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北师大版（郭玉英）八年级下册 第九章 《机械和功》单元测试 基础卷
一、选择题（每题3分，共30分）
1．如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（　　）
A． 托盘天平 B． 钢丝钳
C． 开瓶扳手 D． 筷子
【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】A．托盘天平在使用过程中，转轴相当于支点，动力和阻力分别作用在两个托盘上。此时动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故A不符合题意；
B．钢丝钳在使用过程中，转轴为支点，阻力作用在刀口上，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．开瓶扳手在使用过程中，扳手与瓶盖接触的上表面为支点，阻力作用在瓶盖边缘，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．筷子在使用过程中，靠近虎口的位置为支点，食指施加动力，阻力作用在筷子尖端。此时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D符合题意。
故选D。
【分析】比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
2．旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（　　）
A．它是动滑轮 B．利用它可以省力
C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向
【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】旗杆顶部的滑轮是固定不动的，是定滑轮，可以改变力的方向，不省力，不省距离，ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
【分析】固定不动的滑轮是定滑轮，可以改变力的方向，不省力。
3．如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
【答案】A
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】图中，滑轮随物体一起移动，是动滑轮，使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向．故A正确，BCD错误。
故选A。【分析】滑轮和物体一起运动，是动滑轮，使用动滑轮可以省力，不改变力的方向。
4．如图各情境中有力对物体做功的是（　　）
A．推而不动 B．搬而未起
C．站立不动 D．推车前进
【答案】D
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】A．人推汽车，汽车没动，有力但物体在力的方向上没有移动距离，力没有做功，故A不符合题意。
B．人搬物体，物体没被搬起，有力但物体在力的方向上没有移动距离，力没有做功，故B不符合题意。
C．人站立不动，没有在力的方向上移动距离，力没有做功，故C不符合题意。
D．人推车前进，人对车施加了力，车在力的方向上移动了距离，力对物体做了功，故D符合题意。
故选D。
【分析】了解做功的两个必要因素是：作用在物体上的力，以及物体在力的方向上通过的距离。
5．如图，小敏和同学们正在水平环形跑道上进行800m跑测试，小敏对地面的压力为500 N.每只鞋底与地面的横截面积约为80 cm2.下列说法中正确的是(　　).
A．跑弯道时小敏的运动状态是改变的
B．小敏相对于她正在超越的同学是静止的
C．测试过程中小敏对地面的压强是 625 Pa
D．跑完全程小敏受到的重力所做的功是4×105 J
【答案】A
【知识点】物体运动状态的变化；压强的大小及其计算；参照物及其选择；是否做功的判断
【解析】【解答】A、跑弯道时，运动方向在改变，则运动状态是改变的，A符合题意；
B、跑步时，相对于正在超越的同学，有位置变化，是运动的，B不符合题意；
C、人对地面的压力等于重力，结合受力面积，计算跑步时，对地面的压强：，C不符合题意；
D、跑步时，受到竖直向下的重力，移动的距离是水平的，在重力方向不做功，D不符合题意。
故选A。
【分析】运动方向改变时，运动状态在改变；相当于参照物，有位置变化，是运动的；根据，计算压强；物体受力且在力的方向移动距离，力对物体做了功。
6．在国际单位制中，功率的单位是（　　）
A．牛顿 B．帕斯卡 C．焦耳 D．瓦特
【答案】D
【知识点】功率的概念
【解析】【解答】在国际单位制中，功率的单位是瓦特，符号是W.
牛顿是力的单位；帕斯卡是压强的单位， 焦耳是功的单位.
故答案为：D
【分析】功率的单位是瓦特，符号是W。
7． 关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（　　）
A．做功时间短的做功就快
B．功率大的机器做功一定多
C．做功快的机器其机械效率一定高
D．功率大的机器做功就快
【答案】D
【知识点】功率的概念；功率的计算
【解析】【解答】ABD、功率的计算为W=Pt，所以功率是功和时间的函数，所以做功大且时间短，功率大，做功快，D正确，AB错误；
C、做功和机械效率无关，C错误；
综上选D。
【分析】功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：η= 。功率是表征做功快慢的物理量，含义为单位时间内做功的多少。
8．如图所示，用滑轮组提升重为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12m，同附物体A被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，下列说法中正确的是（　　）
A．动滑轮所受的重力为100N B．滑轮组的机械效率是90%
C．拉力F的功率是90W D．物体A上升的速度是0.3m/s
【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用；速度公式及其应用；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】A．由题意可知， 滑轮组的额外功是400J， 假设不考虑绳子重力和摩擦，则对动滑轮做的功为额外功，由由可得，动滑轮重力
，但由于题中没有不考虑绳重和摩擦的条件，则克服动滑轮重力做的额外功小于400J，则计算出的动滑轮的重力小于100N，故A错误；
B．滑轮组克服物体重力做的功为有用功，故拉力做的有用功为：
拉力做的总功为：
滑轮组的机械效为：
故B正确；
C．拉力F做的功为总功，故拉力F的功率为：
故C错误；
D．由速度公式可知，物体A上升的速度为：
故D错误。
故选 B。
【分析】（1）首先计算不计绳重和摩擦时，对动滑轮做的功为额外功，利用W额=G动h求动滑轮重力，与答案对比分析判断；
（2）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；
（3）利用W=Gh求有用功，拉力做的总功等于有用功加上额外功，利用已知条件，代入求拉力的功率；
（4）利用速度公式计算解答。
9．关于简单机械的使用，说法不正确的是（ ）
A．使用撬棒可以省力
B．使用定滑轮不能省距离
C．利用斜面可以省功
D．使用滑轮组可以改变动力方向
【答案】C
【知识点】杠杆及其五要素；定滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点；机械效率
【解析】【解答】A. 图中，使用撬棒时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可以省力，故A正确；
B. 图中，定滑轮相对于等臂杠杆，使用时不能省力，也不能省距离，故B正确；
C. 使用机械时，省力会费距离，省距离费力，使用任何机械，都不能省功，是功的原理，故C错误；
D. 使用滑轮组时，既可以省力，又可以改变力的方向，故D正确．
故选C。
【分析】使用杠杆时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；定滑轮可以改变力的方向，不省力；使用滑轮组可以改变力的方向，也可以省力；使用任何机械都不省功。
二、多选题（每题3分，共9分）
10．如图所示，修理汽车使用扳手时，会在手柄上加一个钢制套筒。下列工具在使用时与其目的相同的是（　　）
A．筷子 B．钢丝钳 C．羊角锤 D．船桨
【答案】B,C
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】修理汽车使用扳手时，在手柄上加套筒，可增长动力臂，可更省力。
AD．使用筷子、船桨时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故AD不符合题意；
BC．使用钢丝钳、羊角锤时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故BC符合题意。
故选BC。
【分析】使用杠杆时，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。
11．用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在内绳子自由端竖直匀速移动，重物竖直匀速上升。已知动滑轮总重，提升的物体重。关于该过程，下列说法正确的是(　　)
A．绳子自由端拉力的功率为 B．额外功为
C．绳子自由端拉力的大小为 D．滑轮组的机械效率约为
【答案】A,C
【知识点】机械效率；功的计算及应用
【解析】【解答】A、根据P=W÷t可知，P=4×103J/20s=200W，A正确。
B、重物上升4m，有用功W=Gh=800N×4m=3200J，总功为4000J，所以额外功为4000J-3200J=800J，B错误。
C、 在内绳子自由端竖直匀速移动，根据拉力的计算F=W÷s=4000J÷16m=250N，C正确
D、机械效率η=3200J÷4000J=80%，D错误。
综上选AC
【分析】根据做功、有用功、总功、额外功判识选项
1、做功：公式为W=Fs，题目中拉力做功W=Fs=Pt，据图分析可知当W=4×103J，t=20s，据此计算功率。
2、总功W=W有+W额，本题中有用功W有为提升重物做的功，据此计算额外功，机械效率的计算η=W有/W。
12．如图 所示的滑轮组，用360N的拉力F将重为600N的物体匀速提起，物体在10s内上升了2m，不计绳重和摩擦。在此过程中下列说法正确的是（　　）
A．A点的拉力大小为600N B．绳子自由端移动速度为0.2m/s
C．拉力F所做总功为1440J D．该滑轮组的机械效率为60%
【答案】A,C
【知识点】速度公式及其应用；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A．物体匀速上升，根据二力平衡可知，拉力等于重力，所以A点的拉力大小为600N，故A正确；
B．由图可知，动滑轮缠绕绳子数为2，物体在10s内上升了2m，则绳子移动距离为4m，根据速度公式计算可知绳子子自由端移动速度为0.4m/s，故B错误；
C．根据W=Fs计算可知拉力F所做总功，故C正确；
D．根据效率公式计算可知该滑轮组的机械效率，故D错误。
故选AC。
【分析】1、动滑轮的工作特点：可以省力，但是费距离，定滑轮的工作特点：可以改变方向但是不省力；
2、拉力的计算， ，n为动滑轮缠绕绳子数，绳子移动的距离为物体移动距离的n倍，
3、功的相关计算：W=Fs，距离为拉力的方向。总结：考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。
三、填空题（每空2分，共14分）
13．一款智能送餐机器人的重力是500N，如果机器人在水平路面上以的速度沿直线匀速运动50m，它所受到的阻力为60N，牵引力对机器人做功　 　J，功率为　 　W。
【答案】3000；48
【知识点】功率计算公式的应用；二力平衡的条件及其应用；功的计算及应用
【解析】【解答】机器人在水平路面上做匀速直线运动时，处于平衡状态，水平方向受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，因此牵引力大小等于阻力，即；牵引力对机器人所做的功可由公式求出，结合机器人运动的时间，牵引力对机器人做功的功率为：。
【分析】力和运动：物体静止或者做匀速直线运动，物体受到平衡力的作用，
根据速度的公式计算分析，速度公式为v=s/t，根据题目中所给的信息，如已知速度时间求解路程，或者已知路程和时间求解速度
功的计算：公式为W=Pt。
14．如图所示，工人在挪动球形石墩时，采用图　 　的方式更省力，等效于使用　 　滑轮。
【答案】甲；动
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】根据图片可知，甲图中，石墩相当于动滑轮，有两段绳子挪动石墩。根据平衡力的知识可知，2F=f，则人对绳子的拉力为石墩与地面的摩擦力的一半；
乙方法中，人对绳子的拉力等于石墩与地面的摩擦力，即F=f。
比较可知，省力的是甲，等效于一个动滑轮。
【分析】动滑轮可以省一半的力，定滑轮不省力，只能改变力的方向。
15．小明骑着自行车在绿道进行锻炼，在水平公路上10s内行驶了50m，已知小明和自行车的总重为600N，骑车时受到的平均阻力是20N。这段时间内，重力对他做的功为　 　J，他克服阻力做的功为　 　J，这段时间内小明骑车的功率为　 　W。
【答案】0；1000；100
【知识点】功率计算公式的应用；是否做功的判断；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）小明骑车行驶的一段距离放向是沿水平方向，而重力方向竖直向下，故小明和自行车没有在重力方向上移动距离，故重力对他不做功，即重力做功为0。
（2）小明骑车在水平方向上需要克服阻力做功，所做的功为：
W=fs=20N×50m=1000J；
（3）由功率公式可得：这段时间内小明骑车的功率为
。
故答案为：0；1000；100.
【分析】（1）做功的必要因素：一是作用在物体上的力；二是在力的方向上移动的 距离；
（2）利用功的计算公式计算解答；
（3）利用功率的计算公式计算解答。
四、实验探究题（每空2分，共18分）
16．某同学在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，发现杠杆如图甲所示，则应将杠杆左端平衡螺母向　 　（选填“左”或“右”）端适当调节，使杠杆水平平衡；实验过程中，挂上钩码后，也保持杠杆的水平平衡，目的是方便　 　；
（2）该同学通过如图乙所示实验得到相关数据如下表，由表中数据推测出杠杆的平衡条件是　 　（用F1、F2、l1、l2表示）。本实验多次实验的目的是　 　。
序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1 15.0 1.5 10.0
2 1 20.0 1 20.0
3 3 10.0 2 15.0
（3）若将图乙右侧钩码换成弹簧测力计，如图丙所示，保持杠杆水平平衡，弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后，弹簧测力计的示数将　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）该同学在科技创新实验中将此装置改装成了一个杠杆液体密度计，该“杠杆液体密度计”如图戊所示，将一轻质细硬杆用细线固定在O点并悬挂起来，物块固定悬挂在A点，把不计质量的矿泉水瓶装满水，用细线悬挂在杆上，将悬挂点移至B点，使杆在水平位置平衡；换用相同的矿泉水瓶装满不同液体，重复以上操作，在杆上可标出悬挂点B1，B2，B3……对应密度的刻度值；
①若B1点在B点的左侧，则B1点对应的密度ρ1与水的密度ρ水的关系是ρ1　 　ρ水；
②若测得B、B2到O点的距离分别为L、L2，则B2点标注的密度值为　 　（用ρ水及题中所给字母表示）。
【答案】（1）右；测量力臂
（2）F1l1=F2l2；获得普遍规律，避免结论的偶然性
（3）变大
（4）>；
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】（1）杠杆左端下沉，需要将平衡螺母向右调节，使得杠杆在水平位置平衡，使测量力臂更加更方便。
（2）据表可知，动力和动力臂的乘积等于阻力和阻力臂的乘积，即F1l1=F2l2；多次试验的目的为寻找普遍规律；
（3） 弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后 ，动力臂变小，杠杆仍然保持水平，所以阻力和阻力臂不变，结合F1l1=F2l2可知，动力增加；
（4）B1在左侧，此时动力减小，动力增加，所以重力增加， 密度大于水；结合F1l1=F2l2可知，GL1=ρ水gVL=ρ液gVL2，所以 B2点标注的密度值
【分析】1、 探究杠杆平衡的条件 ，原理为动力*动力臂=阻力*阻力臂，首先对杠杆进行调平：调平原理为动力×动力臂=阻力×阻力臂，当指针偏左表明左侧较重，所以需要增加右侧力和力臂；调平的原因为：减小杠杆自重对杠杆平衡试验的影响；
2、其次不断改变钩码重力以及钩码的位置，记录多组试验数据，分析动力、动力臂、阻力、阻力臂的大小关系；其中动力大于阻力此时杠杆为费力杠杆，反之属于在省力杠杆；
3、最后，使用弹簧测力计对杠杆的平衡进行动态分析，改变拉力的方向，实质为改变动力臂的大小，动力臂变小，则动力变大。
17．在测定斜面的机械效率的实验中，小明采用了如图所示的装置，正确记录的测量结果如下表：
小车的 重力G/N 斜面高度 h/m 沿斜面 拉力 F/N 斜面长 s/m
5 0.4 4 1.0
由上表的数据计算可知：
（1）做的有用功为　 　J.
（2）机械效率为　 　.
【答案】（1）2
（2）50%
【知识点】斜面机械效率的测量实验
【解析】【解答】解：(1)重物的重力5N，高度为0.4m，所以有用功W=Gh=5N×0.4m=2J
故答案为：2；
（2）机械效率
综上第1空、50%。
【分析】有用功为物体克服重力做功，计算公式为W=Gh，总功为拉力做功，计算公式为W=Fs。
五、计算题（共7分）
18．工人师傅用如题图所示的装置把重力G为500N的货物从地面匀速提升了10m，所用的拉力F为300N.求：
（1）该过程的有用功：
（2）工人师傅所做的功：
（3）图示装置的机械效率（结果保留整数），
【答案】（1）解：该过程的有用功为：W有用=Gh=500N×10m=5000J；
（2）解：由图可知，n=2，工人师傅所做的功为：W总=Fs=Fnh=300N×2×10m=6000J；
（3）解：图示装置的机械效率为： 。
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率
【解析】【分析】 （1）根据W有用=Gh求出该过程的有用功；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用W总=Fs=Fnh求出工人师傅所做的功；
（3）根据求出图示装置的机械效率。
六、科普阅读题（每空2分，共14分）
19．2024年5月24日深圳举办第八届世界无人机大会，如图甲是一种自动拍摄火情的无人机。该无人机有4个旋翼，采用4个电动机分别带动旋翼转动，对下方空气施力从而获得升力起飞。该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能。
在无风环境中，该无人机的升阻比为15~20，升阻比是空气对无人机的升力与阻力之比。升阻比越高，说明无人机的空气动力性能越好。
（1）无人机上载有高清摄像机，无人机的摄像头相当于　 　透镜，远处的物体通过摄像机拍摄时成　 　（选填序号）。
A．倒立放大的实像 B．倒立缩小的实像 C．正立缩小的实像 D．正立放大的虚像
（2）无人机飞行时，所受升力的施力物体是　 　。
（3）无人机沿水平方向飞行时，重力对无人机　 　（选填“有”或“没有”）做功：无人机向上匀速飞行时，其机械能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）无人机竖直向上飞行时，其所受阻力与飞行速度平方的关系如图乙。若无人机在1min内竖直向上匀速飞行180m，此时升阻比最大，则无人机受到的升力为　 　N。
（5）类似机械效率，无人机的转力效率。无人机在竖直向上飞行中，升阻比为15，转力效率为60%，其4个旋翼转动每秒打过的空气总体积为20，则此时无人机飞行时受到的阻力为　 　N（，）。
【答案】（1）凸；B
（2）空气
（3）没有；变大
（4）117
（5）10.4
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；力与运动的关系；压强的大小及其计算；是否做功的判断
【解析】【解答】（1） 无人机上载有高清摄像机，无人机的摄像头相当于 凸透镜， 远处的物体通过摄像机拍摄时成 倒立的缩小的实像；B正确，ACD错误。
综上 第1空、 凸； 第2空、 选B；
（2） 无人机飞行时，机翼上凸下，上方流速大，压强小，受到空气向上的力，所受升力的施力物体是空气；
综上 第1空、 空气；
（3） 无人机沿水平方向飞行时，重力的方向竖直向下，所以重力不做功，无人机匀速向上飞行，动能不变，重力势能增加，所以机械能变大；
综上 第2空、 没有； 第2空、变大；
（4） 无人机在1min内竖直向上匀速飞行180m ，所以速度为3m/s，此时阻力为5.85N， 升阻比是空气对无人机的升力与阻力之比 ，此时升阻比最大，所以为20，此时升力为 117 N。
综上 第1空、 117；
（5） 根据重力公式G=ρgv可知，此时每秒通过旋翼的空气重力G=，根据 转力效率为60% 可知，无人机的升力为60%×260N=156N，升阻比为15，所以阻力为10.4N.
综上 第1空、 10.4.
【分析】1、物体大于二倍焦距，呈现倒立缩小实像，应用为照相机，人眼睛，照相机。
2、压强和流速的关系：压强越大，流速越小，应用为飞机机翼上凸，空气流速快，导致压强较小，形成向上的升力；
3、做功条件：物体受到力，且力的方向和物体运动方向相同；
4、重力的计算：公式为G=ρgv，据此计算空气的重力，结合 无人机的转力效率 计算无人机的升力，进而计算无人机受到的阻力。
七、综合题（每空2分，共8分）
20．风洞一般称之为风洞试验。简单地说，就是依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。这是现代汽车、飞机、导弹、火箭等研制定型和生产的绿色通道。简单的说，风洞就是在地面上人为地创造一个“天空”。如图为某电动汽车从候车区进入试验区进行风洞试验的场景，已知该汽车质量为，候车区到试验区相距400m，根据上述情景，回答下列问题：
（1）该电动汽车受到的重力大小是多少N？（取g＝10N/kg）
（2）该电动汽车从候车区进入试验区用了80s，则汽车从候车区进入试验区的平均速度是多少m/s？
（3）该电动汽车静止在地面上时对地面的压力为F1，在试验区水平风洞跑道上加速测试时对地面压力为F2，请利用所学的物理知识比较F1和F2的大小关系；
（4）该电动汽车在水平风洞跑道上由静止开始加速测试抗风阻性能，已知从开始运行至驶出跑道汽车电机消耗的总电能为W1，驶出赛道瞬间汽车动能为E，克服空气和摩擦力等阻力做功为W2，请从能量转化的角度判断以上物理量的大小关系，并说明理由。
【答案】（1）解：电动汽车受到的重力为
（2）解：汽车从候车区进入试验区的平均速度为
（3）解：当汽车静止时，汽车对地面的压力等于汽车的重力，即F1＝G；试验时，由于汽车的形状为底平上凸，空气在汽车的上下表面的流速不同，会产生一个向上的升力，使F2＜G，则F1＞F2
（4）解：汽车行驶时，消耗的总电能W1，一部分转化为汽车的动能E、一部分由于克服摩擦力等阻力做功W2转化为内能，还有一部分由于电动机发热转化为内能，所以W1＞E＋W2
【知识点】速度公式及其应用；重力及其大小的计算；流体压强与流速的关系；功的计算及应用
【解析】【解答】（3）汽车静止在地面上，对地面的重力等于压力，运动时，上方的流速大，导致压强小，产生向上的压强差，所以此时F1＞F2；
（4）电动车在工作时，电能转换为机械能，克服空气阻力做功，以及机械之间摩擦力做功，所以W1＞E＋W2。
【分析】（1）根据重力公式G=mg计算电动汽车受到的重力；
（2）结合速度公式计算 汽车从候车区进入试验区的平均速度 ；
（3）压强和流速的关系：压强越大，流速越小，应用为飞机机翼上凸，空气流速快，导致压强较小，形成向上的升力，进而比较不同情况的压力；
（4）任何机械在工作时，都会有能量消耗，所以电动车在工作时，总电能会大于机械能和克服空气阻力做功。
1 / 1北师大版（郭玉英）八年级下册 第九章 《机械和功》单元测试 基础卷
一、选择题（每题3分，共30分）
1．如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中属于费力杠杆的是（　　）
A． 托盘天平 B． 钢丝钳
C． 开瓶扳手 D． 筷子
2．旗杆顶部有一个滑轮，关于该滑轮的说法正确的是（　　）
A．它是动滑轮 B．利用它可以省力
C．利用它可以省距离 D．利用它可以改变力的方向
3．如图所示，工人用动滑轮匀速提升重物，这样做
A．省力，不改变施力的方向
B．不省力，改变施力的方向
C．既省力，也改变施力的方向
D．既不省力，也不改变施力的方向
4．如图各情境中有力对物体做功的是（　　）
A．推而不动 B．搬而未起
C．站立不动 D．推车前进
5．如图，小敏和同学们正在水平环形跑道上进行800m跑测试，小敏对地面的压力为500 N.每只鞋底与地面的横截面积约为80 cm2.下列说法中正确的是(　　).
A．跑弯道时小敏的运动状态是改变的
B．小敏相对于她正在超越的同学是静止的
C．测试过程中小敏对地面的压强是 625 Pa
D．跑完全程小敏受到的重力所做的功是4×105 J
6．在国际单位制中，功率的单位是（　　）
A．牛顿 B．帕斯卡 C．焦耳 D．瓦特
7． 关于功、功率、机械效率，下列说法中正确的是（　　）
A．做功时间短的做功就快
B．功率大的机器做功一定多
C．做功快的机器其机械效率一定高
D．功率大的机器做功就快
8．如图所示，用滑轮组提升重为900N的物体A，滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了12m，同附物体A被竖直匀速提升了4m，用时40s，滑轮组的额外功是400J，下列说法中正确的是（　　）
A．动滑轮所受的重力为100N B．滑轮组的机械效率是90%
C．拉力F的功率是90W D．物体A上升的速度是0.3m/s
9．关于简单机械的使用，说法不正确的是（ ）
A．使用撬棒可以省力
B．使用定滑轮不能省距离
C．利用斜面可以省功
D．使用滑轮组可以改变动力方向
二、多选题（每题3分，共9分）
10．如图所示，修理汽车使用扳手时，会在手柄上加一个钢制套筒。下列工具在使用时与其目的相同的是（　　）
A．筷子 B．钢丝钳 C．羊角锤 D．船桨
11．用某滑轮组提升重物时，绳子自由端拉力做功随时间变化的关系如图所示，在内绳子自由端竖直匀速移动，重物竖直匀速上升。已知动滑轮总重，提升的物体重。关于该过程，下列说法正确的是(　　)
A．绳子自由端拉力的功率为 B．额外功为
C．绳子自由端拉力的大小为 D．滑轮组的机械效率约为
12．如图 所示的滑轮组，用360N的拉力F将重为600N的物体匀速提起，物体在10s内上升了2m，不计绳重和摩擦。在此过程中下列说法正确的是（　　）
A．A点的拉力大小为600N B．绳子自由端移动速度为0.2m/s
C．拉力F所做总功为1440J D．该滑轮组的机械效率为60%
三、填空题（每空2分，共14分）
13．一款智能送餐机器人的重力是500N，如果机器人在水平路面上以的速度沿直线匀速运动50m，它所受到的阻力为60N，牵引力对机器人做功　 　J，功率为　 　W。
14．如图所示，工人在挪动球形石墩时，采用图　 　的方式更省力，等效于使用　 　滑轮。
15．小明骑着自行车在绿道进行锻炼，在水平公路上10s内行驶了50m，已知小明和自行车的总重为600N，骑车时受到的平均阻力是20N。这段时间内，重力对他做的功为　 　J，他克服阻力做的功为　 　J，这段时间内小明骑车的功率为　 　W。
四、实验探究题（每空2分，共18分）
16．某同学在“探究杠杆平衡条件”的实验中：
（1）实验前，发现杠杆如图甲所示，则应将杠杆左端平衡螺母向　 　（选填“左”或“右”）端适当调节，使杠杆水平平衡；实验过程中，挂上钩码后，也保持杠杆的水平平衡，目的是方便　 　；
（2）该同学通过如图乙所示实验得到相关数据如下表，由表中数据推测出杠杆的平衡条件是　 　（用F1、F2、l1、l2表示）。本实验多次实验的目的是　 　。
序号 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1 1 15.0 1.5 10.0
2 1 20.0 1 20.0
3 3 10.0 2 15.0
（3）若将图乙右侧钩码换成弹簧测力计，如图丙所示，保持杠杆水平平衡，弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后，弹簧测力计的示数将　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）该同学在科技创新实验中将此装置改装成了一个杠杆液体密度计，该“杠杆液体密度计”如图戊所示，将一轻质细硬杆用细线固定在O点并悬挂起来，物块固定悬挂在A点，把不计质量的矿泉水瓶装满水，用细线悬挂在杆上，将悬挂点移至B点，使杆在水平位置平衡；换用相同的矿泉水瓶装满不同液体，重复以上操作，在杆上可标出悬挂点B1，B2，B3……对应密度的刻度值；
①若B1点在B点的左侧，则B1点对应的密度ρ1与水的密度ρ水的关系是ρ1　 　ρ水；
②若测得B、B2到O点的距离分别为L、L2，则B2点标注的密度值为　 　（用ρ水及题中所给字母表示）。
17．在测定斜面的机械效率的实验中，小明采用了如图所示的装置，正确记录的测量结果如下表：
小车的 重力G/N 斜面高度 h/m 沿斜面 拉力 F/N 斜面长 s/m
5 0.4 4 1.0
由上表的数据计算可知：
（1）做的有用功为　 　J.
（2）机械效率为　 　.
五、计算题（共7分）
18．工人师傅用如题图所示的装置把重力G为500N的货物从地面匀速提升了10m，所用的拉力F为300N.求：
（1）该过程的有用功：
（2）工人师傅所做的功：
（3）图示装置的机械效率（结果保留整数），
六、科普阅读题（每空2分，共14分）
19．2024年5月24日深圳举办第八届世界无人机大会，如图甲是一种自动拍摄火情的无人机。该无人机有4个旋翼，采用4个电动机分别带动旋翼转动，对下方空气施力从而获得升力起飞。该无人机具有一键起降和返航、空中悬停、高清拍摄、GPS定位等功能。
在无风环境中，该无人机的升阻比为15~20，升阻比是空气对无人机的升力与阻力之比。升阻比越高，说明无人机的空气动力性能越好。
（1）无人机上载有高清摄像机，无人机的摄像头相当于　 　透镜，远处的物体通过摄像机拍摄时成　 　（选填序号）。
A．倒立放大的实像 B．倒立缩小的实像 C．正立缩小的实像 D．正立放大的虚像
（2）无人机飞行时，所受升力的施力物体是　 　。
（3）无人机沿水平方向飞行时，重力对无人机　 　（选填“有”或“没有”）做功：无人机向上匀速飞行时，其机械能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）无人机竖直向上飞行时，其所受阻力与飞行速度平方的关系如图乙。若无人机在1min内竖直向上匀速飞行180m，此时升阻比最大，则无人机受到的升力为　 　N。
（5）类似机械效率，无人机的转力效率。无人机在竖直向上飞行中，升阻比为15，转力效率为60%，其4个旋翼转动每秒打过的空气总体积为20，则此时无人机飞行时受到的阻力为　 　N（，）。
七、综合题（每空2分，共8分）
20．风洞一般称之为风洞试验。简单地说，就是依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或实物固定在地面人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。这是现代汽车、飞机、导弹、火箭等研制定型和生产的绿色通道。简单的说，风洞就是在地面上人为地创造一个“天空”。如图为某电动汽车从候车区进入试验区进行风洞试验的场景，已知该汽车质量为，候车区到试验区相距400m，根据上述情景，回答下列问题：
（1）该电动汽车受到的重力大小是多少N？（取g＝10N/kg）
（2）该电动汽车从候车区进入试验区用了80s，则汽车从候车区进入试验区的平均速度是多少m/s？
（3）该电动汽车静止在地面上时对地面的压力为F1，在试验区水平风洞跑道上加速测试时对地面压力为F2，请利用所学的物理知识比较F1和F2的大小关系；
（4）该电动汽车在水平风洞跑道上由静止开始加速测试抗风阻性能，已知从开始运行至驶出跑道汽车电机消耗的总电能为W1，驶出赛道瞬间汽车动能为E，克服空气和摩擦力等阻力做功为W2，请从能量转化的角度判断以上物理量的大小关系，并说明理由。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】A．托盘天平在使用过程中，转轴相当于支点，动力和阻力分别作用在两个托盘上。此时动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，故A不符合题意；
B．钢丝钳在使用过程中，转轴为支点，阻力作用在刀口上，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故B不符合题意；
C．开瓶扳手在使用过程中，扳手与瓶盖接触的上表面为支点，阻力作用在瓶盖边缘，动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C不符合题意；
D．筷子在使用过程中，靠近虎口的位置为支点，食指施加动力，阻力作用在筷子尖端。此时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D符合题意。
故选D。
【分析】比较动力臂和阻力臂的大小，从而确定杠杆的分类。
2．【答案】D
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】旗杆顶部的滑轮是固定不动的，是定滑轮，可以改变力的方向，不省力，不省距离，ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
【分析】固定不动的滑轮是定滑轮，可以改变力的方向，不省力。
3．【答案】A
【知识点】动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】图中，滑轮随物体一起移动，是动滑轮，使用动滑轮可以省力，但不能改变力的方向．故A正确，BCD错误。
故选A。【分析】滑轮和物体一起运动，是动滑轮，使用动滑轮可以省力，不改变力的方向。
4．【答案】D
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】A．人推汽车，汽车没动，有力但物体在力的方向上没有移动距离，力没有做功，故A不符合题意。
B．人搬物体，物体没被搬起，有力但物体在力的方向上没有移动距离，力没有做功，故B不符合题意。
C．人站立不动，没有在力的方向上移动距离，力没有做功，故C不符合题意。
D．人推车前进，人对车施加了力，车在力的方向上移动了距离，力对物体做了功，故D符合题意。
故选D。
【分析】了解做功的两个必要因素是：作用在物体上的力，以及物体在力的方向上通过的距离。
5．【答案】A
【知识点】物体运动状态的变化；压强的大小及其计算；参照物及其选择；是否做功的判断
【解析】【解答】A、跑弯道时，运动方向在改变，则运动状态是改变的，A符合题意；
B、跑步时，相对于正在超越的同学，有位置变化，是运动的，B不符合题意；
C、人对地面的压力等于重力，结合受力面积，计算跑步时，对地面的压强：，C不符合题意；
D、跑步时，受到竖直向下的重力，移动的距离是水平的，在重力方向不做功，D不符合题意。
故选A。
【分析】运动方向改变时，运动状态在改变；相当于参照物，有位置变化，是运动的；根据，计算压强；物体受力且在力的方向移动距离，力对物体做了功。
6．【答案】D
【知识点】功率的概念
【解析】【解答】在国际单位制中，功率的单位是瓦特，符号是W.
牛顿是力的单位；帕斯卡是压强的单位， 焦耳是功的单位.
故答案为：D
【分析】功率的单位是瓦特，符号是W。
7．【答案】D
【知识点】功率的概念；功率的计算
【解析】【解答】ABD、功率的计算为W=Pt，所以功率是功和时间的函数，所以做功大且时间短，功率大，做功快，D正确，AB错误；
C、做功和机械效率无关，C错误；
综上选D。
【分析】功的计算：总功为W=Fs，总功包括两部分，有用功和额外功，其中有用功就本题目来说是克服重力做功即W有=Gh，额外功的计算包括总功和有用功的差，也可以根据功的定义W=Fs计算，机械效率：η= 。功率是表征做功快慢的物理量，含义为单位时间内做功的多少。
8．【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用；速度公式及其应用；滑轮（组）的机械效率
【解析】【解答】A．由题意可知， 滑轮组的额外功是400J， 假设不考虑绳子重力和摩擦，则对动滑轮做的功为额外功，由由可得，动滑轮重力
，但由于题中没有不考虑绳重和摩擦的条件，则克服动滑轮重力做的额外功小于400J，则计算出的动滑轮的重力小于100N，故A错误；
B．滑轮组克服物体重力做的功为有用功，故拉力做的有用功为：
拉力做的总功为：
滑轮组的机械效为：
故B正确；
C．拉力F做的功为总功，故拉力F的功率为：
故C错误；
D．由速度公式可知，物体A上升的速度为：
故D错误。
故选 B。
【分析】（1）首先计算不计绳重和摩擦时，对动滑轮做的功为额外功，利用W额=G动h求动滑轮重力，与答案对比分析判断；
（2）滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比；
（3）利用W=Gh求有用功，拉力做的总功等于有用功加上额外功，利用已知条件，代入求拉力的功率；
（4）利用速度公式计算解答。
9．【答案】C
【知识点】杠杆及其五要素；定滑轮及其工作特点；滑轮组及其工作特点；机械效率
【解析】【解答】A. 图中，使用撬棒时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，可以省力，故A正确；
B. 图中，定滑轮相对于等臂杠杆，使用时不能省力，也不能省距离，故B正确；
C. 使用机械时，省力会费距离，省距离费力，使用任何机械，都不能省功，是功的原理，故C错误；
D. 使用滑轮组时，既可以省力，又可以改变力的方向，故D正确．
故选C。
【分析】使用杠杆时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；定滑轮可以改变力的方向，不省力；使用滑轮组可以改变力的方向，也可以省力；使用任何机械都不省功。
10．【答案】B,C
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】修理汽车使用扳手时，在手柄上加套筒，可增长动力臂，可更省力。
AD．使用筷子、船桨时，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故AD不符合题意；
BC．使用钢丝钳、羊角锤时，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故BC符合题意。
故选BC。
【分析】使用杠杆时，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。
11．【答案】A,C
【知识点】机械效率；功的计算及应用
【解析】【解答】A、根据P=W÷t可知，P=4×103J/20s=200W，A正确。
B、重物上升4m，有用功W=Gh=800N×4m=3200J，总功为4000J，所以额外功为4000J-3200J=800J，B错误。
C、 在内绳子自由端竖直匀速移动，根据拉力的计算F=W÷s=4000J÷16m=250N，C正确
D、机械效率η=3200J÷4000J=80%，D错误。
综上选AC
【分析】根据做功、有用功、总功、额外功判识选项
1、做功：公式为W=Fs，题目中拉力做功W=Fs=Pt，据图分析可知当W=4×103J，t=20s，据此计算功率。
2、总功W=W有+W额，本题中有用功W有为提升重物做的功，据此计算额外功，机械效率的计算η=W有/W。
12．【答案】A,C
【知识点】速度公式及其应用；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】A．物体匀速上升，根据二力平衡可知，拉力等于重力，所以A点的拉力大小为600N，故A正确；
B．由图可知，动滑轮缠绕绳子数为2，物体在10s内上升了2m，则绳子移动距离为4m，根据速度公式计算可知绳子子自由端移动速度为0.4m/s，故B错误；
C．根据W=Fs计算可知拉力F所做总功，故C正确；
D．根据效率公式计算可知该滑轮组的机械效率，故D错误。
故选AC。
【分析】1、动滑轮的工作特点：可以省力，但是费距离，定滑轮的工作特点：可以改变方向但是不省力；
2、拉力的计算， ，n为动滑轮缠绕绳子数，绳子移动的距离为物体移动距离的n倍，
3、功的相关计算：W=Fs，距离为拉力的方向。总结：考虑滑轮重力的情况，定滑轮的机械效率要大于动滑轮，重物重力越大，机械效率越大。
13．【答案】3000；48
【知识点】功率计算公式的应用；二力平衡的条件及其应用；功的计算及应用
【解析】【解答】机器人在水平路面上做匀速直线运动时，处于平衡状态，水平方向受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，因此牵引力大小等于阻力，即；牵引力对机器人所做的功可由公式求出，结合机器人运动的时间，牵引力对机器人做功的功率为：。
【分析】力和运动：物体静止或者做匀速直线运动，物体受到平衡力的作用，
根据速度的公式计算分析，速度公式为v=s/t，根据题目中所给的信息，如已知速度时间求解路程，或者已知路程和时间求解速度
功的计算：公式为W=Pt。
14．【答案】甲；动
【知识点】定滑轮及其工作特点；动滑轮及其工作特点
【解析】【解答】根据图片可知，甲图中，石墩相当于动滑轮，有两段绳子挪动石墩。根据平衡力的知识可知，2F=f，则人对绳子的拉力为石墩与地面的摩擦力的一半；
乙方法中，人对绳子的拉力等于石墩与地面的摩擦力，即F=f。
比较可知，省力的是甲，等效于一个动滑轮。
【分析】动滑轮可以省一半的力，定滑轮不省力，只能改变力的方向。
15．【答案】0；1000；100
【知识点】功率计算公式的应用；是否做功的判断；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）小明骑车行驶的一段距离放向是沿水平方向，而重力方向竖直向下，故小明和自行车没有在重力方向上移动距离，故重力对他不做功，即重力做功为0。
（2）小明骑车在水平方向上需要克服阻力做功，所做的功为：
W=fs=20N×50m=1000J；
（3）由功率公式可得：这段时间内小明骑车的功率为
。
故答案为：0；1000；100.
【分析】（1）做功的必要因素：一是作用在物体上的力；二是在力的方向上移动的 距离；
（2）利用功的计算公式计算解答；
（3）利用功率的计算公式计算解答。
16．【答案】（1）右；测量力臂
（2）F1l1=F2l2；获得普遍规律，避免结论的偶然性
（3）变大
（4）>；
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】（1）杠杆左端下沉，需要将平衡螺母向右调节，使得杠杆在水平位置平衡，使测量力臂更加更方便。
（2）据表可知，动力和动力臂的乘积等于阻力和阻力臂的乘积，即F1l1=F2l2；多次试验的目的为寻找普遍规律；
（3） 弹簧测力计拉力方向由竖直方向a变为方向b后 ，动力臂变小，杠杆仍然保持水平，所以阻力和阻力臂不变，结合F1l1=F2l2可知，动力增加；
（4）B1在左侧，此时动力减小，动力增加，所以重力增加， 密度大于水；结合F1l1=F2l2可知，GL1=ρ水gVL=ρ液gVL2，所以 B2点标注的密度值
【分析】1、 探究杠杆平衡的条件 ，原理为动力*动力臂=阻力*阻力臂，首先对杠杆进行调平：调平原理为动力×动力臂=阻力×阻力臂，当指针偏左表明左侧较重，所以需要增加右侧力和力臂；调平的原因为：减小杠杆自重对杠杆平衡试验的影响；
2、其次不断改变钩码重力以及钩码的位置，记录多组试验数据，分析动力、动力臂、阻力、阻力臂的大小关系；其中动力大于阻力此时杠杆为费力杠杆，反之属于在省力杠杆；
3、最后，使用弹簧测力计对杠杆的平衡进行动态分析，改变拉力的方向，实质为改变动力臂的大小，动力臂变小，则动力变大。
17．【答案】（1）2
（2）50%
【知识点】斜面机械效率的测量实验
【解析】【解答】解：(1)重物的重力5N，高度为0.4m，所以有用功W=Gh=5N×0.4m=2J
故答案为：2；
（2）机械效率
综上第1空、50%。
【分析】有用功为物体克服重力做功，计算公式为W=Gh，总功为拉力做功，计算公式为W=Fs。
18．【答案】（1）解：该过程的有用功为：W有用=Gh=500N×10m=5000J；
（2）解：由图可知，n=2，工人师傅所做的功为：W总=Fs=Fnh=300N×2×10m=6000J；
（3）解：图示装置的机械效率为： 。
【知识点】滑轮组及其工作特点；机械效率的计算；滑轮（组）的机械效率
【解析】【分析】 （1）根据W有用=Gh求出该过程的有用功；
（2）根据滑轮组装置确定绳子股数，利用W总=Fs=Fnh求出工人师傅所做的功；
（3）根据求出图示装置的机械效率。
19．【答案】（1）凸；B
（2）空气
（3）没有；变大
（4）117
（5）10.4
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；力与运动的关系；压强的大小及其计算；是否做功的判断
【解析】【解答】（1） 无人机上载有高清摄像机，无人机的摄像头相当于 凸透镜， 远处的物体通过摄像机拍摄时成 倒立的缩小的实像；B正确，ACD错误。
综上 第1空、 凸； 第2空、 选B；
（2） 无人机飞行时，机翼上凸下，上方流速大，压强小，受到空气向上的力，所受升力的施力物体是空气；
综上 第1空、 空气；
（3） 无人机沿水平方向飞行时，重力的方向竖直向下，所以重力不做功，无人机匀速向上飞行，动能不变，重力势能增加，所以机械能变大；
综上 第2空、 没有； 第2空、变大；
（4） 无人机在1min内竖直向上匀速飞行180m ，所以速度为3m/s，此时阻力为5.85N， 升阻比是空气对无人机的升力与阻力之比 ，此时升阻比最大，所以为20，此时升力为 117 N。
综上 第1空、 117；
（5） 根据重力公式G=ρgv可知，此时每秒通过旋翼的空气重力G=，根据 转力效率为60% 可知，无人机的升力为60%×260N=156N，升阻比为15，所以阻力为10.4N.
综上 第1空、 10.4.
【分析】1、物体大于二倍焦距，呈现倒立缩小实像，应用为照相机，人眼睛，照相机。
2、压强和流速的关系：压强越大，流速越小，应用为飞机机翼上凸，空气流速快，导致压强较小，形成向上的升力；
3、做功条件：物体受到力，且力的方向和物体运动方向相同；
4、重力的计算：公式为G=ρgv，据此计算空气的重力，结合 无人机的转力效率 计算无人机的升力，进而计算无人机受到的阻力。
20．【答案】（1）解：电动汽车受到的重力为
（2）解：汽车从候车区进入试验区的平均速度为
（3）解：当汽车静止时，汽车对地面的压力等于汽车的重力，即F1＝G；试验时，由于汽车的形状为底平上凸，空气在汽车的上下表面的流速不同，会产生一个向上的升力，使F2＜G，则F1＞F2
（4）解：汽车行驶时，消耗的总电能W1，一部分转化为汽车的动能E、一部分由于克服摩擦力等阻力做功W2转化为内能，还有一部分由于电动机发热转化为内能，所以W1＞E＋W2
【知识点】速度公式及其应用；重力及其大小的计算；流体压强与流速的关系；功的计算及应用
【解析】【解答】（3）汽车静止在地面上，对地面的重力等于压力，运动时，上方的流速大，导致压强小，产生向上的压强差，所以此时F1＞F2；
（4）电动车在工作时，电能转换为机械能，克服空气阻力做功，以及机械之间摩擦力做功，所以W1＞E＋W2。
【分析】（1）根据重力公式G=mg计算电动汽车受到的重力；
（2）结合速度公式计算 汽车从候车区进入试验区的平均速度 ；
（3）压强和流速的关系：压强越大，流速越小，应用为飞机机翼上凸，空气流速快，导致压强较小，形成向上的升力，进而比较不同情况的压力；
（4）任何机械在工作时，都会有能量消耗，所以电动车在工作时，总电能会大于机械能和克服空气阻力做功。
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