第十二章 简 单 机 械单元同步测评2023-2024学年人教版八年级物理下册（有解析）

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第十二章 简 单 机 械单元同步测评
(满分:60 分 考试时间:60分钟)
第 Ⅰ卷(选择题,共19 分)
一、选择题(1 ~5 题为单选题，每小题2 分，6~8题为多选题，每小题3分，共19 分)
1.如图所示，物体 A 通过动滑轮在水平拉力 F作用下沿水平面以2 m/s的速度匀速运动，此时弹簧测力计的示数是8N，若滑轮、绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计，那么物体 A与水平面的摩擦力以及2 s内F所做的功分别为( )
A.8 N,32 J B.16 N,32 J
C.8 N,64 J D.16 N,64 J
2.小明和物理课外小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械效率，同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法，其中正确的是( )
A.匀速拉动木块时，拉力与摩擦力是一对平衡力
B.斜面的机械效率与木块被拉动的距离有关
C.匀速拉动木块的过程中，木块的机械能是不变的
D.匀速拉动木块时，木块是要克服摩擦力做额外功的
3.一根轻质杠杆在左右两端分别放上长度不同的蜡烛并点燃，恰好水平平衡，如图所示，若蜡烛燃烧速度相同，相同时间后(蜡烛未燃尽),杠杆将( )
A.左端下降 B.右端下降
C.仍然平衡 D.无法判断
4.如图所示，在杠杆左端悬挂物体，右端施加动力F，杠杆处于平衡状态(忽略杠杆自身重力的影响)，下列说法正确的是( )
A.此时杠杆是费力杠杆
B. 动力臂是线段 OA
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 F 位置，动力变大
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300 N
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1 650 J
6.如图所示的是用相同的滑轮安装的滑轮组，A、B两人分别用两装置在相等时间内将质量不等的甲、乙两物体匀速提升相同的高度。已知甲、乙物重分别为 G甲、Gz，动滑轮重为G动,且( 两滑轮组的绳子自由端所受的拉力 若不计绳重和摩擦，下列说法正确的是( )
B.B拉绳子的速度大小是 A 拉绳子速度大小的2倍
C.B 拉绳子做的总功是 A 拉绳子做的总功的2倍
D.B所用装置的机械效率可能为η=
7.如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力 F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，下列说法错误的是( )
A.动力 F 逐渐增大 B.动力 F逐渐减小
C.动力臂逐渐变大 D.动力臂逐渐减小
8.工人利用滑轮组吊起重为2 400 N的路灯杆(质量分布均匀)。如图所示，这是路灯杆一端刚被匀速拉起的简图。路灯杆离地后被匀速提升1m ，绳端拉力 F =1 000 N。下列说法错误的是( )
A.路灯杆一端刚被匀速拉起时，相当于费力杠杆
B. 路灯杆离地后，受到的拉力小于 2 400 N
C.路灯杆离地后，绳端拉力 F 做的功为1 000 J
D.路灯杆离地后，滑轮组的机械效率为80%第Ⅱ卷(非选择题，共41 分)
二、填空题(每空1分，共12 分)
9.如图所示的是常用的核桃夹，当用力摁住 C 点夹核桃时，可把 点看作支点，此时核桃夹可看作 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
10.如图所示，杠杆调平衡后，在A 处挂3个钩码，要想杠杆继续平衡，则需在 B 处挂 个钩码。杠杆在水平位置平衡后，两侧各去掉一个钩码，则杠杆的 端将上升。(每个钩码的质量都相同)
11.如图所示，用滑轮组拉动重70 N的物体A，在10s内使A在水平方向上移动5m，所用拉力F为20 N，地面对A的摩擦力为30 N,则A运动速度是 m/s,滑轮组所做的有用功是 J，滑轮组的机械效率是 。
12.如图所示,斜面长3m ,高0.6m。工人在6s内将重600 N的物体从底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150 N。此过程中工人做的有用功为 J，斜面的机械效率为 。
13.小明用如图所示的动滑轮匀速提起装有180 N水的水桶，动滑轮重20 N(不计绳重、桶重及摩擦)，他拉绳子的动力为 N，提升过程中动滑轮的机械效率为 。如果向水桶内再加入40 N的水，提升水桶时动滑轮的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
三、实验探究题(每空1 分，共15 分)
14.小明在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2 N，测得的数据如下表。
物理量 实验次数 钩码总重 G/N 钩码上升的高度 h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3
2 6 0.1 2.4 0.3 83%
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
(1)在实验中，测绳端拉力 F 时，应尽量竖直向上 拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数。
(2)第1次实验测得的机械效率为 (结果保留两位有效数字)。
(3)分析表中数据可知：第2 次实验是用图 做的；第4次实验是用图 做的。(均选填“甲”“乙”或“丙”)
(4)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度 。
15.在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在 位置平衡，如发现杠杆左端偏高，则可将平衡螺母向 调节；如图所示的是小明同学三次实验的情景，实验时所用的每个钩码重0.5 N，杠杆上每一格长5cm，部分实验数据已记录在下表中。
(1)请将表格中的实验数据补充完整。
实验次数 动力F /N 动力臂l /cm 阻力F /N 阻力臂l /cm
1 1.5 10 1
2 1 20 10
3 1 20 1.5 10
(2)小明的第3次实验存在错误，其错误的数据是 (填选项字母)。
A. 动力 B.动力臂 C. 阻力 D.阻力臂
(3)在探究杠杆的平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了 (填选项字母)。
A.减小摩擦
B.使每组数据更准确
C.多次测量取平均值减小误差
D.获取多组实验数据归纳出物理规律
16.小梦同学用如图所示的装置“研究定滑轮和动滑轮的特点”。
(1)实验中需要用到的测量工具是弹簧测力计和 。
(2)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计，使钩码上升。
(3)比较第1、2 次实验可知：使用定滑轮的好处是 。
次数 钩码的 重力 G/N 钩码升高的高度 h/m 拉力 F/N 弹簧测力计移动的距离s/m 拉力方向
1 1 0.2 1 0.2 向上
2 2 0.2 2.1 0.2 向下
3 1 0.2 0.6 0.4 向上
4 2 0.2 1.1 0.4 向下
(4)依据杠杆的平衡条件分析，使用动滑轮提升物体所用的力是直接提升物体所用力的一半，但分析第3、4次实验数据却不符合这样的关系，造成这种现象的主要原因是 。
四、计算应用题(每小题7分，共14分)
17. 如图所示，工人将一底面积为0.06 m ，高为2m,密度为 的圆柱形实心物体从水下匀速提升1m,g 取10 N/kg。当物体未露出水面时，求：
(1)此时物体受到的浮力。
(2)若不计绳与轮间摩擦及滑轮自重，工人对绳的拉力大小是多少
(3)若工人对绳的拉力为400 N，使物体匀速上升，求此装置的机械效率。
18.杠杆在工业生产中有广泛的应用，如图为某杠杆示意图，物体 C 为边长为50 cm的正方体,其质量为65 kg,杠杆AB 可绕 O 点转动,AO∶OB=2∶1,一个体重为600 N的人用竖直向下的力拉绳子，对杠杆 B端产生一个竖直向下的拉力，杠杆在水平位置保持静止,且物体 C 对地面的压强为2 000 Pa,杠杆自重、绳重及摩擦均不计。
(1)地面对物体C的支持力是多少
(2)人对绳子的拉力是多少
(3)若人与地面的接触面积为400 cm ,则人对地面的压强是多少
1.答案：D 解析：弹簧测力计的示数为8 N，则绳端的拉力F为8N，题图中为动滑轮，因滑轮、绳子、弹簧测力计的重力和摩擦力均不计，则物体 A 与水平面的摩擦力为f=2F=2×8N=16 N;绳端移动的速度为 根据 可得，绳端移动的距离为s=v绳 t=4m /s×2 s=8 m,所以，拉力做的功为W=Fs=8 N×8m=64 J。
2.答案：D 解析：木块在斜面上匀速运动时，沿斜面向上受到拉力作用，沿斜面向下受到摩擦力和重力沿斜面的分力作用，所以拉力和摩擦力不是平衡力，故 A错误；斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度有关，与物体被拉动的距离无关，故B错误；机械能包括动能和势能，而木块做匀速运动，所以动能不变，但是木块的高度在增加，所以木块的重力势能增大，故木块的机械能增大，故C错误；木块沿斜面上升时，要克服摩擦力做功，故D正确。
3.答案:A 解析:由图可知, 由 G=mg 可知 ，开始，杠杆平衡，由杠杆平衡条件可得 因 蜡烛燃烧速度相同，过一段时间后，蜡烛减少的质量Δm相同，减少的重力△G 相同，左边( 右边(G右 - 则( 一△GL左,由于 故 即左边力与力臂的乘积大于右边力与力臂的乘积，杠杆不再平衡，左端下降。
4. 答案:D 解析:如图1所示,动力臂为L (不是OA),大于阻力臂L ，所以是省力杠杆，故A、B错误；物体对杠杆的拉力为阻力，不是物体受到的重力G，故 C错误；如图2，保持杠杆位置不变，将动力 F转至 F 位置，作动力臂L ，由图可知，与L 相比动力臂变小，而阻力、阻力臂不变，由杠杆的平衡条件可知，动力变大,故D 正确。
5.答案：D 解析：动滑轮上绳子的有效股数n=2，由题图乙可知，物块浸没时绳子的拉力 绳重和摩擦忽略不计，由 可得,1 375 N= 当物块完全离开水面后绳子的拉力 由 可得,2 000 N = 由①②得 因为物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，由 可得，物块的体积 由 可得，物块的边长 故 A 错误；绳重和摩擦忽略不计，物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率 即 由②③得( 故B错误；绳重和摩擦忽略不计，提升物块完全离开水面前，滑轮组的机械效率 则动滑轮的机械效率小于87.5%，故C 错误；将物块提升至上表面与水面相平的过程中，由题图乙可知，物块上升的高度h=0.6m,拉力F=1375 N,绳子自由端移动的距离s=nh=2×0.6m=1.2m,此过程中拉力 F 做的功W=Fs=1375 N×1.2m =1 650 J,故D正确。
6.答案：BC 解析：由题图知，左图中两个滑轮都是定滑轮，右图中上面是定滑轮、下面是动滑轮。不计绳重和摩擦， 因为 Fz,所以 若不计动滑轮重，则 现在动滑轮重为G动，不为0，所以 ,故 A错误;A 拉绳子的速度等于甲上升的速度，B拉绳子的速度等于乙上升速度的2倍，因为甲、乙上升速度相同，所以B拉绳子的速度大小是 A 拉绳子速度大小的2 倍，故 B正确；A拉绳子，绳端移动距离等于甲上升高度，B拉绳子，绳端移动距离等于乙上升高度的2倍，拉力相同，由W=Fs可知，B拉绳子做的总功是 A 拉绳子做的总功的2倍，故C 正确；B所用装置的机械效率为 故 D错误。
7.答案：BCD 解析：由题图可知，杠杆与墙壁接触处为支点，动力F始终与杠杆垂直，则杠杆长即为动力臂，所以，将杠杆缓慢地由位置A拉到位置B，动力臂不变，重物对杠杆的拉力为阻力，大小等于重物的重力，即阻力大小不变；在杠杆由位置A 到位置B 的过程中，阻力臂逐渐变大，根据杠杆的平衡条件 F l 可知，动力逐渐增大。
8.答案：ABC 解析：路灯杆一端刚被匀速拉起时，阻力为路灯杆的重力G，作用点在重心上，绳子对路灯杆的拉力是动力F，支点为路灯杆的左端，可见，动力臂大于阻力臂，所以路灯杆相当于省力杠杆，故 A 错误；路灯杆离地后被匀速提升，杆受到的拉力与重力是一对平衡力，则拉力为 故 B 错误；由图可知承担物重的绳子段数n=3，路灯杆离地后被匀速提升1m ，则绳子自由端移动距离s=3h=3×1 m=3 m,绳端拉力 F 做的功为 1 000 N×3 m=3 000 J,故C 错误;路灯杆离地后,所做有用功W有=Gh=2 400 N×1 m=2 400 J,氵滑轮组的机械效率 故 D 正确。
9.答案：A 省力 解析：当用力摁住 C 点夹核桃时，杠杆AC围绕A 点转动，故A 为支点；由于动力臂大于阻力臂，此时核桃夹可看作省力杠杆。
10.答案：5 左 解析：由题意可知，杠杆在水平位置平衡，设一个钩码的重力为G，一个格为l，由杠杆的平衡条件可知,3G×5l=nG×3l,解得n=5,所以在B处应挂5 个钩码。如果A、B两处各去掉一个钩码,左边有2G×5l=10Gl,右边有4G×3l=12Gl,因此左端小于右端，右端下降，左端将上升。
11. 答案:0.5 150 75% 解析:A 运动的速度 滑轮组做的有用功 5m=150J；由图可知n=2，绳子自由端移动的距离sF=2s=2×5m=10m,拉力F做的总功1 20 N×10 m=200 J,滑轮组的机械效率
12. 答案:360 80% 解析:工人做的有用功 Gh=600 N×0.6 m=360 J,工人做的总功 Fs=150 N×3m=450 J,斜面的机械效率
13. 答案:100 90% 变大 解析:由图知,使用的是动滑轮，n=2，不计绳重、桶重及摩擦，拉绳子的动力，则 提升过程中动滑轮的机械效率 使用同一动滑轮，不计绳重、桶重及摩擦，在提升高度相同时，所做的额外功不变，增加水的重力，增大了有用功，有用功在总功中所占的比例变大，机械效率会变大。
14. 答案:(1)匀速 (2)74% (3)乙 丙 (4)无关解析：(1)在测绳端拉力时，需竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
(2)由表中实验数据可知，第1次实验，有用功为1 Gh=4 N×0.1m =0.4 J,总功为 0.3m =0.54 J,滑轮组的机械效率为
(3)第2次实验中，s为h的3倍，所以滑轮组由3段绳子承担物重，且钩码总重最大，实验所用的装置是乙；第4次实验中，s为h的5倍，所以滑轮组由5段绳子承担物重，因此实验所用的装置是丙。
(4)分析第3、4次实验数据可知，使用同一滑轮组提升相同的重物，物体被提升的高度改变，机械效率不变，可得滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关。
15. 答案:水平 左 (1)15 2 (2)B (3)D
解析：在“探究杠杆的平衡条件”的实验中，应先调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做可以消除杠杆自重对实验的影响；如发现杠杆左端偏高，说明杠杆的重心偏右，可将两端的平衡螺母向左调节，使杠杆重心左移。
(1)第1次实验，根据杠杆的平衡条件 得,1.5 N×10cm=1 N×l ,所以 第2次实验，根据杠杆的平衡条件. 得,1 N× 所以
(2)杠杆在水平位置平衡，F 的方向垂直于杠杆时，其力臂才在杠杆上；由第3 次实验可知，F 倾斜拉动杠杆在水平位置平衡，动力臂不在杠杆上，所以动力臂l 读取错误，故选 B。
(3)本实验中进行多次测量的目的是避免实验结论的偶然性，获取多组实验数据归纳出物理规律，故选 D。
16.答案:(1)刻度尺 (2)匀速 (3)可以改变力的方向 (4)动滑轮有重力
解析：(1)实验还需要测量长度的刻度尺。
(2)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码上升。
(3)使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。
(4)由于动滑轮有重力，由 可知拉力大于物体重力的一半。
17. 答案:( (2)300 N (3)75%
解析：(1)当物体未露出水面时， 物体受到的浮力为 10 N。
(2)物体的重力为 物体未露出水面时，受到向上的拉力、向上的浮力和向下的重力，则滑轮组对物体的拉力为 由题图可知，承担物重绳子的段数为n=4，若不计绳与轮间摩擦及滑轮自重，则工人对绳的拉力为
(3)若工人对绳的拉力为400 N，由于物体未露出水面时，滑轮组对物体的拉力为 F'(该拉力对物体做的功为有用功)，则此装置的机械效率为
18. 答案:(1)500 N (2)300 N (3)7 500 Pa
解析：(1)地面对物体C的支持力等于物体C对地面的压力，即 500 N。
(2)物体C 对A端的拉力 10 N/kg-500 N=150 N,由题知,AO :OB=2 :1,由杠杆的平衡条件有 则150 N× 解得 所以人对绳子自由端的拉力
(3)人对地面的压力大小等于地面对人的支持力，即 人对地面的压强