陕西省西安市高新一中2024-2025学年九年级上学期月考物理试卷

这是一份陕西省西安市高新一中2024-2025学年九年级上学期月考物理试卷，共29页。试卷主要包含了选择题，填空与作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1．（2分）下列生产生活中的各种简单机械中，一定不省力的机械是（ ）
A．定滑轮B．动滑轮C．钢丝钳D．斜面
2．（2分）骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S形路线骑行，这样做是为了（ ）
A．缩短所走的路程
B．减少所做的功
C．减小骑行者所施加的力
D．缩短所用的时间
3．（2分）下列图中的工具在使用时能起到“省距离”作用的是（ ）
A．B．
C．D．
4．（2分）如图，某同学在实验室中用弹簧测力计按图中所示的方向拉杠杆，弹簧测力计示数为7.5N时，杠杆恰好在水平位置处于平衡状态，由此可知物体G的重力大小应（ ）
A．小于7.5NB．等于7.5N
C．大于7.5ND．以上情况都有可能
5．（2分）小猴与小兔在分一个胡萝卜，它们想要平分，小猴找来一个小石块支起胡萝卜，使其水平平衡，然后沿竖直方向切开，如图所示。则切开的胡萝卜质量（ ）
A．左边的大B．右边的大
C．两边一样大D．无法判定
6．（2分）2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历史！如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重（含装备）越大的队员一定（ ）
A．做功越多B．功率越大C．做功越快D．功率越小
7．（2分）如图所示，光滑斜面AB和AC，AB比AC长，沿斜面分别将同一重物从底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，则（ ）
A．F1＞F2 W1＞W2B．F1＜F2 W1＜W2
C．F1＜F2 W1＝W2D．F1＞F2 W1＝W2
8．（2分）如图所示，物体重G＝100N，滑轮重G'＝10N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则此时拉力F的大小为（ ）（不计绳重和滑轮转轴处的摩擦）
A．50NB．100NC．110ND．210N
9．（2分）小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m，用时3min，若滑轮组的机械效率为80%（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.05m/s
B．做的有用功为8640J
C．拉力为240N
D．拉力的功率为48W
10．（2分）物体在同一水平面上做匀速直线运动，当物体运动路程与时间的关系图象如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度与时间的关系图象如图乙时，受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则F1：F2和P1：P2分别为（ ）
A．3：5 9：25B．3：5 1：1
C．3：5 3：5D．1：1 3：5
二、填空与作图题（每空1分，每图2分，共计26分）
11．（2分）一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出。如果汽车的重力为10000N，汽车所受阻力为800N，两种方法更为省力的是 （选填“甲”或“乙”），乙图中人拉动汽车的拉力至少为 。
12．（4分）（1）如图1所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个 （选填“滑轮”或“轮轴”）。如图2所示，旗杆的顶端所用的滑轮A是 （动/定）滑轮。
（2）如图3所示，重为20N的物块放在水平桌面上，在10N的水平拉力F作用下，5s内沿水平方向匀速移动了50cm，在上述过程中拉力做功 J，拉力做功的功率为 W。
13．（2分）体育考试中，如图甲，投掷实心球时，球离开手后到落地过程中重力对它 （选填“做功”或“不做功”）。如图乙，质量为60kg的小伟完成一个引体向上时，从最低点到最高点的过程中，重心升高50cm，则他一次引体向上的上升过程中，克服重力做功是 J（g＝10N/kg）。
14．（3分）如图所示，当拉力F为5牛时，木块以0.2米/秒的速度向右做匀速直线运动。该滑轮是 （选填“定滑轮”或“动滑轮”），此时，木块受到的摩擦力为 牛，拉力F的功率是 。（滑轮重、绳重及滑轮摩擦均不计）
15．（4分）工人用一个动滑轮提升一个重为400N的物体，所用的竖直拉力为250N，在10s内物体向上移动了1.6m，在此过程中，工人拉绳子的力做功为 J，拉力的功率为 W．绳子自由端上升的速度是为 m/s，该动滑轮的机械效率为 。
16．（3分）如图所示，供轮椅上下的斜坡长L＝4m，高h＝2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上将重为200N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为 J，斜坡的机械效率为 （精确到0.1%），木箱所受摩擦力的大小为 N。
17．（4分）如图甲所示，工人用250N的拉力将质量为40kg的物体从地面运到10m高的楼上。物体上升高度h与时间t的关系如图乙所示，则物体上升的速度为 m/s，整个过程中工人所做的功为 J，工人做功的功率为 W，此装置的机械效率为 。（g取10N/kg）
18．（2分）图（a）是一款水管扳手钳，其中AOB部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图（b）所示。请在图（b）中画出杠杆平衡时的阻力臂l2及作用在B点的最小动力F1。
19．（2分）如图，用滑轮组提升重物，用最小的力将物重提升到高处，请画出符合要求的绳子绕法。
三、实验探究题（每空1分，共计20分。）
20．（8分）如图是小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中的一些过程。
（1）实验前杠杆如图甲所示，此时杠杆是 （选填“平衡”或“不平衡”）的，应向 调节杠杆左端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）挂上钩码后调节 （选填“平衡螺母”或“钩码位置”），使杠杆水平平衡，平衡后如图乙所示，若两边同时去掉一个钩码，杠杆将 （选填“仍平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）。
（3）如图乙和图丙分别是小明同学第1次、第2次实验时的情景。实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一小格长5cm，两次实验的部分数据已记录在表中：
第1次实验中，阻力臂L2＝ cm；小明第2次实验记录的数据中明显错误的数据是 （填具体数据）。
（4）根据第一次实验数据，小明得到了“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”的结论。该同学得出的探究结论是 （选填“可靠”或“不可靠”）的，理由是： 。
21．（6分）同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮不能省力， 改变力的方向。（填“能”或“不能”）
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物；如乙图所示。据此可知，使用动滑轮 省力， 改变力的方向。（填“能”或“不能”）
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？
为此，他们进行了如图丙所示的实验并记录部分数据填入相应表格中。
由实验数据可知，用该滑轮组提升钩码时克服钩码重力所做的功为 J，拉力做的功为 J，由此可得出的结论是： 。
22．（6分）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想：
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。
（1）实验时应沿竖直方向 缓慢向上拉动弹簧测力计；
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 的装置完成的，它的机械效率η＝ ；
（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是 （选填“正确”或“错误”）的；
（4）通过比较 （填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高；
（5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 。
四、计算题（本大题共2小题，共计14分。）
23．（6分）爸爸开着满载质量为1.8×103kg的小轿车带小明去旅行，如图所示，汽车在整个过程中以恒定的功率行驶，受到的阻力为车重的0.1倍且保持不变，从启动到匀速运动之前行驶的路程为150m，运动的速度v与时间t的关系如图所示，求：（g＝10N/kg）
（1）小轿车匀速行驶时发动机牵引力的大小；
（2）小轿车匀速行驶时，牵引力的功率；
（3）10s内小轿车牵引力做的功；
24．（8分）用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体，所用拉力为200N，不计绳重和摩擦，将重物提升3m所用时间为10s，求：
（1）滑轮组的机械效率。
（2）拉力的功率。
（3）若物重变为原来的2倍，则滑轮组的机械效率又为多大？
2024-2025学年陕西省西安市高新一中九年级（上）月考物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（每题2分，共计20分）
1．（2分）下列生产生活中的各种简单机械中，一定不省力的机械是（ ）
A．定滑轮B．动滑轮C．钢丝钳D．斜面
【分析】定滑轮使用是，动力臂等于阻力臂，使用定滑轮不省力；动滑轮使用时，动力臂大于阻力，使用动滑轮能省力；钢丝钳是省力杠杆；使用斜面也能省力。
【解答】解：定滑轮是不省力的机械，动滑轮和钢丝钳和斜面都能省力，故一定不省力的机械是定滑轮。
故选：A。
【点评】本题考查了简单机械，属于基础题。
2．（2分）骑自行车上一个陡坡时，有经验的同学会沿S形路线骑行，这样做是为了（ ）
A．缩短所走的路程
B．减少所做的功
C．减小骑行者所施加的力
D．缩短所用的时间
【分析】本题由斜面模型及功的原理进行分析。
①使用任何机械都不省功；
②斜面坡度越小越省力，即斜面高度一定，斜面越长越省力。
【解答】解：A、上坡时，自行车上升的高度不变，走S形路线所走的路线较长，故A错误。
B、使用任何机械都不省功，故B错误。
C、上坡时，走S形路线所走的路线较长，相当于增长了斜面的长度，斜面越长越省力。故C正确。
D、速度一定，走S形路线所走的路线较长，所用的时间较长。故D错误。
故选：C。
【点评】斜面模型是物理中考的最多的一种运动学模型，应认真分析。
3．（2分）下列图中的工具在使用时能起到“省距离”作用的是（ ）
A．B．
C．D．
【分析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：A、定滑轮在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力不费力，不省距离不费距离，故A错误；
B、启瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力费距离，故B错误；
C、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，费力省距离，故C正确；
D、钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，省力费距离，故D错误。
故选：C。
【点评】此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种：
①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
4．（2分）如图，某同学在实验室中用弹簧测力计按图中所示的方向拉杠杆，弹簧测力计示数为7.5N时，杠杆恰好在水平位置处于平衡状态，由此可知物体G的重力大小应（ ）
A．小于7.5NB．等于7.5N
C．大于7.5ND．以上情况都有可能
【分析】根据杠杆平衡条件进行分析。
【解答】解：实验室中用弹簧测力计按图中所示的方向拉杠杆，拉力的力臂小于重力的力臂，由杠杆平衡条件可知，重力小于拉力，即重力小于7.5N。
故选：A。
【点评】本题主要考查了杠杆平衡条件的应用，难度不大。
5．（2分）小猴与小兔在分一个胡萝卜，它们想要平分，小猴找来一个小石块支起胡萝卜，使其水平平衡，然后沿竖直方向切开，如图所示。则切开的胡萝卜质量（ ）
A．左边的大B．右边的大
C．两边一样大D．无法判定
【分析】由图可知，萝卜被支起，处于平衡状态，只要能确定两边力臂的大小关系即可求得两边的重力的大小关系。
【解答】解：萝卜处于平衡状态，由杠杆平衡条件可得右侧部分重心离支点O较远，故右侧力臂OB较大，左侧部分重心离支点O较近，故做出的力臂OA较小；
根据杠杆平衡条件GA×OA＝GB×OB，左侧萝卜重力GA大、右侧重力GB小，故左边的质量要大。
故选：A。
【点评】本题主要考查了杠杆平衡条件的应用，要掌握力臂的概念，理解杠杆在水平位置平衡的原因。
6．（2分）2023年5月23日12时30分许，我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰，巍巍珠峰再次见证历史！如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中，体重（含装备）越大的队员一定（ ）
A．做功越多B．功率越大C．做功越快D．功率越小
【分析】功表示物体在力与力的方向上通过距离的乘积；物体在单位时间内所做的功叫功率，物理学中，用功率来表示物体做功的快慢。
【解答】解：从山脚到峰顶的过程中，各科考队员上升的高度是相同的，根据公式W＝Fs＝Gh可知，体重越大（含装备）越大的队员，做功越多；
因为从山脚到山顶各科考队员所用的时间未知，根据公式P＝可知，功率的大小无法比较。
故选：A。
【点评】本题考查了学生对功率概念，以及功的了解与掌握，属于基础题目。
7．（2分）如图所示，光滑斜面AB和AC，AB比AC长，沿斜面分别将同一重物从底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2，则（ ）
A．F1＞F2 W1＞W2B．F1＜F2 W1＜W2
C．F1＜F2 W1＝W2D．F1＞F2 W1＝W2
【分析】斜面倾斜角度越大，越费力。AB＜AC，所以斜面AC更省力，
斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功，根据W＝Gh分析。
【解答】解：
斜面AB倾斜角度小于AC，所以物体沿AB运动时拉力较小，即F1＜F2；
由题知，AC和AB是两个光滑的斜面，则额外功为0，拉力在两斜面上做的功均等于克服物体重力做的功，即WA＝WB＝Gh。
综上分析可知，选项C正确、ABD错误。
故选：C。
【点评】本题考查斜面的省力情况、物体做功的大小，关键是知道接触面光滑，摩擦力为0，使用任何机械都不省功。
8．（2分）如图所示，物体重G＝100N，滑轮重G'＝10N，若用力F竖直向上匀速拉动滑轮，则此时拉力F的大小为（ ）（不计绳重和滑轮转轴处的摩擦）
A．50NB．100NC．110ND．210N
【分析】由图可知，动力作用在动滑轮的轴上，平衡时向上的力与向下的力相等，由此计算F的大小。
【解答】解：竖直身上匀速拉起滑轮，不计绳重和摩擦，
所以F＝2G+G′＝2×100N+10N＝210N，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】本题通过动滑轮的工作特点，考查了平衡力的应用。
9．（2分）小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m，用时3min，若滑轮组的机械效率为80%（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的速度为0.05m/s
B．做的有用功为8640J
C．拉力为240N
D．拉力的功率为48W
【分析】（1）根据连接动滑轮绳子的段数分析绳子自由端移动的速度；
（2）知道装修材料的重力和提升的高度，根据W＝Gh求出有用功；
（3）利用η＝×100%求出总功，利用W＝Fs求出工人对绳子自由端的拉力；
（4）根据功率公式求出功率的大小。
【解答】解：
A、用时t＝3min＝180s，
装修材料上升的速度为v＝＝＝0.05m/s，由图可知，有4段绳子拉着动滑轮，
则绳子自由端的速度为v'＝4v＝4×0.05m/s＝0.2m/s，故A错误；
B、提升装修材料做的有用功：W有＝Gh＝960N×9m＝8640J；故B正确；
C、由η＝可得，工人做的总功：W总＝＝＝10800J，
由W＝Fs可得，工人对绳子自由端的拉力：F＝＝＝300N，故C错误；
D、拉力的功率为：P＝＝＝60W，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了有用功、功率、滑轮组拉力的计算，关键是会对机械效率的计算公式进行灵活变形及从图中得出滑轮组绳子的有效股数。
10．（2分）物体在同一水平面上做匀速直线运动，当物体运动路程与时间的关系图象如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度与时间的关系图象如图乙时，受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则F1：F2和P1：P2分别为（ ）
A．3：5 9：25B．3：5 1：1
C．3：5 3：5D．1：1 3：5
【分析】根据二力平衡条件分析出两次推力的大小关系，即可得出两次的推力之比；
根据甲图利用速度公式求得第一次的速度，由图象乙直接读出第二次的速度，利用P＝＝＝Fv求出两次推力的功率之比。
【解答】解：因为两次都是匀速直线运动，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，摩擦力没变，故受到的水平推力为F1＝F2，因此F1：F2＝1：1，
由图象甲可知，第一次物体的速度大小为：v甲＝＝＝3m/s，
由v﹣t图象乙可知，第二次物体的速度大小为：v乙＝5m/s，
由P＝＝＝Fv可得，两次推力的功率之比：＝＝＝＝，故D正确。
故选：D。
【点评】此题考查了学生对图象问题的分析能力，能从图象中得出相关的信息，然后结合功和功率的计算公式进行计算求解，是中考的热点考题。
二、填空与作图题（每空1分，每图2分，共计26分）
11．（2分）一辆汽车不小心陷进了泥潭中，按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮，均可将汽车从泥潭中拉出。如果汽车的重力为10000N，汽车所受阻力为800N，两种方法更为省力的是 乙 （选填“甲”或“乙”），乙图中人拉动汽车的拉力至少为 400N 。
【分析】汽车所受阻力为800N，就是说对汽车施加的力至少是800N，使用一个动滑轮可以省一半的力，使用定滑轮只能改变力的方向，不能省力。
【解答】解：由题知，对汽车施加的力至少是800N，甲图滑轮为定滑轮，则若不考虑动滑轮和绳重、摩擦，则拉力至少为F＝f＝800N；
乙图滑轮为动滑轮，拉力至少为，F′＝＝＝400N，比较省力的是乙图。
故答案为：乙；400N。
【点评】定滑轮实际为一等臂杠杆，而动滑轮实际为一动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
12．（4分）（1）如图1所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个 轮轴 （选填“滑轮”或“轮轴”）。如图2所示，旗杆的顶端所用的滑轮A是 定 （动/定）滑轮。
（2）如图3所示，重为20N的物块放在水平桌面上，在10N的水平拉力F作用下，5s内沿水平方向匀速移动了50cm，在上述过程中拉力做功 5 J，拉力做功的功率为 1 W。
【分析】（1）轮轴是指由轮和轴组成，能绕共同轴线旋转的机械；定滑轮是指轴的位置固定不变的滑轮；
（2）根据W＝Fs求拉力做的功；根据P＝求拉力做功的功率。
【解答】解：（1）钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙和钥匙柄绕共同轴线旋转，相当于一个轮轴；旗杆的顶端所用的滑轮A，其轴的位置固定不变，为定滑轮；
（2）拉力做的功：W＝Fs＝10N×50×10﹣2m＝5J，
拉力做功的功率：P＝＝＝1W。
故答案为：（1）轮轴；定；（2）5；1。
【点评】本题考查轮轴、定滑轮和功、功率的计算，难度不大。
13．（2分）体育考试中，如图甲，投掷实心球时，球离开手后到落地过程中重力对它 做功 （选填“做功”或“不做功”）。如图乙，质量为60kg的小伟完成一个引体向上时，从最低点到最高点的过程中，重心升高50cm，则他一次引体向上的上升过程中，克服重力做功是 300 J（g＝10N/kg）。
【分析】（1）物体做功的条件：有力作用在物体上，在力的方向上通过了距离；
（2）根据W＝Gh计算做的功。
【解答】解：（1）球离开手后到落地过程中，球受到重力的作用，并且在重力的方向上移动了距离，所以重力对球做了功；
（2）他一次引体向上的上升过程中，克服重力做功是：
W＝Gh＝mgh＝60kg×10N/kg×0.5m＝300J。
故答案为：做功；300。
【点评】本题考查了做功的条件，属于基础题。
14．（3分）如图所示，当拉力F为5牛时，木块以0.2米/秒的速度向右做匀速直线运动。该滑轮是 动滑轮 （选填“定滑轮”或“动滑轮”），此时，木块受到的摩擦力为 10 牛，拉力F的功率是 2W 。（滑轮重、绳重及滑轮摩擦均不计）
【分析】（1）动滑轮的轴会随着被拉动的物体一起移动；
（2）滑轮重、绳重及滑轮摩擦均不计的情况下动滑轮物端的拉力是自由端的两倍；
（3）做匀速直线运动的物体处于平衡状态，受到的是平衡力的作用，水平方向受到的摩擦力与物体受到的拉力是一对平衡力；
（4）相同时间内，自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，故自由端移动的速度是物体移动速度的2倍，根据功率计算出拉力的功率。
【解答】解：由图可知，滑轮随木块一起运动，所以该滑轮是动滑轮；
滑轮重、绳重及滑轮摩擦均不计，当动滑轮自由端的拉力F为5N时，木块受到动滑轮的拉力为2F即10N，由题可知木块做匀速直线运动，即木块处于平衡状态，受到的是平衡力，故木块在水平方向受到的摩擦力与木块受到的拉力是一对平衡力，摩擦力的大小等于木块所受拉力的大小等于10N；
相同时间内，动滑轮自由端移动的距离是木块移动距离的2倍，故自由端移动的速度是木块移动速度的2倍。由题可知木块的移动速度为0.2米/秒，则拉力F的移动速度为0.4米/秒，故拉力F的功率是：
＝5N×0.4m/s＝2W。
故答案为：动滑轮；10；2W。
【点评】本题考查的是水平横拉动滑轮模型，解答此题需要结合二力平衡的知识点，在计算拉力功率的时候，活用P＝Fv将可以简化过程。
15．（4分）工人用一个动滑轮提升一个重为400N的物体，所用的竖直拉力为250N，在10s内物体向上移动了1.6m，在此过程中，工人拉绳子的力做功为 800 J，拉力的功率为 80 W．绳子自由端上升的速度是为 0.32 m/s，该动滑轮的机械效率为 80% 。
【分析】（1）从图可知，使用的是一个动滑轮，则n＝2，可利用s＝2h求出拉力移动的距离，知道拉力大小，可利用公式W总＝Fs计算拉力做的总功；
（2）知道运动时间，可利用公式P＝计算拉力的功率；
（3）知道物体上升的高度，可利用公式v＝计算物体上升的速度，然后可知绳子自由端上升的速度；
（4）再利用公式W有用＝Gh计算有用功，最后利用机械效率的公式求动滑轮的机械效率。
【解答】解：（1）由图知，使用的是一个动滑轮，而h＝1.6m，
则拉力移动的距离为：s＝2h＝2×1.6m＝3.2m，
拉力做的总功为：W总＝Fs＝250N×3.2m＝800J，
（2）已知t＝10s，则拉力做功的功率为：P＝＝＝80W，
（3）物体上升的速度为：v＝＝＝＝0.16m/s，
绳子自由端上升的速度：v绳＝2v＝2×0.16m/s＝0.32m/s，
（4）使用动滑轮做的有用功为：W有用＝Gh＝400N×1.6m＝640J，
则滑轮组的机械效率为：η＝＝×100%＝80%。
故答案为：800；80；0.32；80%。
【点评】本题考查了学生对有用功、总功、功率公式、机械效率公式、滑轮组s＝nh的理解和运用，理解并求出有用功和总功是本题的关键。滑轮组的题目要先确定滑轮的性质，判断滑轮绳子段数，然后确定G、F、s、h之间的关系进行计算。
16．（3分）如图所示，供轮椅上下的斜坡长L＝4m，高h＝2m。小明用120N的拉力平行于斜坡向上将重为200N的木箱从底端匀速拉到顶端。他所做的有用功为 400 J，斜坡的机械效率为 83.3% （精确到0.1%），木箱所受摩擦力的大小为 20 N。
【分析】（1）知道斜坡高、木箱重，利用W有＝Gh求拉力做的有用功；
（2）知道拉力大小、斜面长，利用W＝Fs求拉力F做的总功；斜面的机械效率等于有用功与总功的比值；
（3）利用W额＝W总﹣W有求出额外功，再利用W额＝fs计算木箱受到的摩擦力大小。
【解答】解：（1）拉力做的有用功：W有用＝Gh＝200N×2m＝400J；
（2）拉力F做的总功：W总＝Fs＝120N×4m＝480J，
斜坡的机械效率：η＝＝×100%≈83.3%；
（3）拉力做的额外功：W额＝W总﹣W有用＝480J﹣400J＝80J，
由W额＝fs可得，木箱受到的摩擦力：
f＝＝＝20N。
故答案为：400；83.3%；20。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、额外功、机械效率的计算，计算时注意摩擦力不等于拉力，需要利用W额＝fs计算。
17．（4分）如图甲所示，工人用250N的拉力将质量为40kg的物体从地面运到10m高的楼上。物体上升高度h与时间t的关系如图乙所示，则物体上升的速度为 0.25 m/s，整个过程中工人所做的功为 5000 J，工人做功的功率为 125 W，此装置的机械效率为 80% 。（g取10N/kg）
【分析】由图乙数据，根据速度公式求物体上升的速度；
由图甲可知，动滑轮上绳子段数n＝2，根据W＝Fs＝Fnh求整个过程中工人所做的功，根据P＝求工人做功的功率；
根据G＝mg求物体的重力，根据求此装置的机械效率。
【解答】解：由图乙可知，物体匀速上升，且物体上升的速度：v＝＝＝0.25m/s；
由图甲可知，动滑轮上绳子段数n＝2，整个过程中工人所做的功：
W＝Fs＝Fnh＝250N×2×10m＝5000J，
工人做功的功率：P＝＝＝125W；
物体的重力：G＝mg＝40kg×10N/kg＝400N，
此装置的机械效率为。
故答案为：0.25；5000；125；80%。
【点评】本题考查速度、功、功率和机械效率的计算，知道n的大小是关键。
18．（2分）图（a）是一款水管扳手钳，其中AOB部分可视为一个杠杆，其简化示意图如图（b）所示。请在图（b）中画出杠杆平衡时的阻力臂l2及作用在B点的最小动力F1。
【分析】（1）力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离。
（2）杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（F1L1＝F2L2），在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。
【解答】解：从支点O作阻力F2作用线的垂线，则支点到垂足的距离为阻力臂l2；
若动力作用在B点，以OB为动力臂是最长的力臂，此时力最小，则连接OB为最长力臂，再过B点做OB的垂线，即动力F1的作用线，以O为支点，F1、F2作用效果相反，F2使杠杆顺时针转动，则F1使杠杆逆时针转动，F1的方向向上，如图所示：
【点评】本题考查了最小力的示意图的画法，要画出最小的力，关键是确定最长的力臂，即从支点到作用点的距离。
19．（2分）如图，用滑轮组提升重物，用最小的力将物重提升到高处，请画出符合要求的绳子绕法。
【分析】滑轮组的绕法要求最省力，就要求承担物体重力绳子股数要最多，由此画出滑轮组最省力的绕法。
【解答】解：由图可知，绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，然后绕过下面的动滑轮，再绕过定滑轮，这样绳子股数最多，如图所示：
【点评】此题主要考查了滑轮组的组装情况，在组装滑轮组时，可以从定滑轮或动滑轮绕起，要根据实际情况而定。
三、实验探究题（每空1分，共计20分。）
20．（8分）如图是小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中的一些过程。
（1）实验前杠杆如图甲所示，此时杠杆是 平衡 （选填“平衡”或“不平衡”）的，应向 右 调节杠杆左端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。
（2）挂上钩码后调节 钩码位置 （选填“平衡螺母”或“钩码位置”），使杠杆水平平衡，平衡后如图乙所示，若两边同时去掉一个钩码，杠杆将 逆时针转动 （选填“仍平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”）。
（3）如图乙和图丙分别是小明同学第1次、第2次实验时的情景。实验时所用的每个钩码重0.5N，杠杆上每一小格长5cm，两次实验的部分数据已记录在表中：
第1次实验中，阻力臂L2＝ 15 cm；小明第2次实验记录的数据中明显错误的数据是 25 （填具体数据）。
（4）根据第一次实验数据，小明得到了“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”的结论。该同学得出的探究结论是 不可靠 （选填“可靠”或“不可靠”）的，理由是： 根据一组实验数据得出结论，不具有普遍性 。
【分析】（1）杠杆处于静止状态或匀速转动状态都为杠杆的平衡状态；在实验中使杠杆在水平位置平衡，杠杆左、右两端的螺母（或一端的螺母）向杠杆上翘的一端调节。
（2）挂上钩码后不能再调节平衡螺母；根据杠杆平衡条件判断是否平衡；
（3）利用杠杆的平衡条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即通过F1×L1＝F2×L2求解；
由图示可知小明误把力的作用点到支点的距离当成了力臂，力臂应该是支点到力的作用线的垂直距离；
（4）为得到普遍性的规律，应多测几组数据进行分析。
【解答】解：（1）图甲中实验前没挂钩码时，杠杆处于静止的平衡状态；发现杠杆右端上翘，调节时重心应向右移动，应将两端的平衡螺母向右旋一些，使杠杆在水平位置平衡；
（2）挂上钩码后不能再调节平衡螺母，调节钩码位置；
若两边同时去掉一个钩码，
则左侧2G×2L＝4GL，
右侧G×3L＝3GL，因为4GL＞3GL
杠杆不能平衡，左侧下沉，则杠杆逆时针转动；
（3）对于第1次试验，根据杠杆的平衡条件F1×L1＝F2×L2得：
1.5N×10cm＝1N×L2，
L2＝15cm；
第2次实验中，拉力F1的方向不再与杠杆垂直，因此小明存在的错误是误把力的作用点到支点的距离当做了力臂，第2次实验记录的数据中明显错误的数据25；
（4）该同学仅根据一组实验数据就得出结论，实验结论具有偶然性，不具有普遍性，实验结论不合理；
故答案为：（1）平衡；右；（2）钩码位置；逆时针转动；（3）15；25；（4）不可靠；根据一组实验数据得出结论，不具有普遍性。
【点评】当杠杆处于水平位置平衡时，竖直作用在杠杆上的力的力臂在杠杆上，倾斜作用在杠杆上力的力臂在杠杆以外的位置上，力臂变小，力会变大。同时，本题还考查了利用杠杆的平衡条件来对杠杆的动态平衡情况进行分析，是我们应该掌握的。
21．（6分）同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮不能省力， 能 改变力的方向。（填“能”或“不能”）
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物；如乙图所示。据此可知，使用动滑轮 能 省力， 不能 改变力的方向。（填“能”或“不能”）
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？
为此，他们进行了如图丙所示的实验并记录部分数据填入相应表格中。
由实验数据可知，用该滑轮组提升钩码时克服钩码重力所做的功为 0.2 J，拉力做的功为 0.24 J，由此可得出的结论是： 使用轮组不能省功 。
【分析】（1）观察甲图三次弹簧测力计示数与物重，可得出拉力与物重大小相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便；
（2）观察乙图弹簧测力计示数与物重，可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；
（3）已知物重G、拉力F、物体升高的距离h，绳子移动的距离s，绳子段数n，根据有用功公式和总功公式可求出所做的功进行比较。
【解答】解：（1）从甲图中可看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同；在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：定滑轮能改变动力方向，但不能省力；
（2）在图乙中，拉力F＝0.6N＜G＝1N，故使用动滑轮时省力，同时发现使用动滑轮不能改变力的方向；
（3）提升物体所做的有用功W有用＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J，
使用滑轮组时所用拉力F＝0.8N，弹簧测力计移动距离s＝0.3m，
所做的总功W总＝Fs＝0.8N×0.3m＝0.24J，
经比较W有用＜W总，所以使用轮组不能省功。
故答案为：（1）能；（2）能；不能；（3）0.2；0.24；使用轮组不能省功。
【点评】此题考查了定滑轮和动滑轮的特点、以及使用滑轮组不省功的原理，是一道较简单的实验题。
22．（6分）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想：
猜想Ⅰ：滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
猜想Ⅱ：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
猜想Ⅲ：滑轮组的机械效率与所提物体的重力有关
根据猜想，运用如图甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，测得的实验数据如下表所示。
（1）实验时应沿竖直方向 匀速 缓慢向上拉动弹簧测力计；
（2）分析表中数据可知：第3次实验是利用了图 丙 的装置完成的，它的机械效率η＝ 80% ；
（3）比较2、4两次实验数据，可验证猜想I是 错误 （选填“正确”或“错误”）的；
（4）通过比较 1、2 （填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高；
（5）通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率 越低 。
【分析】（1）实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于绳子的拉力大小；
（2）分析表中数据可得出第3次实验绳子的有效股数，据此回答；
（3）根据表格中的数据，利用控制变量法分析猜想I是否正确；
（4）研究滑轮组机械效率与物体重力关系时，需要控制滑轮组相同，提升物体的重力不同；
（5）根据2、3两次实验数据，利用控制变量法得出结论。
【解答】解：（1）实验时，需要读出测力计的示数，所以需要匀速缓慢的拉动测力计，以方便读数。
（2）由表中数据可得，钩码移动的距离为0.1m时，绳子端移动的距离为0.4m，则绳子的股数为：n＝＝4，即动滑轮上有4股绳，所以丙图符合题意。
由表中数据可得，有用功为：W有＝G3h3＝4N×0.1m＝0.4J；
总功为：W总＝F3S3＝1.25N×0.4m＝0.5J；
机械效率为：η＝＝＝80%；
（3）对比2、4的数据发现，其它条件不变，只改变物体提升的高度，机械效率是不变的，所以猜想Ⅰ是错误的。
（4）要想得到同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高的结论，需要保证滑轮组不变，重物提升的高度也不变，只改变重物的重力，所以表中1、2号实验符合条件。
（5）对比2、3次实验可以发现，重物的重力不变，提升的高度也不变，但滑轮组中动滑轮的个数增多了，且动滑轮个数越多，机械效率越低，所以可得结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。
故答案为：（1）匀速；（2）丙；80%；（3）错误；（4）1、2；（5）越低。
【点评】本题研究影响滑轮组机械效率因素，考查实验原理、注意事项及数据分析归纳结论的能力。
四、计算题（本大题共2小题，共计14分。）
23．（6分）爸爸开着满载质量为1.8×103kg的小轿车带小明去旅行，如图所示，汽车在整个过程中以恒定的功率行驶，受到的阻力为车重的0.1倍且保持不变，从启动到匀速运动之前行驶的路程为150m，运动的速度v与时间t的关系如图所示，求：（g＝10N/kg）
（1）小轿车匀速行驶时发动机牵引力的大小；
（2）小轿车匀速行驶时，牵引力的功率；
（3）10s内小轿车牵引力做的功；
【分析】（1）根据G＝mg求汽车的重力，根据小轿车受到的阻力为车重的0.1倍求出汽车受到的阻力，根据二力平衡条件求出小轿车匀速运动时的牵引力；
（2）根据图象可知汽车做匀速行驶时的速度，根据P＝＝Fv得到小轿车匀速行驶时，牵引力的功率；
（3）根据汽车在整个过程中以恒定的功率行驶可知10s内汽车引力的功率，根据W＝Pt得到10s内小轿车牵引力做的功。
【解答】解：（1）汽车的重力：G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
由汽车受到的阻力为车重的0.1倍可知，汽车受到的阻力：f＝0.1G＝0.1×1.8×104N＝1.8×103N，
因为汽车做匀速运动，所以，由二力平衡条件可知，汽车匀速运动时的牵引力：F＝f＝1.8×103N；
（2）由图象可知，汽车做匀速行驶时的速度为30m/s，小轿车匀速行驶时，牵引力的功率：P＝＝Fv＝1.8×103N×30m/s＝5.4×104W；
（3）因为汽车在整个过程中以恒定的功率行驶，所以10s内汽车引力的功率也为5.4×104W，10s内汽车牵引力做的功：W＝Pt＝5.4×104W×10s＝5.4×105J。
答：（1）小轿车匀速行驶时发动机牵引力的大小是1.8×103N；
（2）小轿车匀速运动时，牵引力功率是5.4×104W；
（3）10s内汽车牵引力做的功是5.4×105J。
【点评】本题考查功和功率公式的应用，关键是根据图像读出相关的信息。
24．（8分）用如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体，所用拉力为200N，不计绳重和摩擦，将重物提升3m所用时间为10s，求：
（1）滑轮组的机械效率。
（2）拉力的功率。
（3）若物重变为原来的2倍，则滑轮组的机械效率又为多大？
【分析】（1）由图可知n＝3，利用η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率；
（2）绳子自由端移动的距离s＝nh，利用W总＝Fs求拉力做的总功，利用P＝求拉力做功的功率；
（3）利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力，利用不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝求滑轮组的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知n＝3，滑轮组的机械效率：
η＝＝＝＝＝＝80%；
（2）绳子自由端移动的距离：
s＝nh＝3×3m＝9m，
拉力做的总功：
W总＝Fs＝200N×9m＝1800J，
拉力做功的功率：
P＝＝＝180W；
（3）因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力
G动＝nF﹣G＝3×200N﹣480N＝120N，
因为不计绳重和摩擦时η＝＝＝＝，所以滑轮组的机械效率：
η'＝＝≈88.9%。
答：（1）滑轮组的机械效率为80%；
（2）拉力的功率为180W；
（3）若物重变为原来的2倍，则滑轮组的机械效率为88.9%。
【点评】本题考查了使用滑轮组时绳子拉力、功、功率和机械效率的计算，利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）是解题的关键。
次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
1.5
10
1
2
1
25
1.5
10
钩码重G（N）
钩码上升高h（m）
测力计拉力F（N）
测力计移动距离s（m）
2
0.1
0.8
0.3
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
0.90
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.50
0.3
88.9%
3
4
0.1
1.25
0.4
4
4
0.2
1.50
0.6
88.9%
次数
动力F1/N
动力臂L1/cm
阻力F2/N
阻力臂L2/cm
1
1.5
10
1
2
1
25
1.5
10
钩码重G（N）
钩码上升高h（m）
测力计拉力F（N）
测力计移动距离s（m）
2
0.1
0.8
0.3
实验次数
钩码的重力G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
0.90
0.3
74.1%
2
4
0.1
1.50
0.3
88.9%
3
4
0.1
1.25
0.4
4
4
0.2
1.50
0.6
88.9%