北师大版物理八年级下册第九章 机械和功章节训练
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、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
2、前后两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,物体运动的路程与时间图象如图所示,则下列判断正确的是( )
A.两次物体所受的拉力F1>F2
B.两次物体所受的拉力F1C.0~8 s两次拉力对物体所做的功W1=W2
D.0~8 s两次拉力对物体做功的功率P1>P2
3、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
4、四位同学周末去东山公园进行登山比赛,如果规定功率最大者获胜,那么最后胜出者一定是( )
A.时间最短的一个 B.做功最快的一个
C.做功最多的一个 D.速度最大的一个
5、如图所示,分别用 匀速提升同一重物,若不计滑轮自身的重力及摩擦,则( )
A. B.
C. D.
6、如图所示的杠杆平衡,若F1、F2的大小和方向均不变,它们的作用点同时向支点0移动相同的距离,则( )
A.杠杆仍平衡 B.A端下倾 C.B端下倾 D.无法确定
7、如图所示,杠杆左端悬挂物体,右端施加动力F,处于平衡状态(忽略杠杆自身重力的影响)。下列说法正确的是 ( )
A.动力臂是线段OA
B.此时杠杆是费力杠杆
C.杠杆的阻力是物体受到的重力 G
D.保持杠杆位置不变,将动力F 转至F1位置时,动力变大
8、如图中甲图所示,小明用弹簧测力计拉木块,使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图像.下列说法正确的是( )
A.两次木块运动的速度相同
B.木块第一次受到的摩擦力较大
C.两次拉力对木块做的功一样多
D.两次拉力对木块做功的功率一样大
9、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
10、如图所示,已知m1>m2>m3,在同样大小的力F的作用下,三个物体都沿力的方向移动S,则力F所做的功( )
甲 乙 丙
A.甲情况下最多 B.乙情况下最多
C.丙情况下最多 D.三种情况下一样多
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,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”)。
2、如图所示,秤砣的质量为100g,秤杆的质量忽略不计,秤杆水平静止时,OA=5cm,OB=25cm.则被测物的质量为 kg.若秤砣下吸附一小块吸铁石时,则杆秤所示的质量值 (填“大于”、“等于”或“小于”)被测物的真实质量值。
3、如图甲、乙所示,用两个相同的滑轮,提升相同的物体。其中图中的 滑轮是定滑轮,定滑轮的作用是 。若两绳子自由端的拉力分别为F甲和F乙且G物>G动,则F甲 F乙(选填“大于”“等于”或“小于”)。若忽略绳重及摩擦,滑轮受到的重力为G滑轮= (用拉力F甲、F乙或物重G物等表示)
4、某班级组织了一次物理课外实践活动,试比较全班同学中从一楼爬上三楼过程中谁的爬楼功率最大。为了简便获得比赛结果,则活动中至少测量的物理量是:人体的体重和 。实验结束后,有位质量为50kg同学进行爬杆训练,当他沿竖直杆匀速上爬时,人受到的摩擦力大小为 N(g=10N/kg)。
5、跳绳是一种简便易行的锻炼方式,图中描绘了某同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象。由图象可知,它的重心移动的最大高度为6cm,若该同学的体重为600N,则他在1min内克服重力做功的功率为 W。
三、计算题(3小题,每小题7分,共计21分)
1、如图所示,一轻质杠杆支在支架上, , 的底面积为 , 重为 。当 时,此时 对地面的压强为 ,求:
(1)绳子上的拉力;
(2) 物重的大小。
2、在长吉城际铁路上,有一列车以198km/h的速度匀速行驶了5min,若该车受到的牵引力为 ,求在这段时间内:
(1)牵引力做了多少功
(2)牵引力做功的功率是多少
3、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。
四、实验探究(2小题,每小题12分,共计24分)
1、小明在“探究杠杆平衡条件”的实验中,进行了如的实验操作(杠杆上每格长度相同):
(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在 位置平衡,然后在杠杆的A点挂上两只钩码(每只钩码的质量均为100g),在B点用弹簧测力计竖直向下拉住,使杠杆在原先位置再次平衡时,如图所示,弹簧测力计的示数为 N。
(2)小明将上述实验得到的一组数据记下并进行分析后,他认为自己已经得出了结论。你认为他的这种想法是 (选填“正确的”或“不正确的”),理由是 。
2、在“探究杠杆平衡条件”的实验中:
(1)调节杠杆平衡后,在图甲所示的A位置挂上2个钩码,可在B位置挂上 个钩码,使杠杆在水平位置平衡。
(2)某同学采用如图乙所示装置进行实验,发现总是无法得到课本上所给出的平衡条件,原因是 。
-参考答案-
一、单选题
1、【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。
2、【答案】D
【解析】【解答】AB.两次水平拉动同一物体在同一水平面上运动,物体对水平面的压力大小不变,接触面的粗糙程度不变,所以两次物体受到滑动摩擦力的大小相等;由于两次物体都做匀速直线运动,物体在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以,两次物体所受的拉力,即F1=F2=f
AB不符合题意;
C.由图象可知,0~8s内第一次物体通过的路程较大,又知两次拉力大小相等,根据W=Fs可知,0~8s两次拉力对物体所做的功W1>W2
C不符合题意;
D.0~8s,时间相同,且W1>W2,根据 可知,0~8s两次拉力对物体做功的功率P1>P2
D符合题意。
故答案为:D。
【分析】结合s-t图像可知,两次物体都做匀速直线运动,处于平衡状态,则水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。
根据W=Fs可知0~8s两次拉力对物体所做的功的大小关系,再利用 可知0~8s两次拉力对物体做功的功率大小关系。
3、【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;
4、【答案】B
【解析】【解答】功率表示物体做功的快慢,是功和时间的比值,B符合题意。
故答案为:B.
【分析】功率表示力做功的快慢,是功和时间的比值,与功、时间无关。
5、【答案】D
【解析】【解答】不计滑轮本身的重力及摩擦的情况下;a、b图是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力;故F1=F2=G;
c图用的是动滑轮,能够省一半的力,故 ;d图用的是动滑轮,拉力与竖直方向有夹角,由于夹角越大,拉力越大,所以 ;所以F1=F2>F4>F3
D符合题意.
故答案为:D
【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。
6、【答案】B
【解析】【解答】原来平衡时,由杠杆的平衡条件可得F1 AO=F2 BO,因为AO>BO,所以F1<F2;设向支点O移动相同的距离为L,则A端力与力臂的乘积为:F1(AO﹣L)=F1AO﹣F1L,B端力与力臂的乘积为:F2(BO﹣L)=F2BO﹣F2L,因F1<F2,则F1L<F2L,所以F1(AO﹣L)>F2(BO﹣L),则杠杆的A端向下倾斜;
故答案为:B。
【分析】结合图像,利用杠杆的平衡条件可得F1 AO=F2 BO,据此进一步分析解答.
7、【答案】D
【解析】【解答】AB.如图
动力臂为l1(不是OA)大于阻力臂l2,所以是省力杠杆;AB不符合题意;
C.物体对杠杆的拉力为阻力,不是物体受到的重力G,C不符合题意;
D.保持杠杆位置不变,将动力F转至F1位置,动力臂变小,而阻力、阻力臂不变,由杠杆平衡条件可知,动力变大,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】利用杠杆的平衡条件分析,在阻力、阻力臂不变时,动力臂越小、动力越大。
8、【答案】C
【解析】【解答】A.两次木块运动相同的距离,第2次所用时间比第1次长,两次木块运动的速度不相同,A选项说法不正确;
B.摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,两次运动中压力大小和接触面的粗糙程度相同,所以摩擦力相同,B选项说法不正确;
C.木块两次沿水平木板匀速滑动相同的距离,两次滑动中水平方向所受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,因摩擦力大小相等,两次的拉力相等,由W=Fs可得两次拉力对木块做的功一样多,C选项说法正确;
D.由图可见两次滑动距离相同,所用时间不同,由 得两次拉力对木块做功的功率不一样大,D选项说法不正确;
故答案为:C.
【分析】当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,即物体处于平衡状态,此时物体受到的力为平衡力拉力等于摩擦力;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。
9、【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。
10、【答案】D
【解析】【解答】因为在同样大小的力F的作用下,三个物体都沿力的方向移动距离s,所以,由功的公式W=Fs可知,W1=W2=W3,即三种情况下F做功一样多。
故答案为:D。
【分析】由功的公式W=Fs分析可得解.
二、填空题
1、【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。
2、【答案】0.5;小于
【解析】【解答】解:如图所示:
秤杆水平静止时,由杠杆的平衡条件可得G1LOA=G2LOB,
即:m1gLOA=m2gLOB,
则m1= = =500g=0.5kg。
若秤砣下吸附一小块吸铁石时,m2增大,而m1gLOA不变,所以LOB要变小,即杆秤所示的质量值要偏小。
故答案为:0.5;小于。
【分析】结合题意,利用杠杆的平衡条件即可得解.
3、【答案】甲;改变力的方向;大于;
【解析】【解答】(1)甲滑轮在使用时,其轴固定不动为定滑轮,使用定滑轮可以改变力的方向;(2)不计摩擦和绳重,使用定滑轮时, ;使用动滑轮时, ;因为 ,所以 。(3)忽略绳重及摩擦,则 ;所以 。故答案为:甲;改变力的方向;大于; 。
【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,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。
4、【答案】爬到三楼所需的时间;500
【解析】【解答】上楼是克服自身重力做功,功等于自身重力和楼高的乘积,功率等于功和时间的比值;要比较全班同学谁的爬楼功率最大时,由于都是从一楼爬上三楼,所以上升的高度相同,由P= = 可知,需要测量人体的重力和爬到三楼所需的时间。质量为50kg同学匀速爬杆训练时:受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力作用,并且重力和摩擦力是一对平衡力,因此摩擦力大小和他的重力相等,方向和重力的方向相反,即f=G=mg=50kg×10N/kg=500N,方向竖直向下。
故答案为:爬到三楼所需的时间;500。
【分析】由P= = 可知需要测量的物理量; 匀速上爬时 ,重力和摩擦力是一对平衡力.
5、【答案】90
【解析】【解答】由图可知,每次跳绳同学重心移动的最大高度为6cm,则每次跳绳做功为
每0.4s完成一次跳绳全动作,则每分钟跳绳次数为
他在1min内克服重力做功为
则做功的功率为
【分析】根据重力和高度的乘积计算功的大小,利用功和时间的比值计算功率。
三、计算题
1、【答案】(1)解:根据杠杆平衡条件, 可得
绳子的拉力为
答:绳子的拉力为为15N;
(2)解:由于 ,则地面对物体的支持力为
重物 受重力、绳子向上的拉力 及地面对它的支持力 ,则 物重的大小
答: 物重的大小为45N。
【解析】【分析】(1)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;
(2)已知压强的大小,结合压强的变形公式F=pS求解压力,结合拉力和支持力求解重力即可。
2、【答案】(1)解:列车的速度v=198km/h=55m/s
牵引力做的功W=Fs=Fvt= ×55m/s×300s=1.65×109J
答:牵引力做功1.65×109J;
(2)牵引力做功的功率
答:牵引力做功的功率是5.5×106W。
【解析】【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。
3、【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。
四、实验探究
1、【答案】(1)水平;1.176
(2)不正确的;只根据一组数据得出的结论有偶然性
【解析】【解答】(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,便于直接读出力臂。每只钩码的质量均为100g,则每只钩码的重力为
设每个小格的长度为L,根据杠杆的平衡条件:
可得,弹簧测力计的示数: (2)探究物理规律的实验中我们要多次试验寻找共同规律,得出普遍性的结论。小明将上述实验得到的一组数据记下并进行分析后得出了结论,这样结论具有偶然性,不具有普遍性,所以这种想法不正确。
【分析】此题是“探究杠杆平衡条件”的实验,考查了器材的调试、杠杆平衡条件及归纳法的应用。
2、【答案】(1)3
(2)杠杆自身的重力对杠杆平衡有影响
【解析】【解答】(1)设一个钩码的重为G,一格的长度为l,根据 可知
解得n=3,即可以B位置挂上3个钩码,使杠杆仍然在水平位置平衡。
(2)利用如图乙所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
【分析】(1)根据杠杆平衡条件,计算杠杆上钩码个数;(2)杠杆的支点不在重心时,杠杆重力对实验有影响。