12.4人教版八年级下册物理第12章《简单机械》单元测试（B卷）

人教版八年级物理下册第12章《简单机械》单元测试（B卷）（时间：90min满分：100分）姓名：学校：分数：题型选择题填空作图题实验题计算题总计题数12103328小题分数36202222100分得分一、选择题（每小题只有一个选项最符合题意，每小题3分，共12小题，共计36分）：1.我们在拖动行李箱时，一般先拉出行李箱上方的拉杆，从杠杆的角度分析，这样做的目的是（）A.减小阻力B.增大动力C.减小阻力臂D.增大动力臂【答案】D【解析】根据杠杆平衡的条件F1×L1＝F2×L2，可知当阻力与阻力臂不变时，动力臂越大，动力越小，越省力。解：拖动行李箱时拉出行李箱上方的拉杆，行李箱的重力以及重力的力臂不变，拉力的力臂变大，根据F1×L1＝F2×L2，可知拉力减小，所以从杠杆的角度分析，这样做的目的是增大动力臂。故选：D。2.如图所示，均匀木棒AB长1m，水平放置在OO'两个支撑点上。已知AO、O'B长度均为0.25m，若在B端竖直向上施力稍微抬起一点距离，需要用力10N；若在B端竖直向下施力稍微压下一点距离，需要用力（）A.10NB.20NC.30ND.40N【答案】C【解析】当向上抬时支点是O，而当向下压时支点是O′，再根据杠杆的平衡条件动力×动力臂＝阻力×阻力臂可求解问题。解：由图可知，若把B端竖直向上稍微抬起一点距离时，O为杠杆的支点；杠杆的中心是阻力的作用点，动力臂LOB＝1m﹣0.25m＝0.75m，阻力臂L＝0.5m﹣0.25m＝0.25m，由杠杆平衡条件可知：FBLOB＝GL，即：10N×0.75m＝G×0.25m，解得：G＝30N；由图可知，若把B端竖直向下稍微压下一点距离时，O′为杠杆的支点，动力臂LO′B＝0.25m，阻力臂L'＝0.5m﹣0.25m＝0.25m，由杠杆平衡条件可知：FB′LO′B＝GL'，即：FB′×0.25m＝30N×0.25m解得：FB′＝30N。故选：C。3.如图所示是某起重机示意图。若主梁始终保持水平，当重物由主梁左端靠近支点O的位置出发，缓慢向右移动的过程中，拉力F与重物到支点O的距离s的关系图像是（）【答案】A【解析】在重物由主梁左端缓慢移到右端的过程中，以左侧的支柱为支点O，主梁右端受到的拉力F1为动力，动力臂为整个主梁的长度，设为L；重物对杠杆的拉力为阻力，大小等于物体的重力G，阻力臂为s，根据杠杆的平衡条件分析出F1和s的关系式，考虑主梁不挂重物由于自身重力作用，需在右端受到不变的拉力F2的作用保持水平平衡，据此列出F与s的关系式，找出图像。解：假设主梁需要拉力F作用，减去平衡主梁重力的力F2后，剩下的力设为F1，当重物由主梁支点O向右端缓慢移动的过程中，拉力F1为动力，重物对杠杆的拉力大小等于物体的重力G，动力臂为整个主梁的长度，设为L，阻力臂为s，根据杠杆的平衡条件得：F1L＝Gs，故F1=GsL，因F＝F1+F2，故F=Gs由关系式知：拉力F与重物到支点O的距离s成一次函数关系，且拉力随s的增大而增大，故A符合题意。故选：A。4.小明用如图所示的装置探究杠杆的平衡，杠杆重力忽略不计，AB＝BC＝CO。图中所用钩码相同，弹簧测力计均保持竖直方向拉杠杆，使杠杆平衡在图示位置，弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4，以下判断正确的是（）A.F1＜F2＜F3＜F4 B.F1＝F4＜F3＜F2C.F1＝F4＜F2＜F3 D.F1＜F3＜F2＜F4【答案】B【解析】由力的方向结合力臂的定义确定四个图中动力臂与阻力臂之间的关系，根据杠杆的平衡条件求出动力与G的关系，据此分析。解：设钩码重力为G，因AB＝BC＝CO，弹簧测力计均保持竖直方向拉杠杆，使杠杆平衡在图示位置，重力的方向竖直向下，弹簧测力计均保持竖直方向拉杠杆，由力臂的定义知，力的作用点与支点的距离即为力臂的大小，从左到右四个图中力力臂的关系为：L11＝3L12；L21=23L22；L31=12L32；L41根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2G2，可得：F1=G3，F2=23G，F3=G2，F4=G3，故可得F故选：B。5.高速铁路的输电线、无论冬、夏都需要绷直，以保障列车电极与输电线的良好接触。图乙为输电线的牵引装置工作原理图。钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣，每个坠砣配重为150N，若某段时间内坠砣串下降了20cm，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，下列说法正确的是（）A.滑轮A为动滑轮，滑轮B为定滑轮B.钢绳上的拉力为150NC.输电线P端受到的拉力大小为9×103ND.输电线P端向左移动了40cm【答案】C【解析】（1）定滑轮是指固定不定的滑轮，它的作用是改变力的方向，不能够省力；动滑轮是指和物体一块运动的滑轮，它能够省一半力，但费距离。（2）钢绳上的拉力即为30个坠砣的总重力，由F＝G可求得钢绳上的拉力。（3）如图使用的滑轮组承担P端拉力的绳子股数n＝2，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，由G=12F（4）坠砣串下降高度h＝2sP，可求输电线P端向左移动的距离。解：A、图中A为定滑轮，滑轮B为动滑轮，故A错误；B、30个坠砣的总重力：G＝30×150N＝4500N，钢绳上的拉力F＝G＝4500N，故B错误；C、由图知，使用的滑轮组承担A端拉力的绳子股数n＝2，图中坠砣挂在钢绳的自由端，不计滑轮和钢绳自重及摩擦，可得G=12F则输电线P端受到的拉力大小：FP＝2G＝2×4500N＝9×103N；故C正确；D、图中坠砣挂在钢绳的自由端，且n＝2，则坠砣串下降高度h＝2sP，则输电线P端向左移动的距离：sP=12h故选：C。6.如图所示，在水平面上的物体重200N，与水平面的滑动摩擦力的大小是48N，当用图示装置水平匀速拉动物体时，F＝20N．若绳子自由端移动的速度为0.6m/s，则（）A.滑轮组的机械效率是80%B.绳子与滑轮间的摩擦力大小是4NC.物体的速度大小是0.3m/sD.动滑轮重4N【答案】A【解析】（1）由图知，n＝3，拉力端移动距离等于物体移动距离的3倍；用滑轮组水平拉动物体时，克服物体的摩擦力做的功是有用功，拉力做的功是总功；利用η=W（2）克服绳子与滑轮间摩擦做的功、克服滑轮与滑轮轴之间的摩擦做的功都是额外功，而题目所给条件无法计算有用功、总功大小，也无法直接计算额外功大小，所以无法计算出绳与滑轮间摩擦力以及动滑轮重；（3）拉力端移动速度等于物体移动速度的3倍。解：A、由图知，水平使用滑轮组，n＝3，拉力端移动距离s＝3s物，滑轮组的机械效率：η=WBD、克服绳子与滑轮间摩擦做的功、克服滑轮与滑轮轴之间摩擦做的功等都是额外功，而题目所给条件无法计算有用功、总功大小，也无法直接计算额外功大小，所以无法计算出绳与滑轮间摩擦力以及动滑轮重，故BD错误；C、由题知，拉力端移动速度v＝3v物，所以物体的速度：v物=13v故选：A。7.如图所示，F1＝4N，F2＝3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦）。下列说法错误的是（）A.自由端F2的速度为0.2m/sB.弹簧测力计读数为9NC.物体A和地面之间有摩擦力D.如果增大F2，物体A可能向左运动【答案】D【解析】（1）由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度等于物体B移动速度的2倍；（2）不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数，即定滑轮受到向左的拉力等于拉力F2的3倍；（3）一个物体在另一个物体表面上有相对运动或相对运动的趋势时，则两物体之间就产生摩擦力；对于物体A受力分析，根据其运动状态判断物体A与地面之间是否有摩擦力；（4）滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，先分析A受到B的摩擦力的大小变化，再确定A的运动状态是否变化。解：A、由图知，水平使用滑轮组，n＝2，拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，故A正确；B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，弹簧测力计的示数F＝3F2＝3×3N＝9N，故B正确；C、对于物体A，受到的力：B向左的摩擦力fB＝2F2＝2×3N＝6N、向右的拉力F1＝4N、因为A静止，所以地面向右的摩擦力f地＝fB﹣F1＝6N﹣4N＝2N，所以物体A与地面之间有摩擦力，故C正确；D、如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受力不变，还是处于静止状态，故D错误。故选：D。8.如图所示，有一个斜面长s为1.2m、高h为0.3m，现将一个重为16N的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端，若拉力F为5N，拉力的功率为3W，g＝10N/kg，则（）A.拉力做的总功为4.8JB.斜面的机械效率为90%C.斜面上物体受到的摩擦力为5ND.物体由斜面底端运动到顶端用时2s【答案】D【解析】（1）根据功的计算公式W＝Fs可求出拉力做的功，即总功；再根据W＝Gh求出有用功；然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率η。（2）根据功率的公式P=W（3）根据总功与有用功的差得出额外功，再根据W额＝fs，变形后可求摩擦力f。解：A、拉力做的总功为：W总＝Fs＝5N×1.2m＝6J，故A错误。B、有用功为：W有＝Gh＝16N×0.3m＝4.8J，机械效率为：η=WC、额外功为：W额＝W总﹣W有＝6J﹣4.8J＝1.2J，由公式W额＝fs变形得：f=WD、由公式P=W总t故选：D。9.用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2。不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（）A.F1＝F2B.F2＜F1＜2F2C.F1＝2F2D.F1＞2F2【答案】D【解析】在平衡力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动状态。对动滑轮、物块B和木板A进行受力分析，明确各自受哪些力，方向如何，确定大小关系。解：由图知，（1）动滑轮在水平方向上受到三个力的作用：水平向右的拉力F1，墙壁对它水平向左的拉力F墙，木板A对它水平向左的拉力F木板，由于木板向右匀速运动，所以F1＝F墙+F木板，由于同一根绳子各处的拉力相等，所以F木板=12F由于力的作用是相互的，所以动滑轮对木板A的拉力为F动＝F木板=12F（2）物块B在水平方向上受到两个力的作用：绳子对它向左的拉力F2，木板A对它向右的摩擦力fA对B；由于物块B保持静止，所以F2＝fA对B；木板A在水平方向上受到三个力的作用：动滑轮对木板向右的拉力F动，物体B对木板向左的摩擦力fB对A，地面对木板向左的摩擦力f地面，由于木板向右匀速运动，所以F动＝fB对A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由于力的作用是相互的，所以fB对A＝fA对B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③由②③可得F动＝F2+f地面，即12F1＝F2+f地面也就是F1＝2F2+2f地面，所以F1＞2F2。故选：D。10.如图所示，将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m，高是2m，拉力F＝50N，则该装置的机械效率为（）A.40% B.50%C.80% D.100%【答案】A【解析】已知物体的重力和物体升高的高度，根据公式W有＝Gh计算出有用功；斜面上装一个动滑轮，知道斜面的长从而可以计算出绳子末端移动的距离，又知道拉力的大小，根据公式W总＝Fs计算出总功；最后再利用公式η=W解：拉力做的有用功为：W有＝Gh＝100N×2m＝200J；斜面上装一个动滑轮，斜面的长是5m，所以绳子末端移动的距离为：s＝nL＝2×5m＝10m，拉力做的总功为：W总＝Fs＝50N×10m＝500J；则机械效率为：η=W故选：A。11.如图所示为建筑工地上常用的吊装工具，物体M为重5000N的配重，杠杆AB的支点为O，已知OA：OB＝1：2，滑轮下面挂有建筑材料P，每个滑轮重100N，工人体重为700N，杠杆与绳的自重、滑轮组摩擦均不计，当工人用300N的力竖直向下以1m/s的速度匀速拉动绳子时（）A.工人对地面的压力为400N B.建筑材料P重为600N C.建筑材料P上升的速度为3m/s D.物体M对地面的压力为4400N【答案】A【解析】（1）首先对工人进行受力分析，受竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力，人对绳子的拉力，即绳子对人的拉力，又知道人的重力，从而可以计算出地面对人的支持力，即工人对地面的压力。（2）由图可知n＝2，且滑轮组摩擦均不计，由F=12（G+G（3）物重由2段绳子承担，建筑材料P上升的速度v=12v（4）分析A点受到的力和杠杆的平衡条件分析出B点的拉力，对M受力分析得出地面对物体的支持力即物体M对地面的压力。解：（1）当工人用300N的力竖直向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对工人会施加竖直向上的拉力，其大小也为300N，此时人受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支，由力的平衡条件可得：F+F支＝G，则F支＝G﹣F＝700N﹣300N＝400N，因为地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，所以工人对地面的压力：F压＝F支＝400N，故A正确；B、由图可知n＝2，且滑轮组摩擦均不计，由F=12（G+GG＝2F﹣G动＝2×300N﹣100N＝500N，故B错误；C、物重由2段绳子承担，建筑材料P上升的速度v=12v绳D、定滑轮受向下的重力、3段绳子向下的拉力、杠杆对定滑轮向上的拉力，由力的平衡条件可得：FA′＝3F+G定＝3×300N+100N＝1000N；杠杆对定滑轮的拉力和定滑轮对杠杆的拉力是一对相互作用力，大小相等，即FA＝F′A＝1000N；根据杠杆的平衡条件：FA×OA＝FB×OB，且OA：OB＝1：2，所以，FB=F因为物体间力的作用是相互的，所以杠杆对物体M的拉力等于物体M对杠杆的拉力，即FB′＝FB＝500N；物体M受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，则物体M受到的支持力为：FM支持＝GM﹣FB′＝5000N﹣500N＝4500N，因为物体间力的作用是相互的，所以物体M对地面的压力：FM压＝FM支持＝4500N．故D错误；故选：A。12.用如图所示的滑轮组从水中打捞一块重为1250N，体积为25dm3的重物。当重物和动滑轮都还在水中时，绳子自由端的拉力为500N，以下说法正确的是（g取10N/kg）（）A.重物露出水面前后，滑轮组的机械效率不变 B.重物露出水面前，动滑轮重力为500N C.重物露出水面前，滑轮组的机械效率为83.3% D.重物露出水面前，滑轮组的机械效率为66.7%【答案】D【解析】（1）正方体露出水面后，物体对动滑轮的拉力变大；提升相同高度时，所做的有用功变大；由于使用是同一个滑轮组，提升相同高度时，产生的额外功相同，所以，根据η后=W（2）知道重物体积，即物体浸没在水中时排开水的体积，利用阿基米德原理求出受到水的浮力；由题知，正方体未露出水面前，电动机对绳子的拉力F1．由图知，使用的滑轮组绳子的有效股数n＝3，不计绳重和摩擦，拉力F1=13（G+G动﹣F（3）正方体露出水面前，根据η前=W解：（1）正方体露出水面后，物体对动滑轮的拉力变大；提升相同高度时，所做的有用功变大；由于使用是同一个滑轮组，提升相同高度时，所做的额外功相同，所以，根据η后=W（2）正方体的体积：V＝25dm3＝0.025m3，正方体浸没在水中时，排开水的体积V排＝V＝0.025m3，物体在露出水面前受到水的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.025m3＝250N。由题知，正方体未露出水面前，绳子自由端的拉力F1＝500N，由图知，使用的滑轮组绳子有效股数n＝3，若不计绳重和摩擦，根据F1=13（G﹣F浮+GG动＝3F1﹣G+F浮＝3×500N﹣1250N+250N＝500N；因实际使用中存在着绳重和摩擦，动滑轮也受浮力作用，所以动滑轮的重力不等于500N；故B错误；（3）正方体露出水面前，根据η前=W滑轮组的机械效率η=(G−F浮故选：D。二、填空作图题（每空1分，每图2分，共10小题，共计20分）：13.在“探究杠杆的平衡条件”实验中，实验前杠杆静止时的位置如图（甲）所示，应将杠杆的平衡螺母向（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡。在A点悬挂3个质量均为50g的钩码，在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置重新平衡，如图（乙）所示，弹簧测力计的拉力是N．（g取10N/kg）【答案】（1）右；（2）2。【解析】为了便于测量力臂大小，需将杠杆在水平位置平衡，调节平衡时将螺母向上翘的一端移动；根据杠杆平衡条件分析解答。解：挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，开始实验前发现左端下沉，右端上翘，可将杠杆两端的平衡螺母向右端移动，直到杠杆在水平位置平衡；由图可知，根据杠杆平衡条件得FA×LA＝FB×LB，3×0.5N×4L＝FB×3L，所以FB＝2N；故答案为：（1）右；（2）2。14.如图所示，工人沿斜面用一定大小的力F把一重为600N的物体从斜面底部匀速推到顶部（不考虑物体的大小）。已知斜面长L＝3m，高h＝1.5m。若该过程中斜面的效率为60%，力F所做的功为J，力F的大小为N。【答案】1500；500。【解析】根据W＝Gh求出有用功，然后根据机械效率计算公式的变形可求出总功，再根据W＝Fs变形可求出力F。解：工人所做的有用功为：W有＝Gh＝600N×1.5m＝900J；由η=W有W总由W总＝Fs变形得：力F的大小为F=W故答案为：1500；500。15.小明在做“杠杆的机械效率”的实验时，将总重为G的钩码挂在杠杆A处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计。钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s，则杠杆的机械效率η＝（用题中字母表示）；若将钩码移动到B点，仍将它匀速提升h的高度，则杠杆的机械效率（选填“变大”、“不变”或“变小”）。【答案】GhFs【解析】（1）根据η=W（2）通过分析有用功和额外功的变化得出机械效率的变化。解：（1）杠杆的机械效率：η=W（2）将钩码移至B点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B点时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，总功变小，所以机械效率变大。故答案为：GhFs16.如图所示，要将重为G＝500N，半径为r＝0.5m的轮子滚上高为h＝20cm的台阶，（支点为轮子与台阶的接触点O），试在图中作出阻力G的力臂L，并在图中作出所用的最小力F的示意图。这个最小力F＝N，并且至少需要做W＝J的功，才能将轮子滚上台阶。【答案】200、100。【解析】（1）杠杆的平衡条件是：动力×动力臂＝阻力×阻力臂，本题中阻力为轮子的重力，阻力臂为支点O到阻力作用线的距离；（2）阻力和阻力臂大小不变，根据杠杆的平衡条件，使用的动力最小，就是动力臂最长，圆的直径最长；（3）功等于力和距离的乘积，使用机械做的功等于直接对物体做的功，本题中是克服轮子的重力做的功。解：（1）根据杠杆平衡条件，动力最小，就是动力臂最大，圆上的直径作为动力臂最长，如下图：（2）①动力臂如图L′表示，其长度等于直径，即L′＝0.5m×2＝1m；②在图上做出阻力臂，用L表示，即为OB长度，A为圆环圆心，线段AB长度等于圆半径和台阶高度之差，即AB＝0.5m﹣0.2m＝0.3m，△OAB为直角三角形，根据勾股定理得：L＝OB=OA由杠杆平衡条件：FL′＝GL∴F=GL（3）根据功的原理，将这个轮子滚上台阶做的功，等于克服轮子重力做的功，即W＝Gh＝500N×0.2m＝100J。故答案为：最小力如下图、200、100。17.如图所示，轻质杠杆AB可以绕O点转动，OA：OB＝1：3，A端用细线悬挂一质量为7.9kg的空心铁球。当铁球二分之一体积漫入水中，在B端施加15N竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡。则杠杆的A端受到的拉力为N，铁球空心部分的体积为m3（p球＝7.9×103kg/m3）。【答案】45；0.0056。【解析】根据杠杆的平衡条件求出A端受到的拉力；已知铁球的质量和密度，根据密度公式可求出铁球实心部分的体积；对铁球进行受力分析可知，铁球受到细线的拉力、重力和浮力作用，因此杠杆A端受到竖直向下的拉力等于G﹣F浮，据此可求出浮力；根据阿基米德原理求出排开水的体积，从而得出球的体积，球的体积减去实心部分的体积即为空心部分的体积。解：由题意可知，根据杠杆的平衡原理可得到FA×OA＝FB×OB；则杠杆的A端受到的拉力为：FA＝FB×OB由ρ=mV可知，铁球实心部分的体积：V实心=m对铁球受力分析，它受到重力、浮力、细线的拉力而平衡，可得到：F浮＝G﹣FA＝mg﹣FA＝7.9kg×9.8N/kg﹣45N＝32.42N；根据F浮＝ρ水gV排可得：球的总体积为：V＝2V排＝2×F浮ρ水g铁球空心部分的体积为V'＝V﹣V实心＝0.0066m3﹣0.001m3＝0.0056m3。故答案为：45；0.0056。18.如图所示，体重为510N的人，用滑轮组拉重500N的物体A沿水平方向以0.02m/s的速度匀速运动。运动中物体A受到地面的摩擦阻力为200N．动滑轮重为20N（不计绳重和摩擦，地面上的定滑轮与物体A相连的绳子沿水平方向，地面上的定滑轮与动滑轮相连的绳子沿竖直方向，人对绳子的拉力与对地面的压力始终竖直向下且在同直线上），则人对地面的压力为N，绳子自由端运动速度是m/s。【答案】400；0.04。【解析】（1）由图知，动滑轮上绳子的有效股数n＝2，不计绳重和摩擦，利用F=12（G动+f（2）绳子自由端运动速度等于物体移动速度的2倍，据此求出绳子自由端运动速度。解：（1）由图知，n＝2，不计绳重和摩擦，且物体在水平方向运动，则绳子自由端的拉力F=12（G动+f地）人向下拉绳子时，因力的作用是相互的，则绳子对人有竖直向上的拉力，所以此时人对地面的压力等于自己的体重减去拉力，人对地面的压力F压＝G人﹣F＝510N﹣110N＝400N；（2）因为n＝2，故绳子自由端运动速度是物体速度的二倍，即v＝2×0.02m/s＝0.04m/s。故答案为：400；0.04。19.如图所示，GA＝10N，GB＝20N，现用一水平向右的力F作用物体A上，使A向右匀速滑动，则弹簧秤的示数为N，拉力F为N．（已知物体A、B和地面的表面粗糙程度都相同，摩擦力f与表面所受的压力FN成正比，且fF【答案】8；18。【解析】当A向右匀速滑动，物体A和B均处于平衡状态，分别对AB物体受力分析，利用力的平衡得出力的关系式，再根据滑轮组的使用特点和摩擦力与压力的关系求出力的大小，最后联立即可求出。解：根据题意知，当A向右匀速滑动，A、B两物体均处于平衡状态；对A受力分析有：根据物体受力平衡可知：FA+f1＝F﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①FN＝GA＝10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②对B受力分析有：根据物体受力平衡可知：FB＝f+f1′﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③FNB＝FN′+GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④其中FN与FN′、f1与f1′是一对相互作用力，则FN＝FN′、f1＝f1′；由于物体A、B和地面的表面粗糙程度都相同，摩擦力f与表面所受的压力FN成正比，且fF所以，f1′＝f1＝0.2FN＝0.2×GA＝0.2×10N＝2N，f＝0.2FNB＝0.2×（FN′+GB）＝0.2×（10N+20N）＝6N，由③得：FB＝f+f1′＝6N+2N＝8N，对于滑轮组，则弹簧秤的示数为FB，由于滑轮组的绳子股数n＝2，则FA＝2FB＝2×8N＝16N，由①得：F＝FA+f1＝16N+2N＝18N。故答案为：8；18。20.如图甲是某排水系统结构简图。系统由井盖、左右两个相同杠杆（AOB是其中之一。可绕A、O、B三点自由转动）、支杆、容器等组成，井盖上表面有排水孔，水从排水孔流入下方容器中，再从容器底部排水孔流入下水道。当下暴雨容器中积水过多时，容器会带动杠杆，将井盖顶起，使水从井盖与支持面间的空隙快速流下（如图乙）。已知井盖质量30kg，容器质量4kg。AB长30cm，AO长12cm，不计杠杆、支杆质量及各处摩擦。当容器中没有积水时，转轴O受到的力为N，当容器中水量达到kg时，井盖会自动抬起（g取10N/kg）。【答案】50；16。【解析】由G＝mg计算井盖的重力；井盖对两个相同杠杆的A端施加的压力等于自身重力，每个杠杆的A端受到的压力相当于井盖重力的一半，利用杠杆平衡条件可计算出B端对杠杆的拉力，进而计算出顶起井盖时，容器中水的重力，再计算水的质量。解：①杠杆AOB的B端受到的压力：FB=12G容=12m代入FA×AO＝FB×（AB﹣AO），FA×12cm＝20N×（30cm﹣12cm），解得杠杆AOB的A端受到的压力：FA＝30N，故一个转轴O受到的力FO＝FA+FB＝30N+20N＝50N。②井盖刚好被顶起时，杠杆AOB的A端受到的压力仍然为：FA=12G此时杠杆AOB的支点为O；由杠杆平衡条件有：FA×OA＝FB×OB＝FB×（AB﹣AO），容器对杠杆B端的拉力：FB=F由题意知，2FB＝G水+G容，所以容器中水的重力：G水＝2FB﹣G容＝2FB﹣m容g＝2×100N﹣4kg×10N/kg＝160N，所以向容器中注水的质量：m水=G故答案为：50；16。21.如图，作出阻力F2和使杠杆平衡的最小动力F1及动力臂。【答案】见解析。【解析】阻力是阻碍杠杆转动的力，首先确定阻力的作用点和方向，然后根据力的示意图的画法画出即可；先确定最长的动力臂，即支点与最远动力作用点的连线；然后过动力作用点作垂直于杠杆的动力，注意动力和阻力使杠杆转动的效果相反。解：由图可知，阻力就是重物对杠杆的拉力，作用点在杠杆A点处，方向竖直向下，过A点，沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段，用F2表示；由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OD作为动力臂L1最长，过D点沿垂直于OD的方向画出动力F1，由于阻力能使杠杆逆时针转动，所以动力应使杠杆顺时针转动，则动力方向垂直于OD向下，如下图所示：22.一个工人站在地面上，使用如图所示的滑轮组将重物从地面提升到楼顶，要求绳子的自由端要向下拉，请你用笔画线代替绳子，画出滑轮组最省力的绕绳方法。【答案】见解析。【解析】此滑轮组的缠绕有两种方法，一种是绳子固定在定滑轮上，可以改变最后拉力的方向，省一半的力；另一种在固定在动滑轮上，可以更省力一些，但不能改变力的方向。解：物体向上提，题中要求拉力必须向下，所以绳子固定在定滑轮上，动滑轮只能用一个，如图：故答案为：如上图。三、实验探究题（每空1分，共3小题，共计22分）：23.在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如表：次数钩码重力G/N钩码提升h/m绳端拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率η12.00.100.90.3074.1%22.00.150.90.4574.1%32.00.200.90.6074.1%44.00.201.60.60（1）该实验中要拉动弹簧测力计，使钩码升高。（2）第4次实验中的机械效率为（保留一位小数）。（3）分析表格中第1、4（2、4或3、4）组实验数据可得：同一滑轮组，所提升的物体越重，滑轮组的机械效率（选填“越大”或“越小”）。（4）小明通过数据表处理发现：比较第1、2、3组实验数据可知，滑轮组机械效率与重物被提升高度（选填“有关”或“无关”）；（5）如果不考虑绳重及滑轮轴间的摩擦，根据表格中的第4组实验数据可以计算出实验中所使用的动滑轮重力为。（6）如果将图甲滑轮组换成图乙所示的绕绳方法，不考虑绳重及滑轮轴间的摩擦，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率将。（选填“变大”“变小”或“不变”）【答案】（1）沿竖直方向匀速；（2）83.3%；（3）越大；（4）无关；（5）0.8N；（6）不变。【解析】（1）该实验中只有沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，此时，系统处于平衡状态，拉力大小才等于测力计示数；（2）根据W有用＝Gh得出第4次实验中的有用功；根据W总＝Fs得出总功为，根据η=W计算出机械效率的大小；（3）（4）根据表格中的数据，利用控制变量法分析；（5）不计摩擦及绳重，克服动滑轮重做的功为额外功的唯一来源，求出额外功，根据W＝Gh求出动滑轮的重力；（6）不计摩擦及绳重，克服动滑轮重做的功为额外功的唯一来源，根据机械效率为η=W解：（1）该实验中要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使钩码升高，此时，系统处于平衡状态，拉力大小才等于测力计示数；（2）第4次实验中的有用功为：W有用＝Gh＝4.0N×0.2m＝0.8J；总功为：W总＝Fs＝1.6N×0.6m＝0.96J；则机械效率为：η=W有W（3）分析表格中第1、4（2、4或3、4）组实验数据可得，同一滑轮组，所提升的物体越重，滑轮组的机械效率越大；（4）小明通过数据表处理发现：比较第1、2、3组实验数据可知，提升物体的高度不同，而滑轮组机械效率相同，故滑轮组机械效率与重物被提升高度无关；（5）不计摩擦及绳重，克服动滑轮重做的功为额外功的唯一来源，所做的额外功为：W额＝W总﹣W有用＝0.96J﹣0.8J＝0.16J；则动滑轮的重力为：G动=W（6）如图乙所示，将滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，克服动滑轮重做的功为额外功的唯一来源，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率：η=W故答案为：（1）沿竖直方向匀速；（2）83.3%；（3）越大；（4）无关；（5）0.8N；（6）不变。24.小明利用如图所示的装置探究杠杆平衡条件。（1）图甲中，杠杆静止时处于（选填“平衡”或“不平衡”）状态。为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向（选填“左”或“右”）移。在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这样做的目的是便于直接在杠杆上。（2）如图乙所示，在杠杆左侧A位置（左边位置第四格）先挂了3个钩码，每个钩码为0.5N，在右侧B位置（右边位置第三格）用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为N。（3）如图丙所示，小明在A位置挂一个弹簧测力计，在B位置挂了2个钩码，现将弹簧测力计从C位置移到D位置，在此过程中杠杆始终在水平位置保持平衡，则弹簧测力计示数，原因是测力计的拉力力臂（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。（4）小明用如图丁装置进行探究，发现总是无法得到教材上所给出的杠杆平衡条件，其原因是。（5）小明多次实验收集多组数据，目的是（选填“a”或“b”）。a.多次实验取平均值减小实验误差b.使实验结论更具有科学性和普遍性【答案】（1）平衡；右；测量力臂；（2）2；（3）变小；变大；（4）杠杆的自重对杠杆平衡有影响；（5）b。【解析】（1）杠杆处于静止或匀速转动状态是平衡状态；调节杠杆在水平位置平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；使杠杆在水平位置平衡的目的是为了直接从杠杆上读出力臂；（2）由杠杆的平衡条件可推出B处弹簧测力计的示数；（3）当拉力由倾斜变成竖直时，会造成力臂变大，相应的力会变小，这样才能继续平衡；（4）图丁中，支点位于动力和阻力的右侧，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响；（5）只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据找普遍规律从而得出杠杆平衡条件。解：（1）杠杆处于静止状态是平衡状态；为排除杠杆自重对实验的影响，实验前把杠杆中心支在支架上，杠杆静止在图甲所示位置，杠杆右端偏高，应将杠杆右端的螺母向右端移动，使杠杆在水平位置平衡；在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码，调节钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，这样做的目的是为了直接从杠杆上测量力臂；（2）一个钩码的重力为G，设杠杆的一个小格为L，由杠杆的平衡条件F1L1＝F2L2知，3G×4L＝F×3L解得：F＝4G＝4×0.5N＝2N；（3）图丙中，当弹簧测力计绕A点从C位置转动到D位置的过程中，要保持杠杆仍在水平位置平衡，则拉力F将变小，这是因为，当拉力由倾斜变成竖直时，阻力阻力臂不变，拉力F力臂变大，相应的力会变小，这样才能继续平衡；（4）利用如图丁所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响；（5）探究杠杆平衡的条件时，多次改变力和力臂的大小主要是为了获取多组实验数据归纳出物理规律，使结论具有普遍性，故选b；故答案为：（1）平衡；右；测量力臂；（2）2；（3）变小；变大；（4）杠杆的自重对杠杆平衡有影响；（5）b。25.如图1所示是某一科学小组探究“斜面机械效率”实验装置及实验数据记录表：（1）实验时，沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做运动，该过程中斜面对木块的支持力（“做功”或“不做功”）。（2）上表的空格中应填上的数据为①②。（3）通过对比实验数据，可以得出的探究结论是：当斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜角越大，斜面的机械效率。（4）当斜面倾斜角为45°时，物块受到斜面的摩擦力是N。（5）小明找来一张三角形的纸，可以模拟钻头的形状，展开这张纸看看，原来是个斜面如图2﹣甲，2﹣乙、2﹣丙为工人师傅用的钻头，结合实验数据，你认为（“乙”或“丙”）钻头更加省力。（6）在上述实验中，物重，斜面长度不变，若不考虑斜面摩擦，如图所示.哪个图能正确表示F与斜面高度h的关系。【答案】（1）匀速；不做功；（2）1.0；81%；（3）越大；（4）0.8；（5）丙；（6）B。【解析】（1）沿斜面拉动木块时，应尽量使木块做匀速直线运动，目的是使测力计的示数稳定；做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是沿力的方向移动一段距离；（2）根据表中数据，由W有＝Gh得出第1次实验的有用功；根据η=W（4）根据表中实验数据求出额外功，然后由功的计算公式求出摩擦力；（5）分析斜面倾角与力的关系可判断哪个钻头省力；（6）若不考虑斜面摩擦，则利用斜面做的功等于直接用手对物体做的功，据此分析。解；（1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动；该过程中斜面对木块的支持力方向垂直斜面向上，沿斜面拉动木块时，物体在力的方向上没有移动距离，故斜面对木块的支持力不做功；（2）第1次实验的有用功：W有＝Gh＝5N×0.2m＝1.0J；第3次实验的机械效率：η=W（3）通过对比实验数据，可以得出的探究结论是：当斜面的粗糙程度一定时，斜面的倾斜角越大，斜面的机械效率越大；（4）当斜面倾斜角为45°时，由表数据知，W总3＝4.3J，W有用3＝3.5J，额外功：W额＝W总3﹣W有用3＝4.3J﹣3.5J＝0.8J，因为W额＝fs，所以摩擦力：f=W（5）由表中实验数据知，斜面倾角越小，越省力，而两钻头丙的倾角小一些，故丙更省力；（6）若不考虑斜面摩擦，则利用斜面做的功等于直接用手对物体做的功，即Fl＝Gh，故F=h故答案为：（1）匀速；不做功；（2）1.0；81%；（3）越大；（4）0.8；（5）丙；（6）B。四、计算题（26小题6分，27小题8分，28小题8分，共3小题，共计22分）：26.用如图所示的滑轮组从15m深的水池中（水池面积很大，达几百平方米）提起底面积为300cm2，高2m的圆柱形实心物体，已知该物体的密度为2.5×103kg/m3，力F作用的绳子所能承受的最大拉力为550N。问：（1）物体浸没水中时匀速拉动绳子，绳子自由端的拉力多少牛？（不计摩擦、绳子重以及动滑轮的重）（2）物体以0.2m/s的速度匀速提起时，经多长时间绳子被拉断？（取g＝10N/kg）【答案】（1）450N。（2）物体以0.2m/s的速度匀速提起时，经68.5s绳子被拉断。【解析】（1）利用圆柱体的横截面积和高度可以求出其体积，再结合圆柱体的密度可以算出其质量，从而得到它受到的重力。图示装置是一个n＝2的滑轮组，由于不计摩擦及滑轮重，所以这是理想情况，根据滑轮组的省力公式，可以确定绳子自由端的拉力等于物体对动滑轮拉力的一半。物体对动滑轮的拉力等于物体的重力减去其受到的浮力。由此入手即可解决此题。（2）绳子被拉断时，即绳子自由端的拉力等于350N时，由此入手，利用滑轮组的省力公式结合物体的重力，可以求出此时物体受到的浮力。进而求出物体浸入水中的深度，通过物体底面移动的距离和运动的速度，即可求出运动的时间。解：（1）由题意知：圆柱体的底面积S＝300cm2＝3×10﹣2m2，高度h＝2m，密度ρ＝2.5×103kg/m3，g＝10N/kg。所以圆柱体的体积：V＝Sh＝3×10﹣2m2×2m＝6×10﹣2m3。圆柱体的质量：m＝ρV＝2.5×103kg/m3×6×10﹣2m3＝150kgG＝mg＝150kg×10N/kg＝1500N。物体浸没在水中时，V排＝V＝6×10﹣2m3。此时受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣2m3＝600N，由于是n＝2的滑轮组吊着圆柱体，所以绳子自由端的力F=1由图可知，T＝G﹣F浮＝1500N﹣600N＝900N，所以绳子自由端的拉力F=12T（2）当绳子被拉断时，绳子受到的最大拉力F′＝550N，动滑轮对圆柱体的拉力T′＝2F′＝1100N，此时的浮力为：F浮′＝G﹣T′＝1500N﹣1100N＝400NV排′=F浮′物体浸入水中的长度h′为：h′=V物体上升的高度为：L＝H﹣h′＝15m﹣1.3m＝13.7m，圆柱体运动的时间：t=L答：（1）物体浸没水中时匀速拉动绳子，绳子自由端的拉力450N。（2）物体以0.2m/s的速度匀速提起时，经68.5s绳子被拉断。27.如图所示装置，轻质杠杆AB在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，OA：OB＝1：2，甲、乙两容器中均装有水，物体M浸没在乙容器的水中，且没有碰到容器底。已知：甲容器中活塞C（含杆AC）的质量m0＝1kg，活塞C的横截面积S＝800cm2，水深h1＝50cm，h2＝40cm。物体M的体积VM＝1×10﹣3m3，不计摩擦和绳重，g取10N/kg。求：（1）物体M所受浮力F浮；（2）活塞C受到水的压力F压；（3）物体M的重力。【答案】（1）10N；（2）F压为80N；（3）45N。【解析】（1）根据阿基米德原理公式F浮＝ρ水gV排，可计算物体M所受的浮力；（2）活塞所处的深度为两侧水的高度之差，再根据公式p＝ρgh可计算活塞受到的水的压强，根据p=F（3）对活塞和物体M进行受力分析，结合杠杆的平衡条件和物体的受力情况列出等式方程，最后求解物体M的重力。解：（1）物体M浸没在水中，则物体M所受浮力：F浮＝ρ水gVM＝1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝10N；（2）由图可知，活塞C所处的深度为h1﹣h2＝50cm﹣40cm＝10cm＝0.1m，活塞受到水的压强：p＝ρ水g（h1﹣h2）＝1×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa；根据p=FF压＝pS＝1000Pa×800×10﹣4m2＝80N；（3）甲容器中活塞C（含杆AC）的重力：G0＝m0g＝1kg×10N/kg＝10N，对活塞进行受力分析可知，活塞受到向下的重力G0、杠杆A端向下的压力FA和水向上的压力F压，由力的平衡条件可得：G0+FA＝F压，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①物体M受到向上的浮力F浮、绳子向上的拉力FB和向下的重力GM，由力的平衡条件可得：GM＝FB+F浮，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①②变