2019秋浙教版九年级科学上册同步测试：第4节 简单机械 专题四 简单机械与功和功率的综合运用（试题和答案没有分开）

专题四　简单机械与功和功率的综合运用[学生用书A40]
类型之一　理解滑轮与滑轮组的作用
1．一辆汽车陷进泥潭后，司机按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中匀速拉出。比较这两个装置，下列说法正确的是(　B　)
图1
A．甲、乙方法安装的都是定滑轮，都不省力
B．甲方法安装的是动滑轮，能省力
C．甲、乙方法安装的都是动滑轮，都能省力
D．乙方法安装的是动滑轮，能省力
2．[2018·河南]高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷得直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。如图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重和摩擦，输电线A端受到的拉力大小为__1×104__N。若某段时间内坠砣串下降了30cm，则输电线A端向左移动了__15__cm。(g取10N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩)
图2
3．[2018·泸州]如图甲所示的滑轮组装置，不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向。用该滑轮组提升放置在水平地面上重为G＝80N的重物到高处。用竖直向下的拉力拉绳的自由端，拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，重物上升的速度v随时间变化的图像如图丙所示。已知在2～4s内重物上升的竖直高度为2m，求：
图3
(1)在4～6s内，重物克服重力做功的功率。
(2)在2～4s内，绳自由端下降的平均速度。
(3)在0～2s内，重物对地面的压力大小。
【答案】 (1)由图丙可知，在4～6s内，重物做匀速直线运动，其速度v3＝2.0m/s，
由P＝＝＝Fv可得，重物克服重力做功的功率P＝Gv3＝80N×2.0m/s＝160W。
(2)由图甲可知，连接动滑轮绳子的股数n＝2，
已知在2～4s内重物上升的竖直高度h＝2m，
则绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×2m＝4m，
所用的时间t＝4s－2s＝2s，
则在2～4s内，绳自由端下降的平均速度v＝＝＝2m/s。
(3)由图丙可知，物体在4～6s内做匀速直线运动，由图乙可知此时的拉力F3＝50N，
因为不计绳重和摩擦，则由F3＝(G物＋G动)得，动滑轮的重力G动＝nF3－G物＝2×50N－80N＝20N，
在0～2s内，由图乙可知此时的拉力F1＝30N，
把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的总重力、向上的支持力以及2股绳子向上的拉力而处于静止状态，
由力的平衡条件得，F支＋2F1＝G物＋G动，
则地面对物体的支持力F支＝G动＋G物－2F1＝20N＋80N－2×30N＝40N，
根据力的作用是相互的可知，此过程中重物对地面的压力F压＝F支＝40N。
类型之二　理解杠杆平衡的条件
4．[2018·临沂]图甲所示的杠杆是水平平衡的。如果在支点两侧的物体下方分别加挂一个等重的物体，如图乙所示，则杠杆(　A　)
　图4
A．右端下沉
B．左端下沉
C．要保持平衡应将左端的物体向右移动
D．要保持平衡应在右端再加挂一个物体
5. [2018·益阳]如图所示，轻质杠杆在中点处悬挂重物，在杠杆的最右端施加一个竖直向上的力F，杠杆保持平衡，保持力F方向不变，当将重物向右移动时，要使杠杆保持平衡，力F将__变大__；将杠杆顺时针方向缓慢转动，力F将__不变__(均选填“变大”“变小”或“不变”)。
　图5
6．[2018·龙东]小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
图6
(1)在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是__便于测量力臂__。
(2)在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。
次数
F1(N)
l1(cm)
F2(N)
l2(cm)
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是__F1l1＝F2l2__。
(3)杠杆调节平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图甲所示，为使再重新平衡，应在B点挂__6__个钩码。当杠杆平衡后，将A点和B点下方所挂的钩码同时向支点O靠近一格，杠杆会__左侧下降__(选填“左侧下降”“右侧下降”或“仍水平平衡”)。
(4)如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向左倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将__变大__(选填“变大”“变小”或“不变”)。
7．从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰(如图甲)或人下蹲弯曲膝盖(如图乙)把它搬起来，哪种方法好呢？下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆，如图丙所示，脊柱可绕骶骨(轴)O转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子时拉力F2作用在肩关节B点，在B点挂一重物代替箱子。用弹簧测力计沿F1方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论。
图7
(1)在丙图中画出F2的力臂l2。
(2)当α角增大时，F1__变小__(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(3)对比甲乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以上分析可得，__乙__(选填“甲”或“乙”)图中的姿势比较正确。
【答案】 (1)如答图所示。
第7(1)题答图
8．[2018·台州]图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
图8
(1)图乙是自动开合小壶盖简化侧视图。OA是小壶盖，C是其重力作用点。B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动。请在图乙中作出小壶盖的重力G及其力臂l。
(2)已知：小壶盖质量为4g，OA＝3cm，OC＝1.4cm，OB＝1cm，∠AOB＝135°。要求倒水时，壶身最多倾斜45°，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围。(配重柄质量和O点的摩擦均忽略不计，取1.4)
【答案】 (1)如答图所示。
第8(1)题答图
(2)当配重柄水平时，可求出配重的最小质量，杠杆示意图如图：
OD＝×OC＝×1.4cm＝1cm，
根据杠杆的平衡条件G1l1＝G2l2，m1g·OD＝m2g·OB，m2＝＝＝4g；
当小壶盖水平时，可求出配重的最大质量，杠杆示意图如图：
OE＝×OB＝×1cm＝0.71cm，
根据杠杆的平衡条件G1l1′＝G2′l2′，m1g·OC＝m2′g·OE，m2′＝＝≈7.89g。
配重B的质量取值范围为4～7.89g。(最小值3.92g、3.96g、3.98g等，最大值7.8g、7.84g、7.9g、8g等均可)
类型之三　掌握功和功率的分析与计算
9．[2018·淄博]如图所示，AC＞BC，在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端，推力分别为F1、F2，功率分别为P1、P2，在不考虑摩擦的情况下(　A　)
　图9
A．F1＜F2，P1＝P2 B．F1＞F2，P1＞P2
C．F1＝F2，P1＝P2 D．F1＜F2，P1＜P2
10．如图所示，一根长为l的木棒的B端放在截面直径为D的圆柱体上，且木棒保持水平，用水平力F推木棒的A端，圆柱体在水平地面上向前滚动，设木棒与圆柱体、圆柱体与地面间均无滑动现象，当把木棒从图甲位置匀速推至图乙位置时，推力F做的功是(　B　)
图10
A．Fl/2 B．2Fl
C．Fl＋πD D．2Fl＋πD
11．一辆电动小车沿某水平轨道做匀速直线运动，已知小车内的电机对小车产生的水平驱动力为5N。
(1)当小车通过10m路程时，求电机对小车所做的功W。
(2)若保持电机对小车做功的功率不变，让小车沿另一水平轨道做匀速直线运动，发现小车的速度小于在前轨道上的速度，则电机对小车产生的水平驱动力如何变化？请简述理由。
【答案】 (1)电机对小车所做的功W＝Fs＝5N×10m＝50J。
(2)当小车的速度小于在前轨道上的速度时，电机对小车产生的水平驱动力变大。
理由：①根据W＝Pt，功率不变，相同时间内做的功不变，②速度减小，相同时间内通过的路程减小，③根据W＝Fs可得F＝，W不变，s减小，则电机对小车产生的水平驱动力增大。