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）

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