北师大版八年级下第九章机械和功（含答案）
文档属性
| 名称 | 北师大版八年级下第九章机械和功（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 867.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-17 18:53:47 | ||
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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．用如图所示的滑轮组提升重物时(忽略绳重及摩擦)，下列做法能提高滑轮组机械效率的有
A．增加物体被提升的高度
B．增大动滑轮的重力
C．改变绳子的绕法，减少承担重物的绳子的段数
D．增加物体的重力
2．如图所示，是我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理，有关它的说法正确的是（ ）
A．“标”“本”表示力，“权”“重”表示力臂
B．图中的点为杠杆的支点
C．“权”小于“重”时，端一定上扬
D．增大“重”时，应把“权”向端移
3．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
4．下列运动项目沙及的物理知识描述正确的是（ ）
A．三级跳远——快速助跑是为了利用惯性
B．引体向上——人对单杠的拉力与单杠对人的拉力是一对平衡力
C．做俯卧撑——被手臂支撑的身体，相当于以脚尖为支点的费力杠杆
D．百米赛跑——裁判员通过相同时间比较路程的方法判断运动员的快慢
5．某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试，甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是（ ）
A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W乙
C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙
6．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械，下列说法正确的是（ ）
A．机械做功越快，机械效率越高 B．机械做功越多，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．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
7．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度。若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为10N。在把物体匀速提升1m的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是110J
B．甲滑轮组所做的有用功为200J，乙滑轮组所做的有用功300J
C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D．甲、乙滑轮组的机械效率均为90.9%
8．如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是
A．托盘天平
B．自拍杆
C．门把手
D．订书钉
9．如图所示，分别用一定滑轮和一动滑轮提起同一物体，利用定滑轮的拉力是F甲，对应的机械效率是甲；利用动滑轮的拉力是F乙，对应的机械效率是乙；（忽略机械摩擦和绳重，动滑轮重小于物重）下列说法正确的是（ ）
A．F甲＞F乙 甲＜乙 B．F甲＞F乙 甲＞乙 C．F甲＜F乙 甲＞乙 D．F甲＜F乙 甲＜乙
10．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＝
二、填空题
11．使用简单机械可以给人们的生活带来便利，（1）旗杆的顶端安装着一个______（选填“定”或“动”滑轮）。（2）使用剪刀时，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，目的是______（选填“增大”或“减小”）阻力臂，这样剪断物体更省力。
12．如图所示，用20N水平方向拉力F把重100N的物体以0.2m/s的速度水平匀速拉动，物体与水平地面间摩擦力为48N，则拉力F做功的功率是___________W。
13．用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，械效率为80%，拉力的功率为____W。若增大所提物体的质量，则滑轮组机械效率将____选（“增大”、“不变”或“减小”）。
14．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。
15．如图所示，放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为40cm，质量为2kg，它的右端与桌面相齐，与桌面间的摩擦力大小为物重的0.2倍。若在木板左端用一水平推力F将其匀速推下桌子，水平推力至少要做功 ___________J。
三、综合题
16．读数作图题：
（1）如图所示，物体处于静止状态，弹簧测力计对物体的拉力是______N；
（2）请在图中画出小球在水中悬浮时所受浮力的示意图______；
（3）如图所示，请画出拔钉子时在A点施加最小动力F的示意图______。
17．阅读《桔槔和辘轳》，回答问题。
桔槔和辘轳
中国古代五大农书之首《齐民要术》中清楚的记载着：“井深用辘轳，井浅用桔槔。”桔槔是人类最早发明的简单汲水工具，如图甲所示，在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，横杆的一端用一根绳与汲器相连，另一端绑上或悬上一块重石头。这个石头不能太重，也不能太轻，太重落桶时费力，太轻提水时费力。石头到底多重呢？假设落桶与提水时人施加在绳上的力的大小均为F，只不过落桶时F方向向下，提水时F方向向上，不计桶本身重力，利用杠杆平衡条件，我们可以计算出对于等臂的桔槔，石头重G石=，也就是石头的重力是所汲水重的一半。
桔槔只能在浅水中汲水，无法满足深井汲水的需求，极大限制了农业发展。辘轳的出现，弥补了桔槔的功能缺陷，既省力，又便于深井汲水，满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求（如图乙所示）。辘轳是典型的轮轴，其结构如图丙所示，半径较大的是轮，半径较小的是轴，轮轴是能够连续转动的杠杆，支点就在转轴线上。R为轮半径，r为轴半径，F1为作用在轮上的力，F2为作用在轴上的力，当轮轴匀速转动时，有F1R=F2r，且R>r，所以F1根据上述材料，回答下列问题。
（1）与桔槔相比，辘轳的优势是______（写出一条即可）；
（2）辘轳是______杠杆；（选填“省力”或“费力”）
（3）用桔槔汲水时，不计桶本身重力，设所提水重为G水，石头重为G石，动力臂为l1，阻力臂为l2，提水时人施加在绳上的力F方向向上，如果桔槔匀速转动，根据杠杆平衡条件，下列关系式符合提水情景的是______；（选填选项前的字母）
A．G水l1=G石l2 B．(G水-F)l1=G石l2 C．(G水+F)l1=G石l2
（4）使用辘轳时，若想更加省力，可以进行改进，请你列举出一条______。
18．智能机器人目前已能够在很多方面为人类提供高效率高精准度的服务；在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务；下表是某智能机器人图书馆员“小i”（如图）的部分参数，请回答下列问题：（g取10N/kg）
（1）为了使机器人行走或搬运货物时更加平稳，要求机器人的基座有较大的质量，则适合做机器人基座的材料是 ______（选填“铸铁“或“塑料”）；机器人双臂关节连接处要尽量 ______（选填“增大”或“减小”）摩擦；
（2）当机器人以最大负重静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是多少帕？______
（3）“小i“以最大负重在图书馆中水平匀速直线运动40m，用时100s，其间受到地面的摩擦力为重力的0.1倍，则它克服摩擦力做功的功率是多少？______
（4）若“小i”每天需将1900kg图书从地面分批搬回0.5m高的书架上，则“小i”每天搬运这些图书上书架做的功是多少？______
参数名称 与地面的接触面积/cm2 最大负重/kg 质量/kg
数据 48 20 16
19．如图甲是某建筑工地用升降机提起重物，当它把重力为3000N的货物匀速提起时，钢丝绳的拉力为2000N。钢丝绳移动的距离和时间的关系图象如图乙所示。求：
（1）图甲中有________段钢丝绳承担货箱的重力。
（2）6s内拉力F做功的功率。( )
（3）货物匀速上升时，升降机的机械效率。( )
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
忽略绳重及摩擦，克服物体重力所做的功为有用功，克服物体和动滑轮重力所做的功为总功，根据η=×100%=×100%=×100%进行解答．
【详解】
忽略绳重及摩擦，滑轮组的机械效率为：
η=×100%=×100%=×100%=×100%
A. 由表达式可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关，故A错误；
B. 由表达式可知, 增大动滑轮的重力G动,变大，滑轮组的机械效率变小，故B错误；
C. 由表达式可知，滑轮组的机械效率与承担重物的绳子的段数无关，故C错误；
D. 由表达式可知,增加物体的重力G,变小，滑轮组的机械效率变大，故D正确．
故选D.
2．D
【详解】
A．“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，故A错误；
B．杠杆绕着O转动，故O为支点，故B错误；
C．“权”小于“重”时，端可能上扬，因为杠杆平衡原理可知，平衡不仅与力有关还与力臂有关，故C错误；
D．增大“重”时，重与OB的乘积变大，在权不变的情况下可以增大标，故应把“权”向端移，故D正确。
故选D。
3．C
【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。
4．A
(1)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质；
(2)一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一物体上；
(3)在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫杠杆，根据动力臂和阻力臂的大小关系判断它是属于哪种类型的杠杆；
(4)比较物体运动快慢的方法：
①通过相同的路程，比较时间的多少，用时越多，运动越慢；
②利用相同的时间，比较路程的长短，经过路程越长，运动越快。
【详解】
A．跳远运动员在起跳前要助跑是为了利用惯性，使起跳时的速度更大些，从而跳得更远，故A正确；
B．引体向上 人对单杠的拉力与单杠对人的拉力作用在不同的物体上，是相互作用力，不是一对平衡力，故B错误；
C．做俯卧撑时，以脚为支点，阻力作用在人的重心，动力作用在人的肩膀处，动力臂大于阻力臂，所以人体相当于一个省力杠杆，故C错误；
D．百米赛跑 裁判员是在路程相同的情况下，比较时间判断运动快慢，谁用时间少，谁跑得快，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
在水平方向上，甲、乙两辆汽车都受牵引力F与摩擦力f作用，两辆汽车都做匀速直线运动，处于平衡状态，所以F甲＝f甲，F乙=f乙；甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，两辆汽车对水平路面的压力相等，都等于汽车自身的重力；接触面的粗糙程度相同，所以两辆汽车所受的摩擦力大小相等，即f甲＝f乙，所以牵引力F甲＝F乙。因为，v甲＜v乙，所以在相同的时间内路程关系是：s甲＜s乙，F甲＝F乙。根据W=Fs可知，W甲＜W乙，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．C
【详解】
A．机械做功越快，功率越大，机械效率是有用功占总功的比例，做功的快慢与机械效率无关，故A错误；
B．机械做功越多，不清楚是有用功和总功的占比，故机械效率未知，故B错误；
CD．使用机械可以省力或省距离，但不能省功，任何机械都不能省功，故C正确；故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
AB．因为两个滑轮组均是把重100N的物体提升1m，故做的有用功均是
故A、B均不符合题意；
C．不考虑绳重与摩擦，甲滑轮组2段绳子与动滑轮接触，匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力为
不考虑绳重与摩擦，乙滑轮组3段绳子与动滑轮接触，匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力为
两个滑轮组在匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力并不相等。故C不符合题意；
D．在不考虑绳重与摩擦时，用滑轮组提升物体，滑轮组的机械效率为
因为两个滑轮组提升的物重、滑轮重均是相同的，即物重、总重是相同的，所以，二者的机械效率也是相等的，均为
故D符合题意。
故选D。
8．B
【详解】
A．托盘天平动力臂等于阻力臂是等臂杠杆；
B．自拍杆动力臂小于阻力臂是费力杠杆；
C．门把手动力臂大于阻力臂是省力杠杆；
D．订书钉动力臂大于阻力臂是省力杠杆．
9．B
【详解】
甲图定滑轮不省力则F甲=G，乙图动滑轮能省力则F乙=（G+G动），由于G动＜G，所以F甲＞F乙，忽略机械摩擦和绳重，有用功相同，而乙图需要克服动滑轮重多做额外功，所以甲＞乙。
故选B。
10．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。
11． 定 减小
【详解】
（1）[1]在升旗时，旗杆顶端滑轮的位置不会发生改变，是一个定滑轮。
（2）[2]动力×动力臂=阻力×阻力臂，在阻力与动力臂不变的情况下，阻力臂越短，所需的动力就越小。剪刀的支点在转动轴处，为了更省力，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，就是减小了阻力臂。
12．12
【详解】
由图知，与动滑轮相连的有三段绳子，则n=3，拉力的速度
v=3v物=3×0.2m/s=0.6m/s
拉力F做功的功率
13． 100 增大
【详解】
[1]拉力做的有用功
W有=Gh=200N×4m=800J
由可得拉力做的总功
拉力的功率
[2]若仅增加物体的质量即增加被提升物体的重力，提升高度不变时，所做的有用功增大，而额外功保持不变，有用功在总功所占的比例增大，所以滑轮组的机械效率增大。
14． 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。
15．0.8
【详解】
由知道，物体的重力
G=mg=2kg×10N/kg=20N
木板与桌面间的摩擦力
f=0.2G=20N×0.2=4N
由于物体匀速运动，水平推力的大小与木板与桌面间的摩擦力大小相等，即推力
F=f=4N
当物体的重心刚过桌面的边沿时，木板会被推下桌子，所以当木板推下桌子时，推力移动的距离是木板总长的，推力做的功
16． 2.6
【详解】
（1）[1] 由图知道，弹簧测力计1N之间平均分成5份，即分度值是0.2N；指针在“2”后3个小格处，所以弹簧测力计对物体的拉力是2.6N。
（2）[2]小球所受浮力的方向是竖直向上的。我们可以从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力，并标出F，如下图
（3）[3]连接支点和动力作用点，即为最长动力臂，根据力和力臂的垂直关系可做出最小动力F，如下图
17． 便于深井汲水 省力 B 让轮半径大一些或轴半径小一些
【详解】
（1）[1]由题意知，辘轳既省力又便于深井汲水。
（2）[2]由题意知，辘轳的动力作用在轮上，阻力作用在轴上，用轮半径R大于轴半径r，所以是省力杠杆。
（3）[3]桔槔提水时，拉力F使杠杆逆时针转动，石头对杠杆的拉力也是使杠杆逆时针转动，水对杠杆的拉力使杠杆顺时针转动，那么令桔槔顺时针转动的力为
F2=G水-F
而提水时，杠杆匀速转动，据杠杆的平衡条件有
G石l2=(G水-F)l1
所以B选项符合题意。
（4）[4]辘轳是省力杠杆，为了更省力，可以让动力臂更长一些或阻力臂更短一些，即让轮半径大一些，或轴半径小一小。
18． 铸铁 减小 7.5×104帕 14.4W 9500J
【详解】
（1）[1]因要求机器人的基座有较大质量，则适合做机器人基座的材料是铸铁。
[2]机器人双臂为了避免容易磨损以及使用更灵活，其关节处要尽量减小摩擦。
（2）[3]由表中可知，当机器人以最大负重静止在地面上时总重力为
G总=m总g=(20kg+16kg)×10N/kg=360N
故对水平地面的压力
F= G总=360N
与地面的接触面积
S=48cm2=4.8×10-3m2
故对水平地面的压强
（3 ）{4}由题意可知，机器人的运动速度为
运动过程中机器人所受阻力为
f=0.1 G总=0.1×360N=36N
因机器人受力平衡，根据可知它克服摩擦力做功的功率
P=fv=36N×0.4m/s=14.4W
（4 ）[5]因机器人的最大负重为20kg，故将1900kg图书搬回书架上需要搬运的次数为
搬运一次所做的功为
W=Gh=mgh=20kg×10N/kg×0.5m=100J
故全部搬运完所做的功为
W总=95×W=95×100J=9500J
故答案为：（1）铸铁；减小；
（2）它对水平地面的压强是7.5×104帕；
（3）它克服摩擦力做功的功率是14.4W；
（4）“小i”每天搬运这些图书上书架做的功是9500J。
19． 3 4000W 50％
【详解】
（1）[1]由图甲可知，动滑轮上有3股绳，故有3段钢丝绳承担货箱的重力。
（2）[2]由图乙可知，钢丝绳的速度
v===2m/s
拉力F做功的功率
P=Fv=2000N×2m/s=4000W
（3）[3]当钢丝绳移动12m时，拉力做的功
W总=Fs=2000N×12m=24000J
当钢丝绳上升12m时，货物上升的高度
h===4m
则对物体货物做的功
W有=Gh=3000N×4m=12000J
升降机的机械效率
η==×100％=50％
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．用如图所示的滑轮组提升重物时(忽略绳重及摩擦)，下列做法能提高滑轮组机械效率的有
A．增加物体被提升的高度
B．增大动滑轮的重力
C．改变绳子的绕法，减少承担重物的绳子的段数
D．增加物体的重力
2．如图所示，是我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理，有关它的说法正确的是（ ）
A．“标”“本”表示力，“权”“重”表示力臂
B．图中的点为杠杆的支点
C．“权”小于“重”时，端一定上扬
D．增大“重”时，应把“权”向端移
3．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
4．下列运动项目沙及的物理知识描述正确的是（ ）
A．三级跳远——快速助跑是为了利用惯性
B．引体向上——人对单杠的拉力与单杠对人的拉力是一对平衡力
C．做俯卧撑——被手臂支撑的身体，相当于以脚尖为支点的费力杠杆
D．百米赛跑——裁判员通过相同时间比较路程的方法判断运动员的快慢
5．某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试，甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，且v甲＜v乙，若不计空气阻力，则汽车受到的牵引力F甲和F乙以及牵引力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系正确的是（ ）
A．F甲＜F乙，W甲＜W乙 B．F甲＞F乙，W甲＞W乙
C．F甲＝F乙，W甲＜W乙 D．F甲＝F乙，W甲＝W乙
6．在生产和生活中经常使用各种机械，关于机械，下列说法正确的是（ ）
A．机械做功越快，机械效率越高 B．机械做功越多，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．使用机械可以省力、省距离，也可以省功
7．分别用如图所示的两个滑轮组，将同一物体提升到相同高度。若物体受到的重力为100N，动滑轮的重力为10N。在把物体匀速提升1m的过程中，（不计绳重和摩擦）下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两滑轮组所做的有用功都是110J
B．甲滑轮组所做的有用功为200J，乙滑轮组所做的有用功300J
C．甲、乙滑轮组中绳子的自由端的拉力相等
D．甲、乙滑轮组的机械效率均为90.9%
8．如图所示的工具中，使用时属于费力杠杆的是
A．托盘天平
B．自拍杆
C．门把手
D．订书钉
9．如图所示，分别用一定滑轮和一动滑轮提起同一物体，利用定滑轮的拉力是F甲，对应的机械效率是甲；利用动滑轮的拉力是F乙，对应的机械效率是乙；（忽略机械摩擦和绳重，动滑轮重小于物重）下列说法正确的是（ ）
A．F甲＞F乙 甲＜乙 B．F甲＞F乙 甲＞乙 C．F甲＜F乙 甲＞乙 D．F甲＜F乙 甲＜乙
10．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＝
二、填空题
11．使用简单机械可以给人们的生活带来便利，（1）旗杆的顶端安装着一个______（选填“定”或“动”滑轮）。（2）使用剪刀时，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，目的是______（选填“增大”或“减小”）阻力臂，这样剪断物体更省力。
12．如图所示，用20N水平方向拉力F把重100N的物体以0.2m/s的速度水平匀速拉动，物体与水平地面间摩擦力为48N，则拉力F做功的功率是___________W。
13．用如图所示的滑轮组将重200N的物体在10s内竖直匀速提升4m，械效率为80%，拉力的功率为____W。若增大所提物体的质量，则滑轮组机械效率将____选（“增大”、“不变”或“减小”）。
14．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。
15．如图所示，放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为40cm，质量为2kg，它的右端与桌面相齐，与桌面间的摩擦力大小为物重的0.2倍。若在木板左端用一水平推力F将其匀速推下桌子，水平推力至少要做功 ___________J。
三、综合题
16．读数作图题：
（1）如图所示，物体处于静止状态，弹簧测力计对物体的拉力是______N；
（2）请在图中画出小球在水中悬浮时所受浮力的示意图______；
（3）如图所示，请画出拔钉子时在A点施加最小动力F的示意图______。
17．阅读《桔槔和辘轳》，回答问题。
桔槔和辘轳
中国古代五大农书之首《齐民要术》中清楚的记载着：“井深用辘轳，井浅用桔槔。”桔槔是人类最早发明的简单汲水工具，如图甲所示，在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来，横杆的一端用一根绳与汲器相连，另一端绑上或悬上一块重石头。这个石头不能太重，也不能太轻，太重落桶时费力，太轻提水时费力。石头到底多重呢？假设落桶与提水时人施加在绳上的力的大小均为F，只不过落桶时F方向向下，提水时F方向向上，不计桶本身重力，利用杠杆平衡条件，我们可以计算出对于等臂的桔槔，石头重G石=，也就是石头的重力是所汲水重的一半。
桔槔只能在浅水中汲水，无法满足深井汲水的需求，极大限制了农业发展。辘轳的出现，弥补了桔槔的功能缺陷，既省力，又便于深井汲水，满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求（如图乙所示）。辘轳是典型的轮轴，其结构如图丙所示，半径较大的是轮，半径较小的是轴，轮轴是能够连续转动的杠杆，支点就在转轴线上。R为轮半径，r为轴半径，F1为作用在轮上的力，F2为作用在轴上的力，当轮轴匀速转动时，有F1R=F2r，且R>r，所以F1
（1）与桔槔相比，辘轳的优势是______（写出一条即可）；
（2）辘轳是______杠杆；（选填“省力”或“费力”）
（3）用桔槔汲水时，不计桶本身重力，设所提水重为G水，石头重为G石，动力臂为l1，阻力臂为l2，提水时人施加在绳上的力F方向向上，如果桔槔匀速转动，根据杠杆平衡条件，下列关系式符合提水情景的是______；（选填选项前的字母）
A．G水l1=G石l2 B．(G水-F)l1=G石l2 C．(G水+F)l1=G石l2
（4）使用辘轳时，若想更加省力，可以进行改进，请你列举出一条______。
18．智能机器人目前已能够在很多方面为人类提供高效率高精准度的服务；在图书馆领域，机器人可以辅助或替代图书馆员的工作，提供整理图书、读者咨询等服务；下表是某智能机器人图书馆员“小i”（如图）的部分参数，请回答下列问题：（g取10N/kg）
（1）为了使机器人行走或搬运货物时更加平稳，要求机器人的基座有较大的质量，则适合做机器人基座的材料是 ______（选填“铸铁“或“塑料”）；机器人双臂关节连接处要尽量 ______（选填“增大”或“减小”）摩擦；
（2）当机器人以最大负重静止在水平地面上时，它对水平地面的压强是多少帕？______
（3）“小i“以最大负重在图书馆中水平匀速直线运动40m，用时100s，其间受到地面的摩擦力为重力的0.1倍，则它克服摩擦力做功的功率是多少？______
（4）若“小i”每天需将1900kg图书从地面分批搬回0.5m高的书架上，则“小i”每天搬运这些图书上书架做的功是多少？______
参数名称 与地面的接触面积/cm2 最大负重/kg 质量/kg
数据 48 20 16
19．如图甲是某建筑工地用升降机提起重物，当它把重力为3000N的货物匀速提起时，钢丝绳的拉力为2000N。钢丝绳移动的距离和时间的关系图象如图乙所示。求：
（1）图甲中有________段钢丝绳承担货箱的重力。
（2）6s内拉力F做功的功率。( )
（3）货物匀速上升时，升降机的机械效率。( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
忽略绳重及摩擦，克服物体重力所做的功为有用功，克服物体和动滑轮重力所做的功为总功，根据η=×100%=×100%=×100%进行解答．
【详解】
忽略绳重及摩擦，滑轮组的机械效率为：
η=×100%=×100%=×100%=×100%
A. 由表达式可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关，故A错误；
B. 由表达式可知, 增大动滑轮的重力G动,变大，滑轮组的机械效率变小，故B错误；
C. 由表达式可知，滑轮组的机械效率与承担重物的绳子的段数无关，故C错误；
D. 由表达式可知,增加物体的重力G,变小，滑轮组的机械效率变大，故D正确．
故选D.
2．D
【详解】
A．“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，故A错误；
B．杠杆绕着O转动，故O为支点，故B错误；
C．“权”小于“重”时，端可能上扬，因为杠杆平衡原理可知，平衡不仅与力有关还与力臂有关，故C错误；
D．增大“重”时，重与OB的乘积变大，在权不变的情况下可以增大标，故应把“权”向端移，故D正确。
故选D。
3．C
【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。
4．A
(1)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质；
(2)一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一物体上；
(3)在力的作用下，能绕固定点转动的硬棒叫杠杆，根据动力臂和阻力臂的大小关系判断它是属于哪种类型的杠杆；
(4)比较物体运动快慢的方法：
①通过相同的路程，比较时间的多少，用时越多，运动越慢；
②利用相同的时间，比较路程的长短，经过路程越长，运动越快。
【详解】
A．跳远运动员在起跳前要助跑是为了利用惯性，使起跳时的速度更大些，从而跳得更远，故A正确；
B．引体向上 人对单杠的拉力与单杠对人的拉力作用在不同的物体上，是相互作用力，不是一对平衡力，故B错误；
C．做俯卧撑时，以脚为支点，阻力作用在人的重心，动力作用在人的肩膀处，动力臂大于阻力臂，所以人体相当于一个省力杠杆，故C错误；
D．百米赛跑 裁判员是在路程相同的情况下，比较时间判断运动快慢，谁用时间少，谁跑得快，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】
在水平方向上，甲、乙两辆汽车都受牵引力F与摩擦力f作用，两辆汽车都做匀速直线运动，处于平衡状态，所以F甲＝f甲，F乙=f乙；甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动，两辆汽车对水平路面的压力相等，都等于汽车自身的重力；接触面的粗糙程度相同，所以两辆汽车所受的摩擦力大小相等，即f甲＝f乙，所以牵引力F甲＝F乙。因为，v甲＜v乙，所以在相同的时间内路程关系是：s甲＜s乙，F甲＝F乙。根据W=Fs可知，W甲＜W乙，故ABD错误，C正确。
故选C。
6．C
【详解】
A．机械做功越快，功率越大，机械效率是有用功占总功的比例，做功的快慢与机械效率无关，故A错误；
B．机械做功越多，不清楚是有用功和总功的占比，故机械效率未知，故B错误；
CD．使用机械可以省力或省距离，但不能省功，任何机械都不能省功，故C正确；故D错误。
故选C。
7．D
【详解】
AB．因为两个滑轮组均是把重100N的物体提升1m，故做的有用功均是
故A、B均不符合题意；
C．不考虑绳重与摩擦，甲滑轮组2段绳子与动滑轮接触，匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力为
不考虑绳重与摩擦，乙滑轮组3段绳子与动滑轮接触，匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力为
两个滑轮组在匀速提升时，施加在绳子自由端的拉力并不相等。故C不符合题意；
D．在不考虑绳重与摩擦时，用滑轮组提升物体，滑轮组的机械效率为
因为两个滑轮组提升的物重、滑轮重均是相同的，即物重、总重是相同的，所以，二者的机械效率也是相等的，均为
故D符合题意。
故选D。
8．B
【详解】
A．托盘天平动力臂等于阻力臂是等臂杠杆；
B．自拍杆动力臂小于阻力臂是费力杠杆；
C．门把手动力臂大于阻力臂是省力杠杆；
D．订书钉动力臂大于阻力臂是省力杠杆．
9．B
【详解】
甲图定滑轮不省力则F甲=G，乙图动滑轮能省力则F乙=（G+G动），由于G动＜G，所以F甲＞F乙，忽略机械摩擦和绳重，有用功相同，而乙图需要克服动滑轮重多做额外功，所以甲＞乙。
故选B。
10．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。
11． 定 减小
【详解】
（1）[1]在升旗时，旗杆顶端滑轮的位置不会发生改变，是一个定滑轮。
（2）[2]动力×动力臂=阻力×阻力臂，在阻力与动力臂不变的情况下，阻力臂越短，所需的动力就越小。剪刀的支点在转动轴处，为了更省力，把被剪物体尽量靠近剪刀的转动轴，就是减小了阻力臂。
12．12
【详解】
由图知，与动滑轮相连的有三段绳子，则n=3，拉力的速度
v=3v物=3×0.2m/s=0.6m/s
拉力F做功的功率
13． 100 增大
【详解】
[1]拉力做的有用功
W有=Gh=200N×4m=800J
由可得拉力做的总功
拉力的功率
[2]若仅增加物体的质量即增加被提升物体的重力，提升高度不变时，所做的有用功增大，而额外功保持不变，有用功在总功所占的比例增大，所以滑轮组的机械效率增大。
14． 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。
15．0.8
【详解】
由知道，物体的重力
G=mg=2kg×10N/kg=20N
木板与桌面间的摩擦力
f=0.2G=20N×0.2=4N
由于物体匀速运动，水平推力的大小与木板与桌面间的摩擦力大小相等，即推力
F=f=4N
当物体的重心刚过桌面的边沿时，木板会被推下桌子，所以当木板推下桌子时，推力移动的距离是木板总长的，推力做的功
16． 2.6
【详解】
（1）[1] 由图知道，弹簧测力计1N之间平均分成5份，即分度值是0.2N；指针在“2”后3个小格处，所以弹簧测力计对物体的拉力是2.6N。
（2）[2]小球所受浮力的方向是竖直向上的。我们可以从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力，并标出F，如下图
（3）[3]连接支点和动力作用点，即为最长动力臂，根据力和力臂的垂直关系可做出最小动力F，如下图
17． 便于深井汲水 省力 B 让轮半径大一些或轴半径小一些
【详解】
（1）[1]由题意知，辘轳既省力又便于深井汲水。
（2）[2]由题意知，辘轳的动力作用在轮上，阻力作用在轴上，用轮半径R大于轴半径r，所以是省力杠杆。
（3）[3]桔槔提水时，拉力F使杠杆逆时针转动，石头对杠杆的拉力也是使杠杆逆时针转动，水对杠杆的拉力使杠杆顺时针转动，那么令桔槔顺时针转动的力为
F2=G水-F
而提水时，杠杆匀速转动，据杠杆的平衡条件有
G石l2=(G水-F)l1
所以B选项符合题意。
（4）[4]辘轳是省力杠杆，为了更省力，可以让动力臂更长一些或阻力臂更短一些，即让轮半径大一些，或轴半径小一小。
18． 铸铁 减小 7.5×104帕 14.4W 9500J
【详解】
（1）[1]因要求机器人的基座有较大质量，则适合做机器人基座的材料是铸铁。
[2]机器人双臂为了避免容易磨损以及使用更灵活，其关节处要尽量减小摩擦。
（2）[3]由表中可知，当机器人以最大负重静止在地面上时总重力为
G总=m总g=(20kg+16kg)×10N/kg=360N
故对水平地面的压力
F= G总=360N
与地面的接触面积
S=48cm2=4.8×10-3m2
故对水平地面的压强
（3 ）{4}由题意可知，机器人的运动速度为
运动过程中机器人所受阻力为
f=0.1 G总=0.1×360N=36N
因机器人受力平衡，根据可知它克服摩擦力做功的功率
P=fv=36N×0.4m/s=14.4W
（4 ）[5]因机器人的最大负重为20kg，故将1900kg图书搬回书架上需要搬运的次数为
搬运一次所做的功为
W=Gh=mgh=20kg×10N/kg×0.5m=100J
故全部搬运完所做的功为
W总=95×W=95×100J=9500J
故答案为：（1）铸铁；减小；
（2）它对水平地面的压强是7.5×104帕；
（3）它克服摩擦力做功的功率是14.4W；
（4）“小i”每天搬运这些图书上书架做的功是9500J。
19． 3 4000W 50％
【详解】
（1）[1]由图甲可知，动滑轮上有3股绳，故有3段钢丝绳承担货箱的重力。
（2）[2]由图乙可知，钢丝绳的速度
v===2m/s
拉力F做功的功率
P=Fv=2000N×2m/s=4000W
（3）[3]当钢丝绳移动12m时，拉力做的功
W总=Fs=2000N×12m=24000J
当钢丝绳上升12m时，货物上升的高度
h===4m
则对物体货物做的功
W有=Gh=3000N×4m=12000J
升降机的机械效率
η==×100％=50％
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