第十章机械与人单元检测（含解析）2023-2024学年沪科版物理八年级下学期

第十章机械与人 单元检测
一、单选题
1．2019年10月11日，甘肃省青少年校园足球联赛初中组总决赛在甘肃警察职业学院开幕。关于足球比赛中涉及的物理知识，下列分析错误的是（　　）
A．地面上的足球越滚越慢，说明物体的运切需要力来维持
B．用头顶足球，头感到痛，说明物体间力的作用是相互的
C．足球鞋底凹凸不平，是为了增大与地面间的摩擦力
D．足球在上升的过程中，重力势能变大
2．如图所示，用斜向放置的传送带将货物匀速地自低处运送到高处。在这过程中，货物的重力势能不断增加。这是因为（　　）
A．静摩擦力做功 B．重力做功
C．支持力做功 D．动能转化为势能
3．在国际单位制中，压强的单位是
A．帕斯卡(Pa) B．焦耳(J) C．牛顿(N) D．千克/米3(kg/m3)
4．如图所示，杠杆分别在a、b、c三个位置在拉力F的作用下水平平衡，其中Fa和Fc与杠杆的夹角相同，Fa、Fb、Fc均作用在d点上，则下列关系式正确的是（　　）
A．Fa>Fb>Fc B． FaFc
5．如图是小龙探究“杠杆平衡条件”的实验装置，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，杠杆保持平衡．若弹簧测力计逐渐向右倾斜，仍然使杠杆保持平衡，拉力F的变化情况是
A．变小 B．变大
C．不变 D．无法确定
6．2008年奥运会在北京举行，在奥运会相关比赛项目中，下列说法错误的是
A．赛艇比赛运动员用的船桨属于省力杠杆
B．游泳比赛运动员向后划水是应用力的相互作用
C．3m跳板跳水运动员起跳时用力蹬跳板是要利用跳板的弹性势能
D．在4×100m接力中，为保证交接棒顺利进行，交接棒时两运动员尽可能做到相对静止
7．球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），速度为5m/s，将弹簧压缩到最短（图丙）的整个过程中，小球的速度v和弹簧缩短的长度之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到0.2N的压力就缩短1cm，并且轻弹簧在受到撞击到压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变。（空气阻力不计）。则下列说法中错误的是（　　）
A．小球在速度最大时，它的机械能也达到最大
B．此过程中，弹簧被压缩时产生的最大弹力为8N
C．在撞击轻弹簧到轻弹簧压缩至最短的过程中，小球的机械能一直在减小
D．小球的重力为1N
8．如图所示，小程把一物理课本从地面拿到课桌上，他对书做的功约为（　　）
A．0.3J B．3J C．30J D．300J
9．如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式（不计机械自重和摩擦），其中所需动力最小的是（　　）
A． B． C． D．
10．在100牛的拉力作用下，重200牛的物体在水平地面上前进2米时，拉力对物体做功（ ）
A．一定是200焦 B．一定是400焦 C．可能是200焦 D．以上说法均不对
二、多选题
11．如图所示，两个强磁环a、b套在竖直放置的光滑塑料杆上，小明将a用力下压，当松开手后，a被快速“弹起”（空气阻力不可忽略），下列说法正确的是（ ）
A．最终a静止不动时，a的机械能不为零
B．从弹起到最终静止的整个过程，a的机械能一直在减小
C．向上运动时，a受到合力的方向会发生变化
D．向上运动时，当a受到b的斥力与自身重力相等时，a将做匀速直线运动
12．如图，是运动员在水平地面上做俯卧撑时的情景。已知人重600N，地面对两个手掌的支持力为360N，手掌到脚尖的距离为1.5m，下列说法正确的是（　　）

A．以脚尖为支点，运动员撑起的过程可看做费力杠杆
B．以手掌为支点，运动员撑起的过程可看做省力杠杆
C．地面对脚尖的支持力为960N
D．手掌到重心的距离为0.6m
三、填空题
13．冬冬同学骑自行车上学，自行车的轮胎表面凹凸不平，是为了 摩擦，座垫呈马鞍型，它能够增大座垫与人体的接触面积，以 ，增加骑车人的舒适度。制成自行车的金属材料号称世界“重量最轻”， 车龙头是 杠杆。（选省力、等臂、费力）
14．如图所示，是小明将要攀登的一座海拔400m小山的示意图。观察图片，比较南、北两条攀登路径的情况可知： 路径比较省力，理由是 ，坡道是 （选填“杠杆”、“轮轴”或“斜面”）的实例。
15．如图甲所示为吃核桃时使用的一种工具“碎核桃杯”，只要轻轻用力握下手柄，核桃坚硬的外壳就会被压碎，“碎核桃杯”的手柄相当于一个 （填“省力”、“等臂”或“费力”）杠杆；分别用图乙、丙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起，已知每个滑轮重20N，忽略绳子的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图乙中车对绳子的拉力为 N，图丙中人对绳子的拉力为 N。
16．2022年2月8日北京冬奥会自由式滑雪大跳台女子组决赛中，中国选手谷爱凌以最后一跳的超高难度动作逆转对手夺得冠军。人与装备的总质量约为80千克，从空中最高处下落10米，用时约2秒，重力的方向是 。下落过程中，重力做功为 焦，重力的功率为 瓦。
17．小明到大润发超市去购物，自动扶梯把他从一楼匀速送到二楼。在此过程中，他的动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
18．如图甲所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一个“拉力──距离传感器”竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡。该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图乙中图象所示，可知该金属杆重 N。
四、作图题
19．作出F1和F2的力臂。
五、实验题
20．如图所示的是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验装置。
(1)在实验中，通过观察物体B 来比较小球A动能的大小，理由是物体B被推动的距离越远，说明小球A对物体B 越多。
(2)为了探究动能的大小与质量的关系，应该选用质量 （选填“相同”或“不同”）的小球，从斜面 的（选填“相同”或“不同”）位置由静止释放。
21．某同学在探究“杠杆的平衡条件”的实验时，采用了如右图所示的装置来完成．
（1）此装置中所用的杠杆本身也有重力，为避免杠杆自身重力对实验平衡的影响，我们采取的措施是 ．实验前，杠杆静止时的位置如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆左端螺母向 边旋一些（选填“左“或“右”）．
（2）调好后，第一组按图乙进行实验，第二组按图丙进行实验．你认为第 组实验更好，理由是 ．
（3）第二组得到下表所示的实验数据及结论．
你认为他们得到的结论正确吗？ ，请对他们的结论进行评估．
六、综合题
22．小红发现日常学习和生活中的一些用具的使用方法是“按压式的”。
（1）如图甲所示，小红将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压，放手后笔会向上弹起一定高度。为了研究方便，把笔筒化为外壳、内芯和轻质弹簧三部分。弹跳过程出可以分为三个阶段，如图乙所示：
①把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面（见位置a）；
②由静止释放，外壳竖直上升与静止的内芯碰撞（见位置b）；
③碰撞后内芯与外壳以共同的速度一起上升到最大高度处（见位置c）。
下列关于该过程中能量变化的说法正确的是( )
A．向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小
B．向下按笔的过程中，笔的重力势能增大
C．笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大
D．笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大
（2）小红注意到家中洗手液的瓶盖也是按压式的。她打开洗手液瓶盖，看到其中有个按压式吸液结构如图甲所示。它由导液管、进液阀门、弹簧、活塞、出液阀门、出液管、储液筒等组成，如图乙所示。其中进液阀门和出液阀门是塑料小球，进液阀门位于弹簧下端，出液阀门位于活塞上端。
使用的时候，通过手向下按压，活塞向下移动，弹簧被压缩使得进液阀门关闭，出液阀门打开，储液筒里的液体从出液管流出瓶外，当手松开时，弹簧恢复原来的自然状态，使得活塞向上移动，出液阀门关闭，进液阀门打开，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒。这样活塞在圆筒中上下往复运动，不断地把液体“吸”上来，“压”出瓶外。
①按压式瓶盖的工作原理和 原理相同。（选填选项前的字母）
A．船闸 B．活塞式抽水机 C．测量液体内部压强的U形管微小压强计 D．汽油机
②洗手液能被“吸”上来是利用了 。
③向下按压后松手时，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒，是因为洗手液瓶中气压 （选填“大于”、“小于”或“等于”）储液筒中气压。
23．如图地效飞行器是一种可以低空高速飞行的飞机，它能停在水面或地面上，某型号飞行器的总质量为1.0×103t，总体积5×103m3，最大飞行速度为720km/h，以最大速度飞行时的运输效率为25，运输效率是指飞行器飞行时的总重与发动机推力的比值。（g取10N/kg）
(1)飞行器在低空水平高速飞行飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速 。
(2)飞行器在长江水面上静止时，大部分体积露出水面，则物体受到的浮力是 N；若静止在黄海海面上，则飞行器受到的浮力将 （变大/变小/不变）。
(3)飞行器以最大速度飞行1440km，需要 h，发动机推力的功率为 W（可以认为飞行器的总重不变）。
参考答案：
1．A
【详解】A．地面上滚动的足球越滚越慢，因为足球受到摩擦力的作用，摩擦力改变了足球的运动状态，不能说明物体的运动需要力来维持，故A错误，符合题意；
B．用头顶足球时，头给足球一个力，由于力的作用是相互的，足球也给头施加了力，所以头感到痛，故B正确，不符合题意；
C．足球鞋底凹凸不平，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故C正确，不符合题意；
D．足球在上升的过程中，质量一定，高度变大，重力势能变大，故D正确，不符合题意。
故选A。
2．A
【详解】货物随传送带一起匀速斜向上运动，受到重力、支持力和摩擦力的作用，重力方向竖直向下，支持力与传送带垂直向上。货物相对于传送带有向下运动的趋势，所以货物还要受到传送带对它的静摩擦力。该摩擦力的方向与它相对于传送带的运动趋势相反，即沿传送带斜向上。因为物体向右上方匀速运动，所以重力做负功，支持力不做功。物体运动方向与摩擦力方向一致，所以摩擦力对物体做功，物体的重力势能不断增加。因为物体匀速运动所以物体的动能不变，并非动能转化为物体的重力势能，因此货物的重力势能不断增加，是因为静摩擦力做功，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3．A
【详解】在国际单位制中：
A．帕斯卡是压强的单位，符合题意；
B．焦耳是功的单位，不合题意；
C．牛顿是力的单位，不合题意；
D．千克/米3(kg/m3)是密度的单位，不合题意．
4．D
【详解】杠杆分别在a、b、c三个位置在拉力F的作用下水平平衡，钩码的重力不变，其力臂不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件可知，拉力F与其力臂的乘积也是不变的，由于Fa和Fc与杠杆的夹角相同，所以Fa和Fc的力臂一样长，都小于Fb的力臂，所以
Fa=Fb>Fc
故ABC错误；D正确。
故选D。
5．B
【详解】根据杠杆平衡，,取勾码重力为F1，B点到转轴的距离为L1，在弹簧测力计逐渐向右倾斜时，L2减小，所以F2增大，B正确．
6．A
【详解】A、赛艇比赛运动员用的船桨在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误；
B、游泳比赛运动员向后划水，给水一个向后的力，因为物体间力的作用是相互的，水就会对运动员一个向前的力，这个力使运动员向前运动，故B正确；
C、跳板跳水运动员起跳时用力蹬跳板，使跳板发生弹性形变，具有弹性势能，当跳起时，跳板的弹性势能转化为运动员的动能，使运动员跳的更高，故C正确；
D、在4×100m接力中，为保证交接棒顺利进行，交接棒时两运动员就应当尽可能做到速度相同，处于相对静止状态，故D正确．
7．A
【详解】A．由图像可知小球在速度最大时，它已经将弹簧压缩了5cm，此时它的部分机械能已经转化成了弹簧的弹性势能，所以它的速度最大时机械能并不是最大的，故A错误但符合题意；
B．此过程中，弹簧总共被压缩了40cm，所以弹簧被压缩时产生的最大弹力为
故B正确但不符合题意；
C．在撞击轻弹簧到轻弹簧压缩至最短的过程中，因为弹簧始终在缩短，小球的机械能一直转化为弹簧的弹性势能，所以小球的机械能一直在减小，故C正确但不符合题意；
D．由图像可知，小球速度由大转小的时候是弹簧被压缩5cm时，此时重力和弹力相等
故D项正确但不符合题意。
故选A。
8．B
【详解】一本物理课本的质量约为
物理课本的重力为
一张课桌的高度大约为
人对书做的功约为
故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
9．C
【详解】设物体重力为G。
A．图中为斜面，则
F1×4m=G×2m
得到F1 =0.5G；
B．图中为定滑轮，使用定滑轮可以改变力的方向，但不省力，则F2 =G；
C．设杆的倾角为α，则
F3 4cosα=G 1 cosα
解得F3 =0.25G；
D．图中为滑轮组，与动滑轮相连的绳子段数是3，所以，
综上所述，动力最小的是C图。
故选C。
10．C
【详解】物体受到拉力是100N，在拉力方向上移动的距离是2m，所以拉力对物体做功为：
W=Fs=100N×2m=200J．
C符合题意．
11．AC
【详解】A. 最终a静止不动时，因为磁场的作用，a具有一定的高度，具有重力势能，所以a的机械能不为零，故A正确；
B. 弹起到最终静止的整个过程，由于异名磁极排斥，由此产生的向上磁场力对a做功，所以机械能是增大的，虽然也受空气的摩擦力，但相比，空气摩擦力没有磁场力大，故B错误；
C. 向上运动开始时磁场力大于重力，所以向上运动，上升到一定高度，二力相等，由于惯性继续向上运动时，重力大于磁场力，所以a受到合力的方向会发生变化，故C正确；
D. 向上运动时，当a受到b的斥力与自身重力相等时，再继续向上运动，距离增大，排斥力会变小，小于重力，所以a不会做匀速直线运动，故D错误；
故选AC．
12．BD
【详解】A．将人体看作一个杠杆，以脚尖为支点，则阻力F2=G=600N，动力F1=360N，l1=1.5m，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得
360N×1.5m=600N×l2
解得
l2=0.9m
以脚尖为支点时，l1＞l2，因此运动员撑起的过程可看做省力杠杆，故A错误；
BD．以手掌为支点，重心到手掌的距离为阻力臂
l2′=1.5m-0.6m=0.9m
脚尖到手掌的距离为动力臂l1′=1.5m，此时动力臂大于阻力臂，因此以手掌为支点，运动员撑起的过程可看做省力杠杆，故BD正确；
C．以手掌为支点，阻力F2′=G=600N，手掌到重心的距离为阻力臂l2′=0.6m，动力臂l1′=1.5m，则根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得
F1′×1.5m=600N×0.6m
解得，地面对脚尖的支持力
F1′=240N
故C错误。
故选BD。
13． 增大 减小压强 省力
【详解】[1]自行车的轮胎表面凹凸不平，是为了增大粗糙程度从而增大摩擦。
[2]座垫呈马鞍型，能够增大座垫与人体的接触面积，在压力不变时能够减小压强。
[3]车龙头在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
14． 南坡 见解析 斜面
【详解】[1][2][3]由图可知，山坡的坡道是一个斜面模型；由斜面省力规律可知：在高度一定时，斜面越长越省力，因此从南坡上山比较省力。
15． 省力 400 210
【详解】[1]由图可知，“碎核桃杯”的手柄在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆。
[2]图乙两个滑轮的轴都固定不动，是定滑轮，忽略绳子和滑轮的重力以及滑轮与绳子的摩擦
[3]图丙中是一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组，忽略绳子和滑轮的重力以及滑轮与绳子的摩擦，图丙中人对绳子拉力
16． 竖直向下 8000 4000
【详解】[1][2]重力的方向始终竖直向下，重力做的功为
W=Gh=mgh=80kg×10N/kg×10m=8000J
[3]重力的功率为
17．不变
【详解】自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼，他的质量不变，速度不变，所以动能不变。
18．10
【详解】金属杆重心在金属杆的中点上，重力的力臂为
取图象上的一点F＝20N，l2＝0.4m，根据杠杆的平衡条件：Gl1＝Fl2，所以金属杆的重力
.
19．
【详解】如图杠杆的支点为O，从O点作F1的垂线段就是F1的力臂l1；延长力F2的作用线，从O点作F2的垂线段就是F2的力臂l2。如图所示：
20． 移动的距离 做功 不同 相同
【详解】(1)[1]在实验中，通过观察物体B移动的距离来比较小球A动能的大小，这是转换法。
[2]物体B被推动的距离越远，说明小球A对物体B做功越多，动能越大。
(2)[3][4]根据控制变量法，为了探究动能的大小与质量的关系，应该选用质量不同的小球，从斜面相同的位置由静止释放，使小球运动到平面的速速相同。
21． 使杠杆在水平位置平衡 右 二 便于测量力臂 不正确
【详解】分析：（1）杠杆在水平位置平衡后，支点到力的作用点的距离就是力臂；杠杆左端低右端高，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，这一调节过程的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响；
（2）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，此时力的方向与杠杆垂直，力臂的长度可以直接从杠杆上读出来；
（3）不同的物理量不能相加．
解答：（1）此装置中所用的杠杆本身也有重力，为避免杠杆自身重力对实验平衡的影响，我们使杠杆在水平位置平衡；图中左边下沉，需要使杠杆重心右移，应将平衡螺母向右调节；
（2）力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来，因此第二组实验设计的好，此时弹簧测力计的拉力与杠杆垂直，便于测量力臂．
（3）有用不同的物理量不相加，故不能得出：动力+动力臂=阻力+阻力臂的结论．
故答案为 (1). 使杠杆在水平位置平衡 (2). 右 (3). 二 (4). 便于测量力臂 (5). 不正确
【点睛】本题考查了杠杆平衡的条件，在实验时我们应注意：调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，以便能直接读出力臂．杠杆平衡的条件就是：动力×动力臂=阻力×阻力臂．
22． C B 大气压 大于
【详解】(1)[1]A．向下按笔的过程中，弹簧的弹性形变程度变大，所以弹簧的弹性势能变大，故A错误；
B．向下按笔的过程中，笔的高度减小，所以其重力势能减小，故B错误；
C．笔向上弹起的过程中，笔的质量不变，高度增加，所以笔的重力势能增大，故C正确；
D．笔向上弹起的过程中，弹簧的形变程度变小，所以其弹性势能变小，故D错误。
故选C。
(2)①[2]按压瓶盖，瓶内气体被压缩，压强变大，大于外界大气压，洗手液在内外气压差的作用下被“吸”上来，利用的是大气压。
A．船闸的基本原理是连通器，与大气压无关，不合题意；
B．抽水机抽水，通过活塞上移或叶轮转动使抽水机内水面上方的气压减小，水在外界大气压的作用下，被压上来，利用了大气压，符合题意；
C．微小压强计是用来测量液体压强的，U形管两侧液面出现高度差越大，液体压强越大，与大气压无关，不合题意；
D．汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞做往复运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能，与大气压无关，不合题意。
故选B。
②[3]由①可知，洗手液能被“吸”上来是利用了大气压。
③[4]向下按压后松手时，液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒，说明瓶中气压大于储液筒中气压。
23． 大 1.0×107 不变 2 8×107
【详解】解：(1)[1]飞行器飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大，流速快气压小，机翼下方的压强大于上方的压强，所以获得向上的升力。
(2)[2]飞行器的总质量为
m=1.0×103t=1.0×106kg
其重力
G=mg=1.0×106kg×10N/kg=1.0×107N
因静止时物体有四分之一的体积露出水面，即物体处于漂浮状态，所以,物体受到的浮力
F浮=G=1.0×107N
[3]若静止在黄海海面上，物体仍处于漂浮状态，则飞行器受到的浮力与重力相等，而飞行器的重力不变，所以飞行器受到的浮力也不变。
(3)[4]由得
因为最大速度飞行时的运输效率为25，所以飞行器的发动机的推力
[5]由P=Fv得发动机推力的功率
P=Fv=4×105N×720×13.6m/s=8×107W
答：(1)飞行器在低空水平高速飞行飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速大；
(2)飞行器在长江水面上静止时，大部分体积露出水面，则物体受到的浮力是1.0×107N；若静止在黄海海面上，则飞行器受到的浮力将不变；
(3)飞行器以最大速度飞行1440km，需要2h，发动机推力的功率为8×107W。