2023-2024学年江苏省苏州市新区实验中学九年级（上）月考物理试卷（10月份）（含解析）

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2023-2024学年江苏省苏州市新区实验中学九年级（上）月考物理试卷（10月份）
一、选择题（每小题2分，共24分，每小题给出的四个选项中只有一个选项正确）
1．（2分）《民法典》规定：禁止从建筑物中抛掷物品，高空抛物存在巨大的安全隐患，是因为高处的物体具有较大的（　　）
A．重力 B．内能 C．动能 D．重力势能
2．（2分）下列机械或工具的使用，属于费力杠杆的是（　　）
A．羊角锤 B．筷子
C．起瓶器 D．独轮车
3．（2分）如图所示用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，阻力臂L阻和动力F动的变化情况是（　　）
A．L阻不变，F动变大 B．L阻不变，F动不变
C．L阻变大，F动变大 D．L阻变大，F动不变
4．（2分）如图所示为等刻度的轻质杠杆，在A处挂一个重为4N的物体，若要使杠杆在水平位置平衡（　　）
A．可能是6.5N B．可能是1.8N
C．一定是2N D．一定是4N
5．（2分）如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦（　　）
A．20N B．25N C．30N D．35N
6．（2分）一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s（如图所示），该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是（　　）
A．W1＜W2＜W3 B．W1＜W2＝W3 C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＜W3
7．（2分）如图是根据相机拍摄的照片按比例描绘的初三学生小明投篮的图片，已知篮球重6N。则篮球从A处离手后在空中运动至B处的过程中，克服重力做功约为（　　）
A．5J B．10J C．20J D．30J
8．（2分）乒乓球发球机在同一高度朝不同方向分别发出甲、乙、丙三个相同的小球，三个小球落地时的速度大小均相等。若不计空气阻力，则三球的发球速度大小关系是（　　）
A．v甲＞v乙＞v丙 B．v丙＞v乙＞v甲
C．v甲＝v乙＝v丙 D．v丙＞v甲＝v乙
9．（2分）如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　）
A．由静止下落的乒乓球
B．竖直向上垫起的排球
C．从地面斜向上踢出的足球
D．从肩上斜向上投掷出去的铅球
10．（2分）如图所示，是小明玩蹦床时的情景，当他从高处落下后又被弹起的过程中（　　）
A．小明落下并接触蹦床瞬间，蹦床刚要开始形变时，他的动能最大
B．小明弹起并离开蹦床瞬间，蹦床刚好恢复形变时，他的动能最大
C．蹦床形变增大的过程中，他的动能先增大后减小
D．蹦床形变减小的过程中，他的机械能先减小后增大
11．（2分）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（　　）
A．拉力F1一定小于F2
B．甲滑轮组的机械效率较高
C．F1和F2做的功相同
D．甲的有用功与额外功的比值较小
12．（2分）如图所示，在长为L的轻质均匀杠杆OA的中点处悬挂一重物，在杠杆的最右端施加一个始终与杠杆垂直的力F，此时杠杆与水平方向夹角为30°（如图实线部分所示）。若不考虑杠杆的自重和阻力（　　）
A．拉力F逐渐变大，拉力不做功
B．拉力F逐渐变小，拉力做功为GL
C．拉力F逐渐变大，拉力做功为GL
D．拉力F保持不变，拉力做功为GL
二、填空题（每空1分，共26分）
13．（3分）“文明城市”的创建让城市更美更洁净，如图所示，园林工人使用的剪刀可以省 　 　；环卫工人使用的扫帚可以省 　 　；上山的公路修成盘山公路，是因为盘山公路相当于简单机械中的 　 　，可以省力。
14．（3分）如图所示一轻质硬棒，AB＝BC＝CD，在A点悬挂一个60N的重物G1作用下处于水平平衡，则硬棒的支点可能在杠杆上 　 　（选填“A”、“B”、“C”或“D”）点，F1的大小为 　 　N。若将重物拿走，在A点施加一个与F1平行且大小等于100N的力F2（图中虚线所示），使杠杆处于水平平衡，则F1大小为 　 　N。
15．（3分）如图所示，两光滑斜面长度AB＜AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底端以相同的速度拉到顶端1、功率P1；沿AC斜面拉力F2、做功W2、功率P2。则有F1　 　F2，W1　 　W2，P1　 　P2（均选填“＞”、“＝”或“＜”）。
16．（2分）荡秋千是中小学生喜欢的游戏，如图为荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回kB　 　EkC（选填“＞”、“＝”或“＜”），小球从B点摆动到D点的过程中，绳的拉力对小球 　 　（选填“有”或“没有”）做功。
17．（4分）神舟十三号乘组共在轨飞行183天，创造了中国航天员连续在轨飞行时间的最长纪录。
（1）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。如图甲所示，神舟十三号载人飞船与空间站组合体沿椭圆轨道环绕地球运行，当它从远地点向近地点运动时势能 　 　（填“增大”“不变”或“减小”）、机械能 　 　（填“增大”“不变”或“减小”）。
（2）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图乙所示，神舟十三号载人飞船返回舱在返回时会打开降落伞使返回舱减速　 　（填“增大”“不变”或“减小”），机械能 　 　（填“增大”“不变”或“减小”）。
18．（2分）如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的60%，她在1min时间内做了40个仰卧起坐，则她在这段时间克服重力做的功约为 　 　J，功率为 　 　W。
19．（3分）如图甲，用滑轮组将重为120N的物体匀速提起，在5s内绳子自由端移动的距离为3m，不计绳重和摩擦。则拉力F的功率是 　 　W，动滑轮的重是 　 　N，该滑轮组的机械效率为 　 　。
20．（3分）如图甲所示，小林用水平推力F推动水平地面上的一木块，此过程中　 　J，5～6s木块受到的摩擦力大小为 　 　N。若已知在1s～3s内，木块水平移动的距离为1m，则在1s～3s内　 　J。
21．（3分）小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升（支点和杠杆的摩擦不计）。问：
（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为2.5N，钩码上升0.15m时，此时机械效率η1为 　 　；
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，拉力变为4N，钩码上升0.3m。实验测得　 　（选填“＞”“＜”或“＝”）η1。请你进一步分析，简述此过程中杠杆效率变化的原因 　 　。
三、解答题：（22～24每题2分，25、26、29、30题各6分，27、28题各8分，31题4分，
22．（2分）如图所示，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于平衡状态，L1为动力F1的力臂，请在图中作出动力F1的示意图和F2的力臂。
23．（2分）利用图中的定滑轮和动滑轮绕制滑轮组，要求能够既省力又能改变用力的方向。
24．（2分）如图所示，轻质衣架搭着一条毛巾，要使其持水平平衡
25．（6分）质量为8t的某载重汽车，额定功率为240kW，车上装有12t的砂石。汽车先以36km/h的速度，在平直的路面上匀速行驶了5min，然后又以额定功率用了2min的时间（g取10N/kg）求：
（1）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机所做的功
（2）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，汽车受到的阻力
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。
26．（6分）如图所示的滑轮组吊起重960N的物体，小明站在地面上用力F匀速往下拉绳，拉力F＝400N时（不计绳重和一切摩擦）。求
（1）拉力F做功的功率为多大？
（2）此时滑轮组的机械效率为多大？
（3）若小明的重力为500N，绳能承受的最大拉力为600N，小明用此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率为多少？
27．（8分）在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验中，实验小组用如图甲所示的装置。在其它条件一定时，获取了表格中的实验数据。
实验次数 斜面倾斜程度 斜面的物重G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率
1 较缓 10 0.1 5.5 0.5 36.4%
2 较陡 10 0.2 7.0 0.5 ①
3 最陡 10 0.3 8.5 0.5 70.6%
（1）实验时，沿斜面缓慢拉动弹簧测力计，尽量使木块 　 　运动；
（2）通过比较表格中 　 　和 　 　两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械；在第1次实验时，则拉力F沿着斜面拉木块移动s距离所做的功等于直接用手把重为G的木块提升h高度所做的功，这样算出的拉力F大小为 　 　N。对比表格中的拉力，发现实际拉力大于计算值，是因为使用机械，　 　；
（3）在第2次实验时表格中①的数据为 　 　；依据完整的数据可得出结论：在其它条件一定时，斜面 　 　，机械效率越高；
（4）第3次实验中物块所受滑动摩擦力大小为 　 　。（忽略空气阻力）
28．（8分）疯狂物理实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，装置如图所示。
实验次数物理 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
（1）实验中应沿竖直方向缓慢 　 　拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（2）小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s＝　 　m，机械效率η＝　 　%。
（3）如采用图丙装置，改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重　 　（选填“越高”、“不变”或“越低”）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 　 　N（忽略绳重和摩擦）。
（4）若每个滑轮的质量为100g，则第二次实验中克服摩擦做的额外功为 　 　J。（不计绳重）
（5）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度。现用图甲所示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦。则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线（图戊）中　 　。
29．（6分）如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小明同学让同一钢球分别从斜面由静止开始滚下，撞击木块。
（1）该实验是通过观察木块移动的距离来判断 　 　（选填“钢球”或“木块”）动能的大小；
（2）利用如图所示的实验情景，可以得到的结论是：　 　；
（3）在探究动能的大小与质量关系时，当换用另一个钢球实验时，发现它将木块撞出了木板，下列措施中可行的是：　 　（选填序号）。
①换质量更大的木块：
②降低第二次钢球的高度；
③换质量更大的钢球；
④换质量更小的钢球；
（4）小明由此实验还联想到探究牛顿第一﹣定律的实验，让同一个小车沿同一斜面的同一个高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，克服摩擦力做的功 　 　（选填“相等”或“不相等”）。小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1　 　P2。（选填“＞”或“＝”或“＜”）
（5）小明同学尝试改用如图丙所示装置探究物体动能大小与哪些因素有关”，经过思考设计了以下两个实.验方案：
实验方案一：探究动能大小与速度的关系：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离；
实验方案二：探究动能大小与质量的关系：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。
关于小明的实验方案，　 　。（填序号）
A.只有实验方案一可行
B.只有实验方案二可行
C.两个实验方案均可行
D.两个实验方案均不可行
30．（6分）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生弹性形变的物体具有弹性势能；小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。
实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm）
1 1.00 1.50
2 2.00 6.00
3 3.00 13.50
4 4.00 24.00
5 5.00
（1）实验时每次将弹簧压缩 　 　（填“相同”或“不同”）的长度，分析比较 　 　（“小球第一次弹起的高度”、“小球最终静止时的高度”或“任意某一次的弹起高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小；
（2）当压缩的弹簧x＝5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时　 　能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 　 　时刻；
（3）上表中的数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x 　 　正比（选“成”或“不成”），表格中第5次实验小球上升的高度应为 　 　cm。
31．（4分）阅读短文，回答问题。
螺旋在生产生活中的应用
根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等（如图所示），是通过人力旋转手柄，使螺杆上升
普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，最大起重量能达10吨，且构造简单，返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间
（1）盘山公路也可以看成一种螺旋，其目的主要是为了省 　 　，但不能省 　 　。
（2）使用螺旋千斤顶时，如果人始终垂直于手柄用力为F且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转两圈，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η＝　 　。当升起同一重物时，能提高螺旋千斤顶效率的主要办法是 　 　。（选填“加润滑油”或“加长手柄”）
2023-2024学年江苏省苏州市新区实验中学九年级（上）月考物理试卷（10月份）
参考答案与试题解析
一、选择题（每小题2分，共24分，每小题给出的四个选项中只有一个选项正确）
1．（2分）《民法典》规定：禁止从建筑物中抛掷物品，高空抛物存在巨大的安全隐患，是因为高处的物体具有较大的（　　）
A．重力 B．内能 C．动能 D．重力势能
【答案】D
【分析】物体由于被举高而具有的能叫重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
【解答】解：由题意可知，高空抛物现象之所以存在巨大的安全隐患，而且物体的质量越大，重力势能越大。
故选：D。
2．（2分）下列机械或工具的使用，属于费力杠杆的是（　　）
A．羊角锤 B．筷子
C．起瓶器 D．独轮车
【答案】B
【分析】结合图片和生活经验，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。
【解答】解：A、羊角锤在使用过程中，是省力杠杆；
B、筷子在使用过程中，是费力杠杆；
C、起瓶器在使用过程中，是省力杠杆；
D、独轮车在使用过程中，是省力杠杆；
故选：B。
3．（2分）如图所示用剪刀将一张纸片缓慢地一刀剪断的过程中，阻力臂L阻和动力F动的变化情况是（　　）
A．L阻不变，F动变大 B．L阻不变，F动不变
C．L阻变大，F动变大 D．L阻变大，F动不变
【答案】C
【分析】先分析阻力臂的变化，再根据杠杆平衡条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂，分析动力的变化。
【解答】解：剪刀的轴是支点，剪纸时阻力作用在纸和剪刀的接触点，阻力F阻不变，动力臂L动不变，阻力臂L阻逐渐变大，由杠杆平衡条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂可知动逐渐变大。
故选：C。
4．（2分）如图所示为等刻度的轻质杠杆，在A处挂一个重为4N的物体，若要使杠杆在水平位置平衡（　　）
A．可能是6.5N B．可能是1.8N
C．一定是2N D．一定是4N
【答案】A
【分析】根据杠杆平衡的条件和杠杆中最小力的问题进行分析，在B点施加的力的方向不同、力臂不同，用力的大小不同，支点与力的作用点的连线为最长力臂时用力最小。
【解答】解：设杠杆每一格长度是L，当B处的作用力与杠杆垂直时，此时作用力最小，
由杠杆平衡条件可得：FALA＝FB最小LB，即：4N×2L＝FB最小×8L，
则FB最小＝2N，当作用在B处的力与杠杆不垂直时，作用力大于2N，
因此要使杠杆平衡，作用在B处的力F≥5N、A正确。
故选：A。
5．（2分）如图所示，某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体，不计摩擦（　　）
A．20N B．25N C．30N D．35N
【答案】D
【分析】动滑轮有几段绳子承担，拉力就是物体和动滑轮总重的几分之一。
【解答】解：由图可知，物体与滑轮的总重力由两段绳子承担，
所以由力的合成可得：2F＞G滑轮+G物＝10N+50N＝60N，即：F＞30N，D正确。
故选：D。
6．（2分）一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s（如图所示），该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3，关于它们之间的大小关系说法正确的是（　　）
A．W1＜W2＜W3 B．W1＜W2＝W3 C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2＜W3
【答案】C
【分析】物理上，功的大小等于力与在力的方向上通过的距离的乘积；即W＝Fs。
【解答】解：一个人先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s；该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W2，三个功的大小都等于W＝Fs；即W1＝W2＝W3；
故C正确；ABD错误；
故选：C。
7．（2分）如图是根据相机拍摄的照片按比例描绘的初三学生小明投篮的图片，已知篮球重6N。则篮球从A处离手后在空中运动至B处的过程中，克服重力做功约为（　　）
A．5J B．10J C．20J D．30J
【答案】B
【分析】篮球从A处离手后在空中运动至B处的过程中，上升高度约h＝1.7m，根据W＝Gh得出克服重力做功。
【解答】解：篮球从A处离手后在空中运动至B处的过程中，上升高度h＝1.7m。
故选B。
8．（2分）乒乓球发球机在同一高度朝不同方向分别发出甲、乙、丙三个相同的小球，三个小球落地时的速度大小均相等。若不计空气阻力，则三球的发球速度大小关系是（　　）
A．v甲＞v乙＞v丙 B．v丙＞v乙＞v甲
C．v甲＝v乙＝v丙 D．v丙＞v甲＝v乙
【答案】C
【分析】首先判定开始时三球机械能的大小；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，据此判定速度的大小。
【解答】解：乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，则机械能是相同的，三个小球的机械能是守恒的，由于高度相同，则动能相同。
故选：C。
9．（2分）如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　）
A．由静止下落的乒乓球
B．竖直向上垫起的排球
C．从地面斜向上踢出的足球
D．从肩上斜向上投掷出去的铅球
【答案】D
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度。质量一定时，速度增大，动能增大；速度一定时，质量增大，动能增大。
【解答】解：分析图象可知，物体的动能先减小再增大。
A、由静止下落的乒乓球质量不变，故其动能始终在增大；
B、竖直向上垫起的排球，速度先减小后增大，但排球运动到最高点时速度为0，故B不合题意；
C、从地面斜向上踢出的足球在整个飞行过程中，一直在运动。从离开脚到最高点过程中速度减小；在下落的过程中，动能增大。但由于足球从地面开始向上运动，故其最后的动能不可能大于初始的动能；
D、斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，一直在运动，但水平方向仍然有速度。
从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小，速度不断增大，此过程动能增大。故D符合题意。
故选：D。
10．（2分）如图所示，是小明玩蹦床时的情景，当他从高处落下后又被弹起的过程中（　　）
A．小明落下并接触蹦床瞬间，蹦床刚要开始形变时，他的动能最大
B．小明弹起并离开蹦床瞬间，蹦床刚好恢复形变时，他的动能最大
C．蹦床形变增大的过程中，他的动能先增大后减小
D．蹦床形变减小的过程中，他的机械能先减小后增大
【答案】C
【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量不变、速度越大，动能越大；
（2）重力势能大小的影响因素：质量、高度；质量不变、高度越高，重力势能越大；
（3）机械能包括动能和势能。势能包括重力势能和弹性势能；在物体没有发生弹性形变时，不考虑弹性势能。
【解答】解：小明落下并接触蹦床瞬间，蹦床刚要开始形变时具有向上的弹力，蹦床的弹性形变逐渐增大；在弹力小于重力这段时间内，小明做加速运动；当弹力等于重力时；
当弹力大于重力后，合力向上，小明的动能逐渐减小，小明的动能先增加后减小；
蹦床形变减小的过程中，开始弹力大于重力，当弹力等于重力时；小明继续向上运动，小明做减速运动，蹦床刚好恢复形变时，动能不是最大；
蹦床形变减小的过程中，蹦床的弹性势能转化为小明的动能；
综上所述，C正确。
故选：C。
11．（2分）将规格完全相同的滑轮，用绳子绕成图中的甲、乙滑轮组。使用甲、乙滑轮组分别匀速提升重力为G1、G2的两物体，升高相同的高度。绳自由端施加的拉力大小分别为F1和F2，物重G1＞G2，不计绳重和摩擦。则下列判断正确的是（　　）
A．拉力F1一定小于F2
B．甲滑轮组的机械效率较高
C．F1和F2做的功相同
D．甲的有用功与额外功的比值较小
【答案】B
【分析】（1）由图可知，甲有三段绳子拉着动滑轮，乙有两段绳子拉着动滑轮，根据F＝（G+G动）比较拉力大小；
（2）根据W＝Gh分析有用功的大小；两个物体上升相同的高度，根据W＝Gh可知，额外功相同，据此分析机械效率的大小；
（3）由W总＝W有用+W额分析F1和F2做功关系；
（4）有用功占总功的比值越大，额外功与有用功的比值较小。
【解答】解：
A、由图可知，F1＝（G1+G动），F2＝（G2+G动），动滑轮的重力相同5＞G2，所以无法比较拉力F1、F7的大小关系，故A错误；
B、物体上升的高度相同1＞G2，根据W＝Gh可知，甲的有用功要大于乙的有用功；
两个物体上升相同的高度，根据W＝Gh可知，根据η＝，有用功大的机械效率大，故B正确；
C、甲的有用功要大于乙的有用功，由W总＝W有用+W额可知，F2做功大于F2做功，故C错误
D、甲的机械效率大，甲的额外功与有用功的比值较小，故D错误。
故选：B。
12．（2分）如图所示，在长为L的轻质均匀杠杆OA的中点处悬挂一重物，在杠杆的最右端施加一个始终与杠杆垂直的力F，此时杠杆与水平方向夹角为30°（如图实线部分所示）。若不考虑杠杆的自重和阻力（　　）
A．拉力F逐渐变大，拉力不做功
B．拉力F逐渐变小，拉力做功为GL
C．拉力F逐渐变大，拉力做功为GL
D．拉力F保持不变，拉力做功为GL
【答案】C
【分析】根据杠杆的平衡条件分析拉力F的变化，利用重物重心的变化确定克服重力做的功，即拉力F做的功。
【解答】解：根据“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”可知，阻力G不变，动力臂不变；
由图示可知，物体的重心升高h＝；
可见，C正确。
故选：C。
二、填空题（每空1分，共26分）
13．（3分）“文明城市”的创建让城市更美更洁净，如图所示，园林工人使用的剪刀可以省 　力　；环卫工人使用的扫帚可以省 　距离　；上山的公路修成盘山公路，是因为盘山公路相当于简单机械中的 　斜面　，可以省力。
【答案】力；距离；斜面
【分析】（1）结合图片和生活经验，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；
（2）车经过盘山路时要向高处运动，所以我们可以从斜面模型上分析。使用斜面可以省力，斜面越平缓，越省力，但同时越费距离。
【解答】解：（1）园林工人使用的剪刀，在使用过程中，是省力杠杆，在使用过程中，是费力杠杆；
（2）盘山公路相当于简单机械中的斜面，加长了运动距离。
故答案为：力；距离。
14．（3分）如图所示一轻质硬棒，AB＝BC＝CD，在A点悬挂一个60N的重物G1作用下处于水平平衡，则硬棒的支点可能在杠杆上 　D　（选填“A”、“B”、“C”或“D”）点，F1的大小为 　360　N。若将重物拿走，在A点施加一个与F1平行且大小等于100N的力F2（图中虚线所示），使杠杆处于水平平衡，则F1大小为 　300　N。
【答案】D；360；300。
【分析】杠杆的平衡条件，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，动力与阻力使杠杆的转动方向相反，一个顺时针则另一个为逆时针；
根据杠杆的平衡条件求出力的大小。
【解答】解：动力与阻力使杠杆的转动方向相反，一个顺时针则另一个为逆时针，F1、F2使杠杆转动的方向相反；AC不能为支点；B为支点时，F2、F2使杠杆转动的方向相同；
根据数学关系可知，F1的力臂为CD的一半，即L4＝0.5CD；根据杠杆平衡条件可知：G×AD＝F6×0.5CD，则：F4＝＝6G＝6×60N＝360N；
若将重物拿走，在A点施加一个与F1平行且大小等于100N的力F3，此时F2的力臂为L2＝3.5AD，使杠杆处于水平平衡2×3.5AD＝F1×2.5CD，F1＝＝3×100N＝300N。
故答案为：D；360。
15．（3分）如图所示，两光滑斜面长度AB＜AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底端以相同的速度拉到顶端1、功率P1；沿AC斜面拉力F2、做功W2、功率P2。则有F1　＞　F2，W1　＝　W2，P1　＞　P2（均选填“＞”、“＝”或“＜”）。
【答案】＞；＝；＞。
【分析】（1）斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功，使用任何机械都不省功，
斜面倾斜角度越大，越费力。斜面AC的倾斜角度小于斜面AB，所以斜面AC更省力；
（2）知道拉力大小关系，速度相同，根据公式P＝＝＝Fv可判断拉力所做的功的功率大小。
【解答】解：斜面光滑说明摩擦力为0，使用任何机械都不省功，即W1＝W3。
斜面AC倾斜角度小于AB，所以物体沿AB运动时拉力较小1＞F2；
根据公式P＝＝＝Fv可知，F5＞F2，所以拉力沿AB运动时拉力F1做功的功率较大，即P8＞P2。
故答案为：＞；＝；＞。
16．（2分）荡秋千是中小学生喜欢的游戏，如图为荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回kB　＞　EkC（选填“＞”、“＝”或“＜”），小球从B点摆动到D点的过程中，绳的拉力对小球 　没有　（选填“有”或“没有”）做功。
【答案】＞；没有。
【分析】（1）影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
（2）影响重力势能大小的因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）机械能是动能和重力势能的和，在秋千运动的过程中，克服空气阻力做功，所以机械能不守恒。
（4）功等于力与物体在力的方向移动距离的乘积。
【解答】解：由于存在空气的摩擦，秋千在摆动的过程中，机械能会逐渐减小、C两点高度相同，B的机械能大于C的机械能，绳的拉力始终与运动方向垂直，因而拉力不做功。
故答案为：＞；没有。
17．（4分）神舟十三号乘组共在轨飞行183天，创造了中国航天员连续在轨飞行时间的最长纪录。
（1）2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。如图甲所示，神舟十三号载人飞船与空间站组合体沿椭圆轨道环绕地球运行，当它从远地点向近地点运动时势能 　减小　（填“增大”“不变”或“减小”）、机械能 　不变　（填“增大”“不变”或“减小”）。
（2）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图乙所示，神舟十三号载人飞船返回舱在返回时会打开降落伞使返回舱减速　减小　（填“增大”“不变”或“减小”），机械能 　减小　（填“增大”“不变”或“减小”）。
【答案】（1）减小；不变；（2）减小；减小。
【分析】析】（1）在太空中，卫星绕地球运动时，没有阻力作用，没有克服摩擦做功，机械能守恒，即机械能不变；
（2）势能大小的影响因素：质量、被举的高度。质量越大，高度越高，势能越大；
（3）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
【解答】解：（1）卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，所以势能减小；卫星在大气层外运动，只有动能和势能的转化；
（2）神舟十三号载人飞船返回舱在返回时会打开降落伞使返回舱减速，这个过程中返回舱的动能减小，机械能转化为内能。
故答案为：（1）减小；不变；减小。
18．（2分）如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的60%，她在1min时间内做了40个仰卧起坐，则她在这段时间克服重力做的功约为 　3600　J，功率为 　60　W。
【答案】3600；60。
【分析】得出该同学的上半身的质量，根据G＝mg得出她上半身的重力，根据W＝Gh得出做一次仰卧起坐克服重力做的功，进而得出做了40个仰卧起坐克服重力做的功，根据P＝得出做功的功率。
【解答】解：该同学的上半身的质量m＝60%×50kg＝30kg，
她上半身的重力G＝mg＝30kg×10N/kg＝300N，
做一次仰卧起坐克服重力做的功W＝Gh＝300N×0.3m＝90J，
做了40个仰卧起坐克服重力做的功W总＝W×40＝90J×40＝3600J，
做功的功率P＝＝＝60W。
故答案为：3600；60。
19．（3分）如图甲，用滑轮组将重为120N的物体匀速提起，在5s内绳子自由端移动的距离为3m，不计绳重和摩擦。则拉力F的功率是 　30　W，动滑轮的重是 　30　N，该滑轮组的机械效率为 　80%　。
【答案】30；30；80%。
【分析】（1）根据W总＝Fs求出总功的大小，再根据P＝求出拉力的功率；
（2）不计绳重和摩擦，根据F＝（G+G动）求出动滑轮的重；
（3）根据η＝＝＝＝求出机械效率。
【解答】解：（1）由题知，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s＝3m，
则拉力做的总功：W总＝Fs＝50N×7m＝150J，
拉力的功率：P＝＝＝30W；
（2）由图知n＝3，不计绳重和摩擦（G+G动）可知，动滑轮的重：G动＝3F﹣G＝3×50N﹣120N＝30N；
（3）该滑轮组的机械效率为：η＝＝＝＝＝＝80%。
故答案为：30；30。
20．（3分）如图甲所示，小林用水平推力F推动水平地面上的一木块，此过程中　400　J，5～6s木块受到的摩擦力大小为 　200　N。若已知在1s～3s内，木块水平移动的距离为1m，则在1s～3s内　200　J。
【答案】400；200；200。
【分析】根据s＝vt、W＝Fs求出推力做的功；木块做匀速直线运动，木块受到的摩擦力和推力是一对平衡力，大小相等；接触面的粗糙程度和木块对水平地面的压力不变，木块受到的滑动牌擦力不变，根宝W＝fs，求出克服摩擦力做的功。
【解答】解：[1]由图丙可知，3s～5s物体做匀速直线运动
s＝vt＝4m/s×2s＝2m；
由图乙可知，8s～5s推力大小为200N
W＝Fs＝200N×2m＝400J。
[2]8s～5s时，由于木块做匀速直线运动，大小相等：f＝F＝200N。
5～6s木块做减速运动，但与3s～5s时相比，木块受到的滑动摩擦力不变。
[3]同理，4s～3s内，木块克服摩擦力做的功为
W′＝fs＝200N×1m＝200J。
故答案为：400；200。
21．（3分）小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升（支点和杠杆的摩擦不计）。问：
（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为2.5N，钩码上升0.15m时，此时机械效率η1为 　60%　；
（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，拉力变为4N，钩码上升0.3m。实验测得　＞　（选填“＞”“＜”或“＝”）η1。请你进一步分析，简述此过程中杠杆效率变化的原因 　额外功不变，有用功变大，总功变大，额外功所占比例减小，有用功所占比例变大　。
【答案】（1）60%；（2）＞；额外功不变，有用功变大，总功变大，额外功所占比例减小，有用功所占比例变大。
【分析】（1）根据W＝Gh求出有用功；根据W＝Fs求出总功，根据η＝×100%求出机械效率；
（2）将钩码的悬挂点从A点移至B点，改变了钩码重力的力臂，根据杠杆平衡条件分析，改变了弹簧测力计的拉力，改变了弹簧测力计的拉力做功的多少，改变了机械效率的高低。
【解答】解：（1）有用功：W有用＝Gh＝5N×0.15m＝6.75J；
总功：W总＝Fs＝2.5N×7.5m＝1.25J，
机械效率：η＝×100%＝；
（2）钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，
则由杠杆的平衡条件得：G OA+G杠杆 OC＝F OC；
悬挂点移至B点时，由杠杆的平衡条件得G OB+G杠杆 OC＝F′ OC，
观察比较可知，悬挂点移至B点时，即钩码重力的力臂变大；
此时由于杠杆的机械效率：η＝＝＝；
因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变（即W额＝G杠杆 h杠杆不变）；由于悬挂点B更接近支点，根据W有用＝Gh可知，有用功变大；
从上面η的表达式可知：W有用变大、W额不变，所以分母变小；即η＞η1。
故答案为：（1）60%；（2）＞，有用功变大，额外功所占比例减小。
三、解答题：（22～24每题2分，25、26、29、30题各6分，27、28题各8分，31题4分，
22．（2分）如图所示，杠杆OA在力F1、F2的作用下处于平衡状态，L1为动力F1的力臂，请在图中作出动力F1的示意图和F2的力臂。
【答案】
【分析】根据力臂是支点到力的作用线的垂直距离可作出F2的力臂L2，根据力的作用线与力臂垂直，可作出力的作用线，与杠杆的交点就是力的作用点，根据动力和阻力的关系可确定力的方向。
【解答】解：由图可知，O为支点2的作用线引垂线，支点到垂足的距离就是力臂L2；如下图所示：
作力臂L5的垂线即力F1的作用线，与杠杆的交点就是作用点，F1使杠杆的转动方向与力F3的相反；如下图所示：
23．（2分）利用图中的定滑轮和动滑轮绕制滑轮组，要求能够既省力又能改变用力的方向。
【答案】
【分析】定滑轮的作用是改变力的方向，要求“改变力的方向”，则绳子的自由端是从定滑轮绕出，所以滑轮组有两段绳子承担物重，根据“奇动偶定”的绕线原则，绳子应从定滑轮绕起。
【解答】解：图中滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，要求能够既省力又能改变用力的方向，物重由两根绳子承担。如图：
24．（2分）如图所示，轻质衣架搭着一条毛巾，要使其持水平平衡
【答案】
【分析】根据杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，动力F1要最小，F1的力臂应最大，动力臂最长、最省力。
【解答】解：连接AO，然后作AO的垂线即为A点应施加的最小力F，则此时动力臂最长，l为F的力臂
25．（6分）质量为8t的某载重汽车，额定功率为240kW，车上装有12t的砂石。汽车先以36km/h的速度，在平直的路面上匀速行驶了5min，然后又以额定功率用了2min的时间（g取10N/kg）求：
（1）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机所做的功
（2）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，汽车受到的阻力
（3）汽车从坡底向坡顶运送砂石的机械效率。
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）已知汽车在水平路面上的功率和行驶时间，可以得到发动机做的功；
（2）已知汽车行驶的速度和时间，可以得到通过的路程；已知汽车发动机做的功和通过的路程，利用F＝得到发动机的牵引力。因为汽车匀速行驶，所以摩擦力等于牵引力；
（3）已知汽车的额定功率和做功时间，可以得到发动机做的总功；已知沙子的质量和升高的高度，可以得到克服砂子重力做的有用功；已知有用功和总功，利用η＝得到汽车的效率
【解答】解：（1）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机所做的功：
W＝Pt＝2×105W×5×60s＝6×107J；
（2）由v＝可得
s＝vt＝36×m/s×3×60s＝3000m；
由W＝Fs可得，汽车在平直路面上匀速行驶过程中受到的阻力：
f＝F＝＝＝2×104N；
（3）爬坡时，汽车做的有用功：
W有用＝Gh＝mgh＝1.2×106kg×10N/kg×60m＝7.2×104J，
汽车发动机做的总功：
W总＝P额t＝2.4×103W×120s＝2.88×107J；
汽车向坡顶运送砂石的效率：
η＝＝×100%＝25%。
答：（1）汽车在平直路面上匀速行驶的过程中，发动机所做的功是8×107J；
（2）汽车水平行驶过程中受到的阻力为2×102N；
（3）汽车向坡顶运送砂石的效率为25%
26．（6分）如图所示的滑轮组吊起重960N的物体，小明站在地面上用力F匀速往下拉绳，拉力F＝400N时（不计绳重和一切摩擦）。求
（1）拉力F做功的功率为多大？
（2）此时滑轮组的机械效率为多大？
（3）若小明的重力为500N，绳能承受的最大拉力为600N，小明用此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率为多少？
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据v＝求出物体上升速度，由图可知绳子的有效股数为3，根据v绳＝nv物求出绳子自由端移动的距离，根据P＝Fv求出拉力F做功的功率；
（2）根据W＝Gh求出有用功，根据W＝Fs求出总功率，利用s＝nh和η＝求出此时滑轮组的机械效率；
（3）先根据F＝（G物+G动）求出动滑轮的重力，人的重力决定了绳端的最大拉力，再根据F＝（G物+G动）求出提升的最大物重，最后利用效率公式求出最大机械效率。
【解答】解：（1）物体上升速度：
v物＝＝＝0.2m/s，
绳子自由端移动的速度：
v绳＝nv物＝3×0.7m/s＝0.6m/s，
拉力F做功的功率：
P＝Fv＝400N×5.6m/s＝240W；
（2）此时滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
（3）动滑轮的重力：
G动＝4F﹣G物＝3×400N﹣960N＝240N，
因为人站在地面施加的最大拉力不可能大于自身重力，
所以最大拉力为F′＝500N，
提升的最大物重：
G′＝3F'﹣G动＝2×500N﹣240N＝1260N，
此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率：
η′＝＝×100%＝。
答：（1）拉力F做功的功率为240W；
（2）此时滑轮组的机械效率为80%；
（3）小明用此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率为84%。
27．（8分）在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验中，实验小组用如图甲所示的装置。在其它条件一定时，获取了表格中的实验数据。
实验次数 斜面倾斜程度 斜面的物重G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率
1 较缓 10 0.1 5.5 0.5 36.4%
2 较陡 10 0.2 7.0 0.5 ①
3 最陡 10 0.3 8.5 0.5 70.6%
（1）实验时，沿斜面缓慢拉动弹簧测力计，尽量使木块 　匀速直线　运动；
（2）通过比较表格中 　斜面的物重　和 　拉力　两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械；在第1次实验时，则拉力F沿着斜面拉木块移动s距离所做的功等于直接用手把重为G的木块提升h高度所做的功，这样算出的拉力F大小为 　2　N。对比表格中的拉力，发现实际拉力大于计算值，是因为使用机械，　省力不省功　；
（3）在第2次实验时表格中①的数据为 　57.1%　；依据完整的数据可得出结论：在其它条件一定时，斜面 　越陡　，机械效率越高；
（4）第3次实验中物块所受滑动摩擦力大小为 　2.5N　。（忽略空气阻力）
【答案】（1）匀速直线；（2）斜面的物重；拉力；2；省力不省功；（3）57.1%；越陡；（4）2.5N。
【分析】（1）为使测力计的示数稳定，实验时，沿斜面匀速拉动木块；
（2）若物体的重力大于利用机械的拉力，则为省力机械；若物体的重力等于利用机械的拉力，则为不省力、也不费力的机械；若物体的重力小于利用机械的拉力，则为费力机械；
拉力F沿着斜面拉木块移动s距离所做的功为W总＝Fs，直接用手把重为G的木块提升h高度所做的功为W＝Gh，因为忽略斜面摩擦，所以W总＝W，根据W＝Fs可求出此时拉力的大小；
（3）分别求出有用功和总功，然后根据机械效率η＝×100%得出第2次实验的机械效率；分析表中实验数据得出结论；
（4）在第三次实验中，先算出总功和有用功，然后根据W额＝fs可得摩擦力大小。
【解答】解：（1）拉动木块尽量使其做匀速直线运动，这样物体处于平衡状态。
（2）斜面的作用是使重物上升一定的高度，所以要判断斜面是否是一种省力的简单机械。
直接用手把重为G的木块提升h高度所做的功
W＝Gh＝10N×0.1m＝7J
因为忽略斜面摩擦，所以拉力F＝＝；
拉力大于计算值，是因为拉力要克服摩擦力做功。
（3）在第2次实验时，有用功W有＝G′h′＝10N×0.6m＝2J
总功W总＝Fs＝7N×5.5m＝3.4J
则机械效率η＝×100%＝；
每次实验木块的重力一定，从实验表格可以看出，斜面的机械效率在变大；
（4）在第三次实验中：
有用功W'有＝G′h′＝10N×0.3m＝4J；
总功W'总＝Fs＝8.5N×2.5m＝4.25J；
W额＝W'总﹣W'有＝8.25J﹣3J＝1.25J；
根据W额＝fs可得f＝＝＝2.5N。
故答案为：（1）匀速直线；（2）斜面的物重；2；省力不省功；越陡。
28．（8分）疯狂物理实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，装置如图所示。
实验次数物理 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
（1）实验中应沿竖直方向缓慢 　匀速　拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（2）小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中空缺的数据应为：绳端移动距离s＝　0.3　m，机械效率η＝　83.3　%。
（3）如采用图丙装置，改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重　越低　（选填“越高”、“不变”或“越低”）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 　3　N（忽略绳重和摩擦）。
（4）若每个滑轮的质量为100g，则第二次实验中克服摩擦做的额外功为 　0.04　J。（不计绳重）
（5）物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA，用于比较不同机械的省力程度。现用图甲所示滑轮组匀速提升重物，不计绳重和摩擦。则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线（图戊）中　A　。
【答案】（1）匀速；（2）0.3；83.3；（3）越低；3；（4）0.04；（5）A
【分析】（1）实验中应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，使钩码上升，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。
（2）根据表中实验数据求出绳子移动的距离，应用效率公式η＝＝＝求出滑轮组效率。
（3）根据机械效率与动滑轮重的关系得出相应的结论；根据η＝＝＝＝即可求出被提升物体所受的重力。
（4）额外功等于总功减去有用功，额外功包括克服摩擦做的功和克服动滑轮重做的功，据此回答。
（5）根据机械效益MA的定义写出关系式；不计绳重和摩擦，机械效率为：η＝＝＝，根据关系式进行对比，得出答案。
【解答】解：
（1）实验中应沿竖直方向缓慢匀速拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定。
（2）实验1中，绳端移动距离是物体上升高度的3倍，用第6次实验中使用的装置做第3次实验，绳端移动距离为0.4m，
则机械效率η＝＝＝＝≈83.3%。
（3）由图丁可知，随着动滑轮重力的增加，说明被提升物体所受的重力相同时，滑轮组的机械效率越低。
忽略绳重和摩擦时，滑轮组机械效率η＝，解得G＝3N。
（4）第二次实验中总的额外功W额＝W总﹣W有＝Fs﹣Gh＝1.3N×0.4m﹣7N×0.1m＝4.24J，根据图中数据可以判断，有两个动滑轮额1＝G动h＝m动gh＝2×5.1kg×10N/kg×0.7m＝0.2J，第二次实验中克服摩擦做的额外功W额7＝W额﹣W额1＝0.24J﹣6.2J＝0.04J。
（5）AB、机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA＝n×，说明机械效益MA与机械效率成正比，B图错误。
CD、滑轮组机械效益MA与机械效率一样，因机械效率η总小于6，不能达到n，则C，故选：A。
故答案为：（1）匀速；（2）0.3；（3）越低；4；（5）A。
29．（6分）如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小明同学让同一钢球分别从斜面由静止开始滚下，撞击木块。
（1）该实验是通过观察木块移动的距离来判断 　钢球　（选填“钢球”或“木块”）动能的大小；
（2）利用如图所示的实验情景，可以得到的结论是：　质量一定时，物体的速度越大，动能越大　；
（3）在探究动能的大小与质量关系时，当换用另一个钢球实验时，发现它将木块撞出了木板，下列措施中可行的是：　④　（选填序号）。
①换质量更大的木块：
②降低第二次钢球的高度；
③换质量更大的钢球；
④换质量更小的钢球；
（4）小明由此实验还联想到探究牛顿第一﹣定律的实验，让同一个小车沿同一斜面的同一个高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，克服摩擦力做的功 　相等　（选填“相等”或“不相等”）。小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1　＜　P2。（选填“＞”或“＝”或“＜”）
（5）小明同学尝试改用如图丙所示装置探究物体动能大小与哪些因素有关”，经过思考设计了以下两个实.验方案：
实验方案一：探究动能大小与速度的关系：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离；
实验方案二：探究动能大小与质量的关系：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。
关于小明的实验方案，　A　。（填序号）
A.只有实验方案一可行
B.只有实验方案二可行
C.两个实验方案均可行
D.两个实验方案均不可行
【答案】（1）钢球；（2）质量一定时，物体的速度越大，动能越大；（3）④；（4）相等；＜；（5）A
【分析】（1）此实验把动能的大小转换为木块被撞击后滑行的距离，距离越远表明钢球的动能越大；
（2）动能的大小与质量和速度有关，实验时用控制变量法分别探究；
（3）根据减小动能的方法分析；
（4）直接比较小车在三个表面上克服摩擦力做功是否相等不好确定，可根据重力势能大小关系及能量的转化分析。根据功率计算公式判定功率的大小；
（5）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，这样才能知道是否符合实验要求。
【解答】解：（1）实验中通过观察木块被撞击后滑行的距离的大小来间接判断钢球动能的大小，该方法是转换法；
（2）根据图示可知，小球的质量不变，到达水平面时的速度不同，钢球的速度越大，动能越大，物体的速度越大；
（3）在探究动能的大小与质量关系时，需要控制速度大小不变，当换用另一个钢球实验时，这说明该球的质量太大了；
①换质量更大的木块，改变了摩擦力的大小；
②实验中需要控制速度相同，不能降低第二次钢球的高度；
③换质量更大的钢球，则更容易使木块滑出木板；
④换质量更小的钢球，能减小木块移动的距离；
故选④；
（4）物体克服摩擦力做功的能量来自物体的动能，而动能一开始是相等的，动能为零，小球无论在什么样的水平面上；
小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，接触面越光滑，小车的运动距离越远，由于克服摩擦所做的功相同可知3＜P2；
（5）方案一：质量相同的钢球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块。可以研究钢球的动能大小与速度的关系；
方案二：若用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，转化出的动能相同，木块最终移动的距离相同；
故选A。
故答案为：（1）钢球；（2）质量一定时，动能越大；（4）相等；＜。
30．（6分）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生弹性形变的物体具有弹性势能；小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。
实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm）
1 1.00 1.50
2 2.00 6.00
3 3.00 13.50
4 4.00 24.00
5 5.00
（1）实验时每次将弹簧压缩 　不同　（填“相同”或“不同”）的长度，分析比较 　小球第一次弹起的高度　（“小球第一次弹起的高度”、“小球最终静止时的高度”或“任意某一次的弹起高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小；
（2）当压缩的弹簧x＝5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时　重力势　能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 　t1　时刻；
（3）上表中的数据是小萌同学的实验记录。分析数据后发现弹簧的弹性势能E与压缩量x 　不成　正比（选“成”或“不成”），表格中第5次实验小球上升的高度应为 　37.50　cm。
【答案】（1）不同；小球第一次弹起的高度；（2）重力势；t1；（3）不成；37.50。
【分析】（1）影响动能的因素是质量和速度，影响重力势能的因素是质量和高度，动能、势能、内能之间可以相互转化；
（2）小球离开弹簧后继续向上运动，弹性势能转化为重力势能；根据机械能可能转化为内能分析；
（3）根据表中数据分析，比较物体提升高的高度的倍数是否与弹簧压缩量的变化倍数相同即可确定是否成正比；
根据表中物体提升高的高度的变化倍数与弹簧压缩量的变化倍数之间的关系，确定表格中第5次实验小球上升的高度。
【解答】解：
（1）弹簧压缩程度不同，具有的弹性势能不同，反映弹簧弹性势能的大小，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，分析比较小球第一次弹起的高度；
（2）小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时；小球离开弹簧后可以继续向上运动，因为有空气阻力；在整个过程中小球的动能不断减小1时刻；
（3）由表中数据知：当压缩量由1.00cm变为3.00cm时，压缩量变为2倍，是原来的4倍；
进一步分析，应该与压缩量x的平方成正比，压缩量变为8倍，所以小球上升的高度应为1.50cm×25＝37.50cm。
故答案为：（1）不同；小球第一次弹起的高度；t1；（3）不成；37.50。
31．（4分）阅读短文，回答问题。
螺旋在生产生活中的应用
根据斜面可以省力的原理，人们在生活中发明了螺旋状的机械工具，如螺栓、螺钉、螺旋千斤顶等（如图所示），是通过人力旋转手柄，使螺杆上升
普通螺旋千斤顶靠螺纹自锁作用支持重物，最大起重量能达10吨，且构造简单，返程慢。自降螺旋千斤顶的螺纹无自锁作用，装有制动器，重物即可自行快速下降，缩短返程时间
（1）盘山公路也可以看成一种螺旋，其目的主要是为了省 　力　，但不能省 　功　。
（2）使用螺旋千斤顶时，如果人始终垂直于手柄用力为F且作用点离螺杆中心的距离为L，每旋转两圈，则螺旋千斤顶的机械效率用字母表示为η＝　×100%　。当升起同一重物时，能提高螺旋千斤顶效率的主要办法是 　加润滑油　。（选填“加润滑油”或“加长手柄”）
【答案】（1）力；功；（2）×100%；加润滑油。
【分析】（1）利用斜面可以省力不能省功；
（2）机械效率等于有用功和总功之比，有用功等于克服物体重力做的功，总功为人所施加的力做的功。
【解答】解：（1）生活中为了将螺钉旋入木板中，用螺丝刀旋转螺钉时；
（2）有用功W有用＝Gh＝mgh，圆的周长公式为2πr（r为圆的半径）总＝Fs＝4FπL，机械效率η＝×100%；
加润滑油会减小摩擦力，减小额外功；加长手柄会使总功增大。
故答案为：（1）力；功；（2）；加润滑油。

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