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第十二章 简单机械综合练习2024-2025年人教版（2024）物理八年级下册
一、单选题（本大题共12小题）
1．如图所示，杠杆的两侧挂有钩码，处于水平位置平衡状态。接下来的一些操作，仍能使杠杆保持水平位置平衡的是（　　）
A．两侧钩码同时向外移一格
B．两侧钩码同时向内移一格
C．左侧的钩码向外移一格，右侧减去一个钩码
D．左侧减去一个钩码，右侧的钩码向内移一格
2．如图，用刻度均匀的匀质杠杆进行“杠杆平衡条件”的实验（每个钩码重0.5N）。下列说法正确的是（　　）
A．实验前，杠杆停留在图甲所示位置，此时杠杆处于不平衡状态
B．图乙，在AB处各去掉相同数量的钩码，杠杆仍然能保持平衡
C．图丁，用3N的力在C点竖直向上拉杠杆，能使杠杆保持在水平位置平衡
D．图丙，测力计从a转到b杠杆始终保持平衡，则拉力与其力臂的乘积不变
3．如图所示的工具中，在使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．天平 B．瓶盖起子
C. 食品夹 D．钳子
4．如图所示的机械中省力的是（　　）
A．镊子 B．天平
C．定滑轮 D．开瓶器
5．下列挪动球形石墩的方法中,最省力的是 (　　)
A． B． C． D．
6．如图所示，斜面长10 m，高4 m。用平行于斜面F＝50 N的拉力，将重100 N的物体，从斜面的底端匀速拉到顶端。在此过程中，下列说法正确的是(　　)
A．利用此装置既可以省力，也可以省功 B．物体受到的摩擦力为50 N
C．对物体所做的有用功为500 J D．该斜面的机械效率为80%
7．如图,甲、乙两人用不同的装置,在相同时间内把质量相等的货物匀速提升到同一平台,不计绳重及滑轮的摩擦。下列说法正确的是 (　　)
A．甲做的有用功多　 B．乙做的总功多
C．甲做总功的功率大　　　　 D．乙所用装置的机械效率小
8．建筑工人通过如图所示的装置将一桶质量为45 kg的涂料从地面提起,桶离开地面后在4 s内缓慢上升0.8 m,工人所用的拉力为500 N,g取10 N/kg。下列说法中正确的是 (　　)
A．该装置做的有用功为400 J
B．该装置的机械效率为90%
C．绳子自由端移动的平均速度为0.4 m/s
D．桶离开地面前,工人拉力逐渐增大,桶对地面的压强不变
9．体重为60 kg的工人利用如图所示的滑轮组将一质量为80 kg的重物A匀速提升1 m，此时该滑轮组的机械效率为80%(不计绳重与摩擦，g取10 N/kg)，小明对此工作过程及装置得出了以下论断：
①动滑轮重为200 N
②此过程中，工人对绳的拉力做功1 000 J
③重物匀速上升过程中，它的机械能增大
④若增大重物A的质量，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%
关于小明的以上论断(　　)
A．只有①③正确
B．只有②③正确
C．只有①②③正确
D．①②③④都正确
10．用如图所示的滑轮组拉动重300 N的箱子，以0.2 m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是(　　)
A．拉力F为80 N
B．10 s内绳子自由端移动2 m
C．3 s内箱子重力做功180 J
D．拉力F的功率为16 W
11．一个质量为70 kg的工人，用如图所示的装置(包括滑轮组及装石板的托板)提升石板。已知托板重200 N，每块石板重100 N，绳能承受的最大拉力为800 N，摩擦和绳重均忽略不计。当该工人在4 s内将10块石板匀速提升2 m时，此装置的机械效率为80%。那么，该工人站在地面上用此装置提升石板的过程中，下列有关说法正确的是(g取10 N/kg)(　　)
A．此装置动滑轮的质量是250 kg
B．该工人将10块石板提升2 m做的额外功一定是400 J
C．该工人在4 s内将10块石板提升2 m做的有用功的功率一定是1 000 W
D．此装置的机械效率最高约为81.5%
12．如图所示,每个钩码的质量为50 g,在均匀杠杆的A处挂2个钩码,B处挂1个钩码,杠杆恰好水平平衡。在A、B两处再各加1个钩码,那么 (　　)
A．杠杆仍水平平衡
B．杠杆的左边向下倾斜
C．杠杆的右边向下倾斜
D．将A处的钩码向左移动一格,杠杆仍能水平平衡
二、填空题（本大题共4小题）
13．小明想将桌子的左端抬起来，如图标出了三个不同方向的力，小明沿________(填“F1”“F2”或“F3”)的方向最为省力。此时，杠杆的支点在________点。
14．用如图所示的电动起重机将3 000 N的货物提高4 m，起重机对货物做的有用功是 J；它的电动机功率为3 000 W，此过程用时10 s，起重机的机械效率为 %；若减小动滑轮的重力，起重机的机械效率将变 。
15．如图，用滑轮组帮助汽车脱困时，滑轮B的作用是____________；汽车被匀速拉动时，作用在绳子上的拉力F为1 000 N，滑轮组的机械效率为80%，则汽车受到的摩擦力为________N。
16．杆秤是我国古代劳动人民的一项发明，是各种衡器中历史最悠久的一种，称量物体质量时，它相当于一个______(填简单机械名称)。某杆秤的示意图如图所示，C处是秤钩，A、B位置各有一个提纽，BC＝7 cm，秤砣质量为0.5 kg。提起B处提纽，秤钩不挂物体，将秤砣移至D点，杆秤恰好水平平衡，BD＝1 cm；将质量为2.5 kg的物体挂在秤钩上，提起B处提纽，秤砣移至最大刻度E处，杆秤再次水平平衡，则BE＝________cm。若要称量质量更大的物体，应选用________处提纽(忽略秤钩和提纽质量)。
三、作图题（本大题共2小题）
17．如图所示，O为支点，用力竖直向下踩踏杠杆，请画出的力臂。
18．画出此机械中最省力的绳子缠绕方式（滑轮都用完）。
四、实验题（本大题共3小题）
19．在“探究杠杆的平衡条件”实验中：
（1）实验前，观察到杠杆的位置如图甲所示，应将左端的平衡螺母向 （选填“左”或“右”）调节；在某次实验过程中，杠杆处于水平位置平衡，如图乙所示。现将弹簧测力计顺时针缓慢转动到虚线位置，若仍使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）下表是某同学在实验中记录的部分测量结果，请在空格中填入适当的值。
20．小兰用如图所示装置测量滑轮组的机械效率。实验时，小兰竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升。记录实验数据如下表：
(1)第②次实验时，测得滑轮组的机械效率约为 （结果保留一位小数）；
(2)分析表中数据可知：对于同一滑轮组，所提升钩码的重力增大，机械效率将 （选填“增大”“减小”或“不变”）；
(3)分析表中数据可知，，可能的原因是 。
21．小轩同学在“研究杠杆的平衡条件”的实验中，他将杠杆挂在支架上，结果发现杠杆左端向下倾斜。
（1）若要使杠杆在水平位置平衡，需把杠杆右端的平衡螺母向 移动（选填“右”或“左”）；
（2）实验中，在杠杆上的 A 点挂三个重均为0.5N 的钩码，用调好的弹簧测力计竖直向上拉杠杆上的 B点，使杠杆在水平平衡，如图所示，测力计的示数是 N；
（3）如果将测力计沿图中虚线方向拉，仍使杠杆在水平位置平衡，则测力计的示数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
五、计算题（本大题共2小题）
22．无障碍通道是方便残疾人出行的专用通道,体现了对残疾人士的人文关怀,是社会文明进步的重要标志。图甲所示的无障碍通道可简化为如图乙所示的斜面模型。小明用推力F将坐在轮椅上的残疾人以速度v匀速推到斜面顶端。
(1)请通过推理说明推力的功率P=Fv。
(2)若推力F=300 N,斜面高1 m,长4 m,残疾人和轮椅总重800 N,斜面的机械效率是多少 (结果保留到0.1%)
23．小明做俯卧撑时(如图所示),可将其视为一个杠杆,重心在O点。他将身体撑起时,地面对两脚尖的支持力为250 N,两脚尖与地面的接触面积为60 cm2,双手与地面的接触面积为300 cm2。
(1)画出以B为支点时重力的力臂l。
(2)如果小明的两脚尖对地面的压强与双手对地面的压强之比为5∶2,地面对双手的支持力为多少
(3)小明在1 min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离都为0.36 m,则他1 min内克服重力所做的功为多少
参考答案
1．【答案】D
【详解】
设一个钩码的重力为G，一个小格的长度为L
A．将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一小格，则
左端
右端
则
故杠杆向右端下倾，故A不符合题意；
B．将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一小格，则
左端
右端
则
故杠杆向左端下倾，故B不符合题意；
C．左侧的钩码向外移一格，右侧减去一个钩码，则
左端
右端
则
故杠杆向左端下倾，故C不符合题意；
D．左侧减去一个钩码，右侧的钩码向内移一格
左端
右端
则
故杠杆向左端下倾，故D符合题意；
故选D。
2．【答案】D
【详解】A．杠杆停留在图甲所示位置，杠杆静止，所以此时杠杆处于平衡状态，故A错误；
B．在AB处各去掉相同数量的钩码，则杠杆左端力与力臂的乘积为，杠杆右端力与力臂的乘积为，因为，所以杠杆左端将下沉，故B错误；
C．由杠杆平衡条件可知，若图丁中杠杆的支点在杠杆重心位置，图丁中杠杆保持在水平位置平衡的条件为，解得，但图中支点不在杠杆重心位置，所以在C点施加的力大于3N，故C错误；
D．测力计从a转到b杠杆始终保持平衡，阻力与阻力臂的乘积不变，由杠杆平衡条件可知，拉力与其力臂的乘积不变，故D正确。
3．【答案】C
【详解】A．天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故A不符合题意；
B．瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．食品夹在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故C符合题意；
D．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D不符合题意。
4．【答案】D
【详解】
A．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A不符合题意；
B．天平的实质是动力臂等于阻力臂的杠杆，是等臂杠杆，不省力，故B不符合题意；
C．定滑轮的实质是等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，不省力，故C不符合题意；
D．开瓶器在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故D符合题意。
故选D。
5．【答案】A　
【详解】A中方法相当于使用了动滑轮,可以省力;B中方法相当于使用了定滑轮,不省力;C中方法是用一根绳子直接拉石墩,不省力;D中方法是用两根绳子拉石墩,人的拉力等于两根绳子上的拉力之和,不省力。故选A。
6．【答案】D
【详解】此装置为斜面，可以省力，根据功的原理可知，使用任何机械都不省功，故使用此装置不省功，故A错误；有用功W有用＝Gh＝100 N×4 m＝400 J，故C错误；总功 W总＝Fs＝50 N×10 m＝500 J，机械效率η＝×100%＝×100%＝80%，故D正确；额外功W额外＝W总－W有用＝500 J－400 J＝100 J，物体受到的摩擦力f＝＝＝10 N，故B错误。故选D。
7．【答案】C　
【详解】提升货物的重力相等,在相同的时间内货物升高了相同的高度,由W有用=Gh可知两人提升货物所做的有用功相等,故A错误。甲使用的是动滑轮,拉力端移动距离s甲=2h,不计绳重及滑轮的摩擦,甲的拉力F甲=(G+G动),拉力做功W甲=F甲s甲=(G+G动)×2h=(G+G动)h>Gh;乙使用的是定滑轮,不计绳重及滑轮的摩擦,乙的拉力F乙=G,拉力做功W乙=F乙s乙=Gh,所以乙做的总功少;由P=知,做功时间相同,乙做总功的功率小,甲做总功的功率大,故B错误,C正确。不计绳重及滑轮的摩擦,使用定滑轮时,额外功为0 J,机械效率为100%;使用动滑轮时,要提升动滑轮做额外功,机械效率小于100%,所以乙所用装置的机械效率大,故D错误。故选C。
8．【答案】B　
【详解】涂料与桶的重力为G=mg=45 kg×10 N/kg=450 N,该装置做的有用功为W有=Gh=450 N×0.8 m=360 J,故A错误;定滑轮不省距离也不费距离,即s=h,该装置做的总功为W总=Fs=500 N×0.8 m=400 J,则该装置的机械效率为η=×100%=×100%=90%,故B正确;绳子自由端移动的平均速度为v===0.2 m/s,故C错误;桶离开地面前,工人拉力逐渐增大,桶对地面的压力变小,根据p=可知,桶对地面的压强变小,故D错误。故选B。
9．【答案】D　
【解析】重物A的重力：GA＝mAg＝80 kg×10 N/kg＝800 N，不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝80%，解得动滑轮重力：G动＝200 N，故①正确；工人对重物A做的有用功：W有＝GAh＝800 N×1 m＝800 J，由η＝＝80%可得工人对绳的拉力做功(总功)：W总＝＝＝1 000 J，故②正确；重物匀速上升过程中，质量不变、速度不变，动能不变；质量不变、高度增大，重力势能增大，它的机械能增大，故③正确；若增大重物A的质量，重物的重力增大，滑轮组的机械效率增大，同时工人的拉力增大，工人的最大拉力：F最大＝G人＝m人g＝60 kg×10 N/kg＝600 N，由图知，绳子的有效段数n＝3，不计绳重和摩擦，最大拉力F最大＝(G最大＋G动)，提升的最大物重：G最大＝3F最大－G动＝3×600 N－200 N＝1 600 N，不计绳重和摩擦，滑轮组的最大机械效率η最大＝＝≈88.9%，所以，该工人用此滑轮组匀速拉起重物时，机械效率不可能达到90%，故④正确。故选D。
10．【答案】D
【详解】箱子与地面间的摩擦力f＝0.2G＝0.2×300 N＝60 N，由题可知，箱子在水平面上做匀速直线运动，对箱子受力分析可知，箱子所受的拉力F箱＝f＝60 N，从图中可知n＝2，根据η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝75%可知，拉力F＝＝＝40 N，故A错误；绳子自由端的速度v＝nv箱＝2×0.2 m/s＝0.4 m/s，10 s内绳子自由端移动的距离s＝vt＝0.4 m/s×10 s＝4 m，故B错误；箱子水平运动，重力的方向为竖直向下，箱子没有在重力的方向上移动距离，故3 s内箱子重力做功为0 J，故C错误；根据P＝＝＝Fv可知，拉力F的功率P＝Fv＝40 N×0.4 m/s＝16 W，故D正确。故选D。
11．【答案】D　
【解析】由题可知工人将10块石板升高2 m 做的有用功W有＝G石总h＝100 N×10×2 m＝2 000 J；由机械效率的计算公式可得，所做的总功W总＝＝＝2 500 J，则额外功W额＝W总－W有＝2 500 J－2 000 J＝500 J，故B错误。工人提升石板所做的有用功的功率P有＝＝＝500 W，故C错误。摩擦和绳重均忽略不计时，额外功来自克服托板和动滑轮的总重做的功，故W额＝(G托板＋G动)h，则动滑轮的重力G动＝－G托板＝－200 N＝50 N，则此装置动滑轮的质量 m动＝＝＝5 kg，故A错误。已知工人的质量为70 kg，G人＝ m人g＝70 kg×10 N/kg＝700 N＜800 N，则绳端的最大拉力Fmax＝G人＝700 N，由题图知绳子的有效段数n＝2，在不计摩擦与绳重时，提起的最大总重力G总＝2Fmax＝2×700 N＝1 400 N，可装石板的重力G石′＝G总－G托板－G动＝1 400 N－200 N－50 N＝1 150 N，则最多可装石板的数量n＝≈11块，最多可装石板重力G′＝11×100 N＝1 100 N，不计摩擦与绳重，滑轮组可达到的最大机械效率η′＝×100%＝×100%≈81.5%。故D正确。
【关键点拨】由图可知，这是一个由两段绳子承担物重的滑轮组。根据有用功的公式W有＝Gh，总功的公式W总＝Fs，以及机械效率的公式η＝＝＝＝(不计绳重和摩擦)，可分别求出选项中所描述的量，并进行比较即可判断正误。
12．【答案】C
【详解】设杠杆上每个小格的长度为l,每个钩码的质量为m,则lA=2l,lB=4l,此时杠杆恰好水平平衡,在A、B两处再各加1个钩码后,杠杆A点处所受力的大小为FA=3mg,B点处所受力的大小为FB=2mg,则杠杆左端力与力臂的乘积为FA×lA=6mgl,杠杆右端力与力臂的乘积为FB×lB=8mgl,则FA×lA＜FB×lB,杠杆右边下倾,故A、B错误,C正确;将A处的钩码向左移动一格,杠杆左侧的力臂为lA'=3l,则杠杆左端力与力臂的乘积为FA×lA'=9mgl,由上述分析可知,将A处的钩码向左移动一格后,杠杆左右两侧力与力臂的乘积不相等,所以杠杆不能水平平衡,故D错误。
13．【答案】F1 C　
【解析】由图可知，将桌子的左端抬起来，杠杆的支点在C点，分别做出三个力的力臂，比较可知，F1的力臂最长，根据杠杆平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂(F1L1＝F2L2)，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小。所以，小明沿F1的方向最为省力。
14．【答案】1.2×104；40；大
【详解】起重机对货物做的有用功W有＝Gh＝3 000 N×4 m＝1.2×104 J；电动机所做的总功W总＝Pt＝3 000 W×10 s＝3×104 J；起重机的机械效率η＝×100%＝×100%＝40%；提升同一物体时，减小动滑轮的重力，则所做的有用功相同，额外功减小，总功减小，由η＝×100%可知，滑轮组的机械效率变大。
15．【答案】改变力的方向 1 600　
【解析】滑轮B工作时轮轴固定不动，因此该滑轮为定滑轮，定滑轮不能省力，但可以改变力的方向。汽车被匀速拉动时处于平衡状态，所受的牵引力和摩擦力是一对平衡力，大小相等。动滑轮上绕有的绳子段数n＝2，由滑轮组的机械效率η＝＝＝可得，汽车受到的摩擦力f＝nFη＝2×1 000 N×80%＝1 600 N。
16．【答案】杠杆 34 A　
【解析】本题考查杠杆平衡条件的理解和运用。杆秤相当于一个杠杆。秤钩上不挂物体时，设秤杆的重心到B点的距离为L0，由杠杆的平衡条件可知：G砣×BD＝G秤×L0，即m砣g×BD＝m秤g×L0，m砣×BD＝m秤×L0，代入数据有：m秤×L0＝0.5 kg×1 cm；将质量为2.5 kg的物体挂在秤钩上时，由杠杆平衡条件可知：G物×BC＝G秤×L0＋G砣×BE，即m物×BC＝m秤×L0＋m砣×BE，代入数据有：2.5 kg×7 cm＝0.5 kg×1 cm＋0.5 kg×BE，解得：BE＝34 cm。根据杠杆的平衡条件可知，当提着B处秤纽、秤砣在E点时，设能称量的物体的最大重力为G物，则有G物×BC＝G秤×L0＋G砣×BE，同理，当提着A处提纽、秤砣在E点时，G物′×AC＝G秤×(L0＋AB)＋G砣×(BE＋AB)，则有G物×BC＜G物′×AC，因BC＞AC，故可得：G物′＞G物，即m物′＞m物，则提A处提纽时，此秤可称量的物体质量更大。
【关键点拨】对于粗细不均匀的杠杆仍然遵循杠杆的平衡条件，但注意本题中秤钩挂物体时，杠杆有三对力和力臂，且支点左侧力与力臂的乘积等于右侧两个力与力臂的乘积之和。
17．【答案】
【详解】
过支点O向F1的作用线作垂线，垂线段的长度即为F1的力臂l1，如图所示：
18．【答案】
【详解】图中滑轮组有两个定滑轮和一个动滑轮组成，绳子首先挂在动滑轮的上挂钩上，然后绕过下面的定滑轮，再绕过下面的动滑轮、上面的定滑轮，最终有三段绳子承担物重，这就是最省力的绕法，如下图所示：
19．【答案】左；变大；6
【详解】
（1）[1]图甲可知，杠杆的左端上翘，应将杠杆的平衡螺母向左调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做便于测量力臂。
[2]现将弹簧测力计顺时针缓慢转动到虚线位置，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，由杠杆平衡条件可知动力变大，弹簧测力计的示数将变大。
（2）[3]由杠杆平衡条件可知
F1l1=F2l2
3N×4cm=2N×l2
l2=6cm
20．【答案】74.1%；增大；绳和轮之间有摩擦
【详解】
(1)[1]第二次实验，有用功为
总功为
机械效率为
(2)[2]对于同一个滑轮组，动滑轮的重力一定，滑轮组的机械效率和所提升物体的重力有关，物体越重，机械效率越高。
(3)[3]分析表中数据可知，，这是因为绳子本身有重力，绳子和滑轮间有摩擦。
21．【答案】（1）右；
（2）1；
（3）变大；
【详解】
（1）杠杆左端下沉，说明左端重，为了使它在水平位置平衡，应将杠杆两端的平衡螺母向右调节。
（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G=0.5N，由杠杆平衡条件得
3G×2L=F×3L
所以
F=2G=2×0.5N=1N
（3）图中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OB，弹簧测力计逐渐向右倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OB，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。
22．【答案】(1)推力做的功W=Fs,推力的功率:P===Fv。 (3分)
(2)由η=×100%=×100%可知,斜面的机械效率η=×100%≈66.7%。 (3分)
23．【答案】(1)如图所示　(2)500 N　(3)5 400 J
【解析】(2)由于p＝和 ＝，则F手＝＝＝500 N。(3)由杠杆的平衡条件F1l1＝F2l2得，以B为支点时F脚尖×AB＝Gl①；以A为支点时F手×AB＝G(AB－l)②，将F脚尖＝250 N、F手＝500 N、AB＝1.5 m代入①②式解得G＝750 N，l＝0.5 m。小明肩部上升的距离为h＝0.36 m时，重心上升的距离为Δh，则Δh＝＝＝0.24 m，1 min内克服重力所做的功W＝nGΔh＝30×750 N×0.24 m＝5 400 J。
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