人教版物理八年级下册 第十二章　简单机械 单元练习（有解析）

第十二章　简单机械
一、选择题(每题3分,共30分)
1.如图所示的杠杆中,属于费力杠杆的是 (　　)
2.如图所示,用撬棒撬起石块并保持平衡,下列说法正确的是 (　　)
A.动力F1的力臂为OA
B.手在A点竖直向下施力时,撬棒是个省力杠杆
C.手在A点向不同方向施力时,力的大小都相等
D.手分别在A、B两点沿竖直向下方向施力时,在B点比在A点费力
3.如图所示,在“探究杠杆的平衡条件”实验中,已知杠杆上每格长度为2 cm,用弹簧测力计在A点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡,下列说法正确的是 (　　)
A.动力臂为0.08 m B.此时为省力杠杆
C.弹簧测力计的示数为4 N D.钩码总重为2 N
4.如图所示的简单机械中,忽略杠杆、滑轮的自重、绳重及摩擦,当提起同一重物时,最省力的是 (　　)
5.如图所示,用相同滑轮组装成甲、乙两种装置,用相等拉力F分别匀速提升重为G1= 56 N、G2=36 N的两个物体,不计绳重和摩擦,则每个动滑轮的重力为 (　　)
A.2 N B.4 N
C.8 N D.10 N
6.如图所示,重力为G的均匀木棒竖直悬于O点,在其下端施一始终垂直于棒的拉力F让棒缓慢转到图中虚线所示位置,在转动的过程中 (　　)
A.动力F逐渐变大 B.动力F逐渐变小
C.动力F一直不变 D.无法确定动力F大小
7.(多选)某建筑工地上,工人师傅用滑轮组和桶组成的装置将水泥从地面匀速运至楼上,如图所示,若水泥重为G0,桶重为G1,动滑轮重为G2,不计绳重和摩擦,此过程中该装置的机械效率为η,则工人师傅作用在绳子自由端的拉力F为(　　)
A.F=(G0+G1+G2) B.F=(G0+G1)
C.F=+G1 D.F=
8.(多选)如图所示,当水平拉力F=60 N时,恰好可以使物体A沿水平地面向右做匀速直线运动。已知物体重为200 N,所受地面的摩擦力为80 N,在5 s内,物体水平移动了0.5 m,则在此过程中(　　)
A.拉力F做的功为40 J B.物体重力做的功为100 J
C.拉力F做功的功率为12 W D.该装置的机械效率约为66.7%
9.如图所示,动滑轮、杆和晾衣架的总质量为1 kg,挂上质量为4 kg的衣服后,小邦同学用力F拉动绳子自由端,在5 s时间内使衣服匀速上移0.5 m。下列分析正确的是(g取10 N/kg,不计绳重和摩擦) (　　)
A.绳子自由端的拉力F为25 N
B.拉力所做的功W为50 J
C.拉力的功率P为5 W
D.整个过程滑轮组的机械效率为60%
10.如图所示,牵引车通过滑轮组将水平面上的物体匀速吊起,物体重900 N、底面积为200 cm2,物体20 s内匀速竖直上升1 m,牵引车的拉力为400 N。不计绳重和摩擦,则下列结果正确的是 (　　)
A.动滑轮的重力为200 N
B.20 s内牵引车的拉力做功为3600 J
C.该滑轮组提升重物的机械效率为75%
D.当物体受到100 N的拉力时,物体对地面的压强为4.5×104 Pa
二、填空题(每空2分,共20分)
11.如图所示,铡刀属于　　　　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,其支点是图中　　　　点。
12.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”);吊桥可以看成杠杆,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,阻力臂将　　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
13.开瓶盖时使用的开瓶器如图甲所示,可以简化成不计重力的省力杠杆如图乙所示,O为支点。若动力F1和阻力F2都与杠杆垂直,且AO=6 cm,BO=1 cm,F1=25 N,则F2=
　　　N。
14.如图所示,将一个重为10 N的物体用沿斜面向上的大小为7.5 N的拉力F,匀速拉到斜面的顶端,物体沿斜面移动的距离s为5 m,上升的高度h为2 m,则人对物体做的有用功是　　　　J,斜面的机械效率为　　　　。在高度相同时,斜面越长越　　　　(选填“省力”或“费力”)。
15.用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重为100 N,每次运送的量不定,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象,则动滑轮重为　　　　N;当某次运送4件货物时,滑轮组的机械效率为　　　　(不考虑绳重和摩擦)。
三、作图题(共8分)
16.(4分)如图所示,轻质杠杆的A点挂一重物,杠杆受到绳子的拉力为F2,O为杠杆的支点。请在杠杆的端点B处画出使杠杆保持静止的最小力F1的示意图,并作出F2的力臂l2。
17.(4分)一名同学站在地面上,要利用如图所示的滑轮组将重物G提升到高处,请你帮他在图中画出符合要求且省力的绳子绕法。
四、实验探究题(共18分)
18.(8分)物理实验复习时,小美和小丽再探有关杠杆平衡的问题。
(1)小美先将杠杆调节至水平位置平衡,在左右两侧各挂如图甲所示的钩码后,杠杆的　　　　端下降。要使杠杆重新在水平位置平衡,如果不改变钩码总数和悬挂点位置,只需将　　　　　　　　　　　即可。
(2)小丽还想探究当动力和阻力在杠杆同侧时杠杆的平衡情况,于是她将杠杆左侧的所有钩码拿掉,结果杠杆转至竖直位置,如图乙所示。小丽在A点施加一个始终水平向右的拉力F,却发现无论用多大的力都不能将杠杆拉至水平位置平衡。你认为原因是
　。
(3)她们认为第(2)问中拉力是做功的,如果水平向右的拉力F大小不变,OA长L,将杠杆从竖直位置拉着转过30°角的过程中,拉力F做的功为　　　　。
19.(10分)涪江六桥建筑工地上矗立的塔吊是用电动机带动滑轮组提升重物的设备。如何提高滑轮组的机械效率,节约电能呢 为此同学们进行了“影响滑轮组机械效率因素”的实验探究,用到的装置如图所示,实验数据记录如下表所示:
　　　
实验 次数 钩码重 G/N 钩码上升高度 h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动距离 s/m 机械效 率η
1 2 0.1 1.2 0.3 55.6%
2 2 0.2 1.2 0.6 55.6%
3 4 0.1 1.9 0.3 70.2%
4 4 0.1 1.3 0.5 61.5%
(1)实验中应沿竖直方向　　　　拉动弹簧测力计。
(2)分析表中数据可知:第4次实验是用图　　　　所示装置来完成的。
(3)通过比较1、2两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升相同重物,滑轮组的机械效率与　　　　　　　无关。
(4)通过比较　　　　两次实验数据可得出结论:同一滑轮组提升的物体越重,滑轮组机械效率越高(填实验次数的序号)。
(5)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:
　。
(6)为提高滑轮组机械效率节约电能,根据以上结论和生活经验,你建议可采取的措施有　　　　(多选)。
A.减轻动滑轮重 B.增加所提物体重
C.机械加润滑油 D.增加重物上升高度
五、计算题(共24分)
20.(12分)如图所示,工人师傅用150 N的拉力,使重为1000 N的物体以0.2 m/s的速度在地面上沿水平方向做匀速直线运动,已知物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2。不计绳重及滑轮摩擦。求:
(1)工人师傅拉力的功率。
(2)动滑轮的重。
(3)若物重增大到2000 N,滑轮组的机械效率是多少。
21.(12分)如图所示,将质量为6 kg、边长为0.1 m的正方体合金块,用细线挂在轻质杠杆A点处,在B点施加与杠杆垂直的力F1时,杠杆在水平位置平衡,其中OB=3OA,求:(g取10 N/kg)
(1)合金块的重力。
(2)合金块的密度。
(3)拉力F1的大小。
答案
1.C　2.B　3.D
4.A　如图 图A为杠杆,根据F1l1=F2l2可知,F1=G;图B为定滑轮,拉力等于重力,F2=G;图C为斜面,斜面角度为30°,则该斜面的高为斜面长的,不计摩擦力情况下,根据公式Fl=Gh,可以计算出F3=G;图D为1个定滑轮和1个动滑轮组成的滑轮组,有3段绳子拉着重物,不计绳重、滑轮的自重及摩擦,F4=G,故图A最省力。
5.B　如图 由图甲可知,n=3,不计绳重和摩擦,根据F=(G+G动)可得,G动=3F-G1①,
由图乙可知,n=2,不计绳重和摩擦,根据F=(G+G动)可得,G动=2F-G2②,
3F-G1=2F-G2,代入数据,F=G1-G2=56 N-36 N=20 N,F=20 N代入①,G动=3F-G1=3×20 N-56 N=4 N。
6.A　如图 将杠杆缓慢地由最初位置拉到图中虚线所示位置,拉力F始终垂直于棒,则动力臂不变;阻力为杠杆的重力,其大小不变,当硬棒在竖直位置时,重力的力臂为0,转过一定角后,重力的力臂(阻力臂)逐渐变大;因阻力(即重力)不变,阻力臂变大,动力臂不变,所以,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知,动力F变大,故A正确。
7.AD　如图 由图知,n=3,不计绳重和摩擦,拉力F=(G0+G1+G2),故A正确、B错误;拉力端移动的距离s=3h,η====,则F=,故C错误、D正确。
8.CD
9.C　如图 由图可知,使用滑轮组承担总重的绳子段数n=4,衣服、动滑轮、杆和晾衣架的总重力:G总=m总g=(4 kg+1 kg)×10 N/kg=50 N,不计绳重和摩擦,绳子自由端的拉力:F=G总=×50 N=12.5 N,A错误;拉力端移动的距离:s=4h=4×0.5 m=2 m,拉力所做的功:W总=Fs=12.5 N×2 m=25 J,B错误;拉力做功的功率:P===5 W,C正确;有用功:W有=G衣h=m衣gh=4 kg×10 N/kg×0.5 m=20 J,整个过程中滑轮组的机械效率:η===0.8=80%,D错误。
10.C　如图 由图可知,滑轮组承担总重的绳子段数n=3,不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力:G动=nF-G=3×400 N-900 N=300 N,故A错误;牵引车的拉力端移动的距离:s=nh=3×1 m=3 m,20 s内牵引车拉力做的功:W总=Fs=400 N×3 m=1200 J,故B错误;拉力做的有用功:W有=Gh=900 N×1 m=900 J,该滑轮组提升重物的机械效率:η===0.75=75%,故C正确;当物体受到100 N的拉力时,物体对地面的压力:F'=G-F拉=900 N-100 N=800 N,物体对地面的压强:p===4×104 Pa,故D错误。
11.省力　A　12.改变动力方向　变小　
13. 150　14.20　53.3%　省力　
15.100　80%
如图 由图乙可知,运送1件货物时,即G=100 N时,滑轮组的机械效率:η=50%,
因不考虑绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率:η===,所以可得:50%=,解得G动=100 N;当某次运送4件货物时,即G'=4G=4×100 N=400 N;
不计绳重和摩擦,则滑轮组的机械效率:η'=====0.8=80%。
16.如图所示
17.如图所示
18.(1)左　左侧的2个钩码挂到右侧钩码下
(2)杠杆在水平位置时动力臂为零,杠杆无法平衡　
(3)FL
19.(1)匀速　(2)丙　(3)重物上升高度　(4)1、3
(5)不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低
(6)ABC
20.(1)由图可知,滑轮组绳子的有效段数n=2,则绳子自由端移动的速度:v=2×0.2 m/s=0.4 m/s;拉力的功率:P===Fv=150 N×0.4 m/s=60 W。
(2)物体在运动时受到地面的摩擦力为物重的0.2,则物体受到的摩擦力:f=0.2G=0.2×1000 N=200 N;物体在水平面上做匀速直线运动,受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,则拉动物体的力F'=f=200 N;不计绳重及摩擦,根据F=(F'+G动)可知,动滑轮的重力:G动=2F-F'=2×150 N-200 N=100 N。
(3)若物重增大到2000 N,则水平方向上拉动物体的力:F大=0.2G'=0.2×2000 N=400 N;
η=====0.8=80%。
21.(1)合金块的重力:
G=mg=6 kg×10 N/kg=60 N。
(2)正方体合金块的体积:
V=L3=(0.1 m)3=10-3 m3;
合金块的密度:
ρ===6×103 kg/m3。
(3)已知OB=3OA,F2=G=60 N,
根据杠杆的平衡条件可得:F1LOB=F2LOA,
则拉力F1的大小:F1===×60 N=20 N。