精品试题沪科版八年级物理第十章 机械与人专项攻克试题（含答案及详细解析）

沪科版八年级物理第十章 机械与人专项攻克
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、下列各个过程中，物体的重力势能转化为动能的有 （　　）
A．乒乓球触地后向上弹起过程中
B．车沿斜面向上匀速行驶过程中
C．斜向上抛出的小石子在上升过程中
D．水坝上流下来的水冲击水轮机转动
2、小明用如图所示的实验装置研究杠杆的机械效率，实验时，将重为G的钩码挂在铁质杠杆A点上，弹簧测力计作用于C点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为，杠杆的机械效率为，不计摩擦，则（　　）
A．仅将测力计移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，机械效率为η2，则
B．仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，机械效率为η2，则
C．仅将测力计移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为F2，则
D．仅将钩码移到B点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力为，则
3、用力沿水平方向拉水平桌面上的木块，拉力大小随时间变化的图像如图甲所示，物块速度随时间变化的图像如图乙所示。下列有关拉力做功及其功率的分析正确的是（　　）
A．10~30s内拉力做功为32J
B．50s内拉力做功为80J
C．10~30s内拉力的功率逐渐变大
D．30~40s内拉力的功率逐渐变大
4、如图所示，体能测试中小明用2000N的力掷出的实心球运动的情景，已知从b到d的水平距离为7.5m，c为实心球的最高点，下列说法正确的是（　　）
A．人对实心球做功15000J
B．实心球在c点处于平衡状态
C．不计空气阻力，实心球从b到d过程中机械能先增大后减小
D．从a到d的过程中实心球的运动状态在不断的变化
5、若物体受到平衡力的作用，那么（　　）
A．物体一定保持静止 B．物体的重力势能一定保持不变
C．物体的动能一定增大 D．物体的机械能可能发生变化
6、两个滑轮组，提升一个重为17N的物体A，（每个滑轮重相同）使物体A在2s内拉升了20cm，拉力如图所示，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．甲滑轮组的机械效率大于乙滑轮组的机械效率
B．甲滑轮组拉力的功率小于乙滑轮组拉力的功率
C．甲、乙两滑轮组的有用功相同
D．甲、乙动滑轮的重力为2N
7、如图所示，a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线（不计空气阻力），下列说法中正确的是（　　）
A．a图线是重力势能——高度关系图线
B．b图线是动能——高度关系图线
C．小石块在各点时的机械能均为2J
D．小石块达到的高度可大于4m
8、如图所示，小明先后用F1、F2、F3的力匀速拉起重物，若摩擦不计，则（　　）
A．F1大于F2 B．F1大于F3 C．F1等于F2 D．F2小于F3
9、 “给我一个支点，我就能撬动整个地球”，下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是（　　）
A． 食品夹 B． 托盘天平
C． 钓鱼竿 D． 修树剪
10、A、B两种实心物体的质量与体积的关系如图甲所示，把体积相等的A、B物体挂在滑轮组下，若要使它们处于静止状态，则在图乙的虚线框内悬挂B物体的个数是（不计摩擦和滑轮的自重）（　　）
A．2 个 B．3 个 C．4 个 D．5 个
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题2分，共计10分）
1、如图所示，重力不计的木棒AOB可绕支点O无摩擦转动，木棒OA∶OB=3∶2，物体乙的质量为6kg。物体乙受到的重力是________N，甲的重力为70N，把甲乙两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点A、B上时，木棒在水平位置平衡，此时物体甲受到地面的支持力________N。
2、人拎着一桶水从井中提上井台，人对水桶的拉力对水桶_______功，这由于水桶在拉力的方向上_______。人提着一桶水站立在井旁，人对水桶的拉力对水桶_______功。这是由于水桶在拉力的方向上________。人提着一桶水从楼下走到楼上，人对水桶的拉力对水桶_______功，这是由于水桶在拉力的方向上________。
3、图甲所示为一种搬运建筑材料的机械装置AB是个杠杆，O为支点，杠杆平衡时，B端受到的向下的拉力______A端受到的向下拉力（选填“大于”、“小于或“等于”）；若搬运2000N的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力F甲＝1600N，该滑轮组的效率η甲＝______；若用同样的滑轮按乙图组装，匀速提升相同的货物，电动卷扬机拉钢丝绳的力为F乙，乙滑轮组的效率为η乙，考虑实际情况，则F甲______F乙，η甲______η乙（选填“＞”、“＜”或“＝”）。
4、如图甲所示。放在水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙和图丙所示。由图像可知，当t＝1s时，物体处于______（填“加速”、“匀速”或“减速”）状态；在物体做匀速直线运动的阶段，推力F做的功为______J，推力的功率为______W。
5、工人用如图所示的滑轮组将质量为20kg的货物竖直匀速提高了2m，他所做的有用功是______J，已知该滑轮组的机械效率为80%，总功为______J，工人的拉力是______N（）。
三、计算题（5小题，每小题8分，共计40分）
1、有一重力为600N的物体静置在水平地面上，工人用如图所示的装置将物体匀速提升2m，所用拉力F的大小为400N，在此过程中不计绳重和摩擦。求：
（1）工人的拉力所做的总功；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）如果工人的重力为600N，则工人通过该滑轮组装置能匀速拉起的物体的最大重力是多少？
2、如图所示，如图所示的轻质杠杆OB，O为支点，OB长40厘米，AB长10厘米，B端所挂物体重为60牛，求：
（1）在A点使杠杆水平平衡的最小拉力的大小和方向。
（2）若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物，求重物的悬挂点离O点的距离。
3、如图甲所示，电动卷扬机通过滑轮组提升重物，卷扬机有两个挡位可以调节对绳子自由端施加的拉力F的大小；在某一次提升重物过程中其拉力F随时间变化的关系如图乙所示，重物上升高度随时间变化的关系如图丙所示，不计钢丝绳重和摩擦力大小；求：
（1）0～2s拉力F所做的功是多少？
（2）2～4s，提升重物过程中，卷扬机对绳子自由端施加的拉力F的功率是多少？
（3）2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为80%，则动滑轮的重力是多少？
（4）仍用该机械提升其他重物时，该滑轮组的机械效率的最大值是多少？（小数点后保留一位）
4、如图是工人将重100N的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3m，用时2s，工人的拉力为80N，工人质量为60kg。（不计绳重及摩擦，g＝10N/kg）
（1）求工人放绳的速度；
（2）求滑轮组的效率η；
（3）当工人提升另一重240N的物体时工人对地面的压力。
5、如图所示为集合最新IT技术的人工智能医护机器人。若该机器人工作时的功率为80W，在水平地面上匀速直线行驶10m用时10s，求：
（1）机器人行驶的速度；
（2）机器人牵引力做的功；
（3）机器人行驶时受的牵引力。
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、（1）在“探究动能大小影响因素”的实验中，甲、丙实验探究的是动能大小与________的关系；甲、乙实验中，小球在斜面不同高度处静止释放的目的是________；
（2）在“探究杠杆的平衡条件”实验中，为了便于测量力臂，先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在________位置平衡；为使杠杆保持平衡状态，应在________（选填“A”、“B”或“C”）处挂2个钩码。
2、小明乘坐汽车沿盘山公路上山，发现车子爬坡的困难程度受坡度大小影响，又看到工人利用斜面搬运货物，发现斜面的粗糙程度会影响人的作用力。对此小明猜想：“沿斜面匀速向上拉同一小车，同一木板搭建的斜面的坡度越大，平行于斜面的拉力越大”。请设计实验验证其猜想。
（1）除图所示的器材以外，还需要的实验器材有________；
（2）画出记录实验数据的表格；________
（3）写出实验步骤（可用画图或文字表述）和判断相应的猜想是否正确的依据。_______
-参考答案-
一、单选题
1、D
【详解】
A．乒乓球向上弹起，则重力势能变大，速度变小，则动能变小，动能转化为重力势能，故A不符合题意；
B．车沿斜面向上匀速行驶，则重力势能变大，速度不变，则动能不变，故B不符合题意；
C．斜向上抛出的小石子在上升的过程中，则则重力势能变大，速度变小，则动能变小，动能转化为重力势能，故C不符合题意；
D．水向下运动时，高度变低，所以重力势能减小，速度变大，则动能变大，就是重力势能转化为动能，故D符合题意。
故选D。
2、A
【详解】
A．将弹簧测力计移动到B点时，仍将钩码竖直向上匀速提升的高度，由知道，有用功不变；因杠杆的偏转角度不变，杠杆重心上升的高度不变，则由知道，克服杠杆重力做的额外功不变，由于有用功和额外功都不变，所以总功也不变，由知道，机械效率不变，即
故A正确；
B．将钩码移动到B点时，仍将钩码竖直向上匀速提升的高度，由知道，有用功不变；因杠杆的偏转角度变小，杠杆重心上升的高度变小，则由知道，克服杠杆重力做的额外功变小，由于有用功不变，额外功变小，所以总功变小，由知道，机械效率变大，即
故B错误；
C．将弹簧测力计移动到B点时，根据图像可知，阻力、阻力臂均不变，动力臂变小，由知道，动力变大，即
故C错误；
D．将钩码移动到B点时，根据图像可知，阻力不变，阻力臂变大，动力臂不变，由知道，动力变大，即
故D错误。
故选A。
3、C
【详解】
A．结合图甲、乙两图知，0~10s，水平拉力由0增大到4N，木块处于静止状态；10~30s，水平拉力由4N增大到12N，木块做加速运动，不知道木块运动的距离，由W=Fs可知，无法确定做功的多少，故A错误；
B．50s内，由图甲可知拉力在变化，不知道物体运动的距离，由功的公式W=Fs可知，无法计算拉力做的功，故B错误；
C．10~30s内，由图甲可知，拉力逐渐增大，木块的速度逐渐增大，根据
知，拉力的功率逐渐变大，故C正确；
D．30~40s，水平拉力保持为4N不变，木块做匀速直线运动，根据
知，拉力的功率保持不变，故D错误；
故选C。
4、D
【详解】
A．知道人对实心球施加的力为2000N，但不知道在该力的方向上实心球移动的距离，无法计算做功大小，故A错误；
B．实心球在c点，处于最高点，受到竖直向下的重力、水平向左的阻力，受到的力不是平衡力、没有处于平衡状态，故B错误；
C．不计空气阻力，实心球从b到d过程中，先是动能转化为重力势能，后来重力势能转化为动能，实心球的机械能不变，故C错误；
D．从a到d的过程中实心球的运动方向、速度大小都在变化，其运动状态在不断的变化，故D正确。
故选D。
5、D
【详解】
A．物体在平衡力作用下，会保持静止或匀速直线运动，故A不符合题意；
BCD．物体在平衡力作用下，保持静止或匀速直线运动。当物体静止时，动能、重力势能和机械能都不变；当物体做匀速直线运动时，动能不变，但物体可能水平运动，也可能不是水平运动。物体水平方向做匀速直线运动时，动能不变，重力势能不变，机械能不变；物体不是水平方向，而做匀速上升、或匀速下降时，动能不变，重力势能要改变，机械能改变。所以一个物体受到平衡力的作用，动能一定不变，势能可能改变，机械能可能改变，故BC错误，D正确。
故选D。
6、C
【详解】
AC．因为不计绳重及摩擦，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，由
W额=G动h、W有用=G物h
可知，利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则由W总=W有用+W额可知拉力做的总功相同，由得到两滑轮组的机械效率相同，故A错误，C正确；
B．由图甲可知，n1=3，则绳端移动的距离
s1=n1h=3×20cm=60cm=0.6m
由图乙可知，n2=2，则绳端移动的距离
s2=n2h=2×20cm=40cm=0.4m
甲滑轮组拉力的功
W1总=F1s1=6N×0.6m=3.6J
甲滑轮组拉力的功率
乙滑轮组拉力的功
W2总=F2s2=9N×0.4m=3.6J
乙滑轮组拉力的功率
甲滑轮组拉力的功率等于乙滑轮组拉力的功率，故B错误；
D．动滑轮的重力
G动=2F1-G=3×6N-17N=1N
故D错误。
故选C。
7、C
【详解】
AB．由题知，a图线表示能量随高度的增加逐渐变小，b图线表示能量随高度的增加逐渐变大；石块在上升过程中，质量不变，速度减小，其动能减小，所以上升过程中动能随高度的增加逐渐变小，则a图线是动能随高度变化的图线；上升过程中，质量不变，高度增大，其重力势能增大，所以上升过程中重力势能随高度的增加逐渐变大，所以b图线是重力势能随高度变化的图线，故AB错误；
C．由于不计空气阻力，则小石块的机械能保持不变，机械能等于动能和势能之和，结合图像可知整个过程中各点的机械能均为2J，故C正确；
D．由图可知当高度为4m时，动能为0，重力势能最大，所以小石块达到的高度等于4m，故D错误。
故选C。
8、C
【详解】
使用定滑轮时，若摩擦不计，绳子自由端的拉力等于物重。即
F1=F2=F3=G
定滑轮只起到了改变拉力方向的作用，而对力的大小并未造成影响。
故选C。
9、D
【详解】
阿基米德设想的杠杆属于省力杠杆。
A．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；
B．天平在使用时，动力臂等于阻力臂，即不省力也不费力，是等臂杠杆，故B不符合题意；
C．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C不符合题意；
D．修树剪在使用时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D符合题意。
故选D。
10、A
【详解】
由图甲可知，当m＝20g时
VA＝10cm3
VB＝40cm3
则
ρA＝＝＝2g/cm3
ρB＝＝＝0.5g/cm3
所以
ρA：ρB＝2g/cm3:0.5g/cm3＝4:1
因为A、B的体积相同，所以由G＝mg＝ρVg可得，A、B的重力之比
GA：GB＝ρAVg：ρBVg＝ρA：ρB＝4：1
由图乙可知，使用的滑轮组中n＝2，不计摩擦和滑轮的自重，要使它们处于静止状态，设方框中挂N个B物体，则有
N GB＝·GA
则
N＝×＝×＝2
故A符合题意；BCD不符合题意。
故选A。
二、填空题
1、60 30
【详解】
[1]由题意可知，物体乙的质量为6kg，故可知物体乙的重力为
G乙=m乙g=6kg×10N/kg=60N
[2]因物体乙受力平衡，对物体乙受力分析可知，绳子对B端的拉力FB等于物体乙的重力
G乙，即
FB=G乙=60N
因木棒在水平位置平衡，故由杠杆的平衡条件可得
解得A端受到绳子的拉力为
因物体甲处于受力平衡状态，对物体甲受力分析可知，物体甲受到地面的支持力为
F支=G甲-FA=70N-40N=30N
2、做 移动了一段距离 不做 没有移动距离 做 移动了一段距离
【详解】
[1][2]从井中提一桶水上井台，由于对水桶的拉力和桶移动的距离的方向均向上，即沿力的方向水桶移动了距离，故人对水桶的拉力对水桶做功。
[3][4]人提着一桶水站立在井旁，力的方向向上，由于只有力没有移动距离，故人对水桶的拉力对水桶没有做功。
[5][6]人提着一桶水从楼下走到楼上，对水桶的拉力方向向上，在竖直方向上通过了一段高度，所以在这个过程中做功。
3、小于 62.5% ＞ ＞
【详解】
[1]AB是个杠杆，O为支点，因为OA＜OB，由
FA×OA＝FB×OB
可知，FA＞FB。
[2]由图知，甲滑轮组中n＝2，由
η＝＝＝＝
得，甲滑轮组的效率
η甲＝×100%＝×100%＝62.5%
[3]由图示可知，甲图中n＝2，乙图中n＝3，由F＝（G+G动）可知，F甲＞F乙。
[4]根据题意可知，两种方法提升货物，并且匀速提升高度相同，则有用功相同，而乙增加了定滑轮需要克服绳重及摩擦力做的额外功增加，由
η＝＝
可知，η甲＞η乙。
4、加速 8 4
【详解】
[1]由v﹣t图像可知，在0~2s内，物体的速度随时间均匀增加，即物体做加速运动，因此当t＝1s时，物体处于加速状态。
[2]由v﹣t图像可知，在2~4s内，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v＝2m/s；根据v＝可得，在2~4s内物体通过的距离
s＝vt＝2m/s×2s＝4m
由图乙知，2~4s内物体受到的推力F＝2N，推力F做的功
W＝Fs＝2N×4m＝8J
[3]推力的功率
5、400 500 125
【详解】
[1]货物的重力为
工人对重物做的有用功为
[2]由可得，总功为
[3]由图可知，，由可得拉力为
三、计算题
1、（l） 1600J；（2）75%；（3）1000N
【详解】
解：（l）如图，滑轮组由两股绳承担物重，物体匀速提升2m，绳子自由端移动的距离
工人的拉力所做的总功
（2）滑轮组做的有用功
滑轮组的机械效率
（3）动滑轮的重力
人对绳子的最大拉力
工人通过该滑轮组装置能匀速拉起的物体的最大重力
答：（1）工人的拉力所做的总功为1600J；
（2）滑轮组的机械效率为75%；
（3）如果工人的重力为600N，工人通过该滑轮组装置能匀速拉起的物体的最大重力是1000N。
2、（1）80牛，方向竖直向上；（2）9厘米
【详解】
解：（1）在A点用力使杠杆水平平衡，当力的方向与杆垂直时力的力臂最大，此时有最小力，结合支点位置可判断得力的方向是垂直于杆且方向向上，即竖直向上。
根据杠杆平衡条件得
代数据得
可求得
（2）若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物
可求得距离为
答：（1）在A点使杠杆水平平衡的最小拉力的大小是80N，方向竖直向上；
（2）若改用18牛的力仍在A点竖直提起原重物，重物的悬挂点离O点的距离为9厘米。
3、（1）2400J；（2）2000W；（3）100N；（4）83.3%
【详解】
解：（1）由图乙知0～2s的拉力F1为300N；由图丙知，0～2s物体升高的高度h1＝4m；由图甲知，n＝2，拉力端移动距离
0～2s拉力F做的功
（2）由图乙知，2～4s的拉力F’＝250N；由图丙知，2～4s物体升高的高度
拉力端移动距离
2～4s卷扬机所做的功为
拉力F的功率
（3）由可得拉力做的有用功
拉力做的额外功
不计钢丝绳重和摩擦力大小，拉力做的额外功等于提升动滑轮的功，由得动滑轮的重力
（4）由图乙可知，仍用该机械提升其他重物时，最大拉力F最大＝300N，不计钢丝绳重和摩擦力大小，根据
提升的最大物重
因为滑轮组的机械效率
该滑轮组的机械效率的最大值
答：（1）0～2s拉力F所做的功是2400J；
（2）2～4s，提升重物过程中，卷扬机对绳子自由端施加的拉力F的功率是2000W；
（3）2～4s，提升重物过程中，滑轮组机械效率为80%，则动滑轮的重力是100N；
（4）仍用该机械提升其他重物时，该滑轮组的机械效率的最大值是83.3%。
4、（1）3m/s；（2）62.5%；（3）750N
【详解】
解：（1）物体下降速度为
因为有2段绳子，所以绳子上升的速度为
v绳＝2v物＝2×1.5m/s＝3m/s
（2）因为有2段绳子，所以绳子运动距离
s＝2h＝2×3m＝6m
放绳子的有用功
W有用＝Gh＝100N×3m＝300J
放绳子的总功
W总＝Fs＝80N×6m＝480J
滑轮组的效率
（3）不计绳重及摩擦，则动滑轮的重力
G动＝2F﹣G＝2×80N﹣100N＝60N
工人提升另一重240N的物体时所用拉力
工人的重力
G人＝m人g＝60kg×10N/kg＝600N
则工人对地面的压力
F压＝G人+F′＝600N+150N＝750N
答：（1）工人放绳的速度3m/s；
（2）滑轮组的效率为62.5%；
（3）当工人提升另一重240N的物体时工人对地面的压力为750N。
5、（1）1m/s；（2）800J；（3）80N
【详解】
解：（1）机器人行驶的速度
（2）机器人牵引力做的功
W＝Pt＝80W×10s＝800J
（3）由W＝Fs可得机器人行驶时受的牵引力
答：（1）机器人行驶的速度是1m/s；
（2）机器人牵引力做的功是800J；
（3）机器人行驶时受的牵引力是80N。
四、实验探究
1、质量 使小球达到水平面的速度不同 水平 B
【详解】
（1）[1]如图甲、丙所示，不同质量的小球从斜面同一高度由静止释放，达到水平面的速度相同，质量越大，纸盒被推得越远，说明小球的动能越大，是探究动能大小与质量的关系。
[2]图甲、乙所示，小球的质量相同，根据控制变量法可知：甲、乙是探究动能大小与速度的关系，由于同一小球从斜面不同高度由静止释放，达到水平面的速度不同，高度越高，达到水平面的速度越大，所以，甲、乙实验中，小球在斜面不同高度处静止释放的目的是使小球达到水平面的速度不同。
（2）[3]当杠杆沿水平方向平衡时，力臂正好了杠杆重合，为便于测量力臂，同时使杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响，则杠杆在水平位置平衡。
[4]设一个钩码重为G，一格长度为L，则根据杠杆的平衡条件可知
解得
n＝2
即挂在B处。
2、刻度尺和弹簧测力计 见解析 见解析
【详解】
（1）[1]（2）[2]要探究斜面的坡度对拉力的大小的影响，需要在斜面长度不变时，多次改变斜面的坡度，即斜面的高度来测量对应的拉力，那么在实验中所需的器材除了图示的之外，还需要用刻度尺来测量斜面的高度、用弹簧测力计来测量拉力。记录实验数据的表格如下：
实验次数 斜面高度h/m 拉力F/N
1
2
3
（3）[3]在实验中，其操作步骤如下：
①测量木块的高度h，将木板斜放在木块上，形成一个斜面，用弹簧测力计沿平行于斜面方向匀速将小车从木板底部拉到木板顶部，记下测力计此时的示数F。分别在表格中记录h和F；
②多次改变木块的高度，将木板的同一点斜放在木块上，从而改变斜面的坡度，重复步骤①。
比较所记录的数据，拉力F随着木块高度即斜面坡度的变大而变大，则小明的猜想正确。拉力F随着斜面坡度变大而变小或不变，则小明的猜想错误。