第十二章 简单机械 2024-2025学年人教版（2024）物理八年级下册

第十二章 简单机械 1 一．选择题 二．填空题 三．实验探究题 四．解答题 五．计算题 六．科普阅读题 2 一．选择题 3 1.两台机械，甲的机械效率为80%，乙的机械效率为60%。下列说法正确的是( ____ ) A.甲机械做的有用功一定比乙机械做的多 B.有用功相同时，甲机械做的总功少 C.甲机械做功一定比乙机械做功快 D.经过改进，甲机械的机械效率可以达到100% 【解析】解：A．机械效率表示有用功与总功的比值，说明甲机械的有用功与总功的比值较大，故A错误； B．机械效率表示有用功与总功的比值，甲机械做的总功少； C．机械效率与功率无关，故C错误； B 4 D．经过改进，甲机械的机械效率不可以达到100%。 故选：B。 5 2.秋季运动会上，学校师生齐聚操场举行了隆重的升旗仪式。旗杆上端的滑轮相当于一个等臂杠杆，下列工具和它属于同一类型杠杆的是( ____ ) A. D 6 ___ 7 钓鱼竿 B. 8 ___ 9 开瓶器 C. 10 ___ 11 镊子 D. 12 ____ 13 天平 【解析】解：根据题意可知，旗杆上端的滑轮相当于一个等臂杠杆，动力臂等于阻力臂； A、钓鱼竿在使用时动力臂小于阻力臂，故A错误； B、开瓶器在使用过程中，属于省力杠杆； C、镊子在使用时动力臂小于阻力臂，故C错误； D、天平的动力臂等于阻力臂，故D正确。 故选：D。 14 3.如图所示，所使用的杠杆可以省距离的是( ____ ) A.___ 钓鱼竿 B.___ 开瓶器 C.____ A 15 天平 D.____ 钢丝钳 【解析】解：A、钓鱼竿在使用过程中，是费力杠杆，故A正确； B、开瓶器在使用过程中，是省力杠杆，故B错误； C、天平在使用过程中，是等臂杠杆，故C错误； D、钢丝钳在使用过程中，是省力杠杆，故D错误。 故选：A。 16 4.关于功、功率、机械效率的说法中，正确的是( ____ ) A.功率大的机械，机械效率一定高 B.机械效率越高，有用功与总功的比值越大 C.功率大的机器比功率小的机器做功多 D.机械做功时，做的有用功越多，机械效率越大 【解析】解：A．功率越大，单位时间内做的功越多，故A错误； B．机械效率是指有用功与总功的比值，有用功与总功的比值越大； C．由W=Pt可知，不仅与功率有关，故C错误； D．有用功越多，机械效率的大小还要看总功的大小。 故选：B。 B 17 5.用两个完全相同的滑轮，分别按如图所示的甲、乙两种方式将重为G的物体匀速提升相同的高度。下列判断正确的是(不计绳重与摩擦)( ____ ) A.两次的拉力F甲＜F乙 B.两次的机械效率η甲＞η乙 C.两绳子自由端移动距离s甲=s乙 D.通过两机械所做的总功W甲＞W乙 【解析】解：由图可知，甲是定滑轮； A、不计绳重和摩擦，F甲=G；在动滑轮上，F乙= ， B 18 不知道滑轮与物体G的关系，故A错误； B、将两个重为G的物体匀速提升相同高度，不计绳重和摩擦，所以η甲＞η乙，故B正确； C、将甲，则F甲移动的距离为h,F乙移动的距离为2h,故C错误； D、甲、乙两物体提升相同的高度，由于不计绳重与摩擦，使用动滑轮时需要克服动滑轮的重力做额外功，故D错误。 故选：B。 19 6.下列工具在正常使用时省力的是( ____ ) A._____ 钢丝钳 B.___ 天平 A 20 C.___ 食品夹子 D.____ 筷子 【解析】解：A、钢丝钳的动力臂比阻力臂长，故A符合题意； B、天平的动力臂和阻力臂相等； 21 CD、食品夹子和筷子的动力臂比阻力臂短，故CD不符合题意。 故选：A。 22 二．填空题 23 7.现有一重为3000N的包装箱，工人师傅想把它搬到1.2m高的车厢上，他们用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为4m的简易斜面，工人师傅站在地上用1200N沿斜面的推力把包装箱匀速推上车。该斜面的机械效率是 _____ ；包装箱在斜面上运动时所受摩擦力为 ______ 。 【解析】解：(1)W有用=Gh=3000N×l.2m=3.3×103J， W总=Fs=1200N×4m=5.8×103J， η= ×100%= ； 75% 300N 24 (2)由W总=W有用+W额外可知 W额外=W总-W有用=4.8×102J-3.6×103J=1.2×102J， 由W额外=fs可知， 摩擦力大小：f= = =300N。 故答案为：75%；300N。 25 8.如图所示，做俯卧撑时，可以把人的身体看作是一个 _____ 杠杆，人体的重心O点是杠杆的 _____________ (选填“支点”“动力作用点”或“阻力作用点”)。 【解析】解：做俯卧撑时，脚尖和地面的接触点为支点，胳膊对身体向上的支撑力为动力；由图可知，重力作用线到支点的距离为阻力臂，因此做俯卧撑时。 故答案为：省力；阻力作用点。 省力 阻力作用点 26 9.根据“单位”推出对应的物理公式是常用的记忆方法。功的单位N•m,就可以推出对应的公式为W= ____ ；在物理学中，把有用功与总功的 _____ ，叫做机械效率。 【解析】解：(1)“N”是力的单位，力的符号是F，距离的符号是s； (2)根据机械效率的定义：有用功和总功的比值，叫做机械效率。 故答案为：Fs；比值。 Fs 比值 27 10.如图甲所示是生活中常用的夹子，拇指对夹子施加压力F1使夹子缓慢张开，夹子上的钢丝对夹子的弹力为F2，则F1 ____ F2(填“＞”“=”或“＜”)，此时夹子是 _____ (填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆；如图乙所示，用夹子夹住木块3的方向 _____ (填“向下”或“向上”)。 ______ 【解析】解：用手捏开夹子时，手施加的力是动力，由下图可知，所以此时夹子是省力杠杆1＜F2； ＜ 省力 向上 28 ____； 用夹子夹住木块，夹子对木块施加一个向下的力，木块会给夹子一个向上的力6所示。 故答案为：＜；省力。 29 11.如图，小明将一个重为6N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为2.5N，上升的高度h=0.4m。则小明对小车做的有用功是 _____ J，斜面的机械效率是 _____ 。 【解析】解： 有用功是 W有=Gh=6N×0.4m=2.4J； 总功为 W总=Fs=5.5N×1.2m=3J； 机械效率是 2.4 80% 30 。 故答案为：2.5；80%。 31 三．实验探究题 32 12.小明和小华进行了滑轮组机械效率的探究： ______ (一)小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示 33 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 88.9% 3 6 10 30 (1)提升重物时，弹簧测力计应竖直向上 _____ 拉动绳子自由端； (2)第3次实验中，拉力如图丙为 _____ N，有用功是 _____ J，滑轮组的机械效率为 ________ (结果保留一位小数)； (3)分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升的物重越 ____ (选填“大”或“小”)，机械效率越高； 匀速 2.2 0.6 90.9% 大 34 (4)在实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测机械效率将会 _____ (选填“变高”、“变低”或“不变”)。如果弹簧测力计保持静止，则所测机械效率将会 _____ (选填“变高”、“变低”或“不变”)。 (二)小华也用如图丁所示的装置探究了滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系。(不计绳重和摩擦) (5)改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁所示图像。分析图像可知：被提升物体重力相同时，滑轮组的机械效率 _____ (选填“越高”或“越低”)。滑轮组的效率与物体上升的高度 _____ (选填“有关”或“无关”)； (6)分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为 ____ N。若用不同滑轮组提升同一物体的效率分别为50%和90%， 变低 变高 越低 无关 3 35 则两次滑轮组中的动滑轮重力之比为 _____ 。 【解析】解：(1)提升重物时，弹簧测力计应竖直向上匀速拉动绳子自由端； (2)弹簧测力计的最小分度值为0.2N，从图中能够看出读数为3.2N有=Gh=6N×6.1m=0.8J，总功为：W总=Fs=2.2N×5.3m=0.66J，机械效率：η= = = ； (3)从表格中数据，运用控制变量的思想，同一滑轮组物重越大， (4)弹簧测力计拉动方向偏离了竖直方向，拉力F变大，总功变大，则滑轮组效率变小，拉力F变小 9：1 36 = = ，重力不变，机械效率变大。 (5)忽略摩擦和绳重的情况下，η= = = = ，动滑轮越重，而且滑轮组的机械效率越绳子的股数无关； 37 (6)由η= = = ，代入数值：75%= ； 由η= = = 得：G动1= ，G动6= ， 38 = = = 答案为：(1)匀速；(2)2.2；90.7%；(4)变低；(5)越低；(6)3。 39 四．解答题 40 13.如图所示是中国自行研制的国之重器——“新光华”号半潜船，半潜船，顾名思义是有一部分船身是浸没在水中的，把装货甲板潜入水中，以便将所要承运的特定货物从指定位置浮入半潜船的装货甲板上 ______ 41 (1)半潜船是通过改变 　　实现上浮和下沉的； (2)实际上，半潜船在工作过程中，始终处于 　　(选填“漂浮”或“悬浮”)状态； (3)当半潜船依次处于图乙中三种状态时，则船底受到水的压强最小的是 　　，半潜船受到的浮力最大的是 　　；(以上两空均选填“a”“b”或“c”) (4)若装载质量更大的货物，在保持甲板浮出海面高度相同的情况下，请提出一种可行的措施：　　； (5)如图丙是“新光华”半潜船正在进行跨海大桥的工程建设，整体桥梁ABC质量为6000t,重心O位于跨度为80m的两个桥墩的中点，甲板上升5m,此时甲板上的托举塔顶端P刚好接触桥梁，压载水舱里的水至少排出 　　 42 m3。(海水的密度取1.0×103kg/m3) 【解析】解：(1)由题意可知，半潜船可以调整自身压载水舱的质量。 (2)根据图乙可知，半潜船始终由一部分是在水面上的。 (3)液体压强的大小与液体的密度和液体深度有关，a、b、c三种状态中，所以船底受到的水的压强最小的是a。 由阿基米德原理可知，物体受到的浮力的大小与液体密度以及排开液体的体积有关，a、b,b状态半潜船浸入水中的体积最多，所以受到浮力最大的状态是b。 (4)因为半潜船处于漂浮状态，所以它受到的浮力大小等于自身的总重力大小，所以它受到的浮力大小是不变的， 43 此时若想装载质量更大的货物，使半潜船的总重力保持不变。 (5)分析图丙可知，可以将桥梁看成是一个绕E点转动的杠杆1，桥梁自身的重力为阻力F2，大小为： ； 动力臂的长度为：l1=PE=DE-PD=80m-20m=60m；阻力臂的长度为：l6=OE=40m。 当满足杠杆平衡条件时，桥梁的一端刚好离开桥墩D1的大小为： ； 由力的平衡条件可知， 44 压载水舱里的水再排出一部分水直到桥梁的一端刚好离开桥墩D时1相等，所以可得在排出的水的质量为： ； 所以至少再排出的水的体积为： 。 故答案为：(1)自身重力；(2)漂浮；b(4)从压载水舱排出更多海水7。 45 五．计算题 46 14.用如图所示的杠杆从水平位置开始提升重物，用F=30N的动力始终竖直向上，将重为G=60N的物体缓慢提升0.1m,OA：OC=1：4，支点处的摩擦不计 (1)杠杆自重G杆。 (2)杠杆提升重物的机械效率η。 (3)若将动力作用点从B点移到C点，其它条件不变，请说明杠杆的机械效率怎么变化？ 【解析】解：(1)杠杆水平放置时，杠杆自重的力臂L3= OC； 47 设OA=L0，则OB=3L7，OC=4L0，故L4= OC= 0=8L0； 根据杠杆平衡条件可知：F•OB=G•OA+G杆L3； F×2L0=60N×L0+G杆×4L0； 故3F=60N+6G杆； 解得：G杆=15N； (2)因为OA：OB=1：3，故B点上升的高度是A点的8倍， 故机械效率为： η= = = ≈66.7%； 48 (3)若将动力作用点从B点移到C点时，因为OA：L5=1：2，所以杠杆重心上升的高度是物体上升高度的6倍 η= = = = ≈66.8%； 答：(1)杠杆自重为15N。 (2)杠杆提升重物的机械效率约为66.7%。 (3)若将动力作用点从B点移到C点，其它条件不变。 49 六．科普阅读题 50 15.阅读短文，回答问题： 电梯 电梯是高层住宅必备的交通工具。如图甲所示是某种升降电梯工作原理图，它由轿厢、配重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连接组成。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力。电梯某次搭载乘客上楼，轿厢启动上升的路程与时间关系(s-t)，电动机拉钢丝绳做功的功率与时间关系(P-t)如图丙所示 51 ______ (1)图甲中，两个滑轮是 ____ 滑轮。 (2)图甲中，配重质量为800kg,则电梯匀速下降时 ______ N。 (3)若轿厢中的乘客增加时，该装置的机械效率 _____ (选填“增大”、“不变”或“减小”)。 (4)由图乙和图丙获取的以下信息中，其中正确的是 ____ 。 定 8000 增大 C 52 A.电梯上升的0-2s内，轿厢上升的运行速度是1m/s B.电梯上升的0-2s内，电动机拉钢丝绳做功的功率为7000W C.电梯匀速上升的过程中，钢丝绳对桥厢的拉力是2000N D.0-2s内，静止在电梯里的一乘客受到重力与轿厢地面对他的支持力是一对平衡力 (5)电动机拉钢丝绳在0-12s内所做的功为 ________ J。 【解析】解：(1)图甲中两个滑轮在使用过程中，滑轮不随着物体一起运动； (2)因为使用定滑轮不省力，只能改变力的方向，滑轮右侧缆绳对轿厢的拉力等于配重的重力拉=G配=mg=800kg×10N/kg=8000N； 47000 53 (3)因为不计钢绳重和摩擦，对轿厢自重做的功是额外功 ×100%= ×100%= ，G轿厢一定，G物越大， 就越大； (4)A、由图乙可知，速度从0开始增大 54 = =1m/s； B、由图丙可知，从5增大到7000W，故B错误； C、由图丙可知，电梯匀速上升，电动机拉钢丝绳做的功为： W2=Pt2=4000W×10s=40000J， 桥厢移动的距离为s=22m-8m=20m,钢丝绳对桥厢的拉力F= = ，故C正确； D、由图乙可知，乘客的速度也越来越大， 55 即静止在电梯里的乘客受到重力与轿厢地面的支持力不是一对平衡力； (5)由图丙可知，在0-2s内电动机拉钢丝绳做功的功率与时间成正比关系平= ×7000W=3500W W1=P平t6=3500W×2s=7000J； 在2-12s内电动机拉钢丝绳做功的功率不变，则2-12s内电动机拉钢丝绳做的功为： W2=Pt2=4000W×10s=40000J， 故电动机拉钢丝绳在3-12s内所做的功为： W=W1+W2=7000J+40000J=47000J。 56 故答案是：(1)定；(2)8000；(4)C。 57 $$