八年级物理下册《第十二章 简单机械》单元测试卷(附带答案)

第第页八年级物理下册《第十二章简单机械》单元测试卷(附带答案)一、单选题（每题3分，共30分）1．如图所示为一衣帽架，往该衣帽架上不同位置挂同一较重的背包，衣帽架最有可能会倾倒的是（）A． B． C． D．2．如图所示，是公园内的四座跷跷板。小明和与他质量相当的小红用此跷跷板做游戏时，小明在A位，小红在D位；小明和爸爸用此跷板玩游戏时，爸爸的体重几乎是小明体重的2倍，小明在A位，爸爸在C位，也能顺利的玩游戏。据此你能提出什么有探究价值且易于探究的科学问题（）A．动力臂和阻力一定时，动力和阻力臂有什么关系？B．动力和阻力一定时，动力臂和阻力臂有什么关系？C．动力和动力臂一定时，阻力臂和阻力有什么关系？D．动力臂和阻力臂一定时，动力和阻力有什么关系？3．如图所示是某中学的一位同学大课间跑操结束后手拿班旗时的情景。其中旗杆由质量均匀分布的铝合金管制成，此时旗杆水平放置保持静止状态。若这位同学的左手向旗子方向移动一小段距离，下列说法正确的是（）A．左手对旗杆的力变小，右手对旗杆的力变大B．左手对旗杆的力变大，右手对旗杆的力变小C．左手和右手对旗杆的力都变大D．左手和右手对旗杆的力都变小4．如图所示，水平桌面上物重分别为20N、10N的甲、乙两物体，由跨过定滑轮的轻绳相连，沿着水平方向的拉力F的大小为5N时，物体甲恰能在光滑的水平面上向左做匀速直线运动，忽略滑轮自重及滑轮与绳间摩擦，下列分析正确的是（）A．物体甲受到的摩擦力为5NB．物体乙受到的摩擦力为5NC．物体乙受到轻绳的拉力为2.5ND．甲乙两物体的物重不同，受到的摩擦力也不同5．如图所示，用三种方法拉动同一物体在相同的水平地面上做匀速直线运动，使物体以相等速度移动相同的距离。所用拉力分别是、、，这三个力的作用点移动距离分别是、、，移动速度分别为、、，不计滑轮摩擦，则（）A．

B．

C．

D．

6．由三只动滑轮和一只定滑轮组成的滑轮组，下悬挂重为G的物体，每只滑轮重均为G1，摩擦及绳重不计，重物静止不动，则绳端作用的拉力F为（）A． B． C． D．7．工人用大小为400N的拉力F提升重为600N的物体，如图所示，在12s内绳子自由端被匀速直线拉下6m。下列说法正确的是（）①所做的有用功是1200J②滑轮组的机械效率为75%③拉力F的功率是200W④若提升物体的重力变大，滑轮组的机械效率不变A．只有①和④ B．只有②和③C．只有①和② D．只有③和④8．如图所示，关于简单机械，下列说法错误的是（）A．食品夹在正常使用过程中，相当于一个费力杠杆B．在旗杆顶部安装定滑轮是为了改变拉力的方向C．盘山公路相当于一个斜面，可以省功D．不计绳重、滑轮重与摩擦，拉力9．如图是小明利用器械提升重物的示意图。当小明站在水平地面上时，对地面的压强p0＝2×104Pa；当在动滑轮下挂一个与小明重力相同的（边长为40cm的正立方体）物体甲时，他用力匀速举起杠杆的A端，使杠杆在水平位置平衡时，小明对地面的压强p1＝4.5×104Pa，此时滑轮组的机械效率为η1；当在动滑轮下挂1200N的重物乙时，他用力匀速举起杠杆的A端，当杠杆又在水平位置平衡时，小明对地面的压强p2＝5.5×104Pa，此时滑轮组的机械效率为η2；已知杠杆OA∶OB＝1∶2（杠杆、绳重和机械间摩擦忽略不计，g取10N/kg），则下列计算结果错误的是（）A．小明的质量为80kgB．动滑轮所受的重力为20NC．物体甲的密度为1.25×103kg/m3D．η2∶η1＝15∶1410．如图所示，只用竖直向上的力F1将物体B匀速提升h=0.5m，F1做功为3J。若借助滑轮组用力F2把物体匀速提升相同的高度h，F2做功为5J。下列说法中正确的是（）A．物体B的重力为5N B．动滑轮的重力为4NC．F2做功的功率比F1做功的功率大 D．滑轮组的机械效率为60%二、填空题（每空1分，共16分）11．（1）跳绳是冬季的一种健身运动，旁人看起来似乎很简单，然而亲自跳起来就会感到运动量是相当大的。有位同学对此作了专门研究：跳绳者的质量是50kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件可估算出此跳绳者在1min内做功的平均功率为___________W（g取10N/kg）。（2）如图所示，质量为m=60kg的人站在轻质木板的O点上，木板可以绕B端上下转动，OA=2OB。要使木板静止于水平位置，人拉轻绳的力为___________N，人对木板AB的压力为___________N（摩擦阻力不计，g取10N/kg）。12．用大小不同的力拨动吉他的同一根弦，弦所发声音的________（选填“响度”“音调”或“音色”）不同；用如图所示的两种方式匀速提起同一重物A（不计滑轮重及摩擦），则用力的大小F1________F2（选填“大于”“等于”或“小于”）；图（b）的滑轮可以看作是________（“省力”“等臂”或“费力”）杠杆。13．如图所示，轻质杠杆OA中点悬挂重为60N的物体，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，则力F的大小是___________N，保持F的方向不变，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，力F将___________（选填变大、变小或不变）。小谦想把被台风刮倒的树拉正如果不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则小谦对绳子的拉力至少为___________N。14．如图，用12N的拉力F拉着物体A在水平面匀速直线运动了1m，用时10s，已知物体A的重力为100N，它在水平面运动时受到摩擦力是20N，则拉力F的功率是______W，滑轮组的机械效率是______，当把物体A换成质量更大的重物时，滑轮组的机械效率______（填“变大”“变小”或“不变”）。15．如图甲所示，盘山公路可以看做斜面，它的好处是能______（选填“省力”或“省距离”）。如图乙所示的斜面长8m，倾角为，一木箱重力为180N。小李用100N的推力F沿斜面向上推木箱，他用10s的时间将木箱沿着斜面从底端匀速运动到顶端，则木箱克服重力所做功的大小为______J，此时推力______（选填“等于”或“不等于”）斜面对木箱的摩擦力，斜面的机械效率为______。三、作图题（每题3分，共6分）16．如图所示，轻质杠杆在力F₁、F₂的作用下处于平衡状态。O点为支点，l₂为F₂的力臂，请在图中画出F₁的力臂l₁和力F₂。17．如图，用滑轮组提升重物，画出最省力的绕线方法。四、实验题（每空1.5分，共24分）18．小林在“探究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同钩码若干个。（1）实验开始时，杠杆的位置如图甲所示，此时杠杆处于_________（“平衡”或“非平衡”）状态。为方便实验，使杠杆在水平位置平衡，小林需将杠杆右端的平衡螺母向_________（“左”或“右”）旋；（2）接着小林在杠杆的左侧挂上钩码，如图乙所示，为使杠杆再次平衡，应该在B位置挂上_________个同样的钩码。得到一组数据后，小林得到如下结论：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。这个结论与杠杆的平衡条件不符，原因是实验过程中没有_________；①改变力的大小②改变力的方向③改变力的作用点（3）为改变力的方向，小林在杠杆右侧用弹簧测力计向下拉，如图丙所示，当测力计由竖直方向逐渐向左转，杠杆始终保持水平平衡，测力计的示数将_________（“变大”、“变小”或“不变”）；（4）该实验中，要进行多次测量，其目的是_________。19．某实验小组在做“测量滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图甲、乙、丙所示。次数钩码重G/N钩码上升高度h/m测力计拉力F/N测力计移动距离s/m机械效率η120.10.90.374.1%240.11.6___________83.3%340.11.10.572.7%（1）表格中第2次测力计自由端移动的距离s=______m；（2）在实验操作中应竖直向上______拉动弹簧测力计，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，你认为他的想法______（选填“正确”“不正确”）；（3）比较第1次实验和第2次实验，可得结论：使用同样的滑轮组，______可以提高滑轮组的机械效率；（4）由第2、3次实验可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（质量越大），滑轮组的机械效率______。20．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某实验小组用同一滑轮组进行了三次实验（如图所示），实验数据记录如表。次数钩码重/N钩码上升距离/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计上升距离/cm机械效率/%12100.83083.324101.53036103090.9（1）在第2次实验中，滑轮组的机械效率η为______；（保留一位小数）（2）分析数据可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越______（填“高”或“低”）；（3）根据实验结论推测，使用该滑轮组再次将重为8N的物体匀速提升10cm，此时滑轮组的机械效率可能为______；A．71.6%

B．82.6%

C．92.4%

D．100%（4）另一实验小组改变动滑轮的重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图丁的图像。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越______（填“高”或“低”）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为______N（忽略绳重和摩擦）。五、计算题（21题9分，22题10分，共19分）21．如图所示，质量为的人站在质量为M的均匀木板的中点，板放在水平地面上，可绕通过点的水平轴转动，板的端系有轻绳，轻绳的另一端绕过两个定滑轮后，握在人手中；当人用力拉绳时，滑轮两侧的绳都保持竖直的方向，要使端离开地面，求：（1）人作用于绳的最小拉力；（2）人对木板的压力。22．一个体重为600N的工人，用如图甲所示的滑轮组和吊篮运送建材上楼，每次运送量不定。装置的机械效率随建材重量变化的图象如图乙所示，装置中摩擦力及绳重忽略不计。求：（1）此装置中的动滑轮和吊篮的总重是多少？（2）某次运送建材的重力为500N，此时装置的机械效率是多少？（3）当装置的机械效率为60%时，运送建材的重量是多大？（4）该名工人使用此装置做功的最大机械效率是多大？（5）若该工人做功的最大平均功率是300W，则此装置在一次提升最大重量建材时，建材上升的最大速度是多大？六、综合题（每空1分，共5分）23．2019年3月31日，农业路大桥正式建成通车．大桥由梁、斜拉索和塔柱三部分组成塔柱高150米；桥面为双向10车道；共设36对72根斜拉索，具有塔柱高、桥面宽、斜拉索索力大等特点．(1)“塔柱为什么要造这么高?”科学兴趣小组的同学对此进行了研究:他们将大桥的结构进行简化，抽象成图甲的模型，又画了塔柱高低不同的两幅图乙和丙，可以看出它用到了杠杆的相关知识，其中O是支点，________代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力．同学们通过比较发现:适当增加塔柱的高度，可______(填“增大”或“减小”)斜拉索拉力的力臂，从而减轻斜拉索承受的拉力．(2)大桥在历经四年修建过程中常到如图丁所示的起重机，若起重机吊臂前端是由如图戊所示的滑轮组组成，动滑轮质量为100kg，绳重和摩擦不计.如果拉力的功率为6kW，则把2×10kg的货物匀速提高10m．(g取10N/kg)，求①拉力F的大小是________?②这一过程需要______时间?③滑轮组机械效率是_________?参考答案1．D【详解】由图可知，衣帽架横杆的重力及重力的力臂不变，重力与其力臂的乘积不变，包对杠杆的拉力不变，拉力的力臂越大，其乘积越大，就越容易倾倒，由图可知，D中拉力的力臂最大，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。2．C【详解】跷跷板是一个杠杆，小明分别与质量不同的小红和爸爸玩游戏时，小明都是在A位，则小明对杠杆的压力、当支点的距离不变，可以理解为动力、动力臂一定；小明的爸爸的质量大于小红的质量，对跷跷板的压力大于小红对跷跷板的压力，C位到支点的距离小于D位到支点的距离，可以理解为阻力越大，阻力臂越小，因此可以提出探究问题：动力和动力臂一定时，阻力臂和阻力有什么关系？故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。3．D【详解】我们可以把旗杆抽象为杠杆，则左手处为该杠杆的支点，对杠杆施加向上的力；若右手对杠杆没有施加力的作用，旗杆将顺时针旋转，由此可以判断，右手对旗杆施加的是向下的力；在左手没有移动前，旗杆处于平衡状态；假设左右手之间的距离为l1，旗杆总重为G，旗杆重心到左手的距离为l2，则有F1l1=Gl2此时左手所受的压力大小F压=F1+G左手向右移动一段距离（假设为L）后，此时旗杆仍保持水平静止，则有F1′(l1+L)=G(l2-L)此时左手所受的压力大小F压′=F1′+G由此可以判断出，在移动左手后，旗帜的总重G不变，动力臂变大，阻力臂变小，则可知右手对旗杆施加的力将变小，左手所受的压力也将变小，根据力的作用是相互的可知，左手对旗杆的力也将变小；故ABC错误，D正确。故选D。4．C【详解】ABC．分别对甲乙在水平方向上受到的力进行分析，如下图所示：甲乙之间的摩擦力f和f'是一对相互作用力，大小相等；绳子的拉力T和T′大小相等，由于物体甲恰能在光滑的水平面上向左做匀速直线运动，则乙向右做匀速直线运动，处于平衡状态，则有甲向左做匀速直线运动，同样处于平衡状状态，则有F=f＇+T＇而T、T＇和f、f＇是相互作用力，故大小相等，由题意可知F=5N，则f'=T'=2.5N故C正确，AB错误；D．滑动摩擦力与接触面的粗糙程度和压力大小有关，与重力无直接的关系，故D错误。故选C。5．D【详解】由图可见，本题中三个滑轮都是克服摩擦力做功，假设物体与水平面的摩擦力f，物体移动的速度为，运动的时间为，则对这三个图分析可得：甲图：滑轮为定滑轮，因为定滑轮相当于一个等臂杠杆，不能省力，所以根据二力平衡，此时拉力为拉力的作用点移动的速度为作用点移动的距离为乙图：滑轮为动滑轮，因为动滑轮相当于一个动力臂是阻力臂倍的杠杆，省一半的力，所以根据二力平衡，此时拉力为但是费倍的距离，拉力的作用点移动的速度为作用点移动的距离为丙图：滑轮为动滑轮，拉力的作用点在动滑轮的轴上，因此是个费力杠杆，费倍的力，省一半的距离，因此拉力的作用点移动的速度为作用点移动的距离为综上分析可知故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。6．D【详解】如图所示，摩擦及绳重不计，根据动滑轮的工作特点，对每个滑轮受力分析最后一个滑轮为定滑轮，不能省力，所以绳端拉力为故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。7．B【详解】由图可得n=2，则物体被提升的高度为所做的有用功是所做的总功是滑轮组的机械效率为拉力F的功率是机械效率可以表示如下若提升物体的重力变大，则有用功变大，额外功不变，有用功所占的比值变大，则滑轮组的机械效率变大。故②③正确，ACD不符合题意，B符合题意。故选B。8．C【详解】A．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A正确，不符合题意；B．定滑轮不能省力，能改变力的方向，所以学校旗杆顶部安装定滑轮是为了改变力的方向，故B正确，不符合题意；C．盘山公路相当于一个斜面，根据功的原理可知，使用斜面提升物体不能省功，故C错误，符合题意；D．若不计滑轮重、绳重与摩擦，由图可知，滑轮组承重绳子的根数n=3，则拉力，故D正确，不符合题意。故选C。9．B【详解】AB．小明自由站在水平地面上，对小明受力分析如图1所示。提重物甲时，对小明、杠杆、动滑轮和甲物体受力分析如图2、3、4所示。提重物乙时，对小明、杠杆、动滑轮和乙物体受力分析如图5、6、7所示。由图1可知，当小明站在水平地面上时，对地面的压强①由图4和力的平衡可知，两段绳子的拉力2F'B1=G动+G甲由图3和杠杆平衡条件得到FA1×OA=FB1×OB②OA∶OB＝1∶2③由②和③得到人对A端的力FA1=2FB1=2F'B1由图2可知小明受到的支持力N1=FA1+G人=G动+G甲+G人由力的作用相互性可知此时小明对地面压力和支持力相等，小明对地面的压强④由图7可知两段绳子的拉力2F'B2=G动+G乙由图6杠杆平衡条件可知FA2×OA=FB2×OB⑤OA∶OB＝1∶2⑥由⑤和⑥得到人对A端的力FA2ˊ=FA2=2FB2=2FB2ˊ由图5可知小明受到的支持力N2=FA2ˊ+G人=G动+G乙+G人由力的作用相互性可知此时小明对地面压力和支持力相等，小明对地面的压强⑦由①④⑦得到人的重力和动滑轮的重力G人=G甲=800NG动=200N人的质量故B错误，符合题意，A正确、不符合题意；C．物体甲的体积V甲=(0.4m)3=0.064m3物体甲的密度故C正确，不符合题意；D．两次滑轮组的机械效率之比即η2∶η1=15∶14故D正确，不符合题意。故选B。10．D【详解】A．用F1的力将物体B匀速提升0.5m做的功为有用功，则W有=3J，由W有=G物h可知，物体重为故A错误；B．由W总=W有+W额可知，使用滑轮组所做的额外功为W额=W总-W有=5J-3J=2J如果忽略绳重和摩擦，根据W额=G动h可知，动滑轮的重力为因滑轮组在实际使用过程中存在绳重和摩擦，所以动滑轮重力小于4N，故B错误；C．由题知，F2做功多，但不知两个过程所用时间的关系，根据可知，无法确定两个力做功的功率大小，故C错误；D．用F1的力将物体B匀速提升0.5m做的功为有用功，则W有=3J，借助滑轮组把物体B匀速提升相同高度，F2做的功是总功，即W总=5J，所以滑轮组的机械效率为故D正确。故选D。11．

135

150

450【详解】（1）[1]由题意知：该同学的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N跳一次所用时间，1min内所跳的次数起跳的最大高度h=0.09m，克服重力做功W=Gnh=500N×180×0.09m=8100J1min内克服重力做功的平均功率（2）[2]人的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N人拉绳子的力等于绳子对木板的拉力F；根据杠杆的平衡条件(G-F)×OB=F×BA所以[3]人对木板的压力F压=G-F=600N-150N=450N12．

响度

小于

等臂【详解】[1]用大小不同的里波动吉他的同一根弦，弦的振动幅度不同，即振幅不同，弦发出声音的响度不同。[2]a图中的滑轮是个动滑轮，能省一半力，b图中的滑轮是个定滑轮，既不省力也不费力，不计轮重及摩擦，a图中拉力，b图中拉力F2=G，故F1＜F2。[3]图b的滑轮是个定滑轮，既不省力也不费力，可以看作是等臂杠杆。13．

30

不变

150【详解】[1]如左图所示，根据已知条件，动力臂为阻力臂的2倍，根据杠杆的平衡条件，则动力的大小为[2]杠杆在B位置，由力臂的定义，OA′为动力臂，OC′为阻力臂，阻力不变，因为三角形OC′D和三角形OA′B相似，故有根据杠杆的平衡条件有F′lOA′=GlOC′由此可知当杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F的大小不变。[3]如右图中，用绳子拉甲树时，甲相当于一个动滑轮，此时绳子有效段数为2，不计绳重和摩擦，甲树受300N拉力，则每段绳子承担的力是即小谦对绳子的拉力至少为150N。14．

2.4

83.3%

变大【详解】[1]由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离s=ns′=2×1m=2m拉力做的总功W总=Fs=12N×2m=24J拉力的功率[2]克服摩擦力做的有用功W有=fs′=20N×1m=20J滑轮组的机械效率[3]当把物体A换成质量更大的重物时，A受到的摩擦力增大，有用功增大，额外功不变，这样有用功在总功所占的比例将变大，滑轮组的机械效率将变大。15．

省力

720

不等于

90%【详解】[1]盘山公路实际上是简单机械中的斜面，使用斜面可以省力。[2]在直角三角形中，角所对直角边等于斜边的一半，则斜面的高为推力做的有用功，即木箱克服重力所做功的大小为[3]推力做的总功为克服摩擦力做的额外功为由得摩擦力为可见，推力不等于斜面对木箱的摩擦力。[4]斜面的机械效率为16．【详解】向延长F₁的作用线，从O点向延长线作垂线段，该垂线段即F₁的力臂l₁；过力臂l₂的末端点作垂直于l₂的作用线，与杠杆的交点为F₂的作用点，由力的平衡条件可知，F₂的方向向下。如图所示：17．【详解】由图知：滑轮个数n’=3，所以绳子段数n=4，根据“奇动偶定”的方法，绳子从定滑轮开始绕，每个滑轮只能绕一次，如图所示：18．

平衡

右

1

②

变大

排除偶然性，寻找普遍规律【详解】（1）[1]杠杆的位置如图甲所示，此时杠杆处于静止状态时，处于平衡状态。[2]杠杆右端高，说明此时杠杆的重心在支点左边，所以应将平衡螺母右调，使重心右移，杠杆才能平衡。（2）[3]假设一个钩码重G，杠杆一格为L；根据杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂得出2G×2L=nG×4L解得n=1。[4]“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”，是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的，也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向，故②正确。（3）[5]由图丙可知，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动过程中，动力臂变短，而杠杆在水平位置始终保持平衡，由于阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，测力计示数将变大。（4）[6]该实验中，要进行多次测量，其目的是排除偶然性，寻找普遍规律。19．

0.3

匀速

不正确

增大提升物体的重力

越低【详解】（1）[1]根据图乙可知，n=3，h=0.1m，则s=nh=3×0.1m=0.3m（2）[2]在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计的示数稳定，便于读数。[3]弹簧测力计静止时，绳子与滑轮之间的摩擦力与运动时的摩擦力不同，测得拉力不准确，所以他的想法不正确。（3）[4]比较第1次实验和第2次实验，滑轮组相同，提升的重物不同，提升的重物越重，滑轮组的机械效率越高。可得结论：使用同样的滑轮组，增大重物的重力可以提高滑轮组的机械效率。（4）[5]由第2、3次实验可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（质量越大），额外功占总功的比值越大，机械效率越低。20．

88.9%

高

C

低

12【详解】（1）[1]由表格数可知，在第2次实验中，钩码重，钩码上升的距离，，绳自由端的拉力，绳自由端移动的距离，则滑轮组的机械效率（2）[2]由表中数据可知，第1次实验中，，，第1次实验中，，，第3次实验中，，，所以，可得结论：同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。（3）[3]当物重时，由（2）中结论可知，滑轮组的机械效率，又因滑轮组的机械效率不可能达到100%，所以，此时滑轮组的机械效率可能为92.4%，故选项C符合题意。（4）[4]由图像中曲线的走向可知，当提升的物重相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低。[