第12章 簡(jiǎn)單機(jī)械 能力提優(yōu)測(cè)試卷 （含答案）2024-2025學(xué)年人教版（2024）八年級(jí)物理下冊(cè)

第第頁(yè)第12章簡(jiǎn)單機(jī)械能力提優(yōu)測(cè)試卷時(shí)間:60分鐘滿分:100分一、填空題(本題共7小題,每空2分,共32分)1.早在公元前1100年前我國(guó)就已經(jīng)發(fā)明了轆轤。如圖甲所示,轆轤是由具有共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸的大輪和小輪組成的,提水時(shí),用力使大輪轉(zhuǎn)動(dòng),小輪隨之轉(zhuǎn)動(dòng)并纏繞井繩,提起水桶。圖乙是其簡(jiǎn)化圖,由此可知,提水時(shí),轆轤可視為杠桿,動(dòng)力作用點(diǎn)是圖乙中的點(diǎn)。

2.在學(xué)校的植樹活動(dòng)中,身高相同的小紅和小明同學(xué)抬著一桶水去給新栽的樹苗澆水,桶的懸點(diǎn)到兩人肩部受力點(diǎn)的距離剛好相等,如圖所示,則小紅和小明肩部所受的力大小(選填“相等”或“不相等”),若要使小紅肩部受的力減小,可將桶的懸點(diǎn)向(選填“小紅”或“小明”)移動(dòng)。

3.如圖所示，用始終垂直杠桿的力F勻速拉動(dòng)較長(zhǎng)的杠桿，使重為18N的物體緩慢升高0.1m，力F的大小為8N，拉力移動(dòng)的距離為0.25m，該杠桿的機(jī)械效率為，此杠桿屬于(選填“省力”“費(fèi)力”或“等臂”)杠桿;在抬高至水平位置的過(guò)程中,力F的大小(選填“變大”“變小”或“不變”)。

4.如圖甲所示,這是生活中常見(jiàn)的壁燈,圖乙是其杠桿模型示意圖。壁燈與支架的總重力為10N,壁燈與支架所受總重力的作用線恰好經(jīng)過(guò)橫桿上的B點(diǎn),BD=30cm,DA=20cm,DC=40cm,DC垂直于DA,以D點(diǎn)為支點(diǎn),支架上的A點(diǎn)受到垂直于墻面的拉力FA=N,方向向(選填“左”或“右”)。

5.將圖甲中A、B兩個(gè)相同的物體從斜面底端勻速拉到頂端,做功情況如圖乙。對(duì)物體B做的額外功是J,若左右兩側(cè)斜面機(jī)械效率分別為ηA和ηB,則ηA(選填“>”“<”或“=”)ηB。

6.如圖所示,由不同物質(zhì)制成的甲、乙兩種實(shí)心球的體積相等,此時(shí)杠桿平衡(杠桿自重、掛盤和細(xì)線的質(zhì)量忽略不計(jì)),則杠桿左、右兩邊受到的拉力大小之比為,1個(gè)甲球和1個(gè)乙球的質(zhì)量之比為。

7.用如圖甲所示的滑輪組提升物體M,已知被提升的物體M重為760N,人作用在繩子自由端的拉力F將物體M以0.5m/s的速度勻速提升到10m的高度,拉力做的功W隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示,不計(jì)鋼絲繩重及摩擦,滑輪組提升重物所做的有用功為J,機(jī)械效率為,動(dòng)滑輪重為N。

二、選擇題(本題共7小題,每小題5分,共35分。每小題只有一個(gè)正確答案)8.如圖所示,這是《天工開(kāi)物》里記載“舂”的示意圖。人用力踩橫木B點(diǎn),松腳后橫木繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),碓(duì)頭A下落,打在谷物上去掉谷殼。關(guān)于“舂”的使用,下列說(shuō)法正確的是()A.省力 B.費(fèi)力C.費(fèi)距離 D.不省力不費(fèi)力9.如圖所示的甲、乙兩套裝置,滑輪重、繩重及摩擦均不計(jì)。甲裝置中F1和F2表示沿不同方向拉繩子,乙裝置中F3表示豎直向上拉繩子,用F1、F2、F3分別將相同的重物勻速提升相同的高度,則下列說(shuō)法正確的是()A.甲裝置中用的是動(dòng)滑輪,乙裝置中用的是定滑輪B.F1、F2、F3所做的功相等C.拉力大小關(guān)系是F1=F2=F3D.F1、F2所做的功相等,但比F3做的功少10.《墨經(jīng)》最早記述了桿秤的杠桿原理,“標(biāo)”“本”表示力臂,“權(quán)”“重”表示力,如圖所示,桿秤在水平位置平衡,以下說(shuō)法正確的是()A.“重”增大時(shí),N端上揚(yáng) B.“權(quán)”增大時(shí),M端上揚(yáng)C.“權(quán)”向右移時(shí),N端下沉 D.提紐向右移時(shí),M端上揚(yáng)11.如圖所示,把重為G的甲物體從水平地面豎直向上勻速拉至虛線位置,此過(guò)程中繩的拉力對(duì)甲物體做的功為W甲;用平行于斜面的拉力把重為G的乙物體沿著斜面從斜面底端勻速拉至虛線位置,此過(guò)程中繩的拉力對(duì)乙物體做的功為W乙。斜面的機(jī)械效率為()A.W甲W乙 B.W乙W甲 C.12.如圖所示,甲、乙兩套裝置所用滑輪的質(zhì)量均相等,用它們分別將所掛重物在相等時(shí)間內(nèi)豎直向上勻速提升相同高度。若G1=G2,所施加的豎直向上的拉力分別為F1和F2,拉力做的總功分別為W1和W2,拉力做功的功率分別為P1和P2,兩裝置的機(jī)械效率分別為η1和η2(忽略繩重和摩擦),則下列選項(xiàng)不正確的是()A.F1>F2 B.P1>P2 C.η1=η2 D.W1=W213.如圖所示,重500N的物體在30N的水平拉力F的作用下,以0.1m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運(yùn)動(dòng)了10s,滑輪組的機(jī)械效率為80%,則在此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.繩子自由端移動(dòng)的距離為1mB.有用功為90JC.拉力F做功的功率為7.2WD.物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為72N14.在實(shí)踐活動(dòng)基地,小壯體驗(yàn)了使用勞動(dòng)工具對(duì)工作的影響。如圖所示,小壯分別用甲、乙兩種形式的滑輪組把重為400N的物體勻速向上提起相同的高度,每個(gè)滑輪重20N,兩次物體均以0.5m/s的速度勻速上升,忽略繩重及摩擦。下列判斷正確的是()A.甲、乙兩種方式都能省功B.乙方式比甲方式更省力C.甲、乙兩種方式的機(jī)械效率相等D.甲、乙兩方式中拉力的功率之比為2∶3三、作圖題(本題共2小題,每小題5分,共10分)15.如圖所示,用滑輪組沿水平地面拉動(dòng)物體A,請(qǐng)畫出最省力的繞繩方法。16.小剛常幫媽媽做家務(wù)。如圖甲,這是小剛用笤帚在水平地面掃地的情景,圖乙是其簡(jiǎn)化圖,以O(shè)點(diǎn)為支點(diǎn),作用在A點(diǎn)的動(dòng)力為F1,請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出F1的力臂L1。四、實(shí)驗(yàn)探究題(本題共1小題,共15分)17.某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表所示,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。實(shí)驗(yàn)次數(shù)物理量123鉤碼重G/N446鉤碼上升的高度h/m0.10.10.1繩端拉力F/N1.81.62.4繩端移動(dòng)的距離s/m0.30.4機(jī)械效率η74.1%62.5%(1)通過(guò)第1次實(shí)驗(yàn)和第2次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論:使用不同的滑輪組提升相同的重物時(shí),動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多(動(dòng)滑輪的質(zhì)量越大),滑輪組的機(jī)械效率(選填“越高”“不變”或“越低”)。

(2)小組同學(xué)再用第1次實(shí)驗(yàn)中使用的裝置做第3次實(shí)驗(yàn),表中第3次實(shí)驗(yàn)得出的機(jī)械效率η=。

(3)比較第1次和第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:使用同一滑輪組,。

(4)只要滑輪組結(jié)構(gòu)一定,知道繞過(guò)動(dòng)滑輪有n股細(xì)繩,測(cè)滑輪組機(jī)械效率的實(shí)驗(yàn)器材就可以不需要刻度尺,則機(jī)械效率的表達(dá)式為η=(用本題中有關(guān)字母表示)。

(5)若采用圖丙裝置,更換動(dòng)滑輪G動(dòng),提升同一物體進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),獲得數(shù)據(jù)并繪制出如圖丁所示的圖像,分析圖像中的A點(diǎn)可知,被提升物體所受的重力為N。(忽略繩重和摩擦)

五、計(jì)算題(本題共1小題,共8分)18.如圖所示,輕質(zhì)杠桿的支點(diǎn)為O,OA=0.2m,OB=0.4m,在A端掛一體積為10-3m3的正方體M,若在B端施加一個(gè)豎直向下、大小為10N的拉力,杠桿恰好能在水平位置平衡,g取10N/kg,水的密度為1×103kg/m3。求:(1)正方體M所受的重力。(2)正方體M的密度。(3)當(dāng)正方體M浸沒(méi)于水中時(shí),若杠桿仍然水平平衡,在B端施加的最小拉力。

參考答案一、填空題1.省力C解析:轆轤的實(shí)質(zhì)是輪軸,動(dòng)力作用在輪上,可以省力,支點(diǎn)是繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn),即B點(diǎn),動(dòng)力作用點(diǎn)是C點(diǎn)。2.相等小明解析:以桶的懸點(diǎn)為支點(diǎn),小紅和小明對(duì)杠桿施加力的力臂相等,根據(jù)杠桿平衡條件可知,小紅和小明對(duì)杠桿施加力的大小相等,所以小紅和小明肩部所受的力大小相等。以小明肩部為支點(diǎn),小紅對(duì)杠桿施加力的力臂不變,小桶和水所受的總重不變,根據(jù)杠桿平衡條件可知,若要使小紅對(duì)杠桿施加的力變小(小紅肩部所受的力減小),應(yīng)減小水桶對(duì)杠桿施加力的力臂,即應(yīng)將桶的懸點(diǎn)向小明移動(dòng)。3.90%省力變大解析:有用功W有=Gh=18N×0.1m=1.8J,拉力所做的功W總=Fs=8N×0.25m=2J,杠桿的機(jī)械效率η=W有W總=1.8J2J=90%;此杠桿的動(dòng)力臂大于阻力臂,是一個(gè)省力杠桿。杠桿在抬高的過(guò)程中,拉力的力臂不變,阻力臂變大,物重不變,根據(jù)杠桿的平衡條件F1L1=F2L授之以漁討論動(dòng)力F1變化趨勢(shì)的一般步驟。4.15左解析:由題意可知,以D點(diǎn)為支點(diǎn),動(dòng)力臂DA=20cm,阻力臂BD=30cm,根據(jù)杠桿平衡條件可得,FA·DA=G·BD,即FA×20cm=10N×30cm,故支架上的A點(diǎn)受到垂直于墻面的拉力FA=15N。阻力使杠桿有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì),則動(dòng)力要使杠桿有逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì),故支架上的A點(diǎn)受到垂直于墻面的拉力FA的方向向左。5.0.5<解析:有用功與額外功的和叫總功。由圖乙可知,WA有用=WA總-WA額=3J-1J=2J。圖甲中將A、B兩個(gè)相同的物體拉到斜面頂端,做的有用功相等,即WA有用=WB有用=2J,故對(duì)物體B做的額外功WB額=WB總-WB有用=2.5J-2J=0.5J。有用功相同,對(duì)物體A做的總功大,由η=W有W總可知,對(duì)物體A做功時(shí)的機(jī)械效率低,即ηA6.1∶21∶3解析:設(shè)杠桿上一個(gè)小格的長(zhǎng)為L(zhǎng),由圖可知,杠桿左邊的力臂為4L,右邊的力臂為2L,左、右兩邊的力臂之比為2∶1。由杠桿平衡條件可得,F左L左=F右L右,左、右兩邊杠桿所受的拉力之比F左∶F右=L右∶L左=1∶2。設(shè)甲、乙兩球的質(zhì)量分別為m甲、m乙,則(2m甲g+m乙g)×4L=(m甲g+3m乙g)×2L,解得m甲∶m乙=1∶3。7.760095%40解析:滑輪組提升重物所做的有用功W有=Gh=760N×10m=7600J;提升貨物運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=sv=hv=10m0.5m/s=20s,由圖乙可知,此時(shí)拉力做的總功為8000J,則滑輪組提升重物的機(jī)械效率η=W有W總=7600J8000J=95%;由圖甲可知,動(dòng)滑輪上承擔(dān)物重的繩子的股數(shù)為2股,繩子自由端移動(dòng)的距離s繩=nh=2×10m=20m,根據(jù)W總=Fs繩可得,拉力F=W總s繩=8000J20m=400N,不計(jì)繩重及摩擦,動(dòng)滑輪重G動(dòng)=2二、選擇題891011121314ABCABDC8.A解析:舂在使用過(guò)程中,動(dòng)力臂小于阻力臂,屬于費(fèi)力杠桿,費(fèi)力但省距離。9.B解析:甲裝置中,滑輪不隨貨物一起運(yùn)動(dòng),是定滑輪,乙裝置中,滑輪隨貨物一起運(yùn)動(dòng),是動(dòng)滑輪,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)榛喼?、繩重及摩擦力均不計(jì),所以提升重物時(shí)沒(méi)有做額外功,則拉力做的功等于克服物體所受重力做的功,將相同的重物勻速提升相同的高度,由W=Gh可知,克服物體所受重力做的功相等,即拉力F1、F2、F3所做的功也相等,故B選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)錯(cuò)誤;定滑輪既不省力也不費(fèi)力,其實(shí)質(zhì)為等臂杠桿,動(dòng)滑輪能省一半的力,又因?yàn)榛喼?、繩重和摩擦均不計(jì),所以F1=F2=G,F3=12G,則F1=F2>F3,故C10.C解析:桿秤在水平位置平衡,“重”增大時(shí),左側(cè)力與力臂的乘積小于右側(cè)力與力臂的乘積,N端下沉,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;“權(quán)”增大時(shí),左側(cè)力與力臂的乘積大于右側(cè)力與力臂的乘積,M端下沉,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;“權(quán)”向右移時(shí),左側(cè)力與力臂的乘積小于右側(cè)力與力臂的乘積,N端下沉,故C選項(xiàng)正確;提紐向右移時(shí),左側(cè)力與力臂的乘積大于右側(cè)力與力臂的乘積,M端下沉,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。11.A解析:把重為G的甲物體從水平地面豎直向上勻速拉至虛線位置所做的功為有用功,即W有=W甲,對(duì)乙物體做的有用功大小等于對(duì)甲物體做的有用功,即W有'=W有=W甲;用平行于斜面的拉力把重為G的乙物體沿斜面從斜面底端勻速拉至等高的虛線位置,拉力做的功為總功,即W總=W乙,則斜面的機(jī)械效率η=W有'W12.B解析:不計(jì)繩重及摩擦,因?yàn)槔=1n(G+G動(dòng)),n1=2,n2=3,所以繩子受到的拉力F1=12(G1+G動(dòng)),F2=13(G2+G動(dòng)),由于G1=G2,故F1>F2;因?yàn)閯?dòng)滑輪重相同,提升的物重和高度相同,則兩裝置中W額=G動(dòng)相同,W有=G物h相同,拉力做的總功W1=W2;由η=W有W總可知,兩裝置的機(jī)械效率相同,即η1=η2;又因?yàn)樗脮r(shí)間相同,由P=Wt可知方法技巧以“動(dòng)滑輪和物體的整體”為研究對(duì)象,確定與動(dòng)滑輪相連的繩子段數(shù),然后對(duì)這一整體進(jìn)行受力分析,最后根據(jù)物體平衡條件得出力之間的關(guān)系式,具體分析如圖所示。13.D解析:物體移動(dòng)的距離s物=vt=0.1m/s×10s=1m,由圖可知,動(dòng)滑輪上繩子的股數(shù)n=3,繩子自由端移動(dòng)的距離s繩=ns物=3×1m=3m,A選項(xiàng)錯(cuò)誤;拉力F做的總功W總=Fs繩=30N×3m=90J,根據(jù)η=W有W總可得,有用功W有=ηW總=90J×80%=72J,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;拉力F做功的功率P=W總t=90J10s=9W,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)榭朔矬w與地面間的摩擦力做的功是有用功,且W有=fs物,則物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力f=14.C解析:由功的原理可知,使用任何機(jī)械都不省功,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;由圖可知,n甲=3,n乙=2,不計(jì)繩重和摩擦,F甲=1n甲(G+G動(dòng))=13×(400N+20N)=140N,F乙=1n乙(G+G動(dòng))=12×(400N+20N)=210N,因此甲方式更省力,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;兩種方式中提升的物重相等,動(dòng)滑輪重也相等,不計(jì)繩重和摩擦,η=W有W總=W有W有+W額=GhGh+G動(dòng)h=GG+G動(dòng)