2021-2022学年北师大版物理八年级下册第九章 机械和功综合训练试题（含解析）

北师大版物理八年级下册第九章 机械和功综合训练
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，匀质杠杆可绕着O点转动，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆匀速缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置（忽略摩擦阻力），在这个过程中，力F的大小将（　　）
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定
2、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
3、下列有关简单机械的使用说法正确的是（　　）
A．使用杠杆的目的就是为了省力
B．使用斜面时，斜面越长越省力
C．使用滑轮组可以省力，但不能省功
D．使用动滑轮可以改变拉力方向，但不能省力
4、在图中，手持弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆处于平衡状态，测力计的示数是15牛，若OB＝30厘米，AB＝20厘米，则物体重为（　　）
A．15牛 B．45牛 C．30牛 D．22.5牛
5、在海南举办的大力士比赛中，有一个项目是把车轮推上台阶。如选项中所示，下面把车轮推上台阶的四种方法，推力的作用点相同，推力的方向不同，则哪一种推法最省力（　　）
A． B．
C． D．
6、关于物理课上的一些情景，下列说法正确的是(　　)
A．老师用粉笔写板书时，粉笔断了，说明力可以改变物体的运动状态
B．学生用签字笔记笔记时，签字笔是省力杠杆
C．风吹动书翻页，是因为流体流速大的地方压强大
D．用橡皮蹭掉画错的图时，橡皮与纸之间的摩擦是滑动摩擦
7、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
8、小明家装修新房，如图所示用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别将质量相等的A、B两物体匀速向上提升，若将两物体在相同时间内提升了相同的距离。不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．两装置绳子端上升的速度相同
B．两种装置中拉力大小相等
C．两次提升物体所做的有用功相等
D．两种装置的机械效率相等
9、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
10、下列各情境中，小阳对书包做功的是（　　）
A．小阳背书包匀速走在水平路面上
B．小阳背着书包站在车站等车
C．小阳把放在地面的书包向上拎起
D．小阳不慎将书包从手中脱落
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，搬运工人用滑轮将重为425N的重物匀速提升4m，所用拉力为250N，时间为20s，此过程中有用功是　 　J，拉力的功率是　 　W，滑轮的机械效率是　 　。
2、如图所示，沿斜面把质量为24kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F=200N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是　 　%，物体所受摩擦力　 　N。（g=10N/kg）
3、小明用图所示的杠杆在B处提升重物，O为支点，将重20N物体提升0.5m，此杠杆属于　 　（省力/费力）杠杆，小明对杠杆做的有用功为　 　J，若将拉力位置移到C处，仍将该物体提升0.5m，与原来相比机械效率　 　（变小/不变/变大）。
4、如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为3︰5，则拉力大小为　 　N；若拉力方向变为图中虚线所示方向，则拉力将　 　（填“变大”，“变小”或“不变”。）
5、木块在大小为10N的水平拉力作用下，5s内在水平面上沿拉力方向前进3m，拉力做功为　 　J，功率为　 　W；若木块重20N，在此过程中重力对木块做功为　 　J。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、如图所示，重为5N的国旗在拉力F作用下，4s内沿竖直方向匀速上升了一段距离，此过程中拉力F的功率为1.5W。求：(不考虑摩擦)
（1）拉力所做的功；
（2）国旗上升的距离。
2、如下表是某公园旅游观光车的技术参数表：根据以上参数，解答下列问题：
空车质量 1100kg 车身长度 4.0m
满载人员 10人 满载时轮胎与地接触总面积 0.1m2
最大车速 36km/h 平均连续行驶里程 ≤75km
（1）若乘员质量平均为50kg，求满载时观光车和人的总重是多少？
（2）求满载时车对水平路面的压强是多少？
（3）若观光车在300N的牵引力作用下以最大车速匀速从甲地开往乙地，行驶了54km。求此过程中观光车牵引力的功率。
3、体重为 600N 的小亮，用如图 所示的滑轮组将一个重为 400N 的木箱从水平地 面匀速提高 2m，所用的拉力为 250N，不计绳重和摩擦．求这个过程中：
（1）滑轮组做的有用功；
（2）动滑轮的重力；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）若绕滑轮的绳子能承受的最大拉力为 500N，求小亮利用这个滑轮组工作时能提起的最 大物重．
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、在“测量动滑轮机械效率”的实验中，爱米用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确操作，实验数据如下表：
实验序号 钩码重G/N 钩码上升h/cm 拉力F/N 绳端移动的距离s/cm
1 1.0 20.0 0.7 40.0
2 2.0 20.0 1.2 40.0
3 3.0 20.0 1.7 40.0
（1）实验时，用手　 　拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升。
（2）第1次实验测得动滑轮的机械效率为　 　。
（3）由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将　 　(选填“增大”或“不变”)。
（4）第3次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为　 　W。
（5）画出动滑轮受重力的示意图。
2、根据“探究杠杆平衡的条件”实验要求，完成下列各小题；
（1）某同学在调节杠杆水平位置平衡前，杠杆静止时的位置如图甲所示，此时杠杆　 　（选填“是”或“不是”）处于平衡状态；
（2）在已经调节好平衡的杠杆上挂上钩码，所处的状态如图乙所示，此时他应移动　 　（选填“平衡螺母”或“钩码”），使杠杆在水平位置平衡，实验中他改变钩码的个数及位置，进行了多次测量，其目的是　 　；
（3）如图丙所示，为寻找杠杆的平衡条件，也可以在已经调节好平衡的杠杆上A点悬挂2个钩码，用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，该拉力可以作用在　 　点（从“B”、“C”两个位置中选择满足要求的位置）；
（4）在分析实验误差时，某同学整理了以下四个因素，其中不能带来实验误差的是______
A．铁架台自身重力较大 B．钩码磨损程度不同
C．悬挂钩码的绳索有重力 D．杠杆与转轴之间有摩擦
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】A
【解析】【解答】在杠杆缓慢地由与水平方向夹角为30°的位置拉至水平位置的过程中，动力臂的长度没有变化，阻力G的大小没有变化，而阻力臂却逐渐增大；由杠杆的平衡条件可知Fl1=Gl2，当l1、G不变时，l2越大，那么F越大，因此拉力F在这个过程中逐渐增大。
故答案为：A。
【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。
2、【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.
3、【答案】C
【解析】【解答】A．杠杆的种类有三种：省杠杆、费力杠杆、等臂杠杆，是省力还是费力，关键是看动力臂和阻力臂的大小关系，A不符合题意，
B．当斜面高相同时，斜面越长越省力，B不符合题意；
C．滑轮组在使用的时候既省力又能改变力的方向，根据机械功原理，任何机械都不省功，C符合题意；
D．动滑轮实质是一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮省力但不能改变力的方向，D不符合题意。
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；任何机械都不省功。
4、【答案】B
【解析】【解答】根据杠杆的平衡条件：F OB＝G OA，代入数据得：15N×30cm＝G×（30cm﹣20cm），解得：G＝45N，
故答案为：B。
【分析】利用杠杆的平衡条件计算即可.
5、【答案】C
【解析】【解答】根据杠杆的平衡条件，阻力与阻力臂不变时，动力臂越长，动力越小，越省力。支点为上一节台阶与车轮的接触点。分别作支点到四条动力的作用线的垂直距离可知，图C中支点到力的作用线的垂直距离最大，动力臂最大，因此最省力，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据杠杆的平衡条件，阻力与阻力臂不变时，动力臂越长，动力越小，越省力。据此，做出各动力的力臂，再找出最省力的推法。
6、【答案】D
【解析】【解答】A.老师用粉笔写板书时，粉笔断了，说明力可以改变物体的形状，故A错误；
B.学生用签字笔记笔记时，大拇指接触的位置相当于支点，阻力作用在笔尖上，而动力作用在食指上，此时动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，故B错误；
C.风吹动书翻页，是因为流体流速大的地方压强小，故C错误；
D.用橡皮蹭掉画错的图时，橡皮与纸之间的摩擦是滑动摩擦，故D正确。
故选D。
【分析】（1）运动状态的改变：静止变运动，运动变静止、运动方向改变和速度大小改变；
（2）比较动力臂和阻力臂的大小，确定杠杆的分类；
（3）根据流体压强和流速的关系判断；
（4）一个物体在另一物体上滑动时产生的摩擦叫滑动摩擦。
7、【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。
8、【答案】C
【解析】【解答】A．两物体在相同时间内提升了相同的距离，物体速度相同，甲是定滑轮，绳端速度等于物体速度，乙是动滑轮，绳端速度是物体速度2倍，A不符合题意；
B．定滑轮不省力，动滑轮省力，所以两种装置中拉力大小不相等，B不符合题意；
C．物体重力相同，提升了相同的距离，根据W=Gh，有用功相等，C符合题意；
D．乙是动滑轮，需要克服滑轮重力做功，甲是定滑轮，不用克服滑轮重力做功，有用功相同，乙总功多，根据 ，甲机械效率高，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】物体的重力和高度相同时，做功相同；使用定滑轮时，拉力等于物体的重力，移动距离等于物体的距离；动滑轮可以省力，但费距离。
9、【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。
10、【答案】C
【解析】【解答】A．小阳背着书包匀速走在水平路面上，力的方向是竖直向上的，运动的方向为水平方向，不是在力的方向上通过距离，对书包不做功，A不符合题意；
B．小阳背着书包站在车站等车，有力，但没有通过距离，不做功，B不符合题意；
C．小阳把放在地面的书包向上拎起，书包在小阳的力的方向上通过了距离，做功，C符合题意；
D．小阳不慎将书包从手中脱落，书包在重力的方向上通过了距离，重力做功，但小阳没有施加力，不做功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二 是物体在力的方向上通过的距离。
二、填空题
1、【答案】1700；100；85%
【解析】【解答】解：工人做的有用功：
W有用＝Gh＝425N×4m＝1700J，
因为使用的是动滑轮，所以拉力移动的距离s＝2h＝2×4m＝8m，
工人做的总功：
W总＝Fs＝250N×8m＝2000J，
拉力的功率：
P＝ ＝ ＝100W，
动滑轮的机械效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝85%。
故答案为：1700；100；85%。
【分析】利用W有用＝Gh求得工人做的有用功，利用W总＝Fs=Fnh求得工人做的总功，利用P＝ 求得拉力的功率，再利用η＝ ×100%计算动滑轮的机械效率.
2、【答案】60；80
【解析】【解答】有用功W有=Gh=mgh=24kg×10N/kg×1m=240J
拉力做的总功W总=Fs=200N×2m=400J
斜面的机械效率η 100%=60%
额外功W额=W总﹣W有=400J﹣240J=160J
由W额=fs可得，物体所受的摩擦力f 80N
【分析】根据重力和高度的乘积计算做功；利用力和距离的乘积计算做功多少；有用功和总功的比值计算机械效率；利用功和距离的比值计算力的大小。
3、【答案】费力；10；不变
【解析】【解答】由图可知，O为支点，此时的动力臂为OB，阻力臂为OA，OB的长度小于OA的长度，故此杠杆属于费力杠杆；小明对杠杆做的有用功为W有＝Gh＝20N×0.5m＝10J；
若将拉力位置移到C处，仍将该物体提升0.5m，则有用功不变；由于杠杆的重力和提升高度均不变，则克服杠杆重力所做的额外功不变，故总功也不变，机械效率不变。
点睛：根据动力臂和阻力臂的大小分析杠杆的性质；根据W＝Gh求出有用功；杠杆的机械效率与力的作用点无关．
【分析】当动力臂小于阻力臂时，动力大于阻力，是费力杠杆，根据物体的重力和高度的乘积计算有用功，有用功和总功的比值计算机械效率。
4、【答案】40；变大
【解析】【解答】由题意可知O点为支点，由杠杆平衡条件可知
则拉力大小为
若拉力方向变为图中虚线所示方向，阻力与阻力臂不变，动力臂减小，则为保持平衡，由杠杆平衡条件可知，拉力将变大。
【分析】根据杠杆平衡的条件可直接求出动力的大小；拉力方向变化后，阻力的力臂不变，拉力的力臂变小，根据杠杆的平衡条件可知拉力的变化。
5、【答案】30；6；0
【解析】【解答】拉力做功W=Fs=10N×3m=30J拉力做功功率 木块在水平方向上运动，在重力方向上没有移动距离，重力做功为0。
【分析】根据力和距离的乘积计算做功多少；功和时间的比值计算功率。
三、计算题
1、【答案】（1）解：旗杆的顶端有一个定滑轮，升国旗时定滑轮的作用是改变动力的方向，拉力做功为
答：拉力所做的功为6J
（2）解：国旗在竖直方向匀速上升，则上升速度由
可得
则国旗上升的距离为
答：国旗上升的距离为1.2m
【解析】【分析】（1）功率和时间的乘积计算做功多少；（2）利用功率和拉力的比值计算速度，利用速度和时间计算路程。
2、【答案】（1）解：乘员的总重力：
空车的重力：
满载时观光车和人的总重：
答：满载时观光车和人的总重是
（2）解：满载时车对水平路面的压力：
满载时车对水平路面的压强：
答：满载时车对水平路面的压强是
（3）解：观光车的最大车速：
牵引力的功率：
答：观光车牵引力的功率
【解析】【分析】（1）重力是由于地球对物体的吸引而产生的力，方向竖直向下，重力大小与质量的关系为G=mg，
（2）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；
（3）结合物体运动的速度和拉力大小，利用公式P=Fv求解功率。
3、【答案】（1）解：滑轮组做的有用功为：
（2）解：由图可知，绳子段数 ，由 得，动滑轮的重力为：
（3）解：绳子自由端移动的距离为： ；
滑轮组做的总功为：
滑轮组的机械效率为：
（4）解：根据 可得，最大拉力为500N时物体的重力：
【解析】【分析】（1）利用物体重力和高度的乘积计算做功多少；（2）根据拉力和物体的重力计算动滑轮重力；（3）拉力和距离的乘积计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率；（4）根据最大拉力和动滑轮重力计算物体的最大重力。
四、实验探究
1、【答案】（1）竖直向上
（2）71.4%
（3）增大
（4）0.17
（5）解：如图所示：
【解析】【解答】（1）测量动滑轮机械效率时，匀速直线竖直向上拉动测力计；（2）第一次的机械效率为；（3）第二次的机械效率为，第三次机械效率为，机械效率变大；（4）根据物体的速度计算拉力的速度为0.05m/s×2=0.1m/s，拉力的功率为；（5）动滑轮的重力竖直向下，如图 。
【分析】（1）测量动滑轮的机械效率时，竖直向上拉动测力计；（2）利用重力和高度的乘积计算有用功，拉力和拉动的距离的乘积计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率；（3）当动滑轮相同时，物体越重，机械效率越大；（4）根据拉力和速度的乘积计算功率；（5）重力方向竖直向下。
2、【答案】（1）是
（2）钩码；寻找普遍规律
（3）B
（4）A
【解析】【解答】(1)杠杆的平衡状态是指杠杆处于静止或匀速转动状态，图中杠杆处于静止状态，因而杠杆处于平衡状态；(2)杠杆上已经挂上钩码，不能再调节平衡螺母，只能调节杠杆两侧的钩码数量或位置，使杠杆在水平位置重新平衡；本实验中进行多次测量的目的是：避免实验次数过少，导致实验结论具有偶然性，便于从中寻找普遍规律；(3)在杠杆上A点悬挂2个相同的钩码，为了使杠杆平衡，应该在B用弹簧测力计竖直向上拉杠杆才能使杠杆在水平位置平衡；(4) A．铁架台自身的重力足够大目的使杠杆稳定，但对杠杆的平衡无影响，A符合题意；
B．单个钩码的重力不完全相等，则多个钩码总重力无法确定，对实验结果有影响，B不符合题意；
C．悬挂钩码的绳套重力偏大，会对力的真实值有影响，C不符合题意；
D．杠杆与转轴之间的摩擦偏大会影响杠杆的灵敏，对测量结果造成误差，D不符合题意。
【分析】（1）在实验中，通过改变物体钩码的各数改变力的大小，通过改变钩码悬挂的位置改变力臂的大小；探究杠杆的平衡条件，应该改变钩码数量和悬挂位置，多次进行实验探究普遍规律；
（2）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；
（3）铁架台的重力不会影响杠杆的平衡。