华师大版 初科 九上 5.3.2 功与机械效率 同步练习（含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
华师大版 初科 九上 5.3.2 功与机械效率 同步练习（含解析）
一、单选题
1．抛掷实心球，是我市近几年体育中考主要项目之一，在抛掷实心球的过程中，人对实心球做功的是（　　）
A．握球站立 B．持球准备
C．预摆抛球 D．球离手后飞行
2．小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上，他对课本所做功最接近于（　　）
A．0.02J B．0.2J C．2J D．20J
3．下列不属于斜面的是（　　）
A．盘山公路 B．撬棒
C．螺旋千斤顶 D．高架桥的引桥
4．一辆汽车在平直的公路上做直线运动，其v-t图像如图所示，汽车在第10s时已行驶了150m，速度达到了20m/s，随后匀速前进．若汽车在行驶过程中所受阻力大小始终为2000N，以下说法正确的是（　　）
A．在0-20s内汽车的平均速度为15m/s
B．在0-10s内汽车的牵引力大小恒为2000N
C．在10-20s内汽车的牵引力做的功为4×105J
D．在10-20s内汽车的牵引力做功的功率为4×105W
5．在台球比赛中，某选手推动球杆撞击水平台面上的白球，白球运动，然后白球撞击黑球，黑球运动。以下说法正确的是（　　） 。
A．白球受到的重力对白球做了功
B．推动球杆，手对球杆做了功
C．桌面对白球的支持力对白球做了功
D．选手推动球杆的力对黑球做了功
6．下列简单机械中， 忽略杠杆、滑轮的自重， 绳重及摩擦， 当匀速提升同一重物时， 最省力的是（　　）
A． B．
C． D．
7．某人用竖直向上的力将2只鸡蛋匀速提高1米，此人对鸡蛋做的功约为（　　）。
A．1焦 B．10焦 C．100焦 D．1000焦
8．功是能量转化的量度。下列实例中力对物体没有做功的是（　　）
A．人用力搬石头，没有搬动
B．叉车把货物从地面抬升到一定高度
C．人拎着书包沿楼梯走上二楼
D．人推小车通过一段距离
9．如图所示，运动员在进行蹦床比赛。运动员离开蹦床竖直向上运动到一定高度又落在蹦床上，直至最低点的过程中，不计空气阻力和碰撞时的能量损失，下列说法正确的是（　　）
A．运动员弹离蹦床以后，蹦床对运动员做了功
B．到达最高点时运动员的速度为零，受力平衡
C．运动员从最高点下落到最低点过程中，其机械能守恒
D．下落过程中，运动员的重力做功先变快后变慢
10．台球比赛中，选手推动球杆前进，击打白球，使白球水平向前撞击红球，向前撞击红球，对这一过程的分析正确的是（　　）
A．白球滚动时，白球受到的重力对它做了功
B．推杆时，手对球杆做了功
C．白球滚动时，桌面对白球的支持力做了功
D．击打白球时，手对白球做了功
二、填空题
11．重2牛的物体A挂于弹簧测力计下，分别做图甲、乙、丙所示的匀速直线运动，运动的速度v1=v3=0.1m/s，v2=0.2m/s，物体A沿速度方向均运动了0.5米。(不考虑空气阻力)
（1）图甲中弹簧测力计对A做功为　 　焦。
（2）图乙中弹簧测力计对A做功的功率为　 　瓦。
（3）图内中弹簧测力计对物体A没有做功，原因是物体在力方向上通过的距离等于　 　米。
12．在生产生活中，人们常用的简单机械除了杠杆、滑轮，还有斜面。螺丝钉是一种类似　 　的机械（填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”），螺纹　 　（填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。
13．近期电动平衡车在公园、小区慢慢多了起来，不管是大人还是小孩都对这个代步工具充满好奇和喜爱、下表是某品牌两轮电动平衡车铭牌的部分信息，请据此回答下列问题：
净重 12.8kg
续航 约22km(典型续航指：满电情况下，70kg载重，环境温度25℃，以15km/h平均速度在平路雨行驶所测)
电动机额定功率 350W×2
最高车速
16km/h
（1）该车充满电后，若以典型续航行驶、能行驶的最长时间是　 　分钟。
（2）当该平车在额定输出功率下以最高车速匀速直线行驶时，受到路面的阻力为　 　N。
14．如图是小明在做俯卧撑和引体向上的锻炼场景。
（1）图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2，则F1　 　F2（选填“大于”“小于”“等于”）。
（2）重为600牛的小明按图乙做一个引体向上，需克服自身重力做功约为　 　焦。
（3）运动时，人体产热增加，散热也加快，使体温维持稳定。写出此时散热的一种方式：　 　。
15．科学上，把在单位时间内所做的功叫作功率，它可以反映　 　。现有一履带式推土机功率为120千瓦，表示的意思是　 　。
三、实验探究题
16．在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义，提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。
（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装冒进行实验，并把数据整理记录在下表中。
实验次数 滑轮材质 钩码重G/N 提升的高度g/m 有用功W有用/J 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 总共W总/J 机械效率
1 铝 1 0.1 0.1 0.6 0.3 0.18 56%
2 铝 2 0.1 0.2 1.0 0.3 0.3 67%
3 铝 2 0.2 0.4 1.0 0.6 0.6 67%
4 塑料 2 0.2 0.4 0.8 0.6 0.48 83%
5 塑料 2 0.2 0.4 2.1 0.2 0.42 95%
①比较1和2两次实验发现：在所有滑轮组一定时，提升的钩码　 　，机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与动滑轮的重有关。
③比较　 　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验是利用了图　 　的装置完成的。
⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　 　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　 　的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　 　。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　 　。
A.焦耳定律
B.牛顿第一定律 C.阿基米德原理 D.欧姆定律
17．在码头，小海看到工人利用斜面把货物推到车上，想探究“斜面的省力情况与哪些因素有关”。他用同一块木板组成如图所示的装置，拉着物体沿斜面匀速向上运动，通过比较拉力F与物体重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力。记录的实验数据如下表：
实验次数 斜面倾角0 物块重GN 沿斜面拉力FN 拉力F与物体重力G的比值
1 30° 5.0 4.2 0.84
2 30° 3.0 2.5 0.83
3 45° 3.0 2.8 0.93
4 45° 5.0 4.6 0.92
（1）通过对比实验　 　中的数据可知，斜面倾角相同时，使用鞋面省力的情况与物体重力无关；
（2）通过对比实验1和4（或2和3）中的数据，得出的结论是：　 　。
四、解答题
18．如图所示，甲物体在绳子拉力作用下沿粗糙斜面匀速上升，甲物体重为1000N，乙物体重为500N。斜面长5m，高2m，不计滑轮摩擦和绳重。求：
（1）甲物体上升过程中受到的摩擦力。
（2）此过程中斜面的机械效率。
19．功率为12千瓦的拖拉机，在3分钟内匀速耕地200米，假设该过程中拖拉机仅克服阻力做功。
（1）拖拉机克服阻力做功为多少？
（2）拖拉机所受到的阻力的大小为多少？
20．请读表后回答下列问题：
台州市2023年中考体育考试男生评分表(部分)
分值 耐力(秒) 上肢(躯干)力量 下肢力量 技能项目
1000米长跑 实心球(2千克) 引体 立定跳远 1分钟跳绳 篮球运球投篮 排球垫球
(分秒) （米） 向上（次） （米） （次） （秒）
10 3‘40“ 11.6 10 2.5 185 20“ 40
9 3‘50“ 11 9 2.42 175 24“ 36
8 4‘00“ 10.4 8 2.34 165 28“ 32
7 4‘10“ 9.8 7 2.26 155 32“ 28
6 4‘20“ 9.2 6 2.18 145 36“ 24
（1）扔实心球时，扔出去的实心球离手后会继续向前运动，原因是　 　。
（2）假如一位同学1000米测试的平均速度为5m/s，则他能在这个必测项目上得满分吗？通过计算说明。
（3）一个体重为60kg的男同学，每次跳绳离开地面6cm(假设每次跳绳离开地面的高度相同)，如果他要在这个项目上得满分，则跳绳时平均功率至少要多大？
21．如图所示，物体A的重力为180N，物体B的重力为12N，物体A受到一个水平向右的拉力E，拉力F的功率为3.2W，在拉力的作用下，物体B在2s内匀速上升0.4m，不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦。求：
（1）B物体上升的速度是多少？
（2）在2s内，物体B克服重力做的功是多少？
（3）作用在物体A上的拉力F的大小是多少？
22．如图所示，重物A是体积为10dm3，密度为7.9×103kg/m3的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求：
（1）作用于绳端的拉力F是多少？(g=10N/kg)
（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？
（3）若实际所用拉力为400N，此时该滑轮的效率是多少？
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【分析】做功的两个要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。
【解答】A.握球站立时，球受到向上的力，但是没有在力的方向上通过距离，因此不做功，故A错误；
B.持球准备时，球受到向上的力，但是没有在力的方向上通过距离，因此不做功，故B错误；
C.预摆抛球时，球受到向前的力，且在向前的方向上通过距离，因此做功，故C正确；
D.球离手后飞行时，它没有受到人的推力，因此不做功，故D错误。
故选C。
2．【答案】C
【解析】【分析】根据W=Gh分析计算即可。
【解答】物理书的质量大约200g，那么重力为G=mg=0.2kg×10N/kg=2N；
课桌的高度大约1m，则它对物理课本做功大约为：W=Gh=2N×1m=2J。
故选C。
3．【答案】B
【解析】【分析】分析各个选项中使用的简单机械即可。
【解答】盘山公路、螺线千斤顶和高架桥的引桥，都是斜面或变形的斜面，而撬棒的本质是一根省力杠杆，故B符合题意，而A、C、D不合题意。
故选B。
4．【答案】C
【解析】【分析】（1）将前20s内的路程相加，然后根据公式计算20s内的平均速度；
（2）当物体做加速运动时，它受到的合力与运动方向相同；
（3）根据W=Fs=Fvt计算牵引力所做的功；
（4）根据P=Fv计算牵引力做功的功率。
【解答】A.汽车在10~20s内通过的距离为：s=vt=20m/s×10s=200m；
汽车在0~20s内通过的距离为：s'=150m+200m=350m；
汽车在0~20s内的平均速度为：，故A错误；
B.根据图像可知，在0~10s内汽车做加速运动，那么它受到的合力与运动方向一致，即牵引力大于阻力，即大于2000N，故B错误；
C.在10-20s内汽车的牵引力做的功为：W=Fs=Fvt=2000N×200m=4×105J，故C正确；
D. 在10-20s内汽车的牵引力做功的功率为 ：P=Fv=2000N×20m/s=4×104W，故D错误。
故选C。
5．【答案】B
【解析】【分析】做功的两个要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离，据此分析判断。
【解答】A.白球受到的重力竖直向下，而白球没有在这个方向上通过距离，因此重力对白球不做功，故A错误；
B.推动球杆，球杆受到推力，且球杆在力的方向上通过了距离，则手对球杆做了功，故B正确；
C.桌面对白球的支持力竖直向上，而白球在水平方向上通过距离，则白球没有做功，故C错误；
D.选手推动球杆的力没有作用在黑球上，肯定对黑球不做功，故D错误。
故选B。
6．【答案】D
【解析】【分析】根据对滑轮组、斜面和杠杆的认识分析判断。
【解答】A.承担重力的绳子段数n=3，则绳子的拉力为： ；
B.承担重力的绳子段数n=2，则绳子的拉力为： ；
C.拉力做的总功等于克服重力做的有用功，即：W总=W有；
F3s=Gh；
；
解得： ；
D.根据杠杆的平衡条件得到： ；
解得： 。
则最省力的是F4。
故选D。
7．【答案】A
【解析】【分析】根据公式W=Gh计算人对鸡蛋做的功。
【解答】托起两个鸡蛋的力为1N，则提高1m做的功为：W=Gh=1N×1m=1J，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
8．【答案】A
【解析】【分析】做功的概念是物体受到力的作用，并在力的方向上移动一段距离。
【解答】做功的概念是物体受到力的作用，并在力的方向上移动一段距离；所以A中只有力，没有在力的方向上移动一段距离，A不做功；
故答案为：A.
9．【答案】D
【解析】【分析】（1）做功的两个要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离；
（2）对最高点时的运动员进行受力分析即可；
（3）根据能量转化的知识判断；
（4）根据P=Fv分析判断。
【解答】A.运动员弹离蹦床以后，他不受蹦床的弹力，因此蹦床对运动员不做功，故A错误；
B.到达最高点时运动员的速度为零，此时他只受竖直向下的重力，受力不平衡，故B错误；
C.运动员从最高点下落到最低点过程中，运动员的重力势能转化为弹簧的弹性势能，即机械能不守恒，故C错误；
D.下落过程中，在弹簧弹力小于运动员的重力时，合力向下，运动员的速度不断增大。当弹力大于运动员的重力时，合力向上，运动员的速度不断减小，即整个运动过程中速度先增大后减小。根据P=Fv可知，运动员重力做功的功率先变快后变慢，故D正确。
故选D。
10．【答案】B
【解析】【分析】做功要满足两个要素：一是物体要受力的作用，二是物体要在力的方向上通过一定的距离。
【解答】A.白球在水平面上滚动，而重力沿竖直方向，二者方向不一致，那么白球的重力没有做功，故A错误；
B.推杆时，手对球杆施加向前的力，而球杆在向前的方向通过距离，所以手对球杆做功，故B正确；
C.桌面对白球的支持力在竖直方向上，而白球在水平方向滚动，所以支持力不做功，故C错误；
D.击打白球时，手对白球没有施加力的作用，不对白球做功，故D错误。
故选B。
11．【答案】（1）1
（2）0.4
（3）0
【解析】【分析】（1）根据W=Gh计算出弹簧测力计对A做功大小；
（2）根据P=Fv计算出弹簧测力计对A做功的功率；
（3）做功的两个要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。
【解答】（1）图甲中弹簧测力计对A做功：W=Gh=2N×0.5m=1J；
（2）图乙中，弹簧测力计对A做功的功率：P=Fv=Gv=2N×0.2m/s=0.4W；
（3）图内中弹簧测力计对物体A没有做功，原因是物体在力方向上通过的距离等于0米。
12．【答案】斜面；密
【解析】【分析】斜面是通过延长距离而达到省力的目的，例如斜坡、斧头、螺丝。
【解答】螺丝钉是一种类似斜面的机械，斜面越长就越省力，因此螺纹密一些的螺丝钉拧起来更省力。
故答案为：斜面；密
13．【答案】（1）88
（2）157.5
【解析】【分析】（1）已知路程和时间，根据公式计算行驶时间；
（2）已知功率和速度，根据公式计算出平衡车的牵引力，再根据二力平衡计算受到的阻力。
【解答】（1） 若以典型续航行驶、能行驶的最长时间是 ：；
（2） 最高车速匀速直线行驶时牵引力为：；
平衡车做匀速直线运动时，它受到的阻力和牵引力相互平衡，
那么它受到的阻力f=F=157.5N。
14．【答案】（1）小于
（2）420
（3）汗液蒸发散热（或皮肤直接散热）
【解析】【分析】1.根据受力分析进行解答。
2.根据功的公式W=Fs进行计算分析。
3.散热方式：辐射、传导、对流等直接散热，散热的多少取决于皮肤和环境之间的温差。
【解答】(1)图甲中小明静止时地面对双手的支持力为F1，由于还有脚接触地面，故F1小于重力，
图乙中小明静止悬挂在单杠上时，单杠对他的作用力为F2等于重力，故 F1小于F2 。
(2)需克服自身重力做功
(3)运动时，人体产热增加，散热也加快，使体温维持稳定。散热的一种方式：汗液蒸发散热（或皮肤直接散热）。
15．【答案】做功的快慢；该推土机在1秒内所做的功为120000焦
【解析】【分析】根据功率的定义和意义解答。
【解答】（1）科学上，把在单位时间内所做的功叫作功率，它可以反映做功的快慢。
（2）现有一履带式推土机功率为120千瓦，表示的意思是：该推土机在1秒内所做的功为120000焦。
16．【答案】（1）重力越大；2和3；乙；80%
（2）减小接触面的粗糙程度
（3）不省功；B
【解析】【分析】（1）①根据表格中数据1和2，分析滑轮组的机械效率与钩码重力的变化规律；
③根据控制变量法的要求选择对比实验；
④比较拉力和钩码重力的大小关系，从而确定承担绳子的段数即可；
⑤根据公式计算滑轮组的机械效率。
（2）减小摩擦的方法：①减小压力；②减小接触面的粗糙程度；③注入润滑油；④改变接触面；⑤变滑动为滚动。
（3）从是否省功的角度解答。分析各个选项中使用的物理研究方法即可。
【解答】（1）①根据表格1和2可知，当钩码的重力从1N变成2N时，滑轮组的机械效率从56%变成67%，那么得到：在所有滑轮组一定时，提升的钩码重力越大，机械效率越高。
③探究滑轮组的机械效率与钩码高度的关系时，需要控制其它因素相同，只改变钩码的高度，故选数据2和3；
④在实验⑤中，钩码的重力为2N，拉力F=2.1N，即拉力几乎等于钩码重力，即不省力，那么应该用的是定滑轮，故选乙。
⑤利用图甲的装置，滑轮组的机械效率为：；
（2）保持斜面倾斜程度不变，可以采用减小接触面的粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。
（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都不省功。
本实验使用了科学推理的方法。
A.焦耳定律中使用了控制变量法，故A不合题意；
B.牛顿第一定律使用了实验+科学推理的方法，故B符合题意；
C.阿基米德原理使用了实验法，故C不合题意；
D.欧姆定律使用了控制变量法，故D不合题意。
故选B。
17．【答案】（1）1、2或3、4
（2）当斜面倾角不同时，倾角越大越费力
【解析】【分析】（1）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（2）分析实验1、4或2、3中哪个因素相同，哪个因素不同，根据控制变量法的的要求描述结论。
【解答】（1）根据实验1、2或3、4可知，当斜面倾角相同而物体重力不同时，拉力F与重力G的比值相同，那么得到结论：斜面倾角相同时，使用鞋面省力的情况与物体重力无关。
（2）实验1、4或2、3中，物块的重力相同但是斜面倾角不同，即倾角越大，拉力F与重力G的比值越大，那么得到结论：当斜面倾角不同时，倾角越大越费力。
18．【答案】（1）斜面所做的额外功W额=W总-W有=FL-Gh=500N×5m-1000N×2m=500J
由W额=fL得：f= =500J/5m=100N
（2）斜面机械效率：
【解析】【分析】（1）根据W总=Fs计算利用斜面做的总功，再根据W有=Gh计算利用斜面做的有用功，根据 W额=W总-W有 计算出额外功。最后根据 W额=fL 计算甲物体受到的摩擦力。
（2）根据公式 计算斜面的机械效率。
19．【答案】（1）拖拉机克服阻力做的功W=Pt=12000W×（60s×3）=2.16×106J；
（2）拖拉机受到的阻力。
【解析】【分析】（1）根据W=Pt计算拖拉机克服阻力做的功；
（2）根据计算拖拉机受到的阻力。
20．【答案】（1）实心球具有惯性(而保持向前运动状态)
（2）t= =200s=3‘20”<3’40”；满分
（3）W=Gh=mgh=60kg×10N/kg×0.06m×18s=6660J
p= =111W
【解析】【分析】（1）物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
（2）根据公式计算出这个同学跑完1000m所用的时间，再与满分时间进行比较即可。
（3）根据表格确定满分时1min跳绳的次数，再根据W=Gh计算出1min内跳绳克服重力做的功，最后根据公式计算做功的功率。
【解答】（1）扔实心球时，扔出去的实心球离手后会继续向前运动，原因是：实心球具有惯性(而保持向前运动状态)。
21．【答案】（1）B物体上升的速：；=
（2）物体B克服重力做的功 ：W=Gh=12N×0.4m=4.8J；
（3）拉力F移动的速度：;
拉力F的大小：。
【解析】【分析】（1）已知路程和时间，根据公式计算物体B上升的速度；
（2）已知物体重力和上升的高度，根据公式W=Gh计算克服重力做的功；
（3）首先根据计算出拉力F移动的速度，然后根据计算拉力的大小。
22．【答案】（1）物体A受到的重力：
G=ρvg=7.9×103kg/m3×10×10-3m3×10N/kg=790N，
物体A受到的浮力：
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10×10-3m3×10N/kg=100N；
∵不计摩擦和动滑轮重，
∴物体A受到的拉力：
F=1/2(G-F浮)=1/2×(790-100N)=345N．
（2）s=2h=2×2m=4m，
拉力做的功：
W=Fs=345N×4m=1380J
（3）使用动滑轮的有用功：
W有=（G-F浮）h=（790N-100N）×2m=1380J，
W总=F′s=400N×4m=1600J；
此时该滑轮的效率：
η=W有/W总×100%=1380J/1600J×100%=86.25%
【解析】【分析】（1）首先根据 G=ρvg 计算出金属块的重力，然后根据阿基米德原理 F浮=ρ水gV排 计算出金属块受到的浮力，接下来根据G=F浮力+F拉计算出动滑轮对物体的拉力，最后根据F=计算绳端的拉力F；
（2）首先根据s=nh计算出自由端的拉力F移动的距离，再根据W=fs计算拉力做的功；
（3）如果考虑额外功，那么动滑轮对物体的拉力F拉做有用功，即 W有=F拉h=（G-F浮）h ；自由端的拉力做总功，即W总=Fs，最后根据计算机械效率。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)