2026-2027学年苏科版九年级物理上册《第十一章简单机械和功》单元测试卷（带答案）

第页2026-2027学年苏科版九年级物理上册《第十一章简单机械和功》单元测试卷（带答案）题型1滑轮组机械效率计算1.在九年级物理拓展课上，某同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景，设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料,若他用300N的拉力将500N的材料以0.3m/s匀速提升了20s.(1)求滑轮组对材料做的功；(2)求拉力做功的功率；(3)若克服摩擦、绳重所做的功占总功的10%，求动滑轮的重力.2.小雯看见邻居正在装修新房，她了解到：建筑工人站在高台上，利用如图所示的滑轮组，用竖直向上的力F拉绳子自由端，将60kg的建筑材料匀速提升3m，此过程中建筑工人对高台的压强为14800Pa.滑轮的重力均为120N，绳子A、B段能承受的最大拉力分别为920N和460N，建筑工人站立时与地面的接触面积为500cm²，忽略绳重和机械之间的摩擦,求:(g取10N/kg)(1)此过程中建筑工人做的有用功；(2)建筑工人受到的重力；(3)此滑轮组的最大机械效率.题型2斜面机械效率计算3.如图是城市高架路的辅路匝道，可看成一个斜面.某段匝道长80m,垂直高度为6.4m.一辆质量为1500kg的汽车以恒定牵引力1500N沿匝道匀速驶上高架，用时8s.(忽略汽车长度，g取10N/kg)求:(1)牵引力的功率；(2)该匝道的机械效率；(3)车辆在匝道上的阻力.题型3杠杆机械效率计算4.研学实践活动时，小明在农家乐看到一种农具(如图甲)，他查阅资料后知道，这种农具叫“春”，是农民捣谷用的，其工作原理图如图乙，AOB为碓杆，O为支点，A处连接着碓头，脚踏碓杆的B处可使碓头升高，抬起脚，碓头会落下去击打稻谷，若碓头的重力为40N，每踩一次碓头上升的高度为60cm,AO长1.6m,OB长0.4m.(1)不计碓杆的重力和摩擦，脚至少用多大的力才可以将碓头抬起?(2)每踩一次对碓头做的功是多少?(3)若1min将B踩下30次,舂的机械效率为60%，则人做功的功率是多大?题型4组合型机械效率计算5.如图所示，某建筑工地上，工人通过固定在斜面顶端的滑轮组把工件匀速拉上斜面.已知斜面高h=6m,长L=10m,工人施加的拉力F=600N,工件的质量m=250kg,工件沿斜面上升的速度v=0.5m/s；若不计工件和滑轮组长度，忽略绳和动滑轮质量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦,g取10N/kg.求:(1)拉力F做功的功率P;(2)整个装置的机械效率η；(3)工件所受斜面的摩擦力f.跨学科实践1.(2025·无锡锡北片区期中)如图甲所示是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的模拟图，其简化结构图如图乙所示，绞盘横杆长度L与滚轴直径d之比为4：1，已知每块大理石的重力为280N，吊框的重力为100N，不计绳重和机械间的所有摩擦，g取10N/kg.(1)绞车可以看作(填“轮轴”或“斜面”).(2)一位工匠的最大推力为400N，在某次工作中，该工匠匀速推动绞车提升大理石10m.①在绳子最大拉力足够的情况下该工匠最多一次能够借助绞车吊起多少块大理石?②此时绞车的机械效率为多少?(百分号前保留1位小数)2.机械手臂是机器人技术领域中的自动化机械装置，能够接受指令，完成抓取、伸缩、旋转和升降等动作.某实验小组制作了如图甲所示的机械手臂模型，并安装在一辆小车上，其结构简图如图乙所示，工作时安装在小车上的底座可以在水平面内自由旋转，产柱和横臂可以在竖直面内自由旋转，手爪可以抓取不同方向、不同高度的物体.(1)如图丙所示为手爪的示意图，拉动上方的细线，弯曲件AOBC可绕O点转动，弯曲件AOBC此时为杠杆，同时拉动两根细线手爪就可夹住物体，利用C点产生的力将物体举高.为防止手爪在夹物体时给物体造成伤害，可以增大C点处的.(2)如图丁所示，电控组件的质量为500g，忽略小车、底座、产柱、横臂和手爪的重力，相关参数如图所示(单位：cm)，当机械手臂产柱竖直、横臂水平没有抓取物块时，为防止小车轮子脱离地面，所加配重至少为N.当此机械臂抓取正前方一个质量为200g的金属块，将其举高20cm，对金属块做功为J，加上最小配重后，在产柱竖直，横臂最终水平状态下，为防止在抓取过程中小车轮子脱离地面，抓取物体的最大重力为N.在不增加器材的情况下，要想横臂最终保持水平位置并增加抓取物体的最大重力，可行的方法是:.(g取10N/kg)参考答案1.(1)3000J(2)180W(3)40N解析：(1)装修材料移动距离h=vt=0.3m/s×20s=6m滑轮组对材料做的功W有用=Gh=500N×6m=3000J.(2)由图知道，n=2，则绳子自由端移动的距离s=nh=2×6m=12m拉力做功W总=Fs=300N×12m=3600J拉力做功的功率P=W总t=(3)滑轮组的额外功W额外=W总-W有用=3600J-3000J=600J,若克服摩擦、绳重所做的功占总功的10%，即W额外1=W总η=3600J×10%=360J克服动滑轮的重力做的额外功W额外2=W额外-W额外1=600J-360J=240J,动滑轮的重力2.(1)1800J(2)500N(3)90%解析：(1)此过程中建筑工人做的有用功为克服建筑材料重力所做的功，则建筑工人做的有用功W有用=Gh=mgh=60kg×10N/kg×3m=1800J.(2)建筑工人对高台的压力F=pS=14800Pa×500×1由于滑轮组有3段绳子承担着物重，则绳子的拉力F因为建筑工人受到竖直向下的重力及绳子的拉力，竖直向上的支持力(大小等于压力)，处于平衡状态，所以建筑工人的重力G(3)当绳子A段能承受的最大拉力FA=920N时，滑轮组的机械效率最大，对定滑轮进行受力分析，此时绳子B的拉力则最大物重G最大η=W有用3.(1)1.5×10解析：(1)牵引力做的总功W总=Fs=1500N×80m=1.2×10⁵.J则牵引力的功率P=(2)克服车辆重力做的有用功W有用=Gh=mgh=1500kg×10N/kg×6.4m=9.6×10⁴J则该匝道的机械效率η=W有用W总(3)克服汽车所受阻力做的额外功W额外=W总-W有用=1.2×1由W额外=fs可得，车辆在匝道上的阻力f=W额外s=4.(1)160N(2)24J(3)20W解析：(1)不计碓杆的重力和摩擦，根据力与力臂的垂直关系可知，脚沿垂直于OB向下方向可以用最小力将碓头抬起；由杠杆平衡条件可得F1×OB=G×OA,则F(2)每踩一次对碓头做的功W=Gh=40N×0.6m=24J.(3)春的机械效率为60%，人做的功W若1min将B踩下30次，则人做功的功率P=5.(1)900W(2)83.3%(3)300N解析：(1)由图知承重绳子股数n=3，则拉力的速度v₁=nv=3×0.5m/s=1.5m/s拉力F做功的功率P=F(2)工人做的总功为W工人做的有用功为W有用η=W有用W总(3)克服摩擦做的额外功W额外=W总-W有用=1.8×10⁴J-1.5×10⁴J=3×10³J由W额外=fL可得f=W额外L=跨学科实践1.(1)轮轴(2)①5块②93.3%解析:(1)通过转动绞盘使绳子缠绕滚轴，从而拉起物体，绞盘相当于轮，滚轴相当于轴，所以绞车可以看作轮轴.(2)①一位工匠的最大推力为400N，绞盘横杆长度L与滚轴直径d之比为4：1，则绳子的最大拉力F=F1×12L12d2.(1)费力摩擦接触面积(2)1.250.44.6875将机械产柱向左侧转动解析：(1)由图丙知，弯曲件AOBC在绕O点转动时，阻力臂大于动力臂，故其属于费力杠杆.机械手臂用手爪抓取物体时，利用手爪C点对物体的摩擦力，从而防止物体滑落，进而能将