【期末题汇编】苏科版九年级物理上学期期末复习专题精炼 第11章-简单机械和功（功、功率、机械效率填空题）（原卷版+解析版）

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一．功的计算和公式的应用
1．（2021秋•启东市期末）图甲所示的独轮车是生活中搬运泥土的轻便工具.某次搬运泥土时，车体和泥土的总重G＝800N，重心如图乙所示，运泥土时从A点提起独轮车把手.图乙为独轮车被抬起到某位置静止时的示意图，已知：AO＝1.2m，C为OB连线上一点，OC＝0.3m，OB＝1.0m.
（1）在图乙所示位置时，若竖直向上拉动A点提升把手，需要的拉力为 240 N；若推动小车在水平路面前行了10米，则车体和泥土的重力做功 0 J；
（2）在图乙所示位置时，要使施加在A点的力最小，作用力方向为 垂直于OA向上 ；
（3）图乙中，为了更轻便，可以把泥土适当向 左 （选填“左”或“右”）移动.
【答案】（1）240；0；（2）垂直于OA向上；（3）左。
【解析】解：（1）在图乙所示位置时，若竖直向上拉动A点提升把手，由杠杆平衡条件可得：
F×OB＝G×OC，
代入数据得：F×1.0m＝800N×0.3m，
解之得：F＝240N；
物体水平移动，在重力方向上没有移动距离，重力做功为0；
（2）根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂不变的情况下，当动力臂最长时，动力最小，故当在A点垂直于OA向上用力，此时动力臂最长，动力最小；
（3）为了更轻便，可以把车厢内泥土适当向左移动，减小了阻力臂，动力也会减小，能达到省力的目的。
二．有用功和额外功
2．（2021秋•镇江期末）用如图所示的动滑轮将重25N的货物匀速提升1m的过程中，所用拉力F＝15N。若不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦。则动滑轮重为 5 N；拉力移动的距离为 2 m；提升货物做的有用功为 25 J。
【答案】5；2；25。
【解析】解：不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，根据F＝（G+G动）可得动滑轮：
G动＝2F﹣G＝2×15N﹣25N＝5N；
由图可知，n＝2，则绳端移动的距离：s＝nh＝2×1m＝2m；
提升货物做的有用功为：
W＝Gh＝25N×1m＝25J。
三．比较功率的大小
3．（2021秋•海陵区期末）如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变，现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力。
（1）小球被释放瞬间，所受重力 小于 （填“大于”“等于”或“小于”）弹簧弹力。运动至最高点时，受 非平衡力 （填“平衡力”成“非平衡力”）作用。
（2）从A点向上运动到O点的过程中，小球所受重力的功率 C 。（填字母）
A．增大 B．减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
【答案】（1）小于；非平衡力；（2）C。
【解析】解：
（1）由题意可知，把小球压至图中A位置后由静止释放，在开始一段时间内小球将加速向上运动，这说明在释放瞬间小球所受重力小于弹簧的弹力；
分析可知，小球运动至最高点时只受重力的作用，不是平衡状态，故受非平衡力的作用。
（2）不计空气阻力，从A点向上运动到O点的过程中，小球的重力不变，但弹簧的弹性形变减小，弹力减小；
在前一段时间内小球受到的弹力大于重力，小球向上做加速运动；在后一段时间内小球受到的弹力小于重力，小球向上做减速运动；即小球的速度先增大后减小，根据P＝＝＝Gv可知，小球所受重力的功率先增大后减小。故应选C。
四．功率的计算及公式的应用
4．（2021秋•海州区期末）小明用50N的水平推力使重为400N的小推车在水平方向前进了10m，所用的时间是20s，在此过程中，小明克服小推车重力做了 0 J的功，小明推车做功的功率是 25 W。
【答案】0；25。
【解析】解：（1）小推车受重力，在水平面上匀速前进，在重力的方向上没有移动距离，所以小明克服小推车重力没做功，为0J；
（2）推力做的功W＝Fs＝50N×10m＝500J，
推力的功率P＝＝＝25W。
5．（2021秋•南京期末）小红同学用30N的力拉着一个重为20N的物体，在水平地面上做匀速直线运动，0.5min内使物体移动10m的距离，此过程中重力做的功是 0 J，小红拉力做的功是 300 J，功率是 10 W。
【答案】0；300；10。
【解析】解：（1）物体在水平地面上移动，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J；
（2）拉力做的功：W＝Fs＝30N×10m＝300J，
（3）拉力的功率：P＝＝＝10W。
6．（2021秋•常州期末）如图所示，“歼﹣10”是我国自行研发的新型战机，当发动机以1.2×105N的推力使其以1.5倍声速（声速为340m/s）水平匀速飞行时。10s飞行的距离 5.1 km，发动机推力的功率是 6.12×104 kW。
【答案】5.1；6.12×104。
【解析】解：①“歼﹣10”飞行速度：v＝1.5v声＝1.5×340m/s＝510m/s；
由v＝得，飞行的距离为：s＝vt＝510m/s×10s＝5100m＝5.1km；
②因为P＝＝＝Fv，
所以发动机的功率为：P＝Fv＝1.2×105N×510m/s＝6.12×107W＝6.12×104kW。
7．（2021秋•鼓楼区校级期末）小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了8m，所用时间为20s，在此过程中小明对书箱做功 320 J，功率为 16 W，书箱的重力做功 0 J.
【答案】320；16；0。
【解析】解：小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了8m，
推力对箱子做的功为：W＝Fs＝40N×8m＝320J；
已知该过程所用时间为20s，则功率为：
P＝；
书箱在水平面上运动，虽然受重力，也有距离，但在重力的方向上没有移动距离，所以重力没做功，为0J。
8．（2021秋•兴化市期末）用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，机械效率为80%，则有用功为 800 J，拉力的功率为 100 W。若增大所提物体的质量，则滑轮组机械效率将 增大 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。
【答案】800；100；增大。
【解析】解：
（1）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝200N×4m＝800J；
（2）由η＝可得拉力做的总功：
W总＝＝＝1000J，
拉力做功功率：
P＝＝＝100W；
（4）若仅增加物体的质量即增加被提升物体的重力，提升高度不变时，所做的有用功增大，而额外功几乎不变，有用功在总功所占的比例增大，所以滑轮组的机械效率增大。
9．（2021秋•邗江区期末）如图为四旋翼无人机，质量为1.2kg，下方悬挂着一个质量为0.1kg的摄像机。在10s内无人机从地面竖直上升了20m，然后边摄像边斜向上飞行了60m又用时30s，仪表盘上显示离地高度为36m。无人机前10s对摄像机做功 20 J，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为 0.9 W．（g取10N/kg）
【答案】20；0.9。
【解析】解：摄像机的重力：
G＝mg＝0.1kg×10N/kg＝1N；
无人机前10秒对摄像机做功：
W＝Gh＝1N×20m＝20J；
整个过程中对摄像机所做的功：
W'＝Gh'＝1N×36m＝36J；
无人机对摄像机做功的功率：
P＝＝＝0.9W。
五．功率测量的实验
10．（2021秋•吴江区期末）某校九年级举行登楼比赛的物理实践活动，要求参赛选手登上同一教学楼的顶楼，“比一比，看谁的功率大”。如果你的班级要取胜，则应推选出体重较 重 并且上楼速度较 快 的同学参加比赛。
【答案】重；快。
【解析】解：根据功率公式P＝，做功越多、所用时间越短，则功率越大。
设楼的高度为h。
根据公式W＝Fs＝Gh，参赛选手登上同一教学楼，所以h相同，因此较重的同学做功多。
根据v＝得，t＝＝，经过相同的路程，速度大的同学所用时间较短。
所以要想取胜，参赛同学体重越重、上楼速度越快越好。
六．机械效率的大小比较
11．（2021秋•江阴市期末）小华通过走楼梯的方式将一大包衣服搬到五楼，有两种方法：一是把所有衣服一次搬到五楼；二是先将部分衣服搬到五楼，再搬剩下的衣服。假设她上楼的速度相同，则：
（1）第一种方法的上楼功率 大于 （选填“大于”、“小于”或“等于”，下同）第二种方法的上楼功率。
（2）第一种方法的机械效率 大于 第二种方法的机械效率。
【答案】（1）大于；（2）大于。
【解析】解：（1）（2）设衣服的重力为G；
把所有衣服一次搬到五楼：W有1＝Gh，人做的总功：W总1＝Gh+G人h，
则机械效率η1＝＝＝，
上一次楼时间为t，其功率P1＝＝+；
分两次送上楼的有用功：W有2＝Gh，人做的总功：W总2＝Gh+2G人h，
则机械效率η2＝＝，
上楼的时间为2t，其功率P2＝＝+，
比较得η1＞η2，P1＞P2。
七．滑轮（组）的机械效率
12．（2021秋•泰兴市期末）如图甲，用滑轮组将重为120N的物体匀速提起，在5s内绳子自由端移动的距离为3m，图乙是拉力F与绳自由端移动距离s的关系图象，不计绳重和摩擦.则图乙中阴影部分的面积表示的物理量是 J ，拉力F的功率是 30 W，动滑轮的重是 30 N，该滑轮组的机械效率为 80% 。
【答案】J；30；30；80%。
【解析】解：（1）图乙中纵坐标表示拉力，且拉力大小为50N不变，横坐标表示绳子自由端移动的距离，所以，阴影部分的面积＝Fs，表示拉力所做的总功，功的单位是J；
（2）由题知，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s＝3m，
则拉力做的总功：W总＝Fs＝50N×3m＝150J，
拉力的功率：P＝＝＝30W；
（3）由图知n＝3，不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）可知，动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×50N﹣120N＝30N；
（4）该滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝＝＝80%。
13．（2021秋•南京期末）用如图所示的滑轮组匀速提升30N的重物，5s内提升了2m，拉力大小为18N，则有用功为 60 J，滑轮组的机械效率为 83.3% 。若其他条件不变，将重物匀速提升5m，该滑轮组的机械效率将 不变 （选填“升高”“降低”或“不变”）。
【答案】60；83.3%；不变。
【解析】解：
（1）有用功：W有用＝Gh＝30N×2m＝60J，
由图知，n＝2，则拉力端移动的距离：s＝2h＝2×2m＝4m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝18N×4m＝72J，
滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%；
（2）由η＝＝＝＝可知，滑轮组的机械效率与提升高度无关，所以，若其他条件不变，重物匀速提升高度5m，该滑轮组的机械效率将不变；
14．（2021秋•灌南县期末）如图所示，用滑轮组将一重为160N的物体竖直向上匀速提升2m，所用拉力F＝100N，时间为2s，则该过程中滑轮组的机械效率为 80 %，拉力F做功的功率为 200 W。
【答案】80；200。
【解析】解：拉力F做的有用功：W有＝Gh＝160N×2m＝320J，
由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝2，
绳子自由端移动的距离：s＝nh＝2×2m＝4m，
拉力F做的总功：W总＝Fs＝100N×4m＝400J，
则该过程中滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，
拉力F做功的功率：P＝＝＝200W。
15．（2021秋•姜堰区期末）如图所示，用滑轮组提升重为150N的物体，动滑轮重为30N，不计摩擦及绳重，若在5s内将物体匀速提升2m，则拉力的功率为 72 W，滑轮组的机械效率为 83.3 %；若匀速提升重为100N的物体，则该滑轮组的机械效率将 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】72；83.3；减小。
【解析】解：（1）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离s＝nh＝3×2m＝6m，
因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F＝（G+G动）＝×（150N+30N）＝60N，
拉力做的总功：W总＝Fs＝60N×6m＝360J；
则拉力做功的功率为：P＝＝＝72W；
（2）有用功：W有＝Gh＝150N×2m＝300J，
则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈83.3%；
（3）因为不计摩擦及绳重时η＝＝＝＝＝，所以提升物体的重力减小时，该滑轮组的机械效率将减小。
16．（2021秋•江苏期末）如图，用一个动滑轮将150N的物体匀速提高，物体在10s内上升0.5m，拉力F为100N，则在此过程中，有用功为 75 J，拉力F的功率为 10 W，滑轮组机械效率为 75% ，若增加所提物体的重力，该动滑轮的机械效率 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】75；10；75%；变大。
【解析】解：（1）有用功：W有＝Gh＝150N×0.5m＝75J；
（2）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离s＝nh＝2×0.5m＝1m，
拉力做的总功：W总＝Fs＝100N×1m＝100J，
拉力做功的功率：P＝＝＝10W；
（3）动滑轮的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%；
（4）若增加所提物体的重力，由W有＝Gh可知，有用功增加，但动滑轮的重力不变，额外功几乎不变，根据η＝＝＝可知，动滑轮的机械效率变大。
17．（2021秋•南京期末）建筑工地上，起重机吊臂上的滑轮组如图所示．在匀速起吊重2.4×103N的物体时，物体在5s内上升了5m，此过程中有用功为 1.2×104 J，钢丝绳移动的速度为 3 m/s；若滑轮组的机械效率为80%，则额外功为 3×103 J，拉力F为 103 ，拉力F的功率为 3×103 W。
【答案】1.2×104；3；3×103；103；3×103。
【解析】解：（1）有用功：W有＝Gh＝2.4×103N×5m＝1.2×104J；
（2）由图可知n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×5m＝15m，钢丝绳移动的速度：v＝＝＝3m/s；
（3）由η＝×100%可得，拉力做的总功：W总＝＝＝1.5×104J；
则额外功：W额＝W总﹣W有＝1.5×104J﹣1.2×104J＝3×103J；
（4）由W总＝Fs可得，拉力：F＝＝＝103N；
（5）拉力做功的功率：P＝＝＝3×103W。
八．杠杆的机械效率
18．（2021秋•海门市期末）如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的质量分布均匀的杠杆，使重为36N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小F为16N，拉力移动的距离为0.25m，则OA：OC＝ 2：5 ，从如图位置提升到水平位置的过程中，重物的机械能将 变大 ，拉力的大小将 不变 ；若将重物的悬挂点A向右移动到B点，将重物提升相同的高度，杠杆的机械效率将 变大 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】2：5；变大；不变；变大。
【解析】解：
（1）如下图所示：
物体缓慢升高0.1m时，拉力移动的距离为0.25m，
根据相似三角形知识可知：＝＝＝；
（2）重物的机械能等于重物的动能和势能之和，当重物提升到水平位置时，质量、速度一定，高度变大，因此重物的动能不变，重力势能变大，故重物的机械能变大；
由图示可知，当重物被提升的过程中，根据数学知识可知动力臂与阻力臂的比值不变，且重物的重力不变，由杠杆平衡条件可知拉力不变；
（3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有用+W额＝W总；
设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh1+G杠杆h＝Fh2，G不变，h1不变，G杠杆不变，
钩码从A点到B点，钩码还升高相同的高度，有用功不变；
杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小；
则Gh1+G杠杆h变小，所以Fh2也变小；根据η＝＝可知，总功变小，有用功不变，所以η变大。
19．（2021秋•江苏期末）如图所示，弹簧测力计的示数为 0.5 N，钩码的总重为1N，钩码上升的高度h为0.1m，测力计竖直向上移动的距离s为0.4m，此时杠杆的机械效率为 50% 。忽略杠杆转动轴的摩擦，仅将钩码的悬挂点从A移到B，若重物提升高度相同，额外功与有用功的比值将 减小 （选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），杠杆的机械效率将 增大 。
【答案】0.5；50%；减小；增大。
【解析】解：
（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N。
（2）在实验过程中，有用功是：W有＝Gh＝1.0N×0.1m＝0.1J，
总功是：W总＝Fs＝0.5N×0.4m＝0.2J，
所以杠杆的机械效率是：η＝×100%＝×100%＝50%；
（3）杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆重做额外功，并且W有+W额＝W总；
设杠杆重心升高的距离为h，所以，Gh1+G杠h＝Fs，G不变，h1不变，G杠不变，
钩码从A点到B点，钩码还升高相同的高度，有用功不变；
杠杆上旋的角度减小，杠杆升高的距离h变小，克服杠杆重力所做的额外功变小，所以额外功与有用功的比值将减小；
因为Gh1+G杠h变小，所以Fs也变小；根据：η＝＝可知，总功变小，有用功不变，所以机械效率η增大。
九．斜面的机械效率
20．（2021秋•江阴市期末）如图所示，小华利用斜面拉一重50N的木块到0.3m高处，木块沿斜面向上移动1m，共耗时10s。已知拉力为20N，则小华做的有用功为 15 J，拉力的功率为 2 W，斜面的机械效率为 75% 。
【答案】15；2；75%。
【解析】解：（1）拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝50N×0.3m＝15J；
（2）拉力做的总功：
W总＝Fs＝20N×1m＝20J，
拉力的功率：
P＝＝＝2W；
（3）斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝75%。
21．（2021秋•常州期末）将重物从长4m、高1m的斜面底部匀速推上斜面顶端，已知沿斜面的推力是300N，斜面的机械效率是75%．则在此过程中，推力做的总功是 1200 J，重物所受摩擦力为 75 N，物体的重力为 900 N。
【答案】1200；75；900。
【解析】解：
（1）推力做的总功：
W总＝Fs＝300N×4m＝1200J；
（2）由η＝可得有用功：
W有用＝ηW总＝1200J×75%＝900J；
因为W总＝W有用+W额，
所以克服摩擦做的额外功：
W额＝W总﹣W有用＝1200J﹣900J＝300J，
由W额＝fs得物体所受摩擦力：
f＝＝＝75N；
（3）由W有用＝Gh可得，物体所受的重力：
G＝＝＝900N。