第九章 机械和功 课后练习——2024-2025学年八年级下册北师大版物理

第九章 机械和功 一、选择题 1．小明用20牛的水平拉力拉重100牛小车沿水平公路匀速移动了15米，在这个过程中，重力做功为（　　） A．0焦 B．300焦 C．1500焦 D．1200焦 2．下列所示简单机械中，使用时能省距离的是（　　） A．瓶起子 B．食品夹 C．羊角锤 D．撬棒 3．利用如图所示的甲、乙两滑轮组，在相同的时间内用大小相同的力和分别把质量相等的重物提升到相同的高度，则（　　） A．力做功的功率小 B．甲、乙两个滑轮组的额外功相同 C．乙滑轮组的机械效率高 D．甲、乙两个滑轮组的总功相同 4．如图为人腿简化图，当股四头肌群收缩且提供方向不变的动力F1时，会拉动小腿绕膝关节固定点O从图示位置缓慢升至水平位置，小腿所受重力G为阻力，则此过程中（　　） A．F1在变小 B．阻力在变小 C．图l1为动力F1的力臂 D．当小腿伸至水平位置时可看作费力杠杆 5．小枫和小红同学利用甲、乙所示的滑轮组，在相同的时间内，用大小相同的力F1、F2分别把质量相同的重物G1、G2提升到相同的高度，则（　　） A．F1做功的功率大 B．F1、F2做功的功率一样大 C．甲滑轮组的机械效率高 D．甲、乙滑轮组的机械效率一样高 6．在自由下落过程中的物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB=BC，如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1，在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是（　　） A．W1<W2，P1<P2 B．W1=W2，P1<P2 C．W1=W2，P1=P2 D．W1>W2，P1>P2 7．如图所示，用甲、乙、丙三种简单机械分别提起同一重物G，已知滑轮重，杠杆（）重，手的拉力始终沿竖直方向，忽略绳重及摩擦，下列说法错误的是（　　） A．甲图：该装置不省力也不省距离 B．乙图：该装置的机械效率比甲图的低 C．丙图：在匀速拉动物体上升的过程中，拉力逐渐变小 D．若提升的物体越重，乙、丙的机械效率就会越高 8．使用如图所示的甲、乙滑轮提升重为20N的物体匀速上升，拉力分别是 。物体被提升的高度均为5m，均用时20s，则下列说法正确的是（　　） A．乙图中动滑轮重5N B．甲、乙滑轮的机械效率相同 C．自由端拉力的功率P1>P2 D．乙图中自由端移动的速度为0.125m/s 9．如图所示，物体A在拉力F的作用下，5s内水平匀速运动了1m，物体A与地面间滑动摩擦力是50N，拉力F为40N。下列物理量计算正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度是0.2m/s B．拉力F的功率为10W C．拉力F做功为40J D．该滑轮组的机械效率是62.5% 10．近期，我国长江中下游许多省份因连续大雨发生洪涝灾害。抗洪抢险小分队成员帮老百姓把质量为240kg的重物搬到2m高的车上。为了省力采用5m的长木板搭了一个斜面（如图所示）。用1200N的力0.5min将重物匀速推到车上。下列说法中正确的是（g取10N/kg）（　　） A．他对重物做了2400J的功 B．他做功的功率为300W C．物体受到的摩擦力为240N D．该装置的机械效率为50% 二、填空题 11．搬运砖头的独轮车的有关尺寸如图所示，车箱和砖头总重G=1000N，推车时，人手向上的力F=　 　N，使用它可以　 　（选填“省力”或“省距离”）． 12．龙舟大赛是我国一些地方的传统项目，如图是龙舟大赛的一个情景，所用的船桨是 　 　（选填“省力”、“费力”、“等臂”）杠杆；当运动员用船桨向后划水时，龙舟向前运动，这说明力可以改变物体的 　 　；运动员离开龙舟后，龙舟将在水中 　 　（选填“上浮”或“下沉”）一些。 13．如图是甲、乙两种固体物质的m-V图像，由图可知甲、乙的密度之比为ρ甲：ρ乙= ；把甲、乙两种物质制成体积相等的实心物体挂在图中滑轮组上，若不计滑轮重、绳重及摩擦，当a处挂3个甲物体、b处应挂 个乙物体时，整个滑轮组恰好处于静止状态。若不计绳重及摩擦，但考虑滑轮重力时，在a处挂2个甲物体、b处挂3个乙物体时，甲物体恰能匀速上升，则此滑轮组的机械效率为 （精确至0.1%）。 14．如图所示，工人用400N的推力沿斜面将重为840N的箱子匀速推到车上。已知箱子沿斜面移动的距离为3m，斜面的机械效率为70%，在这过程中，推力所做的功为　 　J，有用功为　 　J，箱子受到的摩擦力是　 　N。 15．把同样重100N的物体匀速向上提升，甲机械用时100s使物体升高h1，乙机械用时300s使物体升高h2，两机械做功情况的部分数据如图所示。 （1）甲的机械效率 　 　乙的机械效率；（选填“大于”“等于”“小于”） （2）h2＝　 　m，乙机械做的总功W2＝　 　J； （3）甲机械做的有用功 　 　乙机械做的有用功。（选填“大于”“等于”“小于”） 16．利用杠杆投掷石球，如图，作用在A点的力沿　 　时最小．已知石球重100N，OA：OB=1：4，则作用在A点力的最小值为　 　（不计杠杆自重及摩擦）． 17．如图，物体A是边长为20cm的一个正方体，密度为2.5g/cm3，A对水平桌面的压强是　 　Pa，B的重力为100N，滑轮和绳子重忽略不计，此时A在水平面上向右做匀速直线运动，若用力F向左拉物体A，使物体A向左做匀速直线运动，则F=　 　N。 18．用如图所示的滑轮将重为60N的物体A匀速提升1m，已知该滑轮的效率为75%，克服机械摩擦所做的功为8J，绳重不计，则动滑轮重为　 　N。 19．如图所示，重力不计的木棒AOB可绕支点O无摩擦转动，木棒AB长为6m，均匀正方体甲的边长为10cm，物体乙的质量为5.6kg。当把甲乙两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点A、B上时，木棒在水平位置平衡，此时物体甲对地面的压强为2000Pa，支点O距A点3.2m。物理甲受到地机的支持力　 　，物体甲的重力　 　。 三、实验探究题 20．图1，物体A重10N，在同一水平面上从O点运动至Q点。OP段物体在水平拉力作用下做匀速直线运动，在P点时撤去，改用水平向左的拉力一直作用在物体上，物体仍向右运动，最后在Q点保持静止。 （1）OP段A的速度为　 　m/s。在图2画出A在P点受到的摩擦力（以“●”代表物体）；　 　 （2）在Q点物体受到的摩擦力　 　N； （3）A从O运动到P，做的功为　 　J、功率为　 　W，A的重力做的功为　 　J。 21．在探究“影响滑轮组机械效率因素”的实验中，用到的装置如图所示，实验数据记录如表所示。 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率 1 2 0.1 1.2 0.3 2 2 0.2 1.2 0.6 3 4 0.1 1.9 0.3 4 4 0.1 1.3 0.5 （1）实验中应沿竖直方向　 　拉动弹簧测力计； （2）分析表中数据可知，第4次实验是用图　 　所示装置来完成的； （3）通过比较1、2两次实验数据可得出：使用同一滑轮组提升相同重物，滑轮组的机械效率与重物上升高度　 　（选填“有关”或“无关”）； （4）通过比较　 　两次实验数据可得出：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高； （5）通过比较3、4两次实验数据可得出：不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率　 　（选填“越高”、“越低”或“不变”）。 四、计算题 22．如图是一台全自动扫拖一体机器人，它可以沿自动规划的路线进行扫地和拖地。机器人水平牵引力的功率是20W，质量为1.8kg，它静止时与地面接触的总面积为，求： （1）机器人使用了25min后，机器人牵引力做的功为多少？ （2）机器人静止时对水平地面的压强。 23．如图所示，倾角为30、长度为10m的粗糙斜面，一质量为0.8kg的物体从斜面顶端开始匀速下滑到斜面的底端（不考虑物体自身的体积）。在下滑的过程中物体的动能并没有增加是因为物体在下滑过程中，重力做的功全部克服摩擦力做功，转化成内能。求： （1）物体下滑过程中重力所做的功。 （2）物体在斜面上匀速下滑时所受到的摩擦力大小。 24．一辆质量为1.45t的家用汽车通过高速收费站的ETC通道，如图甲所示。图乙是ETC通道示意图，汽车通过时，需在ETC中心线前减速，然后通过“匀速行驶区间”到达ETC中心线处，计费后离开收费站。图丙是该车通过ETC通道时的v－t图像，若质量为50kg的驾驶员驾驶此车通过收费站时，所受阻力为人和车总重的0.3倍，g＝10N/kg。 （1）求汽车匀速行驶的距离； （2）汽车每只轮胎着地面积是25cm2，求驾驶员停车时汽车对地面的压强； （3）汽车匀速行驶时牵引力的功率。 答案解析部分 1．【答案】A 【解析】【解答】物体在力的方向上移动了距离，则该力就对物体做了功，小明用20N的水平拉力拉重100N小车沿水平公路匀速移动了15m，重力的方向为竖直向下，在此过程中小车没有在竖直方向上移动距离，所以重力做功0，A符合题意，BCD不符合题意。 故答案为：A。 【分析】做功的两个必要因素：作用在物体上的力、物体在力的方向上移动的距离，二者缺一不可。 2．【答案】B 3．【答案】C 4．【答案】D 5．【答案】A 【解析】【解答】AB．由图可知，甲滑轮组绳子的有效股数是3，乙滑轮组绳子的有效股数是2，设G1 、G2提升到相同的高度为h，则甲滑轮组绳端移动的距离 乙滑轮组绳端移动的距离 甲滑轮组拉力做的总功 乙滑轮组拉力做的总功 甲滑轮组拉力的功率 乙滑轮组拉力的功率 因F1=F2，t1=t2，所以P1>P2，A符合题意，B不符合题意； CD．由根据 可得，甲滑轮组的机械效率 乙滑轮组的机械效率 因F1=F2，G1=G2，所以η甲<η乙，CD不符合题意。 故答案为：A。 【分析】根据滑轮组绳子股数，计算距离；根据力和距离的乘积计算做功多少；根据功和时间的比值，计算功率；根据有用功和总功的比值，计算机械效率。 6．【答案】B 【解析】【解答】由题，同一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，因为AB=BC，由W=Gh可知W1=W2，物体下落速度越来越快，BC段时间小于AB段，由 可知P1<P2。 故答案为：B。 【分析】物体受到重力相同，下落的距离相同时，重力做功相等；物体加速运动时，功率变大。 7．【答案】C 8．【答案】B 9．【答案】D 【解析】【解答】A.根据图像，n=2，绳子自由端移动的速度是：，A不符合题意； B.拉力F的功率为：P=Fv绳=40N×0.4m/s=16W，B不符合题意； C.拉力F做功为：W=Pt=16W×5s=80J，C不符合题意； D.该滑轮组的机械效率，D符合题意。 故答案为：D. 【分析】根据路程和时间的比值，计算速度；利用力和速度的乘积计算功率；根据功率和时间的乘积计算做功多少；有用功和总功的比值， 计算机械效率。 10．【答案】C 11．【答案】300；省力 【解析】【解答】解：（1）由FL1=GL2可得，F×1m=1000N×0.3m，故F=300N；（2）省力杠杆．因为独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠； 故答案为：300；省力． 【分析】（1）根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可以求出作用在车把上竖直向上的力的大小；（2）结合图片和生活经验，先判断独轮车在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆； 12．【答案】费力；运动状态；上浮 13．【答案】4：1,4,88.9% 14．【答案】；840；120 【解析】【解答】(1)由题意可得，工人所用推力所做的总功为： （2）因为斜面的机械效率为70%，根据，可得有用功为 ； （3）在工人推箱子的整个过程中额外功为： 工人推力所做的额外功即为克服摩擦做的功，由得，箱子受到的摩擦力为 。 【分析】（1）知道斜面的长度和推力，根据W=Fs求出总功。知道有用功和总功，根据求出有用功，根据W额=W总-W有用求出额外功，最后根据W=fs计算箱子受到的摩擦力； （2）①分析题意，可知实验的目的； ②该实验中，克服物体与地面之间的摩擦力f做的功为有用功，绳端拉力做的功为总功，根据可知需要测量的物理量，其中测滑动摩擦力时需要利用二力平衡条件；为了得出普遍规律，该实验至少应进行3次，据此写出实验步骤。 15．【答案】小于；0.9；300；大于 16．【答案】b；400 【解析】【解答】解：（1）在A端施力F，当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大，此时最省力，即作用在A点的力沿b时最小；（2）根据杠杆的平衡条件知： F×LOA=G×LOB，其中：LOA：LOB=1：4，G=100N， ∴F=4G=4×100N=400N． 故答案为：b；400． 【分析】此题是求杠杆最小力的问题，已知点A是动力作用点，因为阻力（G）和阻力臂（OB）一定，只需找出最长动力臂即可得出最省力的动力方向，可根据这个思路进行求解． 17．【答案】5000；100 18．【答案】24 【解析】【解答】由图知，对物体做的有用功为 由 可得 则动滑轮的重为 【分析】作用力作用在动滑轮上，拉力为物体重力和滑轮重力的两倍，用动滑轮提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率，利用机械效率列方程求解动滑轮的重力。 19．【答案】20；69 20．【答案】3；；1；6；6；0 【解析】【解答】（1）在段，物体做匀速直线运动，计算速度为：； 物体在段做匀速直线运动，水平向右推力和水平向左的摩擦力平衡，受到的摩擦力 在点撤去，改用水平向左的拉力，物体仍向右运动，由于压力和接触面的粗糙程度不变，滑动摩擦力大小不变，仍为，方向仍向水平向左，摩擦力的示意图如图所示： （2）物体在点保持静止，受到水平向左的拉力与水平向右的摩擦力平衡，； （3）A从运动到，则做的功：，则的功率； 物体A受到的重力方向竖直向下，运动方向与受力方向垂直，重力对A不做功，做功为0。 【分析】（1）根据，计算速度；匀速直线运动时，摩擦力等于推力；根据物体受到力的方向和大小，画出力的示意图； （2）静止的物体受到推力，静摩擦力和推力相等； （3）根据W=Fs，计算做功多少，根据，计算功率的大小。 21．【答案】（1）匀速 （2）丙 （3）无关 （4）1、3 （5）越低 【解析】【解答】（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小不变。 （2）在第4次实验中s4=0.5m，h4=0.1m 由s=nh可得n=5，即承担物重的绳子股数n=5，所以第4次实验是用丙图所示装置来完成的。 （3）比较实验1、2数据，使用同一滑轮组提升相同重物，物体上升的高度不同，滑轮组的机械效率相同，所以滑轮组的机械效率与重物上升高度无关。 （4）1、3两次实验s=0.3m，h=0.1m 由s=nh可得n=3，使用同样的滑轮组，即使用的甲、乙两图，通过实验数据可知，第3次实验物体的重力较大，滑轮组的机械效率较高，得出结论：同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高。 （5）比较3、4两次实验数据，第3次实验使用的是乙图滑轮组，第4次实验使用的是丙图滑轮组，提升相同的重物，第4次实验动滑轮的重力较大，滑轮组的机械效率较低，可以得到不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。 【分析】（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小不变； （2）通过计算承重绳段数，确定装置的选择； （3）滑轮组的机械效率与重物上升高度无关； （4）同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组机械效率越高； （5）同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低。 22．【答案】（1）；（2） 23．【答案】（1）解：倾角为30、长度为10m的粗糙斜面，根据几何知识可知斜面的高度： ， 物体下滑过程中重力所做的功： ； 答：物体下滑过程中重力所做的功是40J； （2）解：因为物体在下滑过程中，重力做的功全部克服摩擦力做功，转化成内能， 可得，物体在斜面上匀速下滑时所受到的摩擦力大小： 。 答：物体在斜面上匀速下滑时所受到的摩擦力大小是4N。 【解析】【分析】（1）在直角三角形中，30°角所对的直角边是斜边的一半，据此计算斜面的高度，然后根据WG=Gh计算重力做的功。 （2）因为物体在下滑过程中，重力做的功全部克服摩擦力做功，转化成内能，所以WG=Wf，根据 计算下滑时受到的摩擦力即可。 24．【答案】（1）50m （2）1.5×106Pa （3）25000W 1 学科网（北京）股份有限公司 $$