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第九章 机械和功
一、单选题
1．甲、乙两机器的功率分别为P甲=1000瓦、P乙=880瓦，下列说法正确的是（　　）
A．做功相同，甲用时多 B．甲做功多
C．用时相同，甲做功少 D．甲做功快
2．学习了简单机械知识后，某同学自制了如图所示的晾衣架。他将50N的衣物挂在横杆上，拉绳使其匀速上升1.6m，用时5s（上升过程中，横杆保持水平），此过程该装置的机械效率为80%（不计绳重及摩擦）。下列分析正确的是（　　）

A．拉力做功80J B．拉力的功率为20W
C．动滑轮重12.5N D．若增大衣物的质量，机械效率将减小
3．在如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（　　）
A．羊角锤
B．钢丝钳
C．镊子
D．开瓶器
4．引体向上是体育课健身项目之一，小明在30s内完成9个标准的引体向上，他引体向上的功率约为（　　）
A．6W B．60W C．600W D．6000W
5．下列情况中做功最多的是（　　）
A．将200N的一袋大米竖直向上匀速提高10m
B．将200N的木箱用10N的水平拉力使其在水平面上前进10m
C．重为400N的木箱在光滑的水平面上匀速移动10m
D．大力士用力举着800N的杠铃不动
6．如果一个用杆秤卖水果的奸商，他要坑害消费者，常用的方法是（　　）
A．换重些的秤砣 B．把秤砣砸掉一块
C．给秤杆上重新刻上刻度 D．把挂钩的位置换换
7．一个足球运动员用100N的力踢一个重为5N的足球，球离脚后在水平草地上向前滚动了30m。在球滚动的过程中，运动员对足球做的功为（　　）
A．500J B．300J C．150J D．0J
8．如图，用大小相等的拉力F，分别沿竖直方向和水平方向拉物体，物体的运动方向始终和拉力方向保持一致。已知运动时间tab>tcd，运动距离sab=scd，比较（a）（b）两种情况下拉力所做的功和功率（　　）
A．ab段做的功较多
B．ab段和cd段做的功一样多
C．ab段功率较大
D．ab段和cd段功率一样大
二、填空题
9．一个正常成年人的心脏推动血液流动的功率为1.5W。
(1)该成年人一昼夜（24h）心脏对血液做了 J功；
(2)这些功可以把 kg的水送到10m高处。（取g＝10N/kg）
10．功率是表示物体 的物理量，功率大的机械做功 快，做功 多（后两空选填“一定”或“不一定”）。
11．如图所示，O为轻质杠杆AB的支点，A端挂重为G的物体，图中能使杠杆在水平位置平衡的拉力有 ，且该拉力 大于G（选填“一定”、“可能”或“一定不”）。
12．小红和小华用一只弹簧测力计，一根长度为1m、质量为1.2kg粗细均匀、质量均匀分布的圆柱型螺纹钢AB，一只金属筐，制成了如图所示的机械装置。制作时，她们将金属筐系于螺纹钢上的B端，当悬挂螺纹钢的钢索在螺纹钢上的悬吊点移至O点时，螺纹钢在水平位置平衡，测得OB＝4cm，则金属筐的质量为 kg。称重时，将重物放入金属筐中，用弹簧测力计竖直向下拉住螺纹钢的A端，便之再次在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为15N，则重物的质量是 kg。若在她们制作的装置中仅将弹簧测力计换成质量为1kg的“秤砣”，制成杆秤，从O点开始，沿OA每隔1cm标出对应的质量刻度，则该杆秤的分度值为 kg。（g取10N/kg）
13．家用汽车长安CS75plus的发动机有2.0T和1.5T两种排量，最大功率分别是171kW和131kW。为了测试这两款车的加速能力，在车重和阻力相同的情况下，让它们以最大功率从静止加速到100km/h，测试结果分别是用时7.9s和10.2s，则它们这段在加速过程中，发动机功率较大的是 （选填“2.0T”或“1.5T”，下同）、牵引力较大的是 ；观察到2.0T的加速距离较短，说明 的发动机做功较多。
三、实验题
14．小勇在探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。
（1）实验装置如图甲所示静止在桌上，此时杠杆 （选填“是”或“不是”）平衡状态，为了调节杠杆在水平位置平衡，他应将两侧的平衡螺母向 边调；
（2）小勇在水平平衡的杠杆两边挂上钩码后如图乙所示，他应该在下列方法中选择 使杠杆重新在水平位置平衡；
A．向左调节平衡螺母
B．将左侧钩码向左移动
C．增加右侧钩码个数
（3）进行正确操作后测出力和力臂记录在如下表格中。
实验次数 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L1/cm
1 3 4 4 3
2 4 5 5 4
3 5 6 6 5
小勇根据表中记录的多次实验数据分析得出如下结论：动力+动力臂=阻力+阻力臂。小华说他得出的结论是错误的，小华判断的依据是 。
15．在“测量滑轮组机械效率”的实验中，小刚用如图所示滑轮组进行了三次实验，其中动滑轮重0.5N，实验数据如表；
实验 序号 物重G/N 物体上升 高度h/m 拉力F/N 机械效率η
① 4 0.30 1.8 74.1%
② 6 0.30 2.6 76.9%
③ 8 0.30 3.3
（1）本实验中用到的测量工具有 和弹簧测力计；
（2）实验中应竖直向上 拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升；
（3）第③次实验中滑轮组的机械效率为 ；（结果保留至0.1%）
（4）在第②次实验中，做的额外功为 J；
（5）通过分析实验数据可以得出：同一滑轮组提升的物重增大，额外功将 ，机械效率将 。（均选填“增大”、“减小”或“不变”）
四、计算题
16．如图所示是一辆太阳能玩具车，该玩具车的质量为1千克，在阳光的照射下，玩具车10秒内做匀速直线运动，通过路程为5米，设运动过程中玩具车的功率始终不变，受到的阻力恒为重力的0.5倍。求：
（1）玩具车的牵引力F；
（2）10秒内玩具车牵引力所做的功W；
（3）10秒内玩具车的功率P。
17．食物也是一种“燃料”，释放化学能的过程不断地发生在人体内，提供细胞组织所需的能量。人体摄入的能量（营养师常称之为热量）过多或过少，都有损于健康。
（1）某种油炸食品，每可提供的能量约为，假设这些能量全部被质量为、温度为的水吸收，可使这些水的温度升高到多少摄氏度？[]
（2）如果上述这些能量全部用于克服重力做功，则能把多少千克的物体提升？（取）
试卷第1页，共3页
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《第九章 机械和功》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D B C B A B D B
1．D
【详解】A．由题可知，P甲=1000瓦、P乙=880瓦，则P甲>P乙，由，做功相同时，甲机器用时少于乙机器用时。故A错误；
BD．功率是描述做功快慢的物理量，P甲>P乙，说明甲做功快，由于做功时间未知，无法判断甲乙机器做功的多少。故B错误，D正确；
C．由P甲>P乙，W=Pt可知，相同时间时，甲机器做功多于乙机器做功。故C错误。
故选D。
2．B
【详解】A．如图，滑轮组做的有用功
拉力做的功
故A错误；
B．拉力的功率
故B正确；
C．滑轮组做的额外功
动滑轮与横杆的总重
则动滑轮的重小于12.5N，故C错误；
D．若增大衣物的质量，滑轮组的额外功不变，有用功增多，由可知，机械效率将提高，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，是费力杠杆，故C符合题意；
D．开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选C。
4．B
【详解】中学生的质量约50kg，小明的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
完成一个引体向上，向上运动约0.5m，则克服重力做的功
W=Gh=500N×0.5m=250J
由题意可知，30s内做的总功
W总=9W=9×250J=2250J
则30s内克服重力做功的功率
接近60W，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
5．A
【详解】将200N的一袋大米竖直向上匀速提高10m，所做的功是
用10N的水平拉力使重200N的木箱在水平面上前进10m，拉力所做的功是
重为400N的木箱在光滑的水平面上匀速前进10m，没有在重力和支持力的方向上移动距离，所以重力和支持力没有做功，接触面光滑，说明木箱不受摩擦力，所以没有力对物体做功；大力士用力举着800N的杠铃不动，虽然大力士对杠铃有力的作用，但在力的方向没有移动距离，因此大力士没有对杠铃做功。
故选A。
6．B
【详解】A．换重一些的秤砣，根据杠杆的平衡条件，其对应的力臂会减小，测量值小于实际值，故A不符合题意；
B．把秤砣砸掉一块，秤砣变轻，根据杠杆的平衡条件，其对应的力臂会增大，测量值大于实际值，故B符合题意；
C．给秤上重新刻上刻度，这是不符合实际的，故C不符合题意；
D．挂钩都是固定在秤的前端的，故D不符合题意。
故选B。
7．D
【详解】球离脚后，在水平草地上向前滚动的过程中，靠惯性运动，球脱离了脚，脚没有给球施加力，对球不做功，故D正确，ABC都错。
故选D。
8．B
【详解】AB．根据可知，拉力相同，在力的方向上移动的距离相同，故ab段和cd段做的功一样多，故A不符合题意；B符合题意；
CD．可知，ab段和cd段做的功一样多，运动时间tab>tcd，故ab段功率较小，故CD不符合题意。
故选B。
9．(1)129600
(2)1296
【详解】（1）一昼夜（24h）心脏对血液做的功为
W=Pt=1.5W×24×3600s=129600J
（2）由
W=Gh=mgh
可知送水的质量为
10． 做功快慢 一定 不一定
【详解】[1][2]把物体单位时间内做的功定义为功率，它表示物体做功的快慢；功率越大的机械做功越快，功率越小的机械做功越慢。
[3]由可知，物体做的功与功率和时间都有关，功率大，若做功时间短，那物体做的功不一定多。
11． F1、F2、F3 一定
【详解】[1]由图可知，能使杠杆在水平位置平衡的拉力有，拉力F4会使杠杆逆时针转动。
[2]由图可知，三个拉力的动力臂均小于重力的力臂，根据杠杆的平衡条件可知，这三个拉力一定都大于重力。
12． 13.8 36 0.25
【详解】[1]螺纹钢重力
G=mg=1.2kg×10N/kg=12N
因为质量均匀分布，所以重力作用在重心位置，即中点，重心到O距离为
L1=0.5m-0.04m=0.46m
由杠杆平衡条件可知
G×L1=G1×OB
解得
金属筐的质量为
[2]因为之前已经调平衡，所以根据杠杆平衡条件可得
F×OA=G2×OB
解得
重物的质量是
[3]1kg的“秤砣”重力为
G3=m3g=1kg×10N/kg=10N
根据杠杆平衡条件最大物重为
最大质量为
OA=96cm，所以该杆秤的分度值为
13． 2.0T 2.0T 2.0T
【详解】[1]由题可知，让两款车以最大功率从静止加速到100km/h，且P2.0T=171kW，P1.5T=131kW，故在加速过程中，发动机功率较大的是2.0T。
[2]因2.0T的发动机功率较大，则由可知，在速度相同时，牵引力较大的是2.0T。
[3]以最大功率从静止加速到100km/h，测试结果分别是用时7.9s和10.2s，则2.0T的发动机所做的功为
1.5T的发动机所做的功为
所以2.0T的发动机做功较多。
14． 是 左 B 不同的物理量不能相加
【详解】（1）[1]实验装置如图甲所示静止在桌上，杠杆受到的力是平衡力，此时杠杆是平衡状态，处于静止或匀速直线运动状态的物体都是平衡状态。
[2]此时杠杆右侧偏重，为了调节杠杆在水平位置平衡，他应将两侧的平衡螺母向左边调。
（2）[3]A．小勇在水平平衡的杠杆两边挂上钩码后如图乙所示，杠杆调平，挂上物体后不能再调平衡螺母，故A不符合题意；
B．因为此时杠杆向右侧偏，所以应将左侧钩码向左移动适当的距离，直到杠杆平衡，故B符合题意；
C．增加右侧钩码个数，杠杆会更向右偏，直到失去平衡，故C不符合题意。
故选B，
（3）[4] 小勇根据表中记录的多次实验数据分析得出如下结论；动力+动力臂=阻力+阻力臂，这个结论是错误的，因为力和力臂相加，无法确定相加后的单位，即不同的物理量不能相加。
15． 刻度尺 匀速 80.8% 0.54 增大 增大
【详解】（1）[1]实验中需要测量物体的重力、拉力以及物体上升的高度，因此实验中需要弹簧测力计和刻度尺。
（2）[2]实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，保证弹簧测力计的示数稳定。
（3）[3]根据图示可知，动滑轮上绳子的股数为3，第③次实验中滑轮组的机械效率
η＝×100%≈80.8%
（4）[4]第②次实验时，绳子自由端移动的距离
s＝3h＝3×0.3m＝0.9m
有用功
W有2＝Gh＝6N×0.3m＝1.8J
总功
W总2＝F2s＝2.6N×0.9m＝2.34J
额外功为
W额2＝W总2﹣W有2＝2.34J﹣1.8J＝0.54J
（5）[5][6]该实验中，自由端移动的距离
s＝3h＝3×0.3m＝0.9m
第①次实验时，有用功
W有1＝G1h＝4N×0.3m＝1.2J
总功
W总1＝F1s＝1.8N×0.9m＝1.62J
额外功
W额1＝W总1﹣W有1＝1.62J﹣1.2J＝0.42J
第②次实验时，由（4）可知额外功W额2＝0.54J；
第③次实验时，有用功
W有3＝G3h＝8N×0.3m＝2.4J
总功
W总3＝F3s＝3.3N×0.9m＝2.97J
额外功
W额3＝W总3﹣W有3＝2.97J﹣2.4J＝0.57J
根据上述计算和表中数据可知，同一个滑轮组提升不同物体时，物体越重，额外功越多，滑轮组的机械效率越高。
16．（1）5N；（2）25J；（3）2.5W
【详解】解：（1）太阳能玩具车做匀速直线运动，牵引力等于受到的阻力
（2）10秒内玩具车牵引力所做的功
（3）10秒内玩具车的功率
答：（1）玩具车的牵引力为5N；
（2）10秒内玩具车牵引力所做的功为25J；
（3）10秒内玩具车的功率为2.5W。
17．（1）；（2）
【详解】解：（1）由公式
可得，水的温度可以升高到
（2）如果这些能量全部用于克服重力做功，即做功为，由公式
可得，提升物体的质量为
答：（1）可使这些水的温度升高到85摄氏度；
（2）如果上述这些能量全部用于克服重力做功，则能把千克的物体提升。
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