人教版初中物理八年级下册第十二章《简单机械》单元测试卷（标准难度）（含答案解析）

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人教版初中物理八年级下册第十二章《简单机械》单元测试卷
考试范围：第十二章；考试时间：75分钟；总分：80分
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共12小题，共24.0分）
密度均匀的直尺放在水平桌面上，尺子伸出桌面的部分是全尺长的三分之一，当端挂的重物时，直尺的端刚刚开始翘起，如图所示，则此直尺受到的重力是。( )
A. B. C. D. 无法确定
如图所示，分别沿力、、的方向用力，使杠杆平衡，关于三个力的大小，下列说法正确的是 ( )
A. 沿方向的力最小 B. 沿方向的力最小
C. 沿方向的力最小 D. 三个力的大小相等
如图所示是一个指甲刀的示意图，它由三个杠杆、和组成，用指甲刀剪指甲时，下面说法正确的是( )
A. 三个杠杆都是省力杠杆
B. 三个杠杆都是费力杠杆
C. 是省力杠杆，、是费力杠杆
D.
是费力杠杆，、是省力杠杆
踮脚是一项很好的有氧运动，如图，它简单易学，不受场地的限制，深受广大群众的喜爱，踮脚运动的基本模型是杠杆，下列分析正确的是 ( )
A. 脚后跟是支点，是省力杠杆
B. 脚后跟是支点，是费力杠杆
C. 脚掌与地面接触的地方是支点，是省力杠杆
D. 脚掌与地面接触的地方是支点，是费力杠杆
如图所示，使用定滑轮匀速提升物体所用的拉力分别是、、，则下面说法中正确的是 ( )
A. 最小 B. 最小 C. 最小 D. 三个力一样大
物体重，滑轮重为，要使物体匀速上升，不计摩擦，则( )
A. ，滑轮向上移动
B. ，滑轮向上移动
C. ，滑轮向上移动
D. ，滑轮向上移动
分别用图甲、乙、丙所示的滑轮组匀速提起同一重物时，所用的拉力分别为、和，若不计滑轮重及摩擦，这三个力从大到小排列的顺序为( )
A. B. C. D.
如图所示，一个小孩站在车上，他通过拉动滑轮组和绳子，使自己和小车向左匀速运动，若人所用的拉力为，不计绳和滑轮之间的摩擦，则小车受到的地面阻力为。( )
A. B. C. D.
用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为、，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是( )
A. 和大小相等
B. 绳子自由端移动的距离相等
C. 和的功率相同
D. 两个滑轮组的机械效率相同
如图所示，用的拉力沿水平方向拉绳子的一端，使重的物体以的速度沿水平地面向左匀速运动了，已知滑轮组的机械效率为不计滑轮自重，则此过程中( )
A. 绳子自由端移动的距离为 B. 滑轮组对物体的水平拉力为
C. 拉力的功率为 D. 拉力所做的有用功为
工人师傅用如图所示的滑轮组，将重为的物体缓慢匀速竖直提升，人对绳端的拉力为，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则( )
A. 绳子自由端移动的距离为
B. 动滑轮的重力为
C. 人通过滑轮组做的有用功为
D. 滑轮组的机械效率为
用如图甲所示的滑轮组缓慢提升不同物体，每次物体被提升的高度均为，滑轮组的机械效率与物体受到重力的关系如图乙所示不计摩擦，下列分析正确的是( )
A. 动滑轮的重力为
B. 该滑轮组的机械效率可以达到
C. 滑轮组的机械效率越高，拉力做功越少
D. 每次提升重物时，滑轮组做的额外功为
第II卷（非选择题）
二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）
如图，人用滑轮组拉着重的物体，使其沿竖直方向以的速度匀速向上运动了，人对绳子向下的拉力为，则该滑轮组的机械效率为 ，拉力的功率为 。
学校的旗杆顶端都装有一个滑轮，升国旗时，升旗手向下缓缓拉动绳索，国旗就缓缓上升，这个滑轮的作用是 ______，某校旗杆高，国旗重约，要在唱一遍国歌的时间约恰好将国旗从地面升到顶端，升旗手做有用功的功率约为 ______。
如图所示，用滑轮、匀速提升重牛的物体不计绳重、滑轮重和摩擦，则力______牛，使用滑轮的优点是可以 ______。若物体被匀速提高了米，则做功为 ______焦。
杠杆在如图所示的位置平衡。物体浸没在水中，已知，物体质量为，拉力为，则物体受到的浮力大小为 ，物体的密度为 。取
三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）
用滑轮组将放在水平地面上的重物提起，在图中画出最省力的绳子绕法。
如图所示，用一根硬棒搬动一个石块，棒的上端是动力的作用点，若要用最小的力搬动石块，请标出杠杆的支点，并画出最小动力的示意图。
四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）
如图所示，小明利用铁架台，带有刻度的杠杆，细线，弹簧测力计，若干钩码每个钩码重均为等实验器材，探究杠杆的平衡条件。
实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，则此时杠杆处于 ______ 选填“平衡”或“不平衡”状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 ______ 调节，这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响。
将杠杆调整好后，如图乙所示，在点挂个钩码，则应在点挂 ______ 个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
如图丙所示，小明用弹簧测力计替代钩码，在点竖直向下拉，然后将弹簧测力计逐渐向右倾斜，要使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐 ______ 选填“变大”或“变小”，原因是 ______ 。
在实验中，改变力和力臂的大小得到多组数据的目的是 ______ 填序号。
A.使测量数据更准确
B.多次测量取平均值减小误差
C.避免偶然性，使实验结论具有普遍性
某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次数 钩码重量 钩码上升高度 绳端拉力 绳端移动距离 机械效率
实验中应沿竖直方向______缓慢拉动弹簧测力计，某同学在该实验中加速向上提升重物，所测滑轮组的机械效率会______选填“偏大”“偏小”或“不变”；
通过比较______填实验次数的序号两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；比较、两次实验得出结论：同一滑轮组，______越大，滑轮组的机械效率越高；
表格中第次实验空格中数值：绳端移动距离______；通过比较、两次实验数据可得出结论；不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______填“高”或“低”；
若每个滑轮的质量为，第三次实验中克服摩擦做的额外功为 ______不计绳重。
五、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
重的工人用如图所示的滑轮组把物体提起来不计绳重和摩擦。当工人师傅用的拉力，使物体在内匀速上升时，滑轮组的机械效率为。若绳能承受的最大拉力为，求：
拉力做功的功率。
动滑轮的重力。
工人师傅通过此滑轮组能拉起物体的最大重力。
如图，塔式起重机上的滑轮组将重为的重物匀速吊起时，滑轮组的机械效率为，取求：
提升重物做的有用功．
绳端的拉力．
若动滑轮的质量为，求克服摩擦和钢绳重所做的功．
为全面推动中牟县都市田园新城建设，提升中牟品质，中牟县政府把“改造提升一批老旧小区，提高城区居民居住品质”列为近几年的工作重点之一，如图所示为施工现场使用的提升装置。已知被提升的建筑材料重为，动滑轮重力为，拉力在内将重物匀速提升了，不计绳重及摩擦。求：
提升装置所做的有用功；
拉力的功率；
该装置的机械效率。
用一根绳子把如图所示的两个定滑轮和两个动滑轮组成一个最省力的滑轮组．若每个滑轮重，绳子的最大承重能力为．
画出滑轮组的装配图；
求用此滑轮组最多能提起多重的物体不计摩擦；
若在内将重物竖直提起，求拉力的功率是多少；
求此滑轮组的机械效率是多少．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：设直尺长为
杠杆的支点为，动力大小等于物重，动力臂为；
阻力为直尺的重力，阻力的力臂为；
由杠杆平衡的条件得：
所以直尺的重力大小为．
故选C．
密度均匀的直尺，其重心在直尺的中点处，则重力力臂为支点到直尺中心的长度；又已知端的物重和端到支点的距离，根据杠杆平衡的条件：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂即可求出直尺的重力．
本题考查杠杆平衡条件的应用，注意正确找出重心和力臂．
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了杠杆中最小力的问题，使用杠杆时，如果阻力和阻力臂一定，当动力臂最长连接支点和动力作用点，并做连线的垂线，沿该方向施力，动力臂最长时最省力。
如下图支点为，阻力和阻力臂一定，找出动力、、的力臂，根据杠杆的平衡条件，动力臂最长的最省力，据此分析判断。
【解答】
如图，分别沿力、、的方向用力，使杠杆平衡，阻力和阻力臂一定，
三个方向施力，的力臂最长，根据杠杆的平衡条件，
最小最省力。故B正确，ACD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，省力杠杆省力但费距离，费力杠杆费力省距离，等臂杠杆既不省力也不费力。
杠杆可分为：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆，可以从动力臂和阻力臂的大小关系进行判断，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。
【解答】
指甲剪可以看成是由一个撬棒和一个镊子组成：
撬棒是，以为支点，动力作用在上，阻力作用在上，使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
镊子是由和两个杠杆组成，支点点，动力作用在点，阻力作用在点。使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆。
故选C。
4.【答案】
【解析】解：
如图所示，踮脚时，脚掌与地面接触的地方是支点，小腿肌肉对脚的拉力向上，从图中可知动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选：。
结合图片和生活经验，先判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆。
本题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种：省力杠杆，动力臂大于阻力臂；费力杠杆，动力臂小于阻力臂；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。
5.【答案】
【解析】
【分析】
要解答本题需掌握：定滑轮实质上是一等臂杠杆，只改变力的方向，而不省力．本题主要考查学生对定滑轮工作特点的了解和掌握，是一道基础题．
【解答】
解：
因为定滑轮相当于一等臂杠杆，只能改变力的方向，而不省力，故定滑轮拉同一重物，沿三个不同方向，用的拉力大小相等，即、、都等于物体的重力．故A、、C错误．
故选D．
6.【答案】
【解析】
【分析】
此题考查的是动滑轮的特殊使用方法，明确该动滑轮的工作特点是解答本题的关键。
此题是动滑轮的一种特殊使用方法，正常使用时是将物体挂在轮轴上，拉绳子的一端．而特殊使用方法恰好相反，拉轴而将物体挂在绳子的末端；
动滑轮的特殊使用方法，不仅不省力而且费倍的力，即使用倍的力，但能够省一半的距离。
【解答】
这是动滑轮的一种特殊使用方法，它的特点是费倍的力却省一半的距离，
所以，施加的力，
拉力作用点移动的距离。
故选A。
7.【答案】
【解析】甲图中，1
乙图中，
丙图中，3
8.【答案】
【解析】略
9.【答案】
【解析】A.不计绳重及摩擦，甲滑轮组动滑轮上的绳子段数为，则绳子的拉力
乙滑轮组动滑轮上的绳子段数为，则绳子的拉力
所以和大小不相等，故A错误；
B.提升物体的高度相同，甲绳子自由端移动的距离
乙绳子自由端移动的距离
绳子自由端移动的距离不相等，故B错误；
C.不计绳重及摩擦，甲拉力做的功
乙拉力做的功
，物体上升相同的高度，绳子自由端移动的距离不相等，速度相同，则两滑轮组使物体上升相同高度所需时间不同，由可得，功率不同，故C错误；
D.提升的物体高度相同，则额外功和有用功为
，
滑轮组做的有用功相同、额外功相同，则总功相同，滑轮组的机械效率
所以滑轮组的机械效率相同，故D正确。
故选D。
10.【答案】
【解析】解：
A、由图可知，连接动滑轮绳子的股数，绳子自由端移动的速度，
则绳子自由端移动的距离，故A错误；
B、由可得，物体受到的摩擦力，由于物体匀速运动，所以滑轮组对物体的水平拉力等于物体受到的摩擦力，大小为，故B错误；
C、因为，所以拉力做功的功率：，故C错误；
D、拉力所做的有用功，即克服物体与水平面之间的摩擦力做的功，故D正确。
故选：。
本题考查有用功的计算。水平使用滑轮组时注意：有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，这是本题的关键。
11.【答案】
【解析】
【分析】
根据功的计算公式可求出拉力做的功，即总功；再根据求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出滑轮组的机械效率；再根据题目提供的条件，运用额外功求出动滑轮重。
熟练运用计算功、功率、机械效率的公式，是解答此题的关键。
【解答】
A、由图可知，滑轮组中由段绳子承担物体和动滑轮的总重，即；则绳子自由端移动的距离为：，故A错误；
C、此过程中，所做有用功为：，故C错误；
D、所做总功为：；滑轮组的机械效率为：，故D错误；
B、额外功为：，不计绳重和滑轮转轴处的摩擦，则额外功为克服动滑轮重力做的功，由可得，动滑轮的重力：，故B正确；
故选：。
12.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了使用滑轮组时动滑轮重力、额外功、机械效率的计算，明确有用功、额外功的含义是关键。
由图乙可知，提升物重时，滑轮组的机械效率，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，据此求动滑轮重力；
使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于；
滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大；
不计绳重和摩擦，滑轮组提升动滑轮做的功为额外功。
【解答】
A.由图乙可知，提升物重时，滑轮组的机械效率，
不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率，
解得动滑轮重力：，故A错误；
B.使用滑轮组时，需要提升动滑轮做额外功，使得有用功小于总功，滑轮组的机械效率总小于，故B错误；
C.滑轮组的机械效率越高，说明有用功与总功的比值越大，拉力做功不一定少，故C错误；
D.由题知，利用滑轮组每次物体被提升的高度均为，提升动滑轮上升的高度也都是，则每次提升重物时，不计绳重和摩擦，滑轮组做的额外功都为：，故D正确。
故选D。
13.【答案】

【解析】由图可知，滑轮组绳子的有效段数，滑轮组的机械效率
由可得，物体上升的高度
拉力端移动距离
总功
拉力的功率
14.【答案】定滑轮
【解析】解：学校的旗杆顶端都装有一个滑轮，这个滑轮是定滑轮，作用是改变用力的方向；
升旗手做有用功，
升旗手做有用功的功率。
故答案为：定滑轮；。
定滑轮的作用是改变用力的方向；
根据得出升旗手做有用功，根据得出升旗手做有用功的功率。
本题考查定滑轮的工作特点、功和功率的计算，难度适中。
15.【答案】 改变力的方向
【解析】解：
先识别出是动滑轮，因为有两段绳子，由于不计绳重、滑轮重和摩擦，
所以使用动滑轮省一半的力，故每段绳子的拉力为：；
因为是定滑轮，根据定滑轮的特点，；
当物体升高时，绳子移动的距离也为；
根据公式。
故答案为：，改变力的方向，。
要解答本题需掌握，定滑轮实质上是一等臂杠杆，只改变力的方向，而不省力。
而动滑轮的特点：省力但费距离。
根据公式可求做的功。
本题主要考查学生对定滑轮和动滑轮工作特点的了解和掌握，拉力做功应如何计算，难点是计算拉力的大小和拉力移动的距离。
16.【答案】

【解析】略
17.【答案】
【解析】
【分析】
要使滑轮组省力，就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力，图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成，有两种绕线方法。若为偶数，绳子固定端在定滑轮上；若为奇数，绳子固定端在动滑轮上；即：“奇动偶定”。
此题是有关滑轮组的绕法，有关滑轮组可以从定滑轮也可以从动滑轮绕起，在题目中要根据实际情况而定。
【解答】
解：为奇数时，承担物重的有段绳子，此时最省力，根据奇动偶定，绳子的固定端在动滑轮上，如图所示：

18.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查杠杆平衡条件的应用，在力与力臂乘积一定的情况下，若支点与力的作用点成为力臂，此时的力臂最大，使用杠杆最省力。
支点是杠杆绕着转动的固定点，动力向上作用时，杠杆应绕杠杆与地面的接触点转动；
根据杠杆平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂，在阻力阻力臂一定的情况下，动力臂越大，动力将越小。
【解答】
由图示可知，当杠杆与地面的接触点为支点时，作用在点的动力力臂最大，此时动力最小，力垂直于杠杆向上，支点与最小作用力如图所示：
。
19.【答案】平衡；左；；变大；拉力力臂变小；
【解析】解：杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态；
调节杠杆在水平位置平衡，目的是便于从杠杆上测量力臂，同时是为了让杠杆的重心在支点上，可避免杠杆自重的影响；杠杆的左端上翘，平衡螺母向上翘的左端移动；
设一个钩码的重力，一格的长度为，由杠杆的平衡条件得
解得，
故应在点挂个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡。
当拉力向右倾斜时，拉力力臂变小，要保持杠杆仍在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件，因阻力和阻力臂不变，则拉力将变大。
多次改变力和力臂的大小，得到了多组实验数据，得出了杠杆平衡条件。该实验测多组数据的目的是为了得出的结论更具有普遍性，故选C。
此题探究杠杆平衡条件的实验，考查器材的调试、杠杆的平衡条件和对力臂的理解。
20.【答案】 匀速；变小；、 ；物重；；低 ；
【解析】
【解答】
实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；某同学在该实验中加速向上提升重物，提升物体的力变大，总功变大，而有用功不变，故滑轮组的机械效率变小；
比较、两次的实验数据，同一滑轮组，提升的物重不变，绳子段数不同，机械效率相同，可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；
比较第、次的实验数据，同一滑轮组提升不同重物，物重不同，机械效率不同，可得出结论：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高；
由图丁可知绳子的有效段数为，绳端移动距离；
比较第、次的实验数据，不同滑轮组提升相同重物，动滑轮重不同，机械效率不同，可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
由表中数据可知，第三次实验中，有用功；总功；
动滑轮的重力；则克服动滑轮重力做的功；
不计绳重，由 ，
可得，克服摩擦做的额外功。
【分析】
实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；根据总功和有用功的变化情况判断机械效率的变化；
根据控制变量法进行分析解答；
根据计算第次实验中绳端移动的距离；根据、次实验数据进行分析解答；
，据此解答分析；
本题考查了测滑轮组机械效率的实验，其中包括控制变量法的应用和机械效率的计算，难度一般。
21.【答案】解：绳子自由端移动的距离，拉力做的功，则拉力做功的功率。
因为，所以，。
绳上的拉力不能超过工人师傅体重，工人师傅通过此滑轮组能拉起最重物体时，绳上的拉力为。所以，。

【解析】略
22.【答案】解：提升重物做的有用功：；
由可得拉力做的总功：，
由图可知，承担物重的绳子股数，
则绳子自由端移动的距离：，
由可得绳端的拉力：；
克服动滑轮重、摩擦和钢绳重所做的额外功：
，
提升动滑轮做的额外功：，
克服摩擦和钢绳重所做的额外功：。
答：提升重物做的有用功为；
绳端的拉力为；
若动滑轮的质量为，克服摩擦和钢绳重所做的功。

【解析】略
23.【答案】解：克服物体重力做的有用功
由图知道，，不计绳重及摩擦，绳端的拉力
拉力端移动距离
拉力做的总功
拉力做功的功率
该装置的机械效率
答：提升装置所做的有用功是；
拉力的功率是；
该装置的机械效率是。

【解析】略
24.【答案】滑轮组的装配图如图所示．
设绳子的最大承重能力为，物体和动滑轮的总重为，动滑轮重为，物重为，绳子的段数为．
根据，
则，
最多能提起的物重．
拉力的功率
．
滑轮组的机械效率有
．
【解析】略
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