华师大版九年级上册第5章 功和简单机械综合与测试习题

这是一份华师大版九年级上册第5章 功和简单机械综合与测试习题，共16页。试卷主要包含了选择题，简答题，填空题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1．如图是一种开瓶器，沿着F方向稍用力压可以轻易开启啤酒瓶盖。该过程中开瓶器是一杠杆，其支点是
A．A点B．B点 C．C点D．D点
2．在日常生活中，用100N的拉力不能提起重150N的物体的简单机械是( )
A．一个定滑轮B．一个动滑轮
C．杠杆D．斜面
3．如图所示，小明同学用相同规格的一个动滑轮和一个定滑轮分别按（a）、（b）两种方法分别把两桶沙和一桶沙从一楼地面提到二楼地面，若不计绳重与摩擦，用（a）方法所做的总功为W1，机械效率为η1；用（b）方法所做的总功为W2，机械效率为η2，则
A．W1＞W2η1=η2B．W1＜W2η1η2D．W1＜W2η1=η2
4．为了提醒司机，防止交通事故，经常看到汽车后窗上贴有“为了安全，请保持车距”这样的标语，这主要是为了防止在下列哪种情况下可能造成的交通事故（ ）
A．车速太快B．车速太慢C．紧急刹车D．突然起动
5．下面情况中，人对物体做功的是（ ）
A．举重运动员举杠铃不动B．人用力却没有把重物提起
C．某同学提着水桶在水平路面上匀速行走D．旅客提着行李走上楼梯
6．如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,在这个过程中,力F的大小将( )
A．不变
B．变小
C．变大
D．先变大后变小
7．如图所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想，你认为合理的是（ ）
A．文具盒所受重力对它做了功
B．文具盒所受支持力对它做了功
C．文具盒所受的推力F对它做了功
D．在此过程中没有力对文具盒做功
8．甲运动员身高166cm体重63kg，乙运动员身高160cm体重66kg，他们用相同时间把同样重的杠铃举起，如图。如果两人对杠铃所做的功分别为W1和W2，功率分别为P1和P2，则下列关系式正确的是
A．W1＝W2；P1＝P2B．W1＞W2；P1＞P2
C．W1＞W2；P1＝P2D．W1＜W2；P1＜P2
9．奥运会举重运动员在比赛时，第一阶段把100kg的杠铃很快举过头顶，第二阶段使杠铃在空中稳稳停留了3s钟，3名裁判都亮出了白灯，确认她这次举重成功。关于她举重时对杠铃做功的情况，下列说法中正确的是（ ）
A．她在第一阶段内没有做功
B．她在第二阶段内没有做功
C．她在两个阶段内一直都在做功
D．她在两个阶段内都没有做功
10．下列情况中，机械能没有变化的是( )
A．在真空中自由下落的物体
B．跳伞运动员在空中匀速下落
C．利用动滑轮匀速提升物体
D．洒水车在平直的公路上匀速行驶洒水
11．在轻质杠杆两端A、B各挂有体积相同的铁块和铝块(ρ铁>ρ铝)，调节支点O位置，使杠杆在水平位置保持平衡，如图所示。在下列情况下，杠杆仍可能在水平位置保持平衡的是（ ）
A．将铁块和铝块分别以相同的速度，同时向支点移动
B．在铁块和铝块上各切去一部分质量相等的金属，并将支点向B端移动
C．在铁块和铝块上分别加上一块质量相等的小石块，并将支点向B端移动
D．在铁块和铝块上同时滴加少许相同质量和质量分数的稀硫酸，同时将支点向A端移
12．如图所示，物体A放在木板B上的右端，木板B放在光滑的水平地面上，它们用绳子通过滑轮组相连。现用水平拉力F把木板匀速向右拉。已知A与B之间的滑动摩擦力的大小为6N，木板长1.2米，不计绳子与滑轮的重，不计绳与滑轮间的摩擦，A物体的形状大小可以忽略不计。则当物体A从木板的右端匀速滑到木板左端时，拉力F的大小及拉力F所做的功分别是（ ）
A．B．C．D．
13．如图显示滚摆运动过程中从最低点上升到最高点后再下降到最低点的过程。下列曲线图与此过程中滚摆的动能Ek随时间t 变化的客观情况相符的是( )
A．B．
C．D．
14．一定质量的货物在吊车钢索拉力的作用下,竖直向上运动,如图是货物上升的路程s随时间t变化的图象。不考虑空气的阻力和钢索重力,则下列判断正确的是( )
A．2s时钢索的拉力大小等于8s时钢索的拉力大小B．货物竖直向上运动时，4s时的速度小于10s时的速度C．0至6s内钢索拉力做的功小于6s至12s内钢索拉力做的功D．货物子在0至12s内的竖直向上运动过程中，钢索拉力的功率保持不变
15．用图示装置探究杠杆的平衡条件。保持左侧的钩码个数和位置不变，使右侧弹簧测力计的作用点A固定，改变测力计与水平方向的夹角θ，则选项中关于动力F随夹角θ、动力臂L变化的关系图象中，可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
二、简答题
16．小明到某山区旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械（如图所示），当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面，对此小明充满好奇，经主人同意后，小明借助该装置，用很小拉力就能将质量为80千克的重物匀速提升了3米，请根据所学知识解答下列问题：
(1)该装置可简化看成由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，则属于动滑轮是的________（选填“A”或“B”）；
(2)重物上升3米的过程中，小明对重物做的功为多少________？
(3)主人介绍滑轮B的质量为5千克，不计绳重和摩擦，整个过程中，小明做的功是多大________？
17．配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3×105帕，将配重M用绳系杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮，定滑轮重150N，动滑轮重90N，杠杆AB的支点为O，OA：OB=5：3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示，当工人利用滑轮组提升重力为210N的物体以0．4m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105帕．（杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g=10N/kg）
（1）求滑轮组的机械效率？
（2）配重M质量是多少千克？
（3）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是多少牛顿？
18．如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，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）。计算：
(1)F2的功率为多少？
(2)弹簧测力计读数为多少？
(3)物体A和地面之间有摩擦力为多少？
19．如图所示，轻质杠杆OP长1m，能绕O点转动，P端用细绳悬于N点。现有一质量为1kg的物体A通过滑环挂在M点（滑环和绳子的质量可忽略），OM的长度为0.1m，由于杆OP与水平方向成30°角倾斜，滑环刚好能由M向P端匀速滑动，滑动速度为0.02m/s，细绳能承受的最大拉力为9N。（g取10N/kg）求：
(1)滑环从M点开始滑动，经过多长时间后细绳会断裂；
(2)从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A所受重力做的功；
(3)上述过程中，A所受重力做功的功率。
三、填空题
20．滑轮：周边有___，可以绕着_______转动的轮子。根据滑轮轴的位置是否____，可将滑轮分成______和______。____轮的轴固定不变，____轮的轴随钩码一起移动。
21．如图 a，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a 是压缩弹 簧后小球静止释放的位置，b 是弹簧原长时小球的位置，c 是小球到达最右端的位置，则小 球从 a 运动到 c 的过程中，在____（选填“a”“b”或“c”）位置动能最大；在课外兴 趣小组活动中，小明想验证重力势能与高度的关系：他在水平地面上铺一张纸，将蓝球表 面涂黑，使蓝球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑 A、B，如图 b 所示，球 从较高处下落形成的圆斑是图中的“A”还是“B”，请写出你的选择并说明理由______。
22．2018年5月21日，我国成功发射了“嫦娥四号＂的中继卫星 “鹊桥号”，它将成为“嫦娥四号”与地球间的“通信桥梁”
（1）“鹊桥号”＂质量为448千克，发射后随火箭竖直升空1000米的过程中，“鹊桥号”需克服重力做功_______________焦。
（2）若地月间距离为3.8×105千米，电磁波速度为3×105千米/秒，在月球上发出的电磁波到达地球需____________秒。（计算结果保留1位小数）
（3）如图是月球背面照片，其中A处是__________。
23．有一种小型千斤顶，当手往下压动摇臂时，能把顶着的重物微微抬高一段很小的距离，把摇臂向上复位时，抬起的重物可以保持不动，再按下摇臂时，重物又被微微抬起。上下往复操作摇臂，重物便渐渐举高。用这种千斤顶把某汽车的一个后轮顶起时，施加在摇臂上向下的压力为200牛，每压一次，手向下移动的距离是50厘米，压10次后，后轮被抬高l0厘米，若汽车质量2×103千克，千斤顶支持其重量的30％，不考虑手使摇臂向上复位所做的功，则手每向下压一次对机械做功________焦，该千斤顶的机械效率是________。（g=10牛／千克）
24．如图两个相同实心小球以样的速度分别沿着甲、乙两个光滑的弧槽运动，两弧槽弧形相同，弧长相等。甲图中小球从点到达点的过程中，小球的动能_____。小球通过甲弧槽的时间_____小球通过乙弧槽的时间。（填“大于”“小于”或“等于”）
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
用开瓶器开启啤酒瓶时，是围绕C点转动，所以C点是支点，故C正确。
2．A
【解析】
【分析】
本题考查简单机械的应用动滑轮和斜面都可以看成是省力杠杆，所以都可以完成。
【详解】
根据题要求必须能够完成任务的应是省力杠杆，不能够完成的只能是等臂或费力杠杆
3．C
【详解】
由图可知，(a)(b)是由一定、一动组成的滑轮组，若不计绳重与摩擦，两次的额外功相同，即Wa额=Wb额，由于(a)是提了两袋沙，所以有用功大，所以Wa有b有，因为总功等于有用功加上额外功，所以(a)方法的总功大，即W1>W2；
由公式η=×100%可知，
1=100，
=100，
两种方法的额外功相同，(a)方法有用功多，所以机械效率更高，即η1>η2.
故C正确。
4．C
【分析】
动能的大小与质量和速度有关。
【详解】
同样的车辆质量相同，速度越大，它的动能越大；当刹车时，克服地面的摩擦力做功，根据可知，当摩擦力相同时，动能越大，刹车距离越大，很容易造成追尾事故。
故选C。
5．D
【分析】
本题要抓住做功的两个必要因素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离；二者缺一不可。
【详解】
A．举重运动员举杠铃不动，有力，没有距离，故A不符合题意；
B．人用力却没有把重物提起，有力，没有距离，故B不符合题意；
C．某同学提着水桶在水平路面上匀速行走，有力也有距离，但不是在力的方向上通过的距离，所以没做功，故C不符合题意；
D．旅客提着行李上楼梯，符合做功的两个必要因素，故D符合题意。
故选D。
6．C
【解析】
试题分析：在杠杆缓慢由A到B的过程中，力F始终与杠杆垂直，所以动力臂OA的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂L却逐渐增大；由杠杆的平衡条件知：F•OA=G•L，当OA、G不变时，L越大，那么F越大；因此拉力F在这个过程中逐渐变大。C正确为答案。选项A、B、D不符合题意。
【考点定位】杠杆平衡条件
7．C
【详解】
A．文具盒在重力方向上没有通过距离，所以重力对它没有做功，故A不符合题意；
B．文具盒在支持力方向上没有通过距离，所以支持力对它没有做功，故B不符合题意；
CD．在水平方向上，文具盒受到推力的作用，并且在水平方向上通过了距离，所以推力对文具盒做了功。故C符合题意、D不符合题意。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
由题知身高166cm的运动员和身高160cm的运动员举起杠铃的重力相同；
因为身高166cm的运动员比身高160cm的运动员高，所以根据W=Gh可知，W1>W2；
因为两运动员举起杠铃的时间相同，所以根据P=可知，P1>P2.
故B正确.
9．B
【解析】
【详解】
运动员在第一阶段将杠铃举过头顶，在这个过程中，运动员对杠铃有力的作用并且杠铃在力的作用下向上移动了一段距离，具备了做功的两个必要因素，所以在第一阶段，对杠铃做了功。在第二阶段，只是对杠铃有力的作用，因为杠铃已经举过头顶且没有再往上移动距离，所以只有力没有距离，缺少一个必要因素，所以在第二阶段没有对杠铃做功；故ACD项错误，B项正确；
10．A
【解析】
【详解】
A．物体在真空中自由下落，没有空气阻力，则重力势能减小，动能增加，而动能和势能统称为机械能，故机械能没有发生变化。A项符合题意；
B．运动员在空中匀速下降过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变；高度减小，所以重力势能减小。故机械能减小。B项不符合题意；
C．物体匀速上升过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变；高度增大，所以重力势能增大。故机械能增大。C项不符合题意；
D．洒水车洒水过程中匀速行驶，速度不变，质量减小；所以动能减小、重力势能减小，所以机械能减小。D项不符合题意；
11．C
【详解】
两金属块的体积相同，但密度不同，故铜块重力大于铝块，由杠杆的平衡条件可知
ρ铜V铜L铜=ρ铝V铝L铝
知铜块力臂小。由此可判：
A.将铁块和铝块同时以相同的速度向支点移动一段相同的距离，则铁块一边减小的力和力臂的乘积大于铝块一边减小的力和力臂的乘积，则
G铁•OA′＞G铝•OB′
杠杆将不平衡，故A错误；
B.将铁块和铝块同时切去一部分质量相等的金属，由于铁的力臂小于铝的力臂，所以铁减少的力与力臂的乘积小于铝减少的力与力臂的乘积。因此：
G铁′•OA＞G铝′•OB
故要想再平衡，应将支点向A端移动，故B错误；
C.在铁块和铝块上分别加上一块质量相等的小石块，则在杠杆两端增加了相等的力，又因为铁的力臂小于铝的力臂，所以铁增加的力与力臂的乘积小于铝增加的力与力臂的乘积，因此：
G铁′•OA＜G铝′•OB
故要想再平衡，应将支点向B端移动，故C正确；
D.铁和铝都和稀硫酸反应生成氢气，因为少许稀硫酸，我们可以认为生成的氢气质量相同，故杠杆的两端减少的质量相同，由于铁的力臂小于铝的力臂，所以铁减少的力与力臂的乘积小于铝减少的力与力臂的乘积。因此：
G铁′•OA＜G铝′•OB
故要想再平衡，应将支点向B端移动，故D错误。
12．C
【分析】
由图示滑轮组求出承重绳子的股数，然后求出拉力大小，再根据功的计算公式求出拉力的功。
【详解】
由图示滑轮组可知，因为还需要考虑木块A对木块B的摩擦力6N，承重绳子的股数n=3，则拉力
拉力F所做的功
故选C。
13．C
【详解】
滚摆运动过程中从最低点上升到最高点后再下降到最低点的过程中，速度先减小后增大，动能大小与质量和速度有关，在质量相同时，速度越大动能越大，故动能大小先减小后增大，当滚摆在最高点时，速度为零，此时动能也为零，由于在整个过程中存在能量损失，故最后在最低点的动能小于刚开始在最低点的动能，选项C符合题意。
14．A
【详解】
A. 根据图示可知,物体在0∼6s以较大的速度做匀速直线运动,物体在6∼12s的内以较小的速度做匀速直线运动,因为物体处于平衡状态,拉力都等于物体的重力(且重力不变)，故2s时钢索的拉力大小等于8s时钢索的拉力大小，故A正确；
B. 从图象上看，0∼6s和6s∼12s物体以不同的速度做匀速直线运动，而0∼6s过程中通过的路程是3m，6∼12s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0∼6s过程中的速度大于6∼12s的过程中的速度，即4s时的速度大于10s时的速度，故B错误；
C. 从图中可以看出，0∼6s过程中通过的距离为3m；6∼12s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C错误；
D. 由于速度发生了改变，根据P=Fv可知，在0至12s内的竖直向上运动过程中，钢索拉力的功率发生了改变；故D错误。
15．D
【详解】
A.动力F和θ的关系，当从水平→90°→水平，F对应的动力臂，先变小后变大，所以A错误。
B.当θ等于90°时动力最小但不为零，所以B错误。
CD.根据杠杆平衡条件
FL=F2L2
得
则F和L成反比，所以C错误，D正确。
故选D。
16．B 2400J 2550J
【分析】
(1)轴固定不动的滑轮是定滑轮，滑轮和物体一起移动的滑轮是动滑轮。
(2)利用求重物重力，小明对重物做的功。
(3)求出动滑轮重力，由图知，n=5，不计绳重和摩擦，拉力，拉力端移动距离，利用求小明做的功。
【详解】
(1)[1]提升物体时，A的轴固定不动，属于定滑轮；B和物体一起移动，属于动滑轮。
(2)[2]重物的重力
小明对重物做的功
(3)[3]动滑轮B的重力
由图知，n=5，不计绳重和摩擦，则小明的拉力
拉力端移动距离
小明做的功
17．（1）滑轮组的机械效率为70%；（2）配重M质量是150千克；
（3）为使配重M不离开地面，人对绳的最大拉力是250牛顿．
【解析】
（1）根据图示可知，n=2，则F=（G+G动）=（210N+90N）=150N；
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=×100%=×100%=70%；
（2）设配重M的底面积为S，
由p=可得：3×105Pa=﹣﹣﹣﹣①
当物体匀速上升时，作用在杠杆A端的力：FA=3F+G定=3×150N+150N=600N；
由杠杆平衡条件可得，FB×OB=FA×OA
即FB===1000N；
由p=可得：1×105Pa==﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得：3=
GM=1500N；
由G=mg可得，m===150kg；
（3）当配重对地面的压力为0时，人对绳子的拉力最大，此时B端受到的拉力为1500N；
由杠杆平衡条件可得，FB′×OB=FA′×OA
即FA′===900N；
由二力平衡条件可得：3F′+G定=FA′
F′===250N．
18．(1)0.6W；(2)9N；(3)2N
【分析】
(1)由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度等于物体B移动速度的2倍，利用求拉力做功功率。
(2)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，弹簧测力计的示数，即定滑轮受到向左的拉力等于拉力F2的3倍。
(3)对于物体A，受到的力为B向左的摩擦力、向右的拉力、地面向右的摩擦力，据此求地面向右的摩擦力。
【详解】
(1)由图知，水平使用滑轮组，n=2，拉力端移动速度
拉力做功功率
(2)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，弹簧测力计的示数
(3)对于物体A，受到B向左的摩擦力
由于A受到B向左的摩擦力、向右的拉力、地面向右的摩擦力，水平方向处于三力平衡，则物体A受到地面向右的摩擦力
答：(1)F2的功率为0.6W；(2)弹簧测力计读数为9N；(3)物体A和地面之间有摩擦力为2N。
19．(1)40s；(2)4J；(3)0.1W
【分析】
(1)设滑环从M开始滑动起，经过时间t后细绳断裂，可列出关于时间t的方程，根据杠杆平衡的条件，可求P点最大拉力时间t的大小。
(2)根据即可求出重力做的功。
(3)根据即可求出功率。
【详解】
(1)设经t时间后绳子会断裂，由杠杆平衡条件有
则经过的时间
(2)重力做的功
(3)重力做功的功率
答：(1)滑环从M点开始滑动，经过40s后细绳会断裂；(2)从滑环自M点滑动到细绳PN断裂时，A所受重力做的功为4J；(3)上述过程中，A所受重力做功的功率为0.1W。
20．槽 中心轴 移动 定滑轮 动滑轮 定滑轮 动滑轮
【详解】
[1][2]滑轮是周边有槽，可以绕中心轴转动的轮子；
[3][4][5]使用滑轮工作时，根据滑轮轴的位置是否移动，可将滑轮分成定滑轮和动滑轮两类；
[6][7]定滑轮的轴固定不变，动滑轮的轴随钩码一起移动。
21．b B；在质量相同的情况下，高度越高，重力势能越大，转变成的弹性势能大，球的形变大
【详解】
ab过程:弹力对小球做功,小球做加速运动，到b点时速度最大;bc过程:弹簧向左拉小球,拉力阻碍小球运动，小球做减速运动。故在b点时小球的动能最大。
从图中A. B的印迹看出，B球的形变大，说明在质量相同的情况下，高度越高，重力势能越大，转变成的弹性势能大，球的形变大。
22．4.48×106 1.3 环形山（月坑）
【详解】
(1)[1]克服重力做功
W＝Gh＝mgh＝448kg×10N/kg×1000m＝4.48×106J
(2)[2]电磁波到达地球需要的时间根据v＝得，在月球上发出的电磁波到达地球的时间
t＝
(3)[3]由图可知，A处位于月球背面，且为碗状凹坑结构的坑，故应该是环形山。
23．100 60％

【详解】
每压一次手对千斤顶做功：
W=Fs=200N×0.5m=100J；
压10次做的总功：
W总=100J×10=1000J，
千斤顶对汽车施加的力
F′=G×30%=mg×30%=2×103kg×10N/kg×30%=6×103N，
千斤顶对汽车做的功：
W有用=F′s′=6×103N×0.1m=600J，
不考虑手使摇臂向上复位所作的功，该千斤顶的机械效率：
η=W有W总 ×100%=600J1000J×100%=60%．
24．先增大后减小 小于
【分析】
由速度公式的变形公式可知：物体运动路程s相等时，速度大的物体所用时间短，速度小的物体运动时间长；分析图示两种情况，判断两个小球运动速度的大小关系，然后根据动能大小的影响因素判断小球到达B点的动能和到达D的动能的大小；再根据小球运动速度关系判断小球运动的时间关系。
【详解】
在凹形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入轨道到运动到最低点的过程中，重力势能转化为动能，速度变大，大于初速度；在从最低点运动到弧形槽末端的过程中，小球的动能转化为重力势能，速度变小，到达槽末端（B点）时，速度减小为初速度v；在凸形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入弧形槽到运动到最高点的过程中，动能转化为重力势能，运动速度减小，小于初速度；在从最高点运动到槽末端的过程中，小球的重力势能再化为动能，到达槽末端（D点）时，速度由增大到初速度v；
由以上分析可知：
[1]甲图中小球从点到达点的过程中，小球的动能先增大后减小。
[2]在凹形光滑弧形槽中运动的小球，平均速度v甲大；在凸形光滑轨道中运动的小球，平均速度v乙小；即v乙t甲。