第12章机械效率【B卷 培优卷】-2024-2025学年八年级物理下册单元速记·巧练（辽宁专用）

2024-2025学年八年级物理下册单元测试卷（人教版） 第十二章 机械效率 （B卷•培优卷） （考试时间：90分钟 试卷满分：80分） 注意事项： 1．测试范围：人教版八年级下册第12章。 一．选择题（本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，选对的得2分；第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分) 1．如图所示的四种工具中，正常使用时属于省力杠杆的是（　　） A．园艺剪 B．食品夹 C．天平 D．筷子 【答案】A 【解答】解：A、园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A正确； B、食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B错误； C、天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆，故C错误； D、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D错误。 故选：A。 2．如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重0.5牛）。下列说法正确的是（　　） A．实验前，杠杆停留在图甲所示位置，此时杠杆处于不平衡状态 B．图乙，在AB处各去掉相同数量的钩码，杠杆仍然能保持平衡 C．图丙，测力计从a转到b杠杆始终保持平衡，则拉力与其力臂的乘积不变 D．图丁，用3N的力在c点竖直向上拉杠杆，能使杠杆保持在水平位置平衡 【答案】C 【解答】解：A、如图甲杠杆在此位置处于静止状态，杠杆在此位置处于平衡状态，故A错误； B、如图乙，设杠杆一个格为L，原来杠杆处于平衡状态， 由杠杆的平衡条件可得：1.5N×2L＝1N×3L， 设在A、B处各去掉一个相同的钩码， 左边＝（1.5N﹣0.5N）×2L＝2NL， 右边＝（1N﹣0.5N）×3L＝1.5NL， 此时左边＞右边， 即左边的力和力臂的乘积大，杠杆不再平衡，并且左端下沉，故B错误； C、图丙中弹簧测力计从a位置转到b，此时拉力F的力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知，拉力变大，阻力和阻力臂不变，所以拉力与其力臂的乘积不变，故C正确； D、如图丁，如果拉力方向竖直向上，根据杠杆平衡条件可得：1.5N×4L＝F×2L，可得F＝3N，由于杆的重心在杆的中点，方向竖直向下，重力与钩码同时使杠杆向逆时针方向转动，所以弹簧测力计的示数应大于3N，故D错误。 故选：C。 3．图中轻质木板可绕O点自由转动（不计摩擦）。每个钩码质量相同，A、B、C、D、E、F为悬挂点，AB＝BO＝OC＝CD，ABOCD的连线水平，且与EDF的连线垂直。在B、D处分别挂上2个和1个钩码，木板在水平位置平衡。下列操作仍能使木板在水平位置平衡的是（　　） A．在B、D两处各加挂一个钩码 B．仅将D处的1个钩码移挂至F处 C．把B处钩码移到A处，把D处钩码挂到C处 D．把B处钩码移到A处，把D处钩码移到E处 【答案】B 【解答】解：设AB＝BO＝OC＝CD＝L，每个钩码的重力为G。 A．在B、D两处各加挂一个钩码时，杠杆左侧力与力臂的积为3G×L，右侧力与力臂的积为2G×2L，因3G×L≠2G×2L，所以木板不会平衡，故A错误； B．仅将D处的1个钩码移挂至F处，则杠杆左侧力与力臂的积为2G×L，右侧力与力臂的积为G×2L，因2G×L＝G×2L，所以木板会平衡，故B正确； C．把B处两个钩码挂在A处，把D处钩码挂在C处，则杠杆左侧力与力臂的积为2G×2L，右侧力与力臂的积为G×L，因2G×2L≠G×L，所以木板不会平衡，故C错误； D、把B处钩码移到A处，杠杆左侧力与力臂的积为2G×2L，把D处钩码移到E处，右侧力与力臂的积为G×2L，因2G×2L≠G×2L，所以木板不会平衡，故D错误。 故选：B。 4．轮轴是一种变形杠杆。下列实例不属于轮轴的是（　　） A．汽车方向盘 B．井上的辘轳 C．水龙头 D．盘山公路 【答案】D 【解答】解：像方向盘一样由一个轮和轴组成的机械，叫做轮轴。轮轴是一种变形的杠杆；轮轴是简单机械；轴会随着轮转动；轮和轴固定在一起，轴和轮转动的方向相同，由题可知汽车方向盘、井上的辘轳、水龙头都属于轮轴，盘山公路属于斜面，故D符合题意。 故选：D。 5．用下列简单机械提升同一重物，忽略机械自重和摩擦，最省力的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解答】解：A．如图，是一个杠杆，动力臂长度是阻力臂的3倍，忽略机械自重和摩擦，则动力 B．如图，是一个定滑轮，相当于等臂杠杆，忽略机械自重和摩擦，则动力 F2＝G C．如图，是一个动滑轮，相当于一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，忽略机械自重和摩擦，则动力 D．斜面高2m，长5m，忽略机械自重和摩擦，则动力 最省力的为杠杆，故A正确。 故选：A。 6．机械以各种不同的形式展现在生活中，成为生活中不可或缺的部分，如网是自行车结构图，关于其机械的应用，正确的是（　　） A．螺丝和螺帽：斜面类螺旋简单机械，费距离 B．脚踏板：属于等臂杠杆 C．刹车控制器：属于杠杆，能省距离 D．车龙头：属于轮轴，控制自行车的方向并节省距离 【答案】A 【解答】解：A．螺丝和螺帽相当于斜面，螺纹增加了斜面的长度，省力必然费距离，故A正确； B．脚踏板属于轮轴，相当于一个省力杠杆，省力费距离，故B错误； C．刹车控制器动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆，省力费距离，故C错误； D．车龙头属于轮轴，动力作用在轮上，故可以省力地控制自行车的方向，但是费距离，相当于一个省力杠杆，故D错误。 故选：A。 7．如图甲所示是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，其简化原理图如图乙所示，捣谷人对B点的作用力使水平静止的横木转动。碓头重20N，不计摩擦和横木重，下列说法正确的是（　　） A．图乙中的舂相当于费力杠杆 B．利用该装置捣谷可以省功 C．图乙中横木水平时脚沿与横木垂直方向至少用力50N才能将碓头抬起 D．碓头对杠杆拉力的力臂为1.4m 【答案】AC 【解答】解：A.图乙中的舂的动力臂OB＝0.4m，阻力臂为OA＝1.4m﹣0.4m＝1m，所以动力臂小于阻力臂费力杠杆，故A正确； B.利用任何机械做功都不能省功，故B错误； C.由杠杆的平衡条件得：F1•OB＝F2•OA，F150N，故C正确； D.碓头对杠杆拉力的力臂OA＝AB﹣OB＝1.4m﹣0.4＝1m，故D错误； 故选：AC。 8．用图甲所示的滑轮组装置放在水平地面上、质量为10kg、底面积为0.01m2的柱状物体向上提升。当用图乙所示的随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系图象分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦，g取10N/kg）。下列计算结果正确的是（　　） A．0～1s内，物体对地面的压强为7000Pa B．1～2s内，拉力F做的功为5J C．2～3s内，拉力F的功率为24W D．2～3s内，滑轮组的机械效率约为83.3% 【答案】CD 【解答】解：A、物体的重力为G＝mg＝10kg×10N/kg＝100N， 由图可知，与动滑轮相连的绳子股数为3，在不计绳重和绳与轮之间的摩擦时绳子自由端的拉力为， 在2～3s内时，物体未和地面接触，且匀速上升，将拉力40N和物重100N代入上式，解得动滑轮重力为： G动＝20N； 在0～1s内时，物体和地面接触，物体受到绳子竖直向上的拉力、竖直向上的支持力，以及自身的重力，并且在这3个力的作用下保持静止状态，由滑轮组力的关系可得， 解得F拉＝70N，所以地面对物体的支持力为： F支＝G﹣F拉＝100N﹣70N＝30N， 由力的作用是相互的可知，物体对地面的压力也为30N，物体对地面的压强为： ，故A错误； B、在1～2s内，由乙图可知拉力为50N，由丁图可知物体上升的距离为0.1m，则拉力做功为： W＝Fs＝Fnh＝50N×3×0.1m＝15J，故B错误； C、在2～3s内，由乙图可知拉力为40N，由丙图可知物体上升的速度为0.2m/s，则拉力的功率为： PFnv＝40N×3×0.2m/s＝24W，故C正确； D、2～3s内，滑轮组的机械效率约为： ，故D正确。 故选：CD。 9．如图所示，斜面长s为5m、高h为3m，现将重为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，共用时5s，若拉力F为8N，则下列说法正确的是（　　） A．斜面的机械效率为60% B．拉力做的功的功率为8W C．物体的移动速度为1m/s D．物体所受的摩擦力等于2N 【答案】BCD 【解答】解：A、拉力做的总功为： W总＝Fs＝8N×5m＝40J， 拉力做的有用功为： W有＝Gh＝10N×3m＝30J， 斜面的机械效率 ，故A错误； B、拉力做功功率为： ，故B正确； C、物体的移动速度为： ，故C正确； D、根据W总＝W有+W额可知，拉力做的额外功为： W额＝W总﹣W有＝40J﹣30J＝10J， 则得摩擦力： ，故D正确。 故选：BCD。 2． 填空题（本题共5小题，每空1分，共12分） 10．用如图所示粗细均匀的木棒提升物体，不计整个机械的摩擦，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，当测力计竖直移动的距离s为0.2m时，可将重为1.5N的物块提升0.3m，则杠杆的机械效率为 　 　%；木棒重力为 　 　N（计算结果保留两位小数）。 【答案】90；0.33。 【解答】解：弹簧测力计分度值是0.1N，读数为2.5N，拉力所做的有用功为： W有＝Gh＝1.5N×0.3m＝0.45J； 拉力做的总功为： W总＝Fs＝2.5N×0.2m＝0.5J； 杠杆的机械效率： η100%100%＝90%； 不计整个机械的摩擦，克服木棒的重力所做的额外功： W额＝W总﹣W有用＝0.4J﹣0.45J＝0.05J， 物块上升的高度h为0.3m，则木棒的重心上升的高度： h′0.15m， 木棒重力： G′0.33。 故答案为：90；0.33。 11．人体中有很多结构可简化为杠杆。如图，手提起物体时，桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动，这是一种 　 　杠杆，此过程中肱二头肌收缩的距离 　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）手移动的距离。 【答案】费力；小于。 【解答】解：手提起物体时，桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动，动力臂小于阻力臂，这是一种 费力杠杆，此过程中肱二头肌收缩的距离 小于手移动的距离。 故答案为：费力；小于。 12．如图所示，是采用滑轮组水平向右移动重物的场景。已知物体A重为20N，水平滑动时受到的摩擦力为12N，拉力F＝5N，物体A在10s内匀速移动了0.6m，则克服摩擦力做的功为 　 　J，滑轮组的机械效率为 　 　。 【答案】7.2；80%。 【解答】解：克服摩擦力做的有用功为： W有＝fs＝12N×0.6m＝7.2J； 由图可知，n＝3，则滑轮组的机械效率为： η100%＝80%。 故答案为：7.2；80%。 13．明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置一一辘轳，沿用至今。如图甲所示是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 　 　杠杆来设计的。如图乙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 　 　（选填“①”或“②”）。 【答案】（1）省力；（2）①。 【解答】解：（1）辘轳的实质是轮轴，动力作用在轮上，可以省力；支点是绕着转动的固定点，即B点； （2）水龙头开关的设计也应用了轮轴，增大轮的半径可以增大动力臂，在阻力和阻力臂一定时，可以减小动力，故选择图中的①可以更省力。 故答案为：（1）省力；（2）①。 14．如图所示，有一根均匀铁棒，总长为L，OAL，重力G＝900N，为了使这根铁棒的B端不下沉，所需外力至少应为　 　N；为了能将铁棒缓慢提起，所需外力至少应为　 　N。 【答案】：300；450。 【解答】解：（1）使这根铁棒的B端不下沉，支点为A， 根据杠杆的平衡条件可知，F×（）＝G； 所以F300N； （2）微微抬起这根铁棒的B端，支点为C，则有F×L＝G； 所以F450N。 故答案为：300；450。 15．如图所示，轻质杠杆可绕O点无摩擦转动，A点处所挂物体的重力为30N，OA：AB＝2：1，要使杠杆在水平位置平衡，则B点处施加一个竖直向上的力F＝　　N，此时是 　　（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。 【答案】20；省力 【解答】解：因为OA：AB＝2：1， 所以OA：OB＝OA：（OA+AB）＝2：（2+1）＝2：3， 由杠杆平衡的条件可得：F•OB＝G•OA， 则：F30N20N； 因为F＜G，所以此杠杆为省力杠杆。 故答案为：20；省力。 三．作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分） 16．如图，杠杆ABCD挂重为G的物体，为使杠杆在图示位置静止，请画出最小的动力F。 【答案】。 【解答】解：A为支点，所以力作用在杠杆的最右端，当动力臂是AD时，力臂最长，此时的力最小。过D作AD的垂线，沿此方向向上施加力即可，如下图所示： 17．如图所示，工人站在地面上用滑轮组将重物提起，画出滑轮组的绕绳方法。 【答案】 【解答】解：工人站在地面上用滑轮组将重物提起，拉力方向向下，是由两根绳子承担物重的，绳子固定在定滑轮上。如图所示： 四．实验题（本题共4小题，共24分） 18．在“探究杠杆平衡条件”的活动中，实验选用的钩码重均为0.5N。 （1）实验前，杠杆静止在如图甲所示位置，应将平衡螺母向 　 　调节，把铅垂线放置于O点，从正前方观察，当零刻度线与铅垂线 　 　（选填“重合”或“垂直”）时，即杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙所示，需要在B点挂上2个钩码，杠杆将在水平位置平衡；再次在其两边各加上一个钩码杠杆 　 　侧会下降； 实验序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 1 1.0 6.0 2.0 3.0 2 1.5 4.0 3.0 2.0 3 2.0 2.0 4.0 1.0 （3）多次实验，记录的数据如下表，可得F1、F2、L1、L2之间的关系是 　 　； （4）下列实验中多次测量的目的与本次探究相同的是 　 　。 A.探究反射角与入射角的关系 B.测量定值电阻的阻值 【答案】（1）右；重合；（2）右；（3）F1L1＝F2L2；（4）A。 【解答】解：（1）由图甲知，杠杆的左端低，应将平衡螺母向右调节，铅垂线是利用重力的方向总是竖直向下的，当零刻度线与铅垂线重合时，即杠杆在水平位置平衡；通过调节钩码的位置及数量使杠杆在水平位置平衡，这样力臂恰好沿着杆的方向，目的是为了便于测量力臂； （2）当左侧拉力F1＝3G0＝3×0.5N＝1.5N，力臂L1＝2cm时， 由杠杆平衡条件知，F1L1＝F2L2， 即1.5N×2cm＝F2×3cm， 解得：F2＝1N， 当两边各加一个钩码时，左侧F'1L1＝（1.5N+0.5N）×2cm＝4N•cm， 右侧F'2L2＝（1N+0.5N）×3cm＝4.5N•cm， 右侧力与力臂的乘积大，故杠杆右侧下降； （3）由记录的数据进行分析，可得F1、F2、L1、L2之间的关系是：F1L1＝F2L2； （4）本实验多次实验的目的是得出普遍结论，避免偶然性； A.探究反射角与入射角的关系，多次实验的目的是得出普遍结论，避免偶然性，故A正确； B.测量定值电阻的阻值，多次测量的目的是减小误差，故B错误； 故选：A。 故答案为：（1）右；重合；（2）右；（3）F1L1＝F2L2；（4）A。 19．在“探究动滑轮工作时的特点”活动中，小明用如图所示的滑轮组提升钩码，改变钩码的数量，在正确操作的情况下，测得的实验数据如下。 实验序号 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动的距离s/cm 1 1.0 10 1.1 30 2 2.0 10 1.7 30 3 3.0 10 2.3 30 （1）分析表中数据发现，实验中所用动滑轮的重力一定小于 　 　N； （2）从实验数据可得出实验结论：同一滑轮组，　 　，机械效率越高。 （3）以下情形导致测得的机械效率偏大的是 　 　； A.加速拉动弹簧测力计 B.弹簧测力计读数错误，致使结果偏大 C.钩码有磨损，导致实际质量比标注质量小 D.弹簧测力计的指针在零刻线以下，未调零测量拉力 （4）小明进一步研究，计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值ΔW＝W总﹣W有﹣W轮，根据表格中的数据，发现重物的重力越大，差值ΔW 　 　（选填“越大”“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释：　 　。 【答案】（1）2.3；（2）所提升物体越重；（3）C；（4）越大；重物的重力越大，绳子和滑轮以及滑轮转轴的摩擦越大，由题可知，ΔW就是克服绳重和摩擦所做的功，ΔW也就越大。 【解答】解：（1）由可知，由于动滑轮有重力，所以当物重1N时，拉力为1.1N，故此时1.1N， 此时可得G动＝2.3N； 此时测得的动滑轮重力是忽略了摩擦等阻力，故现实中动滑轮的重力小于2.3N； （2）由表中实验序号为①②的实验数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将增大； （3）测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，会导致绳端拉力偏大，提升相同的高度，总功偏大，有用功不变，则机械效率偏小； 弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升，会导致绳端拉力偏大，提升相同的高度，总功偏大，机械效率偏小； 钩码有磨损，导致实际质量比标注质量小，拉力会变小，总功偏小，机械效率偏大； 弹簧测力计读数如偏大，总功偏大，机械效率偏小，则B错误，故选C； （4）在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值 ΔW＝W总﹣W有﹣W轮， 即克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应通过比较第①、②和③组的数据； ΔW1＝W总1﹣W有1﹣W轮＝0.22J﹣0.1J﹣G轮h＝0.12J﹣G轮h； ΔW2＝W总2﹣W有2﹣W轮＝1.7×0.2J﹣2.0×0.1J﹣G轮h＝0.14J﹣G轮h； ΔW3＝W总3﹣W有3﹣W轮＝2.3×0.2J﹣3.0×0.1J﹣G轮h＝0.16J﹣G轮h； 故重物的重力越大，差值ΔW越大，原因是：所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。 故答案为：（1）2.3；（2）所提升物体越重；（3）C；（4）越大；重物的重力越大，绳子和滑轮以及滑轮转轴的摩擦越大，由题可知，ΔW就是克服绳重和摩擦所做的功，ΔW也就越大。 20．在“探究影响动滑轮机械效率的因素”的实验中，小明用同一动滑轮进行了3次实验，实验装置如图所示，实验数据如表所示。 序号 动滑轮重G动/N 钩码总重G/N 钩码上升高度h/m 测力计示数F/N 绳自由端上升的高度s/m 动滑轮的机械效率η/% 1 0.3 1 0.3 0.70 0.6 71.4 2 0.3 2 0.3 0.6 3 0.3 4 0.3 2.4 0.6 83.3 4 0.3 4 0.2 2.4 （1）实验时，小明应竖直向上 　 　拉动弹簧测力计； （2）第2次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为 　 　N，提升重物所做的有用功为 　 　J，动滑轮的机械效率为 　 　%； （3）分析表中数据可知：用同一动滑轮匀速提升重物，在物重增加时，拉力所做的额外功占总功的比值将 　 　；第4次实验中，减小物体提升的高度，动滑轮的机械效率 　 　（本题两空均选填“减小”、“不变”或“增大”）。 （4）另一位同学也用该装置提升重4N的钩码，测量相关数据后算得动滑轮的机械效率为86.7%，与表中小明算得的83.3%有较大差别，造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中 　 　（单选）。 A.提升的高度比小明实验时的大的多 B.弹簧测力计静止时读出拉力大小 C.拉着弹簧测力计向上加速运动 D.拉力方向与弹簧测力计轴线方向不一致 【答案】（1）匀速；（2）1.3；0.6；76.9%；（3）减小；不变；（4）B。 【解答】解：（1）实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，时装置处于平衡状态，拉力等于弹簧测力计的示数。 （2）如图所示，弹簧测力计的分度值为0.1N，则弹簧测力计示数为1.3N。 表中数据可得提升重物所做的有用功为 W有＝Gh＝2N×0.3m＝0.6J； 拉力做的总功为W总＝Fs＝1.3N×0.6m＝0.78J 动滑轮的机械效率为 （3）分析表中数据和计算数据可知：用同一动滑轮匀速提升重物，在物重增加时，动滑轮的效率提高，可知所做的额外功占总功的比值将减小。 由机械效率率η，可知，动滑轮的机械效率与高度无关，故第4次实验中，减小物体提升的高度，动滑轮的机械效率不变。 （4）A.由机械效率η，可知，滑轮组机械效率与物体被提升的高度无关，故A错误； B．弹簧测力计静止时读出没有摩擦力，测力拉力偏小，总功偏小，有用功不变，机械效率变大，故B正确。 C.拉着弹簧测力计向上加速运动和未沿竖直方向拉动弹簧测力计时，会造成拉力偏大，总功偏大，有用功不变，动滑轮的机械效率偏小，故BD错误； 故选：B。 故答案为：（1）匀速；（2）1.3；0.6；76.9%；（3）减小；不变；（4）B。 21．小华同学猜想影响斜面机械效率的因素有：a.物体的重力：b.斜面的倾斜程度：c.斜面的粗糙程度。小华同学在探究斜面的机械效率与物体的重力和斜面倾斜程度是否有关时，他利用同一块木板组成如图所示的装置，在不同条件下分别测出了斜面的机械效率，并对所测数据进行了分析论证。 （1）在实验操作过程中，为了增大斜面的倾斜程度，应将垫木向 　 　移动。 （2）小华同学记录的部分实验数据如表。 实验次数 频角θ 物块重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 W有/J W总/J 械效率 ① 30 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 ② 30 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60% ③ 45 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （2）根据表格中数据可知：第①次实验斜面的机械效率为 　 　%，第②次实验中物块所受的摩擦力为 　 　N。 （3）通过对比实验①、②数据，可知斜面的机械效率与物体的重力 　 　（选填“有关”或“无关”）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是 　 　。 （4）若将物块换成等质量的有轮小车做实验，则该装置的机械效率将 　 　。（选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】（1）左；（2）60；1；（3）无关；在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高；（4）变大。 【解答】解：（1）斜面的倾角靠长木板下面的垫木左右移动来改变，所以木块向左移，倾角变大； （2）第①次实验斜面的机械效率为：η100%100%＝60%，第②次实验中的额外功为：W额＝W总﹣W有＝3.0J﹣1.8J＝1.2J，则摩擦力为：f1N； （3）通过对比实验①、②数据，发现两次实验倾角相同，物块重力不同，机械效率都是60%，所以可知斜面的机械效率与物体的重力无关，通过对比实验②、③数据，控制物体的重力相同，改变的是斜面的倾角，且倾角越大机械效率越高，故可得结论：在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高； （4）滑动摩擦力大于滚动摩擦力，若将物块换成等质量的有轮小车做实验，小车受到的摩擦力变小，每组数据中测力计的示数将变小，所做的额外功变小，有用功不变，有用功占总功的比例增大，则机械效率变大。 故答案为：（1）左；（2）60；1；（3）无关；在其它条件相同时，斜面倾角越大，机械效率越高；（4）变大。 五、综合应用题（本题共3小题，共22分） 22．图甲是《天工开物》中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙所示。轻质杠杆的支点O距左端L1＝0.4m，距右端L2＝0.2m。在杠杆左端悬挂重为20N的物体A，右端挂边长为0.1m的正方体B，杠杆在水平位置平衡时，正方体B对地面的压力为20N。求：（g取10N/kg） （1）此时杠杆右端所受的拉力大小？ （2）正方体B的重力？ （3）此时物体B对地面的压强是多少？ 【答案】（1）杠杆右端所受拉力大小为40N； （2）正方体B的重力为60N； （3）物体B对地面的压强是2000Pa。 【解答】解：（1）FA＝GA＝20N，根据杠杆的平衡条件可得FAL1＝FBL2； 得：； （2）分析物体B受力和平衡力可知：GB＝FB+F支，支持力和压力是相互作用力， F支＝F压＝20N，由于B受力平衡，可得GB＝FB+F支＝40N+20N＝60N； （3）因为B为正方体，当边长为0.1m时，底面积S＝（0.1m）2＝0.01m2， B对地面的压强：。 答：（1）杠杆右端所受拉力大小为40N； （2）正方体B的重力为60N； （3）物体B对地面的压强是2000Pa。 23．如图所示，当使用滑轮组以恒定速度提升完全浸没在水中的重物时，测得的拉力F为11.6N。此时，滑轮组的机械效率为75%。当重物完全离开水面后，拉力增加至14.5N（假设整个装置的摩擦力和绳索的重量可以忽略不计）。请计算该重物的密度。 【答案】该重物的密度为4×103kg/m3。 【解答】解：物体浸没在水中时，滑轮组的机械效率为75%，根据公式，则有， 解得：G物﹣F浮＝17.4N； 由图可知，n＝2，根据F（G﹣F浮+G动）可知，动滑轮的重力为： G动＝nF﹣（G物﹣F浮）＝2×11.6N﹣17.4N＝5.8N， 当物体离开水面时，物体的重力为： G物＝nF'﹣G动＝2×14.5N﹣5.8N＝23.2N， 物体浸没在水中时受到的浮力为： F浮＝23.2N﹣17.4N＝5.8N， 根据阿基米德原理可知，物体的体积为： ， 根据G＝ρgV可知，物体的密度为： 。 答：该重物的密度为4×103kg/m3。 24．阅读材料，回答问题。 变速自行车 如图是自行车的部分结构示意图，骑行时人在脚踏处施力，通过曲柄带动前齿轮A顺时针转动，再通过链条带动后齿轮B与后轮一起转动。曲柄与齿轮A、后轮与齿轮B，两处都是同轴转动（物体绕同一个中心轴转动，在相同时间转过的圈数相同）的轮轴结构，也可视为杠杆。A、B齿轮通过链条配合工作，在相同时间转过的齿数相同，链条与A、B齿轮间的作用力大小相等。 结构 参数 前齿轮（3速） 齿数：22、32、45 曲柄 长度：L＝18cm 后齿轮（7速） 齿数：12、15、17、19、21、24、28 轮胎 直径：D＝60cm 变速自行车与普通自行车的区别是它的前、后齿轮由多个齿数不同的齿轮组成。变速系统可以调节链条和不同齿数的前、后齿轮配合，即调节齿比数（前齿数÷后齿数），从而改变车速。表是小明的变速自行车的部分参数。 （1）后齿轮和后车轮组成一个 　 　杠杆；骑行时，前齿轮A和后齿轮B 　 　（是/不是）同轴转动； （2）小明调节自行车齿比为45/15，当他通过蹬脚踏使前齿轮转动一圈，后轮转动 　 　圈； （3）小明调节自行车为最大齿比，此时地面对后轮的摩擦力为20N，作用在脚踏上的力至少为 　 　N； （4）当小明骑自行车爬坡时，为了最省力，应该调整齿比为 　 　。 【答案】（1）省力；不是；（2）3；（3）80；125；（4）。 【解答】解：（1）题文中已有介绍：自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径，此时动力臂大于阻力臂，因此是一个省力杠杆，曲轴和脚踏是一体，故前齿轮和脚踏板是省力杠杆； 骑行时，前齿轮A和后齿轮B不是绕同一个中心轴转动，所以，不是同轴转动； （2）由自行车齿比为45/15，前齿轮是后齿轮的三倍，二者同一链条相连，故同时间通过距离相同，故前轮转一圈，后轮转三圈； （3）调节自行车齿比为45/15时，后轮与齿轮B是轮轴型的杠杆，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面对后轮的摩擦力，动力臂为后齿轮的半径，阻力臂是后车轮半径， 根据杠杆条件Fr×r后＝fD﹣﹣﹣﹣① 链条对前齿轮的力与链条对后齿轮的力大小相等，前齿轮和脚踏板也是杠杆，动力为人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径，根据杠杆条件F链×r前＝F蹬×l﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 前后齿轮半径之比等于齿数之比，即③ 联立①②③可得，作用子脚踏板的力至少为F蹬f20N＝125N； （4）由（3）可得F蹬f，当小明骑自行车爬坡时，后轮受到的摩擦力不变，曲柄长度和轮胎直径不变，为了最省力，应该调整齿比最小，根据表格数据可知，最小为。 故答案为：（1）省力；不是；（2）3；（3）80；125；（4）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年八年级物理下册单元测试卷（人教版） 第十二章 机械效率 （B卷•培优卷） （考试时间：90分钟 试卷满分：80分） 注意事项： 1．测试范围：人教版八年级下册第12章。 一．选择题（本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，选对的得2分；第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分) 1．如图所示的四种工具中，正常使用时属于省力杠杆的是（　　） A．园艺剪 B．食品夹 C．天平 D．筷子 2．如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重0.5牛）。下列说法正确的是（　　） A．实验前，杠杆停留在图甲所示位置，此时杠杆处于不平衡状态 B．图乙，在AB处各去掉相同数量的钩码，杠杆仍然能保持平衡 C．图丙，测力计从a转到b杠杆始终保持平衡，则拉力与其力臂的乘积不变 D．图丁，用3N的力在c点竖直向上拉杠杆，能使杠杆保持在水平位置平衡 3．图中轻质木板可绕O点自由转动（不计摩擦）。每个钩码质量相同，A、B、C、D、E、F为悬挂点，AB＝BO＝OC＝CD，ABOCD的连线水平，且与EDF的连线垂直。在B、D处分别挂上2个和1个钩码，木板在水平位置平衡。下列操作仍能使木板在水平位置平衡的是（　　） A．在B、D两处各加挂一个钩码 B．仅将D处的1个钩码移挂至F处 C．把B处钩码移到A处，把D处钩码挂到C处 D．把B处钩码移到A处，把D处钩码移到E处 4．轮轴是一种变形杠杆。下列实例不属于轮轴的是（　　） A．汽车方向盘 B．井上的辘轳 C．水龙头 D．盘山公路 5．用下列简单机械提升同一重物，忽略机械自重和摩擦，最省力的是（　　） A． B． C． D． 6．机械以各种不同的形式展现在生活中，成为生活中不可或缺的部分，如网是自行车结构图，关于其机械的应用，正确的是（　　） A．螺丝和螺帽：斜面类螺旋简单机械，费距离 B．脚踏板：属于等臂杠杆 C．刹车控制器：属于杠杆，能省距离 D．车龙头：属于轮轴，控制自行车的方向并节省距离 7．如图甲所示是《天工开物》里记载的一种捣谷的舂，其简化原理图如图乙所示，捣谷人对B点的作用力使水平静止的横木转动。碓头重20N，不计摩擦和横木重，下列说法正确的是（　　） A．图乙中的舂相当于费力杠杆 B．利用该装置捣谷可以省功 C．图乙中横木水平时脚沿与横木垂直方向至少用力50N才能将碓头抬起 D．碓头对杠杆拉力的力臂为1.4m 8．用图甲所示的滑轮组装置放在水平地面上、质量为10kg、底面积为0.01m2的柱状物体向上提升。当用图乙所示的随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系图象分别如图丙和丁所示（不计绳重和绳与轮之间的摩擦，g取10N/kg）。下列计算结果正确的是（　　） A．0～1s内，物体对地面的压强为7000Pa B．1～2s内，拉力F做的功为5J C．2～3s内，拉力F的功率为24W D．2～3s内，滑轮组的机械效率约为83.3% 9．如图所示，斜面长s为5m、高h为3m，现将重为10N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，共用时5s，若拉力F为8N，则下列说法正确的是（　　） A．斜面的机械效率为60% B．拉力做的功的功率为8W C．物体的移动速度为1m/s D．物体所受的摩擦力等于2N 2． 填空题（本题共5小题，每空1分，共12分） 10．用如图所示粗细均匀的木棒提升物体，不计整个机械的摩擦，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，当测力计竖直移动的距离s为0.2m时，可将重为1.5N的物块提升0.3m，则杠杆的机械效率为 　 　%；木棒重力为 　 　N（计算结果保留两位小数）。 11．人体中有很多结构可简化为杠杆。如图，手提起物体时，桡骨在肱二头肌的收缩牵引下绕肘关节转动，这是一种 　 　杠杆，此过程中肱二头肌收缩的距离 　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）手移动的距离。 12．如图所示，是采用滑轮组水平向右移动重物的场景。已知物体A重为20N，水平滑动时受到的摩擦力为12N，拉力F＝5N，物体A在10s内匀速移动了0.6m，则克服摩擦力做的功为 　 　J，滑轮组的机械效率为 　 　。 13．明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置一一辘轳，沿用至今。如图甲所示是一种辘轳，由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时，用力使大轮转动，小轮随之转动并缠绕井绳，提起水桶。辘轳可视为不等臂杠杆，为方便提水，它是按照 　 　杠杆来设计的。如图乙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理，为了更省力，开关应选用 　 　（选填“①”或“②”）。 14．如图所示，有一根均匀铁棒，总长为L，OAL，重力G＝900N，为了使这根铁棒的B端不下沉，所需外力至少应为　 　N；为了能将铁棒缓慢提起，所需外力至少应为　 　N。 15．如图所示，轻质杠杆可绕O点无摩擦转动，A点处所挂物体的重力为30N，OA：AB＝2：1，要使杠杆在水平位置平衡，则B点处施加一个竖直向上的力F＝　 　N，此时是 　 　（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。 三．作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分） 16．如图，杠杆ABCD挂重为G的物体，为使杠杆在图示位置静止，请画出最小的动力F。 17．如图所示，工人站在地面上用滑轮组将重物提起，画出滑轮组的绕绳方法。 四．实验题（本题共4小题，共24分） 18．在“探究杠杆平衡条件”的活动中，实验选用的钩码重均为0.5N。 （1）实验前，杠杆静止在如图甲所示位置，应将平衡螺母向 　 　调节，把铅垂线放置于O点，从正前方观察，当零刻度线与铅垂线 　 　（选填“重合”或“垂直”）时，即杠杆在水平位置平衡； （2）如图乙所示，需要在B点挂上2个钩码，杠杆将在水平位置平衡；再次在其两边各加上一个钩码杠杆 　 　侧会下降； 实验序号 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 1 1.0 6.0 2.0 3.0 2 1.5 4.0 3.0 2.0 3 2.0 2.0 4.0 1.0 （3）多次实验，记录的数据如下表，可得F1、F2、L1、L2之间的关系是 　 　； （4）下列实验中多次测量的目的与本次探究相同的是 　 　。 A.探究反射角与入射角的关系 B.测量定值电阻的阻值 19．在“探究动滑轮工作时的特点”活动中，小明用如图所示的滑轮组提升钩码，改变钩码的数量，在正确操作的情况下，测得的实验数据如下。 实验序号 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动的距离s/cm 1 1.0 10 1.1 30 2 2.0 10 1.7 30 3 3.0 10 2.3 30 （1）分析表中数据发现，实验中所用动滑轮的重力一定小于 　 　N； （2）从实验数据可得出实验结论：同一滑轮组，　 　，机械效率越高。 （3）以下情形导致测得的机械效率偏大的是 　 　； A.加速拉动弹簧测力计 B.弹簧测力计读数错误，致使结果偏大 C.钩码有磨损，导致实际质量比标注质量小 D.弹簧测力计的指针在零刻线以下，未调零测量拉力 （4）小明进一步研究，计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值ΔW＝W总﹣W有﹣W轮，根据表格中的数据，发现重物的重力越大，差值ΔW 　 　（选填“越大”“越小”或“不变”），请你利用所学知识对此作出解释：　 　。 20．在“探究影响动滑轮机械效率的因素”的实验中，小明用同一动滑轮进行了3次实验，实验装置如图所示，实验数据如表所示。 序号 动滑轮重G动/N 钩码总重G/N 钩码上升高度h/m 测力计示数F/N 绳自由端上升的高度s/m 动滑轮的机械效率η/% 1 0.3 1 0.3 0.70 0.6 71.4 2 0.3 2 0.3 0.6 3 0.3 4 0.3 2.4 0.6 83.3 4 0.3 4 0.2 2.4 （1）实验时，小明应竖直向上 　 　拉动弹簧测力计； （2）第2次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为 　 　N，提升重物所做的有用功为 　 　J，动滑轮的机械效率为 　 　%； （3）分析表中数据可知：用同一动滑轮匀速提升重物，在物重增加时，拉力所做的额外功占总功的比值将 　 　；第4次实验中，减小物体提升的高度，动滑轮的机械效率 　 　（本题两空均选填“减小”、“不变”或“增大”）。 （4）另一位同学也用该装置提升重4N的钩码，测量相关数据后算得动滑轮的机械效率为86.7%，与表中小明算得的83.3%有较大差别，造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中 　 　（单选）。 A.提升的高度比小明实验时的大的多 B.弹簧测力计静止时读出拉力大小 C.拉着弹簧测力计向上加速运动 D.拉力方向与弹簧测力计轴线方向不一致 21．小华同学猜想影响斜面机械效率的因素有：a.物体的重力：b.斜面的倾斜程度：c.斜面的粗糙程度。小华同学在探究斜面的机械效率与物体的重力和斜面倾斜程度是否有关时，他利用同一块木板组成如图所示的装置，在不同条件下分别测出了斜面的机械效率，并对所测数据进行了分析论证。 （1）在实验操作过程中，为了增大斜面的倾斜程度，应将垫木向 　 　移动。 （2）小华同学记录的部分实验数据如表。 实验次数 频角θ 物块重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 W有/J W总/J 械效率 ① 30 5.0 0.6 4.2 1.2 3.0 5.0 ② 30 3.0 0.6 2.5 1.2 1.8 3.0 60% ③ 45 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71% （2）根据表格中数据可知：第①次实验斜面的机械效率为 　 　%，第②次实验中物块所受的摩擦力为 　 　N。 （3）通过对比实验①、②数据，可知斜面的机械效率与物体的重力 　 　（选填“有关”或“无关”）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是 　 　。 （4）若将物块换成等质量的有轮小车做实验，则该装置的机械效率将 　 　。（选填“变大”“变小”或“不变”） 五、综合应用题（本题共3小题，共22分） 22．图甲是《天工开物》中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙所示。轻质杠杆的支点O距左端L1＝0.4m，距右端L2＝0.2m。在杠杆左端悬挂重为20N的物体A，右端挂边长为0.1m的正方体B，杠杆在水平位置平衡时，正方体B对地面的压力为20N。求：（g取10N/kg） （1）此时杠杆右端所受的拉力大小？ （2）正方体B的重力？ （3）此时物体B对地面的压强是多少？ 23．如图所示，当使用滑轮组以恒定速度提升完全浸没在水中的重物时，测得的拉力F为11.6N。此时，滑轮组的机械效率为75%。当重物完全离开水面后，拉力增加至14.5N（假设整个装置的摩擦力和绳索的重量可以忽略不计）。请计算该重物的密度。 24．阅读材料，回答问题。 变速自行车 如图是自行车的部分结构示意图，骑行时人在脚踏处施力，通过曲柄带动前齿轮A顺时针转动，再通过链条带动后齿轮B与后轮一起转动。曲柄与齿轮A、后轮与齿轮B，两处都是同轴转动（物体绕同一个中心轴转动，在相同时间转过的圈数相同）的轮轴结构，也可视为杠杆。A、B齿轮通过链条配合工作，在相同时间转过的齿数相同，链条与A、B齿轮间的作用力大小相等。 结构 参数 前齿轮（3速） 齿数：22、32、45 曲柄 长度：L＝18cm 后齿轮（7速） 齿数：12、15、17、19、21、24、28 轮胎 直径：D＝60cm 变速自行车与普通自行车的区别是它的前、后齿轮由多个齿数不同的齿轮组成。变速系统可以调节链条和不同齿数的前、后齿轮配合，即调节齿比数（前齿数÷后齿数），从而改变车速。表是小明的变速自行车的部分参数。 （1）后齿轮和后车轮组成一个 　 　杠杆；骑行时，前齿轮A和后齿轮B 　 　（是/不是）同轴转动； （2）小明调节自行车齿比为45/15，当他通过蹬脚踏使前齿轮转动一圈，后轮转动 　 　圈； （3）小明调节自行车为最大齿比，此时地面对后轮的摩擦力为20N，作用在脚踏上的力至少为 　 　N； （4）当小明骑自行车爬坡时，为了最省力，应该调整齿比为 　 　。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$