2021-2022学年最新北师大版物理八年级下册第九章 机械和功专项训练试题（Word版含答案）

北师大版物理八年级下册第九章 机械和功专项训练
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、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
2、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．
3、甲、乙两台机器的功率相等，在相同的时间内通过的路程之比为3：1，则甲、乙两台机器的（　　）
A．做功之比为1：1，受到的牵引力之比为3：1
B．做功之比为1：1，受到的牵引力之比为1：1
C．做功之比为1：1，受到的牵引力之比为1：3
D．做功之比为1：3，受到的牵引力之比为3：1
4、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，在不考虑摩擦的情况下（　　）
A．F1＜F2，P1＝P2 B．F1＞F2，P1＞P2
C．F1＝F2，P1＝P2 D．F1＜F2，P1＜P2
5、立定纵跳摸高是常见的运动项目，起跳前先屈膝下蹲，然后脚掌用力蹬地，伸展身体，两臂上挥，竖直向上跳起至最高点，小明在一次立定纵跳摸高中获得了初三年级的冠军，请估算一下小明消耗的能量约为（　　）
A．50J B．5×102J C．5×103J D．5×104J
6、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
7、用如图所示的滑轮组拉动水平地面上重1000N的物体A，使物体A在4s内匀速前进了4m，物体A受到地面的摩擦力f＝300N，所用拉力F＝120N，忽略绳重、滑轮重及绳与滑轮间的摩擦。下列说法中正确的是（　　）
A．绳子自由端在4s内移动了8m B．物体A重力做功的功率为1000W
C．物体A克服摩擦力做的功为480J D．滑轮组的机械效率约为83.3%
8、如图所示，是某建筑工地使用的一种起重机的滑轮组。一次提升货物A的质量为2.7×103kg，30s内货物A被匀速提升了3m，动滑轮的重力3×103N(不计起重机钢绳重和一切摩擦)。下列分析中正确的是（　　）
A．钢绳自由端的移动速度为0.1m/s
B．拉力F的功率为1.5×103W
C．滑轮组的机械效率为90%
D．钢绳的拉力F的大小为1.0×104N
9、如图所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，下列说法正确的是（　　）
A．左右钩码各向支点移一格杠杆将逆时针转动
B．左右各减少一个钩码杠杆将顺时针转动
C．左右各减少一半钩码杠杆仍然平衡
D．左右各增加两个钩码杠杆仍然平衡
10、如图所示，不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，在水平拉力F的作用下，物体M以0.2m/s的速度向左匀速直线运动，弹簧秤的示数为20N，以下正确的是（　　）
①M受到地面的摩擦力为20N
②M受到地面摩擦力水平向左
③拉力F的功率为8W
④M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力
A．①④ B．①② C．①③ D．②④
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、一个重2N的小球在水平桌面滚动0.5m后从桌面掉到水平地面上，桌面距地面的高度是0.8m。则小球在桌面滚动过程中重力做功为　 　J，小球掉落过程中重力做功为　 　J。
2、某轻质杠杆的动力臂是阻力臂的3倍，则当杠杆平衡时，动力是阻力的　 　倍，此杠杆为　 　（选填“省力杠杆”、“费力杠杆”或“等臂杠杆”，下同）。生活中，吃饭时所用的筷子也可看作杠杆，这是　 　。
3、如图所示，建筑工地上工人用400N的拉力将一捆重为680N的建筑材料提升3m，不计绳重及各种摩擦，则滑轮组的机械效率为　 　，动滑轮重为　 　N。
4、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。
5、重力为50牛的物体在大小为10牛的水平拉力作用下，10秒内在水平地面上沿拉力方向匀速前进3米，拉力做的功为　 　焦，功率为　 　瓦；重力做功为　 　焦。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、用如图所示的滑轮组将货物匀速向上提升3m，人的拉力F为200N ，这个过程中滑轮组提升货物的机械效率为80% ，求：
（1）绳子自由端移动的距离s；
（2）人的拉力F做的功；
（3）货物的重力。
2、用如图甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，动滑轮A所受重力为G1，物体M1完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做功的功率为P1，滑轮组的机械效率为η1；为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A，如图乙所示用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2，物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2，拉力F2做功的功率为P2，滑轮组的机械效率为η2。已知G1-G2=30N，η2-η1=5%， ，M1、M2两物体的质量相等，体积V均为 ，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求：
（1）物体M1受到的浮力F浮；
（2）拉力F1与F2之比；
（3）物体M1受到的重力G。
3、2019年3月12日，我国自主研发建造的“天鲲号”绞吸挖泥船正式投产首航，其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最。绞吸挖泥船在需要疏挖的航道码头，先利用转动的铰刀将岩石机械切割使之松动，搅松水底的岩石与水混合成泥浆，经过真空吸泥管吸入泵体，再经过排泥管输送至排泥区回填造地。做一个形象的描述：“天鲲号”1小时挖的泥沙可以填满一个深为1m的足球场那么大的坑。“天鲲号”长140m、宽27.8m，满载排水量为17000t。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）
（1）水面下6m处的船体受到水的压强是多少？
（2）满载时，求“天鲲号”受到水的浮力是多少？
（3）若某段工作时间内，“天鲲号”的泥泵输出功率恒为12000kW，排泥速度为2m/s。则泥泵对排泥管内泥浆的推力为多少？
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、 “探究杠杆的平衡条件”实验。
（1）将装置放在水平桌面时，发现杠杆如图甲所示，要使它在水平位置平衡，可将杠杆右端的螺母向　 　调节（选填“左”或“右”）。
（2）实验时，小明同学在水平平衡的杠杆两侧挂上钩码，杠杆如图乙所示，为使杠杆仍在水平位置恢复平衡，他可将　 　向右移动适当的距离。
（3）实验时，小花同学根据图丙实验数据，得出杠杆平衡的条件是：动力×动力作用点到支点的距离=阻力×阻力作用点到支点的距离。你认为她的结论是否可靠？答：　 　（选填：“可靠”或“不可靠”），理由是：　 　。
2、以下为“探究杠杆平衡条件”实验：
（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向　 　调节；
（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左边A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂　 　个相同的钩码；之后在 两点再各增加1个钩码，杠杆将　 　（选填“不动”“顺时针旋转”或“逆时针旋转”）；
（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成 角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为　 　N（每个钩码重0.5N）。
-参考答案-
一、单选题
1、【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。
2、【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。
3、【答案】C
【解析】【解答】解：（1）∵P＝ ，P1＝P2，t1＝t2，
∴ ＝ ＝ ＝ ；（2）∵W＝Fs， ＝ ，
∴ ＝ ＝ × ＝ ＝ 。
故答案为：C
【分析】根据功率和时间的比例，计算做功比例，利用做功的关系结合路程判断牵引力的大小。
4、【答案】A
【解析】【解答】由于斜面AC倾斜角度小于BC，所以物体沿AC运动时拉力较小，即F1 ＜F2；拉力在两斜面上做的有用功相同，即都等于克服物体重力所做的功，又因为不计摩擦，使用光滑的斜面没有额外功，所以，拉力做功相同，即W1 =W2，所用时间相同，由P=W/t知道，拉力做功的功率相同，即P1 =P2，
故答案为：A。
【分析】斜面AC倾斜角度小于BC，所以物体沿AC运动时拉力较小，在不考虑摩擦的情况下 ,拉力在两斜面上做的有用功相同，即都等于克服物体重力所做的功，所以，拉力做功相同，即W1 =W2，所用时间相同，由P=W/t知道，拉力做功的功率相同.
5、【答案】B
【解析】【解答】人在跳起时消耗的能量可以用做功的多少计算，中学生的重力约500N，冠军跳起的高度约1m，做功为W=Gh=500N×1m=500J，B符合题意。
故答案为：B.
【分析】根据力和距离的乘积计算功的大小，也是消耗能量的多少。
6、【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.
7、【答案】D
【解析】【解答】解：A、由图可知，有三段绳子拉着动滑轮，F的距离为物体移动距离的3倍，即12m，A不符合题意；
B、物体在水平方向上移动，没有在重力的方向上通过距离，故重力做功的功率为0，B不符合题意；
C、摩擦力做的功为：W＝fs＝300N×4m＝1200J，C不符合题意；
D、克服摩擦力做的功为有用功1200J，拉力做的总功为W总＝Fs'＝120N×12m＝1440J，机械效率为η＝ ＝ ＝83.3%，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】用滑轮组提升物体，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】A．由图可知，承担物重的绳子段数 ，绳子移动距离
绳子自由端移动速度
A不符合题意；
BD．货物A的重力为
钢绳的拉力F的大小是
拉力F做功
拉力F的功率为 ，BD不符合题意；
C．滑轮组做的有用功是
滑轮组的机械效率为 ，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据路程和时间的比值计算速度，结合绳子股数计算拉力的速度；根据物体的重力和高度的乘积计算有用功，拉力和移动的距离的乘积计算总功，功和手机端比值计算功率；有用功和总的比值计算机械效率；
9、【答案】C
【解析】【解答】A.当钩码移动后，杠杆左侧乘积为4×1，杠杆右侧的乘积为2×3，右侧重，杠杆顺时针转动，A不符合题意；
B.当杠杆左右减少一个钩码后，杠杆左侧3×2，杠杆右侧1×4，杠杆左侧偏重，会逆时针转动，B不符合题意；
C.当杠杆各减少一半时，杠杆左侧2×2，杠杆右侧1×4，两侧相等，杠杆继续平衡，C符合题意；
D.左右增加钩码时，杠杆左侧6×2，杠杆右侧4×4，杠杆两侧乘积不相等，杠杆不平衡，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】根据杠杆平衡条件，利用动力×动力臂=阻力×阻力臂是否相等，判断杠杆是否平衡。
10、【答案】A
【解析】【解答】①②弹簧秤的示数为20N，即绳子对弹簧秤的拉力为20N，因同一根绳子各处的拉力大小相同，所以绳子对物体M的拉力也为20N；物体M向左匀速直线运动，其受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，所以M受到地面的摩擦力f＝F拉＝20N
方向与物体运动方向相反，即水平向右；故①正确，②错误；
③不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力，由图知，拉力作用在动滑轮轴上，与右侧两段绳子的拉力平衡，则拉力的大小为F＝2F示＝2×20N＝40N
由图知，n＝2，且拉力F作用在动滑轮轴上，费力但省一半的距离，则拉力端移动的速度是物体移动速度的 ，故拉力端移动的速度v拉力端＝ v＝ ×0.2m/s＝0.1m/s
拉力的功率为P＝Fv拉力端＝40N×0.1m/s＝4W
故③错误；
④M受到的重力与地面对M的支持力大小相同、方向相反、在同一直线上、作用在同一个物体上，所以二力是一对平衡力，故④正确；
综上可知，只有①④正确。
故答案为：A。
【分析】作用在动滑轮上的拉力是绳端拉力的二倍；重力与地面的支持力大小相同、方向相反、在同一直线上、作用在同一个物体上，所以二力是一对平衡力；根据力和速度的乘积计算功率的大小。
二、填空题
1、【答案】0；1.6
【解析】【解答】①小球在水平桌面滚动过程中，因小球在重力方向上没有移动距离，所以，此过程中重力对小球所做的功为0J；②小球从桌面掉到水平地面上，此过程中小球沿重力方向移动了0.8m的距离，则重力对小球所做的功：W＝Gh＝2N×0.8m＝1.6J。故答案为：0；1.6。
【分析】水平桌面滚动，重力的方向与运动方向垂直，不做功；
再利用W＝Gh求得 小球掉落过程中重力做功大小.
2、【答案】；省力杠杆；费力杠杆
【解析】【解答】根据 可知，动力与阻力之比为
故动力是阻力的 。
动力小于阻力，故此杠杆为省力杠杆。
筷子的动力臂小于阻力臂，则动力大于阻力，故为费力杠杆。
【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。
3、【答案】85%；120
【解析】【解答】由图知，n＝2，拉力端移动的距离
拉力做的总功
拉力做的有用功
滑轮组的机械效率 不计绳重和摩擦，由 可得，动滑轮重：
【分析】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算。
4、【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。
5、【答案】30；3；0
【解析】【解答】拉力做的功为 功率为 重力的方向竖直向下，物体沿水平方向前进，所以重力不做功，即重力做功为0J。
【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；利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率。
三、计算题
1、【答案】（1）解：由图可知有3股绳，绳子自由端移动的距离为s=nh=3×3m=9m
答：绳子自由端移动的距离为9m；
（2）解：人的拉力做的功为W=Fs=200N×9m=1800J
答：人的拉力做的功为1800J；
（3）解：由滑轮组提升货物的机械效率为80%，可得
推导出货物的重力为
答：货物的重力为480N。
【解析】【分析】（1）根据滑轮组的股数计算距离；（2）根据力和距离的乘积计算功的大小；（3）根据滑轮组的机械效率和拉力，可以计算物体的重力。
2、【答案】（1）解：物体M1受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-2m3=400N
答：物体M1受到的浮力F浮为400N；
（2）解：由图知，n=2，由功率的公式
可得P1=F1v绳=2F1v
P2=F2v绳=2F2v
则拉力F1与F2之比F1∶F2=P1∶P2=16∶15①
答：拉力F1与F2之比为16∶15；
（3）解：绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计，拉力F1=
可得2F1+F浮=G+G1-----②
拉力F2=
可得2F2+F浮=G+G2-----③
②-③得G1-G2=2(F1-F2)
由题知G1-G2=30N
所以可得F1-F2=15N-----④
由①④解得F1=240N，F2=225N
在水中提升物体时，滑轮组的机械效率
已知η2-η1=5%
解得G=760N。
答：物体M1受到的重力G为760N。
【解析】【分析】（1）阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法，F浮=ρ液gV排，ρ液是液体的密度，V排使物体排开水的体积；
（2）结合拉力的功率和速度求解拉力大小的比值即可；
（3）对于该滑轮组，与动滑轮接触的有两段绳子，所以自由端移动的距离是物体移动的2倍，结合自由端移动的距离求解物体运动的距离；拉力为物重和滑轮重之和的一半，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，利用公式W=Fs求解做功，两者相除即为机械效率，利用机械效率列方程求解物体的重力即可。
3、【答案】（1）解：水面下6m处的船体受到水的压强是：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×6m=6×104Pa
（2）解：由题意知：m排=17000t=1.7×107kg
排开水所受的重力为G排=m排g=1.7×107kg×10N/kg=1.7×108N
“天鲲号”受到水的浮力是F浮=G排=1.7×108N
（3）解：由题意知：P=12000kW=1.2×107W
根据P=W/t=Fs/t=Fv可得，泥泵对排泥管内泥浆的推力为F=P/v=1.2×107W/2m/s=6×106N
【解析】【分析】（1）根据液体密度和深度计算液体压强大小；（2）根据物体排开液体的质量计算重力，再计算浮力大小；（3）根据功率和速度，可以计算拉力大小。
四、实验探究
1、【答案】（1）右
（2）钩码
（3）不可靠；仅凭一次实验得出结论，具有偶然性
【解析】【解答】（1）杠杆右边高，应将杠杆平衡螺母向右端调节，使杠杆在水平位置平衡。
（2）杠杆右边高，说明左边力和力臂乘积大，为使杠杆仍在水平位置恢复平衡，可将钩码右移。
（3）仅凭一次实验得出结论，具有偶然性，所以要多次实验找到普遍规律，因此她的结论不可靠。
【分析】（1）测量前要调节平衡螺母使杠杆平衡。
（2）开始实验后不能调节平衡螺母。
（3） 要多次实验找到普遍规律，避免偶然性。
2、【答案】（1）右
（2）3；顺时针旋转
（3）3
【解析】【解答】(1)静止时左低右高，则杠杆左边重，需要将平衡螺母往右调。
(2)根据杠杆平衡原理
可知A离支点距离为3格，悬挂4个钩码，B离支点的距离为4格，则应该挂3个钩码。两边同时增加钩码时，杠杆不平衡，会顺时针旋转。
(3)根据杠杆平衡原理
A离支点距离为3格，悬挂4个钩码，C离支点的距离为4格，且力的方向与水平方向成 角，则
【分析】（1）调节杠杆平衡，杠杆的哪一端高就把平衡螺母往哪端调，最后使杠杆在水平位置平衡；
（2）结合杠杆的动力、动力臂、阻力、阻力臂大小，求解两侧动力、动力臂的乘积和阻力、阻力臂的乘积，谁的乘积大就往哪边偏；
（3）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即可。