第十二章 简单机械 单元测试-2023-2024学年初中物理人教版八年级下册

第十二章 简单机械 一、单选题 1.如图所示的器具,属于费距离杠杆的是( ) A.独轮车 B.镊子 C.天平 D.筷子 2.如图,这是家用手摇晾衣架,衣服和晾衣架的总重为120N,不计动滑轮重、绳重及摩擦。下列说法不正确的是( ) A.滑轮A为定滑轮,可以改变力的方向 B.滑轮B为动滑轮,可以省力 C.晾衣架静止时,绳的拉力F为 D.摇柄属于轮轴,可以省力 3.重力为4N的定滑轮固定在天花板上,用它将一重120N的物体匀速提升,所用的最小拉力为( ) A.124N B.120N C.116N D.62N 4.用定滑轮匀速吊起重物,先后用F1、F2、F3沿图中所示的方向拉绳子,则( ) A.F1>F2>F3 B.F1<F2<F3 C.F3<F1<F2 D.F1=F2=F3 5.如图所示,物理实践小组用相同的滑轮设计成甲、乙两种装置来提升重物,分别将质量相等的两物体匀速向上提升,若将两物体在相同时间内提升了相同的距离。不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( ) A.两装置中人前进的速度相同 B.甲装置中人的拉力较小 C.乙装置中人所做的功较小 D.甲装置的机械效率较大 6.如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是( ) A. B. C. D. 7.如图所示,用滑轮组将重为180N的物体匀速提高了1米,动滑轮重为6N,则下列说法正确的是(不计绳重及摩擦)( ) A.拉力为60N B.拉力为62N C.绳的自由端移动了4m D.绳的自由端移动了1m 8.一个工人用图所示的滑轮组提升1000N的货物,所用拉力为600N,绳子自由端10s内拉下了10m,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( ) A.总功是10000J,有用功是6000J B.有用功是1000J,额外功是5000J C.拉力做功为6000J,功率为1000W D.总功是6000J,机械效率为83.3% 9.质量为60kg的工人站在水平地面上,利用如图滑轮组竖直向下拉动绳子自由端,将一质量为80kg的重物A以0.2m/s的速度匀速上升1m,此时该滑轮组的机械效率为80%(g取10N/kg),对此工作过程及装置以下说法错误的是( ) A.增大A的质量,可提高滑轮组效率 B.拉力F的功率为200W C.工人对绳的拉力做功1000J D.动滑轮重为200N 10.下列说法中正确的是( ) A.用同一水桶从井中提水时,提一桶水比提半桶水的机械效率高 B.水桶掉到井里,把水桶捞上来时,对桶做的功是额外功 C.用动滑轮提升重物时,绳子自由端拉力做的功是有用功 D.使用机械过程中,额外功越少,则机械效率就越高 二、填空题 11.如图是人们利用简单机械的情景。使用甲机械的目的是 ,使用乙机械的目的是 。 12.如图所示,小明同学用滑轮组匀速提升重的物体,若每个滑轮均重,绳重和摩擦忽略不计,物体在内,竖直匀速提升,拉力做功的功率为 ,该滑轮组的机械效率为 。 13.如图所示,A物重100N,在力F的作用下,以5cm/s的速度在水平面上匀速向右运动,此时弹簧测力计的示数为10N,则A物体受到的摩擦力是 N;拉力F为 N;拉力在10s内所做的功为 J。 14.用20N的水桶到3m深的井中打一桶水,水重30N,不计绳重,则打一次水做的有用功是 J,机械效率是 ;若不慎将水桶落入井中,现打捞水桶,里面也带了同样多的水,则此时有用功是 J,机械效率是 。 15.如图所示,用滑轮组将一正方体物块在5s内沿水平方向匀速拉动10m,绳自由端施加的拉力F大小为20N,拉力F做的功为 J,功率为 W。该滑轮组的机械效率为80%,物体受到的摩擦阻力为 N。 16.如图所示,斜面长4m,高1m,工人用400N沿斜面方向的力在10s内把重1200N的货箱匀速推到车上。此过程中,推力做功的功率为 W,斜面的机械效率为 %,货箱所受的摩擦力大小为 N。生活、生产中利用斜面工作时,提高斜面机械效率切实可行的措施是 (写出一条即可)。 三、实验题 17.如图,某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时,用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块,收集了下表的实验数据。 (1)第1次实验中,木块所受摩擦力为 N;(计算结果保留1位小数) (2)分析表中的数据可得出:在其他条件一定时,斜面越缓,越 (选填“省”或“费”)力;斜面越陡,机械效率越 (选填“高”或“低”); 实验次数 斜面的倾斜程度 物块重力G/N 斜面高度h/m 拉力F/N 斜面长度s/m 机械效率 1 较缓 5 0.2 2.4 1 41.7% 2 较陡 5 0.5 3.2 1 78.1% 3 最陡 5 0.7 4.3 1 81.4% (3)该小组又进行了第4次实验,他们在斜面上铺上棉布,使斜面变粗糙,保持斜面高和长分别是0.5m和0.1m,用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀速直线运动,读出此时弹簧测力计的示数为4N,他们测得这种情况下,斜面的机械效率为 ;把第4次与第 次测量结果相比较,还能得出:在其他条件一定时,斜面越粗糙,斜面的机械效率越低。 四、计算题 18.如图所示,是某建筑工地上,一个重500N的工人利用滑轮组从竖直的深井中提升泥土的情形。某次操作中,工人用160N的拉力F在10s内将总重为400N的泥土匀速提升1m。在此过程中不计摩擦、绳重和装泥土的容器重。求: (1)绳子自由端移动的速度为多少? (2)工人使用的滑轮组中,动滑轮的重力是多少? (3)如果绳子能承受的最大拉力为700N,请计算工人利用此装置一次最多能提升重为多少N的泥土? 19.如图所示用一滑轮组拉着重8 104N的汽车沿水平方向匀速移动,汽车所受阻力为车重的0.03倍,此滑轮组的机械效率为80%,求 (1)拉力F为多少牛? (2)若汽车移动的速度为0.2m/s,1分钟内拉力做了多少焦的功? 20.如图所示,用的拉力,将重的木箱匀速提升,不计绳重和摩擦。求: (1)动滑轮重; (2)滑轮组所做的有用功; (3)滑轮组的机械效率。 参考答案: 1.A A.独轮车在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,省力但能费距离,故A符合题意; BD.镊子、筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,所以它是费力杠杆,费力但能省距离,故BD不符合题意; C.托盘天平在使用时,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,故C不符合题意。 2.C AB.A滑轮的轴是固定不动的,是定滑轮,可以改变力的方向;B滑轮的轴与物体一起运动,是动滑轮,可以省力,故AB正确,不符合题意; C.由图可知,连接动滑轮绳子的股数 不计滑轮重绳重及摩擦,静止时绳的拉力 故C错误,符合题意; D.摇柄也是一种简单机械,属于轮轴,可以省力,故D正确,不符合题意。 3.B 使用定滑轮不能省力,不计摩擦和绳重 因此所用的最小拉力为120N,故ACD不符合题意,B符合题意。 4.D 定滑轮只改变力的方向,不改变力的大小,则F1=F2=F3,故ABC不符合题意,D符合题意。 5.D A.设物体提高的距离为h,图甲两个滑轮都是定滑轮,拉力端移动距离 图乙使用的是一个动滑轮、一个定滑轮,绕过动滑轮的股数是2,则拉力端移动距离 所以拉力端移动距离 运动时间相同,由可得拉力端移动速度甲的速度小于乙,故A错误; B.不计绳重和摩擦,使用图甲滑轮组时,拉力 使用图乙滑轮组,拉力为 由于物体和动滑轮各自的重力未知,所以不能确定拉力大小关系,故B错误; C.提升的物体质量相等,即重力相等,提升的高度相同,由W有用=Gh可知两次提升物体所做的有用功相等,图乙装置中需要提升动滑轮做额外功,所以乙装置中人所做的功较大,故C错误; D.不计绳重和摩擦,使用定滑轮时,额外功为零,机械效率为100%;使用动滑轮时,要提升动滑轮做额外功,机械效率小于100%;所以甲装置的机械效率大于乙,故D正确。 6.D 不计机械自重和摩擦: A.图中为动滑轮,动力作用在轮上,; B.图中为滑轮组,与动滑轮相连的绳子段数是3,因此; C. 图中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,则; D. 设杆与水平面的夹角为,根据杠杆平衡条件可得 解得; 综上所述,因此动力最小的是D,故D符合题意,ABC不符合题意。 7.B AB.由图可知,绳子绕绳股数,不计绳重及摩擦,拉力的大小为 故A错误,B正确; CD.当物体提高了1m时,绳子自由端移动的距离为 故CD错误。 8.D 拉力所做的总功为 功率为 如图所示,n=2,有用功为 额外功为 机械效率为 故ABC错误,D正确。 9.D A.由 得,增大A的质量,可提高滑轮组效率,故A正确,不符合题意; BC.滑轮组的有用功为 由得,拉力的总功为 由得,物体上升的时间为 拉力F的功率为 故BC正确,不符合题意; D.滑轮组的额外功为 滑轮组的额外功为克服动滑轮的重力与克服摩擦力做的功,则滑轮组克服动滑轮的重力做的功小于200J,则动滑轮的重力 故D错误,符合题意。 10.A A.额外功等于水桶重力乘以提水高度,水桶重力和提水高度都相等,所以额外功相等;第一次取半桶水,第二次取满桶水,根据 可知,第二次所做有用功要多,在额外功相等的情况下,有用功多的机械效率高,所以提一桶水比提半桶水的机械效率高,故A正确; B.从井里捞桶时,目的是捞桶,所以对桶做的功是有用功,同时,还要将桶中的部分水提起来,所以对水做的功是额外功,故B错误; C.用动滑轮提升重物时,绳子自由端拉力做的功是总功,故C错误; D.机械效率高的机械,说明所做有用功占总功的比值大,额外功所占总功的比值小,不是做的额外功越少,故D错误。 11. 改变施力的方向 省力 [1]由图可知,甲滑轮轴的位置固定不动,属于定滑轮,定滑轮的特点是能够改变力的方向,但是不能省力,因此使用甲机械的目的是改变施力的方向。 [2]乙滑轮轴的位置随被拉物体一起运动,属于动滑轮,动滑轮的特点是可以省力,但不能改变力的方向,因此使用乙机械的目的是省力。 12. [1]由图可知,绳子的有效股数,由题可知,不计绳重及摩擦,当时,拉力的大小 由图知,承担重物绳子的段数,由和可得总功 拉力的功率 [2]有用功 该滑轮组的机械效率 13. 10 20 5 [1] [2]由题意可知,物体匀速运动,受平衡力,拉力F为物体A所受摩擦力与弹簧测力计示数之和,A受到的摩擦力等于弹簧测力计的示数,则A受到的摩擦力为 拉力F为 [3]拉力F的移动速度为A移动速度的一半,则拉力F的移动速度为 拉力在10s内移动的距离为 拉力在10s内所做的功为 14. 90 60% 60 40% 15. 400 80 32 [1]拉力F通过的距离 s=2h=2 10m=20m 拉力F所做的功为 [2]拉力F功率为 [3]由知道,有用功 地面对物体的摩擦阻力为 16. 160 75 100 使斜面更加光滑 [1]工人做的总功为 W总=Fs=400N 4m=1600J 则推力做功的功率为 [2]工人做的有用功为 W有用=Gh=1200N 1m=1200J 则斜面的机械效率为 [3]工人做的额外功为 W额=W总﹣W有用=1600J﹣1200J=400J 由W额=fs得受到的摩擦力为 [4]提高斜面机械效率的措施:增大斜面的倾角,或者使斜面更加光滑。 17. 1.4 省 高 62.5% 2 [1]由第1次实验的数据可知,沿斜面拉木块做的有用功 拉力做的总功 则额外功 由得,木块所受摩擦力 [2]由记录的数据可以看出,斜面的倾斜程度越缓时,沿斜面的拉力F越小,则斜面越省力。 [3]由记录的数据可以看出,斜面倾斜程度越陡时,斜面的机械效率越高。 [4]物体重 提升高度 克服物块重力做的有用功为 拉力 拉力移动的距离 拉力做的总功为 则斜面的机械效率为 [5]要探究机械效率与斜面粗糙程度关系,必须保证斜面倾斜程度和长度相同的情况下(即高度相同,斜面长度相同),第4次和第2次斜面的长度和高度相同,从数值上可以看出,在其他条件一定时,斜面越粗糙,机械效率越小。 18.(1)0.3m/s;(2)80N;(3)1420N 解:(1)由图知,承担物重的绳子股数n=3,绳子自由端移动的距离为 绳子自由端移动的速度 (2)不计摩擦、绳重和装泥土的容器重,拉力为 则动滑轮重力为 (3)因为工人的重力为500N,绳子能承受的最大拉力为700N,所以人能施加的最大拉力为 否则人会被绳子拉起来,不计摩擦、绳重和装泥土的容器重,最大拉力 则提升泥土的最大重力为 答:(1)绳子自由端移动的速度为0.3m/s; (2)工人使用的滑轮组中,动滑轮的重力是80N; (3)如果绳子能承受的最大拉力为700N,工人利用此装置一次最多能提升重为1420N的泥土。 19.(1)1000N;(2)36000J 解:(1)汽车所受阻力 由图知,与动滑轮相连的绳子股数n=3,则绳子自由端移动距离s2=3s1,使用滑轮组 解得F=1000N; (2)拉力移动的速度 1min内移动距离 拉力做功 答:(1)拉力F为1000N; (2)若汽车移动的速度为0.2m/s,1分钟内拉力做了36000J的功。 20.(1)300N;(2)2400J;(3)80% (1)由图知n=3,不计摩擦和绳重,由 可得动滑轮重 G动=nF−G物=3 500N−1200N=300N (2)做的有用功 W有=G物h=1200N 2m=2400J (3)拉力移动的距离 s=nh=3 2m=6m 滑轮组做的总功 W总=Fs=500N 6m=3000J (4)滑轮组的机械效率 答:(1)动滑轮重为300N; (2)拉力所做的有用功为2400J; (3)滑轮组的机械效率是80%。 学科网(北京)股份有限公司 $$