2025苏科版九年级物理全一册单元测试卷--第十一章单元测试卷（含解析）

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2025苏科版九年级物理全一册
第十一章　简单机械和功
一、选择题(共10小题,每小题2分,计20分.每小题只有一个选项是符合题意的)
1.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.汽车爬坡时,驾驶员的操作是加大油门,同时换成低速挡.加大油门是使发动机发挥最大的功率,换用低速挡是为了减速.那么,在爬坡时,换挡减速是为了 (　　)
A.保证安全 B.获取更大的动力 　 C.省油 D.增大惯性
4.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
5.一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
6.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
7.小明两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,他作出两次物体运动的路程随时间变化的关系图像如图所示.下列说法正确的是 (　　)
A.两次物体运动的速度大小v1B.两次物体所受的拉力大小F1>F2
C.在0~8 s内两次拉力对物体做功的功率大小P1D.在0~8 s内两次拉力对物体所做的功的大小W1=2W2
8.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
9.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
10.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
二、填空与作图题(共7小题,计19分)
11.(2分)虎年春晚舞剧《只此青绿》中的“青绿腰”引发赞叹(如图),有人觉得“青绿腰”违背了物理学中的平衡原理.小明觉得不然,若将此时舞者身体视为杠杆,O点为支点,A点为重心,右腿对身体的支持力F为动力,人所受重力为阻力,该杠杆动力臂 　　　　(选填“>”或“=”或“<”)阻力臂,假设动力F方向不变,随着人缓缓站起,她会觉得更　　　　(选填“省力”或“费力”).
第11题图　　　　　　第12题图
12.(2分)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.
13.(2分)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.
第13题图　　　　　第15题图
14.(2分)北京2022年冬奥会上智能设备广泛应用,一款智能送餐机器人的重力是500 N,如果机器人在水平面上以0.8 m/s的速度沿直线匀速运动50 m,它所受到的阻力为60 N.机器人的重力做功　　　　J,牵引力对机器人做功　　　　J.
15.(2分)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　　　　.
16.(3分)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)这批实验器材的总重力为　　　　N,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.
17.(6分)(1)如图1甲是教室里的学生座椅,乙图是它的侧面图,要在C点用最小的力F使座椅绕A点逆时针转动,请在图乙中画出最小力F及其力臂.
甲　　　　　乙
图1
(2)某剧组为拍摄节目需要,设计了如图2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.
图2
三、实验与探究题(共4小题,计24分)
18.(5分)小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上的功率,如图所示.
(1)需要的测量工具有:　 　　、　　 　　、　 　　　.
(2)爱动脑的小刚想到了两种测量的方法.
方法一:做一定次数的引体向上,记下所用的时间.
方法二:记下在一定的时间内所做引体向上的次数.
你认为更合理的是方法　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　.
19.(6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　　　　　　　　　　　　　　　 　.
(5)本实验中多次测量的目的是　　　　　　　　　　　　　　　.
20.(6分)小明在测量滑轮组的机械效率的实验中,所用装置如图所示,测得的数据如下表所示.
实验 次数 钩码总 重G/N 钩码上升 高度h/m 弹簧测力计 示数F/N 弹簧测力计移动 的距离s/m 机械 效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 0.4
(1)实验中应沿竖直方向　　　　缓慢拉动弹簧测力计.
(2)分析表中数据可知,第4次实验中,滑轮组的机械效率为　　　　　　,若不计绳重及摩擦,动滑轮的总重力为　　　　N.
(3)通过比较　　　　(填实验次数的序号)两次实验的数据可得出结论:使用动滑轮相同的滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关.
(4)通过比较2、3两次实验的数据可得出结论:　　　　　　　　　　　　　　　　　　.
(5)通过比较3、4两次实验的数据可得出结论:　　　　　　　　　　　　　　　　　　.
21.(7分)图甲是某居民楼前的无障碍通道,一位中年人正用轮椅推着他年迈的父亲缓缓上行,图乙是该通道斜面示意图.为了解中年人推轮椅时所用力的大小,小红和小华进行了探究.她们拉小车从斜面底端A点沿斜面运动到相距1 m处的B点.B点的高度为9 cm.(g取10 N/kg)
甲　　　　　　　　　乙
(1)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象,进行了如下操作:
①正确使用弹簧测力计,测出小车重为2.0 N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置并进行调零,然后沿斜面方向　　　　拉动小车,如图乙,弹簧测力计示数为0.3 N;
③计算出将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为　　　　J;利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为　　　　.
(2)在小车上逐渐添加重物,测出小车的总重G,测出沿斜面匀速拉动小车需要的力,计算出拉小车从A点到B点所做的功W1;计算出竖直向上将小车(包含重物)从水平地面提升到B点所做的功W2.以功为纵轴,以小车总重为横轴,建立平面直角坐标系,作出W1和W2与小车总重G的关系图像,分别如图丙中的线段a和b.
①由图像可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重　　　　(选填“有关”或“无关”);
②若这位父亲的质量60 kg,所坐的轮椅质量20 kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,推力的大小为　　　　N.
(3)某同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,如图丁所示.她首先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车.调节斜面倾角θ的大小多次测量,得到如下表所示的数据:
斜面 倾角θ 小车重 G/N 斜面高 h/m 斜面长 s/m 拉力 F/N 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械效 率η
12° 5 0.2 1 2.4 1 2.4 41.7%
30° 5 0.5 1 3.7 2.5 3.7 67.6%
45° 5 0.7 1 4.3 3.5 4.3 81.4%
分析表中的数据,可以得出的探究结论是:斜面倾角θ越大,斜面的机械效率　　　　,小车与斜面间的摩擦　　　　.(均选填“越大”或“越小”)
四、综合题(共2小题,计17分)
22.(8分)如图所示是我国研制的新能源5G无人电动拖拉机,它以氢燃料供电为主,可以搭载深耕机、播种机等多种设备进行农田耕作.某次该电动拖拉机在水平公路上匀速直线行驶了15 km,耗时20 min到达目标农田.该拖拉机质量为1.6 t,车轮与地面的总接触面积为0.08 m2,受到的阻力为其重力的0.05,g取10 N/kg.求:
(1)电动拖拉机的速度;
(2)该拖拉机静止在水平地面时,对地面的压强;
(3)在水平公路上行驶时牵引力所做的功.
23.(9分)美的楼宇科技荆州产业园项目是美的集团继冰箱和洗衣机项目后,第三个落地荆州的生产基地,将成为美的楼宇科技在全国最大的集研发、生产于一体的标杆工厂.项目建设中,工人用如图所示的装置将质量为70 kg的建筑材料匀速提升了6 m,用时10 s.电动机的输出功率恒定为600 W,不计绳重和摩擦,g=10 N/kg.求:
(1)建筑材料上升的速度;
(2)10 s内电动机输出的总功;
(3)动滑轮所受的重力;
(4)用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时,机械效率是90%,该批建筑材料上升的速度.
第十一章　简单机械和功
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.B　爬坡时需要发动机有很大的牵引力,由P=Fv得,要想使F增大,可以加大油门增大功率,也可以换低速挡减小速度.故选B.
4.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.乙同学的目的是捞桶,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.
5.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.
6.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.故选C.
7.D　由题图可知,t相同时,s1>s2,则v1 >v2,故A错误.由题意可知,两次物体都做匀速直线运动,即物体受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力则两次物体所受的拉力F1 =F2,故B错误.由题图可知,在0~8 s内物体第一次通过的路程为0.8 m,第二次为0.4 m,由W=Fs可知,两次拉力对物体所做的功的大小W1 =2W2,由P=可知,在0~8 s内两次拉力对物体做功的功率P1 >P2,故C错误,D正确.
8.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.
9.C　太阳帆飞船的平均速度为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.
10.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.故选B.
11.<　省力
【解析】若将此时舞者身体视为杠杆,O点为支点,A点为重心,右腿对身体的支持力F为动力,人所受重力为阻力,该杠杆动力臂<阻力臂,假设动力F方向不变,则动力臂长度不变,随着人缓缓站起,阻力臂长度慢慢变小,因此她会觉得更省力.
12.粗　密
13.12.5　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.
14.0　3 000
【解析】重力的方向竖直向下,机器人在水平面上运动时在竖直方向上运动的距离为零,故重力不做功;机器人在水平面上做匀速直线运动,机器人的牵引力与所受的阻力是一对平衡力,即f=F=60 N,则牵引力做功W=Fs=60 N×50 m=3 000 J.
15.15　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%.
16.(1)3 000　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.
17.(1)如图所示.
(2)如图所示.
18.(1)体重计　刻度尺　秒表(三个空答出测量质量、长度、时间的工具即可)　(2)一　人的体质不同,一定时间内,不能保证人持续做动作标准的引体向上(或二　计时更易操作)(合理即可)
【解析】(1)做引体向上需要克服自身重力做功,所以在实验中要使用体重计测量人的体重;要知道做1次引体向上,重心上升的高度,需要使用刻度尺进行测量;测算功率还需要测量时间.
19.(1)右　(2)D　(3)2　(4)水平　杠杆在水平位置时,力臂能直接从杠杆上读取(合理即可)　(5)寻找普遍规律
【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.
20. (1)匀速　(2) 80%　2　(3)1、2　(4)同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组的机械效率越高　(5)不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻(重),滑轮组的机械效率越高(低)
【解析】(2)第4次实验中,滑轮组的机械效率=80%;第4次实验中,若不计绳重及摩擦,额外功,动滑轮的重力==2 N.
21.(1)②匀速　③0.3　60%　(2)①无关　②120　(3)越大　越小
【解析】(1)②探究斜面机械效率的实验中,需沿斜面方向匀速拉动小车.③h=9 cm=0.09 m;将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功W=Fs=0.3 N×1 m=0.3 J;利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率η====60%.(2)①由题图丙可知,W1和W2与小车总重G的关系为正比关系,设关系式分别W1=k1G、W2=k2G,由题图丙数据可知,当G=5 N时,W1=0.75 J,W2=0.45 J,分别代入关系式中得0.75 J=k1×5 N,0.45 J=k2×5 N,解得k1=0.15 m,k2=0.09 m,因此W1和W2与小车总重G的关系式分别为W1=0.15 m×G,W2=0.09 m×G;由题意可知,拉小车从A点到B点所做的功W1为总功,竖直向上将小车(包含重物)从水平地面提升到B点所做的功W2为有用功,因此机械效率η'===60%;由此可见,无论物体有多重,机械效率都是一个定值,即用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关.②父亲与轮椅的总重力G'=mg=(60 kg+20 kg)×10 N/kg=800 N,因推力做的功为总功,将数据代入关系式W1=0.15 m×G得,W1=0.15×800 J=120 J,推力的大小F1===120 N.(3)对比表中斜面倾角θ与机械效率η数据可知,斜面倾角θ越大,斜面的机械效率越大;克服小车与斜面间的摩擦所做的功为额外功,因此F摩===;根据表中数据可知W总-W'有用的值随斜面倾角θ增大而减小,即F摩随斜面倾角θ增大而减小;所以可得结论:斜面倾角θ越大,斜面的机械效率越大,小车与斜面间的摩擦越小.
22.(1)电动拖拉机行驶的时间t=20 min= h
电动拖拉机的速度v===45 km/h (2分)
(2)电动拖拉机受到的重力G=mg=1.6×103 kg×10 N/kg=1.6×104 N
拖拉机对水平地面的压力F压=G=1.6×104 N (2分)
则拖拉机对地面的压强p===2×105 Pa (1分)
(3)由题意可知,拖拉机受到的阻力f=0.05G=0.05×1.6×104 N=800 N
因为拖拉机在水平公路上匀速直线行驶,所以,由二力平衡条件可知,电动拖拉机的牵引力F=f=800 N (2分)
牵引力所做的功W=Fs=800 N×15×103 m=1.2×107 J (1分)
23.(1)建筑材料上升的速度v料===0.6 m/s(1分)
(2)电动机输出的总功W总=Pt=600 W×10 s=6 000 J(2分)
(3)由图可知,滑轮组中承重的绳子有2股
故s绳=2s料=2×6 m=12 m
绳子自由端的拉力F===500 N
建筑材料的重力G料=m料g=70 kg×10 N/kg=700 N
动滑轮的重力G动=2F-G料=2×500 N-700 N=300 N(3分)
(4)不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率η=
代入数据解得G料'=2 700 N
则绳子自由端的拉力F'===1 500 N
绳子自由端移动的速度v绳'===0.4 m/s
则该建筑材料上升的速度v料'===0.2 m/s(3分)
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