2021-2022学年最新北师大版物理八年级下册第九章 机械和功专项测试试题（含详解）

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、4月2日，党和国家领导人习近平、李克强等和少先队员们一起加参加首都义务植树活动。下列有关说法中正确的是（　　）
A．往地上泼水时，盆虽然留在手中，但是水却由于受到惯性作用而飞了出去
B．给树浇水时水会往下流，是因为桶受到了重力的作用
C．用锋利的铁锹去挖地会感觉很轻松，是因为减小受力面积可以增大压力的作用效果
D．搬一块大石头，虽然没有搬动，但是对石头做了功
2、体重相同的甲、乙两同学，同时开始登山，甲同学先到山顶，乙同学后到山顶，则（　　）
A．甲同学比乙同学做的功多，甲同学比乙同学的功率大
B．甲同学比乙同学做的功少，甲同学比乙同学的功率大
C．甲同学与乙同学做的功相等，甲同学比乙同学的功率大
D．甲同学与乙同学做的功相等，他们的功率也相等
3、如图所示的简单机械，属于省力杠杆的是（）
A． B．
C． D．
4、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
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、指甲刀是生活中常用的小工具，如图所示，它包含三个杠杆，关于这三个杠杆的说法正确的是（　　）
A．一个省力杠杆，两个费力杠杆 B．一个费力杠杆，两个省力杠杆
C．三个都是省力杠杆 D．三个都是费力杠杆
7、如图所示，弹簧测力计和细线的重力及一切摩擦均不计，物重G＝5N，则弹簧测力计A和B的示数分别为（　　）
A．5N，0N B．0N，5N C．5N，5N D．5N，10N
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、如图所示，在水平力F的作用下，使硬棒沿逆时针方向匀速转动，在棒与竖直方向的夹角由θ增大到θ′的过程中（　　）
A．拉力F变小，F的力臂变小 B．拉力F变大，F的力臂变大
C．重力G不变，G的力臂变大 D．重力G不变，G的力臂变小
10、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
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、研究表明，使用任何机械都　 　（选填“能”或“不能”）省功，起重机吊着重物在空中水平移动了50m，此过程起重机对重物　 　（选填“做了”或“没做”）功。
2、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”）。
3、一个重2N的小球在水平桌面滚动0.5m后从桌面掉到水平地面上，桌面距地面的高度是0.8m。则小球在桌面滚动过程中重力做功为　 　J，小球掉落过程中重力做功为　 　J。
4、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）
5、如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图乙所示，物体运动速度v与时间t的关系如图丙所示，由图象可知t=0～2s物体处于　 　(选填“运动“或“静止”)状态，水平推力F做的功为　 　J；t=4～6s,物体经过的距离为　 　m，水平推力F做的功为　 　J。
三、计算题（3小题，每小题7分，共计21分）
1、一家用小汽车沿着长为 5400m 的平直公路匀速行驶，当它从起点行驶到终点时耗时 300s，汽车受到的阻力为2000N。求：
（1）汽车的行驶速度；
（2）汽车发动机牵引力做功的功率。
2、建筑工地上，工人用如图所示的装置将重力为230N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为125N，时间为20s。求：
（1）工人做的有用功；
（2）工人做的总功；
（3）此过程中该装置的机械效率；
（4）工人做功的功率。
3、质量为1.8t的小汽车陷人泥泞中，在大家都一筹莫展的时候，聪明的小红很快想到了办法，利用所学滑轮组知识，带领大家将小汽车顺利拉出。如图，若小汽车所受阻力为车重的0.2倍，滑轮组的机械效率为80%（g=10N/kg）。求∶
（1）小汽车所受阻力f；
（2）绳子自由端拉力F1；
（3）树承受的拉力F2；
（4）小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率。
四、实验探究（2小题，每小题12分，共计24分）
1、如图为“探究杠杆平衡条件”的实验装置图，请回答以下问题:
（1）杠杆B点挂有两个钩码，用弹簧测力计在A点施加竖直向上的力F1，使杠杆水平平衡，此时测力计的示数为2N，则每个钩码重为　 　N；
（2）在杠杆后面安装一个以O为圆心的圆盘，把测力计从A点移到D点，施加拉力F2使杠杆保持水平平衡，此时拉力F2沿图中的CD线的方向（CD是圆O的切线）。
①在图中画出拉力F2，并画出F2的力臂l2　 　；
②判断：F1　 　F2（选填“>”，“<“或“=”）你的依据是　 　。
2、小明小组在“研究杠杆平衡条件”实验中：
（1）实验时应先调节杠杆在　 　位置平衡，若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向　 　调（填“左“或“右“）。
（2）下表是该组某同学在实验中记录杠杆平衡的部分数据：分析表中的1、2两次实验数据可以得出的结论是　 　.
实验次数 F1/N L1/cm F2/N L2/cm
1 2 5 1 10
2 3 10 2 15
3 1 20 4 *
（3）第3次实验数据不全，请根据已有信息分析，此处的数据应该是　 　;
（4）杠杆平衡后，小明在图乙所示的A位置挂上3个钩码，为了使杠杆在图示位置保持平衡.这时应在B位置挂上　 　个钩码.
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】C
【解析】【解答】解：A、地面上泼水时，使盆和水处于运动状态，盆在手的作用下留在手中，但是水由于惯性“飞”了出去，A不符合题意；
B、给树浇水时水会往下流，是因为水受到了竖直向下重力的作用；B不符合题意；
C、用锋利的铁锹去挖地会感觉很轻松，是因为减小受力面积可以增大压力的作用效果，C符合题意；
D、搬一块大石头，没有搬动，有力作用在了石头上，但在力的方向上没有通过距离，故没有对石头做功。D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】压强与受力面积和压力大小有关系，压力越大，受力面积越小，力的作用效果越明显，压强越大。
2、【答案】C
【解析】【解答】AB．由于甲乙二同学体重相等，且登山的高度也相等，由W=Gh知道，二人做的功相同，
AB不符合题意；
CD．由于二人做的功相同，而甲所用时间少，由 知道，甲的功率大，C符合题意，D不符合题意。
故答案为：C
【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】D
【解析】【解答】A．定滑轮可视为等臂杠杆，在使用时既不能省力也不费力，但可以改变力的方向，A不符合题意；
BC．钓鱼杆和筷子在使用时，其动力臂小于阻力臂，根据杠杆的平衡条件 可得
所以钓鱼杆和筷子都为费力杠杆，BC不符合题意；
D．撬钉在使用时，可以视为动力臂大于阻力臂的杠杆，根据杠杆的平衡条件 可得
所以撬钉为省力杠杆，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】使用杠杆时，动力臂大于阻力臂时，动力小于阻力，是省力杠杆。
4、【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。
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】杠杆ABC，支点是C，动力臂大于阻力臂，是一个省力杠杆；杠杆OED，支点是O，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，杠杆OBD是费力杠杆，杠杆ABC是一个省力杠杆，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】杠杆的分类：当动力臂大于阻力臂时，是省力杠杆；当动力臂等于阻力臂时，是等臂杠杆；当动力臂小于阻力臂时，是费力杠杆。
7、【答案】C
【解析】【解答】解：因为物重G＝5N，所以A弹簧测力计受到向右5N的拉力，静止，向左受的拉力也是5N，示数也为5N；
同理，B测力计两端受的力都是5N，示数也为5N。
故答案为：C。
【分析】根据物体处于静止状态，得出物体受平衡力的作用，从而得出测力计的示数，同时涉及到了定滑轮的特点.
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】C
【解析】【解答】重力是由于地球吸引使物受到的力，杠杆的转动对其重力不产生影响，故转动过程中重力不
变；力臂是从支点到力的作用线的垂直距离。由于G不变，在棒与竖直方向的夹角由θ增大到θ′的过程中，G的力臂L2变大，F的力臂L1变小；根据杠杆平衡条件由FL1=GL2可得，F一定变大，ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【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。
10、【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。
二、填空题
1、【答案】不能；没做
【解析】【解答】任何机械要么省力要么省距离，起重机对重物的拉力是竖直的，物体在竖直方向上没有距离，故没有做功。
故答案为：不能；没做。
【分析】任何机械要么省力要么省距离，都不能省功；利用做功的两要素可以解决这问题。
2、【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。
3、【答案】0；1.6
【解析】【解答】①小球在水平桌面滚动过程中，因小球在重力方向上没有移动距离，所以，此过程中重力对小球所做的功为0J；②小球从桌面掉到水平地面上，此过程中小球沿重力方向移动了0.8m的距离，则重力对小球所做的功：W＝Gh＝2N×0.8m＝1.6J。故答案为：0；1.6。
【分析】水平桌面滚动，重力的方向与运动方向垂直，不做功；
再利用W＝Gh求得 小球掉落过程中重力做功大小.
4、【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。
5、【答案】静止；0；8；16
【解析】【解答】（1）根据图乙中的右图可知，0~2s内物体通过的距离为零，即它处于静止状态；根据W=Fs
可知，水平推力做的功为0J；
（2）据乙图中的右图可知，4~6s内物体的速度为4m/s，那么物体经过的距离s=vt=4m/s×2s=8m。根据乙图中的左图可知，这段时间内物体受到的推力为2N，那么做的功为W=Fs=2N×8m=16J。
【分析】（1）根据图乙中的右图分析0~2s内物体的运动状态和推力做的功；
（2）根据乙图中的右图确定4~6s内物体的速度，然后根据s=vt计算经过的距离，根据左图确定此时受到的推力，根据W=Fs计算推力做的功。
三、计算题
1、【答案】（1）解：汽车行驶的速度： ；
答：汽车的行驶速度 ；
（2）解：根据二力平衡知匀速行驶时牵引力等于阻力为2000N，汽车发动机牵引力做的功： ；
汽车发动机牵引力的功率： 。
答：汽车发动机牵引力的功率 。
【解析】【分析】（1）已知汽车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。
2、【答案】（1）解：W有=Gh=230N×6m=1380J
（2）解：s=nh=2×6m=12m
W总=Fs=150N×12m=1500J
（3）解：η= =92%
（4）解：ρ= =75W
【解析】【分析】（1）利用W有=Gh计算有用功；
（2）先计算出绳子自由端移动距离，后利用W总=Fs计算总功；
（3）已知有用功、总功，利用计算滑轮组机械效率；
（4）已知总功，做功时间，利用计算工人做功功率。
3、【答案】（1）解：小汽车所受阻力为车重的0.2倍，所以小汽车所受阻力为
答：小汽车所受阻力为
（2）解：由滑轮组机械效率 可知
则绳子自由端拉力
答：绳子自由端拉力为1500N；
（3）解：树承受的拉力等于定滑轮上2股绳的拉力的合力，所以树承受的拉力为
答：树承受的拉力为3000N；
（4）解：小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，绳子自由端的运动速度为0.3m/s，拉力F的功率为
答：小汽车以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率为450W。
【解析】【分析】（1）根据物体的质量计算重力，结合摩擦力和重力关系计算摩擦力大小；（2）根据机械效率和水平面上的摩擦力，结合绳子股数可以计算拉力大小；（3）利用绳子上的拉力，结合绳子股数，可以计算总拉力；（4）利用力和速度的乘积计算功率的大小。
四、实验探究
1、【答案】（1）3
（2）；=；F1的力臂与F2的力臂相等，而阻力与阻力臂的乘积不变，所以F1与F2大小相等
【解析】【解答】(1)由图可知，设杠杆分度值是L，一个钩码重是G，根据杠杆的平衡条件：F1l1＝F2l2可得，F1×3l＝2G×l，
解得：G= ＝3N；(2)过拉力F2的作用点C，沿图乙中的CD线向右下方画一条有向线段，即为其拉力F2的示意图，连接OD，OD即为其力臂l2．如图所示：
由图可知，l1＝l2，由杠杆平衡条件F1l1＝F2l2可知，力臂相等(都是半径)，力相等，所以F1＝F2。
【分析】（1）根据杠杆平衡条件，结合力臂和拉力，计算钩码重力；（2）杠杆上的力臂是从支点到力的作用线的垂线；根据力臂的大小，判断力的大小关系。
2、【答案】（1）水平；左
（2）F1L1=F2L2
（3）5
（4）4
【解析】【解答】（1）实验时为了便于测量力臂，应调节杠杆使其在水平位置平衡；由图甲知，左端较高，说明重心偏右，此时应将平衡螺母向左端调节；（2）分析1、2两次实验数据，2N×5cm=1N×10cm，3N×10cm=2N×15cm，故得出结论，即杠杆的平衡条件为：F1L1=F2L2；（3）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2结合第三次实验数据可得：1N×20cm=4N×L2，解得L2=5cm；（4）设一格为L，一个钩码重G，则有3G×4L=nG×3L，解得n=4，故应在B处挂4个钩码；
【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂，同时杠杆的重心通过支点，消除杠杆自重对杠杆平衡的影响；
调节杠杆平衡时，螺母向高的一端移动.
（2）结合表格数据，得出杠杆的平衡条件.
（3）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析解答.