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初中物理人教版八年级下册第十二章 简单机械综合与测试测试题
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这是一份初中物理人教版八年级下册第十二章 简单机械综合与测试测试题，共31页。试卷主要包含了利用如图所示的动滑轮等内容，欢迎下载使用。
（进阶篇）2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级第12章练习卷
一．选择题（共12小题）
1．在日常生活中，用小于100N的力一定能提升重100N的物体的简单机械是（ ）
A．杠杆 B．斜面 C．一个定滑轮 D．一个动滑轮
2．如图所示为被称为“3D城市”重庆南岸区的一座螺旋式立交桥，人们开车在桥上行时，仿佛跟坐过山车一样。下列说法中正确的是（ ）
A．螺旋式立交桥的“螺旋式”实际上是简单机械轮轴的变形
B．汽车在桥上匀速行驶时，所受的重力和支持力在同一直线上
C．汽车在桥上匀速向上行驶时，汽车的机械能将逐渐增大
D．匀速行驶的汽车对桥面的压力方向是竖直向下的
3．如图所示，下列工具在使用中属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．筷子
C．开瓶器 D．扳手
4．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械设备，其功率越小
B．使用机械设备做功越多，其功率越大
C．使用机械设备做功越快，其效率越高
D．任何机械设备的效率总小于1
5．利用如图所示的动滑轮（重0.5N）提升钩码时，不能证明使用动滑轮能省力的操作是（ ）
A．竖直匀速提升0.5N的钩码
B．竖直匀速提升1.0N的钩码
C．竖直匀速提升1.5N的钩码
D．竖直匀速提升2.0N的钩码
6．如图所示，几位同学利用滑轮设计了下列四种匀速提升同一重物的方法。不计动滑轮重和摩擦，其中最省力的是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示是一种铡刀切甘蔗的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．使用铡刀手下压距离小于甘蔗的厚度
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．把甘蔗放在b点比放在a点更容易切断
D．手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力
8．如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。则（ ）
A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂长
B．F甲＜F乙，因为乙方法的阻力臂长
C．F甲＞F乙，因为乙方法时阻力臂短
D．F甲＝F乙
9．小明值日时用水桶提水从一楼上到三楼，下列关于小明做功的说法中正确的是（ ）
A．对水所做的功是有用功 B．对水所做的功是额外功
C．对桶所做的功是有用功 D．对水所做的功是总功
10．为创建省级文明县城，提升城市品味，我县对主要街道进行改造。如图是一辆东风牌汽车发动机功率为160kW，运送5t的沙石，以5m/s的速度在30°角的东门坡匀速到达坡顶，已知东门坡长300m（g取10N/kg），则下列说法正确的是（ ）
A．汽车从斜坡底端到达坡顶的时间约是6min
B．汽车上坡时的牵引力是3.2×104N
C．汽车做的有用功为1.5×107J
D．汽车运送沙石的机械效率是64%
11．使用筷子、镊子、船桨等杠杆时，虽然费力，但可以省距离。对“省距离”的认识，下列说法正确的是（ ）
A．减小动力臂
B．减小阻力臂
C．减小动力作用点移动的距离
D．减小阻力作用点移动的距离
12．同一滑轮组用如图甲、乙两种方式在相同竖直面匀速拉重为100N的物体，已知动滑轮重20N、绳重和摩擦不计，F甲、F乙分别为甲、乙两图绳子自由端拉滑轮的拉力，η甲、η乙分别是甲、乙两图滑轮组的机械效率。则（ ）
A．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
B．手的拉力：F甲＝F乙；机械效率：η甲＝η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＝η乙
D．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
二．填空题（共6小题）
13．如图所示，是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉上螺纹 （选填“密”或“疏”）一些的螺丝钉拧起来更省力。
14．玉潭1805班一同学用如图所示的杠杆在B处提升重物，O为支点，此杠杆属于 （省力/费力）杠杆，他若将拉力位置移到C处，拉力 （变小/不变/变大）。
15．如图甲所示，旗杆顶端安装一个 滑轮，它可以改变拉力的 ；如图乙所示，是体育课上，某同学做俯卧撑时示意图，人体可看成一个杠杆，若他的重心在A点，所受重力为550N，他将身体撑起处于平衡状态时，两手掌对地面的压力为 N。
16．如图所示，斜面长10m，高6m，用大小为90N沿斜面向上的拉力F，将重120N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为 ，物体受到的摩擦力为 。
17．如图是小明钓起一条鱼时的情景，鱼竿由于发生形变而具有了 能。此过程中鱼竿属于 杠杆，为了能够少费点力气，小明两手之间的距离应 （大/小）一些。
18．如图所示，用动滑轮把重为40N的物体匀速上提，弹簧测力计示数为24N，不计摩擦和绳重，动滑轮重为 N，这时该动滑轮的机械效率约为 。
三．作图题（共2小题）
19．天气逐渐变热，小玉将一些厚的衣物和被褥收集整理，准备放入床柜内收纳。如图甲是打开的床柜，床板被两边的液压杆支撑着，可以将其看作一个杠杆，如图乙所示。图中点O是支点，F2是液压杆作用在A点的阻力。请你在图乙中画出阻力F2的力臂及合上床板时所需的最小动力F1的示意图（不计床板的重力）。
20．如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
四．实验探究题（共3小题）
21．同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮 （填“能”或“不能”）省力， （填“能”或“不能”）改变力的方向。
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示。据此可知，使用动滑轮 （填“能”或“不能”）省力， （填“能”或“不能”）改变力的方向。
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？为此，他们进行了如图丙所示的实验并记录部分数据填入相应表格中。
钩码重G（N）
钩码上升高h（m）
测力计拉力F（N）
测力计移动距离s（m）
2
0.1
0.3
①请你为该组同学补齐实验记录。测力计的读数为 。
②由实验数据可知，用该滑轮组提升钩码时所做的有用功为 ，拉力做的总功为 ，由此可得出的结论是 。
22．在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小健同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态。
（2）进行正确的实验操作后，得到的数据为F1＝6N，L1＝20cm、F2＝4N和L2＝30cm，小健根据这些数据就得出探究结论，小科认为不合理，理由是 。
（3）小健想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。
①将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；
②如图乙所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，使刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡，记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2；
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m＝ （用题目中所给物理量表示）。
（4）实验结束后，小健和同学讨论得出：实验室做杠杆平衡条件实验时，每次都需要将杠杆调节回到水平平衡，除了方便读取力臂大小以外，另一个原因是 。
23．如图所示是小聪和小红同学设计的“探究斜面机械效率”的实验装置：
Ⅰ小聪分别使用等重的木块a和小车（有轮子）完成了机械效率的测量，相关数据如表所示：
次数
物体
物重G/N
拉升高度h/m
拉力F/N
拉动距离s/m
机械效率η/%
1
木块
6
0.1
1.20
1
50
2
小车
6
0.1
0.75
1
（1）每个实验都有需要特别强调的注意事项，如在本实验中，用弹簧测力计拉动物体时，需要注意两点：一是拉力方向要与斜面平行；二是要让物体沿斜面做 运动。
（2）第2次实验中斜面的机械效率为 。小聪的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 的关系，得出的结论是 。
Ⅱ小红同学利用木块b、木板、刻度尺、弹簧测力计等器材测得的数据如表：
实验次数
斜面倾斜
程度
木块重力G/N
拉升高度h/m
拉力F/N
拉动距离s/m
机械效率η
1
较缓
3
0.2
1.6
1
37.5%
2
较陡
3
0.3
1.8
1
请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）第2次实验中，斜面的机械效率为 。
（2）小红的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 的关系，得出的结论是：用斜面拉同一个物体， ，斜面机械效率越高。
五．计算题（共2小题）
24．如图是一款智能汽车正在进行无人驾驶测试，汽车通过滑轮组将物体匀速提升，在汽车对绳子施加的拉力F作用下，质量为1200kg的物体以1m/s的速度匀速上升了3m，在这个过程中，拉力F做功的功率为15kW，不计绳重和轮与轴的摩擦。（q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F所做的总功；
（3）假如在此过程中恰好燃烧汽油4g，则该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率是多少？（效率用百分数表示，小数点后面保留一小数）
25．建筑工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率η随物重G的变化图象如图乙所示。忽略绳重、吊篮重及摩擦。求：
（1）动滑轮的自重；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，提升的物重是多少？
（进阶篇）2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级第12章练习卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1．在日常生活中，用小于100N的力一定能提升重100N的物体的简单机械是（ ）
A．杠杆 B．斜面 C．一个定滑轮 D．一个动滑轮
【分析】使用杠杆可以省力，也可以费力；
使用定滑轮不省力，使用动滑轮可以省一半的力；
使用斜面一定省力，省力情况取决于斜面的长度与高度的比值。
【解答】解：因为用小于100N的拉力要提起重100N的物体，使用的机械一定是能省力的机械，而在杠杆、斜面和动滑轮能达到省力的目的，只有定滑轮不能达到省力的目的，而杠杆只有当动力臂大于阻力臂时才能达目的，动滑轮只有当物体重力大于滑轮重时才能达目的，所以用小于100N的拉力一定能提起重100N的物体是斜面。
故选：B。
【点评】本题考查动滑轮、杠杆、斜面的省力特点，注意使用定滑轮一定不能省力，但可以改变动力方向。
2．如图所示为被称为“3D城市”重庆南岸区的一座螺旋式立交桥，人们开车在桥上行时，仿佛跟坐过山车一样。下列说法中正确的是（ ）
A．螺旋式立交桥的“螺旋式”实际上是简单机械轮轴的变形
B．汽车在桥上匀速行驶时，所受的重力和支持力在同一直线上
C．汽车在桥上匀速向上行驶时，汽车的机械能将逐渐增大
D．匀速行驶的汽车对桥面的压力方向是竖直向下的
【分析】（1）斜面也是一种简单机械，越平滑越省力；轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴；
（2）重力的方向竖直向下，支持力、压力的方向垂直接触面指向被支持或被压的物体，和重力不一定在一条直线上；
（3）物体具有的机械能是指动能和势能的总和。
【解答】解：A、轮轴由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械，螺旋式立交桥的“螺旋式”不属于轮轴，属于斜面，故A错误；
B、汽车在桥上匀速行驶时，因为桥面倾斜，而重力的方向竖直向下，支持力方向垂直接触面指向汽车，所以不在一条直线上，故B错误；
C、汽车在桥上匀速向上行驶时，质量、速度不变，动能不变，高度增加，势能增大，机械能是指动能和势能的总和，所以机械能增大，故C正确；
D、匀速行驶的汽车对桥面的压力方向垂直桥面向下，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查机械能概念，斜面与轮轴、压力及重力，综合性较强，但难度不大。
3．如图所示，下列工具在使用中属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．筷子
C．开瓶器 D．扳手
【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，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；
B、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B正确；
C、开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；
D、扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误；
故选：B。
【点评】此题考查的是杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
4．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械设备，其功率越小
B．使用机械设备做功越多，其功率越大
C．使用机械设备做功越快，其效率越高
D．任何机械设备的效率总小于1
【分析】（1）在使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功，对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功，有用功与额外功之和叫总功，有用功与总功的比值叫机械效率；为了提高机械利用率往往要提高机械效率；
（2）功率是描述物体做功快慢的物理量。
【解答】解：A、功率决定于做功多少和所用时间，与机械省力情况无关，故A不正确；
B、功率等于做功与所用时间之比，做功多，做功时间不确定，功率大小不能确定，故B不正确；
C、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故C不正确；
D、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查功率和机械效率这两个概念，解答此题的关键是全面理解概念。
5．利用如图所示的动滑轮（重0.5N）提升钩码时，不能证明使用动滑轮能省力的操作是（ ）
A．竖直匀速提升0.5N的钩码
B．竖直匀速提升1.0N的钩码
C．竖直匀速提升1.5N的钩码
D．竖直匀速提升2.0N的钩码
【分析】使用如图所示动滑轮提升钩码时，若不计绳重及摩擦，绳端拉力F＝（G+G动）。当拉力大于或等于钩码重力时不能证明使用动滑轮省力，据此分析判断。
【解答】解：使用如图所示动滑轮提升钩码时，若不计绳重及摩擦，绳端拉力为：F＝（G+G动）；
当钩码重力G≤G动时，F≥G，即当动滑轮重力大于或等于物体的重力时，不能证明使用动滑轮能省力；
因为动滑轮重0.5N，所以提升钩码重力小于或等于0.5N时不能证明；
故选：A。
【点评】本题考查了动滑轮的特点，要知道：当拉力大于或等于钩码重力时不能证明使用动滑轮省力。
6．如图所示，几位同学利用滑轮设计了下列四种匀速提升同一重物的方法。不计动滑轮重和摩擦，其中最省力的是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】使用滑轮组时，有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是重力的几分之一，因此承担动滑轮和物体的重的绳子段数越多越省力。
【解答】解：不计动滑轮重和摩擦，设物体的重力为G；
A、由两段绳子承担动滑轮和物体的重，则拉力F＝G；
B、图中是定滑轮，不能省力，则拉力F＝G；
C、由3段绳子承担动滑轮和物体的重力，则拉力F＝G；
D、由两段绳子承担动滑轮和物体的重，则拉力F＝G；
所以C选项中拉力最小。
故选：C。
【点评】绳子的绕线决定滑轮组的使用效果，有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是重力的几分之一，拉力移动的距离就是物体移动距离的几倍。
7．如图所示是一种铡刀切甘蔗的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．使用铡刀手下压距离小于甘蔗的厚度
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．把甘蔗放在b点比放在a点更容易切断
D．手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力
【分析】先根据动力臂和阻力臂的大小关系判断杠杆类型，再根据杠杆的平衡条件判断其力与力臂之间的关系。
【解答】解：AB、由图可知，铡刀在使用时动力臂大于阻力臂，所以铡刀实质上是一种省力杠杆，它费距离，因此，使用铡刀手下压距离大于甘蔗的厚度，故AB错误；
C、由图知，甘蔗放在b点比a点时的阻力臂更大，而甘蔗对铡刀的阻力一定，此时动力臂一定，根据杠杆的平衡条件可知，动力会更大，会更费力，不易切断，故C错误；
D、由图知，手沿F2方向用力比沿F1方向用力时的动力臂要大，而阻力、阻力臂一定，根据杠杆平衡条件可知，动力越小（即更省力），故D正确。
故选：D。
【点评】本题利用生活中某一实例（铡刀的应用），较全面地考查了物理知识的应用，揭示了物理来源于生活又应用于生活的物理意识，是中考的常见题型。
8．如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。则（ ）
A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂长
B．F甲＜F乙，因为乙方法的阻力臂长
C．F甲＞F乙，因为乙方法时阻力臂短
D．F甲＝F乙
【分析】把水泥板看做一个杠杆，抬起一端，则另一端为支点。由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，此时动力F克服的是水泥板的重力，即此时的阻力臂等于动力臂的一半。在此基础上，利用杠杆的平衡条件，即可确定F甲与F乙的大小关系。
【解答】解：两次抬起水泥板时，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以阻力臂都等于动力臂的二分之一，即动力臂都是阻力臂的2倍。
根据杠杆的平衡条件可得：F＝＝G，所以前后两次所用的力相同，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】通过杠杆的平衡条件，将抬起物体所用的力与物体的重力两者联系在一起。对于均匀的物体，抬起一端所用的力等于其重力的一半。
9．小明值日时用水桶提水从一楼上到三楼，下列关于小明做功的说法中正确的是（ ）
A．对水所做的功是有用功 B．对水所做的功是额外功
C．对桶所做的功是有用功 D．对水所做的功是总功
【分析】小明将一桶水从一楼提到二楼，目的是提水，对水做的功为有用功；把桶和自身提升做的功为额外功，有用功加上额外功等于总功。
【解答】解：AC、小明目的是提水，对水做的功为有用功，故A正确、C错误；
B、对桶做的功为额外功，故B错误；
D、小明把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了学生对有用功、总功、额外功的了解与掌握，区分时要从我们的目的出发分析判断。
10．为创建省级文明县城，提升城市品味，我县对主要街道进行改造。如图是一辆东风牌汽车发动机功率为160kW，运送5t的沙石，以5m/s的速度在30°角的东门坡匀速到达坡顶，已知东门坡长300m（g取10N/kg），则下列说法正确的是（ ）
A．汽车从斜坡底端到达坡顶的时间约是6min
B．汽车上坡时的牵引力是3.2×104N
C．汽车做的有用功为1.5×107J
D．汽车运送沙石的机械效率是64%
【分析】（1）已知斜坡的长度和汽车的行驶速度，根据t＝求出汽车从斜坡底端到达坡顶的时间；
（2）已知汽车发动机功率和汽车的行驶速度，根据P＝＝＝Fv求出汽车上坡时的牵引力；
（3）根据直角三角形的角边关系求出斜面的高度，根据W＝Gh求出有用功；
（4）根据W＝Fs求出总功，汽车运送沙石的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
A．由v＝可得，汽车从斜坡底端到达坡顶的时间t＝＝＝60s＝1min，故A错误；
B．由P＝Fv可得，汽车上坡时的牵引力F＝＝＝3.2×104N，故B正确；
C．坡顶的高度h＝s×sin30°＝300m×＝150m，
汽车做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝5×103kg×10N/kg×150m＝7.5×106J，故C错误；
D．汽车做的总功：W总＝Fs＝3.2×104N×300m＝9.6×106J，
汽车运送货物的机械效率：η＝×100%＝×100%＝78.125%，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了速度公式、重力公式、功的公式、功率公式、效率公式的灵活运用，明确额外功以及与总功、有用功的关系是关键。
11．使用筷子、镊子、船桨等杠杆时，虽然费力，但可以省距离。对“省距离”的认识，下列说法正确的是（ ）
A．减小动力臂
B．减小阻力臂
C．减小动力作用点移动的距离
D．减小阻力作用点移动的距离
【分析】使用杠杆时，若动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，为省力杠杆，省力但要费距离，即动力作用点要多移动距离；若动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，为费力杠杆，费力但要省距离，即动力作用点要少移动距离。
【解答】解：筷子、镊子、船桨，在使用时动力臂小于阻力臂，都属于费力杠杆，虽然费力，但可以省距离，即动力作用点要少移动距离，故ABD错误、C正确。
故选：C。
【点评】本题考查了费力杠杆的特点，费力但省距离，即动力作用点要少移动距离。
12．同一滑轮组用如图甲、乙两种方式在相同竖直面匀速拉重为100N的物体，已知动滑轮重20N、绳重和摩擦不计，F甲、F乙分别为甲、乙两图绳子自由端拉滑轮的拉力，η甲、η乙分别是甲、乙两图滑轮组的机械效率。则（ ）
A．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
B．手的拉力：F甲＝F乙；机械效率：η甲＝η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＝η乙
D．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
【分析】（1）绳重和摩擦不计，使用滑轮组时，绳端的拉力F＝（G+G动）；
（2）使用滑轮组提升重物时，有用功是克服物体重力做的功，即W有＝Gh；绳重和摩擦不计，则额外功是克服动滑轮重力做的功，即W额＝G动h；根据W总＝W有用+W额可知总功的关系；最后根据公式η＝×100%判断机械效率的大小关系。
【解答】解：
（1）由图可知，甲滑轮组中n甲＝2，乙滑轮组中n乙＝3，
绳重和摩擦不计，绳端的拉力F＝（G+G动），
所以F甲＝（G+G动）＝×（100N+20N）＝60N；
F乙＝（G+G动）＝×（100N+20N）＝40N，
则F甲＞F乙，故BD错误；
（2）同一滑轮组分别用甲、乙两种方式匀速拉重为100N的物体，在提升的高度相同时，根据W有＝Gh可知有用功相同；由W额＝G动h可知额外功也相同；因总功W总＝W有用+W额，所以总功也相同；
根据机械效率公式η＝×100%可知，甲乙的机械效率相同，即η甲＝η乙，故C正确，A错误。
故选：C。
【点评】此题考查了滑轮组的省力公式、机械效率的大小比较，知道有用功、额外功和总功的含义是解题的关键。
二．填空题（共6小题）
13．如图所示，是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄 粗 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉上螺纹 密 （选填“密”或“疏”）一些的螺丝钉拧起来更省力。
【分析】（1）轮轴是一种省力机械，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是轴上力的几分之一，是省力杠杆；
（2）螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，斜面是一种变形的杠杆。
【解答】解：
（1）螺丝刀相当于轮轴，根据杠杆的平衡条件F1R＝F2r可知，手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力；
（2）螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，斜面是一种变形的杠杆，因此螺丝钉是被拧成圆柱形的类似斜面的机械；螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长。因为斜面高度一定时，斜面越长，使用起来越省力。
故答案为：粗；密。
【点评】本题考查轮轴，斜面是我们日常生活中常用的简单机械，而螺旋作为斜面的一类在现实生活中也有很广泛的应用，例如电钻钻头。
14．玉潭1805班一同学用如图所示的杠杆在B处提升重物，O为支点，此杠杆属于 费力 （省力/费力）杠杆，他若将拉力位置移到C处，拉力 变小 （变小/不变/变大）。
【分析】（1）O为支点，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）阻力、阻力臂一定，由杠杆平衡条件可知，在动力臂变大时，动力变小。
【解答】解：
（1）O为支点，动力臂OB小于阻力臂OA，所以此杠杆为费力杠杆；
（2）阻力大小等于物体重力、大小不变，阻力臂OA、大小不变，他若将拉力位置移到C处，动力臂变大，由杠杆平衡条件可知，动力变小。
故答案为：费力；变小。
【点评】本题考查了杠杆分类、杠杆平衡条件的应用，属于基础题目。
15．如图甲所示，旗杆顶端安装一个 定 滑轮，它可以改变拉力的 方向 ；如图乙所示，是体育课上，某同学做俯卧撑时示意图，人体可看成一个杠杆，若他的重心在A点，所受重力为550N，他将身体撑起处于平衡状态时，两手掌对地面的压力为 330 N。
【分析】（1）定滑轮的特点：使用定滑轮不省力但能改变力的方向；
（2）用杠杆平衡的条件可以求出双手对地面的压力。
【解答】解：（1）旗杆上的滑轮为定滑轮，利用它来升国旗，向下用力拉绳子，国旗向上运动，故可以改变施加力的方向；
（2）地面对手的支持力即为动力，动力臂L1＝0.9m+0.6m＝1.5m，阻力为人的重力，阻力臂L2＝0.9m；由FL1＝GL2可得，地面对手的支持力为：F＝×G＝×550N＝330N。
故答案为：定；方向；330。
【点评】本题考查定滑轮的特点和杠杆的平衡条件的运用，关键是知道力臂的大小。
16．如图所示，斜面长10m，高6m，用大小为90N沿斜面向上的拉力F，将重120N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为 80% ，物体受到的摩擦力为 18N 。
【分析】（1）知道拉力的大小和斜面长，利用W＝Fs求出拉力做的总功；知道铁块重力、斜面高，利用W＝Gh求出拉力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
（2）因为总功＝有用功+额外功，可求出额外功；由于使用斜面时克服摩擦力做的功为额外功，利用W额＝fs求出物体受到的摩擦力。
【解答】解：
（1）拉力做的总功：
W总＝Fs＝90N×10m＝900J，
拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝120N×6m＝720J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
（2）因为W总＝W有用+W额，
所以额外功：W额＝W总﹣W有用＝900J﹣720J＝180J，
由W额＝fs得，物体受到的摩擦力：
f＝＝＝18N。
故答案为：80%；18N。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率的计算，知道使用斜面时克服摩擦力做的功为额外功是关键。
17．如图是小明钓起一条鱼时的情景，鱼竿由于发生形变而具有了 弹性势 能。此过程中鱼竿属于 费力 杠杆，为了能够少费点力气，小明两手之间的距离应 大 （大/小）一些。
【分析】物体发生弹性形变时具有势能；叫做弹性势能；结合钓鱼竿的实际情况，分析动力臂与阻力臂的关系，判断是哪类杠杆；根据杠杆平衡条件可知在阻力和阻力臂不变的情况下，要想省力，必须增大动力臂。
【解答】解：鱼竿由于发生弹性形变具有弹性势能，使用时，以一只手手握鱼竿部为支点，另一只手手握鱼竿部为动力作用点，线对鱼竿的拉力为阻力，故阻力臂大于动力臂，是费力杠杆；在钓鱼时，线对杠杆的阻力和阻力臂都不变，由杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可推得要使F1减小可增大L1，即增大两手之间的距离。
故答案为：弹性势；费力；大。
【点评】本题考查势能，杠杆分类以及杠杆的平衡条件，是一道基础题。
18．如图所示，用动滑轮把重为40N的物体匀速上提，弹簧测力计示数为24N，不计摩擦和绳重，动滑轮重为 8 N，这时该动滑轮的机械效率约为 83.3% 。
【分析】（1）由图可知n＝2，利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力。
（2）利用η＝＝＝＝求动滑轮的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×24N﹣40N＝8N。
（2）动滑轮的机械效率：η＝＝＝＝＝≈83.3%。
故答案为：8；83.3%。
【点评】本题考查了使用动滑轮时绳子拉力和机械效率的计算，是一道基础题。
三．作图题（共2小题）
19．天气逐渐变热，小玉将一些厚的衣物和被褥收集整理，准备放入床柜内收纳。如图甲是打开的床柜，床板被两边的液压杆支撑着，可以将其看作一个杠杆，如图乙所示。图中点O是支点，F2是液压杆作用在A点的阻力。请你在图乙中画出阻力F2的力臂及合上床板时所需的最小动力F1的示意图（不计床板的重力）。
【分析】要解决此题，需要掌握力臂的概念，知道力臂是从支点到力的作用线的距离。由支点向力的作用线作垂线，垂线段的长度即为力臂。先确定最长的力臂，即离支点与力的作用点的连线；然后过动力作用点做垂直于杠杆的作用力即可。
【解答】解：
从支点O向阻力F2的作用线作垂线段，即为阻力臂L2；
根据杠杆的平衡条件可知，在阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长；由图可知，OB作为动力臂最长，最省力，阻力方向向上，因此动力方向应垂直于OB向下，如图所示：
【点评】本题考查了最小力问题，最小力问题转化成最大力臂问题是解决问题的关键。
20．如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
【分析】与动滑轮连接的绳子能分担物体的重力，所以与动滑轮相连的绳子的股数越多越省力，但还要注意对拉力方向的要求。
【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如图所示：
【点评】对于滑轮组的组装与绕线方法，要看清题目的每一个要求，灵活运用，不能死记硬背最省力的绕线方法。
四．实验探究题（共3小题）
21．同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮 不能 （填“能”或“不能”）省力， 能 （填“能”或“不能”）改变力的方向。
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示。据此可知，使用动滑轮 能 （填“能”或“不能”）省力， 不能 （填“能”或“不能”）改变力的方向。
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？为此，他们进行了如图丙所示的实验并记录部分数据填入相应表格中。
钩码重G（N）
钩码上升高h（m）
测力计拉力F（N）
测力计移动距离s（m）
2
0.1
0.3
①请你为该组同学补齐实验记录。测力计的读数为 0.8N 。
②由实验数据可知，用该滑轮组提升钩码时所做的有用功为 0.2J ，拉力做的总功为 0.24J ，由此可得出的结论是 使用滑轮组不能省功 。
【分析】（1）观察甲图三次弹簧测力计示数与物重，可得出拉力与物重大小相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便；
（2）观察乙图弹簧测力计示数与物重，可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；
（3）①根据测力计的最小分度值读数；
②已知物重G、拉力F、物体升高的距离h，绳子移动的距离s，绳子段数n，根据有用功公式和总功公式可求出所做的功进行比较。
【解答】解：（1）从甲图中可看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同。在实验过程中不断改变拉力的方向，
观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：定滑轮能改变动力方向，但不能省力。
（2）在图乙中，拉力F＝0.6N＜G＝1N，故使用动滑轮时省力，同时发现使用动滑轮不能改变力的方向。
（3）①测力计的最小分度的最小分度值为0.2N；示数为0.8N；
②提升物体所做的有用功W有用＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J，
使用滑轮组时所用拉力F＝0.8N，弹簧测力计移动距离s＝30cm＝0.3m，
所做的总功W总＝Fs＝0.8N×0.3m＝0.24J。
经比较W有用＜W总，所以使用轮组不能省功。
故答案为：（1）不能；能；（2）能；不能；
（3）①0.8N；②0.2J；0.24J；使用滑轮组不能省功。
【点评】此题考查了定滑轮和动滑轮的特点、以及使用滑轮组不省功的原理，是一道较简单的实验题。
22．在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小健同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于 平衡 （选填“平衡”或“不平衡”）状态。
（2）进行正确的实验操作后，得到的数据为F1＝6N，L1＝20cm、F2＝4N和L2＝30cm，小健根据这些数据就得出探究结论，小科认为不合理，理由是 一次实验具有偶然性，应多测几组数据得到普遍结论 。
（3）小健想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。
①将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；
②如图乙所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，使刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡，记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2；
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m＝ （用题目中所给物理量表示）。
（4）实验结束后，小健和同学讨论得出：实验室做杠杆平衡条件实验时，每次都需要将杠杆调节回到水平平衡，除了方便读取力臂大小以外，另一个原因是 消除杠杆重对杠杆平衡的影响 。
【分析】（1）杠杆处于静止状态和匀速转动状态都称为杠杆平衡；
（2）一次实验具有偶然性，根据一次实验测出的数据得出的结论具有片面性，为得出普遍结论，要进行多次实验，测出多组实验数据；
（3）此题的关键在于找出中心，并知道第二次平衡后，中心到支点的位置为刻度尺重力的力臂，根据杠杆平衡的条件可求出刻度尺的质量；
（4）力臂在杠杆上，便于在杠杆上直接读取力臂，同时使杠杆的重心在支点上，消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
【解答】解：
（1）杠杆停在如图甲所示的位置，保持静止状态，杠杆处于平衡状态；
（2）只进行了一次实验，只测出一组实验数据，根据一次实验数据得出的结论不具有普遍性，实验结论不可靠；
（3）③根据杠杆平衡的条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂，可知G1L1＝G×L2，
即M1gL1＝mgL2，
所以直尺的质量m＝；
（4）实验室做杠杆平衡条件实验时，每次都需要将杠杆调节回到水平平衡，除了方便读取力臂大小以外，另一个原因是消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
故答案为：（1）平衡；（2）一次实验具有偶然性，应多测几组数据得到普遍结论；（3）；（4）消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用，杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；
初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值，使测得的数据更准确，有些是为了寻找普遍规律，探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律。
23．如图所示是小聪和小红同学设计的“探究斜面机械效率”的实验装置：
Ⅰ小聪分别使用等重的木块a和小车（有轮子）完成了机械效率的测量，相关数据如表所示：
次数
物体
物重G/N
拉升高度h/m
拉力F/N
拉动距离s/m
机械效率η/%
1
木块
6
0.1
1.20
1
50
2
小车
6
0.1
0.75
1
（1）每个实验都有需要特别强调的注意事项，如在本实验中，用弹簧测力计拉动物体时，需要注意两点：一是拉力方向要与斜面平行；二是要让物体沿斜面做 匀速直线 运动。
（2）第2次实验中斜面的机械效率为 80% 。小聪的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 摩擦力大小 的关系，得出的结论是 其他条件相同时，斜面的机械效率与摩擦力的大小有关，摩擦力越大，机械效率越低 。
Ⅱ小红同学利用木块b、木板、刻度尺、弹簧测力计等器材测得的数据如表：
实验次数
斜面倾斜
程度
木块重力G/N
拉升高度h/m
拉力F/N
拉动距离s/m
机械效率η
1
较缓
3
0.2
1.6
1
37.5%
2
较陡
3
0.3
1.8
1
请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）第2次实验中，斜面的机械效率为 50% 。
（2）小红的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 斜面的倾斜程度 的关系，得出的结论是：用斜面拉同一个物体， 斜面的倾斜程度越大 ，斜面机械效率越高。
【分析】Ⅰ：（1）从实验操作方便的角度考虑，要测量沿斜面的拉力，就要让拉力方向要与斜面平行，且物体做匀速直线运动，因为只有这样，弹簧测力计的示数稳定，测量才够准确；
（2）根据η＝×100%＝×100%求出第2次实验中斜面的机械效率；比较两次实验数据中的拉升高度与拉动距离的比值可知斜面坡度关系，分别拉动木块和小车在斜面上做匀速直线运动时，结合减小摩擦力的方法可知，在其它条件都相同时，滚动摩擦力小于滑动摩擦力，木块受到滑动摩擦力大于小车受到滚动摩擦力，据此分析影响斜面机械效率的因素；
Ⅱ：（1）根据η＝×100%＝×100%求出机械效率的大小；
（2）根据表格中的数据分析机械效率的影响因素。
【解答】解：Ⅰ（1）“测量斜面机械效率”的实验中，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，一是拉力方向要与斜面平行；二是要让物体沿斜面做匀速直线运动；
（2）第2次实验中斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
根据表中实验数据可知，两次实验数据中的拉升高度与拉动距离的比值相等，因此斜面的坡度相同；
在其它条件都相同时，滚动摩擦力小于滑动摩擦力，故木块受到滑动摩擦力大于小车受到滚动摩擦力，因为第2次实验时的机械效率较大，所以该实验探究斜面的机械效率与摩擦力大小的关系；根据表格中的数据可知，其他条件相同时，斜面的机械效率与摩擦力的大小有关，摩擦力越大，机械效率越低；
Ⅱ（1））第2次实验中，斜面的机械效率为：η'＝×100%＝×100%＝×100%＝50%；
（2）根据实验数据可知，木块的重力相同，升高的高度相同，斜面的倾斜程度不同，倾斜程度越大，机械效率越高，故小红的两次实验可以研究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系，得出的结论是：用斜面拉同一个物体，斜面的倾斜程度越大，斜面机械效率越高。
故答案为：Ⅰ（1）匀速直线；（2）80%；摩擦力大小；其他条件相同时，斜面的机械效率与摩擦力的大小有关，摩擦力越大，机械效率越低；Ⅱ（1）50%；（2）斜面的倾斜程度；斜面的倾斜程度越大。
【点评】本题考查了测量斜面机械效率实验注意事项、机械效率的计算以及分析实验数据得出结论的能力，有一定的难度。
五．计算题（共2小题）
24．如图是一款智能汽车正在进行无人驾驶测试，汽车通过滑轮组将物体匀速提升，在汽车对绳子施加的拉力F作用下，质量为1200kg的物体以1m/s的速度匀速上升了3m，在这个过程中，拉力F做功的功率为15kW，不计绳重和轮与轴的摩擦。（q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F所做的总功；
（3）假如在此过程中恰好燃烧汽油4g，则该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率是多少？（效率用百分数表示，小数点后面保留一小数）
【分析】（1）由图知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，拉力端移动的速度等于物体升高速度的3倍，利用P＝＝＝Fv求拉力；
（2）拉力端移动距离s＝3h，利用W＝Fs求拉力做的总功；
（3）利用Q放＝mq求汽油完全燃烧放出的热量，滑轮组对重物做的功为有用功，该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率等于有用功与汽油完全燃烧放出的热量之比。
【解答】解：
（1）由图知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，
拉力端移动的速度：v车＝3v物＝3×1m/s＝3m/s，
由P＝＝＝Fv可得拉力：
F＝＝＝5000N；
（2）拉力端移动距离：s＝3h＝3×3m＝9m，
拉力F做的总功：
W总＝Fs＝5000N×9m＝4.5×104J；
（3）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq汽油＝4×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝1.84×105J，
物体的重力：G＝mg＝1200kg×10N/kg＝1.2×104N，
则整个装置做的有用功：
W有＝Gh＝1.2×104N×3m＝3.6×104J，
该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈19.6%。
答：（1）拉力F的大小为5000N；
（2）拉力F所做的总功为4.5×104J；
（3）该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率为19.6%。
【点评】本题考查了功的公式、功率公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用，要利用好功率的推导公式P＝＝＝Fv。
25．建筑工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率η随物重G的变化图象如图乙所示。忽略绳重、吊篮重及摩擦。求：
（1）动滑轮的自重；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，提升的物重是多少？
【分析】（1）因忽略绳重、吊篮重及摩擦，滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，由图象可知，当提起的建材重G＝150N时的机械效率，据此求出动滑轮的重力；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，根据η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%求出提升的物重。
【解答】解：（1）忽略绳重、吊篮重及摩擦，则滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
由图象可知，当提起的建材重G＝150N时，机械效率η＝60%，
则60%＝
解得：G动＝100N；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，则有
75%＝，
解得：G′＝300N。
答：（1）动滑轮的自重为100N；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，提升的物重是300N。
【点评】本题考查了做功公式和功率公式以及滑轮组机械效率公式的应用，利用好η＝×100%是关键。
（进阶篇）2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级第12章练习卷
一．选择题（共12小题）
1．在日常生活中，用小于100N的力一定能提升重100N的物体的简单机械是（ ）
A．杠杆 B．斜面 C．一个定滑轮 D．一个动滑轮
2．如图所示为被称为“3D城市”重庆南岸区的一座螺旋式立交桥，人们开车在桥上行时，仿佛跟坐过山车一样。下列说法中正确的是（ ）
A．螺旋式立交桥的“螺旋式”实际上是简单机械轮轴的变形
B．汽车在桥上匀速行驶时，所受的重力和支持力在同一直线上
C．汽车在桥上匀速向上行驶时，汽车的机械能将逐渐增大
D．匀速行驶的汽车对桥面的压力方向是竖直向下的
3．如图所示，下列工具在使用中属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．筷子
C．开瓶器 D．扳手
4．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械设备，其功率越小
B．使用机械设备做功越多，其功率越大
C．使用机械设备做功越快，其效率越高
D．任何机械设备的效率总小于1
5．利用如图所示的动滑轮（重0.5N）提升钩码时，不能证明使用动滑轮能省力的操作是（ ）
A．竖直匀速提升0.5N的钩码
B．竖直匀速提升1.0N的钩码
C．竖直匀速提升1.5N的钩码
D．竖直匀速提升2.0N的钩码
6．如图所示，几位同学利用滑轮设计了下列四种匀速提升同一重物的方法。不计动滑轮重和摩擦，其中最省力的是（ ）
A． B．
C． D．
7．如图所示是一种铡刀切甘蔗的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．使用铡刀手下压距离小于甘蔗的厚度
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．把甘蔗放在b点比放在a点更容易切断
D．手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力
8．如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。则（ ）
A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂长
B．F甲＜F乙，因为乙方法的阻力臂长
C．F甲＞F乙，因为乙方法时阻力臂短
D．F甲＝F乙
9．小明值日时用水桶提水从一楼上到三楼，下列关于小明做功的说法中正确的是（ ）
A．对水所做的功是有用功 B．对水所做的功是额外功
C．对桶所做的功是有用功 D．对水所做的功是总功
10．为创建省级文明县城，提升城市品味，我县对主要街道进行改造。如图是一辆东风牌汽车发动机功率为160kW，运送5t的沙石，以5m/s的速度在30°角的东门坡匀速到达坡顶，已知东门坡长300m（g取10N/kg），则下列说法正确的是（ ）
A．汽车从斜坡底端到达坡顶的时间约是6min
B．汽车上坡时的牵引力是3.2×104N
C．汽车做的有用功为1.5×107J
D．汽车运送沙石的机械效率是64%
11．使用筷子、镊子、船桨等杠杆时，虽然费力，但可以省距离。对“省距离”的认识，下列说法正确的是（ ）
A．减小动力臂
B．减小阻力臂
C．减小动力作用点移动的距离
D．减小阻力作用点移动的距离
12．同一滑轮组用如图甲、乙两种方式在相同竖直面匀速拉重为100N的物体，已知动滑轮重20N、绳重和摩擦不计，F甲、F乙分别为甲、乙两图绳子自由端拉滑轮的拉力，η甲、η乙分别是甲、乙两图滑轮组的机械效率。则（ ）
A．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
B．手的拉力：F甲＝F乙；机械效率：η甲＝η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＝η乙
D．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
二．填空题（共6小题）
13．如图所示，是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉上螺纹 （选填“密”或“疏”）一些的螺丝钉拧起来更省力。
14．玉潭1805班一同学用如图所示的杠杆在B处提升重物，O为支点，此杠杆属于 （省力/费力）杠杆，他若将拉力位置移到C处，拉力 （变小/不变/变大）。
15．如图甲所示，旗杆顶端安装一个 滑轮，它可以改变拉力的 ；如图乙所示，是体育课上，某同学做俯卧撑时示意图，人体可看成一个杠杆，若他的重心在A点，所受重力为550N，他将身体撑起处于平衡状态时，两手掌对地面的压力为 N。
16．如图所示，斜面长10m，高6m，用大小为90N沿斜面向上的拉力F，将重120N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为 ，物体受到的摩擦力为 。
17．如图是小明钓起一条鱼时的情景，鱼竿由于发生形变而具有了 能。此过程中鱼竿属于 杠杆，为了能够少费点力气，小明两手之间的距离应 （大/小）一些。
18．如图所示，用动滑轮把重为40N的物体匀速上提，弹簧测力计示数为24N，不计摩擦和绳重，动滑轮重为 N，这时该动滑轮的机械效率约为 。
三．作图题（共2小题）
19．天气逐渐变热，小玉将一些厚的衣物和被褥收集整理，准备放入床柜内收纳。如图甲是打开的床柜，床板被两边的液压杆支撑着，可以将其看作一个杠杆，如图乙所示。图中点O是支点，F2是液压杆作用在A点的阻力。请你在图乙中画出阻力F2的力臂及合上床板时所需的最小动力F1的示意图（不计床板的重力）。
20．如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
四．实验探究题（共3小题）
21．同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮 （填“能”或“不能”）省力， （填“能”或“不能”）改变力的方向。
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示。据此可知，使用动滑轮 （填“能”或“不能”）省力， （填“能”或“不能”）改变力的方向。
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？为此，他们进行了如图丙所示的实验并记录部分数据填入相应表格中。
钩码重G（N）
钩码上升高h（m）
测力计拉力F（N）
测力计移动距离s（m）
2
0.1
0.3
①请你为该组同学补齐实验记录。测力计的读数为 。
②由实验数据可知，用该滑轮组提升钩码时所做的有用功为 ，拉力做的总功为 ，由此可得出的结论是 。
22．在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小健同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态。
（2）进行正确的实验操作后，得到的数据为F1＝6N，L1＝20cm、F2＝4N和L2＝30cm，小健根据这些数据就得出探究结论，小科认为不合理，理由是 。
（3）小健想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。
①将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；
②如图乙所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，使刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡，记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2；
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m＝ （用题目中所给物理量表示）。
（4）实验结束后，小健和同学讨论得出：实验室做杠杆平衡条件实验时，每次都需要将杠杆调节回到水平平衡，除了方便读取力臂大小以外，另一个原因是 。
23．如图所示是小聪和小红同学设计的“探究斜面机械效率”的实验装置：
Ⅰ小聪分别使用等重的木块a和小车（有轮子）完成了机械效率的测量，相关数据如表所示：
次数
物体
物重G/N
拉升高度h/m
拉力F/N
拉动距离s/m
机械效率η/%
1
木块
6
0.1
1.20
1
50
2
小车
6
0.1
0.75
1
（1）每个实验都有需要特别强调的注意事项，如在本实验中，用弹簧测力计拉动物体时，需要注意两点：一是拉力方向要与斜面平行；二是要让物体沿斜面做 运动。
（2）第2次实验中斜面的机械效率为 。小聪的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 的关系，得出的结论是 。
Ⅱ小红同学利用木块b、木板、刻度尺、弹簧测力计等器材测得的数据如表：
实验次数
斜面倾斜
程度
木块重力G/N
拉升高度h/m
拉力F/N
拉动距离s/m
机械效率η
1
较缓
3
0.2
1.6
1
37.5%
2
较陡
3
0.3
1.8
1
请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）第2次实验中，斜面的机械效率为 。
（2）小红的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 的关系，得出的结论是：用斜面拉同一个物体， ，斜面机械效率越高。
五．计算题（共2小题）
24．如图是一款智能汽车正在进行无人驾驶测试，汽车通过滑轮组将物体匀速提升，在汽车对绳子施加的拉力F作用下，质量为1200kg的物体以1m/s的速度匀速上升了3m，在这个过程中，拉力F做功的功率为15kW，不计绳重和轮与轴的摩擦。（q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F所做的总功；
（3）假如在此过程中恰好燃烧汽油4g，则该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率是多少？（效率用百分数表示，小数点后面保留一小数）
25．建筑工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率η随物重G的变化图象如图乙所示。忽略绳重、吊篮重及摩擦。求：
（1）动滑轮的自重；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，提升的物重是多少？
（进阶篇）2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级第12章练习卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共12小题）
1．在日常生活中，用小于100N的力一定能提升重100N的物体的简单机械是（ ）
A．杠杆 B．斜面 C．一个定滑轮 D．一个动滑轮
【分析】使用杠杆可以省力，也可以费力；
使用定滑轮不省力，使用动滑轮可以省一半的力；
使用斜面一定省力，省力情况取决于斜面的长度与高度的比值。
【解答】解：因为用小于100N的拉力要提起重100N的物体，使用的机械一定是能省力的机械，而在杠杆、斜面和动滑轮能达到省力的目的，只有定滑轮不能达到省力的目的，而杠杆只有当动力臂大于阻力臂时才能达目的，动滑轮只有当物体重力大于滑轮重时才能达目的，所以用小于100N的拉力一定能提起重100N的物体是斜面。
故选：B。
【点评】本题考查动滑轮、杠杆、斜面的省力特点，注意使用定滑轮一定不能省力，但可以改变动力方向。
2．如图所示为被称为“3D城市”重庆南岸区的一座螺旋式立交桥，人们开车在桥上行时，仿佛跟坐过山车一样。下列说法中正确的是（ ）
A．螺旋式立交桥的“螺旋式”实际上是简单机械轮轴的变形
B．汽车在桥上匀速行驶时，所受的重力和支持力在同一直线上
C．汽车在桥上匀速向上行驶时，汽车的机械能将逐渐增大
D．匀速行驶的汽车对桥面的压力方向是竖直向下的
【分析】（1）斜面也是一种简单机械，越平滑越省力；轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴；
（2）重力的方向竖直向下，支持力、压力的方向垂直接触面指向被支持或被压的物体，和重力不一定在一条直线上；
（3）物体具有的机械能是指动能和势能的总和。
【解答】解：A、轮轴由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械，螺旋式立交桥的“螺旋式”不属于轮轴，属于斜面，故A错误；
B、汽车在桥上匀速行驶时，因为桥面倾斜，而重力的方向竖直向下，支持力方向垂直接触面指向汽车，所以不在一条直线上，故B错误；
C、汽车在桥上匀速向上行驶时，质量、速度不变，动能不变，高度增加，势能增大，机械能是指动能和势能的总和，所以机械能增大，故C正确；
D、匀速行驶的汽车对桥面的压力方向垂直桥面向下，故D错误。
故选：C。
【点评】本题考查机械能概念，斜面与轮轴、压力及重力，综合性较强，但难度不大。
3．如图所示，下列工具在使用中属于费力杠杆的是（ ）
A．羊角锤 B．筷子
C．开瓶器 D．扳手
【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，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A错误；
B、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B正确；
C、开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C错误；
D、扳手在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D错误；
故选：B。
【点评】此题考查的是杠杆的分类和特点，主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
4．生产生活中常常会用到各种机械设备，下列说法中正确的是（ ）
A．越省力的机械设备，其功率越小
B．使用机械设备做功越多，其功率越大
C．使用机械设备做功越快，其效率越高
D．任何机械设备的效率总小于1
【分析】（1）在使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功，对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功，有用功与额外功之和叫总功，有用功与总功的比值叫机械效率；为了提高机械利用率往往要提高机械效率；
（2）功率是描述物体做功快慢的物理量。
【解答】解：A、功率决定于做功多少和所用时间，与机械省力情况无关，故A不正确；
B、功率等于做功与所用时间之比，做功多，做功时间不确定，功率大小不能确定，故B不正确；
C、机械效率是有用功与总功的比值，机械效率的大小与做功快慢无关，故C不正确；
D、有用功和总功的比值叫做机械效率，只要使用机械，就必然会在机械上消耗一部分额外功，也就是说额外功总是存在的，所以有用功总是会小于总功，机械效率总是小于1，故D正确。
故选：D。
【点评】本题主要考查功率和机械效率这两个概念，解答此题的关键是全面理解概念。
5．利用如图所示的动滑轮（重0.5N）提升钩码时，不能证明使用动滑轮能省力的操作是（ ）
A．竖直匀速提升0.5N的钩码
B．竖直匀速提升1.0N的钩码
C．竖直匀速提升1.5N的钩码
D．竖直匀速提升2.0N的钩码
【分析】使用如图所示动滑轮提升钩码时，若不计绳重及摩擦，绳端拉力F＝（G+G动）。当拉力大于或等于钩码重力时不能证明使用动滑轮省力，据此分析判断。
【解答】解：使用如图所示动滑轮提升钩码时，若不计绳重及摩擦，绳端拉力为：F＝（G+G动）；
当钩码重力G≤G动时，F≥G，即当动滑轮重力大于或等于物体的重力时，不能证明使用动滑轮能省力；
因为动滑轮重0.5N，所以提升钩码重力小于或等于0.5N时不能证明；
故选：A。
【点评】本题考查了动滑轮的特点，要知道：当拉力大于或等于钩码重力时不能证明使用动滑轮省力。
6．如图所示，几位同学利用滑轮设计了下列四种匀速提升同一重物的方法。不计动滑轮重和摩擦，其中最省力的是（ ）
A． B．
C． D．
【分析】使用滑轮组时，有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是重力的几分之一，因此承担动滑轮和物体的重的绳子段数越多越省力。
【解答】解：不计动滑轮重和摩擦，设物体的重力为G；
A、由两段绳子承担动滑轮和物体的重，则拉力F＝G；
B、图中是定滑轮，不能省力，则拉力F＝G；
C、由3段绳子承担动滑轮和物体的重力，则拉力F＝G；
D、由两段绳子承担动滑轮和物体的重，则拉力F＝G；
所以C选项中拉力最小。
故选：C。
【点评】绳子的绕线决定滑轮组的使用效果，有几段绳子承担动滑轮和物体的重，拉力就是重力的几分之一，拉力移动的距离就是物体移动距离的几倍。
7．如图所示是一种铡刀切甘蔗的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．使用铡刀手下压距离小于甘蔗的厚度
B．铡刀实质上是一种费力杠杆
C．把甘蔗放在b点比放在a点更容易切断
D．手沿F2方向用力比沿F1方向时更省力
【分析】先根据动力臂和阻力臂的大小关系判断杠杆类型，再根据杠杆的平衡条件判断其力与力臂之间的关系。
【解答】解：AB、由图可知，铡刀在使用时动力臂大于阻力臂，所以铡刀实质上是一种省力杠杆，它费距离，因此，使用铡刀手下压距离大于甘蔗的厚度，故AB错误；
C、由图知，甘蔗放在b点比a点时的阻力臂更大，而甘蔗对铡刀的阻力一定，此时动力臂一定，根据杠杆的平衡条件可知，动力会更大，会更费力，不易切断，故C错误；
D、由图知，手沿F2方向用力比沿F1方向用力时的动力臂要大，而阻力、阻力臂一定，根据杠杆平衡条件可知，动力越小（即更省力），故D正确。
故选：D。
【点评】本题利用生活中某一实例（铡刀的应用），较全面地考查了物理知识的应用，揭示了物理来源于生活又应用于生活的物理意识，是中考的常见题型。
8．如图，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，用一竖直向上的力，欲使其一端抬离地面。则（ ）
A．F甲＞F乙，因为甲方法的动力臂长
B．F甲＜F乙，因为乙方法的阻力臂长
C．F甲＞F乙，因为乙方法时阻力臂短
D．F甲＝F乙
【分析】把水泥板看做一个杠杆，抬起一端，则另一端为支点。由于水泥板是一个厚度、密度都均匀的物体，所以，其重力的作用点在其中心上，此时动力F克服的是水泥板的重力，即此时的阻力臂等于动力臂的一半。在此基础上，利用杠杆的平衡条件，即可确定F甲与F乙的大小关系。
【解答】解：两次抬起水泥板时，动力克服的都是水泥板的重力，对于形状规则质地均匀的物体，其重心都在其几何中心上，所以阻力臂都等于动力臂的二分之一，即动力臂都是阻力臂的2倍。
根据杠杆的平衡条件可得：F＝＝G，所以前后两次所用的力相同，故ABC错误，D正确。
故选：D。
【点评】通过杠杆的平衡条件，将抬起物体所用的力与物体的重力两者联系在一起。对于均匀的物体，抬起一端所用的力等于其重力的一半。
9．小明值日时用水桶提水从一楼上到三楼，下列关于小明做功的说法中正确的是（ ）
A．对水所做的功是有用功 B．对水所做的功是额外功
C．对桶所做的功是有用功 D．对水所做的功是总功
【分析】小明将一桶水从一楼提到二楼，目的是提水，对水做的功为有用功；把桶和自身提升做的功为额外功，有用功加上额外功等于总功。
【解答】解：AC、小明目的是提水，对水做的功为有用功，故A正确、C错误；
B、对桶做的功为额外功，故B错误；
D、小明把水、桶、自身提升做的功为总功，故D错误。
故选：A。
【点评】本题考查了学生对有用功、总功、额外功的了解与掌握，区分时要从我们的目的出发分析判断。
10．为创建省级文明县城，提升城市品味，我县对主要街道进行改造。如图是一辆东风牌汽车发动机功率为160kW，运送5t的沙石，以5m/s的速度在30°角的东门坡匀速到达坡顶，已知东门坡长300m（g取10N/kg），则下列说法正确的是（ ）
A．汽车从斜坡底端到达坡顶的时间约是6min
B．汽车上坡时的牵引力是3.2×104N
C．汽车做的有用功为1.5×107J
D．汽车运送沙石的机械效率是64%
【分析】（1）已知斜坡的长度和汽车的行驶速度，根据t＝求出汽车从斜坡底端到达坡顶的时间；
（2）已知汽车发动机功率和汽车的行驶速度，根据P＝＝＝Fv求出汽车上坡时的牵引力；
（3）根据直角三角形的角边关系求出斜面的高度，根据W＝Gh求出有用功；
（4）根据W＝Fs求出总功，汽车运送沙石的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解：
A．由v＝可得，汽车从斜坡底端到达坡顶的时间t＝＝＝60s＝1min，故A错误；
B．由P＝Fv可得，汽车上坡时的牵引力F＝＝＝3.2×104N，故B正确；
C．坡顶的高度h＝s×sin30°＝300m×＝150m，
汽车做的有用功：W有＝Gh＝mgh＝5×103kg×10N/kg×150m＝7.5×106J，故C错误；
D．汽车做的总功：W总＝Fs＝3.2×104N×300m＝9.6×106J，
汽车运送货物的机械效率：η＝×100%＝×100%＝78.125%，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了速度公式、重力公式、功的公式、功率公式、效率公式的灵活运用，明确额外功以及与总功、有用功的关系是关键。
11．使用筷子、镊子、船桨等杠杆时，虽然费力，但可以省距离。对“省距离”的认识，下列说法正确的是（ ）
A．减小动力臂
B．减小阻力臂
C．减小动力作用点移动的距离
D．减小阻力作用点移动的距离
【分析】使用杠杆时，若动力臂大于阻力臂，动力小于阻力，为省力杠杆，省力但要费距离，即动力作用点要多移动距离；若动力臂小于阻力臂，动力大于阻力，为费力杠杆，费力但要省距离，即动力作用点要少移动距离。
【解答】解：筷子、镊子、船桨，在使用时动力臂小于阻力臂，都属于费力杠杆，虽然费力，但可以省距离，即动力作用点要少移动距离，故ABD错误、C正确。
故选：C。
【点评】本题考查了费力杠杆的特点，费力但省距离，即动力作用点要少移动距离。
12．同一滑轮组用如图甲、乙两种方式在相同竖直面匀速拉重为100N的物体，已知动滑轮重20N、绳重和摩擦不计，F甲、F乙分别为甲、乙两图绳子自由端拉滑轮的拉力，η甲、η乙分别是甲、乙两图滑轮组的机械效率。则（ ）
A．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＜η乙
B．手的拉力：F甲＝F乙；机械效率：η甲＝η乙
C．手的拉力：F甲＞F乙；机械效率：η甲＝η乙
D．手的拉力：F甲＜F乙；机械效率：η甲＜η乙
【分析】（1）绳重和摩擦不计，使用滑轮组时，绳端的拉力F＝（G+G动）；
（2）使用滑轮组提升重物时，有用功是克服物体重力做的功，即W有＝Gh；绳重和摩擦不计，则额外功是克服动滑轮重力做的功，即W额＝G动h；根据W总＝W有用+W额可知总功的关系；最后根据公式η＝×100%判断机械效率的大小关系。
【解答】解：
（1）由图可知，甲滑轮组中n甲＝2，乙滑轮组中n乙＝3，
绳重和摩擦不计，绳端的拉力F＝（G+G动），
所以F甲＝（G+G动）＝×（100N+20N）＝60N；
F乙＝（G+G动）＝×（100N+20N）＝40N，
则F甲＞F乙，故BD错误；
（2）同一滑轮组分别用甲、乙两种方式匀速拉重为100N的物体，在提升的高度相同时，根据W有＝Gh可知有用功相同；由W额＝G动h可知额外功也相同；因总功W总＝W有用+W额，所以总功也相同；
根据机械效率公式η＝×100%可知，甲乙的机械效率相同，即η甲＝η乙，故C正确，A错误。
故选：C。
【点评】此题考查了滑轮组的省力公式、机械效率的大小比较，知道有用功、额外功和总功的含义是解题的关键。
二．填空题（共6小题）
13．如图所示，是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄 粗 （选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺丝钉上螺纹 密 （选填“密”或“疏”）一些的螺丝钉拧起来更省力。
【分析】（1）轮轴是一种省力机械，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的力就是轴上力的几分之一，是省力杠杆；
（2）螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，斜面是一种变形的杠杆。
【解答】解：
（1）螺丝刀相当于轮轴，根据杠杆的平衡条件F1R＝F2r可知，手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力；
（2）螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，斜面是一种变形的杠杆，因此螺丝钉是被拧成圆柱形的类似斜面的机械；螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长。因为斜面高度一定时，斜面越长，使用起来越省力。
故答案为：粗；密。
【点评】本题考查轮轴，斜面是我们日常生活中常用的简单机械，而螺旋作为斜面的一类在现实生活中也有很广泛的应用，例如电钻钻头。
14．玉潭1805班一同学用如图所示的杠杆在B处提升重物，O为支点，此杠杆属于 费力 （省力/费力）杠杆，他若将拉力位置移到C处，拉力 变小 （变小/不变/变大）。
【分析】（1）O为支点，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）阻力、阻力臂一定，由杠杆平衡条件可知，在动力臂变大时，动力变小。
【解答】解：
（1）O为支点，动力臂OB小于阻力臂OA，所以此杠杆为费力杠杆；
（2）阻力大小等于物体重力、大小不变，阻力臂OA、大小不变，他若将拉力位置移到C处，动力臂变大，由杠杆平衡条件可知，动力变小。
故答案为：费力；变小。
【点评】本题考查了杠杆分类、杠杆平衡条件的应用，属于基础题目。
15．如图甲所示，旗杆顶端安装一个 定 滑轮，它可以改变拉力的 方向 ；如图乙所示，是体育课上，某同学做俯卧撑时示意图，人体可看成一个杠杆，若他的重心在A点，所受重力为550N，他将身体撑起处于平衡状态时，两手掌对地面的压力为 330 N。
【分析】（1）定滑轮的特点：使用定滑轮不省力但能改变力的方向；
（2）用杠杆平衡的条件可以求出双手对地面的压力。
【解答】解：（1）旗杆上的滑轮为定滑轮，利用它来升国旗，向下用力拉绳子，国旗向上运动，故可以改变施加力的方向；
（2）地面对手的支持力即为动力，动力臂L1＝0.9m+0.6m＝1.5m，阻力为人的重力，阻力臂L2＝0.9m；由FL1＝GL2可得，地面对手的支持力为：F＝×G＝×550N＝330N。
故答案为：定；方向；330。
【点评】本题考查定滑轮的特点和杠杆的平衡条件的运用，关键是知道力臂的大小。
16．如图所示，斜面长10m，高6m，用大小为90N沿斜面向上的拉力F，将重120N的铁块从底端匀速拉到顶端，斜面的机械效率为 80% ，物体受到的摩擦力为 18N 。
【分析】（1）知道拉力的大小和斜面长，利用W＝Fs求出拉力做的总功；知道铁块重力、斜面高，利用W＝Gh求出拉力做的有用功，斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
（2）因为总功＝有用功+额外功，可求出额外功；由于使用斜面时克服摩擦力做的功为额外功，利用W额＝fs求出物体受到的摩擦力。
【解答】解：
（1）拉力做的总功：
W总＝Fs＝90N×10m＝900J，
拉力做的有用功：
W有用＝Gh＝120N×6m＝720J，
斜面的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝80%。
（2）因为W总＝W有用+W额，
所以额外功：W额＝W总﹣W有用＝900J﹣720J＝180J，
由W额＝fs得，物体受到的摩擦力：
f＝＝＝18N。
故答案为：80%；18N。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率的计算，知道使用斜面时克服摩擦力做的功为额外功是关键。
17．如图是小明钓起一条鱼时的情景，鱼竿由于发生形变而具有了 弹性势 能。此过程中鱼竿属于 费力 杠杆，为了能够少费点力气，小明两手之间的距离应 大 （大/小）一些。
【分析】物体发生弹性形变时具有势能；叫做弹性势能；结合钓鱼竿的实际情况，分析动力臂与阻力臂的关系，判断是哪类杠杆；根据杠杆平衡条件可知在阻力和阻力臂不变的情况下，要想省力，必须增大动力臂。
【解答】解：鱼竿由于发生弹性形变具有弹性势能，使用时，以一只手手握鱼竿部为支点，另一只手手握鱼竿部为动力作用点，线对鱼竿的拉力为阻力，故阻力臂大于动力臂，是费力杠杆；在钓鱼时，线对杠杆的阻力和阻力臂都不变，由杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可推得要使F1减小可增大L1，即增大两手之间的距离。
故答案为：弹性势；费力；大。
【点评】本题考查势能，杠杆分类以及杠杆的平衡条件，是一道基础题。
18．如图所示，用动滑轮把重为40N的物体匀速上提，弹簧测力计示数为24N，不计摩擦和绳重，动滑轮重为 8 N，这时该动滑轮的机械效率约为 83.3% 。
【分析】（1）由图可知n＝2，利用不计绳重和摩擦时F＝（G+G动）求动滑轮的重力。
（2）利用η＝＝＝＝求动滑轮的机械效率。
【解答】解：（1）由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×24N﹣40N＝8N。
（2）动滑轮的机械效率：η＝＝＝＝＝≈83.3%。
故答案为：8；83.3%。
【点评】本题考查了使用动滑轮时绳子拉力和机械效率的计算，是一道基础题。
三．作图题（共2小题）
19．天气逐渐变热，小玉将一些厚的衣物和被褥收集整理，准备放入床柜内收纳。如图甲是打开的床柜，床板被两边的液压杆支撑着，可以将其看作一个杠杆，如图乙所示。图中点O是支点，F2是液压杆作用在A点的阻力。请你在图乙中画出阻力F2的力臂及合上床板时所需的最小动力F1的示意图（不计床板的重力）。
【分析】要解决此题，需要掌握力臂的概念，知道力臂是从支点到力的作用线的距离。由支点向力的作用线作垂线，垂线段的长度即为力臂。先确定最长的力臂，即离支点与力的作用点的连线；然后过动力作用点做垂直于杠杆的作用力即可。
【解答】解：
从支点O向阻力F2的作用线作垂线段，即为阻力臂L2；
根据杠杆的平衡条件可知，在阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长；由图可知，OB作为动力臂最长，最省力，阻力方向向上，因此动力方向应垂直于OB向下，如图所示：
【点评】本题考查了最小力问题，最小力问题转化成最大力臂问题是解决问题的关键。
20．如图所示，某工人站在地面上使用由三个滑轮组成的滑轮组提升重物，请画出最省力的绕绳方法。
【分析】与动滑轮连接的绳子能分担物体的重力，所以与动滑轮相连的绳子的股数越多越省力，但还要注意对拉力方向的要求。
【解答】解：要使滑轮组最省力，需要承担物重的绳子段数最多，所以要从动滑轮绕起，依次绕过上面的定滑轮、下面的动滑轮，再绕过上面的另一个定滑轮，如图所示：
【点评】对于滑轮组的组装与绕线方法，要看清题目的每一个要求，灵活运用，不能死记硬背最省力的绕线方法。
四．实验探究题（共3小题）
21．同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如甲图所示，据此可证明：使用定滑轮 不能 （填“能”或“不能”）省力， 能 （填“能”或“不能”）改变力的方向。
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如乙图所示。据此可知，使用动滑轮 能 （填“能”或“不能”）省力， 不能 （填“能”或“不能”）改变力的方向。
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，于是他们想：利用滑轮组提升重物能否省功呢？为此，他们进行了如图丙所示的实验并记录部分数据填入相应表格中。
钩码重G（N）
钩码上升高h（m）
测力计拉力F（N）
测力计移动距离s（m）
2
0.1
0.3
①请你为该组同学补齐实验记录。测力计的读数为 0.8N 。
②由实验数据可知，用该滑轮组提升钩码时所做的有用功为 0.2J ，拉力做的总功为 0.24J ，由此可得出的结论是 使用滑轮组不能省功 。
【分析】（1）观察甲图三次弹簧测力计示数与物重，可得出拉力与物重大小相等，但改变了用力的方向，给做功带来了方便；
（2）观察乙图弹簧测力计示数与物重，可得出拉力小于物重，即使用动滑轮时省力；
（3）①根据测力计的最小分度值读数；
②已知物重G、拉力F、物体升高的距离h，绳子移动的距离s，绳子段数n，根据有用功公式和总功公式可求出所做的功进行比较。
【解答】解：（1）从甲图中可看出，三种拉力情况，每次拉力的方向都不相同。在实验过程中不断改变拉力的方向，
观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：定滑轮能改变动力方向，但不能省力。
（2）在图乙中，拉力F＝0.6N＜G＝1N，故使用动滑轮时省力，同时发现使用动滑轮不能改变力的方向。
（3）①测力计的最小分度的最小分度值为0.2N；示数为0.8N；
②提升物体所做的有用功W有用＝Gh＝2N×0.1m＝0.2J，
使用滑轮组时所用拉力F＝0.8N，弹簧测力计移动距离s＝30cm＝0.3m，
所做的总功W总＝Fs＝0.8N×0.3m＝0.24J。
经比较W有用＜W总，所以使用轮组不能省功。
故答案为：（1）不能；能；（2）能；不能；
（3）①0.8N；②0.2J；0.24J；使用滑轮组不能省功。
【点评】此题考查了定滑轮和动滑轮的特点、以及使用滑轮组不省功的原理，是一道较简单的实验题。
22．在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）小健同学先把杠杆的中点支在支架上，杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆处于 平衡 （选填“平衡”或“不平衡”）状态。
（2）进行正确的实验操作后，得到的数据为F1＝6N，L1＝20cm、F2＝4N和L2＝30cm，小健根据这些数据就得出探究结论，小科认为不合理，理由是 一次实验具有偶然性，应多测几组数据得到普遍结论 。
（3）小健想利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量。
①将刻度尺平放在支座上，左右移动刻度尺，找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置，记下这个位置，它就是刻度尺的重心；
②如图乙所示，将质量为M1的物体挂在刻度尺左边某一位置，使刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡，记录物体悬挂点到支座的距离L1和刻度尺的重心到支座的距离L2；
③根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺的质量m＝ （用题目中所给物理量表示）。
（4）实验结束后，小健和同学讨论得出：实验室做杠杆平衡条件实验时，每次都需要将杠杆调节回到水平平衡，除了方便读取力臂大小以外，另一个原因是 消除杠杆重对杠杆平衡的影响 。
【分析】（1）杠杆处于静止状态和匀速转动状态都称为杠杆平衡；
（2）一次实验具有偶然性，根据一次实验测出的数据得出的结论具有片面性，为得出普遍结论，要进行多次实验，测出多组实验数据；
（3）此题的关键在于找出中心，并知道第二次平衡后，中心到支点的位置为刻度尺重力的力臂，根据杠杆平衡的条件可求出刻度尺的质量；
（4）力臂在杠杆上，便于在杠杆上直接读取力臂，同时使杠杆的重心在支点上，消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
【解答】解：
（1）杠杆停在如图甲所示的位置，保持静止状态，杠杆处于平衡状态；
（2）只进行了一次实验，只测出一组实验数据，根据一次实验数据得出的结论不具有普遍性，实验结论不可靠；
（3）③根据杠杆平衡的条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂，可知G1L1＝G×L2，
即M1gL1＝mgL2，
所以直尺的质量m＝；
（4）实验室做杠杆平衡条件实验时，每次都需要将杠杆调节回到水平平衡，除了方便读取力臂大小以外，另一个原因是消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
故答案为：（1）平衡；（2）一次实验具有偶然性，应多测几组数据得到普遍结论；（3）；（4）消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用，杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂，因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡；
初中物理实验进行多次测量有些是为了求平均值，使测得的数据更准确，有些是为了寻找普遍规律，探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律。
23．如图所示是小聪和小红同学设计的“探究斜面机械效率”的实验装置：
Ⅰ小聪分别使用等重的木块a和小车（有轮子）完成了机械效率的测量，相关数据如表所示：
次数
物体
物重G/N
拉升高度h/m
拉力F/N
拉动距离s/m
机械效率η/%
1
木块
6
0.1
1.20
1
50
2
小车
6
0.1
0.75
1
（1）每个实验都有需要特别强调的注意事项，如在本实验中，用弹簧测力计拉动物体时，需要注意两点：一是拉力方向要与斜面平行；二是要让物体沿斜面做 匀速直线 运动。
（2）第2次实验中斜面的机械效率为 80% 。小聪的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 摩擦力大小 的关系，得出的结论是 其他条件相同时，斜面的机械效率与摩擦力的大小有关，摩擦力越大，机械效率越低 。
Ⅱ小红同学利用木块b、木板、刻度尺、弹簧测力计等器材测得的数据如表：
实验次数
斜面倾斜
程度
木块重力G/N
拉升高度h/m
拉力F/N
拉动距离s/m
机械效率η
1
较缓
3
0.2
1.6
1
37.5%
2
较陡
3
0.3
1.8
1
请你根据表中的数据解答下列问题：
（1）第2次实验中，斜面的机械效率为 50% 。
（2）小红的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 斜面的倾斜程度 的关系，得出的结论是：用斜面拉同一个物体， 斜面的倾斜程度越大 ，斜面机械效率越高。
【分析】Ⅰ：（1）从实验操作方便的角度考虑，要测量沿斜面的拉力，就要让拉力方向要与斜面平行，且物体做匀速直线运动，因为只有这样，弹簧测力计的示数稳定，测量才够准确；
（2）根据η＝×100%＝×100%求出第2次实验中斜面的机械效率；比较两次实验数据中的拉升高度与拉动距离的比值可知斜面坡度关系，分别拉动木块和小车在斜面上做匀速直线运动时，结合减小摩擦力的方法可知，在其它条件都相同时，滚动摩擦力小于滑动摩擦力，木块受到滑动摩擦力大于小车受到滚动摩擦力，据此分析影响斜面机械效率的因素；
Ⅱ：（1）根据η＝×100%＝×100%求出机械效率的大小；
（2）根据表格中的数据分析机械效率的影响因素。
【解答】解：Ⅰ（1）“测量斜面机械效率”的实验中，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，一是拉力方向要与斜面平行；二是要让物体沿斜面做匀速直线运动；
（2）第2次实验中斜面的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%；
根据表中实验数据可知，两次实验数据中的拉升高度与拉动距离的比值相等，因此斜面的坡度相同；
在其它条件都相同时，滚动摩擦力小于滑动摩擦力，故木块受到滑动摩擦力大于小车受到滚动摩擦力，因为第2次实验时的机械效率较大，所以该实验探究斜面的机械效率与摩擦力大小的关系；根据表格中的数据可知，其他条件相同时，斜面的机械效率与摩擦力的大小有关，摩擦力越大，机械效率越低；
Ⅱ（1））第2次实验中，斜面的机械效率为：η'＝×100%＝×100%＝×100%＝50%；
（2）根据实验数据可知，木块的重力相同，升高的高度相同，斜面的倾斜程度不同，倾斜程度越大，机械效率越高，故小红的两次实验可以研究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系，得出的结论是：用斜面拉同一个物体，斜面的倾斜程度越大，斜面机械效率越高。
故答案为：Ⅰ（1）匀速直线；（2）80%；摩擦力大小；其他条件相同时，斜面的机械效率与摩擦力的大小有关，摩擦力越大，机械效率越低；Ⅱ（1）50%；（2）斜面的倾斜程度；斜面的倾斜程度越大。
【点评】本题考查了测量斜面机械效率实验注意事项、机械效率的计算以及分析实验数据得出结论的能力，有一定的难度。
五．计算题（共2小题）
24．如图是一款智能汽车正在进行无人驾驶测试，汽车通过滑轮组将物体匀速提升，在汽车对绳子施加的拉力F作用下，质量为1200kg的物体以1m/s的速度匀速上升了3m，在这个过程中，拉力F做功的功率为15kW，不计绳重和轮与轴的摩擦。（q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F所做的总功；
（3）假如在此过程中恰好燃烧汽油4g，则该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率是多少？（效率用百分数表示，小数点后面保留一小数）
【分析】（1）由图知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，拉力端移动的速度等于物体升高速度的3倍，利用P＝＝＝Fv求拉力；
（2）拉力端移动距离s＝3h，利用W＝Fs求拉力做的总功；
（3）利用Q放＝mq求汽油完全燃烧放出的热量，滑轮组对重物做的功为有用功，该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率等于有用功与汽油完全燃烧放出的热量之比。
【解答】解：
（1）由图知，使用的滑轮组承担物重的绳子股数n＝3，
拉力端移动的速度：v车＝3v物＝3×1m/s＝3m/s，
由P＝＝＝Fv可得拉力：
F＝＝＝5000N；
（2）拉力端移动距离：s＝3h＝3×3m＝9m，
拉力F做的总功：
W总＝Fs＝5000N×9m＝4.5×104J；
（3）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq汽油＝4×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝1.84×105J，
物体的重力：G＝mg＝1200kg×10N/kg＝1.2×104N，
则整个装置做的有用功：
W有＝Gh＝1.2×104N×3m＝3.6×104J，
该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率：
η＝×100%＝×100%≈19.6%。
答：（1）拉力F的大小为5000N；
（2）拉力F所做的总功为4.5×104J；
（3）该汽车及滑轮组这整个装置的机械效率为19.6%。
【点评】本题考查了功的公式、功率公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用，要利用好功率的推导公式P＝＝＝Fv。
25．建筑工人用如图甲所示的滑轮组匀速提升建材，每次运送量不定，滑轮组的机械效率η随物重G的变化图象如图乙所示。忽略绳重、吊篮重及摩擦。求：
（1）动滑轮的自重；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，提升的物重是多少？
【分析】（1）因忽略绳重、吊篮重及摩擦，滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，由图象可知，当提起的建材重G＝150N时的机械效率，据此求出动滑轮的重力；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，根据η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%求出提升的物重。
【解答】解：（1）忽略绳重、吊篮重及摩擦，则滑轮组的机械效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%，
由图象可知，当提起的建材重G＝150N时，机械效率η＝60%，
则60%＝
解得：G动＝100N；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，则有
75%＝，
解得：G′＝300N。
答：（1）动滑轮的自重为100N；
（2）当滑轮组的机械效率为75%时，提升的物重是300N。
【点评】本题考查了做功公式和功率公式以及滑轮组机械效率公式的应用，利用好η＝×100%是关键。
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