第十一章 简单机械 分层训练-2024-2025学年沪科版（2024）物理八年级全一册

第十一章 简单机械 分层训练 2024-2025学年沪科版（2024）物理八年级全一册 一、单选题 1．夹子是我们生活中经常使用的物品，左图给出了用手捏开和夹住物品时的两种情况．下列说法中正确的是（    ） A．当我们用手将其捏开时，它是费力的 B．当我们用其夹住物品时，它是费力的 C．无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是省力的 D．无论用手将其捏开还是夹住物品时，它都是费力的 2．如图所示，G=80N，在力F的作用下，滑轮以0.4m/s的速度匀速上升，不计摩擦及滑轮重，则物体的速度和力F的大小分别是（    ） A．0.5m/s，160N B．0.5m/s，40N C．0.8m/s，160N D．0.2m/s，40N 3．如图所示的是研究定滑轮和动滑轮特点的装置图。下列说法正确的是（   ） A．使用定滑轮能够省力 B．使用动滑轮能够省距离 C．使用定滑轮能够改变力的方向 D．使用动滑轮既能省力也能省距离 4．用下图所示的四种简单机械，将同一重物从低处匀速提升到高处。在不计机械自重及摩擦的情况下，最省力的是（温馨提示：在直角三角形中，角所对的直角边等于斜边的一半）（   ） A． B． C． D． 5．为了赶在雨季之前给住在山区的奶奶的房屋做一次维修，爸爸专门请了一个小型施工队。这个施工队利用3个相同的滑轮组成滑轮组将材料运送到高处，滑轮组的结构如下图所示。已知每个滑轮重50N，绳子能够承受的最大拉力是500N，忽略绳重和摩擦。用此滑轮组提升材料，下列说法错误的是（　　） A．滑轮a是定滑轮，可以改变力的方向，但不省力 B．滑轮b是动滑轮，使用时可以省力 C．工人每次将材料匀速提起，需要施加大小等于材料和动滑轮总重力的一半的力 D．工人以0.2m/s的速度拉绳子时，材料上升的速度为0.4m/s 6．如图所示，用两个滑轮匀速提起两个物体，甲、乙两个滑轮提起重物的质量相等，不计摩擦和绳重，若，则说明了（　　） A．使用定滑轮比使用动滑轮省力 B．动滑轮的重力大于物体的重力 C．使用动滑轮不省力 D．动滑轮的重力小于物体的重力 7．建筑工地用如图所示的两种方式来移动重物，重物的重力G=2000N，拉力F甲=120N，F乙=800N，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，重物移动速度均为0.2m/s，下列说法中正确的是（ ） A．图甲中重物与地面间的摩擦力为120N B．拉力F甲的功率为24W C．图乙中动滑轮重400N D．拉力F乙的功率为160W 二、填空题 8．在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，原因是任何机械本身都有重力，并且机械零件与零件之间在发生相对运动时还存在着摩擦，所以任何机械的机械效率总 （选填“大于”或“小于”）100%。 9．利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为200N的物体．若滑轮组的机械效率为80%，A处拉力的大小为40N，则物体和地面之间的摩擦力大小为　 N，拉力F的大小为 N． 10．建立物理模型是物理学研究问题的一种重要方法，例如：研究平静水面产生的反射现象时，可以将水面看成是平面镜。同理，定滑轮可以看成是 （选填“省力杠杆”“费力杠杆”或“等臂杠杆”）。 11．如图所示，在滑轮组的作用下，重为200N的A物体以0.2m/s的速度匀速上升，动滑轮重为40N，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力F= N，拉力F做功功率P= ，此滑轮组的机械效率为 。 12．如图所示，物重G=30N，绳的一端拴在地面，拉力F使滑轮匀速上升．   （1）若滑轮重不计，滑轮向上移动20cm，则拉力F= N，物体上升 cm．     （2）若滑轮重为2N，使物体上升20cm，则拉力F= N，滑轮向上移动 cm． 13．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。 三、实验题 14．芳芳同学用下图所示的装置对动滑轮特点进行了深究，记录的数据如下表所示．通过分析数据，她觉得与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大。 实验次序 物重G/N 弹簧测力计的示数F/N 1 1.0 0.7 2 1.5 1.0 3 2.0 1.3 (1)该实验中有 段绳承担物重，实验数据与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大的主要原因是 ； (2)除上述原因之外，还应满足 向上拉，使用动滑轮才能省一半的力。 15．实验小组通过探究杠杆的平衡条件，来解释桔槔的使用原理。 (1)实验前，杠杆水平静止，如图甲所示，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。将杠杆左下角物块M取走后，不调节平衡螺母，杠杆 （选填“仍能”或“不能”）在水平位置静止。 (2)调节杠杆水平平衡，进行多次实验，数据记录如下表： 实验次序 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 1 2 12.0 1 24.0 2 2 5.0 1 10.0 3 3 10.0 2 15.0 4 3 12.0 2 18.0 ①分析表中的数据，归纳出杠杆的平衡条件是 （用表格中的字母表示）。多次实验的目的是 （填字母）。 A．寻找普遍规律    B．减小实验误差 ②如图乙所示，此时在右侧钩码下端加挂一个钩码，杠杆会 （选填“左端下沉”或“右端下沉”）。 (3)桔槔是我国古代的取水工具，如图丙所示，在井边竖一根树杈，架上一根横木，横木的一端绑上大石块，另一端系绳和水桶，简化图如图丁所示。若水桶盛满水后，为减小人向上提水的拉力，根据杠杆的平衡条件可知，可以 （选填“增大”或“减小”）石块的质量或向 （选填“左”或“右”）移动杠杆的支点。 四、科普阅读题 16．请阅读《太空快递员》并回答下列各题。 太空快递员 2017年4月20日，天舟一号货运飞船成功进入预定轨道，太阳能帆板展开正常，发射获得圆满成功。因为天舟一号“只运货，不送人”，被人们形象地称为“太空快递员”。天舟一号外观如图所示，部分参数见下表： “天舟一号”部分参数 全长 10.6m 最大直径 3.35m 太阳电池翼展开后最大宽度 14.9m 起飞质量 13.5t 最大上行货物运载量 6.5t 最大推进剂补加量 2t 在近地轨道运行的航天器会由于空气阻力而“掉高度”，为了维持高度，就需要火箭发动机适时启动以保持轨道高度，但是其携带的燃料是有限的，这就对被称为“太空加油”的在轨推进剂补加技术提出了需求。此次天舟一号的一个重要使命就是验证该项技术。此次天舟一号的目标飞行器是天宫二号，为了给天宫二号补给物资，天舟一号必须首先和天宫二号交会对接。早在2011年11月3日，天宫一号目标飞行器就已与神舟八号飞船顺利完成我国的首次交会对接。天舟一号将首次使用我国航天人研发的快速自主交会对接技术。交会对接完毕后，天舟一号就可以向天宫二号补给物资以及为天宫二号“太空加油”。别小看这次的“太空加油”，它是天舟一号和天宫二号在高速飞行中对接锁紧、确保补加装置和管路气密性好的前提下进行，其过程要比汽车加油复杂得多，分为29个步骤，每步都需要精细控制。首先，天宫二号的压气机将手风琴状的膜盒贮箱中的气体压回气瓶，使天宫二号的燃料贮箱的气压低于天舟一号的燃料贮箱的气压；随后，接通天舟一号和天宫二号贮箱，使推进剂自动从天舟一号贮箱“流入”天宫二号贮箱，当两侧贮箱的气压相等时，加注工作完成．目前，我国成为继俄罗斯和美国之后第三个掌握在轨推进剂补加技术的国家。天舟一号任务的圆满成功，标志着我国载人航天工程第二步胜利完成，也正式宣告中国航天迈进“空间站时代”。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）“太空加油”时，天舟一号相对于天宫二号是 的；（选填“静止”或“运动”） （2）“太空加油”时，推进剂自动从天舟一号贮箱“流入”天宫二号贮箱的条件是：天宫二号燃料贮箱的气压 天舟一号燃料贮箱的气压；（选填“高于”或“低于”） （3）欧洲太空局ATV货运飞船最大上行货运能力约7.7t物资，它的起飞质量约为21t。借鉴所学机械效率概念，请你通过计算比较天舟一号与欧洲太空局ATV货运飞船哪个运载效率高 。 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 1．B 【详解】当我们用手将其捏开时，此时动力臂大于阻力臂，它是省力的。当我们用其夹住物品时，动力臂小于阻力臂，它是费力的。故B正确，ACD错误。 故选B。 2．C 【详解】据图可知：该动滑轮的拉力作用在滑轮轴上时，不计摩擦及滑轮重，根据动滑轮的特点可知：F＝2G＝2×80N＝160N，物体上升距离是拉力F和滑轮移动的距离的二倍，滑轮以0.4m/s的速度匀速上升，故物体上升速度为2v＝2×0.4m/s＝0.8m/s.故选C. 【点睛】要解答本题需掌握：动滑轮的拉力作用在滑轮轴上时，所用的力是重物重力的2倍，移动距离是重物移动距离的二分之一，移动速度是物体移动速度的二分之一． 3．C 【详解】AC．定滑轮相当于一个等臂杠杆，使用定滑轮不省力也不费力，但可以改变力的方向，故A错误，C正确； BD．动滑轮相当于动力臂是阻力臂2倍的杠杆，使用动滑轮能够省力，但费距离，故BD错误。 故选C。 4．B 【详解】A．动滑轮是省力杠杆，其动力臂是阻力臂的2倍，则动力是阻力的一半，即 B．根据机械功原理，任何机械都不省功，所以由得 C．设阻力臂为L，则从支点到动力作用点长度为3L，因为动力作用线与横杆夹角为30°，说明动力臂长度为横杆的一半，即。根据杠杆平衡条件可得 D．定滑轮是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，则； 综上可知，最省力的是B选项的拉力F。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．D 【详解】A．在使用时，轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮。滑轮a是定滑轮，可改变力的方向，但不省力，故A正确，不符合题意； B．轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。滑轮b是动滑轮，使用时省力，但费距离，故B正确，不符合题意； C．由于滑轮组中有一个动滑轮b，承担物重的绳子股数为2，在忽略绳重和摩擦时，每次将材料提起，需要施加材料和动滑轮总重的一半的力，故C正确，不符合题意； D．动滑轮b上有两股绳，工人以0.2m/s的速度拉绳子时，材料上升的速度应该是 故D错误，符合题意。 故选D。 6．B 【详解】AC．由图知道甲动滑轮，乙是定滑轮，定滑轮不能省力，由可知，动滑轮可以省一半的力，所以使用动滑轮比定滑轮省力，故AC不符合题意； BD．在不计摩擦及绳重时，拉力 F2 = G，若，则 即，故B符合题意，D不符合题意。 故选B。 7．C 【详解】A．图甲中，由2段绳子吊着动滑轮，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，则图甲中重物与地面间的摩擦力是 f=2F甲=2×120N=240N 故A错误； B．图甲中，绳子自由端移动的速度是 v′=2v=2×0.2m/s=0.4m/s 拉力F甲的功率是 P甲 = F甲 v′=120N×0.4m/s=48W 故B错误； C．图乙中，由3段绳子吊着动滑轮，不计绳重和滑轮与轴的摩擦，则动滑轮重为 G=n′F乙-G=3×800N-2000N=400N 故C正确； D．图乙中，绳子自由端移动的速度是 v″=3v=3×0.2m/s=0.6m/s 故拉力F乙的功率是 P乙= F乙v″=800N×0.6m/s=480W 故D错误。 故选C。 8．小于 【详解】因为在实际生产劳动中使用机械时，总要做一些额外功，且总功等于有用功与额外功之和，所以总功总大于有用功，而机械效率，所以任何机械的机械效率总小于100%。 9． 40 25 【详解】(1)物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子对物体拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，A处的拉力大小FA＝40N，所以物体和地面之间摩擦力为f＝FA＝40N；(2)由图可知,由2段绳子通过动滑轮,则sF＝2s物，η＝ 所以F＝＝25N. 【点睛】物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子对物体拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，由此得到物体受到的摩擦力大小．由题拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子通过动滑轮，则sF＝2s物，可利用公式η＝可计算出拉力F的大小． 10．等臂杠杆 【详解】定滑轮在使用过程中动力臂等于阻力臂，根据杠杆平衡条件可知，动力等于阻力，为等臂杠杆。 11． 80 48W 83.3% 【详解】[1]由图可知，由3段绳子吊着动滑轮，不计绳重和摩擦，则绳子自由端的拉力为 [2]绳子自由端移动的速度为 v=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s 拉力做功的功率为 [3]此滑轮组的机械效率为 12． 60 40 62 10 【分析】（1）由图知，拉动滑轮时，拉力的大小是物重的2倍，但移动距离是物体移动距离的一半，所以使用这样使用动滑轮费力但可以省距离； （2）若滑轮重为2N，由图知滑轮受到的拉力F等于物体重的二倍加上滑轮重，据此求拉力；再根据s=h求滑轮向上移动的高度． 【详解】(1)由图可知，该滑轮是动滑轮，当滑轮上移s=20cm时，物体上移的高度是物体上移的2倍，h=2s=2×20cm=40cm；若滑轮重不计，此时拉力应该是物重的2倍，即拉力大小F=2G=2×30N=60N； (2)若滑轮重G轮=2N，由图知，此时拉力：F=2G+G轮=2×30N+2N=62N；当物体上移h′=20cm时,滑轮(拉力)上移的高度是物体上移的,s′=h′=×20cm=10cm； 13． 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 14．(1) 2 动滑轮的重力和摩擦不能忽略 (2)匀速竖直 【详解】（1）[1][2]用动滑轮提升重物时，相当于两段绳子对动滑轮施加竖直向上的拉力，即实验中有2段绳承担物重；在忽略动滑轮和绳子重力以及绳子与滑轮间的摩擦力时，绳子自由端（弹簧测力计）拉力等于物体重力一半，所以，实验数据与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大的主要原因是动滑轮的重力和摩擦不能忽略。 （2）忽略绳子与滑轮间的摩擦力，匀速竖直向上拉，拉力的力臂才等于轮的直径时，才能有“使用动滑轮能省一半的力”。所以，除上述原因之外，还应满足匀速竖直向上拉，使用动滑轮才能省一半的力。 15．(1) 平衡 仍能 (2) A 右端下沉 (3) 增大 右 【详解】（1）[1]当杠杆处于静止或匀速转动状态都属于平衡状态，图甲杠杆水平静止，所以此时杠杆处于平衡状态。 [2]图甲杠杆的重力作用线过支点，将杠杆左下角物块M取走后，不调节平衡螺母，杠杆的重力作用线仍过支点，所以杠杆在水平位置仍能静止。 （2）[1]由表格数据可知，当杠杆处于平衡状态时，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即杠杆的平衡条件是。 [2]一次实验得出的结论具有偶然性，为了得出普遍规律应多次实验，故A符合题意，B不符合题意。 故选A。 [3]图乙在右侧钩码下端加挂一个钩码，则，所以杠杆右端将下沉。 （3）[1][2]水桶盛满水后，阻力与阻力臂的乘积变大，为减小人向上提水的拉力，根据杠杆的平衡条件可知，可以增大石块的质量，从而增大重力；也可以向右移动杠杆的支点，减小阻力臂，增大动力臂，从而减小人向上提水的拉力。 16． 静止 低于 天舟一号的运载效率高 【详解】（1）[1]根据短文知道，当“太空加油”时，天舟一号与天宫二号的位置关系没有发生变化，所以天舟一号相对于天宫二号是静止的。 （2）[2]由题知道，“太空加油”时的步骤是：首先，天宫二号的压气机将手风琴状的膜盒贮箱中的气体压回气瓶，使天宫二号的燃料贮箱的气压低于天舟一号的燃料贮箱的气压；随后，接通天舟一号和天宫二号贮箱，使推进剂自动从天舟一号贮箱“流入”天宫二号贮箱，当两侧贮箱的气压相等时，加注工作完成。 （3）[3]根据机械效率是指有用功与总功的比值知道，货运飞船的运载效率可以是 所以天舟一号的运载效率是 ATV的运载效率 因为η1＞η2，所以天舟一号的运载效率高。 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 $$