北师大版八年级下 第九章 机械和功
一、单选题
1.下列有关中学生的估测符合实际的是( )
A.眨眼一次的时间约为3s
B.正常步行的速度约为1.4km/h
C.游泳时受到的浮力约为500N
D.完成一次引体向上做的功约为2000J
2.如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,施加的力分别为F1、F2,拉力做的功为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则它们的关系正确的是( )
A.F1=F2,W1>W2,P1>P2
B.F1=F2,W1>W2,P1=P2
C.F1<F2,W1=W2,P1=P2
D.F1<F2,W1=W2,P1<P2
3.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
4.如图,轻质杠杆OA中点通过细线悬挂一个重力为60N的物体,在A端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,下列有关说法正确的是( )
A.使杠杆逆时针转动的力是物体的重力
B.此杠杆为费力杠杆
C.杠杆处于水平位置平衡时拉力F的大小为30N
D.保持F的方向竖直向上不变,将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F将增大
5.下列有关机械做功、功率、机械效率的说法,正确的是( )
A.效率越高的机械,功率越大 B.做功越多的机械,功率越大
C.做有用功越多的机械,效率越高 D.功率越大的机械,做功越快
6.仅用8天就建成的武汉火神山医院,彰显的不仅是中国速度,更是战胜疫情的坚强决心。如图所示,为了在最短的时间完成地面基础建设,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖掘机总的( )
A.机械效率 B.功率 C.功 D.有用功
7.空吊篮A重25N,绳子承受最大拉力100N。小壮用20N的力以2m/s的速度将A匀速提升到高处,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%
8.用图甲所示滑轮组装置将放置在水平地面上,重为100N的物体提升一定高度。当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。(不计绳重和摩擦)下列计算结果不正确的是( )
A.动滑轮重20N B.2s~3s内,拉力F的功率是24W
C.0.5s时,物体对地面的压力是10N D.1s~2s内,拉力F做的功是15J
9.下列各种机械中,不省力的机械是( )
A.钢丝钳
B.动滑轮
C. 旗杆顶定滑轮
D. 斜面
10.利用如图所示的滑轮组提起一个重为210N的物体,绳子自由端的拉力。5s内物体被匀速提升2m。不可忽略绳重和机械部件间的摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.滑轮组的机械效率为70% B.动滑轮重力大小为90N
C.绳子自由端移动的距离是0.67m D.提升物体的过程中,拉力F功率为40W
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,为一可绕点自由转动的轻质杠杆,垂直于,且长度为,长度为,在中点处挂一质量为的物块,要求在端点处施加一个最小的力,使杠杆在图示位置平衡,则力的力臂应是______,最小的力是______。
13.一个50g的鸡蛋从2m高处自由下落,不计空气阻力,下落过程中鸡蛋的重力势能转化为_______能,重力对鸡蛋所做的功为_______J。(g=10N/kg)
14.如图所示,AC>BC,在相同时间内把同一物体分别沿斜面AC、BC匀速推上顶端,推力分别为F1、F2,功率分别为P1、P2,推力做功为W1、W2,在不考虑摩擦的情况下:F1______F2,P1______P2,W1______W2(均选填“>”“<”或“=”)。
15.探究杠杆的平衡条件:安装好实验器材,发现杠杆左端下沉,应把杠杆右端的平衡螺母向______调节,使杠杆在水平位置平衡,此时杠杆自身重力的力臂为______。实验时,使杠杆在水平位置平衡的目的是______。
三、综合题
16.如图是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图,AOB为一可绕固定点O转动的轻质杠杆,已知 OA∶ OB=1∶2,A端所挂空心合金球质量为m=0.3kg,合金的密度ρ合=3.0×103kg/m 。当合金球体积的浸在水中,在B端施加F=1N竖直向下的拉力,杠杆 AOB 恰好在水平位置平衡。求:
(1)空心合金球受到的重力G=__________N;
(2)A端细绳对合金球的拉力F1= ___________;
(3)合金球空心部分的体积V。( )
17.利用图甲所示滑轮组提升重力为960N的物体A拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,重物上升的速度v随时间t变化的关系如图丙所示,不计绳重和一切摩擦。
(1)物体A匀速上升时,拉力F为 _____N;在0~1s内拉力F的功率是逐渐 _____(选填“增大”或“减小”)的;
(2)在1~3s内力F克服动滑轮重力做的功是多少?( )
(3)在1~3s内滑轮组的机械效率是多少?( )
18.如图所示,轻质杠杆OAB中,OA长40cm,AB长30cm,OA垂直于AB,C为OA的中点,C点所挂物体的重力为1000N。若在B处施加一个最小力F,使杠杆在图示位置处于平衡。请你在图中画出力F的示意图,并求出力F的大小。
19.阅读文章,回答问题:
轮轴
轮轴是一种简单机械。轮轴由具有共同转动轴O的大轮和小轮组成。通常把大轮叫轮,小轮叫轴。图1所示是一些轮轴的实例。轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆。轮半径R和轴半径r分别就是作用在轮和轴上的两个力F1和F2的力臂,如图2所示。根据杠杆的平衡条件,可得,使用轮轴时,如果动力作用在轮上能省力,且轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的动力就是阻力的几分之一、如果动力作用在轴上就费力,但可以省距离。
请回答下列问题:
(1)轮轴的实质是变形的______,可根据______条件可知它省力或费力;
(2)若螺丝刀的轮半径是1.5cm,轴半径是0.3cm,则正常使用螺丝刀是______(选填“省力”或“费力”)的,且动力是阻力的______;
(3)请你再举出一个生活中轮轴的实例______。(选填“天平”、“筷子”或“门把手”)
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
A.眨一次眼的时间约是十分之一秒,故A不符合题意;
B.正常步行的速度约为1m/s,合3.6km/h,故B不符合题意;
C.人体重约500N,人密度与水相当,可认为悬浮在水中,浮力与重力相等,因此游泳时受到的浮力约为500N,故C符合题意;
D.人体重约500N,完成一次引体向上,上升高度为手臂长,约0.6m,因此做的功约为
故D不符合题意。
故选C。
2.D
【详解】
AB.由图知,斜面AB的倾斜角度小于斜面AC,且分别拉动同一物体,所以物体沿AB运动时拉力F1较小,即
F1<F2
故AB错误;
CD.斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有做额外功,所以拉力在两斜面上做功都等于克服物体重力做的功,由W=Gh可知,拉力做的功相同,即
W1=W2
从底部匀速拉到顶点A物体的速度相同,且F1<F2,根据公式
可知,物体沿AB运动时拉力F1的功率较小,即P1<P2,故C错误;D正确。
答案D。
3.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。
4.C
【详解】
A.由图知,使杠杆逆时针转动的力是物体对杠杆的拉力,故A错误;
BC.杠杆在A位置(如下图)
LOA=2LOC
拉力
因为拉力
F<G
所以此杠杆为省力杠杆,故B错误,C正确;
D.如下图所示
杠杆在B位置,OA′为动力臂,OC′为阻力臂,阻力不变为G,因为
△OC′D∽△OA′B
所以
OC′∶OA′=OD∶OB=1∶2
因为杠杆平衡,所以
F′LOA′=GLOC′
由此可知,当杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中,力F的大小不变,故D错误。
故选C。
5.D
【详解】
A.功率指做功的快慢,取决于做功的多少和做这些功所用的时间;效率是有用功与总功之比。两者没有必然的联系,故A错误;
B.功率是由做功的多少和做这些功所用的时间共同决定的,做功多的机械,功率不一定大,故B错误;
C.效率的高低取决于有用功占总功的比例,做有用功多的机械,效率不一定高,故C错误;
D.功率就是表示机械做功的快慢,功率越大,表示机械做功越快,故D正确。
故选D。
6.B
【详解】
建成一所医院所做的有用功是相同的,为了减小做功的时间(缩短工期),根据P=可知,需要增大挖掘机的功率,所以,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖掘机总的功率,故B正确,ACD错误。
故选B。
7.D
【详解】
A.由图可知承重绳子股数n=2,因为忽略绳重、摩擦、空气阻力时所需拉力
所以动滑轮的重力
故A正确,不符合题意;
B.由可知,A移动的距离等于动滑轮移动的距离
所以克服滑轮重做的额外功
故B正确,不符合题意;
C.因为忽略绳重、摩擦、空气阻力时
所以货物的最大重力
故C正确,不符合题意;
D.因为此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大,所以此装置运载货物的最高机械效率
故D错误,D符合题意。
故选D。
8.C
【详解】
A.如图甲乙丙所示,承担总重力的绳子段数为,在2s~3s内,拉力为时,物体以的速度匀速上升,所以动滑轮的重为
故A正确,不符合题意;
B.在2s~3s内,物体以的速度匀速上升,绳子端拉力F1的速度为
拉力F的功率为
故B正确,不符合题意;
C.0.5s时,绳子端拉力,则动滑轮对物体的拉力为
物体对地面的压力等于地面对物体的支持力,所以物体对地面的压力为
故C错误,符合题意;
D.1s~2s内,拉力,物体上升高度为,绳子端拉力运动的距离为
拉力F做的功为
故D正确,不符合题意。
故选C。
9.C
【详解】
A.钢丝钳属于省力杠杆,故A不符合题意;
B.理想动滑轮可以省一半力,故B不符合题意;
C.定滑轮可以改变力的方向,但不省力,故C符合题意;
D.斜面属于省力机械,故D不符合题意。
故选C。
10.A
【详解】
A.滑轮组的机械效率为
故A选项正确;
B.动滑轮重力大小
因为不可忽略绳重和机械部件间的摩擦,故动滑轮重力大小一定不是90N,故B选项错误;
C.绳子自由端移动的距离是重物移动距离的3倍,为6m,故C选项错误;
D.提升物体的过程中,拉力F功率为
故D选项错误。
故选A。
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. 50 4
【详解】
[1]连接,以这条线段作为该力的力臂时,力臂最长力最小,所以力的力臂就是图中的,根据直角三角形的性质,直角边为,为,则斜边为。
[2]物体的重力
根据杠杆的平衡条件可知
即
解得。
13. 动 1
【详解】
[1]鸡蛋下落过程,质量不变,高度降低,速度变大,重力势能变小,动能变大,下落过程中鸡蛋的重力势能转化为动能。
[2]重力对鸡蛋所做的功为
14. < = =
【详解】
[1]由题意可知,AC>BC,斜面AC倾斜角度小于BC,,所以物体沿AC运动时拉力较小,即F1[3]不计摩擦,使用光滑的斜面没有额外功,拉力在两斜面上做功相同,等于克服物体重力所做的功,即W1=W2。
[2]拉力做功相同,所用时间相同,根据可知,拉力做功的功率相同,即P1=P2。
15. 右 0 一是便于测量力臂;二是消除杠杆自重对实验的影响
【详解】
[1]实验前杠杆不平衡时的调节方法是“左偏右调,右偏左调”,现在杠杆左端下沉,应把杠杆右端的平衡螺母向右调节。
[2]均匀的杠杆的重心在其中心,杠杆在水平位置平衡时,支点也在杠杆的中心,重力的作用线过支点,此时杠杆自身重力的力臂为0。
[3]杠杆在水平位置平衡时,力臂在杠杆上,便于测量力臂;同时,由于此时重力的力臂为零,消除了杠杆自重对实验的影响。
16. 3 2 2×10-4
【详解】
(1)[1]合金球的重力
G=mg=0.3kg×10N/kg=3N
(2)[2]物体间力的作用是相互的,A端细绳对合金球的拉力等于细绳拉杠杆的力,根据杠杆的平衡条件可知
F1×OA=F×OB
(3)[3]合金球实心部分的体积
V实心=
小球受到的浮力为
F浮=G-F1=3N-2N=1N
排开水的体积
已知
V排=V球
球的体积
V球=3V排=3×1×10-4m3=3×10-4m3
所以空心部分的体积
V=V球-V实心=3×10-4m3-1×10-4m3=2×10-4m3
17. 400 增大 480J 80%
【详解】
解:(1)[1][2]由丙图可知,物体A在1s~3s内速度不变,即物体A匀速上升,又由乙图可知,在1s~3s内拉力F=400N;在0s~1s内,由丙图知,物体A速度在变大,由乙图可知,拉力F不变,由可得,拉力F的功率是逐渐增大的;
(2)在1s~3s内,时间为t=2s,拉力F=400N,由丙图知,重物上升的速度为v=1m/s,
则重物上升的高度为
h=vt=1m/s×2s=2m
故克服物体重力做的功为
W有=Gh=960N×2m=1920J
由甲图可知动滑轮上承重的绳子数为n=3,则绳子自由端移动的距离为
s=nh=3×2m=6m
故拉力F做的功为
W总=Fs=400N×6m=2400J
因为不计绳重和摩擦,故克服动滑轮重力做的功是额外功,所以克服动滑轮重力做的功为
W额=W总-W有=2400J-1920J=480J
(3)由(2)中可知,滑轮组在1s~3s内机械效率为
答:(1)物体A匀速上升时,拉力F为400N;在0~1s内拉力F的功率是逐渐 增大的。
(2)在1~3s内力F克服动滑轮重力做的功是480J。
(3)在1~3s内滑轮组的机械效率是80%。
18.,400N
【详解】
解:在B处施加一个最小力F,则力臂应该最长,当以OB为力臂时,动力臂是最大的,根据杠杆平衡条件可知,此时动力最小,过B点垂直与OB向上做最小力F。如图所示
已知OA长40cm,AB长30cm,根据勾股定理可知
C为OA的中点,则
OC=20cm
依据杠杆平衡条件有
而F1即杠杆自身总力,则
答:力F的大小是400N。
19. 杠杆 杠杆的平衡条件 省力
门把手
【详解】
(1)[1][2] 轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆;可根据杠杆平衡条件可判断它省力或费力。
(2)[3][4]由于作用在轮上的是动力,轮的半径为动力臂,轴的半径为阻力臂,故动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡原理可知,动力小于阻力,故是省力杠杆;动力臂是阻力臂的
故阻力是动力的5倍。
(3)[5]轮轴由具有共同转动轴的大轮和小轮组成,门把手就是轮轴。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页