第十二章 简单机械 单元测试卷 （试题）2023-2024学年人教版物理八年级下册

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第十二章　简单机械 单元测试卷(满分100分,限时45分钟)一、选择题(每小题4分,共32分)1.如图所示的工具在正常使用过程中,属于省力杠杆的是 (　　)　　　　　　　　　　　　2.如图所示小明组装了甲、乙两种滑轮,用来提升同一物体,G物=200 N(不计绳重、轮重和摩擦),要使物体竖直匀速提升2 m。下列说法中正确的是 (　　)A.F甲=200 N,并向上移动4 mB.F甲=100 N,并向上移动2 mC.F乙=200 N,并向上移动1 mD.F乙=400 N,并向上移动1 m3.如图为我国古人运送巨木的劳动情境示意图,他们通过横杆、支架、石块等,将巨木的一端抬起。当巨木太重无法抬起时,下列改进方法可行的是 (　　)A.减少横杆右端的人数B.将支架向右移动C.横杆右端的人向支架靠近D.减小横杆上悬绳与支架间的距离4.某工厂要提升一个笨重的零件,一位工人设计了以下四种方案,其中最省力的是(不计机械重、绳重和摩擦,A选项中OA=AB) (　　)5.中国高铁运营里程稳居世界第一。高速铁路的输电线,采用坠砣牵引自动补偿线的张紧,无论冬、夏,输电线都绷得直直的,以保障列车电极与输电线的良好接触。如图为输电线的牵引装置工作原理图,钢绳通过滑轮组悬挂配重为4 000 N的坠砣,若某段时间内坠砣下降了20 cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。则 (　　)A.A、B都是动滑轮B.A是动滑轮,B是定滑轮C.输电线P端向左移动了10 cmD.输电线P端受到的拉力为2 000 N6.如图所示,作用在铁棒的一端且始终与铁棒垂直的力F,将铁棒绕着O点,逆时针缓慢转动30°至水平位置。在此过程中,F的大小与铁棒重力G的力臂l的关系图象可能是 (　　)　　　　　　　　　　　　7.在斜面上将一个重为4 N的物体匀速拉到高处,如图所示。拉力F=1.8 N,物体沿斜面运动距离s=1.2 m,上升高度h=0.3 m。则下列说法正确的是 (　　)A.物体受到斜面的摩擦力为0.8 NB.物体在匀速运动过程中,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力C.斜面是一种省力的机械,所以越省力,机械效率越高D.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用8.用如图所示的装置提升重为800 N的物体A,动滑轮重为200 N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下,物体A在10 s内竖直匀速上升了2 m。在此过程中,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 (　　)A.物体A上升的速度为0.4 m/sB.滑轮组的有用功为2 000 JC.拉力F的功率为100 WD.滑轮组的机械效率为80%二、填空题(每空3分,共21分)9.如图1,爸爸和小红坐在跷跷板的两侧,在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆,不计杠杆自重的影响,若小红的质量为15 kg,则爸爸的质量为　　　　kg。 10.如图所示,物体A、B的质量分别为1 kg和0.4 kg,在物体A、B下面分别挂上完全相同的钩码C和D,此时整个装置处于静止状态,不计摩擦、绳重和滑轮重,则钩码D的质量为　　　　kg。 11.如图显示的是甲、乙两机械在某次使用时的参数,其中“900 J”和“720 J”为所做的有用功,“75%”和“70%”表示额外功所占的比例,甲的机械效率为η甲,乙的机械效率为η乙,则η甲　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)η乙。 12.用图甲的滑轮组提升重200 N的物体,已知拉力F为80 N,不计绳重和摩擦,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,反映绳子自由端运动的图线是　　　　(选填“A”或“B”),3 s内滑轮组对物体做的有用功为　　　　J。 　13.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1 000 N,滑轮组的机械效率为80%,则汽车受到的阻力为　　　　N。三、作图题(每题5分,共10分)14.如图为用手写字时的示意图,笔可以看做是杠杆,O为支点,F为阻力,请画出F的力臂l。15.用滑轮组提升重物,请在图中画出拉力F=13G的绳子的绕法。(不计动滑轮重、绳重和摩擦)四、实验探究题(18分)16.小龙和同学们利用如图所示的甲、乙、丙三个滑轮组“测量滑轮组的机械效率”,测得的实验数据如表所示。已知每个滑轮的重力都相等。　　(1)小龙认为匀速拉动弹簧测力计时读数很不方便,应该在测力计静止时读数,同学们经过讨论后认为这样测量出的滑轮组的机械效率　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)第3次实验,滑轮组的机械效率为　　　　。 (3)通过比较1、2两次实验数据可得出结论:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率　　　　(选填“越高”“越低”或“不变”)。 (4)通过比较　　　　、　　　　两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低。 (5)工地的塔吊主要利用滑轮组提升建筑材料,提高滑轮组的机械效率有利于充分发挥塔吊的机械性能。为提高塔吊上滑轮组的机械效率,请你结合本实验结论和生产实际提出一条可行的措施:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 五、计算题(19分)17.如图甲所示的装置,空吊篮A的重力为30 N,绳子B(与A相连)和C能承受的最大拉力分别为300 N和200 N。质量为50 kg的小明将A提升到高处,A上升的速度v随时间t变化的关系如图乙所示,施加的拉力F随时间t变化的关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦,g=10 N/kg,求:　　(1)动滑轮的重力;(2)1~2 s内拉力F的功率;(3)提升不同重物,此装置的最大机械效率η。答案全解全析1.C　食品夹、筷子、镊子的动力臂比阻力臂短,是费力杠杆;核桃夹的动力臂比阻力臂长,是省力杠杆。2.D　图甲是动滑轮,不能改变力的方向,但是可以省一半的力,所以F甲=12G物=12×200 N=100 N,拉力端移动的距离为s=2h=2×2 m=4 m,故A、B错误;图乙是动滑轮,G物=12F乙=200 N,所以F乙=400 N,拉力端移动的距离为s'=12h=12×2 m=1 m,故C错误,D正确。3.D　减少横杆右端的人数,减小了动力,不能将巨木抬起,故A不可行;将支架向右移动,阻力臂变大,动力臂变小,不能将巨木抬起,故B不可行;横杆右端的人向支架靠近,减小了动力臂,不能将巨木抬起,故C不可行;减小横杆上悬绳与支架间的距离,减小了阻力臂,可能将巨木抬起,故D可行。4.D　设零件的重力为G,A为杠杆,拉力作用在中点,L12G;B为滑轮组,动滑轮上有两根绳子承担物体的重力,n=2,F2=12G;C为定滑轮,使用定滑轮不能省力,F3=G;D为滑轮组,动滑轮上有三根绳子承担物体的重力,n=3,F4=13G,所以F4最小。5.C　由图可知,滑轮A的轴不随物体运动,是定滑轮;滑轮B的轴随物体运动,是动滑轮,故A、B错误;由图知,滑轮组承担P端拉力的绳子段数n=2,坠砣挂在钢绳的自由端,坠砣下降高度h=2sP,则输电线P端向左移动的距离sP=12h=12×20 cm=10 cm,故C正确;图中坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重、摩擦,可得G砣=12FP,则输电线P端受到的拉力大小FP=2G砣=2×4 000 N=8 000 N,故D错误。6.D　根据杠杆平衡条件可得F×l1=G×l,将铁棒逆时针缓慢转动30°至水平位置,动力臂l1不变,但是阻力臂l在不断地增大,F=Gl1l,F与l成正比关系。7.A　拉力做的有用功W有用=Gh=4 N×0.3 m=1.2 J,总功W总=Fs=1.8 N×1.2 m=2.16 J,因为W总=W有用+W额外,所以,W额外=W总-W有用=2.16 J-1.2 J=0.96 J,因为W额外=fs,所以,摩擦力大小f=W额外s=0.96J1.2m=0.8 N,故A正确;拉力F=1.8 N,摩擦力f=0.8 N,大小不相等,不是一对平衡力,故B错误;斜面是一种省力的机械,机械效率的高低与是否省力没有必然的联系,故C错误;物体除了受重力、拉力和摩擦力三个力外,还受斜面支持力的作用,故D错误。8.D　物体A上升的速度为v=ht=2m10s=0.2 m/s,故A错误;拉力做的有用功W有用=Gh=800 N×2 m=1 600 J,故B错误;由图知,n=2,不计绳重和摩擦,拉力F=12(G+G动)=12×(800 N+200 N)=500 N;拉力端移动距离s=2h=2×2 m=4 m,拉力做的总功W总=Fs=500 N×4 m=2 000 J;拉力做功的功率P=W总t=2000J10s=200 W,故C错误;动滑轮提升物体A的机械效率η=W有用W总=1600J2000J=80%,故D正确。9.60解析　根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,可得m小红gl1=m爸爸gl2,即15 kg×g×1.2 m=m爸爸g×0.3 m,解得:m爸爸=60 kg。10.0.2解析　由图可知左边的滑轮是动滑轮,右边的滑轮是定滑轮,则GB+GD=12(GA+GC),即mBg+mDg=12(mAg+mCg),代入数据,解得mD=0.2 kg。11.小于解析　η=W有用W总=W总-W额外W总=1-W额外W总;机械甲额外功与总功的比值为75%,甲的机械效率为η甲=1-75%=25%;机械乙额外功与总功的比值为70%,乙的机械效率为η乙=1-70%=30%,故η甲300 N且小明的重力G人=m人g=50 kg×10 N/kg=500 N>160 N,所以要以B绳最大拉力为准,则C绳的最大拉力为FC大=160 N;对载货吊篮受力分析得FB=GA+G物,代入已知数据解得G物=FB-GA=300 N-30 N=270 N,即此装置最多能匀速运载货物的重力为270 N,由η=W有用W总=G物hnFC大h=G物nFC大可得,此装置提升重物的最大机械效率为η=G物2FC大=270N2×160N=84.375%。实验次数钩码重力G/N钩码上升高度h/m绳端拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率η140.11.80.374%280.13.10.386%380.12.50.4