2021-2022学年度北师大版物理八年级下册第九章 机械和功同步测试试题（有解析）

北师大版物理八年级下册第九章 机械和功同步测试
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、下列关于简单机械和能的说法中正确的是（　　）
A．镊子和定滑轮都是等臂杠杆
B．使用滑轮组的优点是既可以省力又可以省距离
C．洒水车在水平路面上匀速洒水的过程中，水和车的整体动能和机械能都在减小
D．同一滑轮组匀速提升不同的重物，机械效率是相同的
2、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
　
3、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
4、如图所示，用5牛的拉力F匀速竖直提升重为G的物体，使其上升了0．2米。若不计滑轮自重及摩擦，关于物体的重力G和绳子自由端移动的距离s，下列判断中正确的是(　　)
A．G＝2．5牛 s＝0．1米 B．G=2．5牛 s=0．4米
C．G=10牛 s=0．4米 D．G=10牛 s=0．1米
5、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
6、如图所示的用具中，属于费力杠杆的是（　　）
A． 起子 B． 镊子
C． 羊角锤 D． 托盘天平
7、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
8、人体上的杠杆有很多，如手握拳向上运动时前臂骨骼就是一个杠杆（如图），下列生活用具正常使用时也是杠杆，其中与前臂骨骼同类的是（　　）
A． 核桃夹
B． 水龙头
C． 碗夹
D． 手动压蒜器
9、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
10、如图所示，分别用力 、 和 匀速提起同样的重物，不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重，则 、 和 的大小关系是（　　）
A． B． C． D．
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，斜面长s=8m，高h=3m。用平行于斜面F=50N的拉力，将重力为G=100N的物体，由斜面的底端匀速拉到顶端，用时t =10s，则拉力做功的功率P=　 　，物体受到的摩擦力f =　 　N。
2、如图所示是电动传送机，传送带斜面长15m，高7.5m，每袋货物质量m=30kg。传送机匀速传送一袋货物到A处所做的有用功为　 　J，传送机工作时的机械效率是75%，则传送一袋货物所做的额外功是　 　J。（g取10N/kg）
3、某同学用100牛的水平拉力拉着重为500的小车在水平地面上沿直线匀速前进了20米，花了20秒，此过程中拉力对小车做功　 　焦，功率是　 　瓦，货物的重力做功　 　焦。
4、如图是一浮式起重机。滑轮和挂钩共重200N，现吊着重为5000N的物体静止在空中时，钢丝绳的拉力是　 　；若以2m/s的速度匀速上升时，钢丝绳的拉力是　 　。若加速上升时，钢丝绳的拉力将　 　（填“变大”、“不变”或“变小”）
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、如图所示，在足够高的平台上用滑轮组提升物体A。匀速竖直提升物体A的过程中，卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N，物体A在10s内上升的高度h为1m，滑轮组的机械效率 为80%。求：
（1）拉力F做功的功率P；
（2）物体A所受的重力GA；
（3）滑轮组提升物体A所做的额外功W额 。
2、使用如图所示的机械装置，某人从井里提升8kg的重物，在10s内沿水平地面向右匀速行走了8m，该人拉绳子的力是400N（绳重与摩擦忽略不计）。求：
（1）物体上升的速度是多少？
（2）拉力的功率是多少？
（3）该装置的机械效率是多少？
（4）动滑轮的重力是多少？
3、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？
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、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”）。
2、在“探究影响动滑轮机械效率的因素“的实验中，小佳用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示。
序号 动滑轮物重 G动/N 钩码总重 G/N 钩码上升的 高度h/m 弹簧测力计F/N 绳自由端上升的高度s/m 动滑轮的机械效率η/%
① 0.3 1 0.2 0.70 0.4 71.4%
② 0.3 2 0.2 1.28 0.4 78.1%
③ 0.43 4 0.2 　 0.4 　
（1）实验时，小佳应沿　 　方向匀速拉动弹簧测力计；
（2）第3次实验时，弹簧测力计的示数如图所示，此时绳端受到的拉力为　 　N，拉力所做的额外功为　 　J，动滑轮的机械效率为　 　%；
（3）分析表中数据可知：用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，随着钩码总重的增加，拉力所做的额外功将　 　（选填“减小”、“不变”或“增大”），你认为其原因是　 　；
（4）为提高动滑轮的机械效率，下列措施可行的是______。
A．增加钩码的总重 B．增加提升钩码的高度
C．在滑轮转轴处涂润滑油 D．换用质量更小的滑轮
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】解：A、镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；定滑轮实质是等臂杠杆，A不符合题意；
B、使用滑轮组的优点是既可以省力，同时可以改变力的方向，但不能同时省距离，B不符合题意；
C、洒水车水平路面上匀速洒水的过程中，质量变小、速度不变、所处高度不变，水和车的整体动能和机械能都在减小，C符合题意；
D、同一滑轮组匀速提升不同的重物，有用功变化；提升动滑轮和绳子、克服摩擦做的额外功几乎不变，总功变化，有用功与总功的比值变化，机械效率变化，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】三种杠杆：(1)省力杠杆：L1>L2,平衡时F1(2)费力杠杆：L1F2.特点是费力，但省距离.（如钓鱼杠，理发剪刀等）
(3)等臂杠杆：L1=L2,平衡时F1=F2.特点是既不省力，也不费力.（如：天平）
使用滑轮组的优点是既可以省力，同时可以改变力的方向，但不能同时省距离.
动能大小的影响因素：质量、速度.质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度.机械能：动能和势能的统称.（机械能=动能+势能）
同一滑轮组匀速提升质量越大的重物，机械效率越大.
2、【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.
3、【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.
4、【答案】C
【解析】【解答】根据图像，是动滑轮的图像，若不计滑轮重力和摩擦力，动滑轮上的拉力是物体重力的一半，则物体重力为G=2×5N=10N，使用动滑轮可以省力，但费距离，则s=2×0.2m=0.4m， C符合题意。
故答案为：C.
【分析】使用动滑轮时，可以省力一半，但费2倍距离。
5、【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。
6、【答案】B
【解析】【解答】A．C．起子和羊角锤在使用时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。A、C不符合题意。
B．镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆。B符合题意。
D．托盘天平在使用时，动力臂等于阻力臂，属于等臂杠杆。D不符合题意。
故答案为：B
【分析】三种杠杆：(1)省力杠杆：L1>L2,平衡时F1(2)费力杠杆：L1F2.特点是费力，但省距离.（如钓鱼杠，理发剪刀等）
(3)等臂杠杆：L1=L2,平衡时F1=F2.特点是既不省力，也不费力.（如：天平）
7、【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。
8、【答案】C
【解析】【解答】ABD．易知，原题的图中，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆。核桃夹、水龙头、手动压蒜器使用时，动力臂都大于阻力臂时，为省力杠杆，ABD不符合题意；
C．碗夹在使用时，动力臂小于阻力臂，为费力杠杆，C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。
9、【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.
10、【答案】B
【解析】【解答】不计滑轮的重力和摩擦且不计绳重的情况下，左边的滑轮是定滑轮，只能改变力的方向，不省力也不费力，故F1=G；中间的滑轮是动滑轮，能够省一半的力，故F2= G；右边的滑轮是动滑轮， F3作用在动滑轮的轴上，费一倍的力，则F3=2G，所以，F2故答案为：B。
【分析】中心转轴固定不动的滑轮为定滑轮，定滑轮可以改变力的方向，但不省力，拉力等于物体的重力；中心转轴移动的为动滑轮，动滑轮可以省力但不能改变力的方向，其中拉力等于物体重力的一半，但是拉力移动的距离为重物移动距离的两倍。
二、填空题
1、【答案】40W；12.5
【解析】【解答】拉力做功的功率为
物体克服摩擦力做的功为
则摩擦力为
【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，摩擦力做功为额外功，除以路程即为摩擦力大小。
2、【答案】2250；750
【解析】【解答】传送一袋货物所做的有用功
由
得
所以
【分析】克服重力做的功为有用功，再利用求得总功，进一步由得出额外功。
3、【答案】2000；100；0
【解析】【解答】拉力对小车做的功是 拉力做功的功率是 货物受到重力的作用但并没有在重力的方向上移动一段距离，所以重力做的功是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。
4、【答案】2600；2600；变大
【解析】【解答】由图可知，起重机动滑轮上有2段钢丝绳承担重物，
物体在空中静止时，受到钢丝绳对物体的拉力和重力是一对平衡力，所以F＝ （G物+G动）＝ （5000N+200N）＝2600N；
当物体以2m/s的速度匀速上升时，受到钢丝绳对物体的拉力和重力是一对平衡力；F′＝2600N；
当加速上升时，受到合力的方向向上，钢丝绳对物体的拉力大于物体的重力，所以钢丝绳的拉力变大。
故答案为：2600；2600；变大。
【分析】物体处于静止或匀速直线运动状态时，受到的力是平衡力；再利用F＝ （G物+G动）求得拉力大小.
物体做变速运动时合力的方向与加速度的方向相同.
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）解：拉力做的总功
拉力F做功的功率
答：拉力F做功的功率为80W；
（2）解：有用功为W有=ηW总=80%×800J=640J
物体A所受的重力
答：物体A所受的重力为640N；
（3）解：滑轮组提升物体A所做的额外功W额=W总- W有=800J-640J=160J
答：滑轮组提升物体A所做的额外功为160J 。
【解析】【分析】（1）绳子自由端移动的距离s=nh，利用W=Fs求拉力F做的总功，再利用P=求拉力F做功的功率。
（2）利用η=×100%求拉力F做的有用功，再利用W有用=Gh求物体A的重力。
（3）利用 W额=W总- W有 求得滑轮组提升物体A所做的额外功。
2、【答案】（1）解：人移动的距离 ，所用的时间 ，人移动的速度
物体移动的速度
答：物体移动的速度是0.4m/s
（2）解：拉力做的功
拉力的功率
答：拉力的功率是320W
（3）解：物体上升的高度
该装置的机械效率
答：该装置的机械效率是10%
（4）解：动滑轮的重力
答：动滑轮的重力是320N
【解析】【分析】（1）已知物体的路程和运动的时间，利用速度公式求解速度；
（2）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；
（3）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；
（4）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。
3、【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。
四、实验探究
1、【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。

2、【答案】（1）竖直
（2）2.4；0.16；83.3
（3）增大；摩擦力变大
（4）A；C；D
【解析】【解答】(1)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数。
(2)第3次实验中，由图可知，弹簧测力计的示数为2.4N。
滑轮对钩码所做的功为W有=Gh=4N×0.2m=0.8J
拉力做的总功W总=Fs=2.4N×0.4m=0.96J
额外功为W额=W总-W有=0.96J-0.8J=0.16J
动滑轮的机械效率
(3)在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，由表格数据可知：
第一次拉力所做的额外功W额1＝W总1﹣W有1＝F1s﹣G1h＝0.7N×0.4m﹣1N×0.2m＝0.08J
第二次拉力所做的额外功W额2＝W总2﹣W有2＝F2s﹣G2h＝1.28N×0.4m﹣2N×0.2m＝0.114J
综上可知，若仅增加被提升物体的物重，则拉力所做的额外功增大，由表格数据最后一列可知，动滑轮的机械效率增大；
实验中，额外功的来源为克服动滑轮自重和机械摩擦做功，额外功增大的原因是摩擦力变大；
(4)A．增加钩码的总重，有用功增大，根据1、2两次的实验数据可知，机械效率增大，A符合题意；
B．钩码上升的高度与机械效率无关，B符合题意；
C．在滑轮转轴处涂润滑油能减小额外功，能增大效率；C符合题意；
D．换用质量更小的滑轮，能减小额外功，增大机械效率，D符合题意。
故答案为：ACD。
【分析】（1）匀速拉动物体，使得拉力大小等与弹簧测力计的示数；
（2）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；
（3）克服摩擦力做功为额外功，摩擦力越大，额外功越大；
（4）通过表达式可以看出，在不考虑摩擦力的影响时，滑轮组的机械效率与物体的重力和动滑轮的重力有关，与提升的高度和绳子的绕法无关。