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江苏省连云港市新海中学2023-2024学年九年级上学期第一次段考物理试卷（月考）
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这是一份江苏省连云港市新海中学2023-2024学年九年级上学期第一次段考物理试卷（月考），共31页。试卷主要包含了选择题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2023-2024学年江苏省连云港市新海中学九年级（上）第一次段考物理试卷
一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分.每小题给出的四个选项中只有一个符合题意）
1．（2分）如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．筷子 B．羊角锤
C．核桃夹 D．瓶起子
2．（2分）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（ ）
A．杠杆仍水平平衡
B．杠杆的左边向下倾斜
C．杠杆的右边向下倾斜
D．将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
3．（2分）滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，利用两只滑轮提升同一重物，如图所示，最省力的组合是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2分）一个中学生从一楼走到二楼，大约做功（ ）
A．15焦 B．150焦 C．1500焦 D．15000焦
5．（2分）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA＝8cm，秤砣质量m＝0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当OB＝40cm时，杆秤再次水平平衡，则鱼的质量为（ ）
A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg
6．（2分）北京时间2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中能量的变化，下列说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能增大，机械能增大
B．动能增大，势能不变，机械能增大
C．动能增大，势能减小，机械能不变
D．动能减小，势能增大，机械能不变
7．（2分）下列说法中正确的是（ ）
A．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
B．提着水桶在水平路面上向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功
C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对它做了功
D．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功
8．（2分）如图所示是甲，乙两物体做功与所用时间之间的关系图像，由图可知，甲物体的功率与乙物体的功率相比较（ ）
A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙 C．P甲＝P乙 D．无法确定
9．（2分）在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素“时，同学们提出了下列猜想：
（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关；
（2）滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关；
（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验
验证的猜想是（ ）
A．（1） B．（2） C．（3） D．（4）
10．（2分）用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为F1＝30N，绳b对人的拉力为F2＝480N。此过程（ ）
A．有用功为300J
B．F1做的功等于F2做的功
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．滑轮组的机械效率为80%
二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共20分）
11．（3分）如图所示，小明分别用甲滑轮、乙滑轮把重力相同的物体匀速提升到相同的高度，则使用 滑轮可以省力，使用 滑轮能改变力的方向，使用 滑轮的机械效率更高（选填“甲”或“乙”）
12．（3分）重为10N的木块置于水平桌面上，如图所示。静止时，木块所受的支持力为 N；如果用一个水平向右3N的推力推动木块在水平面上做匀速直线运动，木块前进了5m，此过程推力对木块做的功为 J，重力对木块做的功为 J。
13．（3分）“孤舟蓑笠翁，独钓寒江雪”是唐代著名诗人柳宗元的诗句，诗中的钓鱼竿是 杠杆。图甲是一个汽车引擎盖，被抬起的过程可近似看成一个能绕B点转动的均匀直杠杆AB（如图乙）；若引擎盖重G＝200N，其重心在中点C处，不计摩擦，刚刚抬起时，作用在A点竖直向上的力F＝ N，使用杠杆 （选填“能”或“不能”）省功。
14．（3分）图示为手播升降晾衣架，转动手摇器能使横杆上升或下降，安装在天花板上盒内的简单机械应是 （动滑轮/定滑轮）；将挂在晾衣架上重为20N的衣服升高1.5m，至少对衣服做 J的功；衣服挂的位置从6孔移到10孔，右侧钢丝绳中的拉力会 （变大/变小/不变）。
15．（2分）如图所示，一物体在拉力F作用下水平向右匀速运动。第一次以1m/s的速度运动了10m，拉力所做的功为W1，功率为P1，第二次以2m/s的速度运动了10m，拉力所做的功为W2，功率为P2，则W1 W2，P1 P2（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
16．（3分）如图所示已知斜面长为8m，斜面高为4m。小南同学用绳子沿斜面将重为800N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为600N，绳重不计。小兵对木箱做的有用功 J；斜面的机械效率为 ；斜面对物体施加的摩擦力为 N。
17．（3分）学习了功率知识后，小明和小亮两位同学想测量纸锥下落时重力做功的功率，请你帮忙将实验过程补充完整。
（1）实验原理是：P＝；
（2）相应的测量工具为天平、刻度尺和 ；
（3）如图是小明和小亮利用闪光照相机拍摄纸锥竖直下落时的照片，照相机每隔0.2s曝光一次，并用刻度尺测量纸锥在BC位置间的距离，则此过程中，纸锥下落的平均速度为 cm/s；
（4）根据拍摄纸锥竖直下落时的照片分析：纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化的规律是 （选填“逐渐变大”、“先变大后不变”或“保持不变”）。
三、解答题（本大题共7小题，18-21题每图每空2分，22题6分，23题8分，共50分.解答第22、23题时要求写出必要的文字说明、公式和演算过程）
18．（2分）如图是小明用力F将倒在路边的垃圾桶扶起来的示意图，图乙是其简化图，此过程垃圾桶看作是一个以A点为支点的杠杆。请在图乙画出垃圾桶所受到的重力G（O点为重心）和力F的力臂l。
19．（2分）小红想用图中的滑轮组装一个滑轮组提升重物，请你在图中画出使用这个滑轮组提升重物最省力的绕线方法。
20．（12分）在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”），直到杠杆在水平位置平衡，目的是 。
（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 个相同的钩码：当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点方向移动一小格，则杠杆 （选“顺时针”或“逆时针”）转动；
（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置，当测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将 ；（选填“不变”“变大”或“变小”）
（4）保持A点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂L1和动力F1的数据，绘制了L1−F1的关系图象，如图丁所示．请根据图象推算，当L1为0.6m时，F1为 N。
21．（10分）明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。如图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。
（1）如图甲所示辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的 点。
（2）设大轮与小轮的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功 J；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为 N。（不计井绳的粗细和自重）
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 （选填“①”或“②”）。
22．（10分）小华和小红在广场看到小朋友玩套圈游戏（如图甲所示）时，发现水平抛出的套圈落地时的水平距离不尽相同，引起了他们的思考。于是他们按图乙所示方法，找来圆弧轨道（末端水平）、一个小钢球，探究钢球水平抛出的落地点到抛出点的水平距离s与哪些因素有关。探究前，他们提出了如下猜想：
猜想1：与钢球在轨道上静止释放时的高度h有关。
猜想2：与水平抛出点的离地高度H有关。
（1）为便于实验数据的采集，落地点的材料应选用 （选填“光滑木板”、“橡皮泥”或“毛巾”）。
（2）让钢球从圆弧轨道上静止释放，钢球的 能转化为动能，实验中使钢球从圆弧轨道 （选填“相同”或“不同”）高度由静止释放，可控制钢球到达水平轨道时的速度相同。
（3）下表是他们在实验中测得的数据：
序号
轨道末端水平部分离地面的高度H/m
钢球在轨道上由静止释放时的高度h/m
落地点与抛出点的水平距离s/m
落地点与抛出点的水平距离的平方s2/m2
1
0.5
0.1
0.45
0.2
2
0.5
0.2
0.63
0.4
3
0.5
0.3
0.78
0.6
4
1.0
0.1
0.63
0.4
①分析实验序号1、2、3的数据，可得出的初步结论是：在其他条件相同的情况下，落地点与抛出点的水平距离的平方s2与钢球在轨道上静止释放时的高度h成 （选填“正比”或“反比”）。
②分析实验序号为 的数据，可验证猜想2是正确的。
23．（6分）2022年，我国快递业务量首破950亿件，如图是一物流机器智能车配送时情景，该车质量为450kg，在某平直道路上100s匀速行驶了0.4km，已知机器智能车所受阻力恒为120N。求：
（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度；
（2）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做的功；
（3）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做功的功率。
24．（8分）如图所示，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，每个杠铃片的质量为10kg。若动滑轮下挂着两个杠铃片，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片，杠铃片在0.5s内上升了0.2m。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求：
（1）杠铃片和动滑轮的总重；
（2）握杆对绳子拉力做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率。
2023-2024学年江苏省连云港市新海中学九年级（上）第一次段考物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分.每小题给出的四个选项中只有一个符合题意）
1．（2分）如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．筷子 B．羊角锤
C．核桃夹 D．瓶起子
【答案】A
【分析】结合图片和生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，瓶盖起子、核桃夹和羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
故选：A。
2．（2分）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（ ）
A．杠杆仍水平平衡
B．杠杆的左边向下倾斜
C．杠杆的右边向下倾斜
D．将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
【答案】C
【分析】（1）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1×L1＝F2×L2；
（2）在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后，分析两边的力和力臂的乘积是否还相等，据此判断杠杆是否还平衡。
【解答】解：ABC、如图所示，每个钩码的质量为50g，重力为G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，杠杆上每小格的长度假设为1cm，
则FA＝0.5N×2＝1N，LA＝1cm×2＝2cm，FB＝0.5N，LB＝1cm×4＝4cm，杠杆平衡，则：FA×LA＝FB×LB；
在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后，FA′＝0.5N×3＝1.5N，FB′＝0.5N×2＝1N，LA和LB的长度都不变，则FA′×LA＝1.5N×2cm＝3N•cm，FB′×LB＝1N×4cm＝4N•cm，则：FA′×LA＜FB′×LB，杠杆右边下倾，故AB错误、C正确；
D、将A处的钩码向左移动一格，杠杆左端为：1.5N×3cm＝4.5N•cm，杠杆右端为：1N×4cm＝4N•cm，左右两侧力与力臂的乘积不等，所以杠杆不能水平平衡，故D错误。
故选：C。
3．（2分）滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，利用两只滑轮提升同一重物，如图所示，最省力的组合是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】滑轮组的省力特点：滑轮组由几段绳子承担物重，提起绳子的力就是物重的几分之一。
【解答】解：A图由2段绳子承担物重，所以F＝G。
B图是两个定滑轮，所以F＝G。
C图由3段绳子承担物重，所以F＝G。
D图由2段绳子承担物重，所以F＝G。
故选：C。
4．（2分）一个中学生从一楼走到二楼，大约做功（ ）
A．15焦 B．150焦 C．1500焦 D．15000焦
【答案】C
【分析】估测出中学生的体重和每层楼高度，根据W＝Gh求出所做的功。
【解答】解：中学生的体重约500N，每层楼高约3m，
一个中学生从一楼走到二楼，所做的功：W＝Gh＝500N×3m＝1500J。
故选：C。
5．（2分）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA＝8cm，秤砣质量m＝0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当OB＝40cm时，杆秤再次水平平衡，则鱼的质量为（ ）
A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg
【答案】A
【分析】根据杠杆的平衡条件可求出物体的质量。
【解答】解：杆秤绕提纽O转动，所以点O是杆秤的支点，作用在A处的力使杆秤逆时针转动，由于杆秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B处的力使杆秤顺时针转动，其力臂是OB；
根据杠杆的平衡条件F1×l1＝F2×l2可得：m物g×OA＝m秤砣g×OB，即m物×8cm＝0.2kg×40cm，
解得m物＝1.0kg。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
6．（2分）北京时间2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中能量的变化，下列说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能增大，机械能增大
B．动能增大，势能不变，机械能增大
C．动能增大，势能减小，机械能不变
D．动能减小，势能增大，机械能不变
【答案】A
【分析】影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。
【解答】解：飞船在加速升空过程中，飞船的质量不变、速度变大、高度上升，则动能增大、重力势能增大，所以机械能将增大。
故选：A。
7．（2分）下列说法中正确的是（ ）
A．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
B．提着水桶在水平路面上向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功
C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对它做了功
D．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功
【答案】D
【分析】本题要抓住做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在该力的方向上通过的距离；二者缺一不可。
【解答】解：A、用力推一辆汽车，汽车静止不动，汽车在推力作用下没有移动距离，所以推力在这个过程中对汽车没有做功，故A错误；
B、用手提着水桶，手给水桶一个向上的拉力，向前移动了距离，没有在力的方向上移动距离，手没有对水桶做功，故B错误；
C、抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，铅球不再受到手的推力，由于惯性向前运动，而不是受到推力作用，所以推力对铅球没有做功。故C错误；
D、用手从地面提起水桶，手给水桶一个向上的拉力，向上移动了距离，手的拉力对水桶做了功。故D正确。
故选：D。
8．（2分）如图所示是甲，乙两物体做功与所用时间之间的关系图像，由图可知，甲物体的功率与乙物体的功率相比较（ ）
A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙 C．P甲＝P乙 D．无法确定
【答案】A
【分析】该图是功和时间的关系图像。根据功率的计算公式P＝知，在相同时间内，谁做的功多，谁的功率就大。
【解答】解：
由图可知，在相同时间内，甲物体做的功多，乙物体做的功少，根据P＝可知，甲物体的功率大于乙物体的功率，即P甲＞P乙。
故选：A。
9．（2分）在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素“时，同学们提出了下列猜想：
（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关；
（2）滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关；
（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验
验证的猜想是（ ）
A．（1） B．（2） C．（3） D．（4）
【答案】B
【分析】（1）影响滑轮组机械效率的因素有被提升物体的重力、动滑轮重力、绳子重力和摩擦等；
（2）比较两个图中的相同因素和不同因素，研究的是机械效率与不同因素的关系。
【解答】解：
比较两图可知，承重绳子股数相同，动滑轮重相同，提升高度可以相同，而被提升物体的重力不同；结合控制变量法的思想，所以该实验装置探究的是滑轮组的机械效率与被提升物体的重力的关系，即该实验
验证的猜想是（2）。
故选：B。
10．（2分）用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为F1＝30N，绳b对人的拉力为F2＝480N。此过程（ ）
A．有用功为300J
B．F1做的功等于F2做的功
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【分析】（1）根据有用功的概念和题目的条件计算有用功。
（2）根据功和功率的公式进行计算。
（3）根据机械效率的公式计算机械效率。
【解答】解：A、克服人的重力所做的功为有用功，绳b对人的拉力为F2＝480N，所以人的重力G＝F2＝480N，W有＝Gh＝480N×0.5m＝240J，故A错误；
B、F1做的功为总功，即：W总＝F1s＝30N×10m＝300J，F2做的功为W'＝F2h＝480J×0.5m＝240J，故B错误；
C、根据以上计算可知，F1做的功大于F2做的功，时间相同，由P＝知，F1做功的功率也大于F2做功的功率，故C错误；
D、滑轮组的机械效率为，故D正确。
故选：D。
二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共20分）
11．（3分）如图所示，小明分别用甲滑轮、乙滑轮把重力相同的物体匀速提升到相同的高度，则使用 动 滑轮可以省力，使用 定 滑轮能改变力的方向，使用 乙 滑轮的机械效率更高（选填“甲”或“乙”）
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据动滑轮和定滑轮的特点判断拉力的大小关系，进而得出更省力的滑轮；定滑轮不省力，但可以改变力的方向；
（2）由图可知乙是定滑轮，甲是动滑轮，利用甲滑轮做的额外功多；
再根据总功等于有用功加上额外功，可以比较出两种情况的总功大小，然后利用η＝即可比较出二者机械效率的大小。
【解答】解：
不计绳重和摩擦，由图可知：乙图为定滑轮，F乙＝G，不能省力，可以改变力的方向；
甲图为动滑轮，F甲＝（G+G滑轮）＜G，所以，F乙＞F甲，故使用甲图中滑轮的好处是可以省力。
乙图为定滑轮，额外功为克服绳重和摩擦做的功，
用甲滑轮、乙滑轮把重力相同的物体匀速提升到相同的高度，有用功相同，
甲图为动滑轮，克服动滑轮的重力、绳重及摩擦做功为额外功，甲的额外功大于乙的额外功，所以甲的机械效率小于乙的机械效率；
即机械效率更高的是乙。
故答案为：动；定；乙。
12．（3分）重为10N的木块置于水平桌面上，如图所示。静止时，木块所受的支持力为 10 N；如果用一个水平向右3N的推力推动木块在水平面上做匀速直线运动，木块前进了5m，此过程推力对木块做的功为 15 J，重力对木块做的功为 0 J。
【答案】10；15；0。
【分析】根据二力平衡，木块静止，所受的支持力等于重力；利用W＝Fs求得推力对木块做的功；
根据重力方向移动的距离确定重力做功大小。
【解答】解：木块静止，受平衡力，所以支持力与重力是一对平衡力，支持力等于重力，等于10N。
根据W＝Fs，推力对木块做的功为W＝Fs＝3N×5m＝15J；
物体在水平方向移动，重力方向竖直向下，在竖直方向没有移动距离，因而重力不做功。
故答案为：10；15；0。
13．（3分）“孤舟蓑笠翁，独钓寒江雪”是唐代著名诗人柳宗元的诗句，诗中的钓鱼竿是 费力 杠杆。图甲是一个汽车引擎盖，被抬起的过程可近似看成一个能绕B点转动的均匀直杠杆AB（如图乙）；若引擎盖重G＝200N，其重心在中点C处，不计摩擦，刚刚抬起时，作用在A点竖直向上的力F＝ 100 N，使用杠杆 不能 （选填“能”或“不能”）省功。
【答案】费力；100；不能
【分析】结合生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；
物体的重力为阻力，杠杆在水平位置保持平衡时，BC为阻力臂，BA为动力臂，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2求出拉力的大小；
功的原理：使用任何机械都不省功。
【解答】解：钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
重心在中点C处，则BA＝2BC；杠杆在水平位置保持平衡，由FLBA＝GLBC可得，拉力的大小：F＝G＝×200N＝100N；
根据功的原理可知，使用杠杆不能省功。
故答案为：费力；100；不能。
14．（3分）图示为手播升降晾衣架，转动手摇器能使横杆上升或下降，安装在天花板上盒内的简单机械应是 定滑轮 （动滑轮/定滑轮）；将挂在晾衣架上重为20N的衣服升高1.5m，至少对衣服做 30 J的功；衣服挂的位置从6孔移到10孔，右侧钢丝绳中的拉力会 变大 （变大/变小/不变）。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。
（2）利用W＝Gh可求得对衣服做多少功；
（3）晾衣架可以看作是一个杠杆，左侧绳与晾衣架的交点为杠杆的支点，衣服对横杆的拉力为阻力，悬挂点到支点的距离为阻力臂，右侧钢丝绳中的拉力为动力，右侧钢丝绳到左侧钢丝绳的距离为动力臂，根据杠杆平衡条件判断出右侧钢丝绳中的拉力大小变化。
【解答】解：（1）安装在天花板上虚线框内的简单机械是定滑轮，使用定滑轮不省力，但可以改变作用力方向。
（2）对衣服做功W＝Gh＝20N×1.5m＝30J；
（3）晾衣架可以看作是一个杠杆，左侧绳与晾衣架的交点为杠杆的支点，衣服对横杆的拉力为阻力，悬挂点到支点的距离为阻力臂，右侧钢丝绳中的拉力为动力，右侧钢丝绳到左侧钢丝绳的距离为动力臂，衣服挂的位置从6孔移到10孔，阻力臂变大，阻力不变，动力臂不变，根据杠杆平衡条件F1×L1＝F2×L2可得右侧钢丝绳中的拉力变大。
故答案为：定滑轮；30；变大。
15．（2分）如图所示，一物体在拉力F作用下水平向右匀速运动。第一次以1m/s的速度运动了10m，拉力所做的功为W1，功率为P1，第二次以2m/s的速度运动了10m，拉力所做的功为W2，功率为P2，则W1 ＝ W2，P1 ＜ P2（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
【答案】＝；＜。
【分析】影响滑动摩擦力大小的因素和二力平衡条件即可比较水平拉力的大小；
知道拉力的大小关系，根据W＝Fs和P＝Fv判断比较功和功率的关系。
【解答】解：由题可知，同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动，则物体对水平地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此两次物体受到的滑动摩擦力不变；
又因为物体在水平地面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平拉力F和滑动摩擦力f是一对平衡力，大小相等，即F1＝F2＝f；
物体运动的距离都为10m，且F1＝F2，由W＝Fs可知W1＝W2；
因为v1＜v2，且F1＝F2，由P＝＝＝Fv可知，P1＜P2。
故答案为：＝；＜。
16．（3分）如图所示已知斜面长为8m，斜面高为4m。小南同学用绳子沿斜面将重为800N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为600N，绳重不计。小兵对木箱做的有用功 3200 J；斜面的机械效率为 66.7% ；斜面对物体施加的摩擦力为 200 N。
【答案】3200；66.7%；200。
【分析】（1）利用W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；再利用W＝Gh求出有用功；然后利用机械效率的计算公式可求出斜面的效率。
（2）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额＝fs求出摩擦力。
【解答】解：拉力所做有用功为：W有＝Gh＝800N×4m＝3200J；
总功为：W总＝Fs＝600N×8m＝4800J；
机械效率为：η＝＝×100%＝66.7%；
额外功为：W额＝W总﹣W有＝4800J﹣3200J＝1600J；
由W额＝fs得，摩擦力为f＝＝＝200N；
故答案为：3200；66.7%；200。
17．（3分）学习了功率知识后，小明和小亮两位同学想测量纸锥下落时重力做功的功率，请你帮忙将实验过程补充完整。
（1）实验原理是：P＝；
（2）相应的测量工具为天平、刻度尺和 秒表 ；
（3）如图是小明和小亮利用闪光照相机拍摄纸锥竖直下落时的照片，照相机每隔0.2s曝光一次，并用刻度尺测量纸锥在BC位置间的距离，则此过程中，纸锥下落的平均速度为 3.33 cm/s；
（4）根据拍摄纸锥竖直下落时的照片分析：纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化的规律是 先变大后不变 （选填“逐渐变大”、“先变大后不变”或“保持不变”）。
【答案】（2）秒表；（3）3.33；（4）先变大后不变。
【分析】（2）根据实验的要求可知，需要测量的物理量有下落时间、下落高度和纸锥质量，据此可知相应的测量工具；
（3）由图可知纸锥的运动路程、运动时间，根据速度公式计算纸锥下落的平均速度；
（4）纸锥的质量不变，由图可知，速度v先变快后不变，根据P＝＝＝＝mgv可知纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化规律。
【解答】解：（2）根据实验的要求可知，需要测量的物理量有下落时间、下落高度和纸锥质量。相应的测量工具为秒表、刻度尺和托盘天平；
（3）由图可知纸锥的运动路程为s＝10.50cm﹣6.50cm＝4cm，运动时间为t＝0.2s×6＝1.2s，
纸锥下落的平均速度为v＝＝≈3.33cm/s；
（4）由功率公式可得，P＝＝＝＝mgv，纸锥的质量不变，
由图可知，速度v先变快后不变，故纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化规律是先变大后不变。
故答案为：（2）秒表；（3）3.33；（4）先变大后不变。
三、解答题（本大题共7小题，18-21题每图每空2分，22题6分，23题8分，共50分.解答第22、23题时要求写出必要的文字说明、公式和演算过程）
18．（2分）如图是小明用力F将倒在路边的垃圾桶扶起来的示意图，图乙是其简化图，此过程垃圾桶看作是一个以A点为支点的杠杆。请在图乙画出垃圾桶所受到的重力G（O点为重心）和力F的力臂l。
【答案】
【分析】（1）先确定重力作用点，然后从力作用点表示重力的方向（即竖直向下）。
（2）已知支点和动力的方向，从支点作动力作用线的垂线段（即力臂）。
【解答】解：
重力的方向是竖直向下的，从垃圾桶的重心画一条竖直向下的带箭头的有向线段，用G表示，即为其所受重力的示意图：
反向延长拉力F的作用线，从支点A作拉力F作用线的垂线段，即为拉力F的力臂l，如图所示：
19．（2分）小红想用图中的滑轮组装一个滑轮组提升重物，请你在图中画出使用这个滑轮组提升重物最省力的绕线方法。
【答案】如图见解答
【分析】滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子的段数，也就是看有几段绳子连着动滑轮，段数越多越省力。
【解答】解：从动滑轮的上挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：
20．（12分）在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向 右 调节（选填“左”或“右”），直到杠杆在水平位置平衡，目的是 便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响 。
（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 6 个相同的钩码：当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点方向移动一小格，则杠杆 顺时针 （选“顺时针”或“逆时针”）转动；
（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置，当测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将 变大 ；（选填“不变”“变大”或“变小”）
（4）保持A点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂L1和动力F1的数据，绘制了L1−F1的关系图象，如图丁所示．请根据图象推算，当L1为0.6m时，F1为 0.5 N。
【答案】（1）右；便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）6；顺时针；（3）变大；（4）0.5。
【分析】（1）调节杠杆在水平位置平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，这样方便测量力臂；
（2）设一个钩码重为G，杠杆一个小格是L，根据杠杆平衡条件判断在B点挂钩码的数量；根据杠杆平衡条件判断是否平衡；
（3）根据钩码个数与每个钩码的重力求出测力计拉力；当拉力F向右倾斜时，保持B点不动，F的力臂变小，阻力、阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件，动力变大；
（4）由于此题中的阻力和阻力臂不变，由图中提供数据，根据杠杆的平衡条件分析即可求得。
【解答】解：（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，应将左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
（2）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件FALA＝FBLB可得：4G×3L＝FB×2L，解得：FB＝6G，则需挂6个钩码；
若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格，则左侧4G×4L＝16GL，右侧6G×3L＝18GL，因为16GL＜18GL 杠杆不能平衡，杠杆右端下沉，则杠杆顺时针转动；
（3）保持B点不变，测力计从a位置转动b位置时，此时F的力臂变小，阻力、阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件，动力变大；
（4）由于此题中的阻力和阻力臂不变，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2＝F1L1＝0.1m×3N＝0.3N•m；
故若当L1为0.6m时，F1＝＝＝0.5N。
故答案为：（1）右；便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）6；顺时针；（3）变大；（4）0.5。
21．（10分）明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。如图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。
（1）如图甲所示辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 省力 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的 B 点。
（2）设大轮与小轮的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功 90 J；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为 30 N。（不计井绳的粗细和自重）
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 ① （选填“①”或“②”）。
【答案】（1）省力；B；（2）90；30；（3）①。
【分析】（1）辘轳的实质是轮轴，根据轮轴的作用分析；支点是绕着转动的固定点；
（2根据大轮与小轮的的半径比为3：1，计算水桶匀速上升高度，根据W＝Gh计算做功；
根据杠杆的平衡条件计算最小动力；
（3）水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以省力。
【解答】解：（1）辘轳的实质是轮轴，动力作用在轮上，可以省力；支点是绕着转动的固定点，即B点；
（2）设大轮与小轮的的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N。
使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升高度是小轮的周长，为大轮周长的，即1m，井绳对水桶做功W＝Gh＝90N×1m＝90J；
若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力为F，根据杠杆的平衡条件有：FR＝Gr；则F＝＝＝30N；
（3）水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，故选择图中的①可以更省力。
故答案为：（1）省力；B；（2）90；30；（3）①。
22．（10分）小华和小红在广场看到小朋友玩套圈游戏（如图甲所示）时，发现水平抛出的套圈落地时的水平距离不尽相同，引起了他们的思考。于是他们按图乙所示方法，找来圆弧轨道（末端水平）、一个小钢球，探究钢球水平抛出的落地点到抛出点的水平距离s与哪些因素有关。探究前，他们提出了如下猜想：
猜想1：与钢球在轨道上静止释放时的高度h有关。
猜想2：与水平抛出点的离地高度H有关。
（1）为便于实验数据的采集，落地点的材料应选用 橡皮泥 （选填“光滑木板”、“橡皮泥”或“毛巾”）。
（2）让钢球从圆弧轨道上静止释放，钢球的 重力势 能转化为动能，实验中使钢球从圆弧轨道 相同 （选填“相同”或“不同”）高度由静止释放，可控制钢球到达水平轨道时的速度相同。
（3）下表是他们在实验中测得的数据：
序号
轨道末端水平部分离地面的高度H/m
钢球在轨道上由静止释放时的高度h/m
落地点与抛出点的水平距离s/m
落地点与抛出点的水平距离的平方s2/m2
1
0.5
0.1
0.45
0.2
2
0.5
0.2
0.63
0.4
3
0.5
0.3
0.78
0.6
4
1.0
0.1
0.63
0.4
①分析实验序号1、2、3的数据，可得出的初步结论是：在其他条件相同的情况下，落地点与抛出点的水平距离的平方s2与钢球在轨道上静止释放时的高度h成 正比 （选填“正比”或“反比”）。
②分析实验序号为 1和4 的数据，可验证猜想2是正确的。
【答案】（1）橡皮泥；（2）重力势；相同；（3）①正比；②远；（4）1和4。
【分析】（1）实验中要测量水平抛出物体的落地点和抛出点的水平距离，要准确找到落地点，落地点的材料要选择保留痕迹的材料；
（2）小球滚下时，小球的重力势能转化为动能；小球从斜槽相同高度由静止释放，小球到达水平槽时速度相同；
（3）①根据1、2、3数据中的相同点和不同点分析；
②根据控制变量法得出结论。
【解答】解：（1）实验中要测量水平抛出物体的落地点和抛出点的水平距离，要准确找到落地点，落地点的材料要选择能保留痕迹的材料，故选择橡皮泥；
（2）小球从斜槽滚下时，小球的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，小球的动能增大，小球滚下时重力势能转化为动能；
小球从斜槽同一高度由静止释放，小球的重力势能转化为动能，小球的重力势能相同，动能相同，小球到达水平槽时速度相同；
（3）①由1、2、3知道，轨道末端水平部分离地面的高度H不变，小球在轨道上由静止释放时的高度h增大为原来的几倍，落地点与抛出点的水平距离的平方s2便增大为原来的几倍，可知落地点与抛出点的水平距离的平方s2与小球在轨道上静止释放时的高度h成正比；
②探究钢球水平抛出的落地点到抛出点的水平距离s与水平抛出点的离地高度H是否有关时，需要控制钢球在轨道上由静止释放时的高度，改变轨道末端水平部分离地面的高度H，故需要对1和4的实验数据。
故答案为：（1）橡皮泥；（2）重力势；相同；（3）①正比；②远；（4）1和4。
23．（6分）2022年，我国快递业务量首破950亿件，如图是一物流机器智能车配送时情景，该车质量为450kg，在某平直道路上100s匀速行驶了0.4km，已知机器智能车所受阻力恒为120N。求：
（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度；
（2）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做的功；
（3）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做功的功率。
【答案】（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度为4m/s；
（2）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做的功48000J；
（3）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做功的功率为480W。
【分析】（1）根据v＝计算该物流机器智能车匀速行驶时的速度；
（2）由于物流机器智能车在平直道路上匀速行驶，物流机器智能车受力的阻力与物流机器智能车的牵引力是一对平衡力，根据W＝Fs计算牵引力做的功；
（3）根据P＝计算牵引力做功的功率。
【解答】解：（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度：v＝＝＝4m/s；
（2）由于物流机器智能车在平直道路上匀速行驶，物流机器智能车受力的阻力与物流机器智能车的牵引力是一对平衡力，
物流机器智能车的牵引力F＝f＝120N，
牵引力做的功W＝Fs＝120N×0.4×103m＝48000J；
（3）牵引力做功的功率P＝＝＝480W。
答：（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度为4m/s；
（2）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做的功48000J；
（3）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做功的功率为480W。
24．（8分）如图所示，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，每个杠铃片的质量为10kg。若动滑轮下挂着两个杠铃片，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片，杠铃片在0.5s内上升了0.2m。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求：
（1）杠铃片和动滑轮的总重；
（2）握杆对绳子拉力做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率。
【答案】（1）杠铃片和动滑轮的总重为250N；
（2）握杆对绳子拉力做功的功率为100W；
（3）动滑轮的机械效率为80%。
【分析】（1）根据G＝mg计算杠铃片和动滑轮的总重；
（2）不计绳重和摩擦，根据W总＝G总h计算对杠铃片和动滑轮做的总功，根据P＝计算握杆对绳子拉力做功的功率；
（3）根据W有＝G杠铃片h计算对杠铃片做的功是有用功，根据η＝计算动滑轮的机械效率。
【解答】解：
（1）动滑轮下挂着两个杠铃片，杠铃片和动滑轮的总重：
G总＝m总g＝（m动+m杠铃片）h＝（5kg+2×10kg）×10N/kg＝250N；
（2）不计绳重和摩擦，根对杠铃片和动滑轮做的总功：
W总＝G总h＝250N×0.2m＝50J，
对绳子拉力做功的功率：
P＝＝＝100W；
（3）对杠铃片做的功是有用功：
W有＝G杠铃片h＝m杠铃片gh＝2×10kg×10N/kg×0.2m＝40J，
动滑轮的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）杠铃片和动滑轮的总重为250N；
（2）握杆对绳子拉力做功的功率为100W；
（3）动滑轮的机械效率为80%。
2023-2024学年江苏省连云港市新海中学九年级（上）第一次段考物理试卷
一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分.每小题给出的四个选项中只有一个符合题意）
1．（2分）如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．筷子 B．羊角锤
C．核桃夹 D．瓶起子
2．（2分）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（ ）
A．杠杆仍水平平衡
B．杠杆的左边向下倾斜
C．杠杆的右边向下倾斜
D．将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
3．（2分）滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，利用两只滑轮提升同一重物，如图所示，最省力的组合是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2分）一个中学生从一楼走到二楼，大约做功（ ）
A．15焦 B．150焦 C．1500焦 D．15000焦
5．（2分）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA＝8cm，秤砣质量m＝0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当OB＝40cm时，杆秤再次水平平衡，则鱼的质量为（ ）
A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg
6．（2分）北京时间2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中能量的变化，下列说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能增大，机械能增大
B．动能增大，势能不变，机械能增大
C．动能增大，势能减小，机械能不变
D．动能减小，势能增大，机械能不变
7．（2分）下列说法中正确的是（ ）
A．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
B．提着水桶在水平路面上向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功
C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对它做了功
D．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功
8．（2分）如图所示是甲，乙两物体做功与所用时间之间的关系图像，由图可知，甲物体的功率与乙物体的功率相比较（ ）
A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙 C．P甲＝P乙 D．无法确定
9．（2分）在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素“时，同学们提出了下列猜想：
（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关；
（2）滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关；
（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验
验证的猜想是（ ）
A．（1） B．（2） C．（3） D．（4）
10．（2分）用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为F1＝30N，绳b对人的拉力为F2＝480N。此过程（ ）
A．有用功为300J
B．F1做的功等于F2做的功
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．滑轮组的机械效率为80%
二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共20分）
11．（3分）如图所示，小明分别用甲滑轮、乙滑轮把重力相同的物体匀速提升到相同的高度，则使用 滑轮可以省力，使用 滑轮能改变力的方向，使用 滑轮的机械效率更高（选填“甲”或“乙”）
12．（3分）重为10N的木块置于水平桌面上，如图所示。静止时，木块所受的支持力为 N；如果用一个水平向右3N的推力推动木块在水平面上做匀速直线运动，木块前进了5m，此过程推力对木块做的功为 J，重力对木块做的功为 J。
13．（3分）“孤舟蓑笠翁，独钓寒江雪”是唐代著名诗人柳宗元的诗句，诗中的钓鱼竿是 杠杆。图甲是一个汽车引擎盖，被抬起的过程可近似看成一个能绕B点转动的均匀直杠杆AB（如图乙）；若引擎盖重G＝200N，其重心在中点C处，不计摩擦，刚刚抬起时，作用在A点竖直向上的力F＝ N，使用杠杆 （选填“能”或“不能”）省功。
14．（3分）图示为手播升降晾衣架，转动手摇器能使横杆上升或下降，安装在天花板上盒内的简单机械应是 （动滑轮/定滑轮）；将挂在晾衣架上重为20N的衣服升高1.5m，至少对衣服做 J的功；衣服挂的位置从6孔移到10孔，右侧钢丝绳中的拉力会 （变大/变小/不变）。
15．（2分）如图所示，一物体在拉力F作用下水平向右匀速运动。第一次以1m/s的速度运动了10m，拉力所做的功为W1，功率为P1，第二次以2m/s的速度运动了10m，拉力所做的功为W2，功率为P2，则W1 W2，P1 P2（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
16．（3分）如图所示已知斜面长为8m，斜面高为4m。小南同学用绳子沿斜面将重为800N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为600N，绳重不计。小兵对木箱做的有用功 J；斜面的机械效率为 ；斜面对物体施加的摩擦力为 N。
17．（3分）学习了功率知识后，小明和小亮两位同学想测量纸锥下落时重力做功的功率，请你帮忙将实验过程补充完整。
（1）实验原理是：P＝；
（2）相应的测量工具为天平、刻度尺和 ；
（3）如图是小明和小亮利用闪光照相机拍摄纸锥竖直下落时的照片，照相机每隔0.2s曝光一次，并用刻度尺测量纸锥在BC位置间的距离，则此过程中，纸锥下落的平均速度为 cm/s；
（4）根据拍摄纸锥竖直下落时的照片分析：纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化的规律是 （选填“逐渐变大”、“先变大后不变”或“保持不变”）。
三、解答题（本大题共7小题，18-21题每图每空2分，22题6分，23题8分，共50分.解答第22、23题时要求写出必要的文字说明、公式和演算过程）
18．（2分）如图是小明用力F将倒在路边的垃圾桶扶起来的示意图，图乙是其简化图，此过程垃圾桶看作是一个以A点为支点的杠杆。请在图乙画出垃圾桶所受到的重力G（O点为重心）和力F的力臂l。
19．（2分）小红想用图中的滑轮组装一个滑轮组提升重物，请你在图中画出使用这个滑轮组提升重物最省力的绕线方法。
20．（12分）在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向 调节（选填“左”或“右”），直到杠杆在水平位置平衡，目的是 。
（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 个相同的钩码：当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点方向移动一小格，则杠杆 （选“顺时针”或“逆时针”）转动；
（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置，当测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将 ；（选填“不变”“变大”或“变小”）
（4）保持A点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂L1和动力F1的数据，绘制了L1−F1的关系图象，如图丁所示．请根据图象推算，当L1为0.6m时，F1为 N。
21．（10分）明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。如图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。
（1）如图甲所示辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的 点。
（2）设大轮与小轮的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功 J；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为 N。（不计井绳的粗细和自重）
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 （选填“①”或“②”）。
22．（10分）小华和小红在广场看到小朋友玩套圈游戏（如图甲所示）时，发现水平抛出的套圈落地时的水平距离不尽相同，引起了他们的思考。于是他们按图乙所示方法，找来圆弧轨道（末端水平）、一个小钢球，探究钢球水平抛出的落地点到抛出点的水平距离s与哪些因素有关。探究前，他们提出了如下猜想：
猜想1：与钢球在轨道上静止释放时的高度h有关。
猜想2：与水平抛出点的离地高度H有关。
（1）为便于实验数据的采集，落地点的材料应选用 （选填“光滑木板”、“橡皮泥”或“毛巾”）。
（2）让钢球从圆弧轨道上静止释放，钢球的 能转化为动能，实验中使钢球从圆弧轨道 （选填“相同”或“不同”）高度由静止释放，可控制钢球到达水平轨道时的速度相同。
（3）下表是他们在实验中测得的数据：
序号
轨道末端水平部分离地面的高度H/m
钢球在轨道上由静止释放时的高度h/m
落地点与抛出点的水平距离s/m
落地点与抛出点的水平距离的平方s2/m2
1
0.5
0.1
0.45
0.2
2
0.5
0.2
0.63
0.4
3
0.5
0.3
0.78
0.6
4
1.0
0.1
0.63
0.4
①分析实验序号1、2、3的数据，可得出的初步结论是：在其他条件相同的情况下，落地点与抛出点的水平距离的平方s2与钢球在轨道上静止释放时的高度h成 （选填“正比”或“反比”）。
②分析实验序号为 的数据，可验证猜想2是正确的。
23．（6分）2022年，我国快递业务量首破950亿件，如图是一物流机器智能车配送时情景，该车质量为450kg，在某平直道路上100s匀速行驶了0.4km，已知机器智能车所受阻力恒为120N。求：
（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度；
（2）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做的功；
（3）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做功的功率。
24．（8分）如图所示，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，每个杠铃片的质量为10kg。若动滑轮下挂着两个杠铃片，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片，杠铃片在0.5s内上升了0.2m。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求：
（1）杠铃片和动滑轮的总重；
（2）握杆对绳子拉力做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率。
2023-2024学年江苏省连云港市新海中学九年级（上）第一次段考物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分.每小题给出的四个选项中只有一个符合题意）
1．（2分）如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（ ）
A．筷子 B．羊角锤
C．核桃夹 D．瓶起子
【答案】A
【分析】结合图片和生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解：筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，瓶盖起子、核桃夹和羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
故选：A。
2．（2分）如图所示，每个钩码的质量为50g，在均匀杠杆的A处挂2个钩码，B处挂1个钩码，杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码，那么（ ）
A．杠杆仍水平平衡
B．杠杆的左边向下倾斜
C．杠杆的右边向下倾斜
D．将A处的钩码向左移动一格，杠杆仍能水平平衡
【答案】C
【分析】（1）杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，即F1×L1＝F2×L2；
（2）在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后，分析两边的力和力臂的乘积是否还相等，据此判断杠杆是否还平衡。
【解答】解：ABC、如图所示，每个钩码的质量为50g，重力为G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，杠杆上每小格的长度假设为1cm，
则FA＝0.5N×2＝1N，LA＝1cm×2＝2cm，FB＝0.5N，LB＝1cm×4＝4cm，杠杆平衡，则：FA×LA＝FB×LB；
在A、B两处再各加挂一个50g的钩码后，FA′＝0.5N×3＝1.5N，FB′＝0.5N×2＝1N，LA和LB的长度都不变，则FA′×LA＝1.5N×2cm＝3N•cm，FB′×LB＝1N×4cm＝4N•cm，则：FA′×LA＜FB′×LB，杠杆右边下倾，故AB错误、C正确；
D、将A处的钩码向左移动一格，杠杆左端为：1.5N×3cm＝4.5N•cm，杠杆右端为：1N×4cm＝4N•cm，左右两侧力与力臂的乘积不等，所以杠杆不能水平平衡，故D错误。
故选：C。
3．（2分）滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计，利用两只滑轮提升同一重物，如图所示，最省力的组合是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】滑轮组的省力特点：滑轮组由几段绳子承担物重，提起绳子的力就是物重的几分之一。
【解答】解：A图由2段绳子承担物重，所以F＝G。
B图是两个定滑轮，所以F＝G。
C图由3段绳子承担物重，所以F＝G。
D图由2段绳子承担物重，所以F＝G。
故选：C。
4．（2分）一个中学生从一楼走到二楼，大约做功（ ）
A．15焦 B．150焦 C．1500焦 D．15000焦
【答案】C
【分析】估测出中学生的体重和每层楼高度，根据W＝Gh求出所做的功。
【解答】解：中学生的体重约500N，每层楼高约3m，
一个中学生从一楼走到二楼，所做的功：W＝Gh＝500N×3m＝1500J。
故选：C。
5．（2分）杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA＝8cm，秤砣质量m＝0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当OB＝40cm时，杆秤再次水平平衡，则鱼的质量为（ ）
A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg
【答案】A
【分析】根据杠杆的平衡条件可求出物体的质量。
【解答】解：杆秤绕提纽O转动，所以点O是杆秤的支点，作用在A处的力使杆秤逆时针转动，由于杆秤水平平衡，其力臂是OA，作用在B处的力使杆秤顺时针转动，其力臂是OB；
根据杠杆的平衡条件F1×l1＝F2×l2可得：m物g×OA＝m秤砣g×OB，即m物×8cm＝0.2kg×40cm，
解得m物＝1.0kg。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
6．（2分）北京时间2022年6月5日10时44分，神舟十四号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。关于飞船在离地加速升空过程中能量的变化，下列说法正确的是（ ）
A．动能增大，势能增大，机械能增大
B．动能增大，势能不变，机械能增大
C．动能增大，势能减小，机械能不变
D．动能减小，势能增大，机械能不变
【答案】A
【分析】影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。
【解答】解：飞船在加速升空过程中，飞船的质量不变、速度变大、高度上升，则动能增大、重力势能增大，所以机械能将增大。
故选：A。
7．（2分）下列说法中正确的是（ ）
A．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
B．提着水桶在水平路面上向前移动一段路程，手的拉力对水桶做了功
C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对它做了功
D．用手从地面提起水桶，手的拉力对水桶做了功
【答案】D
【分析】本题要抓住做功的两个必要因素：作用在物体上的力；物体在该力的方向上通过的距离；二者缺一不可。
【解答】解：A、用力推一辆汽车，汽车静止不动，汽车在推力作用下没有移动距离，所以推力在这个过程中对汽车没有做功，故A错误；
B、用手提着水桶，手给水桶一个向上的拉力，向前移动了距离，没有在力的方向上移动距离，手没有对水桶做功，故B错误；
C、抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，铅球不再受到手的推力，由于惯性向前运动，而不是受到推力作用，所以推力对铅球没有做功。故C错误；
D、用手从地面提起水桶，手给水桶一个向上的拉力，向上移动了距离，手的拉力对水桶做了功。故D正确。
故选：D。
8．（2分）如图所示是甲，乙两物体做功与所用时间之间的关系图像，由图可知，甲物体的功率与乙物体的功率相比较（ ）
A．P甲＞P乙 B．P甲＜P乙 C．P甲＝P乙 D．无法确定
【答案】A
【分析】该图是功和时间的关系图像。根据功率的计算公式P＝知，在相同时间内，谁做的功多，谁的功率就大。
【解答】解：
由图可知，在相同时间内，甲物体做的功多，乙物体做的功少，根据P＝可知，甲物体的功率大于乙物体的功率，即P甲＞P乙。
故选：A。
9．（2分）在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素“时，同学们提出了下列猜想：
（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关；
（2）滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关；
（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验
验证的猜想是（ ）
A．（1） B．（2） C．（3） D．（4）
【答案】B
【分析】（1）影响滑轮组机械效率的因素有被提升物体的重力、动滑轮重力、绳子重力和摩擦等；
（2）比较两个图中的相同因素和不同因素，研究的是机械效率与不同因素的关系。
【解答】解：
比较两图可知，承重绳子股数相同，动滑轮重相同，提升高度可以相同，而被提升物体的重力不同；结合控制变量法的思想，所以该实验装置探究的是滑轮组的机械效率与被提升物体的重力的关系，即该实验
验证的猜想是（2）。
故选：B。
10．（2分）用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为F1＝30N，绳b对人的拉力为F2＝480N。此过程（ ）
A．有用功为300J
B．F1做的功等于F2做的功
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【分析】（1）根据有用功的概念和题目的条件计算有用功。
（2）根据功和功率的公式进行计算。
（3）根据机械效率的公式计算机械效率。
【解答】解：A、克服人的重力所做的功为有用功，绳b对人的拉力为F2＝480N，所以人的重力G＝F2＝480N，W有＝Gh＝480N×0.5m＝240J，故A错误；
B、F1做的功为总功，即：W总＝F1s＝30N×10m＝300J，F2做的功为W'＝F2h＝480J×0.5m＝240J，故B错误；
C、根据以上计算可知，F1做的功大于F2做的功，时间相同，由P＝知，F1做功的功率也大于F2做功的功率，故C错误；
D、滑轮组的机械效率为，故D正确。
故选：D。
二、填空题（本大题共7小题，每空1分，共20分）
11．（3分）如图所示，小明分别用甲滑轮、乙滑轮把重力相同的物体匀速提升到相同的高度，则使用 动 滑轮可以省力，使用 定 滑轮能改变力的方向，使用 乙 滑轮的机械效率更高（选填“甲”或“乙”）
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据动滑轮和定滑轮的特点判断拉力的大小关系，进而得出更省力的滑轮；定滑轮不省力，但可以改变力的方向；
（2）由图可知乙是定滑轮，甲是动滑轮，利用甲滑轮做的额外功多；
再根据总功等于有用功加上额外功，可以比较出两种情况的总功大小，然后利用η＝即可比较出二者机械效率的大小。
【解答】解：
不计绳重和摩擦，由图可知：乙图为定滑轮，F乙＝G，不能省力，可以改变力的方向；
甲图为动滑轮，F甲＝（G+G滑轮）＜G，所以，F乙＞F甲，故使用甲图中滑轮的好处是可以省力。
乙图为定滑轮，额外功为克服绳重和摩擦做的功，
用甲滑轮、乙滑轮把重力相同的物体匀速提升到相同的高度，有用功相同，
甲图为动滑轮，克服动滑轮的重力、绳重及摩擦做功为额外功，甲的额外功大于乙的额外功，所以甲的机械效率小于乙的机械效率；
即机械效率更高的是乙。
故答案为：动；定；乙。
12．（3分）重为10N的木块置于水平桌面上，如图所示。静止时，木块所受的支持力为 10 N；如果用一个水平向右3N的推力推动木块在水平面上做匀速直线运动，木块前进了5m，此过程推力对木块做的功为 15 J，重力对木块做的功为 0 J。
【答案】10；15；0。
【分析】根据二力平衡，木块静止，所受的支持力等于重力；利用W＝Fs求得推力对木块做的功；
根据重力方向移动的距离确定重力做功大小。
【解答】解：木块静止，受平衡力，所以支持力与重力是一对平衡力，支持力等于重力，等于10N。
根据W＝Fs，推力对木块做的功为W＝Fs＝3N×5m＝15J；
物体在水平方向移动，重力方向竖直向下，在竖直方向没有移动距离，因而重力不做功。
故答案为：10；15；0。
13．（3分）“孤舟蓑笠翁，独钓寒江雪”是唐代著名诗人柳宗元的诗句，诗中的钓鱼竿是 费力 杠杆。图甲是一个汽车引擎盖，被抬起的过程可近似看成一个能绕B点转动的均匀直杠杆AB（如图乙）；若引擎盖重G＝200N，其重心在中点C处，不计摩擦，刚刚抬起时，作用在A点竖直向上的力F＝ 100 N，使用杠杆 不能 （选填“能”或“不能”）省功。
【答案】费力；100；不能
【分析】结合生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆；
物体的重力为阻力，杠杆在水平位置保持平衡时，BC为阻力臂，BA为动力臂，根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2求出拉力的大小；
功的原理：使用任何机械都不省功。
【解答】解：钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
重心在中点C处，则BA＝2BC；杠杆在水平位置保持平衡，由FLBA＝GLBC可得，拉力的大小：F＝G＝×200N＝100N；
根据功的原理可知，使用杠杆不能省功。
故答案为：费力；100；不能。
14．（3分）图示为手播升降晾衣架，转动手摇器能使横杆上升或下降，安装在天花板上盒内的简单机械应是 定滑轮 （动滑轮/定滑轮）；将挂在晾衣架上重为20N的衣服升高1.5m，至少对衣服做 30 J的功；衣服挂的位置从6孔移到10孔，右侧钢丝绳中的拉力会 变大 （变大/变小/不变）。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。
（2）利用W＝Gh可求得对衣服做多少功；
（3）晾衣架可以看作是一个杠杆，左侧绳与晾衣架的交点为杠杆的支点，衣服对横杆的拉力为阻力，悬挂点到支点的距离为阻力臂，右侧钢丝绳中的拉力为动力，右侧钢丝绳到左侧钢丝绳的距离为动力臂，根据杠杆平衡条件判断出右侧钢丝绳中的拉力大小变化。
【解答】解：（1）安装在天花板上虚线框内的简单机械是定滑轮，使用定滑轮不省力，但可以改变作用力方向。
（2）对衣服做功W＝Gh＝20N×1.5m＝30J；
（3）晾衣架可以看作是一个杠杆，左侧绳与晾衣架的交点为杠杆的支点，衣服对横杆的拉力为阻力，悬挂点到支点的距离为阻力臂，右侧钢丝绳中的拉力为动力，右侧钢丝绳到左侧钢丝绳的距离为动力臂，衣服挂的位置从6孔移到10孔，阻力臂变大，阻力不变，动力臂不变，根据杠杆平衡条件F1×L1＝F2×L2可得右侧钢丝绳中的拉力变大。
故答案为：定滑轮；30；变大。
15．（2分）如图所示，一物体在拉力F作用下水平向右匀速运动。第一次以1m/s的速度运动了10m，拉力所做的功为W1，功率为P1，第二次以2m/s的速度运动了10m，拉力所做的功为W2，功率为P2，则W1 ＝ W2，P1 ＜ P2（均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
【答案】＝；＜。
【分析】影响滑动摩擦力大小的因素和二力平衡条件即可比较水平拉力的大小；
知道拉力的大小关系，根据W＝Fs和P＝Fv判断比较功和功率的关系。
【解答】解：由题可知，同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动，则物体对水平地面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，因此两次物体受到的滑动摩擦力不变；
又因为物体在水平地面上匀速运动，根据二力平衡条件可知，水平拉力F和滑动摩擦力f是一对平衡力，大小相等，即F1＝F2＝f；
物体运动的距离都为10m，且F1＝F2，由W＝Fs可知W1＝W2；
因为v1＜v2，且F1＝F2，由P＝＝＝Fv可知，P1＜P2。
故答案为：＝；＜。
16．（3分）如图所示已知斜面长为8m，斜面高为4m。小南同学用绳子沿斜面将重为800N的木箱由斜面底端匀速拉到顶端。拉力大小为600N，绳重不计。小兵对木箱做的有用功 3200 J；斜面的机械效率为 66.7% ；斜面对物体施加的摩擦力为 200 N。
【答案】3200；66.7%；200。
【分析】（1）利用W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；再利用W＝Gh求出有用功；然后利用机械效率的计算公式可求出斜面的效率。
（2）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额＝fs求出摩擦力。
【解答】解：拉力所做有用功为：W有＝Gh＝800N×4m＝3200J；
总功为：W总＝Fs＝600N×8m＝4800J；
机械效率为：η＝＝×100%＝66.7%；
额外功为：W额＝W总﹣W有＝4800J﹣3200J＝1600J；
由W额＝fs得，摩擦力为f＝＝＝200N；
故答案为：3200；66.7%；200。
17．（3分）学习了功率知识后，小明和小亮两位同学想测量纸锥下落时重力做功的功率，请你帮忙将实验过程补充完整。
（1）实验原理是：P＝；
（2）相应的测量工具为天平、刻度尺和 秒表 ；
（3）如图是小明和小亮利用闪光照相机拍摄纸锥竖直下落时的照片，照相机每隔0.2s曝光一次，并用刻度尺测量纸锥在BC位置间的距离，则此过程中，纸锥下落的平均速度为 3.33 cm/s；
（4）根据拍摄纸锥竖直下落时的照片分析：纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化的规律是 先变大后不变 （选填“逐渐变大”、“先变大后不变”或“保持不变”）。
【答案】（2）秒表；（3）3.33；（4）先变大后不变。
【分析】（2）根据实验的要求可知，需要测量的物理量有下落时间、下落高度和纸锥质量，据此可知相应的测量工具；
（3）由图可知纸锥的运动路程、运动时间，根据速度公式计算纸锥下落的平均速度；
（4）纸锥的质量不变，由图可知，速度v先变快后不变，根据P＝＝＝＝mgv可知纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化规律。
【解答】解：（2）根据实验的要求可知，需要测量的物理量有下落时间、下落高度和纸锥质量。相应的测量工具为秒表、刻度尺和托盘天平；
（3）由图可知纸锥的运动路程为s＝10.50cm﹣6.50cm＝4cm，运动时间为t＝0.2s×6＝1.2s，
纸锥下落的平均速度为v＝＝≈3.33cm/s；
（4）由功率公式可得，P＝＝＝＝mgv，纸锥的质量不变，
由图可知，速度v先变快后不变，故纸锥在竖直下落过程中重力做功功率随时间变化规律是先变大后不变。
故答案为：（2）秒表；（3）3.33；（4）先变大后不变。
三、解答题（本大题共7小题，18-21题每图每空2分，22题6分，23题8分，共50分.解答第22、23题时要求写出必要的文字说明、公式和演算过程）
18．（2分）如图是小明用力F将倒在路边的垃圾桶扶起来的示意图，图乙是其简化图，此过程垃圾桶看作是一个以A点为支点的杠杆。请在图乙画出垃圾桶所受到的重力G（O点为重心）和力F的力臂l。
【答案】
【分析】（1）先确定重力作用点，然后从力作用点表示重力的方向（即竖直向下）。
（2）已知支点和动力的方向，从支点作动力作用线的垂线段（即力臂）。
【解答】解：
重力的方向是竖直向下的，从垃圾桶的重心画一条竖直向下的带箭头的有向线段，用G表示，即为其所受重力的示意图：
反向延长拉力F的作用线，从支点A作拉力F作用线的垂线段，即为拉力F的力臂l，如图所示：
19．（2分）小红想用图中的滑轮组装一个滑轮组提升重物，请你在图中画出使用这个滑轮组提升重物最省力的绕线方法。
【答案】如图见解答
【分析】滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子的段数，也就是看有几段绳子连着动滑轮，段数越多越省力。
【解答】解：从动滑轮的上挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法。如图所示：
20．（12分）在“探究杠杆平衡条件的实验”中：
（1）如图甲所示，实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向 右 调节（选填“左”或“右”），直到杠杆在水平位置平衡，目的是 便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响 。
（2）如图乙所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂 6 个相同的钩码：当杠杆平衡后，将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点方向移动一小格，则杠杆 顺时针 （选“顺时针”或“逆时针”）转动；
（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，使杠杆仍在水平位置，当测力计从a位置转到b位置时，其示数大小将 变大 ；（选填“不变”“变大”或“变小”）
（4）保持A点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂L1和动力F1的数据，绘制了L1−F1的关系图象，如图丁所示．请根据图象推算，当L1为0.6m时，F1为 0.5 N。
【答案】（1）右；便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）6；顺时针；（3）变大；（4）0.5。
【分析】（1）调节杠杆在水平位置平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，这样方便测量力臂；
（2）设一个钩码重为G，杠杆一个小格是L，根据杠杆平衡条件判断在B点挂钩码的数量；根据杠杆平衡条件判断是否平衡；
（3）根据钩码个数与每个钩码的重力求出测力计拉力；当拉力F向右倾斜时，保持B点不动，F的力臂变小，阻力、阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件，动力变大；
（4）由于此题中的阻力和阻力臂不变，由图中提供数据，根据杠杆的平衡条件分析即可求得。
【解答】解：（1）调节杠杆在水平位置平衡，杠杆右端偏高，应将左端的平衡螺母应向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
（2）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件FALA＝FBLB可得：4G×3L＝FB×2L，解得：FB＝6G，则需挂6个钩码；
若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格，则左侧4G×4L＝16GL，右侧6G×3L＝18GL，因为16GL＜18GL 杠杆不能平衡，杠杆右端下沉，则杠杆顺时针转动；
（3）保持B点不变，测力计从a位置转动b位置时，此时F的力臂变小，阻力、阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件，动力变大；
（4）由于此题中的阻力和阻力臂不变，利用图象中任意一组数据都能得出，F2L2＝F1L1＝0.1m×3N＝0.3N•m；
故若当L1为0.6m时，F1＝＝＝0.5N。
故答案为：（1）右；便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；（2）6；顺时针；（3）变大；（4）0.5。
21．（10分）明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳，沿用至今。如图甲是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。
（1）如图甲所示辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 省力 （选填“省力”或“费力”）杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示，它的支点是“A”“B”或“C”中的 B 点。
（2）设大轮与小轮的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升，井绳对水桶做功 90 J；若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力应为 30 N。（不计井绳的粗细和自重）
（3）图丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 ① （选填“①”或“②”）。
【答案】（1）省力；B；（2）90；30；（3）①。
【分析】（1）辘轳的实质是轮轴，根据轮轴的作用分析；支点是绕着转动的固定点；
（2根据大轮与小轮的的半径比为3：1，计算水桶匀速上升高度，根据W＝Gh计算做功；
根据杠杆的平衡条件计算最小动力；
（3）水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以省力。
【解答】解：（1）辘轳的实质是轮轴，动力作用在轮上，可以省力；支点是绕着转动的固定点，即B点；
（2）设大轮与小轮的的半径比为3：1，水桶受到的总重力为90N。
使周长为3m的大轮转动一圈，水桶匀速上升高度是小轮的周长，为大轮周长的，即1m，井绳对水桶做功W＝Gh＝90N×1m＝90J；
若要使辘轳静止在图乙所示位置，作用在C点最小的力为F，根据杠杆的平衡条件有：FR＝Gr；则F＝＝＝30N；
（3）水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，故选择图中的①可以更省力。
故答案为：（1）省力；B；（2）90；30；（3）①。
22．（10分）小华和小红在广场看到小朋友玩套圈游戏（如图甲所示）时，发现水平抛出的套圈落地时的水平距离不尽相同，引起了他们的思考。于是他们按图乙所示方法，找来圆弧轨道（末端水平）、一个小钢球，探究钢球水平抛出的落地点到抛出点的水平距离s与哪些因素有关。探究前，他们提出了如下猜想：
猜想1：与钢球在轨道上静止释放时的高度h有关。
猜想2：与水平抛出点的离地高度H有关。
（1）为便于实验数据的采集，落地点的材料应选用 橡皮泥 （选填“光滑木板”、“橡皮泥”或“毛巾”）。
（2）让钢球从圆弧轨道上静止释放，钢球的 重力势 能转化为动能，实验中使钢球从圆弧轨道 相同 （选填“相同”或“不同”）高度由静止释放，可控制钢球到达水平轨道时的速度相同。
（3）下表是他们在实验中测得的数据：
序号
轨道末端水平部分离地面的高度H/m
钢球在轨道上由静止释放时的高度h/m
落地点与抛出点的水平距离s/m
落地点与抛出点的水平距离的平方s2/m2
1
0.5
0.1
0.45
0.2
2
0.5
0.2
0.63
0.4
3
0.5
0.3
0.78
0.6
4
1.0
0.1
0.63
0.4
①分析实验序号1、2、3的数据，可得出的初步结论是：在其他条件相同的情况下，落地点与抛出点的水平距离的平方s2与钢球在轨道上静止释放时的高度h成 正比 （选填“正比”或“反比”）。
②分析实验序号为 1和4 的数据，可验证猜想2是正确的。
【答案】（1）橡皮泥；（2）重力势；相同；（3）①正比；②远；（4）1和4。
【分析】（1）实验中要测量水平抛出物体的落地点和抛出点的水平距离，要准确找到落地点，落地点的材料要选择保留痕迹的材料；
（2）小球滚下时，小球的重力势能转化为动能；小球从斜槽相同高度由静止释放，小球到达水平槽时速度相同；
（3）①根据1、2、3数据中的相同点和不同点分析；
②根据控制变量法得出结论。
【解答】解：（1）实验中要测量水平抛出物体的落地点和抛出点的水平距离，要准确找到落地点，落地点的材料要选择能保留痕迹的材料，故选择橡皮泥；
（2）小球从斜槽滚下时，小球的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，小球的动能增大，小球滚下时重力势能转化为动能；
小球从斜槽同一高度由静止释放，小球的重力势能转化为动能，小球的重力势能相同，动能相同，小球到达水平槽时速度相同；
（3）①由1、2、3知道，轨道末端水平部分离地面的高度H不变，小球在轨道上由静止释放时的高度h增大为原来的几倍，落地点与抛出点的水平距离的平方s2便增大为原来的几倍，可知落地点与抛出点的水平距离的平方s2与小球在轨道上静止释放时的高度h成正比；
②探究钢球水平抛出的落地点到抛出点的水平距离s与水平抛出点的离地高度H是否有关时，需要控制钢球在轨道上由静止释放时的高度，改变轨道末端水平部分离地面的高度H，故需要对1和4的实验数据。
故答案为：（1）橡皮泥；（2）重力势；相同；（3）①正比；②远；（4）1和4。
23．（6分）2022年，我国快递业务量首破950亿件，如图是一物流机器智能车配送时情景，该车质量为450kg，在某平直道路上100s匀速行驶了0.4km，已知机器智能车所受阻力恒为120N。求：
（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度；
（2）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做的功；
（3）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做功的功率。
【答案】（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度为4m/s；
（2）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做的功48000J；
（3）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做功的功率为480W。
【分析】（1）根据v＝计算该物流机器智能车匀速行驶时的速度；
（2）由于物流机器智能车在平直道路上匀速行驶，物流机器智能车受力的阻力与物流机器智能车的牵引力是一对平衡力，根据W＝Fs计算牵引力做的功；
（3）根据P＝计算牵引力做功的功率。
【解答】解：（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度：v＝＝＝4m/s；
（2）由于物流机器智能车在平直道路上匀速行驶，物流机器智能车受力的阻力与物流机器智能车的牵引力是一对平衡力，
物流机器智能车的牵引力F＝f＝120N，
牵引力做的功W＝Fs＝120N×0.4×103m＝48000J；
（3）牵引力做功的功率P＝＝＝480W。
答：（1）该物流机器智能车匀速行驶时的速度为4m/s；
（2）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做的功48000J；
（3）该物流机器智能车匀速行驶的100s内牵引力做功的功率为480W。
24．（8分）如图所示，小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器，已知动滑轮的质量为5kg，每个杠铃片的质量为10kg。若动滑轮下挂着两个杠铃片，小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片，杠铃片在0.5s内上升了0.2m。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg）求：
（1）杠铃片和动滑轮的总重；
（2）握杆对绳子拉力做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率。
【答案】（1）杠铃片和动滑轮的总重为250N；
（2）握杆对绳子拉力做功的功率为100W；
（3）动滑轮的机械效率为80%。
【分析】（1）根据G＝mg计算杠铃片和动滑轮的总重；
（2）不计绳重和摩擦，根据W总＝G总h计算对杠铃片和动滑轮做的总功，根据P＝计算握杆对绳子拉力做功的功率；
（3）根据W有＝G杠铃片h计算对杠铃片做的功是有用功，根据η＝计算动滑轮的机械效率。
【解答】解：
（1）动滑轮下挂着两个杠铃片，杠铃片和动滑轮的总重：
G总＝m总g＝（m动+m杠铃片）h＝（5kg+2×10kg）×10N/kg＝250N；
（2）不计绳重和摩擦，根对杠铃片和动滑轮做的总功：
W总＝G总h＝250N×0.2m＝50J，
对绳子拉力做功的功率：
P＝＝＝100W；
（3）对杠铃片做的功是有用功：
W有＝G杠铃片h＝m杠铃片gh＝2×10kg×10N/kg×0.2m＝40J，
动滑轮的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
答：（1）杠铃片和动滑轮的总重为250N；
（2）握杆对绳子拉力做功的功率为100W；
（3）动滑轮的机械效率为80%。
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