第十二章 简单机械（高效培优·单元测试）物理新教材人教版八年级下册

第十二章 简单机械 注意事项： 1．测试范围：人教版（2024）八年级下册第12章。 2．考试时间：90分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共16小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．如图，这是同学设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．顶部的定滑轮可以省力 B．机械效率可达到100% C．主要是利用重力势能转化为动能 D．小车运动一段距离就停了下来，说明物体的运动需要力来维持 【答案】C 【详解】A．定滑轮的实质是等臂杠杆，故定滑轮只能改变力的方向，不能省力，故A错误； B．由于实际使用中存在摩擦和能量损耗，故机械效率不可能达到100%，故B错误； C．重物下落时高度降低，重力势能减小，同时小车由静止变为运动，小车的动能增加，说明重力势能主要转化为小车的动能，故C正确； D．小车运动一段距离就停了下来，说明小车受到了阻力，力是改变物体运动状态的原因，故D错误。 故选C。 2．下图为我国古代劳动人民使用过的工具，其中使用时能省距离的是（    ） A．战国铜手钳 B．碾茶用的石磨 C．舂米用的踏碓（duì） D．汲水用的滑轮 【答案】C 【详解】根据杠杆平衡条件可知，省距离的杠杆一定费力，即省距离的杠杆是费力杠杆。 A．抬起巨木时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A不符合题意； B． 碾茶用的石磨，在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B不符合题意； C．踏碓舂米，动力臂小于阻力臂属于费力杠杆，故C符合题意； D．汲水用的滑轮位置不变，是定滑轮，是等臂杠杆，故D不符合题意； 故选C。 3．如图所示是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是（） A．利用它可以省力 B．利用它可以省功 C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变施力的方向 【答案】D 【详解】A．定滑轮的实质是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，因此不省力，故A错误； B．根据功的原理，使用任何机械都不省功，故B错误； C．定滑轮不省力也不省距离，绳子自由端移动的距离等于物体上升的高度，故C错误； D．定滑轮的特点是不省力，但可以改变施力的方向（人向下拉绳子，水桶向上运动），故D正确。 故选D。 4．下列说法中正确的是（　　） A．实验室取砝码时使用的镊子是省力杠杆 B．汽车在平直路面上行驶，汽车的速度越大，惯性越大 C．已知水在4℃以上时，热胀冷缩（即温度升高，其体积膨胀），在0～4℃之间是热缩冷胀（即水在0～4℃之间反常膨胀），则给0℃的水加热升到10℃的过程中，水的密度先变大后变小 D．人沿水平方向拉牛，但没拉动，绳拉牛的力小于地面对牛的摩擦力 【答案】C 【详解】A.实验室取砝码时使用的镊子是费力杠杆，故A错误； B.惯性只与质量有关，与速度无关。速度大不代表惯性大。故B错误； C.0℃到4℃，水体积变小（热缩冷胀），质量不变 ，密度增大；4℃到10℃，水体积变大（热胀冷缩），密度减小。所以密度先变大后变小，故C正确； D.人沿水平方向拉牛，但没拉动，绳拉牛的力等于地面对牛的摩擦力，二力平衡，故D错误。 故选C。 5．如图所示的生活用具中，使用时属于省力杠杆的是（   ） A．碗夹 B．筷子 C．裁纸刀 D．用扫帚扫地 【答案】C 【详解】A．使用碗夹时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A不符合题意； B．使用筷子时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故B不符合题意； C．使用裁纸刀时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故C符合题意； D．扫帚扫地时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。 故选C。 6．下列说法中正确的是（　　） A．甲机械做的功比乙机械多，甲的功率一定比乙的功率大 B．甲机械做的功比乙机械少，甲的机械效率也可能比乙大 C．机械做的有用功越多，机械效率越高 D．机械做功越快，机械效率越高 【答案】B 【详解】A．功率的计算公式为，甲做的功比乙多，但做功时间未知，无法比较两者功率大小，故A错误； B．机械效率公式为，若甲的总功比乙少，但甲的有用功占总功的比例更大，比如甲总功为100J，有用功为80J，机械效率为80%；乙总功为200J，有用功为100J，机械效率为50%，此时甲的机械效率比乙大，故B正确； C．机械效率是有用功与总功的比值，仅有用功多，总功的大小不确定，无法判断机械效率的高低，故C错误； D．做功越快说明功率越大，功率表示做功的快慢，机械效率是有用功与总功的比值，二者没有直接关系，故D错误。 故选B。 7．如图所示的滑轮组，a、b为两个弹簧测力计，不计绳重、滑轮重及摩擦。当匀速提升的重物时，a、b两个弹簧测力计的示数分别为（　　） A．300N、100N B．300N、150N C．200N、100N D．200N、150N 【答案】C 【详解】由图可知，承担物重的绳子股数为，b弹簧测力计的示数为绳端拉力示数，即 定滑轮受到a弹簧测力计的拉力和向下的两股绳子的拉力，所以a弹簧测力计的示数为，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 8．如图，用力分别在不同位置按图示方向开门，A、B、C三图中力F方向垂直门面，D图F方向沿门面垂直门轴。不能把门打开的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【分析】门绕门轴转动，本质上是杠杆原理的应用。要让门转动，需要施加的力×力臂不等于0。力的方向如果垂直于门面，力臂最大，可以使门转动；力的方向如果与门轴平行（沿门面方向），力的作用线通过门轴，力臂为0，力×力臂等于0，无法让门转动。 【详解】ABC．力F的方向垂直于门面，力臂不为0，因此可以把门打开，故ABC不符合题意。 D．力F的方向沿门面、垂直于门轴，力的作用线通过门轴，力臂为0，无法使门绕轴转动，因此不能把门打开。故D符合题意。 故选D。 9．如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1=G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦）。则下列选项正确的是（　　） A．F1> F2   η1=η2   P1<P2 B．F1> F2   η1=η2   P1=P2 C．F1< F2   η1<η2   P1<P2 D．F1< F2     η1>η2    P1=P2 【答案】B 【详解】不计绳重和摩擦，拉力公式 由图可知：甲的绳子段数，乙的绳子段数。 已知，动滑轮重力相等，因此， 可得 有用功，，提升高度相同，因此两次的有用功相等。 额外功是提升动滑轮做的功，动滑轮重力、提升高度都相同，因此额外功相等 总功 因此总功相等，根据机械效率公式可得 已知提升时间相同，总功相等，根据功率公式，可得 综上，，，，故B正确，ACD错误。 故选B。 10．小海想搬起地面上重400N的石块，但未搬起；小南用重40N的动滑轮，在8s内将该石块匀速竖直提升4m（不计绳重和滑轮摩擦），下列说法不正确的是（　　） A．搬石块时，小海对石块没有做功 B．绳子自由端的拉力为220N C．动滑轮的机械效率约为90.9% D．拉力的功率为 【答案】D 【详解】A．做功的两个必要条件是：对物体有力，且物体在力的方向上移动距离。小海搬石块未搬起，石块没有移动距离，因此小海对石块没有做功，故A正确，不符合题意； B．动滑轮承担物重的绳子段数，不计绳重和摩擦，拉力 故B正确，不符合题意； C．有用功 总功 机械效率 故C正确，不符合题意； D．拉力的功率 不是，故D错误，符合题意。 故选D。 11．小明用如图所示的滑轮拉着重100 N的物体A，使A以0.2  m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动5 s，作用在绳端的水平拉力，该滑轮的机械效率为80%。关于该过程，下列说法中（    ） ①物体A受到的重力所做的功是0 J ②绳端移动的距离是2 m ③拉力F做功的功率是1 W ④地面对物体A的摩擦力大小是8 N A．只有①②正确 B．只有②③正确 C．只有①②④正确 D．只有②③④正确 【答案】C 【详解】①做功需要两个必要因素：作用在物体上的力、物体在力的方向上移动距离；重力方向竖直向下，物体A沿水平方向运动，没有在重力方向移动距离，因此重力做功为，①正确； ②物体A移动的距离 图中是动滑轮，绳子段数，因此绳端移动距离，②正确； ③拉力F做的总功 拉力做功的功率，③错误； ④根据机械效率公式，有用功为 水平拉动物体时，有用功是克服摩擦力做的功，由得摩擦力，④正确。 综上，①②④正确。故选C。 12．杆秤是我国古代的衡器，并沿用至今。如图用秤钩挂住物体称重时，秤杆恰好在水平位置平衡。提纽O处是支点，AO为5cm，秤砣质量是500g，OB为20cm，若g取10N/kg，不计秤杆和秤钩的质量，物体的质量是（　　） A．0.8kg B．2kg C．2.5kg D．5kg 【答案】B 【详解】根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2，即G物×OA=G砣×OB 结合G=mg代入数据有m×10N/kg×5cm=0.5kg×10N/kg×20cm 解得m=2kg。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 13．如图所示为吸盘式挂杆，将吸盘A、B压在瓷砖上排出其中的空气，吸盘就能“吸”在瓷砖上。重10 N的平底锅挂在水平横杆上的P点处并处于静止状态，已知AB=4AP，若吸盘与横杆的重力忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．吸盘“吸”在瓷砖上，吸盘面积越大，大气压强就越大 B．吸盘最好吸在光滑瓷砖上，是为了减小摩擦 C．以A为支点，吸盘B受到的摩擦力为2.5N D．将悬挂点P移到横杆正中间，吸盘B所受摩擦力变小 【答案】C 【详解】A．将吸盘用力按压到瓷砖上时，排出了吸盘内的大部分空气，由于大气压强的作用，吸盘将“吸”在瓷砖表面。大气压强与吸盘面积大小无关，故A错误； B．摩擦力大小的影响因素：压力大小和接触面的粗糙程度，在接触面粗糙程度一定时，增大压力是为了增大摩擦力，故B错误； CD．由图可知，以吸盘A为支点，AP为动力臂，AB的距离为阻力臂，锅对杠杆的拉力为动力，其大小等于重物的重力，用G表示，吸盘B受到的摩擦力fB为阻力，根据杠杆的平衡条件可得 将悬挂点P移到横杆正中间，则，根据杠杆的平衡条件可得 故C正确，D错误。 故选C。 14．我国“奋斗者”号载人潜水器（如图甲所示）在马里亚纳海沟脱离母船成功坐底，坐底深度达10909米，再创我国载人深潜的新纪录。母船通过固定在甲板上的支架投放“奋斗者”号，如图乙所示。若，g取10N/kg，下列说法中正确的是（　　） A．“奋斗者”号所受浮力随下潜深度的增加而增大 B．投放“奋斗者”号时，支架相当于一个省力杠杆 C．海水对“奋斗者”号坐底处的压强约为1.0909×108Pa D．“奋斗者”号坐底后，所受重力与支持力是一对平衡力 【答案】C 【详解】A．根据阿基米德原理，“奋斗者”号完全浸没后下潜，排开海水的体积和海水的密度保持不变，因此浮力不变，故A错误； B．由图乙可知，杠杆支点为O，动力臂小于阻力（奋斗者重力）的阻力臂，是费力杠杆，故B错误； C．海水对“奋斗者”号坐底处的压强约，故C正确； D．“奋斗者”号坐底后受力平衡，即，，因此重力和支持力不是一对平衡力，故D错误。 故选C。 15．用甲图中的滑轮组将物体提高2m，用时5秒。滑轮组的机械效率与物体的重力关系如图乙所示。不计绳重和摩擦，下列判断正确的是（　　） A．绳端移动的速度为1.2m/s B．动滑轮的重力为5N C．当物重为30N时，滑轮组机械效率为75% D．提升物体越重时，滑轮组的机械效率更低 【答案】C 【详解】由图甲可知，滑轮组承担物重的绳子段数 A．物体上升高度，绳端移动距离 用时，则绳端速度 故A错误； B．不计绳重和摩擦，滑轮组机械效率可表示为 由图乙可知，当时，，代入得 解得，故B错误； C．当物重为30N时，机械效率为 故C正确； D．机械效率 由此可知：动滑轮重力不变时，提升物体的重力越大，机械效率越高，故D错误。 故选C。 16．如图所示的滑轮组中，甲、乙两个完全相同的滑轮悬挂在天花板上，滑轮丙与货物之间通过轻绳连接，工人站在水平地面上用该滑轮组提货物。工人第一次竖直向下用恒定不变的力拉绳子时，货物未离开水平地面，此时货物对地面的压力为，工人对地面的压力为；工人第二次竖直向下拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知工人所受重力为，工人双脚与地面接触的总面积为，货物所受重力为。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．第一次拉绳子时，甲、乙滑轮对天花板的拉力大小相等 B．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 C．第二次拉绳子的过程中，工人对地面的压强为 D．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率约为95.2% 【答案】B 【详解】第一次拉绳子时，工人对绳子的拉力： 工人重力，工人对地面压力为，因此拉力 货物重力，货物对地面压力为，因此动滑轮对货物的拉力为 该滑轮组动滑轮上有段绳子，不计绳重摩擦，得 解得动滑轮重力，甲、乙和丙完全相同，因此 A．第一次拉绳子时，甲、乙都是定滑轮，绳子各段拉力均为，两个滑轮自重相同，都受到自身重力+两段向下的绳子拉力，总向下力均为 因此对天花板的拉力大小相等，故A正确； B．第二次匀速拉货物，拉力 绳子自由端速度 工人拉力的功率，故B错误； C．第二次拉绳子时，工人对地面压力 受力面积 压强 ，故C正确； D．滑轮组机械效率 ，故D正确。 本题选择错误描述的，故选B。 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 17．建筑工地上用滑轮匀速吊起建筑材料，如图所示，图中的滑轮是_________（选填“动滑轮”或“定滑轮”），若建筑材料所受的重力为90N，在60N拉力的作用下上升了2米，机械效率为_________%。 【答案】 动滑轮 75 【详解】[1]图中滑轮轴心未固定，随物体上下移动，因此滑轮为动滑轮。 [2]拉力所做的有用功为 由图可知，动滑轮中绳子段数，拉力所做的总功为 机械效率为 18．古代科技著作《天工开物》中记载的捣米的“舂”，是古人巧妙应用杠杆的智慧结晶。如图所示，当脚用力向下踩舂时，舂属于__________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，要想更省力，使用舂捣米时脚踩点应该__________（选填“靠近”或“远离”）O点。 【答案】 费力 远离 【详解】该杠杆的支点是图中的O点，脚向下踩的力是动力，舂头的重力是阻力。动力臂小于阻力臂，因此舂属于费力杠杆。 根据杠杆平衡条件，在阻力和阻力臂不变时，增大动力臂可以更省力。要增大动力臂，脚踩点应该远离支点O。 19．某小型起重机吊臂上的滑轮组如图所示，现将重400N的货箱以0.5m/s的速度竖直匀速提升4m，滑轮组的额外功是400J，则滑轮组机械效率为___________，拉力F的功率为___________W。 【答案】 80% 250 【详解】[1]提升货物做的有用功 总功等于有用功加额外功 滑轮组机械效率 [2]货箱上升的时间 拉力F的功率 20．如图，几名同学将绳子的一端系在其中一根木棍上，依次绕过两根木棍，然后缓慢地拉动绳子的另一端，若自由端拉力为10N，则右侧握木棍同学至少需要_______N的力；该活动可以直观体验_______这一简单机械的特点。 【答案】 70 滑轮组 【详解】[1]观察图中绳子的绕法，右侧握木棍的同学受到的力由7段绳子承担，绳子自由端拉力为10N，所以右侧握木棍同学至少需要力的大小为 [2]这个活动通过绳子绕在木棍上，实现了省力的效果，直观体现了滑轮组可以省力，且省力的倍数与承担力的绳子段数有关。 21．如图所示，，，此时物体A相对于水平地面静止，物体B在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦），则物体A受到地面的摩擦力为__________N，如果只增大，物体A受到地面的摩擦力__________（选填“变大”“变小”“不变”）。 【答案】 4N 不变 【详解】对物体B进行受力分析：物体B在水平方向做匀速直线运动，处于平衡状态，水平方向受力平衡。 物体B受到向左的拉力：由动滑轮的特点可知，动滑轮上有2段绳子承担拉力，故拉力 物体B受到向右的摩擦力：由于物体B相对于A向左运动，物体A对物体B的摩擦力向右，设为。 根据二力平衡条件， 对物体A进行受力分析，由于A相对地面静止，因此可得地面对A的摩擦力为 如果只增大，由于物体B与A之间的压力和接触面粗糙程度未发生改变，因此B与A之间的摩擦力不变，拉力不变，所以物体A受到地面的摩擦力不变。 22．如图所示，支点O是轻质杠杆AB的中点，，，将重力分别为80N和16N的正方体M、N用细绳系于杠杆的B点和C点。已知M的边长，则此时M对地面的压力为___________N；若沿竖直方向将M左右两边各切去2.5cm的部分，然后将C点处系着N的细绳向左移动25cm，最终M对地面的压强为___________Pa。 【答案】 72 5600 【详解】根据杠杆平衡条件，代入数据得 解得，即绳子对M向上的拉力为8N。M静止在地面，受力平衡，地面对M的支持力 M对地面的压力等于地面对M的支持力为72N。 M是边长10cm的正方体，左右各切去2.5cm后，剩余部分左右宽度为 体积变为原来的，因此剩余重力 与地面的接触底面积 N向左移动25cm后，力臂变为 代入杠杆平衡公式，可得 解得。 此时M对地面的压力 压强 三、作图题（本题共1小题，共6分） 23．按要求作图。 (1)一辆汽车行驶在坡道上，请在图中画出汽车受到的重力示意图。 (2)小明站在地上借助滑轮组提升重物，请画出满足以上条件下尽可能省力的绳子绕法。 (3)请作出力F的力臂L，并画出阻力及对应的力臂。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据重力三要素的特点，从汽车的重心O点画一条带箭头的线段，方向竖直向下，用G表示即可。 （2）小明站在地面上利用滑轮组提升重物，故拉力的方向向下，从定滑轮的挂钩开始绕绳，依次绕过动滑轮、定滑轮，最终绳子自由端向下。 （3）作动力F的力臂L，从支点O向动力F的作用线作垂线段，该垂线段即为动力臂L（标上垂直符号）；阻力F2是阻碍杠杆转动的力，由于物体通过绳子对杠杆的拉力阻碍杠杆转动，所以阻力F2的方向竖直向下，作用点在杠杆与绳子的接触点；从支点O向阻力F2的作用线作垂线段，该垂线段即为阻力臂L2即可。 四．实验题（本题共3小题，共21分） 24．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如表。 次数 钩码重G/N 钩码上升距离h/cm 弹簧测力计示数F/N 弹簧测力计上升距离s/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 88.9% 3 6 10 30 (1)实验时，要竖直向上_______ 拉动弹簧测力计； (2)第3次实验中，弹簧测力计的示数如图，为________ N；机械效率为__________ （结果保留一位小数）； (3)分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越_____ ； (4)若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功_______ ，滑轮组的机械效率_______ ；（均选填“增大”、“减小”或“不变”） (5)小明发现边拉动边读数时，弹簧测力计示数不稳定，若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在拉动的过程中停下来读取的，这样测量________（选填“正确”或“不正确”）。 【答案】(1)匀速 (2) 2.2 90.9% (3)高 (4) 增大 不变 (5)不正确 【详解】（1）在实验时，要竖直向上匀速拉动弹簧测力计。 （2）[1]如图所示，弹簧测力计的分度值为0.2N，根据指针位置可以知道其示数为2.2N。 [2]第3次实验中，拉力的总功为 有用功 滑轮组的机械效率为 （3）由表中实验数据可知，1、2、3次实验提升重物依次增加，滑轮组的机械效率越来越高，可得实验结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。 （4）[1]若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，绳端移动的距离也增大，动滑轮的重和摩擦力大小都不变，移动的距离增加，根据和可知，过程中做的额外功会增大。 [2]拉力和物体的重力大小不变，拉力移动距离仍是物体移动距离的3倍，根据机械效率公式可知，滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关，故机械效率不变。 （5）真实的机械效率应在滑轮组匀速竖直提升重物时测量，此时系统处于动态平衡状态，拉力能准确反映包括克服摩擦、绳重和动滑轮重在内的全部额外功。所以静止时测量滑轮组的机械效率不正确。 25．在探究“影响斜面机械效率的因素”的实验中，同学们提出以下猜想： 猜想一：斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关； 猜想二：斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关； 猜想三：斜面的机械效率可能跟物体的重力有关； 为了验证以上猜想，小铭和同学们找来棉布、两个相同的木块、一块长木板，并将其一端垫高，构成长度一定，高度可调的斜面。用弹簧测力计沿平行于斜面向上的方向拉着木块做匀速直线运动。记录木块的重力、拉力、斜面的高度和长度的数据如表所示，请完成相关问题。 实验次数 接触面 物重G/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 沿斜面拉力F/N 机械效率η 1 木板 2 0.2 1 0.7 57.1% 2 木板 2 0.4 1 1 80% 3 木板 2 0.5 1 1.1 ___________① 4 毛巾 2 0.5 1 1.4 71.4% 5 毛巾 4 0.5 1 2.8 71.4% (1)表格中①处的数据应该为___________（保留到0.1%） (2)分析1、2、3三次实验数据，可以验证猜想___________是正确的；在第2次实验中，木块所受的摩擦力为___________N； (3)分析___________两次实验数据，可知在其他条件一定时，斜面越粗糙，机械效率越小； (4)分析数据可知，斜面的机械效率与物体的重力___________（选填“有关”“无关”）； (5)由实验数据可知，使用斜面可以___________（选填“省力”或“省功”）； (6)实验结束后，小铭和同学对实验过程进行了反思：在测木块的重力前沿竖直方向对弹簧测力计进行了调零，测完重力后就开始测量沿斜面向上的拉力，这可能会对机械效率的测量结果有影响。你认为这样的操作会使得测量的机械效率___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)90.9% (2) 一 0.2 (3)3、4 (4)无关 (5)省力 (6)偏大 【详解】（1）第3次实验的机械效率为 （2）[1]1、2、3次实验中，接触面粗糙程度、物重相同，斜面倾斜程度（高度）不同，机械效率不同，因此验证了“猜想一（斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关）”是正确的。 [2]有用功为 总功为 额外功为 额外功由克服摩擦力做功产生，，因此，木块所受的摩擦力为 （3）要验证猜想二，需控制物重、斜面倾斜程度相同，改变接触面粗糙程度。因此选择3、4两次实验（物重均为2N，高度均为0.5m，接触面分别为木板和毛巾），可得出：在其他条件一定时，斜面越粗糙，机械效率越小。 （4）实验4、5中，接触面、斜面倾斜程度相同，物重分别为2N和4N，机械效率均为71.4%，说明斜面的机械效率与物体的重力无关。 （5）对比拉力F与物重G，第1次： 第2次： 所有实验中拉力均小于物重，说明使用斜面可以省力。 （6）弹簧测力计在竖直方向调零，其自身的重力已被计入零点。当沿斜面方向使用时，其自身重力沿斜面向下的分力小于其自身重力，导致弹簧测力计的读数F偏小。根据，F偏小，计算出的总功偏小，因此机械效率的测量结果会偏大。 26．在跨学科实践活动中，小明用身边的器材粗略测量一件鱼形工艺品材料的密度。鱼形工艺品的材质均匀且不吸水，其内部为空腔，底部有圆孔。 (1)如图1所示，利用右侧带有小孔的刻度尺制成一个简单的杠杆。应在刻度尺的______（选填“左”或“右”）侧粘贴橡皮泥，使刻度尺在水平位置平衡； (2)往一个空的塑料瓶内，注入400mL水。则瓶内水的质量为______g。已知； (3)将工艺品和注好了水的塑料瓶分别用细线悬挂在刻度尺两侧，使刻度尺再次水平平衡，如图2所示工艺品侧的力臂为______cm。若忽略塑料瓶的质量，则工艺品的质量为______g； (4)用一个足够大的塑料袋，贴着一个硬而薄的正方体（边长为20cm）纸盒的内壁铺好，注入适量的水。小明将工艺品浸没在水中，使其空腔内也充满水。因工艺品浸没，纸盒内水面上升了9mm，如图3所示。则工艺品材料的体积为______。则工艺品材料的密度为______； (5)实验中，下列因素对密度的测量结果没有影响的是______（选填序号）。 ①忽略硬纸盒的厚度 ②计算工艺品的质量时，忽略了瓶子的质量 ③实验过程中，没有发现纸盒内底部的小石子 ④刻度尺测量误差 【答案】(1)右 (2)400 (3) 10.0 720 (4) 360 2000 (5)③④ 【详解】（1）刻度尺右端上翘，则应在刻度尺的右侧粘贴橡皮泥，使刻度尺在水平位置平衡。 （2）已知水的体积 水的质量 （3）[1]如图2所示工艺品侧的力臂为 [2]由杠杆平衡条件可得 解得。 （4）[1][2]正方体纸盒的底面积 水面上升了0.9cm，则工艺品材料的体积 工艺品材料密度 （5）①忽略硬纸盒的厚度：若考虑硬纸盒厚度，会影响排水体积的测量，所以忽略硬纸盒厚度对测量结果有影响。 ②计算工艺品的质量时，忽略了瓶子的质量：由杠杆平衡条件可知，若考虑瓶子质量，会使计算出的工艺品质量偏大，所以忽略瓶子质量对测量结果有影响。 ③实验过程中，没有发现纸盒内底部的小石子：小石子在纸盒底部，不影响水面上升的高度，即不影响工艺品体积的测量，同时对工艺品质量测量也无影响，所以对密度测量结果没有影响。 ④刻度尺测量误差是由于估读时可能偏大或偏小造成的，不可避免，但多次测量求平均值，误差非常小，可以忽略，所以对密度测量结果没有影响。 综上分析可知，对密度的测量结果没有影响的是③④。 五．计算题（本题共3小题，共29分） 27．如图所示，小雨利用杠杆将一桶水平移到台上，杠杆始终保持水平，OA∶OB=1∶3挂在A端的桶和水总重为，水深1m，重的小雨用绳子竖直拉住B端并保持静止。不计杠杆自重和绳重。（水的密度为）求： (1)B端绳子受到的拉力； (2)桶底受到水的压强； (3)若B端绳子所能承受的最大拉力为，小雨用此杠杆能提升的最大物重是多少？ 【详解】（1）挂在端的桶和水总重为，则端受到的拉力为，由杠杆平衡条件可得 则B端绳子受到的拉力 （2）水对桶底的压强 （3）小雨自身重力为，站在地面竖直拉绳时，最大拉力不会超过自身重力，绳子最大承受，但实际B端最大拉力只能达到，根据杠杆平衡条件 则用此杠杆能提升的最大物重是 28．如图，在一次工程作业中，施工队通过滑轮组将埋在基坑里的设备匀速拉出，用时25 s，已知基坑深10 m，设备质量为600 kg，车辆对绳的拉力为3000 N，将设备从基坑底拉至坑口。（g取）求： (1)设备的重力； (2)车辆的拉力对滑轮组做的功； (3)滑轮组的机械效率。 【详解】（1）设备的重力 （2）由图知，，拉力端移动距离 车辆的拉力对滑轮组做的功 （3）将埋在基坑里的设备匀速拉出过程中，所做的有用功   滑轮组的机械效率 29．建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从2000N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.12m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： (1)每个滑轮所受重力为多少？ (2)绳子能承受的最大拉力是多少？ (3)当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少？ 【详解】（1）不计绳重及摩擦，滑轮组机械效率为 由图乙可知，当物重时，机械效率，代入知 解得 （2）由图甲可知，承担物重的绳子的股数是n=3，由图乙可知物体在16000N时绳子断了，绳子能承受的最大拉力为 （3）当，代入效率公式得 解得此时物重，此时拉力 已知拉绳子的速度，拉力功率为 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 简单机械 注意事项： 1．测试范围：人教版（2024）八年级下册第12章。 2．考试时间：90分钟 试卷满分：100分。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共16小题，每小题2分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1．如图，这是同学设计的一款无需电池和燃料的无碳小车。在重物下落驱动无碳小车运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．顶部的定滑轮可以省力 B．机械效率可达到100% C．主要是利用重力势能转化为动能 D．小车运动一段距离就停了下来，说明物体的运动需要力来维持 2．下图为我国古代劳动人民使用过的工具，其中使用时能省距离的是（    ） A．战国铜手钳 B．碾茶用的石磨 C．舂米用的踏碓（duì） D．汲水用的滑轮 3．如图所示是汉代画像石中的滑轮图，描绘了古人使用滑轮汲水操作的场景。关于图中的滑轮说法正确的是（） A．利用它可以省力 B．利用它可以省功 C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变施力的方向 4．下列说法中正确的是（　　） A．实验室取砝码时使用的镊子是省力杠杆 B．汽车在平直路面上行驶，汽车的速度越大，惯性越大 C．已知水在4℃以上时，热胀冷缩（即温度升高，其体积膨胀），在0～4℃之间是热缩冷胀（即水在0～4℃之间反常膨胀），则给0℃的水加热升到10℃的过程中，水的密度先变大后变小 D．人沿水平方向拉牛，但没拉动，绳拉牛的力小于地面对牛的摩擦力 5．如图所示的生活用具中，使用时属于省力杠杆的是（   ） A．碗夹 B．筷子 C．裁纸刀 D．用扫帚扫地 6．下列说法中正确的是（　　） A．甲机械做的功比乙机械多，甲的功率一定比乙的功率大 B．甲机械做的功比乙机械少，甲的机械效率也可能比乙大 C．机械做的有用功越多，机械效率越高 D．机械做功越快，机械效率越高 7．如图所示的滑轮组，a、b为两个弹簧测力计，不计绳重、滑轮重及摩擦。当匀速提升的重物时，a、b两个弹簧测力计的示数分别为（　　） A．300N、100N B．300N、150N C．200N、100N D．200N、150N 8．如图，用力分别在不同位置按图示方向开门，A、B、C三图中力F方向垂直门面，D图F方向沿门面垂直门轴。不能把门打开的是（　　） A． B． C． D． 9．如图所示甲、乙两套装置所用滑轮质量均相等，用它们分别将所挂重物在相等时间内竖直向上匀速提升相同高度。若G1=G2，所用竖直向上的拉力分别为F1和F2，拉力做功的功率分别为P1和P2，两装置的机械效率分别为η1和η2（忽略绳重和摩擦）。则下列选项正确的是（　　） A．F1> F2   η1=η2   P1<P2 B．F1> F2   η1=η2   P1=P2 C．F1< F2   η1<η2   P1<P2 D．F1< F2     η1>η2    P1=P2 10．小海想搬起地面上重400N的石块，但未搬起；小南用重40N的动滑轮，在8s内将该石块匀速竖直提升4m（不计绳重和滑轮摩擦），下列说法不正确的是（　　） A．搬石块时，小海对石块没有做功 B．绳子自由端的拉力为220N C．动滑轮的机械效率约为90.9% D．拉力的功率为 11．小明用如图所示的滑轮拉着重100 N的物体A，使A以0.2  m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动5 s，作用在绳端的水平拉力，该滑轮的机械效率为80%。关于该过程，下列说法中（    ） ①物体A受到的重力所做的功是0 J ②绳端移动的距离是2 m ③拉力F做功的功率是1 W ④地面对物体A的摩擦力大小是8 N A．只有①②正确 B．只有②③正确 C．只有①②④正确 D．只有②③④正确 12．杆秤是我国古代的衡器，并沿用至今。如图用秤钩挂住物体称重时，秤杆恰好在水平位置平衡。提纽O处是支点，AO为5cm，秤砣质量是500g，OB为20cm，若g取10N/kg，不计秤杆和秤钩的质量，物体的质量是（　　） A．0.8kg B．2kg C．2.5kg D．5kg 13．如图所示为吸盘式挂杆，将吸盘A、B压在瓷砖上排出其中的空气，吸盘就能“吸”在瓷砖上。重10 N的平底锅挂在水平横杆上的P点处并处于静止状态，已知AB=4AP，若吸盘与横杆的重力忽略不计，则下列说法正确的是（　　） A．吸盘“吸”在瓷砖上，吸盘面积越大，大气压强就越大 B．吸盘最好吸在光滑瓷砖上，是为了减小摩擦 C．以A为支点，吸盘B受到的摩擦力为2.5N D．将悬挂点P移到横杆正中间，吸盘B所受摩擦力变小 14．我国“奋斗者”号载人潜水器（如图甲所示）在马里亚纳海沟脱离母船成功坐底，坐底深度达10909米，再创我国载人深潜的新纪录。母船通过固定在甲板上的支架投放“奋斗者”号，如图乙所示。若，g取10N/kg，下列说法中正确的是（　　） A．“奋斗者”号所受浮力随下潜深度的增加而增大 B．投放“奋斗者”号时，支架相当于一个省力杠杆 C．海水对“奋斗者”号坐底处的压强约为1.0909×108Pa D．“奋斗者”号坐底后，所受重力与支持力是一对平衡力 15．用甲图中的滑轮组将物体提高2m，用时5秒。滑轮组的机械效率与物体的重力关系如图乙所示。不计绳重和摩擦，下列判断正确的是（　　） A．绳端移动的速度为1.2m/s B．动滑轮的重力为5N C．当物重为30N时，滑轮组机械效率为75% D．提升物体越重时，滑轮组的机械效率更低 16．如图所示的滑轮组中，甲、乙两个完全相同的滑轮悬挂在天花板上，滑轮丙与货物之间通过轻绳连接，工人站在水平地面上用该滑轮组提货物。工人第一次竖直向下用恒定不变的力拉绳子时，货物未离开水平地面，此时货物对地面的压力为，工人对地面的压力为；工人第二次竖直向下拉动绳子，使货物以的速度匀速上升。已知工人所受重力为，工人双脚与地面接触的总面积为，货物所受重力为。不计滑轮组的绳重和摩擦，下列说法错误的是（　　） A．第一次拉绳子时，甲、乙滑轮对天花板的拉力大小相等 B．第二次拉绳子的过程中，工人拉力的功率为 C．第二次拉绳子的过程中，工人对地面的压强为 D．第二次拉绳子的过程中，该滑轮组的机械效率约为95.2% 第Ⅱ卷 非选择题 二、填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 17．建筑工地上用滑轮匀速吊起建筑材料，如图所示，图中的滑轮是_________（选填“动滑轮”或“定滑轮”），若建筑材料所受的重力为90N，在60N拉力的作用下上升了2米，机械效率为_________%。 18．古代科技著作《天工开物》中记载的捣米的“舂”，是古人巧妙应用杠杆的智慧结晶。如图所示，当脚用力向下踩舂时，舂属于__________（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆，要想更省力，使用舂捣米时脚踩点应该__________（选填“靠近”或“远离”）O点。 19．某小型起重机吊臂上的滑轮组如图所示，现将重400N的货箱以0.5m/s的速度竖直匀速提升4m，滑轮组的额外功是400J，则滑轮组机械效率为___________，拉力F的功率为___________W。 20．如图，几名同学将绳子的一端系在其中一根木棍上，依次绕过两根木棍，然后缓慢地拉动绳子的另一端，若自由端拉力为10N，则右侧握木棍同学至少需要_______N的力；该活动可以直观体验_______这一简单机械的特点。 21．如图所示，，，此时物体A相对于水平地面静止，物体B在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦），则物体A受到地面的摩擦力为__________N，如果只增大，物体A受到地面的摩擦力__________（选填“变大”“变小”“不变”）。 22．如图所示，支点O是轻质杠杆AB的中点，，，将重力分别为80N和16N的正方体M、N用细绳系于杠杆的B点和C点。已知M的边长，则此时M对地面的压力为___________N；若沿竖直方向将M左右两边各切去2.5cm的部分，然后将C点处系着N的细绳向左移动25cm，最终M对地面的压强为___________Pa。 三、作图题（本题共1小题，共6分） 23．按要求作图。 (1)一辆汽车行驶在坡道上，请在图中画出汽车受到的重力示意图。 (2)小明站在地上借助滑轮组提升重物，请画出满足以上条件下尽可能省力的绳子绕法。 (3)请作出力F的力臂L，并画出阻力及对应的力臂。 四．实验题（本题共3小题，共21分） 24．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据记录如表。 次数 钩码重G/N 钩码上升距离h/cm 弹簧测力计示数F/N 弹簧测力计上升距离s/cm 机械效率 1 2 10 0.8 30 83.3% 2 4 10 1.5 30 88.9% 3 6 10 30 (1)实验时，要竖直向上_______ 拉动弹簧测力计； (2)第3次实验中，弹簧测力计的示数如图，为________ N；机械效率为__________ （结果保留一位小数）； (3)分析数据可得结论：用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越_____ ； (4)若第1次实验中，钩码上升高度增大为20cm，则过程中做的额外功_______ ，滑轮组的机械效率_______ ；（均选填“增大”、“减小”或“不变”） (5)小明发现边拉动边读数时，弹簧测力计示数不稳定，若第3次实验中，弹簧测力计的示数是在拉动的过程中停下来读取的，这样测量________（选填“正确”或“不正确”）。 25．在探究“影响斜面机械效率的因素”的实验中，同学们提出以下猜想： 猜想一：斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关； 猜想二：斜面的机械效率可能跟斜面的粗糙程度有关； 猜想三：斜面的机械效率可能跟物体的重力有关； 为了验证以上猜想，小铭和同学们找来棉布、两个相同的木块、一块长木板，并将其一端垫高，构成长度一定，高度可调的斜面。用弹簧测力计沿平行于斜面向上的方向拉着木块做匀速直线运动。记录木块的重力、拉力、斜面的高度和长度的数据如表所示，请完成相关问题。 实验次数 接触面 物重G/N 斜面高度h/m 斜面长度s/m 沿斜面拉力F/N 机械效率η 1 木板 2 0.2 1 0.7 57.1% 2 木板 2 0.4 1 1 80% 3 木板 2 0.5 1 1.1 ___________① 4 毛巾 2 0.5 1 1.4 71.4% 5 毛巾 4 0.5 1 2.8 71.4% (1)表格中①处的数据应该为___________（保留到0.1%） (2)分析1、2、3三次实验数据，可以验证猜想___________是正确的；在第2次实验中，木块所受的摩擦力为___________N； (3)分析___________两次实验数据，可知在其他条件一定时，斜面越粗糙，机械效率越小； (4)分析数据可知，斜面的机械效率与物体的重力___________（选填“有关”“无关”）； (5)由实验数据可知，使用斜面可以___________（选填“省力”或“省功”）； (6)实验结束后，小铭和同学对实验过程进行了反思：在测木块的重力前沿竖直方向对弹簧测力计进行了调零，测完重力后就开始测量沿斜面向上的拉力，这可能会对机械效率的测量结果有影响。你认为这样的操作会使得测量的机械效率___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 26．在跨学科实践活动中，小明用身边的器材粗略测量一件鱼形工艺品材料的密度。鱼形工艺品的材质均匀且不吸水，其内部为空腔，底部有圆孔。 (1)如图1所示，利用右侧带有小孔的刻度尺制成一个简单的杠杆。应在刻度尺的______（选填“左”或“右”）侧粘贴橡皮泥，使刻度尺在水平位置平衡； (2)往一个空的塑料瓶内，注入400mL水。则瓶内水的质量为______g。已知； (3)将工艺品和注好了水的塑料瓶分别用细线悬挂在刻度尺两侧，使刻度尺再次水平平衡，如图2所示工艺品侧的力臂为______cm。若忽略塑料瓶的质量，则工艺品的质量为______g； (4)用一个足够大的塑料袋，贴着一个硬而薄的正方体（边长为20cm）纸盒的内壁铺好，注入适量的水。小明将工艺品浸没在水中，使其空腔内也充满水。因工艺品浸没，纸盒内水面上升了9mm，如图3所示。则工艺品材料的体积为______。则工艺品材料的密度为______； (5)实验中，下列因素对密度的测量结果没有影响的是______（选填序号）。 ①忽略硬纸盒的厚度 ②计算工艺品的质量时，忽略了瓶子的质量 ③实验过程中，没有发现纸盒内底部的小石子 ④刻度尺测量误差 五．计算题（本题共3小题，共29分） 27．如图所示，小雨利用杠杆将一桶水平移到台上，杠杆始终保持水平，OA∶OB=1∶3挂在A端的桶和水总重为，水深1m，重的小雨用绳子竖直拉住B端并保持静止。不计杠杆自重和绳重。（水的密度为）求： (1)B端绳子受到的拉力； (2)桶底受到水的压强； (3)若B端绳子所能承受的最大拉力为，小雨用此杠杆能提升的最大物重是多少？ 28．如图，在一次工程作业中，施工队通过滑轮组将埋在基坑里的设备匀速拉出，用时25 s，已知基坑深10 m，设备质量为600 kg，车辆对绳的拉力为3000 N，将设备从基坑底拉至坑口。（g取）求： (1)设备的重力； (2)车辆的拉力对滑轮组做的功； (3)滑轮组的机械效率。 29．建筑工地上，施工人员用起重机吊臂上的滑轮组吊起建筑材料，可简化成如图甲所示的滑轮组。每个滑轮等重，不计绳重及摩擦，物重从2000N开始逐渐增加，直到绳子被拉断，每次以0.12m/s匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图像。求： (1)每个滑轮所受重力为多少？ (2)绳子能承受的最大拉力是多少？ (3)当滑轮组的机械效率为80%时，起重机的功率为多少？ / 学科网（北京）股份有限公司 $