九年级物理上册第十一章《简单机械和功》综合检测卷-苏科版(含答案)

（含答案）

专项一 功、功率、机械效率的综合计算 类型1 滑轮组类

1. 如图所示,小明使用滑轮组用200 N的拉力,使重为500 N的物体以1.5 m/s的速度匀速上升,不计摩擦和绳重,以下说法正确的是 ( )

A.动滑轮重100 N B.拉力做功的功率是300 W C.此时滑轮组的机械效率是62.5%

D.小明提升物体的速度越快,这个滑轮组的机械效率越高

2. 如图甲所示,建筑工人用滑轮组提升重为285 N的水泥桶,动滑轮重为15 N,不计摩擦及绳重.工人在将水泥桶匀速向上拉的过程中,水泥桶上升的高度h随时间t变化的关系图像如图乙所示.由此可知 ( )

A.水泥桶匀速上升的速度约为3 m/s

B.0~10 s内,建筑工人对绳的拉力做的功为2 700 J C.0~8 s内,建筑工人对水泥桶做的功为684 J D.建筑工人对绳的拉力的功率为30 W

3. 如图是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400 N的拉力作用下,使质量为70 kg的建筑材料在10 s的时间里,匀速竖直上升了2 m,不计绳子重力和摩擦,g取10 N/kg.求:

(1)拉力的功率P; (2)滑轮组的机械效率η; (3)动滑轮的重力G动.

4. 某工人用如图所示的滑轮组匀速打捞水中的工件.已知工件的体积为30 dm3,密度为3×103 kg/m3.每个滑轮的重力为20 N,不计摩擦、绳重及水的阻力.(已知ρ水=1.0×103 kg/m,g=10 N/kg)求:

3

(1)工件浸没在水中时所受的浮力; (2)工件受到的重力;

(3)工件在水中上升6 m的过程中(工件始终浸没在水中),工人做的功.

类型2 杠杆类

5. 如图所示,物体重150 N,挂在杠杆中点,人用100 N的力竖直向上将物体提高0.5 m,在此过程中,下列说法不正确的是 ( )

A.人用的拉力所做的功为100 J B.用杠杆提升物体所做的有用功为50 J C.额外功为25 J D.杠杆的机械效率为75%

6. 如图所示是建筑工地上的起重机示意图.起重机的电动机功率为3×103 W,当它把质量为1 t的重物匀速提起24 m时,用时100 s.(g=10 N/kg)

(1)在这段时间内起重机提起重物做功的功率是多少?机械效率是多少?

(2)若起重机AB长为20 m,吊起重物时B端的配重质量为4 t,为使起重机不翻倒,则OB长为多少?(不计摩擦和起重机自重)

类型3 斜面类

7. 近期我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害.抗洪抢险小分队成员李军在一次行动中需要帮老百姓把一个质量为240 kg的重物搬到2 m高的车上.为了省力,他采用5 m的长木板搭了一个斜面(如图所示),用1 200 N的力用了5 min匀速将重物推到车上.关于此简易斜面装置,下列说法正确的是(g=10 N/kg) ( )

A.他对重物做了4 800 J的功 B.他做功的功率为16 W

C.此次简易斜面装置的机械效率为50% D.斜面是一种省力杠杆

8. 如图所示,斜面长s=8 m,高h=3 m,用平行于斜面F=50 N的拉力,将重力为G=100 N的物体,由斜面的底端匀速拉到顶端,用时t=10 s.求:

(1)有用功W有用; (2)拉力做功的功率P; (3)物体受到的摩擦力f; (4)该斜面的机械效率η.

专项二 实验探究

类型 探究杠杆的平衡条件

同学们在做“探究杠杆的平衡条件”实验.

【基础设问】

(1)实验前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆 (填“达到”或“没有达到”)平衡状态,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向 (填“左”或“右”)调节,或者调节左端的螺母,使它向 (填“左”或“右”)移动.调节杠杆在水平位置平衡的好处是 ,同时还可以避免杠杆自重对实验的影响,原因是 .

(2)实验过程中,支点在杠杆的中点是为了消除杠杆 对平衡的影响.

(3)如图乙所示,实验中为使杠杆水平平衡,小红在支点O左侧挂了2个钩码作为阻力(位置可调),然后在支点右侧的不同位置分别挂了数目不同的钩码,进行了三次实验,数据

如下表所示.分析表中数据可知杠杆平衡的条件是 实验次数 1 2 3 动力F1/N 4 2 1 动力臂l1/cm 10 15 20 .

阻力臂l2/cm 20 15 10 阻力F2/N 2 2 2 (4)小明利用小红的实验器材,通过改变钩码数量及移动钩码悬挂的位置又进行了多次实验,其目的是 (填“减小误差”或“寻找普遍规律”).实

验中,小明又保持图乙中A点钩码数量和位置不变,在杠杆水平平衡时,测出多组动力臂

l1和动力F1的数据,绘制了l1-F1的关系图像,如图丙所示,根据图像推算,当l1为0.6 m

时,F1为 N.

(5)小亮用如图丁所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置平衡,但老师却提醒大家不要采用小亮的这种方式进行实验.这主要是因为该种方式 . A.一个人无法操作 B.需要使用太多的钩码 C.无法测量力臂 D.力和力臂数目过多

(6)如图戊所示,小华进行实验时通过弹簧测力计来施加动力,测量并记录了多组数据,分析所测数据后,小华发现,每次实验都是F1l1(7)关于探究杠杆平衡条件的实验的四个因素中,不会带来实验误差的是 . A.铁架台自身的重力很大 B.单个钩码的重力不完全相等 C.悬挂钩码的绳套重力偏大 D.杠杆与转轴之间的摩擦偏大 【拓展设问】

(8)老师给小光布置了一个任务,利用杠杆平衡条件来测量杠杆的质量.请你补充实验过程,并计算出结果.

①将杠杆上的M点挂在支架上,在M点的右侧挂一质量为m的钩码,左右移动钩码的位置使杠杆在水平位置平衡,如图己所示;

②用刻度尺测出此时钩码悬挂点N到M点的距离l1和 的距离l2; ③根据杠杆平衡条件,可以计算出杠杆的质量m杆= .(用已知量和测量量表示)

(9)小敏想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况,于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉,结果杠杆转至竖直位置,如图庚所示,在A点施加一个始终水平向右的拉力F,却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡,你认为原因是 .

(10)实验结束后,小欣联想到生活中的杆秤,其主要结构由秤杆、秤钩A、提纽(B、C)、秤砣D组成(O点为刻度的起点).如图辛所示是用杆秤称量货物时的情景. ①在称量货物时,使用提纽 (填“B”或“C”),该杆秤的称量范围更大. ②若该杆秤配套的秤砣D有磨损,称量货物时杆秤显示的质量将比被测货物的真实质量偏 (填“大”或“小”).

(11)实验结束后小婷对港珠澳大桥(如图壬所示)的结构进行简化,抽象成图癸所示的杠杆模型,又画了桥塔高低不同的两幅图.通过分析发现:可以通过 (填“增加”或“降低”)桥塔高度的方法来增大拉索拉力的力臂,从而减小拉索拉力.

参

专项一 功、功率、机械效率的综合计算

1.A 由题图知,n=3,不计摩擦和绳重,拉力F=3(G+G动),则动滑轮重G动=3F-G=3×200 N-500 N=100 N,故A正确;绳端移动的速度v=nv物=3×1.5 m/s=4.5 m/s,拉力做功的功率

𝑊P=𝑡

𝑊有用

总

1

=

𝐹𝑠

=Fv=200 N×4.5 m/s=900 W,故𝑡

500N

B错误;滑轮组的机械效率η=𝑊×100%=𝐹𝑠×𝐺ℎ

100%=3𝐹×100%=3×200N×100%≈83.3%,故C错误;滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比,与提升物体的速度无关,故D错误.

2.C 由题图甲可知,该滑轮组的有效绳子段数为n=3.由题图乙可知,水泥桶在10 s内上升了3 m,则水泥桶匀速上升的速度为v=𝑡1=10s=0.3 m/s,故A错误;0~10 s内,绳端移动的距离为s=nh1=3×3 m=9 m,不计摩擦及绳重,则建筑工人对绳的拉力大小为F=𝑛(G动

𝐺

ℎ3m

1

+G物)=3×(285 N+15 N)=100 N,拉力做的功为W=Fs=100 N×9 m=900 J,故B错误;在

1

0~8 s内,水泥桶上升的高度h2=vt2=0.3 m/s×8 s=2.4 m,建筑工人对水泥桶做的功为

W2=Gh2=285 N×2.4 m=684 J,故C正确;绳端移动的速度v'=3v=3×0.3 m/s=0.9 m/s,建

筑工人对绳的拉力的功率为P=Fv'=100 N×0.9 m/s=90 W,故D错误. 3.解:(1)由图可知s=2h=2×2 m=4 m,

W总=Fs=400 N×4 m=1 600 J, P=

𝑊总𝑡

=

1 600J

=160 W. 10 s

(2)G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N,

W有=Gh=700 N×2 m=1 400 J, η=𝑊×100%=1

总

𝑊有

1 400J

×100%=87.5%. 600 J

(3)G动=2F-G=2×400 N-700 N=100 N.

4.解:(1)工件浸没在水中时所受的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30×10 m=300 N.

(2)工件受到的重力G=mg=ρVg=3×103 kg/m3×30×10-3 m3×10 N/kg=900 N.

(3)工件浸没在水中受到重力G、浮力F浮和动滑轮下端的绳子的拉力F的作用而做匀速直线运动,故G=F浮+F,

故F=G-F浮=900 N-300 N=600 N,

由题图可知,承担动滑轮的绳子有2段,则绳子自由端受到工人的拉力

-3

3

F拉=

𝐹+𝐺动

2

=

600N+20 N

=310 N, 2

绳子自由端移动的距离s=2h=2×6 m=12 m, 则工人做的功W=F拉s=310 N×12 m=3 720 J.

5.B 人用100 N的力竖直向上将物体提高0.5 m时,由数学知识可得,拉力F移动的距离s=2h=2×0.5 m=1 m,人用的拉力所做的功W总=Fs=100 N×1 m=100 J,故A正确,不符合题意;用杠杆提升物体所做的有用功W有=Gh=150 N×0.5 m=75 J,故B错误,符合题意;因总功等于有用功和额外功之和,所以额外功W额=W总-W有=100 J-75 J=25 J,故C正确,不符合题意;杠杆的机械效率η=𝑊×100%=100 J×100%=75%,故D正确,不符合题意.

总

𝑊有

75 J

6.解:(1)重物的重力G=mg=1×103 kg×10 N/kg=1×104 N, 起重机对重物做的功为W=Fs=Gh=1×10 N×24 m=2.4×10 J, 则起重机提起重物做功的功率P=𝑡=

𝑊

2.4×105J3

=2.4×10 W, 100 s

4

5

电动机做功为W总=Pt=3×103 W×100 s=3×105 J, 则机械效率

𝑊2.4×105J

η=𝑊×100%=3×105J×100%=80%.

总

(2)设OB长度为l1 ,则OA长度为l2=20 m-l1 ,

B端所受的力为F1=G'=m'g=4×103 kg×10 N/kg=4×104 N,

A端所受的力为F2=G=1×104 N,

由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得 4×104 N×l1=1×104 N×(20 m-l1), 解得l1=4 m,即OB长为4 m.

7.A 对重物做的功W有=Gh=240 kg×10 N/kg×2 m=4 800 J,A正确;李军做功的功率

P=

𝑊总𝑡

=

𝐹𝑠𝑡

=

1 200 N×5 m

=20 5×60 s

W,B错误;斜面的机械效率η=𝑊×100%=1

总

𝑊有

4 800 J

200 N×5 m

×100%=80%,C错误;斜面是一种省力的简单机械,但不是杠杆,D错误. 8.解:(1)克服重力所做的有用功W有用=Gh=100 N×3 m=300 J; (2)拉力做的总功W总=Fs=50 N×8 m=400 J, 拉力做功的功率P=

𝑊总𝑡

=

400 J

=40 W; 10 s

(3)克服摩擦力做的额外功W额外=W总-W有用=400 J-300 J=100 J, 由W额外=fs得,物体受到的摩擦力f=(4)该斜面的机械效率η=专项二 实验探究

(1) 达到 右 右 便于测量力臂(或能直接读出力臂) 杠杆重力的作用线通过支点,重力的力臂为零 (2)自重 (3)动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2) (4)寻找普遍规律 0.5 (5)D (6)(答案合理即可)弹簧测力计没有调零 对弹簧测力计进行调零 (7)A (8)②杠杆的中点O到M点 ③

𝑚𝑙1

𝑙2

𝑊有用𝑊总

𝑊额外

𝑠

=

100 J

=12.5 N; 8 m

×100%=

300 J

×100%=75%. 400 J

(9)当杠杆在水平位置时,动力臂为零,

杠杆无法平衡 (10)①C ②大 (11)增加