第5章 简单机械与功 3功与机械能（原卷版）

宁波科学九上培优题库第5章简单机械与功3功与机械能一、单选题（共19题；共38分）1.（2020·柯桥模拟）疫情期间为减少人员外出接触，社区服务人员用无人机给居家隔离人员送货。如图是一架自重5kg(含货篮)的对称臂(翼)无人机，其最大载重10kg。超市给小柯家送来10kg大米和5kg面粉，需要通过这架无人机送到10楼的小柯家(高30米)。下列相关说法不正确的是（

）A.

无人机上升时的动力来自空气

B.

无人机满载后匀速上升时，每一臂(翼)对空气的推力为25牛

C.

把全部货物送到10楼小丽家，无人机至少需要做功约为6000焦

D.

无人机带着货物匀速上升过程中，无人机及货物机械能一直增大2.

如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度，绳和轮之间的摩擦均不计，下列说法正确的是（）A.

甲滑轮组比乙滑轮组更省力

B.

甲滑轮组绳子移动的速度比乙的大

C.

甲、乙两个滑轮组对重物所做的功相等

D.

甲滑轮组的机械效率比乙的低3.

如图所示，用相同的轮滑不同的绕法提起相同的重物，绳重、摩擦忽略不计，在物体匀速上升的过程中（）A.

甲图省力，机械效率甲图大

B.

甲图省力，机械效率一样大

C.

乙图省力，机械效率乙图大

D.

乙图省力，机械效率一样大4.如图，两个滑轮组由每个质量相同的滑轮组成．用它们分别将重物G1.G2提高相同高度（

）A.

用同一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变

B.

若G1=G2，甲的机械效率高

C.

若G1=G2，拉力做的总功相同

D.

若G1=G2，拉力做的额外功相同5.（2018九上·义乌月考）在下图所示的四种情景中，人对物体做功的是(

)A.

提着桶在水平面上匀速前进

B.

举着刚帮原地不动

C.

用力搬石头但没有搬动

D.

推着小车前进6.（2018九上·杭州期中）如图所示，斜面长5m，高1m，将10N重的物体A从斜面顶端匀速拉到斜面顶端，需要用拉力2.5N，则物体受到的摩擦力为（

）A.

2.5N

B.

10N

C.

0.5N

D.

6.25N7.如图所示，在电梯里，一名背书包的学生在随着电梯匀速上升的过程中，以下说法正确的是(

).

A.

学生的动能转化成重力势能

B.

学生的运动状态发生了变化

C.

学生对书包做了功

D.

学生所受到的重力和她对电梯的压力是一对平衡力8.（2020九上·海曙期末）如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q，OP段拉力F1为300N，做的功为W1，功率为P1；PQ段拉力F2为200N，F2做的功为W2，功率为P2．则(

)A.

W1>W2

B.

W1<W2

C.

P1>P2

D.

P1<P29.（2016·温州）如图装置中，物体A重100N，物体B重10N，在物体B的作用下，物体A在水平方向作匀速直线运动，则如果在物体A上加一个水平向左的拉力F，拉力的功率为10W，使物体B匀速上升3m所用的时间为（不计轮与轴之间的摩擦，不计轮重、绳重）（

）A.

6s

B.

5s

C.

4s

D.

3s10.利用如图所示的装置，工人用力F把重为100N的物体以0.2m/s的速度匀速提升6m。若不计绳重和摩擦，则这一过程中（

）A.

拉力F的大小为50N

B.

绳子自由端的速度为0.4m/s

C.

拉力F所做的功为600J

D.

拉力F的功率为10W11.关于机械效率，下列说法正确的是（

）A.

有用功越大，机械的机械效率就越高

B.

额外功越大，机械的机械效率就越低

C.

总功越大，机械的机械效率就越低

D.

有用功与总功的比值越大，机械的机械效率就越高12.（2019九上·余杭月考）如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的s-t关系图象如图乙所示．两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，下列判断正确的是(

)A.

F1>F2、P1>P2

B.

F1=F2、P1>P2

C.

F1>F2、P1=P2

D.

F1<F2、P1<P213.如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N，小强用6N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重10N的物体，物体沿竖直方向上升0.4m。此过程中，额外功和机械效率分别是（

）A.

0.4J83.3%

B.

0.8J91.7%

C.

0.8J83.3%

D.

0.4J91.7%14.小明用两个相同的滑轮组成不同的滑轮组(如图所示)，分别将同一物体以相同速度提高到相同高度，滑轮组的机械效率分别为η1、η2，拉力分别为F1、F2，拉力的功率分别为P1、P2，忽略绳重及摩擦，下列关系正确的是(

)A.

F1＞F2η1＝η2P1＝P2

B.

F1＜F2η1＝η2P1＜P2

C.

F1＞F2η1＝η2P1＞P2

D.

F1＞F2η1＞η2P1＝P215.（2019·慈溪模拟）如图所示，用10N的水平拉力F拉滑轮，使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速直线运动，弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮、弹簧测力计和绳的重以及滑轮摩擦，则下列说法正确的是(

)A.

B受到的摩擦力为3N，方向水平向左

B.

滑轮移动的速度为0.4m/s

C.

绳子拉物体A的功率为2W

D.

在运动过程中若将拉力F增大到12N，弹簧测力计的示数仍为3N16.（2019·海曙模拟）某工厂搬运货物用了如图所示的装置。已知滑轮组中绳子能承受的最大拉力为500N，定滑轮的质量为0.5kg，动滑轮的质量为0.6kg，货箱重为15N，不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是（

）A.

匀速吊起货物上楼，每次能吊的货物最多不能超过1469N

B.

使用的定滑轮质量越小越省力翻货箱

C.

工人分别用5m/s和3m/s速度匀速拉升同一货物，工人做功的功率相同

D.

所吊货物质量为100kg，匀速提升10m，则水平拉力F所做的功为10210J17.（2019·余姚模拟）如图甲所示，用由一个动滑轮和两个定滑组成的滑轮组提升吊篮C及其中的货物A和电动机B。启动电动机，它所提供的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，吊篮上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示。若一切摩擦和绳重均可忽略不计，在1s~2s内，滑轮组的机械效率为90%，则下列说法中正确的是（

）A.

在0~1s内，电动机提供的拉力所做的功为1100J

B.

在1s~2s内，电动机提供的拉力的功率为1500W

C.

在0~3s内，电动机提供的拉力的功率为1275W

D.

动滑轮重为100N18.面积很大的水池，水面上浮着一边长为a，质量为m的正方体均匀木块，开始时木块静止，如图甲。现用力F将木块匀速下压，运动时，F随深度H变化如图乙，则下列正确的是（

）A.

正方体木块的密度为水的23

B.

在木块匀速下沉过程中，F最大值是

mg4

C.

木块开始下沉到恰好浸没的过程中，重力对木块做功是mga419.（2018·宁波）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（

）A.

F2的功率为0.6W

B.

弹簧测力计读数为9N

C.

物体A和地面之间有摩擦力

D.

如果增大F2，物体A可能向左运动二、填空题（共8题；共18分）20.小丽同学用水平力F拉动如图所示装置，使重100N的A物体4s内在水平地面上匀速运动了80cm，物体B重50N(物体B与A始终接触)，此过程中地面受到的摩擦力为10N，弹簧测力计的示数为8N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和绳与滑轮间摩擦，则滑轮移动的速度为________m/s，水平拉力F的功率为________W。21.（2019九上·义乌月考）金属的电阻随温度升高而增大，小灯泡发光时，灯丝温度高，灯丝电阻比不发光时大得多，在课外兴趣小组活动时，某校甲乙同学用实验研究小灯泡的电功率跟所加电压的关系，实验室提供给他们的器材是：额定电压6V，额定功率为3W的小灯泡1只，电压表1只，电流表1只，变阻器1只，电源（大于6V）1个，开关1个，导线若干。（1）甲同学根据P=UI设计了如图a所示的电路进行研究。乙同学先由计算式R=U额2/P额算出小灯泡的电阻R，再根据P=U2/R设计了如图b所示的电路进行研究，你认为哪位同学设计的电路是合理的________（填“甲”或“乙”或“甲和乙”）（2）若甲乙同学按照各自所设计的电路进行实验，甲同学先测出若干组电压和电流值，再由P=UI求得对应的功率，并做出功率随电压变化的图线；乙同学先测出若干电压值，再由P=U2/R求得对应的功率，也做出功率随电压变化的图线，则下图中哪个图线反映了他们的实验结果________

。（图中标有a的为甲同学所得的图线，图上标有b的为乙同学所得图线）22.（2017九上·乐清月考）一个边长为10厘米的正方体木块，下表面通过一细线与容器底相连（容器足够高）。现向容器中慢慢加水，木块位置随加水深度的变化如图甲所示。用F浮表示木块受到的浮力，h表示容器中水的深度，细线长为20厘米，则图乙可以正确描述F浮随深度h变化的图象。（g取10N/kg）（整个过程木块克服重力所做的功是________焦。23.（2018九上·义乌月考）如图甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示。则第2秒末时，物体处于________状态，第6秒末到第9秒末，推力F做功是________焦耳,3-6秒时物体受到的滑动摩擦力为________牛。24.如图甲所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它在同一水平木板上滑动，图乙是他两次拉动同一木块得到的路程随时间变化的图象。请根据图象判断：在相等的时间内，木块两次受到的拉力F1________

F2；两次拉力对木块做的功W1________

W2。（选填“＞”“＜”或“=”）25.（2019·宁波保送考试）

（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________。26.如图所示，质量分布均匀的长方体砖，平放在水平地面上，第一次用竖直向上的力F1只作用于ab的中点，第二次用竖直向上的力F2作用于bc的中点，都使它们在竖直方向上慢慢向上移动h（h＜ab＜bc），则在上述过程中F1________

F2（选填“大于”、“小于”或“等于”）；F1所做的功F1________

F2所做的功（选填“大于”、“小于”或“等于”）；第一次克服重力所做的功________

第二次克服重力所做的功（选镇“大于”、“小于”或“等于”）。27.（2019·浙江模拟）电动自行车已成为大众化的一种交通工具，厂家对电动自行车性能进行了测试，得到速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象如图所示。已知匀速行驶时，电动机输入电压48V，输入电流5A。电动自行车在7~12s受到的摩擦力为________N，电流做了________焦耳的功。三、实验探究题（共6题；共70分）28.建筑工地上，工人想把一个手推车推到2m高的平台上，用木板在地面与平台间搭一个6m长的斜面，工人用平行斜面的240N的力将手推车推上平台，用时5s．若斜面的机械效率是50%．试求：（1）工人推车所做的功是多少？（2）工人做功的功率是多少？（3）手推车的重力是多少？29.（2019·杭州模拟）某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持O点位置不B变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题：（1）杠杆机械效率的表达式为η=________。(用已知或测量的物理量符号表示）（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，不计装置的摩擦，则影响杠杆机械效率的主要因素是：________。（3）若将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将________（填“变大”“变小”“不变”）。请证明。________

。30.如图甲是小红“测量滑轮组的机械效率”的实验装置。（1）实验时小红沿竖直方向________拉动弹簧测力计，使钩码上升10cm，弹簧测力计的示数如图甲所示，若每个物块重2N，则滑轮组的机械效率为________。（2）小红做完实验，通过和其他小组交流，了解到滑轮组的机械效率与动滑轮重有关系，接着她改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙的图像。由图像可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越________。若不计绳重和摩擦，分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为________N。31.

测量小灯泡的电功率实验（小灯泡额定电压2.5V）（1）请根据实验目的，连接图1的电路（2）电路正确连接后，电压表、电流表的示数及灯泡亮度如表：数据序号

1

2

34

5

电压U/V

3.0

2.5____________________

1.4

0.4

电流I/A

0.30

0.28____________________

0.22

0.12

灯泡亮度

很亮

较亮

亮

暗看不到发光第3次实验的电压表、电流表示数如图2所示，请把实验数据填写在表中（3）哪次实验灯泡正常发光？________

（填写数据序号）（4）第5次实验看不到灯泡发光，电路是否是断路？________

，判断的依据是什么？________

（5）小明实验时，连接了如图3所示的实物图，接线有错误在方框图内画出与图3所示连接情况对应的电路图（6）若图3所示电路，只是接线有错误，闭合开关，灯亮吗？________

，电压表指针是否有偏转？________

32.如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图．已知井深12m，物体重G=6×103N，汽车重G车=3×104N，汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍．求：（1）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？（2）滑轮组的机械效率为多少？（保留一位小数）（3）若汽车运动的速度为3m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间？（4）汽车牵引力为多少？牵引力的功率为多少？33.（2018九下·鄞州月考）美国建筑师凯文•朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动.该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低.该漂浮城市高达360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民.酒店、商店等只要是普通城市有的，这里都一应俱全.漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，接收太阳能的功率为8.0×108W，请回答下列问题：（1）某班级有50位中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力约增加（

）A.2.5×102N

B.2.5×103N

C.2.5×104N

D.2.5×105N（2）若三角形建筑空洞的面积为2.0×104m2，某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入，1s钟流入空洞的空气质量是1.92×106kg，该地的空气密度是1.2kg/m3.则飓风的风速为多少？（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变.从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如下图乙所示.①漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为________

N.从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为________；②漂浮城市在匀速运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为多少________？四、解答题（共15题；共185分）34.（2019·余姚模拟）学校机器人兴趣小组进行“精准吊装”实验，7块长短不一的长方体木块均平放在水平地面上，机器人将木块按长度从大到小依次吊装并对称叠放。已知木块的密度相同，高度均为h=0.2m，宽度均为b=0.2m，不同序号木块的质量如下表，其中m=12kg，g取10Nkg。序号1234567质量2mmm/2m/3m/4m/5m/6（1）已知1号木块的长度a=1.2m，求未叠放时1号木块对地面的压强。（2）如图，把2号木块吊装到1号木块的上面，求此过程中克服重力所做的功。（3）机器人完成全部吊装叠放用时6min，求整个过程克服木块重力做功的功率。35.（2016·浙江模拟）一艘打捞船正在打捞一个沉入海底的实心物体。打捞船将物体以0.5m/s的速度向上匀速提起，从开始打捞到全部出水，钢缆提升物体的功率P随时间t变化的图象如图所示，第80s时物体全部出水，海水的密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求：（1）物体上表面刚好到达水面时，钢缆所做的功；（2）开始打捞时物体上表面受到水的压强；（3）被打捞的物体的密度。36.（2019·德清模拟）如图甲所示是打捞船上的电动机和缆绳从水底竖直打捞一重为30000N的长方体物体，通过打捞船的吃水线变化测得，当物体完全浸没在水中时受到的浮力为10000N，如右图横坐标为打捞时间，纵坐标为打捞机对物体的拉力，如果被打捞的物体始终以0.1m/s的速度匀速上升，g取10N/kg。求：（1）当重物露出水面的过程中，打捞船将________(下沉、不变、上浮)。（2）图中X的值为________（3）在水中打捞物体时（未露出水面），打捞机对物体所做的功。

37.

海南环岛自行车赛引人瞩目．下表是制造赛车各种材料的技术指标．材料技术指标铬铝钢铝合金钛合金碳纤维性能（强度）强较弱较强强密度/（kg/m3）7.9×1032.9×1034.3×1031.6×103求：（1）若车架的体积约为3×10﹣3m3，则车架的最小质量是多大？（2）若整车和赛车手的总重为700N，车轮与地面的总接触面积为10﹣3m2，请计算赛车手在比赛过程中对地面的压强．（3）若赛车手在某路段匀速直线行驶，30s通过450m的路程，所受阻力约为60N，求赛车手匀速行驶的功率是多少？（4）请说出赛车手在比赛过程中，用什么方法减小空气阻力提高成绩．（写出一种方法）38.新农村建设中，某工人利用如图所示的滑轮组提升重2700N的物体，物体上升了2m，绳子末端的拉力为750N，不计绳重和摩擦力，求：（1）工人做的有用功是多少？（2）该滑轮组的机械效率是多少？（3）动滑轮的总重力是多少N？39.如图所示为一吊运设备的简化模型图，图中虚线框里是滑轮组(未画出)。滑轮组绳子自由端由电动机拉动，现用该设备先后搬运水平地面上的物体A和B，已知两物体重力GA＝1.75GB。当对A施以竖直向上的拉力FA＝1500N时，物体A静止，受到地面支持力是NA；当对B施以竖直向上的拉力FB＝1000N时，物体B也静止，受到地面支持力是NB，且NA＝2NB。求：（1）物体A的重力GA和地面支持力NA大小。（2）当电动机对滑轮组绳子的自由端施以F＝625N的拉力时，物体B恰好以速度v被匀速提升，已知此时拉力F功率为500W，滑轮组机械效率为80%，不计各种摩擦和绳子质量，物体B的速度v为多少？40.体重是衡量身体健康与否的重要指标，世界卫生组织给出了一些相关资料：资料一：人体标准体重测算公式：男性的标准体重（千克）=身高（厘米）－105，女性的标准体重（千克）=身高（厘米）－100；资料二：14岁~18岁青少年实际体重和标准体重的比值与营养状况的评价指标表实际体重/标准体重＜0.90.9~1.1＞1.1营养状况评价指标营养不良正常营养过剩小衢，男，今年15岁。在体检时，测得身高为165厘米、体重为70千克。（1）根据资料和测量数据，判断小衢的营养状况________；（2）测体重时，他的双脚与水平放置的电子秤接触面积为0.04米2，则他对电子秤的压强为多少帕？（3）体育课上，小衢和小科进行爬楼梯比赛，从底楼开始爬上9米高的四楼。质量为70千克的小衢用了10秒，质量为60千克的小科用了9秒。小衢说：“我们都从底楼跑到四楼，我的体重比你大，我克服重力做的功比你多”；小科说：“我跑得比你快，我做功的功率比你大”。请通过分析计算说明他们的说法是否正确。41.（2019·桐乡模拟）某新能源汽车质量为3×103kg，汽车轮胎与地面的总接触面积为0.1m2。行驶时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力。当它在平直路面上匀速行驶时，电动机工作电流为50A，工作电压为300V，汽车所受阻力为车重的0.04倍。(g取10N／kg)（1）汽车空载停在平直路面上时，对路面的压强为________。（2）若该汽车以10m／s的速度在平直路面上匀速行驶时，电动机功率用于牵引汽车前进功率的百分比为________。（3）如果改用太阳能电池给车上的电动机供电，其它条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积是多少?结合计算结果对该设想中的太阳能汽车提出一条改进建议。(若该车所用太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为15％，地面每平方米接受太阳辐射的功率为103W。)42.甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积S成正比，与雨滴下落速度v的平方成正比，即f=kSv2（其中k为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为r，密度为ρ，比热为c，球的体积为V=43（1）半径为r的雨滴重力为________。（2）在接近地面时，大雨滴的下落速度_________小雨滴的下落速度（选填“大雨”“等于”“小于”），写出推理过程。（3）假设半径为r的雨滴在近地面下落h高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高了多少？43.（2020·永嘉模拟）在学习了电磁继电器的知识以后，小明和小红分别为学校教室设计了一个制暖装置，小明的设计理念是“阶段性制暖”，采用温