八年级物理下册 第九章 机械和功专题训练 北师大版.docx
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八年级物理下册第九章机械和功专题训练北师大版
2019年八年级物理下册第九章机械和功专题训练北师大版
第一节杠杆
1．（11年·江西联考）如图所示
为世界大力士比赛中选手用力抬动“大手指”的情景。
该比赛的规则是运动员将质量为250kg左右的“大手指”的一端抬起移动180°，如果该大力士所用的力始终垂直于“大手指”，则他抬起“大手指”的过程中，用力的大小将（ ）
A．保持不变B.逐渐增大
C.逐渐减小D.先减小后增大
2．（2012·无锡）如图所示是列车上常用的手推车，车内货物均匀摆放。
车前行时，需经过障碍物，当车的前轮遇到障碍物A时，售货员向下按扶把，这时手推车可以视为杠杆，若手推车和货物总重200N，动力臂和阻力臂之比为2∶3，则乘务员作用在扶把上的动力为 N。
当后轮遇到障碍物A时，乘务员竖直向上提扶把，这时支点是 （选填“A”“B”或“C”）点，这种情况下，手推车可以视为 （选填“省力”或“费力”）杠杆。
3．（2012·哈尔滨）如图所示，工人用撬棒撬起石块，O为支点。
（1）画出阻力F2的力臂L2。
（2）画出工人在A点施加的最小动力F1的示意图。
4．（2012·天津）小明要测量一根1m左右、粗细和质地都均匀的细木棒的质量，通过估测发现木棒的质量会超出现有天平的量程，于是，他想用其他方法进行测量。
现有器材：
天平、一块质量适当的金属块、一把量程为20cm的刻度尺和几根足够长的细绳。
只利用现有器材请你帮他设计测量这根细木棒质量的方案，要求：
（1）写出主要实验步骤和需测量的物理量。
（2）写出木棒质量的数学表达式（用测量量表示）。
5．（13年·武汉联考）一个600N重的成年人和一个小孩都过一道5m宽的水渠。
成人从左岸到右岸，而小孩从水渠右岸到左岸，两岸各有一块4m长的坚实木板，请你想出一种方式过水渠。
并分析在忽略木板自身重量和木板叠交的距离情况下，要使成年人和小孩都能平安过渠，小孩的体重不能轻于多少牛?
参考答案
1．D【解析】我们把大力士对“大手指”所用的力看作是动力，“
大手指”自身的重力就是阻力。
将“大手指”的一端抬起移动180°的过程中阻力臂先减小，后增大，而动力臂始终保持不变。
根据杠杆平衡条件可知，动力先减小后增大。
2．300B省力
3．如图所示
4．
（1）主要实验步骤：
①用天平称出金属块的质量m；
②用细绳和刻度尺测出木棒的长度L；
③将用细绳系好的金属块系在木棒的一端，然后再将另一细绳一端做成绳环套在木棒上，用手提起该绳的另一端，并移动绳环的位置，使木棒保持水平平衡；
④用细绳和刻度尺测量出绳环到系金属块那端的木棒长度L′。
（2）
【解析】
（2）如图所示，以O为支点，
因为杠杆平衡，
所以G铁×L′=G×（
L﹣L′）
即：
mg×L′=Mg×（
L﹣L′）
解得：
木棒的质量：
。
5．小孩体重不能轻于200N
【解析】方法如图，小孩站在B′处让成年人先从木板上过水渠，待成年人站在原小孩处，再让小孩过水渠。
把AB木板视为杠杆，A为支点，成年人对木板压力视为阻力，A′对B的支持力视为动力，那么阻力臂总小于动力臂，所以，人在A′时，A′对B的支持力最大，最大值为600N。
把A′B′视为杠杆，O为支点，成年人对A′B′压力视为阻力F1，小孩对木板的压力视为动力F2。
则：
F1×A′O＝F2×OB′，而OA′＝1m，OB′＝3m，F1＝600N ，所以F2＝200N，即小孩体重不能轻于200N。
第二节滑轮
1．（97复赛）如图所示，吊篮的重力为400N，动滑轮总重力为50N，定滑轮重力为40N，人的重力为600N，人在吊篮里拉着绳子不动时需用力（ ）
A．218NB．220N
C．210ND．236N
2．（上海15初赛）如图所示的装置中，已知重物G1＝500N，重物G2＝1200N，在不考虑摩擦和动滑轮重力的情况下，使重物G1保持平衡的拉力F应等于（ ）
A．500NB．600N
C．1200ND．250N
3．（2011年中考·山东枣庄）如图所示，用滑轮组沿水平地面拉动物体A，请画出最省力的绕绳方法。
4．（2012·哈尔滨）同学们共同研究滑轮的特点：
（1）他们研究定滑轮特点时，做的实验如图甲所示，据此可证
明：
使用定滑轮 。
（2）他们研究动滑轮特点时，用动滑轮匀速竖直提升重物，如图乙所示，据此可知，使用动滑轮 。
（3）他们组装了滑轮组，发现使用滑轮组提升重物时能省力，为此，他们进行的实验如丙图所示，动滑轮的重力G=。
（不计绳重和摩擦）
5．（13年·湖北武汉中考模拟）如图甲所示，我国第一艘航母“辽宁舰”正在进行“歼—15”飞机起降飞行训练，置于甲板下的拦阻索装置完全由我国自主研发制造。
如图乙所示是拦阻索装置简化后的示意图，它是由压缩汽缸、滑轮组和拦阻索组成，汽缸的缸体和活塞分别通过硬杆与定滑轮组合和动滑轮组合相连。
战舰着舰时，拦阻索与战机的尾钩咬合，使高速运行的战机瞬间停下来。
（1）请在图乙中作出飞机的尾钩受到的拉力的示意图。
（2）如果汽缸内活塞A的横截面积为20dm2，活塞受到的最大气压为1.6×107Pa，那么活塞对动滑轮组合产生的最大推力约为多少牛？
拦阻索上的最大拉力约为多少牛？
（不计拦阻索装置
各部件之间的摩擦及大气压）
参考答案
1.C【解析】G总=G篮+G动+G人=1050N，设人用力F拉绳子时吊篮不动，由于滑轮组承担重物的绳子有4段，且人用力拉绳时，绳也用同样大小的力拉人，故拉力和重力之间的关系应满足4F=G总-F，解得F=210N。
2.A 【解析】在本题中三个滑轮实质上都是定滑轮，重物G1受重力和拉力作用，重物G1保持平衡时重力和拉力是一对平衡力，所以拉力F=G1＝500牛。
3．如图所示
【解析】利用一个定滑轮和一个动滑轮构成滑轮组来拉动物体A，最省力的绕线方法是绳子的起点在动滑轮上。
4．
（1）可以改变力的方向，但不省力
（2）能省力，但不能改变力的方向
（3）1.6N
【解析】
（1）从图甲中可看出，三种情况，每次拉力的方向都不相同，在实验过程中不断改变拉力的方向，观察测力计的示数都为1N，等于物重，可得出结论：
定滑轮可以改变力的方向，但不省力。
（2）在图乙中，拉力F=0.6N＜G=1N，故使用动滑轮时省力。
（3）把动滑轮作为研究对象。
根据平衡力的知识可知3F=G物+G动，G动=3.6N—2N=1.6N。
5.
（1）如图所示
（2）3.2×106N8.0×105N。
【解析】
（2）活塞对动滑轮组合产生的最大推力约为：
F推=pS=1.6×107Pa×20×10-2
m2=3.2×106N，
拉阻索上的最大拉力约为：
。
第三节功
1．（2012•内江）如图所示，以下实例所列举的几个力中，没有对物体做功的力是（ ）
2．（95初赛）若把掉在地面上的
物理课本捡回桌面，根据你平时对物理课本质量及桌面的高度的观察与了解，估算人手克服课本所受重力所做的功约为（ ）
A．0.lJB．10JC．1JD．0.01J
3．（浙江10届初赛）如图所示为教室里两块可上下拉动的活动黑板。
两块黑板形状和质量均相同，通过两只定滑轮相连。
擦黑板时，某同学推拉其中一块黑板觉得较“费力”。
则下列说法中正确的是（ ）
A．定滑轮不能省力，向上推黑板的力等于一块黑板的重力
B．定滑轮不能省力，向下拉黑板的力等于两块黑板的重力
C．向上推黑板时推力做功，向下拉黑板时拉力也做功
D．向上推黑板时推力做功，向下拉黑板时拉力不做功
4．（浙江12届初赛）如图所示，一根长为L的木棒的B端放在截面直径为D的圆柱体上，且木棒保持水平，用水平力F推木棒的A端，圆柱体在水平地面上向前滚动，设木棒与圆柱体、圆柱体与地面间均无滑动现象，当把木棒从图甲位置匀速推至图乙位置时，推力F做的功是（ ）
A．
B．FL+πDC．2FLD．2FL+πD
5．（2012·杭州）如图所示，质量分布均匀的长方体砖，平放在水平地面上，第一次用竖直向上的力F1只作用于ab的中点，第二次用竖直向上的力F2作用于bc的中点，都使它们在竖直方向上慢慢向上移动h（h＜ab＜bc），则在上述过程中F1（选填“大于”“小于”或“等于”）F2；F1所做的功W1（选填“大于”“小于”或“等于”）F2所做的功W2；第一次克服重力所做的功（选镇“大于”“小于”或“等于”）第二次克服重力所做的功。
参考答案
1．D【解析】判定是否做功，就看其是否同时满足做功的两个必要因素：
①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离，两个条件缺一不可。
2．C【解析】课桌高大约1m，物理课本质量大约0.1kg，根据W=mgh计算得出结果。
3．C【解析】在本题中所谓“费力”是指推拉黑板时要对它做功，而不是指需要很大的力。
4．C 【解析】在力的方向上移动的距离等于木板的长度加上中间的距离即为2L：
推力F做的功：
W=2FL。
5．等于等于等于
【解析】F1和F2向上拉物体时，动力臂的长度均为阻力臂长度的2倍，则动力的大小也均为阻力大小的一半，即长方体砖重力大小的一半。
F1和F2在竖直方向上均移动h，由W=Fs得，F1和F2所做的
功大小相等。
在两次移动过程中，重心移动的高度也相等，重力大小不变。
则两次克服重力所做的功也相等。
第四节功率
1．（教材再现）学习了功率的知识后，小明和几位同学准备开
展“比一比谁的功率大”的活动，他们设计了三套方案：
①测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出爬楼的功率并进行比较；②控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬楼的高度，算出爬楼做的功并进行比较；③控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比较。
可行的是（ ）
Ａ.只有①B．只有①②C．只有②③D．①②③都可以
2．（2012•宜宾）如图所示，用F为30N的拉力，通过滑轮组拉着重为300N的物体，在水平面上以0.5m/s的速度向左做匀速直线运动。
则物体受到的摩擦力大小为 N，拉力F的功率为 W。
（不计绳和滑轮的重力以及所有的摩擦力）
3．（浙江2届竞赛）如图所示，矿井深10m，装满矿石的箱子重2400N，每只滑轮重都为60N（不计绳重及滑轮摩擦）。
求：
（1）为了能把箱子利用图示装置从井底拉出井口，应选派体重大于多少牛的工人才行。
（2）若要使矿石箱以0.1m/s速度上升，则把矿石箱从井底拉到井口过程中，工人的功率是多少。
4．（2012·陕西）图示为某型号压路机，其部分参数如下表所示。
振动频率30Hz是指压路机在施工中钢轮1s压路30次。
求：
（g取10N/kg）
整机质量（kg）
18000
钢轮振动频率（Hz）
30
行驶速度（km/h）
2.5/9.8
钢轮振动振幅（mm）
2.0/1.0
发动机功率（kW）
110
钢轮激振力（×103N）
320/160
（1）压路机以2.5km/h的速度在路面上匀速行驶6min，通过的路程是多少？
（2）若钢轮的激振力为大小不变、垂直作用在路面上的力，振动的振幅为钢轮每次下压路面的距离，则以表中较大激振力和较大振幅工作lmin，激振力对路面所做的功是多少？
功率是多大？
5．（新闻再现）2013年5月31日，普湾新区中小学2万名学生提前收到“6.1”礼物——乘坐“大鼻子”校车上下学。
上午，大连交运集团普湾新区校车启用仪式在大连普兰店市铁西小学举行。
137台专业国标“大鼻子”校车正式“上岗”，接送2
万学生上下学。
由此，覆盖普湾新区22个街道、乡镇的校车交通运营网络基本形成。
副市长朱程清出席启用仪式。
某型号新型“大鼻子”安全校车发动机的额定功率为6×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N。
在额定功率下，当校车匀速行驶时，求：
（l）发动机所提供的牵引力大小。
（2）行驶速度的大小。
（3）行驶5min
牵引力所做的功。
参考答案
1．D 【解析】要比较功率的大小，有三种方法：
①做功时间一定，比较做功的多少，做功多的，功率大；②做功的多少一定，做功时间短的，功率大；③分别测出功率，进行比较。
比较功率不一定必须测出功率。
2．9045
【解析】
（1）首先确定滑轮组有三段绳子与物体相连，n=3，由于不计绳和滑轮的重力以及各种摩擦力，则
，据此求物体受到的摩擦力；
（2）绳自由端移动的距离为物体移动距离的三倍，则绳自由端移动的速度为物体移动速度的三倍，求出绳自由端移动的速度，利用P=Fv求拉力F的功率。
3．
（1）820N
（2）246W
【解析】
（1）人需拉力
=820N。
故应选派体重大于820N的工人才行。
（2）
=820N×0.3m/s
=246W。
4．
（1）250m
（2）1.152×106J1.92×104W
【解析】
（1）通过的
路程s=vt=2.5km/h×
h=0.25km=250m。
（2）激振力对路面所做的功W=Fs=320×103N×0.002m×30×60=1.152×106J；
功率
。
5．
（1）1800N
（2）33.3m/s（3）1.8×107J
（1）由于汽车匀速行驶时，受平衡力的作用，所以牵引力F=f=1800N。
（2）由P=Fυ得：
汽车匀速行驶速度υ＝
=33.3m/s。
（3）W=Pt=6×104W×5×60s=1.8×107J。
第五节探究——使用机械是否省功
第六节测滑轮组的机械效率
1．（2011年·广州）用图甲、乙两种方式匀速提升重为100N的物体，已知滑轮重20N、绳重和摩擦力不计，则（ ）
A．手的拉力：
F甲=F乙；机械效率：
η甲=η乙
B．手的拉力：
F甲＜F乙；机械效率：
η甲＜η乙
C．手的拉力：
F甲＞F乙；机械效率：
η甲＜η
乙
D．手的拉力：
F甲＞F乙；机械效率：
η甲＞η乙
2．如图所示，在测定杠杆机械效率的实验中，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在杠杆OB下面的物块缓慢上升至虚线位置，测力计的示数F为 N，测力计上升的高度s为0.2m。
物块重G为1.5N，物块上升
的高度h为0.3m，则杠杆的机械效率为 %，使用该杠杆做额外功的一个原因是 。
3.如图所示，某实验小组的同学们在探究“斜面的机械效率”实验时，用弹簧测力计沿斜面匀速向上拉动物块，收集了下表中的实验数据。
实验
次数
斜面的倾
斜程度
物块重
G/N
斜面高
度h/m
拉力
F/N
斜面长
度s/m
机械效
率η/%
1
较缓
5
0.2
2.4
1
41.7
2
较陡
5
0.5
3.2
1
78.1
3
最陡
5
0.7
4.3
1
81.4
（1）分析表中的数据可得出：
斜面越平缓越（选填“省”或“费”）力。
（2）该小组又进行了第4次实验，他们在斜面上铺上棉布，使斜面变粗糙，保持斜面高和长分别是0.5m和1m，用弹簧测力计拉动同一物块沿斜面向上做匀
速直线运动，读出此时弹簧测力计的示数为4.5N，他们
测得这种情况下斜面的机械效率为。
（3）把第4次实验数据与表中数据综合分析可得出：
斜面的机械效率与和 有关。
4．（2012·南昌）“测算简单机械的效率”实验如下所示。
（1）下表是小明做“测算斜面的机械效率”的实验记录数据：
斜面倾斜程度
小车重力
G/N
斜面高度
h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
有用功W有/J
总功
W总/J
机械效率
/%
较缓
10
0.1
3
1
1
3
33
较陡
10
0.2
4
1
2
4
50
最陡
10
0.3
5
1
3
5
60
分析实验数据可知：
同一斜面，倾斜程度越高，拉同一物体所用的拉力越 ，机械效率越 。
（2）请您尝试做“测算滑轮组的机械效率”实验：
①在图中用笔画线按最省力的方法组装好滑轮组；②设计一个记录此实验数据的表格。
5．（2011年中考·福建龙岩）如图所示，动滑轮重20N，物体重80N，不计绳重和摩擦。
（1）请你在图中画出一种绕绳方法。
（2）根据你的绕绳方法，用滑轮组将物体匀速提升1m时，求作用在绳子上的拉力、有用功和滑轮组的机械效率。
参考答案
1．D【解析】由图可知，甲滑轮是定滑轮，使用该滑轮不省力，所以拉力等于物体的重力；乙滑轮是动滑轮，使用该滑轮可以省一半的力，即拉力等于物体和滑轮总重力的一半，则手的拉力：
F甲＞F乙；两幅图中的W有是克服物体重力做的功是相同的，但乙图中拉力做功要克服动滑轮的重力做功，比甲图中做的总功要多，所以结合机械效率公式可知
，有用功相同时，总功越大的，机械效率越小。
2．2.5 90 使用杠杆时需要克服杠杆自重（克服摩擦力）等做功
【解析】
（1）弹簧测力计的分度值是0.1N，读数是：
2.5N。
（2）W有用=Gh=1.5N×0.3m=0.45J；
W总=Fs=2.5N×0.2m=0.5J；
。
（3）因为杠杆自身有重力，提升物体的同时也要提升杠杆，即克服杠杆自重做功，就有了额外功。
3．
（1）省
（2）55.6%
（3）斜面的倾斜程度物体与斜面之间的摩擦力
【解析】利用斜面提升重物时，克服物体的重力所做的功为有用功，克服摩擦力所做的功为额外功，拉力所做的功为总功。
在提升重
物的过程中，斜面的倾斜程度越大，重物对斜面的压力越小，重物与斜面之间的摩擦力越小。
在整过提升重物过程中所做的额外功越小，机械效率就越大。
4．
（1）大高
（2）①测算滑轮组的机械效率时，图中滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成，最省力的绕法是与动滑轮相连的绳子有3段，因此从动滑轮的挂钩上开始绕线，如下图所示：
②结合测量斜面机械效率的思路，故测量滑轮组机械效率的记录表格如下：
实验
次数
重力G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳子自由端移
动距离s/m
有用功
W有/J
总功
W总
/J
机械效率η/%
1
2
3
【解析】
（1）由表中记录数据可见：
同一斜面，倾斜程度越高，拉同一个物体所用的拉力越大，机械效率越高。
（2）图中有定滑轮和动滑轮各一个，最省力的绕法是由3段绳子与动滑轮相连，参照题中斜面机械效率的测量方法设计测量滑轮组机械效率的数据记录表格。
5．本题由于没规定绳子段数和动力方向，因此有两种不同的思路：
思路一：
重物和动滑轮由两段绳子承担。
（1）绕绳方法如图所示
（2）①根据省力公式
，
；②W有=G物h=80N×1m=80J，
W总=Fs=50N×2×1m=100J；③滑轮组的机械效率
思路二：
重物和动滑轮由三段绳子承担。
（1）绕绳方法如图所示
（2）①根据省力公式，
；②W有=G物h=80N×1m=80J，W总=Fs=
N×3×1m=100J；③滑轮组的机械效率
×100%=80%。
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