11.5　改变世界的机械 同步练 （含答案）2024-2025学年物理教科版八年级下册

第5节 改变世界的机械
轮轴
1.(物理学与日常生活)简单机械在生活中有很多实际应用,如:指甲钳、剪刀、钥匙等。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时,钥匙就相当于一个　　　　。
2.(传统文化)图甲是《天工开物》中记载的一种取水工具——辘轳,它可以看成不等臂杠杆——轮轴。如图乙,若r=0.2 m,R=0.8 m,桶和水的总重力为120 N,取水时匀速转动辘轳,力F为　　　 N。
斜面
3.如图所示,将同一重物分别沿光滑斜面AB 和A'B从底端推到顶端, 则 (　　)
A.沿AB推较省力,做的功较少
B.沿AB推较省力,做的功较多
C.沿A'B推较省力,做的功较少
D.沿AB推较省力,两种情况做功一样多
4.(2024蚌埠期末)简单机械的使用极大地便利了人们的生活,以下机械中,哪个机械的使用目的与其他三个不同 (　　)
A.拔钉子的羊角锤 B.上货的斜面 C.赛艇的桨 D.提升重物的动滑轮
5.(2024保定期末)如图所示的斜面,工人师傅用沿着斜面向上1 000 N的推力,将重为2 000 N的物体从斜面底端匀速推至顶端用时20 s,已知斜面长4 m、高1.5 m,则(　　)
A.此过程中的总功为3 000 J
B.此过程中的有用功为15 000 J
C.推力做功的功率为200 W
D.斜面的机械效率为85%
6.如图甲为某盘山公路图,图乙和图丙所示是生活中常见的两种钉子,其中与盘山公路的力学原理相同的是图　　　　(选填“乙”或“丙”)所示钉子。工人师傅搭了如图丁所示斜面,用沿斜面向上600 N的拉力,把一个重为1 200 N的重物拉到2 m高的车上。已知斜面长为5 m,此过程中,工人拉力做的功为　　　　 J。
1.关于简单机械,下列叙述正确的是 (　　)
A.剪刀使用时,一定是省力杠杆
B.旗杆上安装的定滑轮既可以省力也可以改变力的方向
C.自行车在转弯时,车把手属于费力机械
D.盘山公路是采用减小坡度的方式来达到省力的效果
2.(2024眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置,斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F,将重6 N的物体以1 m/s的速度从斜面底端匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是 (　　)
A.拉力做功为3 J
B.物体受到摩擦力为1.5 N
C.拉力做的有用功为6 J
D.若以2 m/s的速度匀速拉动物体,斜面机械效率仍为75%
3.如图甲,A、B是两个完全相同的物体,分别将A、B两物体沿斜面从底端匀速拉到斜面顶端,对物体做功情况如图乙所示,则拉物体A的机械效率是　　　　(保留一位小数),对物体B做的有用功是　　　　 J,若右边斜面的长度为1 m,则B物体所受的摩擦力为　　　　N。
4.(传统文化)如图甲是《天工开物》中记载的一种农业生产汲水装置——辘轳。
(1)图乙是它提水时的示意图,为方便提水,应按照　　　　(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计,支点是　　　　点,动力的作用点在　　　　点(后两空均选填“A”“B”或“C”)。
(2)图乙中动力臂和阻力臂之比为5∶1,若AB=15 cm,BC=　　　　 cm;现将总质量为50 kg的水和桶从井中匀速提起,人们在摇把末端施加的力F1至少需要　　　　N。
(3)图丙中阀门的设计也应用了同样原理,选用　　　　(选填“①”或“②”)效果更好。
5.(科学探究)(2025徐州阶段练习)为探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,小明首先测出木块重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动木块,调节斜面倾斜角度的大小多次测量,得到下表所示的数据:
斜面 倾角θ 木块重 G/N 斜面高 h/m 斜面长 s/m 拉力 F/N 有用功 W有用/J 总功 W总/J 机械效 率η/%
15° 10.0 0.1 0.4 3.6
30° 10.0 0.2 0.4
(1)实验中,小明测拉力时要用弹簧测力计平行于斜面拉着木块做　　　　运动,并读出弹簧测力计的示数。
(2)当斜面倾斜角为30°时,弹簧测力计的示数如图所示,则此时拉力F=　　　　N。
(3)当斜面倾角为15°时,小明做的有用功是　　　　 J。
(4)分析表中的数据,可以得出的探究结论是:斜面倾斜角度越小,斜面越省力,斜面的机械效率越　　　　。
【详解答案】
课堂达标
1.轮轴
2.30
3.D
4.C
5.C
6.乙　3 000
课后提升
1.D　解析:剪刀有多种,其中有的省力,有的费力省距离,故A错误;定滑轮能改变力的方向但不省力,故B错误;自行车把手属于轮轴,是省力杠杆,故C错误;盘山公路属于斜面,坡度越小越省力,故D正确。
2.D　解析:拉力做的有用功为W有用=Gh=6 N×0.5 m=3 J,斜面的机械效率为75%,则拉力做功为W===
4 J,故A、C错误;此过程中额外功为W额外=W-W有用=4 J-3 J=1 J,由图可知,斜面的长度为s=2h=2×0.5 m=1 m,物体受到摩擦力为f===1 N,故B错误;若以2 m/s的速度匀速拉动物体,此过程中摩擦力大小不变,则额外功不变,有用功也不变,总功也不变,因此斜面机械效率仍为75%,故D正确。故选D。
3.66.7%　2　0.5
解析:拉物体A的机械效率是η=×100%==×100%≈66.7%,克服物体重力所做的功为有用功,A、B是两个完全相同的物体,提升的高度相同,有用功也相同,对物体B做的有用功是W有用B=W有用A=W总A-W额外A
=3 J-1 J=2 J,B克服摩擦力所做的额外功为W额外B=W总B-W有用B=2.5 J-2 J=0.5 J,则B物体所受的摩擦力为fB===0.5 N。
4.(1)省力　B　C　(2)75　100　(3)①
解析:(1)辘轳的实质是轮轴,为方便提水,动力作用在轮上,即动力的作用点在C点省力;支点是绕着转动的固定点,即B点。(2)图乙中动力臂和阻力臂之比为5∶1,阻力臂AB=15 cm,动力臂为BC=5×15 cm=75 cm,根据杠杆的平衡条件有,F1×BC=G×AB=mg×AB,人们在摇把末端施加的力F1至少需要mg1===100 N。(3)阀门的设计也应用了轮轴,增大轮的半径可以增大动力臂,在阻力和阻力臂一定时,可以减小动力,故选择图中的①可以更省力。
5.(1)匀速直线　(2)6.0　(3)1　(4)低
解析:(1)弹簧测力计要平行于斜面拉着木块做匀速直线运动,让木块处于平衡状态,此时读出弹簧测力计的示数。(2)由图示知,测力计的分度值为0.2 N,示数为6.0 N。(3)由表格数据知,斜面倾角为15°时,木块重力为10.0 N,斜面高度为0.1 m,拉动木块的有用功W有用=Gh=10.0 N×0.1 m=1 J。(4)由表格数据知,倾角为15°时,机械效率为η1=×100%=×100%=×100%≈69.4%,倾角为30°时,机械效率为η2=×100%=×100%=×100%≈83.3%,因此可知倾角越小,越省力,机械效率越低。