【单元练】杭州外国语学校八年级物理下第十二章【简单机械】阶段练习(含答案解析)

一、选择题1．如图所示，用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中，力F的大小将（）A．变小 B．不变 C．变大 D．先变大后变小C解析：C如图所示用一个始终水平向右的力F，把杠杆OA从图示位置缓慢拉至水平的过程中，阻力的大小不变（等于物重G），阻力臂变大，动力臂不断变小，根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知，动力将F变大。故选C。2．如图用同样的滑轮组分别提起质量相等的一个物体和两个物体，比较甲、乙两图，正确表示机械效率关系的是（）A．η甲=η乙 B．η甲<η乙 C．η甲>η乙 D．无法比较B解析：B【分析】在额外功相同时，有用功越大，机械效率越大。利用相同的滑轮组提升不同的物体时，物体越重，有用功越大，相同的滑轮组额外功相同，所以提升两个物体的乙机械效率大，故B正确。故选B。3．如图所示，杠杆处于平衡状态，下列操作中能让杠杆继续保持平衡的是（）A．将左边的钩码去掉二个并保持位置不变，同时将右边钩码向左移二格B．在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变C．将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变D．将左右两边的钩码均向外移动一格A解析：A设杠杆的一个小格是1cm，一个钩码的重是1N；A．将左边的钩码去掉二个并保持位置不变，同时将右边钩码向左移二格，（4-2）N×3cm=3N×（4-2）cm，杠杆仍然平衡，故A符合题意；B．在左右两边钩码的下方各加一个钩码，位置保持不变，由（4+1）N×3cm＜（3+1）N×4cm得，杠杆的右端下沉，故B不符合题意；C．将左右两边的钩码各去掉一个，位置保持不变，由（4-1）N×3cm＞（3-1）N×4cm得，杠杆的左端下沉，故C不符合题意；D．将左右两边的钩码均向外移动一格，由4N×（3+1）cm＞3N×（4+1）cm得，杠杆的左端下沉，故D不符合题意。4．小红用图示装置探究滑轮组提升重物时的机械效率．下表是她设计的实验数据记录表格及所测的数据：小红在实验中所用动滑轮的重量最有可能是实验序号物重G/N物体上升高度h/cm手的拉力F/N绳端移动的距离s/cm12101.03023101.43036102.530A．0.9N B．1N C．1.2N D．1.5NA解析：A由图象知：由3段绳子承担物重，即n=3，若不计摩擦力，根据F=（G+G动），带入第一组数据得：动滑轮的重力：G动=3F-G=3×1.0N-2N=1N，由于摩擦力的存在，所以动滑轮的重力应该小于1N；故选A。5．如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向左滑动，弹簧测力计的示数为12牛，不计滑轮重及滑轮与绳之间摩擦，拉力F和物体A受到的摩擦力f的大小分别为A．F=24牛，f=12牛 B．F=12牛，f=24牛C．F=24牛，f=6牛 D．F=12牛，f=6牛B解析：B【分析】根据“如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向左滑动”可知，本题考查了动滑轮的特点和二力平衡的条件的应用，根据动滑轮的特点进行求解。这是一个动滑轮，绳子两端的力相等，弹簧测力计的读数为12N，因为绳子两端的力相等，所以绳子自由端的拉力F大小为12N，轴上的力等于绳子两端的力的和为24N；物体匀速运动，则绳子对物体的拉力和地面对物体的摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力的大小为24N，故选B。6．如图，某人用轻质木棒挑着一重为G的物体，以下说法正确的是（）A．把重物向后移动一小段距离，则手向下的压力会变小B．肩膀位置向后移动一小段距离，则手向下的压力会变大C．如果正确放置木棒，肩膀承受的力可以小于GD．木棒不动手向前移动一点，肩膀承受的力会变小D解析：DA．轻质木棒可视为支点在肩膀的杠杆，把重物向后移动一小段距离，则阻力臂变大，而阻力和动力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，手向下的压力会变大，故A错误；B．肩膀位置向后移动一小段距离，则动力臂变大，阻力臂变小，而阻力不变，根据杠杆平衡条件可知，手向下的压力会变小，故B错误；C．由力的平衡可知，不论如何放置木棒，肩膀承受的力均等于物体所受重力G与手对木棒向下的压力之和，故C错误；D．木棒不动手向前移动一点，则动力臂变大，而阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，手对木棒向下的压力变小；肩膀承受的力均等于物体所受重力G与手对木棒向下的压力之和，所以肩膀承受的力会变小，故D正确。故选D。7．如图所示，右侧B处，直接把重为G的物体从水平地面匀速拉到高为h的位置，此过程中绳子拉力对物体所做的功为WB。在左侧A处，利用滑轮组把同一物体从水平地面竖直向上匀速拉到同一高度，在此过程中绳的拉力F所做的功为WA，则该滑轮组的机械效率为（）A．100 B． C． D．D解析：D在左侧A处，利用滑轮组把同一物体从水平地面竖直向上匀速拉到h高度，在此过程中绳的拉力F所做的功为总功，即把重为G的物体从水平地面匀速拉到高为h的位置，此过程中绳子拉力对物体所做的功为有用功，即则该滑轮组的机械效率为故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。8．如图所示，在一水平地面上，木箱重600N，受到的摩擦力为300N，用力F拉动木箱使它在2秒钟的时间匀速直线运动了2m（不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦），下列说法正确的是（）A．拉力F的大小为100NB．拉力F做功的大小为1200JC．绳自由端移动了4mD．拉力F的功率200WC解析：CA．由图知，n＝2，不计滑轮重及绳与滑轮间的摩擦，则拉力故A错误；B．拉力F做功故B错误；C．绳自由端移动的距离故C正确；D．拉力F的功率故D错误。故选C。9．如图所示的四种用具中，属于费力杠杆的是（）A．剪刀B．核桃钳C．钢丝钳D．面包夹子D解析：DA．图中剪刀在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故A选项不符合题意；B．核桃钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B选项不符合题意；C．钢丝钳在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C选项不符合题意；D．面包夹子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D选项符合题意。故选D。10．如图所示的滑轮组，用F=30N的拉力，拉动水平地面上重为300N的物体，使物体匀速前进了2m.物体和地面之间的摩擦力为45N，在此过程中，下列说法正确的是①拉力做的功是120J②绳子自由端移动的距离是2m③滑轮组的机械效率是75%④A点受到的拉力为300NA．①④ B．②③C．①③ D．③④C解析：C【解析】①②．由图可知，n=2，则绳子自由端移动的距离：；故②错误；拉力做的功：；故①正确；③．克服物体和地面之间的摩擦力做的功为有用功，则有用功：W有=fs物=45N×2m=90J，滑轮组的机械效率：故③正确；④．因物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力，所以，A点受到的拉力：FA=f=45N；故④错误；故ABD错误，C正确。二、填空题11．一根粗细不均匀的木棍长8米，若在离粗端3米处将它支住，该木棍恰好在水平位置平衡，设支点到粗端部分木棍重力为G1，到细端部分木棍重力为G2,则G1______G2（选填“>”，“<"或“="）。若在离粗端5米处将它支住，则必须在另一头细端加挂200牛的重物才能平衡，求这根木棍的重力为多少_____牛。大于300解析：大于300[1]如图1所示设O点到粗端的距离为L，在O点左侧对称的割取长也为L的一段（图2），再次利用对称割法，在O点右侧割取与O点左侧所割等大的一部分（图2虚线部分），将两次所割取的部分（各自重力显然是相等的）取走，则原木棒只剩下图3所示部分。设左端剩下的重力为G左，力臂为l左，右端剩下的重力为G右，力臂为l右，则由杠杆平衡条件有：G左l左=G右l右，很明显l左>l右，故有G左<G右，再加上被取走的部分，仍有左端的重力小于右端重力，即G1G2。[2]木棍在O点支起平衡，整个木棍的重心在O点，重力方向竖直向下，若在离粗端5m处(A点)将他支住，如图所示：由题知OC=3m，AC=5m，则重力木棍力臂:OA=AC−OC=5m−3m=2m，木棍右端受力力臂:AB=BC−AC=8m−2m=3m，根据杠杆平衡条件可得：G×OA=G×AB，G×2m=200N×3m，解得：G=300N。12．如图所示，滑轮重和摩擦均不计，用10牛的水平拉力F拉着物体A在水平桌面上做匀速直线运动，则物体A与水平桌面间的摩擦力大小为___________牛，若物体A在4秒内移动0.2米，此过程中拉力做的功为___________焦，功率为___________瓦。41解析：41[1]物体A进行匀速直线运动，在水平方向上，受到滑轮对物体的拉力和摩擦力作用，这两个力是平衡力，大小相等，由于用动滑轮拉动物体，根据动滑轮拉动物体时，省一半的力，但是多移动2倍的距离，物体移动了0.2m，所以拉力F要移动0.4m.拉物体A的力是：F′=2F=2×10N=20N.则物体A受到的摩擦力：f=F′=20N.[2]拉力做功：W=Fs=10N×0.4m=4J.[3]拉力功率：P===1W.13．刚会走路的孩子常常因为好奇而去攀爬柜子，容易使柜子翻倒造成伤害事件，其侧视示意图如图所示.柜子可简化成一个杠杆模型，标有A、B、C、D四个点，当它翻倒时，是以________点为支点的.为将柜子固定，可在__________点处加装固定装置，使该装置起作用时受力最小.DA解析：DA[1]支点是整个杠杆绕着转动的固定点．由图可知，当柜子翻倒时，整个柜子能绕D点转动，所以D点是支点；[2]要使固定装置起作用时受力最小，根据杠杆平衡条件，当外力及其力臂大小不变时，固定装置受力要最小，则固定装置受力的力臂要最大，即该装置的安装位置应离支点最远．由图可知，A点符合条件．14．钓鱼是许多人喜爱的一种休闲活动，如图所示．当有鱼上钩时．鱼竿会被拉弯．说明力能改变物体的______；起鱼时，若其它条件不变．鱼竿长度越长，手提鱼竿的力越______．鱼竿属于_________杠杆（选填“省力”“费力”或“等臂”）形状大费力解析：形状大费力当有鱼上钩时，鱼对鱼竿的拉力会使鱼竿变弯，说明力改变物体的形状；鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆．若其他条件不变，鱼竿长度越长，阻力臂增大，而动力臂不变，由杠杆平衡条件可知，动力增大，即手提鱼竿的力越大；鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；15．如图所示的杠杆OB（自重和摩擦不计）O为支点，在OB的中点A处挂一重为100N的物体，为保证杠杆在水平方向平衡，在B点处沿________（选填“F1”“、F2”或“F3”）方向施加一个最小的力为________N。F250【解析】解析：F250【解析】如图，为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上（F2），动力臂为OB最长，杠杆在水平位置平衡，根据杠杆的平衡条件：F2×OB=G×OA，所以：F2=G×OAOB=100N×1216．如图所示，不计绳子、滑轮的重力及它们之间的摩擦，当用大小为10N的拉力F拉重50N的物体时，物体恰好以v＝2m/s的速度沿水平面做匀速直线运动，此时物体受到水平面的摩擦力为________N，将拉力F增大为20N时，物体受到水平面的摩擦力将________（填增大、减小或保持不变）。保持不变【解析】解析：保持不变【解析】(1)物体受力如图所示，物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得：f=F+F=10N+10N=20N；(2)当拉力增大为20N时，物体与地面的接触面材料、粗糙程度、物体与地面间的压力不变，因此物体与地面间的滑动摩擦力保持不变，仍为20N.17．如图所示，质量不计的光滑木板AB长1.5m，可绕固定点O转动，离O点0.6m的B端挂一个30N的重物G，在A端用与水平地面成30°夹角的力F拉住，杠杆平衡时，拉力F=________N，若拉力F与水平地面的角度减小后仍斜向下拉，则大小将________（选填“变大”“变小”或“不变”）．变大【解析】解析：变大【解析】A端细绳的拉力方向沿绳子向下，从支点O作绳子拉力作用线的垂线段，即为拉力的力臂L，如图所示：已知细绳于水平地面成30゜夹角,根据直角三角形的知识可知L=OA，OB为G的力臂，根据杠杆平衡条件得：F绳×L=F绳×OA=G×BO，即：F绳×(1.5m−0.6m)=30N×0.6m，解得：F绳=40N；若拉力F与水平地面的角度减小后仍斜向下拉，此时力臂L减小，故力F将变大。18．如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为3︰5，则拉力大小为______N；若拉力方向变为图中虚线所示方向，则拉力将______（填“变大”，“变小”或“不变”。）变大解析：变大[1]由题意可知O点为支点，由杠杆平衡条件可知则拉力大小为[2]若拉力方向变为图中虚线所示方向，阻力与阻力臂不变，动力臂减小，则为保持平衡，由杠杆平衡条件可知，拉力将变大。19．(1)有一位19世纪英国的物理学家。他没有上过学，年轻时自学物理化学知识，把时间全都花在学习和实验上。后来他结识了化学家道尔顿并拜道尔顿为师，加之自己的努力获得了积大的成就，人们为了纪念他，用他的名字作为功和能的国际单位。这位物理学家是______（填写中文名称）。同样用物理学家名字作为计量单位的还有很多，其中帕斯卡是______（填写物理量名称）的单位；(2)两个滑轮按照如图方式组合，用力F拉动绳端时，重物会向______（选填“上”或“下”）运动。其中A是______滑轮；(3)把两个完全相同的密度计分别放在盛满不同液体的甲乙两个烧杯中，静止时的状态如图所示。甲乙两杯中的液体密度ρ甲______ρ乙，密度计在两杯中所受的浮力的大小关系是F甲______F乙（选填“>”、“<”或“=”）焦耳压强上动<=解析：焦耳压强上动<=(1)[1]功和能的国际单位都是J，所以这位物理学家是焦耳。[2]帕斯卡是压强的单位，简称帕。(2)[3]由图可知，用力F拉动绳端时，重物会向上运动。[4]由图可知，A的位置会随物体一起移动，所以A是动滑轮。(3)[5][6]有图可知，密度计在两杯中均处于漂浮状态，所受浮力均等于密度计的重力，所以，由图可知，密度计排开液体的体积，由可知，。20．如图所示，用大小为500N的拉力F通过滑轮组，将重为800N的物体在5秒内匀速提升高度10cm。(1)有用功是___________J，拉力做功的功率是___________W，滑轮组的机械效率是___________%。(2)若要求出动滑轮的重力，需增加的条件是___________。(3)在以下方法中，能提高该滑轮组的机械效率的是___________。（填序号）①增大物体提升高度②增加物体的重力③增大匀速拉绳的速度④改变绕绳方式2080不计绳重和摩擦②解析：2080不计绳重和摩擦②(1)[1]有题意可的，有用功是[2]拉力的做功[3]轮组的机械效率是(2)[4]若要求出动滑轮的重力，则需要忽略克服摩擦力做功，和克服绳子做功。即不计绳重和摩擦。可求出动滑轮重。(3)[5]提高该滑轮组的机械效率的方法有：增加有用功减小额外功。由公式可得①增加重物提升高度的时候，绳端被拉升的距离也变长了,所以不能提高机械效率。故①不符合题意；②增加物体的重力，在动滑轮、摩擦不变的情况下，即额外功不变的情况下，有用功增加了，所以机械效率就提高了，故②符合题意；③增大提升物体的速度，不能提高机械效率，故③不符合题意；④改变绳子的缠绕方法，对重物被拉升没有影响，即对有用功没影响；对动滑轮的拉升、动滑轮转动时的摩擦也没有影响，即不影响额外功．所以改变绕绳方式不影响机械效率，故④不符合题意。故选②。三、解答题21．如图所示，搬运工人用200N的拉力（方向不变）将木箱匀速提升4m，用了20s，木箱重360N，动滑轮重20N。求：(1)此过程中额外功为多大？(2)拉力的功率为多大？(3)该装置的机械效率为多大？解析：(1)160J；(2)80W；(3)90%【分析】(1)利用W=Gh求拉力做的有用功；由图知，使用的是动滑轮，n=2，拉力端移动的距离s=2h，利用W=Fs求拉力做的总功；而W总=W有+W额，据此求拉力做的额外功；(2)利用求拉力做功的功率；(3)动滑轮的机械效率等于有用功与总功之比。(1)此过程中的有用功W有=G木箱h=360N×4m=1440J由图知，使用的是动滑轮，n=2，拉力端移动的距离s=2h=2×4m=8m拉力做的总功W总=Fs=200N×8m=1600J因W总=W有+W额，则额外功为W额=W总−W有=1600J−1440J=160J(2)拉力做功的功率(3)动滑轮的机械效率答：(1)此过程中额外功为160J；(2)拉力功率为80W；(3)此时动滑轮的机械效率为90%。22．建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为230N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为125N，时间为20s．求：（1）工人做的有用功；（2）工人做功的功率；（3）此过程中该装置的机械效率．解析：（1）1380J（2）75W（3）92%（1）工人做的有用功：W有＝Gh＝230N×6m＝1380J；（2）由图可知，n＝2，拉力端移动距离：s＝2h＝2×6m＝12m，工人做的总功：W总＝Fs＝125N×12m＝1500J；工人做功的功率：；（3）此过程中该装置的机械效率：．答：（1）工人做的有用功为1380J；（2）工人做功的功率为75W；（3）此过程中该装置的机械效率为92%．23．如图所示，工人用滑轮组吊起质量为50kg的箱子，工人施加的拉力为300N，箱子10s内被匀速竖直提升了2m，不计绳重和摩擦，g取10N/kg．（1）求动滑轮的重力．（2）求滑轮组的机械效率．（3）求工人所做总功的功率．解析：（1）100N；（2）83.3%；（3）120W．（1）箱子的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，由图可知，n＝2，则由F＝（G+G动）可得动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×300N﹣500N＝100N；（2）有用功：W有＝Gh＝500N×2m＝1000J，总功：W总＝Fs＝Fnh＝300N×2×2m＝1200J，滑轮组的机械效率：η＝；（3）工人所做总功的功率：P＝＝120W．答：（1）动滑轮的重力为100N；（2）滑轮组的机械效率为83.3%；（3）工人所做总功的功率为120W．24．楚雄某餐厅用机器人送餐，送餐机器人参数如表所示。(1)与人的手臂相似，机器人的手臂相当于一个______杠杆；(2)机器人底盘的轮子与水平地面接触的总面积为0.01m3，求机器人水平运送3kg物体（含餐盘）时，对地面产生的压强是多少？（______）(3)如果该机器人以最大功率在水平地面上以0.4m/s的速度匀速前进30s，求机器人行走的路程和内所做的功。（______）功能迎宾、送餐等质量50kg移动速度0.2-0.6m/s功率最大功率100W最大送餐质量15kg解析：费力机器人水平运送3kg物体（含餐盘）时，对地面产生的压强是机器人行走的路程为12m，30s内所做的功为【分析】(1)动力臂大于阻力臂是省力杠杆；动力臂小于阻力臂是费力杠杆；动力臂等于阻力臂是等臂杠杆；(2)机器人水平运送3kg物体（含餐盘）时，对地面产生的压力等于物体与机器人的总重力再利用求出对地面产生的压强；(3)根据速度的变形公式求出机器人行走的路程，根据求出机器人30s内所做的功。(1)人的手臂相当于一个杠杆，且动力臂小于阻力臂，则人的手臂相当于一个费力杠杆，而与人的手臂相似，因此机器人的手臂也相当于一个费力杠杆。(2)机器人水平运送3kg物体（含餐盘）时的总重力此时机器人对地面产生的压力机器人对地面产生的压强(3)由可得机器人行走的路程机器人30s内做的功答：(1)费力；(2)机器人水平运送3kg物体（含餐盘）时，对地面产生的压强是；(3)机器人行走的路程为12m，30s内所做的功为。25．一名体重为500N、双脚与地面接触面积为400cm2的学生站在水平地面上，用滑轮组在20s内将600N的重物匀速提升1m。不计绳重及摩擦。(1)他站在地面上时对地面的压强多大？(2)画出滑轮组的绕线方式；(3)若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F多大？(4)这名学生使用滑轮组最大能提起多重的物体？解析：(1)1.25×104Pa；(2)；(3)400N；(4)800N(1)他站在地面上时对地面的压力F压＝G＝500N受力面积S＝400cm2＝0.04m2对地面的压强p＝＝1.25×104Pa(2)因为要求人站在地面上用滑轮组提升重物，所以，绳子自由端的拉力方向应向下，则绳子的起始端应系在定滑轮下面的挂钩上，如图所示：(3)由图可知，n＝2，则绳端移动的距离s＝nh＝2×1m＝2m拉力做的有用功W有＝Gh＝600N×1m＝600J拉力做的总功W总＝＝800J由W＝Fs可得，拉力的大小F＝＝400N(4)忽略绳重及摩擦F＝(G+G动)，则G动＝2F﹣G＝2×400N﹣600N＝200N根据力的作用的相互性可知，这名学生提起重物的最大拉力F拉＝G人＝500N提起