第九章机械和功培优训练--2024-2025学年北师大版物理八年级下学期

第九章 机械和功 一、单选题 1．一同学用50N的水平方向的力，将一只重5N的足球沿水平方向蹋了出去，足球在地上滚动了30m停下。在球滚动的过程中，脚对球所做的功是（　　） A．5J B．1500J C．150J D．0J 2．如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为的物体，每个滑轮的质量为，在相同的时间内物体被提升的高度均为1m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）      A．滑轮组中A滑轮可以省功 B．动滑轮的重力为5N C．滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少 D．每次提升重物时，滑轮组做的额外功为10J 3．图所示的实例中，人对物体做功的是（　　） A．搬而未起 B．举着杠铃静止不动 C．提着滑板在水平路面上前行 D．拉着小车向前运动 4．如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其做直线运动，在相同水平面上两次拉动同一木块得到的关系图像如图乙。第1、2两次弹簧测力计示数分别为；如果运动时间相同，拉力所做的功分别为。下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． 5．一名体重500N的举重运动员，可举起1200N的物体，这个人站在地面上，用如图的装置提升重物，滑轮重和摩擦均忽略不计，在下列四个不同重力的物体中，他能提起最重的物重是（　　） A．500N B．2400N C．1200N D．1000N 6．下列数据最符合实际的是 A．一个中学生的体重约为5000牛 B．洗澡水的温度为40℃ C．家用轿车发动机的最大功率0.1kW       D．成都二环路高架桥全长280km 7．如图所示，物体B放在水平桌面上，物体A通过滑轮组拉着物体B，此时物体B保持静止状态。当用竖直向下2N的力F1拉重为1N的物体A时，能使物体B以0.6m/s的速度匀速向右运动，若只用水平向左的力F2拉物体B时，能使物体A以0.3m/s速度匀速上升，不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦，下列判断正确的是（　　） A．物体B受到的摩擦力为6N B．拉力F2大小为10N C．拉力F2的功率为1.8W D．拉力F1的功率为3.6W 8．下列描述的情景中，力对物体做功的是（　　） A．把纸箱从地面上搬起来 B．踢出去的足球向前滚动几十米 C．用了很大的力气推汽车，但车没动 D．提着小桶水平前进一段距离 二、填空题 9．如图所示，用大小为F的拉力，拉着重为200N的物体，使物体向上匀速移动了2m，其中滑轮重100N，则拉力F做功 J。（不计绳重和滑轮间的摩擦） 10．小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶，若不计绳重、滑轮重及摩擦，则人拉绳子A端的动力为 N；实际测量A端的拉力为110N，不计绳重及摩擦，则滑轮重为 N． 11．搬运砖头的独轮车，车箱和砖头所受总重力G=1000N，独轮车的有关尺寸如图所示，独轮车相当于一个 杠杆，推车时，人手向上的力F为 N，手向上抬起独轮车时，手离车箱的距离越远，越 （选填“省力”或“费力”）。 12．如右图所示，重5000N的物体与地面间的摩擦力是150N，为使物体匀速移动，必须在绳端加60N的水平拉力，则滑轮组的机械效率约为 ，若物体移动速度为0.2m/s，则1min内拉力做的功是 J。 13．图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘，图乙是它提水时的示意图，为方便提水，应按照 （省力/费力）杠杆来设计，支点是 （A/B/C）点；图丙中水龙头开关的设计也应用了同样原理，开关选用 （①/②）效果更好。 三、实验题 14．学习“杠杆”一节时，同学们通过“探究杠杆平衡条件”实验，初步得出杠杆平衡条件。接着，他们按照活动卡进一步探究（如图）：他们将质量均为50克的3个钩码挂在B点（作为阻力）并保持位置不变，在A点用弹簧测力计沿不同方向拉杠杆，使杠杆仍处于水平平衡。实验步骤及相关数如图所示。 (1)分析图中的动力与动力臂的变化情况及相关条件，可得出的结论是： ； (2)通过实验，有利于同学们进一步理解： 叫动力臂。 15．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，小明使用可绕O点自由转动、刻度均匀的杠杆，以及多个重为的钩码进行了以下操作： (1)不挂钩码时，杠杆在图甲所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端，发现杠杆右侧还略向下倾斜，此时小明应向 （选填“左”或“右”）调节杠杆右边的螺母，使杠杆水平并静止，达到平衡状态。 (2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力，左侧钩码对杠杆施的力为阻力；测出杠杆水平平衡时的动力臂和阻力臂；多次实验并把数据填入下表。 实验次数 动力 动力臂 阻力 阻力臂 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0 0.15 1.5 0.1 3 0.1 3.0 2.0 0.15 4 2.0 0.15 1.5 0.2 … 小明分析表格中的数据发现，第 次实验数据有误，剔除这一组数据后，初步得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。 (3)第4次实验结束后，小明撤去右侧钩码，改用弹簧测力计继续实验。如图乙所示，他在左侧A点悬挂三个钩码，再用弹簧测力计（未画出）在B点拉杠杆。杠杆重新在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数可能为 （选填序号）。 ①         ②         ③        ④ (4)筷子是中国传统餐具，体现了我国古代劳动人民的智慧。用筷子夹东西时，所属的杠杆类型与第 次实验时的杠杆类型相同。 (5)小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”游戏时，用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来，图丙为筷子稳定时的俯视图，筷子MN的重心在点，此时 （选填“”或“”）段更重一些。 四、计算题 16．用如图所示的滑轮组将重100N的物体匀速提升2m，拉力F为50N；如果将该滑轮组与其它部件组合成一监控水库水位的模拟装置（如图所示），整个模拟装置是由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤等组成。杠杆始终在水平位置平衡。已知OC∶OD =1∶2，A的体积为0.02m3，A重为450N，B重为300N，不计绳重与摩擦（ρ水=1.0×103kg/m3）。求： （1）水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力； （2）水位上涨过程中，当A物体五分之三露出水面时，电子秤所受的压力。 17．一辆电动小车沿某水平轨道做匀速直线运动，已知小车内的电机对小车产生的水平驱动力为 5 牛。 （1）当小车通过 10 米路程时，求电机对小车所做的功 W； （2）若保持电机对小车做功的功率不变，让小车沿另一水平轨道做匀速直线运动，发现小车的速度小于在前轨道上的速度，则电机对小车产生的水平驱动力如何变化？并简述理由。 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 《第九章 机械和功培优训练--2024-2025学年北师大版物理八年级下学期》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 D D D A D B D A 1．D 【详解】在球滚动的过程中，脚对球没有力的作用，脚对球所做的功是0，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．D 【详解】A．根据功的原理，使用任何机械都不能省功，故A错误； B．由图乙可知，提升物重G=10N时，滑轮组的机械效率，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率 解得动滑轮重力为，故B错误； C．滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误； D．由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为1m，提升动滑轮上升的高度也都是1m，不计绳重和摩擦，每次提升重物时，滑轮组做的额外功都为 故D正确。 故选D。 3．D 【详解】A．搬而未起，有力，但没有距离，力没有做功，故A不符合题意； B．举着杠铃静止不动，有力，但没有距离，力没有做功，故B不符合题意； C．提着滑板在水平路面上前行，距离与力垂直，即距离不是沿着力的方向，力没有做功，故C不符合题意； D．拉着小车向前运动，物体在力的方向上运动了一段距离，则力做功，故D符合题意。 故选D。 4．A 【详解】B C．每一次木块都在做匀速直线运动，故木块处于平衡态，木块在水平方向上受到了拉力与摩擦力，故拉力与摩擦力的大小相等，而不论是第一次还是第二次，拉力都等于摩擦力，故两次的拉力的大小相同，故BC错误； A D．如果运动时间相同，拉力所做的功分别为，时间相同时，第二次的速度大，故第二次的路程远，而拉力相同，故，故A正确，D错误。 故选A。 5．D 【详解】根据题意知道，人的体重为500N，故人能施加的最大拉力 F=500N 由图知道，该装置绳子的有效股数为2，所以 又因为滑轮重和摩擦均忽略不计，所以，他能提起最重的物重 G=2F=2×500N=1000N 故D正确。 故选D。 6．B 【详解】A. 中学生的质量在50kg左右，受到的重力大约为G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N左右故A不符合实际；B. 人的体温在37℃左右，洗澡水的温度应该略高于体温，在40℃左右．此选项符合实际；C. 家用轿车发动机的功率在75kW左右，比0.1kW大得多．此选项不符合实际；D. 成都二环路高架桥全长接近30km.此选项不符合实际．故选B. 【点睛】不同物理量的估算，有的需要凭借生活经验，有的需要简单的计算，有的要进行单位的换算，最后判断最符合实际的是哪一个． 7．D 【详解】A．由图可知，n=3，当B水平匀速向右运动时，B所受的摩擦力等于A的重力与F1之和的3倍，即 f=3(F1+GA)=3×(2N+1N)=9N 故A错误； B．水平向左拉物体B时，由平衡条件得 F2=3GA+f=3×1N+9N=12N 故B错误； C．水平向左拉物体时，B的移动速度为 vB===0.1m/s 拉力F2功率为 P2=F2×vB=12N×0.1m/s=12W 故C错误； D．用力F1竖直向下拉物体A时，拉力F1的功率 P1=F1v=2N×3×0.6m/s=3.6W 故D正确。 故选D。 8．A 【详解】做功的两个必要条件：一是受到力的作用，二是在力的方向上通过一段距离。 A．把纸箱从地面上搬起来，人对纸箱施加了力，并在力的方向上移动了距离，所以人对纸箱做了功。故A符合题意； B．踢出去的足球向前滚动是由于惯性，人对足球不再施加力，所以人对足球不做功。故B不符合题意； C．用了很大的力气推汽车，但车没动，说明有力但没有移动距离，所以不做功。故C不符合题意； D．提着小桶水平前进一段距离，虽然有力，但在力的方向上没有移动距离，所以提小桶的力对小桶不做功。故D不符合题意。 故选A。 9．500 【详解】由图可知：由于物体在竖直方向向上做匀速直线运动，则两股绳子的拉力大小F1、F2都等于物体的重力G，滑轮受竖直向下的重力、两股绳子的拉力和竖直向上的拉力作用，根据力的平衡可知 F=F1+F2+G′=200N+200N+100N=500N 由于使物体向上匀速移动了2m，拉力F做移动的距离为 拉力F做功为 10． 100 20 【详解】试题分析：因为动滑轮有两段绳子吊着物体，不计动滑轮重、绳重和摩擦，拉力F=1/2G=1/2×200N=100N；若不计绳重及摩擦，实际测量A端的拉力为110N时，根据F=1/2（G+G动）得G动=2F﹣G=2×110N﹣200N=20N． 【考点定位】滑轮组绳子拉力的计算 11． 省力 300 省力 【详解】[1]由图可知，车轮转轴为支点，动力臂为支点到力F的作用线的距离，长度为1m，阻力臂为支点到重力G的作用线的距离，长度为0.3m，因为动力臂的长度大于阻力臂的长度，所以独轮车相当于一个省力杠杆。 [2]由杠杆的平衡条件 F1l1=F2l2 可得 [3]手向上抬起独轮车时，由公式可知，在阻力和阻力臂大小不变的情况下，动力臂越大越省力，所以手离车厢的距离越远，动力臂越大，越省力。 12． 83.3% 2160 【详解】[1][2]图中拉物体使用的滑轮组绳子股数n=3，可得绳子自由端移动距离s与物体移动距离s’的关系是s=3s’；则 若物体移动速度为0.2m/s，则绳自由端移动速度 v=3×0.2m/s=0.6m/s 1min内拉力做的功 W=Fvt=60N×0.6m/s×60s=2160J 13． 省力 B ① 【详解】[1][2]为方便提水，根据题图可知，它是按照省力杠杆来设计的；由于轮围绕B点进行旋转，可知B点为其支点。 [3]为了更省力，开关应选用动力臂较大的，故开关应选用①。 14． 动力的作用点相同，但力的方向不同，力与竖直方向的夹角越大，动力越大 从支点到动力作用线的距离 【详解】(1)[1]由图知，阻力和阻力臂都不改变，动力的作用点也不改变，从ABCD图知，力与竖直方向的夹角从0°到60°，夹角越来越大，动力越来越大。 (2)[2]对阻力和阻力臂和动力作用点都不改变的情况下，动力的大小与力的方向有关，从支点到动力作用线的距离叫动力臂。 15．(1)左 (2)3 (3)②③④ (4)4 (5) 【详解】（1）将杠杆左边的螺母调至最左端，发现杠杆右侧还略向下倾斜，此时小明应继续向左调节杠杆右边的螺母，使杠杆水平并静止，达到平衡状态。 （2）根据表格数据可知，钩码的重力均为0.5N，而第三次的动力大小为0.1N，故第3次实验数据有误。 （3）当拉力的方向为竖直向上方向时，拉力的力臂最大，拉力的大小最小，为 当拉力不在竖直方向时，拉力的力臂变短，拉力将变大，故②③④符合题意，①不符合题意。 故选②③④。 （4）用筷子夹东西时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，根据表格数据可知，第4次实验中，动力臂小于阻力臂，故所属的杠杆类型与第4次实验时的杠杆类型相同。 （5）由图可知，MO′比O′N更长，MO′侧重心的位置更远，O′N侧重心的位置更近，则根据可知，O′N段更重一些。 16．（1）200N；（2）230N 【详解】解：（1）当水位上涨到A的上表面时，A浸没在水中，所以A排开水的体积为 V排=VA=0.02m3 所以A受到的浮力为 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N （2）水位上涨过程中，当A物体露出水面时，A排开水的体积为 物体A此时受到的浮力为 F浮'=ρ水gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N 物体A受到浮力、重力和滑轮组的拉力，三力平衡，所以滑轮组的拉力为 F′=GA-F浮′=450N-80N=370N 根据力的作用的相互性可知，物体A对滑轮组拉力 F′′= F′=370N 不计绳重与摩擦，用如图所示的滑轮组将重100N的物体匀速提升2m，拉力F为50N，则动滑轮的重力为 G动=3F-G=3×50N-100N=50N 滑轮组绳子自由端的拉力为 根据力的作用的相互性可知，绳子转自由端对杠杆C端拉力与杠杆C端受到拉力大小相等，大小FC=140N。杠杆始终在水平位置平衡，O为支点，由杠杆平衡条件有 Fc·OC=FD·OD 变形代入数据，解得 绳子对D端拉力为70N，所以B物体受到拉力为 FB拉=FD=70N B物体受到的拉力、电子秤的支持力与B的重力平衡，所以B受到的支持力为 F支=GB-FB拉=300N-70N=230N 所以电子秤受到B物体对它的压力大小等于230N。 答：（1）水位上涨到A的上表面时，A受到的浮力为200N； （2）水位上涨过程中，当A物体五分之三露出水面时，电子秤所受的压力为230N。 17．（1）50J；（2）见详解 【详解】解：（1）电机对小车做的功为 （2）当小车的速度小于在前轨道上的速度时，电机对小车的水平驱动力变大，因为首先根据，功率不变，相同时间内做的功不变，其次速度减小，相同时间内通过的路程减小，最后根据可得W不变s减小，则水平驱动力增大。 答：（1）当小车通过10米路程时，电机对小车做的功为50J； （2）当小车的速度小于在前轨道上的速度时，电机对小车的水平驱动力变大。 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 $$