北师大版八年级下第九章机械和功（含解析）
文档属性
| 名称 | 北师大版八年级下第九章机械和功（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 779.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-03 22:30:44 | ||
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文档简介
北师大版八年级下 第九章 机械和功
一、单选题
1．如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
2．小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（ ）
A．电梯对小杰做功约3.6×103J
B．小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功
C．电梯对小杰做功的功率约1200W
D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W
3．如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（ ）
A．F＝ f＝ B．F＝ f＝ C．F＝ f＝ D．F＝ f＝
4．如图所示，将重为G的物体A挂在滑轮组下，若要使物体A处于静止状态（不计绳重、滑轮重和摩擦），则虚线框内悬挂的物体重为（ ）
A．0.5G B．G C．2G D．3G
5．如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
6．日常生活中有很多现象都与我们学习过的物理知识有关。下列说法正确的是（ ）
A．自行车前后轮安装在滚动轴承上，可以增大摩擦
B．投掷出去的铅球在空中飞行的过程中，运动员对铅球做了功
C．短跑运动员在到达终点后不会立即停下来，是因为受到惯性的作用
D．高压锅是利用液体的沸点随液面上方气压增大而升高的原理工作的
7．现有若干个规格相同的钩码，如图所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆的A点挂几个钩码（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
8．在如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（ ）
A．用瓶起子开瓶盖 B．用镊子夹取砝码
C．用羊角锤拔钉子 D．用动滑轮提升重物
9．如图所示，各式剪刀最适合剪开较硬物体的是（ ）
A． B． C． D．
10．利用如图所示装置将重为100 N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端．已知斜面的长是5 m，高是2 m，拉力为F=30 N，不计动滑轮重和绳重，以及滑轮与轴之间的摩擦，则该装置的机械效率和物体所受的摩擦力分别为
A．66.7％ 60 N B．40％ 20 N
C．66.7％ 20 N D．40％ 60 N
二、填空题
11．放在水平地面上的物体，质量为5kg，在30N的水平拉力作用下，沿水平方向运动了10m，所用时间为20s，那么重力做功______J，拉力的功率是______W（g=10N/kg）
12．如图所示是某简易杠杆的示意图， 已知AOB水平，OA=OB，物体重力G为10N，拉力F的方向如图所示。该杠杆是___________杠杆，F=________ N。
13．一质量为40kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m用了1s，此时的机械效率为80%，则有用功为 _____J，动滑轮重力为 _____N，拉力的功率为 _____W，若再用该滑轮提升多块重物B（规格相同），提升一块重物B和两块重物B时滑轮的机械效率之比η1∶η2＝4∶5，则重物B的重力为 _____N。（不计绳重和摩擦）
14．小强推着重为60N的小车，在10s内沿水平地面前进了15m，如果水平推力为20N，在此过程中，重力对小车做的功为______J；小强对小车做的功为______J。
15．如图所示滑轮组提升重物（不计绳重和摩擦），重600N的物体在10s内匀速上升1m。已知拉绳子的力F为400N，则在这一过程中做的有用功______J，滑轮组的机械效率是______，拉力的功率为______W。若利用该装置提升重为1000N的物体，则该滑轮组机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
三、综合题
16．新的《电动自行车安全技术规范》正式实施要求：最大速度≤25km/h，电动机输出功率≤400W。质检员小华对某款电动自行车进行测试，沿水平直路面从A出发骑行至D结束，测试情况如表格所示。
路段 sAB sBC sCD
路程s/km 0.6 4.8 0.6
用时t/h 0.05 0.2 0.05
速度特点 逐步加速 以最大速度匀速行驶 逐步减速
阻力特点 越来越大 恒力60N 越来越小
（1）测试过程中，在AB段，小华看到路旁的树木在后退，她是以___________（选填“电动自行车”或“地面”）为参照物；
（2）在BC段，电动自行车速度为___________km/h，动力做功___________J，电动机的输出功率为___________W，___________（选填“符合”或“不符合”）新《规范》关于电动机输出功率的要求；
（3）在CD段，电动自行车受___________（填“平衡”或“非平衡”）力的作用；
（4）从A到D全程，电动自行车的平均速度为___________km/h。
17．请根据下述材料，回答下列问题：
奔向火星
“天何所沓 十二焉分 日月安属 列星安陈 ”爱国诗人屈原以长诗《天问》发出对天地、自然及人世间一切事物现象的疑问，表现了诗人追求真理的探索精神。“天问一号”探测器带着先人千年的梦想于2020年7月23日踏上飞向火星的旅途，2021年5月15日成功着陆火星表面。我国成为首个通过一次发射，完成“环绕、着陆、巡视探测”任务的国家。
在太阳系中，地球和火星围绕太阳周而复始地做椭圆运动，如下左图所示。探测器如何从地球到达火星呢 从一个天体的引力范围到另一个天体的引力范围的轨道叫做转移轨道，理论上探测器可以沿任意路径从地球到达火星，但是有一条飞行路径效率最高，途中只需两次引擎推进，更节省燃料。
由于地球和火星的公转轨道接近于圆，且它们的公转速度变化不大，为了比较简明地说明这条路径，我们假设地球和火星围绕太阳逆时针做匀速圆周运动（速度大小不变、轨迹为圆的曲线运动），如图所示。地球的公转周期约为365天，火星的公转周期约为687天。当地球与火星夹角为44°时，载有“天问一号”探测器的航天器在上右图中A处点火，摆脱地球的束缚进入转移轨道，在太阳引力作用下，奔向火星轨道，到达上右图中B处时与火星相遇，实现轨道转移。这条路径被称为“霍曼转移轨道”。
实际上，对于以28km/s高速靠近火星的探测器来说，要想被火星引力捕获，必须在火星引力范围内实施精准、自主、可靠地制动控制，使探测器成为环绕火星飞行的一颗卫星。如果探测器没有被火星捕获，我们就需要等待探测器与火星在779天后的再次相遇。
（1）“天问一号”探测器从地球到火星，有一条效率最高，更节省燃料的飞行路径，叫做______。
（2）在本文中，为了便于研究问题，我们把地球和火星复杂的变速椭圆运动，简化为匀速圆周运动。这种抓住事物本质，忽略次要因素，突出主要因素的研究方法在物理学习中会经常使用。下列事例中使用到这种研究方法的是______
A．平直轨道上行驶的列车，速度变化很小时，可视为做匀速直线运动
B．物体受到拉力的大小可以通过弹簧在弹性限度内的伸长多少来衡量
C．地球吸引物体的每一部分，可以视为作用在一个点上，称之为重心
D．不计绳重、滑轮重，忽略轮与轴间摩擦的滑轮组，称为理想滑轮组
（3）由文中内容，请你推测：“天问一号”探测器从地球轨道转移到火星轨道大约经历______天（保留整数）。
18．课本插图解释：
（1）图（a）中，蜡烛跷跷板摆动的原因可以用______原理来解释；
（2）图（b）中是在体验______的威力；
（3）图（c）中球摆动的现象说明______，球摆幅度越来越小的原因是______；
（4）图（d）中“魔罐”滚出去后能滚回来，是因为______能转化为动能；
19．阅读短文，回答问题。
无链条电动自行车
无链条电动自行车，整体外形时尚，没有了链条，外观变得与普通自行车或电动车有些不同，如图所示。无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能，可通过车上的发电机转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进。所以使骑行者更省力，同时减少了对环境的污染。图中所示这款无链条电动自行车，其锂电池容量一次充满为1.08×106J。若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池，“电力驱动”可水平正常行驶1.8×104m；若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，“混合动力驱动”可使车水平连续行驶3.2×104m。与链条车相比，这种新型自行车具备许多优点。比如：省力、耐用、安全、灵便、干净卫生、结构简单、修理方便，骑行12000km也无须大修。因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。
(1)骑行者踩脚踏板的目的是把踩脚踏板的动能转化为___________能存储。
(2)无链条电动自行车前进是通过___________驱动后轮转化成机械能，驱动车子前进。
(3)骑行时无链条电动自行车的车把龙头相当于___________杠杆（选填“省力”或“费力”或“等臂”）。
(4)文中第二段所提的测试情景，无链条电动自行车充满电水平正常行驶时，若仅靠“电力驱动”，获得的平均动力为___________N。若靠“混合动力驱动”时，人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为___________。
(5)小华骑着无链条电动自行车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P。快进入闹市区时，小华松开一半调速板，使车子的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。下面四个图像中，表示该过程中汽车的速度与时间的关系正确的是( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，故机械效率
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率
当使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故BCD错误，A正确。
故选A。
2．C
【解析】
【详解】
A．小杰与书包的总重力大约为600N，1楼到21楼的高度
h＝20×3m＝60m
电梯对小杰做的功
W＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J
故A不符合题意；
B．小杰乘坐电梯上升时，书包在力的方向上移动了距离，所以对书包做了功，故B不符合题意；
C．电梯对小杰做功的功率
P===1200W
故C符合题意；
D．小杰在水平路面行走时，重力没有做功，功率也为0，故D不符合题意。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
根据题意知道，拉力做的有用功
W有用＝Gh
拉力做的总功
W总＝Fs＝F×3h＝3Fh
斜面的机械效率
解得拉力
克服摩擦力所做的额外功
则摩擦力
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
由图知
不计绳重、滑轮重和摩擦，则绳子自由端的拉力
而A物体静止，由二力平衡条件可得
所以虚线框内悬挂的物体重
故ABD不符合题意、C符合题意。
故选C。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．物体移动距离
s物=v物t=0.1m/s×20s=2m
由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s=3s物=3×2m=6m
故A错误；
B．拉力做功为
W总=Fs=100N×6m=600J
由η=得有用功
W有用=ηW总=60%×600J=360J
由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力
f===180N
故B错误；
C．拉力做的额外功
W额=W总-W有用=600J-360J=240J
额外功的功率
P===12W
故C正确；
D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．自行车前后轮的滚动轴承能将滑动摩擦变成滚动摩擦，从而减小摩擦，故A错误；
B．在空中飞行的铅球，已经离开手，不再受到运动员的作用力，所以此过程运动员对铅球没做功，故B错误；
C．到达终点，运动员不会立即停下，是因为运动员具有惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能受到惯性的作用，故C错误；
D．高压锅因为密封性好，沸腾时锅内气压增大，沸点随着气压的增大而升高，故D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
设每个钩码为G，每个小格的长度为L，则右侧力与力臂的乘积
2G6L=12GL
左侧A点的力臂为4L，根据杠杆平衡条件可知，A点所挂钩码的重力
=3G
即应在杠杆的A点挂3个钩码。故ABD错误，C正确。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
A．瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．用动滑轮提升重物，不能改变力的方向，但可省力，动滑轮属于变形的杠杆，故用动滑轮提升重物属于省力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
动力臂比阻力臂大的倍数越多，越省力，越适合剪开较硬物体，四个图中B图中的动力臂最大，阻力臂最小，故使用B剪刀最适合剪开较硬物体，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
∵G＝100N，h＝2m，∴做的有用功为：W有用＝Gh＝100N×2m＝200J；而斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，∴绳子末端移动的距离为：S＝2×5m＝10m，∵F＝50N，∴做的总功为：W总＝FS＝30N×10m＝300J；则机械效率为：η＝＝66.7%,W额＝300J-200J＝100J，由W额＝fs 得f＝＝20N故C正确．
11． 0 15
【解析】
【详解】
[1]物体在水平方向移动，重力的方向竖直向下，物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J。
[2]拉力做的功
W=Fs=30N×10m=300J
拉力的功率
12． 费力 20
【解析】
【分析】
【详解】
[1]依题意得
由图得，阻力臂为OA，动力臂，动力臂小于阻力臂，因此该杠杆是费力杠杆。
[2]由杠杆平衡条件得，动力
13． 40 100 50 150
【解析】
【详解】
[1]重物A的重力
GA＝mAg＝40kg×10N/kg＝400N
有用功为
W有用＝GAh＝400N×0.1m＝40J
[2]绳重和摩擦不计，滑轮组的机械效率
据此可知动滑轮重力
[3]绳重和摩擦不计，总功为
则拉力的功率
[4]绳重和摩擦不计，根据滑轮组的机械效率
可得提升一块重物B时，滑轮组的机械效率
提升两块重物B时，滑轮组的机械效率
由题知
η1∶η2＝4∶5
即
解得重物B的重力
GB＝150N
14． 0 300
【解析】
【详解】
[1]由题意可知，在此过程中，该小车是水平前进，在重力的方向上没有移动距离，则重力对小车做的功为0J。
[2]由题意可知，水平推力为20N，在推力的作用下，小车沿水平地面前进了15m，则根据可知，小强对小车做的功为
小强对小车做的功为300J。
15． 600 75% 80 变大
【解析】
【详解】
[1]这一过程中做的有用功
W有=Gh=600N×1m=600J
[2]由图可知，n=2，则绳端移动的距离
s=nh=2×1m=2m
拉力做的总功
W总=Fs=400N×2m=800J
滑轮组的机械效率
[3]拉力的功率
[4]不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率为
用该装置提升重为1000N的物体，则提升物体的重力增大，动滑轮重不变，由上式可知，滑轮组的机械效率将变大。
16． 电动自行车 24 2.88×105 400 符合 非平衡 20
【解析】
【详解】
（1）[1]测试过程中，小华看到路旁的树木向后运动，树木和小华之间发生了位置的改变，所以她是以电动自行车为参照物的。
（2）[2]在BC段电动自行车的速度为
v==24km/h
[3]在BC段，匀速骑行，车受到的动力和阻力是一对平衡力，大小相等，则动力
F=f=60N
BC段动力做功
W=Fs=60N×4800m=2.88×105J
[4][5]电动机的输出功率
P==400W
符合新《规范》关于电动机输出功率的要求。
（3）[6]在CD段，电动自行车做减速运动，运动状态发生了变化，受到非平衡力的作用。
（4）[7]从A到D全程，总路程
s=0.6km+4.8km+0.6km=6km
总时间
t=0.05h+0.2h+0.05h=0.3h
全程电动自行车的平均速度
v'==20km/h
17． 霍曼转移轨道 AD 260
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由题文可知，路径为“霍曼转移轨道”。
（2）[2]A．平直轨道上行驶的列车，速度变化很小时，可以看成速度不变，可视为做匀速直线运动，故A符合题意；
B．物体受到拉力的大小可以通过弹簧在弹性限度内的伸长多少来衡量使用了数学公式，不是抓住事物本质，忽略次要因素，故B不符合题意；
C．重心是模型法的使用，故C不符合题意；
D．不计绳重、滑轮重，忽略轮与轴间摩擦，抓住事物本质，忽略次要因素，故D符合题意。
故选AD。
（3）[3]此过程火星公转角度为136°，天数为
18． 杠杆 滑轮组 动能和重力势能可以相互转化 机械能转化为内能 弹性势能
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]图（a）中，点燃的蜡烛上下摆动，有一个支点、两个力、两个力臂，符合杠杆的五个要素，所以，蜡烛跷跷板摆动的原因可以用杠杆原理来解释。
（2）[2]图（b）中细线缠绕在两根木棍上，组成了滑轮组，使用滑轮组可以省力，所以用较小的力就能使两根木棍靠拢。
（3）[3]图（c）中小球在摆动过程中，动能和势能可以相互转化，最高点时重力势能最大，在最低点时动能最大，物体在从最低点向最高点运动时，动能转化成重力势能，物体在从最高点向最低点运动时，重力势能转化成了动能。
[4]由于受到空气阻力的作用，机械能转化为内能，所以球摆动幅度越来越小。
（4）[5]图（d）中“魔罐”在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子的动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，此过程中弹性势能转化为动能。
19． 电 电能 省力 60 7︰9 C
【解析】
【详解】
(1)[1]“发电机”实现“自发电”的发电原理是电磁感应现象，无链条电动自行车可将骑行者踩脚踏板所产生的机械能通过发电机转化为电能；
(2)[2]无链条电动自行车的前进是由车子的锂电池存储之后，再通过电动机驱动后轮再次转化成机械能。
(3)[3]车把龙头看成一个轮轴，轮半径大于轴半径，所以无链条电动自行车的车把龙头是省力的。
(4)[4][5]不考虑能量损失时，锂电池充满电时获得的能量W=1.08×106J，水平正常行驶的路程s=1.8×104m，仅靠“电力驱动”获得的平均动力
若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，“混合动力驱动”可使车水平连续行驶3.2×104m，则需要的总机械能
人所提供的能量
所以，人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比
(5)[6]根据P=Fv可知，当电动自行车的速度减小时，其牵引力增大，受到的合力减小，电动自行车的速度减少变缓，当牵引力和阻力相等时，电动自行车做匀速直线运动，故C正确。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图所示，小明分别使用甲、乙、丙、丁四种机械匀速提升物体（绳长不变），测得拉力和物体M、N所受的重力如表所示，则（ ）
F甲 F乙 F丙 F丁 GM GN
5.5N 12N 5.5N 8N 5N 10N
A．甲的机械效率比丙的大
B．乙、丁的机械效率相同
C．使用丙提升物体M时省力
D．实验测得的数据无法算出机械效率
2．小杰背着书包回家，在水平路面上行走100m用时100s，乘坐电梯从1楼到21楼用时30s，以下符合实际的是（ ）
A．电梯对小杰做功约3.6×103J
B．小杰乘坐电梯上升时，对书包不做功
C．电梯对小杰做功的功率约1200W
D．小杰在水平路面行走时，重力做功的功率约600W
3．如图所示，物体在沿斜面向上的拉力作用下，从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知斜面高为h，斜面长为s，且s＝3h，物体所受重力为G，斜面的机械效率为50%，若物体受到的拉力和摩擦力分别用F和f表示，则（ ）
A．F＝ f＝ B．F＝ f＝ C．F＝ f＝ D．F＝ f＝
4．如图所示，将重为G的物体A挂在滑轮组下，若要使物体A处于静止状态（不计绳重、滑轮重和摩擦），则虚线框内悬挂的物体重为（ ）
A．0.5G B．G C．2G D．3G
5．如图所示，重为800N的物体在100N的水平拉力F的作用下以的速度沿水平地面，向左匀速直线运动了20s，滑轮组的机械效率为60%，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动距离为4m
B．物体与地面间的滑动摩擦力大小为120N
C．额外功的功率为12W
D．若物体的重力和运动速度不变，只增大水平地面的粗糙程度，则滑轮组的机械效率会降低
6．日常生活中有很多现象都与我们学习过的物理知识有关。下列说法正确的是（ ）
A．自行车前后轮安装在滚动轴承上，可以增大摩擦
B．投掷出去的铅球在空中飞行的过程中，运动员对铅球做了功
C．短跑运动员在到达终点后不会立即停下来，是因为受到惯性的作用
D．高压锅是利用液体的沸点随液面上方气压增大而升高的原理工作的
7．现有若干个规格相同的钩码，如图所示，为了使杠杆在水平位置平衡，应在杠杆的A点挂几个钩码（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
8．在如图所示的简单机械中，属于费力杠杆的是（ ）
A．用瓶起子开瓶盖 B．用镊子夹取砝码
C．用羊角锤拔钉子 D．用动滑轮提升重物
9．如图所示，各式剪刀最适合剪开较硬物体的是（ ）
A． B． C． D．
10．利用如图所示装置将重为100 N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端．已知斜面的长是5 m，高是2 m，拉力为F=30 N，不计动滑轮重和绳重，以及滑轮与轴之间的摩擦，则该装置的机械效率和物体所受的摩擦力分别为
A．66.7％ 60 N B．40％ 20 N
C．66.7％ 20 N D．40％ 60 N
二、填空题
11．放在水平地面上的物体，质量为5kg，在30N的水平拉力作用下，沿水平方向运动了10m，所用时间为20s，那么重力做功______J，拉力的功率是______W（g=10N/kg）
12．如图所示是某简易杠杆的示意图， 已知AOB水平，OA=OB，物体重力G为10N，拉力F的方向如图所示。该杠杆是___________杠杆，F=________ N。
13．一质量为40kg的重物A放在水平地面上，利用如图所示的装置将它匀速提升0.1m用了1s，此时的机械效率为80%，则有用功为 _____J，动滑轮重力为 _____N，拉力的功率为 _____W，若再用该滑轮提升多块重物B（规格相同），提升一块重物B和两块重物B时滑轮的机械效率之比η1∶η2＝4∶5，则重物B的重力为 _____N。（不计绳重和摩擦）
14．小强推着重为60N的小车，在10s内沿水平地面前进了15m，如果水平推力为20N，在此过程中，重力对小车做的功为______J；小强对小车做的功为______J。
15．如图所示滑轮组提升重物（不计绳重和摩擦），重600N的物体在10s内匀速上升1m。已知拉绳子的力F为400N，则在这一过程中做的有用功______J，滑轮组的机械效率是______，拉力的功率为______W。若利用该装置提升重为1000N的物体，则该滑轮组机械效率将______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
三、综合题
16．新的《电动自行车安全技术规范》正式实施要求：最大速度≤25km/h，电动机输出功率≤400W。质检员小华对某款电动自行车进行测试，沿水平直路面从A出发骑行至D结束，测试情况如表格所示。
路段 sAB sBC sCD
路程s/km 0.6 4.8 0.6
用时t/h 0.05 0.2 0.05
速度特点 逐步加速 以最大速度匀速行驶 逐步减速
阻力特点 越来越大 恒力60N 越来越小
（1）测试过程中，在AB段，小华看到路旁的树木在后退，她是以___________（选填“电动自行车”或“地面”）为参照物；
（2）在BC段，电动自行车速度为___________km/h，动力做功___________J，电动机的输出功率为___________W，___________（选填“符合”或“不符合”）新《规范》关于电动机输出功率的要求；
（3）在CD段，电动自行车受___________（填“平衡”或“非平衡”）力的作用；
（4）从A到D全程，电动自行车的平均速度为___________km/h。
17．请根据下述材料，回答下列问题：
奔向火星
“天何所沓 十二焉分 日月安属 列星安陈 ”爱国诗人屈原以长诗《天问》发出对天地、自然及人世间一切事物现象的疑问，表现了诗人追求真理的探索精神。“天问一号”探测器带着先人千年的梦想于2020年7月23日踏上飞向火星的旅途，2021年5月15日成功着陆火星表面。我国成为首个通过一次发射，完成“环绕、着陆、巡视探测”任务的国家。
在太阳系中，地球和火星围绕太阳周而复始地做椭圆运动，如下左图所示。探测器如何从地球到达火星呢 从一个天体的引力范围到另一个天体的引力范围的轨道叫做转移轨道，理论上探测器可以沿任意路径从地球到达火星，但是有一条飞行路径效率最高，途中只需两次引擎推进，更节省燃料。
由于地球和火星的公转轨道接近于圆，且它们的公转速度变化不大，为了比较简明地说明这条路径，我们假设地球和火星围绕太阳逆时针做匀速圆周运动（速度大小不变、轨迹为圆的曲线运动），如图所示。地球的公转周期约为365天，火星的公转周期约为687天。当地球与火星夹角为44°时，载有“天问一号”探测器的航天器在上右图中A处点火，摆脱地球的束缚进入转移轨道，在太阳引力作用下，奔向火星轨道，到达上右图中B处时与火星相遇，实现轨道转移。这条路径被称为“霍曼转移轨道”。
实际上，对于以28km/s高速靠近火星的探测器来说，要想被火星引力捕获，必须在火星引力范围内实施精准、自主、可靠地制动控制，使探测器成为环绕火星飞行的一颗卫星。如果探测器没有被火星捕获，我们就需要等待探测器与火星在779天后的再次相遇。
（1）“天问一号”探测器从地球到火星，有一条效率最高，更节省燃料的飞行路径，叫做______。
（2）在本文中，为了便于研究问题，我们把地球和火星复杂的变速椭圆运动，简化为匀速圆周运动。这种抓住事物本质，忽略次要因素，突出主要因素的研究方法在物理学习中会经常使用。下列事例中使用到这种研究方法的是______
A．平直轨道上行驶的列车，速度变化很小时，可视为做匀速直线运动
B．物体受到拉力的大小可以通过弹簧在弹性限度内的伸长多少来衡量
C．地球吸引物体的每一部分，可以视为作用在一个点上，称之为重心
D．不计绳重、滑轮重，忽略轮与轴间摩擦的滑轮组，称为理想滑轮组
（3）由文中内容，请你推测：“天问一号”探测器从地球轨道转移到火星轨道大约经历______天（保留整数）。
18．课本插图解释：
（1）图（a）中，蜡烛跷跷板摆动的原因可以用______原理来解释；
（2）图（b）中是在体验______的威力；
（3）图（c）中球摆动的现象说明______，球摆幅度越来越小的原因是______；
（4）图（d）中“魔罐”滚出去后能滚回来，是因为______能转化为动能；
19．阅读短文，回答问题。
无链条电动自行车
无链条电动自行车，整体外形时尚，没有了链条，外观变得与普通自行车或电动车有些不同，如图所示。无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。骑行者踩脚踏板的动能，可通过车上的发电机转化为电能，存储在自行车框架中的锂电池内，之后通过电动机驱动后轮转化成动能，以此驱动自行车前进。所以使骑行者更省力，同时减少了对环境的污染。图中所示这款无链条电动自行车，其锂电池容量一次充满为1.08×106J。若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池，“电力驱动”可水平正常行驶1.8×104m；若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，“混合动力驱动”可使车水平连续行驶3.2×104m。与链条车相比，这种新型自行车具备许多优点。比如：省力、耐用、安全、灵便、干净卫生、结构简单、修理方便，骑行12000km也无须大修。因此，无链条电动自行车是城市中一种理想的交通工具。
(1)骑行者踩脚踏板的目的是把踩脚踏板的动能转化为___________能存储。
(2)无链条电动自行车前进是通过___________驱动后轮转化成机械能，驱动车子前进。
(3)骑行时无链条电动自行车的车把龙头相当于___________杠杆（选填“省力”或“费力”或“等臂”）。
(4)文中第二段所提的测试情景，无链条电动自行车充满电水平正常行驶时，若仅靠“电力驱动”，获得的平均动力为___________N。若靠“混合动力驱动”时，人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为___________。
(5)小华骑着无链条电动自行车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P。快进入闹市区时，小华松开一半调速板，使车子的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。下面四个图像中，表示该过程中汽车的速度与时间的关系正确的是( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
设承担物重的绳子股数为n，则拉力端移动的距离s＝nh，故机械效率
甲图中，使用的是定滑轮，n甲＝1，机械效率
乙图中，使用的是定滑轮，n乙＝1，机械效率
丙图中，使用的是动滑轮，n丙＝2，机械效率
丁图中，使用的是滑轮组，n丁＝2，机械效率
当使用丙提升物体M时，GM＝5N，F丙＝5.5N，F丙＞GM，是费力的，故BCD错误，A正确。
故选A。
2．C
【解析】
【详解】
A．小杰与书包的总重力大约为600N，1楼到21楼的高度
h＝20×3m＝60m
电梯对小杰做的功
W＝Gh＝600N×60m＝3.6×104J
故A不符合题意；
B．小杰乘坐电梯上升时，书包在力的方向上移动了距离，所以对书包做了功，故B不符合题意；
C．电梯对小杰做功的功率
P===1200W
故C符合题意；
D．小杰在水平路面行走时，重力没有做功，功率也为0，故D不符合题意。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
根据题意知道，拉力做的有用功
W有用＝Gh
拉力做的总功
W总＝Fs＝F×3h＝3Fh
斜面的机械效率
解得拉力
克服摩擦力所做的额外功
则摩擦力
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
由图知
不计绳重、滑轮重和摩擦，则绳子自由端的拉力
而A物体静止，由二力平衡条件可得
所以虚线框内悬挂的物体重
故ABD不符合题意、C符合题意。
故选C。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．物体移动距离
s物=v物t=0.1m/s×20s=2m
由图知，n=3，则绳子自由端移动的距离
s=3s物=3×2m=6m
故A错误；
B．拉力做功为
W总=Fs=100N×6m=600J
由η=得有用功
W有用=ηW总=60%×600J=360J
由W有用=fs物求得物体与地面间的滑动摩擦力
f===180N
故B错误；
C．拉力做的额外功
W额=W总-W有用=600J-360J=240J
额外功的功率
P===12W
故C正确；
D．如果增大接触面的粗糙程度，增大了摩擦力，增大了有用功，而额外功几乎不变，有用功与总功的比值变大，机械效率变大，故D错误。
故选C。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．自行车前后轮的滚动轴承能将滑动摩擦变成滚动摩擦，从而减小摩擦，故A错误；
B．在空中飞行的铅球，已经离开手，不再受到运动员的作用力，所以此过程运动员对铅球没做功，故B错误；
C．到达终点，运动员不会立即停下，是因为运动员具有惯性，惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能受到惯性的作用，故C错误；
D．高压锅因为密封性好，沸腾时锅内气压增大，沸点随着气压的增大而升高，故D正确。
故选D。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
设每个钩码为G，每个小格的长度为L，则右侧力与力臂的乘积
2G6L=12GL
左侧A点的力臂为4L，根据杠杆平衡条件可知，A点所挂钩码的重力
=3G
即应在杠杆的A点挂3个钩码。故ABD错误，C正确。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
A．瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C．羊角锤在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．用动滑轮提升重物，不能改变力的方向，但可省力，动滑轮属于变形的杠杆，故用动滑轮提升重物属于省力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
动力臂比阻力臂大的倍数越多，越省力，越适合剪开较硬物体，四个图中B图中的动力臂最大，阻力臂最小，故使用B剪刀最适合剪开较硬物体，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
∵G＝100N，h＝2m，∴做的有用功为：W有用＝Gh＝100N×2m＝200J；而斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，∴绳子末端移动的距离为：S＝2×5m＝10m，∵F＝50N，∴做的总功为：W总＝FS＝30N×10m＝300J；则机械效率为：η＝＝66.7%,W额＝300J-200J＝100J，由W额＝fs 得f＝＝20N故C正确．
11． 0 15
【解析】
【详解】
[1]物体在水平方向移动，重力的方向竖直向下，物体在重力的方向上没有移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J。
[2]拉力做的功
W=Fs=30N×10m=300J
拉力的功率
12． 费力 20
【解析】
【分析】
【详解】
[1]依题意得
由图得，阻力臂为OA，动力臂，动力臂小于阻力臂，因此该杠杆是费力杠杆。
[2]由杠杆平衡条件得，动力
13． 40 100 50 150
【解析】
【详解】
[1]重物A的重力
GA＝mAg＝40kg×10N/kg＝400N
有用功为
W有用＝GAh＝400N×0.1m＝40J
[2]绳重和摩擦不计，滑轮组的机械效率
据此可知动滑轮重力
[3]绳重和摩擦不计，总功为
则拉力的功率
[4]绳重和摩擦不计，根据滑轮组的机械效率
可得提升一块重物B时，滑轮组的机械效率
提升两块重物B时，滑轮组的机械效率
由题知
η1∶η2＝4∶5
即
解得重物B的重力
GB＝150N
14． 0 300
【解析】
【详解】
[1]由题意可知，在此过程中，该小车是水平前进，在重力的方向上没有移动距离，则重力对小车做的功为0J。
[2]由题意可知，水平推力为20N，在推力的作用下，小车沿水平地面前进了15m，则根据可知，小强对小车做的功为
小强对小车做的功为300J。
15． 600 75% 80 变大
【解析】
【详解】
[1]这一过程中做的有用功
W有=Gh=600N×1m=600J
[2]由图可知，n=2，则绳端移动的距离
s=nh=2×1m=2m
拉力做的总功
W总=Fs=400N×2m=800J
滑轮组的机械效率
[3]拉力的功率
[4]不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率为
用该装置提升重为1000N的物体，则提升物体的重力增大，动滑轮重不变，由上式可知，滑轮组的机械效率将变大。
16． 电动自行车 24 2.88×105 400 符合 非平衡 20
【解析】
【详解】
（1）[1]测试过程中，小华看到路旁的树木向后运动，树木和小华之间发生了位置的改变，所以她是以电动自行车为参照物的。
（2）[2]在BC段电动自行车的速度为
v==24km/h
[3]在BC段，匀速骑行，车受到的动力和阻力是一对平衡力，大小相等，则动力
F=f=60N
BC段动力做功
W=Fs=60N×4800m=2.88×105J
[4][5]电动机的输出功率
P==400W
符合新《规范》关于电动机输出功率的要求。
（3）[6]在CD段，电动自行车做减速运动，运动状态发生了变化，受到非平衡力的作用。
（4）[7]从A到D全程，总路程
s=0.6km+4.8km+0.6km=6km
总时间
t=0.05h+0.2h+0.05h=0.3h
全程电动自行车的平均速度
v'==20km/h
17． 霍曼转移轨道 AD 260
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由题文可知，路径为“霍曼转移轨道”。
（2）[2]A．平直轨道上行驶的列车，速度变化很小时，可以看成速度不变，可视为做匀速直线运动，故A符合题意；
B．物体受到拉力的大小可以通过弹簧在弹性限度内的伸长多少来衡量使用了数学公式，不是抓住事物本质，忽略次要因素，故B不符合题意；
C．重心是模型法的使用，故C不符合题意；
D．不计绳重、滑轮重，忽略轮与轴间摩擦，抓住事物本质，忽略次要因素，故D符合题意。
故选AD。
（3）[3]此过程火星公转角度为136°，天数为
18． 杠杆 滑轮组 动能和重力势能可以相互转化 机械能转化为内能 弹性势能
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]图（a）中，点燃的蜡烛上下摆动，有一个支点、两个力、两个力臂，符合杠杆的五个要素，所以，蜡烛跷跷板摆动的原因可以用杠杆原理来解释。
（2）[2]图（b）中细线缠绕在两根木棍上，组成了滑轮组，使用滑轮组可以省力，所以用较小的力就能使两根木棍靠拢。
（3）[3]图（c）中小球在摆动过程中，动能和势能可以相互转化，最高点时重力势能最大，在最低点时动能最大，物体在从最低点向最高点运动时，动能转化成重力势能，物体在从最高点向最低点运动时，重力势能转化成了动能。
[4]由于受到空气阻力的作用，机械能转化为内能，所以球摆动幅度越来越小。
（4）[5]图（d）中“魔罐”在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子的动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，此过程中弹性势能转化为动能。
19． 电 电能 省力 60 7︰9 C
【解析】
【详解】
(1)[1]“发电机”实现“自发电”的发电原理是电磁感应现象，无链条电动自行车可将骑行者踩脚踏板所产生的机械能通过发电机转化为电能；
(2)[2]无链条电动自行车的前进是由车子的锂电池存储之后，再通过电动机驱动后轮再次转化成机械能。
(3)[3]车把龙头看成一个轮轴，轮半径大于轴半径，所以无链条电动自行车的车把龙头是省力的。
(4)[4][5]不考虑能量损失时，锂电池充满电时获得的能量W=1.08×106J，水平正常行驶的路程s=1.8×104m，仅靠“电力驱动”获得的平均动力
若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，“混合动力驱动”可使车水平连续行驶3.2×104m，则需要的总机械能
人所提供的能量
所以，人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比
(5)[6]根据P=Fv可知，当电动自行车的速度减小时，其牵引力增大，受到的合力减小，电动自行车的速度减少变缓，当牵引力和阻力相等时，电动自行车做匀速直线运动，故C正确。
答案第1页，共2页
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