2021-2022学年基础强化北师大版物理八年级下册第九章 机械和功难点解析试题（含详解）

北师大版物理八年级下册第九章 机械和功难点解析
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、如图所示装置中，均匀木棒AB的A端固定在铰链上，悬线一端绕过一固定定滑轮，另一端用线套套在木棒上使棒保持水平。现使线套从图示位置逐渐向右移动，但始终使木棒保持水平，则悬线上的拉力T随移动距离而变化的关系正确的是(棒和悬线足够长)(　　)
A．逐渐变小 B．逐渐变大
C．先逐渐变小，后又逐渐变大 D．先逐渐变大，后又逐渐变小
2、下列生活现象中，说法正确的是（　　）
A．家里鱼缸中的鱼吐出的气泡上升时越来越大
B．一瓶氧气用掉一半后，质量变为原来一半密度不变
C．塑料吸盘能贴在光滑的墙上，是因为墙和吸盘之间的分子引力作用
D．瓶盖起子应用了杠杆知识，使用时是为了省距离
3、汽车以额定功率从水平路面上坡时，司机换档是为了（　　）
A．增大速度，增大牵引力 B．减小速度，减小牵引力
C．增大速度，减小牵引力 D．减小速度，增大牵引力
4、如图所示，动滑轮重为1N，拉力F为5N，则重物G和弹簧秤读数为（　　）
A．G为4N，弹簧秤读数为5N B．G为9N，弹簧秤读数为10N
C．G为10N，弹簧秤读数为5N D．G为9N，弹簧秤读数为5N
　
5、关于功、功率及机械效率，下列说法正确的是（　　）
A．机械效率越大，机械做功越快 B．做功越多，功率越大
C．机械效率越大，做功时间越短 D．做功越快，功率越大
6、下列关于功率和机械效率的说法正确的是（　　）
A．功率越小的机械做功越慢
B．功率越大的机械越省力
C．机械效率越低的机械做功越慢
D．机械效率越高的机械一定越省力
7、如图所示，斜面高为1m、长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端。下列判断中正确的是（　　）
A．克服木箱重力做的功为800J
B．木箱受到斜面的摩擦力为25N
C．斜面对木箱支持力做功为200J
D．拉动木箱的过程中，斜面的机械效率为80%
8、如图，司机通过操作液压系统卸货（假设货物质量分布均匀），此时车厢部分可以看作杠杆，关于该杠杆下列分析正确的是（　　）
A．A点是支点，且为省力杠杆 B．A点是支点，且为费力杠杆
C．B点是支点，且为省力杠杆 D．B点是支点，且为费力杠杆
9、两个完全相同的滑轮，其重力均为20N。分别用图甲、乙两种方式，将重400N的物体以相同的速度匀速提升了10m，不计摩擦和绳重，则下列判断正确的是（　　）
A．F1做的功大于F2做的功
B．F1和F2做的功相等
C．F1做功的功率小于F2做功的功率
D．甲的机械效率小于乙的机械效率
10、如图所示，用一滑轮组在5s内将一重为200N的物体向上匀速提起2m，不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．物体上升的速度是2.5m/s B．拉力F下降6米
C．拉力F的功率为80W D．拉力F的功率为40W
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题5分，共计25分）
1、如图所示，轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A点处挂一个重为20N的物体，B点处加一个竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，且OB：AB=2：1，则F=　 　N。
2、如图甲所示，这是集自动清扫技术和人工智能设计于一体的地面清扫机器人，通过电动机旋转产生高速气流，将灰尘、杂物吸入集尘盒。机器人扫地时所受阻力f与速度v的关系图像如图乙所示。若该机器人在1min内沿直线匀速清扫地面的距离为12m，则机器人在清扫过程中动力所做的功为　 　J；若机器人以0.4m/s的速度匀速直线清扫，则机器人的动力做功的功率为　 　W。
3、2017年春季，共享单车投向随州市场，为创建文明城市增加了一道亮丽的风景线，倡导了“绿色出行，低碳生活”的理念，备受人们欢迎。共享单车的设计和使用中包含着很多物理知识的应用。试举三例说明：
①　 　
②　 　
③　 　
4、如图所示，GA＝10N，GB＝20N，现用一水平向右的力F作用物体A上，使A向右匀速滑动，则弹簧秤的示数为　 　N，拉力F为　 　N．（已知物体A、B和地面的表面粗糙程度都相同，摩擦力f与表面所受的压力 成正比，且 ＝0.2，不计绳、弹簧秤、滑轮的重力和滑轮与轴之间的摩擦）。
5、如图，用一轻直杆把飞机机翼模型固定在轻质杠杆上，直杆始终与杠杆垂直，用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆始终在水平位置平衡。弹簧测力计示数如图中的放大图。那么机翼模型所受的重力为　 　N。当对模型水平向右吹风时，弹簧测力计的示数将　 　（填“变大”或“不变”或“变小”）。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、小刚利用如图所示的滑轮组，将重为240N的物体匀速提升了2m，已知他自身的重力为500N，两脚与地面接触的总面积S＝400cm2，若此过程中他对地面的压强是8000Pa，则：
（1）小刚需要将绳子向下拉　 　m；若小刚加速拉动绳子，则他对地面的压强将　 　（填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）不计绳重与摩擦，则动滑轮的重是多少？
（3）不计绳重与摩擦的情况下，小刚最多可以拉起多重的物体？
2、如图所示，工人用滑轮组匀速提升重800 N的货物，所用的拉力F为500 N，货物在50 s内匀速上升5 m。不计绳重及细绳与滑轮间的摩擦，求：
（1）在此过程中工人所做的有用功。
（2）拉力做功的功率。
（3）滑轮组的机械效率。
（4）若工人用滑轮组匀速提升重1000 N的货物，则滑轮组的机械效率。（结果保留至1%）
3、如图所示，为中考体育加试中的“座位体前屈”测试。
（1）假如人的质量为50kg，和地面的接触面积为2500cm2．求：人对地面的压强。（g＝10N/kg）
（2）人推力10N，推动手推板前进10cm。求：人对手推板做的功。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、某实验小组进行简单机械类探究实验。
（1）探究“杠杆平衡条件”实验前，为方便测量力臂，应将杠杆调节到水平位置平衡，图1中，杠杆的平衡螺母B应向　 　调节（选填“左”或“右”）；
（2）图2中，要使杠杆在水平位置平衡，需在C点悬挂　 　个同样的钩码；
（3）某同学进行正确的实验操作后，能不能根据(2)问中的一组数据得出结沦？　 　（选填“能”或“不能”），理由是　 　；
（4）探究“动滑轮的待点”的实验结果表明：使用动滑轮可以　 　（选填“省力”或“省距离”），但不能改变力的方向；
（5）生活和工作中使用的滑轮如：A国旗杆顶部的滑轮；B电动起重机吊钩上的滑轮，属于动滑轮的是　 　（选填“A“或“B”）。
2、在“探究杠杆平衡条件”实验中，器材有： 铁架台，质量分布均匀的杠杆各一个；相同的钩码若干。装置如图。
（1）把中点 O作为支点，目的是消除　 　对实验的影响。
（2）为了使力臂和杠杆重合，方便测量力臂，实验前应调节杠杆在　 　位置平衡。
调节时，发现杠杆右端下沉，应把平衡螺母向　 　调节。
（3）在左侧距 O点10cm 的位置和右侧距 O点 20cm 的位置分别挂两个钩码。观察到的现象是杠杆___________。
A．保持静止 B．顺时针匀速转动
C．顺时针加速转动 D．逆时针加速转动
（4）要探究动力和阻力都在支点的同侧时杠杆的平衡条件，还需要的测量工具是　 　。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】根据图像，定滑轮上的绳子作用在杠杆上的力对于的力臂是支点到线套的距离，当线套向右移动时，力臂变大，拉力T变小，继续向右运动时，先套的力臂减小，拉力变大，C符合题意。
故答案为：C.
【分析】作用在杠杆上的拉力，力臂增大，拉力减小，力臂减小时拉力变大。
2、【答案】A
【解析】【解答】A、根据p＝ρgh可知，当气泡在水中上升的过程中，h变小，压强变小，压强变小后气泡体积变大，A符合题意；
B、一瓶氧气，用掉一半后，氧气的质量减半，剩余氧气还充满整个氧气瓶，剩余氧气的体积不变，根据ρ＝ 可知，瓶中的氧气密度变为原来的一半，C不符合题意；
C、塑料挂钩的吸盘能贴在光滑的墙上，是因为受到大气压强的作用，而不是因为墙和吸盘之间的分子引力作用，C不符合题意；
D、瓶盖起子属于省力杠杆，使用时省力费距离，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】通过气泡深度以及体积的变化，利用压强的计算公式p＝ρgh分析.
氧气用掉一半，质量减半，氧气还充满整个氧气瓶，体积保持不变，根据密度公式ρ＝ 判断密度的变化.
大气对浸在它里面的物体产生压强，即大气压强.
省力杠杆的动力臂大于阻力臂；费力杠杆的动力臂小于阻力臂.
3、【答案】D
【解析】【解答】为了容易爬坡，应增大牵引力，因为功率恒定，所以根据公式 可知在爬坡的时候换档减小速度可增大牵引力。
故答案为：D。
【分析】汽车发动机的功率一定，通过公式P=Fv看出，速度越小，牵引力越大。
4、【答案】D
【解析】【解答】解：此时弹簧秤与拉力F共同承担重物和滑轮的重力，
因拉力F为5N，所以弹簧秤读数也为5N；
1N+G=10N，所以G=9N，D符合题意，
故答案为：D。
【分析】动滑轮的特点是可以省力，如不考虑动滑轮重力和摩擦，恰好可以省一半力.
5、【答案】D
【解析】【解答】AC．机械效率是有用功与总功的比值，与做功快慢无关，AC不符合题意；
B．功率是表示做功快慢的物理量，等于单位时间所做的功，时间未知，不能确定功率大小，B不符合题意；
D．功率就是描述物体做功快慢的物理量。做功快，功率一定大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】功率是描述物体做功快慢的物理量，物体功率越大，做功越快，但不见得做功多。
6、【答案】A
【解析】【解答】A．功率是描述物体做功快慢的物理量，功率越小，说明物体做功越慢，A符合题意；
B．机械省力与否与功率大小没有关系，B不符合题意；
C．机械效率低只能说明有用功在总功中占的百分比小，与机械做功快慢无关，C不符合题意；
D．机械效率高只能说明有用功在总功中占的百分比大，与机械是否省力无关，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】功率是描述物体做功快慢的物理量，物体功率越大，做功越快，但不见得做功多；机械效率代表的有用功占总功的比例。
7、【答案】B
【解析】【解答】A．由题意知，木箱的重力G=200N，h=1m，则木箱克服重力做功W有用=Gh=200N×1m=200J
A不符合题意；
B．拉力F做的功W总=FL=75N×4m=300J
克服摩擦力做功W额=W总-W有用=300J-200J=100J
木箱受到斜面的摩擦力
B符合题意；
C．木箱移动方向与支持力方向垂直，没有在支持力的方向上移动距离，所以斜面的支持力做功为零，C不符合题意；
D．拉动木箱的过程中，斜面的机械效率为 ≈67%
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】用斜面提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。
8、【答案】C
【解析】【解答】如图所示，卸货时，车厢围绕B转动，因此B是支点，从图中可知动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故答案为：C。
【分析】动力臂大于阻力臂的杠杆为省力杠杆，省力杠杆可以省力，但是费距离，动力臂等于阻力臂的杠杆为等臂杠杆，动力臂小于阻力臂的杠杆为费力杠杆，费力杠杆可以省距离，但是费力。
9、【答案】C
【解析】【解答】AB.根据图像，甲是定滑轮，拉力F1只对物体做功，拉力F2对物体和动滑轮做功，则F1做功小于F2做功，A不符合题意，B不符合题意；
C.因为F1做的功小于F2做的功，在相同时间内，F1的功率小于F2的功率，C符合题意；
D.甲图是定滑轮，没有额外功，乙是动滑轮，有额外功，所以，甲的机械效率大于乙的机械效率，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】根据物体重力和滑轮重力分析定滑轮和动滑轮拉力大小，做功的多少和功率。
10、【答案】C
【解析】【解答】A、物体上升的速度：v＝ ＝ ＝0.4m/s，A不符合题意；B、由图可知，n＝2，绳子自由端移动距离s＝2h＝2×2m＝4m，B不符合题意；CD、不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦，绳端的拉力：F＝ G＝ ×200N＝100N，绳子的速度：v绳＝2v物＝2×0.4m/s＝0.8m/s，拉力F的功率：P＝ ＝ ＝Fv绳＝100N×0.8m/s＝80W，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用v＝ 求得物体上升的速度；
利用s=nh求得绳子自由端移动距离；
不计动滑轮及绳自重，忽略摩擦，利用F＝ G绳端的拉力；绳子的速度：v绳＝nv物，利用P＝ ＝ ＝Fv绳求得拉力F的功率.
二、填空题
1、【答案】30
【解析】【解答】根据图像，杠杆的支点在端点，重物G的力臂是OA，则OB:OA=OB:(OB+AB)=2：3，根据杠杆平衡条件F×OB=G×OA，。
故答案为：30.
【分析】根据杠杆平衡条件，结合力臂关系，计算拉力的大小。
2、【答案】720；48
【解析】【解答】机器人匀速清扫时的速度
由图乙知，此时的机器人所受的阻力f=60N
而机器人的动力与阻力是一对平衡力，所以这个过程中，动力所做的功W=Fs=fs=60N×12m=720m
当机器人以0.4m/s的速度匀速清扫时，由图乙知，机器人所受的动力F=f1=120N
则机器人动力做功的功率P=Fv1=120N×0.4m/s=48J
【分析】先利用速度计算公式求得机器人匀速清扫时的速度，再根据机器人扫地时所受阻力与速度的关系图像得出阻力。同理，由根据机器人扫地时所受阻力与速度的关系图像得出阻力，P=Fv可求得机器人的动力功率。
3、【答案】自行车的尾灯，利用了光的反射成像；自行车车轮宽大，增大受力面积，减小了对路面的压强；自行车车把，是一个省力杠杆
【解析】【解答】解：自行车所包含的物理知识的应用有：（1）自行车的尾灯，利用了光的反射成像；（2）自行车车轮宽大，增大受力面积，减小了对路面的压强；（3）自行车车把，是一个省力杠杆；（4）链条上有润滑油，是为了减小摩擦；（5）轮胎上有花纹是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦。
故答案为：①自行车的尾灯，利用了光的反射成像；②自行车车轮宽大，增大受力面积，减小了对路面的压强；③自行车车把，是一个省力杠杆。
【分析】自行车的尾灯，利用了光的反射成像；增大受力面积，减小了对路面的压强；增大接触面的粗糙程度增大摩擦。
4、【答案】8；18
【解析】【解答】根据题意知，当A向右匀速滑动，A、B两物体均处于平衡状态；对A受力分析有： ；根据物体受力平衡可知： ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① ＝10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②对B受力分析有： ；根据物体受力平衡可知： ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④其中 与 、 与 是一对相互作用力，则 ；由于物体A、B和地面的表面粗糙程度都相同，摩擦力f与表面所受的压力FN成正比，且 ＝0.2，所以， ＝0.2 ＝0.2× ＝0.2×10N＝2N，f＝0.2 ＝0.2×（10N+20N）＝6N，由③得： ＝6N+2N＝8N，对于滑轮组，则弹簧秤的示数为FB，由于滑轮组的绳子股数n＝2，则 ＝2×8N＝16N，由①得： ＝16N+2N＝18N。
故答案为：8；18。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数，分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系。
5、【答案】2.4；变小
【解析】【解答】由图可知，弹簧测力计分度值为0.2N，其示数为3.2N；由杠杆平衡条件 ，可知
则机翼模型所受的重力为 当对模型水平向右吹风时，重力不变，但重力的力臂变小，在拉力的力臂不变时，拉力变小，即弹簧测力计的示数将变小。
【分析】根据杠杆平衡条件，结合测力计的拉力计算物体的重力；流体流速越大，压强越小，结合力的变化，计算测力计的拉力变化。
三、计算题
1、【答案】（1）4；变小
（2）解：由p＝ 可知小刚对地面的压力：F压＝pS＝8000Pa×400×10﹣4m2＝320N，
因为F压＝G人﹣F拉，
所以滑轮组对小刚的拉力：F拉＝G人﹣F压＝500N﹣320N＝180N，
由于力的作用是相互的，则小刚对滑轮组的拉力：F＝F拉＝180N，
不计绳重与摩擦，拉力F＝ （G+G动），则动滑轮的重力：G动＝2F﹣G＝2×180N﹣240N＝120N
答：不计绳重与摩擦，动滑轮的重是120N
（3）解：小刚站在地面上，小刚的最大拉力F最大＝G人＝500N，
不计绳重与摩擦，最大拉力：F最大＝ （G最大+G动），
小刚最多可以拉起物体的重力：G最大＝2F最大﹣G动＝2×500N﹣120N＝880N
答：不计绳重与摩擦的情况下，小刚最多可以拉起880N的物体
【解析】【解答】（1）由图知，n＝2，则小刚需要将绳子向下拉的距离：s＝2h＝2×2m＝4m；
若小刚加速拉动绳子，他对绳子的拉力变大，因力的作用是相互的，则绳子对小刚向上的拉力增大，小刚对地面的压力变小，受力面积不变，由p＝ 可知小刚对地面的压强变小
【分析】处在水平面上的物体，物体对桌面的压力等于重力，结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强，其中F是压力，S是受力面积；在滑轮组中，与动滑轮接触的绳子的段数越多，那么这个滑轮组就越省力，但是也越费距离。
2、【答案】（1）解：工人所做的有用功： ；
答：在此过程中工人所做的有用功为4000J
（2）解：由图可知，n=2，则绳端移动的距离 ；
总功： ；
拉力做功的功率： ；
答：拉力做功的功率为100W
（3）解：滑轮组的机械效率： ；
答：滑轮组的机械效率为80%
（4）解：因不计绳子重和摩擦，由 可得动滑轮的重力： ，
则根据
可得提升重1000N的货物的机械效率为： 。
答：工人用滑轮组匀速提升重1000N的货物，则滑轮组的机械效率为83%。
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积计算有用功；（2）拉力和移动距离的乘积计算总功，功和时间的比值计算功率；（3）有用功和总功的比值计算机械效率。
3、【答案】（1）解：人对地面的压强：
p＝ ＝ ＝ ＝ ＝2000Pa
答：人对地面的压强为2000Pa
（2）解：由题知，人的推力10N，推动手推板前进10cm，
则人对手推板做的功：
W＝F推s═10N×10×10﹣2m＝1J
答：人对手推板做的功为1J
【解析】【分析】（1）利用p＝ ＝ ＝ 求得 人对地面的压强 .
（2）利用 W＝F推s 求得 人对手推板做的功 .
四、实验探究
1、【答案】（1）右
（2）3
（3）不能；实验次数太少，得出的结论具有偶然性
（4）省力
（5）B
【解析】【解答】(1)根据调节杠杆平衡的方法原则：左下右调，右下左调，先快后慢并结合图1可知，杠杆的平衡螺母B应向右调节；
(2)设一个钩码重为G，杠杆上一个格为L，观察图2，根据杠杆平衡条件：2G×3L=3G×2L，要使杠杆在水平位置平衡，需在C点悬挂3个同样的钩码；
(3)杠杆平衡条件是规律性结论，必须经过多次实验验证才行，只有一次实验数据，偶然性太大，不能反映普遍规律，故不能根据(2)问中的一组数据得出结沦。
(4)动滑轮实质上是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆，所以使用动滑轮可以省力。
(5)定滑轮的轴固定不动，不随被提起的物体一起运动；而动滑轮使用时则随被提起的物体一起运动，故根据它们的使用特点可知，属于动滑轮的是B选项。
【分析】（1）调节杠杆水平平衡时，平衡螺母向偏高的一侧调节；
（2）根据杠杆的平衡条件，结合力臂和已知的力，计算杠杆上的钩码个数；
（3）探究杠杆平衡条件时，需要多次测量探究规律的普遍性；
（4）使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向；
（5）动滑轮是能和物体一起移动的滑轮。
2、【答案】（1）杠杆重力
（2）水平；左
（3）C
（4）弹簧测力计
【解析】【解答】（1）把中点 O作为支点，目的是使杠杆重力的作用线通过支点，重力的作用不使杠杆转动，消除重力对实验的影响。
（2） 为了使力臂和杠杆重合，方便测量力臂，实验前应调节杠杆在水平位置平衡，此时力臂与杠杆重合，可以从杠杆上直接读出力臂的长度。
调节时，发现杠杆右端下沉，应把平衡螺母向左调节，直到杠杆沿水平方向平衡。
（3）在左侧距 O点10cm 的位置和右侧距 O点 20cm 的位置分别挂两个钩码，则有
右侧力和力臂的乘积较大，所以，观察到的现象是杠杆顺时针转动。
（4）要探究动力和阻力都在支点的同侧时杠杆的平衡条件，需要对杠杆施加向上的作用力，不能用挂钩码的方法来实现，所以还需要的测量工具是弹簧测力计。
【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，支点在杠杆的重心时，可以减小杠杆的自身重力对实验的影响；
（2）探究杠杆平衡条件时，调节杠杆水平平衡，便于测量力臂的大小；调节水平平衡时，平衡螺母向偏高的一侧调节；
（3）根据杠杆平衡条件，结合已知的力和力臂，判断是否平衡；
（4）探究动力和阻力在杠杆的支点同侧实验现象时，还需要弹簧测力计。