苏科版初中九年级物理第十一章简单机械和功素养综合检测简单机械和功课件

第十一章素养综合检测简单机械和功一、选择题(每小题4分,共32分)1.(跨学科·物理学与日常生活)(2024江苏南京秦淮外国语学校期中)如图所示,是剪头发的剪刀。下列工具使用时与这把剪刀属于同类型杠杆的是(

)A.夹起物体的镊子B.拔钉子的羊角锤C.剪铁丝的钢丝钳D.起瓶盖的瓶起子A解析

剪头发的剪刀前长后短,在使用过程中,动力臂小于阻

力臂,属于费力杠杆;镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,

属于费力杠杆;羊角锤、钢丝钳、瓶起子在使用过程中,动力

臂大于阻力臂,属于省力杠杆。2.(2024江苏南京建邺期中)如图所示的过程中,关于做功的

叙述正确的是

(

)

B.马拉车匀速前进,马的拉力对车做了功A.热气球悬停,重力对热气球做了功

C.足球飞行中,脚对足球在做功

D.起重机吊着重物水平移动,对重物做了功B解析热气球悬停在空中,受到重力的作用,但热气球没有在

重力方向上通过距离,重力对热气球没有做功,故A错误;马拉

车在水平路面上匀速前进,马对车有向前的作用力,车在水平

方向上有移动的距离,所以马的拉力对车做了功,故B正确;足

球在空中飞行过程中,虽然通过了距离,但此过程中足球不再

受到脚的力,所以脚对足球没有做功,故C错误;起重机吊着重

物水平移动,起重机对重物有竖直向上的拉力,在拉力方向上

重物没有移动的距离,所以起重机对重物没有做功,故D错误。3.(跨学科·物理学与日常生活)(2022四川乐山中考)周末,爸爸

领着小梅玩跷跷板,当两人双脚离地后最有可能让跷跷板在

水平方向上保持平衡的是

(

)

A

B

C

DB解析爸爸的重力大于小梅的重力,由杠杆的平衡条件可知,

小梅到跷跷板支点的距离应大于爸爸到支点的距离,所以最

有可能让跷跷板在水平方向上保持平衡的是B。4.(新课标·质疑创新)(2024江苏仪征期中)下列生活中的物理

数据错误的是(

)A.人以正常速度骑自行车的功率约为80WB.把一本物理课本从地面捡起并举过头顶,对物理课本做功约4JC.一位质量为50kg的中学生从一楼走到三楼所做的功约为3000JD.机械改进后,机械效率可以达到100%D解析人以正常速度骑自行车的功率约为80W,故A正确;把

一本物理课本从地面捡起并举过头顶对物理课本做的功约

为W=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×2m=4J,故B正确;一位中学

生的重力约G'=500N,一楼到三楼的高度约h'=6m,则克服重

力所做的功约为W'=G'h'=500N×6m=3000J,故C正确;由于

摩擦等因素的影响,额外功总是存在的,机械效率不可能达到

100%,故D错误。5.(2024江苏泰州海军中学期中)如图的三种场景中,拉力F1、F2、F3大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离也相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是(

)

甲

乙

丙A.W1=W2<W3

B.W1=W2=W3C.W1=W2>W3

D.W1<W2<W3

A解析由图可见,甲图中滑轮为定滑轮,即不省力,又不省距

离,拉力移动的距离为s,拉力做的功W1=F1s;乙图中,拉力移动

的距离为s,拉力做的功W2=F2s;丙图中滑轮为动滑轮,拉力移

动的距离为2s,拉力做的功W3=F3·2s=2F3s。又因为拉力F1、F2、F3大小相等,所以W1=W2<W3。6.下列说法中正确的是

(

)A.做功越快的机械,它的机械效率越高B.滑轮组机械效率的高低与动滑轮重力大小无关C.功率大的机械一定比功率小的机械做功快D.杠杆的动力臂越长越省力C解析功率是表示物体做功快慢的物理量,所以功率大的机

械做功一定快;同样,做功越快,说明机械的功率越大,机械效

率高低与功率大小没有必然关系;在物重一定时,动滑轮越

重,克服动滑轮重力做的额外功越多,有用功在总功中所占的

比例越小,机械效率越低;由杠杆平衡条件知,在阻力和阻力

臂的乘积一定时,动力臂越长越省力。7.(2022山东枣庄中考)物体在同一水平面上做匀速直线运

动,当物体运动路程与时间的关系图像如图甲时,受到的水平

推力为F1;当物体运动的速度与时间的关系图像如图乙时,受

到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则F1∶

F2和P1∶P2分别为

(

)

A.3∶5

9∶25

B.3∶5

1∶1C.3∶5

3∶5

D.1∶1

3∶5

甲

乙D解析因为两次都是匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,

推力都等于摩擦力,摩擦力没变,故物体受到的水平推力F1=F

2,所以F1∶F2=1∶1,由图甲可知,第一次物体的速度大小v甲=

=

=3m/s,由图乙可知,第二次物体的速度大小v乙=5m/s,由P=

=

=Fv可得,两次推力的功率之比

=

=

=

,故D正确。8.(2024江苏苏州景范中学期中)如图所示,小明用两个不同

的滑轮组,在相同时间内分别用大小相等的拉力F将同一物

体匀速提高了相同的高度,若两个滑轮组的动滑轮重分别为

G动1和G动2,机械效率分别为η1、η2,小明做功的功率分别为P1、P2。不计绳重和摩擦,则

(

)A.G动1<G动2,η1>η2,P1<P2B.G动1<G动2,η1>η2,P1=P2C.G动1>G动2,η1<η2,P1<P2D.G动1=G动2,η1=η2,P1=P2

图1

图2A解析小明用两个不同的滑轮组,在相同时间内分别用大小

相等的拉力F将同一物体匀速提高了相同的高度,由图可知,2F=G+G动1,3F=G+G动2,则G动1<G动2,根据W=Gh,可知,它们做的

有用功相同,它们的机械效率η=

=

,G物相同,G动1<G动2,故机械效率η1>η2;因为P=

,而滑轮组1的总功更小,两者所用时间相同,故功率P1<P2。二、填空题(每空2分,共22分)9.(新独家原创)在“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中,如图甲所示,小明用同一弹簧测力计两次水平拉动同一木块,使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是它运动的路程随时间变化的图像,则第一次实验中木块运动8s拉力做功为

J;若两次实验中木块运动的距离相同,第一次实验拉力做的功为W1;第二次实验拉力做功为W2,则W1

(选填“>”“=”或“<”)W2,第二次实验中拉力做功的功率是

W。1.36=0.085

甲

乙解析木块两次都在同一水平木板上做匀速直线运动,则木

块受到的拉力与摩擦力始终是一对平衡力,大小为3.4N;第

一次实验中木块运动8s时,木块运动距离为0.4m,拉力做功

为W=Fs=3.4N×0.4m=1.36J;若两次实验中木块运动的距离

相同,拉力也相同,由W=Fs可知,做功也相同。第二次实验中

拉力做功的功率P=

=

=

=0.085W。10.(2022广西百色中考)如图所示,轻质细杆可绕竖直墙上的O点转动,末端挂一个重为150N的物体,拉力F沿水平方向,当θ=45°时,拉力F=

N。若保持拉力沿水平方向,让细杆顺时针缓慢旋转到图中虚线位置,则拉力将

(选填“变大”或“变小”)。

150变大解析如图所示,θ=45°,拉力的方向水平向左,阻力的方向竖

直向下,根据等腰直角三角形的知识可知,F的力臂与G的力

臂是相同的,根据杠杆的平衡条件可知,动力等于阻力,所以F=150N;若保持拉力沿水平方向,让细杆顺时针缓慢旋转一个

角度到虚线位置,此时的动力臂变小,阻力臂变大,在阻力不

变的情况下,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,即拉力变大。技巧点拨此类题的解题要领是根据动态图分析动力臂、

阻力臂的大小变化情况,根据杠杆的平衡条件得出动力的大

小变化情况判定拉力的变化情况。11.(新素材·时事热点)(2022江苏连云港中考)2022年北京冬

奥会上智能设备广泛应用,一款智能送餐机器人的重力是500N,如果机器人在水平路面上以0.8m/s的速度沿直线匀速

运动50m,它所受到的阻力为60N。机器人的重力做功为

J,牵引力对机器人做功为

J。0

3000解析对物体做功的两个必要条件为对物体要有力的作用

和物体要在力的方向上通过一定的距离,由于机器人在水平

路面上沿直线匀速运动,没有在重力的方向上通过距离,因此

重力不做功,即重力做功为0J。机器人在水平路面上沿直线

匀速运动,处于平衡状态,所受的牵引力F=f=60N,牵引力对

机器人做的功W=Fs=60N×50m=3000J。12.(2024江苏南京南师附中树人学校期中)如图所示,将质量为80kg的木箱,用一个平行于斜面向上的拉力从斜面底端匀速拉到斜面顶端。斜面长10m、高3m,在此过程中斜面的机械效率为80%,g取10N/kg,则斜面对木箱的摩擦力为

N。若换一个质量小一点的木箱,用力匀速将木箱拉到斜面顶端,此时斜面的机械效率将

(选填“增大”“不变”或“减小”)。(对于同一斜面,斜面对木箱的摩擦力与木箱的重力成正比)

60不变解析将木箱拉上顶端所做的有用功为W有用=Gh=mgh=80kg×10N/kg×3m=2400J;根据η=

知,拉力做的总功W总=

=

=3000J;克服摩擦力做的额外功W额外=W总-W有用=3000J-2400J=600J;根据W额外=fs知,斜面对木箱的摩擦力为

f=

=

=60N;斜面的机械效率为η=

=

,对于同一斜面,斜面对木箱的摩擦力与木箱的重力成正比,f=kG,代入

上式中,η=

=

=

,可见,斜面的机械效率与木箱的重力大小无关,所以,若换一个质量小一点的木箱,用力匀

速将木箱拉到斜面顶端,此时斜面的机械效率将不变。13.(2022福建中考)如图,用滑轮组帮助汽车脱困时,滑轮B的

作用是

;汽车被匀速拉动时,作用在绳子上的拉力F为1000N,滑轮组的机械效率为80%,则汽车受到的摩擦

力为

N。

改变力的方向1600解析滑轮B为定滑轮,可以改变力的方向;从图中可知n=2,

根据η=

=

=

=

=

=80%可知,汽车受到的摩擦力f=1600N。三、解答题(14题6分,15题10分,16题10分,17题10分,18题10分,共46分。解答15题时应有必要的解题过程)14.(新课标·模型建构)(2024江苏苏州外国语学校期中)如图是指甲剪的示意图。指甲剪可以看作是由三个杠杆①②③组成。请完成作图。(忽略摩擦,保留作图痕迹)(1)在图甲中画出杠杆①以C点为支点时动力F1的力臂l1及阻

力F2的示意图;(2)在图乙中画出杠杆②以D点为支点时动力F3的示意图及

其力臂l3。

甲

乙答案

(1)如图甲所示

(2)如图乙所示

甲

乙解析

(1)过支点C作力F1作用线的垂线段,标出力臂的符号l1,因为动力F1使杠杆绕支点C顺时针转动,所以阻力F2应让杠

杆绕支点C逆时针转动,如答案图甲所示;(2)由题意知,动力作

用点为B点,过点B作垂直于杠杆②的作用力F3,方向斜向下,

再过支点D作力F3作用线的垂线段,即力臂l3,如答案图乙所示。15.(2022江苏泰州中考)如图,工人用动滑轮提升重为800N的物体,所用拉力为F,物体以0.2m/s的速度匀速上升,此时动滑轮的机械效率为80%,不计绳重和摩擦。求:(1)物体在10s内上升的高度。(2)工人对绳端的拉力。(3)当被提升的物重增大为1000N时,工人对绳端的拉力。解析

(1)由题知,物体10s内上升的高度h=vt=0.2m/s×10s=2m;(2)工人使用的是动滑轮,n=2,由η=

=

=

可得,工人对绳端的拉力F=

=

=500N;(3)不计绳重和摩擦,由nF=G+G动可得,动滑轮的重力G动=nF-G=2×500N-800N=200N,当提升物重为G'=1000N时,工人对绳端的拉力F'=

(G'+G动)=

(1000N+200N)=600N。16.(新考法·分析论证)(2024江苏海安期中)某班同学利用杠杆做了以下的实验:

甲

乙

丙(1)探究杠杆的平衡条件。①探究前,杠杆静止在如图甲所示的位置,杠杆处于

(选

填“平衡”或“不平衡”)状态;这时,应将右端的平衡螺母

向

(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡,这样做的好处是

,同时消除杠杆自重对杠杆

平衡的影响。②小龙同学用如图乙所示的方法使杠杆处于水平平衡状态,

测出此时的拉力大小为F1,发现F1l1≠F2l2,其原因是

。(2)探究杠杆的机械效率。如图丙所示装置,每个钩码的质量为m,O为支点(支点处摩擦

忽略不计)。小江将2个钩码悬挂在B点,在A点竖直向上匀速

拉动弹簧测力计,拉力为F,测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2,则此次杠杆的机械效率为η=

。(用所测物理

量和已知物理量的符号表示)答案

(1)①平衡右便于测量力臂②把l1当成了F1的力

臂

(2)

解析

(1)①杠杆静止不动或匀速转动都属于杠杆的平衡状

态;杠杆左低右高,杠杆重心在支点左侧,故应将平衡螺母向

右调节;水平平衡时,支点和力的作用点之间的距离为力臂的

大小,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读取;同时杠杆的重心

在支点上,杠杆重力的力臂为0,消除了杠杆自重对杠杆平衡

的影响;②F1的方向不是竖直向下,故l1不是F1的力臂,所以F1l1

≠F2l2;(2)克服钩码重力做的功为有用功W有用=2mgh2,做的总

功W总=Fh1,则此次杠杆的机械效率η=

=

。17.(2023江苏苏州吴中期中)小刚想粗略地测算自己在单杠

上做引体向上运动时的功率,如图所示。

(1)需要的测量工具:电子秤、刻度尺、

。(2)请帮他设计实验步骤:①用

测出小刚的质量m;②小刚吊在单杠上,用刻度尺测量他的下巴到单杠的距离h,

也就是他上升的高度;③连续完成n次引体向上,记录需要的

;④计算做功的功率。①

②

引体向上一次克服重力所做的功W/J引体向上的次数n③

④

//////(3)小刚采用表格记录数据,请帮他把表中空格补充完整(不

填写数据)。答案

(1)秒表

(2)①电子秤③时间t

(3)①人的质量m/kg②人体上升的高度h/m③时间t/s④功率P/W解析

(1)小刚做引体向上运动时,需要克服自身重力做功,

功率表达式为P=

=

=

,故除使用电子秤、刻度尺外,还需要秒表;(2)实验步骤分别为使用电子秤测量小刚的

质量m,用刻度尺测量小刚每次引体向上上升的高度h,用秒

表测量小刚连续完成n次引体向上动作需要的时间t,再计算

小刚做引体向上运动时的功率;(3)根据题意知,表格中缺少

的内容分别是人的质量m/kg、人体上升的高度h/m、时间t/s、功率P/W。18.(跨学科·物理学与社会发展)(2023江苏苏州姑苏期中)阅读短文,回答问题。轮轴轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和

小轮组成。通常把大轮叫作轮,小轮叫作轴。如图1甲所示

是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变

形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的

两个力F1和F2的力臂,如图1乙所示。根据杠杆的平衡条件可

得F1·R=F2·r,使用轮轴时,如果动力作用在轮上,则能省力,且轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的动力就是阻力的几分

之一,如果动力作用在轴上就费力,但可以省距离。辘轳就是

轮轴的一种,它的侧面图如图2所示,辘轳也可以看成是杠杆

的变形,辘轳绕着转动的轴心就是支点,辘轳的把手就是如图

1乙所示的轮,作用在把手上的力为动力F1,井桶对轴向下的