2023年人教版八年级物理下册第十二章简单机械期末复习资料 试卷

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第十二章 简单机械下学期期末复习资料重难点攻略：一、杠杆1.定义：一根硬棒（不易发生形变），在力的作用下能绕固定点O转动，这根硬板就是杠杆。支点：杠杆可以绕其转动的点O  动力：使杠杆转动的力F1阻力：阻碍杠杆转动的力F2     动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离L1阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离L2注意：①杠杆一定是硬棒，可以是直的，也可以是弯的②支点固定不动且一定在杠杆上③力臂是支点到力的作用线的垂直线段，不是支点到力的作用点的连线，且力臂不一定在杠杆上2.作杠杆五要素示意图：先明确支点，再作出使杠杆转动的力和阻碍杠杆转动的力即动力和阻力，要注意这两个力都是杠杆受到的力，作用点都应在杠杆上，再由支点向这两个力的作用线作垂线，分别标支点到两个垂足的距离，即为L1和L2用大括号表示（一找点，二画线，三作垂线段，四标垂直大括号字母）二、杠杆的平衡条件1.杠杆平衡状态：杠杆保持静止或匀速摆动状态2.杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂，或写为F1×L1=F2×L2注意：①决定杠杆平衡的因素不是力，也不是力臂，而是力跟力臂的乘积②由杠杆平衡条件可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越小，力就越小③计算时单位统一，即动力和阻力的单位统一，动力臂和阻力臂的单位要统一，m和cm均可三、杠杆的应用1.三类杠杆的比较：判断杠杆是否省力关键是比较动力臂和阻力臂的长度，并可结合杠杆使用的目的来综合分析2.最小力：力与支点与作用点的连线垂直3.杠杆动力与阻力的方向：支点在一端时，动力与阻力方向相反。支点在中间动力与阻力方向相同四、滑轮1.定滑轮和动滑轮定滑轮定义：轴被固定，不随被拉物体一起移动的滑轮叫定滑轮特点：不省力，但改变力的方向。动滑轮定义：轴随被拉物体一起移动的滑轮叫动滑轮特点：省力，但不改变力的方向，而且费距离2.滑轮组定义：由若干个定滑轮和动滑轮组合成的机械叫滑轮组使用目的：既能省力，又能改变力的方向用滑轮组提起重物时动滑轮上有几段绳子承担物重，提起物体的力就是物重的几分之几（不计绳重和摩擦）。3.有用功和额外功有用功：为达到目的必须做的功，用W有表示额外功：使用机械工作时，克服机械本身所受的重力以及摩擦力等因素影响而多做的一些功，这部分功叫做额外功，用W额表示有用功与额外功之和是总共做的功，叫做总攻，用W总表示。总攻、有用功和额外功之间的关系为W总=W有+W额功的原理：任何机械都不省功。五、机械效率1.物理学中将有用功跟总攻的比值叫做机械效率。特点：机械效率总小于1，用百分数表示。影响滑轮组机械效率的因素：物体重力的重力，机械自身的重力，绳子的重力，摩擦力等。滑轮组机械效率的高低与是否省力、滑轮组绳子绕法、物体提升高度以及速度等无关。2.决定机械效率的因素：有用功和总功决定，分析机械效率的高低时不能只考虑一个因素。3.提高机械效率的方法：①减小摩擦（加润滑油）②减轻机械自重③增大物重（提高拉力）  备考满分练：1.运用杠杆的知识判断，图中最适合剪断铁片的剪刀是(   )A. B. C. D.2.皮划艇是我国奥运优势项目之一，如图所示，比赛中运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点)，另一手用力划桨.下列所示的四种工具与运动员手中船桨属于同类杠杆的是(   )A.托盘天平 B.镊子C.手钳子 D.羊角锤3.如图所示，O是杠杆的支点，一重物挂于A点，为使杠杆水平平衡，若需在B点施加一个力并使该力最小，该力应沿(   )A.BM方向 B.BN方向 C.BP方向 D.BQ方向4.如图所示，在快递仓库内工人把重为600N的货物用滑轮组以0.2m/s的速度匀速提升，忽略摩擦及绳重，该过程中滑轮组的机械效率为80%，则(   )A.工人所用的拉力为200N B.动滑轮的重力为100NC.拉力的功率为150W  D.提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不变5.道路救援对车辆进行拖移的工作原理如图所示，车载电动机通过钢绳对小车A施加沿斜面的拉力F，将小车A沿斜面底端匀速拉至斜面顶端。下列说法正确的是(   )A.图中滑轮可以省力B.增大斜面的长度，斜面更省功C.车载电动机的工作原理是电流的磁效应D.小车A的车轮以滚动代替滑动来减小摩擦6.如图所示，某工地用滑轮组将重为5000 N的货物匀速提升6 m，所用时间为20 s，在绳的末端所用拉力为2200 N，下列说法错误的是(   )A.M处滑轮的作用是改变力的方向B.提升货物过程中的有用功是C.拉力的功率为660 WD.若只增加货物所受的重力，滑轮组的机械效率将增大7.如图甲所示，质量为40 kg的小林同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子，脚与地面的总接触面积为，现改变，计算并绘出机械效率η与的关系图像，如图乙所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(   )①此滑轮组动滑轮的重力为20 N②当时，小林对绳子的拉力为60 N③当时，若此时拉力的功率为15 W，则物体上升的速度为0.3 m/s④若水平高台能承受的最大压强为12500 Pa，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为90%A.只有①③ B.只有②③ C.只有②④ D.只有①②8.利用四个相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把质量相等的重物G提升了相同的高度，所用的拉力分别为、，机械效率分别是、(忽略绳重与摩擦)，下列关系式正确的是(   )A. B. C. D.9.用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,把相同物体提升相同的高度,若两滑轮组的效率分别为、,甲、乙两人所用的拉力分别为、，则和分别是(不计绳重及机械摩擦)(   )A.2:3;2:3 B.3:2;3:2 C.1:1;2:3 D.1:1;3:210.宋丹利用两个滑轮组装了一个滑轮组，将重为300N的物体从一楼匀速提升到三楼，所用的拉力为120N，则该滑轮组的机械效率为______，所用动滑轮的重量为______N。(不计绳重和摩擦)11.如图为塔式起重机的起重结构简化示意图，定滑轮a的作用是______。若该起重机将重为的货物由地面提升20m，整个过程中用时40s，起重机吊臂顶端滑轮组钢绳自由端拉力F的功率为，则此过程中滑轮组钢绳自由端的拉力为_______N，此滑轮组的机械效率为_______（结果精确到0.1%），滑轮组的机械效率不可能达到100%的原因是_______（合理即可）。12.如图所示是一种塔式起重机上的滑轮组。用该滑轮组在50s内可将质量为600kg的物体匀速吊起5m，已知滑轮组的机械效率是80%。则拉力所做的功是_____J，拉力的功率为_____W。13.如图为过去农村用的舂米结构示意图，相当于一个杠杆，O为固定转轴，在A端连接着石球，用脚踏B端可以使石球升高，松开脚后石球落下打击稻谷。若石球重50 N，要想将石球抬起至少需要在B端施加竖直向下________N的力。若某次在B端施加竖直向下10 N的力，则石球对稻谷的压力为________N。14.如图甲所示为停车场入口处控制车辆进出的横杆，可以将该装置简化成如图乙所示的杠杆，该杠杆为_______（填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆；若杠杆AB各处粗细相同，质量分布均匀，重。要使横杆AB保持水平平衡，则在A端施加最小力的方向为_______，这个力的大小为_______N。15.如图甲所示，用电动机和滑轮组把重力为，边长为1m的立方体矿石，从水底竖直匀速打捞出来。（g取10N/kg，）求：（1）矿石浸没在水中受到的浮力？（2）矿石露出水面前，电动机对绳子拉力的功率为2.5kW，矿石上升过程中的图象如图乙所示，求滑轮组的机械效率？（3）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，矿石露出水面后与露出水面前相比，滑轮组机械效率会如何改变？为什么？


 
答案以及解析1.答案：B解析：生活中常见的杠杆有三种：省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。省力杠杆动力臂长阻力臂短；费力杠杆阻力臂长动力臂短；等臂杠杆动力臂等于阻力臂。适合剪断铁片的剪刀是省力杠杆，分析得出B正确。2.答案：B解析：船桨在使用时，桨柄的末端为支点，另一只手用的力为动力，水对船桨的力为阻力，则可知动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。A、托盘天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故A不符合题意；B、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B符合题意；C、手钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C不符合题意；D、羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故D不符合题意。故选：B。3.答案：A解析：如题图所示，要使在B点施加的力最小，根据杠杆平衡条件分析可知，在阻力G及阻力臂OA不变时，动力臂OB越长，动力越小。据此先找出B点的最长动力臂，那么最长动力臂为OB，则此力的方向应与动力臂垂直，为使杠杆在水平平衡，所以B点受到的力应垂直动力臂OB向上，因此该力应沿BM方向。A正确，BCD错误。4.答案：C解析：A、由图知有3段绳子提升重物，所以，根据，解得工人所用的拉力为：，故A错误；B、忽略摩擦及绳重，根据，知动滑轮的重力为：，故B错误；C、由图知有3段绳子提升重物，则绳子移动的速度为：，拉力的功率为：，故C正确；D、忽略摩擦及绳重，根据，知提升重力不同的货物时，此滑轮组机械效率不同，故D错误。故选：C。5.答案：D解析：A、图中的滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不能省力，故A错误；B、增大斜面的长度，斜面更省力，但是不能省功，故B错误；C、车载电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，故C错误；D、小车A的车轮以滚动代替滑动来减小摩擦，故D正确。故选：D。6.答案：C解析：本题考查定滑轮和动滑轮的辨析、有用功、功率和机械效率。由图知M处为定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，故A正确；将重力为5000 N的货物提高6 m时，做的有用功，故B正确；拉力做功，所以功率，故C错误；增大滑轮组机械效率的两种方式：增大物重和减少动滑轮的个数，故D正确。7.答案：C解析：本题考查滑轮组的机械效率、功率的计算。由题图甲可知滑轮组由3段绳子承担物体重力，不计绳重及摩擦，滑轮组的机械效率，由题图乙可知当物体的重力为120 N时，滑轮组的机械效率80%，即，解得，①错误；当时，小林对绳子的拉力，②正确；当时，小林对绳子的拉力，由可知，绳子自由端移动的速度，则物体上升的速度，③错误；人的重力，水平高台能承受的最大压力，则人受到的最大支持力，由力的平衡条件可知，绳子的最大拉力，不计绳重和摩擦时，则小林所能提升的最大物重，则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率，④正确；故选C。8.答案：C解析：甲滑轮组中承担重物和动滑轮由3段绳子，则有：，乙滑轮组中承担重物和动滑轮由2段绳子，则有：，物体重力和动滑轮重力均相等，所以；忽略绳重与摩擦，额外功用来提升动滑轮，所以甲、乙滑轮组中，动滑轮重力相等，提升高度相等，所做的额外功均为：，即额外功相等；甲、乙滑轮组中，所做的有用功均为：，物体重力相等，提升高度相等，所以有用功相等；由得，甲、乙滑轮组的总功相等。由可知，因为有用功和总功均相等，所以机械效率大小相等。故选：C。9.答案：D解析：机械效率，因为甲、乙两人用滑轮组把相同的物体提升了相同的高度，所以所做的有用功相等。由于不计摩擦及绳重，所做的额外功就是克服动滑轮的重力所做的功，因此额外功相等，所以两滑轮组机械效率相同，即；甲、乙两人所用的拉力的大小与承担物重的绳子的段数有关，a滑轮组由2段绳承担，即，b滑轮由3段绳子承担，即，其中，所以，故选D。10.答案：83.3%；60解析：一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组，如果从定滑轮开始绕，有两股绳子承担物体的重力，如图甲所示，如果从动滑轮开始绕，有三股绳子承担物体的重力，如图乙所示，不计滑轮和绳重、不计摩擦，，假设有两股绳子承担物体的重力，最小拉力，而实际所用的拉力为120N，，所以应该有三股绳子承担物体的重力，如图乙所示；在图乙中，，拉力端移动距离，滑轮组的机械效率为：，根据可知，动滑轮的重力为：。11.答案：改变用力的方向；9000；83.3%；由于要克服摩擦力与动滑轮重力做额外功解析：图示中滑轮a的轴固定不动，为定滑轮，其作用是改变用力的方向。由图可知承担物重的绳子段数n为2，绳子自由端移动的距离，拉力做的总功为，钢绳自由端的拉力为，滑轮组的机械效率，由于要克服摩擦力与动滑轮重力做额外功，总功总是大于有用功，滑轮组的机械效率不能达到100%。12.答案：；750解析：所做的有用功：，由，得总功（拉力做的功）为：；拉力的功率为：。13.答案：20；25解析：本题考查杠杆的平衡条件。根据杠杆的平衡条件得；在B端施加竖直向下10 N的力时，根据杠杆的平衡条件可知，A端受到向下的力为25 N，则石球受到向上的拉力为25 N，石球的重力为50 N，根据力的平衡条件可知稻谷对它的支持力为25 N，石球对稻谷的压力与稻谷对石球的支持力是一对相互作用力，大小相等，所以石球对稻谷的压力为25 N。14.答案：费力；竖直向下；500解析：本题考查杠杆分类、杠杆平衡条件的应用。由题意可知，该杠杆的动力作用在A点，则在使用过程中动力臂小于阻力臂，为费力杠杆；杠杆AB各处粗细相同、质量分布均匀，所以其重心C在杆AB的中点上，支点为O，则OA就是A端的最长动力臂，则最小动力的方向竖直向下，OC就是阻力臂，已知,，则阻力臂，由杠杆的平衡条件可得，则A端的最小动力。15.答案：（1）（2）80%（3）变大，见解析解析：（1）因为矿石浸没在水中，所以矿石排开水的体积：由阿基米德原理可得矿石受到的浮力：（2）由图乙可知，矿石匀速上升的速度：由图知，使用的滑轮组，，拉力端移动的速度：由可得电动机对绳子拉力：滑轮组的机械效率：（3）如果不计绳重及绳子与滑轮间的摩擦，矿石露出水面后与露出水面前相比，相当于增大了提升的物重，有用功增大，而额外功不变，有用功与总功的比值变大，滑轮组机械效率变大。