第九章 机械和功 单元测试 2025-2026学年北师大版物理八年级下册

**基本信息** 北师大版初中物理第九章“机械和功”单元卷，覆盖滑轮、杠杆、功率、机械效率等核心知识点，通过生活情境（如冰壶比赛、杆秤制作）与实验探究，培养物理观念与科学思维，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|8|滑轮分类、机械效率概念、杠杆类型|结合冰壶滑行等真实情境，辨析功与功率的区别| |填空题|5|杠杆平衡条件、滑轮组受力分析、功率计算|以螺丝刀、自动扶梯为载体，关联生活应用| |作图题|3|最小拉力、力臂、滑轮组绕绳|强调规范作图，培养模型建构能力| |实验题|2|杠杆平衡条件探究、斜面机械效率测量|设计多次测量与变量控制，体现科学探究过程| |计算题|3|俯卧撑力学计算、滑轮组功率与机械效率|综合重力、功、功率知识，结合人体力学等实际问题|

第九章 机械和功单元测试北师大版 一、单选题 1．关于图中简易拉力器所用滑轮分析正确的是（　　） A．是定滑轮，可以省力 B．是动滑轮，可以省力 C．是定滑轮，可以改变力的方向 D．是动滑轮，可以改变力的方向 2．关于功率、机械效率，下列说法正确的是（　　） A．做功越多的机械，其功率就越大 B．越省力的机械，其功率就越小 C．做功越慢的机械，其机械效率就越低 D．有用功一定时，额外功少的机械，机械效率一定高 3．如图所示的简单机械，使用过程中省力的是（   ） A．筷子 B．食品夹 C．核桃夹 D．船桨 4．如图所示，冰壶比赛中，当投手将冰壶投出后，冰壶在水平的冰面上旋转着向前滑行。下列有关说法中正确的是（　　） A．投手将冰壶投出时，对冰壶不做功 B．冰壶在水平的冰面上滑行时，冰面对冰壶的支持力做功 C．当运动员在冰壶的前方用力“刷冰”时，运动员对冰壶做功 D．当冰壶撞击并推动前方的冰壶向前运动时，对前方的冰壶做功 5．如图所示，某同学使用动滑轮把600N的重物匀速提升了3m，所用的拉力是400N。下列说法正确的是（    ） A．动滑轮重200N B．总功是2100J C．机械效率是80% D．有用功是1800J 6．如图所示，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．乙做的有用功多 B．甲做的总功多 C．乙做总功的功率大 D．甲所用装置的机械效率大 7．如图是在跨学科实践活动中同学们自己动手制作的杆秤，经测试发现杆秤能称量的物体的质量较小。若要增大杆秤的称量质量，下列操作可行的是（   ） A．将秤钩向左移 B．将提纽向右移 C．增大秤钩的质量 D．增大秤砣的质量 8．如图所示为一滑轮组拉着重300N的物体在水平地面上匀速运动，2s的时间物体运动了1m，已知拉力F=50N，物体受到的摩擦力为120N。下列说法正确的是（　　） A．绳端移动的速度为1m/s B．拉力的功率为75W C．物体克服重力做的功为300J D．该滑轮组的机械效率为50% 二、填空题 9．在日常生活中，人们会用到各种机械。如图所示，手柄_________（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力：螺丝钉的螺纹相当于_________（填一种简单机械名称）模型。 10．如图，AB为能绕B点转动的轻质杠杆，中点C处用细线悬挂一重物，在杠杆右端施加一竖直向上120N拉力使杠杆在水平位置保持平衡，则重物G= ___________N；若保持拉力方向不变，将A端缓慢向上提升一小段距离，拉力F将 ___________（选填“增大”“不变”或“减小”）；若保持杠杆水平位置不变，拉力F从竖直方向开始向右倾斜拉力F将 ___________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 11．如图所示，物体甲、乙在滑轮组的作用下均保持静止，物体甲重12N，乙重10N，不计滑轮重、绳重和摩擦时，则A点受到的力是________N，B点受到的力是________N，物体甲对地面的压力是________N。 12．如图是商场的自动扶梯。质量为60kg的小鸣站在该扶梯上从商场一楼到二楼，已知扶梯以1m/s的速度匀速运行，则扶梯克服小明重力做功_____J，克服重力做功的功率是______W，如果站在扶梯上的人数增多，扶梯的效率将___________。（选填“变大”“变小”或“不变”） 13．如图甲所示，小威在搬家时利用滑轮组拖动放在地面的箱子。他提供的拉力F与箱子的运动速度如图乙、丙所示。已知3~5s该装置的机械效率为80%（不计绳重及滑轮间的摩擦），则0~1s箱子受到地面的摩擦力为______。已知小威的体重为800N，则小威使用该装置的最大机械效率为______。 三、作图题 14．如图，O为轻质杠杆的支点，右端挂一重物，请作出最小拉力F，的示意图和阻力的力臂L2，使杠杆在图示位置平衡。 15．图中，用羊角锤拔钉子时画出动力F1的力臂。 16．如图，要用滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来，要用最小的力气，画出绕绳方法。 四、实验题 17．小明在探究杠杆的平衡条件时，用到的器材有：刻度均匀的杠杆、支架、细线和若干个重力均为的钩码等。 (1)小明实验前发现杠杆静止时右侧下沉，如图甲所示，他应将左端的平衡螺母向___________（选填“左”或“右”）移动，直到杠杆在___________位置平衡，从而便于___________； (2)调节好杠杆后，小明在杠杆左侧挂上钩码，如图乙所示，下一步他应将四个钩码挂在杠杆___________（选填“左”或“右”）侧的___________点处，放手后杠杆才可能平衡； (3)在（2）题中，还可以用弹簧测力计产生的拉力，作用到杠杆的左侧___________处，竖直向___________拉杠杆，使其平衡．实验过程中要多次改变动力、动力臂等条件，从而得到多组杠杆平衡时的数据，其目的是__________________。 18．用如图所示的装置探究“斜面机械效率”，实验记录如表所示。 实验次序 物体种类 物重G/N 斜面高h/cm 斜面长s/cm 机械效率η 1 木块 4 15 90 60.6% 2 小车 4 15 90 (1)沿斜面拉动物体时，应使其做_________运动； (2)根据图中测力计的示数，可知第2次实验的机械效率为_________（结果精确到0.1%）。由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，__________越小，机械效率越大； (3)第1次实验中，木块所受摩擦力为__________N（结果保留两位小数）。 五、计算题 19．如图所示是小刚做俯卧撑时的情景，小刚的质量是50kg，重心可视为点A，脚到重心的水平距离为0.9m，手到重心的水平距离为0.6m，撑起时，重心上升30cm，求 (1)人受到的重力； (2)地面对人双手的支持力； (3)每次撑起时，克服重力的功。 20．小明利用如图所示的滑轮组提起一个质量为的物体，所用的拉力是，绳子自由端在内匀速被拉下．（忽略绳重及摩擦）求： (1)物体的重力； (2)动滑轮自重； (3)物体上升的速度。 21．质量为75kg的李师傅，一只脚与地面的接触面积是150cm2，用如图甲所示的滑轮组（不计绳重及摩擦）运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示。若李，师傅在30s内将重力为300N的货物匀速向上提高了6m，求： (1)未拉绳前，李师傅双脚站立时对地面的压强是多少? (2)李师傅做功的功率是多少? (3)李师傅使用该滑轮组能不能吊起1400N的物体?请用题中信息证明你的观点。 第九章 机械和功单元测试北师大版答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D C D D B D B 1．C 【详解】图中滑轮轴心固定是定滑轮，由定滑轮的特点可知，可以改变力的方向，但不能改变力的大小，故选C。 2．D 【详解】AB．功率表示做功的快慢，做功越多的机械，其功率不一定越大，越省力的机械，其功率不一定越小，故AB错误； CD．功率表示做功的快慢，机械效率是有用功跟总功的比值，做功越慢的机械，其机械效率不一定越低。有用功一定时，额外功少的机械，总功少，有用功占总功的比值大，机械效率一定高，故C错误，D正确。 故选D。 3．C 【详解】A．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意； B．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B不符合题意； C．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C符合题意； D．船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D不符合题意。 故选C。 4．D 【详解】A．投手将冰壶投出时，冰壶在推力的作用下移动一段距离，所以投手对冰壶做了功，故A错误； B．冰壶在水平的冰面上滑行时，冰面对冰壶的支持力竖直向上，与运动方向垂直，所以支持力对冰壶不做功，故B错误； C．运动员在冰壶的前方用力“刷冰”时，对冰壶没有力的作用，所以运动员对冰壶不做功，故C错误； D．当冰壶撞击并推动前方的冰壶向前运动时，对前方的冰壶有力的作用，并沿力的方向移动了距离，所以对前方的冰壶做了功，故D正确。 故选D。 5．D 【详解】A． 根据题意无不计绳重和绳轮之间的摩擦，因此无法求出动滑轮的重力，故A错误； B． 图中使用的是动滑轮，已知重物上升的距离是3m，则绳子末端移动的距离是6m，绳子拉力做的功为总功，则总功为 故B错误； CD．提升重物做的功为有用功，则有用功为 机械效率是 故C错误，D正确。 故选D。 6．B 【详解】A．把质量相等的货物匀速提升到同一平台，根据可知，甲、乙做的有用功相同，故A错误； B．把质量相等的货物匀速提升到同一平台，甲、乙做的有用功相同，但是甲还需要提升动滑轮，因此甲做的总功多，故B正确； C．在相同的时间内甲做的总功比乙多，因此甲做总功的功率大，故C错误； D．不计绳重及滑轮的摩擦，甲提升重物和动滑轮，乙只需要提升重物，有用功相同，总功越大，机械效率越低；因此甲所用装置的机械效率小，故D错误。 故选B。 7．D 【详解】设左边秤钩和所挂重物总的重力对称杆的拉力为阻力，右端秤砣对称杆的拉力为动力，则有 A．将秤钩向左移，达到最大称量平衡时，相当于阻力臂变大，在动力和动力臂不变的情况下，阻力减小，即杆秤的最大称量质量变小，故A不符合题意； B．将提纽向右移，达到最大称量平衡时，阻力臂增大，动力臂减小，动力大小不变，根据杠杆平衡原理阻力减小，即杆秤的最大称量质量变小，故B不符合题意； C．达到最大称量平衡时，阻力臂、动力臂、动力大小均不变，因此阻力大小也不变。阻力为秤钩和所挂重物总的重力对称杆的拉力，增大秤钩的质量，则所挂重物质量减小，杆秤的最大称量质量变小，故C不符合题意； D．增大秤砣的质量，当阻力臂与动力臂不变时，动力增大，平衡时阻力也增大，最大称量值变大，故D符合题意。 故选D。 8．B 【详解】A．由图可知，动滑轮上的绳子段数n=3，绳子自由端移动的距离 s=ns物=3×1m=3m 绳端移动的速度 故A错误； B．拉力F=50N，拉力做功的功率 P=Fv=50N×1.5m/s=75W 故B正确； C．由于物体在水平地面上匀速运动，而重力方向在竖直方向上，即物体没有在重力方向上移动距离，由做功的两个必要因素可知，物体没有克服重力做功，故C错误； D．滑轮组的机械效率 故D错误。 故选B。 9． 粗 斜面 【详解】[1]螺丝刀的手柄是轮轴，其实质是省力杠杆，轴半径是阻力臂，轮半径是动力臂，轴半径一定时，轮半径越大越省力，即手柄粗一些的螺丝刀用起来更省力。 [2]螺丝钉是一种简单机械，螺丝钉上螺纹相当于斜面。 10． 240 不变 增大 【详解】[1]杠杆平衡时，即 解得，重物对杠杆的拉力等于自身重力，故物体重240N。 [2]当杠杆被向上拉起时，动力臂与阻力臂都变小，但根据相似三角形知识可知其比值不变，根据杠杆平衡条件可知动力不变。 [3]拉力方向发生变化时，支点到其作用线距离减小，即动力臂减小，根据杠杆平衡条件可知，为保持杠杆平衡，动力要变大。 11． 5 10 7 【详解】[1][2]由题知，物体乙重，因为提升物体乙的滑轮为动滑轮，所以绳子上的拉力 点受到的力 B点受到的力 地面对甲的支持力 由力的作用相互性可知，甲对地面的压力 12． 1800 360 变大 【详解】[1]小明重力 一楼到二楼的高度为3m，故克服重力做功 [2]扶梯从一楼到二楼的时间 克服重力做功功率 [3]站在扶梯上的人数增大，有用功变大，额外功不变，根据 可知扶梯的效率将变大。 13． 180N 【详解】[1]由图丙知，3~5s内，箱子做匀速直线运动，由图乙可知，此过程中拉力F的大小为200N。由图甲知，滑轮组有效绳子段数，设滑动摩擦力为f，物体滑动的距离为，机械效率为80%，则有 解得 不计绳重及滑轮间的摩擦，则动滑轮重力为 由图丙知，0~1s，箱子静止，由图乙可知，此时绳子自由端拉力的大小为100N，以动滑轮为研究对象，动滑轮静止，受平衡力，动滑轮下端的绳子拉力 下面的定滑轮，不改变力的大小，只改变力的方向，所以动滑轮下端的绳子拉动滑轮的力等于绳拉箱子的力，为180N，以箱子为研究对象，箱子静止，受平衡力，则0~1s箱子受到地面的摩擦力为 [2]已知小威的体重为800N，所以小威对绳子的最大拉力为 此时箱子受到的最大拉力为 则小威使用该装置的最大机械效率为 14． 【详解】根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”，在阻力和阻力臂一定时，要使拉力F最小，需让动力臂最大。对于轻质杠杆，动力臂是从支点O到拉力F作用线的垂直距离，当拉力F的作用线与杠杆垂直，且作用点在杠杆上离支点O最远的位置时，动力臂最大（此时动力臂等于杠杆上该作用点到支点O的距离）。由图可知，杠杆最右端离支点O最远，因此将拉力F的作用点确定在杠杆最右端，且方向垂直于杠杆向上，即可作出最小拉力F的示意图。阻力是重物对杠杆的拉力，其方向竖直向下，作用点在重物与杠杆的挂钩处。阻力的力臂L2是从支点O到阻力作用线的垂直距离，作图时需先延长阻力的作用线（竖直向上的虚线），再从支点O向这条延长线作垂线段，该垂线段即为阻力的力臂L2，最后在垂线段旁标注L2。如下图所示： 15． 【详解】从支点到力的作用线作垂线段，即可作出力臂，如图所示： 16． 【详解】使用滑轮组时，与动滑轮连接的绳子的股数越多越省力。由图得，用一个动滑轮、一个定滑轮组成的滑轮组将陷在泥中的汽车拉出来，要用最小的力气，则绳子应从动滑轮的挂钩连起，绕绳时，绳子不交叉，每个滑轮绕一圈。如图所示： 17．(1) 左 水平 见解析 (2) 右 见解析 (3) 2点 上 见解析 【详解】（1）[1][2][3]根据甲图可知，杠杆的右侧下沉，那么杠杆的右侧重，左侧轻，因此平衡螺母应该向左调节；使杠杆在水平位置平衡，调节杠杆在水平位置平衡，使其力臂与杠杆重合，从而便于消除杠杆自重对实验的影响且便于测量力臂。 （2）[1][2]假设一个钩码重为G，杠杆上一格为L，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得2G×4L=4G×nL 解得n=2，即应在下一步他应将四个钩码挂在杠杆2点处，放手后杠杆才可能平衡． （3）[1][2]一个钩码重力为0.5N，杠杆上一格为L，弹簧测力计产生2N 的拉力，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可得2×0.5N×4L=2N×nL 解得n=2，弹簧测力计的正确用法是竖直向上拉杠杆，故拉力应作用到杠杆的左侧2点处，竖直向上拉杠杆，使其平衡。 [3]实验过程中要多次改变动力、动力臂等条件，从而得到多组杠杆平衡时的数据，其目的是避免实验的偶然性，使实验结论更具有普遍性和可靠性。 18．(1)匀速直线 (2) 95.2% 摩擦力 (3)0.43 【详解】（1）当物体沿斜面做匀速直线运动时，受力平衡，此时弹簧测力计的示数稳定，便于读数。 （2）由图示可知，测力计的示数为0.7N，此时的有用功为 W有=Gh=4N×0.15m=0.6J 总功为 W总=Fs=0.7N×0.9m=0.63J 所以机械效率为 [2]比较两次实验结果可知，斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，额外功越小，机械效率越大。 （3）由图中第1次实验数据可知，有用功为 W有1=Gh=4N×0.15m=0.6J 则总功为 则额外功为 W额外=W总-W有用=0.99J-0.6J=0.39J 所以物体与斜面之间的摩擦力为 19．(1)500N (2)300N (3)150J 【详解】（1）根据题意可知，人受到的重力为 G=mg=50kg×10N/kg=500N （2）由图示可知，地面对手的支持力的力臂为 L=0.9m+0.6m=1.5m 由杠杆平衡条件得 FL=GLG 即 F×1.5m=500N×0.9m 解得 F=300N （3）根据可知，每次撑起时，克服重力做的功为 20．(1)230N (2)10N (3)0.1m/s 【详解】（1）物体重力 （2）由图可知动滑轮上有三段绳子，则动滑轮重力 （3）物体上升的高度 物体移动的速度 21．(1)25000Pa (2)100W (3)不能 【详解】（1）李师傅双脚站立时，对地面压力为 F=G=mg=75kg×10N/kg=750N 受力面积为 S=2×150cm2=300cm2=0.03m2 所以对地面的压强为 （2）由乙图可知，当货物重力为300N时，η=60%，此时有用功为 W有=Gh=300N×6m=1800J 所以总功为 所以李师傅做功的功率为 （3）由乙图知货物越重，机械效率越高。由甲图知有效绳子段数n=2，由乙图可知，当货物重力为300N时，η=60%，不计绳重及摩擦，则额外功就是克服动滑轮重做的功，根据 则有 李师傅重力为750N，所以绳子自由端的最大拉力为750N。当最大拉力为750N时，根据 提升的货物最大重力为 G=nF- G动=2×750N-200N=1300N 学科网（北京）股份有限公司 $