【物理】淮安市九年级物理简单机械专项小结及答案

【物理】淮安市九年级物理简单机械专项小结及答案
一、选择题
1．如图，用滑轮组将600N的重物在10s内匀速提升了2m，动滑轮重为100N（不计绳重和摩擦），下列说法正确的是
A．绳子自由端拉力的功率是70W
B．滑轮组的机械效率是85.7%
C．提升重物的过程中所做的额外功是400J
D．提升的重物变成400N时，滑轮组的机械效率将变大
【答案】B
【解析】
【详解】
A．根据图示可知，n=2，不计绳重和摩擦，拉力：
F=1
2
（G+G轮）=
1
2
（600N+100N）=350N，
拉力端移动距离：
s=2h=2×2m=4m，
总功：
W总=Fs=350N×4m=1400J，拉力的功率：
P=W
t
总=
1400J
10s
=140W；
故A错；
B．有用功：
W有用=Gh=600N×2m=1200J，滑轮组的机械效率：
η=W
W
有
总
=
1200J
1400J
≈85.7%，
故B正确；
C．提升重物的过程中所做的额外功：
W额=W总﹣W有用=1400J﹣1200J=200J，
故C错；
D．当提升重物的重力减小为400N，做的有用功就变小，而额外功几乎不变，有用功和总功的比值变小，故滑轮组的机械效率变小，故D错；
2．轻质杠杆AB 可绕中点O 自由转动，现在其A 端和B 端分别施以大小相等的力F 1和F 2， 它们的方向如图所示，则下列说法中正确的是
A ．杠杆会沿顺时针方向转动
B ．杠杆会沿逆时针方向转动
C ．杠杆会保持平衡
D ．无法判读杠杆转动方向 【答案】A 【解析】 【详解】
由图知道， O 为杠杆的支点，分别从O 点向两力的作用线作垂线交两力的作用线于点C 、D ，则力F 1和F 2的力臂分别为OC 、OD ，如下图所示：
因OA =OB ，由几何知识知道，
故OC ＜OD
又因为F 1 和F 2 的大小相等，由平衡条件知道，力与力臂乘积的大小关系是： F 1 ×OC ＜F 2 ×OD ，
所以，杠杆不能平衡，杠杆会沿顺时针方向转动，即只有A 正确。

3．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:1:2OA OB =，A 端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg ． 当铝球一半体积浸在水中，在B 端施加3.5N 的竖直向下的拉力F 时，杠杆恰好在水平位置平
衡．（33
2.710/kg m ρ=⨯铝，10/g N kg = ）下列结果正确的是
A ．该铝球空心部分的体积为33110m -⨯
B ．该铝球的体积为33310m -⨯
C ．该铝球受到的浮力为20N
D ．该铝球受到的浮力为40N 【答案】C 【解析】 【分析】
根据密度的公式得到铝球实心部分的体积，根据杠杆的平衡条件得到A 端的拉力，铝球在水中受到的浮力等于重力减去A 端的拉力，根据阿基米德原理求出排开水的体积，从而得出球的体积，球的体积减去实心部分的体积得到空心部分的体积． 【详解】
铝球实心部分的体积：33
33
2.71102.710/m
kg V m kg m
ρ
-=
=
=⨯⨯实， 由杠杆平衡的条件可得：F A ×
OA=F B ×OB ，2
3.571
A B OB F F N N OA ==⨯=， 铝球受到的浮力： 2.710/720F G F mg F kg N kg N N =-=-=⨯-=浮， 铝球排开水的体积：3333
20210110/10/F N
V m g kg m N kg
ρ-=
==⨯⨯⨯浮排水， 铝球的体积：3
3
3
3
22210410V V m m --==⨯⨯=⨯球排，
则空心部分的体积：4
3
3
3
3
3
410110310V V V m m m ---=-=⨯-⨯=⨯空球实． 【点睛】
本题考查杠杆和浮力的题目，解决本题的关键知道杠杆的平衡条件和阿基米德原理的公式．
4．关于机械效率的问题，下列说法中正确的是（ ） A ．做的有用功越多，机械效率一定越高 B ．单位时间内做功越多，机械效率
一定越高
C ．省力越多的机械，机械效率一定越高
D ．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高 【答案】D 【解析】 【详解】
A 、做功多，有用功不一定多，有用功占总功的比例不一定高，所以机械效率不一定高，
故A错误；B、有用功占总功的比例与单位时间内做功多少无关，故B错误；C、省力多的机械的机械效率往往偏低，故C错误；D、额外功在总功中所占比例越小，说明有用功在总功中所占的比例越大，机械效率就越高，故D正确；故选D．
【点睛】
①总功＝有用功+额外功；②有用功和总功的比值叫机械效率；③由机械效率的定义可知，机械效率的高低只与有用功在总功中所占的比例有关，与做功多少、功率大小无关．
5．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150N的物体匀速提升1m，不计摩擦和绳重时，滑轮组的机械效率为60%．则下列选项错误的是（）
A．有用功一定是150J B．总功一定是250J
C．动滑轮重一定是100N D．拉力大小一定是125N
【答案】D
【解析】
【分析】
知道物体重和物体上升的高度，利用W=Gh求对物体做的有用功；
又知道滑轮组的机械效率，利用效率公式求总功，求出了有用功和总功可求额外功，不计绳重和摩擦，额外功W额=G轮h，据此求动滑轮重；
不计摩擦和绳重，根据F=1
n
（G物+G轮）求拉力大小．
【详解】
对左图滑轮组，承担物重的绳子股数n=3，对物体做的有用功：W有=Gh=150N×1m=150J，
由η=W
W
有
总
，得：W总=
W
η
有=
150
60%
J
=250J，因此，W额=W总-W有=250J-150J=100J；因为不
计绳重和摩擦，W额=G轮h，所以动滑轮重：G轮=W
h
额=
100
1
J
m
=100N，拉力F的大小：
F=1
3
（G物+G轮）=
1
3
（150N+100N）=
250
3
N；对右图滑轮组，承担物重的绳子股数
n=2，对物体做的有用功：W有=Gh=150N×1m=150J，由η=W
W
有
总
，得：W总
=W
η
有=
150
60%
J
=250J，所以W额=W总-W有=250J-150J=100J；因为不计绳重和摩擦，W额=G轮
h，因此动滑轮重：G轮=W
h
额=
100
1
J
m
=100N，拉力F的大小：F=
1
2
（G物+G轮）=
1
2
（150N+100N）=125N；由以上计算可知，对物体做的有用功都是150J，总功都是250J，动滑轮重都是100N，故A、B、C都正确；但拉力不同，故D错．
故选D．
6．如图所示，利用动滑轮提升一个重为G的物块，不计绳重和摩擦，其机械效率为60%．要使此动滑轮的机械效率达到90%，则需要提升重力为G的物块的个数为（）
A．3 个B．4 个C．5 个D．6 个
【答案】D
【解析】
【详解】
不计绳重和摩擦，，，要使，则．
7．在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到高处，如图所示，沿斜面向上的拉力为
40N，斜面长2m、高1m.（g取10N/kg）.下列说法正确的是（）
A．物体沿斜面匀速上升时，拉力大小等于摩擦力
B．做的有用功是5J
C．此斜面的机械效率为62.5%
D．物体受到的摩擦力大小为10N
【答案】C
【解析】
A. 沿斜面向上拉物体时，物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用，故A错误；
B. 所做的有用功：W有用＝Gh＝mgh＝5kg×10N/kg×1m＝50J，故B错误；
C. 拉力F对物体
做的总功：W总＝Fs＝40N×2m＝80J；斜面的机械效率为：η＝W
W
有用
总
×100%＝
50J
80J
×100%
＝62.5%，故C正确；D. 克服摩擦力所做的额外功：W额＝W总−W有＝80J−50J＝30J，由W
额＝fs可得,物体受到的摩擦力：f＝
s
W
额＝
30J
2m
＝15N，故D错误．故选C.
点睛：（1）对物体进行受力分析，受重力、支持力、摩擦力和拉力；（2）已知物体的重力和提升的高度（斜面高），根据公式W＝Gh可求重力做功，即提升物体所做的有用
功；（3）求出了有用功和总功，可利用公式η＝W
W
有用
总
计算出机械效率；（4）总功减去
有用功即为克服摩擦力所做的额外功，根据W额＝fs求出物体所受斜面的摩擦力．
8．利用如图所示的滑轮，在粗糙水平面上匀速拉动物体，下列叙述正确的是（）
A．重力做的功是有用功
B．拉力F1做的功是额外功
C．绳子自由端的拉力F做的功是总功
D．该滑轮的机械效率可能等于100%
【答案】C
【解析】A、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功为有用功，故A错；
B、由图知，是水平使用动滑轮拉动物体，克服物体受到的摩擦力做的功，即拉力F1做的功为有用功，克服绳与动滑轮之间的摩擦、克服动滑轮和绳重而做的功为额外功，故B 错；
C、绳子自由端的拉力F做的功包括有用功、额外功，为总功，故C正确；
D、在拉动物体的过程中要克服绳与动滑轮之间的摩擦、要克服动滑轮和绳重而做一定的额外功，使得有用功小于总功，该滑轮的机械效率总小于100%，故D错．
故选C．
9．下列说法中正确的是
A．机械效率越高，机械做功一定越快
B．做功越多的机械，机械效率一定越高
C．做功越快的机械，功率一定越大
D．功率越大的机械做功一定越多
【答案】C
【解析】
机械效率越高，表示有用功与总功的比值越大，功率表示做功快慢，功率越大，机械做功一定越快．机械效率与功率没有关系，故A错误．
做功越多的机械，有用功与总功的比值不一定大，机械效率不一定高，故B错误．
功率是表示做功快慢的物理量，做功越快的机械，功率一定越大，故C正确，符合题意为答案．
功等于功率与时间的乘积，时间不确定，所以功率越大的机械做功不一定越多，故D错误．
10．在不计绳重和摩擦的情况下利用如图所示的甲、乙两装置分别用力把相同的物体匀速提升相同的高度．若用η甲、η乙表示甲、乙两装置的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功，则下列说法中正确的是
A．η甲＝η乙，W甲＝W乙
B．η甲＞η乙，W甲＞W乙
C．η甲＜η乙，W甲＜W乙
D．η甲＞η乙，W甲＜W乙
【答案】A
【解析】
【详解】
物体升高的高度和物体重力都相同，根据公式W=Gh可知做的有用功相同；由图可知，动滑轮个数相同，即动滑轮重力相同，提升的高度相同，不计绳重和摩擦,则拉力做的额外功
相同．有用功相同、额外功相同，则总功相同，即W甲＝W乙．根据η=W
W
有
总
可知，机械效
率相同，即η甲＝η乙．故A符合题意．
11．如图所示，甲、乙是固定在水平地面上的两个光滑斜面，长度分别为4 m 、5 m，高度相同．两个工人分别用沿斜面向上的拉力F甲、F乙把完全相同的工件从斜面底端匀速地拉到斜面顶端，且速度大小相等．此过程拉力F甲、F乙所做的功分别为W甲、W乙，功率分别为P甲、P乙，机械效率分别为η甲、η乙．下列说法正确的是（）
A．F甲∶F乙＝5∶4 B．W甲∶W乙＝5∶4
C．P甲∶P乙＝4∶5 D．η甲∶η乙＝4∶5
【答案】A
【解析】
【详解】
A ．斜面光滑，则不做额外功，所以W 有=W 总，即Gh =Fs ，可得：
45
5
4
Gh F Gh F ==甲乙，故A 正确；
B ．因为W 有=W 总=Gh ．两斜面高相同，工件也相同，所以两力做功相等，即W 甲：W 乙=1：1，故B 错误；
C ．由A 知，F 甲∶F 乙＝5∶4，且速度大小相等．根据P = Fv 得，P 甲：P 乙=F 甲：F 乙=5：4，故C 错误；
D ．不做额外功时，两次做功的效率都为100%，所以η甲∶η乙＝1：1．故D 错误．
12．如图所示，斜面长3m ，高0.6m ，建筑工人用绳子在6s 内将重500N 的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150N （忽略绳子的重力）．则下列说法正确的是
A ．斜面上的摩擦力是50N
B ．拉力的功率是50W
C ．拉力所做的功是300J
D ．斜面的机械效率是80%
【答案】A 【解析】 【分析】
（1）利用W ＝Fs 计算该过程拉力F 做的功；利用W 有＝Gh 求出有用功，利用W 额＝W 总﹣W 有求出额外功，然后利用W 额＝fs 计算货物箱在斜面上受的摩擦力大小；（2）利用P
＝W
t 求拉力做功功率；（3）由η＝ W W 有总
求斜面的机械效率．
【详解】
AC.拉力F 做的功：W 总＝Fs ＝150N×3m ＝450J ；有用功：W 有用＝Gh ＝500N×0.6m ＝300J ，额外功：W 额＝W 总﹣W 有用＝450J ﹣300J ＝150J ，由W 额＝fs 可得，物体在斜面上受到的摩擦力：f ＝
W s
额 ＝
1503J m ＝50N ，故A 正确、C 错误；B.拉力的功率：P ＝W t
总 ＝4506J
s ＝75W ，故B 错；D.斜面的机械效率：η＝ 300450W J
W J
有总
＝
×100%≈66.7%，故D 错误．故选A ．
13．如图甲所示，长1.6m 、粗细均匀的金属杆可以绕O 点在竖直平面内自由转动，一拉力﹣﹣位移传感器竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡．该传感器显示其拉力F 与作用点到O 点距离x 的变化关系如图乙所示．据图可知金属杆重（ ）
A．5N B．10N C．20N D．40N 【答案】B
【解析】
【分析】
杠杆的平衡条件
【详解】
使金属杆转动的力是金属杆的重力，金属杆重心在中心上，所以阻力臂为：
L1=0.8m，
取当拉力F=20N，由图象可知此时阻力臂：
L2=0.4m，
根据杠杆的平衡条件有：
GL1=FL2
所以
G×0.8m=20N×0.4m
解得：
G=10N
14．如下图所示的四种机械提起同一重物，不计机械自重和摩擦，最省力的是A．B．
C．D．
【答案】D
【解析】
【详解】
根据题意知道，在不计机械自重和摩擦的条件下使用的简单机械；
A．图的杠杆提升重物时，由于动力臂小于阻力臂，所以是费力杠杆，即
F＞G；
B．用图中的杠杆提升重物时，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，即
F=G；
C．图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：
n=2，
所以，绳端的拉力是：
；
D．图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是：
n=3
所以，绳端的拉力是：
；
综上所述，只有D图中的机械最省力。

15．如图所示，用同一滑轮组分别将物体A和物体B匀速提升相同的高度，与提升B相比，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，若不计绳重与摩擦的影响，则提升A的过程
A．额外功较小
B．额外功较大
C．总功较小
D．总功较大
【答案】D
【解析】
解：AB．由题知，提起两物体所用的滑轮组相同，将物体提升相同的高度，不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力所做的功是额外功，由W额=G动h可知，提升A和B所做额外功相同，故AB错误；
CD．不计绳重和摩擦的影响，滑轮组的机械效率η
W W
W W W
==
+
有有
总有额
，额外功相同，提
升A的过程滑轮组的机械效率较大，所以提升A物体所做的有用功较大，其总功较大，故C错误，D正确．
答案为D．
点睛：本题考查对有用功、额外功和总功以及机械效率的认识和理解，注意同一滑轮组提升物体高度相同时额外功是相同的．
16．内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡．下列四个图中，能正确表示饮料罐（含饮料）所受重力的示意图是（）
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】
【详解】
重力的方向始终竖直向下，故CD错误；
根据题意，内有少量饮料的罐子可以斜放在水平桌面上保持平衡，根据杠杆的平衡条件知，只有重力的作用线经过支点时，罐子才会保持平衡，故A正确，B错误．
故选A．
【点睛】
关键是根据杠杆的平衡条件分析，理解当一个力通过支点时，此力的力臂为零，对杠杆起不到任何作用，即原来平衡的杠杆会仍然平衡．
17．如图所示，体重为510N的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动．运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N．动滑轮重为20N（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同一直线上，）．则下列计算结果中正确的是
A．人对地面的压力为400N
B．绳子自由端受到的拉力大小是100N
C．人对地面的压力为250N
D．绳子自由端运动速度是0.06m/s
【答案】A
【详解】
由图知，n=2，所以拉力1()1102F G f N =+=轮
地； 所以人对地面的压力510110400F G F N N N =-=-=压；
绳子自由端运动速度20.02/0.04/v m s m s =⨯=；
【点睛】
本题中有用功应该是克服摩擦力做功，即拉力F 满足1()2F G f =+轮
地．
18．下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是
A ．机械效率越大，做的有用功一定越多
B ．功率越大，做功越快
C ．有力作用在物体上，力一定对物体做了功
D ．功率小，机械效率也一定低
【答案】B
【解析】
【详解】
A ．因为机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率越大，做的有用功不一定越多，故A 错误；
B ．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，故B 正确；
C ．有力作用在物体上，物体力的方向上没有移动距离，力不做功，故C 错误；
D ．机械效率是有用功与总功的比值，与功率的大小无关，故D 错误．
19．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度．若物体受到的重力为100N ，动滑轮的重力为20N ．在把物体匀速提升1m 的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是
A ．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是100J
B ．甲滑轮组所做的有用功为200J ，乙滑轮组所做的有用功为300J
C ．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D ．甲、乙两滑轮组的机械效率不相等
【解析】
（1）甲乙两滑轮组所提的重物相同、上升的高度相同，根据W=Gh可知两滑轮组所做的有用功相同，则
W有=Gh=100N×1m=100J，故A正确、B不正确．
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数n甲=2，n乙=3，
∵动滑轮的个数和重力以及物体的重力相同，
∴根据
1
F G G
n
=+
物动
（）可知，两滑轮组绳子自由端的拉力不相等，故C不正确，
（3）不计绳重和摩擦时，滑轮组的额外功是由克服动滑轮重力所做的功，根据W=Gh可知，动滑轮重和上升高度相同时，两者的额外功相等，
即W额=G动h=20N×1m=20J，
∵W总=W有+W额，∴两滑轮组的总功相同，即W总=100J+20J=120J，
根据
W
W
η=有
总
可知，两滑轮组的机械效率相等，均为
100J
83.3%
120J
W
W
η==≈
有
总
，故D错
误．
故选A．
20．某建筑工地要将同一个箱子从地面搬上二楼，如果分别采用如图所示的两种方式搬运，F1和F2做功的情况，以下判断正确的是（）
A．两种方式机械效率一定相等
B．两种方式功率一定相等
C．两种方式所做的总功一定相等
D．两种方式所做的有用功一定相等
【答案】D
【解析】
【详解】
A．有用功相同，总功不同，机械效率等于有用功和总功的比值，所以机械效率也不同，故A错误．
B．搬运时间不知道，无法比较功率的大小，故B错误．
C．但额外功不同，总功等于额外功与有用功之和，所以总功不同，故C错误，
D．两只搬运方式所做的有用功根据公式W=Gh可知是相同的，故D正确．。