第十二章 简单机械（基础卷）-2024-2025学年人教版物理八年级下册

第十二章 简单机械 （基础卷） 一、填空题（本题共6小题，每空3分，共42分） 1．据说古希腊学者      为了鉴定王冠是否是用纯金制成的，要测量王冠的体积，冥思苦想了很久都没有结果．一天，当他跨进盛满水的浴缸洗澡时，看见浴缸里的水向外溢，突然想到，物体浸在液体中的体积，不就是物体排开液体的体积吗？随后，他设计了实验，解决了王冠的鉴定问题。除了浮力这个原理外，他通过研究利用木棒撬动巨大石块等生活现象时还发现了      原理。 2．大家在吃自助餐时，用食品夹夹取自己喜欢的美食（如图），若要使拿餐盘的手用力小一些，夹取的食物应放在盘中离手较    （选填“远”或“近”）的地方，食品夹属于   （选填“省力”或“费力”）杠杆。 3．夏天为遮阳，窗前挂有竹帘，如图所示。其顶部安装有两个    滑轮，这种滑轮的作用是改变力的    （选填“大小”或“方向”）。     4．小明通过仔细观察，发现简单机械在生活中有很多实际应用，如：指甲钳、剪刀、钥匙等。将图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个　　　（选填“杠杆”、“滑轮”或“轮轴”），属于　　　（选填“省力”或“费力”）机械。 5．小刚用力将一桶水从井里提上来，他对    做的功是有用功，他对    做的功是额外功。如果要提高提水做功的效率，应该      。 6．用一段细线将粗细均匀的直铁丝吊起后，直铁丝在水平位置处 于平衡状态；若将右端折叠一段，如图所示，可能出现的现象是       ，你猜想此现象的依据是      。 二、选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。第7～12题每小题只有一个选项符合题目要求；第13、14题每小题有两个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全得1分，有错选的得0分） 7．图中的测量工具没有利用杠杆原理的是（　　）     A．弹簧测力计 B．杆秤 C．台秤 D．托盘天平 8．关于杠杆，下列说法中正确的是（　　） A．杠杆只有静止在水平位置才是处于平衡状态 B．杠杆平衡时，作用在杠杆上的两个力一定在支点的两侧 C．杠杆一定有支点 D．杠杆的支点一定在杠杆的正中间 9．如图所示生活中常用的工具中，使用时属于费力杠杆的是（  ） A．核桃夹 B．钢丝钳 C．筷子 D．起子 10．利用两个滑轮提升同一重物，滑轮重、绳重、摩擦力均不计，图的几种组合中，最省力的组合是（  ） A     B     C     D 11．如图所示，小华用苹果和桔子来玩跷跷板。她将苹果、桔子分别放在轻杆的左右两端，放手后，杆马上转动起来。使杆逆时针转动的力是（  ） A．苹果的重力 B．桔子的重力 C．杆对桔子的支持力 D．苹果对杆的压力 12．下列关于机械效率的说法正确的是（  ） A．机械效率不可能达到100％ B．随着科学技术的发展，机械效率可能会大于100％ C．滑轮组的机械效率一定大于动滑轮的机械效率 D．杠杆的机械效率一定大于动滑轮的机械效率 13．（双选）如图所示的甲、乙两滑轮组，它们吊起的重物都是G，所用滑轮的规格相同, 不计绳重与摩擦。当重物匀速上升时，以下说法正确的是（  ） A．两组滑轮的有用功相等 B．乙滑轮组比甲滑轮组更省力 C．两个滑轮组的机械效率不相同 D．两个滑轮组的机械效率相同 14．（双选）如图所示，在均匀杠杆的左侧挂3个钩码，右侧挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠杆在水平位置平衡的是（所用钩码均相同）（　　）     A．两侧钩码同时向支点移动一格 B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码 C．右侧加挂两个钩码，左侧加挂三个钩码 D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格 三、作图题（本题共2小题，每小题3分，共6分） 15．如图所示，O为转动点，请在图中画出使轻质杠杆保持平衡的最小的力F的示意图（要保留作图痕迹）。 16．用滑轮组拉出陷入泥中的汽车，在图中画出最省力的绳子绕法。 四、实验探究题（本题共2小题，第17题6分，第18题10分，共16分） 17．如图所示是小明探究“比较定滑轮和动滑轮的特点”的实验。     （1）对比甲、乙两图可知，定滑轮工作时的特点是    。 （2）实验中小明发现丙图中的弹簧测力计的示数并不是甲图 中弹簧测力计示数的一半，结合你的实验，你认为原因可能 是：      。 （3）如果图乙和图丙中钩码的质量相同，提升的高度相同， 不计绳子的摩擦，两个装置的机械效率为：η乙    η丙。 （填“＞”、“＝”或“＜”） 18．在“研究杠杆的平衡条件”实验中： （1）实验前，发现杠杆处于如图（a）所示的状态，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向    （填“左”或“右”）移动。 （2）左右两端添加钩码后，此时杠杆的状态如图（b）所示，可以将右端钩码的位置向_____（填“左”或“右”），使杠杆重新平衡在水平位置。 （3）上面两次操作都要使杠杆平衡在水平位置，这样做的目的是      。 （4）某实验小组进行正确的实验操作后，得到的数据为F1＝6N，l1＝20cm，F2＝4N和l2＝30cm。该实验小组根据这些数据能否得出探究结论？      。理由是      。 五、综合应用题（本题共1小题，共12分） 19．如图15甲所示，工人驾驶起重机将质量为m的样板房材料在时间t内匀速吊起h，绳索的拉力为F。图乙是机械工作简图。 （1）此滑轮为   （选填“定”或“动”）滑轮，如果匀速提升物体，则此物体的机械能将    （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）如果忽略绳重和摩擦，此滑轮的自重为多少？ （3）此起重机的功率多大？ （4）不计绳重及摩擦，该起重机此时的机械效率为多大？ 参考答案与解析点评 一、填空题（每空3分，共42分） 1．阿基米德；杠杆 【考点】物理学史；杠杆的应用 【解析】故事的主人公是古希腊学者，他的名字是阿基米德，阿基米德是古希腊哲学家、数学家、物理学家，出生于西西里岛的叙拉古，享有“力学之父”的美称，主要成就有浮力原理，杠杆原理，《几何原本》，螺旋式抽水机等。 【点评】此题考查密度的应用和物质的鉴别以及学生的识记能力，熟练掌握阿基米德的成就即可得出答案。 2．近；费力 【考点】杠杆的平衡分析法及其应用；杠杆的分类 【解析】由杠杆的平衡条件可知，在阻力和动力臂不变的情况下，阻力臂越小越省力。结合图片和生活经验，判断餐盘在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。 由杠杆的平衡条件可知，在阻力和动力臂不变的情况下，阻力臂越小，越省力。所以若要使拿餐盘的手用力小一些，夹取的实物应放在盘中离手较近的地方；手拿餐盘时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。     【点评】此题考查的是杠杆平衡条件的应用和杠杆的分类，巧用杠杆：①在阻力和动力臂不变的情况下，阻力臂越小越省力；②在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越长越省力。 3．定；改变力的方向 【考点】定滑轮及其工作特点 【解析】由图可知，两个滑轮的轮轴都是固定在墙壁上的，所以两个滑轮应该都是定滑轮；使用定滑轮的特点是不省力，但可以改变力的方向。 【点评】此题结合具体的实例，考查了定滑轮的定义及其工作特点，是考查滑轮知识点的典型题目。 4．轮轴；省力 【考点】轮轴及其他常见简单机械；杠杆的分类 【解析】钥匙在使用时绕中心轴转动，所以属于轮轴，轮轴是杠杆的一种变形；其轮半径和轴半径分别为动力臂和阻力臂，因为动力臂大于阻力臂，所以轮轴是一种省力杠杆。 【点评】本题考查了学生对杠杆、轮轴的了解与掌握，正确判断出轮半径、轴半径与动力臂、阻力臂的关系是本题的关键。 5．水；桶；减小桶重 【考点】有用功和额外功；增大或减小机械效率的方法     【解析】小刚用力将一桶水从井里提上来，因为我们的目的是提水，所以他对水做的功是有用功；他对桶做的功是不得不做的，没有桶就提不成水，所以是额外功。要提高做功的效率，就要减少额外功，所以可减小桶重。 【点评】此题考查我们对于有用功和额外功的理解。此题还会改成：如果桶掉到井里，从井里捞桶的时候，会把桶中的水一同提上来，在这种情况下，         是有用功，            是额外功。 6．左端下降，右端上升；杠杆的平衡条件 【考点】杠杆的平衡条件 【解析】右边铁丝折叠后，重力不变，但右边的重心左移，力臂减小，即右边的力与力臂的乘积减小，故左端下降。 【点评】由杠杆平衡中一量的变化判断出平衡条件的变化，从而判断出杠杆的变动，学习中要掌握这种基本题型。 二、选择题（每小题3分，共24分） 7．A 【考点】杠杆的定义；弹簧测力计的工作原理 【解析】杆秤、台秤、托盘天平都可以简化成在力的作用下，能绕某一固定点转动的硬棒，符合杠杆的定义，利用了杠杆原理；弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长就越长的原理制成的。     【点评】解答本题的关键是掌握各种测量工具的工作原理。 8．D 【考点】杠杆的平衡条件；杠杆及其五要素 【解析】杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。所以杠杆平衡不一定静止在水平位置，故A错误；杠杆的支点可以在杠杆的中间，也可以在杠杆的两端，如我们用筷子时，支点就在上端，故B错误；杠杆平衡时，作用在杠杆上的两个力不一定在支点的两侧，如铡刀的刀片就是杠杆，它的支点在一端，两个力就在支点的一侧，故C错误；由杠杆的定义可知，杠杆一定有支点，故D正确。 【点评】杠杆平衡是指杠杆静止或匀速转动。至于作用在杠杆上的力是不是一定在支点两侧和支点一定在杠杆的中间，可通过一些例子进行说明。本题只要抓住杠杆的定义，了解一些常见的杠杆，就可解答。 9．C 【考点】杠杆的分类 【解析】结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。 核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。     【点评】杠杆的分类主要包括以下几种：①省力杠杆，动力臂大于阻力臂；②费力杠杆，动力臂小于阻力臂；③等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。 10．C 【考点】滑轮组中的相关计算 【解析】滑轮重、绳重、摩擦力均忽略不计。A图，动滑轮上有2段绳子，物重G由2段绳子承担，所以拉力F1＝（1/2）G；B图，两个滑轮都是定滑轮，所以拉力F2＝G；C图，动滑轮上有3段绳子，物重G由3段绳子承担，所以拉力F3＝（1/3）G；D图，动滑轮上有2段绳子，物重G由2段绳子承担，所以拉力F4＝（1/2）G。 比较可知，拉力最小的是C图，即C图最省力。 【点评】此题主要考查了滑轮组的省力特点，关键是分析出滑轮组由几段绳子承担物重，由几段绳子与动滑轮接触，则承担物重的绳子段数就是多少。 11．D 【考点】杠杆及其五要素 【解析】苹果和桔子对杠杆的压力分别为动力和阻力，动力臂等于阻力臂，苹果对杠杆的压力大于桔子对杠杆的压力，因此使杠杆转动的力是苹果对杆的压力。 【点评】本题在解答时一定要搞清研究对象是杠杆，苹果的重力是苹果受到的力。 12．A 【考点】机械效率的概念     【解析】科技无论怎么发展，机械元件之间摩擦都不能消除，机械效率不可能达到100%，更不会大于100%，所以选项A正确，选项B错误；滑轮组的机械效率、动滑轮的机械效率、杠杆的机械效率高低，跟机械的重、提起物体的重、摩擦、绳重等有关，在这些不能确定的情况下不能确定哪种机械的机械效率的更大一些。选项C、D都错误。 【点评】无论科学如如何发展，机械效率都不会等于100%，更不会大于100%，机械效率的高低跟机械的重、提起物体的重、摩擦、绳重等有关。 13．B、D 【考点】机械效率的大小比较；滑轮组中的相关计算 【解析】做有用功的多少取决于物重与提升的高度，提升的高度不知道，无法比较有用功，故A错误；甲滑轮组拉力F甲＝（1/2）G，乙滑轮组F乙＝（1/3）G，故乙滑轮组比甲滑轮组更省力，故B正确；不计绳重与摩擦，额外功相同，提升物重相同，有用功相同，总功等于有用功加额外功，由η＝W有用/W总×100%可知，两个滑轮组的机械效率一样，故C错误，D正确。 【点评】此题涉及到了机械效率，滑轮组及其工作特点等多个知识点，是一道综合性较强的题目。 14．C、D 【考点】杠杆的平衡分析法及其应用 【解析】杠杆是否平衡，取决于两边力和力臂的乘积是否相等，若F1l1＝F2l2，杠杆平衡；若F1l1≠F2l2，杠杆就不平衡。     设每个钩码重力为G，每个小格长度为l。 两侧钩码同时向支点移动一格，左边：3G×l＝3Gl，右边：2G×2l ＝4Gl，右边大于左边，杠杆右边下倾，故A错误；两侧钩码下方同时加挂一个钩码，左边：4G×2l ＝8Gl，右边：3G×3l ＝9Gl，右边大于左边，杠杆右边下倾，故B错误；右侧加挂两个钩码，左侧加挂三个钩码，左边：6G×2l ＝12Gl，右边：4G×3l ＝12Gl，右边等于左边，杠杆平衡，故C正确；左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格，左边：2G×2l ＝4Gl，右边：2G×2l ＝4Gl，右边等于左边，杠杆平衡，故D正确。 【点评】本题考查了杠杆的平衡条件的实验探究过程，学生要加强对杠杆的认识。 三、作图题（每小题3分，共6分） 15．如图所示 评分标准：作图规范、清晰、合理，力的示意图要标明方向。力臂1分，力方向1分，箭头1分。 【考点】力的示意图与图示；杠杆中最小力的问题 【解析】根据杠杆的平衡条件：F1l1＝F2l2，可知在阻力和阻力臂不变的情况下，要使动力最小，就要使动力臂l1最大，即在杠杆上找一点，使其到支点的距离最长，这个距离即为动力臂。由图可知，在杠杆上右边端点到支点O的距离最大，过右边端点沿斜向下的方向做力臂的垂线即为最小的动力F，如图所示。     【点评】根据杠杆的平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定的前提下，要使动力最小，就要使动力臂最大。 16．如图所示 【考点】滑轮组的设计与组装 【解析】一个动滑轮和一个定滑轮组成滑轮组，要求最省力，则动滑轮上绳子的段数最多为3，故绳子先系在动滑轮的左侧挂钩上，然后绕过左边的定滑轮，再绕过动滑轮。如图所示. 【点评】最省力的滑轮组绕绳方法：绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，再绕过动滑轮。 四、实验探究题（17题6分，18题10分，共16分） 17．（1）不能省力，可以改变力的方向；（2）滑轮的质量（重力）较大（弹簧测力计挂反了；弹簧测力计没有竖直等）；（3）＞ 【考点】比较定滑轮和动滑轮的特点 【解析】（1）比较甲、乙两图中弹簧测力计示数的大小可知，其示数大小不变。但是图乙中拉力的方向向下，故可得出使用定滑轮不能省力，但可以改变用力的方向；     （2）由于实验中有动滑轮，它的重力没有计算在内；若弹簧测力计挂反了，拉时它自身有重力也会增大读数；如果弹簧测力计没有竖直拉，卡住也会读数增大；绳子和滑轮间有摩擦也会增大读数等； （3）因为图乙在提升重物时额外功只有摩擦力产生，而图丙有摩擦外，还有动滑轮重产生额外功，这个是主要的，所以图丙的额外功大于图乙的额外功，由η＝W有用/W总知，η乙大于η丙。 【点评】本题考查了学生从数据（图中弹簧测力计的示数）得出结论的能力，认识到使用定滑轮和动滑轮的特点，以及对实验中出现的问题的分析猜想能力。 18．（1）右；（2）右；（3）便于测量力臂的长度；（4）不能得出实验结论；因为一次实验获得的数据具有偶然性，不能反映普遍规律 【考点】探究杠杆的平衡条件 【解析】（1）杠杆自身有重力，实验前先要调节杠杆两端的平衡螺母，使其在水平位置平衡，这是为使杠杆所受的重力通过支点，从而可以不考虑杠杆的重力对其转动的影响，调节方法是“左低右调，右低左调”。如图（a）所示的状态，左低右高，应将平衡螺母向右调； （2）如图（b）所示的状态，左低右高，可以将右端钩码的位置向右移； （3）使杠杆平衡在水平位置，这样做的目的是为了便于测量力臂的长度；     （4）该实验小组只做了一次实验，不能得出实验结论，因为一次实验获得的数据具有偶然性，不能反映普遍规律。 【点评】本题中强调了杠杆平衡条件的普遍性，实验中要多做几次实验，寻找普遍规律。 五、综合应用题（共12分） 19．（1）（4分）动；增大 （2）（3分）由图可知：绳子的股数n＝2，则G总＝2F，（1分） 由G总＝G物＋G动得，（1分） G动＝G总－G物＝2F－G物＝2F－mg。（1分） （3）（3分）s＝nh＝2h，（1分） W总＝Fs＝2Fh，（1分） P总＝W总/t＝2Fh/t；（1分） （4）（2分）W有用＝Gh＝mgh。（1分） 动滑轮的机械效为： η＝W有用/W总＝mgh /2Fh＝mg /2F。（1分） 评分标准：（1）共4分，每空2分；（2）（3）各3分，（4）2分，按上面的要求给分。没有化为题目所给的字母扣1分，以上错误不重复扣分。 参考以上标准，其他答案只要合理同样给分。 【考点】动滑轮的特点；机械能的概念；功率及其计算；机械效率     【解析】解：（1）动滑轮是指和物体一块移动的滑轮，由图乙可知，此滑轮为定滑轮。当用力匀速提升物体的过程中，质量不变，高度变大，所以其重力势能变大；速度不变，动能不变；机械能是动能和势能的总和，所以其机械能增加； （2）（3）（4）见答案 【点评】此题主要考查动滑轮的定义及其特点和拉力的计算，对机械能大小的影响因素的了解和掌握，同时考查了功率和机械效率的计算，是一道综合性题。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$