【讲义】人教版 初中物理 八年级下册 第12章 简单机械（章末检测）

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第12章 简单机械（章末检测）时间：90分钟 满分：100分一、选择题（3分/题，共39分）：1．如图所示，以下器具在使用时属于省力杠杆的是（　　）A．筷子 B．食品夹C．钢丝钳 D．镊子【答案】C【解析】A．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；B．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意；C．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意；D．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D不符合题意。故选C。2．为将一物块送到高处，小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置，用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，该过程中（　　）A．物块所受摩擦力小于拉力 B．使用滑轮是为了更加省力C．物块的动能转化为重力势能 D．物块受到的支持力做额外功【答案】A【解析】A．用力F拉动绳端，物块沿斜面匀速向上运动，物体处于平衡状态，此时的拉力要大于物块所受的摩擦力，故A符合题意；B．由图可知，该滑轮固定不动，是一个定滑轮，使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向，故B不符合题意；C．物块沿斜面匀速向上运动，质量不变，速度不变，动能不变；高度变大，重力势能变大，不是动能转化为重力势能，故C不符合题意；D．物块沿斜面运动，支持力的方向垂直于斜面，物块没有在支持力的方向上通过距离，所以，支持力不做功，故D不符合题意。故选A。3．如图，由甲乙两个滑轮组成的滑轮组，以下判断正确的是（　　）A．甲是定滑轮，乙是动滑轮 B．甲是动滑轮，乙是定滑轮C．甲乙都是动滑轮 D．甲乙都是定滑轮【答案】A【解析】由图知，甲滑轮的轴固定不动，所以甲是定滑轮；乙滑轮与物体一起升降，所以乙是动滑轮，故A正确，BCD错误。故选A。4．关于机械效率，下列说法中正确的是（　　）A．做功越多机械效率越高B．实际生产中，使用机械比不使用机械做功的效率高C．有用功与总功的比值越大，机械效率高D．使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，那么，机械的效率可以高于100%【答案】C【解析】A．机械效率等于有用功与总功的比值，与做功的多少无关，做功多机械效率不一定高，故A错误；B．实际生产中，使用机械时要做额外功，比不使用机械做功的效率低，故B错误；C．有用功与总功的比值越大，机械效率越大，故C正确；D．使用机械做功时，如不考虑机械本身重力及所引起的摩擦，有用功与总功相等，机械的效率是百分之百，但不会超过百分之百，故D错误。故选C。5．关于机械效率，下列说法正确的是（　　）A．有用功大的机械，效率肯定高B．额外功大的机械，效率肯定低C．总功大的机械，效率肯定低D．机械效率只能说明有用功在总功中所占的比例大小【答案】D【解析】ABC．要判断机械效率的高低必须知道有用功、总功、额外功中两种功的大小，A、B、C三个选项都是只给出了一种功，所以机械效率无法判断，故ABC错误；D．在总功中有用功占的比例大，有用功和总功的比值就大，机械效率就高，故D正确。故选D。6．在下列简单机械的使用中，不能用10N的力提起15N重的物体的简单机械是（　　）A．杠杆 B．一个动滑轮 C．一个定滑轮 D．滑轮组【答案】C【解析】A．杠杆可以利用力臂的长短来改变用力的大小，当动力臂与阻力臂的比值为1.5∶1时，动力为10N时，刚好提起15N重的物体，故A不符合题意；B．动滑轮省一半力，因此可以用10N的力提起重15N的物体；故B不符合题意；C．定滑轮既不省力也不费力，因此不能用10N的力提起重20N的物体；故C符合题意；D．滑轮组可以省力，故可用10N的力提起15N重的物体，故D不符合题意；故选C。7．用图甲的滑轮组提升重200N的物体，动滑轮重10N，不计绳重和摩擦，物体上升高度h为1m,则绳子自由端通过的距离s,拉力F的大小分别为（　　）A．s=2m；F=105N B．s=3m；F=70N C．s=2m；F=70N D．s=3m；F=210N【答案】B【解析】根据题意：承重绳子段数，物体上升高度，滑轮组提升重的物体重力，动滑轮重为。不计绳重和摩擦，根据滑轮组承重绳子段数与绳端拉力、移动距离的关系可知故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。8．如图所示，用拉力F使物体竖直匀速上升，下列说法正确的是（　　）A．拉力对物体做的功是额外功B．拉力F做的功是有用功C．拉力F移动的距离是物体移动距离的3倍D．增加物体重力可以增加滑轮组的机械效率【答案】D【解析】AB．对物体做的功为有用功，拉力F做的功是总功，故AB错误；C．图中绳子的有效段数为2，所以拉力F移动的距离是物体移动距离的2倍，故C错误；D．增加物体的重力，在动滑轮、摩擦不变的情况下，将物体提升同样的高度，做的额外功不变的情况下，有用功增加了，有用功在总功中所占比例增大了，所以机械效率就增大了，故D正确。故选D。9．如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（　　）A．木箱受到的重力做功的大小为800JB．拉力F对木箱做功的大小为300JC．木箱受到的合力做功的大小为125JD．木箱受到斜面的支持力做功的大小为200J【答案】B【解析】A．由题意知，木箱的重力G=200N，斜面高h=1m，则克服重力做功W有用=Gh=200N×1m=200J故A错误；B．拉力F做的功W总=Fs=75N×4m=300J故B正确；C．木箱沿斜面匀速缓慢运动，处于平衡状态，则木箱所受合力为零，由W=Fs可知，合力做功大小为0J，故C错误；D．木箱移动方向与支持力方向垂直，木块没有在支持力的方向上通过一定的距离，所以斜面的支持力做功为0J，故B错误。故选B。10．如图为吸盘式挂杆，将吸盘A、B压在瓷砖上排尽其中的空气，便能将横杆固定在瓷砖上，现将一重物M通过细线与滑环挂在横杆上，并使M与滑环一起沿光滑水平横杆从P点开始向吸盘B移动，吸盘与横杆的重力、吸盘大小均忽略不计，设滑环与吸盘A的距离为l，则吸盘A受到的摩擦力f的大小与l的关系图像为（　　）A． B． C． D．【答案】A【解析】以B为支点，根据杠杆平衡有解得因为、为常数，因此f，l满足一次函数关系，且l越大，f越小，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。11．某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100牛的重物（不计摩擦和装置的自重）。下列说法正确的是（　　）A．可以把A、B简化看成动滑轮 B．人将绳拉过1米时，物体也上升1米C．物体匀速上升时，人对绳的拉力为20牛 D．利用该装置不能省力，但能改变力的方向【答案】C【解析】A．提升物体时，A的轴固定不动，属于定滑轮，B和物体一起移动，属于动滑轮，故A错误；B．由图知，A、B组成滑轮组中动滑轮上绳子股数n=5，则拉力端移动距离s=5h；人将绳拉过1m时，物体上升的高度h=0.2m，故B错误；CD．不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力所以利用该装置能省力，由于拉力向下，物体向上运动，所以能改变力的方向，故C正确，D错误。故选C。12．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重G的物体匀速提升h，不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为，拉力大小F，绳子移动距离为s，则下列动滑轮重力的表达式错误的是（　　）A． B． C． D．【答案】A【解析】AD．利用滑轮组把重G的物体匀速提升h，滑轮组的机械效率为η，拉力大小F，绳子移动距离为s，因为不计摩擦和绳重，则W额＝G动h，①由于W有用＝Gh，因为即所以解得，D不符合题意，A符合题意；B．由于W总＝Fs，则W额＝(1－η)W总＝(1－η)Fs所以G动h＝(1－η)Fs解得B不符合题意；C．利用滑轮组时，绳子的股数为n，则s＝nh，所以，由于不计摩擦，则有解得动滑轮重为C不符合题意。故选A。13．如今大城市普遍存在着停车难的问题，图甲是集存车、绿化、景观、防盗、户外广告等多功能为一体的“路边空中绿化存车亭”。图乙为“路边空中绿化存车亭”的工作原理图，其中A为存车架，O为杆OB的转动轴，杆的B端固定悬挂泊车装置，BC为牵引OB杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机。如图乙所示，小汽车从水平地面被提升到BC垂直于杆OB的过程中，作用在B点的动力将（忽略OB的重力和机械各部分的摩擦力（　　）A．逐渐变小 B．逐渐变大 C．先变小后变大 D．先变大后变小【答案】A【解析】小汽车从水平地面被提升到BC垂直于杆OB的过程中，如下图所示，动力的力臂L1逐渐变大、阻力臂L2变小，且阻力不变（阻力为车架和汽车的总重力），根据杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2可知，在此过程中作用在B点的动力逐渐变小，故BCD不符合题意；A符合题意。故选A。二、填空题（每空1分，共12分）14．一位同学用棒挑着重物扛在肩上行走，如图所示，他胳膊所用的力______物重（选填“大于”、“小于”或“等于”），要使胳膊所用的力减小些，可采用的办法是将重物______肩膀（选填“远离”或“靠近”）。【答案】大于     靠近【解析】[1]由图可知，挑着重物的棒是杠杆，支点在肩上，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，所以，动力大于阻力。[2]根据杠杆平衡条件，要使胳膊所用的力减小些，重物重力不变，可减小阻力臂，采用的办法是将重物靠近肩膀。15．如图，每个钩码重0.49N，杠杆上每格长度相等，现用一弹簧测力计要求钩在支点右侧，使它的示数为0.98N，且杠杆在水平位置保持平衡，则弹簧测力计应钩在 ___________点处，拉力方向应 ___________。【答案】 F     竖直向下【解析】[1][2]根据杠杆平衡的条件有格，所以弹簧测力计应钩在F点处，拉力的方向是竖直向下。16．如图甲所示，小亮用大小相同的力往同一方向推家里的门时，发现推点比推点要容易，这说明力的作用效果跟力的___________有关。如图乙所示，门锁的球头手柄在使用时属于轮轴，其实就相当于一个___________填“省力”或“费力”杠杆。【答案】作用点     省力【解析】[1]由题知，分别在A、C两处用相同大小、相同方向的力推门时，可以感受到在A点用力容易把门推开，这说明力的作用效果与力的作用点有关。[2]门锁的球头手柄在使用时属于轮轴，其动力作用在轮上，阻力作用在轴上，其实质相当于一个省力杠杆。17．商河某中学升国旗时，使用的滑轮是图中的 ___________（选填“a”或“b”），使用它的最大的好处是能改变力的 ___________。【答案】 b     方向【解析】[1][2]旗杆顶部滑轮的轴是固定不动的，故该滑轮是定滑轮，图中a是动滑轮，b是定滑轮，所以使用的滑轮是图中的b，定滑轮的特点是不改变力的大小，但是可以改变力的方向。18．如图所示，一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上，两位同学分别用、两种竖直向上的力，欲使其一端抬离地面，则______，两位同学如果用这两种不同的方式把这块水泥板翻转到与地面垂直位置，那么这两位同学对水泥板做的功______（均选填“大于”“小于”或“等于”）。【答案】 等于     小于【解析】[1][2]两次抬起水泥板时，均克服水泥板的重力做功，如解图所示，对于形状规则、质地均匀的物体，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所以前后两次所用的力大小相等；若甲、乙两种情况均将水泥板翻转至与底面垂直位置，由图可知则拉力做功19．高速铁路的输电线，无论冬、夏都绷的直直的，以保障列车电极与输电线的良好接触。图为输电线的牵引装置。钢绳通过滑轮组悬挂20个相同的坠砣，每个坠砣质量为25kg，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，输电线A端受到的拉力大小为______N。若某段时间内坠砣串下降了30cm，则输电线A端向左移动了______cm。（g取10N/kg，不考虑钢绳的热胀冷缩）【答案】      15【解析】[1]20个坠砣的总重力由图知，使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得则输电线A端受到的拉力[2]图中坠砣挂在钢绳的自由端，则坠砣串下降高度则输电线A端向左移动的距离三、作图题（每题2分，共4分）20．如图O为杠杆的支点，杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态，L2为F2的力臂。请在图中作出F1的力臂L1及力F2。【答案】【解析】当杠杆平衡时，动力和阻力对杠杆的影响是：使杠杆的运动趋势是相反的。过支点O作力F1作用线的垂线段l1，则线段l1为力F1的力臂；过力臂l2末端，作垂直于l2直线，与杠杆OA的交点为力F2作用点，方向斜向右下方，如图所示21．如图所示，小明用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组来拉动水平地面上的小汽车，请画出该滑轮组装置最省力的绕绳方法。【答案】【解析】由图知，绳子先固定在动滑轮上的挂钩上，绕过定滑轮，再绕过动滑轮，这样有三段绳子与动滑轮接触，为最省力的绕绳方法，如图所示：四、实验题（每空1分，共24分）22．如图甲所示，是小明测动滑轮的机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升到B′位置，这个过程用时2秒，弹簧测力计对绳的拉力为F，示数如图乙所示。请你根据小明做的实验完成下列问题：（1）准备了下列器材：钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺，其中多余的器材是 ___________；（2）钩码上升的距离是 ___________cm，有用功是 ___________J；（3）弹簧测力计的示数是 ___________N，拉力F做功的功率是 ___________W，此滑轮组的机械效率是 ___________%；（4）实验室里有质量分别为45g、40g、35g的三种滑轮，根据实际情况和实验数据，可以判断小明选用的是质量为 ___________g的滑轮。【答案】天平   10.0   0.2   1.2   0.12   83.3   35【解析】（1）[1]钩码的质量是已知的，所以实验中不需要再测出钩码的质量，多余的器材是天平。（2）[2]由图可知，刻度尺的分度值是1cm，钩码从A位置匀速提升到B位置，则钩码上升的距离h=10.0cm=0.1m[3]有用功为W有=Ghmgh×10N/kg×0.1m=0.2J（3）[4]由图乙知测力计的分度值为0.2N，示数为1.2N。[5]由图甲知，绳子末端移动的距离s=20.0cm=0.2m拉力的总功W总=Fs=1.2N×0.2m=0.24J拉力F做功的功率[6]动滑轮的机械效率为（4）[7]根据实际情况，由于存在摩擦力和绳子的重力，所以拉力可得，动滑轮的重力G动＜2F-G=2×1.2N-0.2kg×10N/kg=0.4N动滑轮的质量所以应该选择35g的滑轮。23．小红和小明利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。（每个钩码均相同）（1）实验中，小红同学观察到杠杆静止在如图甲所示位置，此时杠杆处于_________状态（选填“平衡”或“不平衡”）。她应将平衡螺母向_________调节（选填“左”或“右”），这样才能使杠杆在水平位置平衡，调节杠杆在水平位置平衡的目的是_________；（2）在杠杆两端挂加钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂多次实验并把数据记录在表格中.多次实验的目的是_________；（3）小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是_________；（4）杠杆调节平衡后，小红在杠杆（刻度均匀）上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新在水平位置平衡，应在B点挂_________个钩码；（5）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，为了使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】 平衡   右   力臂在杠杆上，便于读出力臂大小   获取多组实验数据，归纳普遍规律      6   变大【解析】（1）[1]如图1，杠杆处于静止状态，杠杆处于平衡状态。[2]如图杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动。[3]杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于读出力臂大小。（2）[4]通过实验数据总结实验结论时，一般要进行多次实验，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出普遍的物理规律。（4）[5]小明根据以上数据得出杠杆平衡条件是（5）[6]设杠杆分度值是L，一个钩码重是G，由图乙所示：知若A点处挂4个钩码，设应在B点挂n个钩码，则解得：，所以应在B点挂6个钩码。（6）[7]当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，力臂L1减小，F2L2乘积不变，要使杠杆仍然在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力将增大。24．小红和小明用一个滑轮、钩码、弹簧测力计等器材分别做了以下实验：（1）探究定滑轮工作时的特点如图甲，为了使弹簧测力计的示数尽可能接近绳子受到的实际拉力，实验中提升的钩码质量应取______（填“大”或“小”）些。（2）探究动滑轮工作时的特点①测出______重力，然后组装好如图乙所示的装置；②拉动弹簧测力计，使钩码______上升。（3）测动滑轮的机械效率①实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了______；②小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量， 正确操作，实验数据如下表。a。第①次实验测得动滑轮的机械效率为______，第②次实验的有用功为______J。b。第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为______Wc。由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将______（填“变 大”、“变小”或“不变”）。d。小红进一步研究，测出动滑轮的重力，再计算出每一次实验中总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值Δ W（Δ W=W 总-W 有用-W 滑轮），发现钩码的重力越大，Δ W________（填“越 大”、“越小”或“不变”），请你用所学知识进行解释：______。【答案】 大   滑轮与钩码   匀速   测量钩码和弹簧测力计移动的距离   71.4%   0.4   0.17   变大   不变   见解析【解析】（1）[1]钩码越重时，摩擦力和绳子重力在总重中占的比例越小，弹簧测力计的示数越接近绳子受到的实际拉力，故应该取质量较大的钩码。（2）[2]在使用动滑轮时，不仅要提升物体，而且要提升动滑轮，所以，在探究动滑轮工作时的特点时，先测出滑轮与钩码总重。[3]只有让钩码匀速上升时，此时滑轮对钩码的拉力的大小才会等于钩码的重力，测力计的示数才等于拉力的大小，所以，应竖直匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升。（3）[4]为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功，应分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。[5]由表中实验数据可知，第①次实验测得动滑轮的机械效率[6]第②次实验的有用功[7]拉力端移动的速度第③次实验时拉力的功率[8]根据表格数据，由机械效率公式可得，后面两次动滑轮的机械效率分别为根据三次的机械效率及物重的变化可得：同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大。[9][10]，第①次实验测得第②次实验测得第③次实验测得故Δ W不变。提升物体做的总功在不计空气阻力与绳摩擦，全部用来克服动滑轮的重力做功，而三次实验动滑轮上升的高度不变，动滑轮的重力不变，故克服动滑轮的重力做功相等，故ΔW不变。四、计算题（25题6分，26题7分，27题8分，共21分）25．一起重机在60s时间内将质量为6×103kg的大石头沿竖直方向匀速提升3m，求：（g取10N/kg）（1）起重机做的功；（2）起重机的功率。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由题意可知，起重机做的功为（2）起重机的功率为答：（1）起重机做的功为；（2）起重机的功率为。26．如图所示，用轻质薄木板 AB 做成杠杆，O 为支点，OA＝OB＝2m，地面上一质量为 2kg，边 长为 10cm 的实心正方体物块 M 用一不可伸长的细线系于 OB 的中点C，此时 AB 静止于水平位置，细线刚好被拉直，细线能承受的最大 拉力为 14N。现将小物块 P 放在 O 点的正上方的板上，对 P 施加 F＝2N 的水平向左推力，使 P 沿 OA 向左做匀速直线运动，测得小物块 P 向左移动 0.4m 时，绳子对 C 点的拉力为 8N。（g＝10N/kg）求：（1）杠杆的平衡条件是：_____；（用公式表示）（2）小物块 P 向左移动 0.4m 时，物块 M 对地面压强为_____Pa；（3）小物块 P 的质量_____kg；（4）小物块 P 向左移动过程中最多要克服摩擦力做_____J 的功。【答案】 F1L1＝F2L2     1200     2     1.4【解析】解：（1）[1]实验探究得，杠杆平衡条件公式表达为（2）[2]物体的重力为M在水平面上时对地面的压力为压强为（3）[3]由杠杆平衡条件得则：物体P的重力为由得，质量为（4）[4]细线能承受的最大拉力为14N，则由杠杆的平衡条件可知P沿OA向左做匀速直线运动则所做的功为答：（2）小物块 P 向左移动 0.4m 时，物块 M 对地面压强为1200Pa；（3）小物块 P 的质量2kg；（4）小物块 P 向左移动过程中最多要克服摩擦力做1.4J 的功。27．如图甲所示，2020年5月2日，G85银昆高速叙州区柏溪金沙江大桥附属排污管道突然发生脱落，部分掉入江中，导致金沙江封航。相关部门立即组织了对脱落物的打捞清理工作。图乙是宜宾奥海打捞公司通过水下切割后用起重机打捞脱落重物的情景（重物不吸水），在整个过程中重物以的速度匀速上升，绳重、摩擦和水的阻力忽略不计，，g取。求：（1）重物露出水面前，滑轮组对重物拉力，重物上升1m，拉力所做的功；（2）重物完全露出水面后，绳端拉力，起重机对绳端拉力的功率；（3）重物完全露出水面后，滑轮组的机械效率为，动滑轮的重力；（4）重物的体积。【答案】（1）8000J；（2）2000W；（3）500N；（4）0.15m3【解析】解：（1）拉力所做的功为（2）整个过程中重物以的速度匀速上升，由图可知，有四段绳子拉着动滑轮，则绳子自由端的速度为起重机对绳端拉力的功率为（3）由图可知，有四段绳子拉着动滑轮，绳重、摩擦和水的阻力忽略不计，机械效率为则根据可知，动滑轮的重力为（4）重物露出水面前，滑轮组对重物拉力，物体的重力为，则重物在水中受到的浮力为由得，重物的体积即排开的水的体积为答：（1）拉力所做的功为8000J；（2）重物完全露出水面后，绳端拉力，起重机对绳端拉力的功率为2000W；（3）重物完全露出水面后，滑轮组的机械效率为，动滑轮的重力为500N；（4）重物的体积为。次数F1/NL1/cmF2/NL2/cm11102522101203215310实验序号 钩码重 G/N 钩码上升高度 h/cm 拉力 F/N 绳端移动的距离 s/cm ① 1.0 20.0 0.7 40.0 ② 2.0 20.0 1.2 40.0 ③ 3.0 20.0 1.7 40.0