2019-2020学年江苏省苏州市姑苏区九年级上学期物理10月月考试题及答案

这是一份2019-2020学年江苏省苏州市姑苏区九年级上学期物理10月月考试题及答案，共32页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1. 小星学习了杠杆后，他把了解到的杠杆进行了分类，如图所示。其中作用特点相同的一组是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】
【详解】A．钳子属于省力杠杆；理发剪刀属于费力杠杆，所以该选项不符合题意；
B．独轮车属于省力杠杆；铁锨属于费力杠杆，所以该选项不符合题意；
C．镊子属于费力杠杆；起子属于省力杠杆，所以该选项不符合题意；
D．羊角锤和核桃夹属于省力杠杆，所以该选项符合题意。
故选D
2. 下列关于估测数据合理的是（ ）
A. 中学生双脚站立时对地面的压强约为105Pa
B. 中学生游泳时受到的浮力约为100N
C. 中学生爬楼的功率约180W
D. 将一本物理书从地面捡起来放在课桌上，对课本做功约0.08J
【答案】C
【解析】
【详解】A．中学生的体重约为500N，双脚站立时与地面的接触面积约为360cm2（一双鞋长20cm、宽16cm），则对地面的压强为
故A不符合题意；
B．人体的密度约等于水的密度，中学生游泳时漂浮在水面，受到的浮力等于自重即500N，故B不符合题意；
C．中学生的体重约500N，一层楼约高3m，步行上1层楼约用8s，则爬楼功率为
故C符合题意；
D．一本物理书的重量约为2N，课桌高约为80cm，则从地面捡起来放在课桌上对课本做功为
故D不符合题意。
故选C。
3. 对物理概念的理解是学好物理的观念。关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（ ）
A. 物体受力且运动一段距离时，力就对物体做了功
B. 功率大的机械做功一定多
C. 做功快的机械其机械效率一定高
D. 功率大的机械做功一定快
【答案】D
【解析】
【详解】A．物体受到力，且在这个力的方向上移动一段距离，这个力才对物体做了功，故A错误；
B．做功的快慢由做功多少和做功所用时间共同决定，功率大的机械做功不一定多，故B错误；
C．机械效率由物体做的总功、有用功决定，根据物体做功快慢没有关系，故C错误；
D．功率指的是物体做过的快慢，功率大的做功一定快，故D正确。
故选D。
4. 如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】不计机械自重和摩擦的情况下，A图中，斜面长为高的2倍，则拉力为物重的一半，即；B图中，承担物重的绳子段数为3，则；C图中，拉力在动滑轮的轴上，物体挂在一侧，则；D图中，动力臂为4m，阻力臂为1m，根据杠杆平衡条件得，；故D符合题意。
故选D。
5. 班里组织一次比赛活动，从一楼登上三楼，比比谁的功率最大，为此需要测量一些物理量，下列物理量中必须测量的量是（ ）
①三楼地面到一楼地面的高度②从一楼到达三楼所用的时间
③每个同学的质量或体重④一楼到三楼楼梯的长度
A. ①③B. ①④C. ①②③D. ②③
【答案】D
【解析】
【详解】由功率公式及重力做功可知
由于三楼地面到一楼地面的高度相同，要比较功率大小，只需要测量每个同学的质量或体重、从一楼到达三楼所用的时间，故D符合题意。
故选D。
6. 如图所示．OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个10N的重物，加在B点的动力使OA在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计），则
A. 该杠杆一定是省力杠杆
B. 作用在B点的最小动力等于5N
C. 该杠杆一定是费力杠杆
D. 作用在B点的最小动力小于5N
【答案】D
【解析】
【详解】AC．由于根据题意无法确定动力臂的大小，所以无法确定它是哪种杠杆，故A和C不符合题意；
BD．由图知道，加在B点的动力F与OB垂直向上时，动力作用线和杠杆垂直，支点与动力作用点之间的连线OB就是最长的动力臂，此时动力最小，又因为C点是中点，所以
OB＞OA=2OC，
由杠杆的平衡条件F×OB=G×OC知道，此时的最小动力是：
，
故D符合题意．
7. 如图，每个滑轮质量相同，重为G的物体，在拉力的作用下匀速上升，已知乙滑轮组的效率为η，不计摩擦、绳重和木板重，下列说法不正确是（ ）
A. 两滑轮组的机械效率可能相等
B. F1一定大于F2
C 每个滑轮重
D. 甲、乙将重物提升相同的高度时，拉力的功率可能相等
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知，n1=2，n2=4，由受力分析可知
即
则
则两滑轮组的机械效率为
可知当动滑轮重量不可忽略时，二者机械效率为
则动滑轮的重量为
甲、乙将重物提升相同的高度时，拉力的功率分别为
若二者相等时
则
此时拉力的功率相等；故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8. 如图所示，质地均匀的圆柱体，在拉力F的作用下，由实线位置匀速转到虚线所示位置，整个过程中，拉力F始终作用于A点且与OA保持垂直（OA为圆柱体横截面的直径），圆柱体在转动过程中不打滑。则下列分析正确的是（ ）
A. 拉力F逐渐变小
B. 由于拉力F力臂始终保持最长，拉力F始终保持最小值不变
C. 拉力F逐渐变大
D. 条件不足，无法判断
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知，拉力F始终与OA垂直，也就是动臂的大小是不变的；由图示可知，在转动过程中，阻力也就是重力的力臂是越来越小的，重力大小不变，所以阻力与阻力臂的乘积是越来越小的，根据杠杆的平衡条件可知，动力与动力臂的大小也应是越来越小的，而动力臂大小不变，所以动力会越来越小，故应选A。
9. 如图所示，一物块从光滑斜面上A点由静止滑下，B为斜面AC的中点，设物块在AB段重力做功为W1，重力的功率为P1；在BC段重力做功为W2，重力的功率为P2，则下列关系正确的是（ ）
A. W1＞W2，P1＞P2B. W1=W2，P1=P2C. W1=W2，P1＜P2D. W1＜W2，P1＜P2
【答案】C
【解析】
物块从光滑斜面上A点由静止滑下，由题意可知AB＝BC，所以物块在两段路程中下滑的高度h相同，物块的重力不变，由W＝Gh可知W1＝W2；物块从光滑斜面上A点由静止滑下，速度越来越快，则物块在AB段下滑的速度小于在BC段下滑的速度，又因为AB＝BC，所以物块在AB段所用时间大于在BC段下滑的时间，即t1＞t2，由P＝可知P1＜P2．故C正确．故选C．
点睛：根据此物体由A点沿光滑的斜面下滑时，因为都是重力做功，所用G相同，由AB＝BC，可得h都相同，根据功的计算公式W＝Gh，可判断W1和W2，由图中可知，尽管AB＝BC，但在两段路程内下滑的速度不同，即所用时间不同，由P＝可判断P1和P2．
10. 如图，左边的钩码个数和位置保持不变，弹簧测力计的作用点固定，只改变测力计与水平方向的角度θ。使杠杆水平方向平衡，能描述测力计示数F与θ关系的大致图像是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】当测力计和杠杆的角度从0°逐渐增加到90°时，动力臂越来越大，动力越来越小，当测力计和杠杆垂直时，此时动力臂最大，动力最小，当测力计和杠杆的角度从 90°逐渐增加到180°时，角度越大，动力臂越小，动力越大；由于θ不能达到180° ，所以拉力不可能减小到零。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
11. 如图所示，小明利用两个倾角不同的斜面进行实验，将同一木块分别从两斜面底端匀速拉至斜面顶端，下列说法正确的是（ ）
A. 若甲、乙斜面光滑，则拉力的功率P甲=P乙
B. 若斜面粗糙程度相同，拉力所做的有用功W甲有C. 若斜面粗糙程度相同，拉力所做的额外功W甲额>W乙额
D. 若甲、乙斜面光滑，则拉力F甲=F乙
【答案】C
【解析】
【详解】AD．同一木块在高度相同的光滑斜面上运动，所以拉力做的功等于克服重力做的功，即
Fs=Gh
由于甲斜面长度较大，所以拉力较小，即
F甲＜F乙
由于甲乙运动的时间未知，由P=可知，不能判断拉力的功率大小关系，故AD错误；
BC．若斜面粗糙程度相同，斜面的高度相同，由W=Gh可知拉力所做的有用功
W甲有=W乙有
因为两斜面的粗糙程度相同，甲斜面的倾斜程度较小，所以甲斜面的摩擦力较大，同时甲斜面长度较大，由公式W额=fs知：拉力做的额外功
W甲额＞W乙额
故C正确，B错误。
故选C。
12. 为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，物体边长为10cm，设置了图所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重与摩擦）下列计算结果正确的是（ ）
A. 0s~1s内，物体对地面的压强是1000Pa
B. 1s~2s内，拉力做的功是187.5J
C. 2s~3s内，拉力的功率是100W
D. 2s~3s内，滑轮组的机械效率是62.5%
【答案】B
【解析】
【详解】CD．由图可知，滑轮组的n=3，2s~3s内物体做匀速运动，物体运动速度为2.5m/s，此时物体已经离开地面，拉力为40N，拉力做功的功率为
滑轮组受力为
则动滑轮重量为
拉力做的总功为
有用功为
则滑轮组的机械效率为
故CD错误；
A．0s~1s内，物体在30N的拉力作用下静止，此时物体绳端拉力为T1，则
即
则物体对地面的压力为
则物体对地面的压强为
故A错误；
B．1s~2s内，物体在50N的拉力作用下加速上升了1.25m，则拉力做的总功为
故B正确。
故选B。
二、填空题
13. 杠杆的应用非常厂泛，如图所示的两种剪刀，正常使用时属于省力杠杆的是_____剪刀（填甲、乙），使用这两处剪刀都不能省______；工程车上的起重臂就是一个费力杠杆（如图所示），使用它的好处是能够省_________；如图所示，A装置是____滑轮（选填“定”或“动”），它的实质是_______________，使用它的作用是___________________。
【答案】 (1). 甲 (2). 功 (3). 距离 (4). 定 (5). 等臂杠杆 (6). 改变力的方向
【解析】
【详解】[1][2]甲剪刀使用时，动力臂大于阻力臂，为省力杠杆；乙剪刀使用时，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。无论是省力杠杆，还是费力杠杆，根据功的原理可以知道，使用任何机械都不省功。
[3]工程车上的起重臂的支点是O点，伸缩臂那里是动力，挂钩那里是阻力，由此可见动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆，使用它的好处是能够省距离。
[4][5][6]A装置的轴不能随物体一起移动是定滑轮，因此本质是等臂杠杆，使用它尽管不省力，但是可以改变用力方向。
14. 如下图所示，滑轮重、绳重和摩擦均不计，物体重均为100N，与水平面间的摩擦力都是30N，作用于各绳端的拉力分别为F1、F2、F3都使物体在水平面上做匀速直线运动，则甲图中F1=______N，乙图和丙图中F2______F3（选填“<”、“>”、或“=”）。
【答案】 (1). 30 (2). <
【解析】
【详解】[1][2]滑轮重、绳重和摩擦均不计，甲中为定滑轮，乙、丙中为动滑轮，三种状态下拉力分别为
则乙图和丙图中F215. 如图是某商场的自动扶梯。扶梯的部分几何尺寸如图所示，质量60kg为的小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼。已知扶梯以1m/s的速度匀速上行。则扶梯对他做的功是______J，对他做功的功率是______W，如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的机械效率将______（填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 (1). 2400 (2). 480 (3). 变大
【解析】
【详解】[1]小华站在该扶梯上从商场一楼到二楼, 扶梯对他做的功是
[2]根据勾股定理可得扶梯的长度为5m，小华上楼的时间为
扶梯对他的功率为

[3]如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的有用功增大，额外功不变，根据公式 讨论可知，机械效率变大。
16. 如图所示，一根均匀的细木棒OC，OA=OC，B为OC的中点，在C点施力将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，木棒的机械效率为90%，则木棒重为 ______ N（不计摩擦）。
【答案】10
【解析】
【详解】因为将挂在A点的重为180N的物体匀速提升0.2m，所以有用功
W有=Gh=180N×0.2m=36J
因为OA=OC，当物体上升0.2m时，重心B点将上升0.4m，额外功为克服木棒的重力所做的功，根据
即
解得G木 =10N。
17. 如图所示装置，物体B重为G，它浸没在水中匀速下沉时，通过滑轮组拉着重200N的物体A在水平面上匀速运动；当用一个水平向左的拉力F1拉物体A，使物体B在水中匀速上升（物体B始终未露出水面），力F1的功率P1，滑轮组的机械效率为η1；当物体B完全露出水面后，用另一个水平向左的力F2拉物体A，使物体B仍然以相同的速度匀速上升，力F2的功率为P2，此时滑轮组的机械效率为η2，已知：物体B的密度ρB=5ρ水，第一次的拉力F1=60N，。若不计绳重、滑轮组装置的摩擦和水中的阻力，功率之比=____________（g=10N/kg）。
【答案】
【解析】
【详解】当B在水中下沉，物体A在水平面上匀速运动，A水平方向受力情况如图甲所示；当用力F1拉物体A，物体B在水中匀速上升时，A水平方向受力情况如图乙所示；当物体B完全露出水面后,用力F2拉物体A，A水平方向受力情况如图丙所示；当物体B浸没在水中时，动滑轮与物体B的受力情况如图丁所示；当物体B完全露出水面时，动滑轮与物体B的受力情况如图戊所示。
甲图中物体A向右匀速运动，所以有
f=F
乙图中物体A向左匀速运动，所以有（物体B仍在水中，绳子的拉力不变）
F1=f+F
丙图中物体A向左匀速运动所以有（物体B完全露出水面，绳子的拉力发生了变化）
F2=f+F′
丁图物体B浸没在水中，把物体B和动滑轮当作一个整体，所以有
3F=G动+G−F浮①
戊图中物体B完全露出水面，把物体B和动滑轮当作一个整体，所以有
3F′=G动+G ②
B浸没在水中时受到的浮力
B物体匀速下沉时，由①式可得作用在绳子上的拉力
甲图中A匀速运动，所以
乙图中拉力F1拉A使B匀速上升，所以
化简后可得
4G+5G动=450N ③
B完全露出水面时，由②式可得作用在绳子上的拉力
滑轮组的机械效率（物体B在水中时，G为B在水中的视重，等于其重力与浮力之差）
丁戊两图中滑轮组机械效率之比
化简后可得
G=10G动④
联立③④可得
G动=10N，G=10G动=10×10N=100N
水平面对物体A的摩擦力
因为B完全露出水面，所以B给A的拉力为
因为F2拉A使B匀速上升
由于物体运动的速度不变，由P=Fv可得
18. 如图，质量分布均匀的长方体砖，平放在水平地面上，第一次用竖直向上的力F1只作用于ab的中点，若砖块质量为m，则F1=______，第二次用竖直向上的力F2作用于bc的中点，都使它们在竖直方向上慢慢向上移动h（h”、或“=”）。
【答案】 (1). (2). =
【解析】
【详解】[1]第一次以与地面接触的下边为支点转动，F1克服重力才能将砖抬起，
即
F1×cb=mg×cb
所以
F1=mg
第二次同理有
F2×ab=mg×ab
F2=mg
所以
F1=F2
[2]拉力F1做的功
W1=F1h
拉力F2做的功
W2=F2h
因为F1=F2，所以W1=W2
19. 如图所示，对物体B施加一个水平向左的拉力F＝6N使物体B在光滑的水平面上以0.1m/s的速度向左做匀速直线运动，则拉力F做功的功率是_____W，物体B对物体A的摩擦力为_____N．（不计滑轮重、绳重及滑轮摩擦）
【答案】 (1). 0.6 (2). 3
【解析】
【详解】拉力F做功的功率：．物体B在光滑的水平面上向左做匀速直线运动，所以地面对物体B的摩擦力为0；物体B在水平面上做匀速运动，所以 ，所以物体A对它向右的摩擦力,根据力的作用是相互的可知，物体B对物体A向右的摩擦力就等于物体A对物体B的摩擦力，即
．
20. 如图，金属杆OA长4米，OC长2米，OD长3米，将某物体放在C点，在A点用竖直向上的力F拉杠杆，使杠杆A点移动到B点，AB的长是0.6米，这个过程中，杠杆的效率为80%；如果将该物体放在D点，同样使点A移动到点B，这时物体被抬高0.45米，那么杠杆的效率是______。（OAB近似看成直角三角形）。
【答案】85.7%
【解析】
【详解】当物体放在C点时，其力臂大小等于OC，作用在A点力始终竖直向上，其力臂大小等于OA，若杠杆A点移到B点时，物体移动到E点，如图所示：
而OAB近似看成直角三角形，C为OA中点(即C为杠杆的重心)，根据几何知识可得

克服杠杆重力所做功为额外功，已知杠杆的效率为80%，则

即有

解得：
G物=4G杆
当物体放在D点时，同样使A点移动到B点(即hAB=0.6m)，此时物体被提高0.45m，到达F点(即hDF=0.45m)，杠杆被提升的高度相同(即hCE=0.3m)，此时杠杆的机械效率
21. 对于杠杆的原理，我国古代也很注意研究，在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明。某物理小组探究如图所示的一杆秤，通过观察和测量知道：杆秤上标有刻度，提纽在B点，秤钩在A点，O点为刻度的起点（为零刻度点，在B点左侧）。用刻度尺量出OA=l1，OB=l2。
(1)秤钩不挂重物时，秤砣挂在O点时杆秤平衡，则重心C应在B点的__________侧（选填“左”、“右”或“不确定”）。 设该杆秤秤砣的质量为m，则杆秤自身重力（不含秤砣）和它的力臂的乘积是__________。
(2)物理小组利用空瓶（空瓶质量比秤砣质量小一些）、细线和原有秤砣测出原秤砣的质量。方法是：用细线系在空瓶上并置于__________点，慢慢往瓶中加沙子，如果杆秤恰能平衡，相当于新做了一个秤砣，再把它挂在秤钩上，移动原秤砣位置至杆秤平衡，秤杆上的读数即为原秤砣质量。
(3)物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力，杠杆的平衡条件是：F动l动=F阻l阻+F′阻l′阻，如图所示”。则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤砣质量，方法是：设想有两个完全一样的原秤砣甲、乙，将甲置于A点，乙置于B点右侧某点，杆秤恰好平衡。由杠杆的平衡条件可知，量出长度l1、l2后，只须从B点起向右量出长度__________，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m。
【答案】 (1). 右 (2). (3). O (4).
【解析】
【详解】(1)[1][2]由于O点是刻度的起点，即秤钩上不挂重物时，秤砣的位置应该在O点，提起B，杆秤平衡，把秤砣作用在杆秤上的力看成动力，则阻力就是杆秤的重力作用点（重心）应该在B点的右侧；且根据杠杆的平衡条件可得
mgl2=G杆秤×力臂
(2)[3]做一个新秤砣的方法就是采用等交换替代法，由于秤砣放在O点处时能与杆秤的自重相平衡，那么如果我们也在O点用细线系一个小瓶，向里面加入适量的沙子，待杆秤平衡时，小瓶与沙子所起的作用就与秤砣的作用一样，故它们的质量是相等的。
(3)[4]根据已经得出的两个阻力的平衡规律，如果放在杆秤上，则存在如下关系
mg×（l1+l2)=mg×l′+G杆秤×力臂
将第(1)问的关系式代入可得
mg×l1=mg×l′
即l′= l1，故只需要从B点起向右量出长度l1，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量。
三、作图题
22. 某剧组为拍摄节目需要，设计了如图所示的拉力装置来改变照明灯的高度，轻质杠杆ABO可绕O点转动，请在图中画出：
（1）杠杆所受拉力的力臂L1；
（2）杠杆所受阻力F2的示意图．
【答案】如图所示
【解析】
【详解】过A点作竖直向下的力，即阻力F2；过支点O作垂直于动力作用线的垂线段，即动力臂L1．如图所示
23. 如图所示是一个绕O点转动的轻质杠杆，已知阻力F1的方向，以及动力F2的力臂，请在图中画出动力F2。
【答案】
【解析】
【详解】从图中可以看到，动力F2的力臂L2，过这个力臂的端点作垂线垂直这条力臂，由于阻力F1的方向是向下的，那么动力F2的方向向上，由此得到动力F2，如下图所示。
24. 一位同学站在水平地面上，要利用滑轮组提升重物，已知物重800牛，每个滑轮重15牛，而绳子最多只能承受400牛的拉力。请你帮他在下面画出符合要求的数量最少的滑轮组的组装。
【答案】
【解析】
【详解】物重800牛，每个滑轮重15牛，而绳子最多只能承受400牛，至少有3段绳子承担动滑轮的重，如图所示：
25. 小明同学在家想把家里的一个装满东西的箱子的一端稍微抬起，图中A点是该箱子的重心。请画出抬起这个箱子所用最小的力的示意图并标出支点O。
【答案】
【解析】
【详解】由杠杆平衡条件可知，物体重力竖直向下，作用点在A点，当动力臂最大时动力才能最小，对于截面是长方形的箱子，支点O在左下角时，动力臂明显大于阻力臂，连接图中长方形左下角至右上角的对角线即为动力臂L1，垂直于力臂斜向上作出动力F；如图所示：
四、实验探究题
26. 在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮器测定前4组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第5组数据，得数据如表：
(1)请根据前四组数据，在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法______；

(2)实验中为了测量绳子自由端的拉力F，应该在弹簧测力计______时读数（选填“静止”或“缓慢匀速提升”）；
(3)表格中编号①处数据应为______，根据图乙中弹簧测力计可知编号②数据应为______（保留一位小数）
(4)由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与______无关；
(5)由表中第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与摩擦和______有关。第3组实验过程中，小明克服绳重和摩擦所做的额外功为______；
(6)想研究动滑轮重力对机械效率的影响，应该选择第______组数据（选填实验次数）进行比较。
【答案】 (1). (2). 缓慢匀速提升 (3). 66.7 (4). 1.6 (5). 物体被提升的高度 (6). 所提升物体的重量 (7). 0.13 (8). 4、5
【解析】
【详解】(1)[1]由前4组实验数据知，s=3h，所以滑轮组由3段绳子承担物重，因此应从动滑轮绕起，如图所示：
(2)[2]实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，这样才能准确测出拉力的值。
(3)[3]表格中编号①处机械效率
≈66.7%
[4]由图可知，测力计的分度值为0.2N，所以其示数为1.6N。
(4)[5]第1、2组数据，动滑轮重、钩码重相同，钩码被提升的高度不同，机械效率相同，可知同一滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
(5)[6]第3、4组数据，动滑轮、钩码被提升的高度相同，被提升的钩码重不同，机械效率不同，可知同一滑轮组的机械效率与摩擦和被提升的物重有关。
[7]第3组实验过程中，小明克服绳重和摩擦所做的额外功
W额=W总-W有=F3s3-G3h3=1.1N×0.3m-2N×0.1m=0.13J
(6)[8]研究动滑轮重力对机械效率的影响，保持钩码提升的高度和钩码的重力相同，动滑轮的重力不同，选择4、5组数据。
27. 用细线拴住一端粗、一端细的实心胡萝卜并悬挂起来，静止后胡萝卜的轴线水平，如图所示；在拴线处沿竖直方向将胡萝卜切成A、B两段．A、B哪段重些呢？小红、小明、小亮三个同学提出各自的猜想：
小红：A较重；小明：B较重；小亮：A、B一样重．
（1）为探究A、B轻重问题，小明在等间距刻度的均匀杠杆两侧挂上每个质量都相等的钩码进行实验．杠杆静止于水平状态的三次实验情境如图甲、乙、丙所示．
①根据图甲、乙、丙的实验，可以判断_____同学的猜想是正确的．
②根据图甲、乙、丙的实验情境，该同学得出结论：只要满足“阻力×阻力作用点到支点的距离＝动力×动力作用点到支点的距离”，杠杆就能平衡．这个结论是_____（正确/错误），用图丁的装置来说明判断的方法：_____．
（2）他们判断出究A、B轻重后，继续利用待测小石块，杠杆及支架，细线，钩码数个，刻度尺，烧杯，适量的水，根据“杠杆平衡条件测固体密度”．
①用细线将小石块拴好，把小石块和质量为m钩码分别挂在杠杆的两边，调节钩码的位置使杠杆在水平位置平衡；
②如图戊所示，分别量出小石块悬挂处与支点的距离l1和钩码所挂处与支点的距离l2，由杠杆平衡条件得出小石块的质量为_____；
③如图已所示，在烧杯内盛水，将小石块浸没水中，保持l1不变，调节钩码m的悬挂位置，使杠杆重新在水平位置平衡；
④量出钩码所挂处与支点的距离d，则小石块所受水的浮力为_____；
⑤若水的密度为ρ，则小石块的体积为_____；小石块的密度为_____．
【答案】 (1). 小红 (2). 错误 (3). 将测力计斜拉，读出动力、阻力、动力作用点和阻力作用点到支点的距离，根据F1l1=F2l2，计算可知结论不正确 (4). m (5). mg (6). m (7). ρ
【解析】
【详解】（1）①[1]甲、乙、丙三个图中左边钩码个数和力臂都不变，但右边随着钩码个的减少，力臂在变大，可以得出重力越大其力臂越小，即小红同学猜正确；
②[2][3]实验时应将弹簧测力计钩在杠杆右侧的不同位置沿倾斜方向拉，使杠杆在水平位置平衡，会发现：“阻力×阻力作用点到支点的距离≠动力×动力作用点到支点的距离”可判断这个结论错误；将测力计斜拉，读出动力、阻力、动力作用点和阻力作用点到支点的距离，根据F1l1=F2l2，计算可知结论不正确；
（2）②[4]小石块和钩码m使杠杆在水平位置平衡；由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得
m石gl1=mgl2
则质量
m石=m；
④[5]小石块浸没水中杠杆在水平位置平衡时；由杠杆平衡条件F1l1=F2l2得
F石l1=mgd
则F石=mg
小石块所受水的浮力为
F浮=G石﹣F石=m石g﹣F石=mg﹣mg=mg
⑤[6][7]根据阿基米德原理F浮=G排=ρgV排得：小石块的体积
V石=V排= =
小石块的密度
ρ石=
28. 某实验小组的同学们在做“探究斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
(1)分析表中的数据可得出：斜面越缓越________力（填“省”或“费”）。
(2)该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持物块上升的高度和物块移动的距离分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们测得这种情况下斜面的机械效率为________。
(3)把第4次的实验数据与表中数据综合分析可得出：斜面的机械效率与________和________有关。
(4)当用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块时，物块所受的拉力________物块所受的摩擦力（填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】 (1). 省 (2). 55.6％ (3). 斜面倾斜程度 (4). 接触面的粗糙程度 (5). 大于
【解析】
【详解】(1)[1]分析表中第二列与第五列，对比斜面坡度与沿斜面拉力的变化情况可知，斜面越缓越省力。
(2)[2]斜面的机械效率
η＝
(3)[3][4]分析表格中的第二列和第七列可知斜面的机械效率与倾斜程度有关，分析第2次和第4次实验数据可知斜面的机械效率与接触面的粗糙程度有关，故斜面的机械效率与斜面倾斜程度和接触面的粗糙程度有关。
(4)[5]根据
W总＝W有＋W额
W额小于W总
即F摩s小于Fs，s相同，所以F摩＜F
五、计算题
29. 慈溪某建设工地，有一“塔吊”正在准备起吊一底面积为0.8m2、质量为2400kg的圆柱形重物；如图所示，A为塔吊的配重，OB为塔吊的起重臂，C为能在起重臂上移动的载重小车，载重小车下挂有滑轮组，OB＝25m．当载重小车在B点时，能安全起吊重物的最大质量是1200kg．现在载重小车从距离O点为10m的载重臂上，准备起吊该圆柱形重物（不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦．g＝10N/kg）问：
（1）起吊后，当重物匀速上升时，载重小车下每段钢丝绳的拉力为多大？
（2）如果将重物匀速提升20m，则拉力做功多少？
（3）塔吊将重物从起吊点提升20m后，载重小车最多能向B点方向再平移多少米，才能保证安全工作？
【答案】（1）6000N；（2）4.8×105J；（3）2.5m．
【解析】
【分析】
（1）由图可知，承担重物的钢丝绳的股数n=4，不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦，当重物匀速上升时，利用F=G求载重小车下每段钢丝绳的拉力；
（2）求出了拉力大小，根据s=4h求出拉力移动的距离，再利用W=Fs求拉力做功；
（3）由题知，当载重小车在B点时，能安全起吊重物的最大质量是1200kg，GA×OA=m最大g×OB；当提升2400kg重物时，GA×OA=m最大g×OB=m物g×OC′，据此求OC′的大小，从而求出载重小车最多能向B点方向再平移多少m，才能保证安全工作．
【详解】（1）由图可知，承担重物钢丝绳的股数n=4，∵不计挂钩、滑轮组和钢丝绳重及摩擦，∴载重小车下每段钢丝绳的拉力：F拉=G=×2.4×104N=6000N；
（2）s=4h=4×20m=80m，拉力做功：W=Fs=6000N×80m=4.8×105J；
（3）由题知，GA×OA=m最大g×OB；当提升2400kg重物时，GA×OA=m物g×OC′，∴m最大g×OB=m物g×OC′，即：1200kg×g×25m=2400kg×g×OC′，∴OC′=12.5m，∴载重小车最多能向B点方向平移的距离：s=OC′-OC=12.5m-10m=2.5m．
．
30. 如图是某种升降电梯工作原理图，它由轿箱、配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成，连接轿箱的两根缆绳非常靠近，轿厢空载时的重量是3100N，配重的重量是3000N，某次电梯载货物的重量是1000N，当电梯匀速上升15m，所用的时间为10m，不计缆绳重力和一切摩擦阻力，在此运动过程中，求：
（1）轿箱的速度大小；
（2）配重重力对配重做功；
（3）电动机的功率至少是多大。
【答案】（1）1.5m/s；（2）4.5×104J；（3）1650W
【解析】
【详解】(1)轿厢运动的速度
v==1.5m/s
(2)配重重力对配重做的功
W=Fs=Gh=3000N×15m=4.5×104J
(3)当轿厢匀速上升时，轿厢竖直向下受到自身重和载货重，竖直向上受到配重拉力和电机的拉力，满足
G空+G货=F配+F电
所以
F电=G空+G货﹣F配=3100N+1000N﹣3000N=1100N
所以，电动机的至少功率
P=F电v=1100N×1.5m/s=1650W
答：（1）轿厢的速度大小为1.5m/s；
（2）配重重力对配重做的功为4.5×104J；
（3）电动机的功率至少为1650W。
31. 如图甲是一艘完全依靠太阳能驱动的船，排水量60t，船的表面安装有太阳能电池板，太阳能电池板的输出功率为1.6×105W，若接收的太阳能只用来驱动船前进。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图丙所示。求：
(1)船满载时受到的浮力；
(2)第50s到第100s内牵引力所做的功；
(3)第50s到第100s的运动过程中，太阳能船的效率；
(4)已知太阳辐射的总功率P=4×1026W，太阳到地球的距离r=1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中由于云层的反射和大气的吸收作用，大约有60%的能量损耗，太阳能电池的能量转化效率为15%，满足太阳能电池板的输出功率为1.6×105W，需要太阳能电池板的最小面积。（球表面积公式为S=4πr2，π取3.14）
【答案】(1)6×105N；(2)2×106J；(3)25%；(4)1884m2
【解析】
【详解】(1)根据二力平衡知识，船满载时受到的浮力等于排开水的重力
(2)第50s到第100s内，船行驶的距离为
牵引力所做的功

(3)第50s到第100s，太阳能电池板的输出功为
太阳能船的效率为
(4)当太阳垂直电池板照射时所需面积最小设为 ，若无能量损失，太阳能电池接收太阳能功率为 ，则有

太阳能实际接收功率为

由于输出功率为
联立上式可解的
实验次数
动滑轮重G/N
物重G/N
钩码上升高度h/m
动力F/N
动力作用点移动距离s/m
滑轮组的机械效率η/%
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6
2
0.5
1
0.2
0.7
0.6
47.6
3
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6
4
0.5
4
0.1
2
0.3
①
5
1
4
0.1
②
0.5
实验次序
斜面的倾斜程度
物块重力G／N
物块上升的高度h／m
拉力F／N
物块移动的距离s／m
机械效率η
1
较缓
5
0.2
2.4
1
41.7％
2
较陡
5
0.5
3.2
1
78.1％
3
最陡
5
0.7
4.3
1
81.4％