绳子的拉力为：F'＝F＝70N；
（2）由v＝可知物体移动的距离为：
s物1＝v物1t＝0.1m/s×10s＝1m，
绳子自由端移动的距离：
s＝ns物＝2×1m＝2m，
拉力做的总功：
W1＝F1s＝40N×2m＝80J；
拉力做功的功率为：
P＝＝＝8W；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝87.5%；
答：（1）物体A受到绳子的拉力F'为70N；
（2）拉力F做的功为80J、功率为8W；
（3）该滑轮组的机械效率为87.5%。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
简单机械与功
一．选择题（共18小题）
1．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，机械效率一定高
B．在相同的时间内做的功越多，功率越大
C．功率大的机器比功率小的机器做功多
D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
2．小明将两枚鸡蛋从地面举过头顶，该过程中两枚鸡蛋克服重力做功大约是（ ）
A．0.1J B．0.5J C．2J D．4J
3．踮脚是一项非常好的有氧运动，它简单易操作，不受场地和天气的限制，不仅能缓解工作疲劳，还能锻炼小腿后侧肌肉，深受广大公司白领的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列与踮脚类型相同的杠杆是（ ）
A．筷子 B．核桃夹
C．钓鱼竿 D．天平
4．如图是滑雪运动员起跳后上升的情景，在运动员上升过程中（ ）
A．动能不变，势能增大 B．动能减小，势能增大
C．动能不变，势能不变 D．动能增大，势能减小
5．如图所示是家用脚踏式垃圾桶的结构图，M为装垃圾时开盖用的脚踏板。关于杠杆MED和ABC，下列说法中正确的是（ ）
A．均为省力杠杆 B．均为费力杠杆
C．MED为省力杠杆 D．ABC为省力杠杆
6．如图，让小球从光滑轨道AOB的A点由静止开始自由滑下，A点的高度H大于B点的高度h，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．a B．b C．c D．d
7．如图，将一小球置于一弹簧上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零，不计空气阻力，则对此过程分析，下列说法错误的是（ ）
A．从A到B位置过程中，小球的机械能全部转化为弹簧的弹性势能
B．从A到B位置过程中，小球受到弹力一直变大
C．从A到B位置过程中，小球的速度由大变小，到B位置为零
D．从A到B位置过程中，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力
8．用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．减小被提升物体的高度 B．增大动滑轮的重力
C．减小绳子的拉力 D．增大物体的重力
9．如图所示为等刻度的轻质杠杆，在A处挂一个重为4N的物体，若要使杠杆在水平位置
平衡，则在B处施加的力（ ）
A．可能是5N B．可能是1.8N C．一定是2N D．一定是4N
10．掷实心球是中考体育加试项目之一。图为掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，球最终停在水平地面e处，a点、c点高度相同，不计空气阻力。则实心球（ ）
A．在a处动能最大 B．在b处动能最小
C．在d处动能为零 D．在a、b、c三处机械能相等
11．如图所示是足球落地后又弹起的示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．B点时动能为0 B．在A、C两点动能可能相等
C．在A、D两点动能可能相等 D．此过程中，只存在动能和势能的相互转化
12．两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了1m，不计绳重和摩擦，甲、乙的机械效率η甲、η乙，拉力F1、F2做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，下列判断正确的是（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＝η乙 C．W甲＞W乙 D．P甲＝P乙
13．如图所示，用一滑轮组将重为2000N的物体沿水平方向匀速移动2m的距离，物体与地面之间的摩擦力为300N，水平拉力F＝125N，则（ ）
A．绳端移动的距离是4m B．拉力做的有用功是4000J
C．拉力做的总功是7500J D．滑轮组的机械效率是80%
14．如图所示，为了把两件相同货物搬运到汽车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件货物用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法正确的是（ ）
A．沿斜面AB推动更省力
B．沿斜面CD推动，工人克服货物重力做的功更多
C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同
D．沿斜面推动货物的过程中，货物的机械能增大
15．如图，长为L的轻质木板（不计质量），左端可绕O点转动，右端放一重为G的小物块，用竖直向上的力F拉着木板的右端，使木板始终在水平位置保持静止。小物块向左匀速滑行过程中，下图能正确表示拉力F与小物块运动时间t关系的是（ ）
A． B．
C． D．
16．如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则有关此过程中相关物理量计算正确的个数有（ ）
①动滑轮重100N②工人做的总功为500J
③拉力做功的功率为50W④工人做功的机械效率为80%
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
17．如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（ ）
A．物体所受摩擦力方向水平向左大小为10N
B．物体下落速度为4m/s
C．若用F＝30N向左拉物体A，可以使物体A向左做加速直线运动
D．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为30N
18．如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙，不计绳重和摩擦。下列判断正确的是（ ）
A．两滑轮组绳端移动的速度相等 B．甲滑轮组做的有用功比乙的少
C．甲滑轮组拉力的总功率比乙的小 D．甲滑轮组的动滑轮比乙的重
二．填空题（共8小题）
19．小明用20N的水平推力，将重为100N的购物车沿水平地面向前推动了5m，在此过程中小明对购物车做了功 J，购物车的重力做功 J。
20．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。铡刀实质上是一种 （选填“省力”或“费力”）杠杆，甘蔗放在 （选填“a”或“b”）点更易被切断；在该点时，手沿F1方向所用的力 （选填“大于”、“小于”或“等于”）沿F2方向所用的力。
21．如图所示，有一重为50N的小球在水平桌面上以1m/s的速度匀速向右滚动了1m后飞出桌面，经0.5s后落在离桌面右边缘2m远的地面上。若桌高1.25m，则小球在桌面上滚动时，小球的重力做的功为 J；在小球离开桌面至落地的过程中，重力做功的功率是 W。
22．物体只在重力作用下从静止开始下落，叫自由落体，如图是自由落体运动的频闪照片，频闪时间间隔为0.03s。如果物体AB段重力做功为W1，做功功率为P1，在BC段重力做功为W2，做功功率为P2，则W1 W2，P1 P2。（选填“＞”“＝”“＜”）
23．如图是一工人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 杠杆（选填“省力”或“费力”）；如果他作用于车把上的动力F始终与车把垂直，则在慢慢抬起的过程中，动力臂l1将 ，动力F大小将 （后两空均选填“变大”“变小”或“不变”）。
24．2022年北京冬奥会上，中国小将谷爱凌勇夺两金一银，成为了历史上第一位能拿到三个自由式滑雪项目奖牌的运动员，如图是她在空中加速下落的精彩画面，若不计空气阻力，则在此过程中她的重力势能 （选填“增大”或“减小”），重力势能转化为 能，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
25．如图所示，重为500N的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的重力约为全身的40%，她在1min内做了40个仰卧起坐，每次上半身仰卧起坐重心上升的高度均为0.3m，则她在1min内克服重力做的功为 J，功率为 W。
26．如图所示，某同学用一个滑轮分别组成两种不同的装置提升同一物体。若他匀速提升物体的高度相同，不计摩擦和绳重，则他做的有用功W甲 W乙，两种装置的机械效率η甲 η乙。（均选填“＜”“＝”或“＞”）
三．实验探究题（共4小题）
27．如图所示，小勇利用铁架台、刻度均匀的均质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；
（2）为了便于测量 （选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将图甲中平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节；
（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆 （选填“左”或“右”）端将下沉；
（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 （选填“变大”“变小”或“不变”），原因是 。
28．如图所示，在“研究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B两小球先后从同一装置的不同位置由静止释放（ha＝hc＜hb），推动木块一起运动一段距离后静止。
（1）实验中，通过观察 来比较小球动能的大小。
（2）让不同的小球从同一高度滚下是为了 。
（3）要研究动能与速度的关系，我们应选择 两图来进行比较。
（4）丙图所示实验中，操作出现的错误是 。
29．小明用如图所示装置，沿斜面拉动物体时，使物体做匀速直线运动来探究“斜面机械效率”，实验记录如表。
实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η/%
1 小车 9 10 1 100 90
2 木块 9 10 100
（1）根据图中弹簧测力计示数为 N，可知第2次实验的机械效率为 %。
（2）比较表中“物重”和“ ”两栏对应的数据，可知斜面是一种 （选填“省力”或“费力”）的简单机械。
（3）由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 越大，机械效率越小；第2次实验中，木块所受摩擦力为 N。
30．小明同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关；
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关；
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小明设计了如图所示的实验：
用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下。（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙中深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验是通过观察 来判断重力势能大小的，这种物理研究方法叫做 ；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙中深度更大，由此可得出的结论是 ；
（3）为验证猜想二，应比较 两球，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大；
（4）由B、C两图不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 ；
（5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 （填“有关”或“无关”）；
（6）实际情况下，管道还是粗糙的，摩擦力会导致小球D陷入沙子中的深度变小。在力学分析时，例如某一个力相对非常小，对物体运动状态影响不大时，物理学中经常采用忽略次要因素，建立理想模型的方法来研究问题。为了使管道对铅球的摩擦力成为“次要因素”，除了使用更光滑的管道之外，本实验可以选用质量更 （填“大”或“小”）的小球进行实验。
四．作图题（共2小题）
31．按题目要求作图。如图，将均匀木棒AB的B端缓慢拉离地面，画出动力臂l1及阻力F2。
32．如图所示用螺丝刀撬图钉的示意图，画出此时阻力F2的力臂L2和在A点所用最小力F1的示意图。
五．计算题（共3小题）
33．如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为300N的货箱在6s内匀速提升4m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，工人做功的功率恒定为0.25kW，动滑轮自重为60N，求：
（1）工人所做的功是多少？
（2）滑轮组机械效率是多少？
（3）拉力F是多少？
34．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体从底部匀速拉到顶部，沿斜面向上的力为1.8N，斜面长1.5m，高0.3m。求：
（1）拉力做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。
35．如图所示，动滑轮重10N，在40N的拉力F作用下，滑轮组拉着重200N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度运动10s（忽略绳重和滑轮间的摩擦），求：
（1）物体A受到绳子的拉力F'；
（2）拉力F做的功及功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
参考答案与试题解析
一．选择题（共18小题）
1．关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是（ ）
A．功率大的机械，机械效率一定高
B．在相同的时间内做的功越多，功率越大
C．功率大的机器比功率小的机器做功多
D．机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大
【解答】解：A．功率越大，表示机械做功越快，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故A错误；
B．根据功率的定义，在相同的时间内做的功越多，功率越大，故B正确；
C．由W＝Pt可知，做功的多少，不仅与功率有关，还与做功的时间有关，故C错误；
D．有用功越多，机械效率不一定越大，因为由可知，机械效率的大小还要看总功的大小，故D错误。
故选B。
2．小明将两枚鸡蛋从地面举过头顶，该过程中两枚鸡蛋克服重力做功大约是（ ）
A．0.1J B．0.5J C．2J D．4J
【解答】解：两枚鸡蛋的重力约为G＝1N，小明的身高约为h＝1.7m，
小明将两枚鸡蛋从地面举过头顶，该过程中两枚鸡蛋克服重力做功大约是：
W＝Gh＝1N×1.7m＝1.7J，故C正确。
故选：C。
3．踮脚是一项非常好的有氧运动，它简单易操作，不受场地和天气的限制，不仅能缓解工作疲劳，还能锻炼小腿后侧肌肉，深受广大公司白领的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列与踮脚类型相同的杠杆是（ ）
A．筷子
B．核桃夹
C．钓鱼竿
D．天平
【解答】解：踮脚运动的基本模型是杠杆，从图可知，动力臂大于阻力臂，这是一个省力杠杆。
A、使用筷子时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A错误。
B、使用核桃夹时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B正确。
C、使用钓鱼竿时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C错误。
D、使用天平时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故D错误。
故选：B。
4．如图是滑雪运动员起跳后上升的情景，在运动员上升过程中（ ）
A．动能不变，势能增大 B．动能减小，势能增大
C．动能不变，势能不变 D．动能增大，势能减小
【解答】解：滑雪运动员起跳后上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大；质量不变，速度变小，动能变小，故B正确。
故选：B。
5．如图所示是家用脚踏式垃圾桶的结构图，M为装垃圾时开盖用的脚踏板。关于杠杆MED和ABC，下列说法中正确的是（ ）
A．均为省力杠杆 B．均为费力杠杆
C．MED为省力杠杆 D．ABC为省力杠杆
【解答】解：（1）对于杠杆ABC，支点是C，动力作用在B点，阻力作用点在AB之间，在打开盖子的过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆；
（2）对于杠杆MED，E点是支点，动力作用在M点，阻力作用在D点，脚踩下踏板时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
故选：C。
6．如图，让小球从光滑轨道AOB的A点由静止开始自由滑下，A点的高度H大于B点的高度h，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（ ）
A．a B．b C．c D．d
【解答】解：根据题意，小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，整个过程中，轨道光滑，不计空气阻力，机械能守恒。a的最高点超过了A点的高度，这是不可能的，故a错误；
b点的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，即b点时小球还具有动能，所以b图线的机械能大于A点的机械能，故b错误；
c图线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，有一定动能，其总机械能可能与开始时的机械能相等，故c正确；
小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，故d错误。
故选：C。
7．如图，将一小球置于一弹簧上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零，不计空气阻力，则对此过程分析，下列说法错误的是（ ）
A．从A到B位置过程中，小球的机械能全部转化为弹簧的弹性势能
B．从A到B位置过程中，小球受到弹力一直变大
C．从A到B位置过程中，小球的速度由大变小，到B位置为零
D．从A到B位置过程中，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力
【解答】解：A、小球从A到B位置的过程中，小球压缩弹簧使其发生形变，小球的机械能减小，弹簧的弹性势能增大，因此，小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能，故A正确；
B、从A到B的过程中，弹簧的形变程度不断增大，所以小球受到的弹力一直变大，故B正确；
CD、在从A到B的过程中，开始一段时间内，弹力小于重力，合力向下，与运动方向相同，因此做加速运动；后来弹力大于重力，合力向上，因此又做减速运动，故C错误、D正确。
故选：C。
8．用如图所示的动滑轮提升重物，下列措施能提高动滑轮机械效率的是（ ）
A．减小被提升物体的高度 B．增大动滑轮的重力
C．减小绳子的拉力 D．增大物体的重力
【解答】解：A、由动滑轮的机械效率可知，机械效率的高低与物体被提升的高度无关，故A错误；
B、增大动滑轮的重力，在其他条件不变时，需要做的额外功增大，有用功不变，可以减小动滑轮的机械效率，故B错误；
C、若不计绳重和摩擦时，动滑轮的机械效率η＝＝；可以得出滑轮组机械效率与拉力大小无关，故C错误；
D、增大物体的重力，在其他条件不变时，所做的有用功会增大，额外功不变，这样有用功在总功中所占的比例就会增大，即动滑轮的机械效率增大，故D正确。
故选：D。
9．如图所示为等刻度的轻质杠杆，在A处挂一个重为4N的物体，若要使杠杆在水平位置
平衡，则在B处施加的力（ ）
A．可能是5N B．可能是1.8N C．一定是2N D．一定是4N
【解答】解：设杠杆每一格长度是L，当B处的作用力与杠杆垂直时，力臂最大，此时作用力最小，
由杠杆平衡条件可得：FALA＝FB最小LB，即4N×2L＝FB最小×4L，解得FB最小＝2N，
当作用在B处的力与杠杆不垂直时，力臂小于4L，作用力大于2N，因此要使杠杆平衡，作用在B处的力F≥2N，故BCD错误、A正确。
故选：A。
10．掷实心球是中考体育加试项目之一。图为掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，球最终停在水平地面e处，a点、c点高度相同，不计空气阻力。则实心球（ ）
A．在a处动能最大
B．在b处动能最小
C．在d处动能为零
D．在a、b、c三处机械能相等
【解答】解：
D、因为不计空气阻力，所以，在动能与势能的相互转化过程中，小球的机械能没有损失（即机械能守恒），则小球在a、b、c三处机械能相等，故D正确；
A、不计空气阻力，小球在空中运动的过程中，小球的机械能守恒，在d处时高度最低，重力势能最小，动能最大，所以小球在d处时的动能最大，而不是在a处动能最大，故A错误；
B、小球在b处时具有一定的速度，动能不为0；在e处时，小球的速度为0，动能为0，所以在e处动能最小，故B错误；
C、由A项解答可知小球在d处时动能不为零，而是动能最大，故C错误。
故选：D。
11．如图所示是足球落地后又弹起的示意图。下列说法中正确的是（ ）
A．B点时动能为0
B．在A、C两点动能可能相等
C．在A、D两点动能可能相等
D．此过程中，只存在动能和势能的相互转化
【解答】解：A、足球在B点时有水平方向的速度，动能不为0，故A错误；
B、由图可知，足球的机械能越来越小，A、C两点的高度相等，重力势能相等，动能C点小于A点，故B错误；
C、D点的机械能小于A点的，D点的重力势能小于A点，所以A、D两点动能可能相等，故C正确；
D、此过程中，其机械能在减小，因此不只存在动能和势能的相互转化，还存在机械能与内能的转化，故D错误。
故选：C。
12．两个完全相同的滑轮，分别以图中两种方式，将重为G的物体以相同的速度匀速竖直提升了1m，不计绳重和摩擦，甲、乙的机械效率η甲、η乙，拉力F1、F2做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，下列判断正确的是（ ）
A．η甲＞η乙 B．η甲＝η乙 C．W甲＞W乙 D．P甲＝P乙
【解答】解：C、如图所示，不计绳重和摩擦，因为物重相同，提升的高度相同，故甲做的有用功等于乙做的有用功；
因为甲用定滑轮提升，乙用动滑轮提升，所以甲做的额外功为零，小于乙做的额外功，故甲做的总功小于乙做的总功，故C错误；
AB、由前面分析可知，甲做的有用功等于乙做的有用功，甲做的总功小于乙做的总功，因为机械效率是有用功与总功的比值，故甲的机械效率大于乙的机械效率，故A正确、B错误；
D、又因为所用时间相同，由P＝可知甲的功率小于乙的功率，故D错误。
故选：A。
13．如图所示，用一滑轮组将重为2000N的物体沿水平方向匀速移动2m的距离，物体与地面之间的摩擦力为300N，水平拉力F＝125N，则（ ）
A．绳端移动的距离是4m
B．拉力做的有用功是4000J
C．拉力做的总功是7500J
D．滑轮组的机械效率是80%
【解答】解：A、由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝ns物＝3×2m＝6m，故A错误；
B、拉力做的有用功：W有＝fs物＝300N×2m＝600J，故B错误；
C、拉力做的总功：W总＝Fs＝125N×6m＝750J，故C错误；
D、滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故D正确。
故选：D。
14．如图所示，为了把两件相同货物搬运到汽车上，工人用相同材质的木板搭建了AB、CD两个斜面，用沿斜面向上的力将其中一件货物从斜面AB的底端匀速推到顶端，另一件货物用同样的方法沿斜面CD搬运。下列说法正确的是（ ）
A．沿斜面AB推动更省力
B．沿斜面CD推动，工人克服货物重力做的功更多
C．无论利用哪个斜面，工人克服货物重力做功的功率一定相同
D．沿斜面推动货物的过程中，货物的机械能增大
【解答】解：A、沿斜面CD推动更省力，因为CD斜面的倾斜角度更小，故A错误；
B、由W＝Gh可知，G与h均相等，所以斜面CD推动和AB推动，工人克服货物重力做的功相等，故B错误；
C、由P＝可知，W相同，时间的大小不确定，所以沿两个斜面推货物，工人克服货物重力做功的功率不一定相同，故C错误；
D、沿斜面匀速推动货物的过程中，货物的质量、速度不变，动能不变，由于高度变大，重力势能变大，所以机械能增大，故D正确。
故选：D。
15．如图，长为L的轻质木板（不计质量），左端可绕O点转动，右端放一重为G的小物块，用竖直向上的力F拉着木板的右端，使木板始终在水平位置保持静止。小物块向左匀速滑行过程中，下图能正确表示拉力F与小物块运动时间t关系的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：如图所示：
动力臂为OA＝L，杠杆受到物体的压力（阻力）F压＝G，阻力臂为OB，物块向左做匀速滑动，则阻力臂为：OB＝OA﹣vt＝L﹣vt；
根据杠杆的平衡条件可知：F×OA＝F压×OB＝G×（OA﹣vt），则：F×L＝G×（L﹣vt），解得：F＝G﹣t；
因G、v、L为常数，所以拉力F与运动时间t是一次函数关系，当t增大时，F减小，F与t的变化关系是一段线段，故A正确。
故选：A。
16．如图所示，工人用250N的力F将重为400N的物体在10s内匀速提升2m，则有关此过程中相关物理量计算正确的个数有（ ）
①动滑轮重100N
②工人做的总功为500J
③拉力做功的功率为50W
④工人做功的机械效率为80%
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【解答】解：克服物体重力做的有用功：
W有＝Gh＝400N×2m＝800J；
由图知，承担重物绳子的段数n＝2，
工人拉力做的总功：
W总＝Fs＝Fnh＝250N×2×2m＝1000J，故②错误；
若不计绳重和摩擦，额外功：
W额＝W总﹣W有＝1000J﹣800J＝200J，
由W额＝G动h可得，动滑轮重力：
G动＝＝＝100N，
而实际使用滑轮组时，是要克服绳重的摩擦做一部分额外功的，即克服动滑轮所做的额外功小于200J，所以动滑轮重力小于100N，故①错误；
（2）拉力做功的功率：
P＝＝＝100W，故③错误；
工人做功的机械效率：
η＝＝＝80%，故④正确。
故选：A。
17．如图所示，物体A、B的重分别为40N、20N，动滑轮重为10N，此时物体A在水平面上向右以2m/s做匀速直线运动，则下列说法正确的是（绳子和滑轮间的摩擦不计）（ ）
A．物体所受摩擦力方向水平向左大小为10N
B．物体下落速度为4m/s
C．若用F＝30N向左拉物体A，可以使物体A向左做加速直线运动
D．若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，所需力的大小为30N
【解答】解：A、绳子和滑轮间的摩擦不计，由图知，动滑轮组由2段绳子承担物重，所以A物体对绳子的拉力：FA＝（GB+G动）＝（20N+10N）＝15N，
由物体间力的作用是相互的可知，物体A受到的拉力为：FA'＝FA＝15N，
此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，则物体A受到的摩擦力为：f＝FA'＝15N，故A错误；
B、由v绳＝2v动可知，B物体下落速度为：vB＝v动＝v绳＝×2m/s＝1m/s，故B错误；
CD、当物体A向左运动时，由于物体A对水平面的压力和接触面的粗糙程度均不变，则物体A受到的摩擦力不变，方向向右，要使物体A向左做匀速直线运动，则向左拉物体A的力F＝f+FA'＝15N+15N＝30N，要使物体A向左做加速直线运动，则向左拉物体A的力F＞30N，故C错误，D正确。
故选：D。
18．如图所示，用甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，已知物体受到的重力GA＞GB，滑轮组的机械效率η甲＜η乙，不计绳重和摩擦。下列判断正确的是（ ）
A．两滑轮组绳端移动的速度相等
B．甲滑轮组做的有用功比乙的少
C．甲滑轮组拉力的总功率比乙的小
D．甲滑轮组的动滑轮比乙的重
【解答】解：A、由图知，两滑轮组承担重物绳子的段数n甲＝3，n乙＝2，
由题知，甲、乙滑轮组在相同时间内分别将A、B两物体匀速提升相同高度，所以两物体上升速度相同，即vA＝vB，
由v＝nv物知，绳端速度v甲＝3vA，v乙＝2vB，所以v甲＞v乙，故A错误；
B、由题知，hA＝hB，GA＞GB，由W有＝Gh知，两滑轮组做的有用功W有甲＞W有乙，故B错误；
C、滑轮组的机械效率η甲＜η乙，有用功W有甲＞W有乙，
根据η＝知，W总＝，所以甲滑轮组拉力做的总功比乙的大，已知时间相同，由P＝可知，甲滑轮组的总功率比乙的大，故C错误；
D、不计绳重和摩擦，根据η＝＝＝＝，
则：η甲＝，η乙＝，因为GA＞GB，η甲＜η乙，所以甲滑轮组的动滑轮比乙的重，故D正确。
故选：D。
二．填空题（共8小题）
19．小明用20N的水平推力，将重为100N的购物车沿水平地面向前推动了5m，在此过程中小明对购物车做了功 100 J，购物车的重力做功 0 J。
【解答】解：推力对购物车做功为：W＝Fs＝20N×5m＝100J；重力对购物车做功为0，因为在重力方向上没有移动距离。
故答案为：100；0。
20．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。铡刀实质上是一种 省力 （选填“省力”或“费力”）杠杆，甘蔗放在 a （选填“a”或“b”）点更易被切断；在该点时，手沿F1方向所用的力 大于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）沿F2方向所用的力。
【解答】解：铡刀在使用时动力臂大于阻力臂，实质上是一种省力杠杆；甘蔗放在a点比b点时的阻力臂更小，根据杠杆的平衡条件可知，阻力大小不变时，动力会越小，更易被切断；图中F1方向竖直向下，F2方向垂直于杠杆向下，由动力臂的定义可知，手沿F1方向用力比沿F2方向用力时的动力臂要小，由杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂不变时，动力臂越小，施加的动力越大，即F1＞F2。
故答案为：省力；a；大于。
21．如图所示，有一重为50N的小球在水平桌面上以1m/s的速度匀速向右滚动了1m后飞出桌面，经0.5s后落在离桌面右边缘2m远的地面上。若桌高1.25m，则小球在桌面上滚动时，小球的重力做的功为 0 J；在小球离开桌面至落地的过程中，重力做功的功率是 125 W。
【解答】解：（1）在水平桌面上滚动时，在重力的方向上没有移动距离，重力做功为0J；
（2）在滚出桌面下落的过程中，在重力的方向上（竖直向下）移动的距离h＝1.25m，
重力做功为：
W＝Gh＝50N×1.25m＝62.5J，
重力做功的功率：
P＝＝＝125W。
故答案为：0；125。
22．物体只在重力作用下从静止开始下落，叫自由落体，如图是自由落体运动的频闪照片，频闪时间间隔为0.03s。如果物体AB段重力做功为W1，做功功率为P1，在BC段重力做功为W2，做功功率为P2，则W1 ＜ W2，P1 ＜ P2。（选填“＞”“＝”“＜”）
【解答】解：自由下落物体的运动是加速下落，故AB＜BC，
物体的重力G不变，
所以，根据W＝Gh知，W1＜W2；
物体通过AB和BC段的时间相等，
所以，根据P＝可知P1＜P2。
故答案为：＜；＜。
23．如图是一工人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个 省力 杠杆（选填“省力”或“费力”）；如果他作用于车把上的动力F始终与车把垂直，则在慢慢抬起的过程中，动力臂l1将 不变 ，动力F大小将 变小 （后两空均选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：
（1）由图可知，OB为阻力臂（货物和车的重力的力臂），OA为动力臂，
；
在使用独轮车时动力臂大于阻力臂，所以它属于省力杠杆；
（2）根据图示可知，当杠杆慢慢抬起时，重力不变，重力G的力臂L2变小（当杠杆竖直时，阻力臂为0），即阻力臂变小，动力臂始终等于杠杆长，即保持不变，由杠杆的平衡条件F L1＝G L2可知，动力F变小；
故答案为：省力；不变；变小。
24．2022年北京冬奥会上，中国小将谷爱凌勇夺两金一银，成为了历史上第一位能拿到三个自由式滑雪项目奖牌的运动员，如图是她在空中加速下落的精彩画面，若不计空气阻力，则在此过程中她的重力势能 减小 （选填“增大”或“减小”），重力势能转化为 动 能，机械能 守恒 （选填“守恒”或“不守恒”）。
【解答】解：她在空中加速下落时，质量不变，速度变大，动能变大；质量不变，高度变小，重力势能变小，是重力势能转化为动能；由于不计空气阻力，她的机械能是守恒的。
故答案为：减小；动；守恒。
25．如图所示，重为500N的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的重力约为全身的40%，她在1min内做了40个仰卧起坐，每次上半身仰卧起坐重心上升的高度均为0.3m，则她在1min内克服重力做的功为 2400 J，功率为 40 W。
【解答】解：该同学上半身的重力：G上＝40%G＝40%×500N＝200N，
做一次仰卧起坐克服重力做的功：W＝G上h＝200N×0.3m＝60J，
做了40个仰卧起坐克服重力做的功：W总＝40W＝40×60J＝2400J。
功率为：P＝＝＝40W。
故答案为：2400；40。
26．如图所示，某同学用一个滑轮分别组成两种不同的装置提升同一物体。若他匀速提升物体的高度相同，不计摩擦和绳重，则他做的有用功W甲 ＝ W乙，两种装置的机械效率η甲 ＞ η乙。（均选填“＜”“＝”或“＞”）
【解答】解：由题知，将同一物体匀速提升相同的高度，
由W有用＝Gh可知，他所做的有用功W甲＝W乙；
不计摩擦和绳重，在提起的过程中，乙用的是动滑轮，
乙方法需要克服动滑轮的重力做功，乙比甲多做额外功，方法乙和甲做的总功：W甲总＜W乙总；
又由η＝可知，两种装置的机械效率：η甲＞η乙。
故答案为：＝；＞。
三．实验探究题（共4小题）
27．如图所示，小勇利用铁架台、刻度均匀的均质杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干（每个钩码质量相同）等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
（1）实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 平衡 （选填“平衡”或“非平衡”）状态；
（2）为了便于测量 力臂 （选填“力”或“力臂”），应使杠杆在水平位置平衡。为此，应将图甲中平衡螺母向 左 （选填“左”或“右”）调节；
（3）将杠杆调成水平位置平衡后，如图乙所示，在A点挂3个钩码，则应在B点挂 2 个钩码，才能使杠杆在水平位置保持平衡；随后两边各取下一个钩码，杠杆 左 （选填“左”或“右”）端将下沉；
（4）小勇用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 变大 （选填“变大”“变小”或“不变”），原因是 阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大 。
【解答】解：（1）杠杆处于静止状态或匀速转动状态是平衡状态；
（2）为了便于测量力臂，应该使杠杆在水平位置平衡；如图甲所示，杠杆右端下沉，要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向左调节；
（3）设杠杆分度值是L，一个钩码重是G，设在B处挂了n个钩码，则3G×2L＝nG×3L，解得：n＝2，应在B点挂2个钩码；
两边各取下一个钩码后，2G×2L＞1G×3L，所以杠杆左端下沉；
（4）弹簧测力计在B处竖直向下拉时，拉力的方向竖直向下与杠杆垂直，动力臂等于支点到力的作用点的距离；弹簧测力计在逐渐旋转过程中，拉力的方向不再与杠杆垂直，动力臂变小，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件得，动力变大，则弹簧测力计的示数变大。
故答案为：（1）平衡；（2）力臂；左；（3）2左；（4）变大；阻力和阻力臂不变，动力臂变小，动力慢慢变大。
28．如图所示，在“研究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B两小球先后从同一装置的不同位置由静止释放（ha＝hc＜hb），推动木块一起运动一段距离后静止。
（1）实验中，通过观察 木块被推开的距离 来比较小球动能的大小。
（2）让不同的小球从同一高度滚下是为了 控制小球的初速度相同 。
（3）要研究动能与速度的关系，我们应选择 甲、乙 两图来进行比较。
（4）丙图所示实验中，操作出现的错误是 没有控制木块的初始位置相同 。
【解答】解：（1）球对木块做功的多少反映球的动能多少，而做功的多少可由木块被推开距离的远近来确定；
（2）让不同的小球从同一高度滑下时，则小球到达水平面时的速度相同；
（3）要研究动能与速度的关系，需要保持质量相同，改变小球的速度大小；小球A、B有相同的质量；由于hA＜hb，B的高度最大，B的速度最大，故选择甲、乙研究；
（4）丙图起点位置靠近斜面，导致在相同情况下，小球对木块做的功变多，没有控制变量。
故答案为：（1）木块被推开的距离；（2）控制小球的初速度相同；（3）甲、乙；（4）没有控制木块的初始位置相同。
29．小明用如图所示装置，沿斜面拉动物体时，使物体做匀速直线运动来探究“斜面机械效率”，实验记录如表。
实验次数 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 沿斜面的拉力F/N 斜面长s/cm 机械效率η/%
1 小车 9 10 1 100 90
2 木块 9 10 1.2 100
（1）根据图中弹簧测力计示数为 1.2 N，可知第2次实验的机械效率为 75 %。
（2）比较表中“物重”和“ 沿斜面拉力 ”两栏对应的数据，可知斜面是一种 省力 （选填“省力”或“费力”）的简单机械。
（3）由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时， 摩擦力 越大，机械效率越小；第2次实验中，木块所受摩擦力为 0.3 N。
【解答】解：（1）由图可知：弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为1.2N；有用功为W有＝Gh＝9N×0.1m＝0.9J，总功为W总＝Fs＝1.2N×1m＝1.2J，机械效率η＝×100%＝×100%＝75%；
（2）比较表中“物块重”和“沿斜面的拉力”两栏对应的数据，由实验数据可知，在同一次实验中，拉力总是小于重力，由此可知斜面是一种省力的简单机械；
（3）由表格数据可知，物重、斜面高、斜面长相同，木块和小车分别在斜面上运动，在相同条件下，因滚动摩擦小于滑动摩擦，即第2次实验中，摩擦力大，由表中数据知，第2次斜面的机械效率小，故可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越大，机械效率越小；克服斜面摩擦力所做的额外功：W额＝W总﹣W有＝1.2J﹣0.9J＝0.3J，由W＝fs可得，摩擦力的大小f＝＝＝0.3N。
故答案为：（1）1.2；75；（2）沿斜面拉力；省力；（3）摩擦力；0.3。
30．小明同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关；
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关；
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此小明设计了如图所示的实验：
用大小、形状相同的A、B、C、D四个金属小球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处由静止下落，C球从距沙表面高2H处由静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下。（球在光滑管道中运动时的能量损失不计）实验中测得A、B两球陷入沙中深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙中深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验是通过观察 球陷入沙面的深度 来判断重力势能大小的，这种物理研究方法叫做 转换法 ；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙中深度更大，由此可得出的结论是 当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大 ；
（3）为验证猜想二，应比较 A、C 两球，可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大；
（4）由B、C两图不能探究重力势能的大小与质量的关系，理由是 没有控制下落高度相同 ；
（5）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 无关 （填“有关”或“无关”）；
（6）实际情况下，管道还是粗糙的，摩擦力会导致小球D陷入沙子中的深度变小。在力学分析时，例如某一个力相对非常小，对物体运动状态影响不大时，物理学中经常采用忽略次要因素，建立理想模型的方法来研究问题。为了使管道对铅球的摩擦力成为“次要因素”，除了使用更光滑的管道之外，本实验可以选用质量更 大 （填“大”或“小”）的小球进行实验。
【解答】解：（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映；
（2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）C球陷入沙深度更大，比较知，C球下落的高度最大，要研究重力势能与高度的关系，需要保持球的质量一定，所以选择的是A、C两球；
（4）研究物体重力势能与质量的关系时，需要保持物体下落高度和运动路径相同，改变质量；而B、C两球的下落高度不同，所以不能研究物体重力势能与质量的关系；
（5）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。
（6）为了使管道对铅球的摩擦力成为“次要因素”，除了使用更光滑的管道之外，本实验可以选用质量更大的小球进行实验。
故答案为：（1）球陷入沙面的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）A、C；（4）没有控制下落高度相同；（5）无关；（6）大。
四．作图题（共2小题）
31．按题目要求作图。如图，将均匀木棒AB的B端缓慢拉离地面，画出动力臂l1及阻力F2。
【解答】解：图中杠杆支点在A点，弹簧测力计竖直向上的方向为动力F1的方向，反向延长力F1的作用线，从支点O作F1的作用线的垂线段，垂线段的长即为动力臂l1；
木棒AB的重心O为阻力F2的作用点，即阻力F2的方向竖直向下，如图所示：
32．如图所示用螺丝刀撬图钉的示意图，画出此时阻力F2的力臂L2和在A点所用最小力F1的示意图。
【解答】解：过F2的作用点，沿力的方向作力的作用线，过O点向力F2的作用线作垂线，即为阻力F2的力臂l2，如下图所示；
由杠杆平衡条件F1 L1＝F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中O为支点，因此OA作为动力臂最长，由图知动力的方向应该向下，过A点垂直于OA向下作出最小力的示意图，如下图所示：
。
五．计算题（共3小题）
33．如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为300N的货箱在6s内匀速提升4m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，工人做功的功率恒定为0.25kW，动滑轮自重为60N，求：
（1）工人所做的功是多少？
（2）滑轮组机械效率是多少？
（3）拉力F是多少？
【解答】解：（1）由P＝可知，工人所做的总功：W总＝Pt＝0.25×103W×6s＝1.5×103J；
（2）拉力做的有用功：W有＝Gh＝300N×4m＝1.2×103J，
则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；
（3）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×4m＝12m，
由W总＝Fs可知，拉力：F＝＝＝125N。
答：（1）工人所做的功是1.5×103J；
（2）滑轮组机械效率是80%；
（3）拉力F是125N。
34．如图所示，在斜面上将一个重4.5N的物体从底部匀速拉到顶部，沿斜面向上的力为1.8N，斜面长1.5m，高0.3m。求：
（1）拉力做的有用功；
（2）斜面的机械效率；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小。
【解答】解：（1）克服物体重力所做的有用功：
W有用＝Gh＝4.5N×0.3m＝1.35J；
（2）拉力所做的总功：
W总＝Fs＝1.8N×1.5m＝2.7J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝50%；
（3）克服物体受斜面摩擦力做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝2.7J﹣1.35J＝1.35J，
由W额＝fs得，物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小：
f＝＝＝0.9N。
答：（1）拉力做的有用功为1.35J；
（2）斜面的机械效率为50%；
（3）物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小为0.9N。
35．如图所示，动滑轮重10N，在40N的拉力F作用下，滑轮组拉着重200N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度运动10s（忽略绳重和滑轮间的摩擦），求：
（1）物体A受到绳子的拉力F'；
（2）拉力F做的功及功率；
（3）该滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦时F＝（F'+G动），
物体A对绳子的拉力F为：
F＝nF1﹣G动＝2×40N﹣10N＝70N，
由于物体A受到绳子的拉力与物体A对绳子的拉力是相互作用力，大小相等，所以物体A受到绳子的拉力为：F'＝F＝70N；
（2）由v＝可知物体移动的距离为：
s物1＝v物1t＝0.1m/s×10s＝1m，
绳子自由端移动的距离：
s＝ns物＝2×1m＝2m，
拉力做的总功：
W1＝F1s＝40N×2m＝80J；
拉力做功的功率为：
P＝＝＝8W；
（3）滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝×100%＝87.5%；
答：（1）物体A受到绳子的拉力F'为70N；
（2）拉力F做的功为80J、功率为8W；
（3）该滑轮组的机械效率为87.5%。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)