期末专题训练++简单机械实验探究、综合计算2022—2023学年人教版八年级物理下册

专题训练  简单机械实验探究、综合计算

一、实验题

1．如图所示是小红和小华同学探究“杠杆平衡的条件”的几个实验情景：

（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆___________（选填“达到”或“没有达到”）平衡状态；若要使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向___________调。调节杠杆在水平位置平衡，除了可以消除杠杆重力对实验的影响，在实验测量时还有一个优点，请你写出：___________。

（2）杠杆调节好后，小红进行了两次实验，实验如图乙、丙所示。她测量出两边钩码的重力分别为动力和阻力，对应的作用点到支点的距离为和，并将数据记录在下表。

记录数据后，同桌的小华根据数据得出如下结论：“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，这个结论与杠杆平衡条件___________（选填“相符”或“不相符”）。为了进一步完善实验，得出普遍规律，小红接下来的做法应该是___________

A．改变力的大小            B．改变力的方向            C．改变力的作用点

（3）复习了功的知识后，小红回看之前杠杆记录的数据，她想能否将表格中单位换成J？根据功的定义，你觉得可以换吗？___________（选填“可以”或“不可以”）。

2．在复习物理实验时，王老师带来了一个自制杠杆AB，从其上找一点C用支架支起来

杠杆上的B1、B2、B等各点施加一个向下的力时，发现越来越容易提起水桶。根据这一实验现象同学们提出了下面的探究问题：阻力和阻力臂不变，动力和动力臂之间存在着怎样的关系？杠杆平衡时，同学们找来下列器材：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。

（1）实验前，小红的杠杆如图乙所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向_______调节；

（2）如图丙所示，小红在实验过程中，保持阻力、阻力臂不变，用弹簧测力计施加竖直向下的拉力（动力），使杠杆在水平位置平衡，并记录在表中；

①实验中，保持杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是_______；

②分析表中数据，同学们得出结论：阻力和阻力臂不变，杠杆平衡时，_______；

③实验中小红发现，保持杠杆处于水平平衡，当弹簧测力计的拉力方向偏离竖直方向时，其示数变大，原因是_______。

（3）小红看到爸爸利用如图丁的工具抬起大花盆，取出托水盘清洗，结合上面的探究，她建议爸爸将支架向_______（选填“左”或“右”）移动一些距离。

3．如图所示，小军同学正在探究“定滑轮的使用特点”实验：

（1）在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置提升重物，需要测量的物理量是_______和______；

（2）实验时，他应该______（选填“匀速”或“加速”）拉动绳子；

（3）如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是______；

（4）旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利，这是利用定滑轮______的特点。

4．小强同学用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，他先后将钩码放置在图中A、B位置，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码缓慢地上升，得到下表实验数据。

（1）实验中，小强应在物体处于______（选填“静止”或“匀速运动”）状态时，读取弹簧测力计示数；

（2）表格中第2次实验所测杠杆的机械效率为______（保留一位小数）；

（3）实验后小强认真地思考，发现实验数据无法得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论。这是因为______。

5．小明和小强设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时，两人产生了分歧，小明认为：“甲滑轮组的动滑轮总重小，机械效率高”：小强却认为：“乙滑轮组更省力，机械效率高”。两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确，他们在实验中得到的数据如表所示：

（1）实验中，应沿竖直方向______拉动弹簧测力计，使物体上升；

（2）甲滑轮组的机械效率是______%（精确到0.1%），由计算结果可以确定______（“小明”或“小强”）的说法是正确的；

（3）他们又设计了一个方案，如图丙所示，和装置甲对比（甲、丙中每个滑轮重相同），在提升同一重物时，如果不计绳重和摩擦，则装置丙的机械效率______（填“大于”、“等于”或“小于”）装置甲的机械效率；

（4）若忽略绳重及摩擦，用如图所示的滑轮组提升重物时，下列做法能提高滑轮组机械效率的有______（有2个选项正确，填写对应字母）。

A．增加物体被提升的高度

B．减轻动滑轮的重力

C．增加被提升物体的重力

D．改变绳子的绕法，减少承担重物的绳子的段数

6．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某小组用同一滑轮组进行了三次实验（如图）。

实验数据记录如下表：

（1）实验中，应竖直向上 _____拉动弹簧测力计；

（2）在第2次实验中，滑轮组的机械效率η为 _____（保留一位小数）；第3次实验如图丙，请读出图中弹簧测力计读数：_____；

（3）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重为8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为_____

A．71.6%　　B．82.6%　　C．92.4%　　D．100%

（4）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，并绘制出如图丁的图像。可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 _____（选填“高”或“低”）；实验中使用了不同的滑轮组，还多次改变提升的物重来测量滑轮组的机械效率，目的是为了 _____。（填字母）

A．减小摩擦      B．多次测量取平均值减小误差      C．获得多组数据归纳出物理规律

7．在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度关系”的实验中，实验小组用如图甲所示的装置。在其它条件一定时，获取了表格中的实验数据。

（1）实验时，沿斜面缓慢拉动弹簧测力计，尽量使木块___________运动；

（2）通过比较表格中___________和___________两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械；在第1次实验时，如果忽略斜面的摩擦，则拉力F沿着斜面拉木块移动s距离所做的功，等于直接用手把重为G的木块提升h高度所做的功，这样算出的拉力F大小为___________N。对比表格中的拉力，发现实际拉力大于计算值，是因为使用机械，___________；

（3）在第2次实验时表格中①的数据为___________；依据完整的数据可得出结论：在其它条件一定时，斜面___________，机械效率越高；

（4）第3次实验中物块所受滑动摩擦力大小为___________。（忽略空气阻力）

二、计算题

8．图甲是我国古代科学著作《天工开物》中记载的井上汲水装置——桔槔，它相当于一个杠杆。图乙为某同学根据其原理自制的模拟装置，杠杆左端悬挂的石块重28N，右端悬挂水桶，水桶汲满水后总质量为10kg，不计杠杆自重、绳重及摩擦。求：

（1）汲满水后水桶的总重力；

（2）某次汲水前，为将水桶放入井中，人站在水平地面，用60N的恒力竖直向下拉动挂水桶的绳子。若人的质量为60kg，双脚与地面的接触面积为400cm2，此时人对地面的压强是多大？

（3）某次汲满水后，人竖直向上拉挂水桶的绳子使水桶上升，绳子始终保持竖直。若水桶离开水面后匀速上升了1.5m，用时5s，在这段时间内人的拉力做功的功率是多大？已知杠杆左右两端的绳子对杠杆拉力的力臂之比始终保持2.5：1不变。

9．如图所示，杠杆MN可绕O点转动，A、B、C、D是四个供人娱乐的吊环、B环到O点的距离为D环O点距离的一半，父子俩在吊环上做游戏，质量为40kg的儿子吊在B环上，父亲站在地面上抓着D环。求：

（1）若不计杠杆和吊环的重以及转轴间的摩擦，为使杠杆在水平位置平衡，父亲要用多大的力拉吊环D。

（2）若父亲实际使用竖直向下的拉力为250N，在4s内将儿子匀速拉高0.4m，父亲要做多少功。

（3）父亲提升儿子的过程中，该器材的机械效率为多少。

10．如图所示，物体重为180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计。在拉力F的作用下，物体正以0.1m/s的速度匀速上升。求：

（1）拉力F为多大？

（2）动滑轮的机械效率是多少？

（3）若被提升的重物为380N时，此时机械效率是多少？

11．一名建筑工人用如图所示的滑轮组，将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，建筑工人所用的拉力是300N，求：

（1）建筑工人所做的有用功；

（2）建筑工人做功的功率；

（3）该滑轮组的机械效率。

12．如图所示，利用斜面将箱子推进车厢，通常要比把箱子直接从地面搬进车厢省力多了，某同学用的力沿斜面向上匀速推动箱子，已知箱子质量为，斜面长，斜面高，。求：

（1）箱子受到的重力；

（2）箱子受到的摩擦力；

（3）斜面的机械效率；

（4）使用斜面推箱子时有哪些更省力的方法。

13．中央电视台的《我爱发明》栏目播出了一起节目：“水陆机甲”，即“水陆两栖挖掘机”，这个挖掘机下面是两个巨大的浮箱。它的有关数据如下表所示：

（1）求挖掘机静止且不工作时对水平地面的压强；

（2）求挖掘机在足够深的水中静止时，所排开水的体积；

（3）挖掘机在从水中挖掘、运送泥沙过程中，正好装满泥沙的铲斗用4s以2.4m/s的平均速度从图乙中最低点A移到最高点B，接着再用2s沿水平方向移动4m将泥沙卸到汽车上。如果挖掘机在上述运送泥沙过程中的平均功率为60kW，设泥沙的密度为1.8×103kg/m3。求：此过程挖掘机的机械效率。

14．如图甲所示是一辆工程所用起重车。起重车的质量为9600kg，有四个支撑脚，支撑脚的总面积为1.2m2，起重时汽车轮胎离开地面，图乙是起重车吊臂上的滑轮组。在某次作业中将质量为1200kg的货物匀速提升，滑轮组上钢丝绳的拉力F为5000N，货物上升的速度为0.2m/s。（不考虑绳重），求：

（1）起重车起重时对水平地面的压强；

（2）起重机提升物体时拉力F的功率。

15．小明用如图所示的滑轮组拉动货箱，已知货箱的质量为60kg，在F=80N的拉力作用下，货箱以0.1m/s的速度做匀速直线运动移动了6m，地面对货箱的滑动摩擦力f为货箱重的0.3倍。求：

（1）货箱的重力是多少？

（2）拉力F的功率是多少？

（3）此滑轮组的机械效率是多少？

16．工人用如图甲所示的滑轮组利用箱子运送建材上楼，每次运送量不定。滑轮组的机械效率随重力不同的建材变化的图像如图乙所示，滑轮与钢绳间的摩擦力及箱子和绳重忽略不计。求：

（1）若工人用400N的拉力，将建材匀速竖直向上提升了4m，工人所做功；

（2）当所运送建材的重为900N时，工人作用在绳子上的拉力；

（3）当滑轮组的机械效率为80%时，所运送建材受到的重力。

参考答案

1．达到     右     便于测量力臂     不相符     B     不可以

2．右     便于测力臂     动力与动力臂成反比     拉力的力臂变小     右

3．物体的重力     拉力的大小     匀速     F1=F2=F3     能够改变力的方向

4．匀速运动     83.3%     钩码悬挂点位置不同

5．匀速     83.3     小明     等于     BC

6．匀速     88.9%     2.2N     C     低     C

7．做匀速直线     斜面的物重     拉力     2     省力不省功     57.1%     越陡     2.5N

8．（1）100N；（2）；（3）9W

9．（1）200N；（2）200J；（3）80%

10．（1）100N；（2）90%；（3）95%

11．（1）1800J；（2）240W；（3）75%

12．（1）；（2）20N；（3）80%

13．（1）7.3×104Pa；（2）36.5m3；（3）40%

14．（1）9×104Pa；（2）3000W

15．（1）600N；（2）24W；（3）

16．（1）3200J；（2）600N；（3）1200N