2019-2020八年级物理下册第9章机械和功单元综合检测试卷(含解析北师大版)
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2019-2020八年级物理下册第9章机械和功单元综合检测试卷(含解析北师大版)

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资料简介
1 第 9 章机械和功单元检测试卷 一、选择题(每题 3 分,共 42 分) 1.下列图中的简单机械,不能省力但能省距离的是( )。 A.自行车的脚踏装置 B.盘山公路 C.划船用的船桨 D.动滑轮 【答案】C。 【解析】A:自行车的脚踏装置,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,省力但费距离。 B:盘山公路实质是利用的斜面,省力但费距离。 C:用船桨划水时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,费力但省距离。 D:动滑轮实质是动力臂等于 2 倍阻力臂的杠杆,能省力但费距离。故选 C。 2.下列简单机械中属于省力机械的是( )。 A.斜面;B.赛艇的船桨;C.定滑轮;D.镊子 【答案】A。 【解析】知道杠杆的动力臂大于阻力臂时,杠杆为省力杠杆,杠杆的动力臂小于阻力臂 时,杠杆为费力杠杆,结合各个选项逐一分析。 A:使用斜面可以省力,属于省力机械,故 A 正确。 B:赛艇的船桨在使用过程中,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆,故 B 错误。 C:定滑轮是等臂杠杆,所以使用定滑轮不省力,故 C 错误。 D:镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,为费力杠杆,故 D 错误。故选 A。 3.下图所示的简单机械一定省力的是( )。 A.撬石头用的木棒 B.华赛艇用的船桨 C.理发用的剪刀 D.升旗用的定滑轮 【答案】A。 【解析】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系, 再判断它是否省力。2 A:用木棒撬石头时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。 B:用船桨划水时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。 C:用图示剪刀理发时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆。 D:定滑轮实质是一等臂杠杆,不能省力,但可以改变力的方向。故选 A。 4.如图所示,使用时属于费力杠杆的是( )。 A.镊子夹石块 B.起子开瓶盖 C.羊角锤拔铁钉 D.天平称物体质量 【答案】A。 【解析】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系, 再判断它是属于哪种类型的杠杆。 A:用镊子夹石块,在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故 A 正确。 B:用瓶起子开瓶盖,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故 B 错误。 C:用羊角锤拔钉子,在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故 C 错误。 D:天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,故 D 错误。故选 A。 5.以下分析不合理的是( )。 A.甲:a 物质的密度大于 b 物质的密度 B.乙:在 t1~t2 时间内,物体做匀速直线运动 C.丙:比较 a、b、c 三点的液体压强:pa=pb=pc D.丁:开瓶器是省力杠杆 【答案】B。 【解析】A:由甲图象可知, , ,3 3 /54 20 mkgm kg V m a a a ===ρ 3 3 /25.18 10 mkgm kg V m b b b ===ρ3 故 a 物质的密度大于 b 物质的密度,故 A 正确。 B:由乙图象可知,在 t1~t2 时间内,路程不变,物体处于静止状态,故 B 错误。 C:由丙图可知,ha=hb=hc,根据液体压强公式,p=ρgh 可得,pa=pb=pc,故 C 正确。 D:由丁图可知,以 A 为支点,动力臂大于阻力臂,为省力杠杆,故 D 正确。故选 B。 6.分别使用定滑轮、动滑轮、两个定滑轮和两个动滑轮组成的滑轮组,匀速提升同一物 体到同一高度处,其机械效率分别为 η 定、η 动、η 组(不计绳重和摩擦,设每个滑轮质量 相等),则下列选项中正确的是( )。 A.η 组<η 动<η 定;B.η 动<η 定<η 组;C.η 定<η 动<η 组;D.η 定<η 组< η 动 【答案】A。 【解析】克服物体的重力所做的功是有用功,由题知匀速提升同一物体到同一高度处, 可知做的有用功相同;不计绳子质量和摩擦,额外功 W 额=G 轮 h,知道使用定滑轮、动滑轮、 滑轮组的动滑轮的个数为 0、1、2,可以得出做的额外功的大小关系,由于 W 总=W 有用+W 额, 可以得出所做的总功的大小关系,再利用效率公式比较三种情况下机械效率的高低。 匀速提升同一物体到同一高度处,由 W 有用=Gh 可知,三种情况下做的有用功相同,大 小都为 W 有用;不计绳子质量和摩擦,所做的额外功:W 额=G 动 h,使用定滑轮、动滑轮、滑 轮组时,动滑轮的个数分别为 0、1、2,使用定滑轮、动滑轮、滑轮组时,做的额外功:W 额定<W 额动<W 额组,由 W 总=W 有用+W 额可知三种情况下做的总功:W 定<W 动<W 组,由 可知,使用定滑轮、动滑轮,滑轮组的机械效率:η 组<η 动<η 定。故选 A。 7.踮脚是一项很好的有氧运动(如图),它简单易学,不受场地的限制,深受广大群众 的喜爱,踮脚运动的基本模型是杠杆,下列分析正确的是( )。 A.脚后跟是支点,是省力杠杆; B.脚后跟是支点,是费力杠杆; C.脚掌与地面接触的地方是支点,是省力杠杆; D.脚掌与地面接触的地方是支点,是费力杠杆 总 有 W W=η4 【答案】C。 【解析】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系, 再判断它是属于哪种类型的杠杆。 如图所示,踮脚时,脚掌与地面接触的地方是支点,小腿肌肉对脚的拉力向上,从图中 可知动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。故选 C。 8.如图所示的简单机械,正常使用时费距离的是()。 【答案】D。 【解析】筷子、食品夹使用时动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,省距离,A、B 不符合 题意;定滑轮相当于等臂杠杆,只能改变动力的方向,不省不费距离,C 不符合题意;动滑 轮能省一半力,但要费一倍的距离,D 符合题意。 9.下列关于简单机械在实际应用中的说法正确的是( )。 A.指甲剪是省力省功的机械; B.定滑轮不省力,但能改变力的方向; C.滑轮组既省力,又省距离,还省功;D.斜面的机械效率可以达到 100% 【答案】B。 【解析】A:指甲剪由三条杠杆组成,其中既有省力杠杆也有费力杠杆,但其最终可以 达到省力的目的,所以为省力机械,但使用任何机械都不省功,故 A 错误。 B:定滑轮的实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变力的方向,故 B 正确。 C:滑轮组可以省力,但费距离,且不可能省功,故 C 错误。 D:使用任何机械都要做额外功,所以机械效率不可能达到 100%,故 D 错误。故选 B。 10.如图所示装置,在水平拉力 F 的作用下,物体 M 沿水平地面做匀速直线运动,已知5 弹簧秤读数为 10 牛,物体 M 的运动速度为 1 米/秒(若不计滑轮与绳子质量、绳子与滑轮间 的摩擦、滑轮与轴间摩擦),那么在此过程中( )。 A.物体 M 与地面间的摩擦力为 5 牛;B.物体 M 与地面间的摩擦力为 10 牛; C.水平拉力 F 做功的功率为 20 瓦;D.1 秒内滑轮对物体 M 做功为 10 焦 【答案】C。 【解析】该滑轮为动滑轮,拉力 F 的大小和弹簧测力计的示数一样,因为物体做匀速运 动,所以物体受到的力是平衡力,利用力的平衡可以计算摩擦力的大小;先求物体移动的路 程,再计算拉力移动的距离,然后利用 W=FS 公式计算拉力做的功,再利用功率的公式计算 拉力 F 的功率。 A、B:如图所示,n=2,物体做匀速运动,f=2F=2×10N=20N;故 A、B 错误。 C 、 D : 物 体 移 动 的 路 程 S′=v 物 t , 拉 力 移 动 的 距 离 : S=2S′=2×v 物 t=2×1m/s×1s=2m, 拉力做功:W=FS=10N×2m=20J,拉力做功功率: ; 故 C 正确,D 错误。故选 C。 11.一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动,物体运动的路程 S-t 时间图象 如图所示,根据图象,下列判断正确的是( )。 A.物体 10s 时的速度大于 4s 时的速度; B.0-6s 拉力对物体所做的功大于 6-12s 拉力对物体所做的功; C.0-6s 拉力对物体做功的功率小于 6-12s 拉力对物体做功的功率; D.0-6s 物体所受的拉力大于 6-12s 物体所受的拉力 【答案】B。 【解析】从图象上看,0~6s 和 6s~12s 物体以不同的速度做匀速直线运动,而 0~6s 过程中通过的路程是 3m,6~12s 的过程中通过路程为 1m,因为相同时间内通过的路程越多, Ws J t WP 201 20 ===6 速度越大,因此 0~6s 过程中的速度大于 6~12s 的过程中的速度,即 4s 时的速度大于 10s 时的速度,故 A 错误。 从图中可以看出,0~6s 过程中通过的距离为 3m;6~12s 的过程中通过的距离为 1m; 而拉力相同,由 W=FS 可知,0 至 6s 内钢索拉力做的功大于 6s 至 12s 内钢索拉力做的功; 故 B 正确。 由于速度发生了改变,根据 P=Fv 可知,由 0~6s 过程中的速度大于 6~12s 的过程中的 速度,0-6s 拉力对物体做功的功率大于 6-12s 拉力对物体做功的功率,故 C 错误。 因为物体做匀速直线运动,拉力等于阻力,0~6s 物体所受的拉力等于 6-12s 物体所受 的拉力,故 D 错误。 故应选 B。 12.如图所示,某工地用滑轮组将重为 5000N 的货物匀速提升 6m,所用时间为 20s,在 绳的末端所用拉力为 2200N,下列说法错误的是( )。 A.M 处滑轮的作用是改变力的方向; B.提升货物过程中的有用功是 3×104J; C.拉力的功率为 660W; D.若只增加货物所受的重力,滑轮组的机械效率将增大 【答案】C。 【解析】M 处滑轮轴的位置不变,是定滑轮,其作用是改变力的方向,故 A 正确。 提升货物过程中的有用功 ,故 B 正确。 由图可知,n=3,则拉力端移动距离为:S=3h=3×6m=18m,拉力做的总功为: ,故拉力做功功率: ,故 C 错。 只增加货物所受的重力,有用功增加,额外功不变,有用功占总功的比值变大,滑轮的 JmNGhW 410365000 ×=×==有用 JmNFSW 41096.3182200 ×=×==总 Ws J t WP 198020 1096.3 4 =×== 总7 机械效率也会增大,故 D 正确。此题答案是 C。 13.如图,用 300N 的力将重为 500N 的物体在 10s 内匀速提升 2m,不计绳重和摩擦,在 此过程中()。 A.绳子自由端移动的距离为 6m;B.动滑轮重 100N; C.拉力做功的功率为 100W; D.滑轮组的机械效率为 60% 【答案】B。 【解析】A.绳子自由端移动的距离为 6m ,错误,绳子段数为 2,移动距离为 4m。 B.动滑轮重 100N,正确,2F=G 物+G 动,代入,解之得。 C.拉力做功的功率为 100W,错误,正确答案为 120W。 D.滑轮组的机械效率为 60%,错误,正确答案为 83%。故选 B。 14.建筑工人用如图所示的滑轮组,在 4s 内将重为 1500N 的物体沿水平方向匀速移动 2m 的过程中,所用的拉力大小为 375N,物体受到水平地面的摩擦力为物重的 0.4 倍。在此过 程中下列说法正确的是( )。 A.绳子自由端沿水平方向移动了 6m;B.物体受到的拉力为 750N; C.拉力 F 的功率为 750W; D.滑轮组的机械效率为 80% 【答案】D。 【解析】A.由图可知,n=2,则绳子自由端沿水平方向移动的距离 s=nSA=2×2m=4m, 故 A 错误。 B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力, 则物体受到的拉力 FA=f=0.4G=0.4×1500N=600N,故 B 错误。 C . 拉 力 F 做 的 功 W 总 =Fs=375N×4m=1500J , 则 拉 力 F 的 功 率8 ,故 C 错误。 D.有用功 W 有=FASA=600N×2m=1200J,则滑轮组的机械效率 , 故 D 正确。故选 D。 二、填空题(每空 2 分,共 22 分) 15.如题图所示,由不同物质制成的甲和乙两种实心球的体积相等,此时杠杆平衡(杠 杆自重、挂盘和细线的质量忽略不计)。则杠杆左右两边的力臂之比为,1 个甲球和 1 个乙 球的质量之比为,甲球和乙球的密度之比为。 【答案】答案是:2:1、1:3、1:3。 【解析】图中,杠杆平衡,左侧杠杆力臂是右侧杠杆力臂的 2 倍,力臂之比是:2:1; 如果甲物体质量用 m 甲、乙物体质量用 m 乙表示,那么可以得到: 即: ,质量之比为 1:3;由于甲乙两球体积相同,故其密度比也是 1:3。 故答案是:2:1、1:3、1:3。 16.如图甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的推力 F 的作用,其 F-t 和 v-t 的 图象分别如图乙、丙所示.由图象可知,0~3s 内,推力对物体做功  J;t=5s 时,物体 受到的摩擦力是  N。 【答案】0、6。 【解析】由丙图知:0~3s 内物体的速度大小为零,物体处于静止状态,有力无距离, Ws J t WP 3754 1500 === 总 %801500 1200 === J J W W 总 有η 2)342 ×+=×+ 乙甲乙甲 ()( mmmm 乙甲 mm =39 所以,推力对物体做功 0J;由丙图知,9-12s 时,物体匀速运动,由乙图知,9-12s 时, F=6N,所以摩擦力与推力 F 平衡,大小为 6N;3-6s 之间,物体加速运动,受力不平衡,推 力大于摩擦力;但由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度没有改变,所以摩擦力大小不 变;即仍为 6N。 答案是:0、6。 17.如图所示,一物体在水平向右的拉力 F1 作用下以 1m/s 速度在水平地面上匀速运动 了 10m,拉力 F1 所做的功为 W1,功率为 P1,若该物体在水平向右的拉力 F2 作用下以 2m/s 的 速度在同一水平地面上匀速运动了 10m,拉力 F2 所做的功为 W2,功率为 P2,则 W1  W2,P1   P2(选填“>”、“<”或“=”)。 【答案】=、<。 【解析】由题可知,同一物体先后以不同的速度在同一水平地面上匀速运动,则物体对 水平地面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,因此两次物体受到的滑动摩擦力不变;又因 为物体在水平地面上匀速运动,根据二力平衡条件可知,水平拉力 F 和滑动摩擦力 f 是一对 平衡力,大小相等,即 F1=F2=f;物体运动的距离都为 10m,且 F1=F2,由 W=FS 可知 W1=W2; 因为 v1<v2,且 F1=F2,由 可知,P1<P2。 故答案是:=、<。 18.小可在 A 端用如图所示的动滑轮匀速提起 200N 的水桶,若不计绳重、滑轮重及摩 擦,则人拉绳子 A 端的动力为  N;实际测量 A 端的拉力为 110N,不计绳重及摩擦,则滑 轮重为  N。 【答案】100、20。 【解析】(1)不计动滑轮重、绳重和摩擦,根据 F= G 求出拉力;(2)根据 F= (G+G Fvt FS t WP ===10 动)求出动滑轮重。 (1)因为动滑轮有两段绳子吊着物体,不计动滑轮重、绳重和摩擦,拉力 F= G= ×200N=100N;(2)若不计绳重及摩擦,实际测量 A 端的拉力为 110N 时,根据 F= (G+G 动)得 G 动=2F﹣G=2×110N﹣200N=20N。 故答案为:100、20。 19.某建筑工地用如图所示的滑轮组提升重物,工人对绳的拉力 F 为 400N,并能用 10s 的时间将96kg的重物匀速提升2m,则拉力F的功率为  W,此时滑轮组的机械效率为  %。 (不计绳重和摩擦,取 g=10N/kg) 【答案】240、80。 【解析】(1)由图知,n=3,则绳端移动的距离:s=3h=3×2m=6m,拉力 F 做的功:W 总 =FS=400N×6m=2400J; 拉力 F 做功的功率: ; (2)重物的重力:G=mg=96kg×10N/kg=960N, 有用功:W 有用=Gh=960N×2m=1920J; 滑轮组的机械效率: 。 故答案为:240、80。 三、作图题(共 6 分) 20.(3 分)如图所示,轻质杠杆 OA 在路灯和轻绳 AB 的共同作用下,在水平方向处于 静止状态,请画出轻绳 AB 对杠杆的动力 F1 的力臂 L1 和阻力 F2 的示意图。 Ws J t WP 24010 2400 === 总 %802400 1920 === J J W W 总 有η11 【解析】阻力 F2 的作用点在点 A,方向向下,动力的力臂 L1 为支点 O 到动力的作用线 的距离。 由图可知,杠杆的支点为 O,过支点 O 向动力 F1 作用线引垂线段,即为其力臂 L1,阻 力是灯对杠杆 A 点的拉力,过 A 点沿竖直向下的方向画一条有向线段,用 F2 表示,即为阻 力的示意图;如图所示。 【答案】如图。 21.(3 分)如图所示,质地均匀的圆柱形细木棒放在地面上,另一端与支点 O 连接, 在图中画出木棒所受重力的示意图、重力的力臂。 【解析】重力 G 的作用点在重心(粗细均匀的木棒,中心在几何中心上),方向是竖直 向下,重力的力臂是从支点 O 到重力作用线的垂直距离。 均匀木棒的中心为木棒的重心,从重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并标上 符号 G,即为重力的示意图;从支点 O 作重力作用线的垂线,垂线段的长即为重力的力臂 L, 如图所示。 【答案】如图。 四、实验探究题(共 6 分) 22.(6 分)小明利用刻度均匀的匀质杠杆做探究“杠杆的平衡条件”实验。 (1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,这时应 将平衡螺母向  (填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡。12 (2)得出杠杆的平 衡条件“动力×动力臂=阻力臂”后,小明又进一步探究杠杆平衡 时动力和动力臂的关系。实验过程中,保持阻力和阻力臂不变,在杠杆水平平衡时,测出多 组动力 F1 和动力臂 L1 的数据,并绘制了 F1 与 L1 的关系图象,如图所示,请根据图象推算, 当 L1 为 0.1m 时,F1 为  N。 【答案】(1)左;(2)6。 【解析】(1)杠杆右端下沉,说明杠杆重心右移,应将平衡螺母(左端和右端的均可) 向左调节,直到杠杆在水平位置平衡。 (2)由于此题中的阻力和阻力臂不变,据 F1L1=F2L2 可知,利用图象中任意一组数据都 能得出,F2L2=F1L1=0.2m×3N=0.6N•m;故若当 L1 为 0.1m 时, ; 故答案为:(1)左;(2)6。 四、计算题(共 26 分) 23.(7 分)如图是工人利用滑轮组提升重为 810N 物体的示意图,某段过程中物体匀速 上升的速度为 0.1m/s,工人拉力 F 的功率为 90W,物体上升 10s 拉力 F 克服滑轮组的摩擦做 的功是 60J,不计绳重。求: (1)工人拉绳子的速度; (2)滑轮组的机械效率; (3)滑轮组中的动滑轮的重力。 【答案】(1)工人拉绳子的速度是 0.3m/s;(2)滑轮组的机械效率是 90%;(3)滑轮 组中的动滑轮的重力是 30N。 【解析】(1)由图可知,n=3,绳端移动的速度:v 绳=nv 物=3×0.1m/s=0.3m/s; Nm mN L LFF 61.0 ·6.0 1 22 1 ===13 (2)根据 可得,工人的拉力: , 滑轮组的机械效率: ; (3)重物上升的高度:h=vt=0.1m/s×10s=1m,拉力做的有用功:W有用=Gh=810N×1m=810J, 拉力做的总功:W 总=FS=Fnh=300N×3×1m=900J, 提升动滑轮做的额外功:W 轮=W 总﹣W 有用﹣Wf=900J﹣810J﹣60J=30J, 由 W 轮=G 轮 h 可得,动滑轮的重:G 轮= = =30N。 答:(1)工人拉绳子的速度是 0.3m/s;(2)滑轮组的机械效率是 90%;(3)滑轮组 中的动滑轮的重力是 30N。 24.(12 分)如图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。已知晾衣架上所挂一幅质量为 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=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。 【解析】(1)由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数 n=4,所承受的总重力: G 总=m 总 g=(4kg+1kg)×10N/kg=50N, 不计绳重和摩擦,拉力: ; (2)拉力端移动的距离 S=4h=4×0.5m=2m,拉力做功:W 总=FS=12.5N×2m=25J; FvP = Nsm W v PF 300/3.0 90 === 绳 %903003 810 =×==== N N nF G FS Gh W W 总 有η NNGF 5.12504 1 4 1 =×== 总14 (3)拉力做功功率: ; (4)有用功:W 有用=G 衣 h=m 衣 gh=4kg×10N/kg×0.5m=20J,整个过程中机械效率: 。 答:(1)绳子自由端拉力 F 的大小为 12.5N;(2)拉力所做的功为 25J;(3)拉力的 功率为 5W;(4)整个过程中机械效率为 80%。 25.(7 分)小华和妈妈去超市购物,她们将 17kg 物品放在小推车中推行,小推车在某 段时间内速度 v 随时间 t 化的关系图像如图所示;已知小推车重 130N,所受阻力是总重的 0.15 倍。(g 取 10N/kg) (1)在 0~l0s 内,水平推力(大于/小于/等于)阻力,阻力大小为 N。 (2)10~20s 内水平推力做了多少功? (3)10~20s 内水平推力的功率多大? 【答案】(1)大于、45;(2)360J;(3)36W。 【解析】(1)由图像可知,在 0-10s 时间内小车加速运动,所以水平推力大于阻力;阻 力大小是 ; (2)10s-20s 内,小车匀速运动,则 ,小车速度是 0.8m/s,所以小车 运动距离为: ,水平推力所做的功为: (3)10s-20s 内,水平推力的功率: 。 故答案是:(1)大于、45;(2)360J;(3)36W。 Ws J t WP 55 25 === 总 %8025 20 === J J W W 总 有用η NkgNkgGF 45/10175.15.1 =××==阻 NFF 45== 阻推 mssmvtS 810/8.0 =×== JmNSFW 360845 =×== 推推 Ws J t WP 3610 360 === 推 推

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