强基训练：机械与功 ----2024-2025学年教科版物理八年级下学期

强基训练：机械与功 一、单选题 1．在日常生活中，用小于100N的力一定能提升重100N的物体的简单机械是（　　） A．杠杆 B．斜面 C．一个定滑轮 D．一个动滑轮 2．如图，O为拉杆式旅行箱的轮轴，OA为拉杆。现在拉杆端点A处施加力F，使箱体从图中位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置。若力F的大小保持不变，则力F的方向应（　　） A．垂直于OA B．竖直向上 C．沿OA向上 D．水平向左 3．如图所示，国旗杆顶部装有一个滑轮，下列说法中正确的是（　　） A．它是动滑轮 B．用它可以省功 C．用它可以改变力的方向 D．用它可以省力 4．如图为建筑工地搬运砖头的独轮车，工人抬起车把时，车体可以看成一个杠杆。关于这个杠杆，下列说法错误的是（　　） A．轮子的中心是杠杆的支点 B．砖头的位置远离车轮时抬起更费力 C．手握的位置靠近把手末端时更省力 D．图中拉力F大于车体和砖头的总重力G 5．如图，以下是四种使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体的方式（机械自重和摩擦忽略不计），其中既能省力又能改变施力方向的是（　　） A．   B．   C．   D．   6．将一动滑轮改为定滑轮使用，这样一定是（ ） A．提高了功率 B．提高了机械效率 C．节省了力 D．节省了功 7．如图所示，分别用甲、乙两个滑轮组匀速吊起重物 G1 和 G2，如果甲的效率是 90%，乙的效率是 80%， 并且，那么 G1：G2 是（　　） A．8：9 B．9：8 C．9：4 D．4：9 8．关于做功，下列说法正确的是（     ） A．扛着一桶纯净水上楼时，人对水桶的支持力做了功 B．运动员举着杠铃不动时，人对杠铃的支持力做了功 C．冰壶脱离人手后继续在冰面上滑行，运动员对冰壶做了功 D．拉着拉杆箱在水平地面上行走时，地面对拉杆箱的支持力做了功 二、填空题 9．将钉子敲入木板时，敲击钉子的力有时会偏离钉子的轴线方向，可能会导致它被敲弯。若偏离的方向是图中的箭头方向，那么在敲击过程中，L较 时钉子更容易弯曲，因为此时对应的力臂较 ，使钉子弯曲的作用较大。 10．有以下几种简单机械： ①面包夹 ②天平 ③瓶盖起子 ④火钳 ⑤撬棒 ⑥理发剪刀 ⑦羊角锤 ⑧手动抽水机 ⑨筷子，其中属于省力杠杆的有 ，属于等臂杠杆的有 ．（填序号） 11．工人用如图所示的滑轮组提升重物，在将质量为的物体匀速提升，已知工人向下的拉力为，则绳子自由端被拉下 ，工人所做的有用功是 ，总功是 ，滑轮组的机械效率是 。 12．小明制作了一个简易杠杆，调节杠杆在水平位置平衡，然后在它两边恰当位置分别放上不同数量的同种硬币，使其在水平位置再次平衡，如图所示，则力臂 。若两边同时各取走一枚硬币，则杠杆的 端将下沉。 13．如图所示，体重为500N的同学在做仰卧起坐运动，若该同学上半身的重量约为全身的3/5，她在1min内做了40个仰卧起坐，每次坐起时上半身重心上升的距离均为0.3m，则她1min内做仰卧起坐的功率是 W。 14．图中的滑轮装置是 滑轮（选填“定”或“动”）。若用30牛的拉力将旗帜匀速提升，则旗帜的质量为 千克。（g取10牛/千克） 15．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的重物匀速提升相同的高度；（不计绳重及摩擦） （1）绳子受的拉力F1和F2大小关系是F1 F2； （2）滑轮组的机械效率η1和η2大小关系是η1 η2； （3）绳子自由端移动的距离s1和s2大小关系是s1 s2； （4）拉力对滑轮组所做的功W1和W2大小关系是W1 W2。（均选填“>”、“=”或“<”） 16．如图所示，小华沿斜面用的拉力，将重的物体从斜面底端匀速拉到顶端。已知斜面长，高，在这个过程中小华做的有用功是 ，所做的额外功是 ，物体在斜面上运动时受到的摩擦力是 ，该斜面的机械效率是 。    三、实验题 17．某课外兴趣小组为了研究杆秤定标，自制了一把杆秤。他们取质量为5克的物体作为秤砣，秤盘内不放重物，秤砣的位置在A处时杆秤水平平衡，A处即零刻度（俗称定盘星），如图（a）所示。然后，在秤盘中分别放入标准质量的称量物体m后，当杆秤水平平衡时，分别记下秤砣的位置，由此定刻度，如图（b）所示。他们用刻度尺分别测量对应的刻线到零刻度的距离s，记录数据如表一所示。接着，他们又分别将质量为10克、25克的物体作为秤砣，实验过程同前，并将数据记录在表二、表三中。 表一 秤砣5g 表二 秤砣10g 表三 秤砣25g 序号 m s 序号 m s 序号 m s 1 10g 4 cm 4 10g 2cm 7 10g 0.8cm 2 20g 8 cm 5 20g 4cm 8 20g 1.6cm 3 30g 12cm 6 30g 6cm 9 30g 2.4cm （1）分析比较实验序号 的数据及相关条件，可以得到初步结论：同一把杆秤，当秤砣的质量一定时，刻线到零刻度的距离与称量物体的质量成正比。 （2）分析比较实验序号1与4与7或（2与5与8）或（3与6与9）的数据及相关条件，可以得到初步结论： 。 （3）某同学家有一小块矿石，他想测出此矿石的质量，但是由于质量太小，这些秤都无法测量。请问他应该如何改进杆秤？ 。 18．某学生制作了直接测量液体密度的“密度天平”。其制作过程和原理如下：如图甲所示，选择一根长杠杆，调节两边平衡螺母使杠杆在水平位置平衡；在左侧离支点10 cm的位置A用细线固定一个质量为100 g、容积为50 mL的容器，右侧用细线悬挂一质量为50 g的配重（细线的质量忽略不计）。将下列实验过程补充完整： 调节杠杆平衡时，发现杠杆左端下沉，需将平衡螺母向 调节；测量液体密度时，往A处容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位置直接读出液体的密度。 该“密度天平”的“零刻度”应标在支点O的右侧 cm处。 若测量某种液体密度时，钩码在距离支点右侧30cm处，则此种液体的密度为 g/cm3。 若要增大该密度天平的量程，请写出一种方法： 。 四、简答题 19．如图所示描述的是小兔和大象玩跷跷板时的情景．小兔发现要输给大象，于是向空中的鸟求助，两只聪明的小鸟帮助小兔赢了大象．这幅漫画展示的物理原理是什么？ 20．小制作：蜡烛跷跷板将一支蜡烛的两端削尖，在中间垂直插入一枚大号缝衣针，把缝衣针的两端分别放在两个玻璃杯上，就做成了一个蜡烛跷跷板。用小刀对蜡烛的两端加工，使跷跷板能在水平位置平衡。点燃蜡烛的两端蜡烛跷跷板会怎样运动？依据什么原理？ 21．小亮的父母都是志愿者协会成员。在植树季节里，小亮的父母利用周末时间参加了志愿者协会的活动，带领小亮一同去紫金山植树。从山脚出发，一家人协同到达山上的植树点。一般情况下，家庭成员中谁的登山功率更大呢？为什么？ 五、计算题 22．一辆重为4×104N的汽车在平直公路上以90km/h的速度匀速行驶，受到的阻力为车重的0.02倍，每小时需汽油7kg，汽油的热值为4.6×107J/kg，g=10N/kg，求这辆汽车发动机的热机效率。(计算结果保留两位小数) 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B B C D D B B A 1．B 【详解】A．如果杠杆的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，需要大于100N的力提升重为100N的物体，故A不符合题意； B．斜面是省力机械，可以用小于100N的力提升重100N的物体，故B符合题意； C．定滑轮不能省力，不能用小于100N的力提升重100N的物体，故C不符合题意； D．如果动力作用在动滑轮的轴上提升100N的物体，如图所示： 动力大于100N，故D不符合题意。 故选B。 2．B 【详解】使箱体从图中位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置时，箱子的重力不变，即阻力不变，阻力臂逐渐减小。根据杠杆的平衡条件可知，要使动力F的大小保持不变，需要使阻力臂和动力臂同时减小。 A．当F垂直于OA时，动力臂大小不变，故A不符合题意； B．若F竖直向上时，动力臂减小，阻力臂也减小，故B符合题意； C．若F沿OA向上时，动力F的力臂为零，不能将箱体从图中位置绕O点缓慢逆时针转至竖直位置，故C不符合题意； D．若F水平向左时，动力臂增大，故D不符合题意。 故选B。 3．C 【详解】由图可知，旗杆顶部滑轮的轴是固定不动的，为定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变力的方向，但不能省力；根据功的原理可知，使用定滑轮也不能省功； 故选C。 4．D 【详解】A．工人抬起车把时，车体可以看成一个杠杆，此时轮子的中心为杠杆的支点，故A正确，不符合题意； B．砖头的位置远离车轮时，此时的动力臂和阻力大小不变，阻力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知，动力变大，抬起更费力，故B正确，不符合题意； C．在阻力和阻力臂不变的情况下，手握的位置靠近把手末端时，动力臂变大，则动力变小，更省力，故C正确，不符合题意； D．图中的动力臂大于阻力臂，根据杠杆的平衡条件可知，动力小于阻力，即F小于G，是省力杠杆，故D错误，符合题意。 故选D。 5．D 【详解】A．该滑轮是动滑轮，只能省力，不能改变力的方向，故A不符合题意； B．图中是倒置的动滑轮，拉力F2=2G，费力，动力的方向向上，不能改变力的方向，故B不符合题意； C．该滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不能省力，故C不符合题意； D．图中是滑轮组，与动滑轮相连的有2段绳子，动力的方向向下，可以省力，也可以改变力的方向，故D符合题意。 故选D。 6．B 【详解】A．把动滑轮改为定滑轮后，功的大小与时间的长短我们都不能确定是增大或是减少，根据功率公式可知，此改变与功率是没有必然的联系，故A不符合题意； B．使用动滑轮时，提升重物要把动滑轮一起提升，也就是要在动滑轮上消耗一部分额外功，而改为定滑轮使用后，就没有这部分额外功，所以相同情况下机械效率就得以提高，故B符合题意； C．动滑轮可以省一半力，定滑轮不省力，故改为定滑轮后需要用更多的力，故C不符合题意； D．使用动滑轮可以省一半的力却要费一倍的距离，使用定滑轮不省力也不省距离，故由功的公式W=Fs可知动滑轮改为定滑轮，与功的大小没有必然的联系，故D不符合题意。 故选B。 7．B 【详解】从图可知，甲滑轮组有两段绳子吊着物体，乙滑轮组有三段绳子吊着物体，设物体被吊起的高度都为h, 则甲的机械效率为： ， 乙的机械效率为： ， 而 ， ， 代入得： ， ， 化简得： ， ， 而 ， 所以 。 故选B。 8．A 【详解】A．扛着一桶纯净水上楼时，人对水桶的支持力是竖直方向上的，上楼说明竖直方向上有距离，故人对水桶的支持力做了功，故A正确； B．运动员举着杠铃不动时，有力，但是没有距离，故人对杠铃的支持力没有做功，故B错误； C．冰壶脱离人手后继续在冰面上滑行， 冰壶脱离人手后，由于惯性，继续前进，此时运动员对冰壶没有力，就没有做功，故C错误； D．拉着拉杆箱在水平地面上行走时，地面对拉杆箱的支持力是竖直方向上的，而运动方向是水平方向的，力与运动方向垂直，故地面对拉杆箱的支持力没有做功，故D错误。 故选A。 9． 大 大 【详解】[1][2]由图像，钉子向左弯曲，L为钉子长度，L较大时，用相同的不沿轴线方向的力敲击时，这个敲击力的力臂会较大，产生的力矩较大即使钉子弯曲的作用较大。 10． ③⑤⑦⑧ ② 【详解】①面包夹作用时，动力臂小于阻力臂是费力杠杆； ②天平是等臂杠杆的典型应用； ③瓶盖起子作用时动力臂大于阻力臂是省力杠杆； ④火钳，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆； ⑤撬棒，动力臂大于阻力臂是省力杠杆； ⑥理发剪刀，动力臂小于阻力臂是费力杠杆； ⑦羊角锤，动力臂大于阻力臂是省力杠杆； ⑧手动抽水机，动力臂大于阻力臂是省力杠杆； ⑨筷子，使用时动力臂小于阻力臂是费力杠杆； 故属于省力杠杆的有③⑤⑦⑧，属于等臂杠杆的有②． 11． 【详解】[1]由图可知，n=3，拉力移动距离 s＝nh=3×2m＝6m [2]工人所做的有用功 W有用＝Gh＝mgh＝100kg×10N/kg×2m＝2000J [3]总功 W总＝Fs＝400N×6m＝2400J [4]机械效率 12． 2︰1 右 【详解】[1]由图示知，左边对杠杆的作用力为2个硬币的重力，右边对杠杆的作用力为4个硬币的重力，设每个硬币的重力为G，则 据杠杆的平衡条件有 [2]在两边同时取走一枚硬币，则左右两边分别是 左边 右边 右边大于左边，所以右端下沉。 13．60 【详解】[1][2]该同学上半身的重力为 做一次仰卧起坐克服重力做的功为 做了40个仰卧起坐克服重力做的功为 由知，功率为 14． 定 3 【详解】[1]由图可知，该滑轮装置工作时不随国旗移动，属于定滑轮。 [2]定滑轮不省力，旗帜的重力 G=F=30N 旗帜的质量 m==3kg 15． > = < = 【解析】【小题1】由图可知，甲由2段绳子承担物重，不计绳重及机械摩擦，所以 乙由3段绳子承担物重，所以 所以 F1>F2 【小题2】因为动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，根据 可知，滑轮组的机械效率相同，即 【小题3】因为绳子自由端移动的距离 提升物体的高度h相同，所以 ， 则 【小题4】不计绳重及摩擦，拉力做的功分别为 所以 16． 【详解】[1]由题知，斜面长，斜面高，物体重，推力。推力做的总功 克服物体重力做的有用功 [2][3]克服摩擦力做的额外功 由可得摩擦力 [4]斜面的机械效率 17． 1、2、3或4、5、6或7、8、9 同一杆秤，当称量物体的质量相等时，刻线到零刻度的距离与秤砣质量成反比 换用质量更小的秤砣对杆秤进行定标，提高杆秤的测量精度，然后测量。（答案合理即可） 【详解】（1）[1]分析比较实验序号1、2、3或4、5、6或7、8、9的数据，当物体质量增大一倍时，刻线到零刻线的距离也增大一倍，可以得到初步结论：同一把杆秤，当秤砣的质量一定时，刻线到零刻度的距离与称量物体的质量成正比。 （2）[2]分析比较实验序号1与4与7或（2与5与8）或（3与6与9）的数据，距离s与秤砣质量的乘积为一定值，可以得到初步结论：同一杆秤，当称量物体的质量相等时，刻线到零刻度的距离与秤砣质量成反比。 （3）[3]根据以上结论，要测量更小的质量，应提高精确度，减小分度值，即换用质量更小的秤砣对杆秤进行定标，提高杆秤的测量精度，然后测量。 18． 右 20 1 增大钩码的质量 【详解】[1]杠杆左端下沉，说明杠杆的重心偏左，要使它在水平位置平衡，左、右两端的螺母（或一端的螺母）都要向杠杆上翘的右端调节。 [2] 该“密度天平”的“零刻度”位置，即容器内不装液体时钩码所处的位置，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得 100g×10N/kg×10cm=50g×10N/kg×l2 解得，“零刻度”到支点O的距离为 l2=20cm [3]设容器的质量为m容，钩码的质量为m0，容器中加满液体的质量为m，由F1L1=F2L2可得 (m容+m)gl1=m0gl2′ 根据题意知道，m容=100g，m0=50g，l1=10cm，l2′=30cm，代入上式解得 m=50g 则液体的密度 [4]设被测液体密度最大为ρmax，钩码移到最右端时力臂为l0，则有 解得，可测的液体最大密度为 由此可见，若要增大该密度天平的量程，可适当增大钩码的质量。 19．对于杠杆力的作用效果由力与力臂的乘积决定 【详解】解答：这是一个跷跷板，原来杠杆向大象那一端倾斜，小鸟落到杠杆上后，小鸟的重力使杠杆逆时针转动．小鸟的重力(即对杠杆的作用力)很小，但产生的效果很明显：大象被小鸟翘起．关键是由于小鸟位于杠杆的最左边,其力臂L最大,根据杠杆的平衡条件：F1L1=F2L2可知，在力臂L很大情况下，即使力F很小，其作用效果也会很大． 点睛：杠杆向哪端倾斜，是这端力和力臂的乘积大．从小鸟的对杠杆的作用力的大小以及小鸟的位置，结合产生的现象，由此入手分析即可得到此题的答案． 20．跷跷板就会来回自动翘个不停；依据是杠杆平衡原理 【详解】点燃蜡烛，先点的一端燃烧（设为A端），蜡液滴下，该端重力减少，跷跷板向另外一端（设为B端）倾斜，此时，A端朝上，B端朝下，朝下的一端会出现火焰烧烤蜡烛，加速蜡烛的熔化，而朝上的A端则不会，于是B端的蜡液快速融化滴落，B端的重量快速减小，于是A端的重力又大于B端的重力，B端向下倾斜，蜡烛快速融化，重力快速降低。如此往复，跷跷板就会来回自动翘个不停。此现象判断的依据是杠杆平衡原理。 21．父亲的功率更大，理由见解析。 【详解】父亲的功率更大。一般情况下父亲的体重更大，爬到同样高处，根据 W=Fs=Gh 可知，父亲做的功更多；协同到达用时相同，根据 可知，父亲的功率更大。 22．22.36% 【详解】解：汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J 汽车的速度 v=90km/h=25m/s 汽车做匀速直线运动，则汽车受到的牵引力与阻力平衡，即 F=f 汽车1小时做的功 W=Fs=0.02Gs=0.02Gvt=0.02×4×104N×25m/s×3600s=7.2×107J 故汽车发动机的热机效率为 答：汽车发动机的热机效率为22.36%。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$