专题05 机械和功（期末复习专项训练）八年级物理下学期北师大版

**基本信息** 聚焦机械和功专题，通过作图、实验探究、计算等18题，覆盖杠杆平衡、滑轮应用、功功率计算、机械效率测定等核心知识点，强化物理观念与科学探究能力。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |简单机械|6题|杠杆力臂作图、平衡条件探究、滑轮分类应用|结合仰卧起坐杠杆模型，体现科学思维的模型建构| |功和功率|6题|做功判断、功率计算、实验测量功率|设计跳绳功率估算，强化物理观念中的能量观念| |机械效率|6题|杠杆/滑轮组效率计算、影响因素分析|通过实验数据处理（如滑轮组效率测定），落实科学探究要素|

专题05 机械和功（专项训练） 题型1 简单机械 题型2 功和功率 题型3 机械效率 题型1 简单机械 1．如图所示，在A点挂一小球G，要求在B点施加一个最小的力，使杠杆AOB在图示位置平衡，请在图中画出最小力F和小球的重力G。 2．请画出图中力F的力臂l。 3．小宁同学用如图所示的装置来“探究杠杆的平衡条件”。（注：实验中每个钩码质量均为50g） （1）实验前，小宁将组装好的杠杆放在水平桌面上，杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于 （填“平衡”或“非平衡”）状态。为了使杠杆水平平衡，平衡螺母向 端调节。 （2）杠杆调节水平平衡后，小宁在A点挂上4个钩码，在B点挂上3个钩码再次使杠杆在水平位置平衡，记下实验数据： 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 2 15 1.5 20 根据这次实验数据，小宁同学得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，你认为小宁的做法 （选填“合理”或“不合理”），理由是 。 （3）小宁自制如图丙所示的健身器材，OA：OB＝3：1，她的重力为600N，A端物体重力为150N，则她至少用 N拉力才能使器材水平平衡（杠杆自身重力和摩擦力不计）。 4．如图所示，做仰卧起坐时，人体可视为杠杆，其自身重力G是阻力，肌肉施加的力F是动力。从平躺至坐起的过程中，若忽略动力F力臂的变化，下列说法正确的是（ ） A．肌肉施加的力F减小 B．肌肉施加的力F不变 C．肌肉施加的力F增大 D．肌肉施加的力F先减小后增大 5．如图所示，用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（ ） A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F1＜F2＜F3 D．F2＝F3＞G 6．如图所示是升降晾衣架的结构示意图，它由滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定于墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降，下列对于滑轮的分析正确的是（ ） A．图中A是定滑轮，可以省力 B．图中B是动滑轮，可以省力 C．图中A是动滑轮，可以改变力的方向 D．图中B是定滑轮，可以改变力的方向 题型2 功和功率 7．下列情境中，人对物体做功的是（ ） A．小雨推汽车但没有推动 B．小星背着书包在水平路面行走 C．小红将掉在地上的树叶捡起来 D．小亮投出篮球后，篮球在空中飞行 8．关于功和功率，下列说法正确的是（ ） A．物体的功率越大，做的功越多 B．物体的功率和所用时间成反比 C．相同时间内做功越多，功率越小 D．某物体每秒做功1500J，则该物体的功率是1500W 9．小明对四位同学做功情况各测量了一次，把四位同学做功W和所用时间t在坐标系中描点，得到了图中甲、乙，丙、丁四个点，这四位同学做功功率最大的是（ ） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 10．小明参加中考体育考试跳绳的成绩为120次/min，请估算一下小明跳绳的功率大约是（ ） A．6W B．60W C．600W D．6000W 11．小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力做功的平均功率（不计绳重）。 （1）实验需要测量的物理量： ①用体重计测量自己的质量m； ②用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度h； ③用秒表记录跳 （选填“一次”或“n次”）绳所用的时间t。 （2）若小华的质量m＝50kg，小华的重心高度随时间变化的情况如图所示；根据图中所给条件，可估算出他每跳一次克服重力所做的功是 J，在1min内克服重力做功的平均功率为 W；（g取10N/kg） （3）小明和小华两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则（ ） A．频率相同，体重大的功率大 B．频率相同，跳的时间长的功率大 C．体重相同，频率高的功率小 D．体重相同，跳的时间长的功率大 12．如图所示，青秀山风景区用低碳环保的观光车在景区接送旅客，汽车总质量为6×103kg，该车某次在水平路面上受到的牵引力为5×103N，10min匀速行驶了3600m，求： （1）汽车的行驶速度； （2）汽车牵引力做的功； （3）汽车牵引力做功的功率。 题型3 机械效率 13．如图所示，物体重150N，挂在杠杆中点，人在杠杆的端点A处用100N竖直向上的力将物体提高0.5m，在此过程中，下列说法不正确的是（ ） A．人用的拉力所做的功为100 J B．用杠杆提升物体所做的有用功为50 J C．额外功为25 J D．杠杆的机械效率为75% 14．如图，装修工人正在利用动滑轮和塑料桶匀速向上搬运水泥。若要提高动滑轮机械效率，以下做法合理的是（ ） A．换用更粗的绳子 B．减少桶中水泥的质量 C．提高拉动绳子的速度 D．换用质量更小的滑轮 15．为了将重为G＝20N的物体A水平向右匀速拉动1m，小聪和小明分别采用如下方法：小聪直接对A施加水平向右的拉力F1＝18N；小明利用滑轮组，拉细线的力为F2＝10N；用滑轮组拉动物体的过程中，滑轮组的机械效率为　 　 。 16．如图所示，在“测定滑轮组的机械效率”实验中，小明匀速向下拉动绳子，2s内物体上升20cm，G物＝10N，F＝6N，不计绳重和摩擦，拉力的功率为 W；滑轮组的机械效率η＝ %（结果精确到0.1%）；小明想更省力，他只改变了滑轮组的绕线方法，滑轮组的机械效率将 （变大、不变、变小）。 17．一辆质量为1.8t的小汽车陷入泥泞中（g＝10N/kg），如图所示，驾驶员利用车上自带的电动绞盘和滑轮组等将小汽车缓慢匀速拉出。若小汽车所受阻力为车重的0.5倍，滑轮组的机械效率为80%。 求：（1）小汽车所受阻力f的大小； （2）绳子自由端拉力F的大小。 18．如图所示，某同学通过滑轮组将深井中的物体向上提升。提升过程中，该同学拉住绳的末端匀速水平向右移动，将重1000N的物体匀速提升了2m。已知动滑轮重200N，不计绳重及摩擦。求： （1）该同学对绳子的拉力； （2）滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 机械和功（专项训练） 题型1 简单机械 1．【答案】 2．【答案】 3．【答案】（1）平衡；右；（2）不合理；一次实验得出的结论具有偶然性；（3）450 4．【答案】A 5．【答案】A 6．【答案】B 题型2 功和功率 7．【答案】C 8．【答案】D 9．【答案】A 10．【答案】B 11．【答案】（1）n次；（2）25；75；（3）A 12．【答案】（1）6m/s （2）1.8×107J （3）3×104W 题型3 机械效率 13．【答案】B 14．【答案】D 15．【答案】60% 16．【答案】1.2；83.3；不变 17．【答案】（1）9×103N （2）3750N 18．【答案】（1）400N （2）83.3% 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 机械和功（专项训练） 题型1 简单机械 题型2 功和功率 题型3 机械效率 题型1 简单机械 1．如图所示，在A点挂一小球G，要求在B点施加一个最小的力，使杠杆AOB在图示位置平衡，请在图中画出最小力F和小球的重力G。 【答案】 【详解】杠杆在图示位置平衡，阻力大小等于G，G与阻力臂OA一定，由杠杆平衡条件可知，在阻力与阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小，由图示可知，OB是最大动力臂，与OB垂直斜向下的动力F最小。 2．请画出图中力F的力臂l。 【答案】 【详解】由图知，向上施加力F开启瓶盖，O为支点，沿力F的作用线反向延长，从支点O作力F作用线的垂线，支点到垂足的距离为力F的力臂。 3．小宁同学用如图所示的装置来“探究杠杆的平衡条件”。（注：实验中每个钩码质量均为50g） （1）实验前，小宁将组装好的杠杆放在水平桌面上，杠杆静止时如图甲所示，此时杠杆处于 （填“平衡”或“非平衡”）状态。为了使杠杆水平平衡，平衡螺母向 端调节。 （2）杠杆调节水平平衡后，小宁在A点挂上4个钩码，在B点挂上3个钩码再次使杠杆在水平位置平衡，记下实验数据： 动力F1/N 动力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 2 15 1.5 20 根据这次实验数据，小宁同学得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，你认为小宁的做法 （选填“合理”或“不合理”），理由是 。 （3）小宁自制如图丙所示的健身器材，OA：OB＝3：1，她的重力为600N，A端物体重力为150N，则她至少用 N拉力才能使器材水平平衡（杠杆自身重力和摩擦力不计）。 【答案】（1）平衡；右；（2）不合理；一次实验得出的结论具有偶然性；（3）450 【详解】（1）实验前，杠杆静止时，杠杆就处于平衡状态；杠杆的右端上翘，应将平衡螺母向右端移动； （2）实验时如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，不具有普遍性，因此应获取多组实验数据归纳普遍性的规律； （3）根据杠杆的平衡条件可得，FA×OA＝FB×OB，即150N×3OB＝FB×OB，得：FB＝450N 4．如图所示，做仰卧起坐时，人体可视为杠杆，其自身重力G是阻力，肌肉施加的力F是动力。从平躺至坐起的过程中，若忽略动力F力臂的变化，下列说法正确的是（ ） A．肌肉施加的力F减小 B．肌肉施加的力F不变 C．肌肉施加的力F增大 D．肌肉施加的力F先减小后增大 【答案】A 【详解】做仰卧起坐时，从平躺至坐起的过程中，肌肉的拉力是动力，而自身上半身的重力是阻力，坐起是重心靠近支点，阻力臂减小，由于动力臂不变，阻力不变，阻力臂变小，根据杠杆的平衡条件知道，动力会变小。 5．如图所示，用不同方向的拉力F1、F2、F3匀速拉动重力为G的物体时，不计绳重和摩擦，下列说法中正确的是（ ） A．F1＝F2＝F3 B．F1＞F2＞F3 C．F1＜F2＜F3 D．F2＝F3＞G 【答案】A 【详解】图中的滑轮为定滑轮，其实质是一个等臂杠杆，特点是不省力、也不省距离，可以改变力的方向，所以有F1＝F2＝F3＝G，A正确。 6．如图所示是升降晾衣架的结构示意图，它由滑轮组成，绳子的尾端绕在一个固定于墙壁的旋轮上，旋转摇柄可以使晾衣架升降，下列对于滑轮的分析正确的是（ ） A．图中A是定滑轮，可以省力 B．图中B是动滑轮，可以省力 C．图中A是动滑轮，可以改变力的方向 D．图中B是定滑轮，可以改变力的方向 【答案】B 【详解】AC．图中A滑轮在使用时，轴的位置固定不动，是定滑轮，使用定滑轮不能省力，但可以改变力的方向，AC错误； BD．图中B滑轮在使用时，轴的位置随被拉物体一起运动，是动滑轮，使用动滑轮可以省一半力，但不能改变力的方向，B正确，D错误。 题型2 功和功率 7．下列情境中，人对物体做功的是（ ） A．小雨推汽车但没有推动 B．小星背着书包在水平路面行走 C．小红将掉在地上的树叶捡起来 D．小亮投出篮球后，篮球在空中飞行 【答案】C 【详解】是否做功，要根据做功的两个要素来判定：一个力作用在物体上，物体在这个力的方向上移动了一段距离。 A．小雨推汽车，汽车受力，但汽车没有在力的方向上通过距离，故没有做功。A错误。 B．小星对书包有着向上的支持力，但书包没有向上运动。小星没有对书包做功。B错误。 C．小红对树叶施加一个向上的力，树叶向上运动，小红对树叶做了功。C正确。 D．篮球在空中飞行时，人没有对篮球施加力，亮没有对篮球做功。D错误。 8．关于功和功率，下列说法正确的是（ ） A．物体的功率越大，做的功越多 B．物体的功率和所用时间成反比 C．相同时间内做功越多，功率越小 D．某物体每秒做功1500J，则该物体的功率是1500W 【答案】D 【详解】A．根据W＝Pt可知，物体的功率越大，做功时间未知，则做的功不一定越多，A错误； B．根据P=W/t，只有当做功W固定时，功率P才与时间t成反比。做功多少不确定，不能说功率与时间成反比，B错误； C．根据P=W/t可知，当时间t相同时，做功W越多，功率P越大，C错误； D．功率是表示物体做功快慢的物理量，功率的物理意义是单位时间内所做的功，1500W表示每秒做功1500J，D正确。 9．小明对四位同学做功情况各测量了一次，把四位同学做功W和所用时间t在坐标系中描点，得到了图中甲、乙，丙、丁四个点，这四位同学做功功率最大的是（ ） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】A 【详解】将各点与坐标原点相连，并作出相应的“辅助线”，如图所示， 由图可知，纵坐标表示功，横坐标表示时间；分别连接坐标原点和四个点作出四位同学做功的W﹣t图象；在做功时间相同时，甲做功最多，由功率的计算公式P=W/t可知，甲的功率最大。 10．小明参加中考体育考试跳绳的成绩为120次/min，请估算一下小明跳绳的功率大约是（ ） A．6W B．60W C．600W D．6000W 【答案】B 【详解】初中生体重大约为600N，跳绳高度大约5厘米，1min内跳了120次，跳一次0.5s， 所以 ,B正确。 11．小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力做功的平均功率（不计绳重）。 （1）实验需要测量的物理量： ①用体重计测量自己的质量m； ②用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度h； ③用秒表记录跳 （选填“一次”或“n次”）绳所用的时间t。 （2）若小华的质量m＝50kg，小华的重心高度随时间变化的情况如图所示；根据图中所给条件，可估算出他每跳一次克服重力所做的功是 J，在1min内克服重力做功的平均功率为 W；（g取10N/kg） （3）小明和小华两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则（ ） A．频率相同，体重大的功率大 B．频率相同，跳的时间长的功率大 C．体重相同，频率高的功率小 D．体重相同，跳的时间长的功率大 【答案】（1）n次；（2）25；75；（3）A 【详解】（1）测量单次跳跃时间很短，直接测量误差大，所以通常采用“多次测量总时间”，再求平均功率。 （2）由图可知，小华跳一次所用时间为，重心升高的高度h0＝0.05m，根据W＝Fs可得，他每跳一次克服重力所做的功W0＝Fs＝Gh0＝mgh0＝50kg×10N/kg×0.05m＝25J 1min内克服重力所做功的次数： 1min内克服重力所做的总功： 功率： （3）根据题意，跳绳时克服重力做功的平均功率，频率相同，即相同时间跳绳的次数相同，在高度相同时，功率只与体重有关，A正确，B错误。体重、高度相同时，频率越高，功率越大，C错误。体重、高度相同时，没有确定跳绳的次数，功率与时间的关系无法确定，D错误。 12．如图所示，青秀山风景区用低碳环保的观光车在景区接送旅客，汽车总质量为6×103kg，该车某次在水平路面上受到的牵引力为5×103N，10min匀速行驶了3600m，求： （1）汽车的行驶速度； （2）汽车牵引力做的功； （3）汽车牵引力做功的功率。 【答案】（1）6m/s （2）1.8×107J （3）3×104W 【详解】（1）汽车的行驶速度为： （2）汽车牵引力做的功为：W＝Fs＝5×103N×3600m＝1.8×107J （3）汽车牵引力做功的功率为： 题型3 机械效率 13．如图所示，物体重150N，挂在杠杆中点，人在杠杆的端点A处用100N竖直向上的力将物体提高0.5m，在此过程中，下列说法不正确的是（ ） A．人用的拉力所做的功为100 J B．用杠杆提升物体所做的有用功为50 J C．额外功为25 J D．杠杆的机械效率为75% 【答案】B 【详解】A．人用100N的竖直向上将物体提高0.5m时， 已知物体重150N，挂在杠杆中点，拉力F移动的距离：s＝2h＝2×0.5m＝1m， 人用的拉力所做的功：W总＝Fs＝100N×1m＝100J，A正确； B．用杠杆提升货物所做的有用功：W有＝Gh＝150N×0.5m＝75J，B错误； C．额外功等于总功减去有用功，则额外功为：W额＝W总﹣W有＝100J﹣75J＝25J，C正确； D．杠杆的机械效率： ，D正确。 14．如图，装修工人正在利用动滑轮和塑料桶匀速向上搬运水泥。若要提高动滑轮机械效率，以下做法合理的是（ ） A．换用更粗的绳子 B．减少桶中水泥的质量 C．提高拉动绳子的速度 D．换用质量更小的滑轮 【答案】D 【详解】A．换用更粗的绳子，质量更大，会增大额外功，机械效率降低，A错误。 B．减少桶中水泥的质量，减小了有用功，有用功占比降低，机械效率降低，B错误。 C．提高拉动绳子的速度，机械效率与做功快慢无关，只与有用功和额外功的比例有关，C错误。 D．换用质量更小的滑轮，减小了动滑轮的重力，额外功减少，有用功占比增大，机械效率提高，D正确。 15．为了将重为G＝20N的物体A水平向右匀速拉动1m，小聪和小明分别采用如下方法：小聪直接对A施加水平向右的拉力F1＝18N；小明利用滑轮组，拉细线的力为F2＝10N；用滑轮组拉动物体的过程中，滑轮组的机械效率为　 　 。 【答案】60% 【详解】小明使用滑轮组做的有用功与小聪直接拉动物体做的功相等，有用功：W有＝F1s物＝18N×1m＝18J。滑轮组中动滑轮上的绳子段数为n＝3，绳子自由端移动的距离s＝ns物＝3×1m＝3m 拉力做的总功：W总＝F2s＝F2ns物＝10N×3×1m＝30J 滑轮组的机械效率： 16．如图所示，在“测定滑轮组的机械效率”实验中，小明匀速向下拉动绳子，2s内物体上升20cm，G物＝10N，F＝6N，不计绳重和摩擦，拉力的功率为 W；滑轮组的机械效率η＝ %（结果精确到0.1%）；小明想更省力，他只改变了滑轮组的绕线方法，滑轮组的机械效率将 （变大、不变、变小）。 【答案】1.2；83.3；不变 【详解】由图可知，n＝2，拉力的功率为： 滑轮组的机械效率为： 不计摩擦及绳重，额外功来自克服动滑轮重力做的功，改变图中滑轮组的绕线方法，提起同一重物时，根据可知，滑轮组的机械效率取决于物重、动滑轮重，只改变滑轮组的绕线方法，滑轮组的机械效率不变。 17．一辆质量为1.8t的小汽车陷入泥泞中（g＝10N/kg），如图所示，驾驶员利用车上自带的电动绞盘和滑轮组等将小汽车缓慢匀速拉出。若小汽车所受阻力为车重的0.5倍，滑轮组的机械效率为80%。 求：（1）小汽车所受阻力f的大小； （2）绳子自由端拉力F的大小。 【答案】（1）9×103N （2）3750N 【详解】（1）小汽车所受阻力为车重的0.5倍，则小汽车所受阻力f的大小为：f＝0.5G＝0.5mg＝0.5×1.8×103kg×10N/kg＝9×103N （2）由图可知，n＝3，根据可知，绳子自由端拉力F的大小为： 18．如图所示，某同学通过滑轮组将深井中的物体向上提升。提升过程中，该同学拉住绳的末端匀速水平向右移动，将重1000N的物体匀速提升了2m。已知动滑轮重200N，不计绳重及摩擦。求： （1）该同学对绳子的拉力； （2）滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。 【答案】（1）400N （2）83.3% 【详解】（1）由图可知，n＝3，不计绳重及摩擦，绳子的拉力为： （2）该滑轮组的机械效率为： 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $