专题03 简单机械和功（计算专题训练）--2023-2024学年九年级物理上学期期末考点全预测（苏科版）

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\l "_Tc16452" 【计算1 杠杆的平衡条件】1
\l "_Tc5338" 【计算2 滑轮组中的相关计算】4
\l "_Tc31833" 【计算3 功的计算和公式的应用】6
\l "_Tc846" 【计算4 功率的计算及公式的应用】9
\l "_Tc846" 【计算5 机械效率的计算】12
\l "_Tc16452" 【计算6 滑轮（组）的机械效率】14
\l "_Tc5338" 【计算7 杠杆的机械效率】17
\l "_Tc31833" 【计算8 斜面的机械效率】18
\l "_Tc16452" 【计算1 杠杆的平衡条件】
1．（2023春•巴南区期末）巴南区某学校在开展物理兴趣小组活动时，学生为深入探究平衡木的平衡，小萍设计了如图所示的装置。轻质杠杆AOB可绕支点O无摩擦转动，且AB＝3m，OA＝1m。在杠杆A端用不可伸长的细线悬挂正方体M，质量为40kg，边长为20cm。当重为500N的小萍静止站立在OB之间某处时，正方体M对地面压力刚好为0，杠杆同时在水平位置处于平衡状态。求：
（1）正方体M的重力；
（2）当正方体M对地面压力刚好为0时，小萍距O点的距离；
（3）如果小萍站立在距离B端1.5m处时，正方体M对水平地面的压强。
2．（2023春•台山市期末）杆秤是我国古老且至今仍在使用的一种衡量工具，如图的杆秤可视为杠杆，提纽处为支点O，若不计其自重，当在挂钩悬挂被称物体后处于平衡状态，已知CO＝2厘米，OD＝20厘米，秤砣的重力为10牛，求：
（1）被称物体的重力；
（2）若这杆秤所能测物体的最大重力为200牛，求OB的长度。
3．（2023•鹤城区校级开学）如图所示是锅炉保险阀门的示意图。当阀门受到的蒸汽压力超过其安全值时，阀门就会被拉开。其中OB＝1m，OA＝0.25m，阀门的底面积为2cm2，锅炉内气体压强的安全值为6×105Pa，杠杆的重力、摩擦均不计，锅炉外的大气压p0＝1×105Pa。求：​
（1）当阀门刚好被拉开时，蒸汽对阀门向上的压力；
（2）当阀门刚好被拉开时，A点受到的压力大小；
（3）B点所挂重物的重力大小。
4．（2023•綦江区校级开学）如图所示，一个重为20N、边长为10cm的实心正方体M，悬挂在轻质杠杆B端，OB：OA＝5：4，当M的一半体积浸在水中时，在A端施加一个竖直向下的拉力F使杠杆在水平位置平衡。（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）M底部受到的水对它的压强；
（2）M受到的水对它的浮力；
（3）F的大小。
5．（2023春•新泰市期末）小明发现一个不吸水的新型圆台体建筑材料，测得其重力为12N。他用弹簧测力计和杠杆设计了如图所示的装置进行实验，轻质杠杆OB可绕O点转动，圆台体材料用细绳悬挂在杠杆上A点，容器M中装有水并置于水平地面，当杠杆在水平位置平衡时B端竖直向上的拉力F为0.5N，此时圆台体材料浸没在水中静止且未触底。已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，求：
（1）当轻质杠杆在水平位置平衡时，细绳对圆台体材料的拉力；
（2）当轻质杠杆在水平位置平衡时，圆台体材料受到的浮力；
（3）圆台体材料的密度。
6．（2023•九龙坡区校级开学）如图甲所示，MN是以O为支点的轻质杠杆，OM：ON＝4：1，物体A是棱长为10cm的实心均匀正方体，将A自由放置在底面积为200cm2的薄壁柱形容器中，在A的正上方是一个质量为1kg、底面积为60cm2、高为10cm的长方体B，用轻质细杆分别将B和C竖直连接在杠杆M、N两端，且杠杆在水平位置平衡，C是重为100N，边长为10cm的实心均匀正方体。现向容器中注水，物体A所受的浮力F与水的深度h的变化关系如图乙所示。求：
（1）A的质量；
（2）未向容器中注水时，C对水平地面的压强；
（3）当C对地面的压强为8800Pa时，向容器中一共注入水的质量。
\l "_Tc5338" 【计算2 滑轮组中的相关计算】
7．（2023春•双峰县期末）如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上质量是10千克的物体，已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，动滑轮重2N，物体被拉动的速度是0.1米/秒，不计绳重和绳与滑轮间的摩擦力。g＝10N/kg，求：
（1）物体在水平面上受到的滑动摩擦力是多少？
（2）拉力F的大小是多少？
（3）拉力F在10秒内移动的距离是多少？
8．（2023春•象山区校级期中）如图所示，质量为60kg的工人用滑轮组吊起质量为40kg的箱子，（忽略绳重、摩擦和动滑轮重力），求：
（1）物体的重力。
（2）工人所施加的拉力大小。
（3）通过计算说明，该工人用此装置能否拉起重为1400N的物体？
9．（2023春•电白区校级期中）小明同学用如图所示的滑轮组用时10s匀速提升质量20kg的物体，物体向上移动了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg，动滑轮重力为20N。求：
（1）所提物体的重力；
（2）作用在绳子自由端的拉力；
（3）绳子自由端的移动速度。
10．（2023春•茂南区校级期中）质量为60kg的边长为50cm正方形水泥板平放在水平地面上，现要在10s内用如图所示装置将水泥板匀速升到离地面10m高处，动滑轮重力为20N，不考虑绳子与轮的摩擦。求：（g＝10N/kg）
（1）人收绳的速度；
（2）人的拉力；
（3）当水泥板单独放在水平地面时，对地面的压强为多大？
11．（2023春•呼和浩特期末）某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的质量为60kg，体积为0.04m3；通过滑轮组把A从水中匀速提升，不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水＝1×103kg/m3。求：
（1）A浸没在水中所受浮力；
（2）A露出水面前，绳子自由端的拉力；
（3）若人的重力为625N，与水平地面的接触面积为500cm2，物体A出水后，求人对地面的压强。
\l "_Tc31833" 【计算3 功的计算和公式的应用】
12．（2023•中山市校级一模）“绿水青山就是金山银山”，为了保护环境，我国大力发展电动汽车替代传统燃油汽车。表中是某种电动汽车的部分参数，假设车上只有司机一人，质量为60kg，汽车在水平公路匀速行驶时所受阻力为总重力的0.04倍，电动汽车充满电后以最高速度匀速行驶60km。（g＝10N/kg）求：
（1）行驶这段路程所用的时间；
（2）电动汽车在水平公路匀速行驶时牵引力的大小；
（3）电动汽车匀速行驶60km，牵引力所做的功。
13．（2023•内乡县开学）如图是小伟同学在单杠上做引体向上时的情景，每次引体向上身体上升的高度为0.6m，求解下列问题。（小伟的质量为50kg，g取10N/kg）
（1）引体向上前小伟先进行了热身训练，他绕操场跑了600m用时5min，求他热身运动的平均速度。
（2）小伟的体重是多少？
（3）小伟完成1次引体向上克服重力做的功。
（4）小伟做完引体向上运动后，双脚稳稳地站在水平地面上，请你计算他此时对地面的压强。（小伟每个鞋底的底面积为250cm2）
14．（2023秋•渝中区校级月考）一质量为5t的载重货车，现装有质量为25t的货物以20m/s的速度匀速行驶在水平公路上，已知货车共有4个车轮，每个车轮与地面接触面积为1.5dm2，汽车匀速行驶时，受到的阻力是总重的0.1倍，求：
（1）货车停下后对地面的压强；
（2）货车匀速行驶10s牵引力做的功。
15．（2023•沈阳）重为5N的空鱼缸，放在水平窗台上，其底面与窗台的接触面积为0.01m2，如图，向鱼缸内注入1.5kg的水，水的深度为10cm。假设小明沿竖直方向把盛水的鱼缸匀速抬高0.3m。（g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3）求：
（1）空鱼缸对窗台的压强；
（2）注水后鱼缸底部受到水的压强；
（3）抬高鱼缸的过程中，小明对鱼缸和水总共做的功。
16．（2023秋•鼓楼区校级月考）“背漂”是儿童游泳时常佩戴的一种救生装置。某款长方体“背漂”重为1.5N，底面积为375cm2。把足够大的柱形容器放在水平台面上，用不可伸长的细线一端与“背漂”的底面相连，另一端固定在容器底部，如图甲。往容器中缓慢持续注水，注水过程中细线的拉力F与水的深度h的关系如图乙所示，求：
​（1）注水过程中，“背漂”受到的最大浮力；
（2）细线的长度；
（3）注水过程中，浮力对“背漂”所做的功。
17．（2023•香洲区校级三模）如图甲所示，质量为3kg的物块，在拉力F的作用下在水平面上做直线运动。拉力随时间变化、速度随时间变化图象分别如图乙、丙所示，已知物块在0～6s的运动距离为6m。求（g取10N/kg）：
（1）物块的重力；
（2）在2～4s内物块运动的平均速度；
（3）在前6s内，拉力F做的功。
\l "_Tc846" 【计算4 功率的计算及公式的应用】
18．（2023•宽甸县模拟）某科研所新研发了一款微型机器人，它可拖动比自身重大很多的物体。机器人质量是1.2×10﹣2kg，它静止在水平地面上时，与地面的接触面积是1×10﹣4m2。求：
（1）它受到的重力是多少？
（2）静止时，它对水平地面的压强是多少？
（3）若它用110N的水平拉力在10s内匀速拖动重物前进1m，则拉力的功率是多少？
19．（2023•西藏）2021年6月25日，西藏自治区首条电气化铁路拉林铁路开通运营，历史性地实现复兴号动车组对31个省区市的全覆盖，翻开了西藏和高原铁路建设发展新篇章。旦增乘坐某次列车从拉萨去林芝旅游，列车经过平直的藏木特大桥时，如图甲所示，他用手表测量了自己通过大桥的时间，上桥和离桥时的手表示数如图乙所示。通过查询资料得知列车功率约为5×106W，若列车过桥时速度保持25m/s不变。求：
（1）旦增过桥所用的时间；
（2）大桥的长度；
（3）列车过桥时所受阻力的大小。
20．（2023秋•沭阳县月考）一质量为5t的载重货车，现装有质量为25t的货物以20m/s的速度匀速行驶在水平公路上，汽车匀速行驶时，受到的阻力是总重的0.1倍（g取10N/kg），求：
（1）货车匀速行驶1h，牵引力做的功；
（2）若整个过程中货车的功率不变，货车上坡时的牵引力需增大为水平路面的2倍，求车上坡时的速度。
21．（2023•广饶县校级模拟）为助力乡村振兴，中山市某街道将生态农业和旅游观光相结合，打造美丽乡村。如图是该街道夏日乡村游用的观光艇，其部分技术参数如表：（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）
（1）若人的质量为50kg，当观光艇满载时，所受的浮力是多少？
（2）当观光艇以最大速度匀速航行时，受到水的平均阻力为多大？航行2km，发动机做功多少？
（3）小曾观察到艇身上标注的最大吃水线为50cm。当吃水达到该位置时，水对艇底部的压强是多大？
22．（2023•碑林区校级一模）“海斗号”自主遥控水下机器人由中国科学院沈阳自动化研究所研发，最大潜深达10767米。海斗号成为我国首台下潜深度超过万米并进行科考应用的无人自主潜水器，海斗号总质量为35t，体积为60m3。（此前国内下潜深度最大的载人潜水器为蛟龙号，ρ海水≈1×103kg/m3，g＝10N/kg）
（1）海斗号在我国首次万米深渊科考航次中，累计下潜七次，其中五次下潜是深度大于8000米的深渊科考应用，求第一次下潜到8000米时海斗号所受海水压强的大小。
（2）海斗号下潜到8000米后打开探照灯，摄像头通过观测孔了解8000米处深海的秘密，假设观测孔的面积为4dm2，求此时观测孔所受海水压力的大小。
（3）海斗号在完成某次任务后，匀速直线上升返回海面。若海斗号在水中以0.5m/s的速度匀速上浮，求浮力做功的功率和海斗号所受海水阻力大小。（设海斗号所受海水阻力大小不变）
23．（2023•咸宁模拟）如图所示，动滑轮重4N，所吊重物B重20N，物体A重240N，此时物体B恰好在20s内匀速下降了2m，不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。求：
（1）物体B下降的速度是多大？
（2）水平面对物体A的摩擦力是多大？
（3）要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升，则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大？
\l "_Tc846" 【计算5 机械效率的计算】
24．（2023•子洲县校级开学）图甲是某落锤式打桩机实物图，打桩机是利用冲击力将桩打入地层的桩工机械。其原理示意图如图乙所示。桩锤由卷扬机用吊钩提升，释放后自由下落而打桩。已知桩锤的质量为400kg，桩锤的底面积为0.1m2，桩顶的面积为0.04m2。求（g取10N/kg）：
（1）若桩锤下落打在桩上的压力为4×105N，此时桩锤对桩的压强。
（2）若卷扬机把桩锤匀速提升2m，所用时间为2s，在此提升过程中打桩机的功率为8×103W。
①此过程中的有用功。
②此过程中打桩机的机械效率。
25．（2023春•迪庆州期末）今年以来云南干旱少雨，为解决生活用水，扎西同学用一台功率为500W的抽水机将水从井中抽往12m高的楼顶水箱中，用时10min把容积为2m3的水箱装满。求：
（1）水箱中水的质量；
（2）抽水机抽水过程中对水做的有用功；
（3）抽水机抽水时的效率。
26．（2023春•鼓楼区校级期末）图1所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图2所示。吊篮的质量为60kg，两名工人及工具的总质量为240kg，某次吊升过程中，吊篮在30s内匀速上升了6m。不计滑轮重、绳重和摩擦。
（1）电动机对绳子的拉力？
（2）电动机对吊篮（包括人及工具）做的功和功率？
（3）对吊篮做的功为额外功，对人和工具做的功为有用功，则机械效率是多少？
27．（2023春•巴中期末）某型号挖掘机的实物图（甲）和作业范围图（乙）以及部分相关数据表，如图所示。挖掘机在4s内将装满铲斗的泥土从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。
（1）移送泥土过程中，挖掘机对泥土做的功。
（2）移送泥土过程中，挖掘机的总功率为20kW，此过程中挖掘机的效率。
（3）挖掘机所做的额外功可将500N的物体抬高几米。
\l "_Tc16452" 【计算6 滑轮（组）的机械效率】
28．（2023春•永丰县期中）如图所示，分别直接用力F1和使用滑轮用力F2，拉着高为h、底面积为S、质量为m的同一长方体金属块在同一水平路面上做匀速直线运动，移动L的距离。求：
（1）图中金属块静放在地面时对地面的压强；
（2）拉力在使用滑轮的过程中做的总功；
（3）该滑轮的机械效率。
29．（2023春•清河区期末）如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和轴摩擦不计。在竖直向上的拉力F的作用下，物体上升了4m。
（1）求绳子自由端移动的距离；
（2）求此过程中所做的额外功；
（3）求此过程中所做的有用功；
（4）求机械效率。
30．（2023•浠水县校级三模）小南利用图甲的滑轮组，将一实心长方体以0.2m/s的速度匀速从水底拉出水面，图乙是该实心长方体所受拉力F1随时间t变化的图像。（不计摩擦、水的阻力及绳重）。求：
（1）实心长方体浸没时受到的浮力；
（2）实心长方体从水底到露出水面前，上升的高度；
（3）实心长方体从水底到露出水面前，若人对绳的拉力F2做功400J，求此过程中滑轮组的机械效率。
31．（2023秋•赣榆区月考）如图所示，工人借助滑轮组把重为350N的货物匀速提升了3m，已知绳子端拉力大小为200N，忽略摩擦及绳重。求：
（1）绳子自由端移动的距离和动滑轮的重。
（2）工人做的有用功。
（3）工人做的额外功。
（4）滑轮组的的机械效率。
32．（2023•沙坪坝区校级开学）如图甲所示，质量为40kg的小荣同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子，脚与地面的总接触面积为0.04m2，现改变G物，计算并绘出机械效率η与G物的关系图像如图乙所示，不计绳重和摩擦，求：
（1）动滑轮的重力G动；
（2）当G物＝120N时，若此时人在10s内将物体提升了2m，则此时拉力的功率；
（3）若人站的位置能承受的最大压强为12500Pa，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率。
33．（2023•市北区校级模拟）如图所示，某考古队用滑轮组将体积为100dm3的文物打捞出水，定滑轮重100N。滑轮组上共有三根绳子a、b和c，其中a是悬挂定滑轮，b绕在定滑轮和动滑轮上，c悬挂文物，整个打捞过程始终缓慢匀速提升文物，匀速提升文物0.5m（文物一直完全浸没在水中）时滑轮组所做的有用功为1.9×103J，滑轮组的机械效率为95%（g＝10N/kg，绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计）。请解答下列问题：
（1）文物浸没在水中时受到的浮力是多大？
（2）动滑轮的重力是多大？
（3）在整个打捞过程中，a、b、c三根绳中哪根绳承受的拉力最大？该绳至少要承受多大的拉力？
\l "_Tc5338" 【计算7 杠杆的机械效率】
34．（2023•庐阳区校级三模）用如图所示的杠杆从水平位置开始提升重物，用F＝30N的动力始终竖直向上，将重为G＝60N的物体缓慢提升0.1m，已知OA：OB＝1：3，OA：OC＝1：4，支点处的摩擦不计，求：
（1）杠杆自重G杆。
（2）杠杆提升重物的机械效率η。
（3）若将动力作用点从B点移到C点，其它条件不变，请说明杠杆的机械效率怎么变化？
35．（2023•庐阳区二模）如图所示，用竖直向上的拉力F作用在杠杆末端A点，将挂在杠杆中点B的重为150N的物体匀速缓慢提升0.5m。A点沿竖直方向上升1m。已知杠杆的质量分布均匀，自重为30N。（不计绳重及摩擦）
（1）求力F的大小；
（2）求将重物匀速提升时杠杆的机械效率（结果保留到0.1%）。
36．（2022春•乾安县期末）如图所示是一种小型千斤顶示意图，当手往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在10s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂2m，把1000N的重物匀速抬高14cm。
试求：
（1）工人做的功；
（2）此千斤顶的机械效率。
\l "_Tc31833" 【计算8 斜面的机械效率】
37．（2023•北碚区校级开学）如图，一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104N，货车发动机的功率保持不变，山坡AB长2000m，高h为300m，牵引力保持2.5×104N不变，不计空气阻力。求：
（1）汽车从山底开到山顶所做的有用功。
（2）山坡的机械效率。
（3）汽车在山坡上行驶时的摩擦力。
38．（2023春•叙州区期末）如图所示，斜面长5m，高3m，物体A的重力为200N，物体B的重力280N，动滑轮的重力为20N。滑轮组绳子平行于斜面连接物体A，在滑轮组与物体B的作用下，能使物体A由斜面底端被匀速拉至顶端（不计绳重、滑轮与绳间的摩擦力、空气阻力）。
求：（1）绳子拉力F对物体A所做的有用功多少？
（2）该斜面的机械效率多少？
（3）物体A受到的滑动摩擦力多少？
39．（2023秋•新沂市校级月考）如图所示，斜面长5m，小明用绳子沿与水平面成30度角的斜面将重为300N的木块由斜面底端匀速拉到顶端，拉力大小为240N，绳重不计。求：
（1）斜面对木块的摩擦力多大。
（2）斜面的机械效率。
40．（2023春•泰和县校级期末）如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了，某同学用150N的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为30kg，斜面长3m，斜面高1.2m，g＝10N/kg。求：
（1）箱子受到的重力；
（2）箱子受到的摩擦力；
（3）斜面的机械效率；
（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。
空车质量
1340kg
轮胎与地面总接触面积
320cm2
电池容量
42kW•h
最高速度
120km/h
商品名称
浪花牌观光艇
商品型号
长7.5m×宽2.0m×深0.9m
空船质量
800kg
发动机最大输出功率
40kW
最大载人数量
8人
最大航速
10m/s
项目
数值
满斗泥土的质量（kg）
600
A最大挖掘深度（m）
3
B最大卸料高度（m）
5