2024苏科版九年级物理全一册单元测试卷--第十一章简单机械和功测试卷（有答案）

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2024苏科版九年级物理全一册单元测试卷
第十一章　简单机械和功
时间:60分钟　 满分:100分
题号 一 二 三 四 五 评价
错题
一、选择题(每小题3分,共30分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021·河南中考)如图,工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头,使用此硬棒 (　　)
A.省力且省距离
B.省力但费距离
C.费力且费距离
D.费力但省距离
2.下列所示的机械中不能省力的是 (　　)
A.动滑轮 B.定滑轮 C.斜面 D.滑轮组
3.(2022·浙江杭州外国语学校月考)一块密度均匀的长方体水泥板放在水平地面上,如图所示,用一竖直向上的力,欲将其一端抬离地面,则 (　　)
甲　　　　　　　　　　乙
A.F甲>F乙,因为甲方法中的动力臂长
B.F甲C.F甲>F乙,因为乙方法中的阻力臂短
D.F甲=F乙,因为两方法中的动力臂都是阻力臂的2倍
4.(2021·广东深圳南山区期末)在非洲的旱季,人们常用一种中间有转轴的塑料桶运水.如图所示,某人用背、抱、平拉、水平滚拉的方式运送同样的一桶水,在相同的水平地面上匀速行走相同路程的过程中,对这桶水做功最多的是 (　　)
A　　B　　C　　D
5.甲同学用水桶从井里提水,乙同学用绳把掉在井中的桶捞上来,水桶里带了一些水.关于两同学做有用功、额外功的说法正确的是 (　　)
A.甲同学提水桶做的功都是有用功
B.乙同学提水桶做的功都是有用功
C.甲同学提水桶对桶做的功是额外功
D.乙同学提水桶对桶做的功是额外功
6.质量一定的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动,两次运动的路程与时间的图像如图甲、乙所示,根据图像,下列判断正确的是 (　　)
　
甲 乙
A.物体的速度大小v甲B.0~6 s内拉力对物体所做的功W甲C.0~6 s内拉力对物体做功的功率P甲>P乙
D.两次运动中物体所受的拉力F甲>F乙
7.如图甲所示,邻居大叔正吃力地把一物体送上高台,放学回家的小翔看见后急忙前去帮忙.他找来一块木板,搭成如图乙所示的斜面,结果非常轻松地把相同的物体推到了高台上.关于这两种方法,下列说法正确的是 (　　)
A.甲、乙中机械效率是一样的
B.两人做同样多的有用功
C.邻居大叔克服物体的重力做功较多
D.小翔克服物体重力做功的功率要大些
8.研究发现1.25×105 m2的太阳帆正对太阳时,受到的太阳光的压力约为1 N,该压力可以推动飞船前进,如图所示.若推进阶段,飞船的太阳帆正对太阳的面积为5×104 m2,飞船在1 h内前进了100 km,则下列分析正确的是(　　)
A.推进阶段,太阳帆飞船的平均速度约为100 m/s
B.推进阶段,太阳光没有对太阳帆做功
C.1 h内太阳光对飞船做的功约为4×104 J
D.太阳光对飞船做功的功率为111 W
9.如图所示,两人分别利用甲、乙装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度,已知甲、乙中的滑轮完全相同,不计滑轮重、绳重和摩擦.下列说法正确的是 (　　)
A.甲中人的拉力是乙中的3倍
B.乙中人拉绳子的速度大小是甲中的2倍
C.甲中人的拉力的功率大于乙中人的拉力的功率
D.如果考虑滑轮的质量,则甲滑轮组的机械效率比乙的小
10.【新风向　模型建构】如图所示,质地均匀的圆柱体在拉力F的作用下由实线所示位置匀速转到虚线所示位置,整个过程中,拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直(OA为圆柱体横截面的一条直径),圆柱体在转动过程中不打滑.下列分析正确的是(　　)
A.拉力F的力臂逐渐变大
B.圆柱体的重力和重力的力臂的乘积保持不变
C.拉力F逐渐变小
D.因为拉力F的力臂始终保持最长,所以拉力F的大小保持不变
二、填空题(每空2分,共28分)
11.(2021·辽宁沈阳铁西区一模)如图所示是一种移动指示牌的结构示意图,其中AB为牌面,CD和BE为支架(支架重力不计).指示牌被风吹倒时可看作杠杆,根据图示风向,则支点是　　 　点(填图中字母),若增大BE的长度,则指示牌更　　　　(选填“容易”或“不容易”)被风吹倒.
12.如图所示为一种手摇升降晾衣架的示意图,它由四个定滑轮和两个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁上的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降.假设在升降过程中衣架横梁保持水平,衣服和晾衣架(含动滑轮)等的总重是50 N,则静止时绳子的拉力是　　　　N(各种摩擦力忽略不计);要使衣架横梁上升1 m,则绕进旋轮的绳子长度是　　　　m.
13.如图所示,螺丝刀实质是一个轮轴,手柄　　 　(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力;螺丝钉是一种类似斜面的机械,螺丝钉上螺纹的展开长度相当于斜面的长度,螺纹　　　　(选填“密”或“稀”)一些的螺丝钉拧起来更省力.
14.(2022·江苏淮安模拟)运动健将的心脏推动血液流动的功率约2 W,那么在3 600 s内心脏做功　　　　J,这些功可把一个重600 N的人匀速举高　　　　m.
15.(2021·广西贵港模拟)如图所示,一根直杆可绕轴O转动,在直杆的中点位置用细线挂一个重物,在杆的另一端施加一方向始终保持水平的力F.在力F的作用下,直杆从水平位置缓慢下放到竖直位置,此过程中,F的力臂__________,力F__________.(均选填“变大”“不变”或“变小”)
16.(2021·江苏泰州兴化市月考)如图所示,将80 N的重物提升3 m,所用的时间为20 s,拉力为50 N,则拉力的功率是__________W,动滑轮的机械效率是__________.
17.学校买了50套总质量为300 kg的物理实验器材,每套一箱.现在,某实验员需要把这批实验器材搬运到14 m高的物理实验室.该实验员搬运实验器材所做功的功率与每次搬运实验器材的质量的关系如图所示.
(1)该实验员需要做功　　　　J.(不考虑他克服自身重力所做的功,g取10 N/kg)
(2)忽略搬起箱子、放下箱子和下楼的时间,他搬运这批实验器材最快需要　　　　min.
三、作图题(共6分)
18.【新风向　模型建构】 (2021·山西大学附属中学月考)(3分)如图甲是一款机械鼠标,它的按键可看作简单的杠杆.图乙是鼠标左按键的简易构造图,A处为按键,O为支点,B点下有一个复位弹簧.请画出按下按键时A点的最小动力F1及复位弹簧对按键的阻力F2的示意图.
19.(3分)某剧组为拍摄节目需要,设计了如图所示的拉力装置来改变照明灯的高度,轻质杠杆ABO可绕O点转动.请在图中画出:
①绳通过定滑轮作用在B点的动力的力臂l1;
②杠杆所受阻力F2的示意图.
四、实验探究题(共19分)
20.(9分)同学们在做“探究杠杆的平衡条件”实验.
(1)实验前没挂钩码时应先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,如果发现杠杆左端下倾,则可将右端的平衡螺母向　　　　调节.
(2)实验中,用如图所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置平衡(杠杆上每小格长度相等),但老师提醒大家不要采用这种方式,主要是因为这种方式　　　　(填选项前的字母).
A.一个人无法独立操作
B.需要使用太多的钩码
C.力臂与杠杆不重合
D.力和力臂数目过多
(3)在图中,不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置,保持左侧第　　　　(填杠杆上数字序号)格的钩码不动,将左侧另外两个钩码改挂到它的下方,杠杆仍可以水平平衡.
(4)做实验时使杠杆在倾斜一定角度的位置平衡,也能得出杠杆的平衡条件.这种实验方案与杠杆在水平位置做实验的方案相比较,在　　　　位置做实验的方案好,理由是　　　　　　　　　　　　　　　 　.
21.【新风向　创新实验】 (10分)物理实验兴趣小组间开展竞赛活动,甲组出题,乙组用实验的方法解答.甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽,如图所示.乙组同学通过测量滑轮组下方所挂重物的重力G、重物被匀速提升的高度H、施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力F、自由端移动的距离h得到实验数据.乙组同学通过下表的3组实验数据探究出“布帘背后的秘密”.
实验次数 1 2 3
G/N 5.0 8.0 11.0
F/N 2.0 3.0 4.1
H/cm 10.0 15.0 20.0
h/cm 30.1 45.1 60.2
(1)假设你是乙组成员,请判断:动滑轮实际被使用了　　　　(选填“一”或“两”)个.请在图中画出乙组同学使用的滑轮组及其绕法.
(2)滑轮组中所有动滑轮(及动滑轮间的连接物)的总重力约为　　　　N.
(3)当提升重物的重力为G=4.0 N时,该滑轮组的机械效率为　　　%.
(4)乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美,请你写出一条产生误差的原因:　　　　　　　　　　　　　.
五、综合应用题(共17分)
22.(6分)汽车是我们熟悉的交通运输工具,某种型号的汽车的质量为 15 t,最大载重为20 t.假设沙场到建筑工地的距离为180 km,该车满载并以140 kW的功率在水平公路上沿直线匀速行驶,汽车受到的阻力是车重的 0.02.(g取10 N/kg)
(1)该汽车满载从沙场到达建筑工地的过程中,汽车牵引力所做的功为多大
(2)请通过计算判断该汽车满载时能否在2 h内从沙场到达建筑工地.
23.[教材素材变式](11分)如图是一台吊臂可伸缩的吊车的示意图,被吊物体的升降靠滑轮组结合卷扬机完成.某次作业时,2 t的货物A在20 s内被竖直提升了5 m,卷扬机对钢丝绳的拉力为8×103 N.(不计绳重和摩擦,g取10 N/kg)
(1)吊车的吊臂伸得越长,吊车的最大起重质量越　　　　(选填“大”或“小”).
(2)在该次作业中,滑轮组吊起货物A的机械效率是多少 卷扬机的拉力做功的功率为多大
(3)设吊臂长度一定,卷扬机的最大输出功率为8×103 W,若使物体以0.2 m/s的速度竖直上升,则最大可以提起多重的物体
第十一章　简单机械和功
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B B D C C C B C B C
1.B　由题图可知,用硬棒撬动石头时,可将此硬棒看作一个杠杆,此时动力臂大于阻力臂,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知,动力小于阻力,故其为省力杠杆,使用此硬棒可以省力;由于使用任何机械都不能省功,故省力的机械费距离,费力的机械省距离,所以使用此硬棒会费距离.
2.B　
选项 机械类型 特点
A 动滑轮 能省力、不能改变力的方向
B 定滑轮 不能省力、可以改变力的方向
C 斜面 省力、费距离
D 滑轮组 省力且能改变力的方向
3.D
本题可使用模型法进行简化处理,先把水泥板视为杠杆,再利用杠杆的平衡条件进行分析解答.
4.C　由题图可知,A、B中运水的方式分别为背和抱,人对桶的力向上,而桶是在水平方向上移动的,即沿向上的方向没有移动距离,因此人采用A、B中的运水方式时对这桶水不做功;C中桶受到的滑动摩擦力大于D中桶受到的滚动摩擦力,所以C中桶受到的拉力大于D中桶受到的拉力,由于移动的距离相同,由W=Fs可知C中平拉的方式做功最多.
5.C　甲同学的目的是提水,所以对水做的功是有用功,但是对桶又不得不做功,则对桶做的是额外功.乙同学的目的是提桶,所以对桶做的功是有用功,但是对水又不得不做功,则对水做的是额外功.故选C.
6.C　由题图甲、乙可知,物体两次均做匀速直线运动,拉力等于阻力,而阻力不变,所以F甲=F乙,故D错误.题图甲对应物体在0~6 s内通过的路程,为3 m,题图乙对应物体在0~6 s内通过的路程,为2 m,因此物体的速度v甲>v乙,故A错误.由于拉力不变,故由W=Fs可知,W甲>W乙,故B错误.由于W甲>W乙,物体运动的时间相同,则P甲>P乙,故C正确.
7.B　乙中要克服斜面的摩擦做额外功,甲中不用,但是甲、乙所做的有用功是相等的,所以甲、乙中机械效率不相等,故A错误;两人把相同的物体提升相同的高度,根据W有用=Gh可知,克服重力所做的有用功相等,故B正确,C错误;根据P=可知,功率的大小不仅与做功的多少有关,还与做功的时间有关,因为做功的时间未知,所以无法比较功率的大小关系,故D错误.
8.C　太阳帆飞船的平均速度为100 km/h,100 km/h= m/s≈28 m/s,故A错误;在推进阶段,飞船在1 h内前进了100 km,说明太阳帆飞船在太阳光压力的作用下移动了距离,太阳光对太阳帆做了功,故B错误;1 h内太阳光对飞船做的功约为W=F's=pS's=×5×104 m2×105 m=4×104 J,功率P==≈11 W,故C正确,D错误.
9.B　由题可知,重物的重力相同(设为G),重物被提升的速度相同(设为v).由题图可知,甲中两个滑轮都是定滑轮,因为滑轮重、绳重及摩擦均不计,所以甲中人的拉力F甲=G,人拉绳子的速度v甲=v,人的拉力的功率
P甲=F甲v甲=Gv.由题图可知,乙中有一个定滑轮和一个动滑轮,承担物重的绳子有2股,即n=2,所以乙中人的拉力F乙=G,人拉绳子的速度v乙=2v,拉力的功率P乙=F乙v乙=G×2v=Gv .如果考虑滑轮的质量,乙滑轮组要克服滑轮重力做额外功,乙的机械效率小于甲的.综上可知只有B中的说法正确.
10.C　由题意可知,拉力F的力臂始终为OA,即力臂保持不变,A错误;在圆柱体转动的过程中,O点为支点,可判断出圆柱体重力的力臂逐渐变小,而圆柱体的重力大小不变,所以两者的乘积逐渐变小,B错误;在圆柱体匀速转动的过程中,圆柱体处于平衡状态,根据杠杆平衡条件可知,拉力F与其力臂OA的乘积始终等于重力与重力的力臂的乘积,因为OA不变,乘积逐渐变小,所以可判断出拉力F逐渐变小,C正确、D错误.
本题可使用模型法进行简化处理,先把圆柱体视为杠杆,如图所示,再利用杠杆的平衡条件进行分析解答.
11.C　容易
12.12.5　4
【解析】观察题图可知,物重由4股绳子承担,则绳子的拉力为=12.5 N;衣架横梁上升1 m,则绳端移动的长度为4×1 m=4 m.
13.粗　密
14.7 200　12
【解析】由P=可得,在3 600 s内心脏做的功W=Pt=2 W×3 600 s=7 200 J;人的重力G=600 N,由W=Gh可得,这些功可把一个600 N的人匀速举高的高度h===12 m.
15.变大　变小
16.15　80%
【解析】有用功W有用=Gh=80 N×3 m=240 J,总功W总=Fs=Fnh=50 N×2×3 m=300 J,拉力的功率P===15 W,动滑轮的机械效率η===80%.
17.(1)4.2×104　(2)10
【解析】(1)50套实验器材的总重力G=mg=300 kg×10 N/kg=3 000 N,把这批实验器材搬运到14 m高的物理实验室所做的功W=Gh=3 000 N×14 m=4.2×104 J .(2)由题图可知,每次搬运30 kg(5箱)实验器材时,功率最大,Pmax=70 W,则搬运300 kg实验器材所用的时间最少为t===600 s=10 min.
18.如图所示.
【解析】O是支点,A为动力作用点,B为阻力作用点,以OA为动力臂,动力臂最长,根据杠杆平衡条件可知,过A点作垂直于OA向下的作用力,即最小的动力F1;复位弹簧对按键的阻力方向为竖直向上.
19.如图所示.
20.(除标注外,每空2分)(1)右　(2)D　(3)2　(4)水平(1分)　杠杆在水平位置时,力臂能直接从杠杆上读取(合理即可)
【解析】(1)实验前没挂钩码时,发现杠杆左端下倾,则重心应向右移动,应将右端平衡螺母向右调节.(2)实验中,用题图所示的方式悬挂钩码时,力和力臂数目过多,不利于得出杠杆的平衡条件.(3)不改变支点O右侧所挂的两个钩码及其位置,将左侧另外两个钩码改挂到某个钩码的下方,即左侧的力等于三个钩码的重力,根据杠杆的平衡条件可得,左侧力的力臂应等于两小格的长度,即保持左侧第2格的钩码不动.
21.(作图2分,每空2分)(1)一　如图所示.(合理即可)　(2)1　(3)80　(4)滑轮与轴之间存在摩擦(合理即可)
【解析】(1)绳子的有效段数n==≈3,故动滑轮实际被使用的个数是一个(若是两个,有效段数为4或5);(2)若不考虑摩擦,则F=,滑轮组中所有动滑轮(及动滑轮间的连接物)的总重力为G动=3F-G=3×2 N-
5 N=1 N;(3)若不考虑摩擦,当提升重物的重力为G=4 N时,施加在滑轮组绕绳自由端的拉力F=== N,而绳子的有效段数为3,则此时的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%=80%,故此时滑轮组的机械效率为80%.
22.(1)牵引力F=f=0.02G=0.02×(m+m车)g=0.02×(2×104 kg+1.5×104 kg)×10 N/kg=7×103 N (2分)
牵引力做的功W=Fs=7×103 N×180×103 m=1.26×109 J (2分)
(2)t===9×103 s=2.5 h>2 h
所以该汽车满载时不能在2 h内从沙场到达建筑工地. (2分)
23.(1)小 (2分)
(2)W有用=Gh=mgh=2 000 kg×10 N/kg×5 m=1×105 J
W总=Fs=Fnh=8×103 N×3×5 m=1.2×105 J
η=×100%=×100%≈83.3% (2分)
P===6 000 W (2分)
(3)根据(2)中计算结果可求得动滑轮的重力G动===4 000 N (2分)
使物体以速度v=0.2 m/s竖直上升时,卷扬机拉钢丝绳的速度为3v,卷扬机以最大输出功率工作时提供的拉力最大,可提升的物体最重,则卷扬机提供的最大拉力Fm=
则可提升的最大物重Gm=3Fm-G动=-4 000 N=-4 000 N=3.6×104 N (3分)
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