2021-2022学年基础强化北师大版物理八年级下册第九章 机械和功专题训练试题（含答案解析）

北师大版物理八年级下册第九章 机械和功专题训练
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，斜面长20m、高10m，固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力，在20s内把重60N的物体从斜面底端拉至斜面顶端。在此过程中（　　）
A．所做的有用功为800J B．斜面的机械效率是75%
C．该同学对物体做功的是1200J D．该同学对物体做功的功率是30W
2、关于功、功率和机效率，下列说法中正确的是（　　）
A．做功多的机械，功率一定大
B．功率大的机械，做功一定快
C．做功快的机械，机械效率一定高
D．精密的机械，机械效率能达到100％
3、如图所示，工人用撬棍撬石头时，小石块的位置不变，手放在撬棍最左端，垂直于撬棍向下压比竖直向下压更省力。根据这一现象大家提出了下列科学问题，其中最有探究价值且易于探究的是（　　）
A．为什么手垂直于撬棍向下压比竖直向下压更省力？
B．杠杆平衡时，动力、动力臂、阻力、阻力臂有什么关系？
C．当动力和动力臂一定时，阻力和阻力臂有什么关系？
D．当阻力和阻力臂一定时，动力和动力臂有什么关系？
4、将一个定滑轮和挂有一个重6N钩码的动滑轮分别组装成如图甲和乙所示的两种滑轮组。在图甲滑轮组，用大小为36N的竖直向下的拉力F1把钩码匀速提升了0.3m；在图乙滑轮组，用竖直向上的拉力F2把钩码匀速提升了0.6m。不计摩擦和绳重。设图甲滑轮组的机械效率为η甲，图乙滑轮组的机械效率为η乙，则（　　）
A．η甲＞η乙 B．η甲＜η乙
C．η甲≈55.5% D．η乙≈83.3%
5、如图所示是使用简单机械匀速提升物体的四种方式，其中D图中绳子的悬挂点在杠杆的中心处。不计机械自重和摩擦，如果现在四种方式人提供的拉力大小相等，那么四个物体重力最大的是（　　）
A． B．
C． D．
6、如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力F随提升高度h变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为87.5%，绳重和摩擦忽略不计，下列选项正确的是（　　）
A．物块的边长为0.6m
B．动滑轮重为300N
C．提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于87.5%
D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为1650J
7、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
8、如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式，不计机械自重和摩擦，其中所需动力最小的是(　　)
A． B．
C． D．
9、如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中下列说法正确的是（　　）
A．绳子自由端移动的距离为2m
B．物体与地面间的滑动摩擦力为48N
C．拉力F的功率为4W
D．有用功为120J
10、如图所示，物体A重120N，在重力为GB的物体B的作用下在水平桌面上做匀速直线运动，A与桌面之间的摩擦力为f．如果在A上加一个水平向左大小为180N的拉力F（注：图中未画出），当物体B匀速上升时（不计摩擦、绳重及滑轮重），则下列选项正确的是（　　）
A．GB＝30N B．GB＝90N C．f＝90N D．f＝180N
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、一个正常成年人的心脏推动血液流动的功率为1.0W．则该成年人1h心脏对血液做的功　 　J，这些功可以把　 　N的水送到10m高处。
2、一名体重为 500N 的学生双脚站在水平地面上，要用如图所示的滑轮组将 600N 的重物匀速提升 1m．该同学匀速提升的过程中滑轮组的机械效率是 80%，单脚面积为200cm2，则拉力的大小为　 　N，拉起物体时他对地面的压强为　 　Pa．
3、如图所示，一物块的重力为G，现用平行于斜面的拉力F1把物块匀速拉到高为h的A点，物块在斜面上移动距离为s1，请用题目中出现的物理量符号写出此过程中有用功为　 　，总功为　 　，物块到达斜面顶端后放平，利用动滑轮匀速水平拉动，测出物块移动的距离为s2、水平拉力F2，以上条件　 　(选填“能”或“不能”)求出此时滑轮的机械效率η 如果能，写出η的表达式；如果条件不足，写出还需补充的物理量的测量步骤和符号　 　，并写出η的表达式　 　。(η用题目已知及补充的物理量符号表示)
4、如图所示，有斜面长为l、高为h的斜坡和物块等器材，同学们一起探究使用斜面这种简单机械是否省功，应测量的数值有物块重G、斜面高h、　 　和斜面长l。
5、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均匀拉到定点A，已知道AB＞AC，如果拉力做的功分别为W1、W2 ， 拉力所做的功率分别为P1、P2 ， 则W1　 　W2 ， P1　 　P2．
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、如图所示，一轻质杠杆支在支架上， ， 的底面积为 ， 重为 。当 时，此时 对地面的压强为 ，求：
（1）绳子上的拉力；
（2） 物重的大小。
2、在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图所示。为了尽快疏通道路，交警只用了30s的时间，指挥拖车在水平路面上将故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是6m/s，绳子自由端的拉力做功2.7×105J，该装置的机械效率是80%。求：
（1）故障车在30s内通过的路程；
（2）对故障车所做的有用功；
（3）故障车在被拖离过程中受到的阻力。
3、杠杆平衡时，动力F1的大小为10牛，动力臂l1为0.2米，阻力臂l2为0.5米．求阻力F2的大小．
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、小红和小明在探究“杠杆平衡条件”实验中，给他们提供的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个．
（1）实验前他们发现杠杆处于如图甲的状态，此时杠杆处于　 　（选填“平衡”或“非平衡”）状态，他们应将杠杆两端的平衡螺母向　 　（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在　 　位置平衡
（2）小明在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中．
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 1.0 0.10 1.0 0.10
2 1.5 0.08 1.5 0.08
3 2.0 0.07 2.0 0.07
小红认为，表中小明的实验数据缺乏普遍性，用来得出实验结论不够充分，于是小明的实验和数据收集提出了具体的建议．小红的建议是小明还要在　 　的情况下进行实验和收集数据
（3）图乙中杠杆处于平衡状态，如果小明将A、B两处的钩码同时去掉1个，那么杠杆将　 　（选填“仍保持平衡”左端下沉”或“右端下沉”），为使杠杠恢复水平平衡，只需将右侧钩码向右移动　 　格
（4）小红同学又进行了如图丙的探究，发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉动，使杠杆仍然在水平位置平衡时需要施加的拉力　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）3N，原因是　 　．（每个钩码重0.5N）
2、在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）图甲中杠杆恰好处于水平位置平衡，若在A处下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，需将挂在B处的钩码向右移动　 　格；当杠杆平衡、钩码静止时，挂在A处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对 　 　（选填“平衡力”或“相互作用力”）；
（2）如图乙，小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，使杠杆再次在水平位置平衡（每个钩码重0.5N），弹簧测力计示数 　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）1N；如果竖直向上拉动弹簧测力计，它是 　 　杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】B
【解析】【解答】（1）拉力做的有用功：W有=Gh=60N×10m=600J，A错误；
（2）拉力F做的总功：W总=Fs=40N×20m=800J，C错误；
（3）斜面的机械效率：,B正确；
（4）该同学对物体做功的功率：，D错误。
故答案为：B。
【分析】（1）利用W=Gh求拉力做的有用功；
（2）利用W=Fs求拉力F做的总功；
（3）斜面的机械效率等于有用功与总功之比；
（4）该同学对物体做功的功率等于总功功与所用时间之比。
2、【答案】B
【解析】【解答】A．做功的多少由力的大小和在力的方向上移动的距离大小有关，而功率是指的做功的快慢，由做功的多少和时间共同决定，做功多的机械，不一定花的时间短，A选项错误；
B．功率是指的做功的快慢，故功率大则做功一定快，是正确的，B选项正确；
C．做功快的机械是指功率大，是做功的快慢，而机械效率是指的有用功和总功的比例，故功率大，机械效率不一定大，C选项错误；
D．任何一个机械不可能达到100%，D选项错误。
故答案为：B。
【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。
3、【答案】D
【解析】【解答】A．为什么手垂直于撬棍向下压比竖直向下压更省力？只是针对现象提出问题，没有探究现象产生的本质，没有探究价值，A不符合题意；
B．探究四个因素有什么关系？实验室中是将杠杆至于水平位置，便于测量力臂，多次改变动力、阻力找出一般规律，属于不易于探究，B不符合题意；
CD．撬石头，阻力、阻力臂一定，改变动力和动力臂较容易该问题有价值且易于探究，而动力和动力臂一定，改变阻力和阻力臂较麻烦，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】杠杆平衡时，如果阻力和阻力臂固定，根据杠杆的平衡条件可得，如果动力臂越大，那么动力就越小，如果动力臂越小，动力就越大。
4、【答案】D
【解析】【解答】由图可知，甲、乙滑轮组中n1=2、n2=3，不计摩擦和绳重时滑轮组的机械效率分别为
即η甲=η乙，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据物体重力和动滑轮的重力，可以计算滑轮组的机械效率。
5、【答案】B
【解析】【解答】A．图中为斜面，拉力做功等于克服物体重力做的功，则F1×4m=G×2m
解得拉力
B．图中滑轮组由3段绳子承担物重，则绳端的拉力
C．图中为定滑轮，定滑轮不省力，则F3=G3；
D．由杠杆的平衡条件知道，
又因为现在四种方式人提供的拉力大小相等，即
四个物体重力最大的是G2，B符合题意。
故答案为：B。
【分析】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。
6、【答案】D
【解析】【解答】A．由图，0.6m开始出水，1.1m完全出水，所以物块边长为0.5m，A不符合题意；
B．物块完全离开水面后，拉力2000N，动滑轮的机械效率为
解得G=3500N，动滑轮重为G1=2F-G=2×2000N-3500N=500N
B不符合题意；
C．提升物块完全离开水面前，因为存在浮力，所以对物体的实际拉力小于重力，所以机械效率小于87.5%，C不符合题意；
D．将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力F做的功为W=2F1h1=2×1375N×0.6m=1650J
D符合题意。
故答案为：D。
【分析】求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs。
7、【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.
8、【答案】D
【解析】【解答】A图中滑轮组的绳子股数n=2，不计机械自重和摩擦时的拉力为 ；B图中滑轮组的绳子股数n =3，不计机械自重和摩擦时的拉力为 ；C图中滑轮为动滑轮，作用力作用在滑轮上，此时的拉力为F=2G；D图中由杠杆平衡条件可知
OA∶OB=OC∶OD=1m∶(1m+3m)=1∶4
F×OB=G×OA
F= ×G= G
综上所述，使用杠杆时的动力最小，D符合题意
故答案为：D
【分析】滑轮组省力情况和绳子股数有关，根据杠杆上力臂关系计算杠杆上的力。
9、【答案】B
【解析】【解答】解：A、由图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s绳＝3s物＝3v物t＝3×0.2m/s×10s＝6m，A不符合题意；
B、有用功W有＝fs物，拉力做的总功W总＝Fs绳，
因为η＝ ＝ ＝ ＝ ，
所以物体与地面间的滑动摩擦力：
f＝η×3F＝80%×3×20N＝48N，B符合题意；
C、拉力做功为：W总＝Fs绳＝20N×6m＝120J，
拉力做功的功率：P＝ ＝ ＝12W，C不符合题意；
D、有用功：W有＝fs物＝fv物t＝48N×0.2m/s×10s＝96J，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用s=vt求物体移动距离，拉力端移动的距离等于物体移动距离的n倍；利用η＝ ＝ 求摩擦力f；再利用W总＝Fs绳求拉力做的总功，再利用P＝ 功率公式求拉力做功功率；利用W有＝fs物＝fv物t计算拉力做的有用功.
10、【答案】C
【解析】【解答】分析滑轮组的特点可以得出，左侧滑轮为动滑轮，右侧滑轮为定滑轮，绳子的段数为2段。物体A在B的作用下匀速运动，则物体A受的摩擦力 ，如果在A上再加一个向左的180N的力，物体A影响摩擦力的两个要素都没改变，所以摩擦力还是 ，只是方向从向左变成了向右，于是可以得出180N＝ ，因为 ，所以180N＝ ，所以 ＝45N，f＝90N。
故答案为：C
【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。
二、填空题
1、【答案】3600；360
【解析】【解答】（1）因为P＝1.0W，t＝1h＝3600s，所以1h心脏对血液做的功为：W＝Pt＝1.0W×3600s＝3600J；（2）因为h＝10m，所以运送水的重力为：G＝ ＝ ＝360N，
故答案为：3600；360。
【分析】结合v-t图像，利用W＝Pt求得1h心脏对血液做的功，再利用G＝ 求得运送水的重力.
2、【答案】375；3125
【解析】【解答】（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h=2×1m=2m，
有用功：W有=Gh=600N×1m=600J，
由得，总功：，
由W总=Fs得，拉力：；
（2）拉起物体时他对地面的压力：F压=G人-F=500N-375N=125N，
受力面积：S=2×200cm2=400cm2=0.04m2，
对地面的压强：。
故答案为：375；3125。
【分析】（1）由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，由W有=Gh计算出有用功，利用机械效率公式求出总功，利用W总=Fs计算拉力；
（2）拉起物体时他对地面的压力等于人的重力减去拉力，求出受力面积（两只脚面积），再利用求对地面的压强。
3、【答案】Gh；F1s1；不能；用弹簧测力计拉着物块在水平面上做匀速直线运动，读出示数为F3；
【解析】【解答】利用斜面的目的是提升物体，匀速提升物体做的功为 在利用机械时，我们施加的力为F1，这个力的作用点通过的距离为s1，则总功为 如果要计算滑轮的机械效率，需要知道有用功。在水平地面上拉动物体前进，计算有用功的要素有：对物体的水平拉力、物体在拉力的方向上前进的距离。此题中不知道动滑轮对物体的拉力，故没有办法计算有用功，就不能计算机械效率。要计算滑轮的机械效率，需要测出使物体在水平面上匀速前进时，对其的水平拉力，故操作为：用弹簧测力计拉着物块在水平面上做匀速直线运动，读出示数为F3。动滑轮的机械效率为
【分析】根据物体的重力和高度的乘积计算有用功，根据拉力和距离的乘积计算总功，根据物体受到的摩擦力和拉力可以计算机械效率。
4、【答案】弹簧测力计对物块的拉力F
【解析】【解答】探究使用斜面这种简单机械是否省功，我们需要知道物体做的有用功、总功；根据做功条件可知做有用功需要知道物体的重力F、斜面高h，总功需要知道斜面长l、弹簧测力计对物块的拉力F。
【分析】测量使用斜面是否省功时，需要测量物体的重力、斜面高度和长度，斜面上对物体的拉力。
5、【答案】＝；＜
【解析】【解答】（1）斜面AB倾斜角度小于AC，所以物体沿AB运动时拉力较小，即F1＜F2；
（2）斜面光滑说明摩擦力为0，使用任何机械都不省功，所以拉力在两斜面上做功相同，即W1=W2．
（3）速度相同，物体沿AC运动时用的时间较少，根据公式 可知，做相同的功时，拉力沿AC运动时拉力做功的功率较大，即P1＜P2．
【分析】斜面上无摩擦时，沿斜面运动的物体无额外功，则总功等于有用功；根据功和时间的比值计算功率。
三、计算题
1、【答案】（1）解：根据杠杆平衡条件， 可得
绳子的拉力为
答：绳子的拉力为为15N；
（2）解：由于 ，则地面对物体的支持力为
重物 受重力、绳子向上的拉力 及地面对它的支持力 ，则 物重的大小
答： 物重的大小为45N。
【解析】【分析】（1）杠杆处于平衡状态，结合动力、动力臂、阻力、阻力臂，利用杠杆的平衡条件分析求解；
（2）已知压强的大小，结合压强的变形公式F=pS求解压力，结合拉力和支持力求解重力即可。
2、【答案】（1）解：故障车在30s内通过的路程为
答：故障车在30s内通过的路程180m；
（2）解：对故障车所做的有用功为
答：对故障车所做的有用功 ；
（3）解：故障车在被拖离过程中受到的阻力为
答：故障车在被拖离过程中受到的阻力
【解析】【分析】（1）根据速度和时间的乘积计算路程；（2）利用总功和机械效率的乘积计算有用功；（3）利用有用功和距离的比值计算牵引力和阻力。
3、【答案】解：由题意可知，F1=10N，l1=0.2m，l2=0.5m，
由杠杆的平衡条件 得： ．
答：阻力F2的大小为4N．
【解析】【分析】根据杠杆平衡条件，结合力和力臂，计算杠杆上的力。
四、实验探究
1、【答案】（1）平衡；右；水平
（2）动力和阻力不相等
（3）左端下沉；1
（4）大于；杠杆自重的影响
【解析】【解答】（1）杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆静止，此时杠杆处于平衡状态；杠杆左端下沉，说明杠杆的重心在支点左侧，调节平衡螺母应使杠杆重心右移，使杠杆在水平位置平衡；（2）由图表可知，力的大小与力臂都相等，应避免偶然性；小红的建议是还要在动力和阻力不相等的情况下进行实验和收集数据；（3）设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格的长度为l，图乙中杠杆水平平衡后，在杠杆左右两边钩码下同时去掉一个相同的钩码，左端：2G×2l=4Gl，右端：G×3l=3Gl，左端大于右端，故左端下沉；为使杠杠恢复水平平衡，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知：2G×2l=G×nl，解得：n=4，即：向右移动4-3=1格；（4）图丙中，若不计杠杆的重力，根据杠杆的平衡条件有：F×3l=3G×6l．解得：F=6G=6×0.5N=3N；由于杆的重心在杆的中点，方向竖直向下，考虑杠杆自重对实验的影响，拉力大于3N，原因是杠杆自重的影响．
【分析】（1）调节杠杆平衡时，平衡螺母向偏高的一侧调节，使杠杆水平平衡；（2）探究杠杆平衡条件时，多次改变动力和阻力，探究规律的普遍性；（3）根据杠杆平衡条件，计算当改变杠杆上力的大小，杠杆是否平衡；（4）当杠杆的支点不在中点时，杠杆的自身重力对实验产生影响。
2、【答案】（1）1；平衡力
（2）大于；省力
【解析】【解答】（1）设一个钩码重为G，一格的长度为L，根据杠杆的平衡条件知道4G×2L＝2G×nL
解得n＝4，故应该将B处所挂钩码须向右移动4格﹣3格＝1格
静止的钩码处于平衡状态，受到的重力和测力计对钩码的拉力是一对平衡力。
（2）如图乙，小明取下B处钩码，改用弹簧测力计钩在C处，若弹簧测力计竖直向上拉，根据杠杆的平衡条件，弹簧测力计的示数
由于弹簧测力计拉力F的力臂小于4L，故F大于1N。
如果竖直向上拉动弹簧测力计，弹簧测力计的力臂大于钩码的力臂，所以，它是省力杠杆。
【分析】（1）根据已知力的大小和阻力臂，结合杠杆平衡条件，计算动力臂大小；静止的物体受到平衡力的作用；
（2）杠杆上的拉力倾斜时，力臂小于杠杆上的长度，拉力变大。