北师大版八年级物理下册 第九章 机械和功 单元素质评价练习题2（解析版)

第九章机械和功
单元素质评价练习题2（解析版)
1．据报道，杭州一初中生王星烨为了剥开皮皮虾的虾壳发明了如图所示的“剥虾神器”，一只皮皮虾，背朝下、腹部朝上放好，薄薄的钳嘴从尾部轻松穿入，伸进一截后，稍用力压钳子腿，“啪”的一声，壳就分开了，虾肉轻松取出。关于“剥虾神器”说法错误的是
A．“剥虾神器”前端的钳嘴做得薄是为了增大压强
B．“剥虾神器”是省力杠杆
C．“剥虾神器”在使用过程中手的压力做了功
D．“剥虾神器”使用时应使手尽量靠近支点
2．如图所示两个轮轴使用时，两图中拉力F大小相等，轮轴的轮半径是轴半径的二倍，则所挂重物G1、G2的重力比是（ ）
A．1：1 B．2：l C．4：1 D．1：4
3．关于汽车所涉及的物理问题，下列说法错误的是（ ）
A．汽车的底盘质量都较大﹣﹣﹣可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度
B．汽车前进的动力﹣﹣﹣地面对主动轮的摩擦力方向向后
C．汽车急刹车（减速）时，司机踩刹车﹣﹣﹣力是改变物体运动状态的原因
D．汽车简单机械的应用﹣﹣﹣方向盘、车轮都是轮轴
4．如图所示，杠杆处于平衡状态，如果将物体A和B同时向靠近支点的方向移动相同的距离，下列判断正确的是
A．杠杆仍能平衡
B．杠杆不能平衡，右端下沉
C．杠杆不能平衡，左端下沉
D．无法判断
5．如图所示，轻质杠杆AB，将中点O支起来，甲图的蜡烛粗细相同，乙图的三支蜡烛完全相同，所有的蜡烛燃烧速度相同。在蜡烛燃烧的过程中，则杠杆
A．甲左端下沉，乙右端下沉 B．甲左端下沉，乙仍保持平衡
C．甲右端下沉，乙右端下沉 D．甲、乙均能保持平衡
6．如图所示，杠杆处于平衡状态且刻度均匀，各钩码质量相等，如果在杠杆两侧各减少一个钩码，杠杆会（ ）
A．左端下沉 B．右端下沉
C．杠杆仍然平衡 D．无法判断
7．如图，O为拉杆式旅行箱的轮轴，OA为拉杆．现在拉杆端点A处施加一竖直向上的力F，使箱体从图示位置绕O点缓慢逆时针转至接近竖直位置．则力F的大小
A．一直变大 B．始终不变
C．一直变小 D．先变小后变大
8．某人将一根木棒的一端抬起，另上端搁在地上。在抬起的过程中（棒竖直时除外），所用的力始终竖直向上，则用力的大小 [ ]
A．保持不变 B．逐渐增大
C．逐渐减小 D．先减小后增大
9．如图所示，杠杆上分别放着质量不相等的两个球，杠杆在水平位置平衡，如果两球以相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆
A．仍能平衡
B．不能平衡，大球那端下沉
C．不能平衡，小球那端下沉
D．无法判断
10．下列事例中，解释正确的是（ ）
A．跳远运动员助跑起跳是为了增大惯性
B．潜水艇在露出水面前，上浮的过程中，浮力大小不变
C．刀刃很锋利，是为了增大压强
D．盘山公路是一种斜面，汽车从山底到山顶需要通过更多的路程，但是可以省力
11．如图所示，为一轻质杠杆，重为50N的物体挂在杠杆的中点，在a位置时拉力F的大小为_____N，若拉力F始终与杠杆保持垂直，那么，将杠杆从a位置拉到b位置的过程中，拉力F的大小将_____（选填：“变大、“变小”或“不变”）
12．用如图所示的滑轮提起重力为20牛的物体，若用竖直向上的拉力拉动绳子，使物体A匀速上升0.5米。不计摩擦和滑轮、绳的重力，则拉力F的大小为_____牛，绳子自由端上升_____米。若沿虚线方向斜向上拉绳子匀速提升物体A，则拉力F的大小将_____（选填：“变大”、“变小”或“不变”）。
13．在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中，所用的实验器材有：支架，带有滑轮的长木板( 滑轮与木板之间的距离是可调的)，带挂钩的木块，弹簧测力计，棉布，毛巾，刻度尺，细线。实验装置如图所示。
(1)用带有滑轮的长木板做实验有什么好处？______________________________(只答出一条即可)
(2)测拉力时，要在木块________时读数。
(3)测得的实验数据如表1。
实验次数
斜面倾斜程度
接触面
木块重G/N
斜面高度h/m
拉力F/N
斜面长s/m
机械效率η
1
最陡
木块与木板
5.0
0.20
4.5
0.30
74.1%
2
较陡
木块与木板
5.0
0.20
3.8
0.40
65.8%
3
较缓
木块与木板
5.0
0.20
3.4
0.50
58.9%
4
较缓
木块与棉布
5.0
0.20
4.0
0.50
?
5
较缓
木块与毛巾
5.0
0.20
4.8
0.50
41.7%
表一
①第4次实验测得的机械效率η=_________。
②第3、4、5三次实验，是探究斜面的机械效率与__________的关系。
③根据第1、2、3三次实验的信息，可得出的结论是：___________________________。
14．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率．实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．(g取10N/kg）
（1）实验中,将杠杆拉至图中虚线位置,测力计的示数F为________N,钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为________%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：________．
（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,一位同学用该实验装置,先后将钩码挂在A、B两点,测量并计算得到下表所示的两组数据
次数
钩码悬挂点
钩码总重G/N
钩码移动高h/m
拉力F/N
测力计移动距离s/m
机械效率
1
A点
1.5
0.10
0.7
0.30
71.4
2
B点
2.0
0.15
1.2
0.30
83.3
根据表中数据,能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关,钩码越重其效率越高”的结论?答:________．
请简要说明两条理由:
①________；
②________．
15．用如图所示装置匀速提起重为20牛的物体，5秒内绳子自由端移动2米，不计绳重和摩擦，求：
（1）拉力做功W．
（2）拉力的功率P．
16．用如图所示的滑轮组将质量90kg的物体提升了2m的高度，已知绳端拉力为400N，求：（取g=10N/Kg）
（1）绳端运动的距离
（2）动滑轮的质量．
17．用如图甲所示的滑轮组从水底匀速提升﹣个重2400N体积为0.2m3的物体．若物体在露出水面前此装置的机械效率为80%．（不考虑绳重、摩擦和水的阻力，g＝10N/kg，ρ水＝1.0×l03kg/m）求：
（1）物体的密度；
（2）物体在露出水面之前，人的水平拉力F；
（3）物体逐渐露出水面的过程中，人拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示，已知P1 ＝0.5P2，求物体露出水面过程中的t1时刻，物体所受浮力的大小．
18．小明家有个木衣架，结构简化如图所示（其中两个挂衣臂一样长，且左右对称）.有一次放学回家，他把书包挂在衣架挂衣钩A处（如图），衣架倒了下来. 为了搞清原因，他测得以下的数据：木衣架质量3千克；圆底盘直径30厘米；A点到衣架受到重力作用线（经过圆底盘的圆心）的垂直距离为25厘米.
（1）请你计算能挂在衣架挂衣钩A处，且保证衣架不倒下来的书包的最大质量是多少？
（2）当在衣架挂衣钩A处挂上10kg的书包时，为了使衣架不倒下来，需要在衣架挂衣钩B处至少挂上千克的物体？
（3）为了防止衣架倒下来，除了在衣架挂衣钩B处挂重物外，请你再说出两种其他的方法.
参考答案
1．D
【解析】
A．“剥虾神器”前端的钳嘴做得薄是为了增大压强，故A说法正确，不符合题意；
B．“剥虾神器”使用时动力臂大于阻力臂是省力杠杆，故B说法正确，不符合题意；，
C．“剥虾神器”在使用过程中手压钳子腿，钳子腿在力的方向上移动了距离，手的压力做了功，故C说法正确，不符合题意；
D．“剥虾神器”在使用时应使手尽量远离支点来增大动力臂来省力，故D说法错误，符合题意。
2．C
【解析】
由题意知，轮半径R是轴半径r的2倍，即R＝2r，
根据杠杆平衡条件，动力×动力臂＝阻力×阻力臂，
由图示可知：
a图中：F×R＝G1×r，则G1＝2F，
b图中：F×r＝G2×R，则G2＝ ，
所以：G1：G2＝4：1。
3．B
【解析】
A．汽车的底盘质量都较大，﹣﹣﹣﹣可以降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度，说法正确不符合题意；
B．汽车前进的动力﹣﹣﹣地面对主动轮的摩擦力方向向前，B说法错误，符合题意；
C．汽车急刹车（减速）时，司机踩刹车﹣﹣﹣力是改变物体运动状态的原因，说法正确，不符合题意；
D．汽车简单机械的应用：方向盘、车轮，都是轮轴，说法正确，不符合题意。
4．C
【解析】
原来杠杆在水平位置处于平衡状态，此时作用在杠杆上的力分别为物体A、B的重力，其对应的力臂分别为OC、OD，
根据杠杆的平衡条件可得：mAgOC=mBgOD，由图示可知，OC＞OD．所以mA＜mB，
当向支点移动相同的距离△L时，两边的力臂都减小△L，此时左边为：mAg（OC﹣△L）=mAgOC﹣mAg△L，
右边为：mBg（OD﹣△L）=mBgOD﹣mBg△L，由于mA＜mB，所以mAg△L＜mBg△L；
所以：mAgOC﹣mAg△L＞mBgOD﹣mBg△L．
因此杠杆将向悬挂A物体的一端即左端倾斜．
5．B
【解析】
设甲乙两图中的杠杆长均为l。
图甲中，m左l左= m右l右，燃烧速度相同，∴蜡烛因燃烧减少的质量m′相同，故左边为：
（m左- m′）l左= m左l左- m′l左，
右边为：
（m右- m′）l右= m右l右- m′l右，
因为l左小于l右，所以
（m左- m′）l左= m左l左- m′l左（m右- m′）l右= m右l右- m′l右，
故左端下沉；
图乙中，设一只蜡烛的质量为m
∵2m×l=m×l，
∴直尺在水平位置平衡；
∵三支蜡烛同时点燃，并且燃烧速度相同，
∴三支蜡烛因燃烧减少的质量m′相同，
∵2（m-m′）×l=（m-m′）×l，
∴在燃烧过程中直尺仍能平衡．故选B．
6．B
【解析】
设一个钩码重为G，一格的长度为L，原来：3G×4L=4G×3L，杠杆平衡；在杠杆两侧挂钩码处各减少一个质量相等的钩码，现在：2G×4L<3G×3L，所以杠杆不再平衡，杠杆向顺时针方向转动，即右端下沉。故ACD错误，B正确。
7．B
【解析】
由题意可知，箱体的重力不变，也就是杠杆的阻力大小不变，动力F竖直向上，重力G竖直向下，这两个力的方向始终平行，根三角形的相似性可知，动力臂与阻力阻的比值是不变的，根据杠杆的平衡条件可知动力与阻力的比值也是不变的，由于阻力不变，所以动力F的大小是始终不变的，故应选B．
8．A
【解析】
如果力总是竖直向上，根据杠杆的平衡条件，由力F的力臂与木棒重力的力臂的关系可以得出用力的大小变化．
若力总是竖直向上，因为△OAC∽△OBD，所以=为定值，即力F的力臂和重力力臂的比值为定值，根据F×OB=G×OA可得，F与G的比值为定值，故力F保持不变．
9．C
【解析】
开始时两球平衡，即力矩相等；当运动时，两球速度相同，则在相同时间内移动的距离相同，大球的力矩减少的快，则大球力矩会小于小球力矩，杠杆向小球那端下沉．
10．BCD
【解析】
A．惯性大小只与质量有关，助跑起跳是利用惯性而不是增大惯性，故A错误；
B．潜水艇在露出水面前，上浮的过程中，V排不变，水的密度不变，由F浮=ρ液gV排可知浮力大小不变，故B正确；
C．刀刃很锋利，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大压强，故C正确；
D．斜面可以省力，盘山公路是一种斜面，汽车从山底到山顶，通过路程多，但可以省力，故D正确。
11．25 变小
【解析】
第一空．由图示和题意可知，O为支点，F为动力，物体的重力为阻力，物体挂在杠杆的中点，则动力臂为阻力臂的2倍；
根据杠杆的平衡条件可得：F×l动＝G×l阻，
则在a位置时拉力：F＝×G＝×50N＝25N；
第二空．拉力F始终与杠杆保持垂直，将杠杆从a位置拉到b位置的过程中，动力臂l动大小不变（等于杠杆的长度），在提升过程中，物重G不变，重力的力臂l阻逐渐变小，根据F×l动＝G×l阻可知，拉力F将变小。
12．10 1 变大
【解析】
[1]由图可知该滑轮为动滑轮，根据动滑轮特点，则拉力F的大小为：
F===10N。
[2]根据动滑轮特点，绳子自由端上升距离为：
s=2h=2×0.5m=1m。
[3]由图可知，若沿虚线方向斜向上拉绳子匀速提升物体A，拉力的力臂会变小，而阻力和阻力臂不变，根据F1=可知，则拉力会变大。
13．拉物体时，能使木块所受拉力的方向与木板的长边平行。 匀速运动 50.0% 斜面粗糙程度 斜面粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越大。
【解析】
（1）利用滑轮改变了绳子的方向，使木块所受拉力的方向与木板的方向始终平行，使示数更加准确稳定，读数时也更方便；（2）只有木块做匀速运动时，它的示数才更准确；（3）①第4次实验的机械效率
②比较第3、4、5三次实验可以看出，这是在斜面粗糙程度不同，其他因素都相同的情况下进行的研究，因此，研究的是机械效率与斜面粗糙程度的关系；③比较第1、2、3三次实验可以看出，这是在斜面的倾斜程度不同，其他因素都相同的情况下进行的研究，可以看出，斜面的倾斜程度越大时，机械效率越高。因此，可得出的结论是：斜面粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越大。
14．0.5 66.7 克服杠杆自重力（克服摩擦力）等做功 不能 两次实验时钩码没有挂在同一位置 仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的
【解析】
第一空．弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.1N，示数为0.5N；
第二空．杠杆的机械效率为：η=≈66.7%；
第三空．实验过程中由于克服杠杆的重力做功、克服摩擦做功，就有了额外功；
第四空．钩码的重力和钩码悬挂的位置同时改变，自变量多于一个，不能确定因变量的变化与某个自变量之间的关系；实验中做了2次实验，即仅有一次对比实验，据此所得结论偶然性太大，是不可靠的．因此，不能得出题述结论．
第五空．钩码的重力和钩码悬挂的位置同时改变，自变量多于一个，不能确定因变量的变化与某个自变量之间的关系；
第六空．实验中做了2次实验，即仅有一次对比实验，据此所得结论偶然性太大，是不可靠的．
15．（1）40J（2）8W
【解析】
（1）如图装置为一定滑轮，不计绳重和摩擦时，拉力等于物体的重，绳子自由端移动2米，则拉力做功为：
；
（2）根据得，拉力的功率为：
。
16．（1）6m；（2）30kg
【解析】
（1）分析滑轮组承担物重的绳子段数，根据s=nh计算绳端移动的距离；
（2）根据滑轮组的省力特点：，其中G物=mg，代入数据，便可将G动求出。
（1）由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，所以得：
绳端运动的距离s=3h=3×2m=6m；
（2）由得，
，
则。
17．（1）1.2×l03kg/m3； （2）250N；（3）1250N．
【解析】
(1)已知物体的重力和体积，由 和 可得，物体的密度：；
（2）物体露出水面前受到的浮力为：
；
物体被匀速提升，受到平衡力作用，所以出水前滑轮组对物体的拉力为：
，
由图知，通过动滑轮绳子的段数n＝2，
由 可得，作用在绳子末端的拉力为：；
（3）由题知，不考虑绳重、摩擦和水的阻力，所以动滑轮重力：
，
物体部分露出水面时的拉力： ，
物体全部露出水面后的拉力：，
由于物体匀速上升，速度不变， 由，且P1 ＝0.5P2，
所以： ，即 ，所以：，
则，
所以．
18．（1）能挂在衣架挂衣钩A处，且保证衣架不倒下来的书包的最大质量是4.5kg；
（2）物体的质量是1.375kg；
（3）减小挂衣钩的长度、或增大底盘的直径、或圆盘底座换用大理石等密度更大的材料、或在挂衣钩的对侧挂物品等．
【解析】
分析木衣架会倒的原因时，可以把它看成杠杆；找出两个力和力臂，根据杠杆的平衡条件求得为使木衣架不倒下来，需要满足的条件．
（1）分析木衣架会倒的原因时，可以把它看成杠杆，如图所示：
书包对衣架的拉力：F1=G包，阻力：F2=G架=mg=3kg×10N/kg=30N；圆底盘直径D，则圆盘的半径为，以底盘右侧点为支点，则书包对衣架作用力的力臂为：，衣架自身重力的力臂为：，为使木衣架不倒下来，则F1L1=F2L2，，书包的重力G包=F1=45N，书包的质量；
（2）B处所挂物体的作用力为F3，B处物体对衣架作用力的力臂为：L3=15cm+25cm=40cm，根据杠杆的平衡条件得到F1L1=F2L2+F3L3，即100N×10cm=30N×15cm+F3×40cm，G物=F3=13.75N，物体的质量．
（3）由题意知，衣架倾倒的原因是两边力和力臂的乘积不相等造成的，所以要防止其倾倒，可减小挂物与其力臂的乘积或增大自重与其力臂的乘积，故可减小挂衣钩的长度、或增大底盘的直径、或圆盘底座换用大理石等密度更大的材料、或在挂衣钩的对侧挂物品等．
答：（1）能挂在衣架挂衣钩A处，且保证衣架不倒下来的书包的最大质量是4.5kg；
（2）物体的质量是1.375kg；
（3）减小挂衣钩的长度、或增大底盘的直径、或圆盘底座换用大理石等密度更大的材料、或在挂衣钩的对侧挂物品等．