第十一章 机械与功 2024-2025学年教科版物理八年级下册

第十一章 机械与功 一、单选题 1．若要用30N的力刚好提起40N的物体，下列简单机械中可以采用的是（不计机械本身重和摩擦）（　　） A．一个定滑轮 B．一个动滑轮 C．杠杆 D．一个滑轮组 2．下列简单机械在正常使用时（不计机械自重），不能省力的是（　　） A．钢丝钳 B．斜面 C．定滑轮 D．动滑轮 3．下列各种说法中，正确的是（　　） A．质量大的物体一定比质量小的物体动能大 B．速度大的物体一定比速度小的物体动能大 C．质量相同的物体，放在高位置比放在低位置的一定做功多 D．放在同一高度的两个物体，质量大的势能大 4．如图所示，我国政府为缓解山区人民出行难的问题，修建了大量的盘山公路，改善了山区人民的生活水平。修建盘山公路的目的是（　　） A．减小汽车的重力 B．减小汽车牵引力所做的功 C．减小汽车上坡时所需的牵引力 D．提高汽车上坡时发动机的功率 5．如图所示，用F=50N的水平拉力拉着重为200N的物体A沿水平地面匀速运动，且物体A运动的速度为0.2m/s，地面对物体A的摩擦力是物体A重的0.1倍。不计滑轮重力，则下列说法正确的是（　　） A．10s内物体A克服与地面之间的摩擦力做的功是80J B．10s内拉力F做的功是100J C．拉力F的功率是50W D．该装置的机械效率是80% 6．关于滑轮，下列说法中正确的是（　　） A．使用动滑轮一定可以改变力的方向 B．使用定滑轮一定可以省力 C．定滑轮实质上是一种等臂杠杆 D．动滑轮实质上是一种费力杠杆 二、填空题 7．在我国古代，简单机械就有了许多巧妙的应用。如图甲所示，护城河上安装的吊桥，在拉起吊桥过程中，滑轮C属于 （选填“定”或“动”）滑轮，吊桥可看作支点为 （选填“A”“B”或“C”）点的杠杆。如图乙所示，用滑轮拉着一重为50N的物体竖直向上匀速运动，利用该滑轮能省 （选填“力”或“功”）。若滑轮重10N，不计绳重及摩擦，拉力F为 N。 8．如图所示，工人沿斜面用一定大小的推力把一重为100N物体从斜面底端匀速推到斜面顶端（不考虑物体的质量大小）。已知斜面长L＝10m、高h＝3m，若该过程中斜面的效率为60%，则力F所做的功为 J。 9．“由物及理，思维建模”。如图所示，这是一种利用滚轴和绳子组装的特殊提升装置，该提升装置相当于 （填简单机械名称）模型；人们借助这种装置的主要目的是为 （选填“省力”、“省距离”或“省功”）；若某同学所用的拉力为300N，不计摩擦和装置的自重，则摩托车的质量为 kg。（g取10N/kg） 10．同一个物体分别用图中甲、乙两个滑轮组吊着，则 （选填“甲”或“乙”）滑轮组更省力， （选填“甲”或“乙”）滑轮组能改变用力的方向；若物体重300N，动滑轮重30N，把物体提升1m，则甲绳自由端移动距离s甲= m，拉力F乙= N（不计绳重和摩擦）。 11．自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力， 动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径，此时动力臂大于阻力臂，因此是一个省力杠杆。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的摩擦力，动力臂后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径，此时动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆。 （1）自行车的前齿轮和脚踏板及自行车的后齿轮和后车轮构成的简单机械为 ，分别可以看成一个 杠杆和 杠杆； （2）骑自行车时，人脚应该向什么方向用力才能最省力呢？ 三、实验题 12．在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，实验装置及实验情形如图所示：    （1）实验过程读弹簧测力计示数，应该 （选填“匀速拉动”“静止”）时读数； （2）由图甲知：使用定滑轮不省力，但可以改变 ； （3）由图乙知：使用动滑轮可以省力，但没有省一半的力，原因是 。 13．小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，于是小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关，他提出了以下的猜想： A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关； B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关； 小华同学为了验证自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表： 实验 次数 斜面倾 角 物块重 力 斜面高 度 拉力 斜面长 有用功 /J 总功 /J 机械 效率 ① 30° 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 ② 30° 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60% ③ 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （1）在实验操作过程中，应沿斜面向上 拉动木块； （2）根据表格中的数据，计算出第①次实验时斜面的机械效率为 %； （3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想 （填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是： 。 四、计算题 14．某兴趣小组用如图所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子连接）匀速拉动放在同一水平面上的物体，物体的质量为100kg，动滑轮的重力为40N，用80N的拉力F，10秒内把物体拉动的距离为2m，（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求： （1）物体受到的摩擦力； （2）拉绳的速度。 五、简答题 15．反思是一种良好的学习品质。在“动滑轮”实验中，小宁通过如图所示装置进行实验，得到结论：使用动滑轮匀速提升物体，竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为，即使不计摩擦和绳重，上述结论要成立，物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件，并予以证明。 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 答案 C C D C D C 1．C 【详解】A．定滑轮不能省力，只能改变力的方向，故A不符合题意； B． 动滑轮可以省力，但一般省一半力，故B不符合题意； C．杠杆中包括省力杠杆，故C符合题意； D．一个动滑轮组成的滑轮组一般可以省一半、 三分之一的力，不满足条件，故D不符合题意。 故选C。 2．C 【详解】A．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意； B．根据斜面原理 因为 L>h 所以 F<G 因此斜面是省力机械，故B不符合题意； C．定滑轮的实质是等臂杠杆，不省力也不省距离，故C符合题意； D．动滑轮的实质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，因此动滑轮是省力机械，故D不符合题意。 故选C。 3．D 【详解】A． 质量大的物体不一定比质量小的物体动能大，因为动能的大小还与物体的运动速度有关，故A错误； B． 速度大的物体不一定比速度小的物体动能大，因为动能的大小还与物体的质量有关，故B错误； C． 质量相同的物体，放在高位置比放在低位置的重力势能大，做功与力的方向和力方向上移动的距离有关，所以并不一定做功多，故C错误； D． 重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关，放在同一高度的两个物体质量大的重力势能大，故D正确。 故选D。 4．C 【详解】修建盘山公路是利用斜面可以省力的道理，减小汽车上坡时所需的牵引力，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．D 【详解】A．10s内物体A移动的距离为 物体A受到的摩擦力为 10s内物体A克服与地面之间的摩擦力做的功是 故A错误； B．由题意可知，10s内动滑轮在拉力F的方向上移动的距离为 10s内拉力F做的功是 故B错误； C．拉力F的功率是 故C错误； D．该装置中拉力F做的功为总功，A克服摩擦力做的功为有用功，所以机械效率为 故D正确。 故选D。 6．C 【详解】AD．动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，故AD错误； BC．定滑轮的本质是等臂杠杆，使用时既不省力也不费力，优点是可以改变力的方向，故B错误，C正确。 故选C。 7． 定 B 力 30 【详解】[1]在拉起吊桥过程中，滑轮组C的轴固定不动，为定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，不能省力。 [2]由图可知，在拉起吊桥过程中，吊桥绕着B点转动，所以护城河上安装的吊桥的支点是B点。 [3]由图知，施加拉力F时，物体上升过程中滑轮也同时上升，所以此滑轮是一个动滑轮，由动滑轮的工作特点可知，使用动滑轮不能改变力的方向且费距离，但可以省力。 [4]已知物体重50N，滑轮重10N，动滑轮上承受重物的绳子股数 不计绳重及轮与轴间的摩擦，绳子自由端的拉力为 8．500 【详解】推力做的有用功 W有用＝Gh＝100N×3m＝300J 由得，力F做的功 9． 定滑轮和动滑轮组成的滑轮组 省力 150 【详解】[1]提升物体时，上面的滚轴的轴固定不动，属于定滑轮；下面的滚轴和物体一起移动，属于动滑轮，所以把该装置看成由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组。 [2]利用该装置既能省力，又能改变力的方向。 [3]不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力为 所以G=1500N，则摩托车的质量为 10． 乙 甲 2 110 【详解】[1]由图可知，甲图中动滑轮上绳子股数n甲=2，乙图中动滑轮上绳子股数n乙=3，根据 可知，吊起同一物体用乙图所示滑轮组更省力。 [2]由图可知，使用甲图的滑轮组向上吊起物体，拉力的方向向下，所以甲图的滑轮组能改变力的方向。 [3]把物体提升1m，则甲绳自由端移动距离 [4]物体重300N，如果不计绳重及摩擦，动滑轮的重力为30N，则拉力 11． 轮轴 省力 费力 详见解析 【详解】（1）[1]根据题意知，自行车的前齿轮和脚踏板、自行车的后齿轮和后车轮构成的简单机械为轮轴。 [2][3]根据题意可知，自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴，此时动力臂大于阻力臂，因此是一个省力杠杆；自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴，动力臂后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径，此时动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆。 （2）[4]根据杠杆平衡条件可知，在阻力和阻力臂一定时，当动力臂最长时，需要的动力是最小的，故当人脚垂直于与脚踏板相连的金属杆用力时，动力臂是脚踏板到轴心的长度，动力臂最大，此时最省力。 12． 匀速拉动 拉力的方向 动滑轮重，绳子与滑轮间有摩擦 【详解】（1）[1]在实验中，要探究拉动时，拉力与提升物重的关系，应匀速拉动弹簧测力计，使整个装置处于平衡，且在拉动时，读出测力计的示数。 （2）[2]由图甲知，向各个方向通过定滑轮拉动同一重物时，弹簧测力计的示数保持不变，且等于物重，所以使用定滑轮不省力，但能改变力的方向。 （3）[3]人在提升重物时把动滑轮也提起了，所以动滑轮本身的重力是存在差异的最主要原因；由于转轴之间有摩擦，绳也有一定重量，导致拉力增大。“使用动滑轮能省一半力”是在不考虑动滑轮和摩擦的理想情况下才成立的，在实际实验中，动滑轮的重量和摩擦是客观存在的。 13． 匀速 60% A 物体的重力相同，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 【详解】（1）[1]在实验中，应该匀速直线拉动木块，木块处于平衡态，拉力此时是一个定值，才可以计算拉力做的有用功，计算机械效率。 （2）[2]第①次实验时斜面的机械效率为 （3）[3][4]通过对比实验①、②数据，斜面的倾斜程度相同，物体所受的重力不同，验证斜面的机械效率与物体的重力的关系，故选A；通过对比实验②、③数据，物体的重力相同，倾斜的角度变大，机械效率变大，故结论为物体的重力相同，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高。 14．（1）200N；（2）0.6m/s 【详解】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效段数 n=3 设绳子作用在滑轮组动滑轮上的竖直向下的拉力为T，因不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，作用在绳子自由端的拉力为 故 T=3F-G动 =3×80N-40N=200N 由力的作用是相互的，故动滑轮对绳子的拉力也为200N。固定在地面上的滑轮为定滑轮，因不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，使用定滑轮不省力，故绳子作用在物体上的水平拉力 F拉=200N 由于物体在水平地面上做匀速直线运动，故绳子对物体的水平拉力和物体受到的摩擦力为一对平衡力，大小相等，即物体受到的摩擦力 f=F拉=200N （2）10秒内把物体拉动的距离为2m，则绳子自由端移动的距离为 s=nh=3×2m=6m 拉绳的速度为 答：（1）物体受到的摩擦力为200N； （2）拉绳的速度为0.6m/s。 15．见解析 【详解】由于动滑轮上有两段绳子，则在不计摩擦的情况下，绳子拉力为 则要满足竖直向上的拉力F小于物重G，即为 故G>G动。 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 $$