北师大版八年级下第九章机械和功 单元练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 北师大版八年级下第九章机械和功 单元练习（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-15 15:20:46 | ||
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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，小猴与小兔一起发现一个胡萝卜，想要平分，小猴找来一个小石块支起胡萝卜，使其水平平衡，小猴要左侧部分，小兔要右侧部分，则获取萝卜的情形是（ ）
A．小猴多 B．小兔多
C．二者一样多 D．无法判定
2．如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg，30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重力3×103N(不计起重机钢绳重和一切摩擦)。下列分析中正确的是（ ）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
3．一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
4．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＝
5．如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（ ）
A．G=2.5牛 s=0.1米 B．G=2.5牛 s=0.4米
C．G=10 牛 s=0.4米 D．G=10 牛 s=0.1米
6．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
7．关于功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的机械、其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
8．如图所示工具中，属于省力杠杆的是（ ）
A． 扫帚
B． 瓶盖起子
C． 筷子
D． 镊子
9．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（ ）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D．机械做功越多，机械效率越高
10．为迎接 2022 年北京冬奥会，运动员积极训练。关于图中的项目，下列说法正确的是（ ）
A．跳台滑雪运动员在下落过程中，重力对运动员做功
B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，运动状态不变
C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于受到惯性的作用
D．掷出后的冰壶对冰面的压力与其重力是相互作用力
二、填空题
11．马拉着质量是2000kg的车在水平路上前进400m，马的水平拉力做了J的功，马的水平拉力是________N，车的重力做的功是______________J．
12．人体中有许多杠杆，甚至踮一下人体脚尖都是人体杠杆在起作用，如图所示，人以______为支点，通过小腿肌肉用力（F）踮起脚尖。按杠杆分类，这是一个______杠杆。若人的体重为600N，当踮起脚尖时，假使体重落在杠杆中点，则人双脚站立踮起时，两腿肌肉各用力______N。
13．如图甲所示的装置，A 是重 15N 的空吊篮，绳子 B 和 C 能承受的最大拉力分别为 100N 和 50N，质量为 50kg 的小明同学将 A 提升到高处，施加的拉力 F 随时间变化关系如图乙所示，A 上升的速度随时间变化关系如图丙所示，忽略绳重及摩擦，则第 2s 内拉力 F 的功率为______W，动滑轮重为______N，此装置提升货物的最大机械效率为______％。
14．如图所示是一种小型千斤项的示意图，往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在2s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m，把1000N的重物匀速抬高8cm。则物体上升的速度是______m/s，人做的功为______J，千斤项的效率是______%。
15．生活中我们经常使用简单机械。
（1）小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正，A的树干相当于______（选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”），如图乙所示将石碾子滚上台阶，石碾子相当于______（选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”）；
（2）如图所示，一根撬棒AD=1m，CD=BC=0.2m，石头垂直作用在棒上的力是500N，若要撬动石头，则施加在撬棒A点的力至少是______N。
三、综合题
16．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；
17．小明同学想要利用滑轮将三只相同的箱子A、B和C从地面搬运至10米高的三楼楼面，已知每个箱子的质量为50千克，滑轮的重为30牛，所用绳子的重和摩擦忽略不计，小明的体重为800牛。小明同学设计的搬运方案如图所示。
（1）你认为小明同学设计的方案是否可行？理由是什么？
（2）请你帮他俩利用这些器材再设计两个可行的方案，将三只箱子搬运至三楼楼面；
（3）针对你所设计的方案，求：搬运三个箱子所要做的总功W总为多少焦？并将这两个方案进行优劣比较。
18．阅读短文，回答问题。
美国建筑师凯文-朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图1所示）。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能，在电力驱动装置的作用下，漂浮城市可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达 360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民。酒店、商店，只要是普通城市有的，这里都一应俱全。
（1）漂浮城市受到的_______和________是一对平衡力；
（2）假如某学校有 1000 位中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市排水量约增加_______；
A．50 t B．5×102 t C．5×103 t D．5×104 t
（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图2所示，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t 的变化关系如图3 所示；
① 漂浮城市运动到第 2h时受到的阻力为_______N，从第 5 h到第 10 h 内牵引力做的功为_______J；
② 漂浮城市在匀速直线运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为 40%，则漂浮城市接收太阳能的功率为_______W。
19．抗击新冠肺炎疫情期间，我省用负压救护车转运患者，进行集中隔离治疗。该车配置了负压装置，负压仓内气压小于外界气压，将内部空气“吸入”排风净化装置进行处理，有效避免了病毒的传播。某次转运病人时，救护车以90kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶54km，用时30min。请解答下列问题：
(1)救护车在这段时间内的速度。
(2)救护车匀速行驶54km动力做的功。
(3)救护车所受的阻力。
(4)按照卫生部标准，负压仓内外气压差应在10~38Pa之间。经测量发现，该车负压仓0.9m2的面积上内外气体压力差为18N，通过计算判断负压仓内外气压差是否符合标准。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
由图示知，小石块支起胡萝卜的点为支点，那么左侧萝卜的重心离支点的位置近，右侧萝卜重心离支点的距离远，左侧力臂小于右侧力臂，据杠杆的平衡条件知，左侧萝卜的重力大于右侧萝卜的重力，所以小猴获得的萝卜多。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．C
【详解】
A．由图可知，承担物重的绳子段数，绳子移动距离
绳子自由端移动速度
故A错误；
BD．货物A的重力为
钢绳的拉力F的大小是
拉力F做功
拉力F的功率为
故BD错误；
C．滑轮组做的有用功是
滑轮组的机械效率为
故C正确。
故选C。
3．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。
4．C
【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。
5．C
【详解】
由图可知，该装置为动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力，费一倍的距离，物体上升的高度为0.2m，则绳子自由端通过的距离为
s=0.2m×2=0.4m
不计滑轮自重及摩擦，则F=0.5G，所以
G=2F=2×5N=10N
故选C。
6．C
【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。
7．D
【详解】
A．由P= 可得功率由功和时间共同决定，反映做功的快慢，做功多不一定功率大，故A错误；
B．功率表示做功的快慢程度，与机械的省力情况无关，故B错误；
C．功率越大的机械做功越快，机械效率是有用功和总功的比值，所以功率小不能确定机械效率低，故C错误；
D．机械效率是指有用功与总功的比值，有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
ACD．扫帚、筷子、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，都属于费力杠杆，故ACD不符合题意；
B．瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B符合题意。
故选B。
9．C
【详解】
AC．使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确；
BD．由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．跳台滑雪运动员在下落过程中，受重力，并且在重力的方向上移动了距离，故重力对运动员做功，故A正确；
B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，速度方向发生变化，故运动状态发生变化，故B错误；
C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于惯性，惯性不是力，不能用作用，故C错误；
D．掷出后的冰壶对冰面的压力与地面对冰壶的支持力是相互作用力，故D错误。
故选A。
11． 750 0
根据题中“马的水平拉力做了J的功，马的水平拉力是________N，车的重力做的功是______________J”可知，本题考查功的计算公式的应用和做功的必要因素．根据W=Fs计算马的拉力．根据做功的必要因素判断重力做的功．
【详解】
由W＝Fs可得，马的水平拉力：；
由题知，马拉车在水平路上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以，重力做功为0J．
12． 脚尖（或O） 省力 150N
【详解】
[1][2]由图知道，支点在脚尖处，人本身的重力是阻力，肌肉用力F是动力，所以动力臂是阻力臂的两倍，根据杠杆平衡条件，动力是阻力的一半，这是一个省力杠杆。
[3]如果双脚着地，每只脚上承担一半的重力，即300N，即肌肉用力为300N的一半为150N。
13． 40 5 80%
【详解】
[2]由图丙知道，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙知道,拉力F=10N，由图甲知道，n=2，忽略绳重及摩擦，拉力
则动滑轮重力
G动=2F-GA=2×10N-15N=5N
[1]由图丙知道，第2s内A上升的速度vA=2m/s，拉力端移动速度
v=2vA=2×2m/s=4m/s
第2s内拉力F的功率
[3]此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，且此装置提升重物的最大机械效率
14． 0.04 100 80
【详解】
[1]由题知，2s时间内重物被匀速抬高
h=8cm=0.08m
所以重物上升的速度
[2]所做的有用功
W有=Gh=1000N×0.08m=80J
人做的功是总功
W总=Fs=100N×1m=100J
[3]所以千斤顶的机械效率
15． 动滑轮 杠杆 100
【详解】
（1）[1][2]动滑轮在使用时，滑轮随重物一起移动，图甲中的树木在用力时，都会移动，属于动滑轮；将石碾子滚上台阶，石碾子在与台阶的接触点处转动，因此可以把球形重物看成一个杠杆，这杠杆的支点是石碾子与台阶的接触点。
（2）[3]要使施加在撬棒A点的动力最小，应使动力臂l1最大；当以D为支点，在A点施加垂直AD向上的动力时，动力臂
l1=AD=1m
即动力臂为最大值，则动力为最小；此时阻力F2=500N，阻力臂
l2=CD=0.2m
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得，施加在撬棒A点的力
16． 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
【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。
17．（1）不可行，理由见解析；（2）见解析；（3）1.5×104，见解析
【详解】
解：（1）箱子的总重
G总=m总g=3mAg=3×50kg×9.8N/kg=1470N
小明的重力
G小明=800N
由于小明将滑轮当做定滑轮来一起提升三个重物，它不能省力，因此需要的最小拉力
F最小=G总=1470N
而小明所能施加的最大拉力只有
F′最大=G小明=800N
因为
F′最大所以，小明同学设计的方案不可行；
（2）方案一：将滑轮当做定滑轮使用，将A、B和C三件重物一件一件匀速吊上去，这样小明的重力大于物体的重，可以完成工作；方案二：将滑轮当做动滑轮使用，将A、B和C三件重物一起匀速吊上去，这时拉力向上，只要小明对绳子施加足够大的力就可以完成工作。
（3）方案一中对每个箱子做的功
WB=WC=WA=FAsA=GAhA=mAghA=50kg×9.8N/kg×10m=4.9×103J
总功
W总1=3WA=3×4.9×103J =1.47×104J
方案二中阻力大小
F阻=G′总=3GA+ G轮=3mAg+ G轮=3×50kg×9.8N/kg + 30N=1500N
因为使用动滑轮一起匀速提升三件重物，则绳子末端拉力
则总功
W总2=Fs =F×2hA=750N×2×10m=1.5×104J
依据上述数据进行比较，可以发现：
方案一中，所需施加的动力比较小,提升时较省力，动力做的总功较少，但分三次吊运较费时间、费距离。
方案二中，所需施加的动力较大，提升时较费力，动力做的总功较多，要对动滑轮做额外功，吊运一次完成，较省时，省距离。
答：（1）小明同学设计的方案不可行，理由见解析；
（2）可行性方案见解析；
（3）按方案一总功为1.47×104J，按方案二总功为1.5×104J，优劣比较见解析。
18． 浮力 重力 A 1109 1.81010 2.5106
【详解】
（1）[1][2]漂浮城市受到重力和浮力，重力和浮力是一对平衡力。
（2）[3]漂浮城市漂浮在水面上，浮力等于其总重力，所以漂浮城市增加的浮力就是1000位中学生的重力，每位中学生的体重约为G=500N，漂浮城市增加的浮力为
F浮=1000G=1000×500N=5×105N=G排
漂浮城市排水量
故选A。
（3）①[4]从速度v与时间t图象上看出，5h到10h时物体做匀速直线运动，物体处于平衡状态，即物体所受到的摩擦力大小应该与拉力大小相等，从F的大小与时间t的关系图象，5h到10h时，拉力F=10×108N，所以f=10×108N，由图2可知，0~2h物体加速运动，滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力是不变的，即漂浮城市运动到第2h时受到的阻力为
10×108N=1×109N
[5]从第5 h到第10 h运动的路程
s=vt=3.6m/h×5h=18m
牵引力做的功为
W=Fs=10×108N×18m=1.8×1010J
②[6]由图可知，漂浮城市匀速运动的速度
3.6m/h=0.001m/s
太阳能转化为机械能的效率
漂浮城市接收太阳能的功率为
2.5×106W
19．(1)30m/s；(2)1.62×108J；(3)3000N；(4)见解析
【详解】
(1)救护车在这段时间内的速度
(2)救护车匀速行驶54km动力做功为
(3)救护车以90kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶，救护车所受的阻力为
(4)负压仓内外气压差为
按照卫生部标准，负压仓内外气压差应在10~38Pa之间，故符合标准。
答：(1)救护车在这段时间内的速度为30m/s；(2)救护车匀速行驶54km动力做的功为1.62×108J；(3)救护车所受的阻力为3000N；(4)负压仓内外气压差为20Pa，符合标准。
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．如图所示，小猴与小兔一起发现一个胡萝卜，想要平分，小猴找来一个小石块支起胡萝卜，使其水平平衡，小猴要左侧部分，小兔要右侧部分，则获取萝卜的情形是（ ）
A．小猴多 B．小兔多
C．二者一样多 D．无法判定
2．如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg，30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重力3×103N(不计起重机钢绳重和一切摩擦)。下列分析中正确的是（ ）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
3．一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
4．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＝
5．如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0.2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是（ ）
A．G=2.5牛 s=0.1米 B．G=2.5牛 s=0.4米
C．G=10 牛 s=0.4米 D．G=10 牛 s=0.1米
6．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
7．关于功率、机械效率，下列说法正确的是（ ）
A．做功越多的机械、其功率就越大
B．越省力的机械，其功率就越小
C．做功越慢的机械，其机械效率就越低
D．有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高
8．如图所示工具中，属于省力杠杆的是（ ）
A． 扫帚
B． 瓶盖起子
C． 筷子
D． 镊子
9．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械的下列说法，正确的是（ ）
A．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
B．机械做功越快，机械效率越高
C．使用机械可以省力或省距离，但不能省功
D．机械做功越多，机械效率越高
10．为迎接 2022 年北京冬奥会，运动员积极训练。关于图中的项目，下列说法正确的是（ ）
A．跳台滑雪运动员在下落过程中，重力对运动员做功
B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，运动状态不变
C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于受到惯性的作用
D．掷出后的冰壶对冰面的压力与其重力是相互作用力
二、填空题
11．马拉着质量是2000kg的车在水平路上前进400m，马的水平拉力做了J的功，马的水平拉力是________N，车的重力做的功是______________J．
12．人体中有许多杠杆，甚至踮一下人体脚尖都是人体杠杆在起作用，如图所示，人以______为支点，通过小腿肌肉用力（F）踮起脚尖。按杠杆分类，这是一个______杠杆。若人的体重为600N，当踮起脚尖时，假使体重落在杠杆中点，则人双脚站立踮起时，两腿肌肉各用力______N。
13．如图甲所示的装置，A 是重 15N 的空吊篮，绳子 B 和 C 能承受的最大拉力分别为 100N 和 50N，质量为 50kg 的小明同学将 A 提升到高处，施加的拉力 F 随时间变化关系如图乙所示，A 上升的速度随时间变化关系如图丙所示，忽略绳重及摩擦，则第 2s 内拉力 F 的功率为______W，动滑轮重为______N，此装置提升货物的最大机械效率为______％。
14．如图所示是一种小型千斤项的示意图，往下压动摇臂时，能把重物抬高一段较小的距离，工人在2s时间内用100N的力竖直向下压动摇臂1m，把1000N的重物匀速抬高8cm。则物体上升的速度是______m/s，人做的功为______J，千斤项的效率是______%。
15．生活中我们经常使用简单机械。
（1）小华用如图甲所示的方法将被台风刮倒的树拉正，A的树干相当于______（选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”），如图乙所示将石碾子滚上台阶，石碾子相当于______（选填“动滑轮”、“定滑轮”或“杠杆”）；
（2）如图所示，一根撬棒AD=1m，CD=BC=0.2m，石头垂直作用在棒上的力是500N，若要撬动石头，则施加在撬棒A点的力至少是______N。
三、综合题
16．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；
17．小明同学想要利用滑轮将三只相同的箱子A、B和C从地面搬运至10米高的三楼楼面，已知每个箱子的质量为50千克，滑轮的重为30牛，所用绳子的重和摩擦忽略不计，小明的体重为800牛。小明同学设计的搬运方案如图所示。
（1）你认为小明同学设计的方案是否可行？理由是什么？
（2）请你帮他俩利用这些器材再设计两个可行的方案，将三只箱子搬运至三楼楼面；
（3）针对你所设计的方案，求：搬运三个箱子所要做的总功W总为多少焦？并将这两个方案进行优劣比较。
18．阅读短文，回答问题。
美国建筑师凯文-朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图1所示）。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板，太阳能电池板工作时，将太阳能转化为电能，在电力驱动装置的作用下，漂浮城市可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达 360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民。酒店、商店，只要是普通城市有的，这里都一应俱全。
（1）漂浮城市受到的_______和________是一对平衡力；
（2）假如某学校有 1000 位中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市排水量约增加_______；
A．50 t B．5×102 t C．5×103 t D．5×104 t
（3）若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量，漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图2所示，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t 的变化关系如图3 所示；
① 漂浮城市运动到第 2h时受到的阻力为_______N，从第 5 h到第 10 h 内牵引力做的功为_______J；
② 漂浮城市在匀速直线运动过程中，太阳能转化为机械能的效率为 40%，则漂浮城市接收太阳能的功率为_______W。
19．抗击新冠肺炎疫情期间，我省用负压救护车转运患者，进行集中隔离治疗。该车配置了负压装置，负压仓内气压小于外界气压，将内部空气“吸入”排风净化装置进行处理，有效避免了病毒的传播。某次转运病人时，救护车以90kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶54km，用时30min。请解答下列问题：
(1)救护车在这段时间内的速度。
(2)救护车匀速行驶54km动力做的功。
(3)救护车所受的阻力。
(4)按照卫生部标准，负压仓内外气压差应在10~38Pa之间。经测量发现，该车负压仓0.9m2的面积上内外气体压力差为18N，通过计算判断负压仓内外气压差是否符合标准。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
由图示知，小石块支起胡萝卜的点为支点，那么左侧萝卜的重心离支点的位置近，右侧萝卜重心离支点的距离远，左侧力臂小于右侧力臂，据杠杆的平衡条件知，左侧萝卜的重力大于右侧萝卜的重力，所以小猴获得的萝卜多。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．C
【详解】
A．由图可知，承担物重的绳子段数，绳子移动距离
绳子自由端移动速度
故A错误；
BD．货物A的重力为
钢绳的拉力F的大小是
拉力F做功
拉力F的功率为
故BD错误；
C．滑轮组做的有用功是
滑轮组的机械效率为
故C正确。
故选C。
3．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。
4．C
【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。
5．C
【详解】
由图可知，该装置为动滑轮，使用动滑轮可以省一半的力，费一倍的距离，物体上升的高度为0.2m，则绳子自由端通过的距离为
s=0.2m×2=0.4m
不计滑轮自重及摩擦，则F=0.5G，所以
G=2F=2×5N=10N
故选C。
6．C
【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。
7．D
【详解】
A．由P= 可得功率由功和时间共同决定，反映做功的快慢，做功多不一定功率大，故A错误；
B．功率表示做功的快慢程度，与机械的省力情况无关，故B错误；
C．功率越大的机械做功越快，机械效率是有用功和总功的比值，所以功率小不能确定机械效率低，故C错误；
D．机械效率是指有用功与总功的比值，有用功与总功的比值越大的机械，其机械效率就越高，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
ACD．扫帚、筷子、镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，都属于费力杠杆，故ACD不符合题意；
B．瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B符合题意。
故选B。
9．C
【详解】
AC．使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功，故A错误，C正确；
BD．由于机械效率是指有用功所占总功的比例，与做功快慢和做功多少无关，故BD错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．跳台滑雪运动员在下落过程中，受重力，并且在重力的方向上移动了距离，故重力对运动员做功，故A正确；
B．短道速滑运动员在转弯滑行过程中，速度方向发生变化，故运动状态发生变化，故B错误；
C．花样滑冰运动员向前滑行，是由于惯性，惯性不是力，不能用作用，故C错误；
D．掷出后的冰壶对冰面的压力与地面对冰壶的支持力是相互作用力，故D错误。
故选A。
11． 750 0
根据题中“马的水平拉力做了J的功，马的水平拉力是________N，车的重力做的功是______________J”可知，本题考查功的计算公式的应用和做功的必要因素．根据W=Fs计算马的拉力．根据做功的必要因素判断重力做的功．
【详解】
由W＝Fs可得，马的水平拉力：；
由题知，马拉车在水平路上运动，在重力的方向上没有移动距离，所以，重力做功为0J．
12． 脚尖（或O） 省力 150N
【详解】
[1][2]由图知道，支点在脚尖处，人本身的重力是阻力，肌肉用力F是动力，所以动力臂是阻力臂的两倍，根据杠杆平衡条件，动力是阻力的一半，这是一个省力杠杆。
[3]如果双脚着地，每只脚上承担一半的重力，即300N，即肌肉用力为300N的一半为150N。
13． 40 5 80%
【详解】
[2]由图丙知道，在1～2s内（第2s内）A被匀速提升，由图乙知道,拉力F=10N，由图甲知道，n=2，忽略绳重及摩擦，拉力
则动滑轮重力
G动=2F-GA=2×10N-15N=5N
[1]由图丙知道，第2s内A上升的速度vA=2m/s，拉力端移动速度
v=2vA=2×2m/s=4m/s
第2s内拉力F的功率
[3]此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大，且此装置提升重物的最大机械效率
14． 0.04 100 80
【详解】
[1]由题知，2s时间内重物被匀速抬高
h=8cm=0.08m
所以重物上升的速度
[2]所做的有用功
W有=Gh=1000N×0.08m=80J
人做的功是总功
W总=Fs=100N×1m=100J
[3]所以千斤顶的机械效率
15． 动滑轮 杠杆 100
【详解】
（1）[1][2]动滑轮在使用时，滑轮随重物一起移动，图甲中的树木在用力时，都会移动，属于动滑轮；将石碾子滚上台阶，石碾子在与台阶的接触点处转动，因此可以把球形重物看成一个杠杆，这杠杆的支点是石碾子与台阶的接触点。
（2）[3]要使施加在撬棒A点的动力最小，应使动力臂l1最大；当以D为支点，在A点施加垂直AD向上的动力时，动力臂
l1=AD=1m
即动力臂为最大值，则动力为最小；此时阻力F2=500N，阻力臂
l2=CD=0.2m
根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得，施加在撬棒A点的力
16． 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
【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。
17．（1）不可行，理由见解析；（2）见解析；（3）1.5×104，见解析
【详解】
解：（1）箱子的总重
G总=m总g=3mAg=3×50kg×9.8N/kg=1470N
小明的重力
G小明=800N
由于小明将滑轮当做定滑轮来一起提升三个重物，它不能省力，因此需要的最小拉力
F最小=G总=1470N
而小明所能施加的最大拉力只有
F′最大=G小明=800N
因为
F′最大
（2）方案一：将滑轮当做定滑轮使用，将A、B和C三件重物一件一件匀速吊上去，这样小明的重力大于物体的重，可以完成工作；方案二：将滑轮当做动滑轮使用，将A、B和C三件重物一起匀速吊上去，这时拉力向上，只要小明对绳子施加足够大的力就可以完成工作。
（3）方案一中对每个箱子做的功
WB=WC=WA=FAsA=GAhA=mAghA=50kg×9.8N/kg×10m=4.9×103J
总功
W总1=3WA=3×4.9×103J =1.47×104J
方案二中阻力大小
F阻=G′总=3GA+ G轮=3mAg+ G轮=3×50kg×9.8N/kg + 30N=1500N
因为使用动滑轮一起匀速提升三件重物，则绳子末端拉力
则总功
W总2=Fs =F×2hA=750N×2×10m=1.5×104J
依据上述数据进行比较，可以发现：
方案一中，所需施加的动力比较小,提升时较省力，动力做的总功较少，但分三次吊运较费时间、费距离。
方案二中，所需施加的动力较大，提升时较费力，动力做的总功较多，要对动滑轮做额外功，吊运一次完成，较省时，省距离。
答：（1）小明同学设计的方案不可行，理由见解析；
（2）可行性方案见解析；
（3）按方案一总功为1.47×104J，按方案二总功为1.5×104J，优劣比较见解析。
18． 浮力 重力 A 1109 1.81010 2.5106
【详解】
（1）[1][2]漂浮城市受到重力和浮力，重力和浮力是一对平衡力。
（2）[3]漂浮城市漂浮在水面上，浮力等于其总重力，所以漂浮城市增加的浮力就是1000位中学生的重力，每位中学生的体重约为G=500N，漂浮城市增加的浮力为
F浮=1000G=1000×500N=5×105N=G排
漂浮城市排水量
故选A。
（3）①[4]从速度v与时间t图象上看出，5h到10h时物体做匀速直线运动，物体处于平衡状态，即物体所受到的摩擦力大小应该与拉力大小相等，从F的大小与时间t的关系图象，5h到10h时，拉力F=10×108N，所以f=10×108N，由图2可知，0~2h物体加速运动，滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力是不变的，即漂浮城市运动到第2h时受到的阻力为
10×108N=1×109N
[5]从第5 h到第10 h运动的路程
s=vt=3.6m/h×5h=18m
牵引力做的功为
W=Fs=10×108N×18m=1.8×1010J
②[6]由图可知，漂浮城市匀速运动的速度
3.6m/h=0.001m/s
太阳能转化为机械能的效率
漂浮城市接收太阳能的功率为
2.5×106W
19．(1)30m/s；(2)1.62×108J；(3)3000N；(4)见解析
【详解】
(1)救护车在这段时间内的速度
(2)救护车匀速行驶54km动力做功为
(3)救护车以90kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶，救护车所受的阻力为
(4)负压仓内外气压差为
按照卫生部标准，负压仓内外气压差应在10~38Pa之间，故符合标准。
答：(1)救护车在这段时间内的速度为30m/s；(2)救护车匀速行驶54km动力做的功为1.62×108J；(3)救护车所受的阻力为3000N；(4)负压仓内外气压差为20Pa，符合标准。
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