北师大版物理八年级下册第九章 机械和功专项测试
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、如图,斜面高2m、长4m,小明用平行于斜面的拉力F,将重300N的物体从斜面底端匀速拉到顶端,已知拉力F=200N,对此过程,下列计算结果中错误的是( )
A.对物体做的有用功为600J B.拉力做的总功为800J
C.物体受到的摩擦力为200N D.斜面的机械效率为75%
2、关于功、功率机械效率,下列说法中正确的是( )
A.机械效率高的机器做功一定多 B.机械效率高的机器做功一定快
C.功率大的机器做功一定快 D.功率大的机器做功一定多
3、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
4、图甲所示,用一个动滑轮匀速竖直提升重为800N的物体A,在卷扬机拉力F的作用下,物体A移动的距离随时间变化的关系如图乙中图线a所示;用该装置匀速竖直提升物体B时,物体B移动的距离随时间变化的关系如图乙中图线b所示。物体A或B匀速上升时,卷扬机的功率均为200W,不计绳重和滑轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是( )
A.物体A竖直移动的速度为0.1m/s
B.动滑轮的重力大小为500N
C.2秒内滑轮对物体B做的有用功为400J
D.提升物体B时动滑轮的机械效率为90%
5、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
6、利用四个相同的滑轮组成如图所示的甲乙两个滑轮组。用同样的时间,把质量相等的物体提升相同的高度,则关于所用的拉力 F 甲和 F 乙,拉力做的功W 甲和W 乙,拉力的功率P 甲和P 乙,机械效率分别 η 甲和 η 乙(忽略绳重与摩擦),下列关系式正确的是( )
A.F 甲η 乙 B.W 甲>W 乙 P 甲>P 乙
C.W 甲=W 乙 P 甲=P 乙 D.F 甲>F 乙 η 甲>η 乙
7、下列说法正确的是 ( )
A.连通器与液压机原理相同 B.使用简单机械省功
C.使用简单机械一定省力 D.功率是表示做功快慢的物理量
8、2008年的雪灾让人们记忆犹新,如图所示是推土机清除盘山公路上积雪时的情景,下列说法正确的是( )
A.推土机的车轮缠绕铁链是为了减小摩擦
B.推土机在匀速转弯的过程中,运动状态不变
C.推土机开得越快,惯性越大
D.推土机提升雪的过程中,操纵杆用到了杠杆原理
9、已知A物体在光滑的水平面上运动,B物体在粗糙的水平面上运动,现用相同的水平拉力,分别使两个物体沿力的方向运动相同的距离,则( )
A.WA = WB; B.WA < WB; C.WA > WB; D.无法比较。
10、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.
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、利用如图所示的滑轮组,小珠用1.5N的拉力拉着重为10N 的物体A沿水平方向左做匀速直线运动,轻质弹簧测力计的读数如图所示为 N。请画出滑轮组的绕线情况 N;
此过程中,滑轮组的机械效率是 。
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、如图是人抬独轮车车把时的简化示意图,此时独轮车相当于一个杠杆 (选填“省力”或“费力”);若动力臂是阻力臂的3倍,物体和车总重G为900N,抬起车把的力F为 N。
4、用两个完全相同的滑轮,分别以图中两种方式将重为G的物体匀速提升相同高度滑轮重G动<G),则所用拉力F甲 F乙(选填“大于“”等于“或”小于”,下同),滑轮的机械效率η甲 η乙。
5、如图所示,当弹簧测力计在C处从竖直向上用力到逐渐斜向上用力的过程中,杠杆始终在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将 ,该拉力的力臂将 ;如图所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置,当蜡烛A向玻璃板靠近时,蜡烛A的像 (以上三空均选填“变大”、“不变”或“变小”)。“验证阿基米德原理”的实验目的是:研究浸在液体中的物体所受的浮力与它排开液体的 之间的关系。
三、计算题(3小题,每小题7分,共计21分)
1、如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深并中的物体拉至井口的装置图。已知井深12m,物体重6×103N,汽车重G车=3×104N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.5×103N,汽车受到的阻力为车重的0.1倍。求:
(1)若汽车运动的速度为3m/s,将物体由井底拉至井口需要多长时间?
(2)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做功多少J?
(3)牵引力的功率为多少W?
2、为解决乡村快递派送的交通不便问题,某快递公司采用无人机(如图所示)将包裹送达每个村子的派送员,自动卸货后随即返航,继续其他配送 某次派送包裹质量12kg,飞行高度120m,10min内水平飞行里程6.5km
(1)该次派送无人机水平飞行的平均速度是多少km/h?
(2)无人机提着包裹从地面匀速上升到120m高度的过程中,拉力对包裹做的功是多少?(g=10N/kg)
3、现有一辆5000kg的大卡车,装了7m3的石子,石子密度为2.5×103kg/m3。(g=10N/kg)
(1)该大卡车所装石子的质量是多少?
(2)如果卡车在一斜坡上匀速行驶100米,上升了10米高,卡车对石子做的有用功是多少?
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)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向 调节(选填“左”或“右”),直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量 .
(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆 (选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡.
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从a位置转动b位置时,其示数大小将 (选填“变大”或“变小”或“不变”),原因是测力计的拉力的力臂 (选填“变大”或“变小”或“不变”).
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】A.对物体做的有用功为
A正确,不合题意;
B.拉力做的总功为
B正确,不合题意;
C.额外功为
根据
解得
C错误,符合题意;
D.斜面的机械效率为
D正确,不合题意。
故答案为:C。
【分析】根据物体的重力和高度计算有用功,拉力和移动的距离计算总功,有用功和总功的比值计算机械效率。
2、【答案】C
【解析】【解答】A、有用功与总功的比值叫机械效率,则机械效率与做功的多少无关,故A错误;
B、机械效率与机械功率大小没有直接关系,故B错误;
C、功率反映做功的快慢,功率大则做功快,故C正确;
D、功率是描述物体做功快慢的物理量,功率大的机器做功一定快,但做功不一定多,故D错误;
故答案为:C
【分析】功率是表示物体做功快慢的物理量,它等于单位时间内做功的多少;机械效率是指有用功和总功的比值,与功率无关。
3、【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.
4、【答案】D
【解析】【解答】A.由图乙中图线a可知,物体A竖直移动的速度为
A不符合题意;
B.由图可知,绳子的有效段数n=2,匀速提升物体A时,卷扬机绳子端移动的速度为
物体A匀速上升时,卷扬机的功率为200W,由 可知,卷扬机绳子上的拉力为
由 可知,动滑轮重力的大小为
B不符合题意;
C.由图乙中图线b可知,物体B竖直移动的速度为
匀速提升物体B时,卷扬机绳子端移动的速度为
物体B匀速上升时,卷扬机的功率为200W,由 可知,卷扬机绳子上的拉力为
由 可知,物体B的重力的大小为
由图乙可知,2s内物体B上升的高度为0.2m,2秒内滑轮对物体B做的有用功为
C不符合题意;
D.提升物体B时2s内动滑轮的总功为
机械效率为
D符合题意。
故答案为:D。
【分析】利用物体移动的距离和时间的比值计算速度,结合绳子股数计算拉力的速度,利用拉力的功率和速度可以计算力的大小,结合物体的重力计算动滑轮的重力;根据功率和速度计算拉力,利用力和动滑轮的重力计算物体的重力大小;根据物体的重力和高度的乘积计算有用功;利用有用功和总功的比值计算机械效率。
5、【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.
6、【答案】C
【解析】【解答】由图示知,甲乙承重绳子的根数分别为3和2,在忽略绳重和摩擦的情况下,用同样时间,将质量相等的物体提升相同高度时,据 知,所用的拉力F甲拉力所做的功W甲=F甲s甲= 3h=(G动+G物)h
同理W乙=(G动+G物)h
所以W甲=W乙
据P=Fv知P甲=P乙
两个滑轮组所做的有用功相等,据 知
ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
【分析】利用相同动滑轮提升相同物体到相同高度,对物体做的有用功相同,时间相同时,功率相同;有用功和总功的比值计算的机械效率相同。
7、【答案】D
【解析】【解答】A.连通器的特点是液体不流动时,各部分液面会保持在同一高度,而液压机是利用液体传递压力的设备,A不符合题意;
B.使用简单机械不可避免要做额外功,所以不省功,B不符合题意;
C.使用简单机械不一定省力,例如使用定滑轮时,只能改变力的方向,不能省力,C不符合题意;
D.物体做功快慢用功率来表示,D符合题意。
故答案为:D。
【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。
8、【答案】D
【解析】【解答】A.推土机的车轮缠绕铁链是通过增加车轮与地面之间的粗糙程度来增大摩擦的,不是为了减小摩擦,A不符合题意;
B.在转弯的过程中,运动方向发生了改变,运动状态也发生变化,B不符合题意;
C.惯性是物体本身具有的属性,与速度无关,C不符合题意;
D.推土机在提升雪的过程中,铲臂在力的作用下向上转动,是用到了杠杆的原理,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】压力一定时,增加粗糙程度,可以增大摩擦力;物体的运动方向改变,运动状态改变;物体的惯性只和质量有关;推土机的铲臂利用了杠杆原理工作。
9、【答案】A
【解析】【解答】功等于力与距离的乘积,即W=Fs,由于用相同的水平拉力,所以F相同,同时,甲、乙两个物体沿力的方向移动相同的距离,所以s也相同,故所做的功相等,即WA=WB。
故答案为:A
【分析】物体受力和运动的距离相同时,力对物体做功相同。
10、【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。
二、填空题
1、【答案】3.6;;80%
【解析】【解答】该弹簧测力计的分度值为0.2N,故该弹簧测力计的读数为3.6N。对于滑轮组来说,设绳子段数为n,则绳子拉力和弹簧测力计示数之间的关系为
图中滑轮组绳子的段数可能为2或者3,结合绳子拉力和弹簧测力计示数的大小可得
故滑轮组的绕线方法如图所示:
。滑轮组的机械效率为
【分析】根据测力计指针位置测量力的大小,动滑轮上的绳子股数越多,越省力,根据物体受到的阻力和滑轮组上绳子的拉力,可以计算机械效率。
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】省力;300
【解析】【解答】解:(1)由示意图可知,独轮车在使用时动力臂大于阻力臂,所以它属于省力杠杆。(2)由杠杆的平衡条件:F1 l1=F2 l2得:F1= ;
动力臂是阻力臂的3倍,则:F1= = =300N。
故答案为:省力;300
【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)
由杠杆的平衡条件:F1 l1=F2 l2得 抬起车把的力F 的大小.
4、【答案】>;<
【解析】【解答】图甲中滑轮为定滑轮,不省力,拉力F甲=G,图乙中,为动滑轮,拉力:;故F甲>F乙;
两种方式对物体所做有用功相等,图乙中,除克服摩擦力以外还需要对动滑轮做额外功,总功较大,所以机械效率低,即η甲>η乙。
故答案为:>;>。
【分析】定滑轮特点:不省力,但能改变动力的方向。(实 质是个等臂杠杆)
动滑轮特点:省一半力,但不能改变动力方向,要费距离.(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)
机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率。
5、【答案】变大;变小;不变;所受重力
【解析】【解答】如下左图 所示,当弹簧测力计在 C 处从竖直向上用力到逐渐斜向上用力的过程中, 杠杆始终在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件,在C 点使加的斜向上的拉力的力臂逐渐减小,所以弹簧测力计的示数将变大。平面镜成像大小跟物体大小有关,与物体到平面镜的距离无关,蜡烛A向玻璃板靠近,像的大小不会变化。阿基米德原理”的实验目的是:研究浸在液体中的物体所受的浮力与它排开液体的 重力之间的关系。
故答案为:变大;变小;不变;所受重力.
【分析】利用杠杆的平衡条件分析解答即可;平面镜成像中像距等于物距,物像等大;结合阿基米德原理的内容(浸在液体中物体受到的浮力,大小等于被它排开的液体受到的重力)分析解答.
三、计算题
1、【答案】(1)由图可知,承担物重的绳子段数n=3,汽车运动的速度为,v=3m/s,则物体上升速度:v物= v= ×3m/s=1m/s,已知井深,h=12m,由v= 得,将物体由井底拉至井口需要的时间:t物= = =12s;
答:将物体由井底拉至井口需要12s
(2)将物体从井底拉至井口的过程中,绳端移动的距离:s=3h=3×12m=36m,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功:W总=Fs=2.5×103N×36m=9×104J;
答:将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了9×104J功
(3)汽车匀速运动时,受向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的阻力,汽车拉绳子的力与绳子拉汽车的力是下滑作用力,根据力的平衡条件可得牵引力:F牵=F+f=F+0.1G车=2.5×103N+0.1×3×104N=5.5×103N,牵引力做功功率:P=F牵v汽=5.5×103N×3m/s=1.65×104W。
答:汽车牵引力的功率为1.65×104W
【解析】【分析】(1)结合图像,物体上升速度:v物= v,由v= 得将物体由井底拉至井口需要的时间.
(2)利用s=nh计算
绳端移动的距离 ,再利用 W总=Fs 求得 汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功 .
(3) 汽车匀速运动时,根据力的平衡条件可得牵引力 ,再利用 P=F牵v汽 求得 牵引力做功功率 .
2、【答案】(1)解:无人机水平飞行的平均速度v= = =39km/h
无人机水平飞行的平均速度是39km/h
答:该次派送无人机水平飞行的平均速度是39km/h
(2)解:匀速上升二力平衡,拉力F=G,拉力对包裹做功W=Fh=Gh=mgh=12kg 10N/kg 120m=14400J
拉力对包裹做功144400J
答:无人机提着包裹从地面匀速上升到120m高度的过程中,拉力对包裹做的功是14400J。
【解析】【分析】(1)根据路程和时间的比值计算速度;(2)利用力和距离的乘积计算做功多少。
3、【答案】(1)解:该大卡车所装石子的质量是
答:该大卡车所装石子的质量是 ;
(2)如果卡车在一斜坡上匀速行驶100米,上升了10米高,卡车对石子做的有用功是
答:如果卡车在一斜坡上匀速行驶100米,上升了10米高,卡车对石子做的有用功是 。
【解析】【分析】(1)已知物体的体积和密度,利用密度公式求解物体的质量即可;
(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。
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)右;力臂大小
(2)6;不能
(3)变大;变小
【解析】【解答】(1)调节杠杆在水平位置平衡,杠杆右端偏高,左端的平衡螺母应向上翘的右端移动,使杠杆在水平位置平衡;杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小,同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响; (2)设杠杆每个格的长度为l,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件:FAlA=FBlB,即4G×3l=FB×2l,解得FB=6G,需挂6个钩码; 若A、B两点的钩码同时向远离支点的方向移动一个格,则左侧4G×4l=16Gl,右侧6G×3l=18Gl,因为16Gl<18Gl杠杆不能平衡; (3)保持B点不变,若拉力F向右倾斜时,此时F的力臂变小,阻力、阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件,动力变大,弹簧测力计示数变大.
【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,最后是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;
(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求解钩码个数即可;
(3)如果弹簧测力计拉力方向与杆的方向不垂直,那么力臂的长度就不等于杆的长度。