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【期末复习冲刺】人教版八年级下册物理专项复习试卷(3） 简单机械 功和机械能
一、填空题(本题共6小题,每空1分,共14分。)
1.如图所示,杠杆水平放置且自重忽略不计,0是支点,左侧挂一重物，动力F1大小为3N,整个装置处于静止状态,则物体的重力为_____N，此时杠杆属于_____(选填“省力”或“费力”)杠杆。
2.如图所示,同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,已知物重G=80 N,摩擦力f=20N,则F1=______N,F2=_____N.
3.体育测试立定跳远项目中,体重为500N的小明从最高点到落地点的过程中,重心下降的最大距离为0.3m,用时0.5s,轨迹如图所示，则此过程中重力做的功为______J,重力的功率为______W.
4.如图所示,a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线(不计空气阻力),其中_______是动能与高度关系图线,小石块达到的最大高度为______m,小石块在最高点时的机械能为______J.
5.如图所示,用滑轮组将1.5kg的物体匀速提高0.5m,拉力F为10 N，则有用功为_____J,滑轮组机械效率为________.若增加所提物体的重力,滑轮组机械效率______(选填“变大”、“变小”或“不变”).(不计绳重和摩擦,g取10 N/kg)
6.用如图所示滑轮组匀速提升重为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_____N.(g取10N/kg)
二、选择题（每题2分，共16分。第7～12题，每题有一个选项符合题目要求。第13、14题，每题有两个选项符合题目要求，全部选对的得2分，只选1个且正确的得1分，有选错的得0分。）
7.工厂为了把一个笨重的机器搬进车间,某工人设计了下列所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的截面).其中最省力的方案是【 】
8.如图所示,小明将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央。小明针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是【 】
A.文具盒所受重力对它做了功
B.文具盒所受支持力对它做了功
C.文具盒所受的推力F对它做了功
D.在此过程中没有力对文具盒做功
9.如图所示,铅球从出手到将要落地的过程中,下列说法正确的是(不计空气阻力)【 】
A.铅球由a→b时,动能逐渐增大
B.铅球在b点的机械能大于a点的机械能
C.铅球由b→c 时,机械能逐渐减小
D.铅球在c点时动能最大
10.如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中动力F将【 】
A.变大 B.变小 C.不变 D.先变大后变小
11.如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A.已知AB>AC,施加的力分别为F1、F2,拉力做的功为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则下列判断中正确的是【 】
A.F1B.F1>F2,W1>W2,P1>P2
C.F1D.F1P2
如图所示,用滑轮组提升重物时,重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.绳子自由端被拉下3m
B.做的有用功是8000J
C.拉力F的功率是80W
D.滑轮组的机械效率是80%
13.(双选题)如图所示,大人利用滑轮将重物吊到二楼,孩子想帮忙,却把自己提了上去,下列说法中正确的是【 】
A.该滑轮是定滑轮,使用它可以改变力的方向
B.孩子受到的重力等于重物受到的重力
C.大人拉绳的力所做的功是有用功
D.孩子被提起,他的重力势能变大
14.(双选题)如图所示,把重力为G的物体沿高为h、长为l的粗糙斜面以速度v从底端匀速拉到顶端的过程中,拉力F做的功为W,则下列选项正确的是【 】
A.拉力大小为 B.物体所受摩擦力大小为
C.拉力功率的大小为 D.斜面的机械效率为
三、作图题(本题共2小题，每小题2分，共4分。)
15.如图所示,是一个电热水壶的简易图,在图中画出它所受重力的示意图(B为重心)。用力作用在壶盖上A点时,可将壶盖打开,请在A点画出所需最小力F的示意图(0为支点)。
16.在图中用线代替绳子,将两个滑轮连成省力的滑轮组,要求人用力往下拉绳子使重物升起。
四、实验探究题(本题共3小题,第17题6分,第18题6分,第19题6分,共18分。)
17.如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。
（1）该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体_____________的关系(小球A、物体B质量不变)。
（2）该实验中所探究物体的动能是指_________(选填“小球A”或“物体B”)的动能。
（3）该实验物体动能的大小是通过___________________________来反映的。
（4）该实验物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度,它是通过__________(选填“高度”或“质量”)来改变的。
（5）实验表明,同一小球A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,可得结论:
_________________________________________________。
（6）若要研究物体动能与质量的关系,则需要不同质量的物体从斜面_____高度由静止滚下,并观察记录。
18.如图甲所示,小强在探究“杠杆的平衡条件”时,经历了如下的实验步骤:
A.调节杠杆两端的螺母,使杠杆在________位置平衡；
B.在杠杆的两边挂上钩码,并移动悬挂位置,使杠杆重新平衡；
C.改变动力或动力臂的大小,并重新调节,再次使杠杆平衡；
D.如此多次测量,得到多组数据。
（1）小强进行步骤A的调节的目的是______________________；
（2）在步骤C中,当小强改变动力的大小后,为使杠杆重新平衡,接下来的操作步骤是【 】(多选)
A.改变动力臂大小 B.改变阻力大小
C.改变阻力臂大小 D.调节平衡螺母
（3）实验获得的数据如下表所示
实验次数 动力F /N 动力臂l / cm 阻力 F /N 阻力臂l / cm
1 4 5 2 10
2 1.5 10 3 5
3 2 15 3 10
4 1 20 1 20
分析上表,用F1、F2、l1和l2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂,杠杆平衡条件可表示为:______________________________________。
（4）当小强进一步做如图乙所示的实验时,发现不再满足（3）中得到的规律,请你对此作出评析:____________________________________________________。
实验次数 物重G/N 物体上升的高度 h/ cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/ cm
1 6 3 2.5 9
2 6 5 2.5 17
3 6 8 2.5 24
17.小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如图1所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表所示:
（1）分析表中数据,回答以下问题:
①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是___________。
②第三次实验中滑轮组的机械效率是___________。
③滑轮组的机械效率与___________________无关。
（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图2所示。
①小红多使用一个滑轮,目的是为了改变____________________。
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物上升相同高度时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率_______(选填“相同”或“不相同”),理由是:_______________________。
五、综合应用题(本题共2小题，第20题9分，第21题9分，共18分。)
20.如图甲所示是《天工开物》中记载的三千多年前记载的在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙所示.轻质杠杆的支点0距左端l1=0.5m,距右端l2=0.2m.在杠杆左端悬挂质量为2kg的物体A,右端挂边长为0.1m的正方体B,杠杆在水平位置平衡时,正方体B对地面的压力为20 N.求:
（1）此时杠杆左端所受的拉力大小为大
（2）正方体B的密度为多大
（3）若该处为松软的泥地,能承受的最大压强为4×103Pa,为使杠杆仍在水平位置平衡,物体A的重力至少为大
21.如图所示是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图,它可以很方便晾起洗好的衣服,其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg,动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg.小燕同学用力F拉动绳子自由端,在5s时间内使衣服匀速上移0.5m.(g取10N/kg,不计绳重和摩擦)求:
（1）绳子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整个过程中机械效率η.【期末复习冲刺】人教版八年级下册物理专项复习试卷(3） 简单机械 功和机械能
一、填空题(本题共6小题,每空1分,共14分。)
1.如图所示,杠杆水平放置且自重忽略不计,0是支点,左侧挂一重物，动力F1大小为3N,整个装置处于静止状态,则物体的重力为_____N，此时杠杆属于_____(选填“省力”或“费力”)杠杆。
【答案】6 省力
【解析】图示的杠杆在水平位置平衡时，动力F1的力臂L1是物体对杠杆拉力（阻力）F2的力臂L2的2倍，动力臂大于阻力臂，杠杆属于省力杠杆，根据杠杆平衡条件可得，作用在杠杆上的阻力F2=2F1=2×3N=6N，挂在杠杆上的物体所受的重力G=F2=6N.
2.如图所示,同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,已知物重G=80 N,摩擦力f=20N,则F1=______N,F2=_____N.
【答案】20 10
【解析】左图中，利用定滑轮拉动物体，不能省力，但可以改变力的方向。物体在水平面上做匀速直线运动，作用在绳自由端的拉力F1=f=20N；
右图中，利用动滑轮拉动物体，可以省力，但不能改变力的方向。物体在水平面上做匀速直线运动，作用在绳自由端的拉力
3.体育测试立定跳远项目中,体重为500N的小明从最高点到落地点的过程中,重心下降的最大距离为0.3m,用时0.5s,轨迹如图所示，则此过程中重力做的功为______J,重力的功率为______W.
【答案】150 300
【解析】小明从最高点到落地点的下落过程中，重力做的功W=Gh=500N×0.3m=150J，重力做功的功率
4.如图所示,a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线(不计空气阻力),其中_______是动能与高度关系图线,小石块达到的最大高度为______m,小石块在最高点时的机械能为______J.
【答案】a 4 2
【解析】竖直向上抛出的小石块在上升过程中，质量一定，高度增大，重力势能增大；运动方向和所受重力方向相反，做减速运动，动能减小。由此可判断，a是动能与高度的关系图线,b是重力势能与高度的关系图线；由图线可知小石块达到的最大高度为4m,小石块在最高点时的机械能等于动能和重力势能之和，为W=W动+W势=0J+2J=2J.
5.如图所示,用滑轮组将1.5kg的物体匀速提高0.5m,拉力F为10 N，则有用功为_____J,滑轮组机械效率为________.若增加所提物体的重力,滑轮组机械效率______(选填“变大”、“变小”或“不变”).(不计绳重和摩擦,g取10 N/kg)
【答案】7.5 75% 变大
【解析】物体所受重力G=mg=1.5kg×10 N/kg=15N
用图示滑轮组提升物体，两段绳子和动滑轮相连，拉力作用点移动距离s=2h=2×0.5m=1m
拉力做的有用功W有用=Gh=15N×0.5m=7.5J，拉力做的总功W总=Fs=10N×1m=10J
滑轮组的机械效率
由可知，动滑轮重一定，若增加所提物体的重力，滑轮组的机械效率变大。
6.用如图所示滑轮组匀速提升重为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_____N.(g取10N/kg)
【答案】80% 1150
【解析】用图示滑轮组提升物体，两段绳子和动滑轮相连，拉力作用点移动距离s=2h，
滑轮组的机械效率
动滑轮重G动=2F-G=2×125N-200N=50N
利用图示滑轮组提升物体时，人对滑轮组施加的最大拉力等于人所受的重力，
为F最大=G人=600N，用此滑轮组能提升的最大物重为G最大=2F最大-G动=2×600N-50N=1150N.
二、选择题（每题2分，共16分。第7～12题，每题有一个选项符合题目要求。第13、14题，每题有两个选项符合题目要求，全部选对的得2分，只选1个且正确的得1分，有选错的得0分。）
7.工厂为了把一个笨重的机器搬进车间,某工人设计了下列所示的四种方案(机器下方的小圆表示并排放置的圆形钢管的截面).其中最省力的方案是【 】
【答案】C
【解析】相同条件下，滚动摩擦比滑动摩擦小得多。由题图可知，机器被拉动过程中，机器所受阻力fA>fB=fC=fD.比较A和C，FA=fA/2,FC=fC/2,FA>FC；比较B、C和D，FB=FD>FC=fC/2.四中方案最省力的方案是C.
8.如图所示,小明将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央。小明针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是【 】
A.文具盒所受重力对它做了功
B.文具盒所受支持力对它做了功
C.文具盒所受的推力F对它做了功
D.在此过程中没有力对文具盒做功
【答案】C
【解析】文具盒在推动过程中，水平方向受到推力F和桌面对它的摩擦力，竖直方向上受重力和支持力，重力、支持力和文具盒移动方向垂直，对文具盒不做功；文具盒沿推力F的方向移动了距离，推力F对文具盒做了功；文具盒所受桌面的摩擦阻力和文具盒移动方向相反，文具盒克服摩擦阻力做了功，也可以说摩擦阻力对文具盒做了功。
9.如图所示,铅球从出手到将要落地的过程中,下列说法正确的是(不计空气阻力)【 】
A.铅球由a→b时,动能逐渐增大
B.铅球在b点的机械能大于a点的机械能
C.铅球由b→c 时,机械能逐渐减小
D.铅球在c点时动能最大
【答案】D
【解析】A.铅球由a→b过程中，克服重力做功做减速运动，速度和动能减少，高度和重力势能增加，动能转化为重力势能；
B、C.不计空气阻力，不考虑摩擦生热，铅球由a→b过程中，动能转化为重力势能；由b→c过程中，重力势能转化为动能；整个过程中，铅球的机械能守恒。铅球在a、b、c三点的机械能相等；
D.铅球在a、b、c三点的机械能相等，即铅球在a、b、c三点的动能和势能之和相等。铅球的质量不变，铅球在b点的高度和重力势能最大，动能最小；在c点的高度和重力势能最小，动能最大。
10.如图所示，作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F，将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B，在这个过程中动力F将【 】
A.变大 B.变小 C.不变 D.先变大后变小
【答案】A
【解析】图示杠杆的支点是O，作用在杠杆A点的力F是动力，物体G通过绳子对杠杆的拉力是阻力，大小等于物体所受的重力保持不变；在杠杆由OA位置抬至OB位置过程中，力F始终与杠杆垂直，力F的力臂为OA保持不变，阻力的力臂逐渐增大；由杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”得动力变大。
11.如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A.已知AB>AC,施加的力分别为F1、F2,拉力做的功为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则下列判断中正确的是【 】
A.F1B.F1>F2,W1>W2,P1>P2
C.F1D.F1P2
【答案】A
【解析】将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A.拉力F对物体做的功等于克服物体重力做的功WG=Gh.由于G相同，h相同，则WG相同，W1=W2.
由于W1=F1sAB，W2=F1sAC，sAB>sAC，所以物体沿AB运动时拉力较小，即F1从斜面底部匀速拉到顶点A物体的速度相同，.根据得，在速度相同时，物体沿AC运动时用时较少，根据可知，拉力沿AC运动时拉力做功的功率较大，即P1如图所示,用滑轮组提升重物时,重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.绳子自由端被拉下3m
B.做的有用功是8000J
C.拉力F的功率是80W
D.滑轮组的机械效率是80%
【答案】D
【解析】用图示滑轮组提升物体，两段绳子和动滑轮相连，绳子自由端被拉下的距离
s=2h=2×1m=2m
拉力做的有用功W有用=Gh=800N×1m=800J，拉力做的总功W总=Fs=500N×2m=1000J
滑轮组的机械效率
拉力F做功的功率
13.(双选题)如图所示,大人利用滑轮将重物吊到二楼,孩子想帮忙,却把自己提了上去,下列说法中正确的是【 】
A.该滑轮是定滑轮,使用它可以改变力的方向
B.孩子受到的重力等于重物受到的重力
C.大人拉绳的力所做的功是有用功
D.孩子被提起,他的重力势能变大
【答案】AD
【解析】A.图示的滑轮不随被提升的重物移动，是定滑轮。使用定滑轮拉动重物，不能省力，但可以改变力的方向；
B.孩子利用滑轮提升重物时自己被提了上去,说明重物所受重力大于绳子的拉力，而绳子的拉力大于孩子所受的重力，即孩子受到的重力小于重物受到的重力；
C.利用滑轮提升重物过程中，大人拉绳的力所做的功是总功，克服被提升重物的重力所做的功是有用功；
D.孩子利用滑轮提升重物时自己被提上去，孩子的高度增大，重力势能变大。
14.(双选题)如图所示,把重力为G的物体沿高为h、长为l的粗糙斜面以速度v从底端匀速拉到顶端的过程中,拉力F做的功为W,则下列选项正确的是【 】
A.拉力大小为 B.物体所受摩擦力大小为
C.拉力功率的大小为 D.斜面的机械效率为
【答案】BC
【解析】利用图示斜面把物体从底端拉到顶端过程中，拉力做的总功为W，由W=Fs得，拉力大小为F=，拉力功率的大小为；
拉力做的有用功为W有用=Gh，拉力做的额外功为W额=W总-W有用=W-Gh，由W=Fs得，物体所受摩擦力大小为；
斜面的机械效率为
三、作图题(本题共2小题，每小题2分，共4分。)
15.如图所示,是一个电热水壶的简易图,在图中画出它所受重力的示意图(B为重心)。用力作用在壶盖上A点时,可将壶盖打开,请在A点画出所需最小力F的示意图(0为支点)。
【答案】
【解析】（1）电热水壶所受的重力方向竖直向下，作用点在重心B上。从重心B沿竖直向下作有向线段，在箭头旁标出符号G.
（2）电热水壶看成杠杆，支点是O，壶盖所受重力是阻力，将壶盖打开时，阻力一定，阻力臂一定，根据杠杆平衡条件，动力和动力臂的乘积等于阻力和阻力臂的乘积，动力和动力臂的乘积是一定的。要想使作用在A点动力最小，动力臂必须最大。当动力作用点和支点连线作为动力臂时，动力臂最大。连接OA，作OA的垂线即为动力作用线，根据动力作用在杠杆上的作用效果和阻力作用在杠杆上的作用效果相反，动力F的方向垂直OA向上。
16.在图中用线代替绳子,将两个滑轮连成省力的滑轮组,要求人用力往下拉绳子使重物升起。
【答案】
【解析】图示中上方的滑轮为定滑轮，下方的滑轮为动滑轮。人用力往下拉绳子提升重物，绳子自由端应是从定滑轮绕出的，绳子绕过动滑轮，固定端在定滑轮的轴上，有两段绳子和动滑轮连接。
四、实验探究题(本题共3小题,第17题6分,第18题6分,第19题6分,共18分。)
17.如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。
（1）该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体_____________的关系(小球A、物体B质量不变)。
（2）该实验中所探究物体的动能是指_________(选填“小球A”或“物体B”)的动能。
（3）该实验物体动能的大小是通过___________________________来反映的。
（4）该实验物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度,它是通过__________(选填“高度”或“质量”)来改变的。
（5）实验表明,同一小球A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,可得结论:
_________________________________________________。
（6）若要研究物体动能与质量的关系,则需要不同质量的物体从斜面_____高度由静止滚下,并观察记录。
【答案】（1）速度 （2）小球A （2）物体B移动的距离 （4）高度 （5）当质量相同时,物体的速度越大，动物越大 （6）相同(同一)
【解析】物体由于运动而具有的能叫做动能。物体的动能大小跟物体的质量和速度有关。质量相同的物体，物体的速度越大，具有的动能越大；速度相同的物体，物体的质量越大，具有的动能越大。
（1）图示实验装置中，小球质量一定，从斜面上不同高度由静止滚下，到达水平面上撞击木块时速度不同，因此可探究物体动能的大小与物体质量的关系；（2）该实验中所探究物体的动能是指小球A的动能；（3）该实验小球动能的大小是通过被小球撞击后木块在水平面上移动的距离来反映的。
（4）该实验物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度,它是通过改变小球在斜面上开始滚下时的高度来改变的。
（5）实验表明,同一小球A从斜面高处滚下,高度越大,小球滚到水平面上撞击木块时的速度越大，物体B被撞得越远,说明小球撞击木块时的动能越大。由此可得出结论:当质量相同时,物体的速度越大，动物越大。
（6）若要研究物体动能与质量的关系,则需要不同质量的物体从斜面同一高度由静止滚下,时小球滚到水平面上撞击木块的速度相同，并观察记录木块被撞击后再水平面上移动的距离。
18.如图甲所示,小强在探究“杠杆的平衡条件”时,经历了如下的实验步骤:
A.调节杠杆两端的螺母,使杠杆在________位置平衡；
B.在杠杆的两边挂上钩码,并移动悬挂位置,使杠杆重新平衡；
C.改变动力或动力臂的大小,并重新调节,再次使杠杆平衡；
D.如此多次测量,得到多组数据。
（1）小强进行步骤A的调节的目的是______________________；
（2）在步骤C中,当小强改变动力的大小后,为使杠杆重新平衡,接下来的操作步骤是【 】(多选)
A.改变动力臂大小 B.改变阻力大小
C.改变阻力臂大小 D.调节平衡螺母
（3）实验获得的数据如下表所示
实验次数 动力F /N 动力臂l / cm 阻力 F /N 阻力臂l / cm
1 4 5 2 10
2 1.5 10 3 5
3 2 15 3 10
4 1 20 1 20
分析上表,用F1、F2、l1和l2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂,杠杆平衡条件可表示为:______________________________________。
（4）当小强进一步做如图乙所示的实验时,发现不再满足（3）中得到的规律,请你对此作出评析:____________________________________________________。
【答案】水平 （1）方便测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响 （2）ABC （3）F1l1=F2l2 （4）做图乙所示的实验时，实际的力臂为OC的长，而读出的力臂为OA 的长，因此不满足（3）中得到的规律
【解析】做探究“杠杆的平衡条件”的实验，应先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。（1）调节杠杆在水平位置平衡的目的是使杠杆的重心落在杠杆的支点上，消除杠杆所受重力对杠杆平衡的影响；（2）实验过程中在杠杆的两边挂上钩码,并移动悬挂位置,使杠杆重新平衡；改变动力后重新调节杠杆,移动钩码悬挂位置改变动力臂大小，或改变阻力大小，或改变阻力臂大小，再次使杠杆平衡。（3）分析表格中的实验数据，可得杠杆平衡时满足的条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂（F1l1=F2l2 ）；（4）小强做如图乙所示的实验时，将动力F的力臂OC误读为OA，因此得出动力和动力臂的乘积不等于阻力和阻力臂的乘积的结论。
实验次数 物重G/N 物体上升的高度 h/ cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/ cm
1 6 3 2.5 9
2 6 5 2.5 17
3 6 8 2.5 24
17.小明在“测滑轮组机械效率”的实验中,用如图1所示的滑轮组进行了三次实验,实验数据如下表所示:
（1）分析表中数据,回答以下问题:
①表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是___________。
②第三次实验中滑轮组的机械效率是___________。
③滑轮组的机械效率与___________________无关。
（2）小红在小明实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验,如图2所示。
①小红多使用一个滑轮,目的是为了改变____________________。
②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物上升相同高度时,若忽略绳重及摩擦,它们的机械效率_______(选填“相同”或“不相同”),理由是:_______________________。
【答案】（1）①17 ②80% ③物体上升的高度 （2）①拉力的方向 ②相同 都是只有一个动滑轮，所做额外功和有用功都相同
【解析】（1）①利用图1所示滑轮组提升物体，三段绳子和动滑轮相连，动力作用点移动距离（测力计移动距离）等于物体上升高度的3倍，即s=3h.由此可判断第2次记录的测力计移动的距离“17”是错误的，正确的数据应为“15”；②第3次实验中，利用滑轮组提升物体做的有用功为W有用=Gh=6N×0.08m=0.48J，总功为W总=Fs=2.5N×0.24m=0.6J，滑轮组的机械效率是；③分析三次实验数据可知，被提升物体所受重力G一定，物体上升的高度不同，作用在滑轮组上的动力相同，动力作用点移动距离（测力计移动距离）不同，由得，滑轮组的机械效率跟物体上升的高度 h（或动力作用点移动距离s）无关。
（2）①和图1比较，利用图2所示滑轮组提升物体多使用了一个定滑轮，,目的是为了改变力的方向；②利用图1、图2的滑轮组提升相同的重物上升相同高度时,所做的有用功（W有用=Gh）相同，若忽略绳重及摩擦,克服动滑轮所受重力所做的额外功（W额外=G动h）相同，动力做的总功（W总=W有用+W额外）相同，滑轮组的机械效率相同。
五、综合应用题(本题共2小题，第20题9分，第21题9分，共18分。)
20.如图甲所示是《天工开物》中记载的三千多年前记载的在井上汲水的桔槔，其示意图如图乙所示.轻质杠杆的支点0距左端l1=0.5m,距右端l2=0.2m.在杠杆左端悬挂质量为2kg的物体A,右端挂边长为0.1m的正方体B,杠杆在水平位置平衡时,正方体B对地面的压力为20 N.求:
（1）此时杠杆左端所受的拉力大小为大
（2）正方体B的密度为多大
（3）若该处为松软的泥地,能承受的最大压强为4×103Pa,为使杠杆仍在水平位置平衡,物体A的重力至少为大
【答案】（1）20N （2）7×103kg/m3 （3）12N
【解析】（1）此时杠杆左端所受拉力F左=GA=mAg=2kg×10N/kg=20N
（2）由杠杆平衡条件F1l1=F2l2可得，杠杆右端所受的拉力
地面对B的支持力等于B对地面的压力，F支持=F压=20N，绳子对B的拉力F拉等于杠杆右端所受的拉力FB ，B所受的重力GB=F拉+F支持=50N+20N=70N，
由G=mg得，B的质量
B的密度
（3）由得，B对地面的最大压力F 压′=p′SB=4×103Pa×（0.1m）2=40N
地面对B的最大支持力F支持′=F压′=40N，
杠杆右端受到的拉力等于物体B受到的拉力
FB ′=F拉′=GB-F支持′=70N-40N=30N
由杠杆平衡条件得，杠杆左端所受的拉力
杠杆对A的拉力等于杠杆左端所受的拉力，为FA′=FA=12N
物体A所受的最小重力等于杠杆对A的拉力，为GA最小=FA′=12N
21.如图所示是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图,它可以很方便晾起洗好的衣服,其实就是通过一些简单机械的组合来实现此功能的。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg,动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg.小燕同学用力F拉动绳子自由端,在5s时间内使衣服匀速上移0.5m.(g取10N/kg,不计绳重和摩擦)求:
（1）绳子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整个过程中机械效率η.
【答案】（1）2N （2）80Pa
【解析】（1）由图知,滑轮组承担物重的绳子段数n=4,
四段绳子所承受的总重力G总=m总g =(4kg +1kg) ×10N/kg=50N，
不计绳重和摩擦,绳子自由端所受的拉力
（2）拉力端移动的距离s=nh=4×0.5m=2m
拉力做的总功W总=Fs=12.5 N×2m =25 J
（3）拉力做功的功率
（4）整个过程中做的有用功:
W有用=G衣h = m衣gh =4 kg×10N/kg×0.5m=20J
滑轮组的机械效率

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