第九章 机械和功单元训练-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．关于对功的理解，下列说法正确的是（　　） A．作用在物体上的力越大，力做的功就越多 B．把重1N的物体举起1m所做的功为1J C．物体通过的路程越长，作用力做功越多 D．力作用的时间越长，做的功就越多 2．下图所示的是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重及摩擦）。其中所需动力最小的是（   ） A． B． C． D． 3．如图1所示，用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，所做有用功相同，拉力分别为，此过程相关数据如图2所示。已知将物体M、N匀速提升1m所用时间相等，下列有关此过程的说法中，正确的是（　　） A．提升物体时两拉力的功率大小关系为 B．甲、乙两个滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比为2∶3 C．物体M、N的重力大小关系为 D．乙滑轮组的机械效率为40% 4．如图所示，a、b、c三种情况下，用大小相同的力F使同一物体沿不同的轨迹移动了相同的距离s，对于三种情况下拉力F所做的功分析正确的是（　　） A． B． C． D． 5．2024年4月23日的世界读书日，主题为“阅读推动未来”。如图是读者从书架上取下图书的情景，若读者所取的书重量与6枚鸡蛋相当，读者从书架上取下书的过程中，对书做的功最接近的是（    ） A．300J B．30J C．3J D．0.3J 6．如图所示，AOB为一杠杆，O为支点，杠杆自重不计，AO=OB。在杠杆右端A处用细绳悬挂重为G的物体，当BO段处于水平位置时，为保持杠杆平衡，需在B端施加最小的力为F1；当AO段在水平位置而保持杠杆平衡时，在B端施加最小的力F2，则（    ） A．F1<F2 B．F1>F2 C．F1=F2 D．无法比较 7．在一次活动中，小明和小华先后在同一水平地面上，水平拉着物体A做匀速直线运动，如图所示是物体A两次运动的路程随时间变化的图像。下列判断正确的是（　　） A．物体两次运动的速度： B．物体两次所受的拉力： C．两人拉力对物体所做的功： D．两人拉力对物体做功的功率： 8．如图所示，ABC和DEF是指甲刀的两个杠杆。下列说法正确的是（　　） A．ABC是省力杠杆，DEF是费力杠杆 B．ABC是费力杠杆，DEF是省力杠杆 C．ABC和DEF都是省力杠杆 D．ABC和DEF都是费力杠杆 二、填空题 9．如图所示，O点为杠杆的支点（转轴），F为作用在A端的力。图中的虚线OA沿杆的方向，AB沿力F的方向，OB与AB垂直，其中表示力F的力臂的是 （选填“OA”“AB”或“OB”）。 10．从物理学角度来看， （选填“省力”或“费力”）杠杆因动力臂比阻力臂长，可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡器“杆秤”是一种杠杆，要使如图所示的秤杆在水平方向平衡，应将秤砣往 （选填“左”或“右”）端移动。 11．如图所示，工人师傅用一个滑轮将重400N的重物从地面吊到8m高的阳台上，这种滑轮 （选填“能”或“不能”）改变施力方向。不计摩擦和绳重，若滑轮重60N，则工人至少要用 N的拉力才能拉起重物。吊到阳台时，绳端移动了 m。 12．如图甲是学校的移动宣传板，当有风时，宣传板很容易被吹倒。为探究其原因，小明将其结构简化为图乙所示的侧面结构示意图，其中AB为宣传板面，CD和BE为铝合金管支架。当风从图乙所示的方向吹来时，此宣传板整体有绕 点转动的趋势；为了防止它被吹倒，对此板结构的优化建议是 （合理即可）。 13．用图示的滑轮组将重物竖直向上匀速提升0.3m，拉力F的大小为3N，若该过程中滑轮组的机械效率为80%，则重物的重力为 N。    三、实验题 14．小明同学在调节杠杆水平位置平衡时，发现杠杆的右端翘起，如图所示。此时，他可以调节右端的螺母， 使它向 （选填“左”或“右”）移动，使杠杆在 位置平衡。操作时，把钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的 或钩码在杠杆上的 ，使杠杆在水平位置平衡，目的是 。 15．在学习了密度、浮力、杠杆的相关知识后，小丽同学根据杠杆的平衡条件测出了一个物块的密度，请帮她将下列步骤补充完整。（g取，） (1)调节杠杆水平平衡后，用细线将物块挂于杠杆左侧，将3个钩码挂于右侧，杠杆仍处于水平平衡，如图甲所示，每个钩码质量为100g，则物块质量为 g； (2)将该物块浸没在装有水的烧杯中，调节右侧钩码的位置，使杠杆处于水平平衡，如图乙所示，则物块在水中所受浮力为 N； (3)物块的密度是 ； 拓展设问： 某小组在测量液体密度的实验中，小组自制了“杠杆密度计”如图所示，将一轻质细硬杆用细线固定在O点并悬挂起来，物块固定悬挂在A点，把不计质量的矿泉水瓶装满水，用细线悬挂在杆上，将悬挂点移至B点，使杆在水平位置平衡；换用相同的矿泉水瓶装满不同液体，重复以上操作，在杆上可标出悬挂点，，……对应密度的刻度值； (4)若点在B点的左侧，则点对应的密度与水的密度的关系是 （选填“”、“”或“”）； (5)若测得B、到O点的距离分别为、，则点标注的密度值为 （用及题给字母表示）。 四、计算题 16．2023年12月18日23时59分，临夏州积石山县发生6.2级地震，道路中断、房屋倒塌、人员伤亡，人民群众生命财产安全受到严重威胁。地震发生后，中国人民解放军第一时间赶赴灾区开展抢险救灾工作。此次抢险工作中，我国自主研发的运-20重型军用运输机负责运送物资及相关救援设备，为抢险工作赢得了时间。 （1）求运-20以720km/h的速度飞行1.5h，能飞行多少千米？ （2）若飞机及所有物资总重达150t，与地面的总接触面积约为1.5m2，则飞机静止在水平地面上时对地面的压强是多大？（g取10N/kg） （3）若运-20在空中以720km/h的速度水平匀速直线飞行时所受阻力为，求此过程中发动机的功率。 17．某工人利用如图所示的滑轮组提升重900N的物体，物体在18s内匀速上升了3m，绳子末端的拉力为400N，不计绳重和摩擦，求： （1）工人做功的总功率； （2）动滑轮的重力；                                    （3）若用此滑轮组匀速吊起另一物体时，该滑轮组的机械效率达到80%，求此时工人所用的拉力。 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》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B B C D C A D A 1．B 【详解】A．根据可知，作用在物体上力越大，但是不知道物体在力的作用下通过的距离，所以不能确定力做功多少，故A错误； B．由题可知，把重1N的物体举起1m所做的功为 故B正确； C．根据可知，只知道物体在力的作用下移动的距离，但不知道力的大小也不能确定做功多少，故C错误； D．物体做功的多少与物体受力的大小和在力的方向上移动的距离有关，与时间无关，故D错误。 故选B。 2．B 【详解】不计机械自重及摩擦，设物体的重力为G。 A．图中滑轮是定滑轮，拉力F1=G； B．由杠杆平衡条件可知G×L=F2×(3L+L)，则 C．此滑轮组的绳子股数n=3，此拉力 D．由杠杆平衡条件可知F4×L=G×(3L+L)，则F4=4G 综上所述，综上所述，使用杠杆时的动力最小是B。 故选B。 3．C 【详解】AB．由图1可知，甲滑轮组中绳子承重段数n甲=3；乙滑轮组中绳子承重段数n乙=2；由图2可知，甲、乙滑轮组的总功分别为 W甲总=1200J，W乙总=800J 用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m，根据s=nh可知，甲、乙滑轮组中，绳子自由端移动的距离分别为 则两滑轮组中，绳子自由端移动的距离之比为 由题意知，重物被提升1m所用的时间相等，由可得，两滑轮组中，拉力的功率之比为 故AB错误； C．由图2可知，甲滑轮组提升重物M所做的有用功为 乙滑轮组提升重物N所做的有用功为 由W有用=Gh可知，重物M和N受到的重力分别为 因此 GM=GN 故C正确； D．由图2可知，乙滑轮组做总功为800J，做额外功为400J，其机械效率为 故D错误。 故选C。 4．D 【详解】由图可知，a、b、c三种情况下拉力的大小相同，a中力与物体运动方向垂直，即物体在力的方向上通过的距离为0，则此时拉力不做功；b中物体在力的方向上通过的距离为s，c中物体斜向上运动，则物体在力的方向上通过的距离要小于s，根据可知，在b中做的功大于在c，则有Wa<Wc<Wb，故ABC错误，D正确。 故选D。 5．C 【详解】书重量与6枚鸡蛋相当，约为3N，读者从书架上取下书的过程对书做的功约为 W=Gh=3N×1m=3J 由此可知，C最接近，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．A 【详解】当AO段处于水平位置时，如左图所示最省力 根据杠杆平衡原理可得 =G 当OB段处于水平位置时，如右图所示最省力，根据杠杆平衡原理可得 因为，所以 由此可得 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7．D 【详解】A．两次物体均做匀速直线运动，由图可知相同时间内，由可知，，故A错误； B．小明和小华先后在同一水平地面上，水平拉着物体做匀速直线运动，两次的拉力均等于摩擦力，又两次的压力和接触面粗糙程度均一样，故两次的摩擦力相等，拉力也相等，故B错误； CD．，由图可知相同时间内，拉力相等，由可知，两人拉力对物体所做的功，由可知，，故C错误，D正确。 故选 D。 8．A 【详解】如图所示，对于杠杆ABC，支点在C，在使用时，动力作用在A点，阻力作用在B点，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆；对于杠杆DEF，支点在D，在使用时，动力作用在E点，阻力作用在F点，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。故A正确、BCD错误。 故选A。 9．OB 【详解】力臂是支点O到力F作用线的距离，OB与AB垂直，所以OB是力F的力臂。 10． 省力 右 【详解】[1]由杠杆平衡条件可知，动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，是省力杠杆。 [2]由图可知，秤砣右端向上翘起，说明右边的力与力臂的乘积小于左边的力和力臂的乘积，而左边的力和力臂、右边的力都一定，由杠杆平衡条件可知，应该增大右边的力臂，即应将秤砣往右端移动。 11． 不能 230 16 【详解】[1]动滑轮是一种简单机械，其特点在于轴的位置会随着被拉动的物体一起运动。动滑轮的核心优势在于其能够显著减少所需的力量。由图知，提升重物时，滑轮的轴随物体一起运动，所以该滑轮为动滑轮，其特点是可以省一半力，但不能改变用力的方向。 [2]不计摩擦和绳重，要拉起木箱，需要的拉力 [3]此动滑轮可以省一半的力，但费距离，绳子末端移动的距离 12． C 增大CD的长度 【详解】[1][2]如图所示，根据题意可知，指示牌的模型可以看作杠杆模型，当指示牌的D端被吹离地面时，支点为C点，所以当风从图乙所示的方向吹来时，此宣传板整体有绕C点转动的趋势。把风力看成动力，那阻力是指示牌重力，根据杠杆平衡条件可得：，因此若增大CD的长度，或者增大其支架的重力，可使得阻力与阻力臂的乘积变大，就不容易吹倒。 13．7.2 【详解】由图可知，有效绳子的段数n=3，因为 所以 14． 右 水平 数量 位置 便于测量力臂 【详解】[1][2]杠杆左低右高，需要把杠杆两侧的平衡螺母向右调节，直到杠杆在水平位置保持平衡。 [3][4]为避免偶然因素的影响，使结论具有普遍性，应改变动力和阻力大小及力臂的大小，进行多次实验，改变力的大小是通过改变钩码的数量实现的，改变力臂长度是通过改变钩码在杠杆上悬挂的位置实现的。 [5]使杠杆在水平位置平衡，力臂的大小就可以通过杠杆上的刻度测量出来，即便于测量力臂。 15．(1)400 (2)2 (3) (4) (5) 【详解】（1）设物块的质量为m，杠杆上每小格长度为L0，由杠杆平衡条件可得 mg×3L0=3×100g×g×4L0 解得 m= 400g （2）设物块对杠杆的拉力为F1，杠杆上每小格长度为L0，由杠杆平衡条件可得 F1×3L0=3×100g×10N/kg×2L0 解得 F1= 2N由物块受力分析可知，物块受到的重力等于物块受到的浮力与拉力之和，则物块在水中所受浮力 （3）由阿基米德原理可知，物块的体积 则物块的密度 （4）若点在B点的左侧，则点矿泉水瓶对杠杆的拉力的力臂小于B点矿泉水瓶对杠杆的拉力的力臂，由于阻力和阻力臂大小不变，则由杠杆平衡条件可知，点矿泉水瓶对杠杆的拉力大于B点矿泉水瓶对杠杆的拉力，由于矿泉水瓶对杠杆的拉力等于矿泉水瓶的重力，则点矿泉水瓶装满液体的重力大于B点矿泉水瓶装满水的重力，所以点矿泉水瓶装满液体的质量大于B点矿泉水瓶装满水的质量，由可知，矿泉水瓶的容积相同，故点矿泉水瓶装满液体的密度大于B点矿泉水瓶装满水的密度，故 （5）测得B、到O点的距离分别为、，则B、处矿泉水瓶对杠杆的拉力的力臂为、，由于阻力和阻力臂大小不变，则由杠杆平衡条件可得 FBL=F阻L阻=FB2L2 由于B、处矿泉水瓶对杠杆的拉力等于矿泉水瓶的重力，则 GBL=GB2L2 则 由于矿泉水瓶的容积相同，由 可得点标注的密度值 16．（1）1080；（2）；（3） 【详解】解：（1）已知运-20以720km/h的速度飞行1.5h，能飞行的距离为 （2）若飞机及所有物资总重达150t，即150000kg，总重力为 飞机静止在水平地面上时对地面的压力大小等于总重力大小，即 已知飞机与地面的总接触面积约为1.5m2，由压强公式可得，飞机静止在水平地面上时对地面的压强是 （3）运-20水平匀速直线飞行时所受阻力为，则发动机提供的牵引力大小等于所受阻力大小，即为 运-20在空中的速度为 由功率的推导式可得，此过程中发动机的功率为 答：（1）能飞行1080千米； （2）飞机静止在水平地面上时对地面的压强是； （3）此过程中发动机的功率为。 17．（1）200W ；（2）300N；（3）500N 【详解】解：（1）由图可知，n=3，则绳子自由端移动的距离 s=3h=3×3m=9m 使用滑轮组做的总功 W总=Fs=400N×9m=3600J 工人做功的总功率 （2）不计绳重和摩擦力，绳子自由端的拉力 则动滑轮的重力 G动=3F-G物=3×400N-900N=300N （3）不计绳重和摩擦，由 机械效率为80%时，物体的重力 工人所用的拉力 答：（1）工人做功的总功率为200W； （2）动滑轮的重力为300N； （3）工人所用的拉力为500N。 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 $$