江苏省西安交通大学苏州附属中学2023-2024学年九年级上学期第一次月考物理试卷

2023-2024学年江苏省西安交大苏州附中九年级（上）第一次月考物理试卷一.选择题（共12小题，每题2分）1．（2分）无锡市食材配送为了使学生的午餐营养结构合理，午餐中搭配了苹果。学生午餐时不小心将一个苹果从餐桌上掉到地上，此过程中苹果重力做功大约是（）A．0.12J B．1.2J C．12J D．120J2．（2分）2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历史！如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中（含装备）越大的队员一定（）A．做功越多 B．功率越大 C．做功越快 D．功率越小3．（2分）如图所示，用力打开夹子过程中，标注的夹子支点、动力、阻力正确的是（）A． B． C． D．4．（2分）如图所示，放在M、N两水平桌面上的P、Q两物体，分别在FP＝5N、FQ＝3N的水平拉力作用下做匀速直线运动，可以确定（）A．P的速度一定大于Q的速度 B．桌面M一定比桌面N粗糙 C．P受到的摩擦力一定大于Q受到的摩擦力 D．拉力FP的功率一定大于拉力FQ的功率5．（2分）如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为285N的水泥桶，动滑轮重为15N，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变化的关系如图。由此可知（）A．水泥桶匀速上升的速度为3m/s B．0～10s内建筑工人对绳的拉力做的功为300J C．0～8s内建筑工人对水泥桶做的功为684J D．建筑工人对绳的拉力的功率为30W6．（2分）如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（）A．球在B、C两点的动能相等 B．球在A、D两点的机械能相等 C．球从B点到O点的过程中机械能减少 D．球从O点到C点的过程中重力势能减少7．（2分）如图所示，用两个滑轮分别匀速提升A、B两个物体，拉细绳的力F大小相等，不计摩擦与绳重，滑轮的质量小于物体的质量。A的有用功为WA，机械效率为ηA；B的有用功为WB，机械效率为ηB。比较这两个装置可知（）A．WA＜2WB，ηA＜ηB B．WA＜2WB，ηA＝ηB C．WA＝2WB，ηA＝ηB D．WA＝2WB，ηA＜ηB8．（2分）水平地面上，功率相同的两汽车均正常匀速行驶，若通过相同路程所用的时间之比为2：3（）A．速度之比为2：3 B．重力所做的功之比为3：2 C．牵引力之比为2：3 D．牵引力所做的功之比为1：19．（2分）如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”。（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）O为支点，OA＝OD＝3OB＝0.6米，使杠杆水平平衡，按图示方向分别施加FB、FC、FD三个力，则下列说法正确的是（）A．FC的力臂长为0.4米 B．三个力大小FD＞FC＞FB C．作用在C点的力FC为15N D．力作用D点时杠杆为等臂杠杆10．（2分）有关蜡烛跷跷板的小制作，下列说法正确的是（）A．选用越粗的蜡烛效果越好 B．转轴位置离蜡烛重心越远越好 C．为防止蜡烛摆动过大而翻转，可使转轴位置处于蜡烛重心上方 D．为防止蜡烛摆动过大而翻转，可将蜡烛两端的下侧面削去一些11．（2分）如图所示，重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h，物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中，关于该过程，下列判断正确的是（）A．拉力做的有用功为fs B．拉力做的总功为Gh C．斜面对物体的摩擦力大小为f＝F﹣ D．斜面的机械效率为12．（2分）如图，在学校科技节活动中，质量为M的小华骑着一辆质量为m的独轮车，独木桥的两端由两根竖直支柱支撑着。图中能表示B端支柱所受压力F与时间t的关系是（）A． B． C． D．二.填空题（共8小题，每空1分）13．（3分）如图所示，用一个动滑轮来提起重100N的物体（绳重与摩擦不计），所用的拉力为60N，若用此动滑轮提起重200N的物体，拉绳子的速度为m/s时，则拉力的功率为22W，这时的机械效率为。14．（2分）旅客常使用的拉杆行李箱是（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；如图所示，已知OA＝1m，行李箱重150N，使行李箱在图示位置静止时N。15．（2分）原地高抬腿可提高肺活量，增强腿部力量。体重为510N的中学生做原地高抬腿，运动的频率是每分钟60次，则运动一分钟，克服重力所做的总功为J，克服重力做功的平均功率为W。16．（3分）将球竖直向上抛出并落回地面，该过程中先后经过M、S两点，球在这两点的动能和重力势能如图所示MvS（＞/＝/＜），该两点离地的高度hMhS（＞/＝/＜），球在运动过程中的机械能（守恒/不守恒）。17．（2分）如图所示，两个相同的木模，质量均为m（细线质量忽略不计），装置在水平面上按一个“互”字型静置，上方木模呈图示的“悬浮”效果（Tensegrity）结构原理，图中短线a上的张力F1mg，水平面所受装置压力F22mg（以上均选填“＞”“＜”或“＝”）。18．（3分）如图所示，沿斜面把一个重50N的物体匀速拉上去，所用拉力F＝40N，高3m，物体运动的速度为0.1m/sW，斜面的机械效率为，斜面对物体的摩擦力为N。19．（3分）如图所示，轻质杠杆CD可绕O点转动，OC：OD＝1：2。边长为0.1m的均匀正方体A放置在水平地面上，一起挂在杠杆D端，此时A对地面的压强为8000Pa。（g取10N/kg）（1）B的重力为N；（2）此时C端绳子所受的拉力为N；（3）若沿竖直方向将A切去一部分，然后将切去的部分放在托盘中，要使A对地面的压力为65Nkg。（整个过程杠杆始终保持水平，忽略支点处的摩擦）20．（2分）根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等（如图所示），是通过人力旋转手柄，使螺杆上升，最大起重量能达10吨，且构造简单，返程慢。​使用螺旋千斤顶时，如果人始终垂直于手柄用力为F且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转1圈，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η＝。当升起同一重物时，能提高螺旋千斤顶效率的主要办法是。（选填“加润滑油”或“加长手柄”）三.解答题（共6题）21.按要求作图：21．（2分）用滑轮组提升物体如图，请画出最省力的绳子绕法。22．（2分）如图所示，O为杠杆支点，请画出轻质杠杆在水平位置平衡时2和动力臂L1。​23．（2分）如图甲所示是一款压饺子皮的工具，使用时压压杆可以看作一个杠杆。图乙是简化示意图，图中O为支点，F2是压杆上B点在下压时受到的阻力。请在乙图上画出阻力臂l2、作用在杠杆A点需要施加的最小动力F1。​24．（9分）质量为1.5t的汽车，在平直公路上以额定功率60kW从静止开始运动，经15s运动200m恰好达到最大速度，滑行100m停下。v﹣t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，求（g取10N/kg）：（1）汽车所受阻力的大小。（2）汽车发动机所做的功。（3）汽车的最大速度。25．（9分）如图所示每个滑轮均重50N，拉着重450N的物体以0.1m/s的速度上升了4m，拉力F的功率是60W（不计绳重）（1）拉力做的功；（2）滑轮组的机械效率；（3）货物上升4m过程中，克服摩擦力做的功。26．（12分）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小兵与同学们用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表：次数钩码重/N钩码上升距离/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计上升距离/cm机械效率12100.83083.3%24101.530①3610②3090.9%（1）实验时应沿竖直方向拉动弹簧测力计，并用刻度尺测出物体上升的高度；（2）表格中编号①处的数据为；编号②处的数据为（观察丙图）；（3）分析数据可得结论：使用同一滑轮组提升不同重物至同一高度时，提升的物重增加时，所做的额外功（选填“变大”、“变小”或“不变”）；（4）分析数据可得结论：使用同一滑轮组，滑轮组的机械效率与物重的关系可能比较符合的图是；（5）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计绳重和摩擦，提升相同的物体时（选填“改变”或“不变”）。27．（12分）在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。（1）将小球从同一高度由静止释放的目的是。该实验的目的是研究小球的动能大小与（选填“质量”或“速度”）的关系；（2）该实验是通过观察来反映小球的动能大小；（3）小李同学将实验装置改进成图乙所示，用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，可以研究小球的动能大小与（选填“质量”或“速度”）的关系；（4）小李觉得利用图乙的装置，还能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块（图丙）撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系。的设计方案不可行（选填“小李”或“小华”），如果用该方案，你将观察到的现象是。28．（8分）密度是物质的重要属性，生产、生活中常常需要测量各种液体的密度．某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计，可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值，结构如图所示．所用器材：轻质杠杆（自身重力忽略不计）、两种规格的空桶（100mL和200mL）、质量为m的物体A、细线．设计过程如下：（1）将杠杆在O点悬挂起来，空桶悬挂在B点，质量为m的物体A悬挂在C点时，C点到O点的距离为L0，此时C点的密度刻度线应标注为．（2）在B点的空桶内注满液体，空桶容积为V，移动物体A至C1位置，使杠杆在水平位置平衡，C1点到O点的距离为L1，此时C1点的密度值为（用题中所给的字母表示）．（3）已知密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为3.2cm，则密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为cm．（4）要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些，应选择规格的空桶（选填“100mL”或“200mL”）．2023-2024学年江苏省西安交大苏州附中九年级（上）第一次月考物理试卷参考答案与试题解析一.选择题（共12小题，每题2分）1．（2分）无锡市食材配送为了使学生的午餐营养结构合理，午餐中搭配了苹果。学生午餐时不小心将一个苹果从餐桌上掉到地上，此过程中苹果重力做功大约是（）A．0.12J B．1.2J C．12J D．120J【答案】B【分析】估测出一只苹果的质量，利用G＝mg求出其重力，然后估测出桌子的高度，根据公式W＝Gh可求做的功。【解答】解：一只苹果的质量与3个鸡蛋相近，大约为150g，则其重力为G＝mg＝0.15kg×10N/kg＝8.5N；一半餐桌的高大约中学生身高的一半，中学生高约1.4m，则苹果重力做功：W＝Gh＝1.5N×3.8m＝1.8J；故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。2．（2分）2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历史！如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中（含装备）越大的队员一定（）A．做功越多 B．功率越大 C．做功越快 D．功率越小【答案】A【分析】功表示物体在力与力的方向上通过距离的乘积；物体在单位时间内所做的功叫功率，物理学中，用功率来表示物体做功的快慢。【解答】解：从山脚到峰顶的过程中，各科考队员上升的高度是相同的，体重越大（含装备）越大的队员；因为从山脚到山顶各科考队员所用的时间未知，根据公式P＝，功率的大小无法比较。故选：A。3．（2分）如图所示，用力打开夹子过程中，标注的夹子支点、动力、阻力正确的是（）A． B． C． D．【答案】A【分析】动力F1使杠杆绕固定点转动，阻力F2阻碍杠杆转动，杠杆绕着固定转动的点为支点。【解答】解：A、阻力的方向应为垂直于杠杆向下、支点位置正确；B、阻力的方向应该向下；CD、阻力作用点不对。故选：A。4．（2分）如图所示，放在M、N两水平桌面上的P、Q两物体，分别在FP＝5N、FQ＝3N的水平拉力作用下做匀速直线运动，可以确定（）A．P的速度一定大于Q的速度 B．桌面M一定比桌面N粗糙 C．P受到的摩擦力一定大于Q受到的摩擦力 D．拉力FP的功率一定大于拉力FQ的功率【答案】C【分析】（1）二力平衡的条件：两个力等大、反向、同直线、同物体。（2）匀速直线运动的物体受到平衡力的作用，物体P、Q分别在FP＝5N、FQ＝3N的水平拉力作用下做匀速直线运动，物体P、Q受到的摩擦力分别是5N、3N。（3）摩擦力跟压力大小和接触面的粗糙程度有关，跟物体的运动速度无关。摩擦力大，可能是压力相同，接触面粗糙造成的；可能是接触面粗糙程度相同，压力大造成的；可能是压力大，接触面粗糙造成的。【解答】解；ACD，P、Q两物体分别在FP＝5N，FQ＝3N的水平拉力作用下分别在M、N两水平桌面上做匀速直线运动、Q两物体均受力平衡、物体Q受到的摩擦力分别为fP＝FP＝7N，fQ＝FQ＝3N，由于题目条件不足、Q两物体速度的大小，故AD错误；B．由题目的已知条件无法得知，P、N两水平桌面上的压力大小关系，故B错误。故选C。5．（2分）如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为285N的水泥桶，动滑轮重为15N，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变化的关系如图。由此可知（）A．水泥桶匀速上升的速度为3m/s B．0～10s内建筑工人对绳的拉力做的功为300J C．0～8s内建筑工人对水泥桶做的功为684J D．建筑工人对绳的拉力的功率为30W【答案】C【分析】（1）由图可知，水泥桶上升的高度h随时间t变化关系可知水泥桶匀速上升，由图知在10s内上升了3m，利用速度公式求水泥桶匀速上升的速度；（2）从滑轮组的结构图上得出直接从动滑轮上引出的绳子股数n，则s＝nh，由图知0～10s内水泥桶上升的高度，求出拉力端移动的距离；不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，利用F＝（G动+G物）求拉力大小，再利用W＝Fs求拉力做的功；（3）利用s＝vt求出0～8s内水泥桶上升的高度，利用W＝Gh求建筑工人对水泥桶做的功；（4）上面求出了拉力F，再求出拉力端移动的速度，利用P＝Fv求建筑工人对绳的拉力的功率。【解答】解：A、由图知水泥桶在10s内上升了3mv＝＝＝3.3m/s；B、由图知0～10s内水泥桶上升的高度h2＝3m，拉力端移动的距离s＝3h7＝3×3m＝7m，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，则F＝（G动+G物）＝（285N+15N）＝100N，拉力做的功：W＝Fs＝100N×9m＝900J，故B错误；C、在4～8s内水泥桶上升的高度h2＝vt＝5.3m/s×8s＝2.4m，建筑工人对水泥桶做的功：W＝Gh2＝285N×5.4m＝684J，故C正确；D、拉力端移动的速度：v′＝3v＝5×0.3m/s＝7.9m/s，建筑工人对绳的拉力的功率：P＝Fv′＝100N×0.2m/s＝90W，故D错。故选：C。6．（2分）如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（）A．球在B、C两点的动能相等 B．球在A、D两点的机械能相等 C．球从B点到O点的过程中机械能减少 D．球从O点到C点的过程中重力势能减少【答案】C【分析】（1）影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。（2）影响重力势能大小的因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）机械能是动能和重力势能的和，在秋千运动的过程中，克服空气阻力做功，所以机械能不守恒。【解答】解：由于存在空气的摩擦，秋千在摆动的过程中，机械能会逐渐减小；A、球在B，重力势能相同，B的动能大于C的动能；B、由于机械能逐渐减小，故B错误；C、球从B点到O点的过程中，机械能减少；D、球从O点到C点的过程中，重力势能变大。故选：C。7．（2分）如图所示，用两个滑轮分别匀速提升A、B两个物体，拉细绳的力F大小相等，不计摩擦与绳重，滑轮的质量小于物体的质量。A的有用功为WA，机械效率为ηA；B的有用功为WB，机械效率为ηB。比较这两个装置可知（）A．WA＜2WB，ηA＜ηB B．WA＜2WB，ηA＝ηB C．WA＝2WB，ηA＝ηB D．WA＝2WB，ηA＜ηB【答案】A【分析】不计摩擦与绳重，用定滑轮提升物体时，定滑轮的机械效率等于1，用动滑轮提升物体时，要克服动滑轮的重，动滑轮的机械效率小于1。用动滑轮提升物体时，有两段绳子承担动滑轮和物体的重，物体升高h，绳子自由端移动的距离为2h，拉力做的总功为2Fh。用定滑轮提升物体时，物体升高h，绳子自由端移动的距离为h，拉力做的总功为Fh。根据机械效率求出总功、有用功，然后进行比较。【解答】解：当在不计绳重和摩擦时，用定滑轮提升物体时，用动滑轮提升物体时，动滑轮的机械效率小于1A＜ηB，故B、C错误；动滑轮提升物体时，拉力总功为：W总＝Fs＝2Fh；定滑轮提升物体时，拉力总功为：W′总＝Fs′＝Fh；根据机械效率公式得，A的有用功为：WA＝ηA•W总＝4FhηA，B的有用功为：WB＝ηB•W′总＝FhηB，则2WB＝2FhηB，因为ηA＜ηB，所以，WA＜6WB，故A正确，D错误。故选：A。8．（2分）水平地面上，功率相同的两汽车均正常匀速行驶，若通过相同路程所用的时间之比为2：3（）A．速度之比为2：3 B．重力所做的功之比为3：2 C．牵引力之比为2：3 D．牵引力所做的功之比为1：1【答案】C【分析】（1）利用速度公式求甲、乙两车行驶速度之比；（2）因为汽车在水平路面上行驶，在重力的方向上没有移动距离，重力不做功，即重力做功为0，所以不存在重力做功之比；（3）利用P＝Fv求牵引力之比；（4）因为两汽车均正常匀速行驶，则汽车的实际功率等于额定功率，可得汽车实际功率之比，知道行驶时间关系，利用W＝Pt可得牵引力所做的功之比。【解答】解：A．两汽车通过的路程相同，则甲v1：v2＝：＝：＝6：2；B．因为汽车在水平路面上行驶，重力不做功，故B错误；C．由P＝Fv得牵引力之比：F1：F8＝：＝＝2：2。D．因为两汽车均正常匀速行驶，则两汽车实际功率之比P1：P2＝4：1，由W＝Pt可得牵引力所做的功之比：W1：W6＝P1t1：P5t2＝t1：t3＝2：3，故D错误。故选：C。9．（2分）如图为小柯在科技节中制作的“杠杆力臂演示仪”。（杠杆自身质量和摩擦忽略不计，固定装置未画出）O为支点，OA＝OD＝3OB＝0.6米，使杠杆水平平衡，按图示方向分别施加FB、FC、FD三个力，则下列说法正确的是（）A．FC的力臂长为0.4米 B．三个力大小FD＞FC＞FB C．作用在C点的力FC为15N D．力作用D点时杠杆为等臂杠杆【答案】C【分析】根据杠杆平衡条件计算作用在B点竖直向下的力FB的大小；通过比较FC、FD两个力的力臂与FB的力臂的关系，根据杠杆平衡条件分析FC、FD大小关系。【解答】解：ABC、根据杠杆平衡条件可得：G×OA＝FB×OB，OA＝3OB＝0.8m，所以，作用在B点竖直向下的力：FB＝×G＝3×5N＝15N；由图可知，FC、FD两个力的力臂均与FB的力臂均为圆的半径即力臂长为5.2m，大小相等，撤去FB后，按图示方向分别施加FC、FD两个力，且每次都使杠杆在水平位置平衡，根据杠杆平衡条件可知，FC、FD大小关系为FC＝FD＝FB＝15N，故AB错误；D、由图可知，FD的力臂为圆的半径，而G的力臂为OA，故D错误。故选：C。10．（2分）有关蜡烛跷跷板的小制作，下列说法正确的是（）A．选用越粗的蜡烛效果越好 B．转轴位置离蜡烛重心越远越好 C．为防止蜡烛摆动过大而翻转，可使转轴位置处于蜡烛重心上方 D．为防止蜡烛摆动过大而翻转，可将蜡烛两端的下侧面削去一些【答案】C【分析】（1）（2）根据杠杆的平衡条件分析；（3）（4）重心越低，稳度越高。【解答】解：A、制作蜡烛跷跷板时，能使蜡烛在水平位置更加稳定；B、转轴位置离蜡烛重心越远，此时蜡烛容易发生翻转；C、为防止蜡烛摆动过大而翻转，蜡烛的重心变低了，故C正确；D、为防止蜡烛摆动过大而翻转，这样能降低蜡烛的重心，故D错误。故选：C。11．（2分）如图所示，重为G的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。已知斜面的长为s、高为h，物体从斜面底端匀速运动到顶端的过程中，关于该过程，下列判断正确的是（）A．拉力做的有用功为fs B．拉力做的总功为Gh C．斜面对物体的摩擦力大小为f＝F﹣ D．斜面的机械效率为【答案】C【分析】斜面上拉力做的有用功为W有用＝Gh，额外功W额＝fs，总功为W总＝Fs，因为W总＝W有用+W额，即Fs＝Gh+fs，则摩擦力f＝＝F﹣，机械效率为η＝＝。【解答】解：A、拉力做的有用功W有用＝Gh，额外功W额＝fs，故A错误；B、拉力做的总功为W总＝Fs，故B错误；C、因为W总＝W有用+W额，即Fs＝Gh+fs，摩擦力f＝，故C正确；D、斜面的机械效率η＝＝。故选：C。12．（2分）如图，在学校科技节活动中，质量为M的小华骑着一辆质量为m的独轮车，独木桥的两端由两根竖直支柱支撑着。图中能表示B端支柱所受压力F与时间t的关系是（）A． B． C． D．【答案】C【分析】对独木桥进行受力分析：支柱对水平独木桥的支持力为FA、FB，水平独木桥受到重力为G，独轮车对独木桥的压力（大小等于独轮车重加上人重），若以A为支点，FB的力臂为L、G的力臂为L、压力的力臂为vt，根据杠杆平衡条件可得FB与t的关系式，而压力与支持力是一对相互作用力，大小相等，也就得出B端支柱所受压力F与时间t的关系式，由此判断选择。【解答】解：重为G、长为L的水平独木桥的两端由两根竖直支柱A，分别对水平独木桥的支持力为FA、FB，水平独木桥受到重力为G，独轮车对独木桥的压力为F＝（m+m人）g，以A为支点，独轮车对独木桥的压力的力臂为vtBL＝G×L+（m+m人）gvt，则FB＝G+人）gvt，压力与支持力是一对相互作用力，所以B端支柱所受压力F＝FB＝G+人）gvt，由此可知B端支柱所受压力F与时间t是一条一次函数的图象（不经过原点）。故选：C。二.填空题（共8小题，每空1分）13．（3分）如图所示，用一个动滑轮来提起重100N的物体（绳重与摩擦不计），所用的拉力为60N83.3%，若用此动滑轮提起重200N的物体，拉绳子的速度为0.2m/s时，则拉力的功率为22W，这时的机械效率为90.9%。【答案】83.3%；0.2；90.9%。【分析】（1）由图可知n＝2，利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率；（2）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力和提起重200N的物体时绳子自由端的拉力，根据P＝＝＝Fv求速度；利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率。【解答】解：（1）由图可知n＝2，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝≈83.6%；（2）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×60N﹣100N＝20N，则用此动滑轮提起重200N的物体，绳子自由端的拉力：F'＝（G'+G动）＝×（200N+20N）＝110N，由P＝＝＝Fv可知v＝＝＝3.2m/s；此时的机械效率：η'＝＝＝＝＝≈90.6%。故答案为：83.3%；0.4。14．（2分）旅客常使用的拉杆行李箱是省力（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；如图所示，已知OA＝1m，行李箱重150N，使行李箱在图示位置静止时30N。【答案】见试题解答内容【分析】（1）根据使用拉杆行李箱时动力臂和阻力臂的大小关系确定杠杆类型；（2）要想抬起拉杆时的动力最小，就要求动力臂最长，支点到动力作用点的距离作为动力臂最长，根据力与力臂的关系可画出最小作用力F，根据杠杆平衡条件求得最小力F。【解答】解：（1）由图知，拉杆行李箱在使用时，属于省力杠杆；如图，在阻力，要求动力最小。支点到动力作用点的距离作为动力臂最长，如下图所示：杠杆平衡条件可得，G×OB＝F×OA，即：150N×0.2m＝F×5m，解得：F＝30N。故答案为：省力；30。15．（2分）原地高抬腿可提高肺活量，增强腿部力量。体重为510N的中学生做原地高抬腿，运动的频率是每分钟60次，则运动一分钟，克服重力所做的总功为1530J，克服重力做功的平均功率为25.5W。【答案】1530；25.5。【分析】根据W＝Gh计算重力所做的功，再根据P＝计算功率。【解答】解：每次高抬腿重心上升的高度为h＝5cm＝0.05cm，抬腿一次所做的功为：W'＝Gh＝510N×3.05m＝25.5J，1min做的总功为：W＝60W'＝60×25.5J＝1530J，功率为P＝＝＝25.5W。故答案为：1530；25.5。16．（3分）将球竖直向上抛出并落回地面，该过程中先后经过M、S两点，球在这两点的动能和重力势能如图所示M＜vS（＞/＝/＜），该两点离地的高度hM＞hS（＞/＝/＜），球在运动过程中的机械能不守恒（守恒/不守恒）。【答案】＜；＞；不守恒。【分析】（1）动能大小跟物体的质量和速度有关，在质量一定时，速度越大，动能越大；在速度一定时，质量越大，动能越大。（2）重力势能跟物体的质量和高度有关，在质量一定时，高度越大，重力势能越大；在高度一定时，质量越大，重力势能越大。（3）机械能等于动能和势能之和，物体不发生弹性形变时，机械能等于动能和重力势能之和。【解答】解：球的质量不变，球在M点的动能小于S点动能，则球在该两点的速度vM＜vS；球在M点的重力势能大于S点的重力势能，球的质量不变；在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，球在M点动能和S点重力势能相等，所以M点的机械能大于S点的机械能、S两点时其机械能不守恒；故答案为：＜；＞；不守恒。17．（2分）如图所示，两个相同的木模，质量均为m（细线质量忽略不计），装置在水平面上按一个“互”字型静置，上方木模呈图示的“悬浮”效果（Tensegrity）结构原理，图中短线a上的张力F1＞mg，水平面所受装置压力F2＝2mg（以上均选填“＞”“＜”或“＝”）。【答案】＞；＝。【分析】利用整体法分析木模对水平面的压力，将上方木模隔离分析短线a的拉力。【解答】解：由对称性可知，Fb＝Fc，对上面的木模进行受力分析，则由Fa＝mg+Fb+Fc，则短线a上的张力F1＞mg；整体分析，木模受到竖直向下的重力以及水平面对木模向上的支持力N＝mg+mg＝2mg，由牛顿第三定律可得，F7＝FN＝2mg。故答案为：＞；＝。18．（3分）如图所示，沿斜面把一个重50N的物体匀速拉上去，所用拉力F＝40N，高3m，物体运动的速度为0.1m/s4W，斜面的机械效率为75%，斜面对物体的摩擦力为10N。【答案】4；75%；10。【分析】（1）已知拉力的大小和拉力移动的距离（斜面长），根据公式W＝FS可求拉力对物体做的总功，又知道物体向上运动的速度，可利用公式t＝计算出物体运动的时间，最后再利用公式P＝计算出拉力F的功率。（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W＝Gh可求拉力提升物体所做的有用功，可利用公式η＝计算出机械效率。（3）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额＝fs，变形后可求摩擦力f。【解答】解：（1）拉力F做的总功为：W总＝Fs＝40N×5m＝200J，已知物体运动的速度为0.8m/s，物体运动的时间为：t＝＝＝50s，拉力F的功率为：P＝＝＝4W；（2）拉力F所做的有用功为：W有用＝Gh＝50N×3m＝150J，斜面的机械效率为：η＝×100%＝。（3）额外功为：W额＝W总﹣W有＝200J﹣150J＝50J，由W额＝fs得，摩擦力f＝。故答案为：4；75%。19．（3分）如图所示，轻质杠杆CD可绕O点转动，OC：OD＝1：2。边长为0.1m的均匀正方体A放置在水平地面上，一起挂在杠杆D端，此时A对地面的压强为8000Pa。（g取10N/kg）（1）B的重力为20N；（2）此时C端绳子所受的拉力为40N；（3）若沿竖直方向将A切去一部分，然后将切去的部分放在托盘中，要使A对地面的压力为65N0.5kg。（整个过程杠杆始终保持水平，忽略支点处的摩擦）【答案】（1）20；（2）40；（3）0.5。【分析】（1）根据G＝mg即可求出B的重力；（2）由于D点的拉力FC等于B的重力，根据杠杆的平衡条件可知C端绳子所受的拉力；（3）均匀正方体A放置在水平地面上，求出受力面积，根据p＝得出此时A对水平地面的压力，根据F压＝GA﹣F拉得出A的总重力；若沿竖直方向将A切去一部分，设切去部分的重力为A的总重的，则可得出剩余部分的重力；根据杠杆的平衡条件得出绳子对A的拉力的表达式；由于要使A对地面的压力，据此得出压力的表达式，解之得出n，进而得出切去部分的重力，根据G＝mg可知切去部分的质量。【解答】解：（1）B的重力：GB＝mBg＝2kg×10N/kg＝20N；（2）D点的拉力FD＝GB＝20N；根据杠杆的平衡条件可知，FC×OC＝FD×OD，则C端绳子所受的拉力：FC＝＝＝40N；（3）A的底面积S＝0.1m×2.1m＝0.01m2，根据p＝可得此时A对水平地面的压力：F压＝pS＝8000Pa×0.01m2＝80N，则A的重力为：GA＝FC+F压＝40N+80N＝120N，若沿竖直方向将A切去一部分，设切去部分的重力为ΔG＝GA，则剩余部分的重力为GA′＝（1﹣）GA＝（2﹣）×120N，由于切去的部分放在托盘中，则D点的拉力FD′＝GB+ΔG＝GB+GA＝20N+×120N，整个过程杠杆始终保持水平，则根据杠杆的平衡条件可知，FC′×OC＝FD′×OD，所以，FC′＝＝＝40N+，则A对水平地面的压力：F压′＝GA′﹣FD′，即：65N＝（1﹣）×120N﹣（40N+，15N＝×360，解得：n＝24，则切去部分的重力为：ΔG＝GA＝×120N＝5N，质量Δm＝＝＝0.5kg。故答案为：（1）20；（2）40。20．（2分）根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等（如图所示），是通过人力旋转手柄，使螺杆上升，最大起重量能达10吨，且构造简单，返程慢。​使用螺旋千斤顶时，如果人始终垂直于手柄用力为F且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转1圈，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η＝×100%。当升起同一重物时，能提高螺旋千斤顶效率的主要办法是加润滑油。（选填“加润滑油”或“加长手柄”）【答案】×100%；加润滑油。【分析】机械效率等于有用功和总功之比，有用功等于克服物体重力做的功，总功为人所施加的力做的功，根据杠杆的平衡条件知，动力臂越长越省力。【解答】解：有用功W有用＝Gh＝mgh，圆的周长公式为2πr（r为圆的半径），总功为W总＝Fs＝2FπL，机械效率η＝×100%；加润滑油会减小摩擦力，减小额外功；根据杠杆的平衡条件知，加长手柄只能使得动力臂更长而省力，会使机械效率不变。故答案为：×100%。三.解答题（共6题）21.按要求作图：21．（2分）用滑轮组提升物体如图，请画出最省力的绳子绕法。【答案】见试题解答内容【分析】要使滑轮组省力，就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力，图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，有两种绕线方法。若n为偶数，绳子固定端在定滑轮上；若n为奇数，绳子固定端在动滑轮上；即：“奇动偶定”。【解答】解：n为奇数时，承担物重的有3段绳子，根据奇动偶定，如图所示：。22．（2分）如图所示，O为杠杆支点，请画出轻质杠杆在水平位置平衡时2和动力臂L1。​【答案】【分析】根据力与力臂的关系进行画图，即过支点作力的作用线的垂线段；过力臂的末端作垂直于力臂的作用力。【解答】解：过支点O作F1作用线的垂线段，即为动力臂L1；过阻力臂l8的下端作l2的垂线，与杠杆的交点为F2的作用点，F8使杠杆顺时针转动，则F2应使杠杆逆时针转动，所以力F2的方向应斜向上。如图所示：23．（2分）如图甲所示是一款压饺子皮的工具，使用时压压杆可以看作一个杠杆。图乙是简化示意图，图中O为支点，F2是压杆上B点在下压时受到的阻力。请在乙图上画出阻力臂l2、作用在杠杆A点需要施加的最小动力F1。​【答案】【分析】力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离。杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1L1＝F2L2），在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。【解答】解：反向延长F2画出阻力作用线，从支点O作阻力F2作用线的垂线，则支点到垂足的距离为阻力臂l7；由杠杆平衡条件F1L1＝F3L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力越小，因此OA作为动力臂最长，动力的方向应该向下1的示意图，如图所示：24．（9分）质量为1.5t的汽车，在平直公路上以额定功率60kW从静止开始运动，经15s运动200m恰好达到最大速度，滑行100m停下。v﹣t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，求（g取10N/kg）：（1）汽车所受阻力的大小。（2）汽车发动机所做的功。（3）汽车的最大速度。【答案】（1）全程中汽车的所受阻力为3×103N；（2）整个过程中发动机做的功为2.4×106J；（3）汽车的最大速度为20m/s。【分析】（1）汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍，根据f＝0.2G＝0.2mg求出全程中汽车的所受阻力；（2）由题意可知，整个过程中发动机的工作时间，根据P＝求出整个过程中发动机做的功；（3）汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据P＝＝＝Fv求出汽车的最大速度。【解答】解：（1）全程中汽车的所受阻力：f＝0.2G＝4.2mg＝0.2×1.5×106kg×10N/kg＝3×103N；（2）由题意可知，整个过程中发动机的工作时间t＝40s，由P＝可得W＝Pt＝60×102W×40s＝2.4×103J；（3）因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的牵引力F＝f＝3×103N，由P＝＝＝Fv可得v最大＝＝＝20m/s。答：（1）全程中汽车的所受阻力为3×103N；（2）整个过程中发动机做的功为6.4×106J；（3）汽车的最大速度为20m/s。25．（9分）如图所示每个滑轮均重50N，拉着重450N的物体以0.1m/s的速度上升了4m，拉力F的功率是60W（不计绳重）（1）拉力做的功；（2）滑轮组的机械效率；（3）货物上升4m过程中，克服摩擦力做的功。【答案】（1）拉力做的功为1800J；（2）滑轮组的机械效率为75%；（3）货物上升4m过程中，克服摩擦力做的功为400J。【分析】（1）由W有用＝Gh可求得有用功；（2）由图可知，n＝3，已知物体以0.1m/s的速度上升，则绳子移动的速度v绳＝3v，由P＝＝＝Fv可求得拉力F，不计绳重，克服动滑轮重力及机械内部摩擦，所做的功为额外功，利用η＝＝＝×100%求出滑轮组的机械效率。（3）已知物体以0.1m/s的速度上升，可求做功时间，由P＝求总功，总功减去有用功，再减去动滑轮做功，即为克服摩擦力做的功。【解答】解：（1）拉力做的有用功：W有用＝Gh＝450N×4m＝1800J，（2）由图可知，n＝3绳＝6v＝3×0.5m/s＝0.3m/s，由P＝＝＝Fv可得＝＝200N，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝×100%＝75%；（3）提升动滑轮做功：W动＝G动h＝50N×4m＝200J，由P＝可得总功：W＝Pt＝P×＝60W×，克服摩擦力做的功：W摩擦＝W﹣W有用﹣W动＝2400J﹣1800J﹣200J＝400J。答：（1）拉力做的功为1800J；（2）滑轮组的机械效率为75%；（3）货物上升4m过程中，克服摩擦力做的功为400J。26．（12分）在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小兵与同学们用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表：次数钩码重/N钩码上升距离/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计上升距离/cm机械效率12100.83083.3%24101.530①3610②3090.9%（1）实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，并用刻度尺测出物体上升的高度；（2）表格中编号①处的数据为88.9%；编号②处的数据为2.2（观察丙图）；（3）分析数据可得结论：使用同一滑轮组提升不同重物至同一高度时，提升的物重增加时，所做的额外功变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）；（4）分析数据可得结论：使用同一滑轮组，滑轮组的机械效率与物重的关系可能比较符合的图是B；（5）若将此滑轮组换一种绕绳方法，不计绳重和摩擦，提升相同的物体时不变（选填“改变”或“不变”）。【答案】见试题解答内容【分析】（1）实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，（2）根据η＝＝×100%求出第2次实验的机械效率；根据测力计分度值读数；（3）根据功的计算公式与影响滑轮组效率的因素分析答题；（4）纵向分析表中数据得出结论；（5）不计绳重及摩擦，则克服动滑轮的自重做的功为额外功的唯一来源，根据滑轮组的机械效率为η＝＝＝×100%分析。【解答】解：（1）实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计；（2）第2次实验的机械效率为：η＝＝×100%＝，图中测力计分度值为8.2N，示数为2.7N；（3）进一步分析数据，可知用同一滑轮组提升不同重物至同一高度，所做的额外功将变大，轮和轴之间的压力变大；（4）动滑轮的重力不可忽略，则克服动滑轮的重和绳与滑轮间的摩擦所做的功为额外功，从摩擦角度考虑，随着物体重力的增加；同时，物重增大，有用功占总功的比值在增大，但由于摩擦也在增大，故B正确符合题意。（5）不计绳重及摩擦，则克服动滑轮的自重做的功为额外功的唯一来源，提升相同的物体时η＝＝＝×100%，因G和G动不变，故滑轮组的机械效率不变。故答案为：（1）匀速；（2）88.9%；（3）变大；；（5）不变。27．（12分）在探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，如图甲所示（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。（1）将小球从同一高度由静止释放的目的是控制速度相同。该实验的目的是研究小球的动能大小与质量（选填“质量”或“速度”）的关系；（2）该实验是通过观察木块移动的距离来反映小球的动能大小；（3）小李同学将实验装置改进成图乙所示，用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，可以研究小球的动能大小与速度（选填“质量”或“速度”）的关系；（4）小李觉得利用图乙的装置，还能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块（图丙）撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系。小李的设计方案不可行（选填“小李”或“小华”），如果用该方案，你将观察到的现象是木块移动的距离相等。【答案】见试题解答内容【分析】（1）由控制变量法，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面初速度相同；物体动能的大小与物体的质量和速度有关，研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变；（2）根据转换法，动能的大小通过观察木块移动的距离来反映出来；（3）弹