第十二章 简单机械 自我练习题-2025-2026学年八年级下学期人教版物理

**基本信息** 初中物理第十二章“简单机械”单元复习卷，涵盖杠杆、滑轮、功、功率及机械效率核心知识，结合天宫机械臂、杆秤等科技与传统文化情境，注重物理观念建构与科学思维培养。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |选择题|12（含3多选）|杠杆类型判断（机械臂、筷子）、功功率概念辨析、滑轮组省力分析|情境时代性（起重车滑轮组）、概念辨析深度（机械效率影响因素）| |填空题|5|轮轴应用（水龙头钥匙）、杠杆平衡计算（跷跷板）、摩擦力与滑轮结合|生活联系紧密（抬水扁担力臂分析）| |作图与实验题|2|杠杆力臂作图、杠杆平衡条件探究（含数据纠错、变形杠杆）、滑轮组机械效率测量|科学探究完整（实验步骤、数据处理、误差分析）| |计算题|2|斜面与滑轮组机械效率综合计算（物体提升做功、功率计算）|综合应用能力（多状态机械效率分析）|

第十二章 简单机械 自我练习题 一、选择题 1．如图所示，是仿照人的手臂设计的我国天宫空间站的机械臂。下列工具使用时与机械臂属于同类型杠杆的是（　　） A．夹起食物的筷子 B．拔钉子的羊角锤 C．剪铁丝的钢丝钳 D．起瓶盖的开瓶扳手 2．物理概念的理解是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率的说法正确的是（　　） A．功率大的机械，做功不一定快 B．额外功在总功中所占比例越小，机械效率一定越高 C．做功多的机械，功率一定大 D．功率不同的机械，做的功一定不相等 3．如图所示，人对绳的拉力都是F，将各重物匀速提起。不计动滑轮重和摩擦，物重最大的是（　　） A．G1 B．G2 C．G3 D．G4 4．小昕在测量机械效率的实验时，分别用甲、乙、丙三种机械将重为1N的物体匀速提升0.2m，记录它们所做的总功如图所示，则（    ） A．甲的机械效率高于乙 B．乙的额外功大于甲 C．丙的数据是错误的 D．甲的有用功小于乙 5．图中赛艇运动员使用船桨划水时，桨能绕着赛艇上的点O转动，手加在桨上的动力F1比水对桨的阻力F2大，若把船桨看成一种杠杆，其特点是动力臂比阻力臂短，以下选项中符合船桨的杠杆简化图是（　　） A．B．C．D． 6．杆秤是一种中国传统的称量工具，凝聚着中国人民的智慧。如图所示，O为杆秤提纽，OA=8cm，秤砣质量m=0.2kg，不挂重物和秤砣时，手提提纽，杆秤可水平平衡。用它称鱼，当秤砣置于B点时，杆秤再次水平平衡，此时测得OB=32cm，则鱼的质量为（　　）    A．1.0kg B．0.8kg C．0.6kg D．0.4kg 7．一台起重机将重2000N的货物在10s内匀速提高5m，如果额外功是10000J，则下列说法错误的是（　　） A．起重机做的总功是20000J B．起重机的功率是1000W C．起重机的机械效率为50% D．增大货物的质量，可以提高起重机的机械效率 8．如图，甲、乙两人用不同的装置，在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是（    ） A．甲做的有用功多 B．乙做的总功多 C．甲做总功的功率大 D．乙所用装置的机械效率小 9．肱二头肌收缩产生的力使前臂骨骼绕肘关节转动，此时前臂骨骼可以看成一个杠杆模型，简称前臂杠杆。如图所示，手提重物时，对前臂杠杆的分析错误的是（　　）   A．前臂杠杆是省力杠杆 B．肘关节处可以视为支点 C．肱二头肌对前臂杠杆的牵引力是动力 D．前臂保持水平时，阻力臂最长 10．（多选）如图所示，在均匀杠杆的A处挂3个钩码，B处挂2个钩码，杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中，仍能使杠杆在水平位置平衡的是（所用钩码均相同）（　　） A．两侧钩码同时向支点移动一格 B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码 C．右侧加挂两个钩码，左侧加挂三个钩码 D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格 11．（多选）某起重车提升货物时，起重臂上滑轮组的示意图如图所示，货物在钢丝绳的拉力F作用下匀速上升。货物所受的重力为1.5×104N，钢丝绳的拉力F为6×103N，货物上升的速度为0.25m/s。在提升货物的过程中，下列说法正确的是（　　） A．拉力F的功率为4.5×103W B．有用功的功率为3.75×103W C．动滑轮所受的重力为3×103N D．滑轮组的机械效率约为83.3% 12．（多选）工人师傅搬运货物时，在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面，将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15s。已知车厢高1.5m，木板长3m，货物质量为60kg，沿斜面所用的拉力为400N，g=10N/kg，则下列说法正确的是（　　） A．工人做的总功为900J B．工人做功的功率为80W C．货物沿斜面滑动时所受摩擦力为100N D．此斜面的机械效率为80% 二、填空题 13．生活中的许多现象都与我们所学的物理知识有关。小华发现，如图甲所示的水龙头很难徒手拧开，但插上如图乙所示的钥匙后（如图丙所示），水龙头就容易拧开。则此钥匙相当于一个______（选填“滑轮”“滑轮组”或“轮轴”）。这属于______（选填“省力”或“费力”）机械。 14．如图1，爸爸和小红坐在跷跷板的两侧，在水平位置保持平衡。将其简化成图2所示的杠杆，不计杠杆自重的影响，若小红的质量为20kg，则爸爸的质量为___________kg。 15．如图是兄弟二人抬水的场景。扁担相当于杠杆，若以哥哥的肩为支点，弟弟对扁担的作用力是动力，哥哥将水桶悬挂点向自己移动一段距离，动力臂___________，阻力臂___________，弟弟对扁担的作用力变小。（填变化情况） 16．将物体A、B置于如图所示的装置中，物体B恰好匀速下降，已知A重60N，B重10N，则A所受桌面的摩擦力大小为________N，方向为________；若对A施加一个水平向左的拉力F，刚好使A在原来的水平面上匀速向左运动，则拉力F大小为________N。（不计绳重、滑轮重及绳子与滑轮间的摩擦） 17．如图所示，工人用动滑轮将重8N的物体竖直匀速提升1.5m，绳子自由端拉力F为5N，不计绳重及摩擦。在此过程中，动滑轮的机械效率是__________。若增加提升的物重，则该动滑轮的机械效率__________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 三、作图与实验题 18．图甲是L型应急防洪板，能有效阻挡洪水。图乙为单个防洪板的结构简图，请你在图乙中，画出能阻碍防洪板向左翻倒的压力F的力臂。 19．在“探究杠杆的平衡条件”实验中，小明使用可绕O点自由转动、刻度均匀的杠杆，以及多个重为0.5N的钩码进行了以下操作： (1)不挂钩码时，杠杆在如图甲所示的位置静止。小明将杠杆左边的螺母调至最左端，发现杠杆右侧还略向下倾斜。此时小明应向___________（选填“左”或“右”）调节杠杆右边的螺母，使杠杆水平并静止，达到平衡状态。 (2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2，测出杠杆水平平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；多次实验并把数据填入表格。 实验序号 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 0.5 0.2 1.0 0.1 2 1.0 0.15 1.5 0.1 3 0.1 3.0 2.0 0.15 4 2.0 0.15 1.5 0.2 小明分析表格中的数据发现，第___________次实验数据有误，剔除这一组数据后，初步得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。 (3)第4次实验结束后，小明撤去右侧钩码，改用弹簧测力计继续实验。如图乙所示，他在左侧A点悬挂三个钩码，再用弹簧测力计（未画出）在B点拉杠杆。杠杆重新在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数可能为___________（选填序号）。 ①1.0N②1.5N③2.5N (4)小明换用可变形杠杆（AOB可绕O点转动）进一步探究杠杆平衡条件，在A点挂重物G1，在B点挂重物G2，可使杠杆在水平位置平衡；然后松开螺母保持OA不动，使OB向下折一个角度，再拧紧螺母形成一根可绕O点转动的杠杆AOB/（B/点对应B点），保持G1位置不变，要使杠杆在图丙位置保持平衡，则G2应该移动到位置___________（选填字母）。 A．B/点处B．①点处C．②点处D．③点处 (5)筷子是中国传统餐具，体现了我国古代劳动人民的智慧。用筷子夹东西时，所属的杠杆类型为___________（选填“省力”或“费力”）杠杆。小明选用质量分布均匀但两端粗细不同的筷子玩“托筷子”游戏时，用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来，图丁为筷子稳定时的俯视图，筷子MN的重心在O/点，此时___________（选填“MO/”或“O/N”）段更重一些。 (6)如图戊所示，小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽，将细杆分成6等份，并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0、1、2、3、4、5、6”，然后在两端对称安装合适的螺母。支架（未画出）支撑在任一标记处时，都要重新调节螺母，使细杆不挂物体时在水平位置平衡。现把重为2N的物体悬挂在标记“6”处，仅在其他标记处放置支架和悬挂最大容积为800mL、重为1N的小桶，通过改变支架支撑的位置和小桶悬挂的位置，并调整小桶内的水量，可以有___________种方案使细杆在水平位置平衡。（水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg） 20．小丽用图甲所示的装置，测量滑轮组的机械效率。根据所学知识回答下列问题。 实验次数 钩码重力G/N 钩码上升的高度h/cm 绳子自由端的拉力F/N 绳子自由端移动的距离s/cm 机械效率 1 1 3 0.5 ① 66.7% 2 3 5 1.4 15 71.4% 3 6 9 2.5 27 ② (1)实验时应该竖直向上______（选填“匀速”或“变速”）拉动弹簧测力计； (2)她按照正确步骤进行了3次实验，记录数据如表格所示。第1次实验中，绳子自由端移动的距离①为______；第3次实验中，机械效率②为______； (3)她将图甲装置改接为图乙装置，提升相同钩码，得出图乙装置更______。（选填“省力”或“费力”） 四、计算题 21．如图所示，斜面长l=8m，斜面高h=3m，物体A重为50N，物体B在物体A的拉力作用下从斜面底端匀速上升至斜面的顶端时，斜面机械效率为75%，此过程中物体A下降的高度为8m，不计绳重、滑轮内部摩擦和物体B 的体积大小。 (1)物体A 所受重力做了多少功？ (2)物体 B 所受的重力是多少？ 22．如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图，已知井深 12m，物体质量为600千克，汽车匀速拉绳子时的拉力2200N，（g＝10N/kg）。求： （1）将物体从井底拉至井口的过程中，所做的有用功； （2）若汽车的速度为 3m/s，则汽车拉绳子的拉力做功的功率； （3）该滑轮组的机械效率？（保留一位小数） 参考答案 一、选择题 1．【详解】我国天宫空间站的机械臂是动力臂比阻力臂短的杠杆，是费力杠杆。 A．夹起食物的筷子的动力臂比阻力臂短，属于费力杠杆，故A符合题意； BCD．拔钉子的羊角锤、剪铁丝的钢丝钳、起瓶盖的开瓶扳手的动力臂比阻力臂长，属于省力杠杆，故BCD不符合题意。 故选A。 2．【详解】A．功率反映了物体做功的快慢，功率大的机械，做功一定快，故A错误； B．额外功在总功中所占比例越小，有用功在总功中占比越大，机械效率一定越高，故B正确； C．功率等于做功多少与所用时间的比值，做功多，时间不确定，所以功率大小不能确定，故C错误； D．功率不同的机械，时间不确定，做的功可能相等，故D错误。 故选B。 3．【详解】因为定滑轮的实质是动力臂等于阻力臂的杠杆，所以使用定滑轮不能省力，好处是能够改变力的方向；因为动滑轮的实质是动力臂大于阻力臂，使用动滑轮的好处是能够省力；如图中所示：设将重物匀速提升的力为F，若不计摩擦和滑轮重，在A中，拉力等于物体重力G1=F；在B中拉力是物体重力的一半，即G2=2F；在C中，拉力等于物体重力的三分之一，即G3=3F；在D中，拉力是物体重力的一半，即G4=2F，故G3＞G2=G4＞G1 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．【详解】分别用甲、乙、丙三种机械将重为1N的物体匀速提升0.2m，做的有用功 A．由图可知，甲机械做的总功为0.45J，乙机械做的总功为0.30J，根据可知，甲的机械效率低于乙，故A不符合题意； B．甲的额外功 乙的额外功 由计算可知，乙的额外功小于甲，故B不符合题意； C．使用机械可以省力或省距离，但使用任何机械都不能省功，三种机械的有用功都为0.2J，丙机械的总功一定大于等于0.2J，因此丙的数据是错误的，故C符合题意； D. 甲、乙、丙的有用功都相等，故D不符合题意。 故选C。 5．【详解】A．图中动力和阻力在支点O两侧，动力臂小于阻力臂，动力F1向上，杠杆逆时针转动，水对桨的阻力F2应该向上，故A不符合题意； B．把船桨看成一种杠杆，动力和阻力在支点O两侧，图中动力和阻力在支点O的同侧，故B不符合题意； C．图中动力和阻力在支点O两侧，动力臂小于阻力臂，动力F1向上，杠杆逆时针转动，水对桨的阻力F2向上，故C符合题意； D．图中动力和阻力在支点O两侧，动力臂大于阻力臂，故D不符合题意。 故选C。 6．【详解】杆秤是一只杠杆，O是支点，当杆秤在水平位置平衡时，根据杠杆的平衡条件可得 G鱼﹒OA=G秤砣﹒OB 则鱼受到的重力 鱼的质量为 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7．【详解】A．有用功W有=Gh=2000N×5m=10000J 总功W总=W有+W额=10000J+10000J=20000J 故A正确，不符合题意； B．起重机的功率 故B错误，符合题意； C．起重机的机械效率 故C正确，不符合题意； D．增大货物的质量，可以增大有用功，额外功不变，由 可知起重机的机械效率增大，故D正确，不符合题意。 故选B。 8．【详解】A．在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，不计绳重及滑轮的摩擦，有用功 W有=Gh，故甲、乙做的有用功一样多，故A错误； BCD．图甲使用的是动滑轮，拉力端移动距离s甲=2h；图乙使用的是定滑轮，拉力端移动距离s乙=h，不计绳重和摩擦，使用甲动滑轮时，拉力 拉力做功 使用乙定滑轮时，拉力F乙=G，所以拉力做功 在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台，甲做的总功多，乙做的总功少，根据知，甲做总功的功率大；由A选项解析知有用一样多，但甲的总功多，根据知，乙所用装置的机械效率高，综上分析知，故C正确，BD错误。 故选C。 9．【详解】ABC．用手提起物体时，人的前臂相当于一个杠杆，肱二头肌给桡骨的力F1是动力，重物给前臂的力F2是阻力，杠杆围绕肘关节转动，因此支点O在肘关节处。用手向上举物体时，动力臂小于阻力臂，因此前臂是一个费力杠杆；故A错误，符合题意，BC正确，不符合题意。 D．前臂保持水平时，阻力F2到支点的作用线的距离最远，即阻力臂最长，故D正确，不符合题意。 故选A。 10．【详解】A．设钩码的重力为G码，杠杆上一格的长度为L，两侧钩码同时向支点移动一格，左侧的力和力臂的乘积为 右侧的力和力臂的乘积为 左右两侧力和力臂的乘积不相等，因此杠杆不平衡，故A不符合题意； B．两侧钩码下方同时加挂一个钩码，左侧的力和力臂的乘积为 右侧的力和力臂的乘积为 左右两侧力和力臂的乘积不相等，因此杠杆不平衡，故B不符合题意； C．右侧加挂两个钩码，左侧加挂三个钩码，左侧的力和力臂的乘积为 右侧的力和力臂的乘积为 左右两侧力和力臂的乘积相等，因此杠杆平衡，故C符合题意； D．左侧拿去一个钩码，右侧钩码向左移动一格，左侧的力和力臂的乘积为 右侧的力和力臂的乘积为 左右两侧力和力臂的乘积相等，因此杠杆平衡，故D符合题意。 故选CD。 11．【详解】A．由图可知，货物和动滑轮由3段绳子承担，n=3，拉力F做功的功率 故A正确； B．有用功的功率 故B正确； C．若不计绳重和摩擦 动滑轮的重力 但题中绳重和摩擦不可忽略，故动滑轮重应小于3×103N，故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D正确。 故选ABD。 12．【详解】A．工人做的总功为 故A错误； B．工人做功的功率为 故B正确； C．有用功为 额外功为 货物沿斜面滑动时所受摩擦力为 故C正确； D．此斜面的机械效率为 故D错误。 故选BC。 二、填空题 13． 轮轴 省力 【详解】[1][2]钥匙在使用时绕中心轴转动，所以属于轮轴，轮轴是杠杆的一种变形，其轮半径和轴半径分别为动力臂和阻力臂，因为动力臂大于阻力臂，所以轮轴相当于省力杠杆，属于省力机械。 14．80 【详解】根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得 m1gl1= m2gl2 则爸爸的质量为 15． 不变 变小 【详解】[1][2]支点到力的作用线的距离叫力臂。以哥哥的肩为支点，哥哥将水桶悬挂点向自己移动一段距离，弟弟到哥哥的距离不变，则动力臂不变。水桶到哥哥的距离变小，则阻力臂变小。 16． 20 水平向左 40 【详解】[1][2]如图所示，物体A和B通过动滑轮相连，动滑轮上有2段绳子，已知B重10N，物体B恰好匀速下降，则A匀速向右运动，说明物体A处于平衡状态，则A所受地面的摩擦力与动滑轮的钩子拉A的力是一对平衡力，大小相等，方向相反，则A所受桌面的摩擦力大小f=F拉=2GB=2×10N=20N A匀速向右运动，则A所受桌面的摩擦力方向为水平向左。 [3]若对A施加一个水平向左的拉力F，则物体A受到三个力的作用，分别为水平向左的拉力F、水平向右的拉力2GB、水平向右的摩擦力20N，三个力使A匀速向左运动，则拉力F=f+F拉=f+2GB=20N+2×10N=40N 17． 80% 增大 【详解】[1]由图可知，动滑轮承担物重的绳子段数n=2 有用功为 绳子自由端移动的距离为 总功为 机械效率为 [2]不计绳重及摩擦，动滑轮的机械效率为 当增加提升的物重G时，变小，变小，变大，即动滑轮的机械效率增大。 三、作图与实验题 18．【详解】过支点O作垂直于压力F作用线的垂线段，即力臂l，如图所示： 19．(1)左(2)3(3)③(4)C(5) 费力 O/N(6)11 【详解】（1）小明将杠杆左边的螺母调至最左端，发现杠杆右侧还略向下倾斜，即左端上翘，平衡螺母向上翘的左端移动。 （2）由题知，杠杆两侧挂上不同数量的钩码，且每个钩码重为0.5N，那么动力和阻力应为0.5N的整数倍，由表中数据知，第3次实验中，动力F1=0.1N是一个钩码重的五分之一，故第3次实验数据有误。 （3）设杠杆上每一格长为L，左侧A点(距离支点5L处)悬挂三个钩码(重1.5N)，B点在距离支点3L处，当作用在B点的弹簧测力计垂直杠杆向上拉(竖直向上)时，力臂最长，弹簧测力计示数最小，由杠杆的平衡条件有 弹簧测力计作用在杠杆上的最小力F最小=2.5N，弹簧测力计与杠杆不垂直，则示数会大于2.5N，所以示数可能为③。 （4）保持G1位置不变，即左边的力和力臂不变，G2不变，要使杠杆在图丙位置保持平衡，应该使右边的力臂不变；原来G2的力臂为OB，所以G2应该移动到②点处，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （5）[1]筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，由表中数据知，第4次实验中动力大于阻力，与筷子的杠杆类型相同。 [2]用一根筷子把另一根筷子MN水平托起来，筷子MN的重心在O/点，将筷子以O/分为左右两部分，根据杠杆平衡条件 由题意可得 由于，则，即O/N段更重一些。 （6）小桶内的水量可调整，不装水时其重力最小，等于桶重1N，当桶中装满水时，装水重力最大， 总重力最大为 即：桶的总重力范围为 若相邻两凹槽间距离为L，重为2N的物体悬挂在标记6处； ①若以标记5处为支点，桶的总重力最小时，由杠杆的平衡条件有 解得 小桶可挂在标记3和4处，即有两种方案可使细杆在水平位置平衡； ②若以标记4处为支点，桶的总重力最小时，由杠杆的平衡条件有 解得 小桶可挂在标记0、1、2、3处，即有四种方案可使细杆在水平位置平衡； ③若以标记3处为支点，若桶挂在标记0处时，由杠杆的平衡条件有G总×3L=2N×3L 解得G总=2N 若桶挂在标记2处时G总×L=2N×3L 解得G总=6N 满足桶的总重力范围，小桶可挂在标记0、1、2处，即有三种方案可使细杆在水平位置平衡； ④若以标记2处为支点，若桶挂在标记0处时，由杠杆的平衡条件有G总×2L=2N×4L 解得G总=4N 若桶挂在标记1处时G总×L=2N×4L 解得G总=8N 满足桶的总重力范围，小桶可挂在标记0、1处，即有两种方案可使细杆在水平位置平衡； ⑤若以标记1处为支点，桶只能挂在标记0处时，由杠杆的平衡条件有G总×L=2N×5L， 解得G总=10N 大于桶的总重力最大值，所以不能使细杆在水平位置平衡。综上所述，有2+4+3+2=11种方案使细杆在水平位置平衡。 20．(1)匀速(2) 9 80.0%(3)费力 【详解】（1）在实验中，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时处于平衡状态，受到的拉力等于测力计示数。 （2）[1]第1次实验中，根据 得到滑轮组的动滑轮绕绳子的段数 绳子自由端移动的距离s1=n1h1=3×3cm=9cm [2]第3次实验中，机械效率 （3）承担物重的绳子段数越多，越省力，将图甲装置改接为图乙装置，提升相同钩码，滑轮组的动滑轮绕绳子的段数由3段变成2段，图乙装置更费力。 四、计算题 21．【详解】（1）物体 A 所受重力做的功 （2）对物体B做的有用功 物体 B 所受重力 22．【详解】解：（1）将物体从井底拉至井口的过程中，所做的有用功 （2）汽车拉绳子的拉力做功的功率 （3）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，则汽车匀速拉绳子时运动的距离 汽车拉绳子的拉力做的功 该滑轮组的机械效率 答：略。 学科网（北京）股份有限公司 $