苏科版九年级上册 第十一章 简单机械和功
一、单选题
1．仅用8天就建成的武汉火神山医院，彰显的不仅是中国速度，更是战胜疫情的坚强决心。如图所示，为了在最短的时间完成地面基础建设，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的（　　）
A．机械效率 B．功率 C．功 D．有用功
2．如图，甲物重25N，乙物重15N，甲乙均静止，不计测力计自重，测力计示数 （ ）
A．35N B．10N C．15N D．25N
3．下列各种机械中，不省力的机械是（　　）
A．钢丝钳
B．动滑轮
C． 旗杆顶定滑轮
D． 斜面
4．在如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（ ）
A．用瓶起子开瓶盖 B．用镊子夹取砝码
C．用羊角锤拔钉子 D．用动滑轮提升重物
5．如图甲所示，在粗糙程度均匀的水平地面上的运动物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F—t和v—t图像分别如图甲和图乙所示。下列有关拉力做功及其功率的分析正确的是（　　）
A．9~12s内拉力做功为18J B．0~3s内拉力做功为9J
C．3~6s内拉力的功率逐渐变小 D．第4s拉力的功率为36W
6．如图，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡下列操作中，仍能使杠杆在水平位置平衡的是（所用钩码均相同）（　　）
A．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格
B．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码
C．两侧钩码下方同时加挂一个钩码
D．两侧钩码同时向支点移动一格
7．下列杠杆中属于费力杠杆的是（　　）
A．撬石头 B．船桨
C．小推车 D．修树剪刀
8．如图所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是
A．羊角锤
B．瓶起子
C．撬棒
D．食品夹
9．如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽不计，下列选项正确的是（　　）
A．物块的边长为0.6m
B．动滑轮重为300N
C．提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5%
D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1650J
10．如图所示的四种情景中，所使用的杠杆为省力杠杆的是（　　）
A．用餐工具筷子
B．茶道中使用的镊子
C．用起子起瓶盖
D．托盘天平
11．如图所示，地面上某圆柱形容器内装有水，水的质量为m水，容器底面积为40cm2。将物体B放入容器水中浸没时，B受到的浮力为F1，容器对地面的压力为3N；使用杠杆提起物体B，当杠杆C端挂质量为mA的物体时，杠杆在水平位置恰好平衡，物体B刚好有体积露出水面，此时容器对地面的压力为1.6N，物体B受到的浮力为F2，容器内液面下降了0.5cm。设物体B的密度为，已知：OD∶OC＝1∶2，（g取10N/kg）。下列结果正确的是（　　）
A．F1＝0.6N；m水＝100g
B．F2＝0.8N；m水＝100g
C．mA＝70g；＝5×103kg/m3
D．mA＝70g；＝2.5×103kg/m3
12．我国的99A主战坦克在最近的一场军事演习中纵横驰骋，在高速运动中对假想目标进行了精准炮击，展现了我国99A坦克的卓越性能，下列相关分析正确的是（　　）
A．炮弹在空中飞行过程中坦克对炮弹继续做功
B．99A坦克在水平路面做匀速直线运动时所受合力为零
C．99A坦克宽大的履带是为了增大对地面的压强
D．如果空中飞行的炮弹受到的外力全部消失，炮弹将保持静止
13．在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是（ ）
A．绳子自由端被拉下了10m B．这个滑轮组能省距离
C．这个滑轮组能省力 D．这个滑轮组能省功
14．如图所示，利用滑轮组将重力为40N的物体，在10s内匀速竖直提升2m，拉力F为30N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
①物体移动的速度为0.2m/s；②所做的有用功为60J；③拉力F的功率为12W；④若提升物体的重力为80N，则此滑轮组的机械效率为80%
A．①③④正确 B．①②④正确
C．②③④正确 D．①②③正确
15．某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组（每个滑轮重相同）在相同时间内把重物G提升相同高度。若F1和F2大小相等，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．力F1和F2做的总功相同 B．力F1和F2做功的功率相同
C．两个滑轮组机械效率一样大 D．甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
二、填空题
16．如图所示，旗杆顶部安装着一个______（选填“定”或“动”）滑轮，若五星红旗的总重为2N，不计摩擦，当五星红旗匀速上升时，旗手对绳的拉力的大小为______N。
17．如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m。图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图，若绳重和摩擦力不计，则动滑轮为______N，图乙中阴影部分的面积表示的物理量是______，该滑轮组提升此重物时的机械效率为______。
18．如图，一个箱子静止在水平地面，小聪用150N的水平拉力将箱子移动了0.4m，小聪的拉力做功为_______J。待箱子静止后，小明用80N的水平推力推这个箱子没有推动，小明的推力做功_______J，此时箱子受到地面的摩擦力为_______N。
19．一质量为40kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m用了1s，此时的机械效率为80%，则有用功为 _____J，动滑轮重力为 _____N，拉力的功率为 _____W，若再用该滑轮提升多块重物B（规格相同），提升一块重物B和两块重物B时滑轮的机械效率之比η1∶η2＝4∶5，则重物B的重力为 _____N。（不计绳重和摩擦）
20．在水平桌面上放一个200N的重物，现用如图所示装置将物体匀速拉动，物体与桌面的摩擦力是48N，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力F为 _______ N。若绳子自由端移动速度为0.9m/s，则物体移动速度为 ________ 。
三、综合题
21．搬运砖头的独轮车，车斗和砖头总质量为80kg，独轮车的有关尺寸如图所示；
（1）推走独轮车之前，需先将其撑脚抬离地面，慢慢抬起的过程中，独轮车属于杠杆；推车时，若施加在车把手上的力方向始终竖直向上，则这个力的大小______（选填“逐渐增大”、“逐渐变小”或“不变”）；
（2）求车斗和砖头的总重；（g取10N/kg）______
（3）求推车时，人手竖直向上的力F的大小。______
22．如图所示，气象站用缆绳将地面与气象气球连接，利用气象气球上的仪器设备对大气污染进行检测，气象气球（可看作球体，体积V=）的半径为4m，球内充氦气，能搭载物体的最大质量为125kg。（空气的密度空=1.3kg/m3，=3）
（1）气球利用搭载的空气质量检测仪对大气环境中的PM2.5进行测定，PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物。2.5μm=______m。
（2）如果充满氦气的气球以3m/s的平均速度上升10s，则此过程中浮力对气球做了多少功______？
（3）试求充满氦气的气球总重力______？
（4）某次探测时，气球上搭载了质量为65kg的仪器设备，当充满氦气的气球升至最高点静止时，缆绳拉气球的拉力是多大______？
23．抗击新冠肺炎疫情期间，我省用负压救护车转运患者，进行集中隔离治疗。该车配置了负压装置，负压仓内气压小于外界气压，将内部空气“吸入”排风净化装置进行处理，有效避免了病毒的传播。某次转运病人时，救护车以90kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶54km，用时30min。请解答下列问题：
(1)救护车在这段时间内的速度。
(2)救护车匀速行驶54km动力做的功。
(3)救护车所受的阻力。
(4)按照卫生部标准，负压仓内外气压差应在10~38Pa之间。经测量发现，该车负压仓0.9m2的面积上内外气体压力差为18N，通过计算判断负压仓内外气压差是否符合标准。
24．人体就像一部复杂的智能系统，其中包含许多物理知识：
(1)如图所示，人的前臂可以看成杠杆，肘关节是支点，哑铃的压力是阻力，上臂中的肌肉对前臂施加的力是动力。从以上情形来分析，这个杠杆是一个______（省力/费力/等臂）杠杆，这个杠杆的好处是______；
(2)正常人的心脏推动血液流动的功率约为1.5W，那么在4s内心脏做的功是______J。
25．如图所示，一轻质杠杆AB，长1m，支点在它中点O，将重分别为10N和2N的正方体M、N用细绳系于杠杆的B点和C点，已知OC︰OB＝1︰2，M的边长l=0.1m。
（1）在图中画出N受力的示意图；
（2）求此时M对地面的压强是多大？
（3）若要使M对地面的压强减小100Pa，则系着N的细绳向杠杆A端还是向B端移动？移动的距离是多少？
26．如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图，AOB为一可绕固定点O转动的轻质杠杆，已知 OA∶ OB=1∶2，A端所挂空心合金球质量为m=0.3kg，合金的密度ρ合=3.0×103kg/m 。当合金球体积的浸在水中，在B端施加F=1N竖直向下的拉力，杠杆 AOB 恰好在水平位置平衡。求：
（1）空心合金球受到的重力G=__________N；
（2）A端细绳对合金球的拉力F1= ___________；
（3）合金球空心部分的体积V。( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
建成一所医院所做的有用功是相同的，为了减小做功的时间（缩短工期），根据P=可知，需要增大挖掘机的功率，所以，上百台挖掘机同时工作，其目的是增大所有挖掘机总的功率，故B正确，ACD错误。
故选B。
2．C
【详解】
弹簧测力计受到乙对它一个向右的拉力和甲对它一个向左的拉力，处于平衡态，甲静止在地面上，还受到地面对它竖直向上支持力，所以弹簧测力计所受的拉力大小等于乙的重力，故弹簧测力计示数等于乙的重力大小为15N。故选C。
3．C
【详解】
A．钢丝钳属于省力杠杆，故A不符合题意；
B．理想动滑轮可以省一半力，故B不符合题意；
C．定滑轮可以改变力的方向，但不省力，故C符合题意；
D．斜面属于省力机械，故D不符合题意。
故选C。
4．B
【详解】
A．瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．用动滑轮提升重物，不能改变力的方向，但可省力，动滑轮属于变形的杠杆，故用动滑轮提升重物属于省力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
5．A
【详解】
A．由图甲可知，9~12s内，拉力为，由图乙知，9~12s内，物体做匀速直线运动，，所以9~12s内物体移动的距离
则推力对物体做功
故A正确；
B．由图乙知，0~3s内，物体速度为0，处于静止状态，没有在拉力F的方向上移动距离，拉力不做功，故B错误；
C．由图甲可知，3~6s内，拉力为，由图乙知，3~6s内，物体运动速度逐渐增大，由
可知，功率逐渐变大，故C错误；
D．由图甲可知，第4s拉力的大小为，由图乙可知，3s时速度为0，6s时速度为，物体做加速直线运动，所以第4s的速度为，由
可知，功率为
故D错误。
故选A。
6．A
【详解】
A．设每个钩码重力为G，每个小格长度为l；左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格，左边
2G×2l=4Gl
右边
2G×2l=4Gl
右边等于左边，杠杆平衡，故A正确；
B．左侧加挂一个钩码，右侧加挂两个钩码，左边
4G×2l=8Gl
右边
4G×3l=12Gl
右边大于左边，杠杆右边下倾，故B错误；
C．两侧钩码下方同时加挂一个钩码，左边
4G×2l=8Gl
右边
3G×3l=9Gl
右边大于左边，杠杆右边下倾，故C错误；
D．两侧钩码同时向支点移动一格，左边
3G×l=3Gl
右边
2G×2l=4Gl
右边大于左边，杠杆右边下倾，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．从图中可以看到，撬石头时，支点是木棒与中间石头的接触点，左边石头对木棒的压力是阻力，右边的人对木棒的压力是动力，很明显看到动力臂大于阻力臂，则它属于省力杠杆，故A不符合题意；
B．从图中可以看到，船桨划船时，支点是船桨与船的接触点，人划船时出的力是动力，水对船桨的推力是阻力，人手对船桨的作用点距离支点较近，水对船桨的作用点距离支点较远，动力臂小于阻力臂，则它属于费力杠杆，故B符合题意；
C．从图中可以看到，工人使用小推车工作时，支点是小推车的下面车轮中间点，人手往上抬的力是动力，小推车自身的重力是阻力，人手对小推车的作用点距离支点较远，小推车自身的重力作用点距离支点较近，动力臂大于阻力臂，则它属于省力杠杆，故C不符合题意；
D．从图中可以看到，修树剪刀使用时，剪刀中间点作为支点，人手出的力是动力，剪刀受到树木的力是阻力，人手对剪刀的作用点距离支点较远，树木对剪刀的作用点距离支点较近，动力臂大于阻力臂，则它属于省力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
8．D
【详解】
A．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．撬棒在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D符合题意。
9．D
【详解】
A．由图，0.6m开始出水，1.1m完全出水，所以物块边长为0.5m，故A错误；
B．物块完全离开水面后，拉力2000N，动滑轮的机械效率为
解得G=3500N，动滑轮重为
G1=2F-G=2×2000N-3500N=500N
故B错误；
C．提升物块完全离开水面前，因为存在浮力，所以对物体的实际拉力小于重力，所以机械效率小于87.5%，故C错误；
D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为
W=2F1h1=2×1375N×0.6m=1650J
故D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；
B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意；
C．起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意；
D．托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故D不符合题意。
故选C。
11．D
【详解】
设容器和水的总重力为G，作用在D端绳子的拉力为FD，根据题意可得，
G+GB=3N……①
G+GB-FD=1.6N……②
把①式入②式解得FD=1.4N，根据杠杆的平衡条件可得
FD·OD=GA·OC
则物体A的重力为
所以A物体的质量为
因为物体B刚好有体积露出水面，容器内液面下降了0.5cm，则B的体积
VB=4×0.5cm×40cm2=80cm3
F1=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×8×10-5m3=0.8N
右图中B受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力的作用，即
GB=F2+FD=0.6N+1.4N=2N
则
则B物体的密度为
综上所述ABC错误，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．坦克射出去的炮弹由于惯性在空中飞行过程中，推力已经消失，故坦克没有对炮弹继续做功，故A错误；
B．99A坦克在水平路面做匀速直线运动时，处于平衡状态，所受到的合力为零，故B正确；
C．99A坦克宽大的履带是通过增大受力面积减小对地面的压强，故C错误；
D．物不受力时，将保持原来的运动状态不变，如果空中飞行的炮弹受到的外力全部消失，炮弹将保持匀速直线运动，故D错误。
故选B。
13．C
【详解】
A．由图知，n=2，物体上升的高度h=2m，则绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4 m
即绳子自由端被拉下了4m，故A错误；
BC．图中滑轮组可以省力但费距离，故B错误、C正确；
D．使用任何机械都不省功，D错误。
故选C。
14．A
【详解】
①在10s内匀速竖直提升2m，物体移动的速度
故①正确；
②所做的有用功
W有=Gh=40N×2m=80J
故②错误；
③从图中可知n=2，绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
拉力做的总功
W总=Fs=30N×4m=120J
拉力的功率
故③正确；
④不计绳重及摩擦，作用在绳子自由端的拉力
可知动滑轮的重力
G动=2F-G=2×30N-40N=20N
不计绳重及摩擦，克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源。若提升物体的重力为80N，则此滑轮组的机械效率
故④正确。
综上，A正确，BCD不正确。
故选A。
15．D
【详解】
由图知，甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3，乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。
AB．若重物上升高度为h，则两滑轮组中绳端移动的距离分别为
s甲=3h，s乙=4h
甲滑轮组中拉力做的总功为
W甲总F13h
乙滑轮组中拉力做的总功为
W乙总F24h
已知F1=F2，所以W甲总＜W乙总，故B错误；
已知时间相同，由公式P 可知，P甲总＜P乙总，故A错误；
CD．甲、乙两滑轮组提升的物重G相同，设一个动滑轮的重为G动，不计绳重及摩擦，则甲滑轮组的机械效率为
甲100%
同理可得，乙滑轮组的机械效率为
乙
所以甲＞乙，故C错误，D正确。
故选D。
16． 定 2
【详解】
[1][2]定滑轮位置固定只能改变力的方向不能省力，所以旗杆顶上的是位置固定的是定滑轮，五星红旗重2N，因为不考虑摩擦，所以当五星红旗匀速上升时，拉力等于重力，所以旗手对绳的拉力的大小为2N。
17． 45 功 70%
【详解】
[1]物体在5s内的移动距离s=3m，连接动滑轮的绳子段数n=3，则物体及动滑轮移动的距离
绳重和摩擦力不计，物体被匀速提起，则可列出
得出动滑轮受重力
[2]图乙中的阴影面积为Fs，而功W=Fs，故图乙中阴影部分的面积表示的物理量是功。
[3]机械效率是机械做的有用功和无用功之比，则该滑轮组提升重物时的机械效率
18． 60 0 80
【详解】
[1]小聪的拉力做功
[2][3] 小明用80N的水平推力推这个箱子没有推动，此过程只有力没有距离，小明的推力不做功，做功为0J；此时箱子受到地面的摩擦力为静摩擦力，大小等于小明的推力80N。
19． 40 100 50 150
【详解】
[1]重物A的重力
GA＝mAg＝40kg×10N/kg＝400N
有用功为
W有用＝GAh＝400N×0.1m＝40J
[2]绳重和摩擦不计，滑轮组的机械效率
据此可知动滑轮重力
[3]绳重和摩擦不计，总功为
则拉力的功率
[4]绳重和摩擦不计，根据滑轮组的机械效率
可得提升一块重物B时，滑轮组的机械效率
提升两块重物B时，滑轮组的机械效率
由题知
η1∶η2＝4∶5
即
解得重物B的重力
GB＝150N
20． 16
【详解】
[1]由图知道，n=3，不考虑滑轮重力和滑轮与绳间摩擦，水平拉力
[2]因为拉力端移动的距离等于物体移动距离的3倍，时间相同，所以，由知道，拉力端移动的速度等于物体移动速度的3倍，即物体移动速度
21． 不变 800N 160N
【详解】
（1）[1]如图所示：
推车时，若施加在车把手上的力方向始终竖直向上，因为
△ODC∽△OBA
所以
为定值，即力F的力臂和重力力臂的比值为定值，根据
F×OB=G×OD
可得，F与G的比值为定值，故力F保持不变。
（2）[2]车斗和砖头的总重
G总＝m总g＝80kg×10N/kg＝800N
（3）[3]由图可知
LG＝0.2m，LF＝1m
由杠杆的平衡条件可得
G·LG＝F·LF
则图中人手竖直向上的力
22． 2.5×10-6 99840J 2078N 600N
【详解】
（1）[1]因为
1μm=1×10-6m
所以
2.5μm=2.5×10-6m
（2）[2]气球受到的浮力
F浮=ρ空gV排=1.3kg/m3×10N/kg××3×(4m)3=3328N
此过程中浮力对气球做的功
W=F浮s=F浮vt=3328N×3m/s×10s=99840J
（3）[3]充满氦气的气球总重力
G球=F浮-G最大=3328N-m最大g=3328N-125kg×10N/kg=2078N
（4）[4]缆绳拉气球的拉力
F拉=G最大-G仪器=m最大g-m仪器g=(m最大-m仪器)g=(125kg-65kg)×10N/kg=600N
23．(1)30m/s；(2)1.62×108J；(3)3000N；(4)见解析
【详解】
(1)救护车在这段时间内的速度
(2)救护车匀速行驶54km动力做功为
(3)救护车以90kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶，救护车所受的阻力为
(4)负压仓内外气压差为
按照卫生部标准，负压仓内外气压差应在10~38Pa之间，故符合标准。
答：(1)救护车在这段时间内的速度为30m/s；(2)救护车匀速行驶54km动力做的功为1.62×108J；(3)救护车所受的阻力为3000N；(4)负压仓内外气压差为20Pa，符合标准。
24． 费力 省距离 6
【详解】
(1)[1][2]如图，在人的前臂用力举起一个物体时，其支点在O点，哑铃的压力是阻力，上臂中的肌肉对前臂施加的力是动力，因此，阻力臂大于动力臂，是一个费力杠杆，但可以省距离。
(2)[3]根据可得心脏做的功
25．（1） ；（2）900Pa；（3）A端，0.25m
【详解】
解：（1）对N进行受力分析，由于N在空中处于静止状态，则N受到的重力和细绳对它的拉力是一对平衡力，所以二力的大小相等即
方向相反；过N的重心分别沿力的方向各画一条有向线段，并标上力的符号及大小，注意两线段要一样长，如图所示
（2）设B端受到细绳的拉力为FB，由杠杆平衡条件得
已知OC︰OB＝1︰2，则有
根据力的作用是相互的可知，细绳对M的拉力
此时M对地面的压力为
M与地面的接触面积为
则此时M对地面的压强为
（3）若要使M对地面的压强减小100Pa，此时M对地面的压强为
则M对地面的压力为
细绳对M的拉力为
由杠杆平衡条件得
已知OC︰OB＝1︰2，轻质杠杆AB，长1m，支点在它中点O，则OB=0.5m，OC=0.25m，则
则系着N的细绳向杠杆A端移动的距离为
答：（1）如图所示
（2）此时M对地面的压强为900Pa；
（3）系着N的细绳向杠杆A端移动0.25m。
26． 3 2 2×10-4
【详解】
（1）[1]合金球的重力
G=mg=0.3kg×10N/kg=3N
（2）[2]物体间力的作用是相互的，A端细绳对合金球的拉力等于细绳拉杠杆的力，根据杠杆的平衡条件可知
F1×OA=F×OB
（3）[3]合金球实心部分的体积
V实心=
小球受到的浮力为
F浮=G-F1=3N-2N=1N
排开水的体积
已知
V排=V球
球的体积
V球=3V排=3×1×10-4m3=3×10-4m3
所以空心部分的体积
V=V球-V实心=3×10-4m3-1×10-4m3=2×10-4m3
答案第1页，共2页
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