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单元测试练习题

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单元测试练习题，共18页。试卷主要包含了单选题，填空题，作图题，实验探究题，计算题等内容，欢迎下载使用。

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
如图所示，开瓶盖的起子可以看作是一个杠杆，在图中能正确表示开瓶盖时，杠杆的支点、动力和阻力的是 ( )
A. B.
C. D.
如图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在 C处竖直向上拉，杠杆保持平衡。若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力 F的变化情况是 ( )
A. 变小
B. 变大
C. 不变
D. 无法确定
如图所示，为了使杠杆平衡，可以在它的A端加不同方向的四个力，其中最小的力是( )
A. F1B. F2C. F3D. F4
小明用图中装置提升重为 400N 的物体，不计摩擦、绳重和滑轮自重，下列说法正确的是( )
A. 物体匀速上升时，人对绳子的拉力为 200 牛
B. 人将绳子拉过 1 米，物体也上升 1 米
C. 两个滑轮均为定滑轮
D. 使用该装置不但能省力，还能省距离
如图所示，用滑轮装置提升同一重物，若不计滑轮自重及摩擦，则省力情况相同的是( )
A. ①④B. ③④C. ②③D. ①②
如图所示是“一动一定”滑轮组，a、b为两个弹簧测力计，不计滑轮重、绳重及摩擦，当匀速提升G=300 N的重物时，a、b两弹簧测力计的示数分别为( )
A. 300 N、100 N
B. 200 N、100 N
C. 300 N、150 N
D. 100 N、100 N
吊车的功率为2 kW，机械效率为60％，吊车在1 min内做的有用功是( )
A. 3.6×104J B. 7.2×104JC. 3.33×103J D. 1.2×105J
在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，同学们提出了下列猜想：
①滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关；
②滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关；
③滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；
④滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验验证的猜想是( )
A. ①B. ②C. ③D. ④
下列有关简单机械的叙述正确的是( )
A. 剪纸用的剪刀是一种省力杠杆
B. 使用定滑轮可以省力
C. 使用动滑轮可以省功
D. 任何机械做功时机械效率都不可能达到100%
如图所示的滑轮组上挂两个质量相等的钩码A、B，放手后将出现的现象是(忽略滑轮重，绳重及摩擦)( )
A. A下降
B. B下降
C. 保持静止
D. 无法确定
下列选项中，在正常使用时属于费力杠杆的是。( )
A. 托盘天平B. 筷子
C. 核桃钳D. 羊角锤
《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。图中“标”“本”表示力臂，“权“重”表示力。以下说法符合杠杆平衡原理的是( )
A. “权”小于“重”时，A端一定上扬
B. “权”小于“重“时，“标”一定小于“本”
C. 增大“重”时，应把“权”向A端移
D. 增大“重”时，应换用更小的“权”
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
如图所示是人的肱二头肌收缩使前臂曲肘时的情况，图中已标出了支点的位置、桡骨及茶杯的受力方向，人的前臂是一个 力杠杆，这种结构给人带来的好处是 。
如图所示，小轿车的方向盘相当于一个轮轴，若F1=20N，盘的半径为20cm，轴的直径为4cm，不计摩擦阻力，则F2=______N.门锁的把手相当于一个______(选填“省力”或“费力”)轮轴。
如图所示，利用滑轮起吊重物。该滑轮为 ______(选填“动”或“定”)滑轮；若弹簧测力计的拉力为图所示大小时，重物能在空中静止，则重物及滑轮的总重为 ______N。
如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是 ______；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1000N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为 ______N。
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
人站在地面上用如图所示滑轮组提起重物，画出绳子的绕法。
若使图中的杠杆OA保持水平位置平衡，现已画出F2的力臂L2，请作出力F2的示意图。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
在“探究杠杆的平衡条件”实验中，每个钩码质量都相等。
(1)如图甲所示，杠杆在此位置静止，这时杠杆 ______(选填“平衡”或“不平衡”)。
(2)调节杠杆的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，是为了便于测量 ______。
(3)如图乙所示，若在A位置挂两个钩码，现有三个钩码，需挂在杠杆O点右侧第 ______格的位置，使杠杆再次在水平位置平衡。
(4)实验时，多次换用不同数量的钩码，并改变钩码在杠杆上的位置，重复实验。这样做的目的是 ______。
(5)如图丙所示，用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆，保持杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计由图中a位置移至b位置时，其示数 ______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
某小组同学探究“使用动滑轮匀速提起物体时，所用竖直向上拉力F的大小与哪些因素有关”。他按图所示方式用两个重力不同的滑轮进行实验，并将相应的滑轮重力G滑、物体重力G物和拉力F的大小记录在表一、表二中。(不计绳重和摩擦)
(1)分析比较表一(或表二)中F与G物的数据及相关条件，可得出的初步结论是怎样的？
(2)分析比较实验序号1、6(或2、7或3、8或4、9或5、10)的数据及相关条件，可得出的初步结论是怎样的？
(3)该同学分析F和G物的关系时发现F始终小于G物，所以得出使用动滑轮匀速提起物体能省力，但她发现并没有省一半力，这其中的原因是什么？若要得出的结论尽可能接近使用动滑轮能省一半力，可以从哪些方面进行调整(答出一方面即可)？
(4)若G滑=3N，G物=9N，请计算出拉力F的大小。
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
用如图所示的滑轮组匀速提升重480 N的物体，所用拉力为F=300 N。若绳端向下拉动2 m，求：
(1)拉力对滑轮组所做的总功；
(2)滑轮组提升重物所做的有用功；
(3)此滑轮组的机械效率。
如图，轻质杠杆OA可绕O点转动，OA=0.3m，OB=0.2m。A处挂一个质量为2kg的物体G，B处加一个竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则：
(1)物体G的重力大小为多少？
(2)F的大小为多少？
如图所示，滑轮组悬挂在水平钢架上，某工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，5s内使物体A匀速上升1m，提升过程中拉力F的功率为160W，已知物体A重720N，该工人重700N，绳子能够承受的最大拉力为500N，不计绳重和摩擦，求：
(1)绳子自由端的速度；
(2)动滑轮重；
(3)该工人对地面的压力；
(4)工人利用该滑轮组提升重物的最大机械效率。
如图是为了上山方便而修建的盘山公路。为什么盘山公路要修成S形呢？因为盘山公路相当于斜面。若从山底到山顶的盘山公路长200m，山高30m，一辆5t的小型货车从山底开上山顶牵引力保持2.5×104N不变，求
(1)车行驶过程中牵引力所做的功，
(2)该盘山公路的机械效率；
(3)小货车在行驶过程中所受的阻力。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】略
2.【答案】B
【解析】略
3.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查杠杆中最小力问题，解题关键是通过杠杆的平衡条件得出：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长、动力越小的结论。
对力臂概念的理解：力臂是指从支点到力的作用线的距离。
对杠杆平衡条件(F1l1=F2l2)的理解与运用：在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长动力越小。
【解答】
由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长、动力越小。
由图可知，当力的方向跟杠杆OA垂直向下时动力臂最长、最省力，即F1最小。
故选：A。
4.【答案】A
【解析】解：
A、不计摩擦和滑动自重，使用动滑轮能省一半的力，物体的重力为400N，则拉力为200N，故A正确；
B、使用动滑轮时，物体上升1m，则绳子的自由端会通过2m，故B错误；
C、由图可知，该装置由一个动滑轮和一个定滑轮组成，故C错误；
D、使用动滑轮能省力但费距离，使用定滑轮能改变力的方向，故D错误。
故选：A。
定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向；
动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力但要费距离。
本题考查了定滑轮和动滑轮的省力情况，属于基础知识的考查。
5.【答案】A
【解析】解：若不计滑轮自重及摩擦，
①是动滑轮，省一半力，F1=12G；
②是定滑轮，单独使用都不能省力，F2=G；
③滑轮组有三段绳子承担物重故F 3=13G；
④滑轮组有二段绳子承担物重故F 4=12G。
则省力情况相同的是①④。
故选：A。
①使用动滑轮能省力一半力；
②使用定滑轮不能省力；
③滑轮组的省力情况由承担物重的绳子段数决定。
本题考查了定滑轮、动滑轮和滑轮组的特点，会结合图片进行分析是解答的关键。
6.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查的是滑轮组的基本特点和弹簧测力计的读数。
(1)弹簧测力计在测量前要仔细观察它的量程和分度值、零刻度是否需要校零；
(2)不计滑轮重、绳重及摩擦，重物和动滑轮由几段绳子承担，所用的拉力就是总重的几分之一；拉力方向上移动的距离就是物体上升的几倍。
【解答】
由题图可知吊着动滑轮的绳子是3段，所以弹簧测力计b的示数为
F=13G=13×300 N=100N；
定滑轮受到弹簧测力计a的拉力和向下的两股绳子的拉力处于平衡状态，弹簧测力计a的示数为F′=2F=2×100 N=200 N。故ACD错误，B正确。
故选B。
7.【答案】B
【解析】从功、功率的基本概念、关系出发进行求解。
8.【答案】B
【解析】题图中承重绳子股数相同，动滑轮重相同，提升高度可以相同，而被提升物体的重力不同，故探究的是滑轮组的机械效率与被提升物体重力的关系。
9.【答案】D
【解析】剪纸用的剪刀在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，A错误；定滑轮实质是一个等臂杠杆，使用定滑轮不省力，但能改变力的方向，B错误；使用动滑轮不可以省功，错误；只要使用机械，不可避免地要做些额外功，所以有用功肯定比总功少，机械效率肯定小于100%，D正确．
10.【答案】A
【解析】B所在的滑轮为动滑轮，动滑轮省一半的力，A所在的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力；将B拉起只需B重力的一半即可，而A与B质量相等，重力相等，所以A下降，B上升。
故选：A。
利用动滑轮、定滑轮的特点分析解答此题。定滑轮只能改变力的方向，不能省力，动滑轮可以省一半的力。
此题考查了动滑轮、定滑轮的省力特点，属于基础题目。
11.【答案】B
【解析】略
12.【答案】C
【解析】解：根据杠杆平衡条件知，
权×标=重×本。
A、“权”小于“重”时，“本”确定，但“标”是可以改变的，所以A端不一定上扬。故A错误；
B、“权”小于“重“时，由“权×标=重×本”知，“标”一定大于“本”。故B错误；
C、增大“重”时，“权”和“本”不变，由“权×标=重×本”知，“标”会增大，所以把“权”向A端移。故C正确；
D、增大“重”时，“本”不变，由“权×标=重×本”知，可以增大“标”，或增大“权”，故D错误。
故选：C。
杆秤实际是以提纽为支点的杠杆，利用杠杆平衡条件分析力或力臂的变化。
此题考查的是杠杆平衡条件的应用，通过题目的解析可以加深我们对我国古代科技成就的了解，增加民族自豪感。
13.【答案】费
省距离

【解析】
【分析】
此题考查的是费力杠杆的特点：费力但省距离。
【解答】
当肱二头肌收缩使前臂曲肘时，桡骨上受力为动力，茶杯作用在手上产生的力是阻力，此时动力臂小于阻力臂，所以人的前臂是一个费力杠杆，好处是可以减少移动的距离，即省距离。
14.【答案】200；省力
【解析】
【分析】
轮轴是一种简单的机械，相当于变形的杠杆，即在使用时，外轮半径大于轴半径，要看动力作用在哪里，若动力作用在轮上，是省力的机械，若动力作用在轴上，是费力的机械。
本题考查轮轴，杠杆的平衡条件，是一道中档题。
【解答】
(1)轮轴的实质是杠杆的变形，
根据杠杆的平衡条件，F1R=F2r，
F1=20N，R=20cm，r=d2=4cm2=2cm，
F2=F1Rr=20N×20cm2cm=200N；
(2)门锁的把手外轮半径大于轴半径动力作用在轮上，相当于一个省力轮轴。
故答案为：200；省力。
15.【答案】动 4.8
【解析】解：如图，该滑轮使用时，滑轮随重物一起移动，故该滑轮为动滑轮；
由图可知，2～3N之间有5个小格，则每个小格代表0.2N，则测力计的示数为2.4N；
因为使用动滑轮省一半的力，故重物能在空中静止，则重物及滑轮的总重为：G总=2F=2×2.4N=4.8N。
故答案为：动；4.8N。
(1)动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；
(2)根据分度值读出测力计的示数；
(3)动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省一半的力多费一倍距离。
本题考查定滑轮和动滑轮区别、使用动滑轮时拉力的计算，属于基础题目。
16.【答案】改变力的方向 1600
【解析】解：滑轮B为定滑轮，作用为改变力的方向；
从图中可知n=2，根据η=W有用W总=fs车Fs=fs车F×2s车=f2F=f2×1000N=80%，故汽车受到的摩擦力f=1600N。
故答案为：改变力的方向；1600。
滑轮B为定滑轮，定滑轮的作用为改变力的方向；
从图中可知n=2，根据η=W有用W总=fs车Fs=fs车F×2s车=f2F得出汽车受到的摩擦力。
本题考查定滑轮的作用和机械效率的有关计算，综合性强，难度适中。
17.【答案】解：
因为是人站在地面上用滑轮组提升重物，可以先由人手画出绳子自由端，从外向内依次画出绳子的绕线，如图所示：

【解析】滑轮组绳子的绕法，有两种：一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮。通过比较提升物体绳子条数的多少确定最省力的绕法。
此题考查了滑轮组的组装。滑轮组的组装有两种方法，从定滑轮绕起或从动滑轮绕起。要看清题目的每一个要求，选择合适的绕线方法。
18.【答案】解：
由题图可知，O为支点，力F1方向向下，动力和阻力使杠杆转动的效果相反，则力F2方向应向上；过力臂L2的右端垂直于L2沿向上的方向画出F2，F2的作用点作用在杠杆上，如图所示：

【解析】力臂的概念：力臂是指从支点到力的作用线的距离，据此做出力F2的示意图。
此题主要考查了力的示意图的画法，根据解力臂的概念找出拉力的方向是解题的关键。
19.【答案】平衡 力臂 2 寻找普遍规律 变大
【解析】解：(1)杠杆静止或匀速转动叫杠杆的平衡，故小王把杠杆放在支架上后，在图甲所示位置静止，这时的杠杆处于平衡状态；
(2)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，使杠杆在水平位置平衡的目的是为了便于测量力臂；
(3)设杠杆的一个小格是l，一个挂钩码重为G，根据杠杆平衡条件得，2G×3l=3G×L2，所以L2=2l，所以需挂在杠杆O点右侧第2格的位置挂3个钩码；
(4)探究杠杆平衡的条件时进行多次实验，多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置，收集杠杆平衡时多组动力，动力臂、阻力和阻力臂的数据，其目的是通过实验数据总结实验结论，使实验结论具有普遍性，避免偶然性；
(5)保持B点不变，若拉力F向右倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大。
故答案为：(1)平衡；(2)力臂；(3)2；(4)寻找普遍规律；(5)变大。
(1)根据杠杆平衡的定义分析；
(2)探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，这样方便测量力臂；
(3)根据杠杆的平衡条件得出挂钩码的位置；
(4)用实验探究物理问题时要进行多次实验，有的是为了多次测量求平均值来减小误差；有的是多次测量发现变化规律；有的是为了使实验结论具有普遍性；
(5)当拉力F向右倾斜时，保持B点不动，弹簧测力计的方向向右倾斜，这时杠杆右侧的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知，使杠杆仍在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将变大。
本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程等，考查较为全面，是我们应该掌握的重点实验。
20.【答案】解：(1)由表一和表二数据知，F=12(G物+G滑)。
(2)由F=12(G物+G滑)知，比较1、6(或2、7或3、8或4、9或5、10)的数据得到：在物体重力一定时，动滑轮重力越大，拉力越大。
(3)因为F=12(G物+G滑)，使用动滑轮匀速提起物体能省力，但是动滑轮有重力，所以并没有省一半力。
要得出的结论尽可能接近使用动滑轮能省一半力，使动滑轮重力在公式中所占的比例更小，所以使用轻质动滑轮或增大提起物体的重力。
(4)F=12(G物+G滑)=12(9N+3N)=6N。
故答案为：(1)F=12(G物+G滑)；(2)物体重力一定时，动滑轮重力越大，拉力越大；(3)动滑轮有重力；使用轻质动滑轮或提起更重的物体；(4)6N。
【解析】(1)根据物体重力、动滑轮重力和拉力总结三者之间的关系。
(2)根据F=12(G物+G滑)进行分析，物体重力一定时，动滑轮重力越大，拉力越大。
(3)根据F=12(G物+G滑)进行分析，是因为动滑轮重力不为零，要得出的结论尽可能接近使用动滑轮能省一半力，使动滑轮重力在公式中所占的比例更小。
(4)根据F=12(G物+G滑)进行计算。
本题的关键在于总结出F=12(G物+G滑)，对于根据实验数据总结结论时，能总结出定量关系，一定要总结出定量关系，不能只总结出定性关系。
21.【答案】(1)600 J； (2)480 J； (3)80％。
【解析】略
22.【答案】解：
(1)物体的重力G=mg=2kg×9.8N/kg=19.6N；
(2)由杠杆平衡的条件可得：F×OB=G×OA，
即F×0.2m=19.6N×0.3m，
解得：F=29.4N。
答：(1)物体G的重力是19.6N；
(2)力F为29.4N。
【解析】已知物体的质量，由G=mg可以求出物体的重力，然后由杠杆平衡的条件求出力F的大小。
本题直接利用公式即可求解，属于基础性的考查，需注意计算时有单位，常数g在题干中未注明时取值为9.8N/kg。
23.【答案】解：(1)物体上升的速度：v物=ht=1m5s=0.2m/s，
由图知：n=2，绳子自由端移动的速度：
v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s；
(2)由P=Wt=Fst=Fv可知，绳子自由端拉力的大小：
F=Pv=160W0.4m/s=400N，
不计摩擦和绳重，拉力F=12(G+G动)，则动滑轮重：
G动=2F−G=2×400N−720N=80N；
(3)由于力的作用是相互的，人受到的拉力F拉=F=400N，
该工人对地面的压力：
F压=G人−F拉=700N−400N=300N；
(4)当工人施加的拉力最大，等于绳子能够承受的最大拉力，F′=500N，此时滑轮组的机械效率最大，
若不计摩擦和绳重，由F′=12(G最大+G动)可得，物体的最大重力：G最大=2F′−G动=2×500N−80N=920N，
则滑轮组的最大机械效率：
η=W有用W总=G最大hF′s=G最大hF′×2h=G最大2F′=920N2×500N×100%=92%。
答：(1)绳子自由端的速度为0.4m/s；
(2)动滑轮重为80N；
(3)该工人对地面的压力300N；
(4)工人利用该滑轮组提升重物的最大机械效率为92%。
【解析】(1)先利用速度公式求物体上升的速度，由图知，n=2，绳子自由端移动的速度v=2v物；
(2)利用P=Fv求绳子自由端拉力的大小，不计摩擦和绳重，拉力F=12(G+G动)，据此求动滑轮重；
(3)由于力的作用是相互的，人受到的拉力对于绳子自由端的拉力，该工人对地面的压力对于工人的重力减去拉力；
(4)当工人施加的拉力最大，等于绳子能够承受的最大拉力，此时滑轮组的机械效率最大；若不计摩擦和绳重，利用F′=12(G最大+G动)可求物体的最大重力，此时滑轮组的最大机械效率η=W有用W总=G最大hF′s=G最大hF′×2h=G最大2F′。
本题考查了速度公式、功率公式、机械效率公式的应用，注意：不计摩擦和绳重，拉力F=12(G+G动)，具有一定的难度，解题过程中一定要认真分析。
24.【答案】解：
(1)车行驶过程中牵引力所做的功W总=Fs=2.5×104N×200m=5×106J；
(2)货车重力G=mg=5000kg×10N/kg=5×104N，
牵引力做的有用功：
W有用=Gh=5×104N×30m=1.5×106J，
该盘山公路的机械效率：
η=W有用W总=1.5×106J5×106J×100%=30%；
(3)额外功W额=W总−W有用=5×106J−1.5×106J=3.5×106J，
由W额=fs可得阻力：
f=W额s=3.5×106J200m=1.75×104N。
答：(1)车行驶过程中牵引力所做的功为5×106J；
(2)该盘山公路的机械效率为30%；
(3)小货车在行驶过程中所受的阻力为1.75×104N。
【解析】(1)利用W=Fs求车行驶过程中牵引力所做的功；
(2)利用G=mg求货车重力，再利用W=Gh求牵引力做的有用功；该盘山公路的机械效率关于有用功与总功之比；
(3)额外功等于总功减去有用功，再利用W额=fs求阻力。
本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率、阻力的计算，明确有用功、总功、额外功的含义是关键。
表一：G滑=1N
表二：G滑=2N
实验序号
G物/N
F/N
实验序号
G物/N
F/N
1
4
2.5
6
4
3
2
5
3
7
5
3.5
3
6
3.5
8
6
4
4
7
4
9
7
4.5
5
8
4.5
10
8
5