抓分练8 杠杆滑轮机械效率-【追梦之旅·期末真题篇】2023-2024学年八年级物理下册（人教版 江西专用）

江西专版·ZDR·八年级物理下 基础知识抓分练 8　 杠杆　 滑轮　 机械效率 一、填空题 1. 【生活化物理】利用图甲所示的定滑轮给人 们提升物体带来便利,这是利用定滑轮可 以　 　 　 　 　 　 　 的特点。 图乙中,要使 剪物体时更省力,应把被剪物体尽量靠近 剪刀的转动轴,以　 　 　 　 (选填“增大”或 “减小”)阻力臂。 甲　 　 　 　 　 乙 第 1 题图 　 　 第 2 题图 2. 【学科融合】如图,小华用小刀将洋葱切片, 划“井”字,再用镊子夹取洋葱内膜,制作和 观察洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片。 实验 时使用的镊子属于 　 　 　 　 杠杆,这种杠 杆的优点是可以省　 　 　 　 。 3. 如图所示,在拉力 F 的作用下,滑轮和物体 A 一起向右做匀速直线运动。 实验中,弹簧 测力计的示数是 5 N,则物体 A 所受的摩擦 力是　 　 　 　 N。 若不计滑轮和弹簧测力 计的重力以及滑轮与绳之间的摩擦,则拉 力 F 是　 　 　 　 N。 若滑轮移动了 2 m,则 物体 A 移动了　 　 　 　 m。 第 3 题图 　 　 第 4 题图 4. 如图所示,已知斜面长 5 m,高 2 m,拉力为 50 N。 利用这个装置将重为 100 N 的物体 在 5 s 内匀速从斜面的底端拉到顶端。 则 拉力做功的功率为　 　 　 　 W,该装置的机 械效率为 　 　 　 　 ,物体与斜面的摩擦力 为 　 　 　 　 N。 5. 图中的每个滑轮重 0. 5 N,物体 A 重 6 N,托 板重 1 N。 在 2 s 的时间内,拉力 F 的作用 点沿竖直方向匀速升高了 1. 2 m,这个过程中,不计滑轮轴摩 擦和绳重,则拉力 F 的大小为 　 　 　 　 N,物体 A 上升的速度为　 　 　 　 m / s,天花板对定滑轮拉力大小为　 　 　 　 N。 二、选择题 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 6. 用如图所示的四种机械提起同一重物,不 计机械自重和摩擦,最省力的是(　 　 ) A. B. C. D. 7. 如图所示,是一种铡刀切甘蔗时的示意图, 下列说法正确的是(　 　 ) A. 刀刃很薄可以增大压力 B. 铡刀实质上是一种费力杠杆 C. 把甘蔗放在 b 点比放在 a 点更容易切断 D. 手沿 F2 方向用力比沿 F1 方向时更省力 第 7 题图 　 　 第 8 题图 8. 【古代科技】 (多选) 《物原》记载:“史佚始 作辘轳。” 如图,人们借助辘轳从井中汲水 时,转动摇把,使绳子在轴筒上不断叠绕, 从而将水桶从井中提出。 以下关于辘轳的 说法正确的是(　 　 ) A. 辘轳是一个定滑轮 B. 辘轳是一个轮轴 C. 增大水桶的质量可以提高辘轳的机械效率 D. 增大桶内的水量可以提高辘轳的机械效率 9. 如图是一个轻质杠杆的示意图,O 是转动 41 追梦之旅·初中期末真题篇·课本回头练 轴,不计绳重及摩擦,挂在 OA 中点 B 处的 重物重力为 150 N,在竖直向上的拉力 F 作 用下物体以 0. 01 m / s 速度上升。 下列说法 不正确的是(　 　 ) A. 拉力 F= 75 N B. 拉力 F 做功的功率是 0. 75 W C. 该杠杆的机械效率是 100% D. 杠杆转动到虚线位置的过程中,拉力 F 保持不变 10. 如图甲所示的装置,A 是重 10 N 的空吊 篮,绳子 B 和 C 能承受的最大拉力分别为 100 N 和 60 N。 质量为 50 kg 的小张同学 将 A 提升到高处,施加的拉力 F 随时间变 化关系如图乙所示,A 上升的速度 v 随时 间变化关系如图丙所示。 忽略绳重及摩 擦( g 取 10 N / kg )。 下列结论正确的 是(　 　 ) 甲 　 乙 　 丙 ①动滑轮的重力为 9 N ②1~ 2 s 内拉力 F 做的功为 4 J ③1~ 2 s 内拉力 F 的功率为 4 W ④此装置提升重物的最大机械效率约为 81. 8% A. ①④ B. ①③ C. ②③④ D. ③ 三、计算题 11. 如图甲所示,门式起重机,又称龙门吊,用 于室外的货场、料场、散货的装卸作业,被 各个港口货场和造船厂广泛使用。 中国 生产的龙门吊名声在外,占据了全球龙门 吊 80%的市场,几乎垄断 1 000 吨级龙门 吊市场。 如图乙所示为某龙门吊升降机 构示意图,设动滑轮的质量为 100 kg,不计 绳重及摩擦。 若用该装置在 t = 30 s 内将 一质量为 300 kg 的重物匀速向上提升 h= 3 m(g 取 10 N / kg),求: (1)电动机对绳的拉力; (2)电动机对绳拉力的功率; (3)起重机的机械效率。 甲　 　 乙 12. 如图所示,轻质杠杆 AB 可绕 O 点转动, OA ∶OB= 3 ∶2,小明在轻质杠杆的 A 端施加 竖直向下的拉力,使杠杆水平平衡。 已知 小明的拉力为 120 N,浸没在液体中的物 体 M 的重力为 300 N,体积为 0. 01 m3(g 取 10 N / kg),求: (1)杠杆 B 点受到的拉力; (2)物体 M 受到的浮力; (3)液体的密度。 51 江西专版·ZDR·八年级物理下 四、实验与探究题 13. 如图是小明利用刻度均匀的杠杆探究“杠 杆平衡条件”的实验装置。 甲 　 　 　 乙 丙 　 　 丁 (1)实验前没挂钩码,杠杆静止的位置如 图甲,为使杠杆在水平位置平衡,应将平 衡螺母向　 　 　 　 (选填“左”或“右”)端 调节; (2)在杠杆调整到水平位置平衡后,利用 钩码和刻度尺测量出杠杆平衡时各个力 及其力臂的大小,测得的数据如表: 次数 动力 F1 / N 动力臂 l1 / cm 阻力 F2 / N 阻力臂 l2 / cm 1 1. 0 10 2 5 2 1. 5 5 0. 5 15 3 2. 0 15 1. 5 20 由表中实验数据,可得出杠杆的平衡条件 是　 　 　 　 　 　 　 　 　 ; (3)进行 3 次实验的目的是　 　 　 　 ; A. 取平均值减小误差 B. 归纳出物理规律 C. 使每组数据更准确 (4)如图乙,由杠杆的平衡条件可知杠杆 失去平衡;要使杠杆重新在水平位置平 衡,在不改变两侧钩码各自数量的前提 下,仅需把左侧钩码 　 ; (5)如图丙,用同一弹簧测力计两次挂在 杠杆的同一位置用力拉(不超过弹簧测力 计的量程),均使杠杆在水平位置平衡,弹 簧测力计第二次的示数比第一次的示数 　 　 　 　 (选填“大”或“小”); (6)如图丁,有一左粗右细的直木棒,悬挂 使其水平平衡,仍利用钩码和刻度尺,使 用该直木棒 　 　 　 　 (选填“能” 或“不 能”)探究“杠杆平衡条件”。 14. 同学们进行了“影响滑轮组机械效率因 素”的实验探究,用到的装置如图所示,实 验数据记录如表所示: 实验 序号 钩码重 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 η / % 1 2 0. 1 1. 2 0. 3 55. 6 2 4 0. 1 1. 9 0. 3 70. 2 3 4 0. 1 1. 3 0. 5 61. 5 (1)实验中应沿竖直向上　 　 　 　 拉动弹 簧测力计,使钩码缓慢上升。 (2)分析表中数据可知,第 3 次实验是用 图　 　 　 　 所示装置来完成的。 (3)第 2 次实验的额外功应为　 　 　 　 J。 第 2、3 两次实验的额外功不同的主要原因 　 　 　 　 　 　 　 　 。 (4)通过比较 1、2 两次实验数据可得出结 论: 　 。 (5)通过比较 2、3 两次实验数据可得出结 论: 　 。 61 体做功时间越短,功率越大,B 错误;D. 物体做相同的 功,做功时间越短,功率越大,D 错误。 故选 C。 9. C　 【考点】功率测量的实验　 【解析】登楼是克服自 身重力在竖直方向上做功,功率的计算公式为:P= W t =Gh t =mgh t ;因此实验中需要测量的物理量是:①三楼 地面到一楼地面的高度;②从一楼到达三楼所用的 时间;③每个同学的质量或体重。 故选 C。 10. C　 【考点】比较力的大小 　 比较功、功率的大小 　 【解析】由图象可知,物体两次都做匀速直线运动, 根据二力平衡条件可得,两次拉力都等于重力,由 于物体的重力不变,因此拉力相等,即 F1 = F2,B 错 误;物体两次通过的距离相同,根据 W = Fs 可知,拉 力相等,则拉力做的功也相同,即 W1 =W2,A 错误,C 正确;由图象可知,相同的时间,物体第 1 次运动的 距离大,所以第 1 次运动的快,即 v1 >v2,根据 P = W t = Fs t =Fv 可知,P1 >P2,即第 1 次拉力对物体所做的 功快,D 错误。 故选 C。 11. D　 【考点】比较力、功和功率的大小　 【解析】因为 斜面光滑,且同一重物被匀速地从底部拉到顶部, 所以,W1 =W2 =Gh,又因为 W1 =F1 ×AB,W2 =F2 ×AC, 且 AB>AC,所以,F1 <F2;因为 P = W t ,且 W1 =W2,t1 = t2,所以,P1 =P2。 故选 D。 12. D　 【考点】功率的计算　 摩擦力的大小　 力与图象 的结合　 【解析】A. 由图乙知,9 ~ 12s 时物体做匀速 直线运动,物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡 力,由图甲知,此时物体受到的拉力 F = 6N,所以 f = F= 6N,由图乙知,3 ~ 6s 物体做加速运动,物体对水 平地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以物体 受到的摩擦力大小与 9 ~ 12s 时的摩擦力大小相等, 等于 6N,A 错误;B. 由图乙知,0 ~ 3s 时物体处于静 止状态(速度为 0),由 P=Fv 知,此过程中拉力功率 为 0;3 ~ 6s 物体做加速运动,拉力为 F = 9N,功率逐 渐变大。 所以 0 ~ 6s 内拉力的功率先不变,后增大, B 错误;C. 0 ~ 3s 时物体处于静止状态,由 W =Fs 知, 此过程拉力不做功,C 错误;D. 由图象知,第 10s 时 物体的速度 v= 1m / s,拉力 F= 6N,拉力的功率 P=Fv = 6N×1m / s = 6W,D 正确。 故选 D。 13. ACD　 【考点】功率的计算 　 密度的计算 　 阿基米 德原理的应用 　 浮力大小的计算 　 【解析】AD. 当 石料没有浸入水中时,重力等于拉力,石料下降的 速度:v= 2m / s,由 P = W t = Fs t = Fv 可知,石料的重力 为:G=F= P v = 1 400W 2m / s = 700N;石料浸没后钢丝绳的 拉力为:F拉 = P′ v = 900W 2m / s = 450N,则石料受到的浮力 为:F浮 = G-F拉 = 700N- 450N = 250N,AD 正确;BC. 石料浸没在水中,根据 F浮 = ρ水 V排 g 可得,石料的体 积: V = V排 = F浮 ρ水 g = 250N 1. 0×103kg / m3 ×10N / kg = 0. 025m3,由 G = mg 可 得 石 料 的 质 量: m = G g = 700N 10N / kg = 70kg,则石料的密度:ρ石 = m V = 70kg 0. 025m3 = 2. 8×103kg / m3,B 错误,C 正确。 故选 ACD。 三、计算题 14. 解:(1)房车的重力 G = mg = 3 × 103kg × 10N / kg = 3 × 104N,因为房车做匀速直线运动,牵引力等于阻力, 即 F牵 = f= 0. 1G = 0. 1×3×10 4N = 3×103N,则牵引力 所做的功 W=F牵 s= 3×10 3N×56×103m = 1. 68×108J; (2)已知该房车的总功率 P总 = 100kW = 10 5W,房车 行驶的速度 v = 72km / h = 20m / s,由 P = W t = Fs t = Fv 可得,此时该房车的牵引力 F牵 ′ = P总 v = 10 5W 20m / s = 5 000N。 基础知识抓分练 7　 动能和势能　 机械能及其转化 一、填空题 1. 重力势　 弹性势　 动　 【考点】动能、势能及其转化 2. 不为零　 减小　 【考点】动能和势能的转化　 【解析】 水火箭在最高的 B 点时,在水平方向上有一定的速 度,具有动能,即动能不为零;从 B 到 C 的过程中,水 火箭质量不变,高度变小,重力势能减小。 3. 增大　 减小　 【考点】动能和势能的转化　 【解析】不 计空气阻力,当小球从 A 点运动至 C 点的过程中,弹 簧的弹性形变程度变大,弹性势能增大,此过程中小 球的动能转化为弹簧的弹性势能,所以小球的动能 减小。 二、选择题 4. B　 【考点】动能和势能的转化　 【解析】当她从滑台 顶端沿斜面加速下滑时,其质量不变,高度变小,重 力势能减小,速度增大,动能增大,B 正确。 故选 B。 5. BD　 【考点】动能和势能的转化 　 机械能的概念 　 【解析】A. 北斗一号卫星随火箭加速升空的过程中, 质量不变,速度增加,高度增加,动能和重力势能都 增大,机械能增大,不是动能转化为重力势能,A 错 误;C. 北斗卫星绕地球运转的轨道是椭圆的,太空中 没有空气阻力,它的机械能守恒,卫星在近地点的机 械能等于卫星在远地点的机械能,C 错误。 故选 BD。 三、实验与探究题 6. (1)相等　 (2)越大　 (3)甲、丙　 (4)甲、乙　 (5) > 基础知识抓分练 8　 杠杆　 滑轮　 机械效率 一、填空题 1. 改变力的方向　 减小　 【考点】杠杆的应用　 定滑轮 及其工作特点 2. 费力　 距离　 【考点】杠杆的分类 3. 5　 10　 4　 【考点】动滑轮及其工作特点　 【解析】测 力计的示数为 5N,所以下面一段绳子对物体的拉力也 是 5N,物体做匀速直线运动,所受拉力与摩擦力平衡, 所以物体受到的摩擦力等于 5N。 因为力作用在动滑 轮的轴上,所以 F = 2f = 2×5N = 10N。 动滑轮由 2 段绳 子承担,若拉力 F 端移动了 2m,则物体 A 移动 4m。 4. 50　 80%　 10　 【考点】斜面机械效率的计算　 功率 的计算 　 【解析】利用斜面做的有用功:W有 = Gh = 100N×2m = 200J,总功:W总 = Fs = 50N× 5m = 250J,拉 力做功的功率:P= W总 t = 250J 5s = 50W;该装置的机械效 率:η= W有 W总 = 200J 250J = 80%;因为 W总 = W有 +W额,所以额 外功(克服摩擦做的功):W额 =W总 -W有 = 250J-200J = 50J,而 W额 = fs,所以摩擦力 f= W额 s = 50J 5m = 10N。 追梦之旅·初中期末真题篇·江西专版 ZDR·八年级物理下　 第 22 页 5. 2　 0. 15　 4. 5　 【考点】滑轮组中的相关计算　 【解析】 图中与托板相连的两个滑轮为动滑轮,共有 4 股绳子 跨过动滑轮,提升总重力 G = GA + 2G滑轮 +G托板 = 6N + 0. 5N+0. 5N+1N= 8N,不计滑轮轴摩擦和绳重,作用在 绳端的力 F= G总 n = 8N 4 = 2N;绳端移动的距离 s 和物体 上升的距离 h 的关系是 s = nh,物体上升的高度 h = s n = 1. 2m 4 = 0. 3m,由 v = s t 得物体 A 上升的速度 v = s t = 0. 3m 2s = 0. 15m / s;定滑轮对天花板的拉力等于两股绳对 定滑轮的拉力加上定滑轮的重力,即 F′= 2N+2N+0. 5N= 4. 5N,则天花板对定滑轮拉力大小等于 4. 5N。 二、选择题 6. D　 【考点】滑轮组中的相关计算　 杠杆的平衡条件　 【解析】图中使用的简单机械,不计机械自重和摩擦的 条件下:A. 用该图的杠杆提升重物时,动力臂小于阻力 臂,是费力杠杆,F>G;B. 用该图的杠杆提升重物时,动 力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,F =G;C. 滑轮组绳子的 有效股数 n= 2,则拉力 F = 1 2 G;D. 滑轮组绳子的有效 股数 n= 3,则拉力 F = 1 3 G;比较各机械使用时绳子的 拉力可知 D 图中的机械最省力。 故选 D。 7. D　 【考点】杠杆的分类　 杠杆的应用　 增大和减小 压强的方法　 【解析】A. 刀刃很薄,是在压力一定时, 通过减小受力面积来增大压强,A 错误;B. 铡刀在使 用时动力臂大于阻力臂,所以铡刀实质上是一种省 力杠杆,B 错误;C. 由图知,甘蔗放在 b 点比 a 点时的 阻力臂更大,而甘蔗对铡刀的阻力一定,此时动力臂 一定,根据杠杆的平衡条件可知,动力会更大,会更 费力,C 错误;D. 由图知,手沿 F2 方向用力比沿 F1 方 向用力时的动力臂要大,而阻力、阻力臂一定,根据 杠杆平衡条件可知,动力越小(即更省力),D 正确。 故选 D。 8. BD　 【考点】轮轴 　 增大或减小机械效率的方法 　 【解析】AB. 轮子和轴固定在一起转动的机械,叫做轮 轴,所以辘轳是一个轮轴,A 错误,B 正确;C. 增大水 桶的重力,在水的重力不变的情况下,有用功不变, 额外功变大,根据 η= W有 W总 = W有 W有 +W额 可知,机械效率会 变小,C 错误;D. 增大桶内的水量,有用功会变大,桶 的重力不变,额外功不变,机械效率会变大,D 正确。 故选 BD。 9. B　 【考点】杠杆的机械效率 　 杠杆的动态平衡分析 　 【解析】阻力 F2 =G= 150N,因为加在 A 点拉力的方 向始终竖直向上,阻力方向始终竖直向下,所以其力 臂之比: l1 l2 = OA OB = 2 1 ,根据杠杆平衡条件:F1 l1 =F2 l2, 可得拉力 F= F1 = l2 l1 ×F2 = 1 2 ×150N = 75N,转动过程 中阻力不变,所以拉力始终不变,AD 正确;拉力移动 的速度 v1 = 2v2 = 2 × 0. 01m / s = 0. 02m / s,其做功的功 率 P= W t = Fs t =Fv1 = 75N×0. 02m / s = 1. 5W,B 错误;杠 杆是轻质杠杆,不计自重、绳重和摩擦,机械效率是 100%,C 正确。 故选 B。 10. C　 【考点】滑轮组中的相关计算 　 【解析】①由图 丙可知,在 1 ~ 2s 内,A 被匀速提升,由图乙可知拉力 F= 10N,由图甲知,n= 2,忽略绳重及摩擦,拉力 F = 1 2 (GA+G动),则动滑轮重力:G动 = 2F-GA = 2×10N- 10N = 10N,①错误;②由图丙可知,1 ~ 2s 内,物体 A 做匀速运动,速度为 vA = 0. 2m / s,则物体 A 上升的距 离为 h = 0. 2m,则自由端移动的距离: s = 2h = 2 × 0. 2m = 0. 4m,则 1 ~ 2s 内拉力 F 做的功:W=Fs= 10N ×0. 4m = 4J,②正确;③1 ~ 2s 内,拉力端移动速度 v= 2vA = 2×0. 2m / s = 0. 4m / s,1 ~ 2s 内拉力 F 的功率:P =Fv= 10N×0. 4m / s = 4W,③正确;④忽略绳重及摩 擦,C 处绳子拉力 FC = 1 2 (FB +G动)= 1 2 (FB +10N), 则当 C 处最大拉力为 60N 时,B 处拉力为 110N;当 B 处最大拉力为 100N 时,C 处拉力为 55N;所以要 以 B 处最大拉力为准,B 处的拉力:FB = GA +G重物 = 100N,此装置最多能运载重物的重力:G重物 = FB -GA = 100N-10N = 90N;此装置提升重物的机械效率随 提升物重的增大而增大,此装置提升重物的最大机 械效率:η = W有 W总 = G重物 h FC最大 s = G重物 h FC最大 ×2h = G重物 2FC最大 = 90N 2×55N ≈81. 8%,④正确。 故选 C。 三、计算题 11. 解:(1)动滑轮的重力:G动 =m动 g = 100kg×10N / kg = 1 000N,重物的重力: G = mg = 300kg × 10N / kg = 3 000N,由图知,n= 4,不计绳重和摩擦时,电动机对 绳子的拉力:F= 1 n (G+G动)= 1 4 ×(3 000N+1 000N) = 1 000N; (2)拉力端移动距离 s = nh = 4×3m = 12m,电动机对 绳子拉力做的总功:W总 = Fs = 1 000N × 12m = 1. 2 × 104J,拉力做功的功率:P= W总 t = 1. 2 ×104J 30s = 400W; (3 ) 拉力做的有用功: W有 = Gh = 3 000N × 3m = 9 000J,滑轮组的机械效率:η = W有 W总 = 9 000J 1. 2×104J = 75%。 12. 解:(1)根据杠杆平衡条件可得:FA ×OA =FB ×OB,则 B 点受到的拉力为:FB =FA× OA OB = 120N× 3 2 = 180N; (2)因为 FB+F浮 =G,所以 F浮 =G-FB = 300N-180N = 120N; (3) 因为物体 M 浸没在液体中, 所以 V排 = V = 0. 01m3,由 F浮 = ρ液 gV排 可知,液体的密度:ρ液 = F浮 gV排 = 120N 10N / kg×0. 01m3 = 1. 2×103kg / m3。 四、实验与探究题 13. (1)右 (2)动力×动力臂=阻力×阻力臂(或 F1 l1 =F2 l2) (3)B　 (4)靠近支点 O 移动一格　 (5)大　 (6)能 14. (1)匀速　 (2)丙　 (3)0. 17　 动滑轮重力不同 (4)同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率 越高 (5)不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效 率越低 追梦之旅·初中期末真题篇·江西专版 ZDR·八年级物理下　 第 23 页