1、2024-2025学年九年级上册物理单元测试第十一章简单机械和功（基础卷）一、选择题1关于力臂，下列说法不准确的是 ( )A 力臂一定在杠杆上B 支点到动力的作用线的距离叫动力臂C 支点到阻力的作用线的距离叫阻力臂D力的作用线通过支点，这个力的力臂为零2如图所示，平板支撑是我市首届中小学生“核心体能大比武”项目之一。当人支撑在地面上静止时，说法正确的是()A以脚为支点，人相当于省力杠杆B地面对前臂的支持力等于人的重力C静止支撑的过程中，支持力对人做了功D人对地面的压力与地面对人的支持力是一对平衡力3如图所示，刻度均匀的杠杆处于水平平衡状态，每个钩码质量均相等若将两边的钩码分别向靠近支点的方向移
2、动相同的距离后，杠杆将( )A仍然平衡 B右端下沉 C左端下沉 D无法判断4小华把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里，他提鸡蛋的力做功最接近()A9JB30JC90JD300JA效率越高的机械，功率越大B做功越多的机械，功率越大C做有用功越多的机械，效率越高D功率越大的机械，做功越快5如图，用大小相等的拉力F，分别沿竖直方向和水平方向拉物体，物体的运动方向始终和拉力方向保持一致。已知运动时间tabtcd，运动距离sab=scd，比较（a）（b）两种情况下拉力所做的功和功率（）Aab段做的功较多Bab段和cd段做的功一样多Cab段功率较大Dab段和cd段功率一样大6一定质量的物体在水平拉
3、力的作用下沿水平面运动，物体运动的路程S-t时间图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（）。A物体10s时的速度大于4s时的速度；B0-6s拉力对物体所做的功大于6-12s拉力对物体所做的功；C0-6s拉力对物体做功的功率小于6-12s拉力对物体做功的功率；D0-6s物体所受的拉力大于6-12s物体所受的拉力7图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是()A两物体上升的速度相同B两种装置的机械效率相等C两次提升物体所做的有用功相等D两种装置中拉力做功的功率相等8如图所示，用完
4、全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力，将相同的重物缓慢提高相同的高度（不计绳重和一切摩擦）。下列说法正确的是（）。A拉力F1小于拉力F2；B甲、乙两滑轮组的机械效率相同；C甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械；D甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等9如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f。则斜面的机械效率为()ABCD二、填空题10如图所示的轻质杠杆，在A点悬挂重为20牛的物体甲，在B点施加竖直向上的动力F，使杠杆在水平位置处于静止状态。若
5、杠杆上每一格的距离均相等，则该杠杆属于_杠杆（选填“省力”或“费力”），所需力F的大小为_牛，此时物体甲所受合力的大小为_牛。11停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，重G=120N，AB=28m，AO=03 m。要使横杆AB保持水平平衡，需在A端施加竖直向下的力F=_N。12在水平地面上，用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车前进4m，拉力做功为_J,重力做功为_J13如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升05m，人需用的拉力为_N，绳子自由端
6、移动的距离为_m，人所做的有用功为_J。14如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1_F2，机械效率A_B。(填“”“=”或“tcd，运动距离sab=scd，比较（a）（b）两种情况下拉力所做的功和功率（）Aab段做的功较多Bab段和cd段做的功一样多Cab段功率较大Dab段和cd段功率一样大【答案】B【解析】AB根据可知，拉力相同，在力的方向上移动的距离相同，故ab段和cd段做的功一样多，故A不符合题意；B符合题意；CD可知，ab段和cd段做的功一样多，运动时间tabtcd，故ab段功率较小，故CD不符合题意。故选B。7. 一定质量的物体
7、在水平拉力的作用下沿水平面运动，物体运动的路程S-t时间图象如图所示，根据图象，下列判断正确的是（）。A物体10s时的速度大于4s时的速度；B0-6s拉力对物体所做的功大于6-12s拉力对物体所做的功；C0-6s拉力对物体做功的功率小于6-12s拉力对物体做功的功率；D0-6s物体所受的拉力大于6-12s物体所受的拉力【答案】B【解析】从图象上看，06s和6s12s物体以不同的速度做匀速直线运动，而06s过程中通过的路程是3m，612s的过程中通过路程为1m，因为相同时间内通过的路程越多，速度越大，因此06s过程中的速度大于612s的过程中的速度，即4s时的速度大于10s时的速度，故A错误。从
8、图中可以看出，06s过程中通过的距离为3m；612s的过程中通过的距离为1m；而拉力相同，由W=FS可知，0至6s内钢索拉力做的功大于6s至12s内钢索拉力做的功；故B正确。由于速度发生了改变，根据P=Fv可知，由06s过程中的速度大于612s的过程中的速度，0-6s拉力对物体做功的功率大于6-12s拉力对物体做功的功率，故C错误。因为物体做匀速直线运动，拉力等于阻力，06s物体所受的拉力等于6-12s物体所受的拉力，故D错误。8. 图所示，用相同的滑轮安装成甲。乙两种装置，分别将A、B两物体匀速向上提升，若所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(
9、)A两物体上升的速度相同B两种装置的机械效率相等C两次提升物体所做的有用功相等D两种装置中拉力做功的功率相等【答案】D【解析】A由图可知，甲是定滑轮，乙是动滑轮，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由v=可知绳端移动的速度相同，A物体上升的速度等于绳端移动的速度，B物体上升的速度是绳端移动的速度的一半，故A错误；BCD所用拉力大小相等，绳端在相同时间内移动了相同的距离，由W总=Fs可知总功相等，不计绳重和摩擦，甲图中物体的重力GA=F乙图中物体的重力GB=2F-G动A物体上升的高度hA=sB物体上升的高度hB=sA图中有用功W有甲=GAhA=Fs乙图中有用功W有乙=GBhB=(2F-G动)s=F
10、s-G动sW有甲W有乙甲图中机械效率甲=乙图中机械效率乙=甲乙由P=可知两种装置中拉力做功的功率相等，故D正确，BC错误。9. 如图所示，用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组，在各自的自由端施加大小分别为F1和F2的拉力，将相同的重物缓慢提高相同的高度（不计绳重和一切摩擦）。下列说法正确的是（）。A拉力F1小于拉力F2；B甲、乙两滑轮组的机械效率相同；C甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械；D甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等【答案】B。【解析】不计绳重及摩擦，因为拉力，n1=2，n2=3，所以绳端的拉力为：，所以，故A正确。因为滑轮重相同，提高的物体重和高度相同，所
11、以利用滑轮组做的有用功相同，额外功相同，总功相同；因为，所以机械效率相同，故B正确。使用动滑轮能够省力，动滑轮为省力杠杆，故C错误。因为绳子自由端移动的距离s=nh，n1=2，n2=3，提高物体的高度h相同，所以s1=2h，s2=3h，则s1s2，故D错误；故应选B。10. 如图，重为G的物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面的底部移到顶部，设沿斜面移动的距离为s，高为h，拉力为F，物体受到的摩擦力为f。则斜面的机械效率为()ABCD【答案】B【解析】有用功为W有=Gh总功为W总=Fs斜面的机械效率为=故选B。二、 填空题11. 如图所示的轻质杠杆，在A点悬挂重为20牛的物体甲，在B点施加竖直向
12、上的动力F，使杠杆在水平位置处于静止状态。若杠杆上每一格的距离均相等，则该杠杆属于_杠杆（选填“省力”或“费力”），所需力F的大小为_牛，此时物体甲所受合力的大小为_牛。【答案】费力 40 0【解析】如图所示，杠杆在动力F的作用下，水平位置处于静止状态。设杠杆上一小格的长度为l，根据杠杆的平衡条件得F2l=G甲4l，即F=2G甲=220N=40N，因为动力F大于阻力G甲，故此时杠杆为费力杠杆。因为杠杆处于静止状态，则物体甲也处于静止状态，即平衡状态，此时受到的力为平衡力，故此时物体甲所受合力的大小为0N。12. 停车场入口处常用横杆来控制车辆的进出，如图甲所示。我们可以把该装置简化成如图乙所示
13、的杠杆。若横杆AB粗细相同、质量分布均匀，重G=120N，AB=28m，AO=03 m。要使横杆AB保持水平平衡，需在A端施加竖直向下的力F=_N。【答案】440【解析】横杆AB粗细相同、质量分布均匀，则横杆的重心在AB中点，故重力G的力臂为力F的力臂由杠杆平衡条件得解得故需在A端施加竖直向下的力为440N。13. 在水平地面上，用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车前进4m，拉力做功为_J,重力做功为_J【答案】200 0【解析】由功的计算公式W=Fs得，拉力做功W=Fs=50N4m=200J；重力做功为W=Fs =Gh=100N0m=0J14. 如图所示，人向下拉绳提升重物，已知物体
14、重400N，动滑轮重60N，不计绳重及摩擦，将重物匀速提升05m，人需用的拉力为_N，绳子自由端移动的距离为_m，人所做的有用功为_J。【答案】 (1)230 (2)1 (3)200【解析】1由图知，n=2，不计绳重及摩擦，人需用的拉力F=230N人需用的拉力为230N。2绳子自由端移动的距离s=2h=205m=1m绳子自由端移动的距离为1m。3人所做的有用功为W有=Gh=400N05m=200J人所做的有用功为200J。15. 如图所示，工人们用同一滑轮组，根据需要有两种方式来提起等重的建筑材料，若不计摩擦和绳重，则F1_F2，机械效率A_B。(填“”“=”或“”)【答案】(1) (2) =
15、【解析】(1)由图可知，不计摩擦及绳重，绳子自由端拉力分别为，所以(2) 不计摩擦和绳重，两种方式来提起等重的建筑材料到相同高度，则对物体做的有功相同，动滑轮相同，则所做额外功相同。所以机械效率相同，即。16. 如图甲所示，水平放置的方形容器里有一个重为8N、棱长为10cm的正方体物块M，M与容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器内注水，容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示(g10N/kg)，则：当t140s时，物块M在水中处于 (选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态；当t140s时，水对容器底部的压力大小是 ；图乙中a的值是 ；40140s时段，浮力对物体做功是 。【答案】漂浮
16、；15N；8cm；032J。【解析】(1)正方体物块M的体积：VL3(01m)30001m3；物块M的质量：m08kg；物块M的密度：M08103kg/m310103kg/m3；即物块的密度小于水的密度，由图象可知：当t140s时，水的深度为h12cm，大于正方体物块M的棱长为10cm；则根据浮沉条件可知此时物块在水中处于漂浮状态；(2)当t140s时，注入水的体积：V水vt5mL/s140s700mL7104m3，则注入水的重力：G水水gV水10103kg/m310N/kg7104m37N；因容器为方形容器，且此时物块处于漂浮状态，所以此时水对容器底部的压力：FG水+GM7N+8N15N；(
17、3)由图象分析可知，当t40s时，物块M刚好处于漂浮状态，则F浮GM8N，根据F浮水gV排可得此时物块M排开水的体积：V排8104m3800cm3，由V排SMh浸可得，此时水的深度：ah浸8cm；(4)在40140s时段，物块M上升的高度(等于水面上升的高度)：h12cm8cm4cm004m，则该过程中浮力对物体做功：WF浮h8N004m032J。17. 如图所示，工人师傅用沿斜面向上1000 N的推力。将重为2000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4m、高15m，则此过程中的有用功为_J ，斜面的机械效率为_。使用斜面可以_(选填“省力”或“省功”)。【答案】310375 %
18、省力【解析】1斜面作为简单机械使用时，有用功等于克服物体重力做的功，因此 2总功等于推力做的功，因此所以，机械效率为3任何机械都不能省功，反而会需要做额外功。使用斜面的时候，推力比重力小，因此可以省力。18. 往车上装重物时，常常用长木板搭个斜面，把重物沿斜面推上去，如图所示，工人用3m长的斜面，把120kg的重物提高1m，假设斜面很光滑，则需要施加的推力为 ，若实际用力为500N，斜面的机械效率为 ，重物受到的摩擦力为 。（g取10N/kg）【答案】（1）400N；（2）斜面的机械效率为80%；（3）摩擦力为100N。【解析】（1）人做的有用功是将物体沿斜面推上小车，即将物体升高了h，故有用
19、功为人克服重力做功，利用功的原理由W=mgh=FS，可求得施加的推力；（2）利用已求得的有用功和总功，由机械效率公式可求得斜面的机械效率；（3）人做的额外功就是因为人要克服摩擦力做功，则可先求得摩擦力的功再由功的公式求得摩擦力。（1）斜面很光滑，故利用功的原理得，人做的有用功等于用斜面所做的功：W有=Gh=mgh=120kg10N/kg1m=1200J；FS=mgh=1200J，解得：；（2）人所做的总功：W总=FS=500N3m=1500J，斜面的机械效率：；（3）W总=W有+W额，即：FS=Gh+fS，所以；19. 如图所示，是一个电热水壶的简易图，在图中画出它所受重力的示意图(B为重心)
20、；用力作用在壶盖上A点时，可将壶盖打开，请在A点画出所需最小力F的示意图(O为支点)。【答案】【解析】重力作用点的重心B，从B点竖直向下画一带箭头的线段表示重力G；当打开壶盖的力最小时，由杠杆平衡条件知道，则动力臂要最长；壶盖上O点为支点，OA为最长的动力臂，过A点作垂直于OA斜向上的动力F，如图所示：。20. 如图，人站在地面上将重物拉起，请画出滑轮组最省力的绕线方法。【答案】见解析【解析】解：对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有4股和5股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有5股绕线的方法拉力方向向上；有4股绕线的方法拉力方向向下，根据题意工人站在地面上可知
21、拉力方向向下，因此从定滑轮上固定。如图所示：三、 解答探究题21. 电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势，成为家庭常用的交通工具。如图所示的这辆电动自行车自身重力为600N，在水平公路上匀速直线行驶了48km用了10min，行驶时受到的阻力是40N。(1)求该车在这段时间内行驶的速度是多少m/s？牵引力做功是多少？(2)若该车每个车轮与地面的接触面积为001m2，车胎能承受的最大压强为210 5Pa，求该车的最大载重量是多少N？【答案】见解析。【解析】(1)vs/t4800m/(600s)8m/s因为该车在水平面上做匀速直线运动，所以Ff40NWFs40N4800m19210 5J(2)由pF
22、/S得FpS=210 5Pa2001m24000N，在水平面上，GF4000N G载4000N600N3400N22. 一名质量为55kg、双脚与地面接触面积为004m2的学生站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。(g=10N/kg)求：(1)他站在地面上时对地面的压强多大？(2)画出滑轮组的绕线方式。(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？【答案】(1)13750Pa；(2)；(3)40W【解析】(1)站在地面上时，对地面的压力大小等于自身重力，则对地面的压强为(2)因为重物运动方向向上，人在地面上通过上方定滑轮改变力的方向，拉力方向向下，
23、2股绳子与动滑轮接触以省力，故滑轮组的绕线方式如图所示：(3)有用功为克服重物重力势能做的功，为拉力做的总功为拉力的功率与所用时间的乘积，为滑轮组的机械效率为可知则23. 在“探究杠杆平衡条件”的实验中：(1)实验前，若使如图所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向_(选填“左”或“右”)调节；(2)实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如下表所示。分析可得杠杆的平衡条件是_；(3)为了进一步验证实验结论，又做了图所示的实验，在杠杆水平平衡时；已知每个钩码的质量均为50g，则此次实验中阻力F2大小为_N，阻力臂l2
24、为_cm；(g取10N/kg)请你在图中画出动力F1的力臂。(_)【答案】右F1l1=F2l2(动力动力臂=阻力阻力臂)1100【解析】(1)1如图所示，实验前，杠杆静止时，向左偏，应该将右端的平衡螺母向右调节。(2)2由表格内的三组数据可知，杠杆平衡的条件为F1l1=F2l2(动力动力臂=阻力阻力臂)。(3)3 已知每个钩码的质量均为50g，由图可知，杠杆下方挂2个钩码，总质量为100g，则阻力F2大小为F2=G=mg=01kg10N/kg=1N4由图可知，阻力臂l2为100cm。5首先作力F1的力的作用线，过支点O作力作用线的垂线，标上垂直符号以及力臂l1，如图所示：24. 图甲是天工开物
25、中记载古人利用杠杆从水井提水的情景。现简化成图乙模型，轻质杠杆AB，支点为O，AO:OB=3:2，在B端用轻绳系着石块P，石块质量m=15kg；在A端用轻绳系着一只木桶Q，木桶以及桶内的水总质量M=40kg；水井边站着提水人阿宝(g取10N/kg)。求：(1)阿宝不提绳子，杠杆水平平衡时，绳AQ的拉力大小；(2)阿宝缓慢提绳子(绳AQ始终竖直)，当水桶刚离开水面时阿宝对绳的拉力大小；(3)若阿宝的质量为70kg，每只鞋子与地面的接触面积为200cm2，当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压强。【答案】(1)100N；(2)300N；(3)25104Pa【解析】解：(1)由题意知，杠杆水平平衡时，根据
26、杠杆平衡的条件可知，绳AQ的拉力大小为(2)水桶刚离开水面时，阿宝对绳子的拉力为(3)当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压力为当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压强为25. 测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。实验次数钩码重力钩码上升高度拉力绳端移动距离机械效率1105152155081532051015420101030(1)实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做_运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为_N。(2)第2次实验时所做的有用功为_J，滑轮组的机械效率是_。(3)分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越_（选填“大”或“小” ，
27、滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度_（选填“有关“或“无关” 。(4)结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是_。A增大绳重B减轻动滑轮重C加快物体提升的速度【答案】匀速 06 0075 大 无关 B【解析】(1)1实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。2测力计分度值为，第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为。(2)34第2次实验时所做的有用功第2次做的总功滑轮组的机械效率是(3)5分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越，滑轮组的机械效率越高。6 分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。(4)7各选项的分析如下：A增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A不符合题意；B减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，故B符合题意；C由(3)知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据，机械效率与物体提升的速度无关，故C不符合题意。故选B。