第12章：简单机械 练习题
一、单选题
1．（2022春·广西梧州·八年级统考期末）下列简单机械在正常使用时能够省力的是
A．食品夹
B．定滑轮
C．瓶盖起子
D．钓鱼竿
2．（2022春·广西百色·八年级统考期末）如图所示，松动螺子，使用长长的管套时，下列说法正确的是（ ）
A．动力臂变短，会更省力 B．动力臂变长，会更省力
C．阻力臂变长，会更费力 D．阻力臂变长，会更省力
3．（2022春·广西玉林·八年级统考期末）图是小华在劳动教育实践活动中体验中国传统农耕“舂稻谷”的示意图，若要使小华更省力，应该这样做（ ）
A．小华原地不动
B．小华将脚向前移动
C．将支点向右移动靠近小华
D．将支点向左移动远离小华
4．（2022春·广西桂林·八年级统考期末）如图工人师傅正在使用一根硬棒撬动石头，使用此硬棒（ ）
A．省力且省距离 B．省力但费距离
C．费力且费距离 D．费力但省距离
5．（2022春·广西河池·八年级统考期末）升国旗的旗杆上有个重要装置是（ ）
A．动滑轮 B．杠杆 C．滑轮组 D．定滑轮
6．（2022春·广西玉林·八年级统考期末）如图所示，用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置，分别匀速提升同一重物G，若不计摩擦和绳重，则下列判断不正确的是（ ）
A．F1=F2
B．使用甲装置可省力
C．F3=F4
D．使用乙装置可改变力的方向
7．（2022春·广西南宁·八年级统考期末）如图所示，用F＝20N的拉力使重物匀速上升1m，已知物体所受的重力为54N（不计绳重及摩擦），下列说法正确的是（ ）
A．物体所受重力做的功是20J
B．拉力做的功是54J
C．滑轮组的机械效率是90%
D．重物上升过程中绳端移动了2m
8．（2022春·广西玉林·八年级统考期末）如图所示，使用滑轮组提升重物时，能提高机械效率的是(忽略绳重和摩擦)( )
A．改变绕绳方式 B．减小动滑轮的质量
C．减小提升重物的高度 D．减小被提升物体的质量
二、填空题
9．（2022春·广西梧州·八年级统考期末）利用杠杆投掷石球，如图所示，作用在A点的力沿_______方向时最小，若力沿c的方向时力臂_______（选填“变长”、“变短”）。
10．（2022春·广西百色·八年级统考期末）如图所示，同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，已知物重G=100N，物体与水平面的摩擦力f=30N，则F1=___________N，F2=___________N（不计动滑轮重、绳重及绳与滑轮之间的摩擦）。
11．（2022春·广西南宁·八年级统考期末）使用动滑轮可以省________（选填“力”或“距离”）。重为500N的物体，不计摩擦及滑轮自重，用一个动滑轮提起它，需要________N的力，如果用一个定滑轮提起它，需要用________N的力。
12．（2022春·广西玉林·八年级统考期末）如图所示的是自行车把手的示意图，自行车在转弯时，车把手相当于简单机械轮轴中的________（选填：“轮”或“轴”），它能起________的作用（选填：“省力”或“省距离”）。
13．（2022春·广西百色·八年级统考期末）如图所示，小明用两个相同的滑轮组（绳重和摩擦不计），分别将重力相同的两个物体匀速提高到相同高度，则所用的拉力F1 ___________F2；其机械效率η1 ___________η2。（填“>”、“＜”或“=”）。
14．（2022春·广西贺州·八年级统考期末）某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示，实验装置如图所示。请回答下列问题：
实验次数 1 2
钩码重G/N 4 4
钩码上升高度h/m 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6
绳端移动的距离s/m 0.3 0.4
机械效率η 71.4%
（1）根据表中数据可知第2次实验使用的是滑轮组________（选填“甲”或“乙”）；
（2）计算第2次实验中的机械效率η=________%；
（3）通过2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮________，滑轮组的机械效率越低。
三、作图题
15．（2022春·广西南宁·八年级统考期末）（1）如图所示，小球静止在水中，请画出小球的受力示意图；
（2）请在图中画出动力F1的动力臂l1。
16．（2022春·广西百色·八年级统考期末）图中，轻质杠杆OA在力F1、F2的作用下处于静止状态，L2为力F2的力臂。请在图中画出力F1的力臂L1和力F2的示意图。
17．（2022春·广西玉林·八年级统考期末）如图所示，某旅客正拖着行李箱前，请在图中画出拖力F的力臂L。
18．（2022春·广西贺州·八年级统考期末）请画出图中重物G所受重力的示意图和拉力F的力臂（用L把力臂表示出来）。
19．（2022春·广西河池·八年级统考期末）如图所示，是动滑轮的示意图。动滑轮的实质是杠杆，请你画出该杠杆的动力臂l1和阻力臂l2。
20．（2022春·广西贺州·八年级统考期末）请在图中用笔画线，画出用滑轮组提升重物最省力的绕法。
四、实验题
21．（2022春·广西梧州·八年级统考期末）在做“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）如图甲所示，为使杠杆在_________位置平衡，可以将左端的平衡螺母向______调；
（2）实验时，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，这样做的好处是_______；
（3）调节平衡后，在杠杆两侧挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，并记录相关数据。改变钩码的数量及位置多次实验，小明得出杠杆的平衡条件______。如图乙所示，A、B两点分别增加一个钩码，则杠杆________（选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持平衡”）；
（4）多次实验的目的是_________；
（5）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐_________（选填“增大”或“减小”），原因是弹簧测力计拉力的力臂在_________（选填“增大”或“减小”）。
22．（2022春·广西南宁·八年级统考期末）图是某实验小组做探究“杠杆平衡条件”的实验情景，所用杠杆刻度均匀，各钩码重均为0.5N。
（1）杠杆安装好后处于如图甲所示的静止状态，此时的杠杆________（选填“是”或“不是”）平衡状态，为了研究的方便，应将杠杆右侧的螺母向________（选填“左”或“右”）调节，使杠杆处于水平平衡状态，这样做的目的是为了便于测量________。 杠杆平衡后，在实验过程中，________（选填“可以”或“不可以”）再调节螺母；
（2）杠杆调节好后，在杠杆两边分别挂上数量不同的钩码，改变钩码数量和位置，使杠杆处于水平平衡状态，记录数据如下表：
次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂l2/cm
1 1 10 1 10
2 2 15 3 10
3 3 20 4 15
分析实验数据可知，杠杆平衡的条件为：________；根据结论可知，杠杆上A点处挂2个钩码，如图乙所示，则在B点处挂________个钩码，才能使杠杆在水平位置平衡；
（3）如图丙所示，也可以用弹簧测力计替代钩码完成实验。用弹簧测力计竖直向上拉杠杆，使杠杆处于水平平衡状态，当弹簧测力计逐渐向右斜时，杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计示数将________（选填 “变大”、“变小”或“不变”）。
23．（2022春·广西贺州·八年级统考期末）小富要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”，他猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：①接触面所受的压力大小；②接触面的粗糙程度；
接下来小富通过如图所示实验操作验证他的猜想：
（1）实验中小富用弹簧测力计水平拉着木块在长木板上滑动，使木块保持水平______运动，这样做根据________的知识得出拉力等于摩擦力，测出木块所受摩擦力的大小；
（2）如果小富要探究猜想①，他应该选择______两幅图，根据图中弹簧测力计的示数得出结论：接触面粗糙程度相同时，______；
（3）如果小富要探究猜想②，他应该选择______两幅图，根据图中弹簧测力计的示数的得出结论：_______；
（4）如图所示，小富将木板面支起，仍用弹簧测力计拉着木块斜向上做匀速直线运动，就可以测量出此斜面的机械效率，已知此时木板和水平面夹角为30°，弹簧测力计拉力为50N，木块重力为80N，则此斜面的机械效率是______。
五、计算题
24．（2022春·广西贺州·八年级统考期末）如图是质量为60kg 的工人利用滑轮组提升重为810N 物体的示意图，某段提升过程中物体匀速上升的速度为0.1m/s。绳端的拉力为300N，不计绳重及绳与滑轮间的摩擦。求：
（1）工人拉绳子的速度；
（2）滑轮组的机械效率。
25．（2022春·广西梧州·八年级统考期末）搬运工人用如图所示的滑轮组将一个重120N的物体匀速提升3m，所用的拉力为50N，时间为20s，不计绳重及摩擦。求：
(1)有用功；
(2)拉力做的功；
(3)拉力的功率；
(4)滑轮组的机械效率。
26．（2022春·广西百色·八年级统考期末）如图所示，甲工人用F甲=80N的水平推力推动重为600N的货物，从A处水平路面上匀速移动5m至仓库门口B处，用时20s；乙工人接着使用滑轮组拉动该货物在竖直方向上匀速移动3m到达指定位置C，滑轮组的机械效率为80%。求：
（1）甲工人做的功多少J？
（2）甲工人做功的功率是多少W？
（3）利用滑轮组提升货物所用的拉力F乙是多少N？
参考答案：
1．C
【详解】A．使用食品夹时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误；
B．定滑轮是一个等臂杠杆，即动力臂等于阻力臂，不省力、也不费力，故B错误；
C．使用瓶盖起子时，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，故C正确；
D．使用钓鱼竿时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故D错误．
2．B
【详解】由题意可知：松动螺子，使用长长的管套时可以使杠杆的动力臂增加，阻力臂和阻力大小不变，故根据杠杆平衡原理，利用这种方式可以省力。故ACD错误，B正确。
故选B。
3．D
【详解】舂在工作时杠杆，其自身的重力是阻力，据杠杆的平衡条件，增大动力臂，可减小动力，将支点向左移动，可增大动力臂，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4．B
【详解】CD．一根硬棒撬动石头，动力臂大于阻力臂，故是省力杠杆，故CD错误；
AB．省力但是费距离，故A错误；B正确。
故选B。
5．D
【详解】滑轮的轴固定在旗杆上，所以该滑轮是个定滑轮，使用定滑轮的优点是可以改变拉力的方向，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
6．A
【详解】AB．图甲中，滑轮的轴随物体一起移动，是动滑轮，动滑轮是动力臂大于阻力臂的杠杆，使用动滑轮可以省力。在不计绳重及摩擦时，向F1方向用力时，动力臂是阻力臂的两倍，所以
F1=G
向F2方向用力时，动力臂小于阻力臂的两倍，所以
F2>G
那么
F1
CD．图乙中，滑轮的轴不随物体一起移动，是定滑轮，使用定滑轮不能省力，但能改变力的方向，在不计绳重及摩擦时，向F3、F4方向用力，其大小相等，即
F3=F4=G
故CD正确，不符合题意。
故选A。
7．C
【详解】A．物体所受重力做的功（有用功）为
W有＝Gh＝54N×1m＝54J
故A错误；
BD．由图可知
n＝3
绳子自由端移动的距离为
s＝nh＝3×1m＝3m
拉力做的总功为
W总＝Fs＝20N×3m＝60J
故BD错误；
C．滑轮组的机械效率为
故C正确。
故选C。
8．B
【分析】提高滑轮组的机械效率可以从增大有用功或减小额外功来实现，
【详解】AC．绕绳的方式与重物提升的高度对机械效率没有影响，故AC错；
B．减小动滑轮的质量可减小额外功，故B正确；
D．减小被提升物的质量，可是减小有用功，会减小机械效率，故D错；
9． b 变短
【详解】[1][2]根据杠杆平衡条件可知，当阻力和阻力臂不变时，要让动力最小，则要让动力臂最长，如图所示，最长的动力臂为OA，则此时当F方向与动力臂垂直时最省力，故作用在A点的力沿b方向时最小。若力沿c的方向时力臂变短，动力将变大。
10． 30 15
【详解】[1]图甲中滑轮的轴固定不动，为定滑轮，其实质是等臂杠杆，不能省力；不计绳重及绳与滑轮之间的摩擦，拉力
F1=f=30N
[2]图乙中滑轮随物体一起运动，为动滑轮，其实质是动力臂等于二倍阻力臂的杠杆，可以省一半的力，不计动滑轮重、绳重及绳与滑轮之间的摩擦，拉力
11． 力 250 500
【详解】[1]动滑轮可以省力，但是费距离。
[2]用一个动滑轮提起重为500N的物体，使用动滑轮，承担物重的绳子股数为n=2，不计摩擦及滑轮自重，那么拉力为
[3]如果用一个定滑轮提起它，因为定滑轮是不省力的，故需要500N的力。
12． 轮 省力
【详解】[1]图示中，自行车的车把手及中间的轴相当轮轴，车把手是轮轴的轮。
[2]转弯时，力作用在车把手上，即作用在轮轴的轮上，起省力的作用。
13． ＜ =
【详解】[1]甲图中，承担物体绳子的段数n=3，不计绳重和摩擦，则所用拉力的大小为
乙图中，承担物体绳子的段数n′=2，不计绳重和摩擦，则所用拉力的大小为
由于物重和动滑轮的中都相同，所以F1 F2。
[2] 不计绳重和摩擦，则滑轮组的机械效率为
因为两种情况中，物重和动滑轮的中都相同，故η1=η2。
14． 乙 62.5 动滑轮的个数越多（或动滑轮的质量越大）
【详解】（1）[1]根据绳子移动的距离与物体升高高度的关系s=nh，绳子的有效段数
故使用的是滑轮组乙。
（2）[2]计算第2次实验中的机械效率
（3）[3]通过对第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（或动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率越低。
15．（1） （2）
【详解】（1）小球静止在水中，浮力和重力是平衡力，两个力的大小相等，重力与浮力的作用点都在小球重心，过重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段，并分别用G和F浮表示，即为其所受重力和浮力示意图，作图时两条线段长度要相等。如图所示：
（2）图中杠杆支点在O点，从支点O向动力作用线引垂线，可得动力臂l1，如图所示：
16．
【详解】力臂是支点到力的作用线的距离，作F1的延长线，过支点O作F1的垂线，即为F1的力臂L1；过力臂L2的下端作垂直于L2的直线，与杠杆OA的交点为力F2的作用点，方向向左，即为F2，如图所示：
17．
【详解】由图知，O为支点，从O点作力F作用线的垂线，垂线段L即为其力臂，如图所示：
18．
【详解】找到物体的几何中心即重心，从重心开始，竖直向下画一条带箭头的线段，标出G，即为重物重力的示意图，从支点O向F所在的直线作垂线，并标出l，即为拉力F的力臂，如下图所示
19．
【详解】动滑轮的支点O在绳与轮最左边的接触点；F为动力，作用点在绳与轮最右边的接触点；阻力作用点在轴上，方向竖直向下；从支点O分别向动力作用线和阻力作用线画垂线，就得到动力臂l1和阻力臂l2，如图所示：
20．
【详解】该承担动滑轮和重物的绳子股数最多n=3，从动滑轮的钩开始绕线，如图：
21． 水平 左 便于测量力臂 F1L1=F2L2 右端下沉 实验结论具有普遍性 增大 减小
【详解】（1）[1][2]由图知道，杠杆的左端上翘，因为杠杆倾斜时，杠杆的重心偏向杠杆下沉的一端，左、右两端的螺母（或一端的螺母）要向杠杆上翘的一端调节。所以，平衡螺母向应上翘的左端移动，使杠杆在水平位置平衡。
（2）[3]实验前先要调节杠杆在水平位置平衡，施加的动力和阻力的方向都是竖直方向，是为了便于测量力臂的长度。
（3）[4]设一个钩码重力为G，横杆上一小格为L，调节平衡后，在杠杆两侧挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，由图乙知道
左边=F2L2=3G×2L=6GL
右边=F1L1=2G×3L=6GL
左边等于右边，改变钩码的数量及位置多次实验，左边依然等于右边，小明据此得出杠杆的平衡条件
动力×动力臂=阻力×阻力臂
[5]设一个钩码重为G，一格的长度为L，若A、B两点分别增加一个钩码，则左侧
4G×2L=8GL
右侧
3G×3L=9GL
因为8GL＜9GL，即左侧力与力臂的乘积小于右侧力与力臂的乘积，所以，杠杆右端下沉。
（4）[6]本题为探究性实验，实验中多次实验，是为了得出普遍性结论，避免偶然性。
（5）[7][8]由图丙知道，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，当弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动时，阻力、阻力臂不变，动力臂逐渐变小，根据杠杆平衡条件知道，动力逐渐变大，即弹簧测力计示数将逐渐减小。
22． 是 右 力臂 不可以 动力×动力臂=阻力×阻力臂##F1l1=F2l2 3 变大
【详解】（1）[1]杠杆的平衡状态是指：杠杆处于静止或匀速转动。由图甲知，杠杆静止，此时杠杆处于静止状态。
[2][3]图甲中，杠杆的左端下沉，应将右侧的平衡螺母向右调节，才能让杠杆在水平位置平衡。这样可使力臂在水平方向，力臂与杠杆重合，直接读出杠杆上的对应的刻度便是力臂的长度，便于测量力臂。
[4]杠杆平衡后，进行实验时，只能通过调节力的大小及力臂来调节杠杆再次平衡，不能调节螺母。
（2）[5]由表格数据知，每组对应的动力与动力臂的乘积都和阻力与阻力臂的乘积相等。所以杠杆的平衡条件是：动力×动力臂=阻力×阻力臂。
[6]设每个钩码的重力为G，杠杆每个小格的长度为l。图乙中，据杠杆的平衡条件有
2G×3l=nG×2l
解得，n=3。在B处应挂3个钩码。
（3）[7]弹簧测力计竖直向上拉杠杆，杠杆在水平位置平衡，如图丙。当弹簧测力计逐渐向右斜时，对应的动力臂变小，而阻力与阻力臂不变，据杠杆平衡条件知，动力变大，所以测力计的示数变大。
23． 匀速直线运动 二力平衡 甲和乙 接触面越粗糙相同时，压力越大，摩擦力越大 甲和丙 压力大小相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大 80%
【详解】（1）[1][2]实验中，木块处于平衡状态时，拉力大小等于滑动摩擦力大小，用弹簧测力计拉着木块在水平面上做匀速直线运动，此时木块处于平衡状态，受力平衡，根据二力平衡的知识可知，此时弹簧测力计的拉力大小等于摩擦力大小。
（2）[3]探究滑动摩擦力和压力大小的关系时需控制接触面粗糙程度相同，改变压力的大小，由图可知，符合条件的是甲和乙两次实验。
[4]乙实验压力大，弹簧测力计示数大，所以可得出结论是：接触面越粗糙相同时，压力越大，摩擦力越大。
（3）[5]探究滑动摩擦力和接触面粗糙程度的关系时需控制压力大小相同，改变接触面的粗糙程度，由图可知，符合条件的是甲和丙两次实验。
[6]丙实验接触面粗糙，弹簧测力计示数大，所以可得出结论是：压力大小相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
（4）[7]木板和水平面夹角为30°，据勾股定理可知，斜面的长度
s=2h
斜面的机械效率
24．（1）0.3m/s；（2）90%
【详解】解：（1）由题意可知，使用滑轮组工作时，动滑轮和重物的总重由三股绳子承担，工人拉绳子的速度是重物上升速度的3倍，即
v人绳=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s
（2）根据，滑轮组的机械效率为
答：（1）工人拉绳子的速度为0.3m/s；
（2）滑轮组的机械效率为90%。
25．(1)360J；(2)450J；(3)22.5W；(4)80%
【详解】(1)克服物体重力所做的功为有用功
(2)动滑轮上有三段绳子，则绳子自由端移动距离为
则拉力做功为
(3)拉力的功率为
(4)滑轮组机械效率
答：(1)有用功为360J；
(2)拉力做的功为450J；
(3)拉力的功率为22.5W；
(4)滑轮组的机械效率为80%。
26．（1）400；（2） 20；（3）250
【详解】解：（1）根据W=Fs可知，甲工人做的功为
（2）根据，甲工人做功的功率为
（3）根据W=Gh可得，提升货物时，所做的有用功为
提升货物时，所做的总功由得
提升货物所用的拉力F乙由得
答：（1）甲工人做的功是400J；
（2）甲工人做功的功率是20W；
（3）利用滑轮组提升货物所用的拉力F乙是250N。
