华师大版科学九上 第五章功和简单机械《进阶培优》（含答案）
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| 名称 | 华师大版科学九上 第五章功和简单机械《进阶培优》（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 华师大版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2024-12-02 10:34:00 | ||
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2024九上科学进阶培优 第五章 简单机械和功
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、选择题（每空3分，总计45分）
1． 如图是某运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景，她的重心在A点，体重为500N，设地面对两个手掌的支持力为F，在运动员身体撑起的过程中（ ）
A．支持力F一定做功 B．支持力F一定不做功
C．支持力F＝500N D．支持力F＞500N
2． 如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（ ）
①匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的 ②匀速上升阶段，物体A的机械能不变
③匀速下降阶段，物体A的重力势能转化为动能 ④物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能
A．只有①③正确 B．只有②④正确 C．只有①④正确 D．只有①②③正确
3． 用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M重力为760N，M的体积为3×10﹣3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg），下面结论正确的是（ ）
A．当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为91.25%
B．动滑轮的重力为50N
C．此过程中，绳子自由端的拉力F大小为380N
D．当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为760N
4． 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
5． 如图所示，有一斜面长为s、高为h，现用力F沿斜面将重力为G的物体从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为η。则下列关于斜面对物体的摩擦力f的表达式中不正确的是（ ）
A．f＝ B．f＝ C．f＝F（1﹣η） D．f＝
6． 我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（ ）
A．540牛 B．270牛 C．360牛 D．200牛
7． 舂米就是把打下的稻谷去壳的过程，舂出来的壳就是米糠，剩下的米粒就是我们吃的白米。如图所示是舂米工具的结构示意图，其中O为固定转轴，A处连接着石球。脚在踏杆的B处施力，使石球升B高，脚拾起后石球会落下去击打稻谷。石球重为60N，不计摩擦和杆重。以下说法正确的是（ ）
A．此时舂米工具是费力杠杆
B．脚竖直向下至少用力24N，才能将石球抬起
C．脚沿与杆垂直方向用力时，该力的力臂为1.4m
D．如果考虑杆重的话，脚会更费力
8． 如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形玻璃板平放在水平地面上，分别用竖直向上的拉力F甲、F乙拉在长短不同的两端的中央位置，使该端抬离地面，下列说法正确的是（ ）
A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂短 B．F甲＜F乙，因为乙方法的动力臂长
C．F甲＞F乙，因为甲方法的阻力臂短 D．F甲＝F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍
9． 超市进了一批洗衣粉，每箱10kg，搬运工要把它们搬到二楼的柜台上，假设他身体可以提供的功率P与他所搬运物体的质量m的关系如图所示。若要尽可能快地把这批洗衣粉搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为（ ）
A．2箱 B．3箱 C．4箱 D．6箱
10．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
11．材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、B两端，O为支点（OA＜OB），如图所示，杠杆处于平衡状态。如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，杠杆将会（ ）
A．A端下沉 B．B端下沉 C．仍保持平衡 D．以上说法都不正确
12．轻质弹簧的一端连接在放置于粗糙水平面的物块上，另一端固定在竖直的墙上（保持弹簧与水平面平行），当弹簧处于自然状态时，物块位于O处。小乐将物块移至N处后由静止开始释放，发现物块向左移动，最终停在M处。下列说法正确的是（ ）
A．从N到M的过程中，物块的机械能保持不变
B．从N到M的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大
C．物块经过O处时，受到的摩擦力方向发生改变
D．物块停在M处时，受到水平向右的摩擦力
13．大伟同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平向移动4m，如图所示。若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功？（ ）
A．200J B．300J C．400J D．500J
14．如图所示，用细绳将甲物体挂在轻质杠杆的A端，将乙物体挂在轻质杠杆的B端，已知甲物体底面积为0.01m2，乙物体的质量为3kg，杠杆在水平位置平衡时，甲物体对地面的压强为2500Pa，OA：OB＝2：5。则下列说法错误的是（ ）
A．甲物体的重力为 100 N
B．若将乙物体的悬挂点向左移动，甲物体对地面的压力会增大
C．杠杆 B 端所挂物体的质量为 4 kg 时，物体甲对地面压力刚好为零
D．移动支点 O 的位置，使 AO：AB＝1：4 时，物体甲刚好离开地面
15．如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(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)。下列说法错误的是（ ）
A．绳端移动速度为0.2m/s B．弹簧测力计读数为9N
C．物体A和地面之间有摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动
二、填空题（每空2分，总计40分）
16．(4分)如图甲所示是某款学生用翻盖式课桌，抬起过程应用了杠杆原理，桌盖可绕铰链（支点O）自由转动，A点为桌盖重心位置。图乙为桌盖抬起时受力分析图，由图可知，该杠杆属于 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。若在B点分别施力F1、F2、F3，使杠杆平衡，其中最小的力是 。
17．(6分)如图甲所示，小明将空吊篮提升到高处，拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，空吊篮上升的v﹣t图象如图丙所示，动滑轮重20N，在0～1s内空吊篮处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态，空吊篮重为 N（忽略绳重、摩擦和空气阻力）；若绳子能承受的最大拉力为120N，则吊篮最多能装货物的质量为 kg。（g取10N/kg）
18．(6分)如图甲是一种落地式海报架，图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆，水平向右的风将其吹倒的瞬间，支点是 （选填“B”或“C”），请在图乙中画出此时重力G的力臂L2；若要使海报架抵抗更大的风力，可适当 （选填“增大”或“减小”）∠BAC角度的大小。
19．(6分)图甲是滑轮组提升重200牛的物体，已知拉力F为80牛，不计绳重和摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图像是 （选填“A”或“B”），动滑轮重为 牛，3秒内对物体做的有用功为 焦。
20．(8分)如图所示是一种开瓶器，使用时将螺旋钻头旋进软木塞，再用双手按压两边的压把，利用压把这是通过_______ 的方法从而省力；钻头做得尖细是为了 （选填“增大”或“减小”）压强。小明将螺旋钻头旋进软木塞后，在6s内将瓶塞拔出，若瓶塞长6cm，瓶塞受到的平均阻力为90N，则小明克服瓶塞阻力做功为 J，其做功的功率为 W。
21．(4分)如图所示，物体B在弹簧测力的拉动下水平向右做匀速直线运动。已知绳子的拉力为5N，地面对B的摩擦力为8N，若不计弹簧测力计和绳子重力、忽略绳子和滑轮之间的摩擦，则物体A受到的摩擦力为 N，弹簧测力计的示数为 N。
22．(6分)某同学在观看电视里射箭比赛时发现，弓拉得越弯，箭射得越远。于是做出如下猜想：弹性势能的大小可能与物体发生弹性形变的程度有关。
①为验证猜想是否正确，他设计了如图所示的实验，将一小球置于弹簧的右端，将弹簧每次压缩到不同的长度，松开后，让弹开的小球钻入位于同一位置的相同纸盒并留在其中。分析比较每次纸盒 ，从而可比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小，若桌面绝对光滑，该实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
②理论推导和实验结果均表明，弹簧发生弹性形变时弹性势能的大小．其中Ep表示弹性势能，单位是J，x是弹簧长度的改变量，单位是m，k称为弹簧的劲度系数，则k的单位是 。
三、探究题（每空2分，总计40分）
23．(6分)如图甲所示是我们常见的按压式圆珠笔。小明利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一：研究弹簧弹力与压缩量的关系，实验数据记录如下表：
序号 钩码质量（g） 弹簧压缩量x（mm） 弹簧弹力F（N） k
1 50 2 0.5 0.25
2 100 4 1 0.25
实验二：先将笔倒立向下按压然后放下，笔将向上弹起一定的高度。弹跳过程可以分为三个阶段：
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面（见位置a）；
②由静止释放，外壳竖直上升，弹簧恢复到原长（见位置b）；
③笔继续上升到离桌面2cm的最高处（见位置c）开始下落。
（1）实验一表中的“k”应该填入的项目是： 。
（2）笔在上升过程中，笔的外壳的最大速度处于位置 之间。（选填“ab”或“bc”）
（3）若不计一切摩擦，请说明从a到b到c位置笔的内芯的机械能变化情况？ 。
24．(10分)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 。
25．(6分)（2024 宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。
【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？
【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。
假设二：物体的重力势能与下落高度有关。
【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 ____________________________来反映的。
【得出结论】通过比较实验序号为 的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。
【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见： 。
序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm
1 10 10 8.5
2 10 20 9.2
3 10 30 10.4
4 20 20 11.8
5 30 20 12.6
26．(6分)在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？
（1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是 ；
（2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验，分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。
斜面倾角速度（米/秒》球的类别 10° 20° 30° 40° 50° 60°
大钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
小钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
木球 2.67 2.67 2.67 2.67 2.74 2.89
分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是
A．15° B．25° C．35° D．45°
（3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小（图中未画出固定塑料软片的装置）。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是 。（忽略钢球和水平面的摩擦）
27．(12分)某同学在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，发现杠杆如图甲所示，则应将杠杆左端平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端适当调节，使杠杆水平平衡；
（2）该同学通过如图乙所示实验得到相关数据如下表，由表中数据推测出杠杆的平衡条件是： （用F1、F2、l1、l2表示）；
序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.0 15.0 1.5 10.0
2 1.0 20.0 1.0 20.0
3 3.0 10.0 2.0 15.0
……
（3）若将乙图右侧钩码换成弹簧测力计，如图丙所示，保持杠杆水平平衡，弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后，弹簧测力计的示数将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（4）该同学在科技创新实验中将此装置改装成了一个杠杆液体密度计，该装置可测量小桶内液体的密度。如图丁所示，将容积为20mL的小桶挂在M点，调节平衡螺母使杠杆水平平衡，已知OM＝OA＝5cm，则杠杆密度计的“0刻度”线应在 （选填“O”或“A”）点，将待测液体倒满小桶，在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时，杠杆刚好水平平衡。重物质量10g，ON＝15cm，N点位置应标注的密度刻度值是 g/cm3，改装后杠杆右端的密度刻度线 （选填“是”或“不是”）均匀分布的。（g＝10N/kg）
四、综合题（28题6分，29题6分，30题7分，31题8分，32题8分，总计35分）
28．(6分)创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具—密度秤。其中经防腐处理的合金块重8N，体积100cm3，秤砣重2N，秤纽处O到A端长10cm。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中（不接触容器），调节秤砣位置使秤杆水平平衡，秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。请解答下列问题（g=10N/kg）：
（1）在底面积为100cm2的烧杯内装入20cm深的待测液体，测量情况如图，测得OC长34cm。求秤杆A端受到绳子的拉力大小；
（2）C点刻度表示的待测液体密度多大？
（3）以上过程中合金块放入前后，待测液体对烧杯底部压强变化多少？
29．(6分)小华到商厦看到载货电梯后，对其结构和工作原理产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到，电梯是通过电动机带动钢丝绳，利用滑轮组来提升货物，其机械部分结构如图甲所示，某次工作电梯在25s内将质量为500kg的重物匀速提升15m，电动机对钢丝绳的拉力为F＝3×103N，为了安全，电梯设置有超载自动报警系统，其控制电路工作原理如图乙所示，已知电源电压U＝8V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图丙所示，求：
（1）提升物体的有用功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）当电流表示数达到20mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于多少N？
30．(7分)在东京奥运会男子举重61kg级比赛中，中国运动员李发彬挺举比赛中首次试举166kg成功。在做技术动作的过程中，他甚至使用了“金鸡独立”的姿势来调整重心。最终，李发彬获得该项目的冠军。
（1）选图甲中李发彬“金鸡独立”姿势相比于双脚站立，对地面的压强 （填“变大”“不变”或“变小”）。
（2）若李发彬将该杠铃从地面最高上举至2m（杠铃重心上移1.8m），则在这个过程中，克服该杠铃的重力所做的功为多少？若用如图乙所示的滑轮组使该杠铃匀速提升相同高度，用时10s，该装置的机械效率为66.4%，则电动机拉绳子的功率为多少？
31．(8分)某车库出口处的“两段式道闸”开启过程如图甲所示；AO和OB是两段栏杆，长均为2m、质量均为5kg（质量分布均匀）；两段栏杆之间以轻质铰链连接，使AO能绕O转动；CD为轻质链杆，B是电机带动栏杆转动的中心点，如图乙所示；当道闸开启时，电机带动水平的AOB和CD转动，道闸完全开启后，AO水平、OB竖直，CD竖直，如图丙所示。此时CD与OB之间距离为5cm。（不计一切摩擦，g＝10N/kg）
（1）如图丙所示，AO重力的力臂是 m。
（2）如图丙所示，CD对铰链的拉力是多少？
（3）AOB由图乙位置到图丙位置，电机至少要对AOB做多少功？
32．(8分)图甲为某品牌坚果开壳器，图乙为其结构示意图。该开壳器的工作原理为：用力向下压手柄可使金属杆OA绕O点旋转，带动连杆BC运动（连杆BC可绕B点和C点自由转动），从而推动金属活塞M在金属套筒内水平向右运动，使固定在金属活塞M和金属块N之间的坚果受到压力。当压力增大到一定值时，坚果外壳就会被压碎。
（1）开壳器使用过程中为了让坚果不易滑落，其金属块与坚果接触的面刻有花纹，这是通过增大______而增大摩擦。
（2）若某种坚果碎壳时，作用在其表面的压力至少20牛，且坚果与金属块M间的按触面积为0.5厘米2则压碎该坚果时，金属块M对坚果的压强至少为______帕。
（3）如图乙，若某次使用该开壳器对一坚果进行碎壳过程中，当金属杆OA从竖直方向绕O点顺时针缓慢匀速转动60°时，连杆BC恰好处于水平位置。已知金属杆OA长20厘米，OB长2厘米，连杆BC长2.5厘米。作用在A点的压力牛，且方向始终垂直于金属杆OA，连杆BC对金属杆OA作用力F2的方向始终沿BC所在直线方向。求：该过程中连杆BC对金属杆OA作用力F2大小的范围_________________________。
2024九上科学进阶培优 第五章 简单机械和功（参考答案）
一、选择题
1． 【答案】A
【解析】【考点】力是否做功的判断；杠杆的平衡条件．
【解答】解：分析该题能看出，当运动员身体撑起的过程中，重心向上移动，故支持力一定做功，故A正确，B错误；同时在上述过程中，人的脚与地面的接触点是支点，重力相当于阻力，支持力相当于动力，故此时的动力臂大于阻力臂，故此时动力应该小于阻力，即支持力小于重力，即支持力F＜500N，故CD错误。
故选：A。
2． 【答案】C
【解析】【考点】动能与势能的相互转化；机械能守恒；运动与静止的相对性．
【解答】解：①、匀速上升阶段，物体A相对于地面有位置的变化，因此物体A相对于地面是运动的，故①正确；
②、物体A的机械能等于A的动能和重力势能之和，匀速上升阶段，物体A的质量不变，速度不变，则物体A的动能不变，但上升过程中物体A的高度变大，则物体A的重力势能变大，因此物体A的机械能变大，故②错误；
③、匀速下降阶段，物体A的质量和速度均不变，则物体A的动能不变，因此物体A的重力势能未转化为动能，故③错误；
④、由题可知，物体A匀速下降阶段的速度小于匀速上升阶段的速度，因此物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故④正确；
总上所述分析可知①④正确，故A、B、D错误，C正确。
故选：C。
3． 【答案】A
【解析】【考点】滑轮（组）的机械效率；浮力大小的计算；滑轮组中的相关计算．
【分析】（1）当物体M没有露出水面时，由速度公式计算提升物体的时间，由图象读出拉力F做的总功，由阿基米德原理公式计算物体M受到的浮力，根据η＝＝计算滑轮组的机械效率；
（2）拉力端移动距离s＝2h，利用W＝Fs求绳端拉力F；不计绳重和摩擦力大小，根据F＝（G﹣F浮+G动）求动滑轮的重力；
（3）当物体M没有露出水面时，根据F拉＝G﹣F浮计算动滑轮下端挂钩上绳子的拉力。
【解答】解：A、由v＝可得，提升物体的时间t＝＝＝20s，根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力F做的总功是8000J，当物体M没有露出水面时，物体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1×103 kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝30N，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝91.25%，故A正确；
BC、由图知，承担重物绳子的段数n＝2，则拉力端移动距离s＝2h＝2×10m＝20m，由W总＝Fs得拉力：F＝＝＝400N，故C错误；
不计绳重和摩擦力绳子自由端的拉力F＝（G﹣F浮+G动），所以动滑轮的重力：G动＝2F﹣G+F浮＝2×400N﹣760N+30N＝70N，故B错误；
D、当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力：F拉＝G﹣F浮＝760N﹣30N＝730N，故D错误。
故选：A。
4． 【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。
5． 【答案】A
【解析】【分析】斜面上做的有用功为：W有＝Gh，总功为：W总＝Fs，额外功为：W额＝fs；斜面的机械效率为：η＝，还可以表示为η＝＝＝，据此可推出摩擦力的表达式。
【解答】解：有用功：W有＝Gh，W总＝Fs，额外功：W额＝fs，
由W额＝fs，得：f＝＝＝，故B表达式正确；
因为η＝，W总＝W有+W额，所以W额＝W总（1﹣η），即fs＝Fs（1﹣η），则有f＝F（1﹣η），故C表达式正确；
总功（拉力做的功）：W总＝W有+W额＝Gh+fs，
斜面的机械效率：η＝＝＝，
整理可得物体与斜面间的摩擦力：f＝，故D表达式正确。
故选：A。
【点评】此题考查的是斜面机械效率与摩擦力的计算，关键是根据总功、有用功和额外功之间的关系来求解。
6． 【答案】C
【解析】【考点】滑轮组及其工作特点．
【分析】爸爸妈妈在轻质滑轮组两端拉着滑轮组，则爸爸与地面间的摩擦力等于妈妈与地面间的摩擦力与小明的拉力之和；承担右侧滑轮组绳子段数为3，3段绳子分担了该滑轮组受到的外力，外力的大小等于爸爸与地面之间的摩擦力。
【解答】解：若不计滑轮重、绳重及滑轮组摩擦，小明所使用的拉力F＝f＝×540N＝180N；
由于爸爸妈妈在轻质滑轮组两端拉着滑轮组，则f妈妈＝f爸爸﹣F＝540N﹣180N＝360N，故ABD错误，C正确。
故选：C。
7． 【答案】B
【解析】【考点】杠杆的平衡条件；杠杆的分类．
【分析】（1）从支点到重力作用线的距离是动力臂；根据动力臂和阻力臂的大小判断杠杆类型。
（2）从图可知动力臂和阻力臂，根据杠杆的平衡条件可求脚竖直向下的力。
（3）根据杆的重心的位置分析是否费力。
【解答】解：A、由图可知，舂米工具在使用的过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A错误；
B、当脚竖直向下用力时，如图所示动力臂为OC，阻力臂为OD，如图所示：
；
F2 OC＝G OD，F2 OB cosθ＝G OA cosθ，所以：F2 OB＝G OA，F2×1m＝60N×0.4m，解得F2＝24N，故脚竖直向下用力F2为至少为24N，故B正确；
C、不计摩擦和杆重，图中O为支点，脚沿与杆垂直方向用力F1时，力臂OB最长，OB＝1.4m﹣0.4m＝1m，故C错误；
D、由图可知，杆的重心与脚的位置在支点的同一侧，根据杠杆的平衡条件可知：F2 OC+G杆×L杆＝G OD，所以如果考虑杆重的话，脚会更省力，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查对力臂概念的理解和杠杆平衡条件的理解与运用，正确判断动力臂和阻力臂的大小是解题的关键。
8． 【答案】D
【解析】【考点】杠杆的平衡条件．
【分析】把玻璃板看做一个杠杆，抬起一端时，以另一端为支点。由于玻璃板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，玻璃板的重力为阻力，则此时的阻力臂等于动力臂的一半。在此基础上，利用杠杆的平衡条件即可确定F甲与F乙的大小关系。
【解答】解：把玻璃板看做一个杠杆，抬起一端时，以另一端为支点，两次抬起玻璃板时的情况如图所示：
；
在上述两种情况下，玻璃板的重力为阻力，对于形状规则、质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以两图中动力臂都是阻力臂的2倍。
因为FL动＝GL阻，所以F＝＝G，则前后两次所用的力相同，即F甲＝F乙，故ABC错误，D正确；
故选：D。
9． 【答案】B
【解析】【分析】要尽可能快地把这批洗衣粉搬上去，也就是做功要快，即功率大；在P﹣m图像上找到最大功率对应的质量值，进而求出每次搬运的箱子数。
【解答】解：要尽可能快地把这批洗衣粉搬上去，也就是做功要快，即功率大；
由P﹣m图像可知，搬运30kg物体时，功率最大为70W，此时做功最快。
每箱洗衣粉的质量为10kg，则每次搬运的箱子数应为 ＝3箱。
故选：B。
【点评】功率是描述物体做功快慢的物理量，解决本题的关键是从P﹣m图像上读出最大功率对应的质量值。
10．【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。
11．【答案】C
【解析】【考点】杠杆的动态平衡分析．
【分析】甲、乙浸没在水中后对杠杆的拉力F＝G﹣F浮，根据杠杆的平衡条件判断杠杆左端是否下沉。
【解答】解：
由题知，甲、乙两物体的密度相同，OA＜OB，即甲的力臂要小于乙的力臂；
根据杠杆的平衡条件可知，G甲×L甲＝G乙×L乙，
即：ρgV甲L甲＝ρgV乙L乙，
所以：V甲L甲＝V乙L乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，此时甲乙都要受到浮力的作用，根据阿基米德原理可知，甲乙受到的浮力分别为：
F浮甲＝ρ水gV甲，F浮乙＝ρ水gV乙，
此时左边拉力与力臂的乘积为：（G甲﹣ρ水gV甲）×L甲＝G甲×L甲﹣ρ水gV甲×L甲﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
此时右边拉力与力臂的乘积为：（G乙﹣ρ水gV乙）×L乙＝G乙×L乙﹣ρ水gV乙×L乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由于V甲L甲＝V乙L乙，
所以：ρ水gV甲×L甲＝ρ水gV乙×L乙，
则由②③两式可知，此时左右两边拉力与力臂的乘积相同，故杠杆仍然会保持平衡。
故选：C。
12．【答案】B
【解析】【考点】机械能守恒；摩擦力的概念；动能与势能的相互转化．
【分析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）影响重力势能大小的因素：质量、高度，即物体的质量越大，高度越高，其重力势能越大；弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关；
（3）物体克服摩擦力做功，机械能转化为内能；
（4）摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
【解答】解：
A、从N到M的过程中，弹簧的弹性势能与物块的机械能之间发生了转化，所以物块的机械能是改变的，故A错误；
B、从N到M的过程中，弹簧的形变程度先变小后变大，所以弹簧的弹性势能先减小后增大，故B正确；
C、物块经过O处时，由于运动的方向不变，与接触面相对运动的方向不变，所以受到的摩擦力方向不改变，故C错误；
D、物块停在M处时，受到弹簧水平向右的弹力的作用，物块静止，水平方向上受力平衡，所以受水平向左的摩擦力，故D错误。
故选：B。
13．【答案】A
【解析】【分析】先确定滑轮为定滑轮，不省力，拉力等于重力，然后通过勾股定理算出拉力移动的距离，若不计绳重和摩擦，他至少做的功W总＝W有用＝Gh。
【解答】解：
滑轮右端的绳子原长为3m，大伟从定滑轮正下方沿水平方向移动4m，则移动后绳长为L＝＝5m，所以绳子自由端移动的距离s＝5m﹣3m＝2m，则物体被提高的高度为h＝s＝2m。
滑轮为定滑轮，不省力，若不计绳重和摩擦，他至少做的功W总＝W有用＝Gh＝100N×2m＝200J；故BCD错误，A正确。
故选：A。
【点评】熟练运用功的公式，会正确判断绳端移动的距离是解答此题的关键。
14．【答案】D
【解析】【考点】杠杆的平衡条件；压强的计算．
【分析】（1）利用杠杆平衡条件可求甲对A的拉力FA，由p＝可求甲对地面的压力，再由力的平衡条件G＝F′+FA′可求甲的重力；
（2）根据杠杆平衡条件可判断：当动力臂变小时，阻力变小；再由力的平衡条件即可判断物体甲对地面的压力变化；
（3）利用杠杆平衡条件可求FA，再对甲依据力的平衡条件可求地面对甲的支持力，进而判断甲对地面压力是否为零；
（4）AO：AB＝1：4时，OA：OB＝1：3，利用杠杆平衡条件求FA，若FA′＝G，则物体对地面的压力为零，物体甲刚好离开地面。
【解答】解：A、已知m乙＝3kg，则乙对B的拉力FB＝G乙＝m乙g＝3kg×10N/kg＝30N；
依据FB×OB＝FA×OA得：FA＝×FB＝＝75N；
由p＝可得：甲对地面的压力F＝pS＝2500Pa×0.01m2＝25N；
依据力的相互性可知，A对甲的拉力FA′＝FA＝75N，地面对甲的支持力F′＝25N；
对甲物体，由力的平衡条件得重力G＝F′+FA′＝25N+75N＝100N，故A正确；
B、若将乙物体向左移动，则动力大小不变，动力臂减小，由动力×动力臂＝阻力×阻力臂可知，在阻力臂不变的情况下，阻力变小，即甲对A的拉力FA变小；
对甲依据力的相互性和平衡条件G＝F′+FA′可得：F′＝G﹣FA′，则地面对物体的支持力变大，又由力的相互性可知，甲对地面的压力变大，故B正确；
C、当m乙′＝4kg时，则G乙′＝m乙′g＝4kg×10N/kg＝40N；
对杠杆依据平衡条件得：FA″＝×FB′＝×40N＝100N＝G，说明A对物体甲的拉力和甲的重力刚好平衡，物体甲刚好离开地面，甲对地面压力为零，故C正确；
D、移动支点O的位置，使AO：AB＝1：4时，OA：OB＝1：3；
利用杠杆平衡条件则有：＝×FB＝×30N＝90N＜G，说明甲对地面仍有压力作用，则物体甲没有离开地面，故D错误。
故选：D。
15．【答案】D
【解析】【答案】D
【解析】【分析】（1）根据v=nvB计算计算绳子端移动的速度；
（2）对定滑轮进行受力分析，根据F拉=nF2计算测力计的示数；
（3）对物体A进行受力分析，根据二力平衡的知识分析它是否受到静摩擦力；
（4）根据影响滑动摩擦力的因素判断它是否发生改变即可。
【解答】根据图片可知，动滑轮上承担拉力的绳子有2段，那么绳端移动的速度：v=nvB=2×0.1m/s=0.2m/s，故A正确不合题意；
定滑轮上连接的绳子有3段，那么测力计的示数F拉=nF2=3×3N=9N，故B正确不合题意；
物体B在A上做匀速直线运动，那么它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即摩擦力f=2F2=2×3N=6N；物体A受到水平向右的拉力F1=4N，水平向左的B施加的摩擦力6N，二者的合力为：6N-4N=2N，且方向向左。根据二力平衡的知识可知，此时物体A肯定受到地面的静摩擦力为2N，方向向右，故C正确不合题意；
增大F2，物体B对物体A的压力和接触面的粗糙程度保持不变，因此二者之间的摩擦力保持不变，物体A不可能向左运动，故D错误符合题意。
故选D。
二、填空题
16．【答案】故答案为：省力；F2。
【解析】【考点】杠杆中最小力的问题；杠杆的分类．
【分析】（1）根据力臂的画法画出各力的力臂，比较动力臂、阻力臂的大小关系确定属于哪一类杠杆；
（2）由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小。所以要判断哪个动力最小，就看哪个动力对应的动力臂最长。支点与动力作用点之间的连线就是最长的动力臂，与这条动力臂垂直的力即为最小动力。
【解答】解：如图所示，根据力臂的画法画出各力的力臂；
比较可知，重力的力臂均小于动力F1、F2、F3的力臂，所以该杠杆属于省力杠杆；
由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小。因为F2对应的动力臂最长，所以F2最小
故答案为：省力；F2。
17．【答案】非平衡；30；19。
【解析】【考点】滑轮组中的相关计算；平衡状态的判断．
【分析】（1）平衡状态是是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态；
（2）由图甲知，吊起动滑轮绳子的股数，由图丙可知，1～2s时，吊篮匀速运动；忽略绳重、摩擦和空气阻力，利用公式F＝（GA+G动）求空吊篮重力；
（3）忽略绳重、摩擦、空气阻力，根据F＝（G+GA+G动）求出吊篮最多能装货物的重力，利用G＝mg求出货物的质量。
【解答】解：（1）由图丙可知，在0～1s内空吊篮的速度在变大，所以在0～1s内空吊篮处于非平衡状态；
（2）由图甲知，吊起动滑轮绳子的股数n＝2，由图丙可知，1～2s时，吊篮匀速运动，此时绳子的拉力F＝25N；
忽略绳重、摩擦和空气阻力，由公式F＝（GA+G动）可知，空吊篮重力GA＝nF﹣G动＝2×25N﹣20N＝30N；
（3）忽略绳重、摩擦和空气阻力，当F大＝120N时，由公式F＝（G+GA+G动）可知，吊篮最多能装货物的重力G＝nF大﹣GA﹣G动＝2×120﹣30N﹣20N＝190N；
由G＝mg可知，货物的质量m＝＝＝19kg。
故答案为：非平衡；30；19。
18．【答案】C；重力G的力臂L2如图所示：；增大。
【解析】【考点】杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析．
【分析】根据以下知识答题：
（1）可绕固定点（轴）转动的硬棒是杠杆，杠杆既可能是直的，也可能是弯曲的；
（2）杠杆的五要素：使杠杆转动的力叫做动力，阻碍杠杆转动的力叫阻力；杠杆绕着转动的固定点叫支点，从支点到动力作用线的距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂，据此画出重力G的力臂L2；
（3）∠BAC角度越大，重力G的力臂L2越长，重力G大小不变，根据杠杆平衡原理分析满足使海报架抵抗更大的风力要求时∠BAC角度的变化。
【解答】解：杠杆绕着转动的固定点叫支点，支点为杠杆在转动过程中的不动点，视海报架为杠杆，水平向右的风将其吹倒的瞬间，B点在移动，C点不动，故支点为C点；
从支点到动力作用线的距离叫动力臂，重力G的力臂L2如图所示：
∠BAC角度越大，重力G的力臂L2越长，重力G大小不变，根据杠杆平衡原理可知，此时可承受更大的阻力，故若要使海报架抵抗更大的风力，应增大∠BAC角度。
故答案为：C；重力G的力臂L2如图所示：；增大。
19．【答案】A；40；300
【解析】【答案】A；40；300
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，然后根据s=nh分析判断；
（2）根据计算动滑轮的重力；
（3）根据W有=Gh计算即可。
【解答】（1）根据图甲可知，承担重力的绳子段数n=3，根据s=nh可知，当物体上升1m时，自由段移动3m。根据图乙可知，反应绳子自由端运动的图像是A。
（2）根据得到：；
解得：G动=40N；
（3）根据图乙可知，3s内物体上升1.5m，那么有用功为：W有=Gh=200N×1.5m=300J。
20．【答案】故答案为：增大动力臂；增大；5.4；0.9。
【解析】【分析】（1）根据杠杆的种类，当动力臂大于阻力臂时，为省力杠杆；
（2）根据公式P＝可知，当压力不变时减小受力面积可增大压强；
（3）已知瓶塞的长度和阻力的大小，根据公式W＝FS可求克服瓶塞阻力做的功，
已知克服瓶塞阻力做的功和所用的时间，根据公式P＝可求做功的功率。
【解答】解：（1）由图可知，再用双手按压把末端时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，利用压把是通过增大动力臂的方法从而省力。
（2）钻头做得尖细是为了减小受力面积，在压力不变的情况下，增大压强。
（3）小明克服瓶塞阻力做的功为W＝Fs＝fs＝90N×6×10﹣2m＝5.4J，
做功的功率为P＝＝＝0.9W。
故答案为：增大动力臂；增大；5.4；0.9。
【点评】本题考查省力杠杆的应用、增大压强的方法、做功和功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，还要知道增大压强的方法是增大压力或减小受力面积。
21．【答案】5；18
【解析】【考点】摩擦力的大小．
【分析】物体B水平向右做匀速直线运动，物体A向左也做匀速直线运动，物体A受到B对A水平向右的摩擦力和绳子对物体A的拉力F2处于平衡状态，二力大小相等，据此求出绳子对物体A的拉力；B对A的摩擦力和A对B的摩擦力是一对相互作用力，二力大小相等，方向相反，对B物体受力分析可知，受到水平向右的拉力F1、A对B水平向左的摩擦力和地面对B施加的摩擦力，根据平衡状态合力为零求出弹簧测力计的示数。滑动摩擦力与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与外力大小无关。
【解答】解：物体B水平向右做匀速直线运动，物体A向左也做匀速直线运动，
因物体A受到B对A水平向右的摩擦力和绳子对物体A的拉力F2处于平衡状态，二力大小相等，
所以，绳子对物体A的拉力F2＝fBA＝5N，
因B对A的摩擦力和A对B的摩擦力是一对相互作用力，二力大小相等，方向相反，
所以，A对B水平向左的摩擦力fAB＝fBA＝5N，
因同一根绳子的拉力不变，
所以，绳子对B物体的拉力也为5N，
对B物体受力分析可知，受到水平向右的拉力F1、A对B水平向左的摩擦力和地面对B施加的摩擦力以及绳子对B的拉力，
此时B处于平衡状态，合力为零，则F1＝F2+fAB+fB＝5N+5N+8N＝18N。
故答案为：5；18。
【点评】本题考查了二力平衡条件和相互作用力的特点、力的合成的综合应用，选好研究对象和弄清各力之间的关系是关键。
22．【答案】故答案为：（1）移动的距离；不能；（2）J/m2。
【解析】【分析】（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为观察纸盒被推动的距离大小，这种研究方法叫转换法；若水平面绝对光滑，纸盒就会做匀速直线运动，无法比较纸盒移动距离的远近，达不到探究目的；
（2）可根据公式Ep＝kx2确定弹簧的劲度系数k的单位。
【解答】解：（1）此题要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察纸盒被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；
若水平面绝对光滑，纸盒在滑动过程中不受力，纸盒就会做匀速直线运动，无法比较纸盒移动距离的远近，达不到探究目的。
（2）由公式Ep＝kx2可知k＝，由于Ep单位是J，x单位是m，故k的单位是J/m2。
故答案为：（1）移动的距离；不能；（2）J/m2。
【点评】本题为探究弹性势能与形变大小关系的实验，考查了分析实验能力、考查了学生对控制变量法、转换法的了解与掌握。
三、探究题
23．【答案】（1）弹簧的劲度系数k（N/mm）；（2）ab；（3）先不变后增大。
【解析】【分析】（1）实验表明：弹簧弹力的大小F和弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。公式表示为F＝kx，其中k是比例常数，叫做弹簧的劲度系数，在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫做胡克定律；
（2）由a到b时，开始弹力大于笔的外壳重力，笔的外壳向上做加速运动，当弹力等于笔的外壳重力时，笔外壳的速度最大，据此分析笔的外壳的最大速度所处的位置；
（3）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；
弹性势能与物体的弹性形变程度有关。
【解答】解：（1）实验表明：弹簧弹力的大小F和弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。公式表示为F＝kx，其中k是比例常数，叫做弹簧的劲度系数；故实验一表中的“k”应该填入的项目是：弹簧的劲度系数k（N/mm）；
（2）由a到b时，开始弹力大于笔的外壳重力，笔的外壳向上做加速运动，当弹力等于笔的外壳重力时，笔外壳的速度最大，此时弹簧还未恢复原状，故笔外壳的最大速度处于位置ab之间；
（3）由题知，位置a是压缩弹簧后形变程度最大处，弹性势能也最大；
从位置a到b，弹簧恢复至原长，弹簧的弹性势能全部转化为外壳的动能和重力势能，内芯速度和高度均不变，所以其机械能不变；从位置b到c，外壳带着内芯向上运动，外壳的一部分机械能转移给内芯，内芯的机械能增大。所以从a到b到c位置笔的内芯的机械能先不变后增大；
故答案为：（1）弹簧的劲度系数k（N/mm）；（2）ab；（3）先不变后增大。
24．【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；
【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；
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；
【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。
25．【答案】【实验设计】杯子运动的距离大小；
【得出结论】2、4、5；
【评价交流】选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。
【解析】【考点】探究影响势能大小的因素．
【解答】解：【实验设计】将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，据此可知我们可以根据杯子运动的距离大小来测定物体的势能大小；
【得出结论】通过比较实验序号为2、4、5的三组数据可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大；
【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，为了减少实验误差，本次实验中我们应选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。
故答案为：
【实验设计】杯子运动的距离大小；
【得出结论】2、4、5；
【评价交流】选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。
26．【答案】故答案为：（1）B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同；（2）D；（3）塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。
【解析】【分析】（1）从A、B两图中挡板的放置方式对体积大小不同的小球高度影响进行分析；
（2）根据表中斜面倾角和小球达到水平位置时的速度进行分析；
（3）体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，据此进行分析解答。
【解答】解：（1）图A中挡板水平放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差相同，图B中挡板与斜面垂直放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差不同，为了控制大小不同的两个小球在斜面上从起始位置到水平位置的高度差相同，实验时选择A方案而不能选择B方案；
（2）根据表中数据可知，斜面倾角为10°、20°、30°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度相同，斜面倾角为40°、50°、60°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度不同，所以要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是40°以上，故D符合题意；
（3）体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大，即体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，无法“探究动能大小与质量关系”。
故答案为：（1）B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同；（2）D；（3）塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。
【点评】解决此类问题要会利用控制变量法和转换法，是中考探究实验考查的重点，设计实验时，要考虑到实验的影响因素。
27．【答案】（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）增大；（4）O；1.5；是。
【解析】【考点】探究杠杆的平衡条件．
【分析】（1）根据“左偏右调，右偏左调”来判断；
（2）利用表格数据归纳结论；
（3）根据杠杆平衡条件及力臂的定义来判断；
（4）通过调节平衡螺母的位置来消除小桶重力造成的影响，杠杆再次达到在水平位置平衡，然后根据杠杆平衡条件和密度公式解题。
【解答】解：（1）杠杆左端下沉，应将左端的平衡螺母向右调节；
（2）根据表格数据归纳可得：F1l1＝F2l2；
（3）弹簧测力计的拉力方向改变后，拉力的力臂会随之变小，根据杠杆平衡条件可知，要想使杠杆仍在水平位置保持平衡，应使拉力增大；
（4）小桶内没有液体时：根据杠杆平衡条件可知，当右侧挂上重物时杠杆不可能在水平位置平衡，只有重物在O点是杠杆才能在水平位置平衡，故密度计的“0刻度”在O点；
小桶内装入液体时：根据杠杆平衡条件可知，当杠杆处于水平平衡状态时，G液×lOM＝G物×lON，小桶内所装液体的重力为G液＝ρ液gV，整理可得，代入数据可得：ρ液＝1.5g/cm3。由于G物、gV和lOM都是定值，故ρ液与lON成正比，故改装后杠杆右端的密度刻度线是均匀分布的。
故答案为：（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）增大；（4）O；1.5；是。
四、计算题
28．【答案】（1）6.8N；（2）；（3）120Pa
【解析】【答案】（1）6.8N；（2）；（3）120Pa
【详解】解：（1）由杠杆平衡条件FA×OA=G砣×OC
可得FA×10cm=2N×34cm 解得FA=6.8N。
（2）合金块受到的浮力 F浮=G金﹣FA=8N﹣6.8N=1.2N
因合金块浸没，则物体排开液体的体积 V排=V金=100cm3=10-4m3
由F浮=ρ液gV排可得待测液体密度
（3）因容器成柱状，合金块放入液体后对容器底增大的压力 ΔF=F浮=1.2N
增大的压强
答：（1）A端受到绳子的拉力大小是6.8N；
（2）C点刻度表示的待测液体密度是；
（3）以上过程中合金块放入前后，待测液体对烧杯底部压强变化是120Pa。
29．【答案】答：（1）提升物体的有用功率3×103W；
（2）滑轮组的机械效率55.6%；
（3）当电流表示数达到20mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于8000N。
【解析】【分析】（1）由功的公式W＝Gh可以求出有用功；已知功与做功时间，由功率公式可以求出功率；
（2）滑轮组绳子的有效股数n＝3；拉力移动的距离s＝3h，根据公式W＝Fs求出拉力做的总功；知道有用功和总功，然后由效率公式求出滑轮组的效率；
（3）乙图中电电阻R1和压敏电阻R2串联，已知电源电压和阻R1阻值，根据串联电路的特点，求出电流为20mA时，压敏电阻的阻值，然后根据丙图得出电梯承载的物重。
【解答】解：
（1）电动机做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝500kg×10N/kg×15m＝7.5×104J；
提升物体的有用功率为：P＝＝＝3×103W；
（2）由图可知，n＝3，则拉力端移动的距离：s＝3h＝3×15m＝45m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝3×103N×45m＝1.35×105J；
滑轮组的机械效率：η＝＝×100%≈55.6%；
（3）当电流为20mA时，电路中的总电阻为：R＝＝＝400Ω，
因为电阻R1和压敏电阻R2串联，
所以压敏电阻的阻值为：R2＝R﹣R1＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，
根据丙图可知，当压敏电阻R2的阻值为300Ω时，电阻式压力传感器受到的压力为8000N；
所以当电流表示数达到20mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于8000N。
答：
（1）提升物体的有用功率3×103W；
（2）滑轮组的机械效率55.6%；
（3）当电流表示数达到20mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于8000N。
【点评】本题考查了功、功率、机械效率的计算，以及对电路图的分析、串联电路的特点欧姆定律公式的应用，关键是对公式的理解与掌握。
30．【答案】（1）变大；（2）在这个过程中，克服该杠铃的重力所做的功为2988J；电动机拉绳子的功率为450W。
【解析】【考点】滑轮及滑轮组的机械效率；压强大小的比较；功的计算；功率的计算．
【分析】（1）人对水平地面的压力大小等于人的重力，比较“金鸡独立”姿势与双脚站立时受力面积的变化，根据p＝分析人对地面压强的变化；
（2）根据G＝mg求杠铃的重力，根据W有＝Gh求克服该杠铃的重力所做的功；根据用如图乙所示的滑轮组使该杠铃匀速提升相同高度可知该装置做的有用功，根据η＝×100%求电动机拉绳子做的总功，利用P＝求电动机拉绳子的功率。
【解答】解：（1）人对水平地面的压力大小等于人的重力，“金鸡独立”姿势与双脚站立时，重力不变，人对地面的压力大小不变，
“金鸡独立”姿势与双脚站立相比，受力面积减小，由p＝可知，人对地面的压强变大；
（2）杠铃的重力：G＝mg＝166kg×10N/kg＝1660N，
则在这个过程中，克服该杠铃的重力所做的功：W＝Gh＝1660N×1.8m＝2988J；
由用如图乙所示的滑轮组使该杠铃匀速提升相同高度可知，该装置做的有用功：W有＝W＝2988J，
由η＝×100%可知，电动机拉绳子做的总功：W总＝＝＝4500J，
电动机拉绳子的功率：P＝＝＝450W。
答：（1）变大；（2）在这个过程中，克服该杠铃的重力所做的功为2988J；电动机拉绳子的功率为450W。
31．【答案】（1）1；（2）1000N；（3）150J。
【解析】【考点】功的计算；杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件．
【分析】（1）如图丙所示，O为支点，重力的作用点在杆的中点，根据力臂的概念可知AO重力的力臂；
（2）如图丙，对杠杆AOCD来说，O为支点，CD对链条的拉力是动力，OA的重力是阻力，动力臂已知，由（1）可知阻力臂，根据杠杆平衡条件即可求出动力的大小；
（3）AOB由图乙位置到图丙位置，电机至少要对AOB做的功等于克服OA重力做功与BO重力做功之和，结合W＝Gh进行计算。
【解答】解：（1）如图丙所示，O为支点，已知OA＝2m，AO的重心在其中点，则AO重力的力臂为×2m＝1m。
（2）如图丙所示，对杠杆AOCD来说，O为支点，CD对铰链的拉力为动力，则动力臂L1＝5cm＝0.05m，
OA的重力为阻力，则阻力G＝mg＝5kg×10N/kg＝50N，且阻力臂L2＝1m，
根据杠杆平衡条件可得FL1＝GL2，
则CD对铰链的拉力：F＝。
（3）AOB由图乙位置到图丙位置，OA上升的高度为hBO，克服OA重力做的功：WOA＝GhBO＝50N×2m＝100J，
BO重心上升的高度为hBO，则克服BO重力做的功：WBO＝G×hBO＝50N××2m＝50J，
则电机至少要对AOB做功：W＝WOA+WBO＝100J+50J＝150J。
答：（1）1；（2）如图丙所示，CD对铰链的拉力是1000N；
（3）AOB由图乙位置到图丙位置，电机至少要对AOB做150J的功。
32．【答案】 ①. 接触面的粗糙程度 ②. 4×105 ③. 100N~200N
【解析】【答案】 ①. 接触面的粗糙程度 ②. 4×105 ③. 100N~200N
【详解】（1）[1]金属块与坚果接触的面刻有花纹，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
（2）[2]金属块M对坚果的压强=4×105Pa
（3）[3]在OA转动过程中，连杆BC与OA垂直，此时F2的力臂最长，此时F2最小，由杠杆平衡条件得到
F2×OB=F1×OA F2×2cm=10N×20cm F2=100N
当OA转过60°后，连杆BC与OA的夹角为90°-60°=30°
此时F2的力臂
由杠杆平衡条件得到
该过程中连杆BC对金属杆OA作用力F2大小的范围是100N~200N。
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2024九上科学进阶培优 第五章 简单机械和功
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、选择题（每空3分，总计45分）
1． 如图是某运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景，她的重心在A点，体重为500N，设地面对两个手掌的支持力为F，在运动员身体撑起的过程中（ ）
A．支持力F一定做功 B．支持力F一定不做功
C．支持力F＝500N D．支持力F＞500N
2． 如图所示，物理项目化学习小组在空旷的室外测试某型号无人机负重飞行能力。测试时将重20N的物体A固定在无人机上，并控制无人机完成以3m/s的速度匀速上升、在空中悬停、以2m/s的速度匀速下降三个阶段的测试项目，同时利用系统软件记录多次测量的相关信息，并做出测评报告。下列说法中（ ）
①匀速上升阶段，物体A相对于地面是运动的 ②匀速上升阶段，物体A的机械能不变
③匀速下降阶段，物体A的重力势能转化为动能 ④物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能
A．只有①③正确 B．只有②④正确 C．只有①④正确 D．只有①②③正确
3． 用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M，已知被提升的物体M重力为760N，M的体积为3×10﹣3m3，在物体M未露出水面的过程中，绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度，此过程中，拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计绳重和摩擦力大小（g取10N/kg），下面结论正确的是（ ）
A．当物体M没有露出水面的过程中，该滑轮组提升货物的机械效率为91.25%
B．动滑轮的重力为50N
C．此过程中，绳子自由端的拉力F大小为380N
D．当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为760N
4． 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
5． 如图所示，有一斜面长为s、高为h，现用力F沿斜面将重力为G的物体从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为η。则下列关于斜面对物体的摩擦力f的表达式中不正确的是（ ）
A．f＝ B．f＝ C．f＝F（1﹣η） D．f＝
6． 我们经常用摩擦力的知识来分析拔河比赛的输赢情况。如图，小明和爸爸妈妈通过一个滑轮组进行拔河比赛。已知爸爸与地面之间的摩擦力最大可达540牛。为了胜过爸爸，小明能挺住不动，则妈妈与地面间的摩擦力至少应达到（不计滑轮重、绳重及其摩擦）（ ）
A．540牛 B．270牛 C．360牛 D．200牛
7． 舂米就是把打下的稻谷去壳的过程，舂出来的壳就是米糠，剩下的米粒就是我们吃的白米。如图所示是舂米工具的结构示意图，其中O为固定转轴，A处连接着石球。脚在踏杆的B处施力，使石球升B高，脚拾起后石球会落下去击打稻谷。石球重为60N，不计摩擦和杆重。以下说法正确的是（ ）
A．此时舂米工具是费力杠杆
B．脚竖直向下至少用力24N，才能将石球抬起
C．脚沿与杆垂直方向用力时，该力的力臂为1.4m
D．如果考虑杆重的话，脚会更费力
8． 如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形玻璃板平放在水平地面上，分别用竖直向上的拉力F甲、F乙拉在长短不同的两端的中央位置，使该端抬离地面，下列说法正确的是（ ）
A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂短 B．F甲＜F乙，因为乙方法的动力臂长
C．F甲＞F乙，因为甲方法的阻力臂短 D．F甲＝F乙，因为动力臂都是阻力臂的2倍
9． 超市进了一批洗衣粉，每箱10kg，搬运工要把它们搬到二楼的柜台上，假设他身体可以提供的功率P与他所搬运物体的质量m的关系如图所示。若要尽可能快地把这批洗衣粉搬上去，那么他每次搬运的箱子数应为（ ）
A．2箱 B．3箱 C．4箱 D．6箱
10．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
11．材料相同的甲、乙两个物体分别挂在杠杆A、B两端，O为支点（OA＜OB），如图所示，杠杆处于平衡状态。如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，杠杆将会（ ）
A．A端下沉 B．B端下沉 C．仍保持平衡 D．以上说法都不正确
12．轻质弹簧的一端连接在放置于粗糙水平面的物块上，另一端固定在竖直的墙上（保持弹簧与水平面平行），当弹簧处于自然状态时，物块位于O处。小乐将物块移至N处后由静止开始释放，发现物块向左移动，最终停在M处。下列说法正确的是（ ）
A．从N到M的过程中，物块的机械能保持不变
B．从N到M的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大
C．物块经过O处时，受到的摩擦力方向发生改变
D．物块停在M处时，受到水平向右的摩擦力
13．大伟同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平向移动4m，如图所示。若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功？（ ）
A．200J B．300J C．400J D．500J
14．如图所示，用细绳将甲物体挂在轻质杠杆的A端，将乙物体挂在轻质杠杆的B端，已知甲物体底面积为0.01m2，乙物体的质量为3kg，杠杆在水平位置平衡时，甲物体对地面的压强为2500Pa，OA：OB＝2：5。则下列说法错误的是（ ）
A．甲物体的重力为 100 N
B．若将乙物体的悬挂点向左移动，甲物体对地面的压力会增大
C．杠杆 B 端所挂物体的质量为 4 kg 时，物体甲对地面压力刚好为零
D．移动支点 O 的位置，使 AO：AB＝1：4 时，物体甲刚好离开地面
15．如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(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)。下列说法错误的是（ ）
A．绳端移动速度为0.2m/s B．弹簧测力计读数为9N
C．物体A和地面之间有摩擦力 D．如果增大F2，物体A可能向左运动
二、填空题（每空2分，总计40分）
16．(4分)如图甲所示是某款学生用翻盖式课桌，抬起过程应用了杠杆原理，桌盖可绕铰链（支点O）自由转动，A点为桌盖重心位置。图乙为桌盖抬起时受力分析图，由图可知，该杠杆属于 （选填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆。若在B点分别施力F1、F2、F3，使杠杆平衡，其中最小的力是 。
17．(6分)如图甲所示，小明将空吊篮提升到高处，拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，空吊篮上升的v﹣t图象如图丙所示，动滑轮重20N，在0～1s内空吊篮处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态，空吊篮重为 N（忽略绳重、摩擦和空气阻力）；若绳子能承受的最大拉力为120N，则吊篮最多能装货物的质量为 kg。（g取10N/kg）
18．(6分)如图甲是一种落地式海报架，图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆，水平向右的风将其吹倒的瞬间，支点是 （选填“B”或“C”），请在图乙中画出此时重力G的力臂L2；若要使海报架抵抗更大的风力，可适当 （选填“增大”或“减小”）∠BAC角度的大小。
19．(6分)图甲是滑轮组提升重200牛的物体，已知拉力F为80牛，不计绳重和摩擦。物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示，反映绳子自由端运动的图像是 （选填“A”或“B”），动滑轮重为 牛，3秒内对物体做的有用功为 焦。
20．(8分)如图所示是一种开瓶器，使用时将螺旋钻头旋进软木塞，再用双手按压两边的压把，利用压把这是通过_______ 的方法从而省力；钻头做得尖细是为了 （选填“增大”或“减小”）压强。小明将螺旋钻头旋进软木塞后，在6s内将瓶塞拔出，若瓶塞长6cm，瓶塞受到的平均阻力为90N，则小明克服瓶塞阻力做功为 J，其做功的功率为 W。
21．(4分)如图所示，物体B在弹簧测力的拉动下水平向右做匀速直线运动。已知绳子的拉力为5N，地面对B的摩擦力为8N，若不计弹簧测力计和绳子重力、忽略绳子和滑轮之间的摩擦，则物体A受到的摩擦力为 N，弹簧测力计的示数为 N。
22．(6分)某同学在观看电视里射箭比赛时发现，弓拉得越弯，箭射得越远。于是做出如下猜想：弹性势能的大小可能与物体发生弹性形变的程度有关。
①为验证猜想是否正确，他设计了如图所示的实验，将一小球置于弹簧的右端，将弹簧每次压缩到不同的长度，松开后，让弹开的小球钻入位于同一位置的相同纸盒并留在其中。分析比较每次纸盒 ，从而可比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小，若桌面绝对光滑，该实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。
②理论推导和实验结果均表明，弹簧发生弹性形变时弹性势能的大小．其中Ep表示弹性势能，单位是J，x是弹簧长度的改变量，单位是m，k称为弹簧的劲度系数，则k的单位是 。
三、探究题（每空2分，总计40分）
23．(6分)如图甲所示是我们常见的按压式圆珠笔。小明利用圆珠笔开展了以下实验研究。
实验一：研究弹簧弹力与压缩量的关系，实验数据记录如下表：
序号 钩码质量（g） 弹簧压缩量x（mm） 弹簧弹力F（N） k
1 50 2 0.5 0.25
2 100 4 1 0.25
实验二：先将笔倒立向下按压然后放下，笔将向上弹起一定的高度。弹跳过程可以分为三个阶段：
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面（见位置a）；
②由静止释放，外壳竖直上升，弹簧恢复到原长（见位置b）；
③笔继续上升到离桌面2cm的最高处（见位置c）开始下落。
（1）实验一表中的“k”应该填入的项目是： 。
（2）笔在上升过程中，笔的外壳的最大速度处于位置 之间。（选填“ab”或“bc”）
（3）若不计一切摩擦，请说明从a到b到c位置笔的内芯的机械能变化情况？ 。
24．(10分)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 。
25．(6分)（2024 宁波一模）高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。物体因具有较大的重力势能，高空抛物存在巨大的安全隐患。
【提出问题】物体的重力势能与哪些因素有关？
【建立假设】假设一：物体的重力势能与物体的质量有关。
假设二：物体的重力势能与下落高度有关。
【实验设计】为了验证猜想设计了甲图的实验装置。将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，数据记录如下表所示。该实验物体的势能大小是通过 ____________________________来反映的。
【得出结论】通过比较实验序号为 的三组数据，可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大。
【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，请你对本次实验提出一项改进的意见： 。
序号 小球质量m/g 小球下落高度h/cm 杯子运动的距离s/cm
1 10 10 8.5
2 10 20 9.2
3 10 30 10.4
4 20 20 11.8
5 30 20 12.6
26．(6分)在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？
（1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是 ；
（2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验，分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。
斜面倾角速度（米/秒》球的类别 10° 20° 30° 40° 50° 60°
大钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
小钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
木球 2.67 2.67 2.67 2.67 2.74 2.89
分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是
A．15° B．25° C．35° D．45°
（3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小（图中未画出固定塑料软片的装置）。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是 。（忽略钢球和水平面的摩擦）
27．(12分)某同学在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，发现杠杆如图甲所示，则应将杠杆左端平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端适当调节，使杠杆水平平衡；
（2）该同学通过如图乙所示实验得到相关数据如下表，由表中数据推测出杠杆的平衡条件是： （用F1、F2、l1、l2表示）；
序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1.0 15.0 1.5 10.0
2 1.0 20.0 1.0 20.0
3 3.0 10.0 2.0 15.0
……
（3）若将乙图右侧钩码换成弹簧测力计，如图丙所示，保持杠杆水平平衡，弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后，弹簧测力计的示数将 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（4）该同学在科技创新实验中将此装置改装成了一个杠杆液体密度计，该装置可测量小桶内液体的密度。如图丁所示，将容积为20mL的小桶挂在M点，调节平衡螺母使杠杆水平平衡，已知OM＝OA＝5cm，则杠杆密度计的“0刻度”线应在 （选填“O”或“A”）点，将待测液体倒满小桶，在杠杆右端挂上重物并调节至N点位置时，杠杆刚好水平平衡。重物质量10g，ON＝15cm，N点位置应标注的密度刻度值是 g/cm3，改装后杠杆右端的密度刻度线 （选填“是”或“不是”）均匀分布的。（g＝10N/kg）
四、综合题（28题6分，29题6分，30题7分，31题8分，32题8分，总计35分）
28．(6分)创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具—密度秤。其中经防腐处理的合金块重8N，体积100cm3，秤砣重2N，秤纽处O到A端长10cm。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中（不接触容器），调节秤砣位置使秤杆水平平衡，秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。请解答下列问题（g=10N/kg）：
（1）在底面积为100cm2的烧杯内装入20cm深的待测液体，测量情况如图，测得OC长34cm。求秤杆A端受到绳子的拉力大小；
（2）C点刻度表示的待测液体密度多大？
（3）以上过程中合金块放入前后，待测液体对烧杯底部压强变化多少？
29．(6分)小华到商厦看到载货电梯后，对其结构和工作原理产生了浓厚的兴趣，他通过查阅资料了解到，电梯是通过电动机带动钢丝绳，利用滑轮组来提升货物，其机械部分结构如图甲所示，某次工作电梯在25s内将质量为500kg的重物匀速提升15m，电动机对钢丝绳的拉力为F＝3×103N，为了安全，电梯设置有超载自动报警系统，其控制电路工作原理如图乙所示，已知电源电压U＝8V，保护电阻R1＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R2的阻值随压力F大小变化如图丙所示，求：
（1）提升物体的有用功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）当电流表示数达到20mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于多少N？
30．(7分)在东京奥运会男子举重61kg级比赛中，中国运动员李发彬挺举比赛中首次试举166kg成功。在做技术动作的过程中，他甚至使用了“金鸡独立”的姿势来调整重心。最终，李发彬获得该项目的冠军。
（1）选图甲中李发彬“金鸡独立”姿势相比于双脚站立，对地面的压强 （填“变大”“不变”或“变小”）。
（2）若李发彬将该杠铃从地面最高上举至2m（杠铃重心上移1.8m），则在这个过程中，克服该杠铃的重力所做的功为多少？若用如图乙所示的滑轮组使该杠铃匀速提升相同高度，用时10s，该装置的机械效率为66.4%，则电动机拉绳子的功率为多少？
31．(8分)某车库出口处的“两段式道闸”开启过程如图甲所示；AO和OB是两段栏杆，长均为2m、质量均为5kg（质量分布均匀）；两段栏杆之间以轻质铰链连接，使AO能绕O转动；CD为轻质链杆，B是电机带动栏杆转动的中心点，如图乙所示；当道闸开启时，电机带动水平的AOB和CD转动，道闸完全开启后，AO水平、OB竖直，CD竖直，如图丙所示。此时CD与OB之间距离为5cm。（不计一切摩擦，g＝10N/kg）
（1）如图丙所示，AO重力的力臂是 m。
（2）如图丙所示，CD对铰链的拉力是多少？
（3）AOB由图乙位置到图丙位置，电机至少要对AOB做多少功？
32．(8分)图甲为某品牌坚果开壳器，图乙为其结构示意图。该开壳器的工作原理为：用力向下压手柄可使金属杆OA绕O点旋转，带动连杆BC运动（连杆BC可绕B点和C点自由转动），从而推动金属活塞M在金属套筒内水平向右运动，使固定在金属活塞M和金属块N之间的坚果受到压力。当压力增大到一定值时，坚果外壳就会被压碎。
（1）开壳器使用过程中为了让坚果不易滑落，其金属块与坚果接触的面刻有花纹，这是通过增大______而增大摩擦。
（2）若某种坚果碎壳时，作用在其表面的压力至少20牛，且坚果与金属块M间的按触面积为0.5厘米2则压碎该坚果时，金属块M对坚果的压强至少为______帕。
（3）如图乙，若某次使用该开壳器对一坚果进行碎壳过程中，当金属杆OA从竖直方向绕O点顺时针缓慢匀速转动60°时，连杆BC恰好处于水平位置。已知金属杆OA长20厘米，OB长2厘米，连杆BC长2.5厘米。作用在A点的压力牛，且方向始终垂直于金属杆OA，连杆BC对金属杆OA作用力F2的方向始终沿BC所在直线方向。求：该过程中连杆BC对金属杆OA作用力F2大小的范围_________________________。
2024九上科学进阶培优 第五章 简单机械和功（参考答案）
一、选择题
1． 【答案】A
【解析】【考点】力是否做功的判断；杠杆的平衡条件．
【解答】解：分析该题能看出，当运动员身体撑起的过程中，重心向上移动，故支持力一定做功，故A正确，B错误；同时在上述过程中，人的脚与地面的接触点是支点，重力相当于阻力，支持力相当于动力，故此时的动力臂大于阻力臂，故此时动力应该小于阻力，即支持力小于重力，即支持力F＜500N，故CD错误。
故选：A。
2． 【答案】C
【解析】【考点】动能与势能的相互转化；机械能守恒；运动与静止的相对性．
【解答】解：①、匀速上升阶段，物体A相对于地面有位置的变化，因此物体A相对于地面是运动的，故①正确；
②、物体A的机械能等于A的动能和重力势能之和，匀速上升阶段，物体A的质量不变，速度不变，则物体A的动能不变，但上升过程中物体A的高度变大，则物体A的重力势能变大，因此物体A的机械能变大，故②错误；
③、匀速下降阶段，物体A的质量和速度均不变，则物体A的动能不变，因此物体A的重力势能未转化为动能，故③错误；
④、由题可知，物体A匀速下降阶段的速度小于匀速上升阶段的速度，因此物体A匀速下降阶段的动能小于匀速上升阶段的动能，故④正确；
总上所述分析可知①④正确，故A、B、D错误，C正确。
故选：C。
3． 【答案】A
【解析】【考点】滑轮（组）的机械效率；浮力大小的计算；滑轮组中的相关计算．
【分析】（1）当物体M没有露出水面时，由速度公式计算提升物体的时间，由图象读出拉力F做的总功，由阿基米德原理公式计算物体M受到的浮力，根据η＝＝计算滑轮组的机械效率；
（2）拉力端移动距离s＝2h，利用W＝Fs求绳端拉力F；不计绳重和摩擦力大小，根据F＝（G﹣F浮+G动）求动滑轮的重力；
（3）当物体M没有露出水面时，根据F拉＝G﹣F浮计算动滑轮下端挂钩上绳子的拉力。
【解答】解：A、由v＝可得，提升物体的时间t＝＝＝20s，根据图乙可知，此过程中绳子自由端拉力F做的总功是8000J，当物体M没有露出水面时，物体受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1×103 kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3＝30N，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝91.25%，故A正确；
BC、由图知，承担重物绳子的段数n＝2，则拉力端移动距离s＝2h＝2×10m＝20m，由W总＝Fs得拉力：F＝＝＝400N，故C错误；
不计绳重和摩擦力绳子自由端的拉力F＝（G﹣F浮+G动），所以动滑轮的重力：G动＝2F﹣G+F浮＝2×400N﹣760N+30N＝70N，故B错误；
D、当物体M没有露出水面时，动滑轮下端挂钩上绳子的拉力：F拉＝G﹣F浮＝760N﹣30N＝730N，故D错误。
故选：A。
4． 【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。
5． 【答案】A
【解析】【分析】斜面上做的有用功为：W有＝Gh，总功为：W总＝Fs，额外功为：W额＝fs；斜面的机械效率为：η＝，还可以表示为η＝＝＝，据此可推出摩擦力的表达式。
【解答】解：有用功：W有＝Gh，W总＝Fs，额外功：W额＝fs，
由W额＝fs，得：f＝＝＝，故B表达式正确；
因为η＝，W总＝W有+W额，所以W额＝W总（1﹣η），即fs＝Fs（1﹣η），则有f＝F（1﹣η），故C表达式正确；
总功（拉力做的功）：W总＝W有+W额＝Gh+fs，
斜面的机械效率：η＝＝＝，
整理可得物体与斜面间的摩擦力：f＝，故D表达式正确。
故选：A。
【点评】此题考查的是斜面机械效率与摩擦力的计算，关键是根据总功、有用功和额外功之间的关系来求解。
6． 【答案】C
【解析】【考点】滑轮组及其工作特点．
【分析】爸爸妈妈在轻质滑轮组两端拉着滑轮组，则爸爸与地面间的摩擦力等于妈妈与地面间的摩擦力与小明的拉力之和；承担右侧滑轮组绳子段数为3，3段绳子分担了该滑轮组受到的外力，外力的大小等于爸爸与地面之间的摩擦力。
【解答】解：若不计滑轮重、绳重及滑轮组摩擦，小明所使用的拉力F＝f＝×540N＝180N；
由于爸爸妈妈在轻质滑轮组两端拉着滑轮组，则f妈妈＝f爸爸﹣F＝540N﹣180N＝360N，故ABD错误，C正确。
故选：C。
7． 【答案】B
【解析】【考点】杠杆的平衡条件；杠杆的分类．
【分析】（1）从支点到重力作用线的距离是动力臂；根据动力臂和阻力臂的大小判断杠杆类型。
（2）从图可知动力臂和阻力臂，根据杠杆的平衡条件可求脚竖直向下的力。
（3）根据杆的重心的位置分析是否费力。
【解答】解：A、由图可知，舂米工具在使用的过程中，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆，故A错误；
B、当脚竖直向下用力时，如图所示动力臂为OC，阻力臂为OD，如图所示：
；
F2 OC＝G OD，F2 OB cosθ＝G OA cosθ，所以：F2 OB＝G OA，F2×1m＝60N×0.4m，解得F2＝24N，故脚竖直向下用力F2为至少为24N，故B正确；
C、不计摩擦和杆重，图中O为支点，脚沿与杆垂直方向用力F1时，力臂OB最长，OB＝1.4m﹣0.4m＝1m，故C错误；
D、由图可知，杆的重心与脚的位置在支点的同一侧，根据杠杆的平衡条件可知：F2 OC+G杆×L杆＝G OD，所以如果考虑杆重的话，脚会更省力，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查对力臂概念的理解和杠杆平衡条件的理解与运用，正确判断动力臂和阻力臂的大小是解题的关键。
8． 【答案】D
【解析】【考点】杠杆的平衡条件．
【分析】把玻璃板看做一个杠杆，抬起一端时，以另一端为支点。由于玻璃板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，玻璃板的重力为阻力，则此时的阻力臂等于动力臂的一半。在此基础上，利用杠杆的平衡条件即可确定F甲与F乙的大小关系。
【解答】解：把玻璃板看做一个杠杆，抬起一端时，以另一端为支点，两次抬起玻璃板时的情况如图所示：
；
在上述两种情况下，玻璃板的重力为阻力，对于形状规则、质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以两图中动力臂都是阻力臂的2倍。
因为FL动＝GL阻，所以F＝＝G，则前后两次所用的力相同，即F甲＝F乙，故ABC错误，D正确；
故选：D。
9． 【答案】B
【解析】【分析】要尽可能快地把这批洗衣粉搬上去，也就是做功要快，即功率大；在P﹣m图像上找到最大功率对应的质量值，进而求出每次搬运的箱子数。
【解答】解：要尽可能快地把这批洗衣粉搬上去，也就是做功要快，即功率大；
由P﹣m图像可知，搬运30kg物体时，功率最大为70W，此时做功最快。
每箱洗衣粉的质量为10kg，则每次搬运的箱子数应为 ＝3箱。
故选：B。
【点评】功率是描述物体做功快慢的物理量，解决本题的关键是从P﹣m图像上读出最大功率对应的质量值。
10．【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。
11．【答案】C
【解析】【考点】杠杆的动态平衡分析．
【分析】甲、乙浸没在水中后对杠杆的拉力F＝G﹣F浮，根据杠杆的平衡条件判断杠杆左端是否下沉。
【解答】解：
由题知，甲、乙两物体的密度相同，OA＜OB，即甲的力臂要小于乙的力臂；
根据杠杆的平衡条件可知，G甲×L甲＝G乙×L乙，
即：ρgV甲L甲＝ρgV乙L乙，
所以：V甲L甲＝V乙L乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
如果将甲、乙物体（不溶于水）浸没于水中，此时甲乙都要受到浮力的作用，根据阿基米德原理可知，甲乙受到的浮力分别为：
F浮甲＝ρ水gV甲，F浮乙＝ρ水gV乙，
此时左边拉力与力臂的乘积为：（G甲﹣ρ水gV甲）×L甲＝G甲×L甲﹣ρ水gV甲×L甲﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
此时右边拉力与力臂的乘积为：（G乙﹣ρ水gV乙）×L乙＝G乙×L乙﹣ρ水gV乙×L乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由于V甲L甲＝V乙L乙，
所以：ρ水gV甲×L甲＝ρ水gV乙×L乙，
则由②③两式可知，此时左右两边拉力与力臂的乘积相同，故杠杆仍然会保持平衡。
故选：C。
12．【答案】B
【解析】【考点】机械能守恒；摩擦力的概念；动能与势能的相互转化．
【分析】（1）影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）影响重力势能大小的因素：质量、高度，即物体的质量越大，高度越高，其重力势能越大；弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关；
（3）物体克服摩擦力做功，机械能转化为内能；
（4）摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
【解答】解：
A、从N到M的过程中，弹簧的弹性势能与物块的机械能之间发生了转化，所以物块的机械能是改变的，故A错误；
B、从N到M的过程中，弹簧的形变程度先变小后变大，所以弹簧的弹性势能先减小后增大，故B正确；
C、物块经过O处时，由于运动的方向不变，与接触面相对运动的方向不变，所以受到的摩擦力方向不改变，故C错误；
D、物块停在M处时，受到弹簧水平向右的弹力的作用，物块静止，水平方向上受力平衡，所以受水平向左的摩擦力，故D错误。
故选：B。
13．【答案】A
【解析】【分析】先确定滑轮为定滑轮，不省力，拉力等于重力，然后通过勾股定理算出拉力移动的距离，若不计绳重和摩擦，他至少做的功W总＝W有用＝Gh。
【解答】解：
滑轮右端的绳子原长为3m，大伟从定滑轮正下方沿水平方向移动4m，则移动后绳长为L＝＝5m，所以绳子自由端移动的距离s＝5m﹣3m＝2m，则物体被提高的高度为h＝s＝2m。
滑轮为定滑轮，不省力，若不计绳重和摩擦，他至少做的功W总＝W有用＝Gh＝100N×2m＝200J；故BCD错误，A正确。
故选：A。
【点评】熟练运用功的公式，会正确判断绳端移动的距离是解答此题的关键。
14．【答案】D
【解析】【考点】杠杆的平衡条件；压强的计算．
【分析】（1）利用杠杆平衡条件可求甲对A的拉力FA，由p＝可求甲对地面的压力，再由力的平衡条件G＝F′+FA′可求甲的重力；
（2）根据杠杆平衡条件可判断：当动力臂变小时，阻力变小；再由力的平衡条件即可判断物体甲对地面的压力变化；
（3）利用杠杆平衡条件可求FA，再对甲依据力的平衡条件可求地面对甲的支持力，进而判断甲对地面压力是否为零；
（4）AO：AB＝1：4时，OA：OB＝1：3，利用杠杆平衡条件求FA，若FA′＝G，则物体对地面的压力为零，物体甲刚好离开地面。
【解答】解：A、已知m乙＝3kg，则乙对B的拉力FB＝G乙＝m乙g＝3kg×10N/kg＝30N；
依据FB×OB＝FA×OA得：FA＝×FB＝＝75N；
由p＝可得：甲对地面的压力F＝pS＝2500Pa×0.01m2＝25N；
依据力的相互性可知，A对甲的拉力FA′＝FA＝75N，地面对甲的支持力F′＝25N；
对甲物体，由力的平衡条件得重力G＝F′+FA′＝25N+75N＝100N，故A正确；
B、若将乙物体向左移动，则动力大小不变，动力臂减小，由动力×动力臂＝阻力×阻力臂可知，在阻力臂不变的情况下，阻力变小，即甲对A的拉力FA变小；
对甲依据力的相互性和平衡条件G＝F′+FA′可得：F′＝G﹣FA′，则地面对物体的支持力变大，又由力的相互性可知，甲对地面的压力变大，故B正确；
C、当m乙′＝4kg时，则G乙′＝m乙′g＝4kg×10N/kg＝40N；
对杠杆依据平衡条件得：FA″＝×FB′＝×40N＝100N＝G，说明A对物体甲的拉力和甲的重力刚好平衡，物体甲刚好离开地面，甲对地面压力为零，故C正确；
D、移动支点O的位置，使AO：AB＝1：4时，OA：OB＝1：3；
利用杠杆平衡条件则有：＝×FB＝×30N＝90N＜G，说明甲对地面仍有压力作用，则物体甲没有离开地面，故D错误。
故选：D。
15．【答案】D
【解析】【答案】D
【解析】【分析】（1）根据v=nvB计算计算绳子端移动的速度；
（2）对定滑轮进行受力分析，根据F拉=nF2计算测力计的示数；
（3）对物体A进行受力分析，根据二力平衡的知识分析它是否受到静摩擦力；
（4）根据影响滑动摩擦力的因素判断它是否发生改变即可。
【解答】根据图片可知，动滑轮上承担拉力的绳子有2段，那么绳端移动的速度：v=nvB=2×0.1m/s=0.2m/s，故A正确不合题意；
定滑轮上连接的绳子有3段，那么测力计的示数F拉=nF2=3×3N=9N，故B正确不合题意；
物体B在A上做匀速直线运动，那么它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即摩擦力f=2F2=2×3N=6N；物体A受到水平向右的拉力F1=4N，水平向左的B施加的摩擦力6N，二者的合力为：6N-4N=2N，且方向向左。根据二力平衡的知识可知，此时物体A肯定受到地面的静摩擦力为2N，方向向右，故C正确不合题意；
增大F2，物体B对物体A的压力和接触面的粗糙程度保持不变，因此二者之间的摩擦力保持不变，物体A不可能向左运动，故D错误符合题意。
故选D。
二、填空题
16．【答案】故答案为：省力；F2。
【解析】【考点】杠杆中最小力的问题；杠杆的分类．
【分析】（1）根据力臂的画法画出各力的力臂，比较动力臂、阻力臂的大小关系确定属于哪一类杠杆；
（2）由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小。所以要判断哪个动力最小，就看哪个动力对应的动力臂最长。支点与动力作用点之间的连线就是最长的动力臂，与这条动力臂垂直的力即为最小动力。
【解答】解：如图所示，根据力臂的画法画出各力的力臂；
比较可知，重力的力臂均小于动力F1、F2、F3的力臂，所以该杠杆属于省力杠杆；
由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力和阻力臂都一定的情况下，动力臂越长则动力越小。因为F2对应的动力臂最长，所以F2最小
故答案为：省力；F2。
17．【答案】非平衡；30；19。
【解析】【考点】滑轮组中的相关计算；平衡状态的判断．
【分析】（1）平衡状态是是指物体处于静止状态或匀速直线运动状态；
（2）由图甲知，吊起动滑轮绳子的股数，由图丙可知，1～2s时，吊篮匀速运动；忽略绳重、摩擦和空气阻力，利用公式F＝（GA+G动）求空吊篮重力；
（3）忽略绳重、摩擦、空气阻力，根据F＝（G+GA+G动）求出吊篮最多能装货物的重力，利用G＝mg求出货物的质量。
【解答】解：（1）由图丙可知，在0～1s内空吊篮的速度在变大，所以在0～1s内空吊篮处于非平衡状态；
（2）由图甲知，吊起动滑轮绳子的股数n＝2，由图丙可知，1～2s时，吊篮匀速运动，此时绳子的拉力F＝25N；
忽略绳重、摩擦和空气阻力，由公式F＝（GA+G动）可知，空吊篮重力GA＝nF﹣G动＝2×25N﹣20N＝30N；
（3）忽略绳重、摩擦和空气阻力，当F大＝120N时，由公式F＝（G+GA+G动）可知，吊篮最多能装货物的重力G＝nF大﹣GA﹣G动＝2×120﹣30N﹣20N＝190N；
由G＝mg可知，货物的质量m＝＝＝19kg。
故答案为：非平衡；30；19。
18．【答案】C；重力G的力臂L2如图所示：；增大。
【解析】【考点】杠杆的平衡条件；杠杆的动态平衡分析．
【分析】根据以下知识答题：
（1）可绕固定点（轴）转动的硬棒是杠杆，杠杆既可能是直的，也可能是弯曲的；
（2）杠杆的五要素：使杠杆转动的力叫做动力，阻碍杠杆转动的力叫阻力；杠杆绕着转动的固定点叫支点，从支点到动力作用线的距离叫动力臂；从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂，据此画出重力G的力臂L2；
（3）∠BAC角度越大，重力G的力臂L2越长，重力G大小不变，根据杠杆平衡原理分析满足使海报架抵抗更大的风力要求时∠BAC角度的变化。
【解答】解：杠杆绕着转动的固定点叫支点，支点为杠杆在转动过程中的不动点，视海报架为杠杆，水平向右的风将其吹倒的瞬间，B点在移动，C点不动，故支点为C点；
从支点到动力作用线的距离叫动力臂，重力G的力臂L2如图所示：
∠BAC角度越大，重力G的力臂L2越长，重力G大小不变，根据杠杆平衡原理可知，此时可承受更大的阻力，故若要使海报架抵抗更大的风力，应增大∠BAC角度。
故答案为：C；重力G的力臂L2如图所示：；增大。
19．【答案】A；40；300
【解析】【答案】A；40；300
【知识点】功的计算公式的应用；滑轮组及其工作特点；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】（1）根据图片确定承担重力的绳子段数n，然后根据s=nh分析判断；
（2）根据计算动滑轮的重力；
（3）根据W有=Gh计算即可。
【解答】（1）根据图甲可知，承担重力的绳子段数n=3，根据s=nh可知，当物体上升1m时，自由段移动3m。根据图乙可知，反应绳子自由端运动的图像是A。
（2）根据得到：；
解得：G动=40N；
（3）根据图乙可知，3s内物体上升1.5m，那么有用功为：W有=Gh=200N×1.5m=300J。
20．【答案】故答案为：增大动力臂；增大；5.4；0.9。
【解析】【分析】（1）根据杠杆的种类，当动力臂大于阻力臂时，为省力杠杆；
（2）根据公式P＝可知，当压力不变时减小受力面积可增大压强；
（3）已知瓶塞的长度和阻力的大小，根据公式W＝FS可求克服瓶塞阻力做的功，
已知克服瓶塞阻力做的功和所用的时间，根据公式P＝可求做功的功率。
【解答】解：（1）由图可知，再用双手按压把末端时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，利用压把是通过增大动力臂的方法从而省力。
（2）钻头做得尖细是为了减小受力面积，在压力不变的情况下，增大压强。
（3）小明克服瓶塞阻力做的功为W＝Fs＝fs＝90N×6×10﹣2m＝5.4J，
做功的功率为P＝＝＝0.9W。
故答案为：增大动力臂；增大；5.4；0.9。
【点评】本题考查省力杠杆的应用、增大压强的方法、做功和功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，还要知道增大压强的方法是增大压力或减小受力面积。
21．【答案】5；18
【解析】【考点】摩擦力的大小．
【分析】物体B水平向右做匀速直线运动，物体A向左也做匀速直线运动，物体A受到B对A水平向右的摩擦力和绳子对物体A的拉力F2处于平衡状态，二力大小相等，据此求出绳子对物体A的拉力；B对A的摩擦力和A对B的摩擦力是一对相互作用力，二力大小相等，方向相反，对B物体受力分析可知，受到水平向右的拉力F1、A对B水平向左的摩擦力和地面对B施加的摩擦力，根据平衡状态合力为零求出弹簧测力计的示数。滑动摩擦力与压力大小和接触面的粗糙程度有关，与外力大小无关。
【解答】解：物体B水平向右做匀速直线运动，物体A向左也做匀速直线运动，
因物体A受到B对A水平向右的摩擦力和绳子对物体A的拉力F2处于平衡状态，二力大小相等，
所以，绳子对物体A的拉力F2＝fBA＝5N，
因B对A的摩擦力和A对B的摩擦力是一对相互作用力，二力大小相等，方向相反，
所以，A对B水平向左的摩擦力fAB＝fBA＝5N，
因同一根绳子的拉力不变，
所以，绳子对B物体的拉力也为5N，
对B物体受力分析可知，受到水平向右的拉力F1、A对B水平向左的摩擦力和地面对B施加的摩擦力以及绳子对B的拉力，
此时B处于平衡状态，合力为零，则F1＝F2+fAB+fB＝5N+5N+8N＝18N。
故答案为：5；18。
【点评】本题考查了二力平衡条件和相互作用力的特点、力的合成的综合应用，选好研究对象和弄清各力之间的关系是关键。
22．【答案】故答案为：（1）移动的距离；不能；（2）J/m2。
【解析】【分析】（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验中把弹性势能的大小转换为观察纸盒被推动的距离大小，这种研究方法叫转换法；若水平面绝对光滑，纸盒就会做匀速直线运动，无法比较纸盒移动距离的远近，达不到探究目的；
（2）可根据公式Ep＝kx2确定弹簧的劲度系数k的单位。
【解答】解：（1）此题要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察纸盒被推动距离的远近来比较弹性势能的大小；
若水平面绝对光滑，纸盒在滑动过程中不受力，纸盒就会做匀速直线运动，无法比较纸盒移动距离的远近，达不到探究目的。
（2）由公式Ep＝kx2可知k＝，由于Ep单位是J，x单位是m，故k的单位是J/m2。
故答案为：（1）移动的距离；不能；（2）J/m2。
【点评】本题为探究弹性势能与形变大小关系的实验，考查了分析实验能力、考查了学生对控制变量法、转换法的了解与掌握。
三、探究题
23．【答案】（1）弹簧的劲度系数k（N/mm）；（2）ab；（3）先不变后增大。
【解析】【分析】（1）实验表明：弹簧弹力的大小F和弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。公式表示为F＝kx，其中k是比例常数，叫做弹簧的劲度系数，在数值上等于弹簧伸长（或缩短）单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。这个规律是英国科学家胡克发现的，叫做胡克定律；
（2）由a到b时，开始弹力大于笔的外壳重力，笔的外壳向上做加速运动，当弹力等于笔的外壳重力时，笔外壳的速度最大，据此分析笔的外壳的最大速度所处的位置；
（3）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；
弹性势能与物体的弹性形变程度有关。
【解答】解：（1）实验表明：弹簧弹力的大小F和弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。公式表示为F＝kx，其中k是比例常数，叫做弹簧的劲度系数；故实验一表中的“k”应该填入的项目是：弹簧的劲度系数k（N/mm）；
（2）由a到b时，开始弹力大于笔的外壳重力，笔的外壳向上做加速运动，当弹力等于笔的外壳重力时，笔外壳的速度最大，此时弹簧还未恢复原状，故笔外壳的最大速度处于位置ab之间；
（3）由题知，位置a是压缩弹簧后形变程度最大处，弹性势能也最大；
从位置a到b，弹簧恢复至原长，弹簧的弹性势能全部转化为外壳的动能和重力势能，内芯速度和高度均不变，所以其机械能不变；从位置b到c，外壳带着内芯向上运动，外壳的一部分机械能转移给内芯，内芯的机械能增大。所以从a到b到c位置笔的内芯的机械能先不变后增大；
故答案为：（1）弹簧的劲度系数k（N/mm）；（2）ab；（3）先不变后增大。
24．【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；
【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；
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；
【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。
25．【答案】【实验设计】杯子运动的距离大小；
【得出结论】2、4、5；
【评价交流】选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。
【解析】【考点】探究影响势能大小的因素．
【解答】解：【实验设计】将不同小球从装置的一定高度自由释放，利用夹子标记球和杯子的位置，测量小球高度和杯子下推运动的距离，据此可知我们可以根据杯子运动的距离大小来测定物体的势能大小；
【得出结论】通过比较实验序号为2、4、5的三组数据可得出结论，当下落高度一定时，物体质量越大，重力势能越大；
【评价交流】严谨的科学态度在科学研究中至关重要，为了减少实验误差，本次实验中我们应选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。
故答案为：
【实验设计】杯子运动的距离大小；
【得出结论】2、4、5；
【评价交流】选择体积相同质量不同的小球进行实验或选择以小球下缘为起点测量下落高度。
26．【答案】故答案为：（1）B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同；（2）D；（3）塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。
【解析】【分析】（1）从A、B两图中挡板的放置方式对体积大小不同的小球高度影响进行分析；
（2）根据表中斜面倾角和小球达到水平位置时的速度进行分析；
（3）体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，据此进行分析解答。
【解答】解：（1）图A中挡板水平放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差相同，图B中挡板与斜面垂直放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差不同，为了控制大小不同的两个小球在斜面上从起始位置到水平位置的高度差相同，实验时选择A方案而不能选择B方案；
（2）根据表中数据可知，斜面倾角为10°、20°、30°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度相同，斜面倾角为40°、50°、60°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度不同，所以要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是40°以上，故D符合题意；
（3）体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大，即体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，无法“探究动能大小与质量关系”。
故答案为：（1）B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同；（2）D；（3）塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。
【点评】解决此类问题要会利用控制变量法和转换法，是中考探究实验考查的重点，设计实验时，要考虑到实验的影响因素。
27．【答案】（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）增大；（4）O；1.5；是。
【解析】【考点】探究杠杆的平衡条件．
【分析】（1）根据“左偏右调，右偏左调”来判断；
（2）利用表格数据归纳结论；
（3）根据杠杆平衡条件及力臂的定义来判断；
（4）通过调节平衡螺母的位置来消除小桶重力造成的影响，杠杆再次达到在水平位置平衡，然后根据杠杆平衡条件和密度公式解题。
【解答】解：（1）杠杆左端下沉，应将左端的平衡螺母向右调节；
（2）根据表格数据归纳可得：F1l1＝F2l2；
（3）弹簧测力计的拉力方向改变后，拉力的力臂会随之变小，根据杠杆平衡条件可知，要想使杠杆仍在水平位置保持平衡，应使拉力增大；
（4）小桶内没有液体时：根据杠杆平衡条件可知，当右侧挂上重物时杠杆不可能在水平位置平衡，只有重物在O点是杠杆才能在水平位置平衡，故密度计的“0刻度”在O点；
小桶内装入液体时：根据杠杆平衡条件可知，当杠杆处于水平平衡状态时，G液×lOM＝G物×lON，小桶内所装液体的重力为G液＝ρ液gV，整理可得，代入数据可得：ρ液＝1.5g/cm3。由于G物、gV和lOM都是定值，故ρ液与lON成正比，故改装后杠杆右端的密度刻度线是均匀分布的。
故答案为：（1）右；（2）F1l1＝F2l2；（3）增大；（4）O；1.5；是。
四、计算题
28．【答案】（1）6.8N；（2）；（3）120Pa
【解析】【答案】（1）6.8N；（2）；（3）120Pa
【详解】解：（1）由杠杆平衡条件FA×OA=G砣×OC
可得FA×10cm=2N×34cm 解得FA=6.8N。
（2）合金块受到的浮力 F浮=G金﹣FA=8N﹣6.8N=1.2N
因合金块浸没，则物体排开液体的体积 V排=V金=100cm3=10-4m3
由F浮=ρ液gV排可得待测液体密度
（3）因容器成柱状，合金块放入液体后对容器底增大的压力 ΔF=F浮=1.2N
增大的压强
答：（1）A端受到绳子的拉力大小是6.8N；
（2）C点刻度表示的待测液体密度是；
（3）以上过程中合金块放入前后，待测液体对烧杯底部压强变化是120Pa。
29．【答案】答：（1）提升物体的有用功率3×103W；
（2）滑轮组的机械效率55.6%；
（3）当电流表示数达到20mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于8000N。
【解析】【分析】（1）由功的公式W＝Gh可以求出有用功；已知功与做功时间，由功率公式可以求出功率；
（2）滑轮组绳子的有效股数n＝3；拉力移动的距离s＝3h，根据公式W＝Fs求出拉力做的总功；知道有用功和总功，然后由效率公式求出滑轮组的效率；
（3）乙图中电电阻R1和压敏电阻R2串联，已知电源电压和阻R1阻值，根据串联电路的特点，求出电流为20mA时，压敏电阻的阻值，然后根据丙图得出电梯承载的物重。
【解答】解：
（1）电动机做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝500kg×10N/kg×15m＝7.5×104J；
提升物体的有用功率为：P＝＝＝3×103W；
（2）由图可知，n＝3，则拉力端移动的距离：s＝3h＝3×15m＝45m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝3×103N×45m＝1.35×105J；
滑轮组的机械效率：η＝＝×100%≈55.6%；
（3）当电流为20mA时，电路中的总电阻为：R＝＝＝400Ω，
因为电阻R1和压敏电阻R2串联，
所以压敏电阻的阻值为：R2＝R﹣R1＝400Ω﹣100Ω＝300Ω，
根据丙图可知，当压敏电阻R2的阻值为300Ω时，电阻式压力传感器受到的压力为8000N；
所以当电流表示数达到20mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于8000N。
答：
（1）提升物体的有用功率3×103W；
（2）滑轮组的机械效率55.6%；
（3）当电流表示数达到20mA时，电梯会发出超载警报声，该电梯承载的物重应小于8000N。
【点评】本题考查了功、功率、机械效率的计算，以及对电路图的分析、串联电路的特点欧姆定律公式的应用，关键是对公式的理解与掌握。
30．【答案】（1）变大；（2）在这个过程中，克服该杠铃的重力所做的功为2988J；电动机拉绳子的功率为450W。
【解析】【考点】滑轮及滑轮组的机械效率；压强大小的比较；功的计算；功率的计算．
【分析】（1）人对水平地面的压力大小等于人的重力，比较“金鸡独立”姿势与双脚站立时受力面积的变化，根据p＝分析人对地面压强的变化；
（2）根据G＝mg求杠铃的重力，根据W有＝Gh求克服该杠铃的重力所做的功；根据用如图乙所示的滑轮组使该杠铃匀速提升相同高度可知该装置做的有用功，根据η＝×100%求电动机拉绳子做的总功，利用P＝求电动机拉绳子的功率。
【解答】解：（1）人对水平地面的压力大小等于人的重力，“金鸡独立”姿势与双脚站立时，重力不变，人对地面的压力大小不变，
“金鸡独立”姿势与双脚站立相比，受力面积减小，由p＝可知，人对地面的压强变大；
（2）杠铃的重力：G＝mg＝166kg×10N/kg＝1660N，
则在这个过程中，克服该杠铃的重力所做的功：W＝Gh＝1660N×1.8m＝2988J；
由用如图乙所示的滑轮组使该杠铃匀速提升相同高度可知，该装置做的有用功：W有＝W＝2988J，
由η＝×100%可知，电动机拉绳子做的总功：W总＝＝＝4500J，
电动机拉绳子的功率：P＝＝＝450W。
答：（1）变大；（2）在这个过程中，克服该杠铃的重力所做的功为2988J；电动机拉绳子的功率为450W。
31．【答案】（1）1；（2）1000N；（3）150J。
【解析】【考点】功的计算；杠杆及其五要素；杠杆的平衡条件．
【分析】（1）如图丙所示，O为支点，重力的作用点在杆的中点，根据力臂的概念可知AO重力的力臂；
（2）如图丙，对杠杆AOCD来说，O为支点，CD对链条的拉力是动力，OA的重力是阻力，动力臂已知，由（1）可知阻力臂，根据杠杆平衡条件即可求出动力的大小；
（3）AOB由图乙位置到图丙位置，电机至少要对AOB做的功等于克服OA重力做功与BO重力做功之和，结合W＝Gh进行计算。
【解答】解：（1）如图丙所示，O为支点，已知OA＝2m，AO的重心在其中点，则AO重力的力臂为×2m＝1m。
（2）如图丙所示，对杠杆AOCD来说，O为支点，CD对铰链的拉力为动力，则动力臂L1＝5cm＝0.05m，
OA的重力为阻力，则阻力G＝mg＝5kg×10N/kg＝50N，且阻力臂L2＝1m，
根据杠杆平衡条件可得FL1＝GL2，
则CD对铰链的拉力：F＝。
（3）AOB由图乙位置到图丙位置，OA上升的高度为hBO，克服OA重力做的功：WOA＝GhBO＝50N×2m＝100J，
BO重心上升的高度为hBO，则克服BO重力做的功：WBO＝G×hBO＝50N××2m＝50J，
则电机至少要对AOB做功：W＝WOA+WBO＝100J+50J＝150J。
答：（1）1；（2）如图丙所示，CD对铰链的拉力是1000N；
（3）AOB由图乙位置到图丙位置，电机至少要对AOB做150J的功。
32．【答案】 ①. 接触面的粗糙程度 ②. 4×105 ③. 100N~200N
【解析】【答案】 ①. 接触面的粗糙程度 ②. 4×105 ③. 100N~200N
【详解】（1）[1]金属块与坚果接触的面刻有花纹，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
（2）[2]金属块M对坚果的压强=4×105Pa
（3）[3]在OA转动过程中，连杆BC与OA垂直，此时F2的力臂最长，此时F2最小，由杠杆平衡条件得到
F2×OB=F1×OA F2×2cm=10N×20cm F2=100N
当OA转过60°后，连杆BC与OA的夹角为90°-60°=30°
此时F2的力臂
由杠杆平衡条件得到
该过程中连杆BC对金属杆OA作用力F2大小的范围是100N~200N。
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