2018学年九年级物理上册11简单机械和功综合习题检测基础篇含解析新版苏科版.doc

1 《简单机械和功》章末习题检测(提高篇) 一、选择题 1.当你用手掌托住一只铁球并绕腕关节向上转动时，手就是一个杠杆、球压在掌心上的力是阻力，腕关 节是支点，通过前臂中的伸、屈肌的伸、缩产生动力，使托住球的手向上转动（如图）。那么，人体上 的这个杠杆应该是（　　） A．省力杠杆 B．省距离杠杆 C．既省力又省距离的杠杆 D．既不省力也不省距离的杠杆 2.下列关于功、功率、机械效率的说法正确的是（　　） A．做功多的机器机械效率一定高 B．功率小的机器做功慢 C．机械效率高的机器功率一定大 D．功率大的机器做功时间一定短 3.如图，杠杆在水平位置平衡，若在杠杆两端各取掉相同质量的物体，则（　　） A．杠杆左端下降；把支点向左移动，可使杠杆平衡 B．杠杆左端下降；把支点向右移动，可使杠杆平衡 C．杠杆右端下降；把支点向左移动，可使杠杆平衡 D．杠杆右端下降；把支点向右移动，可使杠杆平衡 4.用下图所示的简单机械，使重量同为 G 的物体都处于静止状态，其中用力最大的是(均不计摩擦) （　　） 5.如图所示，甲、乙两滑轮组，它们吊起的重物都是 G，滑轮重量及摩擦不计，当重物匀速上升时，两 滑轮组绳端拉力分别为 F 甲、F 乙，那么 F 甲:F 乙是（　　）2 A．1:1 　　　B．2:3 　　　C．3:2　　　 D．1:3 6.图中的剪刀剪纸机械效率为 80%，这表示（　　） A．若作用在剪刀的动力是 1N，则阻力是 0.8N B．若作用在剪刀的阻力是 1N，则动力是 0.8N C．若作用在剪刀的动力做功 1J，则有 0.2J 的功用于剪纸 D．若作用在剪刀的动力做功 1J，则有 0.8J 的功用于剪纸 7.下列说法中正确的是（　　） A．省力的机械不能省功，机械越省力，其机械效率越高 B．做功越快的机械，虽然它做的功不一定多，但是其机械效率是越高的 C．做相同的额外功时，有用功越大的机械效率越高 D．机械效率越低的时候，做功一定是越慢的 8.一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（ ） A．有用功减少，总功减少　　 B．有用功增加，总功增加 C．有用功不变，总功不变　　 D．有用功不变，总功减少 9.如图所示，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为 W1，机 械效率为 η1；用乙滑轮所做的总功为 W2，机械效率为 η2。若不计绳重与摩擦，则（　　） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．W1=W2，η1=η2　　　　 B．W1=W2，η1＜η2 C．W1＜W2，η1＞η2　　　 D．W1＞W2，η1＜η2 10.利用如图所示装置将重为 100N 的物体匀速从斜面的底端拉到顶端．已知斜面的长是 5m，高是 2m， 拉力为 F=50N，则该装置的机械效率为（　　） A．40% B．50% C．80% D．100% 二、填空 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3 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.杠杆在我国古代早就有了许多巧妙的应用，有时人们使用动力臂比阻力臂长的杠杆是为了 ； 有时却要使用费力杠杆，那又是为了 。下列工具中①天平、②扳手、③镊子、④羊角锤、⑤裁衣 剪刀、⑥瓶盖起子、⑦筷子、⑧钓鱼杆等都是简单机械，其中属于省力杠杆的是 。（填序号） 13.如图所示，某人将重为 150N 的物体匀速提起，在 2s 内绳的自由端移动了 6m，则重物上升的速度为 m/s，若拉绳的力为 60N，则动滑轮重为 N。（不计绳重和摩擦） 14.小童同学用 50N 的水平推力，使放在水平桌面上重 200N 的物体做匀速直线运动，若该物体在 10s 内 移动 4m，则在此过程中，物体受到的摩擦力是 N，小童做功的功率是 W。 15.如图所示，用平行于斜面的拉力 F，将重为 2N 的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若不考虑物体与 斜面间的摩擦，则拉力 F 为 N；若斜面的机械效率为 80%，则此时拉力 F 为 N。 16.如图所示，小刚站在高台上通过滑轮组先后竖直向上匀速提升物体 A 和物体 B。假设在拉绳子的过程 中，小刚对绳子的拉力与对高台的压力始终在同一直线上，不计绳重和摩擦。已知小刚的质量为 50kg， 物体 A 的质量为 54kg，物体 B 的质量为 84kg，动滑轮的质量为 6kg。当提升物体 A 时，滑轮组的机械效 率为 ，此时小刚对高台的压力是 N；当提升物体 B 时，小刚拉力做功的功率为 180W，则物 体 B 上升的速度为 m/s。（g 取 10N/Kg）4 三、实验探究 17.物理实验小组的同学，利用如图所示的装置，在杠杆支点的两边分别挂上钩码来探究杠杆的平衡条 件。 （1）如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”） 移动，将杠杆调在水平位置的目的是为了方便测量 。 （2）实验中测得的数据如表所示，表格中漏填的数据为 N。 测量序号 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm ① 1 20 2 10 ② 2 15 1.5 20 ③ 3 5 15 （3）有的同学按现有方案得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点 的距离”。这个结论与杠杆平衡条件不符，原因是实验过程中 （填字母）。 A．没有改变力的大小 B．没有改变力的方向 C．没有改变力的作用点 D．实验次数较少，结论具有偶然性 18.用如图所示装置测量动滑轮的机械效率。实验时，竖直向上的匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮 下面的钩码缓缓上升。实验数据如下表。5 序号 动滑轮重 G 动/N 钩码重力 G/N 钩码上升高度 h/m 绳的拉力 F/N 绳端移动距离 s/m 机械效率 η ① 0.1 1 0.2 0.6 0.4 83.3% ② 0.1 2 0.2 1.1 0.4 ③ 0.2 2 0.2 1.2 0.4 83.3% （1）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为 。 （2）分析表中数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将 ；提升相同重力 的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将 。（选填“增大”“减小”或“不变”） （3）分析表中数据可知， ，可能的原因是： 。 四、计算 19.学习了简单机械的有关知识后，小强同学自制了一种简易升降晾衣架，它由 4 个定滑轮和两个动滑 轮组成，绳子的一端固定在天花板上，人用力拉绳子的自由端可以使晾衣架匀速上升，晾衣架在匀速上 升过程中横梁保持水平，如图所示，将 40N 的衣物挂在晾衣架上，人拉绳的力为 12.5N 时，衣物匀速上 升，忽略绳重及摩擦，求： （1）此时该装置的机械效率； （2）将 60N 的衣物挂在晾衣架上，使其在 5s 匀速升高 1m，人所做的总功和功率各是多少？ 20.如图所示，现将一重 G1=8100N 的实心铝块在水中匀速上提 h=2m（未露出水面），已知每个滑轮重 G2=900N，不计绳重和各种摩擦，不计水的阻力。已知铝的密度 ρ 铝=2.7×103kg/m3，水的密度 ρ 水 =1.0×103kg/m3，g 取 10N/kg。求： （1）滑轮组的机械效率多大？ （2）若绳端拉力的功率为 P=540W，则铝块上升的速度为多大？ 2 G GF +≠ 动6 【答案与解析】 一、选择 1.【答案】B 【解析】手是一个杠杆时，如图所示：支点 O 在腕关节处；球压在掌心上的力是阻力 F2，方向竖直向 下；过支点作阻力 F2 的垂线得到的线段即为阻力臂 L2；前臂中的屈肌收缩产生的动力 F1，方向水平向右； 过支点作动力 F1 的垂线得到的线段即为动力臂 L1；由图可知：阻力臂很明显大于动力臂。所以是费力杠 杆，费力杠杆的特点是：省距离。 2.【答案】B 【解析】A、有用功与总功的比值叫机械效率，故机械效率与做功的多少无关，此选项错误； B、功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小，则做功慢，此选项正确； C、机械效率与机械功率大小没有直接关系，此选项错误； D、功率等于功和做功时间的比值，时间短，功多少不确定，功率大小不确定，此选项错误。 3.【答案】D 【解析】原来水平平衡： 去掉相同质量的物体后，杠杆左边： ；杠杆右边 ； 因为 所以 ， 则： ，所以杠杆右端下降；把支点向右移动，可使杠杆平衡。 4.【答案】B 　【解析】选项 A 和 B 中各是一个杠杆，其中 A 图中的杠杆的动方臂大于阻力臂，是一个省力杠杆，故 F1＜G；而 B 图中的杠杆是一个费力杠杆，故 F2＞G；选项 C 中是一个定滑轮，定滑轮不省力，故 F3＝G； 选项 D 中是一个动滑轮，可以省一半的力，故 F4＜G。综上所述，F2 最大。 5.【答案】B　 【解析】根据滑轮组省力知识，依题: 。 1 1 2 2G L G L= 1 1( )G G L− 2 2( )G G L− 1 2L L> 1 2GL GL> 1 1 2 2( ) ( )G G L G G L− < −7 6.【答案】D 【解析】A、B 剪刀可以看做是一个杠杆，根据杠杆的平衡条件 F1L1=F2L2 知，要比较动力或阻力大小， 必须知道动力臂和阻力臂；A、B 选项都错误；C、D 利用剪刀的目的是剪纸，所以剪纸做的功是有用功； 由机械效率为 80%知，如果动力做功 1J，有 0.8J 是用于剪纸。C 选项错误，D 选项正确。 7.【答案】C 【解析】A、使用任何机械都不省功；机械效率是指有用功与总功的比值，机械效率的高低与是否省力 没有必然的联系，故 A 错误；BD、做功越快的机械，说明功率大，与机械效率没有必然联系，不能确定 机械效率的高低；根据机械效率的高低也不能确定做功的快慢；故 BD 错误；C、根据 和 W 总=W 有+W 额可知，额外功相同时，有用功越大的机械效率越高，故 C 正确，故选 C。 8.【答案】D 9.【答案】C 【解析】因为小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，所以两种情况的有用功相同； 当有用功一定时，利用机械时做的额外功越少，则总功越少，机械效率越高。又因乙滑轮是动滑轮，所 以利用乙滑轮做的额外功多，则总功越多，机械效率越低，即 W1＜W2，η1＞η2，所以 C 选项正确。 10.【答案】A 【解析】有用功 ；总功 ； 机械效率： 。 二、填空 11.【答案】C；200；靠近 【解析】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 C 点倾翻； C 点是支点，空调的自身重力是阻力，在阻力与阻力臂一定的情况下，由杠杆平衡条件可知，动力臂越 大，动力越小， ； ；所以 F=200N；为了安全，室外机的位 置应尽量靠近墙壁，以减小阻力臂，从而减小 A 处的拉力。 12.【答案】省力；省距离；②④⑥ 【解析】人们使用动力臂比阻力臂长的杠杆是为了省力；有时却要使用费力杠杆，那又是为了省距离； ①天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆；②扳手、④羊角锤、⑥瓶盖起子在使用过程中， 动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；③镊子、⑤裁衣剪刀、⑦筷子、⑧钓鱼杆在使用过程中，动力臂小于 阻力臂，是费力杠杆；故答案为：省力；省距离；②④⑥。 13.【答案】1；30 【解析】（1）由图知，n=3，则 ，重物升高： ， 重物上升的速度： 。 （2）因为： ，所以动滑轮重： 。 14.【答案】50；20 【解析】物体在 50N 的推力作用下，在水平方向做匀速直线运动，所以摩擦力等于推力，也是 50N； 有 总 η = W W 100 2 200W Gh N m J= = × =有 50 2 5 500W Fs N m J= = × × =总 200 40%500 W J W J η = = =有 总 1 2F AC G AB× = × 130cm 300N 40cm2F × = × × 3s h= 6 23 3 s mh m= = = 2 1 /2 s mv m st s = = = nF G G= + 动物 3 =3 60 150 30G F G N N N= − × − =动 物8 物体移动的速度为 ； 小童做功的功率为 P=Fv=50N×0.4m/s=20W。 15.【答案】（1）1；（2）1.25 【解析】（1）如果直接把物体提升 0.2m，需要做功： ， 使用斜面做的功： ； 不考虑摩擦有用功等于总功，即： ，则拉力： 。 （2）直接把物体提升 0.2m 所做的功为有用功： ， 机械效率： ，得总功 ；则拉力： 。 16.【答案】90%；700；0.2 【解析】（1）已知： ， ，g=10N/Kg， 物体 A 的重力为： ， 动滑轮的重力为： ， 从 图 可 知 ， 该 滑 轮 组 有 3 段 绳 子 吊 着 物 体 ， 所 以 提 升 物 体 A 时 小 刚 对 绳 子 的 拉 力 为 ： ， 则提升物体 A 时，滑轮组的机械效率为： 。 （2）此时小刚受竖直向上的支持力和竖直向下的重力和拉力，则小刚对高台的压力等于他的体重加上 绳子对他的拉力，而 ，则小刚的重力为： ， 所以小刚对高台的压力为： 。 （3））物体 B 的重力为： ， 则提升物体 B 时小刚对绳子的拉力为： ， 而拉力做功的功率为 ， 拉力上升的速度为： ， 则物体 B 上升的速度为： 。 4 0.4 /10 s mv m st s = = = 50 0.4 / 20WP Fv N m s= = × = 2 0.2 0.4W Gh N m J= = × =手 W Fs=机 W W=手 机 0.4 10.4 W JF Ns m = = =手 2 0.2 0.4W Gh N m J= = × =有 80%W W η = =有 总 0.4 0.580% W JW Jη= = =有 总 0.5 1.250.4 W JF Ns J = = =总 54Am kg= 6m kg=轮 54 10 / 540A AG m g kg N kg N= = × = 6 10 / 60G m g kg N kg N= = × =轮 轮 1 1 (540 60 ) 2003 3A AF G G N N N= + = + =轮（ ） 540 90%3 3 200 A A W G N W F N η = = = =× 有 总 50m kg=人 50 10 / 5400G m g kg N kg N= = × =人 人 500 200 700AF G F N N N= + = + =压 人 84 10 / 840B BG m g kg N kg N= = × = 1 1 (840 60 ) 3003 3A BF G G N N N= + = + =轮（ ） 180WWP Fvt = = = 180W 0.6 /300N Pv m sF = = = 1 1 0.6 / 0.2 /3 3v v m s m s= = × =物9 三、实验探究 17.【答案】（1）右；力臂；（2）1；（3）B 【解析】（1）杠杆重心左移应将平衡螺母向右调节，直至重心移到支点处；由于力臂是支点到力的 作用线的垂直距离，调节杠杆在水平位置平衡时，可以方便的读出力臂； （2）第三组的阻力为 ； （3）“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡 且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向。故 选项 A、C、D 错误，选项 B 正确。 18.【答案】（1）90.9%；（2）增大；减小；（3）滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力 【解析】（1）由表中实验数据可知，第②次实验时，动滑轮的机械效率： 。 （2）由表中实验序号为①②的实验数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将 增大；由表中实验序号为②③的实验数据可知，提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效 率将减小。 （3）由于滑轮与轮轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力，因此 。 四、计算 19.【答案与解析】：（1）由图可知，n=4，则该装置的机械效率： ； （2）由 可得，晾衣架的重力：G 衣架=4F-G=4×12.5N-40N=10N， 人所做的总功：W 总′=（G′+G 衣架）h=（60N+10N）×1m=70J， 人所做功的功率： 。 答：（1）此时该装置的机械效率为 80%；（2）功率是 14W。 20.【答案与解析】（1）铝块重的质量： ， 铝块的体积： ； 在水中铝块受到的浮力： ； 滑轮组对铝块的拉力： ； 使用滑轮组做的有用功： ， 不计绳重和各种摩擦，使用滑轮组做的额外功： ； 1 1 2 2 3 5 115 F L N cmF NL cm ×= = = 2N 0.2m= 100%= 100% 100% 90.9%1.1N 0.4m W Gh W Fs η ×× × = × ≈× 有 总 2 G GF +≠ 动 40N= 100%= 100%= 100% 100% 80%4 12.5N W Gh G W Fs nF η × × × = × =× 有 总 1F G Gn = + 衣架（ ） 70J = W5s WP t ′ = 总 = 14 810Gm kgg = =铝 铝 3 3 3 810 0.32.7 10 / m kgV mkg mρ= = =× 铝 铝 铝 3 3 31.0 10 / 0.3 10 / 3000F V g kg m m N kg Nρ= = × × × =浮 铝水 =8100 3000 5100F G F N N N= − − =铝 浮 5100 2 10200W Fh N m N= = × =有 900 2 1800W G h N m J= = × =额 轮10 ；滑轮组的机械效率： ； （2）根据公式： ，可得做功时间： ； 铝块上升的速度： 。 答：（1）滑轮组的机械效率 85%；（2）铝块上升的速度为 0.09m/s。 10200 1800 12000W W W J J J= + = + =总 有 额 10200 85%12000 W J W J η = = =有 总 WP t = 总 总 12000 540W W Jt P = =总 总 2 0.09 /12000 540W s mv m sJt = = =