提高训练3.33.4简单机械与功浙教版九年级上册科学

2024年九上科学提高训练3.33.4简单机械与功一、选择题1．某人骑着一辆普通自行车，在平直公路上以某一速度匀速行驶。若人和车所受的阻力为20N，则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近（）A．5W B．0W C．60W D．1000W2．小明利用如图所示的简单机械移动物体A时，当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（）A．F1＝F2＜F3 B．F1＜F2＜F3 C．F1＞F2＞F3 D．F1＝F2＝F33．如图所示为重为20牛的A物体用滑轮组采用甲、乙两种方法提升重物和水平移动。A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N，F1＝12N，F2＝6N，A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m，则在该过程中，下列分析正确的是（）A．绳子自由端F1、F2移动的速度大小相同B．F1做功比F2做功少C．两种方法中所做的有用功一样多D．两种方法中机械效率相同4．（）a点比bF25．将一重为1400N的建筑材料匀速运送到6m高的楼上，建筑工人用两个相同的滑轮（每个滑轮的重力为100N）和一根足够长的绳子组成如图所示的滑轮组，将建筑材料匀速拉到楼上。若站在地面上时，一个建筑工人可以产生向下的平均最大拉力为350N。如果不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（）A．需要2个建筑工人，机械效率约为66.7%B．需要2个建筑工人，机械效率约为93.3%C．需要3个建筑工人，机械效率约为66.7%D．需要3个建筑工人，机械效率约为93.3%6．用如图所示的滑轮组将重10N的物体匀速提升0.1m，所用时间为2s，作用在绳子末端的拉力F为6N(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦)，下列计算结果正确的是（）A．所做的有用功为1.2J B．动滑轮自重0.2NC．拉力F做功的功率为0.3W D．该滑轮组的机械效率为83.3%7．如图，O为拉杆式旅行箱的轮轴，OA为拉杆．现在拉杆端点A处施加力F，使箱体从图中位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置．若力F的大小保持不变，则力F的方向应（）A．垂直于OA B．竖直向上 C．沿OA向上 D．水平向左8．如图所示，甲、乙两个容器形状不同，现有两块完全相同的金属块用细线系着分别浸没入同样深度，这时两容器的水面相平齐，如果将金属块匀速提升一段位移，直到金属块提离水面，不计水的阻力，则（）.A．在甲容器中提升时，拉力做功较多B．在乙容器中提升时，拉力做功较多C．在两个容器中提升时，拉力做功相同D．做功多少无法比较9．A．B两种实心物体的质量与体积的关系如题图所示，把体积相等的A．B物体挂在滑轮组下，若要使它们处于静止状态，则在题图的虚线框内悬挂B物体的个数是（不计摩擦和滑轮的自重）（）A．1个 B．2个 C．3个 D．4个二、填空题10．（1）A．B两人共同搬一个质最分布均匀的木箱上楼梯，如图所示。木箱长为L，高为H（H<L），楼梯和地面成45°角。如果两人对木箱的作用力方向都是竖直向上的，且木箱与楼梯平行，那么A对木箱施加的力与B对木箱施加的力的比值是________。（2）悠悠球是古老的玩具，它由轮和轴（含绕在轴上的细线）两部分组成（如图乙），一悠悠球轮半径为R，轴半径为r（轴与轮固定，无相对运动）。将绕好细线的悠悠球放在水平地面上，如图丙A．所示，在大小不变的水平拉力F作用下悠悠球会向________（填“左”或“右”）滚动；如图丙B．所示，在大小不变的水平拉力下作用下悠悠球向右滚动距离为s，则F做功为________。11．如图所示，用固定在墙上的三角支架ABC放置空调室外机。如果A处螺钉松脱，则支架会绕__________点倾翻。已知AB长40cm，AC长30cm。室外机的重力为300N，正好处在AB中点处，则A处螺钉的水平拉力为__________N（支架重力不计）。为了安全，室外机的位置应尽量__________（选填“靠近”或“远离”）墙壁。12．如图OAB轻质杠杆,O为支点,请在图中B点处画出能使杠杆保持平衡的最小力F的示意图13．如图所示，甲用90N的拉力，乙用50N的推力，在30s内共同使一辆小车从一个倾角为30°长为60m的斜坡底端匀速运动到顶端．甲乙二人对小车做功J，甲对小车做功的功率为W．14．如图A．B所示，平静的湖面上有两艘小船，绳的一端拴在甲船上，绕过乙船上的滑轮，站在船上或岸上的人用100N的力拉绳子的自由端．如果A．B图中甲船在20s内向右匀速移动了10m，同时乙船向左移动了4m，则A．B图中人拉绳子的功率分别为W与W．三、实验探究题15．小宁骑自行车时发现，骑车上陡坡要吃力些。坡路和斜面相似，那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢？小宁做了如下猜想：猜想1：与斜面的表面材料有关。猜想2：与斜面的倾斜程度有关。猜想3：与物体受到的重力大小有关。为验证上述猜想，小宁利用如图甲所示的装置进行了实验，实验中用沿斜面向上的拉力F拉动物块在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。（使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面的拉力F与物块所受的重力G的比值大小来判定，比值越小，越省力）实验序号1234567斜面倾角θθθθθθ1（θ1>θ）θ2（θ2>θ1）斜面的表面材料木板棉布毛巾木板木板木板木板物块重G/N2.02.02.04.06.02.02.0沿斜面拉力F/N1.351.431.522.704.051.521.70（1）通过对比（填写实验序号）三次实验中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关。（2）通过对比1、6、7三次实验中的数据，得出的结论是：。（3）为验证猜想3，小宁做了1、4、5三次实验，分析实验数据后，小宁认为这几次实验省力情况相同的依据是。16．用如图所示的器材探究杠杆的平衡条件。（1）实验前调节杠杆上的________使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止,这是为了_____________。（2）在已经平衡的杠杆的左侧钩码下加挂钩码,为了使杠杆尽快平衡,下列做法正确且合理的是_______A．只把右侧钩码向右移B．只把左侧钩码向左移C．把左右两侧钩码同时向左移动D．把左右两侧钩码同时向右移动（3）杠杆在两个力的作用下平衡时,F1l1=F2l2,此时动力作用的效果与阻力作用的效果互相抵消。据此,如果杠杆受到动力F1、F2和阻力F3三个力的作用,杠杆的平衡条件是什么呢?请你提出猜想:_______(用公式表达)。四、综合题17．某坦克发动机的输出功率为900kW，若坦克以20m/s的速度在平直的路面上匀速行驶10min，试求：（1）匀速行驶10min，坦克发动机所做的功是多少？（2）匀速行驶时，坦克发动机的牵引力是多少？18．快走有利于身体健康。人走路时可以将脚视为杠杆（如图所示）。行走时人的脚掌前端是支点，位于此杠杆的一端，人体受到的重力是阻力，且作用点位于此杠杆的中点，小腿肌肉施加的力是动力，位于此杠杆的另一端，已知小宁的质量是60kg。求：（1）请画出小腿肌肉施加的拉力F的力臂L1。（2）小腿肌肉产生的拉力。（3）小宁向前走一步的过程中，重心升高6cm，小宁克服自身重力做的功。

（参考答案）一、选择题1．【答案】C【解析】【分析】本题考查功率的计算，人骑车的功率可以利用功率的变形公式P=Fv进行求解，因为题目已经知道了阻力的大小，此题关键是结合生活常识估测自行车前进的速度，结合生活常识可知，人骑车的速度大约v=5m/s，代入公式，即可解题。【解答】当车子匀速前进时，动力等于阻力，即F=f=20N，结合生活常识可知，人骑车的速度大约v=4m/s，由功率公式P=Fv=20N×4m/s=80W，故选C。2．【答案】D【解析】因为该滑轮是定滑轮，使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。3．【答案】D【解析】【考点】滑轮组及其工作特点，功的计算公式的应用，机械效率的计算【分析】（1）使用滑轮组时，自由端移动的距离s=ns';（2）根据公式W=Fs比较两个拉力做功的大小；（3）提升重物时，有用功W有=Gh；水平拉动物体时，有用功W有=fs'；（4）提升重物时，机械效率?=GnF；水平拉动物体时，机械效率【解答】A．当物体A移动0.6m时，甲图中F1移动的距离：s1=nh=2×0.6m=1.2m；乙图中F2移动的距离为：s2=ns'=3×0.6m=1.8m；根据公式v=st可知，当时间t相同时，F1的速度小于FB．F1做功为：W1=F1s1=12N×1.2m=14.4J；F2做功为：W2=F2s2=6N×1.8m=10.8，那么W1＞W2，故B错误；C．甲中有用功:W1有=Gh=20N×0.6m=12J；乙中有用功：W2有=fs'=15N×0.6m=9J，故C错误；D．甲的机械效率η1=G故选D。

4．【答案】5．【答案】D6．【答案】D7．【答案】B【解析】【考点】7T：杠杆的应用．【分析】根据杠杆的平衡条件判断分析F的方向．【解答】解：使箱体从图中位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置时，箱子的重力不变，即阻力不变，阻力臂逐渐减小．根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2知，要使力F的大小保持不变，需要使阻力臂和动力臂同减小；A．当F垂直于OA时，动力臂大小不变，故A不符合题意；B．若F竖直向上时，动力臂减小，故B符合题意；C．若F沿OA向上时，动力F的力臂为零不能将箱体从图中位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置，故C不符合题意；D．若F水平向左时，动力臂增大，故D不符合题意．故选．8．【答案】A9．【答案】B【解析】【考点】质量与体积的关系图象、定滑轮与动滑轮由题71图知，A．B物体的密度分别为、，所以体积相等的A．B物体的质量比为，由G=mg得A．B物体的重力之比为，得GA=4GB。根据动滑轮省一半力，题72图中虚线框内悬挂B物体的总重力应等于A的重力的一半，即有，可见悬挂B物体的个数为2个。故选B。二、填空题10．【答案】（1）L+HL（2）右；(I+r【解析】【考点】功的计算公式的应用【分析】（1）将长方形木箱的对角顶点相连，找到木箱的重心A，通过此点作出木箱的重力G的作用线，与木箱的下边交点为C。将A看作支点，重力G看作阻力，B的作用力FB看作动力，分别做出对应的力臂OD和OE。通过A点作木箱下边OF的垂线交点为B，利用三角函数球场BC的长度，进而计算出OC的长度；然后利用相似三角形原理计算出阻力臂和动力臂之比，即OD：OE，进而求出动力FB的值。根据平衡原理可知，物体的重力等于两人的作用力之和，即根据FA=GFB计算出B的作用力，最后作比即可。（2）力是改变物体运动状态的原因，因此悠悠球运动的方向应该与拉力F的方向一致。当悠悠球滚动时，轮转动多少圈，轴就同时转动多少圈；当轮转动距离为s时，轮转过的圈数为n=s【解答】（1）如下图：因为A点是木箱的重心，所以AB=12H因为∠COE=45°，所以∠ACB=∠CAB=45°，那么△ACB是等腰直角三角形；即CB=AB=1那么OC=OB-因为?OCG~所以：ODOE=OC根据杠杆的平衡条件得到：G×那么：ODOE=F根据①②得到：FB即：FB根据平衡原理可知，A的作用力：FA那么A对木箱的力与B对木箱的力之比：FA（2）当悠悠球向右滚动的距离为s时，轮和轴转过的圈数为：n=s那么轴转过的距离为：s'当B．图中拉力在轴上时，轴向前滚动相当于使细线变长，那么拉力F实际运动的距离为：s''那么拉力F作的功为：W=Fs'故答案为：（1）L+HL-11．【答案】C200靠近12．【答案】【解析】【分析】（1）根据杠杆平衡的条件可知，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长。（2）在通常情况下，连接杠杆支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，依此为动力臂，最省力。【解答】解：（1）由O点到杆顶端的距离是最长的力臂，所以动力应作用在杠杆的顶端B处；（2）根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡，动力方向垂直于杆向上，据此可画出最小的动力，如图所示：。【点评】杠杆中的最小动力，可以按照以下几个步骤进行：（1）确定杠杆中的支点和动力作用点的位置；（2）连接支点与动力作用点，得到最长的线段；（3）经过动力作用点做出与该线段垂直的直线；（4）根据杠杆平衡原理，确定出使杠杆平衡的动力方向。13．【答案】8400；180【解析】【分析】（1）知道甲乙二人对小车的力和和移动的距离，根据W=Fs分别求出甲乙二人做的功，然后二者相加即得所求的功；（2）知道甲对小车做的功和所用的时间，根据P=求出甲对小车做功的功率．【解答】解：甲对小车做的功：W甲=F甲s=90N×60m=5400J，乙对小车做的功：W乙=F乙s=50N×60m=3000J，则甲乙二人对小车做功：W=W甲+W乙=5400J+3000J=8400J．则甲对小车做功的功率：P甲===180W．故答案为：8400；180．【点评】本题考查了学生对功的计算公式和功率的计算公式的掌握和应用，熟练运用公式即可正确解题，属于基础性题目，比较简单．14．【答案】140；90【解析】【分析】正确的判断出绳子自由端移动的距离，然后结合公式W=Fs求解人拉绳做的功，利用功率公式率P=求解人拉绳的功率即可．【解答】解：（1）甲船向右移动了10m，乙船向左移动了4m，以甲为参照物乙向左移动了10m+4m=14m，有两段绳子拉乙船，故绳子自由端总共移动s=14m×2=28m；故人拉绳子的功率P====140W；（2）如果乙船不动，滑轮为定滑轮，甲船向右移动了10m，则绳子自由端会移动10m；如果甲船不动，乙船动，则滑轮为动滑轮，乙船向左移动了4m，则绳子自由端会移动8m；现在两船都动，故绳子自由端总共移动18m；故人拉绳子的功率P====90W．故答案为：140；90．【点评】此题是一道综合题目，能否正确的判断绳端移动距离是解决此题的关键．三、实验探究题15．【答案】（1）1、2、3（2）在其他条件相同时，斜面倾角越小，斜面越省力（3）根据1、4、5的实验数据可知，物体的重力变为原来的几倍，拉力也会变为原来的几倍，即沿斜面的拉力F与物块的重力G的比值大小相等16．【答案】（1）．螺母（2）．便于实验时能从杠杆上直接读出力臂（3）．A（4）．F3L3+F2L2=F1L1。【解析】（1）实验前调节杠杆上的平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，这是为了忽略杠杆的自重对实验的影响，便于实验时能从杠杆上直接读出力臂；因为杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来；（2）在已经平衡的