北师大版八年级下第九章机械和功 单元练习（有解析）

北师大版八年级下 第九章 机械和功
一、单选题
1．如图所示的四种情量中，所使用的杠杆属于费力杠杆的是（　　）
A．食品夹 B．核桃夹
C．羊角锤 D．瓶盖起子
2．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
3．图示的四种工具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．园艺剪 B．筷子
C．瓶盖起子 D．核桃夹
4．一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做匀速直线运动，物体运动的路程（s）-时间（t）图像如图所示，根据图像，下列判断正确的是（　　）
A．物体10s时的速度等于4s时的速度
B．拉力对物体所做的功大于拉力对物体所做的功
C．物体所受的拉力大于物体所受的拉力
D．拉力对物体做功的功率小于拉力对物体做功的功率
5．如图所示，利用滑轮组将重力为40N的物体，在10s内匀速竖直提升2m，拉力F为30N，不计绳重及摩擦，下列说法正确的是（　　）
①物体移动的速度为0.2m/s；②所做的有用功为60J；③拉力F的功率为12W；④若提升物体的重力为80N，则此滑轮组的机械效率为80%
A．①③④正确 B．①②④正确
C．②③④正确 D．①②③正确
6．甲装置中，空吊篮A重25N，绳子承受最大拉力100N。小壮将A提升到高处，施加拉力F随时间变化关系如图乙，A上升速度随时间变化关系如图内。忽略绳重、摩擦、空气阻力。下列说法不正确的是（　　）
A．动滑轮所受的重力为15N
B．第2秒内克服滑轮重做的额外功为30J
C．此装置最多能匀速运载160N重的货物
D．此装置运载货物最高机械效率为92.5%
7．某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图中图线a所示，物体上升的高度随时间变化的关系如图中图线b所示，已知物体的质量为900g，所用动滑轮的质量为100g，绳子自由端的拉力F为2.8N。g取10N/kg。在0~2s的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的速度为5m/s B．拉力F的功率为0.56W
C．有用功为90J D．滑轮组的机械效率为90%
8．如图所示，为正在太空中运行的我国天宫空间站，假设该空间站处于完全失重状态，驻留在空间站中的航天员们不能完成的是（　　）
A．用弹簧测力计测拉力 B．用托盘天平测物体的质量
C．让笔记本悬浮在空中 D．用握力棒锻炼臂力
9．甲、乙两台塔吊机器的功率分别为P甲=25kW和P乙=40kW。则下列判断正确的是（　　）
A．乙一定比甲做功快
B．乙一定比甲做功多
C．相同时间内两机器做功样多
D．乙的机械效率一定比甲的机械效率大
10．在有着“世界工厂”之称的东莞，车间工人们用如图所示的滑轮组把重物提起2m的高度，下列关于这个滑轮组工作的说法中，正确的是（ ）
A．绳子自由端被拉下了10m B．这个滑轮组能省距离
C．这个滑轮组能省力 D．这个滑轮组能省功
二、填空题
11．一质量为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）
12．如图甲是同学们常用的燕尾夹，AB=BC，当用力摁住C点打开该夹子时，可把_______点看作支点，此时夹子可近似看作______（选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。如图乙所示，手柄___________（选填“粗”或“细”）一些的螺丝刀用起来更省力；螺纹_______（选填“密”或“稀”）一些的螺丝钉拧起来更省力。
13．如图所示，小明用200N的力向下拉绳子，使质量为50kg的物块升高50cm，不计绳的重力和摩擦（g取10N/kg），（1）物块的重力为______；（2）拉力移动的距离为______m；（3）动滑轮的重力为______。
14．一名建筑工人用如图所示的滑轮组，将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，建筑工人所用的拉力是300N。则该建筑工人所做的有用功是______J，建筑工人做功的功率是______W，该滑轮组的机械效率是______。
15．如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA=AB，用细线将重为G的物体悬挂在A点，在B点施加竖直向上的拉力F。在保持杠杆水平静止的情况下，拉力F=______G；若将拉力F改为沿图中虚线方向F将______（增大/不变/减小）。
三、综合题
16．（1）如图所示，物体A静止在斜面上，请画出A所受重力G的示意图； ______
（2）如图所示，O点为杠杆的支点，拉力F作用在杠杆B点。请画出拉力F对支点O的力臂L；______
（3）请组装如图所示滑轮组，达成通过向下拉绳子用滑轮组来提升重物； ______
（4）如图所示，弹簧测力计的示数为 ______N。
17．如图所示，用实验室中的滑轮组将重为60N的物体，以0.5m/s的速度匀速上升1.2m。
（1）若拉力是30N，则此时拉力做功的功率以及滑轮组的机械效率；( )( )
（2）若摩擦和绳重忽略不计，保持物体上升的速度不变，将物体提升到2.0m的高度，则下列物理量没有变化的是______（填写序号）；
①机械效率；②对滑轮组做的额外功；③拉力的总功；④拉力的功率；
（3）动滑轮的重力是20N，若摩擦和绳重产生的额外功始终占总功的10%，要使该滑轮组的机械效率η=60%，则所吊物体的重力是多少？( )
18．质量是6kg的物体A放在水平桌面上，利用如图装置使物体以0.2m/s的速度做匀速直线运动，弹簧测力计始终保持水平。其示数为2N，不计绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦，则（g取10N/kg）
(1)作用在绳端的拉力F______N；
(2)水平桌面对物体A的摩擦力是______N；
(3)在10s内拉力作用点移动______m。
19．（1）混凝土输送泵车混凝土输送泵车也称臂架式混凝土泵车，是将混凝土泵和液压折叠式臂架都安装在汽车或拖挂车底盘上，并沿臂架铺设输送管道，最终通过末端软管输出混凝土的输送机械。由于臂架具有变幅、折叠和回转功能，施工人员可以在臂架所能及的范围内布料，不需要大范围走动，近年来混凝士泵车已经成为泵送混凝土施工机械的首选机型，但也有个别操作员忘记伸出四个长脚，使泵车稳定性不够而侧翻。如图所示，是某款混凝土输送泵车，混凝土输送管直径为125mm，输送泵最大压强为0.8Mpa（1MPa=106Pa）。请你完成下列问题：泵车展臂工作时，长臂相当于一个______杠杆，这种杠杆的好处是省距离，施工人员可以在臂架所能及的范围内布料，不需要大范围走动：混凝土输送泵车工作前要在车体伸出四个长长的脚，并在脚底下垫着宽宽的木板，这样做的原因是可以提高泵车的稳定性和______（选填“增大”“减小”或“不变”）对地面的压强：泵车在工作过程中，所泵料是平均密度为2103kg/m3的混凝土（液态），理论上这台泵车最多能把这种混凝土泵到______m高；如果再想把混凝土泵高些，可在混凝土中加入适量的______（选填“水”、“碎石子”或“水泥”）（已知水<碎石子<水泥）
（2）过山车当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭"呢 过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大：由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低（如图所示）。像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
①过山车通过A点向上运动过程中，动能______，重力势能______（均选填“变大”“变小”或“不变”）
②后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车运动过程中，机械能______（选填“变大”“变小”或“不变”）。
③过山车旅行过程中，遇到紧急情况能够停下来，是由于______。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．食品夹的支点在尾端，手的动力作用在夹子的中间，而阻力作用在前端，阻力臂大于动力臂，根据杠杆平衡条件，动力大于阻力，属于费力杠杆，故A符合题意；
B．核桃夹的支点在前端，核桃在中间，手的作用力在尾端，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力小于阻力，属于省力杠杆，故B不符合题意；
C．羊角锤的支点在锤与木板接触点，钉子的阻力在锤子的羊角口，手的动力作用在锤柄处，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力小于阻力，属于省力杠杆，故C不符合题意；
D．瓶盖起子的支点在前端与瓶盖中间的接触点，阻力在瓶盖的边沿与起子中间的接触处，手的动力作用在起子尾端，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件，动力小于阻力，属于省力杠杆，故D不符合题意。
故选A。
2．A
【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。
3．B
【详解】
A．园艺剪在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A不符合题意；
B．筷子使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故B符合题意；
C．瓶盖起子使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．核桃夹使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
故选B。
4．B
【详解】
A．从图象知道，0~6s和6s~12s物体以不同的速度做匀速直线运动，而0~6s过程中通过的路程是3m，6~12s的过程中通过路程为1m，因为相同时间内通过的路程越多，速度越大，所以，0~6s过程中的速度大于6~12s的过程中的速度，即4s时的速度大于10s时的速度，故A错误；
BC．由图象知道，物体做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，同一物体对水平面压力相等，接触面的粗糙程度不变，故物体受到的摩擦力相等，所以0~6s物体所受的拉力等于6~12s物体所受的拉力；从图中知道，0~6s中通过的距离为3m；6~12s的过程中通过的距离为1m；而拉力相同，由W=Fs知道，0至6s内拉力对物体做的功大于6s至12s内拉力对物体做的功，故B正确，C错误；
D．由于0~6s过程中的速度大于6~12s的过程中的速度，且拉力相同，由P=Fv知道，0~6s拉力对物体做功的功率大于6~12s拉力对物体做功的功率，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】
①在10s内匀速竖直提升2m，物体移动的速度
故①正确；
②所做的有用功
W有=Gh=40N×2m=80J
故②错误；
③从图中可知n=2，绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4m
拉力做的总功
W总=Fs=30N×4m=120J
拉力的功率
故③正确；
④不计绳重及摩擦，作用在绳子自由端的拉力
可知动滑轮的重力
G动=2F-G=2×30N-40N=20N
不计绳重及摩擦，克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源。若提升物体的重力为80N，则此滑轮组的机械效率
故④正确。
综上，A正确，BCD不正确。
故选A。
6．D
【详解】
A．由图丙可知，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙可知拉力F=20N，由图知，n=2，忽略绳重及摩擦，动滑轮重力
G动=2F-GA=2×20N-25N=15N
故A正确，不符合题意；
B．由图丙可知，第2s内A上升的速度vA=2m/s，第2s内滑轮上升的高度
h=vAt=2m/s×1s=2m
第2秒内克服滑轮重做的额外功为
W额=G动h=15N×2m=30J
故B正确，不符合题意；
C．忽略绳重及摩擦，绳子拉力
G =2F最大-GA-G动=2×100N-25N-15N=160N
故C正确，不符合题意；
D．此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，此装置提升重物的最大机械效率
故D错误，符合题意。
故选D。
7．B
【详解】
AB．如图中图线a所示，当时，绳子自由端移动的距离为
所以绳子自由端移动的速度为
拉力F的功率为
故A错误，B正确；
C．如图中图线b所示，在0~2s的过程中，物体上升的高度为
所以有用功为
故C错误；
D．在0~2s的过程中，拉力所做的总功为
所以滑轮组的机械效率为
故D错误。
故选B。
8．B
【详解】
A．太空中虽然失重，但弹簧的弹力依然存在，所以用弹簧测力计测拉力是能完成的，故A不合题意；
B．天平是等臂杠杆，根据杠杆的平衡条件可测量出物体的质量。而在失重状态下，物体不能产生对托盘的压力，故不能用托盘天平测物体的质量，故B符合题意；
C．太空中物体处于失重状态，因此，可以让笔记本悬浮在空中，故C不合题意；
D．太空中虽然失重，但弹力依然存在，所以用握力棒锻炼臂力是可行的，故D不合题意。
故选B。
9．A
【详解】
A．功率是指单位时间内做功的多少，是表示做功快慢的物理量，甲的功率比乙的功率小，说明乙做功一定比甲做功快，故A正确；
B．不知道做功的时间，所以功率大的乙不一定比甲做功多，故B错误；
C．由可知，相同时间内乙做功更多，故C错误；
D．机械效率是指有用功占总功之比，功率的大小与机械效率大小无关，所以由题目条件无法比较甲、乙机械效率的大小，故D错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．由图知，n=2，物体上升的高度h=2m，则绳子自由端移动的距离
s=2h=2×2m=4 m
即绳子自由端被拉下了4m，故A错误；
BC．图中滑轮组可以省力但费距离，故B错误、C正确；
D．使用任何机械都不省功，D错误。
故选C。
11． 40 100 50 150
【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
12． B 等臂 粗 密
【详解】
[1]由图甲知，用力摁住C点打开夹子时，AC是绕着B点转动的，C点受到的力是动力，A点受到的力是阻力，所以支点是B点。
[2]由题意知，AB=BC即动力臂等于阻力臂，所以是等臂杠杆。
[3]如图乙知，螺丝刀在作用时相当于轮轴，手柄相当于动力臂，作用在手柄上的力是动力，据杠杆的平衡条件知，在阻力和阻力臂不变时，使用手柄粗一些的螺丝刀，相当于增大动力臂，可以减少动力，即更省力。
[4]螺丝钉的螺纹的作用相当于斜面，螺纹密一些的螺丝钉，相当于在斜面的高度不变时，增大斜面的长度，起到省力的作用。
13． 500N 1.5 100N
【详解】
[1]物块的质量为50kg，则物块的重力为
G=mg=50kg×10N/kg=500N
[2]由图可知，承担物重的绳子的股数n=3，物块升高50cm，则拉力移动的距离为
s=nh=3×50cm=150cm=1.5m
[3]由于不计绳重和摩擦，则有
所以动滑轮的重力为
G动=nF-G=3×200N-500N=100N
14． 1800 240 75%
【详解】
[1]将一个重为450N的货物，在10s内沿竖直方向匀速提升了4m，该建筑工人所做的有用功是
[2] 绳子的有效段数为2，物体匀速提升了4m，则绳子自由端移动的距离
工人所做的总功是
建筑工人做功的功率是
[3]该滑轮组的机械效率是
＝75%
15． （或0.5） 增大
【详解】
[1]由图可知，竖直向上拉动时，动力臂为OB，阻力臂为OA，因为OA=AB，所以OB=2OA，根据杠杆平衡条件可得
所以有
[2]若将拉力F改为沿图中虚线方向，这时动力臂减小，阻力和阻力臂没变，根据杠杆平衡条件可得，动力F增大。
16． 1.4
【详解】
（1）[1]物体A受到的重力方向竖直向下，作用点画在物体A的重心上，如图所示：
（2）[2]O点为杠杆的支点，从O点作垂直于F作用线的垂线段即为F对支点O的力臂l，如图所示：
（3）[3]由于向下拉绳子提升重物，所以手拉绳子的端开始，先绕过定滑轮，然后再依次绕过动滑轮和定滑轮的框架钩，如图所示：
（4）[4]如图所示，弹簧测力计上，最大示数是5N，所以其量程为0~5N；1N之间有5个小格，一个小格代表0.2N，即弹簧测力计的分度值为02N ，所以弹簧测力计的示数为1.4N。
17． 45W 66.7% ①④ 40N
【详解】
（1）[1]由图示知，滑轮组的承重绳子的根数为3根，则绳子端移动的速度
v绳=3v物=3×0.5m/s=1.5m/s
拉力做功的功率
P=Fv绳=30N×1.5m/s=45W
[2]该滑轮组的机械效率
（2）[3]将物体提升2.0m的过程中，随着物体升高，绳子端移动的距离也变大，据W总=Fs知，拉力所做的总功增大，在忽略摩擦和绳重时，额外功是克服动滑轮的重所做的功，而动滑轮随物体一起升高，那么额外功也增大。整个过程中，物体上升的速度不变，则绳子端的移动速度也不变，据P=Fv知，拉力的功率不变，而机械效率
所以机械效率也保持不变。
（3）[4] 克服动滑轮所做的额外功
据题意有
而
所以
那么
此时的有用功
所吊物体的重力
18． 2 6 6
【详解】
(1)[1]因为弹簧测力计的示数是2N，所以，作用在绳端的拉力F为2N。
(2)[2]由图可知，承担摩擦力的绳子股数是3，所以
则
(3)[3]物体A在10s内通过的距离
绳子自由端移动的距离
19． 费力 压强 40 水 变小 变大 变小 力能改变物体的运动状态
【详解】
（1）[1]泵车用液压杆在使用时动力臂小于阻力臂，所以它属于费力杠杆，这种杠杆的好处是省距离。
[2]输送泵车工作前要在车体伸出四个长长的脚，在支腿的脚下垫上厚木板，增大了和地面的接触面积，减小对地面的压强，提高泵车的稳定性。
[3][4]输送泵最大压强为
p=0.8Ma=0.8×106Pa=ρ料gh
理论上这台泵车最多能把这种混凝土泵到的高度
因为
水<碎石子<水泥
故要想把混凝土泵高些，应掺入密度小的水。
（2）[5][6]过山车通过A点向上运动时，过山车的速度越来越小，因此其动能会变小，此过程中的动能转化为重力势能，重力势能变大。
[7]因为过山车与轨道间有摩擦，部分机械能转化为内能，这样过山车就不能达到原来的高度，因此后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低。
[8]过山车能够停下来的原因是因为有机械制动装置产生强大的摩擦力，受到阻力的作用，力能改变物体的运动状态，故能够使其停止下来。
答案第1页，共2页
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