第十二章 简单机械 单元检测练习-2024-2025学年八年级下册人教版物理

第十二章 简单机械 单元检测练习 一、选择题 1．如图所示是古代人利用滑轮打水的场景。井架上安装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端悬吊水桶，当人用力向下拉动绳索的另一端，即可让水桶上升。以下方法能提高滑轮提水的机械效率的是（　　） A．减小滑轮的质量 B．增大拉绳的速度 C．增大桶内的水量 D．增大水桶的重力 2．乒乓球是我国的国球，在诸多世界级比赛中，我国运动员基本包揽所有乒乓球项目的金牌，为国争光。关于乒乓球比赛时的情景，下列说法正确的是（　　） A．乒乓球在碰到桌面后会改变运动方向，说明力可以改变物体的运动状态 B．击出的乒乓球会继续向前运动是因为乒乓球受到惯性的作用 C．停止击球后，球最终会停下来，说明物体的运动需要力来维持 D．击球时，球拍对球的力大于乒乓球对球拍的力 3．如图所示，在轻质杆OB的中点A处，悬挂有重为G的物体M，在端点B施加方向始终跟杆垂直的拉力F，杆从虚线位置沿逆时针方向匀速转至图示位置的过程中，下列叙述中错误的是（　　） A．拉力F逐渐变大 B．拉力F始终小于 G C．拉力F跟它力臂的乘积不变 D．重物M对杠杆拉力的力臂逐渐变大 4．对图中所示实验的分析合理的是（　　） A．甲：用力推木箱，木箱才能运动，说明物体的运动需要力来维持 B．乙：烧杯内的气球（气球内充满空气）上升，说明二氧化碳的密度比空气大 C．丙：该实验可以验证MnO2可以加快H2O2产生O2的速率 D．丁：该实验利用杠杆提起砝码的过程中省力但费距离，说明使用机械一定省功 5．如图所示，杠杆在水平位置保持平衡，若将两侧钩码各向远离支点的方向移动一格，则杠杆（　　） A．左端下降 B．右端下降 C．仍保持平衡 D．无法确定 6．质地均匀杠杆，每个钩码重0.5N，下列操作中可以使杠杆在水平位置平衡的是（　　）（杠杆上有等间隔的刻度） A． B． C． D． 7．如图所示的杠杆，正处于水平平衡，若将杠杆左边的钩码向右移动一段距离L，为使杠杆恢复平衡，应将右边钩码（　　） A．向右移动L B．向左移动L C．向右移动大于L的距离 D．向左移动大于L的距离 8．如图所示是同学用扫把扫地的情景，他的左手握住扫把柄的上端，右手向前推扫柄时，此时扫把（　　） A．省力费距离 B．费力省距离 C．省力省距离 D．费力费距离 9．如图甲所示，用手直接将物体匀速提升h高度，拉力F1做功600J。若用图乙的滑轮组把此物体匀速提升相同高度，拉力F2做功为800J。则（　　） A．滑轮组省力情况为F2＝F1 B．拉力F2做的额外功为200J C．滑轮组的机械效率为60% D．增大动滑轮重可提高机械效率 10．如图所示，用力、和将同一物体竖直匀速提升相同高度。绳子自由端通过距离为、和，拉力做的功为、和若不计滑轮重及摩擦，则（　　） A． B． C． D． 二、填空题 11．如图所示为工人师傅用笤帚扫地的情景，若把左手握处视作支点，笤帚是　 　（选填“省力”、“费力”或“等臂”）杠杆，就扫地的过程分析使用这样的杠杆的好处是：　 　。 12．小明用二个质量相同的滑轮组成如图所示的滑轮组，将重为180N的物体匀速提升了4m，若机械效率为90%，不计绳重及摩擦，则小明所做的有用功为　 　，每个滑轮重为　 　N，如果小明的体重为500N，拉动过程中绳子始终未断裂，他用此滑轮组能提升的最大物重为　 　N，机械效率最高可达　 　。 13．如图所示，用甲、乙两个不同的滑轮把同一货物提到同一高度， 不考虑绳重和摩擦，使用　 　滑轮能够省力，使用　 　滑轮机械效率较高（两空均选填“甲”或“乙”）。 14．如图，轻质杆可绕O点转动，在A点施加一个始终垂直于杆的力F，从A位置拉到A/位置，则F的力臂　 　，（选填“变大”、“不变”、“变小”）；F的大小　 　（选填“变大”、“不变”、“变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”） 15．如图所示，将一块1m长的木板一端架高0.4m，用50N的拉力沿木板把重为100N的小铁块从底端匀速拉到顶端在此过程中有用功为　 　J，机械效率为　 　，木板对小铁块的摩擦力为　 　N。 16．如图中轻质横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，OA：OB=4：5，当动滑轮下的配重M重200N时，体重为800N的壮壮站在水平地面上用400N的力竖直向下拉住横杆B端，恰使AB在水平位置平衡．利用这套器材，壮壮能拉起最大为　 　 N的配重，假设壮壮的双脚与地面接触面积为400cm2，则此时他对地面的压强是　 　 pa． 17．王师傅装修房子时，用如图所示的滑轮组装置往楼上运送空心砖．已知装物箱重250N，每个滑轮重50N，每块空心砖重20N（不计钢丝绳的重力和摩擦）．若王师傅拉钢丝绳的力是600N，则一次能匀速提升　 　块砖．若某次提升中，钢丝绳受到的拉力是500N，拉力的功率是250W，则将空心砖匀速提升10m，需要的时间是　 　min． 18．如图所示，工人师傅用的拉力F竖直向上拉动绳子，使物体在内匀速提升了，若动滑轮重，不计绳重和摩擦，则物体的重力为　 　N，工人拉力做的功为　 　J，功率为　 　W，滑轮组的机械效率为　 　%。 三、实验探究题 19．下面是小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。（每个钩码重0.5N） （1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向 　 　（选填“左”或“右”）端调节，直到杠杆在水平位置平衡；目的是 　 　。 （2）如图1所示： ①在杠杆A点处挂4个钩码，则在B点处应挂 　 　个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡； ②把B点处的钩码取下，在B点处施加一个竖直向下的拉力F＝　 　N时，杠杆仍在水平位置平衡。当拉力F向右倾斜时，仍要保持杠杆水平平衡，拉力F的大小将 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。原因是 　 　； （3）如果小王又进行了如图2所示的探究，考虑杠杆的影响，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，弹簧测力计的示数至少大于 　 　N。 20．在“探究杠杆平衡条件”的实验中： （1）如图甲所示， 将杠杆的中点置于支架上， 当杠杆静止时，发现杠杆停在如图甲所示的位置，小明将左端的平衡螺母向　 　调（选填“右”或“左”），使杠杆在水平位置平衡，其目的是为了方便测量　 　； （2）图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，若在 A 处下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平位置平衡，需将挂在B处的钩码向　 　（选填“右”或“左”）移动　 　个格； （3）小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，如图丙所示， 使杠杆再次在水平位置平衡，弹簧测力计示数　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）1N（每个钩码重0.5N）； （4）假设使杠杆顺时针转动的力为动力，逆时针转动的力为阻力，小明经过3次实验，记录的实验数据如下表。 实验序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 2.0 5.0 1.0 10.0 2 2.0 10.0 2.0 10.0 3 3.0 10.0 2.0 15.0 小明在实验中收集多组数据的目的是　 　。分析实验数据后得出的杠杆平衡条件是　 　。 四、计算题 21．滑轮组在建筑工地中应用广泛，建筑工人用如图所示的滑轮组将重为800N的物体提至5m高处，所用拉力为500N，绳重及摩擦不计。求： （1）有用功是多大？ （2）滑轮组的机械效率是多少？ （3）动滑轮的重力是多大？ （4）若绳子能承受的最大拉力是600N，则每次能提升物体的最大重力是多大？ 22． 用滑轮组进行“一瓶水提升一个人”活动，如图，水瓶匀速直线下降10m，使人匀速升高0.5m，水瓶对绳a的拉力为，绳b对人的拉力为。问此过程中： （1）有用功是多少？ （2）滑轮组的机械效率是多少？ 23．如图所示，图甲为某自动注水装置的部分结构简图，杠杆AOB始终在水平位置保持平衡，OA＝2OB，竖直细杆a的一端连接在杠杆的A点，另一端与高为0.2m的长方体物块C固定；竖直细杆b的下端通过力传感器固定，上端连接在杠杆的B点（不计杠杆、细杆及连接处的重力和细杆的体积），圆柱形水箱中有质量为8.5kg的水，打开水龙头，将水箱中的水缓慢放出；通过力传感器能显示出细杆b对力传感器的压力或拉力的大小；图乙是力传感器示数F的大小随放出水质量m变化的图像。当放出水的质量达到5.5kg时，物块C刚好全部露出水面，此时装置由传感器控制开关开始注水。(g=10Nkg)求： （1）物块C的重力； （2）物块C受到的最大浮力； （3）当物块C下表面刚好与液面相平时，水对水箱底部的压强是多少Pa？ 答案解析部分 1．【答案】C 2．【答案】A 【解析】【解答】 A.乒乓球在碰到桌面后改变运动方向即运动状态发生了改变，说明力可以改变物体的运动状态，故A正确； B.击出的乒乓球会继续向前运动是因为乒乓球有惯性 ，故B错误； C.停止击球后，球最终会停下来，是因为受到阻力作用，说明力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因，故C错误； D.击球时，球拍对球的力和乒乓球对球拍的力是一对相互作用力，大小相等，故D错误。 故选A。 【分析】 A.力可以改变物体的运动状态，包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化； B.物体保持运动状态不变的性质叫惯性； C.物体的运动不需要力来维持； D.根据相互作用力的特点分析。 3．【答案】C 【解析】【解答】A、如图，物体M的重为G不变，动力F的方向始终跟杆垂直（动力臂LOB不变)， ∵杆匀速转动（处于平衡状态)， ∴FLOB=GLOC， 又∵阻力臂LOC逐渐变大， ∴拉力F逐渐变大，故A正确． B、∵FLOB=GLOC， ∴F=＜=G，故B正确． C、∵FLOB=GLOC，阻力臂LOC逐渐变大，物体M的重为G不变 ∴FLOB的大小（拉力F跟它力臂的乘积)逐渐变大，故C错． D、重物M对杠杆拉力的力臂OC逐渐变大，D正确． 故选C． 【分析】杆从虚线位置沿逆时针方向匀速转至图示位置的过程中，杆重、动力臂不变，阻力臂减小，利用杠杆的平衡条件分析．能从图中看出在转动过程中阻力臂增大、阻力（物重)和动力臂不变是解本题的突破口． 4．【答案】B 5．【答案】B 6．【答案】D 【解析】【解答】A.弹簧测力计的拉力和钩码的重力都作用在支点的右侧，且二者方向相同，肯定不能平衡，故A不合题意； B.左边力和力臂乘积：1N×4格；右边力和力臂乘积：1.5N×5，二者不等，杠杆不能平衡，故B不合题意； C.钩码的重力和弹簧测力计的拉力左右在支点的异侧，二者方向相反，杠杆不可能平衡，故C不符合题意； D.弹簧测力计的拉力和钩码的重力都作用在支点的右侧，但二者方向相反；向上的拉力和力臂的乘积：2N×3格；钩码重力和力臂乘积：1N×6，二者相等，杠杆平衡，故D符合题意。 故选D。 【分析】（1）根据杠杆的平衡条件可知，当力和力臂的乘积相等时，杠杆才会平衡； （2）若两个力在支点的同侧，则方向必须相反才可能平衡；如果两个力在支点异侧，则方向相同才可能平衡。 7．【答案】D 【解析】【解答】根据图片可知，当左边的钩码向右移动的距离为一个格时， 根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：3G×（2L-L）=2G×（3L-L'）； 解得：L'=1.5L； 即L'>L； 因为右边力臂缩短，所以右边砝码向左移动。 故选D。 【分析】根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。 8．【答案】B 【解析】【解答】 左手握住扫把柄的上端，右手向前推扫柄时 ，左手握住的位置为支点，右手推力为动力，地面对扫把的摩擦力是阻力，动力臂小于阻力臂，所以此时扫把是一个费力杠杆，B符合题意，ACD不符合题意。 故答案为：B。 【分析】 根据杠杆的分类填空 省力杠杆：动力臂较长，所以动力较小，常见的例子有羊角锤、核桃夹，；费力杠杆：动力臂较短，动力较大，常见的例子有镊子、筷子等，等壁杠杆：动力臂等于阻力臂的杠杆，常见的例子有：天平 9．【答案】B 【解析】【解答】A．用F1的力将物体B匀速提升，F1＝G；由图可知，若不计绳重与摩擦，拉力 若不计绳重、动滑轮重与摩擦，拉力 但题目中未说明相关条件，A不符合题意； B．F1做功600J，F2做功为800J，拉力F2做的额外功为W额=800J﹣600J＝200J B符合题意； C．F1做的功600J为使用滑轮组时做的有用功，F2做的功为800J是总功，滑轮组的机械效率 C不符合题意； D．增大动滑轮的重力，增大了额外功，根据 知，有用功不变，额外功增大，机械效率减小，D不符合题意。 故答案为：B。 【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力，结合绳子股数，计算拉力的大小；利用有用功和总功的比值，计算机械效率；物体的重力一定时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小。 10．【答案】D 11．【答案】费力；省距离 12．【答案】720J；20；980；98% 13．【答案】乙；甲 【解析】【解答】从图可以看出，甲为定滑轮，乙为动滑轮，相比较乙动滑轮能够省力。定滑轮只能改变力的方向。 乙虽然省力，但把货物提上来的同时，还要对动滑轮做额外功，而甲为定滑轮，不需要克服滑轮自重做功，额外功小，故机械效率大。 综上第1空为乙；第2空为甲 【分析】本题考查滑轮组的省力特点和机械效率的比较。定滑轮只能改变力的方向，动滑轮可以省力。机械效率是指有用功占总功的百分比，而有用功和额外功之和称为总功，在比较机械效率时，需要考虑有用功和额外功的变化。 14．【答案】不变；先变大后变小 【解析】【解答】力F始终垂直于杆，所以，从A位置到A/位置，则F的力臂始终为OA，即F的力臂不变。 由题意可知，轻质杆在向上转动过程中，物体重力G是阻力不变，支点O到物体重力的垂直距离（阻力臂）先变大后变小，力F是动力，OA为动力臂不变，根据杠杆平衡条件 可知，力F随着阻力臂先变大后变小。 【分析】杠杆平衡时，如果阻力和阻力臂固定，根据杠杆的平衡条件可得，如果动力臂越大，那么动力就越小，如果动力臂越小，动力就越大。 15．【答案】40；80%；10 【解析】【解答】解：拉力做的有用功：W有用＝Gh＝100N×0.4m＝40J； 拉力做的总功：W总＝Fs＝50N×1m＝50J，斜面的机械效率： ； （3）因为W总＝W有用+W额，所以额外功：W额＝W总﹣W有用＝50J﹣40J＝10J，由W额＝fs得摩擦力： 。 【分析】根据公式W有用＝Gh，求出有用功；根据公式W总＝Fs及，可求出机械效率；根据公式W额＝W总﹣W有用及W额＝fs，可求出摩擦力。 16．【答案】450；0 【解析】【解答】解：（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得： FA•OA=FB•OB， 则FA= = =500N， 由图中动滑轮的使用特点可知，A端的拉力等于两段绳子的拉力与动滑轮重力之和，所以G动=500N﹣2×200N=100N． 人所能施加的拉力最大为自身的重力，即则FA′=800N，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得： FA′•OA=FB′•OB， 则FA′= = =1000N， 则最大的配重为：G配= = =450N．（2）由题意知，壮壮用的最大力等于其体重，所以此时壮壮对地面的压力为0，可知对地面的压强也为0． 故答案为：450；0． 【分析】（1）利用杠杆的平衡条件可求出当配重为200N时，A端的拉力，再根据动滑轮的特点求出动滑轮的重．人所能施加的拉力最大为自身的重力．据此根据杠杆的平衡条件可求出A端最大的力．再进一步计算最大的配重．（2）当壮壮所受力等于其重力时，对地面的压力为零，压强为零． 17．【答案】：75；1 【解析】【解答】解：（1）∵G动=50N；G箱=250N，F=600N则G物=3F﹣G动﹣G箱=3×600N﹣50N﹣250N=1500N，又一块砖G1=20N，一次提升的砖的数量为n= = =75块；（2）将空心砖匀速提升l0m，拉力移动的距离s=3h=3×10m=30m，又F′=500N，此时拉力做功W=F′s=500N×30m=15000J∵P= ，∴t= = =60s=1min 故答案为：75；1． 【分析】（1）利用滑轮组拉力和总重力的关系F= 求出砖的总重力，再求块数；（2）利用s=3h求出拉力移动的距离，再根据W=Fs求出拉力做的功，利用t= 求出时间． 18．【答案】70；160；80；87.5 19．【答案】（1）右；便于测量力臂 （2）6；3；变大；F的力臂变小 （3）3 【解析】【解答】（1）杠杆静止时，杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点的左侧，故平衡螺母需向右调节，直到杠杆在水平位置平衡（此时杠杆重力的作用线过支点）。 杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，由力臂的定义，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来，故杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。 （2）①设杠杆每个格的长度为为l，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件FAlA＝FBlB可得4G•3l＝FB•2l 解得FB＝6G 需挂6个钩码。 ②若在B点处施加一个竖直向下的拉力，根据①可知FB＝6G＝6×0.5N＝3N 若拉力F向右倾斜时，由力臂的定义，拉力F的大小将变大。 原因是：此时F的力臂变短，因阻力和阻力臂不变，根据杠杆的平衡条件，故拉力F的大小将变大。 （3）若不计杠杆的重力，根据杠杆的平衡条件F向上l 向上＝F向下l向下可得F′×3 l＝3G×6 l 解得F′＝6G＝6×0.5N＝3N 由于杠杆的重心在杆的中点，方向竖直向下，杠杆的重力与钩码同时使杠杆向逆时针方向转动，所以用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，弹簧测力计的示数至少大于3N。 【分析】（1）调节杠杆水平平衡时，平衡螺母向偏高的一侧调节；水平平衡的杠杆，便于测量力臂； （2）根据杠杆上已知的力和力臂，计算未知的力的大小；杠杆上的拉力和杠杆不垂直时，力臂减小，拉力变大； （3）杠杆的支点不在重心时，杠杆的重力影响拉力的大小。 20．【答案】右；杠杆自重的影响，便于测量力臂的大小；右；1；大于；寻找普遍规律； 21．【答案】（1）解：工人做的有用功是 答：有用功是4000J； （2）解：由图知道，n=2，拉力端移动的距离 拉力做的总功 滑轮组的机械效率 答：滑轮组的机械效率是80%； （3）解：不计绳重和摩擦，绳子自由端的拉力 则动滑轮重力 答：动滑轮的重力是200N； （4）解：若绳子能承受的最大拉力F最大=600N，不计绳重和摩擦，由知道，可得能提升的最大物重 答：若绳子能承受的最大拉力是600N，则每次能提升物体的最大重力是1000N。 【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算有用功； （2）根据拉力和距离的乘积，计算做功多少，利用有用功和总功的比值， 计算机械效率； （3）根据滑轮组的拉力和物体的重力，可以计算动滑轮的重力； （4）根据滑轮组是拉力和动滑轮，可以计算物体的重力。 22．【答案】（1）解：拉力F2所做的功是有用功 （2）解：水瓶对绳a的拉力所做的功为总功 滑轮组的机械效率是 【解析】【分析】利用机械功率、功的相关公式进行计算，，，此题拉力F2做的功是有用功，， 水瓶对绳a的拉力所做的功为总功 。 23．【答案】（1）5N；（2）20N；（3）1000Pa 学科网（北京）股份有限公司 $$