【梯度训练】2024学年华师大版九上科学 第五章简单机械与功（达标系列）
文档属性
| 名称 | 【梯度训练】2024学年华师大版九上科学 第五章简单机械与功（达标系列） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 646.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 华师大版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2024-08-20 09:04:06 | ||
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2024九上科学梯度训练 第五章 简单机械与功（达标系列）
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、选择题
1． 如图所示是高速公路上的交通标志牌，汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度。从物理角度看，这样做的目的是减小汽车的（ ）
A．重力 B．惯性 C．动能 D．功率
2． 如图质量为50kg某同学跳绳时，每次跳离地面的高度为0.04m，在1min内跳绳个数为150个，则他跳绳功率为（ ）
A．30W B．40W C．50W D．60W
3．如图所示，是自卸车的示意图，车厢部分可视为杠杆，则下列分析错误的是（ ）
①C点是支点 ②液压杆B施加的力是动力
③阻力只有货物的重力 ④物体A放在车厢后部可省力
⑤物体A放在车厢前部可省力
A．①②④ B．①③⑤ C．③④ D．③⑤
4． 如图所示，甲滑轮组中滑轮的质量均为m，乙滑轮组中滑轮的质量均为0.5m，用甲、乙滑轮组分别使重力均为G的重物在相同时间内匀速上升相同高度h，绳子自由端的拉力分别为F1、F2．不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1小于F2 B．拉力F1的功率小于F2的功率
C．拉力F1做的功小于拉力F2做的功 D．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率
5． 如图，轻质杠杆OA可绕O点转动，在杠杆的B点挂上重物G，并在A点施加竖直向上的拉力F1＝9N使杠杆在水平位置静止；交换重物悬挂点和拉力作用点使杠杆在水平位置平衡，所需的拉力大小F2＝16N；（不计摩擦）下列说法错误的是（ ）
A．重物的重力G＝12N B．16 OB＝9 OA
C．F1：F2＝OB2：OA2 D．此原理可用于非等臂天平的质量测量
6． 如图所示，某力F＝10N作用于半径R＝1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终与作用点的切线方向保持一致，则转动半周过程中，这个力F做的总功应为（ ）
A．0J B．20πJ C．10J D．10πJ
7．利用如图所示的滑轮组，使重80N的物体A沿水平地面匀速向左移动了1m，物体A与地面间摩擦力为30N，不计绳重、滑轮重以及滑轮与轴间摩擦，则下列说法正确（ ）
A．拉力F为30N B．滑轮组挂钩拉物体A的力为30N
C．该滑轮组既能省力又可以省距离 D．绳子自由端移动的距离为3m
8． 如图，裤架上的两个夹子分别夹住一条毛巾以下方法能使裤架在水平位置平衡的是（ ）
A．右边夹子向左移动 B．左边夹子向右移动
C．右边毛巾的下角夹在左边夹子上 D．以上都不正确
9． 如图是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置，当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强p＝10MPa，水雾喷出的速度v≥10m/s，若喷孔的总面积S＝0.5cm2，当列车在平直轨道上制动减速时，将机械能转化为电能W1和内能W2，W1：W2＝9：16，如图乙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象。若列车从108km/h开始减速，转化的电能为1kW h，则下列说法中不正确的是（ ）
A．水枪工作时，水对喷孔的压力为500N B．细水雾系统工作时，水枪的功率为5000W
C．列车减速时，机械能转化的内能为3.6×106J D．列车的速度最终将会减小到72km/h
10．如图所示，物体A，B的重分别为50N、20N，滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则（ ）
A．F＝20N B．F＝10N C．F＝70N D．F＝30N
11．如图，小球沿光滑轨道由静止从A点向D点运动的过程中（空气阻力不计），下列说法正确的是（ ）
A．小球在A点的动能最大 B．小球在B点的速度最小
C．小球不能到达D点 D．小球在C点和B点的机械能相等
12．如图所示，是山西省男子篮球队在某场比赛中的精彩画面。篮球比赛中有关物理现象解释正确的是（ ）
A．篮球在击地传球过程中运动状态不变 B．篮球随手上升时双手对篮球不做功
C．篮球离手后上升过程中动能保持不变 D．篮球被投出后由于具有惯性继续运动
13．在“富国强军”的时代要求下，大连造船厂建造了首艘国产航空母舰。在建造过程中需要使用大型起重机“龙门吊”。它主要由主梁和支架构成，可以提升和平移重物，其示意图如图所示。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图像是（ ）
A．B． C． D．
14．士兵用力缓慢匀速拉动绳子，把吊桥AB（杠杆）吊起，下列说法正确的是（ ）
A．当杠杆AB处于水平时是费力杠杆
B．当杠杆AB缓慢匀速升至虚线位置的过程，动力减小
C．当杠杆AB缓慢匀速升至虚线位置的过程，阻力臂增大
D．当杠杆AB缓慢匀速升至虚线位置的过程，动力臂先减小后增大
15．乒乓球发球机在同一高度朝不同方向分别发出甲、乙、丙三个相同的小球，三个小球落地时的速度大小均相等。若不计空气阻力，则三球的发球速度大小关系是（ ）
A．v甲＞v乙＞v丙 B．v丙＞v乙＞v甲 C．v甲＝v乙＝v丙 D．v丙＞v甲＝v乙
二、填空题
16．如图所示，两名举重运动员，甲比乙高，他们用相等的时间从地上举起相同质量的杠铃，举起杠铃的过程中甲、乙做功分别为W1、W2，功率分别为P1、P2，则W1 W2，P1 P2（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
17．如图所示，轨道ABC是光滑的，弹簧固定在水平轨道末端，钢球从斜面上端下滑到水平面压缩弹簧后又被弹簧弹开。在钢球滚下到刚碰到弹簧的过程中， 能转化为 能；在钢球被弹开的过程中， 能转化为 能。
18．滑板（如图甲）运动惊险刺激，深受青少年喜欢。如图乙为滑板运动场地，图丙为简化示意图。一爱好者从图丙所示的弧形轨道A点由静止开始自由滑下，因场地粗糙仅能滑至B点，由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B间的高度差为h1，B、C间的高度差为h2。
（1）滑板在运行过程中，克服阻力做功，机械能转化为 能。
（2）当爱好者第一次经由C点、B点、再滑回至D点的过程中，速度在不断地变化。已知C、D两处等高，试比较爱好者在C、D两点处速度的大小：vc vd（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）根据学过的知识还可推算出h1 h2（填“＞”、“＝”或“＜”）。
19．如图所示，可绕O点转动的杠杆（质量忽略不计），在C点挂一个质量为10kg的物体M，依次在A、B两点沿与圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡。
知：CO＝OD＝DA＝AB（g取10N/kg）。
（1）在图中画出FA的动力臂lA；FA＝ N；
（2）比较分析两个力的大小：FA FB，推导分析过程是： ；
（3）若在E点施加最小的动力，也能使杠杆水平平衡。在图中画出该力FE的示意图。
20．如图所示，在粗糙水平面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球，弹簧在自然长度时，小球在O点，现通过小球压缩弹簧到A位置，由静止释放小球，小球从A点开始向右运动，最远运动到B点。则小球从A点到O点的过程中动能的变化情况为 ，长度AO OB（＞/＝/＜）。
三、探究题
21．学习了杠杆知识后，小宁用身边的物体来探究杠杆的平衡条件。他所选择的器材有：铅笔、橡皮若干（每块橡皮质量均为10g）、细线、刻度尺等。
动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m F1l1/N m F2l2/N m
0.2 0.02 0.1 0.04 0.004 0.004
（1）他将细线大致系在铅笔的中部位置，铅笔静止后的情形如图甲，若想调节铅笔水平平衡，他应将线向_____ 移动；
（2）调节铅笔水平平衡后，他用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧，如图乙所示，如表为小宁记录的实验数据；据此小宁得出如下结论：“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”。请判断他的探究过程是否正确，并说明理由 ；
（3）铅笔水平平衡后，小宁不小心将前端细长的铅笔芯弄断了（如图丙），他立刻将铅笔稳住并将铅笔芯放到左端细线上方固定（如图丁），松手后铅笔将 （填字母）。
A．仍然水平平衡 B．左端下沉 C．右端下沉 D．无法确定
22．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图15所示甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
（1）要探究动能大小与物体质量的关系时应保证铁球达到水平面的 相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使小球 ；
（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是 。
（3）该实验是通过观察 来比较铁球动能的大小，从而得出结论的。这里所用的研究方法的是 。
（4）若水平面绝对光滑，铁球与纸盒将做 运动。
23．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。如图甲所示。请回答下列问题：
（1）从同一高度由静止释放的目的是 ，该实验的目的是研究铁球的动能大小与 的关系。
（2）该实验是通过观察 的大小，来说明铁球对木块做功的多少，从而判断出 （“铁球”或“木块”）具有的动能的大小。如果水平面绝对光滑，则 （选填“能”“不能”）比较出铁球动能的大小。
（3）有同学将实验装置改进成图乙所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较。该实验方案是否可行？
答： ，你的理由是： 。
四、计算题
24．如图所示，一辆汽车在水平地面上将物体从枯井中拖起来的简化模型，已知物体重2000N，井底到井口的高度为3m，物体从井底到井口上升用时10s，汽车质量为1.2t，轮胎与地面的总接触面积为800cm2，若四个车轮受力均匀，汽车前进过程中自身受到水平地面对它的摩擦力为车重的0.1倍（忽略绳的重力、绳与滑轮之间的摩擦、空气阻力不计，g取10N/kg）。求：
（1）物体从井底到井口上升的平均速度；
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压强；
（3）把物体从井底拖到井口的整个过程，汽车牵引力所做的功。
25．我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。
（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。（ρ海水＝1.0×103kg/m3）
①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图。
②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）
（2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t、体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N？浮力比重力大多少N？
26．如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服。已知晾衣架上所挂衣服总重40N，动滑轮、杆和晾衣架总重为10N．杨燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（不计绳重和摩擦）求：
（1）杨燕需要做的有用功；
（2）拉力的功率P；
（3）整个过程中机械效率η。
（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将如何变化？
2024九上科学梯度训练 第五章 简单机械与功（参考答案）
一、选择题
1． 【答案】C
【解析】【考点】动能的影响因素．
【分析】影响动能大小的因素是质量和速度；质量越大，速度越大，动能越大。
【解答】解：在质量一定时，速度越大，动能越大，越不容易刹车，所以汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度。
故选：C。
2． 【答案】C
【解析】【考点】功率的计算．
【分析】根据G＝mg算出该同学的重力，根据W＝Gh算出跳一次克服重力做功；根据功率公式P＝算出在这一分钟内跳绳的功率。
【解答】解：该同学的重力为：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
他跳一次克服重力做功：W＝Gh＝500N×0.04m＝20J，
他一分钟内跳绳的功率：P＝＝＝50W。
故选：C。
3． 【答案】D
【解析】【考点】杠杆及其五要素．
【分析】本题主要考查杠杆的五要素和判断杠杆是否省力的方法。在杠杆中硬棒绕着转动的点叫做支点；动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆。
【解答】解：车厢部分是绕着C点转动的，所以C点是支点，故①正确；
液压杆B施加的力是动力，把车厢支撑起来，故②正确；
阻力应是货物对车厢的压力，不是货物的重力，故③错误；
根据杠杆平衡条件，阻力臂越短动力越小，越省力，因此物体A放在车厢后部可省力，故④正确，⑤错误。
故分析错误的是③⑤。
故选：D。
4． 【答案】D
【解析】【分析】（1）首先确定两个滑轮组绳子的有效股数，然后根据不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G轮）分析解答；
（2）根据物体上升的高度相同，结合滑轮组绳子的有效股数确定绳子自由端移动的距离，然后利用W＝Fs比较做功大小，再利用P＝比较拉力功率的大小；
（3）不计绳重和轴摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝，据此得出甲、乙两个滑轮组的机械效率大小关系。
【解答】解：由图知，n1＝n2＝3，
A、不计绳重和摩擦，两重物的重力均为G，甲滑轮组中滑轮的质量均为m，乙滑轮组中滑轮的质量均为0.5m，
则两滑轮组绳端的拉力分别为：
F1＝（G+G轮1）＝（G+mg），
F2＝（G+G轮2）＝（G+0.5mg），
所以拉力F1大于F2，故A错误；
BC、用甲、乙滑轮组分别使重力均为G的重物在相同时间内匀速上升相同高度h，且n1＝n2＝3，则绳端移动的距离s相同，
又因F1＞F2，
所以，根据W＝Fs可知，拉力F1做的功大于拉力F2做的功，即W1＞W2。
又因为时间相同，
所以，根据P＝可知，拉力F1的功率大于F2的功率，即P1＞P2，故BC错误；
D、不计绳重和摩擦，甲滑轮组的机械效率：η1＝＝；
乙滑轮组的机械效率：η2＝＝；
所以，甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力、拉力做功、功率、机械效率的计算，要细心，防止因颠倒而出错，有一定的难度。
5． 【答案】B
【解析】【考点】杠杆的平衡条件．
【分析】根据杠杆平衡条件列出把重物悬挂点和拉力作用点互换前后的表达式，联立可得物体的重力以及F1：F2的值，根据重力公式计算物体的质量。
【解答】解：由题可知，F1＝9N，F2＝16N，
重物悬挂点和拉力作用点互换前，由杠杆平衡条件可得：F1×OA＝G×OB，代入数据可得9N×OA＝G×OB，即：＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
重物悬挂点和拉力作用点互换后，由杠杆平衡条件可得：F2×OB＝G×OA，代入数据可得16N×OB＝G×OA，即：＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②可得：G＝＝12N，故A正确，故B错误；
物体的质量：m＝＝＝1.2kg，所以此原理可用于非等臂天平的质量测量，故D正确；
①×②得：＝，即F1：F2＝OB2：OA2，故C正确。
故选：B。
6． 【答案】D
【解析】【分析】根据x＝πR得出转半周通过的弧长，因为F的方向始终与速度方向相同，即与位移方向始终相同，则转动半周，力F做的功为力与转过的弧长的乘积，根据W＝Fx得出F做的功。
【解答】解：转半周通过的弧长为：x＝πR＝π×1m＝πm，因为F的方向始终与速度方向相同，即与位移方向始终相同，则转动半周，力F做的功为力与转过的弧长的乘积，故F做功为：W＝Fx＝10N×πm＝10πJ。
故选：D。
【点评】本题考查功的计算，关键是位移的大小确定，难度不大。
7． 【答案】B
【解析】【考点】滑轮组中的相关计算；滑轮组及其工作特点．
【分析】如图，物体在水平方向上做匀速直线运动，根据二力平衡的条件可知滑轮组挂钩拉物体A的力等于物体A受到的摩擦力；不计绳重、滑轮重以及滑轮与轴间摩擦，根据F＝f和s绳＝ns物可求出绳子自由端的拉力和移动的距离。
【解答】解：AB、如图所示的滑轮组绳子有效股数n＝2，物体A沿水平地面匀速向左移动，物体A与地面间摩擦力为30N，故物体A在水平方向受到平衡力作用，滑轮组挂钩拉物体A的力等于摩擦力，为30N；
不计绳重、滑轮重以及滑轮与轴间摩擦，拉力F＝f＝×30N＝15N，故A错误，B正确；
CD、该滑轮组能省力但不可以省距离，因为绳端移动的距离为物体A移动的距离的2倍，即s绳＝2×1m＝2m，故CD错误。
故选：B。
8． 【答案】B
【解析】【考点】杠杆的平衡分析法及其应用
【分析】裤架是一个杠杆，裤架的左端下沉、右端上翘，要使杠杆（裤架）在水平位置平衡，右端的力和力臂乘积变大，或左端的力和力臂乘积变小。
【解答】解：
A、右边夹子向左移动，右端的力不变，力臂变小，右端力和力臂的乘积更小，裤架会更向左倾斜，故A错误。
B、左边夹子向右移动，右端的力不变，力臂变大，右端力和力臂乘积更大，裤架会向右倾斜，能在水平位置平衡，故B正确。
C、右边毛巾的下角夹在左边夹子上，相当于右端减小了重力，左端增加了重力，导致左端力和力臂乘积更大，右端力和力臂的乘积更小，裤架会更向左倾斜，故C错误。
D、综上所述，故D错误。
故选：B。
9． 【答案】C
【解析】【分析】（1）知道水对喷孔的压强和喷孔的总面积，根据p＝求出水对喷孔的压力；
（2）根据P＝＝＝Fv求出水枪的功率；
（3）知道转化的电能，根据电能W1与内能W2之比为9：16求出转化的内能；
（4）转化的电能和产生的内能之和即为减小的机械能，再对照图象得出减小的速度，最后求得列车的速度将会减小到的速度。
【解答】解：
A．由p＝可得，水枪工作时，水对喷孔的压力F压＝pS＝10×106Pa×0.5×10﹣4m2＝500N，故A正确；
B．水枪的功率P＝＝＝Fv＝500N×10m/s＝5000W，故B正确；
C．转化的电能W1＝1kW h，由＝可得，转化的内能W2＝kW h＝×3.6×106J＝6.4×106J，故C错误；
D．减小的机械能△W＝1kW h+kW h＝kW h＝×3.6×106J＝1×107J，
由图象乙可知，列车减小的速度为10m/s＝10×3.6km/h＝36km/h，
则列车的速度将会减小到108km/h﹣36km/h＝72km/h，故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查力了压强公式、功率推导公式的应用以及单位的换算，是一道综合性较强的题目，关键是求出减小的机械能，对照图象得出减小的速度。
10．【答案】A
【解析】【考点】滑轮组中的相关计算；二力平衡条件的应用．
【分析】物体A在水平面上向右做匀速直线运动时，由图知，此滑轮组由2段绳子承担物重，所以F＝GB，根据二力平衡条件确定出摩擦力的大小；
当拉动A向左运动时，摩擦力的方向水平向右，根据力的平衡条件确定出拉力的大小。
【解答】解：
滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，由图知，此滑轮组由2段绳子承担B物体的重力，
所以物体A在水平面上向右做匀速直线运动时，绳子上的拉力FA＝GB＝×20N＝10N；
A向右做匀速直线运动时，在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡，所以f＝FA＝10N，方向水平向左；
若使物体A向左做匀速直线运动，此时A受向左的拉力F、向右的摩擦力和向右的绳子拉力FA，且A对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则A受到的摩擦力大小不变（仍为10N），
因A处于平衡状态且绳子上的拉力大小不变，则由力的平衡条件可得向左的拉力：F＝FA+f＝10N+10N＝20N。
故选：A。
11．【答案】D
【解析】【考点】动能大小的比较；动能和势能的转化与守恒；机械能守恒条件．
【分析】（1）只有重力或弹力做功，无摩擦力的情况下，物体机械能守恒；
（2）机械能守恒特点为：物体动能与势能之和不变。
【解答】解：A、物体整个运动过程中机械能守恒，动能最大时重力势能最小，因此B点动能最大，故A错误；
B、物体整个运动过程中机械能守恒，动能最大时重力势能最小，因此B点动能最大，速度最大，故B错误；
C、物体整个运动过程中机械能守恒，A点与D点位于同一高度，因此可以达到D点，故C错误；
D、物体整个运动过程中机械能守恒，因此小球在整个过程中机械能不变，故D正确。
故选：D。
12．【答案】D
【解析】【考点】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化；物体运动状态变化的判断；惯性．
【分析】（1）物体的运动状态变化包括速度大小和运动方向的变化。
（2）做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离（即力和距离的方向要一致），二者缺一不可。
（3）物体的动能与质量和速度有关。
（4）任何物体都具有惯性，即保持原运动状态不变的性质。
【解答】解：A、篮球在击地传球过程中，运动方向和速度大小均变化，所以运动状态改变，故A错误；
B、篮球随手上升时，受到手的力向上，运动方向向上，所以双手对篮球做功，故B错误；
C、篮球离手后上升过程中，速度变小，所以动能减小，故C错误；
D、篮球被投出后，由于具有惯性继续运动，故D正确。
故选：D。
【点评】理解运动状态不变的情况、做功的必要因素，知道影响动能的因素，理解惯性概念，可解答此题。
13．【答案】B
【解析】【考点】杠杆的平衡条件．
【分析】在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，以左侧的支柱为支点，右支架对主梁的支持力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L﹣s，根据杠杆平衡条件分析出F和s的关系式，得出F与s的关系，找出图像。
【解答】解：在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，以左侧的支柱为支点，右支架对主梁的支持力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L﹣s，
根据杠杆平衡条件：FL＝G（L﹣s）得，
拉力F为：F＝G﹣，
由关系式知：右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s成一次函数关系，且拉力随s的增大而减小，故B符合题意。
故选：B。
14．【答案】B
【解析】【考点】杠杆的动态平衡分析；杠杆的分类．
【分析】（1）从支点到动力作用线的距离为动力臂，从支点到阻力作用线的距离为阻力臂；根据动力臂和阻力臂的大小判定杠杆的类型；
（2）当杠杆AB缓慢匀速升至虚线位置的过程，分析得出动力臂和阻力臂的大小变化，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知动力大小的变化。
【解答】解：由图可知，支点为A，绳子对吊桥AB的拉力（动力）方向沿BC方向；从A作BC的垂线，该垂线段为动力臂L，如图所示：
；
吊桥的重力为阻力，则阻力臂L2＝OA；
已知∠ABC＝45°，则ΔBDA为等腰直角三角形，根据几何知识可知动力臂L1＝AB，而阻力臂L2＝OA＝AB，所以此时的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
在缓慢匀速拉升至虚线位置的过程，动力臂变大，阻力臂变小，而阻力大小不变，根据F1L1＝F2L2可知，动力减小；
故ACD错误，B正确。
故选：B。
15．【答案】C
【解析】【考点】能量的转化与守恒定律．
【分析】首先判定开始时三球机械能的大小；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，据此判定速度的大小。
【解答】解：乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同。
故选：C。
二、填空题
16．【答案】＞；＞
【解析】【考点】比较功率的大小；比较功的大小
【分析】由题知甲比乙高，举起相同的杠铃时，举起的高度大，根据W＝Gh分析做功大小，又知道所用时间相同，再利用P＝比较功率大小。
【解答】解：因为两人举起杠铃质量相同，则杠铃重相同，
甲比乙高，则举起的高度：h1＞h2，
所以，根据W＝Gh可知，举起杠铃做的功：W1＞W2，
又因为举起杠铃用的时间相同，
所以，根据P＝可知，做功功率：P1＞P2。
故答案为：＞；＞。
17．【答案】故答案为：重力势；动；弹性势；动。
【解析】【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关，弹性形变程度越大，其所具有的弹性势能就越大。
（2）动能和势能之间是可以相互转化。
【解答】解：如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道的C处，故小球从A点由静止开始下滑的过程中，其质量不变，速度变快，故其动能变大；同时其质量不变，高度减小，故其重力势能变小，所以该过程是将重力势能转化为动能的过程；
在撞击到弹簧使弹簧被压缩的过程中，其质量不变，速度变小，故动能变小；同时弹簧的弹性形变程度越来越大，故其所具有的弹性势能变大，故该过程是将动能转化为弹性势能的过程，在钢球被弹开的过程中，弹性势能再转化为动能。
故答案为：重力势；动；弹性势；动。
【点评】在做能量的转化这种题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。
18．【答案】（1）内；（2）＞；（3）＞。
【解析】【考点】动能与势能的相互转化．
【分析】（1）物体克服摩擦做功，机械能转化为内能；
（2）动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，机械能为动能和势能的和；
（3）根据克服摩擦时通过的距离的大小分析。
【解答】解：（1）滑板在运行过程中，克服阻力做功，机械能转化为内能；
（2）由于克服摩擦做功，爱好者的机械能逐渐变小；C、D两处等高，重力势能相同，D点的机械能小于C点的机械能，所以D点的动能小于C点的动能，由于爱好者的质量不变，所以vc＞vd；
（3）爱好者从A到B的过程中，克服摩擦做功时通过的距离要大于爱好者从B到C的距离，所以从B到C损失的机械能变小了，所以高度会变小，即h1＞h2。
故答案为：（1）内；（2）＞；（3）＞。
19．【答案】（1）见解答图；100；
（2）＝；动力FA和FB的力臂都是圆O的半径，即lA＝lB，且阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知FA＝FB；
（3）见解答图。
【解析】【考点】杠杆中最小力的问题；杠杆的平衡条件．
【分析】（1）力臂指的是支点到力的作用线的距离，分析动力臂与阻力臂的关系即可得出结论；
（2）比较两个力力臂的大小即可得出结论；
（3）力的作用点与支点的距离是最大的力臂，即最小的动力。
【解答】解：
（1）①力臂指的是支点到力的作用线的距离，即FA方向延长力的作用线，过支点O作FA的延长线的垂线段所求力臂lA；（如图）
②在A点沿与圆O相切的方向用力拉，所以此时的力臂即为该圆的半径，等于阻力臂，所以动力就等于阻力，即为100N；
（2）由图可知，动力FA和FB的力臂都是圆O的半径，即lA＝lB，且阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知FA＝FB；
（3）力的作用点与支点的距离是最大的力臂，即最小的动力，故OE为最长的力臂，由于支点在动力和阻力的中间，所以过点E作垂直于OE的朝下的点箭头的线段即为最小动力FE的方向（如图）。
故答案为：
（1）见解答图；100；
（2）＝；动力FA和FB的力臂都是圆O的半径，即lA＝lB，且阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知FA＝FB；
（3）见解答图。
20．【答案】故答案为：先变大后变小；＞。
【解析】【分析】（1）动能的大小与质量、速度有关；小球从A运动到O的过程中，受到水平向右的弹力、水平向左的摩擦力；该过程中弹簧的形变量减小，弹力减小，分析弹力与摩擦力的大小关系，确定小球的速度变化，从而可知小球动能的变化；
（2）弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；把弹簧和小球看做一个整体，根据初末状态的能量形式和能量守恒定律分析弹簧弹性势能的大小关系、形变量的大小关系，据此可判断长度AO与OB的关系。
【解答】解：
（1）小球从A运动到O的过程中，受到水平向右的弹力、水平向左的摩擦力；
开始一段时间内，弹力大于摩擦力，小球做加速运动，其速度不断增大，动能增大；当小球受到的弹力等于摩擦力时，小球的速度最大，动能最大；继续向右运动，弹簧的形变量减小，弹力减小，弹力小于摩擦力，小球做减速运动，动能变小，所以，小球从A点到O点的过程中动能先变大后变小；
（2）把弹簧和小球看做一个整体，小球在A点时速度为0、高度为0，则小球的动能、重力势能和机械能均为0，此时弹簧由于被压缩而具有较大弹性势能；
小球在整个运动过程中，需要克服摩擦做功，所以整体的机械能会转化为内能；小球最远运动到B点，此时小球的速度为0、高度为0，则小球的动能、重力势能和机械能均为0，但弹簧被拉长而具有一定的弹性势能；
根据能量守恒定律可知，在A点时弹簧的弹性势能大于在B点时弹簧的弹性势能，所以在A点时弹簧的形变量较大，故可知AO大于OB。
故答案为：先变大后变小；＞。
【点评】此题是关于运动和力的关系以及能量转化的问题，有一定难度。
三、探究题
21．【答案】（1）左；（2）不合理；因为只有一组实验数据，得出的实验结论具有偶然性；（3）C。
【解析】【考点】探究杠杆的平衡条件．
【分析】（1）铅笔左端下沉，说明其重心在支点左侧；要使铅笔水平平衡，需使铅笔所受重力的作用线过支点，据此分析细线移动方向；
（2）从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂；
要使实验结论具有普遍性，要有多组实验数据进行分析，只有一组实验数据得出的实验结论具有偶然性。
（3）铅笔芯折断后，固定在左端细线下，据此分析杠杆力臂的变化，根据杠杆平衡的条件分析解答。
【解答】解：（1）由图可知，铅笔静止后左端下沉，若想调节铅笔水平平衡，应将支点向左移动，即细线向左移动；
（2）实验数据分析不合理，因为只有一组实验数据，得出的实验结论具有偶然性；
（3）由丁图可知，把折断的铅笔芯放到左端细线下方固定，对于杠杆来说，杠杆两侧的重力不变，但是杠杆左侧的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，G左L左＜G右L右，杠杆不能在水平位置平衡，杠杆右端下沉，故C正确。
故答案为：（1）左；（2）不合理；因为只有一组实验数据，得出的实验结论具有偶然性；（3）C。
22．【答案】故答案为：
（1）速度；让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下；
（2）物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（3）纸盒被铁球推动距离的大小；转换法；
（4）匀速直线。
【解析】【分析】（1）要探究动能大小与物体质量的关系，需保持物体的速度相同；则需使小球从同一斜面的同一高度由静止开始运动；
（2）分析图甲、丙所示两次实验，根据实验控制的变量与实验现象分析答题；
（3）掌握转换法在实验中的应用，通过对纸盒做功的多少，来体现小球动能的大小；
（4）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动。
【解答】解：
（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下；
（2）由图示实验可知，甲、丙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于丙滚下的高度，甲将纸盒推动得更远，说明动能更大，可得质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；
（3）该实验是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法；
（4）若水平面绝对光滑，铁球将做匀速直线运动。
故答案为：
（1）速度；让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下；
（2）物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（3）纸盒被铁球推动距离的大小；转换法；
（4）匀速直线。
【点评】本题考查了探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验，实验应用了转换法和控制变量法，掌握转换法与控制变量法的应用、分析图示实验即可正确解题。
23．【答案】故答案为：（1）使铁球到达水平面时的速度相等；质量；（2）木块移动的距离；铁球；不能；
（3）不可行；相同的弹性势能转化得到相同的动能，最终木块移动的距离相等。
【解析】【分析】（1）此实验把动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明铁球的动能越大；
（2）实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让铁球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一铁球，这样可以保证铁球的质量相同；
（3）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，这样才能知道是否符合实验要求。
【解答】解：
（1）实验中，保持铁球在斜面上的高度相同，是为了控制铁球到达下端时具有相同的速度，研究铁球的动能大小与质量的关系；
（2）实验中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断铁球动能的大小；若水平面光滑，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去。木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定。所以铁球动能的大小就无法比较；
（3）观察图乙的装置可知，若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。
故答案为：（1）使铁球到达水平面时的速度相等；质量；（2）木块移动的距离；铁球；不能；（3）不可行；相同的弹性势能转化得到相同的动能，最终木块移动的距离相等。
【点评】物体动能的大小是通过木块移动的距离来体现的，比较铁球的动能大小，即比较木块通过的距离。由于木块永远运动，所以距离的大小无法比较，即动能就无法比较。
四、计算题
24．【答案】答：（1）物体从井底到井口上升的平均速度为0.3m/s；
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压强为1.5×105Pa；
（3）把物体从井底拖到井口的整个过程，汽车牵引力所做的功为9600J。
【解析】【考点】功的计算；变速运动与平均速度；压强的大小及其计算．
【分析】（1）已知物体从井底到井口的高度和时间，利用速度公式计算上升的平均速度；
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压力等于汽车的重力，利用G＝mg求出，又知轮胎与地面的总接触面积，利用压强公式计算压强；
（3）根据汽车前进过程中自身受到水平地面对它的摩擦力为车重的0.1倍求出摩擦力，然后根据力的合成求出物体对汽车的拉力，再利用定滑轮的工作特点求出汽车的牵引力，最后利用W＝Fs计算汽车牵引力所做的功。
【解答】解：
（1）物体从井底到井口上升的平均速度：v＝＝＝0.3m/s。
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压力：
F＝G汽＝m汽g＝1.2×103kg×10N/kg＝1.2×104N，
轮胎与地面的总接触面积为S＝800cm2＝0.08m2，
则汽车对水平地面的压强：p＝＝＝1.5×105Pa。
（3）汽车前进过程中受到水平地面对它的摩擦力：
f＝0.1G汽＝0.1×1.2×104N＝1.2×103N，
图中滑轮为定滑轮，则物体对汽车向左的拉力：F拉＝G物＝2000N，
因汽车匀速运动，由力的平衡条件可得，汽车的牵引力：
F牵＝f+F拉＝1.2×103N+2000N＝3200N，
汽车牵引力所做的功：W＝F牵s＝3200N×3m＝9600J。
答：（1）物体从井底到井口上升的平均速度为0.3m/s；
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压强为1.5×105Pa；
（3）把物体从井底拖到井口的整个过程，汽车牵引力所做的功为9600J。
25．【答案】（1）①采样器对金属杆AB的力F2的示意图如上图所示；
②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是2×105Pa；
（2）抛掉物品后潜水器受到的浮力是3.57×105N；浮力比重力大1.5×104N。
【解析】【考点】杠杆的平衡条件；压强的计算；浮力大小的计算．
【分析】（1）根据力的作用是相互的，分析采样器对金属杆AB的作用力；
（2）由数学知识求作用在A端的拉力的力臂，根据杠杆平衡条件计算作用在B端的作用力，从而求得玻璃管的环形口对海底沉积物的压力，根据p＝求得压强；
（3）根据G＝mg分别计算抛掉物品前后潜水器的重力；据悬浮时的条件计算潜水器抛物品前的浮力；计算抛掉物品的浮力和重力，根据题意求出结果。
【解答】解：（1）①水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，力的作用是相互的，采样器对金属杆AB的力F2的方向竖直向上，力F2示意图如图所示：
②由OA＝18cm，OC＝24cm，AC＝30cm，可得OA2+OC2＝AC2，所以△AOC为直角三角形，机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力F1＝200N，O为支点，
由图知△AOC∽△ADO，＝，所以＝，解得F1的力臂L1＝OD＝14.1cm＝0.144m，
F2的力臂L2＝OB＝72cm＝0.72m，根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2，F2＝F1＝×200N＝40N，
采样器的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物的压力：F压＝F2＝40N，受力面积S＝2cm2＝2×10﹣4m2，
竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是：p＝＝＝2×105Pa；
（2）潜水器的总质量m总＝36t＝3.6×104kg，潜水器悬浮，所以潜水器受到的浮力：F浮总＝G总＝m总g＝3.6×104kg×10N/kg＝3.6×105N，
丢弃物体积是：ΔV＝0.3m3，丢弃物排开谁的体积：ΔV排＝ΔV＝0.3m3，减少的浮力：ΔF浮＝ρ海水gΔV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.3m3＝3×103N；
此时潜水器受到的浮力：F浮＝F浮总﹣ΔF浮＝3.6×105N﹣3×103N＝3.57×105N，
丢弃物质量是：Δm＝1.8t＝1.8×103kg，丢弃物重力是：ΔG＝Δmg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
潜水器的重力：G＝G总﹣ΔG＝3.6×105N﹣1.8×104N＝3.42×105N，
浮力与重力的差：F浮﹣G＝3.57×105N﹣3.42×105N＝1.5×104N。
答：（1）①采样器对金属杆AB的力F2的示意图如上图所示；
②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是2×105Pa；
（2）抛掉物品后潜水器受到的浮力是3.57×105N；浮力比重力大1.5×104N。
26．【答案】答：（1）杨燕需要做的有用功为20J；
（2）拉力的功率为5W；
（3）整个过程中机械效率为80%；
（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将变大。
【解析】【分析】（1）知道衣服总重和提升的高度，根据W＝Gh求出杨燕需要做的有用功；
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，不计绳重和摩擦时，根据F＝G总求出绳端的拉力，根据W＝Fs＝Fnh求出拉力做的总功，利用P＝求出拉力做功的功率；
（3）根据η＝×100%求出整个过程中机械效率；
（4）如果所挂衣服的重力增加了，拉力所做的有用功增加，不计绳重和摩擦额外功不变，根据η＝×100%分析整个装置的机械效率变化。
【解答】解：（1）杨燕需要做的有用功：
W有＝G衣h＝40N×0.5m＝20J；
（2）由图可知，n＝4，不计绳重和摩擦时，绳端的拉力：
F＝G总＝×（10N+50N）＝12.5N，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝Fnh＝12.5N×4×0.5m＝25J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝5W；
（3）整个过程中机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（4）如果所挂衣服的重力增加了，拉力所做的有用功增加，不计绳重和摩擦，额外功不变，
由η＝×100%可知，整个装置的机械效率将变大。
答：（1）杨燕需要做的有用功为20J；
（2）拉力的功率为5W；
（3）整个过程中机械效率为80%；
（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将变大。
【点评】本题考查了做功公式和功率公式、机械效率公式的应用等，明确滑轮组绳子的有效股数以及有用功、总功、额外功是关键。
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2024九上科学梯度训练 第五章 简单机械与功（达标系列）
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、选择题
1． 如图所示是高速公路上的交通标志牌，汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度。从物理角度看，这样做的目的是减小汽车的（ ）
A．重力 B．惯性 C．动能 D．功率
2． 如图质量为50kg某同学跳绳时，每次跳离地面的高度为0.04m，在1min内跳绳个数为150个，则他跳绳功率为（ ）
A．30W B．40W C．50W D．60W
3．如图所示，是自卸车的示意图，车厢部分可视为杠杆，则下列分析错误的是（ ）
①C点是支点 ②液压杆B施加的力是动力
③阻力只有货物的重力 ④物体A放在车厢后部可省力
⑤物体A放在车厢前部可省力
A．①②④ B．①③⑤ C．③④ D．③⑤
4． 如图所示，甲滑轮组中滑轮的质量均为m，乙滑轮组中滑轮的质量均为0.5m，用甲、乙滑轮组分别使重力均为G的重物在相同时间内匀速上升相同高度h，绳子自由端的拉力分别为F1、F2．不计绳重和摩擦，则下列判断正确的是（ ）
A．拉力F1小于F2 B．拉力F1的功率小于F2的功率
C．拉力F1做的功小于拉力F2做的功 D．甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率
5． 如图，轻质杠杆OA可绕O点转动，在杠杆的B点挂上重物G，并在A点施加竖直向上的拉力F1＝9N使杠杆在水平位置静止；交换重物悬挂点和拉力作用点使杠杆在水平位置平衡，所需的拉力大小F2＝16N；（不计摩擦）下列说法错误的是（ ）
A．重物的重力G＝12N B．16 OB＝9 OA
C．F1：F2＝OB2：OA2 D．此原理可用于非等臂天平的质量测量
6． 如图所示，某力F＝10N作用于半径R＝1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终与作用点的切线方向保持一致，则转动半周过程中，这个力F做的总功应为（ ）
A．0J B．20πJ C．10J D．10πJ
7．利用如图所示的滑轮组，使重80N的物体A沿水平地面匀速向左移动了1m，物体A与地面间摩擦力为30N，不计绳重、滑轮重以及滑轮与轴间摩擦，则下列说法正确（ ）
A．拉力F为30N B．滑轮组挂钩拉物体A的力为30N
C．该滑轮组既能省力又可以省距离 D．绳子自由端移动的距离为3m
8． 如图，裤架上的两个夹子分别夹住一条毛巾以下方法能使裤架在水平位置平衡的是（ ）
A．右边夹子向左移动 B．左边夹子向右移动
C．右边毛巾的下角夹在左边夹子上 D．以上都不正确
9． 如图是中国自主研制的首列永磁动力单轨列车，安装有高压细水雾灭火系统和制动发电装置，当高压细水雾系统中水枪工作时，水对喷孔的压强p＝10MPa，水雾喷出的速度v≥10m/s，若喷孔的总面积S＝0.5cm2，当列车在平直轨道上制动减速时，将机械能转化为电能W1和内能W2，W1：W2＝9：16，如图乙是机械能的变化量△W与速度变化量△v的关系图象。若列车从108km/h开始减速，转化的电能为1kW h，则下列说法中不正确的是（ ）
A．水枪工作时，水对喷孔的压力为500N B．细水雾系统工作时，水枪的功率为5000W
C．列车减速时，机械能转化的内能为3.6×106J D．列车的速度最终将会减小到72km/h
10．如图所示，物体A，B的重分别为50N、20N，滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，此时物体A在水平面上向右做匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则（ ）
A．F＝20N B．F＝10N C．F＝70N D．F＝30N
11．如图，小球沿光滑轨道由静止从A点向D点运动的过程中（空气阻力不计），下列说法正确的是（ ）
A．小球在A点的动能最大 B．小球在B点的速度最小
C．小球不能到达D点 D．小球在C点和B点的机械能相等
12．如图所示，是山西省男子篮球队在某场比赛中的精彩画面。篮球比赛中有关物理现象解释正确的是（ ）
A．篮球在击地传球过程中运动状态不变 B．篮球随手上升时双手对篮球不做功
C．篮球离手后上升过程中动能保持不变 D．篮球被投出后由于具有惯性继续运动
13．在“富国强军”的时代要求下，大连造船厂建造了首艘国产航空母舰。在建造过程中需要使用大型起重机“龙门吊”。它主要由主梁和支架构成，可以提升和平移重物，其示意图如图所示。在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图像是（ ）
A．B． C． D．
14．士兵用力缓慢匀速拉动绳子，把吊桥AB（杠杆）吊起，下列说法正确的是（ ）
A．当杠杆AB处于水平时是费力杠杆
B．当杠杆AB缓慢匀速升至虚线位置的过程，动力减小
C．当杠杆AB缓慢匀速升至虚线位置的过程，阻力臂增大
D．当杠杆AB缓慢匀速升至虚线位置的过程，动力臂先减小后增大
15．乒乓球发球机在同一高度朝不同方向分别发出甲、乙、丙三个相同的小球，三个小球落地时的速度大小均相等。若不计空气阻力，则三球的发球速度大小关系是（ ）
A．v甲＞v乙＞v丙 B．v丙＞v乙＞v甲 C．v甲＝v乙＝v丙 D．v丙＞v甲＝v乙
二、填空题
16．如图所示，两名举重运动员，甲比乙高，他们用相等的时间从地上举起相同质量的杠铃，举起杠铃的过程中甲、乙做功分别为W1、W2，功率分别为P1、P2，则W1 W2，P1 P2（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
17．如图所示，轨道ABC是光滑的，弹簧固定在水平轨道末端，钢球从斜面上端下滑到水平面压缩弹簧后又被弹簧弹开。在钢球滚下到刚碰到弹簧的过程中， 能转化为 能；在钢球被弹开的过程中， 能转化为 能。
18．滑板（如图甲）运动惊险刺激，深受青少年喜欢。如图乙为滑板运动场地，图丙为简化示意图。一爱好者从图丙所示的弧形轨道A点由静止开始自由滑下，因场地粗糙仅能滑至B点，由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B间的高度差为h1，B、C间的高度差为h2。
（1）滑板在运行过程中，克服阻力做功，机械能转化为 能。
（2）当爱好者第一次经由C点、B点、再滑回至D点的过程中，速度在不断地变化。已知C、D两处等高，试比较爱好者在C、D两点处速度的大小：vc vd（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（3）根据学过的知识还可推算出h1 h2（填“＞”、“＝”或“＜”）。
19．如图所示，可绕O点转动的杠杆（质量忽略不计），在C点挂一个质量为10kg的物体M，依次在A、B两点沿与圆O相切的方向用力拉，都使杠杆在水平位置平衡。
知：CO＝OD＝DA＝AB（g取10N/kg）。
（1）在图中画出FA的动力臂lA；FA＝ N；
（2）比较分析两个力的大小：FA FB，推导分析过程是： ；
（3）若在E点施加最小的动力，也能使杠杆水平平衡。在图中画出该力FE的示意图。
20．如图所示，在粗糙水平面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球，弹簧在自然长度时，小球在O点，现通过小球压缩弹簧到A位置，由静止释放小球，小球从A点开始向右运动，最远运动到B点。则小球从A点到O点的过程中动能的变化情况为 ，长度AO OB（＞/＝/＜）。
三、探究题
21．学习了杠杆知识后，小宁用身边的物体来探究杠杆的平衡条件。他所选择的器材有：铅笔、橡皮若干（每块橡皮质量均为10g）、细线、刻度尺等。
动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m F1l1/N m F2l2/N m
0.2 0.02 0.1 0.04 0.004 0.004
（1）他将细线大致系在铅笔的中部位置，铅笔静止后的情形如图甲，若想调节铅笔水平平衡，他应将线向_____ 移动；
（2）调节铅笔水平平衡后，他用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧，如图乙所示，如表为小宁记录的实验数据；据此小宁得出如下结论：“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”。请判断他的探究过程是否正确，并说明理由 ；
（3）铅笔水平平衡后，小宁不小心将前端细长的铅笔芯弄断了（如图丙），他立刻将铅笔稳住并将铅笔芯放到左端细线上方固定（如图丁），松手后铅笔将 （填字母）。
A．仍然水平平衡 B．左端下沉 C．右端下沉 D．无法确定
22．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图15所示甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
（1）要探究动能大小与物体质量的关系时应保证铁球达到水平面的 相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使小球 ；
（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是 。
（3）该实验是通过观察 来比较铁球动能的大小，从而得出结论的。这里所用的研究方法的是 。
（4）若水平面绝对光滑，铁球与纸盒将做 运动。
23．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。如图甲所示。请回答下列问题：
（1）从同一高度由静止释放的目的是 ，该实验的目的是研究铁球的动能大小与 的关系。
（2）该实验是通过观察 的大小，来说明铁球对木块做功的多少，从而判断出 （“铁球”或“木块”）具有的动能的大小。如果水平面绝对光滑，则 （选填“能”“不能”）比较出铁球动能的大小。
（3）有同学将实验装置改进成图乙所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较。该实验方案是否可行？
答： ，你的理由是： 。
四、计算题
24．如图所示，一辆汽车在水平地面上将物体从枯井中拖起来的简化模型，已知物体重2000N，井底到井口的高度为3m，物体从井底到井口上升用时10s，汽车质量为1.2t，轮胎与地面的总接触面积为800cm2，若四个车轮受力均匀，汽车前进过程中自身受到水平地面对它的摩擦力为车重的0.1倍（忽略绳的重力、绳与滑轮之间的摩擦、空气阻力不计，g取10N/kg）。求：
（1）物体从井底到井口上升的平均速度；
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压强；
（3）把物体从井底拖到井口的整个过程，汽车牵引力所做的功。
25．我国万米深潜作业次数和下潜人数位居世界首位。图甲所示为我国“奋斗者”号载人潜水器的海试现场。
（1）潜水器的前边固定着一个采样篮，里面放着海底沉积物采样器等工具，采样器是一个下端开口的圆柱形玻璃管。潜水器两侧各连着一只机械手臂，其中一只机械手臂的简化示意图如图乙所示，它由金属杆AB、OC和可以伸缩的液压杆AC组成，C点为机械手臂和潜水器的连接点。当液压杆伸长或缩短时，会带动金属杆AB绕着O点转动，金属杆B端就会向上提或向下压采样器。（ρ海水＝1.0×103kg/m3）
①请在图乙中画出水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，采样器对金属杆AB的力的示意图。
②若OA、OC和AC的长分别是18cm、24cm和30cm，OB的长是72cm，这只机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力是200N，玻璃管水平的圆环形管口和海底沉积物的接触面积是2cm2时，则竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是多少Pa？（不考虑金属杆AB和采样器它们受到的重力和浮力）
（2）总质量是36t且处于悬浮状态的潜水器在海底完成作业后，会抛卸吸附在舱外的压载铁再上浮。为了确保舱内作业人员的安全，科学家们在设计“奋斗者”号时，可以让潜水器在不能抛卸压载铁时进行“断臂求生”，即让潜水器在深海抛掉两只机械手臂和采样篮等物体后再上浮。若某次深海演练抛掉质量是1.8t、体积是0.3m3的两只机械手臂和采样篮等物体，则此时潜水器受到的浮力是多少N？浮力比重力大多少N？
26．如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服。已知晾衣架上所挂衣服总重40N，动滑轮、杆和晾衣架总重为10N．杨燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（不计绳重和摩擦）求：
（1）杨燕需要做的有用功；
（2）拉力的功率P；
（3）整个过程中机械效率η。
（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将如何变化？
2024九上科学梯度训练 第五章 简单机械与功（参考答案）
一、选择题
1． 【答案】C
【解析】【考点】动能的影响因素．
【分析】影响动能大小的因素是质量和速度；质量越大，速度越大，动能越大。
【解答】解：在质量一定时，速度越大，动能越大，越不容易刹车，所以汽车在行驶过程中，不允许超过最大限制速度。
故选：C。
2． 【答案】C
【解析】【考点】功率的计算．
【分析】根据G＝mg算出该同学的重力，根据W＝Gh算出跳一次克服重力做功；根据功率公式P＝算出在这一分钟内跳绳的功率。
【解答】解：该同学的重力为：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
他跳一次克服重力做功：W＝Gh＝500N×0.04m＝20J，
他一分钟内跳绳的功率：P＝＝＝50W。
故选：C。
3． 【答案】D
【解析】【考点】杠杆及其五要素．
【分析】本题主要考查杠杆的五要素和判断杠杆是否省力的方法。在杠杆中硬棒绕着转动的点叫做支点；动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆。
【解答】解：车厢部分是绕着C点转动的，所以C点是支点，故①正确；
液压杆B施加的力是动力，把车厢支撑起来，故②正确；
阻力应是货物对车厢的压力，不是货物的重力，故③错误；
根据杠杆平衡条件，阻力臂越短动力越小，越省力，因此物体A放在车厢后部可省力，故④正确，⑤错误。
故分析错误的是③⑤。
故选：D。
4． 【答案】D
【解析】【分析】（1）首先确定两个滑轮组绳子的有效股数，然后根据不计绳重和摩擦，拉力F＝（G+G轮）分析解答；
（2）根据物体上升的高度相同，结合滑轮组绳子的有效股数确定绳子自由端移动的距离，然后利用W＝Fs比较做功大小，再利用P＝比较拉力功率的大小；
（3）不计绳重和轴摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝，据此得出甲、乙两个滑轮组的机械效率大小关系。
【解答】解：由图知，n1＝n2＝3，
A、不计绳重和摩擦，两重物的重力均为G，甲滑轮组中滑轮的质量均为m，乙滑轮组中滑轮的质量均为0.5m，
则两滑轮组绳端的拉力分别为：
F1＝（G+G轮1）＝（G+mg），
F2＝（G+G轮2）＝（G+0.5mg），
所以拉力F1大于F2，故A错误；
BC、用甲、乙滑轮组分别使重力均为G的重物在相同时间内匀速上升相同高度h，且n1＝n2＝3，则绳端移动的距离s相同，
又因F1＞F2，
所以，根据W＝Fs可知，拉力F1做的功大于拉力F2做的功，即W1＞W2。
又因为时间相同，
所以，根据P＝可知，拉力F1的功率大于F2的功率，即P1＞P2，故BC错误；
D、不计绳重和摩擦，甲滑轮组的机械效率：η1＝＝；
乙滑轮组的机械效率：η2＝＝；
所以，甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率，故D正确。
故选：D。
【点评】本题考查了使用滑轮组时拉力、拉力做功、功率、机械效率的计算，要细心，防止因颠倒而出错，有一定的难度。
5． 【答案】B
【解析】【考点】杠杆的平衡条件．
【分析】根据杠杆平衡条件列出把重物悬挂点和拉力作用点互换前后的表达式，联立可得物体的重力以及F1：F2的值，根据重力公式计算物体的质量。
【解答】解：由题可知，F1＝9N，F2＝16N，
重物悬挂点和拉力作用点互换前，由杠杆平衡条件可得：F1×OA＝G×OB，代入数据可得9N×OA＝G×OB，即：＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
重物悬挂点和拉力作用点互换后，由杠杆平衡条件可得：F2×OB＝G×OA，代入数据可得16N×OB＝G×OA，即：＝＝﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②可得：G＝＝12N，故A正确，故B错误；
物体的质量：m＝＝＝1.2kg，所以此原理可用于非等臂天平的质量测量，故D正确；
①×②得：＝，即F1：F2＝OB2：OA2，故C正确。
故选：B。
6． 【答案】D
【解析】【分析】根据x＝πR得出转半周通过的弧长，因为F的方向始终与速度方向相同，即与位移方向始终相同，则转动半周，力F做的功为力与转过的弧长的乘积，根据W＝Fx得出F做的功。
【解答】解：转半周通过的弧长为：x＝πR＝π×1m＝πm，因为F的方向始终与速度方向相同，即与位移方向始终相同，则转动半周，力F做的功为力与转过的弧长的乘积，故F做功为：W＝Fx＝10N×πm＝10πJ。
故选：D。
【点评】本题考查功的计算，关键是位移的大小确定，难度不大。
7． 【答案】B
【解析】【考点】滑轮组中的相关计算；滑轮组及其工作特点．
【分析】如图，物体在水平方向上做匀速直线运动，根据二力平衡的条件可知滑轮组挂钩拉物体A的力等于物体A受到的摩擦力；不计绳重、滑轮重以及滑轮与轴间摩擦，根据F＝f和s绳＝ns物可求出绳子自由端的拉力和移动的距离。
【解答】解：AB、如图所示的滑轮组绳子有效股数n＝2，物体A沿水平地面匀速向左移动，物体A与地面间摩擦力为30N，故物体A在水平方向受到平衡力作用，滑轮组挂钩拉物体A的力等于摩擦力，为30N；
不计绳重、滑轮重以及滑轮与轴间摩擦，拉力F＝f＝×30N＝15N，故A错误，B正确；
CD、该滑轮组能省力但不可以省距离，因为绳端移动的距离为物体A移动的距离的2倍，即s绳＝2×1m＝2m，故CD错误。
故选：B。
8． 【答案】B
【解析】【考点】杠杆的平衡分析法及其应用
【分析】裤架是一个杠杆，裤架的左端下沉、右端上翘，要使杠杆（裤架）在水平位置平衡，右端的力和力臂乘积变大，或左端的力和力臂乘积变小。
【解答】解：
A、右边夹子向左移动，右端的力不变，力臂变小，右端力和力臂的乘积更小，裤架会更向左倾斜，故A错误。
B、左边夹子向右移动，右端的力不变，力臂变大，右端力和力臂乘积更大，裤架会向右倾斜，能在水平位置平衡，故B正确。
C、右边毛巾的下角夹在左边夹子上，相当于右端减小了重力，左端增加了重力，导致左端力和力臂乘积更大，右端力和力臂的乘积更小，裤架会更向左倾斜，故C错误。
D、综上所述，故D错误。
故选：B。
9． 【答案】C
【解析】【分析】（1）知道水对喷孔的压强和喷孔的总面积，根据p＝求出水对喷孔的压力；
（2）根据P＝＝＝Fv求出水枪的功率；
（3）知道转化的电能，根据电能W1与内能W2之比为9：16求出转化的内能；
（4）转化的电能和产生的内能之和即为减小的机械能，再对照图象得出减小的速度，最后求得列车的速度将会减小到的速度。
【解答】解：
A．由p＝可得，水枪工作时，水对喷孔的压力F压＝pS＝10×106Pa×0.5×10﹣4m2＝500N，故A正确；
B．水枪的功率P＝＝＝Fv＝500N×10m/s＝5000W，故B正确；
C．转化的电能W1＝1kW h，由＝可得，转化的内能W2＝kW h＝×3.6×106J＝6.4×106J，故C错误；
D．减小的机械能△W＝1kW h+kW h＝kW h＝×3.6×106J＝1×107J，
由图象乙可知，列车减小的速度为10m/s＝10×3.6km/h＝36km/h，
则列车的速度将会减小到108km/h﹣36km/h＝72km/h，故D正确。
故选：C。
【点评】本题考查力了压强公式、功率推导公式的应用以及单位的换算，是一道综合性较强的题目，关键是求出减小的机械能，对照图象得出减小的速度。
10．【答案】A
【解析】【考点】滑轮组中的相关计算；二力平衡条件的应用．
【分析】物体A在水平面上向右做匀速直线运动时，由图知，此滑轮组由2段绳子承担物重，所以F＝GB，根据二力平衡条件确定出摩擦力的大小；
当拉动A向左运动时，摩擦力的方向水平向右，根据力的平衡条件确定出拉力的大小。
【解答】解：
滑轮重和滑轮与绳子之间的摩擦忽略不计，由图知，此滑轮组由2段绳子承担B物体的重力，
所以物体A在水平面上向右做匀速直线运动时，绳子上的拉力FA＝GB＝×20N＝10N；
A向右做匀速直线运动时，在水平方向A受到的摩擦力和绳对A的拉力平衡，所以f＝FA＝10N，方向水平向左；
若使物体A向左做匀速直线运动，此时A受向左的拉力F、向右的摩擦力和向右的绳子拉力FA，且A对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则A受到的摩擦力大小不变（仍为10N），
因A处于平衡状态且绳子上的拉力大小不变，则由力的平衡条件可得向左的拉力：F＝FA+f＝10N+10N＝20N。
故选：A。
11．【答案】D
【解析】【考点】动能大小的比较；动能和势能的转化与守恒；机械能守恒条件．
【分析】（1）只有重力或弹力做功，无摩擦力的情况下，物体机械能守恒；
（2）机械能守恒特点为：物体动能与势能之和不变。
【解答】解：A、物体整个运动过程中机械能守恒，动能最大时重力势能最小，因此B点动能最大，故A错误；
B、物体整个运动过程中机械能守恒，动能最大时重力势能最小，因此B点动能最大，速度最大，故B错误；
C、物体整个运动过程中机械能守恒，A点与D点位于同一高度，因此可以达到D点，故C错误；
D、物体整个运动过程中机械能守恒，因此小球在整个过程中机械能不变，故D正确。
故选：D。
12．【答案】D
【解析】【考点】力是否做功的判断；动能和势能的大小变化；物体运动状态变化的判断；惯性．
【分析】（1）物体的运动状态变化包括速度大小和运动方向的变化。
（2）做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上通过的距离（即力和距离的方向要一致），二者缺一不可。
（3）物体的动能与质量和速度有关。
（4）任何物体都具有惯性，即保持原运动状态不变的性质。
【解答】解：A、篮球在击地传球过程中，运动方向和速度大小均变化，所以运动状态改变，故A错误；
B、篮球随手上升时，受到手的力向上，运动方向向上，所以双手对篮球做功，故B错误；
C、篮球离手后上升过程中，速度变小，所以动能减小，故C错误；
D、篮球被投出后，由于具有惯性继续运动，故D正确。
故选：D。
【点评】理解运动状态不变的情况、做功的必要因素，知道影响动能的因素，理解惯性概念，可解答此题。
13．【答案】B
【解析】【考点】杠杆的平衡条件．
【分析】在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，以左侧的支柱为支点，右支架对主梁的支持力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L﹣s，根据杠杆平衡条件分析出F和s的关系式，得出F与s的关系，找出图像。
【解答】解：在重物由主梁右端缓慢移到左端的过程中，以左侧的支柱为支点，右支架对主梁的支持力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L﹣s，
根据杠杆平衡条件：FL＝G（L﹣s）得，
拉力F为：F＝G﹣，
由关系式知：右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s成一次函数关系，且拉力随s的增大而减小，故B符合题意。
故选：B。
14．【答案】B
【解析】【考点】杠杆的动态平衡分析；杠杆的分类．
【分析】（1）从支点到动力作用线的距离为动力臂，从支点到阻力作用线的距离为阻力臂；根据动力臂和阻力臂的大小判定杠杆的类型；
（2）当杠杆AB缓慢匀速升至虚线位置的过程，分析得出动力臂和阻力臂的大小变化，根据杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知动力大小的变化。
【解答】解：由图可知，支点为A，绳子对吊桥AB的拉力（动力）方向沿BC方向；从A作BC的垂线，该垂线段为动力臂L，如图所示：
；
吊桥的重力为阻力，则阻力臂L2＝OA；
已知∠ABC＝45°，则ΔBDA为等腰直角三角形，根据几何知识可知动力臂L1＝AB，而阻力臂L2＝OA＝AB，所以此时的动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；
在缓慢匀速拉升至虚线位置的过程，动力臂变大，阻力臂变小，而阻力大小不变，根据F1L1＝F2L2可知，动力减小；
故ACD错误，B正确。
故选：B。
15．【答案】C
【解析】【考点】能量的转化与守恒定律．
【分析】首先判定开始时三球机械能的大小；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，据此判定速度的大小。
【解答】解：乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，由于高度和速度都相同，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能相同，速度相同。
故选：C。
二、填空题
16．【答案】＞；＞
【解析】【考点】比较功率的大小；比较功的大小
【分析】由题知甲比乙高，举起相同的杠铃时，举起的高度大，根据W＝Gh分析做功大小，又知道所用时间相同，再利用P＝比较功率大小。
【解答】解：因为两人举起杠铃质量相同，则杠铃重相同，
甲比乙高，则举起的高度：h1＞h2，
所以，根据W＝Gh可知，举起杠铃做的功：W1＞W2，
又因为举起杠铃用的时间相同，
所以，根据P＝可知，做功功率：P1＞P2。
故答案为：＞；＞。
17．【答案】故答案为：重力势；动；弹性势；动。
【解析】【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关，弹性形变程度越大，其所具有的弹性势能就越大。
（2）动能和势能之间是可以相互转化。
【解答】解：如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道的C处，故小球从A点由静止开始下滑的过程中，其质量不变，速度变快，故其动能变大；同时其质量不变，高度减小，故其重力势能变小，所以该过程是将重力势能转化为动能的过程；
在撞击到弹簧使弹簧被压缩的过程中，其质量不变，速度变小，故动能变小；同时弹簧的弹性形变程度越来越大，故其所具有的弹性势能变大，故该过程是将动能转化为弹性势能的过程，在钢球被弹开的过程中，弹性势能再转化为动能。
故答案为：重力势；动；弹性势；动。
【点评】在做能量的转化这种题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。
18．【答案】（1）内；（2）＞；（3）＞。
【解析】【考点】动能与势能的相互转化．
【分析】（1）物体克服摩擦做功，机械能转化为内能；
（2）动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，机械能为动能和势能的和；
（3）根据克服摩擦时通过的距离的大小分析。
【解答】解：（1）滑板在运行过程中，克服阻力做功，机械能转化为内能；
（2）由于克服摩擦做功，爱好者的机械能逐渐变小；C、D两处等高，重力势能相同，D点的机械能小于C点的机械能，所以D点的动能小于C点的动能，由于爱好者的质量不变，所以vc＞vd；
（3）爱好者从A到B的过程中，克服摩擦做功时通过的距离要大于爱好者从B到C的距离，所以从B到C损失的机械能变小了，所以高度会变小，即h1＞h2。
故答案为：（1）内；（2）＞；（3）＞。
19．【答案】（1）见解答图；100；
（2）＝；动力FA和FB的力臂都是圆O的半径，即lA＝lB，且阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知FA＝FB；
（3）见解答图。
【解析】【考点】杠杆中最小力的问题；杠杆的平衡条件．
【分析】（1）力臂指的是支点到力的作用线的距离，分析动力臂与阻力臂的关系即可得出结论；
（2）比较两个力力臂的大小即可得出结论；
（3）力的作用点与支点的距离是最大的力臂，即最小的动力。
【解答】解：
（1）①力臂指的是支点到力的作用线的距离，即FA方向延长力的作用线，过支点O作FA的延长线的垂线段所求力臂lA；（如图）
②在A点沿与圆O相切的方向用力拉，所以此时的力臂即为该圆的半径，等于阻力臂，所以动力就等于阻力，即为100N；
（2）由图可知，动力FA和FB的力臂都是圆O的半径，即lA＝lB，且阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知FA＝FB；
（3）力的作用点与支点的距离是最大的力臂，即最小的动力，故OE为最长的力臂，由于支点在动力和阻力的中间，所以过点E作垂直于OE的朝下的点箭头的线段即为最小动力FE的方向（如图）。
故答案为：
（1）见解答图；100；
（2）＝；动力FA和FB的力臂都是圆O的半径，即lA＝lB，且阻力和阻力臂不变，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知FA＝FB；
（3）见解答图。
20．【答案】故答案为：先变大后变小；＞。
【解析】【分析】（1）动能的大小与质量、速度有关；小球从A运动到O的过程中，受到水平向右的弹力、水平向左的摩擦力；该过程中弹簧的形变量减小，弹力减小，分析弹力与摩擦力的大小关系，确定小球的速度变化，从而可知小球动能的变化；
（2）弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；把弹簧和小球看做一个整体，根据初末状态的能量形式和能量守恒定律分析弹簧弹性势能的大小关系、形变量的大小关系，据此可判断长度AO与OB的关系。
【解答】解：
（1）小球从A运动到O的过程中，受到水平向右的弹力、水平向左的摩擦力；
开始一段时间内，弹力大于摩擦力，小球做加速运动，其速度不断增大，动能增大；当小球受到的弹力等于摩擦力时，小球的速度最大，动能最大；继续向右运动，弹簧的形变量减小，弹力减小，弹力小于摩擦力，小球做减速运动，动能变小，所以，小球从A点到O点的过程中动能先变大后变小；
（2）把弹簧和小球看做一个整体，小球在A点时速度为0、高度为0，则小球的动能、重力势能和机械能均为0，此时弹簧由于被压缩而具有较大弹性势能；
小球在整个运动过程中，需要克服摩擦做功，所以整体的机械能会转化为内能；小球最远运动到B点，此时小球的速度为0、高度为0，则小球的动能、重力势能和机械能均为0，但弹簧被拉长而具有一定的弹性势能；
根据能量守恒定律可知，在A点时弹簧的弹性势能大于在B点时弹簧的弹性势能，所以在A点时弹簧的形变量较大，故可知AO大于OB。
故答案为：先变大后变小；＞。
【点评】此题是关于运动和力的关系以及能量转化的问题，有一定难度。
三、探究题
21．【答案】（1）左；（2）不合理；因为只有一组实验数据，得出的实验结论具有偶然性；（3）C。
【解析】【考点】探究杠杆的平衡条件．
【分析】（1）铅笔左端下沉，说明其重心在支点左侧；要使铅笔水平平衡，需使铅笔所受重力的作用线过支点，据此分析细线移动方向；
（2）从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂；
要使实验结论具有普遍性，要有多组实验数据进行分析，只有一组实验数据得出的实验结论具有偶然性。
（3）铅笔芯折断后，固定在左端细线下，据此分析杠杆力臂的变化，根据杠杆平衡的条件分析解答。
【解答】解：（1）由图可知，铅笔静止后左端下沉，若想调节铅笔水平平衡，应将支点向左移动，即细线向左移动；
（2）实验数据分析不合理，因为只有一组实验数据，得出的实验结论具有偶然性；
（3）由丁图可知，把折断的铅笔芯放到左端细线下方固定，对于杠杆来说，杠杆两侧的重力不变，但是杠杆左侧的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，G左L左＜G右L右，杠杆不能在水平位置平衡，杠杆右端下沉，故C正确。
故答案为：（1）左；（2）不合理；因为只有一组实验数据，得出的实验结论具有偶然性；（3）C。
22．【答案】故答案为：
（1）速度；让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下；
（2）物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（3）纸盒被铁球推动距离的大小；转换法；
（4）匀速直线。
【解析】【分析】（1）要探究动能大小与物体质量的关系，需保持物体的速度相同；则需使小球从同一斜面的同一高度由静止开始运动；
（2）分析图甲、丙所示两次实验，根据实验控制的变量与实验现象分析答题；
（3）掌握转换法在实验中的应用，通过对纸盒做功的多少，来体现小球动能的大小；
（4）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动。
【解答】解：
（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下；
（2）由图示实验可知，甲、丙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于丙滚下的高度，甲将纸盒推动得更远，说明动能更大，可得质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；
（3）该实验是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法；
（4）若水平面绝对光滑，铁球将做匀速直线运动。
故答案为：
（1）速度；让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下；
（2）物体质量相同时，速度越大，动能越大；
（3）纸盒被铁球推动距离的大小；转换法；
（4）匀速直线。
【点评】本题考查了探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验，实验应用了转换法和控制变量法，掌握转换法与控制变量法的应用、分析图示实验即可正确解题。
23．【答案】故答案为：（1）使铁球到达水平面时的速度相等；质量；（2）木块移动的距离；铁球；不能；
（3）不可行；相同的弹性势能转化得到相同的动能，最终木块移动的距离相等。
【解析】【分析】（1）此实验把动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，距离越远表明铁球的动能越大；
（2）实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让铁球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一铁球，这样可以保证铁球的质量相同；
（3）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，这样才能知道是否符合实验要求。
【解答】解：
（1）实验中，保持铁球在斜面上的高度相同，是为了控制铁球到达下端时具有相同的速度，研究铁球的动能大小与质量的关系；
（2）实验中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断铁球动能的大小；若水平面光滑，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去。木块通过的距离无法确定，做功的多少也无法确定。所以铁球动能的大小就无法比较；
（3）观察图乙的装置可知，若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。
故答案为：（1）使铁球到达水平面时的速度相等；质量；（2）木块移动的距离；铁球；不能；（3）不可行；相同的弹性势能转化得到相同的动能，最终木块移动的距离相等。
【点评】物体动能的大小是通过木块移动的距离来体现的，比较铁球的动能大小，即比较木块通过的距离。由于木块永远运动，所以距离的大小无法比较，即动能就无法比较。
四、计算题
24．【答案】答：（1）物体从井底到井口上升的平均速度为0.3m/s；
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压强为1.5×105Pa；
（3）把物体从井底拖到井口的整个过程，汽车牵引力所做的功为9600J。
【解析】【考点】功的计算；变速运动与平均速度；压强的大小及其计算．
【分析】（1）已知物体从井底到井口的高度和时间，利用速度公式计算上升的平均速度；
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压力等于汽车的重力，利用G＝mg求出，又知轮胎与地面的总接触面积，利用压强公式计算压强；
（3）根据汽车前进过程中自身受到水平地面对它的摩擦力为车重的0.1倍求出摩擦力，然后根据力的合成求出物体对汽车的拉力，再利用定滑轮的工作特点求出汽车的牵引力，最后利用W＝Fs计算汽车牵引力所做的功。
【解答】解：
（1）物体从井底到井口上升的平均速度：v＝＝＝0.3m/s。
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压力：
F＝G汽＝m汽g＝1.2×103kg×10N/kg＝1.2×104N，
轮胎与地面的总接触面积为S＝800cm2＝0.08m2，
则汽车对水平地面的压强：p＝＝＝1.5×105Pa。
（3）汽车前进过程中受到水平地面对它的摩擦力：
f＝0.1G汽＝0.1×1.2×104N＝1.2×103N，
图中滑轮为定滑轮，则物体对汽车向左的拉力：F拉＝G物＝2000N，
因汽车匀速运动，由力的平衡条件可得，汽车的牵引力：
F牵＝f+F拉＝1.2×103N+2000N＝3200N，
汽车牵引力所做的功：W＝F牵s＝3200N×3m＝9600J。
答：（1）物体从井底到井口上升的平均速度为0.3m/s；
（2）未拖物体前汽车对水平地面的压强为1.5×105Pa；
（3）把物体从井底拖到井口的整个过程，汽车牵引力所做的功为9600J。
25．【答案】（1）①采样器对金属杆AB的力F2的示意图如上图所示；
②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是2×105Pa；
（2）抛掉物品后潜水器受到的浮力是3.57×105N；浮力比重力大1.5×104N。
【解析】【考点】杠杆的平衡条件；压强的计算；浮力大小的计算．
【分析】（1）根据力的作用是相互的，分析采样器对金属杆AB的作用力；
（2）由数学知识求作用在A端的拉力的力臂，根据杠杆平衡条件计算作用在B端的作用力，从而求得玻璃管的环形口对海底沉积物的压力，根据p＝求得压强；
（3）根据G＝mg分别计算抛掉物品前后潜水器的重力；据悬浮时的条件计算潜水器抛物品前的浮力；计算抛掉物品的浮力和重力，根据题意求出结果。
【解答】解：（1）①水平金属杆的B端竖直向下压采样器时，力的作用是相互的，采样器对金属杆AB的力F2的方向竖直向上，力F2示意图如图所示：
②由OA＝18cm，OC＝24cm，AC＝30cm，可得OA2+OC2＝AC2，所以△AOC为直角三角形，机械手臂的液压杆AC对水平金属杆A端的拉力F1＝200N，O为支点，
由图知△AOC∽△ADO，＝，所以＝，解得F1的力臂L1＝OD＝14.1cm＝0.144m，
F2的力臂L2＝OB＝72cm＝0.72m，根据杠杆平衡条件：F1L1＝F2L2，F2＝F1＝×200N＝40N，
采样器的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物的压力：F压＝F2＝40N，受力面积S＝2cm2＝2×10﹣4m2，
竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是：p＝＝＝2×105Pa；
（2）潜水器的总质量m总＝36t＝3.6×104kg，潜水器悬浮，所以潜水器受到的浮力：F浮总＝G总＝m总g＝3.6×104kg×10N/kg＝3.6×105N，
丢弃物体积是：ΔV＝0.3m3，丢弃物排开谁的体积：ΔV排＝ΔV＝0.3m3，减少的浮力：ΔF浮＝ρ海水gΔV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.3m3＝3×103N；
此时潜水器受到的浮力：F浮＝F浮总﹣ΔF浮＝3.6×105N﹣3×103N＝3.57×105N，
丢弃物质量是：Δm＝1.8t＝1.8×103kg，丢弃物重力是：ΔG＝Δmg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
潜水器的重力：G＝G总﹣ΔG＝3.6×105N﹣1.8×104N＝3.42×105N，
浮力与重力的差：F浮﹣G＝3.57×105N﹣3.42×105N＝1.5×104N。
答：（1）①采样器对金属杆AB的力F2的示意图如上图所示；
②竖直状态下的玻璃管的圆环形管口对海底沉积物产生的压强是2×105Pa；
（2）抛掉物品后潜水器受到的浮力是3.57×105N；浮力比重力大1.5×104N。
26．【答案】答：（1）杨燕需要做的有用功为20J；
（2）拉力的功率为5W；
（3）整个过程中机械效率为80%；
（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将变大。
【解析】【分析】（1）知道衣服总重和提升的高度，根据W＝Gh求出杨燕需要做的有用功；
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，不计绳重和摩擦时，根据F＝G总求出绳端的拉力，根据W＝Fs＝Fnh求出拉力做的总功，利用P＝求出拉力做功的功率；
（3）根据η＝×100%求出整个过程中机械效率；
（4）如果所挂衣服的重力增加了，拉力所做的有用功增加，不计绳重和摩擦额外功不变，根据η＝×100%分析整个装置的机械效率变化。
【解答】解：（1）杨燕需要做的有用功：
W有＝G衣h＝40N×0.5m＝20J；
（2）由图可知，n＝4，不计绳重和摩擦时，绳端的拉力：
F＝G总＝×（10N+50N）＝12.5N，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝Fnh＝12.5N×4×0.5m＝25J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝5W；
（3）整个过程中机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%；
（4）如果所挂衣服的重力增加了，拉力所做的有用功增加，不计绳重和摩擦，额外功不变，
由η＝×100%可知，整个装置的机械效率将变大。
答：（1）杨燕需要做的有用功为20J；
（2）拉力的功率为5W；
（3）整个过程中机械效率为80%；
（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将变大。
【点评】本题考查了做功公式和功率公式、机械效率公式的应用等，明确滑轮组绳子的有效股数以及有用功、总功、额外功是关键。
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