北师大版（郭玉英）八年级物理下册 第九章 《机械和功》单元测试 提升卷（含解析）

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北师大版（郭玉英）物理八年级下册 第九章 《机械和功》单元测试 提升卷 一、选择题（每题3分，共30分） 1．小雨同学在课堂上勤思好学，在生活中善于观察，她发现应用杠杆能给我们的生活带来便利。如图所示的应用中，能省距离的是（　　） A．核桃夹 B．钳子 C．筷子 D．托盘天平 2． 戥子是一种微型杠杆，中药房里都是用戥子称量中药。如图所示，不考虑秤杆重力，已知秤砣的质量是m，零刻度线在提纽右侧、离提纽的距离为l0，秤盘离提纽悬挂点的距离为l1。当盘中放入一定质量的中药后，移动秤砣至杠杆水平平衡时，秤砣悬挂点到提纽的距离是l2，以下判断正确的是（　　） A．整个秤盘的质量是ml1l0 B．中药的质量是m(l2−l0)l1 C．提纽向左移动一段距离，戥子的量程会变小 D．增加秤砣的质量，戥子的量程会变小 3．如图所示，分别用力F1、F2、F3匀速提起重物，不考虑摩擦，三个力的大小关系是（　　） A．F1F3 C．F2>F1=F3 D．F1=F2=F3 4．如图所示，用四个滑轮组分别匀速提升重力相同的物体，若不计滑轮重、绳重及摩擦，其中最小的拉力是（　　） A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 5．用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2.不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑.则F1与F2的大小关系是(　　). A．F1=F2 B．F22F2，D符合题意。故选D。【分析】静止和匀速直线运动的物体，受到平衡力，根据物体受到的力，结合平衡力的关系，判断力的大小关系。 6．【答案】C 【解析】【解答】A、沙发扶手的高度约为人高度的一般，大致为50-60cm，故A错误；B、抬起沙发时，沙发的重心和支点的距离即为阻力臂，小于动力臂，所以阻力大于动力，属于省力杠杆，故B错误；C、根据杠杆平衡可知，F×L1=G×L2，L1=2L2，所以F=0.5G=250N，故C正确；D、根据相似三角形可知，手运动的距离为重心距离的二倍，根据W=Fh计算可知，沙发做功W=250N×0.4m=1000J。故D错误。综上选C。【分析】1、杠杆原理的应用：杠杆的平衡条件为：动力*动力臂=阻力*阻力臂；；2、做功：公式为W=Fs，其中s是沿着力的方向移动的距离。 7．【答案】B 【解析】【解答】 手臂长约0.6m，用600N的力推出铅球，则这个同学的推力对铅球做的功为：W=Fs=600N×0.6m=360J。故选：B。【分析】由题知，铅球在推力的作用下移动了0.6m，利用W=Fs计算他在推铅球时做的功。 8．【答案】C 【解析】【解答】中学生的质量大约50kg，则重力约为G=mg=50kg×10N/kg=500N，从一楼跑到三楼上升的高度约为6m，克服重力做的功约为W=Gh=500N×6m=3000J； 克服自己重力做功的功率约为P=Wt=3000J15s=200W。 故选C。【分析】根据G=mg估测中学生的体重，根据W=Gh计算克服重力做功，根据P=Wt计算克服重力做功的功率。 9．【答案】C 【解析】【解答】已知条件：两次用力大小相同：F1= F2 = F两次移动距离相同：s1 = s2 = s两次所用时间相同：t1 = t2 = t物体质量不同，表面粗糙度不同根据功的计算公式：W1= Fs，W2 = Fs；可得：W1= W2根据功率的计算公式：P1=W1t=W2t=P2综上，W1 = W2，P1 = P2故答案为：C。【分析】本题考查功和功率的概念及其计算。解题关键在于理解功的决定因素和功率的定义。功的大小由力的大小、物体在力的方向上移动的距离决定，与物体质量、表面粗糙度、运动状态等无关。题目中明确给出两次用力大小相同、移动距离相同、所用时间相同，因此功必然相等。功率是单位时间内完成的功，既然功相等且时间相等，功率也必然相等。解题时需要抓住功的基本定义式W=Fs，明确哪些是决定因素，哪些不是。 10．【答案】D 【解析】【解答】A：有用功为克服重力做的功W有=Gℎ=6N×0.5m=3J，由η=W有W总可得，拉力做的总功W总=W有η=3J75%=4J，故A错误；B：在直角三角形中，30度所对的直角边是斜边的一半可知，斜面长度为s=1m，W总=Fs，即F×1m=4J，解得拉力F=4N，因为物体做的是匀速直线运动，受到的摩擦力和拉力是平衡力，大小相等，所以物体受到的摩擦力为4N，故B错误；C：在匀速拉动过程中，物体的动能不变，但是物体的高度升高，重力势能增大，所以机械能也增大，故C错误；D：影响斜面机械效率的因素有：斜面的倾斜程度（倾斜程度越大，机械效率越高） 、斜面的粗糙程度（斜面越粗糙，机械效率越低），与拉动的速度大小无关，所以改变拉动物体的速度，斜面的机械效率不变，故D正确。故选D。【分析】（1）根据W=Gh求出有用功，W=Fs求出总功，还要结合η=W有W总=GℎFs进行相关的计算；（2）实验中应注意保持绳子的拉力方向与斜面平行，且匀速直线拉动物体，物体受的拉力才等于摩擦力；（3）斜面的机械效率和斜面的倾斜程度、粗糙程度有关，所以实验中才用控制变量法来进行实验。 11．【答案】C,D 【解析】【解答】A、根据杠杆平衡条件可知，在阻力、阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小、越安全，因此为防止吊机翻倒，配重应尽量远离C处放置，故A错误；B、如图为建房时常用的吊机，其顶部装有一个滑轮，此滑轮固定不动，为定滑轮，定滑轮不省力，但可以改变力的方向，故B错误；C、0.2m3砂子的质量为：m=ρ砂V=1.5×103kg/m3×0.2m3=300kg；斗车静止在水平地面上时，对地面的压力等于斗车和砂子的重力之和，即F压=G斗+G砂=（m斗+m砂）g=（20kg+300kg）×10N/kg=3200N，则对地面的压强为：p=FS=G总S=3200N2×10−3m2=1.6×106Pa ，故C正确；D、定滑轮绳子股数为1，此装置的机械效率为：η=W有W总=G1ℎFs=300kg×10N/kg×ℎ3500N×s≈85.7% ，故D正确。故选：CD。【分析】（1）根据杠杆平衡条件可知，在阻力、阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力越小、越安全；（2）固定不动的滑轮叫做定滑轮，定滑轮不省力，但可以改变力的方向；（3）根据密度公式求出砂子的质量，斗车静止在水平地面上时，对地面的压力等于斗车和砂子的重力之和，利用p=FS求出对地面的压强；（4）定滑轮绳子股数为1，根据η=W有W总=G1ℎFs求出此装置的机械效率。 12．【答案】B,D 【解析】【解答】A、由图可知n=2，因为不计绳重和摩擦时F=1n(G+G动），所以动滑轮的重力：G动=nF-G=2×500N-800N=200N，由G=mg可知，动滑轮的质量：m动=G动g=200N10N/kg=20kg，故A错误；B、滑轮对物体A做的有用功：W有=Gh=800N×2m=1600J，故B正确；C、绳子自由端移动的距离：s=nh=2×2m=4m，拉力做的总功：W总=Fs=500N×4m=2000J，拉力做功的功率：P=W总t=2000J10s=200W，故C错误；D、动滑轮的机械效率：η=W有W总×100%=W有W总×100%=1600J2000J×100%=80%，故D正确。故选BD。【分析】（1）由图可知n=2，利用不计绳重和摩擦时F=1n(G+G动）求动滑轮的重力，根据G=mg求出动滑轮的质量。（2）利用W有=Gh求滑轮对物体A做的有用功。（3）绳子自由端移动的距离s=nh，利用W总=Fs求拉力做的总功；利用P=W总t求拉力做功的功率。（4）利用η=W有W总×100%求动滑轮的机械效率。 13．【答案】B,C 【解析】【解答】A、在提起车把手的过程中，可以将其抽象为一个硬棒；车身是绕着车轮的转轴处转动的，所以我们可以认为转轴处为该杠杆的支点，此时的动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故A错误；B、工人缓缓提起车把手的过程中，我们可以认为车处于杠杆平衡状态，则可得：G总×0.5m＝F×1.2m，已知G总＝960N，则F＝400N，故B正确； C、小明对车竖直向上的力为400N，由于力的作用是相互的，车对小明有向下的压力，大小为400N，所以小明对地面的压力大小为F压=400N+50kg×10N/kg=900N，故C正确； D、小明对地面的压强为p=FS=900N0.05m2=1.8×104Pa，故D错误。故答案为：BC。【分析】在提起车把手的过程中，车身部分绕着转轴转动；结合力臂大小分析；在本题中，我们可以将车厢和货物所受的重力作为阻力，人对车把手施加的力作为动力，则根据杠杆的平衡条件可以求得人对车的力；根据相互作用力，人对车的力等于车对人的力，结合压力等于重力与车对人的作用力之和分析，根据压强公式解答。 14．【答案】2000；900；小于 【解析】【解答】解：由图可知，甲机械的有用功为500J，占总功的25%，即甲的机械效率为25%；由η=W有W总可知，甲机械的总功为：W总甲=W有η=500J25%=2000J；乙机械的额外功为2100J，占总功的70%，则乙机械的总功为：W总乙=W额η=2100J70%=3000J；则乙机械的有用功为：W有乙=W总乙-W额乙=3000J-2100J=900J；由图可知，甲的机械效率为25%，乙的机械效率为30%，因此甲的机械效率小于乙的机械效率。故答案为：2000；900；小于。【分析】（1）由图可知，甲机械的有用功为500J，占总功的25%，由η=W有W总可计算甲机械的总功；（2）乙机械的额外功为2100J，占总功的70%，可计算出乙机械的总功，用总功减去额外功得到乙机械的有用功；（3）由图可知，甲的机械效率为25%，乙的机械效率为30%，由此可比较甲、乙的机械效率大小。 15．【答案】24；75% 【解析】【解答】由题图可知，该滑轮组n=3，绳端移动距离：s=nh=3×1m=3m，拉力做的总功： W总＝Fs＝80N×3m＝240J，代入对应时间，即可算出拉力做功功率 P=Wt=240J10s=24W 。 利用W有​=Gh计算提升物体所做的有用功 W有用＝Gh＝180N×1m＝180J ；滑轮组机械效率：η=W有用W总=180J240J×100%＝75% 。 【分析】1、动滑轮的工作特点：可以省力，但是费距离，定滑轮的工作特点：可以改变方向但是不省力2、n为动滑轮缠绕绳子数，绳子移动的距离为物体移动距离的n倍，3、功的相关计算：W=Fs，距离为拉力的方向。效率的计算η=W有用W总。 16．【答案】（1）匀速上升 （2）甲；乙 （3）75 【解析】【解答】 解：（1）为了使拉力大小不变，更准确地测出拉力的大小，必须匀速拉动弹簧测力计；（2）在实验1中，F=2.5N，G=6.0N，η1=80%，因为η=W有用W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF=6.0Nn×2.5N=80%，解得n=3，即用甲装置做的实验；在实验2中，F=2.5N，G=6.0N，η1=60%，因为η=W有用W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF=6.0Nn×2.5N=60%，解得n=4，即用乙装置做的实验；（3）乙装置n=4，实验序号3中，F=4N，G=12.0N，则η3=W有用W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF=12.0N4×4N=75%。故答案为：（1）匀速上升；（2）甲；乙；（3）75。【分析】 （1）只有在匀速拉动时，拉力的大小才是不变的，才等于弹簧测力计的示数。（2）知道实验序号1中钩码重、拉力大小、机械效率大小，根据效率公式η=W有用W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF求n的大小，即承担物重的绳子股数，再去判断。（3）由乙装置可知绳子的有效股数，根据η=W有用W总=GℎFs=GℎFnℎ=GnF求出实验序号3的机械效率。 17．【答案】（1）是；右 （2）3 （3）寻找普遍规律，避免偶然性 （4）1.2；变大；2500 【解析】【解答】 （1）①根据题意可知，挂钩码前，杠杆保持静止状态，则此时杠杆处于平衡状态；②如图甲所示，杠杆右端上翘，说明杠杆右侧较轻，应将右端平衡螺母向右端移动；（2）根据乙图可知，设每个钩码的重力为G，杠杆每个格的长度为L，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2 得到：2G×3L=nG×2L，解得：n=3，即应在B点挂3个质量均为50g的钩码；（3）探究杠杆平衡的条件时进行多次实验，多次改变挂在支点O两边钩码的质量和悬挂位置，其目的是寻找普遍规律，避免偶然性；（4）①3个质量为50g的钩码的总重量为：G=mg=3×0.05kg×10N/kg=1.5N，在D点用弹簧测力计竖直向下拉，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：1.5N×4L=F×5L，解得：F=1.2N；②若在D点斜向右下方拉弹簧测力计此时，动力臂变小，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知，此时动力变大，则弹簧测力计的示数将变大；③弹簧测力计的量程为0～5N时，拉力最大为5N，物体挂在左边第1格，根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到：G'•L左=F'•L右；G'×L=5N×5L；解得：G'=25N那么能准确测出的最大物体质量为：m=G'g=25N10N/kg=2.5kg=2500g。【分析】（1）①杠杆静止或匀速转动时，杠杆都处于平衡状态；②平衡螺母总是向较轻的一侧调节；（2）利用杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析计算；（3）在科学测量中多次实验的目的只有两个，有的是为了多次测量求平均值来减小误差；有的是多次测量发现变化规律；有的是为了使实验结论具有普遍性；（4）①确定动力臂和阻力臂，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2进行分析计算；②当弹簧测力计斜着拉时，注意分析动力臂的长度变化，然后根据杠杆平衡条件分析拉力的变化即可；③弹簧测力计的量程为0～5N时，拉力最大为5N，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2计算出称量物体的最大重力，再根据m=Gg计算物体的最大质量。 18．【答案】（1）解：汽车的行驶速度 v=st=8km560ℎ=96km/ℎ。答：汽车行驶的速度是96km/h。 （2）解：汽车发动机牵引力的功率 P=Wt=Fst=3000N×8000m5×60s=80000w。答：汽车发动机牵引力的功率是80000W。 （3）解：汽车发动机的效率η=W有用W总×100%=Fsmq×100%=FsρVq×100%=3000N×8000m0.7×103kg/m3×1×10−3m3×4.6×107J/kg×100%≈74.5%答：汽车发动机的效率是74.53%。 【解析】【分析】 （1）已知总路程和总时间，根据公式V=St可求行驶的速度。（2）已知牵引力和行驶的距离还有时间，根据公式P=Wt可求功率。（3）已知距离和牵引力，可求牵引力做的功，还知燃烧汽油释放的能量，二者之比就是汽车发动机的效率。 19．【答案】（1）解：由图可知，动滑轮上有2股绳子，即n=2，所以绳自由端移动的距离.s=2h=2×1m=2m。 （2）解：由 F=1n(G+G动)得，所以动滑轮的重力大小是 G动=2F−G=2×500N−900N=100N。 （3）解： 当工人对绳子的拉力 F等于工人自重G人时，拉力最大F大=650N，此时利用该滑轮组最大能提起重物的重力最大，由 F=1n(G+G动)得， 最大能提起重物的重力 GA=2FA−G=2×650N−100N=1200N。 【解析】【分析】（1）根据图片确定滑轮组承担重力的绳子股数n，然后利用s=nh求出绳自由端移动的距离；（2）不计绳重和摩擦，根据F=1n(G+G动)计算动滑轮的重力；（3）当工人对绳子的拉力F等于工人自重G人时，拉力最大，不计绳重和摩擦，根据F=1n(G+G动)求出最大能提起重物的重力。 20．【答案】（1）省力；不是 （2）3 （3）1114 （4）80；125 【解析】【解答】解：（1）题文中已有介绍：自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径，此时动力臂大于阻力臂，因此是一个省力杠杆，曲轴和脚踏是一体，故前齿轮和脚踏板是省力杠杆；骑行时，前齿轮A和后齿轮B不是绕同一个中心轴转动，所以，不是同轴转动；（2） 由自行车齿比为4515，前齿轮是后齿轮的三倍，二者同一链条相连，故同时间通过距离相同，故前轮转一圈，后轮转三圈；（3）由表格数据可知，最大齿比45/12，1min内后轮经过的距离为s=vt=9m/s×60s=540m；即3×0.6m×n后轮=540m，解得n后轮=300，由于后轮与后齿轮同轴，所以后齿轮在1min内转的圈数等于后轮在1min内转的圈数，假设前齿轮转过的圈数为n前，根据前后齿轮转过的距离相等可得12×n后轮×d=45×n前×d，可得n前=80，则他1分钟要使脚踏板转动80圈；后轮与齿轮B是轮轴型的杠杆，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面对后轮的摩擦力，动力臂为后齿轮的半径，阻力臂是后车轮半径，根据杠杆条件Fr×r后=f×D2……①链条对前齿轮的力与链条对后齿轮的的力大小相等，前齿轮和脚踏板也是杠杆，动力我人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是脚踏板到轴心的长度，阻力臂是前齿轮半径，根据杠杆条件F链×r前=F蹬×l……②前后齿轮半径之比等于齿数之比，即r前r后=4512……③联立①②③可得，作用子脚踏板的力至少为F蹬=r前r后×D2L×f=4512×60cm2×18cm×20N=125N；可得FF蹬=r前r后×D2l×f当小明骑自行车爬坡时，后轮受到的摩擦力不变，曲柄长度和轮胎直径不变，为了最省力，应该调整齿比最小，根据表格数据可知，最小为2228=1114。故答案为：（1）省力；不是；（2）3；=；（3）1114；（4）80；125。【分析】 （1）轮轴由轮和轴组成，是变形杠杆，对比杠杆中动力臂和阻力臂的长度大小，可以辨别出是省力还是费力杠杆；由图分析AB是否同轴；（2）自行车齿比为4515，前齿轮是后齿轮的三倍，二者同一链条相连，故同时间通过距离相同，据此分析；（3）(4)由前后齿轮转过的距离相等及杠杆平衡条件分析；根据第4问的分析求解。 21．【答案】（1）解：方案一燃油完全燃烧放出热量为：Q放=mq=2×10-2kg×4.5×107J/kg=9×105J。 （2）解：由图可知，n=3，拉力做的总功为：W总=Fs=Fnh=2.5×103N×3×4m=3×104J，拉力F的功率为：P=W总t=3×104J30s=1×103W；滑轮组的机械效率为：η=W有W总=1.8×104J3×104J=60%。答： 方案二拉力F的功率和滑轮组的机械效率为60%。 （3）解：选方案一，理由是用时最短；选方案二，理由是器材简单易得；选方案三，理由是电能便于输送和转化。 【解析】【分析】 （1）根据Q放=mq求出方案一燃油完全燃烧放出热量；（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用W总=Fs=Fnh求出拉力做的总功，根据P=W总t求出拉力F的功率，利用η=W有W总求出滑轮组的机械效率；（3）根据选择的方案分析回答。实验序号钩码重力G（N）拉力F（N）机械效率（%）16.02.58026.02.560312.04.0　结构参数前齿轮（3速)齿数：22、32、45曲柄长度：l=18cm后齿轮（7速）齿数：12、15、17、19、21、24、28轮貽直径：D=60cm链条节距：d=1.5cm方案一二三所用机械燃油叉车滑轮组电动升降台示意图用时 t/s53015其他数据耗油 2×10−2kgF=2.5×103N电动机做功45kJ