第九章机械和功期末单元练 北师大版物理八年级下册（有解析）

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第九章机械和功
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在一次活动中，小明和小华先后在同一水平地面上，水平拉着物体A做匀速直线运动，如图所示是物体A两次运动的路程随时间变化的图像。下列判断正确的是（　　）
A．物体两次运动的速度：
B．物体两次所受的拉力：
C．两人拉力对物体所做的功：
D．两人拉力对物体做功的功率：
2．如图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．
3．某场馆建设中，采用如图所示的装置提升重物，工人师傅站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使物体A在5s内匀速上升了2m。已知物体A重400N，每个滑轮重20N，不计绳重与摩擦，下列说法不正确的是（　　）
A．人对绳子的拉力为210N
B．绳子自由端移动的距离为6m
C．绳子自由端移动的速度为0.8m/s
D．使用此滑轮组能改变力的方向
4．为了赶在雨季之前给住在山区的奶奶的房屋做一次维修，爸爸专门请了一个小型施工队。这个施工队利用3个相同的滑轮组成滑轮组将材料运送到高处，滑轮组的结构如下图所示。已知每个滑轮重50N，绳子能够承受的最大拉力是500N，忽略绳重和摩擦。用此滑轮组提升材料，下列说法错误的是（　　）
A．滑轮a是定滑轮，可以改变力的方向，但不省力
B．滑轮b是动滑轮，使用时可以省力
C．工人每次将材料匀速提起，需要施加大小等于材料和动滑轮总重力的一半的力
D．工人以0.2m/s的速度拉绳子时，材料上升的速度为0.4m/s
5．如图所示，分别使用滑轮或滑轮组匀速提升质量为的物体，每个滑轮的质量为，在相同的时间内物体被提升的高度均为1m，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）

A．滑轮组中A滑轮可以省功 B．动滑轮的重力为5N
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10J
6．用一杠杆提拉重物，小明尝试了多种不同方式来研究最省力的方式如图所示，操作中支点为O。图中、、、表示力的四种不同方向，其中能使杠杆保持平衡的最小拉力为（ ）
A． B． C． D．
7．一物体在拉力的作用下沿水平方向做直线运动，物体在前5s内加速行驶了30m，后5秒内以10m/s的速度做匀速直线运动，若物体在运动的过程中所受的阻力大小始终为20N，通过计算可知（　　）
A．前5s内，物体的平均速度为5m/s B．前5s内，物体的拉力等于阻力为20N
C．后5s内，拉力做的功为1000J D．后5s内，拉力做功的功率为100W
8．如图所示的杆秤是利用杠杆的原理工作的。当分别利用两个提纽测量时，所测最大质量分别为2.5kg和10kg。若利用提纽A测量物体的质量，秤砣位置如上图所示，则所测物体的质量（ ）
A．小于2.5kg B．大于2.5kg，小于10kg
C．大于10kg D．无法确定
二、填空题
9．定滑轮：中间的轴 的滑轮，叫作定滑轮。使用定滑轮不能 ，但是能改变力的 。
10．杆秤是凝聚了华夏智慧的产物，与尺、斗并称中国传统度量衡三大件，小明自制了一把杆秤，如图所示，使用时将货物挂在A点秤钩上，用手提起秤纽C或D，移动秤砣N在秤杆上的位置（秤砣最远可移至B点），当秤杆水平平衡时，根据秤砣的位置可以在秤杆上读出货物的质量。秤杆、秤钩和秤纽的质量忽略不计。已知秤砣的质量是0.4kg，AD长为2cm，DC长为3cm，CB长为20cm。（g取10N/kg）求：
(1)秤砣受到的重力 ；
(2)用手提起秤纽C，当货物重12N时，秤砣到C点的距离为多少cm ；
(3)用手提起秤纽 （选填“C”或“D”）时，杆秤可称量的货物质量最大，请算出这个最大质量是多少 kg。
11．如图所示，做俯卧撑时，可以把人的身体看作是一个 杠杆，人体的重心O点是杠杆的 （选填“支点”“动力作用点”或“阻力作用点”）。
12．周末，小明去奶奶家玩。小明帮奶奶用水桶从井中打水时，小明对水桶做的功是 （选填“有用”“额外”或“总”）功；小明提着水桶在水平路面匀速前行时，小明对水桶 （选填“做功”或“不做功”）。
三、作图题
13．工人向下拉绳来提升重物。请用笔画线代替绳子画出滑轮组的绕线方法。
四、实验题
14．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G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5
（1）实验中需使用的测量工具是弹簧测力计、 ；
（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，则测力计的读数 ，测得机械效率 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整；
（4）通过比较 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。（填实验次数的序号）；
（5）通过比较3、4两次实验数据可得出结论： 。
五、计算题
15．如图所示，用20N的拉力使一个重力为50N的物体匀速上升，现用同样的滑轮组使重力为200N的物体匀速上升0.1m（不计绳重及摩擦）。求：
(1)动滑轮重；
(2)拉动重力为200N的物体时的拉力；
(3)绳子自由端移动的距离。
六、综合题
16．太阳能汽车是一种靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。从某种意义上讲，太阳能汽车也是电动汽车的一种，所不同的是电动汽车的蓄电池靠工业电网充电，而太阳能汽车用的是太阳能电池。太阳能汽车使用太阳能电池把光能转化成电能，用来推动汽车的电动机以及用作汽车辅助设备的能源，多余电能会在锂电池中储存起来备用。如题图甲所示为某公司设计的太阳能概念汽车，车顶和车头盖配置了高效率的多晶硅太阳能电池板，该车的车速最高能达到100km/h，而无太阳光时最大续航能力在50km左右，太阳能驱动汽车和给锂电池充电的示意图如题图乙所示。据此回答以下几个问题：
（1）太阳能属于清洁能源，也属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板用到的多晶硅是 （选填“半导体”或“超导体”）材料；
（2）单块太阳能电池板在阳光的照射下输出电压为24V，若某时刻的输出电流为4A，则此时单块电池板的输出功率为 W，电池板接收太阳能辐射的功率 （选填“大于”“小于”或“等于”）输出功率；
（3）若锂电池的容量为“144V 100A·h”，在晚上行车时，汽车以60km/h匀速行驶，电动机功率17kW，辅助设备功率为1kW，则理论上充满电的汽车最大行驶路程为 km；
（4）为了提高太阳能汽车的续航能力，从太阳能电池板的角度看，你认为可以采取的措施是： 。
《第九章机械和功》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 D B B D D B C B
1．D
【详解】A．两次物体均做匀速直线运动，由图可知相同时间内，由可知，，故A错误；
B．小明和小华先后在同一水平地面上，水平拉着物体做匀速直线运动，两次的拉力均等于摩擦力，又两次的压力和接触面粗糙程度均一样，故两次的摩擦力相等，拉力也相等，故B错误；
CD．，由图可知相同时间内，拉力相等，由可知，两人拉力对物体所做的功，由可知，，故C错误，D正确。
故选 D。
2．B
【详解】A图中，两个滑轮都是定滑轮，使用时，不能省力，所以绳子端的拉力；由B图知，滑轮组承重绳子，绳端的动力；C图中，使用的是动滑轮，不计机械自重和摩擦时，作用在滑轮上的动力；由D图知，滑轮组的承重绳子，则绳端动力，由上述分析可知，所需动力最小的是。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3．B
【详解】A．由图可知，绳子承重段数n=2，人对绳子的拉力为
故A正确，不符合题意；
B．由图可知，n=2，物体A在5s内匀速上升了2m，则绳子自由端移动的距离为4m，故B错误，符合题意；
C．绳子自由端移动的速度
故C正确，不符合题意；
D．不借助滑轮组时，应向上拉动绳子才能使物体A向上移动，借助滑轮组，拉力方向向下，所以使用此滑轮组改变了力的方向，故D正确，不符合题意。
故选B。
4．D
【详解】A．在使用时，轴的位置固定不动的滑轮叫做定滑轮。滑轮a是定滑轮，可改变力的方向，但不省力，故A正确，不符合题意；
B．轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。滑轮b是动滑轮，使用时省力，但费距离，故B正确，不符合题意；
C．由于滑轮组中有一个动滑轮b，承担物重的绳子股数为2，在忽略绳重和摩擦时，每次将材料提起，需要施加材料和动滑轮总重的一半的力，故C正确，不符合题意；
D．动滑轮b上有两股绳，工人以0.2m/s的速度拉绳子时，材料上升的速度应该是
故D错误，符合题意。
故选D。
5．D
【详解】A．根据功的原理，使用任何机械都不能省功，故A错误；
B．由图乙可知，提升物重G=10N时，滑轮组的机械效率，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率
解得动滑轮重力为，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1m，提升动滑轮上升的高度也都是1m，不计绳重和摩擦，每次提升重物时，滑轮组做的额外功都为
故D正确。
故选D。
6．B
【详解】在A点施力F，当F的方向与杠杆垂直时动力臂最大，此时动力最小，即F2的方向与OA垂直，故F2最小，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
7．C
【详解】A．前5s内，物体的平均速度
故A不符合题意；
B．前5s内，物体做的是加速运动，不是处于平衡状态，则物体在水平方向所受的拉力与阻力不是一对平衡，它们的大小不等，则阻力的大小不等于20N，故B不符合题意；
C．后5s内，物体移动的距离
s2=v2t2=10m/s×5s=50m
拉力所做的功
W=Fs2=20N×50m=1000J
D．后5s内，拉力做功的功率
P=Fv2=20N×10m/s=200W
故D不符合题意。
故选C。
8．B
【详解】由杠杆平衡条件可知，当动力和动力臂乘积一定时，阻力臂越短，阻力越大，若利用提纽A测量物体的质量，此时阻力臂最短，阻力最大，所测最大质量为10kg，此时秤砣位置几乎在杠杆的中间处，由杠杆平衡条件可知，动力（秤砣）、阻力臂不变，动力臂减小一半，则阻力（所测物体）减小一半，所以所测物体的质量大于2.5kg，小于10kg。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
9． 固定不动 省力 方向
【详解】[1][2][3]滑轮在使用过程中，中间的轴固定不动的滑轮叫作定滑轮，定滑轮的动力臂和阻力臂长度相等，是等臂杠杆，所以定滑轮不能省力，但它可以改变施力的方向。
10．(1)4N
(2)15cm
(3) D 4.6
【详解】（1）秤砣受到的重力为
（2）用手提起秤纽C，当货物重12N时，根据杠杆平衡条件则有
解得秤砣到C点的距离为
（3）[1][2]用手提起秤纽D时，阻力臂变小，根据杠杆平衡条件，称取相同质量货物时，对应的秤砣的力臂变短，所以杆秤可称量的货物质量变大。当称取最大质量时，根据杠杆平衡条件则有
则最大重力为
则最大质量为
11． 省力 阻力作用点
【详解】[1][2]做俯卧撑时，脚尖和地面的接触点为支点，人的重力为阻力，胳膊对身体向上的支撑力为动力，人体的重心O点是杠杆的阻力作用点；由图可知，支撑力的作用线到支点的距离为动力臂，重力作用线到支点的距离为阻力臂，动力臂大于阻力臂，因此做俯卧撑时，可以把人的身体看作是一个省力杠杆。
12． 额外 不做功
【详解】[1]小明帮奶奶用水桶从井中打水时，目的是把水提上来，对水做的功是有用功，而对水桶做的功是额外功。
[2]小明提着水桶在水平路面匀速前行时，拉力方向竖直向上，水桶在水平方向移动，在拉力的方向上没有移动距离，所以小明对水桶不做功。
13．
【详解】由图可知使用该滑轮组是为了省力和改变力的方向。工人站在地面上向下拉绳来提升重物，所以由2段绳子承担物重，是最省力的绕绳方法，根据“奇动偶定”原则绕绳方法如下图所示
。
14． 0.4 80% 刻度尺 变小 变大 1、2 不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高（不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低）
【详解】（3）[1]丁图装置绳子的有效段数为，所以，绳子自由端移动的距离为
[2]第次实验的机械效率为
（1）[3]实验中，需要测量力的大小和物体移动的距离，所以，需使用的测量工具是弹簧测力计和刻度尺。
（2）[4]若静止时读数，测力计没有测量出机械之间的摩擦力，所以，测量出的拉力偏小。
[5]根据，求出的总功偏小，而有用功不变，根据，没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响，所以，这样测出的机械效率偏大。
（4）[6]根据可知，第、、次实验绳子的有效段数分别为、、；结合图示和钩码的重力，第、、次分别是用甲、乙、丙装置完成的，通过比较甲、乙两次实验数据可得出结论：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。
（5）[7]通过比较、两次实验是分别用丙丁装置完成的，丁装置中有个动滑轮，动滑轮重力大于丙中动滑轮的重力，而实验提起物体的重力相同，第次实验的机械效率小于第次实验的机械效率，所以得出的结论是：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高（不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低）。
15．(1)10N
(2)70N
(3)0.3m
【详解】（1）由图知道，n=3；不计绳重及滑轮之间的摩擦，根据知道，动滑轮重为
（2）不计绳重及滑轮之间的摩擦，根据知道，绳子自由端拉力F的大小为
（3）绳自由端移动的距离为
16． 可再生 半导体 96 大于 48 增大电池板的面积
【详解】（1）[1]可再生能源是可以从自然界中源源不断地得到的能源，太阳能是可再生能源。
[2]导电性能介于导体与绝缘体之间的材料叫半导体，多晶硅是半导体材料。
（2）[3]输出功率为
P=UI=24V×4A=96W
[4]太阳能转化为电能的效率小于100%，故电池板接收太阳能辐射的功率大于输出功率。
（3）[5]锂电池可提供的最大电能
W=U′I′t=144V×100A×1×3600s=5.184×107J=14.4kW·h
理论上充满电的汽车最大行驶时间
理论上充满电的汽车最大行驶路
s=vt′=60km/h×0.8h=48km
（4）[6]为了提高太阳能汽车的续航能力，可以增大电池板的面积，接收太阳能辐射的功率更大。
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