2021-2022学年北师大版物理八年级下册第九章 机械和功专题测评试卷（Word版含答案）

北师大版物理八年级下册第九章 机械和功专题测评
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、学习了功率知识后，几位同学想比一比谁的功率大，以下方案中不可行的是（　　）
A．控制爬楼时间相同，通过控制负重（背沙袋）使总重相同，爬楼高度大的功率大
B．控制爬楼高度相同，测出各自体重，测出各自爬楼时间，算出功率进行比较
C．控制爬楼高度相同，比较爬楼时间，就可以比较功率大小
D．测出各自体重，爬楼时间和爬楼高度，算出功率进行比较
2、如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力的作用下，从O点匀速直线运动到Q点，OP段拉力F1为300N，F1做的功为W1，功率为P1；PQ段拉力F2为200牛，F2做的功为W2，功率为P2，则（　　）
A．W1∶W2=1∶1；P1∶P2=1∶1 B．W1∶W2=3∶2；P1∶P2=3∶2
C．W1∶W2=2∶3；P1∶P2=3∶2 D．W1∶W2=1∶1；P1∶P2=3∶2
3、下列数据较为接近实际情况的是（　　）
A．一个中学生对水平地面的压力约为500N
B．重庆南山一棵树的气压约为
C．一个鸡蛋悬浮在盐水中受到的浮力约为5N
D．将两个鸡蛋举高1m克服鸡蛋重力做功约为10J
4、如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　）
A． 钢丝钳 B． 瓶起子
C． 核桃夹 D． 镊子
5、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
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、小明同学在日常生活中，观察到汽车上坡时，驾驶员通常要换成低速挡，以减小汽车的行驶速度，驾驶员这样做的主要目的是（　　）
A．省油 B．安全
C．增大热机效率 D．增大爬坡的牵引力
8、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%
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、在抗击新型冠状肺炎疫情的过程中，勇敢“逆行”的医务人员牵动人心，他们在工作中采取的许多措施和用到的器械中，包含着许多物理知识，下列有关解释中正确的是（　　）
A．医生用听诊器听患者呼吸声音，听诊器能升高音调，听得更清楚
B．水银体温计利用了液体的热胀冷缩
C．注射器的针头做得很尖，目的是为了减小压强
D．医生夹取消毒棉擦伤口的镊子是省力杠杆
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、学校每周都要举行一次升国旗仪式。你认为旗杆顶端安装的滑轮是　 　滑轮，使用旗杆顶端的滑轮　 　（选填“能”或“不能”）省力。
2、如图所示，赛艇是奥运会传统比赛项目之一。赛艇的船桨是一种杠杆，划船时它是一支　 　（选填“省力”或“费力”）杠杆，手移动的距离　 　（选填“大于”或“小于”）桨在水中移动的距离。
3、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”）。
4、如图是人抬起独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于一个　 　杠杆（省力/费力/等臂）；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N（作用点视为物体的重心），不计摩擦，则抬起车把的力F为 　 　N。
5、如图所示，把重6N的物体匀速向上提起，弹簧测力计的示数为　 　N，不计绳重和摩擦，动滑轮重力　 　N．若绳子自由端上升的速度是0.3m/s，则重物上升的速度是为　 　m/s。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、如图，用滑轮组连接着重 的物体A，使其沿水平方向匀速移动，在 内使物体移动了 ，拉力 做的功为 。
（1）求拉力 大小及拉力功率。
（2）若动滑轮重 （不计绳重和摩擦），计算滑轮组的机械效率。
2、如图所示是我国自主研发的极地漫游机器人，质量为5×103kg，装有四条三角形履带，每条履带与水平地面的接触面积约为0.1m2．设该机器人在某水平路段沿直线匀速行驶480m耗时120s，该过程中机器人受到水平方向的牵引力为2×103N．取g＝10N/kg，求：
（1）该过程机器人行驶的速度是多少？
（2）机器人静止时对水平路面的压强是多少？
（3）牵引力在此过程中所做的功是多少？
3、小明将要上高中了，爸爸给他买了一辆自行车。自行车的相关数据见下表：
车架材料 车架材料体积/cm3 车架质量/kg 整车质量/kg
碳纤维 2500 4.5 10
（1）碳纤维的密度是多少？
（2）若小明的体重为500N，当小明在水平路面上水平向前骑行时，轮胎与地面的总接触面积为25cm2，则骑行时自行车对路面的压强是多少？（g=10N/kg）
（3）在某水平路段小明以5m/s的速度匀速直线骑行10min，该过程中受到的阻力为20N，求他在此过程中克服阻力做的功和做功功率。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、两个班级正在进行拔河比赛，小凯观察到场上参赛同学的体重都较大。他们的身体会适当地向后倾斜。他猜想可能与摩擦力和杠杆的知识有关，于是进行了以下的实验探究。
（1）、探究压力对摩擦力的影响（如图甲、乙）：
①为了测量物体受到滑动摩擦力的大小，在实验中应　 　拉动物体；
②比较甲、乙两次实验可以得出结论：在接触面　 　相同时，压力越　 　，滑动摩擦力越大。通过实验小凯明白了在拔河比赛中体重大的同学脚下不易打滑；
（2）探究杠杆平衡时力臂对动力的影响（如图丙）；
①一轻质长木棍以点O为支点向右倾斜，另一端用细线挂一重物，将弹簧测力计固定在木棍和墙面之间，木棍静止时测力计示数如图所示；
②木棍绕O点继续向右倾斜，当木棍静止时，弹簧测力计的示数变　 　；
③比较这两次实验可得出：阻力保持不变，木棍越倾斜，阻力臂越　 　，动力臂越　 　，木棍受到的拉力越大。通过实验现象小凯明白了，在拔河比赛时以脚为支点，身体适当的后倾，会增加对对方的拉力，同时身体不易向前倾倒。
2、
（1）如图甲，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做　 　运动，根据　 　知识，便可测出木块所受摩擦力的大小；
（2）如图乙是探究杠杆平衡条件的实验。在杠杆不挂钩码时，调节杠杆两端的　 　，使杠杆保持水平并静止，这样做的好处是　 　。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】A．控制爬楼时间相同,通过控制负重(背沙袋)使总重相同，爬楼高度越大，做的功越多，功率越大，可以比较功率大小，不符合题意；
B．控制爬楼高度相同，测出各自体重，测出各自爬楼时间，算出功率进行比较，可以比较功率大小，不符合题意；
C．控制爬楼高度相同，比较爬楼时间，不知道他们的重力，不能比较做功多少，无法比较功率大小，符合题意；
D．测出各自体重，爬楼时间和爬楼高度，算出功率进行比较，可以比较功率大小，不符合题意；
故答案为：C
【分析】功率(P)：单位时间(t)里完成的功(W)，叫功率。
2、【答案】D
【解析】【解答】OP段拉力F1做的功W1=F1s1=300N×4m=1200J
PQ段拉力F2做的功W2=F2s2=200N×6m=1200J
则W1∶W2=1200J∶1200J=1∶1
从O点匀速直线运动到Q点，则两段所用时间比为
功率之比
故答案为：D。
【分析】根据力和力的方向上移动距离的乘积计算做功多少，并计算功的比值；根据力和速度的乘积可以计算功率的大小，并计算比值。
3、【答案】A
【解析】【解答】A．一个中学生的体重在500N左右，对水平地面的压力约为500N，A符合题意；
B．大气压强随海拔高度的增加而减小。海平面处的气压约1.0×105Pa，所以重庆南山一棵树的气压要低于1.0×105Pa，B不符合题意；
C．鸡蛋受到的重力为G=mg=50×10-3kg×10N/kg=0.5N
鸡蛋悬浮在盐水中，鸡蛋受到的重力和浮力相等，即浮力为0.5N，C不符合题意；
D．两个鸡蛋的重力约为1N，将两个鸡蛋举高1m克服鸡蛋重力做功约为W=Gh=1N×1m=1J
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】凭借生活经验和识记的数据估测，并结合公式进行计算得出符合选项的答案。
4、【答案】D
【解析】【解答】A．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，不符合题意；
B．瓶起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，不符合题意；
C．核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，不符合题意；
D．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，符合题意。
故答案为：D。
【分析】杠杆使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
5、【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。
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】D
【解析】【解答】汽车功率恒定的情况下，由P=Fv可知，降低汽车速度，可提高爬坡的牵引力，因此观察到汽车上坡时，驾驶员通常要换成低速挡，以减小汽车的行驶速度，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由P=Fv可知，降低汽车速度，可提高爬坡的牵引力。
8、【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。
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】B
【解析】【解答】A．听诊器是让病人的心跳声和呼吸声通过橡胶管中的空气来传播的，减少了声音的分散，增大了声音的响度，A不符合题意；
B．水银体温计利用了液体热胀冷缩的性质工作的，B符合题意；
C．由公式 ，注射器的针头做得很尖，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强的，C不符合题意；
D．镊子在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】温度计的工作原理是液体的热胀冷缩，通过压强公式p=F/S可以看出，减小压强可以通过减小压力和增加受力面积实现。
二、填空题
1、【答案】定；不能
【解析】【解答】 旗杆顶端安装的滑轮用来改变力的方向，所以是定滑轮，定滑轮不能省力，只是改变力的方向。
故答案为：定；不能
【分析】根据现实生活中的应用，再根据定滑轮和动滑轮的特点来进行对比分析。
2、【答案】费力；小于
【解析】【解答】由桨的结构可知，赛艇的船桨在使用时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。费了力，省了距离，划船时手只要移动较小的距离就能使桨在水中移动较大的距离。
【分析】船桨数据费力杠杆，费力杠杆省距离。
3、【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。
4、【答案】省力；400
【解析】【解答】根据图像，动力臂大于阻力，则动力小于阻力，是省力杠杆，根据阻力和力臂关系，计算动力为F=1200N×1/3=400N。
故答案为：省力；400.
【分析】根据力臂大小判断杠杆类型，利用杠杆平衡条件计算动力大小。
5、【答案】2.4；1.2；0.1
【解析】【解答】（1）弹簧测力计的分度值为0.2N，所以拉力为F＝2N+0.4N＝2.4N；（2）滑轮组的绳子股数为：n＝3，不计绳重和摩擦 ，即：2.4N＝ ，
解得： ；（3）因为 、时间相同，所以 ，所以 ×0.3m/s＝0.1m/s。
故答案为：2.4；1.2；0.1。
【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，利用速度公式求解速度。
三、计算题
1、【答案】（1）解：动滑轮上绳子段数 ，物体沿水平方向移动 ；则拉力作用点移动距离为
则拉力大小为
拉力做功的功率为
答：拉力 大小为 ，拉力做功的功率为 ；
（2）解：不计绳重和摩擦，克服动滑轮重力做功为
则有用功为
滑轮组的机械效率为
答：滑轮组的机械效率式是 。
【解析】【分析】（1）根据功和距离的比值计算力的大小；根据功和时间的比值计算功率的大小；（2）利用物体的重力和高度的乘积计算做功多少；结合总功计算有用功；有用功和总功的比值计算机械效率。
2、【答案】（1）解：该过程机器人行驶的速度：v＝ ＝ ＝4m/s；
答：该过程机器人行驶的速度是4m/s
（2）解：机器人静止时对水平路面的压力：F＝G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N，
机器人静止时对水平路面的压强：p＝ ＝ ＝1.25×105Pa；
答：机器人静止时对水平路面的压强是1.25×105Pa
（3）解：牵引力在此过程中所做的功：W＝F′s＝2×103N×480m＝9.6×105J。
答：牵引力在此过程中所做的功是9.6×105J。
【解析】【分析】（1）利用路程和时间的比值计算速度；（2）利用质量计算重力，根据压力和受力面积的比值计算压强；（3）根据力和距离的乘积计算做功多少。
3、【答案】（1）解：碳纤维的密度
答：碳纤维的密度是1.8×103kg/m3；
（2）解：自行车的重力G车=m车g=10kg×10N/kg=100N
骑行时自行车对路面的压力F=G总=G车+G人=100N+500N=600N
骑行时自行车对路面的压强
答：骑行时自行车对路面的压强是2.4×105Pa；
（3）解：行驶的路程
克服阻力做的功
做功功率
答：他在此过程中克服阻力做的功为6×104J、做功功率为100W。
【解析】【分析】（1）根据ρ=得出碳纤维的密度。
（2）根据G=mg得出自行车的重力，骑行时自行车对路面的压力大小等于车和人的重力大小之和，根据p=得出骑行时自行车对路面的压强。
（3）根据v=得出行驶的路程，根据W=fs得出克服阻力做的功，根据P=得出做功功率。
四、实验探究
1、【答案】（1）水平匀速直线；粗糙程度；大
（2）大；大（长）；小（短）
【解析】【解答】（1）①为了测量物体受到滑动摩擦力的大小，物体需要匀速直线运动，处于平衡状态，才能利用二力平衡根据弹簧测力计示数得到滑动摩擦力大小，所以实验中应水平匀速直线拉动物体。
②比较甲、乙两次实验可知，接触面的粗糙程度相同，受到的压力不同，且根据弹簧测力计示数可知，压力大的示数大。可以得出结论：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。
（2）②一轻质长木棍以点O为支点向右倾斜，另一端用细线挂一重物，将弹簧测力计固定在木棍和墙面之间，此时的木棍是一个杠杆，弹簧测力计对木棍的拉力可以当做动力，重物的重力可以当做阻力且保持不变，当木棍绕O点继续向右倾斜，阻力臂在变大，动力臂变小，阻力不变，当木棍静止时，根据杠杆的平衡条件可知，所需动力增大，即弹簧测力计示数变大。
③根据前后两次实验弹簧测力计示数变化，根据杠杆平衡条件可以知道，当阻力保持不变时，木棍越倾斜，阻力臂越大（长），动力臂越小（短），木棍受到的拉力越大。
【分析】实验一：探究压力对摩擦力的影响
（1）根据二力平衡条件分析；
（2）影响滑动摩擦力大小的因素有两个：压力大小、接触面的粗糙程度，根据控制变量法分析；
实验二：探究杠杆倾斜对杠杆平衡的影响
分析图中动力臂、阻力臂的变化，根据杠杆的平衡条件分析拉力的变化。
2、【答案】（1）匀速直线；二力平衡
（2）平衡螺母；便于实验时能从杠杆上直接读出力臂
【解析】【解答】（1）在研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，拉力大小才等于摩擦力的大小
实验时，用弹簧测力计水平拉动木块，使它沿长木板做匀速直线运动，由二力平衡知识测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
（2）探究杠杆平衡条件的实验中，首先在杠杆不挂钩码时，需要调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆保持水平并静止，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，便于测量力臂。
【分析】（1）物体做匀速直线运动，处于平衡状态，拉力等于摩擦力；
（2）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；杠杆在水平位置平衡，便于测量力臂的大小。