北京各区重点校2023-2024学年八年级下学期期中物理分类汇编：简单机械章节综合（非选择题）

2024北京各区重点校初二下学期期中物理 分类汇编：简单机械章节综合（非选择题） 一、填空题 1．（2024北京延庆初二下期中）如图甲是某小组的同学测量动滑轮的机械效率的示意图。用弹簧测力计竖直向上匀速拉动绳子自由端，将重为3N的物体从A位置提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的位置上升到位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示，请你根据他们做的实验完成下列问题，实验过程中： (1)弹簧测力计 时读出弹簧测力计的示数会使实验结果更准确。（选填“竖直向上匀速拉动”或“静止”）。 (2)有用功是 J。 (3)动滑轮的机械效率是 。 2．（2024北京房山初二下期中）小华探究杠杆平衡时动力与动力臂的关系。实验过程中，应保持 不变，在杠杆水平平衡时，测出每一组动力臂L和动力F的数据，并利用实验数据绘制出F随L变化的关系图线，如图所示。由图像可得出实验结论： 。 3．（2024北京北师大附属实验中学初二下期中）长尾夹是一种常见的办公用品，如图甲所示，小明在使用时发现，让夹子张开3mm时所用的力较小，如图乙所示，让夹子张开10mm时需要用很大的力，如图丙所示。请你就此现象提出一个可探究的科学问题 。    二、作图题 4．（2024北京通州初二下期中）强站在地面上，利用下图所示滑轮组提升重物。请你帮他在图中画出符合要求的绳子绕法。 5．（2024北京顺义牛栏山一中初二下期中）组装如图所示滑轮组，使绳自由端拉力F最小． ( ) 三、实验题 6．（2024北京通州初二下期中）提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用，对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实，对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想： 猜想1：滑轮组的机械效率与承担动滑轮重力和物重的绳子段数有关 猜想2：提升物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高 根据猜想，利用电子测力计以甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究，每个滑轮质量相等。 (1)为了完成猜想1，晓鹏选用甲、乙装置进行实验，而晓米则认为应选择乙、丙装置进行实验， 你认为 （选填“晓鹏”或“晓米”）方案错误，理由 。 G/N 2 4 6 T/N 2 4 6 h/m 0.1 0.1 0.1 F/N 0.9 1.5 2.2 s/m 0.3 0.3 0.3 74.1% 88.9% (2)晓鹏在完成猜想2实验时，测得实验数据如上表所示，有个别数据没有填写完整，请你帮他补充 ，根据实验数据，可验证猜想2是 （选填“正确”或“错误”）的。G表示钩码所受重力，T表示滑轮组对钩码的拉力，h表示物体移动距离，F表示绳端拉力，s表示绳端移动距离，表示机械效率。 7．（2024北京房山初二下期中）按图甲组装实物，用弹簧测力计拉动绳子自由端，将重为2N的钩码从A位置匀速竖直提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的位置竖直上升到位置，在这个过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示。请根据实验现象和数据完成下列问题： (1) AB； (2)拉力F做功为 J； (3)额外功为 J。 8．（2024北京通州初二下期中）实验桌上有满足实验要求的器材：1个调节好的量程为5N、分度值为0.1N的弹簧测力计，6个重力为1N的钩码，1个杠杆。杠杆上相邻刻度间距离相等，刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔，可用来挂钩码或弹簧测力计，如图所示。请利用上述实验器材，设计一个实验证明：“杠杆在水平位置平衡时，如果动力臂、阻力臂保持不变，则动力与阻力成正比”。 (1)老师给出该实验的步骤，但由于种种原因，一部分关键信息缺失，请你帮助晓彤补充完整。 ①将带支架的杠杆放在水平桌面上，调节平衡螺母使杠杆在 。 ②将1个重为1N的钩码（阻力）挂在支点一侧，将弹簧测力计的挂钩挂在另一处。 拉弹簧测力计，使杠杆再次在水平位置平衡，读出弹簧测力计的示数（动力），将、的数据记在表格中。 ③保持 不变，在钩码下加挂1个钩码，调整弹簧测力计，使杠杆再次在水平位置平衡，将、，的相应数据记在表格中。 ④仿照步骤③再做 次实验，将、的相应数据记在表格中。 (2)晓彤根据实验步骤，得到如下实验表格，请你根据表中数据，归纳出动力与阻力的关系： 。 /N 1 2 3 4 5 6 /N 0.5 1 1.5 2 2.5 3 (3)请你根据实验数据，用点A表示钩码作用在杠杆上的位置，用点B表示弹簧测力计作用在杠杆上的位置，请在图中的杠杆上标出A点和B点。 9．（2024北京房山初二下期中）如图所示，杠杆可在竖直平面内绕固定点O自由转动，其上相邻刻线间的距离相等。小华利用若干个相同的钩码和一个调节好的弹簧测力计进行实验，请你帮小华完成操作： (1)如图甲所示，杠杆静止时右端较高，为使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）端调节； (2)如图乙所示，调节杠杆水平平衡后，在A点挂两个钩码，应在 点（选填“B”或“C”）挂 个钩码，才能保持杠杆水平平衡； (3)在图乙中，若改用弹簧测力计作用在C点，为了保持杠杆水平平衡，应沿 方向向上拉弹簧测力计才能使其示数最小； (4)小华又做了一组对比实验，如图丙所示，钩码个数和位置不变，保持杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在①号位置时示数为；当弹簧测力计在②号位置时示数为。比较发现： （选填“>”、“<”或“=”），判断依据是 。 10．（2024北京房山初二下期中）实验桌上有满足实验要求的器材：调节好的、量程为0~5N弹簧测力计一个，重力为1N的钩码四个，在水平位置调节平衡的杠杆一个。杠杆上相邻刻度间距离相等，刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔，可用来挂钩码或弹簧测力计，如图所示。小华利用上述实验器材，设计一个实验证明：“杠杆在水平位置平衡时，如果动力臂、阻力臂保持不变，则动力与阻力有关”。 以下是她设计的主要实验步骤，请你补充完整： （1）用点A表示钩码作用在杠杆上的位置，用点B表示弹簧测力计作用在杠杆上的位置，请在图中的杠杆上标出A点和B点；( ) （2）在A点处挂两个钩码，在B点处竖直向上拉弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡。把弹簧测力计的拉力作为动力用表示，把钩码的重力作为阻力用表示，分别将和记录在表格中； （3） ，使杠杆在水平位置平衡，分别将和记录在表格中。 11．（2024北京延庆初二下期中）如上图所示，轻质杠杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，使用的每个钩码的质量均为100g，杠杆上相邻刻线间的距离相等。杠杆水平平衡，请按要求完成下列问题： (1)若在杠杆上的B点悬挂3个钩码，为使杠杆保持水平平衡状态，应该在A点悬挂 个钩码。 (2)仍在杠杆上的B点悬挂了3个钩码，为使杠杆保持水平平衡状态，应该用弹簧测力计在杠杆 （选填“A”或“C”）处竖直向上拉，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的示数为 N。（g取10N/kg） 12．（2024北京延庆初二下期中） (1)如图所示，温度计的示数是 ℃。 (2)如图所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且。线段 （选填“OA”、“AB”或“OB”）表示力F的力臂。 (3)用一个滑轮组提升重物，请在图中画出最省力的绕线方法。 四、简答题 13．（2024北京房山初二下期中）实验台上有组装好的实验装置，如图所示。另外还有重均为1N的钩码六个（图中未画出）。小华利用上述实验装置和钩码设计实验证明：动滑轮的机械效率不变，总功与有用功有关。小华的主要实验步骤如下： ①在动滑轮挂钩上挂两个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。钩码的总重用G表示，绳子自由端所受拉力用F表示，绳子自由端移动的距离用s表示，钩码上升的高度用h表示。将G的数值记录在表格中，用弹簧测力计测出F，用刻度尺分别测出s、h，并把测量数据记录在表格中。 ②在动滑轮挂钩上挂三个钩码，用弹簧测力计竖直向上匀速拉绳子自由端。分别将G、F、s、h的测量数据记录在表格中。 ③利用，计算出各次的有用功；用，计算出各次的总功，并将各次的有用功、总功记录在表格中根据以上叙述，回答下列问题： (1)小华的实验过程中存在的问题是： 。 (2)请你针对小华实验过程中存在的问题，写出改正措施： 。 (3)画出实验数据记录表格。 14．（2024北京通州初二下期中）为了省力晓刚用图甲所示方式挑着某一物体行走，但是他并没有感觉手臂很轻松，在路人的提醒下，改变了物体的位置如图乙所示，他顿时觉得不费力了。晓刚心中产生了疑惑，只改变物体的位置，人用的力更小了吗?结合物理课所学知识，他提出了可探究的科学问题：在动力臂和阻力大小不变的情况下，杠杆平衡时， 。 五、综合题 15．（2024北京房山初二下期中） (1)如图1所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB，线段 （选填“OA”、“OB”或“AB”）表示力F的力臂； (2)用如图2所示的滑轮组将重物提起，要求人站在地面上向下拉绳子的自由端，请画出正确的绕线方法。 16．（2024北京房山初二下期中）如图1所示，平衡木是一种女子竞技体操器械。平衡木用两根立柱支撑，与地面平行。平衡木可抽象成如图2所示的杠杆模型，甲立柱对平衡木的力作用在O点，乙立柱对平衡木的力作用在A点，平衡木的重心在B点。已知平衡木重为600N，在图2中，OA长为4m，OB长为2m，乙立柱对平衡木的力F与平衡木垂直。 (1)请在图2中，以O为支点，画出平衡木所受重力示意图和重力的力臂。 (2)以O为支点，求乙立柱对平衡木的力F的大小。 六、计算题 17．（2024北京通州初二下期中）在物理学中，经常把实物抽象成模型进行研究，图甲是自行车手闸在工作时的状态，图乙是其简化示意图，手对手闸的作用力为F。 (1)根据所学，手闸可以看作哪种模型? (2)若保持不变，静止时，则刹车拉线受到力的大小为多少? 18．（2024北京通州初二下期中）建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.15m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： (1)每个滑轮所受重力为多少? (2)绳子能承受的最大拉力是多少? (3)当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少? 19．（2024北京延庆初二下期中）《天工开物》中记载了中国古人利用桔槔汲水的情景，如今一些农田在灌溉时仍然传承着这种汲水方式。桔槔的主要结构如图所示，其上方的横杆是一根硬棒，横杆由竖木支撑，可绕通过O点的转轴转动，横杆A点绑有配重石块，B点连接一根细杆，细杆下方连有木桶，使用时人可对细杆施加向上或向下的力。已知OA长为1m，OB长为3m。横杆的自重、支点处的摩擦均忽略不计，汲水过程中细杆始终竖直。 (1)若配重石块重300N，当横杆在水平位置静止时，求B点受到的拉力F的大小。 (2)木桶装满水时，细杆、木桶和水总重140N，要使横杆提着装满水的木桶在水平位置静止（木桶完全离开井内水面），当所用配重石块重300N时，求人对细杆的力的大小和方向。 20．（2024北京房山初二下期中）用如图所示的装置提升重为700N的物体A，动滑轮重为300N。在卷扬机对绳子的拉力F作用下，物体A在10s内竖直匀速上升了2m。在此过程中，不计绳重和轮与轴的摩擦，求： （1）滑轮组的机械效率η； （2）拉力F的功率P。 参考答案 1．(1)竖直向上匀速拉动 (2)0.3 (3)75% 【解析】（1）弹簧测力计竖直向上匀速拉动时，系统处于平衡状态，测力计示数稳定，读出弹簧测力计的示数会使实验结果更准确。 （2）由图甲可知，刻度尺的分度值为1cm，AB之间的距离为10.0cm，因此物体上升的高度 拉力的有用功 （3）由图甲可知承担动滑轮绳子的股数，由图乙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2N，因此绳子自由端的拉力，绳子自由端移动的距离为 动滑轮的机械效率 2． 阻力、阻力臂 见解析 【解析】[1][2]分析图象可知，保持阻力、阻力臂不变，在杠杆水平平衡时，动力和动力臂的乘积是不变的，动力臂L越大，动力F越小，故动力与动力臂成反比。 3．长尾夹张开的大小与力的大小的关系是什么？ 【解析】已知夹子张开越大，用力越大，则可以提出探究的科学问题：长尾夹张开的大小与力的大小的关系是什么？ 4． 【解析】由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，根据题意晓强站在地面上可知拉力方向向下，绳子绕法如图： 5． 【解析】对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，可绕线方法有两股和三股两种，两种方法都达到了省力的目的，但拉力的方向不同，有三股绕线的方法拉力方向向上；有两股绕线的方法拉力方向向下，在不计滑轮自重及摩擦的情况下，动滑轮和重物由几股绳子承担，拉力就是滑轮组提升物重的几分之一．由此可知绳子股数越多越省力，根据题意滑轮组最省力的绕法是绳子股数最多，即三股绕线的方法． 如图所示： 6．(1) 晓米 未使用相同的滑轮组 (2) 90.1% 正确 【解析】（1）[1][2]若要完成猜想1：滑轮组的机械效率与承担动滑轮重力和物重的绳子段数有关，则需要使用相同的滑轮组，改变承担动滑轮重力和物重的绳子段数，应选用甲、乙装置进行实验，即晓鹏的方案正确，晓米的方案错误。 （2）[1]由表格数据可知，第三组的机械效率为 [2]根据实验数据，可以得出结论，使用相同的滑轮组，提升物体所受重力越大，滑轮组的机械效率越高，故可验证猜想2是正确。 7．(1)2 (2)0.24 (3)0.04 【解析】（1）中为动滑轮，根据s=nh可知自由端移动的距离 A'B'=nAB=2AB （2）刻度尺的分度值是1cm，钩码是从0cm开始上升的，上升到10.0cm处，所以钩码上升的高度 弹簧测力计从25.0cm上升到45.0cm，所以弹簧测力计上升的高度 拉力做的有用功 弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力F=1.2N，拉力做的总功 （3）额外功 8．(1) 水平位置平衡 竖直向上 钩码和弹簧测力计位置 4 (2)F1=0.5F2 (3) 【解析】（1）[1]调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，这样便于测量力臂。 [2]因为钩码重力竖直向下，则弹簧测力计需要竖直向上拉动，此时力臂与杠杆重合，可以直接读出动力和动力臂。 [3]保持动力臂和阻力臂不变，改变动力和阻力，所以要保持钩码和弹簧测力计位置不变。 [4]根据下表数据可知做了6次实验，所以还需再做4次实验。 （2）由表中数据可知，动力是阻力的一半，即 F1=0.5F2 （3）为了便于向上拉动弹簧测力计，钩码作用在杠杆上的位置A与弹簧测力计作用在杠杆上的位置B都设计在杠杆的同一端，把钩码看成阻力，把弹簧测力计施加的力看成动力，且动力臂必须是阻力臂的2倍，如图所示 9．(1)右 (2) B 3 (3)竖直向上 (4) ＜ 拉力的力臂变小 【解析】（1）如图，杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动，使杠杆在水平位置平衡。 （2）[1][2]由图可知，钩码通过绳子对杠杆施加的力是杠杆逆时针转动，因此C点需竖直向上拉力，B点需向下的拉力。钩码受到的重力始终是竖直向下的，故设一个钩码的重为G，杠杆一个小格为L，根据杠杆平衡条件得 解得n=3，即在B处挂3个钩码。 （3）根据杠杆平衡的条件，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长。而在通常情况下，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，所以在C点应沿竖直向上的方向拉最省力。 （4）[1][2]当弹簧测力计由竖直位置变为倾斜位置拉动杠杆时，拉力的力臂减小，阻力和阻力臂的乘积不变，根据杠杆的平衡条件可知，拉力要变大，所以弹簧测力计示数会变大，即F1＜F′1。 10． 见解析 【解析】（1）[1]为了便于向上拉动弹簧测力计，钩码作用在杠杆上的位置与弹簧测力计作用在杠杆上的位置，都设计在杠杆的右端，把钩码看成阻力，把弹簧测力计施加的力看成动力，钩码的总重约为1N，弹簧测力计的量程为0~5N，则动力作用点B和阻力作用点A，如图所示： （3）[2]在A点处依次挂1个、3个钩码，在B点处依次竖直向上拉弹簧测力计，分别使杠杆在水平位置平衡，将F1和F2记录在表格中。 11．(1)2 (2) C 1.5 【解析】（1）设一个钩码重为G，一格为L，根据杠杆平衡的条件，则有 解得，，即应在A处挂2个钩码。 （2）[1]如图所示，为使杠杆保持水平平衡状态，应该用弹簧测力计在钩码的同侧竖直向上拉，即点C处。 [2]设杠杆一个小格代表L，根据杠杆平衡条件可得 解得测力计的示数，。 12．(1)26 (2)OA (3) 【解析】（1）温度计的分度值为1°C，由于向上数值变大，则应该是0°C以上，故读数为26°C。 （2）力F的作用线是AB，支点是O，O到AB的距离是F的力臂，线段OA表示力F的力臂。 （3）滑轮组的省力情况取决于承担物重的绳子的段数，也就是看有几段绳子连着动滑轮，段数越多越省力；从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子，最后有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法，如图 13．(1)见解析 (2)见解析 (3)见解析 【解析】（1）对同一滑轮组，改变提升物体的重力可改变机械效率，为控制机械效率不变，应提升同一重物，通过改变提升物体的高度（即没有改变绳子自由端的距离s）来改变有用功（即自变量）。故小华探究过程中存在的问题是：改变了钩码的重力，使动滑轮的机械效率也发生变化，没有改变绳子自由端的距离s，来改变自变量。 （2）针对小华探究过程中存在的问题，写出改进措施：保持钩码个数不变，依次改变绳子自由端移动的距离s。 （3）利用，计算出各次的总功，用，计算出各次的有用功，并将各次的总功、有用功记录在表格中，所以设计表格如下： 实验次数 1 2 3 4 钩码重G/N 拉力F/N 钩码上升高度h/m 测力计移动距离s/m 有用功W有用/J 总功W总/J 机械效率η 14．动力和阻力臂的关系 【解析】晓刚想探究的是改变物体的位置，人用的力变化情况，其中改变物体的位置，就会改变阻力臂的大小，人用的力就是动力的大小，所以他要探究的问题是阻力和动力臂一定时，动力和阻力臂的关系。 15．(1)OA (2) 【解析】（1）力臂是支点O到力的作用线的距离，所以OA表示力F的力臂。 （2）人站在地面拉动绳子，因此绳子的拉动方向应向下，因此确定自由端的绳子，然后依次向内绕，作图如下： 16．(1) (2)300N 【解析】（1）支点为O，重力的力臂为OB，重力方向竖直向下，如图所示： （2）根据杠杆平衡可得 F×OA=G×OB F×4m=600N×2m F=300N 17．(1)杠杆； (2)100N 【解析】（1）由图知道，手闸是一个可绕固定点转动的机械，其名称叫杠杆。 （2）依据题意知道，动力F＝25N，动力臂l1＝12cm，阻力臂l2＝3cm，由杠杆平衡条件知道 18．(1)2000N； (2)6000N； (3)500W 【解析】（1）解：由图可知，当物体重2000N时，机械效率为50%，不计绳重和摩擦，根据 可得 （2）由图甲可知，n=3，由图乙可知物体在16000N时绳子断了，绳子能承受的最大拉力为 （3）当滑轮组的机械效率为80%时 可得 此时拉力为 起重机的功率为 19．(1)100N (2)40N，竖直向上 【解析】（1）当横杆在水平位置静止时，O为支点，石块对横杆的压力，力臂为 B点受到的拉力F的力臂 根据杠杆的平衡条件可得，则B点受到的拉力F的大小 （2）所用配重石块重300N时，木桶装满水后，由于横杆仍在水平位置静止，B点受到的拉力仍为100N，B点对细杆的拉力FB也为100N，细杆、木桶和水总重140N，人对细杆的力为 拉力的方向竖直向上。 20．（1）70%；（2）200W 【解析】解：（1）滑轮组做的有用功为 不计绳重和轮与轴间摩擦，则额外功为 使用滑轮组拉力F做的总功为 所以滑轮组的机械效率为 （2）拉力F的功率P为 答：（1）滑轮组的机械效率为70%； （2）拉力F的功率P为200W。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$