物理八年级下册4.1 简单机械课时训练

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2021-2022学年人教版物理八年级下册第十二章简单机械单元检测题
附解析教师版
一、单选题(共15题；共30分)
1．（2分）下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是（　　）
A．机械效率越大，做的有用功一定越多
B．功率越大，做功越快
C．有力作用在物体上，力一定对物体做了功
D．功率小，机械效率也一定低
【答案】B
【解析】【解答】A．因为机械效率是有用功与总功的比值，所以机械效率越大，做的有用功不一定越多，A不符合题意；
B．功率是表示做功快慢的物理量，功率越大，做功越快，B符合题意；
C．有力作用在物体上，物体力的方向上没有移动距离，力不做功，C不符合题意；
D．机械效率是有用功与总功的比值，与功率的大小无关，D不符合题意．
故答案为：B

【分析】物体受力且在力的方向上移动距离，力对物体做了功；功率表示做功的快慢；机械效率是有用功和总功的比值大小。
2．（2分）如图所示的四种用具中，正常使用时属于费力杠杆的是（　　）
A．羊角锤 B．托盘天平
C．核桃夹 D．筷子
【答案】D
【解析】【解答】AC．羊角锤和核桃夹在使用时动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，AC不符合题意；
B．托盘天平的动力臂和阻力臂相等，是等臂杠杆，B不符合题意；
D．筷子在使用时动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，D符合题意。
故答案为：D。

【分析】三种杠杆：
(1)省力杠杆：动力臂大于阻力臂，平衡时动力小于阻力。特点是省力，但费距离。（如剪铁剪刀，铡刀，起子）
(2)费力杠杆：动力臂小于阻力臂，平衡时动力大于阻力。特点是费力，但省距离。（如钓鱼杠，理发剪刀等）
(3)等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，平衡时动力等于阻力。特点是既不省力，也不费力。（如：天平）
3．（2分）如图，在探究杠杆平衡条件时，左边的钩码个数和位置保持不变，右边弹簧测力计的作用点固定，只改变测力计与水平方向的角度，则能描述测力计示数F与θ关系的图像是（　　）

A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】【解答】当测力计和杠杆的角度从0°逐渐增加到90°时，动力臂越来越大，动力越来越小，当测力计和杠杆垂直时，此时动力臂最大，动力最小，当测力计和杠杆的角度从90°逐渐增加到180°时，角度越大，动力臂越小，动力越大；由于θ不能达到180°，所以拉力不可能减小到零。
故答案为：B。

【分析】杠杆上只拉力的力臂变大时，拉力减小。
4．（2分）用如图所示的装置提升同一物体，在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】【解答】A．此图是定滑轮，由定滑轮工作特点可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下不省力，即F1=G；
B．此图是动滑轮，由动滑轮工作特点可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下省一半的力，即拉力为 F2=G2 ；
C．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子为3段，则在滑轮重及摩擦不计的情况下，拉力为 F3=G3；
D．此图是滑轮组，绕在动滑轮上的绳子为2段，则在滑轮重及摩擦不计的情况下，拉力为 F4=G2；
由以上可知，在滑轮重及摩擦不计的情况下最省力的是C，C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。

【分析】根据滑轮组绳子拉力的计算，定滑轮及其工作特点和动滑轮及其工作特点对各个选项注意分析即可。
5．（2分）用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑．则F1与F2的大小关系是(　　)

A．F1=F2 B．F22G×4L
故如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，杠杆将不平衡，且杠杆左端会下沉。
（4） A．实验中，小巫小组无论怎样调节平衡螺母都不能使杠杆在水平位置平衡，如果是因为没有将实验器材放到水平桌面上，那么可以通过再次向偏高的一端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，A不符合题意；
B．根据杠杆的平衡条件可知，即使向偏高一侧调节平衡螺母至杠杆的端点处，仍然会因为左右两边平衡螺母质量相差太大，导致无法将杠杆调节至水平位置，B符合题意；
C．增大支点处的摩擦可能无法得出杠杆的平衡条件，C不符合题意；
D．在杠杆偏低一侧的平衡螺母处粘上适量橡皮泥，只会让偏低一侧的杠杆更加下沉一些，杠杆更加不会在水平位置平衡了，D不符合题意。
故答案为：B。

【分析】（1）探究杠杆平衡条件时，使杠杆在水平位置平衡，调节杠杆平衡时，平衡螺母向上翘的一端移动；探究杠杆平衡条件时，杠杆在倾斜一定角度的位置进行实验，力臂不在杠杆上，不方便测量；杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于读出力臂大小。
（2）由前两组可以得到杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。第三组已知动力和动力臂、阻力臂，所以可以得到阻力；
（3）利用杠杆的平衡条件分析计算。
23．（8分）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示；
实验
次数
钩码所受的
重力G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力
F/N
绳自由端移动的距离s/cm
机械效率
η
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
　
3
6
10
2.2
30
90.9%
4
6
15
2.2
45
90.9%

（1）（1分）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做　 　运动；
（2）（1分）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重为　 　N；
（3）（1分）第2次实验时所做的有用功为　 　J，滑轮组的机械效率是　 　；
（4）（1分）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所受重力越　 　（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　 　（选填“有关”或“无关”）；
（5）（2分）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是____。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
【答案】（1）匀速
（2）0.4
（3）0.4；88.9%
（4）大；无关
（5）B
【解析】【解答】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。
（2）在第一次实验时，滑轮组的绳子段数 n=sℎ=30cm10cm=3
忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重 G动＝nF﹣G＝3×0.8N﹣2N＝0.4N
（3）第2次实验时所做的有用功为 W有用＝Gℎ＝4N×10×10−2m＝0.4J
第2次做的总功 W总＝Fs＝1.5N×30×10−2m＝0.45J
滑轮组的机械效率是 η=W有W总=0.4J0.45J≈88.9%
（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
（5）A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，A不符合题意。
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，B符合题意。
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据 v=st分析，机械效率与物体提升的速度无关，C不符合题意。
故答案为：B。

【分析】（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小。
（2）由s=nh可求动滑轮上绳子的段数，忽略绳重和摩擦，根据F= 1n（G+G动）可以计算出动滑轮的重。
（3）根据W有用=Gh得出第2次实验时所做的有用功，根据W总=Fs得出第2次做的总功，根据η=W有用W总求出滑轮组的机械效率；
（4）分析1、2、3次实验的数据得出结论；分析3、4次实验的数据可得出滑轮组的机械效率与钩码上升的高度的关系。
（5）A、增大绳重，增大了额外功，而有用功不变，总功增大，结合滑轮组的机械效率公式分析。
B、减轻动滑轮重，减小了额外功，而有用功不变，总功减小，结合滑轮组的机械效率公式分析。
C、由（4）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据v= st分析。
24．（4分）小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系，如图所示。她首先测出小车重，然后用弹簧测力计拉动小车，调节斜面倾斜角θ的大小多次测量，得到下表所示的数据：

斜面倾
斜角θ
小车重G/N
斜面高
h/m
斜面
长s/m
拉力
F/N
有用功
W有/J
总功
W总/J
机械效率η/%
12°
5
0.2
1
2.1
1.0
2.1
47.6
30°
5
0.5
1
3.6
2.5
（a）
69.4
45°
5
0.7
1
4.3
3.5
4.3
81.4
（1）（1分）实验过程中拉力应沿着斜面使小车在斜面上做　 　运动；
（2）（1分）表格中空格的数据应为：（a）　 　；
（3）（1分）分析上表中的数据，可以得出的探究结论是：斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越　 　；
（4）（1分）若将小车换成等质量的木块做实验，机械效率将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）匀速直线
（2）3.6
（3）高
（4）变小
【解析】【解答】（1）根据二力平衡，实验过程中拉力应沿着斜面使小车在斜面上做匀速直线运动，便于读出弹簧测力计的示数。
（2）表格中的（a）处数据是做的总功，即W总=Fs=3.6N×1m=3.6J
（3）分析上表中的数据，斜面倾角由12°逐渐增大至30°、45°后，拉力由2.1N增大至3.6N、4.3N，机械效率由47.6%增大至69.4%、81.4%，即斜面倾斜角θ越大，斜面拉力越大，斜面的机械效率越高。
（4）若将小车换成等质量的木块做实验，木块受到的摩擦力大，同样条件下拉力做的有用功不变但无用功增大，则机械效率将变小。

【分析】（1）探究斜面上省力情况时，物体在斜面上匀速直线运动；
（2）根据力和距离的乘积，计算做功多少；
（3）在斜面高度一定时，斜面的倾角越大，机械效率越大；
（4）斜面的倾斜角度相同时，斜面上的摩擦力越大，机械效率减小。
五、计算题(共3题；共38分)
25．（12分）如图所示，小明家在装修，为了帮爸爸把重力为1000N的木箱搬到1.5m高的卡车车厢里，他将一块5m长的木板搁在地面与车厢之间构成一个斜面，将木箱拉至斜面顶端，若斜面的机械效率为75%，求：

（1）（4分）小明所做的有用功；
（2）（4分）沿斜面方向的拉力；
（3）（4分）木箱受到的摩擦力。
【答案】（1）解：木箱的重力G=1000N，小明做的有用功W有用=Gh=1000N×1.5m=1500J
答：小明所做的有用功为1500J
（2）解：由η=W有用W总可得小明做的总功W总=W有用η=1500J75%=2000J
由W总=Fs可得拉力大小F=W总s=2000J5m=400N
答：沿斜面方向的拉力为400N；
（3）解：克服摩擦力所做的额外功W额=W总-W有=2000J-1500J=500J
由W额=fs可得，物体和斜面之间的摩擦力f=W额s=500J5m=100N
答：木箱受到的摩擦力为100N。
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算做功多少；
（2）根据有用功和机械效率的比值，计算总功，结合距离计算拉力大小；
（3）根据总功和有用功的差，计算额外功，结合距离计算摩擦力。
26．（13分）如图所示，杠杆AB在竖直向下的拉力F作用下将一物体缓慢匀速提升，下表是提升物体时采集的信息：求：
OA/m
OB/m
物重G/N
A端上升的高度h/m
B端下降的距离s/m
做的额外功W额外 /J
0.4
0.8
40
0.2
0.4
2

（1）（4分）有用功；
（2）（4分）拉力F的大小；
（3）（5分）杠杆的机械效率。
【答案】（1）解：有用功为W有用=G物h=40N×0.2m=8J
答：有用功8J。
（2）解：总功为W总=W有用+W额外= 8J+2J=10J
由W总=Fs，得拉力F的大小 F=W总S=10J0.4m=25N
答：拉力F的大小25N。
（3）解：杠杆的机械效率 η=W有用W总×100% =8J10J×100%=80%
答：杠杆的机械效率80%。
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积，计算做功多少；
（2）根据有用功和额外功的和，计算总功；结合力的大小，计算距离；
（3）根据有用功和总功的比值，计算机械效率。
27．（13分）重量为600N的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙，机械中摩擦力及绳重忽略不计，问：

（1）（4分）若工人在1min内将货物匀速向上提高了6m，作用在钢绳上的拉力为400N，拉力的功率是多大；
（2）（4分）动滑轮受到的重力；
（3）（5分）该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，若要工人不被拉离地面，此滑轮组机械效率最大值是多少？
【答案】（1）解：由图可知，n＝3，则绳端移动的距离s＝nh＝3×6m＝18m
拉力做的功W＝Fs＝400N×18m＝7200J
拉力的功率P＝Wt＝7200J60s＝120W
答：拉力的功率为120W；
（2）解：由图乙可知，物重G＝300N时，滑轮组的机械效率η＝60%，因机械中摩擦力及绳重忽略不计，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功，所以，滑轮组的机械效率η＝W有用W总=Gℎ(G+G动)ℎ=GG+G动=300N300N+G动=60%
解得G动＝200N
答：动滑轮受到的重力为200N；
（3）解：已知工人的重力为600N，则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，绳子的最大拉力F大＝G人＝600N
由F＝1n（G+G动）
可得，提升的最大物重G大＝nF大−G动＝3×600N−200N＝1600N
则滑轮组的最大机械效率：η大＝G大G大+G动×100%＝1600N1600N+200N×100%≈88.9%
答：该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是88.9%。
【解析】【分析】（1）根据力和距离的乘积，计算做功多少，功和时间的比值， 计算功率；
（2）根据物体的重力和滑轮组的机械效率，可以计算动滑轮的重力；
（3）根据人的重力计算最大拉力，结合动滑轮的重力计算物体的重力，利用最大的物体的重力和最大的拉力，计算最大的机械效率。