11.5 改变世界的机械 分层练习(学生版+答案版) 2024-2025学年物理教科版八年级下册

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11.5 改变世界的机械 分层练习(学生版+答案版) 2024-2025学年物理教科版八年级下册

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5 改变世界的机械
知识点1 轮轴
1.小明通过仔细观察,发现简单机械在生活中有很多实际应用,如:指甲钳、剪刀、钥匙等。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时,钥匙就相当于一个__ __(选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”),属于__ __(选填“省力”或“费力”)机械。
2.(安徽合肥开学考试)如图所示,拧螺丝时,手柄__ __(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
3.(辽宁葫芦岛期末)明朝罗颀《物原》中记载:“史佚(周朝人名)始作辘轳。”如图甲所示是周朝时期的一种取水工具“辘轳”。图乙所示是“辘轳”的简化图,它属于简单机械中的__ __;若想使人在提水时能更省力,可以适当增加摇柄中__ __(选填“A”或“B”)的长度。
 
知识点2 斜面
4.(陕西西安开学考试)骑自行车上一个陡坡时,有经验的同学会沿S形路线骑行,这样做是为了( )
A.缩短所走的路程
B.减少所做的功
C.减小骑行者所施加的力
D.缩短所用的时间
5.(四川成都期末)工人往车上装重物时,用长木板搭个斜面,工人用平行于斜面向上的大小不变的恒力,把重物沿斜面从底端匀速推到顶端,如图所示。下列说法正确的是( )
A.使用斜面可以省力,也可以省距离
B.因为还要克服摩擦,使用斜面不能省力
C.工人匀速推动重物的速度越大,推力做功越多
D.工人匀速推动重物的速度越大,推力的功率越大
6.(陕西咸阳月考)如图甲所示是某风景区盘山公路,盘山公路相当于简单机械中的__ __,利用它可以省力,图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子,其中与盘山公路的力学原理相同的是图__ __(选填“乙”或“丙”)钉。乙螺丝钉,螺纹__ __(选填“密”或“稀”)一些拧起来更省力,原因是__ _ __。
7.(广西桂林中考)某升降式晾衣架的结构如图所示。该晾衣架没有应用到的简单机械是( )
A.动滑轮 B.定滑轮
C.轮轴 D.斜面
8.(四川眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置,斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F,将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是( )
A.拉力做功为3 J
B.物体受到摩擦力为1.5 N
C.在匀速拉动过程中,物体的机械能不变
D.若以2 m/s的速度匀速拉动物体,斜面机械效率仍为75%
9.如图所示,小轿车的方向盘相当于一个轮轴,若F1=20 N,轮盘的半径为20 cm,轴的直径为4 cm,不计摩擦阻力,则F2=__ __N。门锁的把手相当于一个__ __(选填“省力”或“费力”)轮轴。
10.(山东菏泽月考)位于湖南张家界天门山景区的一条盘山公路,有通天大道之称,该盘山公路全长10.77公里,利用此设计可以省__ __。一辆总重为1×105 N的汽车经过某一长为200 m的路段时,竖直高度上升了20 m,如果汽车的牵引力恒为2.5×104 N,此过程牵引力做的总功是__ __J。
11.(广东阳江期中)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今。图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成,可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照__ __(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是__ __(选填“A”“B”或“C”)点。设大轮与小轮的半径比为3∶1,水桶受到的总重力为90 N,若要使辘轳静止在图乙所示位置,则作用在C点最小的力应为__ __N。(不计井绳的粗细和自重)
 
12.(科学探究)(山东威海期末)小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中,提出了以下猜想:
A.同一个斜面,所推的物体越重,机械效率越高;
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
为了验证猜想,小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究,记录数据如下表:
实验 次数 斜面 倾角 物重 G物/N 拉力 F/N 斜面高 度h/m 斜面长 度s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 斜面机 械效率η
1 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60%
2 30° 5 3.8 0.6 1.2 3 4.56
3 42° 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71%
(1)在实验过程中,应沿斜面向上__ __拉动木块。
(2)第2次实验中斜面的机械效率η=__ __(结果保留整数)。
(3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想__ __(填字母序号);细心的小明发现第2次实验中的额外功大于第1次实验中的额外功,你认为可能的原因是__ __;
第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是__ __N。
(4)请写出小明验证猜想B综合分析数据的过程:__ __;初步得出的结论是__ __。5 改变世界的机械
知识点1 轮轴
1.小明通过仔细观察,发现简单机械在生活中有很多实际应用,如:指甲钳、剪刀、钥匙等。将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时,钥匙就相当于一个__轮轴__(选填“杠杆”“滑轮”或“轮轴”),属于__省力__(选填“省力”或“费力”)机械。
2.(安徽合肥开学考试)如图所示,拧螺丝时,手柄__粗__(选填“粗”或“细”)一些的螺丝刀用起来更省力。
3.(辽宁葫芦岛期末)明朝罗颀《物原》中记载:“史佚(周朝人名)始作辘轳。”如图甲所示是周朝时期的一种取水工具“辘轳”。图乙所示是“辘轳”的简化图,它属于简单机械中的__轮轴__;若想使人在提水时能更省力,可以适当增加摇柄中__B__(选填“A”或“B”)的长度。
 
知识点2 斜面
4.(陕西西安开学考试)骑自行车上一个陡坡时,有经验的同学会沿S形路线骑行,这样做是为了( C )
A.缩短所走的路程
B.减少所做的功
C.减小骑行者所施加的力
D.缩短所用的时间
上坡时,自行车上升的高度不变,走S形路线所走的路线较长,故A错误;使用任何机械都不省功,故B错误;上坡时,走S形路线所走的路线较长,相当于增长了斜面的长度,斜面越长越省力,故C正确;速度一定,走S形路线所走的路线较长,所用的时间较长,故D错误。
5.(四川成都期末)工人往车上装重物时,用长木板搭个斜面,工人用平行于斜面向上的大小不变的恒力,把重物沿斜面从底端匀速推到顶端,如图所示。下列说法正确的是( D )
A.使用斜面可以省力,也可以省距离
B.因为还要克服摩擦,使用斜面不能省力
C.工人匀速推动重物的速度越大,推力做功越多
D.工人匀速推动重物的速度越大,推力的功率越大
6.(陕西咸阳月考)如图甲所示是某风景区盘山公路,盘山公路相当于简单机械中的__斜面__,利用它可以省力,图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子,其中与盘山公路的力学原理相同的是图__乙__(选填“乙”或“丙”)钉。乙螺丝钉,螺纹__密__(选填“密”或“稀”)一些拧起来更省力,原因是__螺纹属于斜面,螺纹越密,拧起来更费距离,_就会越省力(合理即可)__。
盘山公路的设计是为了在高度一定的情况下,通过延长路程来减小坡度,从而达到省力的效果。这种设计实际上就相当于简单机械中的斜面;图乙和图丙所示为生活中常见的两种钉子,其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长,使用斜面可以省力,所以与盘山公路的力学原理相同的是图乙;螺纹属于斜面, 螺纹越密, 拧起来更费距离, 就会越省力。
7.(广西桂林中考)某升降式晾衣架的结构如图所示。该晾衣架没有应用到的简单机械是( D )
A.动滑轮 B.定滑轮
C.轮轴 D.斜面
8.(四川眉山中考)如图是小龙“测量斜面机械效率”的实验装置,斜面粗糙程度相同。他用平行于斜面向上的恒定拉力F,将重6 N的物体以1 m/s的速度匀速拉到斜面顶端,测得斜面的机械效率为75%。则下列说法正确的是( D )
A.拉力做功为3 J
B.物体受到摩擦力为1.5 N
C.在匀速拉动过程中,物体的机械能不变
D.若以2 m/s的速度匀速拉动物体,斜面机械效率仍为75%
拉力做的有用功为W有=Gh=6 N×0.5 m=3 J,斜面的机械效率为75%,则拉力做功为W===4 J,故A错误;此过程中额外功为W额=W-W有=4 J-3 J=1 J,由图可知,斜面的长度为s=2h=2×0.5 m=1 m,物体受到摩擦力为f===1 N,B错误;在匀速拉动过程中,物体的质量不变,动能不变,高度变大,重力势能变大,物体的机械能变大,故C错误;若以2 m/s的速度匀速拉动物体,此过程中摩擦力大小不变,则额外功不变,有用功也不变,总功也不变,因此斜面机械效率仍为75%,故D正确。
9.如图所示,小轿车的方向盘相当于一个轮轴,若F1=20 N,轮盘的半径为20 cm,轴的直径为4 cm,不计摩擦阻力,则F2=__200__N。门锁的把手相当于一个__省力__(选填“省力”或“费力”)轮轴。
轮轴的实质是杠杆的变形,根据杠杆的平衡条件,F1R=F2r,F1=20 N,R=20 cm,r===2 cm,F2===200 N;门锁的把手外轮半径大于轴半径,动力作用在轮上,相当于一个省力轮轴。
10.(山东菏泽月考)位于湖南张家界天门山景区的一条盘山公路,有通天大道之称,该盘山公路全长10.77公里,利用此设计可以省__力__。一辆总重为1×105 N的汽车经过某一长为200 m的路段时,竖直高度上升了20 m,如果汽车的牵引力恒为2.5×104 N,此过程牵引力做的总功是__5×106__J。
11.(广东阳江期中)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今。图甲是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成,可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照__省力__(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻示意图如图乙所示,它的支点是__B__(选填“A”“B”或“C”)点。设大轮与小轮的半径比为3∶1,水桶受到的总重力为90 N,若要使辘轳静止在图乙所示位置,则作用在C点最小的力应为__30__N。(不计井绳的粗细和自重)
 
12.(科学探究)(山东威海期末)小明在“探究斜面的机械效率与哪些因素有关”的活动中,提出了以下猜想:
A.同一个斜面,所推的物体越重,机械效率越高;
B.斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
为了验证猜想,小明用木板搭成了如图所示的装置进行探究,记录数据如下表:
实验 次数 斜面 倾角 物重 G物/N 拉力 F/N 斜面高 度h/m 斜面长 度s/m 有用功 W有用/J 总功 W总/J 斜面机 械效率η
1 30° 3 2.5 0.6 1.2 1.8 3 60%
2 30° 5 3.8 0.6 1.2 3 4.56
3 42° 3 2.8 0.8 1.2 2.4 3.36 71%
(1)在实验过程中,应沿斜面向上__匀速直线__拉动木块。
(2)第2次实验中斜面的机械效率η=__66%__(结果保留整数)。
(3)对比实验1、2的数据可以用来验证猜想__A__(填字母序号);细心的小明发现第2次实验中的额外功大于第1次实验中的额外功,你认为可能的原因是__第2次物体对斜面的压力大于第1次物体对斜面的压力__;
第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是__1__N。
(4)请写出小明验证猜想B综合分析数据的过程:__见解析__;初步得出的结论是__当物体的重力相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越大__。
(1)为了保证弹簧测力计的示数稳定,应沿斜面向上匀速直线拉动木块。(2)第2次实验中斜面的机械效率为η=×100%=×100%≈66%。(3)对比1、2两次实验的数据,控制的是斜面倾角相同,改变的是物体的重力,因此,是探究斜面的机械效率与物体重力的关系,即验证的是猜想A;沿着斜面拉物体时,克服斜面对物体的摩擦力做的功为额外功,由表中1、2两次的数据可知,1、2两次斜面的倾角不变,第2次物体的重力大于第1次物体的重力,因此,第2次物体对斜面的压力大于第1次物体对斜面的压力,由滑动摩擦力的影响因素可知,第2次物体受到斜面的摩擦力大于第1次物体受到斜面的摩擦力,第2次的额外功大于第1次的额外功;第1次实验中,额外功为W额1=W总1-W有1=3 J-1.8 J=1.2 J,第1次实验中物块与斜面间的摩擦力是f1===1 N。(4)要验证猜想B,即验证“斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关”,根据控制变量法可知,需控制物重不变,改变斜面的倾角,所以分析对比1、3两次实验,对比1、3两次实验的数据,控制的是物体的重力相同,改变的是斜面倾角,且斜面倾角越大,机械效率越高,所以,可得出结论:当物体的重力相同时,斜面的倾斜程度越大,斜面的机械效率越大。

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