第五章简单机械与功 章节检测 华东师大版科学九年级上册（含答案）

华东师大版科学九年级上册 第五章简单机械与功 章节检测
一、单选题
1．高空抛物存在巨大的安全隐患，是因为高处的物体具有较大的（　　）
A．动能 B．重力势能 C．体积 D．重力
2．如图所示为重为20牛的A物体用滑轮组采用甲、乙两种方法提升重物和水平移动。A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N，F1＝12N，F2＝6N，A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m，则在该过程中，下列分析正确的是（　　）
A．绳子自由端F1、F2移动的速度大小相同
B．F1做功比F2做功少
C．两种方法中所做的有用功一样多
D．两种方法中机械效率相同
3．如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列说法正确是（　　）
A．刀刃很薄可以增大压力
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．甘蔗放在a点比b点更易被切断
D．手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
4．上体育课时，小宇用30N的力一脚将足球踢出20m，那么关于足球的说法中正确的是（　　）
A．足球在运动过程中，小宇对足球做功600J
B．足球滚出20m远是由于受到惯性的作用
C．足球在滚动过程中动能减小，机械能不变
D．小宇对足球做功的多少无法确定
5．下列各图正确的是（　　）
A．物体所受重力的示意图
B．凹透镜对平行光线的作用
C．异名磁极间的磁感线
D．力F1的力臂L1
6．如图所示，物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．物体重力势能减小，机械能增大
B．物体重力势能不变，机械能不变
C．物体动能不变，机械能减小
D．物体动能增大，机械能不变
7．小柯用图中装置提升重为400牛的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（　　）
A．两个滑轮均为定滑轮
B．人将绳子拉过1米，物体也上升1米
C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200牛
D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向
8．水池中有一个气泡由水底向水面运动，如果水的阻力和水中温度差异忽略不计，那么该气泡在到达水面前的运动情况是（　　）
A．匀速向上 B．加速向上 C．减速向上 D．不能确定
9．如图所示，要使杠杆处于平衡状态，在A点分别作用的四个力中，最小的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
10．如图所示，用5牛的水平推力推着重为20牛的物体沿水平方向做直线运动。若推力对物体做了20焦的功，则在这一过程中（　　）
A．物体一定运动了1米 B．物体一定运动了4米
C．重力做的功一定为20焦 D．物体一定受到5牛的摩擦力
11．如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦，则该同学所用拉力F的可能值是（　　）
A．20N B．25N C．30N D．35N
12．网球发球机在同一高度以相同的速度朝不同方向分别发出 a、b、c 三个完全一样的球（如图所示），若不计空气阻力，则关于落到水平面时的速度大小关系，下列说法中正确的是（　　）
A．va>vb>vc B．vb>vc>va C．va>vc>vb D．va=vb=vc
二、填空题
13．如图所示，某举重运动员在0.5秒内由支撑到起立将杠铃快速地举过头顶，运动员在这个过程中对杠铃　 　做功；运动员在起立状态保持3秒，在这3秒内运动员对杠铃　 　做功。(填“有”或“没有”)
14．子弹能穿透钢板，是靠子弹的　 　能。钟表里的发条能带动时针走动，是靠发条的　 　能。 蓄在高处的水，能用来发电，是将水流的机械能转化为　 　能的过程。
15．物体由于被　 　而具有的能叫重力势能。重力势能大小与　 　和　 　有关。物体由于　 　
而具有的能叫弹性势能。同一物体的弹性势能大小与　 　有关。
16．如图a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的图线（不计阻力），其中　 　是动能-高度关系图线，小石块上升到 5m 时的机械能为　 　J。
17．如图所示，F1=10N，F2=2N，此时物体A向右做匀速直线运动速度为0.2m/s，物体B相对于地面静止（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。则拉力F1的功率为 　 　瓦，A与地面的摩擦为　 　牛，若F1增大到12牛，则物体B将　 　（选填“向左，向右，保持静止”）
三、实验探究题
18．为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了“小钢球撞木块”的实验（如下图所示），让静止的小钢球从斜面滚下，观察木块被推动的距离．
（1）该实验的设计思路是采用　 　法，用木块移动的距离来表示动能的大小。
（2）该实验“物体的动能”是指物体　 　（选填“ A”或“ B”）的动能。
（3）若要研究物体动能与物体质量的关系。实验中让质量不同的物体从斜面同一高度上静止滚下的目的是　 　。
19．项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀，估读时误差较大，由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】
液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小；根据密度公式ρ=m/V，想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计。经过查阅资料及深入讨论最后确定了制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具（如图甲），刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
（1）杆秤的工作原理是　 　；
（2）【产品制作】
器材：木棒、塑料杯、细线、刻度尺、金属块（代替秤砣）。
步骤：
①模仿杆秤结构，用杯子代替秤钩，先自制一根无刻度“密度秤”；
②杯中不加液体，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时（如图乙），将此时秤砣的悬挂点A标记为“0”刻度；
③杯中加水至a处，提起秤纽，移动秤砣，当秤杆在水平位置平衡时，将此时秤砣的悬挂点B标记为“？”刻度（单位g/cm3）；④以AB两点之间长度的1/10为标准，在整根秤杆上均匀地标上刻度。
在制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），要调至水平位置平衡，秤砣应往　 　侧移动；
（3）步骤③中，秤砣悬挂点B标记的刻度值应为　 　；
（4）【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】为了制作出精确度更高的“密度秤”，下列改进措施可行的是__________。
A．把秤纽位置往远离秤钩一侧移动
B．减小秤砣的质量
C．减少加入杯中的液体体积
D．换用更细的秤杆
20．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码重力相等，杠杆刻度均匀。
（1）小周同学所在实验小组完成某次操作后，实验现象如图1所示，他们记录的数据为：动力F1=1.5N，动力臂L1=0.1m，阻力F2=1N，则阻力臂L2=　 　m。
（2）下列四个因素中，不会带来实验误差的是
A．铁架台自身的重力足够大 B．单个钩码的重力不完全相等
C．悬挂钩码的绳套重力偏大 D．杠杆与转轴之间的摩擦偏大
（3）小周同学所在实验小组在完成规定实验后，他们想进一步探究，如果杠杆受到F2、F3两个阻力，结构会怎样？通过实验，他们得到了如图2所示的结果．根据这个结果，可以初步得出，在这种情况下杠杆的平衡条件为：F1L1=　 　。（F1、F2、F3的力臂分别用L1、L2、L3表示）
四、解答题
21． 图甲是建造长江大桥是使用起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体A距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降，在下降到江底之前，始终保持0.2m/s的速度不变．图乙是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F的随时间t变化的图象（取江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）．求：
（1）圆柱体A下降过程中，重力的功率？
（2）圆柱体A的密度．
（3）当圆柱体A下降到江底（江底视为水平），卸下钢缆绳后，圆柱体A对江底的压强？
答案解析部分
1．【答案】B
【解析】【分析】根据重力势能的定义判断。
【解答】物体由于被举高而具有的能量叫重力势能，这就是高空抛物具有巨大安全隐患的原因，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
2．【答案】D
【解析】【分析】（1）使用滑轮组时，自由端移动的距离s=ns';
（2）根据公式W=Fs比较两个拉力做功的大小；
（3）提升重物时，有用功W有=Gh；水平拉动物体时，有用功W有=fs'；
（4）提升重物时，机械效率；水平拉动物体时，机械效率。
【解答】A.当物体A移动0.6m时，甲图中F1移动的距离：s1=nh=2×0.6m=1.2m；乙图中F2移动的距离为：s2=ns'=3×0.6m=1.8m；
根据公式可知，当时间t相同时，F1的速度小于F2的速度，故A错误；
B.F1做功为：W1=F1s1=12N×1.2m=14.4J；F2做功为：W2=F2s2=6N×1.8m=10.8，那么W1＞W2，故B错误；
C.甲中有用功:W1有=Gh=20N×0.6m=12J；乙中有用功：W2有=fs'=15N×0.6m=9J，故C错误；
D.甲的机械效率；乙的机械效率，故D正确。
故选D。
3．【答案】C
【解析】【分析】杠杆平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂；在杠杆平衡的条件下，动力F1大于阻力F2，动力臂L1小于阻力臂L2时，杠杆为费力杠杆；杠杆绕着转动的固定点叫做支点，通常用O表示。
【解答】A、根据P=可知，刀刃很薄可以增大压强；故A错误；
B、铡刀的动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡的条件可知，动力小于阻力，所以铡刀实质是一种省力杠杠；故B错误；
C、甘蔗放在a点比放在b点时，阻力臂更小，而动力臂大小不变，根据杠杆平衡的条件可知，甘蔗放在a点更省力；故C正确；
D、手沿F1方向用力的动力臂比沿F2方向的动力臂小，根据杠杆平衡的条件可知，手沿F1方向用力比沿F2方向更费力；故D错误；
故答案为：C。
4．【答案】D
【解析】【分析】（1）做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离，若做功，利用W=Fs求解；（2）物体保持运动状态不变的性质叫惯性，一切物体都具有惯性；（3）物体的动能和势能统称为机械能．
【解答】解：A、足球在空中飞行时，不再受到脚对它的力，其仍能向前飞行是由于惯性造成的．由此可知，足球不受力时，仍能运动．故A错误．
B、足球离开脚向前运动时，不再受到脚对它的力，其仍能向前飞行是由于惯性造成的，但不能说成受惯性作用，故B错．
C、足球在滚动过程中动能减小、重力势能不变，机械能减小，故C错；
D、只知道小宇对足球的力，但不知道作用距离，做功的多少无法确定，故D正确．
故选D．
5．【答案】C
【解析】【分析】1、重力的方向总是竖直向下；
2、凹透镜对光有发散作用；
3、磁感线从N极出发回到S极；
4、力臂是指支点到力作用线的垂线段。
【解答】A、重力方向应竖直向下，图中垂直于倾面的不是重力，A错误；
B、凹透镜对光有发散作用，图中凹透镜对光是会聚作用，B错误；
C、图中的磁感线从N极出发回到了另一磁体的S极，是正确的，C正确；
D、力F1的力臂应该是支点O到力作用线的垂直距离，所以力臂不是L1，D错误。
故选C
6．【答案】C
【解析】【分析】动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能，据此分析判断。
【解答】物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，质量不变速度不变，因此动能不变；质量不变高度减小，因此重力势能减小。根据机械能=动能+重力势能可知，物体的机械能减小，故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
7．【答案】C
【解析】【分析】定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮的功能是改变力的方向，但不能省力。使用时，轴随物体一起移动的滑轮叫做动滑轮；动滑轮可以看做是一个省力杠杆；动滑轮的作用：可以省力，但不能改变力的方向；动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，拉力就是重物重力的几分之一，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的几倍。
【解答】A、两个滑轮一个为动滑轮，一个为定滑轮；故A错误；
B、动滑轮有2段绳子，当重物上1m时，绳子自由端拉过2m；故B错误；
C、动滑轮的省力特点：动滑轮上有几段绳子拉着重物，当不计动滑轮、绳子的重量及摩擦时，拉力就是重物重力的几分之一，故物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200N；故C正确；
D、该装置是由有一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，所以该装置既能省力又可以改变力的方向；故D错误；
故答案为：C。
8．【答案】B
【解析】【分析】首先根据p=ρgh分析压强变化，然后根据F浮=ρ水gV排分析浮力变化，最后确定该气泡在到达水面前的运动情况．
【解答】解：气泡由水底向水面运动的过程中，深度不断变小，根据p=ρgh可知，压强不断变小，则体积变大，根据F浮=ρ水gV排可知，浮力不断变大，如果水的阻力和水中温度差异忽略不计，那么该气泡在到达水面前加速向上．
故选B．
9．【答案】C
【解析】【解答】在A点施力F，由于阻力竖直向下，因此动力F方向向上，并且当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大，此时最省力，即F3最小；
故选C。
【分析】由杠杆的平衡条件可知，当动力臂最大时，动力最小，即最省力；连接支点和力的作用点A即是最大动力臂，当作用力与之垂直时，作用力最小。
10．【答案】B
【解析】【分析】根据功的计算公式W=Fs分析判断。
【解答】根据W=Fs可知，物体沿水平方向向右移动距离：，故A错误，B正确；
根据W=Gh可知，重力做功0J，故C错误；
如果物体做匀速直线运动，那么它受到平衡力，即摩擦力f=F=5N，但是题目没有说明物体的运动状态，故D错误。
故选B。
11．【答案】D
【解析】【解答】由题图可知：拉力F的方向不是竖直向上的，则力F的力臂将不再是动滑轮的直径，而是小于直径，如图所示，根据杠杆的平衡条件FL=(G+G轮)r，
因为L＜2r，所以 ，即F＞30N；
故选D。
【分析】根据二力平衡平衡的知识，动滑轮以及物体的重力与拉力沿竖直方向的分力平衡，因此拉力大于此分力。
12．【答案】D
【解析】【分析】根据机械能守恒的知识分析判断。
【解答】同一个网球，发出时的高度相同，则重力势能相同；速度相同，则动能相同，根据“机械能=动能+重力势能”可知，开始时网球具有的机械能相同。运动过程中不计空气阻力，则到达地面时它们的机械能仍然相等。由于此时它们的重力势能都是0，因此它们的动能都相等，即落到水平面时的速度都相等，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
13．【答案】有；没有
【解析】【分析】解答此类题目的关键是抓住做功的两个必要条件：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离，二者缺一不可.
【解答】举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃快速地举过头顶，运动员在这个过程中对杠铃施加了力的作用，杠铃在力的方向上通过了距离，所以运动员在这个过程中对杠铃有做功；运动员在起立状态保持3s，在这3s内运动员对杠铃施加了力的作用，但杠铃没有在力的方向上通过距离，所以在这3s内运动员对杠铃没有做功.
14．【答案】动（或机械）；形变的（或弹性势）；电
【解析】【分析】（1）物体由于运动具有的能量叫动能；
（2）物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能；
（3）根据能量转化的知识解答。
【解答】（1）子弹能穿透钢板，是靠子弹的动能。
（2）钟表里的发条能带动时针走动，是靠发条的弹性势能。
（3）蓄在高处的水，能用来发电，是将水流的机械能转化为电能的过程。
15．【答案】举高；所处高度；质量；弹性形变；形变程度
【解析】【分析】根据重力势能和弹性势能的定义和影响因素解答。
【解答】（1）物体由于被举高而具有的能叫重力势能。重力势能大小与所处高度和质量有关。
（2）物体由于弹性形变而具有的能叫弹性势能。同一物体的弹性势能大小与形变程度有关。
16．【答案】a；2
【解析】【分析】（1）根据动能和重力势能的变化情况判断；
（2）根据机械能=动能+重力势能分析解答。
【解答】（1）在小石块上升过程中，质量不变，高度增大，则重力势能增大；质量不变，速度减小，则动能减小，那么b是重力势能-高度关系曲线，而a是动能-高度曲线；
（2）石块在运动过程中，不计空气阻力，那么机械能守恒。根据图片可知，当高度为4m时，石块的动能为1J，重力势能为1J，则石块具有的机械能为：1J+1J=2J，那么小石块上升到5m时的机械能也为2J。
17．【答案】2；6；保持静止
【解析】【分析】（1）已知拉力F1和它的速度根据公式P1=F1v1计算它的功率；
（2）动滑轮上有2段绳子，根据计算出B和A之间摩擦力的大小，然后对A进行受力分析，根据公式F1=fB+f地计算A与地面之间的摩擦力；
（3）根据影响滑动摩擦力的因素分析B受到摩擦力的大小是否变化。
【解答】（1）拉力F1的功率为：P1=F1v1=10N×0.2m/s=2W；
（2）动滑轮上有3段绳子，
根据公式得到，AB之间摩擦力fB=2F2=2×2N=4N；
那么A与地面之间的摩擦力为：f地=F1-fB=10N-4N=6N；
（3）当拉力F1增大为12N时，B对A的压力不变，二者之间接触面的粗糙程度不变，因此B受到的摩擦力保持不变，即为静止状态。
18．【答案】（1）控制变量
（2）A
（3）保证物体到达水平面时的速度相同
【解析】【分析】（1）探究一个因素对物理量的影响时控制其它因素相同，这种方法叫控制变量法；
（2）物体B移动距离的远近反应小球A的动能大小；
（3）探究质量对动能的影响时，必须控制物体的速度相同，据此解答。
【解答】（1）探究动能与质量的关系，控制速度相同改变质量；探究速度对动能的影响时，控制质量相同改变速度，因此该实验采用的设计思路是控制变量法；
（2）小球从斜面上滚下，推动物体B移动，通过B移动距离的远近反映物体A的动能大小，因此该实验“物体的动能”是指物体 A的动能；
（3） 若要研究物体动能与物体质量的关系。实验中让质量不同的物体从斜面同一高度上静止滚下的目的是 ： 保证物体到达水平面时的速度相同 。
故答案为：（1）控制变量；（2）A；（3）保证物体到达水平面时的速度相同
19．【答案】（1）杠杆平衡原理（或F1·l1=F2·l2）
（2）右
（3）1.0（或1）
（4）A；B
【解析】【分析】（1）根据杆秤的特点分析它的工作原理；
（2）根据杠杆的平衡原理F1L1=F2L2分析解答；
（3）根据密度计的工作原理标注刻度；
（4）当液体的密度发生改变时，相邻两个刻度之间的距离越大，那么测量会越准确，据此分析解答。
【解答】（1）根据图甲可知，秤纽相当于杠杆的支点，秤钩上物体的重力相当于阻力，秤砣的重力相当于动力，因此杆秤的工作原理就是杠杆的平衡条件即 F1·l1=F2·l2 。
（2）制作过程中，秤杆出现左低右高现象（如图丙），此时说明秤纽左边力和力臂的乘积偏大。要使杆秤恢复平衡，此时需要减小左边力和力臂的乘积，而增大右边力和力臂的乘积。在阻力臂和秤砣质量不变的情况下，只需将秤砣向右移动增大动力臂即可。
（3）在步骤③中，杯子中注入的液体是水，则秤砣悬挂点B处应该标记的就是水的密度，即1.0；
（4）要增大密度秤的测量精度，就必须增大秤砣一侧的动力臂的长度。
A.把秤纽位置往远离秤钩一侧移动，即增大物体一侧的阻力臂，那么此时阻力和阻力臂的乘积变大，则动力和动力臂的乘积变大。在秤砣质量不变的情况下，肯定要增大动力臂，故A符合题意；
B.根据杠杆的平衡原理F1L1=F2L2可知，减小秤砣的质量，即动力减小，那么动力臂肯定增大，故B符合题意；
C.在测量液体密度时，液面必须达到位置a，否则测出的就不准确，故C不合题意；
D.换用更细的秤杆，对测量本身没有影响，故D不合题意。
故选AB。
20．【答案】（1）0.15
（2）A
（3）F3L3+F2L2
【解析】【分析】（1）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析解答；
（2）根据对杠杆平衡实验的过程的理解分析判断；
（3）无论两侧挂几组钩码，每一组都有自己的力与力臂，据此求出每一个力与相应力臂的乘积，再相加，然后比较两侧力和力臂的乘积之和是否相等即可。
【解答】（1）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得到：
1.5N×0.1m=1N×L2；
解得：L2=0.15m；
（2）A．铁架台自身的重力足够大目的使杠杆稳定，但对杠杆的平衡无影响，故A符合题意；
B．单个钩码的重力不完全相等，则多个钩码总重力无法确定，对实验结果有影响，故B不符合题意；
C．悬挂钩码的绳套重力偏大，会对力的真实值有影响，故C不符合题意；
D．杠杆与转轴之间的摩擦偏大会影响杠杆的灵敏，对测量结果造成误差，故D不符合题意，
故选A。
（4）设一个钩码的重力为G，杠杆一个格的长度为L，根据杠杆平衡条件可知，杠杆右侧F3L3+F2L2=2G×2L+2G×4L=12GL；杠杆左侧F1L1=4G×3L=12GL，故左侧等于右侧，故F3L3+F2L2=F1L1。
21．【答案】（1） 解：实心圆柱体A距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降，在下降到江底之前，始终保持0.2m/s的速度不变．
由图象，前10s钢绳的拉力不变，等于物体A的重力，此时物体在水面以上，
所以拉力与重力是一对平衡力，则：G=F=3×104N，
圆柱体A下降过程中，重力的功率：P===Gv=3×104N×0.2m/s=6×103W；
答：圆柱体A下降过程中，重力的功率为6×103W.
（2） 解：中间10﹣15s，钢绳的拉力减小，是物体A从与水面接触到完全浸没，
由图可知，当A完全浸入水中时，拉力F′=1×104N，
所以石料受的浮力为：F浮=G﹣F′=3×104N﹣1×104N=2×104N，
根据F浮=ρ水gV排，
A的体积V=V排===2m3，
所以A的密度：
ρ====1.5×103kg∕m3；
答：圆柱体A的密度是1.5×103kg∕m3.
（3） 解：A下降到江底卸下钢缆绳后，受到平衡力作用，
圆柱体A对江底的压力：
F=G﹣F浮=3×104N﹣2×104N=1×104N；
根据V=Sh，物体A的底面积S===2m2，
卸下钢缆绳后，圆柱体A对江底的压强：p===5×103Pa．
答：当圆柱体A下降到江底，卸下钢缆绳后，圆柱体A对江底的压强为5×103Pa．
【解析】【分析】（1）根据P===Gv计算重力的功率；
（2）分析图象，通过A浸没时的拉力计算出浮力大小，由阿基米德原理计算出A的体积，从而计算出A的密度；
（3）根据A在江底时受到平衡力，由F=G﹣F浮计算出A对江底的压力；
根据V=Sh，结合图象计算A的底面积，由p=计算A对江底的压强．