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第十一章 功与机械能
提升卷
考试用时：90分钟，满分：100分
一、单项选择题（共7小题，每小题3分，共21分）
1．如图是小珠扔实心球的情景，下列选项中小珠对实心球做了功的是（　　）
A．将球从地面举至高处 B．手举球静止不动
C．球离手后继续运动 D．球落地后继续滚动
2．小明将一箱牛奶从一楼搬到三楼，小明想用所学物理知识测量搬运过程中对牛奶做功的功率。则下列物理量不需要测量的是（　　）
A．一箱牛奶的质量 B．小明从一楼走到三楼通过的路程
C．一楼到三楼的高度 D．小明从一楼走到三楼所用的时间
3．如图所示，用沿斜面向上50N的拉力，在4s内把一个重60N的物体从斜面底端匀速拉到顶端，物体通过的路程为2m，上升的高度0．5m。则此过程中（　　）
A．斜面的机械效率为70% B．拉力做功的功率为30W
C．物体受到的摩擦力为35N D．拉力对物体做的有用功为120J
4．如图甲所示是科技馆里的“最速降线”装置，其示意图如图乙所示。将分别位于直轨道和弧形轨道上的两个完全相同的小球M、N同时从起点由静止滚下，N球先到达终点。则整个过程中（　　）
A．M球动能不断减小 B．M球重力势能不断增大
C．N球重力做功更多 D．N球重力做功的功率更大
5．跳台滑雪运动员从助滑开始，运动轨迹如图甲（其中B、C两处等高），经过B、C、D位置的能量如图乙。下列说法正确的是（　　）
A．运动员能继续前进是受到惯性作用
B．力改变了运动员的运动状态
C．运动员运动过程中机械能保持不变
D．运动员到达BC间最高点时动能为零
6．如图所示，一均匀木板AB，B端固定在墙壁的转轴上，木板可在竖直平面内转动，木板下垫一木块C，恰好使木板水平放置。木块C各表面粗糙程度相同，木板和地面的粗糙程度均匀且相同，现用水平力F在水平地面由A端向B端缓慢匀速推动木块C。关于此过程，下列有关说法中正确的是（ ）
①木块C对木板AB的摩擦力水平向右且大小不变
②木块C下表面所受的摩擦力大于上表面所受的摩擦力
③推力F变大，C对地面的压力变大
④推力F大小不变，推力F的功率保持不变
A．①④ B．②③ C．①② D．②④
7．如图，将100N的衣物挂在晾衣架横杆上，拉绳使其匀速上升1．6m，用时5s，此过程该装置的机械效率为80%。上升过程中，横杆保持水平，不计绳重及摩擦。则（　　）
A．拉力做功160J
B．拉力的功率为32W
C．动滑轮总重25N
D．若增大衣物的质量，机械效率将减小
二、填空题（共9小题，每空1分，共28分）
8．有一实心正方体物块（不吸水）放入底面积为200cm2的圆柱形容器中，物块浸入水中的体积为400cm3，该物块质量为_______kg，然后在其上表面放置一个重6N的铝块，静止后正方体物块上表面刚好与水面相平，该物块的密度为_______kg/m3，铝块放上去到正方体物块静止过程中，该物块克服自身重力做的功为_______J。
9．如图所示，我国古代记录传统手工技术的著作《天工开物》里记载了一种捣谷用的舂，该装置是_________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；若该装置碓头A重200N，不计横木的重力和摩擦，杆长AB＝1.5m，O为支点，OB＝0.5m，人在B端施加的竖直向下的力至少为_________N；若每次碓头A上升的高度都为0.5m，1min撞击舂中的谷粒15次，则克服碓头重力做功的功率为_________W。
10．一辆汽车以20m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶5分钟，汽车的质量为1500kg，行驶时所受阻力为车重的0.2倍，此过程中牵引力做的功为_______J，此时汽车的功率为______W，重力做的功为_______J。
11．如图是我国第一艘无人机航空母舰——四川舰，它满载排水量可达4万吨，当四川舰满载航行时，受到的浮力约为________N。若一架舰载机飞离四川舰后，舰身会_________（选填“上浮一些”“下沉一些”或“保持不变”）；在某海域训练时，航母以的速度匀速直线航行。此时航母所受阻力为其满载时重力的0.01倍，那么航母推进力的功率为________W。若四川舰上一架第六代战机以2.5马赫（1马赫等于1倍音速）的速度沿水平方向匀速飞行10分钟，飞行距离为________。（g取10N/kg）
12．如图所示是小海利用滑轮组搬运重物，为了将重为600N的物体匀速提升2m，小海需要将绳子自由端移动______m。已知动滑轮重力为150N，则小海的拉力F为______N；机械效率为______。（不计绳重及摩擦）
13．如图是探究动能影响因素的部分装置，通过比较木块被推动距离的远近来反映小球动能大小，这一步用到的物理研究方法是______，通过甲、乙实验可知：质量一定时，小球的______越大，动能越大。
14．图甲为坐姿划船训练器械，图乙是其原理简化图。已知动滑轮质量为10kg，配重质量为50kg，不计绳重和摩擦。某次训练过程中，运动员两只手分别从A、B端同时施加拉力将配重匀速提起，每分钟提升配重15次，每次配重上升0.8m。配重匀速提升过程中，A端绳子的拉力为___________N，该滑轮组的机械效率是___________，该运动员的平均功率为_________W，配重匀速上升时的机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（g取10N/Kg）
15．滑轮组将重500N的物体，举高80cm的过程中，机械效率为，则此过程中有用功为___________J，额外功为__________J，若不计滑轮摩擦及拉线质量的影响，则可知动滑轮重__________N，当提升重物为375N时，滑轮组的机械效率为__________。
16．人体肺的主要功能是进行气体交换，通过呼吸将氧气传送到血液中，并排出静脉血中的二氧化碳。我国的体外膜肺氧合（ECMO）的核心部分是膜肺（人工肺）和血泵（人工心脏）。该技术的原理是将体内的血液引出体外，如图所示，经过人工心肺旁路氧合后注入病人体内，起到替代部分心肺的作用。正常人的心脏在一次搏动中泵出血液的体积约80mL，一次搏动中推动血液流动的平均压强为，则心脏博动一次对血液所做的功为______J，假设正常人心脏每分钟搏动75次，正常人心脏每分钟推动血液流动的平均功率为______W。
三、实验题（共3小题，每空1分，共23分）
17．小明在“探究杠杆的平衡条件”实验中。
(1)若实验前杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于______（选填“平衡状态”或“非平衡状态”），可将杠杆两端的平衡螺母向______调节，使杠杆在不挂钩码时能在______位置平衡。
(2)如图乙所示，在A处悬挂3个钩码，每个钩码重为0.5N。在B处施加一个竖直向下的拉力，使杠杆在水平位置再次平衡，目的是______，拉力的大小为______N。
(3)若沿着图乙所示的方向在B处斜拉弹簧测力计，拉力将______（选填“变大”“不变”或“变小”）。
(4)回顾功的知识后，小明想能否将“”中的单位“”换成“J”，根据功的定义，你觉得可以换吗？______（选填“可以”或“不可以”）。
(5)小明回到家里，发现家里的两种墙壁开关如图丙所示，按钮可绕面板内的轴转动。根据你的生活经验，你认为______（选填“1”或“2”）较易损坏，因为按动这种开关需要的力较大。
18．物理学习中要注重方法的学习：
(1)学习物理概念时，将一个物理量与另一物理量的比值定义为一个新的物理量的方法叫作“比值定义法”。请写出本学期学过的一个使用该方法定义的物理量名称：________，对应的表达式为________，该物理量的国际单位是________；
(2)在探究“重力大小与质量的关系”实验中，小华用如图所示的弹簧测力计测量物体的重力，图中所测物体的重力为________ N。记录多组物体质量、重力数据后，可通过以下两种方法分析数据，得出结论。方法一：计算重力与质量的________，发现接近为一个定值。方法二：通过描点连线，作出重力与质量的关系图像，得到结论：________。
19．提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中，滑轮组如图1所示，实验测得的数据如表所示。
次数 物体的重力 提升的高度 拉力F/N 绳端移动的距离 机械效率
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
(1)实验中应沿竖直方向_________拉动弹簧测力计，某同学在该实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会_________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
(2)分析第3次实验数据，求出此时机械效率的是_________；
(3)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，使用同一个滑轮组提升重物时，被提升的物体越重，机械效率_________（选填“越高”、“越低”或“不变”），分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度_________（选填“有关”或“无关”）；
(4)小红用均为的滑轮，组装了如图2所示的甲、乙两个滑轮组（两个滑轮组都不计绳重和摩擦），在相同时间内把重物G提升相同高度，拉力，则、做功的功率______，机械效率______（两空均选填“>”、“<”、“＝”），______。滑轮组的机械效率之比______。
四、计算题（共2小题，共10分）
20．如图所示，塔式起重机上的滑轮组将重为的重物吊起，使其在20s内匀速上升10m，滑轮组的机械效率为80%。求：
(1)提升重物做的有用功；
(2)绳端的拉力F；
(3)若克服摩擦和钢丝绳重所做功为2000J，求动滑轮的重力。
21．小雨用滑轮组提升重物。每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和液体的阻力。（）
(1)物体A的质量为50kg，求物体A的重力是多少？
(2)如图甲所示，小雨对绳子自由端的拉力为150N时，地面对物体A的支持力是100N。为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，并利用它将物体A在空气中匀速提升了2m，求小雨做的功是多少？
(3)小雨用图乙所示的滑轮组，将另一密度为的物体B从某液体中匀速向上拉至空气中，拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。已知与之差为50N，在空气中提升B时滑轮组的机械效率为75%。求液体密度是多少？
五、综合能力题（共3小题，每空1分，共18分）
22．我国基础建设能力世界领先，如图所示，起重机是工程建设中不可或缺的重要设备，起重机的各个部件都运用了机械相关物理知识。请回答下列问题。
(1)起重机上吊起重物的滑轮是一个________滑轮，使用它可以________；
(2)若某次起重机在作业时，吊起重1000N的物体，绳索的拉力600N，重物上升10m，用时5s，请计算绳子拉力做的功W、功率P和吊起重物时的机械效率η；
(3)如图所示是起重机的示意图，请根据图中给出的动力与阻力，画出动力臂和阻力臂
23．如图（a）所示，2025年4月19日长征六号改运载火箭成功将试验卫星发射升空．
(1)火箭在离地加速升空过程中（忽略火箭质量的变化），火箭的动能___________，机械能___________，火箭周围的大气压强不断___________。
A．增大 B．减小 C．不变
(2)1643年意大利科学家___________测出了大气压强的值如图（b）所示，实验时没有将玻璃管竖直放置，此时的大气压强___________1个标准大气压。
A．大于 B．等于 C．小于
(3)下列器材中，利用大气压强工作的是___________。
A．真空吸盘 B．血压计 C．液位计 D．液体密度计
24．阅读短文，回答问题。
活塞式抽水机俗称压水井，其结构设计体现古代劳动人民的智慧.它的工作原理如题23图所示，该装置由手柄、连杆、活塞、圆筒（储水腔）、只能向上开启的阀门A、B及出水管组成.其中，活塞跟筒壁紧密接触同时又可以上下移动，手柄（DOE）可绕支点O转动，通过D下的连杆与活塞连接。使用时，提起活塞，阀门A受到大气压的作用而关闭，活塞的下面空气稀薄，气压小于外界的大气压，于是，低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒，如图甲所示。当压下活塞时，阀门B被水压下而关闭，水受阻不能向下流动，于是冲开阀门A进入圆筒的上部，如图乙所示。再提起活塞时，活塞上面的水迫使阀门A关闭，水从出水管流出，与此同时，低处的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒.这样，活塞不停地上下移动，水就从管口连续不断地流出。已知：活塞直径（圆筒竖直部分的内径）为10cm，阀门A和B直径、出水管直径均为4cm，标准大气压取，取，g取，取3。
(1)在手柄E处向下施力F，提起活塞，手柄（DOE）可视为______（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，阀门B下方的水是在______的作用下进入圆筒；
(2)标准大气压下，理论计算抽水高度为10m，实际抽水高度要小一些，原因是______；
(3)反复提压手柄使水从液面a开始上升，当活塞和水升至图甲位置时，活塞与圆筒的摩擦力为10N，则F至少为______N，此过程中，水克服重力所做功为______J；（忽略连杆、手柄和活塞的重力，忽略活塞厚度）
(4)如图丙所示，若匀速提压手柄使活塞在G、H间往返运动，水每次上升的最大高度均到液面b处，活塞往返一次用时2s，则出水管口处水的平均流速为______m/s。
参考答案
一、单项选择题（共7小题，每小题3分，共21分）
1 2 3 4 5 6 7
A B C D B B C
二、填空题（共9小题，每空1分，共28分）
8． 0.4 0.4×103 0.12
9．费力 400 25
10．1.8×107 6×104 0
11．4×108 上浮一些 2×107 510
12．4 375 80%
13．转换法 速度
14． 300 83.3% 120 增大
15．400 100 125 75%
16． 1.28 1.6
三、实验题（共3小题，每空1分，共21分）
17．（1）平衡状态 右 水平；（2）便于测量力臂 2；（3）变大；（4）不可以；（5）1
18．（1）压强 Pa；（2） 2.6 比值 物体所受重力与其质量成正比
19．（1）匀速 偏小；（2）74.1%；（3）越高 无关；（4）＜ ＞
四、计算题（共2小题，共12分）
20．（1）；（2）；（3）
解：（1）提升重物做的有用功
（2）由得：绳端的拉力
（3）由得，该过程所做的总功
该过程所做的额外功
若克服摩擦和钢丝绳重所做功为
克服动滑轮重所做的额外功
动滑轮的重力
21．（1）500N；（2）1200J；（3）1×103kg/m3
解：（1）物体A的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
（2）如图甲，由题意可知，小雨没有把重物A提起来，对A进行受力分析如下图1，由力的平衡条件可得
G=F拉+F支
滑轮组对A的拉力
F拉=G-F支=500N-100N=400N
根据力的作用是相互的，A对滑轮组的拉力等于滑轮组对A的拉力，由图甲可知，n=3，对甲滑轮组的动滑轮进行受力分析，如图2所示，由力的平衡条件可得
3F=F拉+G动
所以动滑轮的重力
G动=3F-F拉=3×150N-400N=50N
为了提起物体A，他增加了滑轮个数，组装了如图乙所示的滑轮组，对乙图的动滑轮和A物体进行受力分析，如图3：
此时绳端的拉力
由图乙可知，n′=4，绳子移动的距离
s=4h=4×2m=8m
小雨做的功
W=F′s=150N×8m=1200J
（3）不计绳重、摩擦，在空气中提升B时滑轮组的机械效率
代入数据可得
GB=300N
B的体积
在空气中，绳端的拉力
已知
F2-F1=50N
则在水中绳端的拉力
F1=F2-50N=100N-50N=50N
B物体浸没在水中时，以B物体和2个动滑轮为研究对象，其受力情况如图4，由力的平衡条件可得
4F1+F浮B=GB+2G动
则B在水中受到的浮力
F浮B=GB+2G动-4F1=300N+2×50N-4×50N=200N
液体的密度
五、综合能力题（共3小题，每空1分，共18分）
22．（1）动 省力；（2）12000J，2400W，83.3%；（3）
23．（1） A A B；（2）托里拆利 C；（3）A
24．（1）省力 大气压；（2）活塞与圆筒密封不严（阀门泄漏、摩擦阻力及气蚀等因素导致实际真空度不足，无法完全利用大气压）；（3）33.5 39.375；（4）0.625

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