第十二章 简单机械 综合训练 2021-2022学年人教版八年级物理下册（含答案）

人教版八年级物理下册 第十二章 简单机械 综合训练
一、选择题
1. 如图，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆处于水平平衡状态．若在杠杆两端的钩码上分别加挂一个完全相同的钩码，则(　　)
A. 杠杆不能水平平衡，左端上升 B. 杠杆不能水平平衡，右端上升
C. 杠杆仍能处于水平平衡状态 D. 以上说法都不正确
2. 如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A. 杠杆仍能平衡 B. 杠杆不能平衡，左端下沉
C. 杠杆不能平衡，右端下沉 D. 无法判断
　　　　　
3. 如图所示是起重机用四种方案将地面上的一棵大树拉起的瞬间，其中拉力最小的是(　　)
4. 如图所示，物重为G的物体在不同简单机械中均处于平衡状态(不计机械自重和摩擦)，拉力F1、F2、F3、F4的大小关系是(　　)
A.F2C.F4=F25. (双选)工人用如图所示的滑轮组，在时间t内，将重为G的货物匀速提升了h，人对绳子竖直向下的拉力恒为F。以下说法正确的是 (　　)
A.拉力F的功率为
B.额外功为(2F-G)h
C.滑轮组的机械效率为
D.滑轮组的机械效率随h的增大而增大
6. 为了将放置在水平地面上重为100 N的物体提升一定高度，某同学设计了如图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)。下列计算结果正确的是 (　　)
A.1~2 s内，拉力F做的功是187.5 J
B.0~1 s内，地面对物体的支持力是10 N
C.2~3 s内，拉力F的功率是100 W
D.2~3 s内，滑轮组的机械效率是62.5%
7. 如图所示，利用滑轮组在2 s内将重400 N的物体匀速提升了1 m，所用拉力F为150 N。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是(　　)
A.绳子自由端移动的速度为2 m/s
B.动滑轮的总重为100 N
C.滑轮组的机械效率为83.3%
D.提升更重的物体，滑轮组的机械效率会变小
8. 如图是上肢力量健身器材示意图。杠杆AB可绕O点在竖直平面内转动，AB=3BO，配重的重力为120 N。重为500 N的健身者通过细绳在B点施加竖直向下的拉力为F1时，杠杆在水平位置平衡，配重对地面的压力为85 N。在B点施加竖直向下的拉力为F2时，杠杆仍在水平位置平衡，配重对地面的压力为60 N。已知F1：F2=2：3，杠杆AB和细绳的质量及所有摩擦均忽略不计。下列说法正确的是(　　)
A.配重对地面的压力为50 N时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为160 N
B.配重对地面的压力为90 N时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为120 N
C.健身者在B点施加400 N竖直向下的拉力时，配重对地面的压力为35 N
D.配重刚好被匀速拉起时，健身者在B点施加竖直向下的拉力为540 N
二、填空题
9. 当用镊子夹取物体时，镊子就相当于________(选填“杠杆”、“滑轮”或“斜面”)，它是一个________(选填“省力”或“费力”)的机械．
10. 简单机械在我们的生活中应用广泛．请回答下列有关简单机械的问题：
(1)如图甲，物体处于静止状态，物体的重力是________N(不计摩擦及滑轮和绳子的自重)．
(2)如图乙是一把剪刀，在使用过程中要达到相对省力的效果，则被剪物体应放在________点(选填字母“A”或“B”)．
11. 下图是三类不同用途的杠杆模型．这三类杠杆中，一定是省力杠杆的是第________类，钓鱼竿与第________类杠杆原理相同．
12. 搬运砖头的独轮车，车厢和砖头所受的总重力G＝1 400 N, 独轮车有关尺寸如图所示．该独轮车是一个______杠杆，动力F＝________．为了更省力，工人师傅可以采取的措施是____________________(写出一条即可)．
　　　　
13. 如图是人抬独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当一个________杠杆；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1 200 N，则抬起车把的力F为________ N.
14. 如图所示，古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起．使用定滑轮可以______________(选填“省力”、“省距离”或“改变动力方向”)；吊桥可以看作杠杆，绳子对它的拉力是动力，吊桥的重力是阻力，在拉起吊桥的过程中，阻力臂大小________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．
15. 如图所示，一轻质杠杆水平支在支架上，OA=20 cm，G1是棱长为5 cm的正方体，G2重为20 N。当OC=10 cm时，绳子的拉力为　　　　N，此时G1对地面的压强为2×104 Pa。现用一水平拉力使G2以5 cm/s的速度向右做匀速直线运动，经过　　　　s后，可使G1对地面的压力恰好为零。(OB长度足够长)
16. 如图所示，一轻质杠杆水平支在支架上，OA∶OC=2∶1，G1是边长为5 cm的正方体，G2重20 N，则绳子对G1的拉力为　　　N，此时G1对地面的压强为2×104 Pa，G1重　　　N。
三、实验题
17. 小亮看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到物理课上学过的知识，提出了以下两个问题：
(1)斜面越缓越省力，是不是机械效率越高呢？
(2)对于同一个滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高；对于同一个斜面，是不是所推的物体越重，机械效率越高呢？
为了解决以上问题，小亮与几个同学一起用如图所示的装置进行了多次实验探究，记录的部分实验数据如下表：
实验 次数 斜面 倾角 物重 G/N 斜面高 度h/m 沿斜面拉 力F/N 斜面长 s/m 有用功 W有/J 总功 W总/J 机械效率 η(%)
① 45° 1 0.7 0.9 1 0.9 77.8
② 30° 1 0.5 0.7 1 0.5 0.7 71.4
③ 30° 2 0.5 1.4 1 1 1.4
(1)表格中缺少2个数据，请补充完整(保留一位小数)．
(2)在实验操作过程中，应沿斜面向上________拉动木块；实验时要使木板的倾斜角变大，应该把木板下面的木块向________(选填“左”或“右”)移动．
(3)通过对比实验①②的数据，得出的结论是斜面越缓越省力，机械效率越________．
(4)通过对比实验________的数据(选填实验次数)，得出的结论是对于同一斜面，机械效率与所拉动物体的重力________．
18. 利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”．
(1)实验前，杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以直接从杠杆上读出________．
(2)杠杆平衡后，如图乙所示，在杠杆B点挂3个相同的钩码，可在杠杆的D点挂________个相同的钩码，就可使杠杆重新在水平位置平衡．
(3)保持B点钩码数量和力臂不变，杠杆在水平位置平衡时，测出多组动力臂l1和动力F1的数据，绘制了l1－F1的关系图像，如图丙所示．请根据图像推算，当l1为0.6 m时，F1为________N.
四、解答题
19. 在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设计了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4 s内将一个重为100 N的物体，沿着水平地面匀速拉动了2 m。人的拉力为18 N，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，不计绳重及机械的摩擦。求:
(1)人的拉力所做的功。
(2)人的拉力做功的功率。
(3)动滑轮受到的重力。
20. 配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3×105 Pa.将配重M用绳系在杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮组，定滑轮重150 N，动滑轮重90 N，杠杆AB的支点为O，OA∶OB＝5∶3，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图所示．当工人利用滑轮组提升重力为210 N的物体以0.4 m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1×105 Pa.(杠杆与绳的重量、滑轮组的摩擦均不计，g＝10 N/kg)
求：(1)滑轮组的机械效率？
(2)配重M的质量是多少千克？
(3)为使配重M不离开地面，人对绳子的最大拉力是多少N
人教版八年级物理下册 第十二章 简单机械 综合训练-答案
一、选择题
1. 【答案】B　【解析】设一个钩码的重是1 N，由图可知：F1＝1 N，l1＝20 cm，F2＝2 N，l2＝10 cm，若在杠杆两端的钩码上分别加挂一个完全相同的钩码，则F1′＝2 N，F2′＝3 N，则F1′l1＝2 N×20 cm＝40 N·cm，F2′l2＝3 N×10 cm＝30 N·cm，F1′l1>F2′l2，所以杠杆左端下沉，右端上升．故选B.
2. 【答案】C　【解析】原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力，其对应的力臂分别为L1、L2，根据杠杆的平衡条件可得：mAg L1＝mBg L2，由图示可知，L1mB，当向支点移动相同的距离ΔL时，两边的力臂都减小ΔL，此时左边为：mAg(L1－ΔL)＝mAg L1－mAgΔL，右边为：mBg(L2－ΔL)＝mBg L2－mBgΔL，由于mA>mB，所以mAgΔL>mBgΔL；所以：mAgL1－mAgΔL3. 【答案】C
4. 【答案】B　[解析]因不计机械自重与摩擦，图甲中重物G离支点3个小格，F1离支点3个小格，根据杠杆平衡条件得F1=G;图乙中滑轮组有三段绳子吊着物体，则F2=G;图丙中F3下方吊着两段绳子，其中一段吊着物体，则F3=2G;图丁中设斜面长为s，则斜面高为h=s，F4=G，故有F25. 【答案】AB　[解析]由图可知，承担物重的绳子股数n=2，绳端移动的距离s=nh=2h，拉力F做的功W总=Fs=2Fh，则拉力F的功率P==，故A正确;拉力做的有用功W有=Gh，则额外功W额=W总-W有=2Fh-Gh=(2F-G)h，故B正确;滑轮组的机械效率η===，故C错误;根据η=可知，滑轮组的机械效率与提升货物的高度h无关，故D错误。
6. 【答案】A　[解析]滑轮组绳子的股数n=3，则拉力F移动的距离s=3h，速度v绳=3v。在1~2 s内，拉力F2=50 N，物体上升高度h2=1.25 m，拉力的作用点下降的距离为s2=3h2=3×1.25 m=3.75 m，拉力做的功W=F2s2=50 N×3.75 m=187.5 J，故A正确。由题图乙可知，在0~1 s内，拉力F1=30 N，由图丙可知，此时物体的运动速度为0，处于静止状态。物体受重力G、绳子向上的拉力F'和地面对物体的支持力，则支持力F支=G-F'=G-(3F1-G动)=100 N-3×30 N+G动=G动+10 N≠10 N，故B错误。由图丙可知，在2~3 s内，重物做匀速运动，v3=2.5 m/s，拉力F3=40 N，绳子自由端移动速度v绳'=3v3=3×2.5 m/s=7.5 m/s，拉力的功率P总=F3v绳'=40 N×7.5 m/s=300 W，故C错误。在2~3 s内，滑轮组机械效率η=====≈83.3%，故D错误。
7. 【答案】A　[解析]由图知，滑轮组承担对物体拉力的绳子段数n=4，绳子自由端移动距离s=nh=4×1 m=4 m，速度v===2 m/s，A正确;由F=(G+G动)可得，动滑轮总重为G动=nF-G=4×150 N-400 N=200 N，B错误;滑轮组机械效率η======67%，C错误;由η=可知，提升物重变大，滑轮组机械效率变大，D错误。
8. 【答案】C　[解析]当配重在地面上保持静止状态时，它受到的绳子的拉力F为F=G-FN，由图可知，杠杆A点受到的拉力FA=2F+G动=2×(G-FN)+G动，根据杠杆的平衡条件得，FA×OA=FB×OB，即[2×(G-FN)+G动]×OA=FB×OB，由AB=3BO可得AO=2BO，则有[2×(G-FN)+G动]×2OB=FB×OB，整理得，FB=4×(G-FN)+2G动。当压力为85 N时，F1=4×(120 N-85 N)+2G动;当压力为60 N时，F2=4×(120 N-60 N)+2G动;由题知，F1 F2=2 3，则[4×(120 N-85 N)+2G动] [4×(120 N-60 N)+2G动]=2 3，解得动滑轮重G动=30 N。当配重对地面的压力为50 N时，健身者对B点向下的拉力为FB1=4×(120 N-50 N)+2×30 N=340 N，故A错误;当配重对地面的压力为90 N时，健身者对B点向下的拉力为FB2=4×(120 N-90 N)+2×30 N=180 N，故B错误;健身者在B点施加400 N竖直向下的拉力时，根据FB=4×(G-FN)+2G动可得到400 N=4×(120 N-FN3)+2×30 N，解得配重对地面的压力FN3=35 N，故C正确;配重刚好被拉起，即它对地面的压力为0，健身者在B点向下的拉力FB4=4×(G-FN4)+2G动=4×(120 N-0 N)+2×30 N=540 N>500 N，因为人的最大拉力等于体重500 N，因此配重不可能被匀速拉起，故D错误。
二、填空题
9. 【答案】杠杆　费力　【解析】用镊子夹物体时，将镊子看作杠杆；动力臂小于阻力臂，是费力杠杆．
10. 【答案】(1)4.8　(2)B　【解析】(1)根据图示，甲为动滑轮，由于不计摩擦及滑轮和绳子的自重，所以绳子自由端的拉力为物体重力的一半，由于弹簧测力计由下往上拉，弹簧测力计的读数应为2.4 N，即物体的重力为4.8 N；(2)图乙剪刀为杠杆，为达到省力的目的，减小阻力臂，即应选择B点．
11. 【答案】二　三　【解析】第一类杠杆动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，既不省力也不费力；第二类杠杆动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；第三类杠杆动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，钓鱼竿属于第三类杠杆．
12. 【答案】省力　420 N　砖往前移动(或手往后移)【解析】由图可知，动力臂大于阻力臂，故动力小于阻力，为省力杠杆；由F×l1＝G×l2，可求得F＝＝＝420 N；为了更省力，可减小阻力臂或增大动力臂，故措施为将砖往前移或手往后移．
13. 【答案】省力　400　【解析】本题考查杠杆的分类和杠杆平衡条件的应用．由题图可知，支点为O，独轮车在使用时，动力臂大于阻力臂，因而是省力杠杆；根据杠杆的平衡条件，可得抬起车把的力F为：FL1＝GL2，F＝＝＝＝400 N.
14. 【答案】改变动力方向　变小　【解析】定滑轮可以改变施力的方向，但不能省力；在拉起吊桥的过程中，重物A的重心距支点O的水平距离逐渐减小，即阻力臂在变小．
15. 【答案】10　10
[解析]物体G2在C点时，由杠杆平衡条件得FA×OA=G2×OC，即FA×20 cm=20 N×10 cm，解得FA=10 N;正方体与地面的接触面积S=5 cm×5 cm=25 cm2=0.0025 m2;由p=得，物体G1对地面的压力F=pS=2×104 Pa×0.0025 m2=50 N，由于物体G1对地面的压力与地面对物体G1的支持力是一对相互作用力，则地面对物体G1的支持力F'=F=50 N，G1受竖直向下的重力G1、地面的支持力F'、绳子的拉力FA的作用而处于平衡状态，则物体G1的重力G1=FA+F'=10 N+50 N=60 N。当G1对地面的压力为0时，杠杆在A点受到的拉力FA'=G1=60 N，设G2位于D点，由杠杆平衡条件得FA'×OA=G2×OD，即60 N×20 cm=20 N×OD，解得OD=60 cm，G2运动的路程s=OD-OC=60 cm-10 cm=50 cm，G2运动的时间t===10 s。
16. 【答案】10　60
[解析]由图知，O为支点，G2在C点，设绳子对A端的拉力大小为FA，已知OA OC=2 1，则OA=2OC，由杠杆平衡条件得，FA×OA=G2×OC，即FA×2OC=20 N×OC，解得，FA=10 N，由相互作用力特点可知，绳子对G1的拉力FA'=FA=10 N;正方体G1与地面的接触面积S=5 cm×5 cm=25 cm2=0.0025 m2，由p=得，正方体G1对地面的压力F=pS=2×104 Pa×0.0025 m2=50 N，地面对正方体G1的支持力F'=F=50 N;G1受竖直向下的重力G1、地面向上的支持力F'、绳子向上的拉力FA'而处于平衡状态，由力的平衡条件得，G1的重力G1=FA+F'=10 N+50 N=60 N。
三、实验题
17. 【答案】(1)0.7　71.4　(2)匀速　左　(3)低(小)　(4)②③　无关
【解析】(1)第①次实验中有用功W有＝Gh＝1 N×0.7 m＝0.7 J，第③次实验机械效率为：η＝×100%＝×100%≈71.4%；(2)在实验操作过程中，为了使测力计示数稳定，便于读出拉力大小，应沿斜面向上匀速拉动木块，要使木板的倾斜角变大，应把木板下的木块向左移动；(3)观察①②数据可以看出物重相同时，斜面倾角为30°时，拉力为0.7 N，机械效率为71.4%，斜面倾角为45°时，拉力为0.9 N，机械效率为77.8%，可以得出斜面越缓越省力，机械效率越低(小)；(4)根据题干可以看出同一斜面，探究机械效率与物体重力的关系，因此要选择斜面倾角相同，物重不同的实验进行对比，所以应选择②③，得出结论是对同一斜面，机械效率与所拉物体的重力无关．
18. 【答案】(1)右　力臂　(2)4　(3)0.5 　 【解析】(1)杠杆没有在水平位置平衡时，可将平衡螺母向高的那一端调，因此向右调节平衡螺母；杠杆只有在水平位置平衡时，杠杆上支点到挂钩码的位置才是力臂，所以只有杠杆在水平位置平衡，才能直接从杠杆上读出力臂；(2)根据杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2可知，左边第4格挂3个钩码，右边第3格要挂4个钩码；(3)根据杠杆的平衡条件F1 l1 ＝F2 l2，根据图中信息可知，F1为1 N时，l1是0.3 m，还可根据F1为3 N时，l1是0.1 m，可知，当l1为0.6 m时，F1＝＝0.5 N.
四、解答题
19. 【答案】
解:(1)由图知，承担对物体拉力的有效绳子段数n=2，则绳端移动的距离
s绳=ns物=2×2 m=4 m，
人的拉力所做的功
W=Fs绳=18 N×4 m=72 J。
(2)人对拉力做功的功率
P===18 W。
(3)因为物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，
所以物体受到的摩擦力
f=0.35G=0.35×100 N=35 N，
物体匀速运动时处于平衡状态，物体受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力，
所以，滑轮组对物体的拉力F拉=f=35 N，
不计绳重及机械的摩擦，由F=(G动+F拉)可得，动滑轮的重力
G动=nF-F拉=2×18 N-35 N=1 N。
20. 【答案】
解：(1)滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝70%；
(2)①拉力F＝(G＋G动)＝×(210 N＋90 N)＝150 N，
②此时杠杆A端受到拉力FA＝G定＋G动＋G物＋F＝150 N＋90 N＋210 N＋150 N＝600 N.
③由杠杆平衡条件得：FB×OB＝FA×OA即：FB×3＝600 N×5
解得：FB＝1 000 N，
④杠杆平衡时，配重M此时受到竖直向下重力G，水平面向上的支持力F，杠杆对其的拉力FB的作用处于静止状态
所以F压＝G－FB＝G－1000 N
又因为此时物体对地面压强p2已知
F压＝p2S＝G－1 000 Na
⑤当物体水平静止时
G＝F压′＝p1Sb
结合a、b两式可得：
＝＝
得：G＝15 00 N
⑥M的质量m＝＝＝150 kg.
(3)为使配重M不离开地面，FB′＝G时，由杠杆平衡条件得：FB′×OB＝FA′×OA即：1 500 N×3＝FA′×5，
解得：FA′＝900 N，
则FA′＝G定＋G动＋G物＋F拉①，
根据滑轮组相关知识可得F拉＝(G物＋G动)②
由①②可得FA′＝3F拉＋G定，
可求得F拉＝×(FA′－G定)＝×(900 N－150 N)＝250 N.