2024初中同步测控优化设计物理八年级下册配人教版第12章 第1节　杠杆 第1课时含答案

2024初中同步测控优化设计物理八年级下册配人教版第1课时杠杆与杠杆的平衡条件知能演练提升一、能力提升1.如图所示,杠杆处于平衡状态,则F的力臂是()A.OAB.OCC.ODD.FD2.如图所示,O为杠杆的支点,杠杆右端挂有重为G的物体,杠杆在力F1的作用下在水平位置平衡。如果用力F2代替力F1使杠杆仍在水平位置保持平衡,下列关系正确的是()A.F1<F2 B.F1>F2 C.F2<G D.F1=G3.如图所示,爸爸和亮亮一起在儿童乐园玩跷跷板,当亮亮移动到某一个位置时,竟然将爸爸跷起来了,则下列说法正确的是()A.亮亮和爸爸对跷跷板的作用力相等B.亮亮对跷跷板施加的作用力大些C.亮亮到跷跷板支点的距离短D.亮亮对跷跷板的作用力与力臂的乘积大一些4.如图所示,在调节平衡后的杠杆两侧,分别挂上相同规格的钩码,杠杆处于平衡状态。如果两侧各去掉一个钩码,则()A.左端下降 B.右端下降C.仍然平衡 D.无法判断5.一根原木放在水平地面上,粗略估计它的质量时,我们视其粗细相同,质量分布均匀。现抬起一端使它稍离地面,需要500N的力,g取10N/kg,则原木的质量大约为()A.50kg B.100kg C.250kg D.500kg6.如图所示,轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动,A点处挂一个重为20N的物体,B点处加一个竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,且lOB∶lAB=2∶1。则F=N。

7.在图中,l1是动力臂,作出动力F1。二、探究创新★8.在探究杠杆平衡条件的实验中:(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量。

(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一小格,则杠杆(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡。

(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置,当测力计从a位置转到b位置时,其示数将。

(4)如图丁所示,已知每个钩码重0.5N,杠杆上每个小格长度为2cm,当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,拉力F的力臂大小为cm,弹簧测力计示数大小为N。

知能演练·提升1.B解析从题图中可以看出支点O到F作用线的垂线段为OC,故选B。2.B解析设动力臂为l2,杠杆长为l(即阻力臂为l)。由图可知,F2与杠杆垂直,因此其力臂为最长的动力臂,由杠杆平衡条件可知F2为最小的动力,则F1>F2,故A错误,B正确。用力F2使杠杆在水平位置保持平衡时,由杠杆平衡条件可得:F2·l2=G·l,由图知l2<l,所以F2>G,故C错误。因为F1>F2,F2>G,所以F1>F2>G,故D错误。3.D解析此题考查杠杆的平衡条件,当F1l1=F2l2时杠杆平衡,杠杆向一方倾斜不是由力的大小决定,而是由力与力臂的乘积的大小决定,哪一方的乘积大,就向哪一方倾斜,故D对。4.A解析本题考查了杠杆的平衡条件。设每个钩码的重力为G,杠杆上每一刻度为L,根据杠杆的平衡条件可知3G×2L=2G×3L,两侧各去掉一个钩码,则杠杆的左端为2G×2L,右端为G×3L,则2G×2L>G×3L,故左端下降。5.B解析如图,设原木的全长为l,动力臂是l,阻力臂是12l。因为动力×动力臂=阻力×阻力臂,F×l=G×12l,所以500N×l=G×12l,解得G=1000N,原木的质量m=Gg6.解析因为lOB∶lAB=2∶1,所以lOB∶lOA=lOB∶(lOB+lAB)=2∶(2+1)=2∶3。由杠杆平衡的条件得F·lOB=G·lOA,可得F=G·lOAlBO答案307.解析过动力臂l1的右端作它的垂线,与杠杆相交于一点A,即动力F1的作用点;由于F2使杠杆沿逆时针方向转动,所以F1应使杠杆沿顺时针方向转动,即F1的方向应垂直于l1向下。答案如图所示8.答案(1)右力臂的大小(2)6不能(3)变大(4)43第2课时杠杆的种类及综合应用知能演练提升一、能力提升1.如图所示的生活用具中,使用时属于省力杠杆的是()2.下图是自卸车的示意图,车厢部分可视为杠杆,则下列分析正确的是()A.B点是支点,液压杆施的力是动力,货物重力是阻力B.B点是支点,物体A放在车厢前部可省力C.C点是支点,物体A放在车厢后部可省力D.C点是支点,物体A放在车厢前部可省力3.下图是我国古代劳动人民在工地上运送巨木的情景。架在支架上的横杆属于(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;支架下面垫有面积较大的石块,是为了(选填“增大”或“减小”)对地面的压强。

4.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。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”)。

5.在图中,画出杠杆AB在图示位置静止时作用在A端点的最小力F的方向及其力臂l。6.轻质杠杆OABC能够绕O点转动,已知OA=BC=20cm,AB=30cm,在B点用细线悬挂重为100N的物体,为了使杠杆在如图所示的位置平衡,请在杠杆上作出所施加最小动力的示意图(要求求出最小动力的大小并写出计算过程)。二、探究创新★7.从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰(如图甲)或人下蹲弯曲膝盖(如图乙)把它搬起来,哪种方法好呢?下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆,如图丙所示,脊柱可绕骶骨(轴)O转动,腰背部复杂肌肉的等效拉力F1作用在A点,其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变,搬箱子拉力F2作用在肩关节B点,在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿F1方向拉,使模型静止,可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着,改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α,多次实验得出结论。(1)在丙图中画出F2力臂l2。(2)当α角增大时,l2,F1。(均选填“变大”“不变”或“变小”)

(3)如果考虑到人上半身的重力,那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中F1要(选填“大”或“小”)。

(4)对比甲、乙两种姿势所对应丙图中的两种状态,分析可得,(选填“甲”或“乙”)图中的姿势比较省力。

知能演练·提升1.A解析A选项中钢丝钳在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;B选项中食品夹子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;C选项中钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;D选项中筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。2.C解析由图可知车厢绕着点C转动,所以C点为支点;当物体A放在车厢的后部时,动力臂大于阻力臂,因此省力,所以选项A、B、D错误,C正确。3.解析由题图知,架在支架上的横杆在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;支架下面垫有面积较大的石块,可以在压力一定时,通过增大受力面积来减小对地面的压强。答案省力减小4.解析杠杆在水平位置平衡时,动力臂是阻力臂的两倍,则动力是阻力的一半,故力F的大小是30N;如图所示,D是OA的中点,AB∥CD,则C是OB的中点,即OB=2OC,故F=12G=30N,所以将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中,力F答案30N不变5.解析根据杠杆平衡的条件,若要使力F最小,则需要其力臂最长,当力F垂直于AOB的时候力臂最长,此时F最小。答案如图所示6.解析根据杠杆的平衡条件,要使力最小,则动力臂应最长,连接OC,OC为最长的力臂,力的方向与OC垂直且向上,根据勾股定理和全等三角形定理可得,动力臂OC=50cm。故根据杠杆平衡条件可得F1×OC=G×OA,代入数值可得F1×50cm=100N×20cm,解得F1=40N。过C点作出最小动力。答案如图所示,计算过程见解析7.答案(1)如图所示(2)变小变小(3)大(4)乙第2节滑轮知能演练提升一、能力提升1.如图所示,用不同的机械匀速提升同一物体时,最费力的是(不计机械自重和轴摩擦)()2.某同学在研究动滑轮特点的实验时,进行了正确操作,并记录数据如下表,分析数据后发现,实验结果与课本中“使用动滑轮能省一半力”的结论不符。面对这一事实,下列做法最不可取的是()实验次数物重G/N拉力F/N11.00.6521.50.9032.01.15A.与同学分析可能原因B.实验失败,停止实验C.改进实验条件,重新实验D.查阅资料,了解结论的适用条件3.利用如图所示的滑轮组匀速提升200N的重物,动滑轮重为10N(不计绳重与轴摩擦),则拉力F的大小为()A.70N B.100NC.105N D.110N4.如图所示,在水平拉力F的作用下,使重300N的物体在水平桌面上以0.1m/s的速度匀速运动时,物体与桌面的摩擦力为60N(不计绳重、动滑轮重及摩擦),F及其功率的大小分别为()A.20N2W B.20N6WC.60N2W D.30N6W5.在日常生活中,用10N的拉力不能提起重力为15N的物体的简单机械是()A.一个定滑轮 B.一个动滑轮C.杠杆 D.斜面6.一辆汽车不小心陷进了泥潭中,司机按如图所示的甲、乙两种方法安装滑轮,均可将汽车从泥潭中拉出,如果汽车受到的阻力为1000N,则甲图中人匀速拉动汽车的拉力至少为,其中比较省力的是图。(绳与滑轮间的摩擦不计)

7.小可在A端用如图所示的动滑轮匀速提起200N的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩擦,则人拉绳子A端的动力为N;实际测量A端的拉力为110N,不计绳重及摩擦,则滑轮重力为N。

8.如图所示,工人用240N的拉力,在15s的时间内,将重600N的建筑材料提升到6m高的楼顶上,绳子自由端移动了m,拉力做的功是J,拉力的功率是W。

9.某小组同学研究动滑轮的使用特点,他们先用弹簧测力计缓慢提起钩码,如图甲所示,再分别用重力不同的动滑轮A、B、C(GA>GB>GC)缓慢提起相同钩码,如图乙、丙、丁所示。请仔细观察图示的操作和弹簧测力计的示数,然后归纳得出结论。(1)比较图甲与乙(或甲与丙,或甲与丁)两图可得

。

(2)比较图乙、丙、丁三图可得

。

★10.小军同学为了探究使用动滑轮的省力情况,使用了如图所示的实验装置。实验前,小军用弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N,每个钩码的重力为0.5N;实验过程中,小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量,分别记下每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数,并将其填写在预先设计好的记录表中(见下表)。动滑轮重G0/N1.01.01.01.01.01.01.01.0所挂钩码的重力G/N0.51.01.52.02.53.03.54.0弹簧测力计示数F/N0.81.01.31.51.82.02.32.5分析实验数据可以得出,在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下,弹簧测力计的示数F与钩码的重力G以及动滑轮的重力G0的关系为;在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下,使用动滑轮。

11.用如图所示的滑轮组提升重物,要求绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2倍,请在图上画出绕线的方法。二、探究创新★12.电气化铁路的高压输电线,无论在严冬还是盛夏都要绷直,才能使高压线与列车的电极接触良好,这就必须对高压线施加恒定的拉力。为此,工程师设计了如图甲所示的恒拉力系统,其简化原理图如图乙所示。实际测量得到每个水泥块的体积为1.5×10-2m3,共悬挂20个水泥块。已知水泥块的密度为2.6×103kg/m3,g取10N/kg。(1)请指出图乙中的动滑轮、定滑轮。(2)每个水泥块的重力是多少?(3)滑轮组对高压线的拉力是多大?

知能演练·提升1.A解析设物体重力为G。图A中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轴上,F1=2G;图B中为定滑轮,定滑轮不省力也不费力,F=G;图C中为动滑轮,动力作用在动滑轮的轮上,则F3=12G;图D中为杠杆,动力臂等于阻力臂,则F4=G。因此动力最大的是F12.B解析实验结论与理论不符应与同学分析可能原因,或改进实验条件重新实验,或查阅资料,了解结论的适用条件,而不能因实验失败而停止实验。3.C解析由题图知,n=2,不计绳重和轴摩擦,则绳子自由端的拉力F=12(G+G动)=12×(200N+10N)=105N,故4.B解析由题图可知,与动滑轮相连的绳子段数为3,则绳端的拉力F=13Ff=13×60N=20N;绳子自由端的速度为v绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s;则拉力F的功率为P=Fv绳=20N×0.3m/s=65.A解析本题考查简单机械的作用。使用定滑轮不能省力,而使用动滑轮、杠杆、斜面都可以省力,故选A。6.解析甲图中滑轮为定滑轮,不能省力;乙图中滑轮为动滑轮,能省一半力。答案1000N乙7.解析不计动滑轮重、绳重和摩擦,拉力F=12G=12×200N=100N。若不计绳重及摩擦,实际测量A端的拉力为110N时,根据F=12(G+G动)得G动=2F-G=2×110N-200N=20答案100208.解析绳子自由端移动的距离s=3h=3×6m=18m,拉力做的功W=Fs=240N×18m=4320J,拉力的功率P=Wt=4答案1843202889.解析本题是考查使用动滑轮特点的探究题目,主要是比较使用动滑轮与不使用动滑轮用力大小的不同以及使用不同重力的动滑轮省力大小的不同,在几幅图中虽然不能读出力的大小,但也可以从指针的位置进行一定的描述。答案(1)使用动滑轮能省力,但不能改变力的方向(2)使用动滑轮提起相同重物时,动滑轮的重力越小,所用的拉力越小10.解析本题考查对数据的分析、归纳能力。分析表中实验数据可以得出,弹簧测力计的示数F约为钩码的重力G和动滑轮的重力G0之和的一半,即F=12(G+G0)。表中前两组数据是动滑轮的重力大于或等于物体重力的情况,分析可知,在这两种情况下,答案F=12(G+G0)11.解析本题考查滑轮组的绕线方法。绳子自由端移动的速度是物体上升速度的2倍,则相同时间内绳子自由端移动的距离等于重物上升高度的2倍,可知有2段绳子承担总重,即连在动滑轮上的绳子为2段。答案如图所示12.解析(1)题图中C是动滑轮,A、B是定滑轮。(2)每个水泥块的质量m1=ρV1=2.6×103kg/m3×1.5×10-2m3=39kg。每个水泥块的重力G1=m1g=39kg×10N/kg=390N。(3)水泥块对钢丝绳的拉力为F1=20G1=20×390N=7.8×103N。由题图可知,动滑轮由3段绳子承担,所以滑轮组对高压输电线的拉力为F2=3F1=3×7.8×103N=2.34×104N。答案(1)C是动滑轮,A、B是定滑轮。(2)390N(3)2.34×104N第3节机械效率知能演练提升一、能力提升1.利用如图所示的滑轮,在粗糙水平面上匀速拉动物体,下列叙述正确的是()A.重力做的功是有用功B.拉力F1做的功是额外功C.绳子自由端的拉力F做的功是总功D.该滑轮的机械效率可能等于100%2.工人用如图所示的机械将物体匀速提升到某一高度,若物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1,忽略绳重与轴摩擦的影响,则机械效率为()A.10% B.45% C.80% D.90%3.如图所示,用滑轮组提升重物时,重力为800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为500N,则提升重物的过程中()A.做的有用功是800JB.拉力F的功率是80WC.绳子自由端被拉下3mD.滑轮组的机械效率是60%4.用如图所示的装置研究滑轮组机械效率,下列说法不正确的是()A.弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动B.测量机械效率的原理是η=WC.机械效率与动滑轮重力的大小有关D.提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现5.用如图所示的滑轮组匀速提升重力为200N的物体,人对绳的拉力为125N,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为。如果人的体重为600N,拉动过程中绳始终未断裂,他用此滑轮组能提升的最大物重为。

6.用一个动滑轮在5s内将一重为300N的物体匀速向上提升3m,动滑轮的机械效率是75%,则拉力大小为N;若忽略绳重与轴摩擦,动滑轮的重力为N。

7.下图是一种小型千斤顶的示意图,当手往下压动摇臂时,能把重物抬高一段较小的距离。工人在2s时间里,用100N的力,竖直向下压动摇臂50cm,把重力为1000N的重物匀速抬高4cm,则重物上升的速度是m/s,所做的有用功是J,千斤顶的机械效率是。

8.如图所示,将质量为100kg的木箱,用一平行于斜面向上的力从底端匀速拉到斜面顶端。斜面长5m、高1.6m,在此过程斜面的机械效率为80%。则拉力做的功为J,拉力所做的额外功为J。(g取10N/kg)

9.某实验小组利用如图所示的装置测滑轮组机械效率,记录数据如下表:实验序号钩码重/N钩码上升的高度/m绳端的拉力/N绳端移动的距离/m机械效率/%①40.11.80.374.1②60.12.40.3(1)实验时,应沿竖直方向拉动弹簧测力计。

(2)第2次实验中,拉力做的总功是J,滑轮组做的有用功是J,滑轮组的机械效率η=(结果保留一位小数)。

(3)由记录数据分析,两次机械效率不同的主要原因是。

★10.如图所示,物体A受到的重力是100N,在拉力F的作用下,能以0.2m/s的速度在水平地面上向左匀速直线运动。已知拉力F=5N,滑轮组的机械效率为80%,试问:(1)5s内拉力F所做功的大小是多少?(2)物体A受到水平地面的摩擦力大小是多少?二、探究创新★11.在湛江港码头,小华看到工人利用斜面把货物推到车上,联想到上物理课时老师讲过的知识,小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关,小华提出了以下猜想:A.斜面的机械效率可能与物体的重力有关;B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。小华同学为了验证自己的猜想是否正确,于是他用同一块木板组成如图所示的装置进行了实验探究,记录的实验数据如下表:实验次数斜面倾角θ物块重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J斜面的机械效率①30°5.00.64.21.23.05.0②30°3.00.62.51.21.860%③45°3.00.82.81.22.43.471%(1)在实验操作过程中,应沿斜面向上拉动木块;实验时要使木板的倾斜角变大,应该把木板下面的木块向(选填“左”或“右”)移动。

(2)根据表格中数据,第①次实验斜面的机械效率为%,第②次实验中总功为J。

(3)通过对比实验①②数据,可验证小华的猜想(填写字母);通过对比实验②③数据,可以得出的探究结论是

。

(4)此实验主要用到的研究方法是。

(5)除了小华的猜想以外,请你猜想斜面的机械效率还可能与

(写出一个)有关。

知能演练·提升1.C2.D解析物体的重力与滑轮的重力之比G物∶G滑轮=9∶1,即G物=9G滑轮。忽略绳重与轴摩擦的影响,则机械效率η=W有W总3.A解析在提升重物的过程中W有=Gh=800N×1m=800J;拉力F的功率是P=500N×2×1m10s=100W;绳子自由端被拉下s=2×1m=2m;滑轮组的机械效率是4.D5.解析本题考查滑轮组的机械效率的有关计算。题图中的滑轮组有2段绳子分担物重,所以当用它匀速提升200N的重物时,η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF=200N2×125N=80%。在不计摩擦与绳重时,F=12(G物+G动),所以G动=50N。因为人站在地面上施加的最大拉力不可能大于自身重力,所以最大拉力为F'=600N,因为答案80%1150N6.解析使用动滑轮时,承担物重的绳子股数n=2,拉力端移动距离s=2h。动滑轮的机械效率η=W有W总=GhFs=GhF·2h=G2F=300N2F=75%,则拉力F=200N;若忽略绳重与轴摩擦,拉力F=1答案2001007.解析物体上升的速度v=st=0.04m2s=0.02m/s;有用功W有=Gh=1000N×0.04m=40J;总功W总=Fs=100N×0.5m=50答案0.024