单元检测(四)第八、九章(考试用时:45分钟满分:100分)一、选择题(每小题3分,共21分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题意)1.(2019黑龙江中考)如图所示,力对物体做功的是()答案C解析用力搬石头,搬而未动,有力作用在石头上,石头在力的作用下没有移动距离,所以力对物体没有做功,故A不符合题意。提着桶在水平路面上前进,人给水桶的力向上,水桶向上没有移动距离,所以力对物体没有做功,故B不符合题意。用力将鸡蛋举高,人给鸡蛋的力向上,鸡蛋向上移动了距离,所以力对物体做功,故C符合题意。手举杠铃静止不动,手给杠铃的力向上,杠铃没有移动距离,所以力对物体没有做功,故D不符合题意。2.如图用大小相等的拉力F,沿不同的方向拉同一物体运动相同的路程s,则下列判断正确的是()A.甲图中的拉力F做功最快B.乙图中的拉力F做功最慢C.丙图中的拉力做功最多D.甲、乙、丙三种情况拉力F做功不相等答案A解析由题知:F甲=F乙=F丙;s甲=s乙=s丙;由功的计算公式可以看出:W甲=W乙=W丙,即三种情况下拉力F做功相等,故C、D错误;由图甲水平面光滑,乙水平面粗糙,丙斜面粗糙且物体在F作用下向上运动,所以甲图中物体拉动时速度最快,时间最少,可知甲图中拉力F做功最快,丙图中拉力F做功最慢,故A正确、B错。3.(2019广西玉林中考)“长征”火箭在加速升空过程中,短时间内可认为其质量不变,则其()A.惯性变大B.机械能保持不变C.动能增加,重力势能减小D.动能增加,重力势能增加答案D解析火箭在加速升空时,火箭质量不变、速度增大,动能增大;火箭的质量不变、高度增加,重力势能增加;因为火箭的动能和重力势能都增加,机械能增加;火箭的质量不变,惯性不变,故ABC错,D正确。4.如图所示,在宽为BC=30 cm的小方凳与凳边平行放一轻质木棒,木棒左端A处悬挂物体甲,右侧悬挂物体乙,使木棒能水平静止。当把悬挂物体乙的细绳移至E点,木棒恰好顺时针转动。已知AB=20 cm,则要使得木棒能水平静止,悬挂物体乙的细绳可移动范围DE的长度为()A.70 cmB.90 cmC.80 cmD.100 cm答案B解析当把悬挂乙的细绳移至E点时,木棒恰好将顺时针转动,此时支点为C,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得,G甲(LAB+LBC)=G乙LCE,则LCE=(LAB+LBC)=(20 cm+30 cm)=100 cm;当支点位于B点且木棒恰好将逆时针转动时,悬挂乙的细绳移至D点,由杠杆的平衡条件可得,G甲LAB=G乙(LBC+LCD),则LCD=-LBC=40N脳20cm20N-30 cm=10 cm,所以,要使木棒能水平静止,悬挂乙的细绳可移动范围DE长度:LDE=LCE-LCD=100 cm-10 cm=90 cm。故ACD不正确,B正确。5.(2019陕西中考)工人用如图所示的装置运送沙石,下列说法正确的是()A.滑轮组中的定滑轮能改变拉力的大小B.图中动滑轮相当于一个省力杠杆C.绳子自由端下拉1 m,桶上升2 mD.质量为65 kg的工人利用该滑轮组能提起150 kg的沙石答案B解析定滑轮能改变力的方向,但不能改变力的大小,故A错误;动滑轮实质是动力臂等于阻力臂2倍的杠杆,属于省力杠杆,故B正确;由图知,n=2,拉力端移动距离s=2h,若绳子自由端下拉1 m,则桶上升0.5 m,故C错误;工人向下拉绳子时,绳子会对人施加向上的拉力,为避免人被绳子拉上去,所以人提供的最大拉力F最大=G人=m人g=65 kg10 N/kg=650 N;不计绳重、动滑轮重和摩擦时,利用该滑轮组能提起的最大物重G最大=2F最大=2650 N=1 300 N,则提升物体的最大质量m最大=130 kg,故D错误。6.(2019湖南湘西州中考)一根原木放在水平地面上,粗略估计它的质量时,我们视其粗细相同,质量分布均匀,现抬起一端使它稍离地面需要500 N的力(g取10 N/kg),则原木的质量大约为()A.50 kgB.100 kgC.250 kgD.500 kg答案B解析如图,设杠杆的全长为L,动力臂是L,阻力臂是12L,现抬起一端使它稍离地面需要500 N的力,因为动力动力臂=阻力阻力臂,FL=G12L,所以500 NL=G12L,G=1 000 N原木的质量m=100 kg。7.(2019湖北荆州中考)湖北省第二届园林博览会于2019年9月28日在荆州开幕。在某场馆建设中,采用了如图所示的装置提升重物,当工人师傅们用1 000 N的拉力F向下拉绳,使重1 600 N的重物匀速上升了5 m,此过程中克服绳重和摩擦做功500 J,下列说法正确的是()A.拉力F做功为5103 JB.缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为800 NC.动滑轮重为300 ND.滑轮组的机械效率为75%答案C解析由图知,n=2,拉力端移动距离:s=2h=25 m=10 m,拉力F做功W总=Fs=1 000 N10 m=1104 J,故A错;已知绳子末端的拉力F为1 000 N,则缠绕在动滑轮上每股绳的拉力都为1 000 N,故B错;拉力做的有用功W有用=Gh=1 600 N5 m=8103 J,拉力做的额外功W额总=W总-W有用=1104 J-8103 J=2103 J,此过程中克服绳重和摩擦做功W额1=500 J,提升动滑轮做的额外功W额2=W额总-W额1=2103 J-500 J=1.5103 J,由W=Gh可得动滑轮重力G轮=300 N,故C正确;滑轮组的机械效率=100%=80%,故D错。二、填空题(每空2分,共24分)8.在霍邱县2019年初中学业水平体育与健康考试中,某校九年级学生小明在一次训练中选择了掷实心球,如果实心球的质量是4 kg,小明把球从A点掷出,落地点是B点,实心球的运动轨迹如图,其他数据已标注在图中。则实心球从A点运动到B点的过程中重力所做的功是 J。(g取10 N/kg) 答案60解析实心球的重力G=mg=4 kg10 N/kg=40 N,重力对实心球做功W=Gh=40 N1.5 m=60 J。9.(2019湖北咸宁中考改编)甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示,在同一高度同时以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出,不计空气阻力。抛出时两球机械能(选填“相等”或“不相等”)。 答案相等解析抛出时甲乙两球质量相等,速度相等,动能相等;高度相同,重力势能相同,故机械能相同。10.甲、乙两辆汽车在同样大的牵引力作用下,以相同大小的速度匀速行驶相同的距离,甲沿上坡路行驶,乙沿下坡路行驶,则牵引力做功的大小关系为W甲(选填“”“”或“=”)W乙。 答案=解析两辆汽车在同样大的牵引力作用下,以相同大小的速度匀速行驶相同的距离,由W=Fs可知,牵引力做功相同。11.(2019山东威海中考)如图是一款健身拉力器原理图,斜面的倾角为30,重500 N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连,小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2 m的过程中(此过程弹簧始终处于被拉伸状态),小明对绳的拉力所做的功为1 000 J,克服弹簧拉力做功300 J,则克服物块重力做的功为 J,物块与斜面之间摩擦力的大小为 N。(忽略绳重、滑轮与轴的摩擦) 答案500100解析已知斜面的倾角为30,物块沿斜面向上匀速运动2 m,则物块上升的高度h=12s=122 m=1 m,克服物块重力做的功W有用=Gh=500 N1 m=500 J;W额=W总-W有用-W1=1 000 J-500 J-300 J=200 J,由W额=fs可得,物块与斜面之间摩擦力的大小f=100 N。12.(2019山东烟台中考)按头尾分拣理顺是餐馆工作人员日常工作之一。工作强度虽不大,但太浪费时间。聪明的小明为工作人员设计了如图所示的分拣操作步骤,工作效率特别高,这个方案应用到的物理知识有。 答案力可以改变物体的运动状态和杠杆的平衡条件解析由操作步骤二知,用一只筷子将平放的筷子往前推,这些筷子会跟着一起运动,这是因为力可以改变物体的运动状态;因为筷子一头粗一头细(一头重一头轻),由操作步骤三知,粗端在前的筷子会下沉,其细端会翘起,这里应用到了杠杆的平衡条件。13.(2019湖南娄底中考改编)利用一个效率为90%的杠杆做100 J的总功,其中额外功是 J。 答案10解析由题知,使用杠杆做的总功W总=100 J,=90%,做的有用功:W有用=W总=100 J90%=90 J,则利用杠杆做的额外功W额=W总-W有用=100 J-90 J=10 J。14.(2019湖北咸宁中考改编)如图所示,杠杆AB放在钢制圆柱体的正中央水平凹槽CD中,杠杆AB能以凹槽两端的C点或D点为支点在竖直平面内转动,长度AC=CD=DB,左端重物G=12 N。当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕(选填“C”或“D”)点翻转,为使杠杆AB保持水平位置平衡,拉力的范围是。(杠杆、细绳的质量及摩擦均忽略不计)。 答案D624 N解析由图可知,D点更加靠近拉力一端,故当作用在B点竖直向下的拉力F足够大时,杠杆容易绕D点翻转;当以C点为支点时拉力最小,以D点为支点时拉力最大,最小力F1,最大力F2,则根据杠杆平衡条件可得F1BC=GAC,F2BD=GAD,因为AC=CD=DB,所以BCAC=21,BDAD=12,可得:F12=12 N1,F21=12 N2,解得,F1=6 N,F2=24 N。15.某同学利用平行于斜面的力将物体沿斜面底端匀速拉上顶端,已知沿斜面的长为5 m,高度为3 m,底边长为4 m,斜面对物体的支持力为240 N,此过程中机械效率为90%,则根据题给条件我们可以判断沿斜面向上的拉力(选填“大于”“等于”或“小于”)摩擦力;支持力对物体做的功为 J。 答案大于0解析拉力做的功为总功,克服摩擦力做的功为额外功,总功大于额外功总功等于W=Fs,额外功W额=fs,由此可知拉力大于摩擦力。因为物体受到的支持力与斜面垂直,所以物体在支持力的方向上没有移动距离,所以支持力对物体不做功,即做功为0 J。16.(2019湖北襄阳中考改编)劲度系数为k=12 N/cm(弹簧每受到12 N的力,长度就要变化1 cm)的一根弹簧自然悬挂时的长度为6 cm,在它下面再悬挂一个48 N的重物,由如图所示位置静止放手,在下落过程中,当弹簧的长度在(填某一范围)时,物体的重力势能和动能同时转化为弹性势能。弹簧的伸长量为L时,弹力F=kL,弹性势能为12k(L)2 答案1014 cm解析(1)弹簧自然悬挂时的长度为L0=6 cm,劲度系数为12 N/cm,在它下面再悬挂一个48 N的重物,由如图所示位置静止放手,在下落过程中,当弹力(向上的拉力)等于物重时,即F=kL=G,则弹簧的伸长量L=4 cm,所以物体在平衡位置b时(即二力相等的位置),弹簧的长度为L=L0+L=6 cm+4 cm=10 cm,物体从最高点a运动到平衡位置b的过程中,高度减小,速度增大,弹簧的形变程度增大,所以重力势能减小,动能增大,弹性势能增大,即该过程中重力势能转化为动能和弹性势能。物体从平衡位置b点运动到最低点c的过程中,高度减小,速度减小,弹簧的形变程度增大,所以重力势能减小,动能减小,弹性势能增大,即该过程中重力势能和动能转化为弹性势能。设物体在最低点c时为零势能点(c点也是物体动能为0的位置),物体在a点放手时只具有重力势能,则整个过程中,物体在最高点a的重力势能全部转化为c点时弹簧的弹性势能,所以由上面分析可得:mgh=12k(L)2因为物体下降的高度等于弹簧的最大伸长量,所以h=L代入化简可得:mg=12kL,即48 N=1212 N/cmL解得L=8 cm,则弹簧在c点的长度为L=L0+L=6 cm+8 cm=14 cm。三、作图与实验探究题(第17小题4分,第18小题6分,第19小题6分,第20小题10分,共26分)17.(2019江苏连云港中考)如图所示,O为杠杆的支点,杠杆上挂有重为G的物体,请画出使杠杆在图中位置静止时最小力F的示意图。答案解析在阻力与阻力臂一定时,要使动力最小,则动力臂必须最长;由图可知,O为支点;当动力作用在杠杆的最右端,且支点O到杠杆最右端的距离作为动力臂时,动力臂最长,此时的动力最小;过杠杆的最右端作垂直于力臂向上的力F,即为最小力F的示意图。18.(2019天津中考)小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时,提出了如下猜想:猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关。猜想二:物体的重力势能与物体所在高度有关。为了验证上述猜想,他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验:如图所示,将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上,把铁块从距桌面某一高度由静止释放,撞击在桌面的中心部位,记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验,其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量m/g铁块距桌面高度H/cm桌腿进入沙子的深度h/cm20201.920302.920403.830202.940204.1(1)实验中通过比较来判断物体重力势能的大小; (2)为了验证猜想一,需选择表中(填实验序号)三组数据进行分析; (3)分析表中的实验数据,可得出的结论是。 答案(1)桌腿进入沙子的深度(2)(3)质量相同的物体,高度越大,重力势能越大解析(1)通过小明设计的实验可以知道,他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙中越深说明物体做的功越多,它原来具有的重力势能越大;(2)根据控制变量法,要验证物体的重力势能与物体的质量有关,应控制物体的高度相同,改变物体质量的大小,故小明要完成探究,需要找几个质量不同的物体进行实验;故三组数据符合,所以应利用三组数据分析得出结论。(3)比较表中的实验数据,可以发现,质量相同,中桌腿进入沙子的深度更深,所以,中的物体具有重力势能大,可以得出的初步结论是:质量相同的物体,高度越大,重力势能越大。19.(2019辽宁阜新中考改编)在“探究杠杆平衡条件”的实验中:(1)如图甲,把质量分布均匀的杠杆中点O作为支点,其目的是消除对实验的影响。 (2)图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡,若在A处下方再挂一个相同的钩码,为使杠杆保持水平平衡,需将挂在B处的钩码向右移动格。 (3)如图丙,小明取下B处钩码,改用弹簧测力计钩在C处,使杠杆再次在水平位置平衡,弹簧测计示数(选填“大于”“小于”或“等于”)1 N(每个钩码重0.5 N)。 答案(1)杠杆自重(2)1(3)大于解析(1)把质量分布均匀的杠杆中点置于支架上,杠杆的重心通过支点,消除杠杆自重对杠杆平衡的影响;(2)设一个钩码重为G,一格的长度为L;根据杠杆的平衡条件可得4G2L=2GnL,解得n=4,故应该将B处所挂钩码向右移动4-3=1格;(3)如图丙,小明取下B处钩码,改用弹簧测力计钩在C处,使杠杆再次在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件,弹簧测力计示数F=2G=20.5 N=1 N,由于弹簧测力计拉力F的力臂小于4L,故F大于1 N。20.如图所示,在测定滑轮组机械效率的实验中。(1)滑轮组所挂重物的重力为3.6 N,重物从原来图甲的位置被提升到图乙的位置,在提升过程中应使弹簧测力计匀速竖直上升,弹簧测力计的示数如图丙所示,则滑轮组的机械效率是 %。 (2)本实验中若增加钩码的个数,滑轮组的机械效率(选填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)某同学想到计算机械效率还可用=,于是用弹簧测力计测得动滑轮重,代入上式计算出机械效率。你认为他的做法是否合理?;你作出这样判断的理由是。 答案(1)50%(2)变大(3)不合理提升重物的过程中还要克服摩擦、克服绳子自重来做额外功解析(1)物体的重力为G=3.6 N,由图丙可知,弹簧测力计的示数是2.4 N,滑轮组绳子自由端受到的拉力是2.4 N,由图乙所示刻度尺可知,物体上升的高度h=10 cm=0.1 m,滑轮组承重绳子的股数n=3,绳子自由端移动的距离s=nh=30.1 m=0.3 m,滑轮组的机械效率=100%=50%;(2)整个滑轮组保持不变,即额外功不变。因为对重物做的功为有用功,增加钩码的个数,即增大了有用功,机械效率就会增大;(3)使用滑轮组时,所做的额外功包括克服动滑轮重力、绳重和摩擦做的功,若用公式=计算,则忽略了摩擦和绳重,额外功偏小,则总功偏小,所以机械效率偏高。四、计算题(第21小题8分,第22小题10分,第23小题11分,共29分;解答要有必要的公式和过程,只有最后答案的不能得分)21.(2019山东潍坊中考)一辆质量为1.5103 kg的汽车陷入一泥泞路段,司机师傅利用滑轮组和周围条件,组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8 m距离,汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的110,滑轮组的机械效率为80%,g取10 N/kg。在将车匀速拖离泥泞路段过程中,求:(1)做的有用功;(2)作用在绳子自由端的拉力。答案(1)1.2104 J(2)625 N解析(1)汽车在泥泞路段受到的阻力f=110mg=1101.5103 kg10 N/kg=1.5103 N;将车匀速拖离,由二力平衡条件可得,滑轮组对车的拉力F拉=f=1.5103 N,所做有用功W有用=F拉s车=1.5103 N8 m=1.2104 J;(2)由图可知n=3,则绳子移动的距离s绳=3s车=38 m=24 m,由=可得总功W总=1.5104 J,由W总=Fs绳可得,作用在绳子自由端的拉力F=625 N。22.(2019江苏镇江中考)如图所示,装有0.01 m3水的圆桶置于水平地面上,桶与地面间的接触面积为0.2 m2。桶的质量忽略不计,g取10 N/kg。(1)求桶中水的质量;(2)求这桶水对地面的压强;(3)某同学用图2所示的滑轮组将这桶水匀速提升2 m的过程中,所用拉力为40 N。求该滑轮组的机械效率。答案(1)10 kg(2)500 Pa(3)83.3%解析(1)水的体积V=0.01 m3,由=可得水的质量m=V=1103 kg/m30.01 m3=10 kg;(2)这桶水所受的重力G=mg=10 kg10 N/kg=100 N,桶的质量忽略不计、桶重不计,则水桶对地面的压力:F=G=100 N,这桶水对地面的压强p=500 Pa;(3)由图知,承担物重的绳子股数n=3,则滑轮组的机械效率=100%83.3%。23.如图是为了上山方便而修建的盘山公路。为什么盘山公路要修成S形呢?因为盘山公路相当于斜面。若从山底到山顶的盘山公路长200 m,山高30 m,一辆5 t的小型货车从山底开上山顶牵引力保持2.5104 N不变,求:(1)车行驶过程中牵引力所做的功;(2)该盘山公路的机械效率;(3)小货车在行驶过程中所受的阻力。答案(1)5106 J(2)30%(3)1.75104 N解析(1)车行驶过程中牵引力所做的功W总=Fs=2.5104 N200 m=5106 J;(2)货车重力G=mg=5 000 kg10 N/kg=5104 N,牵引力做的有用功W有用=Gh=5104 N30 m=1.5106 J,该盘山公路的机械效率=100%=30%;(3)额外功W额外=W总-W有用=5106 J-1.5106 J=3.5106 J,由W额外=fs可得阻力f=1.75104 N。16