第十二章 简单机械 单元必刷达标卷-2025-2026学年八年级下册物理《考点•题型 •技巧》精讲与精练高分突破专题系列（人教版2024）

**基本信息** 初中物理第十二章《简单机械》单元卷，80分钟100分，以杠杆、滑轮、斜面为核心，融合科技（龙门吊）、文化（《墨经》车梯）、生活（健身器）情境，注重物理观念与科学思维，适配单元复习巩固。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/21|杠杆类型（锄头）、滑轮组功率|结合劳动工具场景，考查基础应用| |填空题|7/21|杠杆省功判断、滑轮组拉力计算|联系《墨经》斜面引重车，渗透文化| |实验题|3/19|滑轮特点、杠杆平衡条件、机械效率测量|设计多组数据对比，培养科学探究能力| |综合能力题|3/19|斜拉桥杠杆模型、人体杠杆（低头角度）|跨学科实践，体现科学态度与责任|

第十二章《简单机械》单元必刷达标卷 （考试时间：80分钟 试卷满分：100分） 一、单项选择题（本大题共7小题，每小题3分，共21分）在每小题列出的四个选项中，只有一个是正确的。 一、单选题 1．如图是使用劳动工具时的场景，其中使用费力杠杆的是（　　） A．用扳手拧螺丝 B．挖地时举起锄头 C．用钢丝钳剪铁丝 D．园艺剪刀修剪树枝 【答案】B 【详解】用扳手拧螺丝、用钢丝钳剪铁丝、园艺剪刀修剪树枝，动力臂都大于阻力臂，都是省力杠杆。 挖地时举起锄头，后边的手为支点，前面的手施加的力为动力，锄头的重力为阻力，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．如图所示，木板A放在一水平面上，用的水平拉力拉滑轮，使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，与物块B相连的弹簧测力计的示数为，若不计滑轮重，弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．木板A与地的摩擦力为 B．滑轮向右移动的速度为0.1m/s C．物块B受到的摩擦力为，方向水平向左 D．绳子拉木板A的功率为0.6W 【答案】B 【详解】AC．图中是动滑轮，拉力作用在滑轮轴上，不计滑轮重，弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，因此每段绳子的拉力为 物块B静止，受力平衡，弹簧测力计向左拉B，因此A对B的摩擦力方向向右，大小等于弹簧测力计示数3N，根据物体间力的作用是相互的，B对A的摩擦力向左，大小为3N，木板A匀速运动，受力平衡，所以木板A与地的摩擦力为，故AC错误； B．动滑轮拉力拉轴时，滑轮移动速度是绳子端速度的一半，因此滑轮速度，故B正确； D．绳子拉木板A的功率为，故D错误。 故选B。 3．如图所示，使用动滑轮提升包裹，包裹重600N，动滑轮重20N，物体上升的高度为3m，速度为，工人的质量为50kg，不计绳重和摩擦，（）下列说法正确的是（　　） A．提升过程中，绳子自由端移动的速度为 B．工人能施加的最大拉力为500N C．提升过程中，工人做功的功率为310W D．若将包裹竖直匀速提升到更高处，机械效率将会增大 【答案】C 【详解】A．该滑轮为动滑轮，由图可知承担物重和动滑轮重的绳子段数，绳子自由端移动速度，故A错误； B．工人的重力 工人向上拉绳子时，绳子对工人的作用力向下，工人站在平台上受力平衡满足 因此工人施加的拉力可以大于自身重力，即最大拉力不是，故B错误； C．不计绳重和摩擦，拉力 工人做功的功率，故C正确； D．动滑轮的机械效率 由此可知机械效率与提升高度无关，将包裹提升到更高处，机械效率不变，故D错误。 故选C。 4．小超在家用轻质杆自制“站姿负重深蹲”健身器，简化模型如图。杆A端用轻绳挂重物，O为悬绳系点，人在B点正下方锻炼。已知，小超质量60kg，双脚与地面总接触面积，锻炼时小超始终施加竖直向下的力。关于使用该器材，下列说法正确的是（　　） A．A端所挂重物的最大质量为15kg B．小超在B端施加拉力缓慢下蹲锻炼的过程中，拉力越来越小 C．当小超对地面的压强为1800Pa时，A端所挂重物为16kg D．将10kg重物匀速提高0.6m用时2s，小超对健身器做功的功率30W 【答案】D 【详解】A．由得；小超重力 小超能施加的最大向下拉力等于自身重力，即，根据杠杆平衡条件得，物体重力为 最大质量，故A错误； B．下蹲过程杠杆倾斜，拉力和重物重力都是竖直方向，两个力的力臂都按相同比例缩小，因此拉力大小不变，故B错误； C．当压强时，地面对小超的支持力 小超对杆的拉力 由杠杆平衡得 质量，故C错误； D．杆是轻质杆，不计自重，小超做的功 功率，故D正确。 故选D。 5．如图所示，斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到图中虚框所示位置，用时2s。这段过程中拉力F做的功为W，功率为P，斜面的机械效率为η，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力为f。下列说法中（　　） ①W=0.4J　②P=0.32W　③η=62.5%　④f=0.8N A．只有②③正确 B．只有①②④正确 C．只有③④正确 D．只有①③④正确 【答案】A 【详解】已知拉力，斜面长度 推力F所做的总功为 故①错误； 已知时间，推力的功率 故②正确； 已知B点距水平地面高度 木块重力，则有用功 斜面的机械效率 故③正确； 额外功 又因为，所以滑动摩擦力 故④错误。 只有②和③正确，故选A。 6．《墨经》中记载的车梯是先秦墨家巧夺天工的智慧结晶，如图是车梯的示意图，筐内土的质量为80kg，人的拉力为500N，筐被匀速提升2m，g取10N/kg，下列说法正确的是（     ） A．图中A 滑轮的作用是改变力的方向 B．该过程中人做的有用功为1600J C．该过程中装置的机械效率为90% D．增大提升筐的高度，装置的机械效率会变大 【答案】B 【详解】筐内土的质量，拉力，提升高度，，由图可知该滑轮组承担物重的绳子段数，逐个分析选项： A．图中A滑轮是动滑轮，动滑轮的作用是省力，不能改变力的方向，故A错误； B．土的重力 提升土做的有用功 故B正确。 C．绳子自由端移动距离 总功 机械效率 故C错误。 D．推导机械效率公式，可知机械效率和提升高度无关，增大提升高度，机械效率不变，故D错误。 故选B。 7．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为的钩码挂在铁质杠杆上，不计转轴处的摩擦，弹簧测力计作用于点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为，弹簧测力计的示数为，其移动的距离为（钩码重不变），则下列说法正确的是（    ） A．此时杠杆的机械效率为 B．实验过程中测力计拉力的力臂长短不变 C．若将弹簧测力计移动到点，测力计的示数将增大 D．若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变 【答案】C 【详解】A.根据题意可得，杠杆的机械效率：，故A错误； B．根据题图可知，杠杆在水平位置时，拉力与OP垂直，则此时的力臂最长，当竖直向上匀速拉动弹簧测力计时，拉力不再与OP垂直，则力臂会减小，故B错误； C．根据原图示可知，若钩码的重量不变，将弹簧测力计移动到点时，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由杠杆平衡条件可知，动力将增大，故C正确； D．若增加钩码的重量，重复实验，因不计转轴处的摩擦，克服铁质杠杆重力做的功为额外功，则有用功增大，额外功不变，根据可知，杠杆的机械效率将变大，故D错误。 故选C。 二：填空题（本题有7小题，每空1分，共21分） 8．使用杠杆___________（选填“能”或“不能”）省功。如图中的起瓶器，它属于___________（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆，它的支点是___________（选填“A”“B”“C”或“D”）。 【答案】 不能 省力 A 【解析】【小题1】[1]由能量守恒定律可知，任何机械都不能省功。 [2][3]如图中的起瓶器，在向上翘起瓶盖时，开瓶器绕A点转动，是以A为支点的杠杆，使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。 9．用如图所示滑轮组提起重90N的物体，若不计滑轮重、绳重和摩擦，则匀速提升重物的过程中，A点所受的拉力为______N；若不计绳重和摩擦，动滑轮重9N，则匀速提升重物的过程中，拉力F为______N。 【答案】 60 33 【详解】 由图可知，该滑轮组中承担物重和动滑轮重的绳子段数 同一根绳子各处拉力相等。 不计滑轮重、绳重和摩擦时，拉力 定滑轮受到向下的2段绳子的拉力，总向下拉力等于A点受到的拉力，因此A点拉力 不计绳重和摩擦时，拉力公式为 代入数据得 10．《墨经》中记载了一种斜面引重车，可将重物通过绳子从斜面的底端匀速拉到顶端。该定滑轮的作用是________；若斜面长为2m，高为0.5m，重物重力为3000N后轮施加在绳子上的拉力大小为1000N（不计绳重、轴处的摩擦），拉力做功为________J，斜面的机械效率为________。 【答案】 改变力的方向 2000/ 【详解】定滑轮的物理特点是不省力，作用是改变力的方向。 拉力做的总功 提升重物做的有用功 斜面的机械效率为 11．小明用轻质杆制作了一把如图所示的杆秤，提纽所处位置相当于杠杆的______，这把杆秤在不挂秤砣、不放物体时，提起提纽，恰好能水平平衡。使用它称更轻的物体时，秤砣要离提纽更______（选填“近”或“远”）。在秤盘中放入物体后，将100g的秤砣移至B处时，秤杆再次水平平衡，此时，则物体的质量为______g。 【答案】 支点 近 300 【详解】杠杆绕着转动的固定点叫支点，杆秤的提纽是杆秤转动的支撑点，因此相当于杠杆的支点； 根据杠杆平衡条件，可得关系式 秤砣重力、阻力臂不变，称量的物体更轻（）时，对应的动力臂更小，因此秤砣要离提纽更近； 将代入杠杆平衡公式得 又根据、，可得物体的质量 12．如图所示，小明用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度处，测得小车重为，斜面高为，斜面长为，拉力为。则在此过程中，斜面的机械效率为______，小车所受摩擦力为______。 【答案】 80 0.2 【详解】根据功的定义式，小明对小车做的有用功为 同理，整个过程的总功为 机械效率 根据总功的定义 小明在这个过程中所做的额外功为 小明所做额外功为克服摩擦力所做的功，其大小等于摩擦力乘上斜面长度，根据，小车所受摩擦力为 13．小明同学用如图甲所示的装置，两次水平拉动同一物体M在同水平面上做直线运动，两次物体运动的s-t图像如图乙所示，第一次弹簧测力计的读数是3N，则0~8s内第一次拉力做的功是___________J，拉力的功率是___________W，两次拉动过程中物体M与水平面的摩擦力大小关系为f1_______（选填“大于”“小于”或“等于”）f2。 【答案】 4.8 0.6 等于 【详解】[1][2][3]同一物体，重力不变，则对水平面的压力不变，在同一水平面上运动，则接触面的粗糙程度相同，由滑动摩擦力的影响因素可知，两次拉动物体时，物体受到的摩擦力相等，即f1等于f2。由图甲可知，动滑轮拉着物体做匀速直线运动，动滑轮绕2段绳，则力F的作用点移动的距离是物体移动距离的2倍，由图乙可知，0~8s内第一次移动0.8m，拉力移动的距离s=2s物=2×0.8m=1.6m 0~8s内第一次拉力做的功W=Fs=3N×1.6m=4.8J 拉力的功率 14．中国龙门吊技术领先全球，在多个领域发挥着重要作用。龙门吊又称门式起重机，实物如图甲所示，图乙是局部滑轮组放大图。某次工作时将的货物竖直提升用时，该过程中滑轮组的机械效率为，不计绳重和摩擦，绳端的拉力的功率为___________。货物匀速上升时机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）；提升货物的重量越大，滑轮组的机械效率越___________。 【答案】 5000 增大 大 【详解】[1]重物的重力， 拉力做的有用功 拉力所做的总功 绳端的拉力的功率 [2]货物匀速上升时动能不变，重力势能增大，所以机械能增大。 [3]额外功一定时，提升货物的重量越大，滑轮组所做的有用功越多，机械效率越大。 三、作图题（共7分） 15．(1)如图所示，把汤匙放在手指上，使其在手指上平衡，已知汤匙的重力为0.3N，请画出汤匙所受重力的示意图。 (2)请画出图中力的力臂，以及杠杆受到的阻力。 (3)如图所示，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。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）重力的方向始终是竖直向下的，对于在手指上平衡的汤匙，其重力的作用点在重心处，即手指的支撑点。因此，在汤匙与手指接触的支撑点处，沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，并在旁边标明。 （2）力臂是指从支点到力的作用线的垂直距离，杠杆受到的阻力是阻碍其转动的力，在此图中为下方重物对杠杆向下的拉力。因此，从支点O向力的作用线作垂线，画出垂直符号并标明力臂；在悬挂重物的绳子与杠杆连接处，沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，标明阻力。 （3）由于人站在地面上拉动绳子，拉力方向必须向下，且在保证此条件的前提下要求尽可能省力，因此需要动滑轮和定滑轮配合，承担物重的绳子段数为2段。因此，将绳子的一端固定在定滑轮下方的挂钩上，向下绕过动滑轮，接着向上绕过定滑轮的外侧，最后画出向下延伸至人手中的拉力绳端。 4、 实验题:本大題共3小题，第16小题7分，第17、18小题各6分，共19分。 16．同学们共同研究滑轮的特点。 (1)他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以改变___________。他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，相当于一个___________杠杆； (2)研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢竖直提升的重物，如图乙所示。记录数据如下表； 实验序号 滑轮重力/N 重物重/N 弹簧测力计示数N 1 1 4 2 2 4 3 3 4 通过观察和比较测量结果，可得初步结论：使用动滑轮可以___________，但不能改变力的方向；用动滑轮匀速竖直提起同一重物时，不考虑绳重、滑轮与绳子之间的摩擦力，弹簧测力计的示数等于提升重力的___________。在实验中测绳端拉力时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，且在___________（选填“静止”或“拉动”）时读数。 【答案】(1) 力的方向 等臂 (2) 省力 一半 拉动 【详解】（1）[1]由图甲得，使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。 [2]定滑轮的动力臂等于阻力臂，相当于一个等臂杠杆。 （2）[1]由表格中数据得，使用动滑轮可以省力。 [2]由表格中数据得，用动滑轮匀速竖直提起同一重物时(不考虑绳重及摩擦)，弹簧测力计 的示数等于提升总重力的一半。 [3]在实验中测绳端拉力时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，装置处于平衡状态，因此应在拉动时读数。 17．天平和杆秤在古籍中常被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。如图所示是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置（杠杆刻度均匀，每个钩码重0.5N）； (1)当杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆______（选填“是”或“不是”）处于平衡状态，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，直至杠杆在水平位置平衡。调节杠杆在水平位置平衡的目的是__________________； (2)接下来，在A、B两处挂上如图乙所示的钩码后，杠杆重新在水平位置平衡，若将A处的钩码拿掉一个，要使杠杆在水平位置再次平衡，则应将B处所挂钩码向______（选填“左”或“右”）移动______个格； (3)在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变钩码的位置和个数，收集多组数据的目的是______（选填字母）； A．避免实验的偶然性，便于得到普遍规律 B．取平均值，减小误差 (4)某同学用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一定角度至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆始终在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐______（选填“变大”或“变小”）。 【答案】(1) 是 右 便于读出力臂大小 (2) 左 2 (3)A (4)变大 【详解】（1）[1]杠杆静止或匀速转动都叫杠杆平衡，当杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆是处于平衡状态。 [2]由甲图可知，杠杆左端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右调节，直至杠杆在水平位置平衡。 [3]当杠杆在水平位置平衡时，支点到悬挂点的距离就是力臂，这样便于读出力臂大小。 （2）[1][2]如图乙所示，设杠杆每格的长度为l，每个钩码的重力为，若将A处的钩码拿掉一个，则A点杠杆受到的拉力为 杠杆右端受到的拉力为 要使杠杆在水平位置再次平衡，则有 解得，故应将B处所挂钩码向左移动2个格。 （3）在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变钩码的位置和个数，是为了得到杠杆平衡条件的结论，为了避免实验结论的偶然性，便于得到普遍规律，应收集多组数据，故选A。 （4）由图丙 ，用弹簧测力计替代钩码，将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一定角度如图所示位置，在旋转过程中，要使杠杆始终在水平位置平衡，此过程中，拉力的力臂不断变小，而阻力与阻力臂不变，由杠杆平衡条件得，则弹簧测力计的示数将逐渐变大。 18．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示）， 实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中①处应填写的内容为________，②处数据应为________（结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与________有关； (3)同组的小华发现边拉动弹簧测力计边读数时，弹簧测力计示数不稳定，她认为应在弹簧测力计静止时读数，小明认为她的想法________（选填“合理”或“不合理”），理由是________； (4)另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像。分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力________。 A．大于8N B．等于8N C．小于8N 【答案】(1) 拉力/N（或弹簧测力计示数F/N） 88.9 (2)被提升物体的重力（物重） (3) 不合理 没有考虑到摩擦力的影响 (4)A 【详解】（1）[1]测量滑轮组机械效率时，需要测量的物理量有：钩码重、钩码上升距离、拉力、弹簧测力计上升距离，因此①处应为拉力（弹簧测力计示数），单位为N。 [2]第2次实验，有用功 总功 机械效率 因此②处为88.9。 （2）实验数据显示：同一滑轮组，提升的物体重力越大，机械效率越高，因此同一滑轮组的机械效率与被提升物体的重力（物重）有关。 （3）[1][2]该想法不合理，因为实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，绳子与滑轮间存在动摩擦力；静止时弹簧测力计不会克服摩擦力做功，测得的拉力偏小（没有机械之间的摩擦力），会影响滑轮组的机械效率，因此不能静止读数。 （4）若不计绳重和摩擦，机械效率 代入A点数据，解得：； 但由于绳重和摩擦力使得额外功变大，根据 在机械效率不变时，额外功增大，有用功也增大，若提升相同的高度，物体的重力会大于8N，故选A。 五、计算题:本大题共2小题，第19小题6分，第20小题7分，共13分。 19．小强用如图所示滑轮组向楼上搬重物A。他在绳子自由端用200N竖直向下的力，将重为360N的物体A在10s内匀速提升了2m。求： (1)拉力的功率； (2)拉力所做的额外功； (3)匀速提升物体时的机械效率。 【答案】(1)80W (2)80J (3)90% 【详解】（1）如图，有两根绳承担物体，，绳子自由端移动的距离 拉力做的功 拉力的功率 （2）使用滑轮组做的有用功 拉力所做的额外功 （3）匀速提升物体时的机械效率 20．我国“恩平20-4钻采平台”，创造了海上油气平台动力定位浮托安装总重的新纪录。“恩平20-4钻采平台”是由上部组块和下部海底导管架两部分组成，上部组块整体质量达，在陆地建造完成后，由半潜船装载运输至海上，与之前已经安装在海底的导管架对接安装。（整个装载过程不计支撑架的重力） (1)如图甲所示，工程人员在码头和半潜船的甲板上铺上滑轨，将上部组块固定在支撑架上，再通过牵引装置将组块沿滑轨缓缓拉到半潜船上。若支撑架和滑轨之间的总受力面积为，则支撑架对滑轨的压强是多少Pa？ (2)上部组块在装船前，工程人员调整半潜船的压载水量，使半潜船甲板保持水平且与码头的地面相平，然后将组块缓缓拉到半潜船上，不断向外排出海水，使半潜船甲板始终保持水平且与码头的地面相平。上部组块装载完成后，半潜船向外排出海水的体积约多少m3？（） (3)本次采用的浮托安装是海洋油气平台安装的一种方式，巧妙地利用海上潮汐的自然力进行安装。如图乙所示，若安装完成后左侧导管架对组块的支持力作用点等效为A点，右侧导管架对组块的支持力作用点等效为C点，上部组块的重心在O点，，则两侧导管架对组块支持力的差值是多少N？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）支撑架对滑轨的压力等于重力，即 根据压强公式可知，支撑架对滑轨的压强 （2）由于在装载过程中半潜船甲板始终保持水平且与码头的地面相平，即半潜船排开海水的体积不变，则半潜船在整个过程中所受浮力不变，又由于半潜船处于漂浮状态，有 故船的总重力G总保持不变，即船排出海水的重力G排等于上部组块的重力G组块，排开水的质量等于上部组块的质量，则排开海水的质量为 半潜船向外排出的海水体积 （3）因为，由图可知， 将组块看作杠杆，以A点为支点，组块C点受到导管架的支持力为FC，根据杠杆的平衡条件得 则组块C点受到导管架的支持力为 以C点为支点，组块A点受到导管架的支持力为FA，根据杠杆的平衡条件得： 组块A点受到导管架的支持力为 则两侧导管架对组块支持力的差值 六、综合能力题:本大题共3小题，第21小题7分，第22、23小题各6分，共19分 21．斜拉桥是一种常见的桥梁结构。图a所示的斜拉桥，可逐步简化成图b、c、d的模型； (1)以O点为支点，在图d中作出F1的力臂l1_______； (2)为了减小钢索对桥的拉力，可适当________（选填“升高”或“降低”）钢索悬挂点在桥塔上的高度，理由是：________。 (3)如图是造桥时使用的某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊3000N物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是________J，拉力F的功率是_______W。 【答案】(1) (2) 升高 见详解 (3) 【详解】（1）力臂是指支点到力的作用线的距离，所以F1的力臂即为支点O到F1作用线的距离，即从点O向F1所在的直线作垂线，得到的垂线段即为力臂l1，要标出垂直符号。如图所示： （2）[1][2]根据杠杆平衡条件，在F2(桥及桥上物体重力，可看作阻力)和l2(阻力臂)不变时，升高钢索悬挂点在桥塔上的高度，会使F1的力臂l1增大，那么钢索对桥的拉力F1就会减小。 （3）[1]根据可得，起重机所做有用功为 [2]由得，拉力F做功 则拉力F的功率 22．简单机械在我国古代被广泛应用于生活和生产中，如杠杆、滑轮、轮轴等。（g取） (1)我国古代劳动人民提升重物常用到滑轮组。图甲、乙所示的用两个相同的滑轮组成的不同的滑轮组，若用它们分别将同一物体匀速提升到相同的高度，不计绳重及摩擦，则绳子自由端的拉力大小关系为________（选填“＞”“＜”或“=”）。 (2)图丙所示的是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的情境，其简化结构图如图丁所示，绞盘横杆长度L与滚轴直径d之比为，吊框的重力为100N，不计绳重和机械间的所有摩擦。 ①绞车可以看作________（选填“轮轴”或“滑轮”），滑轮A和B的作用是________。 ②若一名工匠用绞车匀速提升大理石板，工匠的推力为100N，则大理石板的重力为________N。 【答案】(1)＞ (2) 轮轴 改变力的方向 300 【详解】（1）图甲中滑轮组的动滑轮绕2段绳，图乙中滑轮组的动滑轮绕3段绳，将同一物体匀速提升相同高度，不计绳重及摩擦，由可知绳子自由端拉力。 （2）[1][2]由图可知通过转动绞盘使绳子绕到滚轴，从而拉起物体，绞盘相对于轮，滚轴相对于轴，所以绞车可以看作轮轴；滑轮A和B为定滑轮，其作用是改变力的方向。 [3]轮轴的本质是“连续转动的杠杆”，其力臂关系为：动力臂是轮的半径，即；阻力臂是轴的半径，即。根据杠杆平衡条件得已知，，，代入数据可计算出吊起大理石和吊框的总重力为，因此大理石板重。 23．跨学科实践 人体中的杠杆 人体的各项运动，依靠骨、关节和肌肉协同配合完成，本质属于杠杆运动。合理科学的运动是保障身体健康的关键，因此选择高效、科学、健康的运动方式，愈发受到人们重视。 (1)同学们低头时，支点在颈椎O点，颈部肌肉的拉力为动力，脖子与头部的重力为阻力，如图1所示在低头过程中，阻力臂________（选填“增大”或“减小”），使动力________（选填“增大”或“减小”），因此长时间低头会引发颈椎疼痛。 (2)某科学小组为研究低头角度和脖颈所受的力有什么具体关系，利用如图2装置进行了探究：以圆盘模拟颈椎转动，利用拉力传感器拉着圆盘，模拟颈部肌肉对颈椎的拉力，利用刻度尺模拟头部，在刻度尺中央悬挂钩码，模拟头颅重力，用量角器显示低头角度，采集数据如下： 低头角度/° 0 15 30 45 60 拉力大小F/N 0 0.6 2.9 4.3 5.0 由此可以得出结论：颈部肌肉对颈椎拉力会随着低头角度数的增大而________。假设颅骨质量为5kg，头颅重心到脖颈的距离为20cm，脖颈半径为5cm，学生低头30°时肌肉的拉力大约为________N。（g取10N/kg） (3)很多人做仰卧起坐时习惯双手抱头用力向上抬起（如图3所示）。结合上述实验结论，分析这种做法的潜在危害，并提出改进建议________，________。 【答案】(1) 增大 增大 (2) 增大 100 (3) 容易造成颈部肌肉损伤 双手交叉放在胸前做仰卧起坐 【详解】（1）同学们低头时，以颈椎点为支点，脖子与头部的重力为阻力，重力的方向竖直向下。在低头过程中，从支点到重力作用线的垂直距离（即阻力臂）增大。 根据杠杆平衡条件，阻力（脖子与头部的重力）大小不变，动力臂可看作不变，阻力臂增大，那么动力增大。 （2）观察表格数据，随着低头角度从增大到，拉力大小从增大到，所以颈部肌肉对颈椎拉力会随着低头角度的增大而增大。 头颅重力 头颅重心到脖颈的距离为20cm，则阻力臂，脖颈半径（可看作动力臂），低头时，根据杠杆平衡条件，可得 （3）做仰卧起坐时双手抱头用力向上抬起，此时阻力臂较大，根据杠杆平衡条件，动力会增大，容易造成颈部肌肉损伤。 改进建议：双手交叉放在胸前做仰卧起坐，这样可以减小阻力臂，从而减小所需的动力，减少损伤风险。 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章《简单机械》单元必刷达标卷 （考试时间：80分钟 试卷满分：100分） 一、单项选择题（本大题共7小题，每小题3分，共21分）在每小题列出的四个选项中，只有一个是正确的。 一、单选题 1．如图是使用劳动工具时的场景，其中使用费力杠杆的是（　　） A．用扳手拧螺丝 B．挖地时举起锄头 C．用钢丝钳剪铁丝 D．园艺剪刀修剪树枝 2．如图所示，木板A放在一水平面上，用的水平拉力拉滑轮，使足够长的木板A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动，与物块B相连的弹簧测力计的示数为，若不计滑轮重，弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则下列说法正确的是（　　） A．木板A与地的摩擦力为 B．滑轮向右移动的速度为0.1m/s C．物块B受到的摩擦力为，方向水平向左 D．绳子拉木板A的功率为0.6W 3．如图所示，使用动滑轮提升包裹，包裹重600N，动滑轮重20N，物体上升的高度为3m，速度为，工人的质量为50kg，不计绳重和摩擦，（）下列说法正确的是（　　） A．提升过程中，绳子自由端移动的速度为 B．工人能施加的最大拉力为500N C．提升过程中，工人做功的功率为310W D．若将包裹竖直匀速提升到更高处，机械效率将会增大 4．小超在家用轻质杆自制“站姿负重深蹲”健身器，简化模型如图。杆A端用轻绳挂重物，O为悬绳系点，人在B点正下方锻炼。已知，小超质量60kg，双脚与地面总接触面积，锻炼时小超始终施加竖直向下的力。关于使用该器材，下列说法正确的是（　　） A．A端所挂重物的最大质量为15kg B．小超在B端施加拉力缓慢下蹲锻炼的过程中，拉力越来越小 C．当小超对地面的压强为1800Pa时，A端所挂重物为16kg D．将10kg重物匀速提高0.6m用时2s，小超对健身器做功的功率30W 5．如图所示，斜面底端A点到斜面上B点的距离L为80cm，B点距水平地面高度h为20cm。沿斜面向上用0.8N的拉力F将重为2N的木块匀速拉到图中虚框所示位置，用时2s。这段过程中拉力F做的功为W，功率为P，斜面的机械效率为η，木块在该斜面上受到的滑动摩擦力为f。下列说法中（　　） ①W=0.4J　②P=0.32W　③η=62.5%　④f=0.8N A．只有②③正确 B．只有①②④正确 C．只有③④正确 D．只有①③④正确 6．《墨经》中记载的车梯是先秦墨家巧夺天工的智慧结晶，如图是车梯的示意图，筐内土的质量为80kg，人的拉力为500N，筐被匀速提升2m，g取10N/kg，下列说法正确的是（     ） A．图中A 滑轮的作用是改变力的方向 B．该过程中人做的有用功为1600J C．该过程中装置的机械效率为90% D．增大提升筐的高度，装置的机械效率会变大 7．小明用如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”时，将总重为的钩码挂在铁质杠杆上，不计转轴处的摩擦，弹簧测力计作用于点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使杠杆从水平位置开始逐渐上升，带动钩码上升的高度为，弹簧测力计的示数为，其移动的距离为（钩码重不变），则下列说法正确的是（    ） A．此时杠杆的机械效率为 B．实验过程中测力计拉力的力臂长短不变 C．若将弹簧测力计移动到点，测力计的示数将增大 D．若增加钩码的重力，重复实验，则杠杆的机械效率不变 二：填空题（本题有7小题，每空1分，共21分） 8．使用杠杆___________（选填“能”或“不能”）省功。如图中的起瓶器，它属于___________（选填“省力”“等臂”或“费力”）杠杆，它的支点是___________（选填“A”“B”“C”或“D”）。 9．用如图所示滑轮组提起重90N的物体，若不计滑轮重、绳重和摩擦，则匀速提升重物的过程中，A点所受的拉力为______N；若不计绳重和摩擦，动滑轮重9N，则匀速提升重物的过程中，拉力F为______N。 10．《墨经》中记载了一种斜面引重车，可将重物通过绳子从斜面的底端匀速拉到顶端。该定滑轮的作用是________；若斜面长为2m，高为0.5m，重物重力为3000N后轮施加在绳子上的拉力大小为1000N（不计绳重、轴处的摩擦），拉力做功为________J，斜面的机械效率为________。 11．小明用轻质杆制作了一把如图所示的杆秤，提纽所处位置相当于杠杆的______，这把杆秤在不挂秤砣、不放物体时，提起提纽，恰好能水平平衡。使用它称更轻的物体时，秤砣要离提纽更______（选填“近”或“远”）。在秤盘中放入物体后，将100g的秤砣移至B处时，秤杆再次水平平衡，此时，则物体的质量为______g。 12．如图所示，小明用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度处，测得小车重为，斜面高为，斜面长为，拉力为。则在此过程中，斜面的机械效率为______，小车所受摩擦力为______。 13．小明同学用如图甲所示的装置，两次水平拉动同一物体M在同水平面上做直线运动，两次物体运动的s-t图像如图乙所示，第一次弹簧测力计的读数是3N，则0~8s内第一次拉力做的功是___________J，拉力的功率是___________W，两次拉动过程中物体M与水平面的摩擦力大小关系为f1_______（选填“大于”“小于”或“等于”）f2。 14．中国龙门吊技术领先全球，在多个领域发挥着重要作用。龙门吊又称门式起重机，实物如图甲所示，图乙是局部滑轮组放大图。某次工作时将的货物竖直提升用时，该过程中滑轮组的机械效率为，不计绳重和摩擦，绳端的拉力的功率为___________。货物匀速上升时机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）；提升货物的重量越大，滑轮组的机械效率越___________。 三、作图题（共7分） 15．(1)如图所示，把汤匙放在手指上，使其在手指上平衡，已知汤匙的重力为0.3N，请画出汤匙所受重力的示意图。 (2)请画出图中力的力臂，以及杠杆受到的阻力。 (3)如图所示，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。 4、 实验题:本大題共3小题，第16小题7分，第17、18小题各6分，共19分。 16．同学们共同研究滑轮的特点。 (1)他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证明：使用定滑轮不省力，但可以改变___________。他们通过进一步分析还发现：使用定滑轮时，相当于一个___________杠杆； (2)研究动滑轮特点时，用不同的动滑轮匀速缓慢竖直提升的重物，如图乙所示。记录数据如下表； 实验序号 滑轮重力/N 重物重/N 弹簧测力计示数N 1 1 4 2 2 4 3 3 4 通过观察和比较测量结果，可得初步结论：使用动滑轮可以___________，但不能改变力的方向；用动滑轮匀速竖直提起同一重物时，不考虑绳重、滑轮与绳子之间的摩擦力，弹簧测力计的示数等于提升重力的___________。在实验中测绳端拉力时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，且在___________（选填“静止”或“拉动”）时读数。 17．天平和杆秤在古籍中常被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。如图所示是某实验小组探究“杠杆平衡条件”的实验装置（杠杆刻度均匀，每个钩码重0.5N）； (1)当杠杆静止在如图甲所示的位置，此时杠杆______（选填“是”或“不是”）处于平衡状态，为了使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，直至杠杆在水平位置平衡。调节杠杆在水平位置平衡的目的是__________________； (2)接下来，在A、B两处挂上如图乙所示的钩码后，杠杆重新在水平位置平衡，若将A处的钩码拿掉一个，要使杠杆在水平位置再次平衡，则应将B处所挂钩码向______（选填“左”或“右”）移动______个格； (3)在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变钩码的位置和个数，收集多组数据的目的是______（选填字母）； A．避免实验的偶然性，便于得到普遍规律 B．取平均值，减小误差 (4)某同学用弹簧测力计替代钩码，在B点竖直向下拉，然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一定角度至如图丙所示位置，在旋转过程中，要使杠杆始终在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐______（选填“变大”或“变小”）。 18．在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示）， 实验数据记录如表： 次数 钩码重/N 钩码上升距离/cm ① 弹簧测力计上升距离/cm 机械效率/% 1 2 10 0.8 30 83.3 2 4 10 1.5 30 ② 3 6 10 2.2 30 90.9 (1)表格中①处应填写的内容为________，②处数据应为________（结果保留一位小数）； (2)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与________有关； (3)同组的小华发现边拉动弹簧测力计边读数时，弹簧测力计示数不稳定，她认为应在弹簧测力计静止时读数，小明认为她的想法________（选填“合理”或“不合理”），理由是________； (4)另一实验小组的同学改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像。分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力________。 A．大于8N B．等于8N C．小于8N 五、计算题:本大题共2小题，第19小题6分，第20小题7分，共13分。 19．小强用如图所示滑轮组向楼上搬重物A。他在绳子自由端用200N竖直向下的力，将重为360N的物体A在10s内匀速提升了2m。求： (1)拉力的功率； (2)拉力所做的额外功； (3)匀速提升物体时的机械效率。 20．我国“恩平20-4钻采平台”，创造了海上油气平台动力定位浮托安装总重的新纪录。“恩平20-4钻采平台”是由上部组块和下部海底导管架两部分组成，上部组块整体质量达，在陆地建造完成后，由半潜船装载运输至海上，与之前已经安装在海底的导管架对接安装。（整个装载过程不计支撑架的重力） (1)如图甲所示，工程人员在码头和半潜船的甲板上铺上滑轨，将上部组块固定在支撑架上，再通过牵引装置将组块沿滑轨缓缓拉到半潜船上。若支撑架和滑轨之间的总受力面积为，则支撑架对滑轨的压强是多少Pa？ (2)上部组块在装船前，工程人员调整半潜船的压载水量，使半潜船甲板保持水平且与码头的地面相平，然后将组块缓缓拉到半潜船上，不断向外排出海水，使半潜船甲板始终保持水平且与码头的地面相平。上部组块装载完成后，半潜船向外排出海水的体积约多少m3？（） (3)本次采用的浮托安装是海洋油气平台安装的一种方式，巧妙地利用海上潮汐的自然力进行安装。如图乙所示，若安装完成后左侧导管架对组块的支持力作用点等效为A点，右侧导管架对组块的支持力作用点等效为C点，上部组块的重心在O点，，则两侧导管架对组块支持力的差值是多少N？ 六、综合能力题:本大题共3小题，第21小题7分，第22、23小题各6分，共19分 21．斜拉桥是一种常见的桥梁结构。图a所示的斜拉桥，可逐步简化成图b、c、d的模型； (1)以O点为支点，在图d中作出F1的力臂l1_______； (2)为了减小钢索对桥的拉力，可适当________（选填“升高”或“降低”）钢索悬挂点在桥塔上的高度，理由是：________。 (3)如图是造桥时使用的某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组，某次匀速起吊3000N物体时，上升10m，用时15s，此时滑轮组的机械效率是80%，则所做有用功是________J，拉力F的功率是_______W。 22．简单机械在我国古代被广泛应用于生活和生产中，如杠杆、滑轮、轮轴等。（g取） (1)我国古代劳动人民提升重物常用到滑轮组。图甲、乙所示的用两个相同的滑轮组成的不同的滑轮组，若用它们分别将同一物体匀速提升到相同的高度，不计绳重及摩擦，则绳子自由端的拉力大小关系为________（选填“＞”“＜”或“=”）。 (2)图丙所示的是我国古人使用绞车和滑轮吊起石材时的情境，其简化结构图如图丁所示，绞盘横杆长度L与滚轴直径d之比为，吊框的重力为100N，不计绳重和机械间的所有摩擦。 ①绞车可以看作________（选填“轮轴”或“滑轮”），滑轮A和B的作用是________。 ②若一名工匠用绞车匀速提升大理石板，工匠的推力为100N，则大理石板的重力为________N。 23．跨学科实践 人体中的杠杆 人体的各项运动，依靠骨、关节和肌肉协同配合完成，本质属于杠杆运动。合理科学的运动是保障身体健康的关键，因此选择高效、科学、健康的运动方式，愈发受到人们重视。 (1)同学们低头时，支点在颈椎O点，颈部肌肉的拉力为动力，脖子与头部的重力为阻力，如图1所示在低头过程中，阻力臂________（选填“增大”或“减小”），使动力________（选填“增大”或“减小”），因此长时间低头会引发颈椎疼痛。 (2)某科学小组为研究低头角度和脖颈所受的力有什么具体关系，利用如图2装置进行了探究：以圆盘模拟颈椎转动，利用拉力传感器拉着圆盘，模拟颈部肌肉对颈椎的拉力，利用刻度尺模拟头部，在刻度尺中央悬挂钩码，模拟头颅重力，用量角器显示低头角度，采集数据如下： 低头角度/° 0 15 30 45 60 拉力大小F/N 0 0.6 2.9 4.3 5.0 由此可以得出结论：颈部肌肉对颈椎拉力会随着低头角度数的增大而________。假设颅骨质量为5kg，头颅重心到脖颈的距离为20cm，脖颈半径为5cm，学生低头30°时肌肉的拉力大约为________N。（g取10N/kg） (3)很多人做仰卧起坐时习惯双手抱头用力向上抬起（如图3所示）。结合上述实验结论，分析这种做法的潜在危害，并提出改进建议________，________。 2 学科网（北京）股份有限公司 $