《2025年学霸提优大试卷九年级物理上册苏科版》

18.某工人用如图所示的装置提升一堆砖.已知每块砖重40N,工人的质量为70kg,他的双脚与地面的接触面积为$400cm^2($不计绳重和摩擦).当工人匀速提升20块砖时,此装置的机械效率为80%,则工人对地面的压强为____5000____Pa.在此过程中,砖块上升的速度是0.2m/s,则工人做功的功率是____200____W.当工人用此装置提升____30____块砖时,该装置的机械效率最高.(g取10N/kg)

答案： 解：
1. 20块砖的总重力：$G = 20 × 40\,\text{N} = 800\,\text{N}$
2. 由$\eta=\frac{W_{\text{有}}}{W_{\text{总}}}=\frac{Gh}{(G+G_{\text{动}})h}=\frac{G}{G+G_{\text{动}}}$得，动滑轮重力：$G_{\text{动}}=\frac{G}{\eta}-G=\frac{800\,\text{N}}{80\%}-800\,\text{N}=200\,\text{N}$
3. 由图知，$n=2$，绳端拉力：$F=\frac{G+G_{\text{动}}}{n}=\frac{800\,\text{N}+200\,\text{N}}{2}=500\,\text{N}$
4. 工人重力：$G_{\text{人}}=m_{\text{人}}g=70\,\text{kg}×10\,\text{N/kg}=700\,\text{N}$
5. 工人对地面压力：$F_{\text{压}}=G_{\text{人}}-F=700\,\text{N}-500\,\text{N}=200\,\text{N}$
6. 接触面积：$S=400\,\text{cm}^2=0.04\,\text{m}^2$，对地面压强：$p=\frac{F_{\text{压}}}{S}=\frac{200\,\text{N}}{0.04\,\text{m}^2}=5000\,\text{Pa}$
7. 绳端速度：$v_{\text{绳}}=nv_{\text{物}}=2×0.2\,\text{m/s}=0.4\,\text{m/s}$
8. 工人做功功率：$P=Fv_{\text{绳}}=500\,\text{N}×0.4\,\text{m/s}=200\,\text{W}$
9. 最大绳端拉力$F_{\text{max}}=G_{\text{人}}=700\,\text{N}$，最大物重：$G_{\text{max}}=nF_{\text{max}}-G_{\text{动}}=2×700\,\text{N}-200\,\text{N}=1200\,\text{N}$
10. 最多提升砖块数：$n_{\text{砖}}=\frac{G_{\text{max}}}{G_{\text{砖}}}=\frac{1200\,\text{N}}{40\,\text{N}}=30$
5000；200；30

19.(2分)(2024·湖北)2024年6月2日至3日,嫦娥六号完成了人类首次月球背面采样.如图,嫦娥六号的机械臂正绕O点转动,将采集的月球样品送往贮存装置.请画出样品对机械臂上A点的作用力F的力臂l.

答案： 【解析】：
本题考查力臂的画法，这是简单机械中的一个重要知识点，需要掌握力臂的定义和画法步骤，首先，我们需要明确力臂是从支点到力的作用线的垂直距离，在本题中，支点是O点，力的作用点是A点，作用力是样品对机械臂上A点的作用力F，根据力臂的定义，我们需要从O点出发，作一条垂直于力F作用线的线段，这条线段就是力F的力臂l，在画图时，要注意用虚线表示力臂，并在力臂上标出相应的符号l，以及在力F的作用线上标出箭头表示力的方向。
【答案】：
图略（从O点向力$F$的作用线作垂线，支点$O$到垂足的距离就是力$F$的力臂$l$，用虚线表示，并标出$l$）。

20.(2分)(2024·长沙)为撬起大石头,小明以O为支点架好撬棒,如图所示.他在A点用最小的力撬起大石头,请画出这个力的示意图.

答案：

21.(2分)请用笔画线代表绳子,将图中的滑轮连成省力的滑轮组,请画出最省力的绕法.

答案： 【解析】：
本题要求将滑轮连成省力的滑轮组，并画出最省力的绕法，考查对滑轮组绕线方式的理解和运用，目标是使承担物重的绳子段数尽可能多，以达到最省力的效果。对于滑轮组，在定滑轮和动滑轮数量一定的情况下，承担物重的绳子段数$n$越多越省力。从动滑轮的挂钩开始绕线，依次绕过定滑轮和动滑轮，这样可以保证承担物重的绳子段数最多。
【答案】：
图略（从动滑轮的挂钩开始，依次绕过定滑轮和动滑轮，最终绳子自由端方向向上）

22.(10分)如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图,让钢球从斜槽上由静止释放,与放在水平面上的木块相撞并滑行一段距离后静止,依次完成了甲、乙、丙三次实验.

(1)实验中小球动能的大小是通过观察比较木块滑行的距离反映出来的,三次实验中木块的起始位置相同(填“相同”或“不同”).
(2)交通事故中高速公路上高速行驶的汽车造成的伤害事故一般比较大,为了帮助小明提供实验依据,应选择甲、乙、丙中的甲、丙两个实验进行对比,得到的实验结论是在质量一定时，速度越大，动能越大.
(3)完成实验后,联想到探究牛顿第一定律时也用到斜面,让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,表中列出小车在不同的表面滑行的距离,实验中,小车在棉布、木板表面克服阻力做功的功率分别是$P_{1}$、$P_{2}$,则$P_{1}$＞(填“＞”“=”或“＜”)$P_{2}$.

(4)北京冬奥会滑雪比赛中,运动员从A点静止出发,在空中完成了一次超高难度的1620度旋转,获得本项目的金牌,现将运动轨迹简化如图所示,若不考虑能量损失,她的运动轨迹最符合实际的是c(填“a”“b”“c”或“d”).

答案： 【解析】：
（1）本题考察的是动能大小的比较方法，即通过转换法，观察木块被推动的距离来反映小球动能的大小。同时，要确保三次实验中木块的起始位置相同，以消除其他因素的影响。
（2）本题考察的是通过对比实验来探究动能大小与速度的关系。需要选择速度不同的实验进行对比，并得出相应的结论。
（3）本题考察的是牛顿第一定律的实验探究，即让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，以确保小车在不同表面上具有相同的初速度。同时，通过比较小车在棉布和木板表面克服阻力做功的功率，来考察功率的比较方法。
（4）本题考察的是机械能的转化与守恒，以及物体运动轨迹的判断。需要理解机械能守恒的原理，以及物体在不受外力作用时，将保持其原有的运动状态。
【答案】：
（1）木块滑行的距离；相同。
（2）甲、丙；在质量一定时，速度越大，动能越大。
（3）同一高度；＞。因为小车在棉布上受到的阻力大，运动时间短，根据功率公式$P = \frac{W}{t}$，在做功相同的情况下，时间越短，功率越大。
（4）c。因为不考虑能量损失，运动员的机械能守恒，她将在轨道上做往复运动，且到达最高点时速度为零，因此轨迹最符合实际的是c。