教科版初中物理八年级下册第11章 机械与功 单元考点专训（含答案）

第11章
机械与功
考点专训
专训1.杠杆和滑轮组的作图
1.力臂是支点到力的作用线的距离。使用杠杆最省力的情况是动力臂最长时。动力和阻力对杠杆转动的效果是相反的，但是动力和阻力的方向不一定是相反的；
2．在滑轮组的绕线中，根据使用的要求，直接连接动滑轮的绳子的段数最多时，滑轮组最省力。
杠杆中力臂的画法
1．(中考·德州)胶棉拖把的主要结构如图甲所示，使用时先将棉头浸泡于水中吸水，再拉动拉手，使之绕O点转动，胶棉夹将棉头中多余水分挤出后便可清理地板。请在图乙的示意图中画出：(1)动力F1的力臂l1；(2)作用在B点的阻力为F2。
(第1题)
2．(中考·连云港)如图所示，有一个杠杆AOB，可绕O点自由转动，A端吊着一个物体。请画出使杠杆在图示位置静止时最小力F的示意图及其力臂。
(第2题)
滑轮组绕线的画法
3．(中考·衡阳)如图所示，某人站在A处通过一根绳和两个滑轮匀速提起物体B，所用的拉力F＝100
N，物体B重300
N(不计滑轮重和绳重，不计摩擦力)，画出滑轮组的绕线。
(第3题)
4．(中考·巴中)根据题中所给出的滑轮，请在图中用画线方法画出绕法。(要求所给的滑轮都利用)
(第4题)
专训2.杠杆平衡及应用
不论是什么形状的杠杆，在使用杠杆时，都是在杠杆平衡状态下使用的，把握好杠杆平衡条件，F1L1＝F2L2，就抓住了解决杠杆问题的钥匙。在运用杠杆平衡条件时，对于力臂的理解要正确，力和力臂的乘积叫做力矩，杠杆的转动效果取决于力矩的大小和方向。
探究杠杆平衡条件
1．在探究杠杆平衡条件的实验中：
(1)如图a所示，要使杠杆在水平位置平衡，可将杠杆左端平衡螺母向________调节。
(2)如图b所示，调节平衡后，左侧挂上钩码，在右侧用弹簧测力计(图中未画出)拉杠杆，使其在水平位置平衡，为便于测量力臂，应使弹簧测力计拉力的方向________。
(3)操作过程中，当弹簧测力计的示数达到量程仍不能使杠杆水平平衡，你认为接下来合理的操作是_______________________________________________
_________________________________________________。(写出一条即可)
(4)甲同学测出一组数据后就得出了“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”的结论，乙同学认为他的做法不合理，理由是_________________________________
________________________________________________________________。
(第1题)
杠杆的动态平衡的判断
2．(中考·淄博)杠杆调平衡后，将两个体积相同的重物分别挂在杠杆两侧的A、B处，杠杆仍然平衡，如图所示，则GA＝________GB；若将两重物同时浸没在水中，则杠杆的________(填“左”或“右”)端下沉。
(第2题)
用数学法探究杠杆的动态平衡
3．如图所示，一根质量分布均匀的木棒，质量为m，长度为L，竖直悬挂在转轴O处。在木棒最下端用一方向始终水平向右的拉力F缓慢将木棒拉动到与竖直方向夹角为θ的位置(转轴处摩擦不计)。问：
(1)在图上画出θ＝60°时拉力F的力臂l，并计算力臂的大小。
(2)木棒的重力作用点在其长度二分之一处，随拉开角度θ的增加，拉力F将如何变化？试推导拉力F与角度θ的关系式。
(第3题)
利用杠杆平衡条件测质量
4．(中考·菏泽)用一杆秤称得物体的质量是2
kg，如图所示。根据杆秤上秤钩、提纽和秤砣三者的位置关系，估测出秤砣的质量大约是________kg。
(第4题)
　　　(第5题)
变形杠杆的平衡
5．(中考·聊城)如图是一种拉杆式旅行箱的示意图，使用时它相当于一个________(填“省力”或“费力”)杠杆。若旅行箱内装满物体且质量分布均匀，其总重为210
N，轻质拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，要使旅行箱和拉杆构成的杠杆水平平衡，则竖直向上的拉力F为________N。
专训3.功、功率和机械效率的计算
功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积，W＝Fs；功率是力在单位时间内完成的功，P＝W/t；机械效率等于有用功与总功的比值，η＝。机械效率和功率是反映机械性能的两个不同方面的指标，两者并没有直接的联系。
克服重力做功的计算
1．(中考·温州)钓鱼是人们喜爱的一种休闲活动，如图是钓鱼示意图。
(第1题)
(1)钓鱼时，若其他条件不变，渔竿长度越长，手提渔竿的力越______。
(2)钓鱼者将一条重为5
牛的鱼从水面提高2米，再沿水平方向移动1米，在这一过程中，他克服鱼的重力做功为________焦。
滑轮组中功和功率的计算
(第2题)
2．(中考·连云港)建筑工人用滑轮组匀速提升重物，已知物重270
N，动滑轮重30
N，不计绳重及摩擦，则拉力大小为________N。若重物匀速上升1
m，则此过程中拉力做的功为________J。
3．(中考·山西)如图，用F＝10
N水平拉力，使重为100
N的物体A，沿水平方向在1
s内匀速直线运动了0.5
m，若滑轮和绳子的质量及其摩擦均不计，则物体受到地面的摩擦力为________N，拉力F的功率为________。
(第3题)
4．(中考·上海)如图所示，小明用98
N的拉力在4秒内将货物匀速提升2米，不计摩擦和绳重，求：
(1)货物的质量m；
(2)这段时间内，拉力所做的功W和功率P。
(第4题)
滑轮组中的机械效率的计算
5．(中考·重庆)如图所示，不计摩擦和绳重，把一个重为20
N的物体沿竖直方向在4
s内匀速提升了2
m，所用拉力F为12.5
N，下列说法中正确的是(　　)
A．动滑轮重7.5
N
B．4
s内拉力F做功25
J
C．4
s内拉力F的功率为6.25
W
D．滑轮组的机械效率为80%
(第5题)
　　　　(第6题)
6．(中考·重庆)某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物，人对绳的拉力F为400
N，能将75
kg的物体以0.1
m/s的速度匀速提升，则拉力F的功率为________W，此时滑轮组的机械效率为________%。(不计绳重和摩擦)
混合机械的机械效率
7．(中考·潍坊)建筑工人要向上运送货物，为了省力，他在一个斜面上安装了一个滑轮组，做成如图所示的机械，斜面的倾角为30°且固定在水平面上，工人用400
N的力拉绳子，重为500
N的重物沿斜面匀速向上运动6
m所用的时间为20
s，求此过程中：
(1)重物沿斜面匀速运动的速度大小；
(2)工人提升重物做的有用功；
(3)该装置的机械效率。
(第7题)
功率和机械效率的综合计算
8．(中考·资阳)简阳芦葭已被国务院正式批准为天府新区成都新机场场址，预计2015年底开建，建设中挖掘机将发挥重要作用。某型号挖掘机的实物模型和作业范围以及部分相关数据如图、表所示。挖掘机以最大输出功率工作时，可在t＝4
s内将一满铲斗的密度为ρ＝1.6×103
kg/m3的泥土从最大挖掘深度处匀速移送到位于最大卸料高度的运渣车上。取g＝10
N/kg，求：
(第8题)
指标
数值
整机质量m
5
000
kg
标准斗容V
0.5
m3
最大输出功率P
40
kW
最大挖掘深度d
3
m
最大卸料高度h
5
m
两履带与地面接触的总面积S
4
m2
(1)挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强p；
(2)移送一满铲斗泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功W；
(3)移送一满铲斗泥土的过程中挖掘机的机械效率η。
考点专训答案
1．解：如图所示。
点拨：力臂是支点到力的作用线的距离。力臂不一定在杠杆上。
(第1题)
(第2题)
2．解：如图所示。
3．解：如图所示。
点拨：由于不计滑轮重和绳重，不计摩擦力，承担物重的绳子段数n＝＝＝3，根据“奇动偶定”的原则可画出绳子的绕法。
(第3题)　　
　　
(第4题)
4．解：如图所示。
1．(1)左　(2)竖直向下　(3)测力计拉力的位置向右移、换用量程较大的测力计、减少左侧钩码的数量、左侧钩码位置向右移等(任写一条即可)　(4)一组数据太少，具有偶然性，不便找出普遍规律
2.；右
(第3题)
3．解：(1)当θ＝60°时，力臂l＝Lcos
60°＝L。
(2)根据杠杆平衡条件得Fl＝Gl′，即FLcos
θ＝GLsin
θ。
F＝Gtan
θ。
当0°＜θ＜90°时，tan
θ随θ的增大而增大，即拉力F增大。
4．0.5　
点拨：从图可知秤砣的力臂大约是被称物体力臂的4倍，根据杠杆平衡条件，秤砣的质量大约是被称物体质量的，即m砣＝m物＝0.5
kg。
5．省力；70　
点拨：本题考查了利用杠杆的平衡条件进行计算。把拉杆式旅行箱看成一个杠杆，其支点为转轮的轴，动力为人提拉把手的力F，阻力为箱体的重力，由于动力臂大于阻力臂，所以为省力杠杆。箱体的重心在箱体中间，即重力的力臂为箱体的一半，而拉杆拉出的长度是箱体长度的二分之一，所以力F的力臂为重力力臂的3倍。根据杠杆的平衡条件，FL1＝GL2，F×3L＝210
N×L，得F＝70
N。
1．(1)大　(2)10　点拨：根据杠杆平衡条件，渔竿越长，阻力臂越大，在其他条件不变时，需要的动力越大，克服重力做功W等于鱼的重力和鱼在重力方向上通过的距离的乘积，W＝Gh＝5
N×2
m＝10
J，鱼在水平方向移动过程中，重力不做功。
2．150；300　点拨：动滑轮由两段绳子承担，拉力F＝＝150
N，拉力做的功W＝Fs＝150
N×2×1
m＝300
J。
3．20；10
W　
点拨：(1)在滑轮组中，同一根绳子的拉力处处相等，对动滑轮在水平方向上进行受力分析，有两段绳子拉着动滑轮，物体拉动滑轮的力为测力计拉力的2倍，所以物体受到的摩擦力为20
N；(2)拉力F通过的距离为s＝2×0.5
m＝1
m，根据功率计算公式得P＝＝＝＝10
W。
4．解：(1)定滑轮不能省力，G＝F＝98
N，
货物的质量m＝＝＝10
kg。
(2)拉力做功W＝Fs＝98
N×2
m＝196
J；
拉力功率P＝＝＝49
W。
5．D　点拨：滑轮组有2段绳子承担物重，n＝2，动滑轮重G动＝2F－G＝2×12.5
N－20
N＝5
N，选项A错误；力F做的功W＝Fs＝F×2h＝12.5
N×2×2
m＝50
J，拉力F的功率P＝W/t＝50
J/4
s＝12.5
W，选项B、C错误；滑轮组的机械效率η＝×100%＝×100%＝×100%＝80%，D正确。
6．120；62.5　点拨：本题考查滑轮组拉力的功率和机械效率的计算。由图可知，n＝3，则拉力的功率为：P＝Fv＝Fnv0＝400
N×3×0.1
m/s＝120
W；不计摩擦和绳重，根据机械效率的计算公式，可得滑轮组的机械效率为：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝62.5%。
7．解：(1)重物在斜面上运动的速度v＝＝＝0.3
m/s。
(2)工人做的有用功为W有用＝Gh＝500
N××6
m＝1
500
J。
(3)工人做的总功为W总＝F×2s＝400
N×2×6
m＝4
800
J，
该装置的机械效率为η＝×100%＝×100%＝31.25%。
8．解：(1)挖掘机对地面的压力F＝G＝mg＝5
000
kg×10
N/kg＝5×104
N，
对地面的压强p＝＝＝1.25×104
Pa。
(2)移送一满铲斗泥土的过程中，挖掘机对泥土所做的功
W＝G土(h＋d)＝m土g(h＋d)＝ρVg(h＋d)＝1.6×103
kg/m3×0.5
m3×10
N/kg×(3
m＋5
m)＝6.4×104
J。
(3)移送一满铲斗泥土的过程中挖掘机做的总功W总＝Pt＝4×104
W×4
s＝1.6×105
J，
挖掘机的机械效率η＝×100%＝×100%＝40%。