北师大版物理八年级下册课课练：第九章 机械和功 单元综合测试（含答案）

第九章　
一、选择题(每题3分,共30分)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.如图图所示的工具中,正常使用时省力的是 (　　)
2.如图图所示是台球比赛中的情景,白球和黑球静止在水平球台上,运动员手推球杆撞击白球,白球运动后再撞击黑球。下列说法正确的是 (　　)
A.击球后,白球离开球杆向前滚动时,球杆对白球做了功
B.白球在水平球台上滚动时,白球的重力对它做了功
C.白球撞击黑球后,黑球滚动时,白球对黑球做了功
D.运动员手推动球杆前进时,手对球杆做了功
3.某人用100 N的力提起了350 N的重物,那么他可能使用了 (　　)
A.一个定滑轮
B.一个动滑轮
C.一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组
D.一个杠杆
4.如图图所示的简单机械,忽略摩擦及机械自重,当提起相同重物时,最省力的是 (　　)
5.下列有关机械做功、功率、机械效率的说法中,正确的是 (　　)
A.机械效率越高的机械,功率越大
B.做功越多的机械,功率越大
C.做有用功越多的机械,机械效率越高
D.功率越大的机械,做功越快
6.如图图所示,杠杆在水平位置处于平衡状态,如图图果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离,下列判断正确的是 (　　)
A.杠杆仍能平衡 B.杠杆不能平衡,左端下沉
C.杠杆不能平衡,右端下沉 D.无法判断
7.如图图所示是吊车正在起吊货物的示意图。该装置通过液压伸缩撑杆推动吊臂并使吊臂绕O点转动,从而通过钢绳将货物缓慢吊起。假设撑杆对吊臂的作用力始终与吊臂垂直,仅通过转动吊臂提升货物的过程中,则下列分析正确的是 (　　)
A.撑杆对吊臂的作用力不断增大
B.钢绳对吊臂的作用力不断增大
C.撑杆对吊臂的作用力的力臂不断增大
D.钢绳对吊臂的作用力的力臂不断减小
8.如图图所示,用两个滑轮组分别提升一个重为17 N的物体A(每个滑轮重相同),均使物体A在2 s内上升了20 cm,拉力大小如图图图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.甲滑轮组中,绳端移动的距离为60 cm
B.乙滑轮组中,拉力的功率为1.7 W
C.甲滑轮组中,动滑轮由两根绳子吊着
D.乙滑轮组中,动滑轮的重力为2 N
9.如图图所示,快递小哥为了把较重的货物装入运输车,用同样的器材设计了甲、乙两种方式提升货物。若把同一货物匀速提升到同一高度,忽略绳重和滑轮摩擦。下列分析正确的是 (　　)
A.甲方式可以省力 B.乙方式不能改变用力的方向
C.甲、乙两种方式做的有用功相等 D.甲、乙两种方式的机械效率相等
10.质量为60 kg的工人用如图图甲所示的滑轮组运送货物上楼,滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图图图乙所示,机械中的摩擦及绳重忽略不计。下列说法错误的是(g取10 N/kg) (　　)
A.已知机械中的摩擦力及绳重忽略不计,则影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重
B.若工人在1 min内将货物匀速向上提升了6 m,作用在钢绳上的拉力为400 N,拉力的功率为120 W
C.动滑轮的重力为200 N
D.该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,此滑轮组的机械效率最大值是90.9%
二、填空题(每空2分,共24分)
11.如图图甲所示是学校常用的一种移动指示牌,侧面结构示意图如图图图乙所示,其中AB为牌面,CD和BE为支架,指示牌被风吹倒时,风向如图图图乙所示,指示牌可看作杠杆,则支点是
　　　　点;将风力看作动力,按图乙所示尺寸比例,它属于　　　　(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
12.如图图所示,装满物品的拉杆式旅行箱总重60 N,其重心在箱体的几何中心,图中AB与BC等长。现将平放在水平地面上的该旅行箱的C端抬离地面,至少要用　　　　N的力;拉杆越短,所需的力越　　　　。
13.如图图所示,斜面长度为0.3 m、高度为0.2 m,重为10 N的小球A从斜面顶端滚到水平面的过程中,重力做的功为　　　　J,斜面对小球的支持力为6 N,支持力对小球做的功为
　　　　J。小球在水平面上撞击木块B后,与木块一起运动了0.5 m,撞击木块后,重力对小球做的功为　　　　J。
14.用动滑轮水平匀速拉动物体,如图图所示,已知物体重50 N,弹簧测力计示数为8 N,作用在绳子末端的拉力F为5 N,当物体水平移动的速度为0.3 m/s时,拉力F的功率是
　　　　W,使用该动滑轮的机械效率是　　　　。
15.如图图所示,将重为40 N的物体G沿水平地面匀速直线向左拉动2 m,用时5 s。已知滑轮组中动滑轮重为6 N,绳子自由端拉力F为10 N,则物体与地面间的摩擦力为　　　　N。绳子自由端拉力F的功率为　　　　W,该滑轮组的机械效率为　　　　。(不计绳重和滑轮摩擦)
三、作图题(共6分)
16.(3分)如图图所示是一种常见的晾衣夹,使用时O点为支点,A点为动力作用点,F2为弹性钢圈对夹子的阻力,请在图中画出F2的力臂L2以及作用在A点的最小动力F1。
17.(3分)小明同学测定了一个滑轮组的机械效率,得到如图图下表所示的实验数据。根据小明记录的实验数据,请在中的虚线框内画出使用滑轮个数最少的方案。
次数 钩码质 量m/g 钩码上升 高度h/m 绳端拉 力F/N 绳端移动 距离s/m
1 100 0.15 0.5 0.45
2 200 0.30 0.9 0.90
　
　　
四、实验探究题(共20分)
18.(8分)小王利用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆的平衡条件”的实验。(每个钩码重
0.5 N)
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向
　　　　(选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡。
(2)如图图甲所示:①在杠杆A处挂4个钩码,则在B处应挂　　　　个同样的钩码,杠杆仍然在水平位置平衡。②把B处的钩码取下,在B处施加一个竖直向下的拉力F,当F=
　　　　N时,杠杆仍然在水平位置平衡。当拉力F向右倾斜时,若仍要保持杠杆在水平位置平衡,拉力F的大小将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是　 。
(3)如图图果小王又进行了如图图图乙所示的探究,考虑杠杆　　　　的影响,发现用弹簧测力计在C点竖直向上拉使杠杆仍然在水平位置平衡时,弹簧测力计的示数　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)4 N。
19.(12分)某小组用如图图所示的实验装置,做“测滑轮组的机械效率”的实验,实验中得到的数据如图图下表所示。
　　　　　
实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.2
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 74.1% 62.5%
(1)通过表中数据可分析出,第2次实验是用图　　　　 (选填“甲”或“乙”)所示装置做的实验。
(2)通过第1、2次实验的数据可得出结论:使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮质量越大,滑轮组的机械效率越　　　　。
(3)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次实验,则表中第3次实验中空缺的数据:绳端移动距离s=　　　　m,机械效率η=　　　　。
(4)只要滑轮组结构一定,知道绕动滑轮的细绳有n段,测滑轮组机械效率的实验器材中就可以不需要　　　　这一测量工具。
(5)小组同学采用如图图图丙所示的装置,改变动滑轮重G动,提升同一物体进行多次实验,根据获得数据绘制出如图图图丁所示的图像,分析图像中的A点可知,被提升物体的重力为　　　　N。(忽略绳重和摩擦)
五、计算题(共20分)
20.(6分)如图图甲所示是工人搬运货物的情景,示意图如图图图乙所示:先利用斜面将货物匀速推到车上,再将货物水平匀速推到d点。整个过程中推力大小保持为800 N,方向与运动方向保持一致,货物重为1000 N,各段长度如图图图乙所示,推上斜面用时10 s,水平推动用时5 s,g取10 N/kg。求:
(1)货物从b点运动到d点的过程中,推力做功的功率大小。
(2)斜面的机械效率。
21.(14分)某兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地,看到建筑工人们用如图图甲所示的滑轮组来提升重物。一个质量为60 kg的工人用该滑轮组匀速拉升700 N的重物时,绳子上的拉力为400 N,将重物提升2 m用时20 s,不计绳重和滑轮摩擦,g取10 N/kg,请回答下列
问题:
(1)该滑轮组的机械效率为多少
(2)在这20 s内拉力的功率为多少
(3)该工人能够提升的最重物体的质量是多少
(4)请你利用相同器材设计另一种最省力的绕线方式,并画于图乙中。
(5)利用图乙所示滑轮组提升800 N的重物时,绳上拉力的大小是多少
(6)利用图乙所示滑轮组提升重物,竖直向上以0.15 m/s的速度匀速拉动绳子时,20 s内重物上升的高度是多少
答案
1.B
2.D　 击球后,白球离开球杆向前滚动时,白球由于惯性向前运动,不再受到球杆的推力,球杆对白球没有做功,故A错误;白球在水平球台上滚动时,没有在重力的方向上通过距离,因此,白球的重力对它没有做功,故B错误;白球撞击黑球后,黑球由于惯性向前滚动,因此,黑球滚动时,白球对黑球没有做功,故C错误;运动员手推动球杆前进时,手对球杆有力的作用,球杆在力的方向上通过了距离,因此,手对球杆做了功,故D正确。
3.D　4.A
5.D　 机械做功快慢与机械效率没有关系,故A错误;由P=可以看出,功率大小取决于做功多少和做功所用时间。做功较多,时间不确定,功率大小不能确定,故B错误;机械效率是有用功与总功的比值,有用功较多,总功不确定,机械效率不能确定,故C错误;功率描述的是物体做功的快慢,所以功率越大的机械,做功越快,故D正确。
6.C　 原来杠杆在水平位置处于平衡状态,此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力,其对应的力臂分别为OC、OD,如图图图所示:
根据杠杆的平衡条件可得:mAgOC=mBgOD,
由图示可知,OC所以mA>mB;
当向支点移动相同的距离ΔL时,两边的力臂都减小ΔL,此时左边的力和力臂的乘积为
mAg(OC-ΔL)=mAgOC-mAgΔL,
右边的力和力臂的乘积为
mBg(OD-ΔL)=mBgOD-mBgΔL,
由于mA>mB,所以mAgΔL>mBgΔL;
则mAgOC-mAgΔL因此杠杆将向悬挂B物体的一端即右端倾斜。
7.D　 在起吊过程中,伸缩撑杆对吊臂的力为动力始终垂直于吊臂,动力臂大小不变;钢绳对吊臂的作用力作为阻力,大小等于货物的重力,大小不变;提升货物过程中阻力臂逐渐变小,根据杠杆的平衡条件可知,因为动力臂和阻力不变,阻力臂减小,则动力即撑杆对吊臂的作用力不断减小。
8.A　 甲滑轮组有三条绳子吊着动滑轮,则甲滑轮组中绳端移动的距离:s甲=3h甲=3×
20 cm=60 cm,故A正确、C错误;从乙滑轮组可以看到,绳端的拉力是9 N,有两段绳子吊着动滑轮,则乙滑轮组绳端移动的距离是s乙=2h乙=2×20 cm=40 cm=0.4 m,拉力的功率:
P乙====1.8 W。设动滑轮的重力为G动,物体A的重力是17 N,当不计绳重和摩擦时,根据F=(G+G动)可得2F乙=G动+GA,代入数据可得2×9 N=G动+17 N,解得G动=1 N,若考虑绳重和摩擦,则G动<1 N,故B、D错误。
9.C
10.D　 机械中的摩擦及绳重忽略不计,影响滑轮组机械效率的因素有物重、动滑轮重,故A正确;由图可知,n=3,则绳端移动的距离:s=nh=3×6 m=18 m,拉力做的功:W总=Fs=
400 N×18 m=7200 J,拉力的功率:P===120 W,故B正确;由图乙可知,物重G=300 N时,滑轮组的机械效率η=60%,因机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重力和物重做的功为总功,所以,滑轮组的机械效率:η====0.6=60%,即=0.6,解得:G动=200 N,故C正确;已知工人的质量为60 kg,则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,绳子的最大拉力:F最大=G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,由F=(G+G动)可得,提升的最大物重:G最大=nF最大-G动=3×600 N-200 N=1600 N,则滑轮组的最大机械效率:
η最大==≈0.889=88.9%,故D错误。
11.C　省力
12.15　大　 由图可知,支点为A点,阻力为箱体的重力,阻力臂为L阻=AB,动力臂为
L动=AC,因为AB=BC,所以L阻=L动,由杠杆的平衡条件可得F动==60 N×=15 N;拉杆越短,动力臂越小,阻力和阻力臂不变,则所需的力越大。
13.2 　0 　0
14.3　80%　 (1)由于使用的是动滑轮,则n=2,所以,拉力作用点移动的速度:v=nv'=2×0.3 m/s=0.6 m/s,拉力做功的功率:P===Fv=5 N×0.6 m/s=3 W;(2)由于水平匀速拉动物体,则摩擦力的大小和弹簧测力计的示数一样,则f=8 N,使用动滑轮的机械效率:η=====0.8=80%。
15.24　12　80%
16.如图图图所示
17.如图图图所示
18.(1)右
(2)①6
②3　变大　阻力和阻力臂乘积不变时,动力臂变小,动力变大
(3)重力　大于
19.(1)乙
(2)低
(3)0.6　83.3%
(4)刻度尺
(5)3
(1)实验2中,s2=0.4 m,h2=0.1 m,所以n2===4,所以实验2是用图乙所示装置做的实验。
(2)由表中第1次实验和第2次实验的数据可知,使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多即动滑轮的质量越大,滑轮组的机械效率越低。
(3)由表中第1次实验数据可知,绳端移动的距离是钩码上升高度的3倍,第3次实验使用同样的装置,则第3次实验:绳端移动的距离s=3h=3×0.2 m=0.6 m,机械效率η===≈0.833=83.3%。
(4)只要滑轮组结构一定,知道绕动滑轮的有n段细绳,根据===可知,测滑轮组机械效率的实验器材就可以不需要刻度尺。
(5)忽略绳重和摩擦,根据图乙可知,当动滑轮重为1 N时,滑轮组的机械效率为75%;根据η====,得物重:
G===3 N。
20.(1)货物从b点运动到d点的过程中,推力做功:W=Fsbd=800 N×1.5 m=1200 J,
做功功率:P===240 W。
(2)利用斜面将货物匀速推到车上做的有用功:W有用=Gh=1000 N×0.9 m=900 J,做的总功:
W总=Fsab=800 N×1.5 m=1200 J,斜面的机械效率:
η===0.75=75%。
21.(1)该滑轮组所做的有用功:
W有用=Gh=700 N×2 m=1400 J,
该滑轮组中有2段绳子承担重物,则绳子自由端移动的距离:s=2h=2×2 m=4 m,
所做的总功:W总=Fs=400 N×4 m=1600 J,
滑轮组的机械效率:
η===0.875=87.5%。
(2)在这20 s内拉力的功率:P===80 W。
(3)由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力:
G动=2F-G=2×400 N-700 N=100 N,
力的作用是相互的,则人施加的最大拉力:
F最大=G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,
由F=(G+G动)可得,提升物体的最大重力:G'=2F最大-G动=2×600 N-100 N=1100 N,
最重物体的质量:m'===110 kg。
(4)如图图图所示
(5)图乙所示滑轮组中n1=3,则提升800 N的重物,绳上拉力:
F'=(G″+G动)=×(800 N+100 N)=300 N。
(6)由v=可得,20 s内绳端移动的距离:
s'=v't'=0.15 m/s×20 s=3 m,
重物上升的高度:h'===1 m。