初中科学第5章 功和简单机械综合与测试随堂练习题

第五章简单机械与功基础巩固（2）2020-2021学年华师大版科学九年级上册

姓名：___________班级：__________

一、选择题

1．如图甲是一物体在100牛顿的拉力作用下升高l米；乙是另一物体在100牛顿平行斜面的拉力作用下沿斜面移动1米；丙是又一物体在100牛顿水平拉力作用下沿水平方向移动了1米。则（ ）

A．甲图中的拉力做功最多

B．乙图中的拉力做功最多

C．丙图中的拉力做功最多

D．三种情况做的功一样多

2．将一个木块从粗糙的斜面A点静止释放，下滑到B点时的速度为v，则从A点到B点的下滑过程中（　　）

A．木块的机械能守恒

B．木块动能不变，重力势能减少

C．木块动能的增加量等于重力势能的减少量

D．木块动能的增加量小于重力势能的减少量

3．如图所示，图中速度υ的方向是小强同学在体育中考“原地掷实心球”项目测试中球出手时的飞行方向。对从球出手到落地的过程，下面关于机械能的一些说法中正确的是（空气阻力忽略不计）（  ）

A．球出手时动能最大       B．球出手时势能最大  

C．球落地时机械能最大    D．球的机械能保持不变

4．如图所示的四种情景中，人对物体做功的是（ ）

A．扛着米袋，慢慢爬上楼梯

B．足球离开脚，在草地上滚动的过程中

C．用力推车，车未动

D．提着水桶在水平面匀速前进

5．下列说法中正确的是(  )

A．用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功

B．提着水桶在路面上水平向前移动一段距离，手竖直向上的拉力对水桶做了功

C．抛出手后的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功

D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功

6．为了搬运一个很重的机器进入车间，某工人设计了下列四种方案（机器下方的小圆圈表示并排放置的圆形钢管的横截面），其中最省力的方案是（ ）

A． B． C． D．

7．中学生小华在一次跳绳的体能测试中，1min内跳了120次，每次跳离地面的高度为5cm，则他跳绳时的功率最接近( )

A．5W B．50W C．500W D．5000W

8．如图是胖子和瘦子两人用滑轮组锻炼身体的简易装置（不考虑轮重和摩擦）。使用时：①瘦子同定不动，胖子用力FA拉绳使货物G匀速上升。②胖子固定不动，瘦子用力FB拉绳使货物G匀速上升。下列说法正确的（ ）

A．FA<G B．FA>FB  C．FB="2G" D．以上说法都不对

9．如图甲所示，用由一个动滑轮和两个定滑组成的滑轮组提升吊篮C及其中的货物A和电动机B。启动电动机，它所提供的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，吊篮上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系分别如图丙和丁所示。若一切摩擦和绳重均可忽略不计，在1s~2s内，滑轮组的机械效率为90%，则下列说法中正确的是（   ）

A．在0~1s内，电动机提供的拉力所做的功为1100J

B．在1s~2s内，电动机提供的拉力的功率为1500W

C．在0~3s内，电动机提供的拉力的功率为1275W

D．动滑轮重为100N

10．蹦床是一项有趣的竞技运动，是体育中一种锻炼身体而又高难度的活动。有关说法错误的是（ ）

A．运动员下落到刚接触蹦床时，运动员的动能最大

B．运动员下落到蹦床最低点时，蹦床的弹性势能最大

C．运动员从接触蹦床到最低点的过程中，运动员对蹦床做功

D．运动员从最低点上升到刚好离开蹦床的过程中，蹦床弹性势能减小

11．如图所示，用滑轮组提升重900N的物体。使它在10s内匀速上升1m，已知所用的拉力F为400N，则在提升重物的过程中（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是（    ）

A．拉力做动的功率为90W

B．拉力在这10s内做的功为400J

C．动滑轮的重力为300N

D．若用该滑轮组匀速提升更重的物体时，则绳子拉力会变大，但机械效率不变

12．小柯用图中提升重为400牛的物体，不计摩擦和滑轮自重，下列说法正确的是（   ）

A．两个滑轮均为定滑轮 B．人将绳子拉过1米，物体也上升1米

C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200牛 D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向

13．如图所示，杆A可绕固定轴O转动，木块B在杆A下方的光滑桌面上。今用逐渐增大的水平力F向右推B，整个装置仍能保持静止，由于水平力F的作用，B对A的支持力将（  ）

A．减小 B．增大 C．不变 D．无法确定

14．如图，轻弹簧竖直放置，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，假设小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球（　　）

A．运动至最高点时，受平衡力作用

B．运动至O点时，动能最大

C．运动至最高点，小球增加的重力势能等于弹簧减少的弹性势能

D．从O点向上运动过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能

二、简答题

15．用下图所示的滑轮组将重G＝12N的物体匀速提升20cm。所用的拉力F＝7N，（忽略摩擦阻力和绳子的重）

（1）所做的有用功为多少?动滑轮的自重？

（2）当改为匀速提升18N的重物20cm时，求拉力F所做的功。

16．如图所示，是起重机吊臂上滑轮组的示意图．用该滑轮组将一些规格相同的石板均速提升到2m高的平台上，若每块石板的重力均为1．2×104N．当滑轮组一次提升一块石板时，钢丝绳的拉力F的功率为3000W，此时滑轮组的机械效率为80%，不计摩擦和钢丝绳的重力，求：

（1）在此过程中，石板匀速上升时的速度是多少？

（2）若该滑轮组一次匀速提升两块石板到同一平台上，则此时钢丝绳的拉力F是多少？

17．如图所示，杠杆在竖直向下拉力F的作用下将一物体缓慢匀速提升．如表是提升物体时采集到的信息：

（1）若不计杠杆自重和摩擦，则拉力F的大小；

（2）若实际拉力F为90N，求拉力做的总功及杠杆的机械效率．（机械效率保留三位有效数字）．

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？

三、填空题

19．如图所示，用滑轮组拉着一木块P沿水平面以0.5m/s的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N。若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的摩擦不计，则木块所受地面的摩擦力为_________，在2s内拉力F做的功为_________J。

20．有一质量为20kg的正方体物体放在水平地面上，它的体积为8×10﹣3m3，某人想通过如图所示的滑轮来竖直提起这个物体。则该物体的密度是         ；当人用250N的力向下拉绳子时，物体恰好能匀速上升，物体上升3m后恰好到达目标位置，求此过程中人所做的功为         。

21．如图所示，小明用400N竖直向下的拉力F能匀速提起一箱重1000N的货物，已知货物的底面积是300cm2，小明的体重为600N，不计绳重和摩擦。求：

(1)此时滑轮组的机械效率；____

(2)动滑轮的重力。____

22．科学就在我们身边。如图所示的是家庭中常见的衣架，若把衣架的衣钩挂好，在衣架的一端A点挂上重物G，在B点分别用不同方向的三个力FA、FB、FC使衣架静止在如图的位置，那么其中最省力的是        ；如图的裤架有4个夹子，其中一个夹子已经夹住了毛巾的一个角，为了使裤架在水平位置平衡，那么毛巾另一个角应该夹在       号夹子上。

23．如图所示，滑轮              可以看作是等臂杠杆（选填“A”或“B”）；若物体所受重力均为20N且处于静止状态，不计摩擦和滑轮重力，力F2的大小为            N；物体上升时，它的重力势能                 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。

参考答案

1．D

【详解】

因为用同样大小的拉力，物体在力的方向上移动相同的距离s，即F相等、s相等，

所以W1=W2=W3=Fs=100N×1m=100J。故D符合题意。

2．D

【分析】

动能的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度，结合物体运动的情况，可判断其动能与重力势能的变化。

【详解】

ACD．由于物体克服摩擦力，将一部分机械能转化为内能，并没有都转化为动能，因此物块的重力势能减少量大于动能的增加量，机械能减小，故AC错误、D正确；

B．物块从A点静止释放下滑，则A做加速运动，则其速度变大，动能一定会增加，故B错误。

故选D。

3．D

【详解】

在机械能的转化中，忽略空气的阻力，机械能是守恒的，即只在动能和势能间的转化. 小华同学在体育学考“原地掷实心球”项目测试中，球出手时铅球具有势能和动能，铅球上升时，速度减小，动能减小，高度变大，重力势能增大，动能转化为重力势能；铅球在下降时，速度增大，动能增大，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能；铅球在最高点时的重力势能最大；铅球在最低点时动能最大；故ABC的说法错误，D正确。

故选D。

4．A

【详解】

A．扛着米上楼，即有力，且沿着力的方向有一段距离，故该过程中做了功，故符合题意。

B．踢出去的足球在地面上滚动一段距离，是因为足球具有惯性的原因，水平方向上没有受到人的向前力的作用，人没有做功。不符合题意。

C．用力推汽车，汽车没有移动距离，人对汽车没有做功。不符合题意。

D．提着水桶在水平地面上匀速前进，此时人对水桶的力是向上的，但是距离是水平方向的，即沿力的方向没有距离，故不符合题意。

5．A

【解析】A、用手从地面提起水桶，在拉力的方向上移动了距离，拉力做了功，该选项说法正确；

B、提着水桶水平前进时，在水平方向移动了距离，手的拉力沿竖直方向，所以拉力不做功，该选项说法不正确；

C、抛出去的铅球由于惯性在空中飞行，推力已消失，故推力没有做功，该选项说法不正确；

D、用力推汽车，没有推动，没有在力的方向上移动距离，推力没有做功，该选项说法不正确．

故选A．

【点睛】明确三种情况不做功：一是有力无距离（例如：推而未动），二是有距离无力（靠惯性运动），三是力的方向与运动方向垂直。

6．C

【详解】

在以上四种情况中，BCD都将物体与地面之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了物体与地面之间的摩擦力，而A没有，所以首先可以排除A。

在B中使用的是定滑轮，只能改变力的方向不能省力，其所用力的大小与D是一样的。都等于物体与地面之间的滚动摩擦力。

在C中使用的是动滑轮，动滑轮能够省一半的力，所以，此时的拉力等于物体与地面之间滚动摩擦力的一半。所以此时所用的力最小，即最省力。

综上分析，故选C。

7．B

【解析】

【详解】

小华一次跳绳做的功为W0=Gh=500N×0.05m=25J，

小华1min跳绳做的功为W=120W0=120×25J=3000J，

小华跳绳的功率为P===50W.故选B.

8．B

【详解】

瘦子固定不动,胖子拉绳使G匀速上升,此时中间滑轮为动滑轮,上下两个滑轮为定滑轮,FA=2G，故A错；

胖子固定不动,瘦子拉绳使G匀速上升,三个滑轮都是定滑轮,FB=G，故C错；

综合考虑(1)(2)FA>FB，故B正确、D错。

9．A

【详解】

A．由丁图知，这段时间物体升高的高度h=0.5m，由图甲知，滑轮组由4段绳子承担物重，所以s=4h=4×0.5m=2m，则拉力F做的功：

W=Fs=550N×2m=1100J，故A正确；

B．由乙图知，在1～2s内对应的拉力F=500N，由丙图知这段时间物体运动的速度是1m/s，则拉力F做的的功率为：

P=Fnv=500N×1m/s×4=2000W，故B错误；

C．由乙图可知，在1s~3s时间内拉力是500N，由丙图可知，这段时间内物体的速度是1m/s，那么吊篮上升的高度为：h=vt=1m/s×2=2m，这段时间拉力做的功为：W=Fsn=500N×2m×4=4000J，

则在0～3s内拉力做的总功为：

W=1100J+4000J=5100J；

那么这段时间内拉力的功率为：

P===1700W， 故C错误；

D．由题意知， 100 =90   ,

 即： 100 =90 ,     

 解得：G=1800N；

 1～2s内，拉动物体匀速上升，所以F= (GG动)      ，

 即：500N= (1800NG动) ,       

解得：G动=200N，故D错误。

10．A

【详解】

A． 由于运动员碰到蹦床后，开始弹力小于重力，所以速度还会增加，所以动能仍不断增加，当弹力大于重力时，速度会减小，动能减少，并非运动员的动能不断增大，故A错误。

B．运动员下落到蹦床最低点时，蹦床的弹性形变程度最大，弹性势能最大，故B正确；

C．运动员从接触蹦床到最低点的过程中，运动员的因重力对蹦床产生压力，且蹦床发生形变，对蹦床做功，故C正确；

D． 运动员从最低点上升到刚好离开蹦床的过程中，蹦床形变变小，弹性势能减小，弹性势能转化为人的动能，故D正确。

11．C

【分析】

不计绳重和摩擦，克服物重和动滑轮重力所做的功为总功，根据求出拉力做的总功，利用求出拉力F的功率；根据可求得动滑轮的重力；根据分析提起更重的物体时滑轮组机械效率的变化。

【详解】

AB．不计绳重和摩擦，克服物重和动滑轮重力所做的功为总功，则拉力做的总功

拉力F的功率

故AB错误；

C．不计绳重和摩擦，根据可得，动滑轮的重力

故C正确；

D．不计绳重和摩擦，由

可知，如果提起更重的物体，滑轮组的机械效率变大，故D错误。

故选C。

12．C

【详解】

A、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，故A错误；

B、使用动滑轮时，物体上升1m，则绳子的自由端会通过2m，故B错误；

C、不计摩擦和滑动自重，使用动滑轮能省一半的力，物体的重力为400N，则拉力为200N，故C正确；

D、使用动滑轮能省力，使用定滑轮能改变力的方向，故D错误。

故选C。

13．A

【解析】

【详解】

物体B在水平方向上受：水平向右的推力F,水平向左的A对B的摩擦力f作用,B静止处于平衡状态,物体B在水平方向受平衡力作用,由平衡条件得：f=F,推力F逐渐增大,因此摩擦力f逐渐增大;物体间力的作用是相互的,A对B的摩擦力f与B对A的摩擦力f′是A与B间相互作用作用力,它们大小相等,方向相反f′=f,f逐渐增大,则f′也逐渐增大。

杆A是一个杠杆，O点是支点，杆A受力及力臂如图所示；

杠杆A静止,由杠杆平衡条件得：G×LG=FN×LFN+f′×Lf′，

则FN=  ①,由(1)知：f′逐渐增大，

在水平推力F逐渐增大的过程中：G、LG、LFN、Lf′′不变,f′增大，

由①知：FN变小，故BCD错误，A正确；

14．C

【分析】

(1)如果物体受到的合力为0，那么它受到平衡力的作用；

(2)当合力的方向与运动方向相同时，物体做加速运动；当合力为0时，加速停止，此时物体的运动速度最大；

(3)根据能量转化和守恒定律分析；

(4)弹簧的弹性势能不能直接转化为小球的重力势能，只能先转化为小球的动能，再转化为小球的重力势能。

【详解】

A．当小球运动到最高点时，只受重力作用，此时受到的不是平衡力，故A错误；

B．开始的一段时间内，弹力大于小球的重力，做加速运动；当弹簧的弹力和小球的重力相等时，加速停止，此时小球的速度达到最大，动能最大；由于此时仍然有向上的弹力，所以该点肯定在O点下面，故B错误；

C．根据机械能守恒可知，弹簧减小的弹性势能等于小球增加的机械能；当小球运动到最高点时，它只具有重力势能，故C正确；

D．从O点向上运动过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能，故D错误。

故选C。

15．2.4J；9N;5.4J

【分析】

(1)知道物体重和提升的高度，利用W有用=Gh求有用功；由图知，承担物重的绳子股数n=3，由于忽略摩擦阻力和绳子的重，利用F=（G+G轮）求动滑轮重力；

(2)当改为匀速提升18N的重物20cm时，利用s=3h求拉力端移动的距离，忽略摩擦阻力和绳子的重，利用F=（G+G轮）求拉力，再利用W=Fs求拉力所做的功。

【详解】

(1)

W有用=Gh=12N×0.2m=2.4J

由图知，n=3，由于忽略摩擦阻力和绳子的重，拉力F=（G+G轮）

所以动滑轮重力：

G轮=3F-G=3×7N-12N=9N

(2)当改为匀速提升18N的重物20cm时：

s=3h=3×20cm=60cm=0.6m

忽略摩擦阻力和绳子的重，

F′=（G′+G轮）=（18N+9N）=9N

拉力所做的功：

W′=F′s=9N×0.6m=5.4J

答：(1)所做的有用功为2.4J；动滑轮的自重为9N；

(2)当改为匀速提升18N的重物20cm时，拉力F所做的功为5.4J。

16．（1）在此过程中，石板匀速上升时的速度是0．2m/s；

（2）若该滑轮组一次匀速提升两块石板到同一平台上，则此时钢丝绳的拉力F是9000N．

【解析】

（1）根据η==可得总功：

W总===3×104J，

由P=可得拉起古板的时间：

t===10s，

所以古板的上升速度：

v====0．2m/s；

（2）由W额=G动h=W总﹣W有可得动滑轮重力：

G动===3000N，

由图知，通过动滑轮绳子段数n=3，不计摩擦和钢丝绳的重力，

由F=（G物+G动）可得，当滑轮组一次提升两块石板时拉力为：

F=×（2×1．2×104N+3000N）=9000N．

17．（1）若不计杠杆自重和摩擦，拉力F的大小为80N；

（2）若实际拉力F为90N，拉力做的总功为9J，杠杆的机械效率88．9%．

【详解】

（1）不计杠杆自重和摩擦，

由杠杆平衡条件可得：F×OB=G×OA，即F×0．4m=40N×0．8m

解得：F=80N；

（2）由表中数据可知：s=0．1m，h=0．2m，

拉力做的总功：W总=F′s=90N×0．1m=9J，

有用功：W有用=Gh=40N×0．2m=8J，

杠杆的机械效率：

η=×100%=×100%≈88．9%．

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。

19．4N；    5   

【解析】

【详解】

因为物体匀速向右运动，所以木块所受地面的摩擦力f=F示=4N；由图示滑轮组可知，承重绳子的有效股数n=2，由v=s/t得物体移动的距离：s=vt=0.5m/s×2s=1m，绳子自由端移动的距离：s′=ns=2×1m=2m，绳子自由端的拉力：F=(f+G动)=(4N+1N)=2.5N，拉力F做的功：W =Fs′=2.5N×2m=5J。

20．2.5×103kg /m3      750J

【解析】根据已知条件可知，密度为28Kg/8×10-3 m3=2.5×103kg /m3，定滑轮不省力不费距离只是改变力的方向，所以当物体上升3m时，拉力所拉的绳子自由端拉过的距离是3m，拉力做功为：250N×3m=750J, 在重物上升3m的过程中，人工做功750J。

21．83.3%    200N   

【分析】

(1)知道物体的重力，由图可知n=3，则此起重机的机械效率为：；

(2)若不计绳重及摩擦，则拉力代入数值计算出动滑轮重。

【详解】

解：(1)由图可知n=3，则此起重机的机械效率为

(2)若不计绳重及摩擦，由可得，动滑轮的重力为

G动=3F−G=3×400N−1000=200N

答：(1)此时滑轮组的机械效率为83.3%；

(2)动滑轮的重力为200N。

22．FB、2

【详解】

由杠杆的平衡条件，F1L1=F2L2可得F1=，当在B点沿FB方向施加力时，此时力臂最长，最省力；当毛巾另一个角夹在2号夹子上时，力和力臂均相同，根据杠杆的平衡条件，此时裤架可以在水平位置平衡。

23．A    10   增大

【解析】

【详解】

第一空．A是定滑轮，本质是等臂杠杆，B是动滑轮，本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆；

第二空．不计摩擦和滑轮重力，B是动滑轮可以省一半的力，因此：

第三空．物体上升时，质量不变，高度上升，因此它的它的重力势能增大。