北师大版八年级物理下册第九章机械和功专题训练
考试时间：90分钟；命题人：物理教研组
考生注意：
1、本卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，满分100分，考试时间90分钟
2、答卷前，考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置，如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用涂改液、胶带纸、修正带，不按以上要求作答的答案无效。
第I卷（选择题 30分）
一、单选题（10小题，每小题3分，共计30分）
1、下列数据较为接近实际情况的是（ ）
A．一个中学生对水平地面的压力约为500N
B．重庆南山一棵树的气压约为
C．一个鸡蛋悬浮在盐水中受到的浮力约为5N
D．将两个鸡蛋举高1m克服鸡蛋重力做功约为10J
2、在甲、乙两图中，甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为m、2m的两个物体在大小为F的水平恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论正确的是（ ）
甲 乙
A．甲图中 F 做的功小于乙图中 F 做的功
B．甲图中 F 做的功等于乙图中 F 做的功
C．甲图中 F 做的功大于乙图中 F 做的功
D．条件不足，无法确定甲、乙图中 F 做的功谁大
3、把重为15牛的冰块抛出后，冰块在水平冰面上滑行40米而停止，则冰块滑行中（ ）
A．人对冰块做功600焦 B．重力对冰块做功600焦
C．人和重力对冰块都没有做功 D．冰块克服摩擦阻力做功600焦
4、小明同学从一楼走到三楼，若所用时间为30s，楼房层高为3m，那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值（ ）
A．1000W B．100W C．10W D．1W
5、如图所示，杠杆挂上钩码后刚好平衡，每个钩码的质量相同，下列说法正确的是（ ）
A．左右钩码各向支点移一格杠杆将逆时针转动
B．左右各减少一个钩码杠杆将顺时针转动
C．左右各减少一半钩码杠杆仍然平衡
D．左右各增加两个钩码杠杆仍然平衡
6、工人用如图4所示的动滑轮，将重1000N的物体在5s内匀速竖直提升了1m，人对绳自由端
的拉力F为600N，不计绳重和摩擦。以下结论正确的是（ ）
A．动滑轮的有用功为600J B．动滑轮的重力为400N
C．滑轮的机械效率为83.3% D．拉力F的功率为120W
7、如图所示，重300N的物体在20N的水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s，滑轮组的机械效率为80%，则在此过程中下列说法正确的是（ ）
A．绳子自由端移动的距离为2m
B．物体与地面间的滑动摩擦力为48N
C．拉力F的功率为4W
D．有用功为120J
8、下列关于简单机械和能的说法中正确的是（ ）
A．镊子和定滑轮都是等臂杠杆
B．使用滑轮组的优点是既可以省力又可以省距离
C．洒水车在水平路面上匀速洒水的过程中，水和车的整体动能和机械能都在减小
D．同一滑轮组匀速提升不同的重物，机械效率是相同的
9、下列各情境中，小阳对书包做功的是（ ）
A．小阳背书包匀速走在水平路面上
B．小阳背着书包站在车站等车
C．小阳把放在地面的书包向上拎起
D．小阳不慎将书包从手中脱落
10、如图所示，动滑轮重为1N，拉力F为5N，则重物G和弹簧秤读数为（ ）
A．G为4N，弹簧秤读数为5N B．G为9N，弹簧秤读数为10N
C．G为10N，弹簧秤读数为5N D．G为9N，弹簧秤读数为5N
第Ⅱ卷（非选择题 70分）
二、填空题（5小题，每小题4分，共计20分）
1、将如图1所示的钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙就相当于一个 （选填斜面或轮轴）。如图2，用滑轮拉着一重为40 N的物体向上做匀速直线运动，该滑轮为 滑轮，如果不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦，则拉力F为 N。
2、如图所示，杠杆水平平衡。杠杆可在竖直平面内绕固定点O自由转动，杠杆上相邻刻线间的距离相等。使用的每个钩码质量均为50g，若在杠杆上的B点悬挂2个钩码，为使杠杆保持水平平衡状态，应该在A点悬挂 个钩码。
3、如图所示，沿斜面把质量为24kg的一个物体匀速拉到最高处，沿斜面向上的拉力是F=200N，斜面长2m、高1m，则其机械效率是 %，物体所受摩擦力 N。（g=10N/kg）
4、跳绳是一种简便易行的锻炼方式，图中描绘了某同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t变化的图象。由图象可知，它的重心移动的最大高度为6cm，若该同学的体重为600N，则他在1min内克服重力做功的功率为 W。
5、如图所示，工人用定滑轮匀速提升质量为20kg的物体，所用的拉力为220N，物体升高的高度为2m．则此过程中的有用功 ，总功 ，定滑轮的机械效率 ．(g取10N/kg)．
三、计算题（5小题，每小题6分，共计30分）
1、我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，AG600空载时质量为40t，最多可储水10t。，为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。
①在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处，将所蓄水分次投下，每次投水200kg，用时20s到达地面。求每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率；
②在水面滑行测试中：AG600蓄一定质量的水，若飞机发动机牵引力的总功率始终保持2.4×106W．飞机在水面上以36km/h的速度匀速滑行了1min，滑行过程中飞机总重力为所受阻力f的2倍。求这次测试所蓄水的质量为多少千克。（取g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）
2、如图所示，重力不计的木棒可绕支点O无摩擦转动，支点距左端L1=0.5m距右端L2=0.2m。当把A、B两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点上时，木棒在水平位置平衡。已知A为质量为2kg的正方体，B为边长0.1m，密度8×103kg/m3的正方体。（g=10N/kg）
（1）绳子对A的拉力FA；
（2）绳子对B的拉力FB；
（3）正方体B对地面的压强p。
3、图甲是用滑轮组匀速提升物体的示意图，卷扬机对绳子竖直向下的拉力F与卷扬机拉动绳子的速度v的关系如图乙所示。当使用这个装置提升重为850N的物体A时，卷扬机拉动绳子的速度为0.2m/s，不计绳重及摩擦，卷扬机的拉动绳子的功率保持不变。
（1）求提升物体A时卷扬机对绳子的拉力FA；
（2）求动滑轮受到的重力G动；
（3）若用该装置提升另一物体B时，卷扬机拉动绳子的速度为0.5m/s，求此时滑轮组的机械效率η。（计算结果保留数）
4、喝饮料时，将横截面积为S的吸管竖直插入饮料中，在大气压作用下，管中液面缓慢上升，如图甲所示。设饮料密度为ρ，g为已知常量，忽略杯中液面变化，当管内液面上升h时（如图乙所示）。
（1）管内气压比管外气压 （填“高”或“低“）；
（2）吸入管内的饮料质量为 ：
（3）对饮料做了多少功？
5、如图所示，工人用滑轮组匀速提升重800 N的货物，所用的拉力F为500 N，货物在50 s内匀速上升5 m。不计绳重及细绳与滑轮间的摩擦，求：
（1）在此过程中工人所做的有用功。
（2）拉力做功的功率。
（3）滑轮组的机械效率。
（4）若工人用滑轮组匀速提升重1000 N的货物，则滑轮组的机械效率。（结果保留至1%）
四、实验探究（2小题，每小题10分，共计20分）
1、如图甲所示为测定动滑轮机械效率的示意图．用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升至B位置，同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升至B'位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图乙所示．
请根据以上信息完成下列各题．（g取10N/kg）
①弹簧测力计的示数为 N；拉力F所做的功为 J．
②动滑轮的机械效率约为 ．（结果保留到0.1%）
2、研究定滑轮的特点：
（1）在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是 和 。
（2）如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是 。
（3）旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮 的特点。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】A
【解析】【解答】A．一个中学生的体重在500N左右，对水平地面的压力约为500N，A符合题意；
B．大气压强随海拔高度的增加而减小。海平面处的气压约1.0×105Pa，所以重庆南山一棵树的气压要低于1.0×105Pa，B不符合题意；
C．鸡蛋受到的重力为G=mg=50×10-3kg×10N/kg=0.5N
鸡蛋悬浮在盐水中，鸡蛋受到的重力和浮力相等，即浮力为0.5N，C不符合题意；
D．两个鸡蛋的重力约为1N，将两个鸡蛋举高1m克服鸡蛋重力做功约为W=Gh=1N×1m=1J
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】凭借生活经验和识记的数据估测，并结合公式进行计算得出符合选项的答案。
2、【答案】B
【解析】【解答】由题意可知，两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离s，根据W＝Fs可知，甲图中F做的功等于乙图中F做的功。
故答案为：B。
【分析】根据W＝Fs可得解.
3、【答案】C
【解析】【解答】冰块在手的作用下开始运动，出手后靠惯性在水平方向移动了距离，由W＝Fs知，虽然冰块滑动了较大的距离，但人对冰块没有作用力，所以人对冰块不做功，A不符合题意；冰块受重力作用，但在重力方向上没有移动距离，根据公式W＝Gh可知重力没有对冰块做功，B不符合题意；综上所知C符合题意；冰块在滑行过程中受到摩擦力的作用，但是不知道摩擦力的大小，根据公式W＝fs可知，不能求出冰块克服摩擦阻力做的功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二 是物体在力的方向上通过的距离.
4、【答案】B
【解析】【解答】小明同学体重约500N，一层楼高3m，从一楼跑到三楼有两层楼高为6m，所用时间为30s，则克服自己重力做功的功率： 。
故答案为：B
【分析】根据重力和高度的乘积计算克服重力做的功，利用功和时间的比值计算功率。
5、【答案】C
【解析】【解答】A.当钩码移动后，杠杆左侧乘积为4×1，杠杆右侧的乘积为2×3，右侧重，杠杆顺时针转动，A不符合题意；
B.当杠杆左右减少一个钩码后，杠杆左侧3×2，杠杆右侧1×4，杠杆左侧偏重，会逆时针转动，B不符合题意；
C.当杠杆各减少一半时，杠杆左侧2×2，杠杆右侧1×4，两侧相等，杠杆继续平衡，C符合题意；
D.左右增加钩码时，杠杆左侧6×2，杠杆右侧4×4，杠杆两侧乘积不相等，杠杆不平衡，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】根据杠杆平衡条件，利用动力×动力臂=阻力×阻力臂是否相等，判断杠杆是否平衡。
6、【答案】C
【解析】【解答】解：A、动滑轮的有用功：W＝Gh＝1000N×1m＝1000J，A不符合题意；
B、不计绳重和摩擦，动滑轮的重力为：G动＝nF﹣G物＝2×600N﹣1000N＝200N，B不符合题意；
C、绳端移动的距离：s＝nh＝2×1m＝2m，总功：W＝Fs＝600N×2m＝1200J，η＝ ＝ ×100%≈83.3%，C符合题意；
D、拉力F的功率为：P＝ ＝ ＝240W，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】 结合题意，根据s=nh求出绳子自由端移动距离，根据W总=Fs求出总功，根据W有用=Gh求出有用功，根据W总=W有用+W额求出克服动滑轮重做的额外功，由于不计绳重及摩擦，再根据W额=G动h求出动滑轮重；根据η＝ 求出机械效率，利用P=求得拉力做功的功率.
7、【答案】B
【解析】【解答】解：A、由图知，n＝3，则绳子自由端移动的距离：s绳＝3s物＝3v物t＝3×0.2m/s×10s＝6m，A不符合题意；
B、有用功W有＝fs物，拉力做的总功W总＝Fs绳，
因为η＝ ＝ ＝ ＝ ，
所以物体与地面间的滑动摩擦力：
f＝η×3F＝80%×3×20N＝48N，B符合题意；
C、拉力做功为：W总＝Fs绳＝20N×6m＝120J，
拉力做功的功率：P＝ ＝ ＝12W，C不符合题意；
D、有用功：W有＝fs物＝fv物t＝48N×0.2m/s×10s＝96J，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用s=vt求物体移动距离，拉力端移动的距离等于物体移动距离的n倍；利用η＝ ＝ 求摩擦力f；再利用W总＝Fs绳求拉力做的总功，再利用P＝ 功率公式求拉力做功功率；利用W有＝fs物＝fv物t计算拉力做的有用功.
8、【答案】C
【解析】【解答】解：A、镊子在使用时，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；定滑轮实质是等臂杠杆，A不符合题意；
B、使用滑轮组的优点是既可以省力，同时可以改变力的方向，但不能同时省距离，B不符合题意；
C、洒水车水平路面上匀速洒水的过程中，质量变小、速度不变、所处高度不变，水和车的整体动能和机械能都在减小，C符合题意；
D、同一滑轮组匀速提升不同的重物，有用功变化；提升动滑轮和绳子、克服摩擦做的额外功几乎不变，总功变化，有用功与总功的比值变化，机械效率变化，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】三种杠杆：(1)省力杠杆：L1>L2,平衡时F1
(3)等臂杠杆：L1=L2,平衡时F1=F2.特点是既不省力，也不费力.（如：天平）
使用滑轮组的优点是既可以省力，同时可以改变力的方向，但不能同时省距离.
动能大小的影响因素：质量、速度.质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度.机械能：动能和势能的统称.（机械能=动能+势能）
同一滑轮组匀速提升质量越大的重物，机械效率越大.
9、【答案】C
【解析】【解答】A．小阳背着书包匀速走在水平路面上，力的方向是竖直向上的，运动的方向为水平方向，不是在力的方向上通过距离，对书包不做功，A不符合题意；
B．小阳背着书包站在车站等车，有力，但没有通过距离，不做功，B不符合题意；
C．小阳把放在地面的书包向上拎起，书包在小阳的力的方向上通过了距离，做功，C符合题意；
D．小阳不慎将书包从手中脱落，书包在重力的方向上通过了距离，重力做功，但小阳没有施加力，不做功，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二 是物体在力的方向上通过的距离。
10、【答案】D
【解析】【解答】解：此时弹簧秤与拉力F共同承担重物和滑轮的重力，
因拉力F为5N，所以弹簧秤读数也为5N；
1N+G=10N，所以G=9N，D符合题意，
故答案为：D。
【分析】动滑轮的特点是可以省力，如不考虑动滑轮重力和摩擦，恰好可以省一半力.
二、填空题
1、【答案】轮轴；动；20
【解析】【解答】钥匙插入锁孔转动开锁时，钥匙绕锁孔的中心转动，相当于一个轮轴，动力施加在轮上。
如图，滑轮随物体一起向上运动，所以是动滑轮。
如果不计滑轮重及细绳与滑轮间的摩擦，则拉力为
【分析】中心转轴移动的为动滑轮，动滑轮可以省力但不能改变力的方向，其中拉力等于物体重力的一半，但是拉力移动的距离为重物移动距离的两倍。
2、【答案】3
【解析】【解答】力臂的单位采用“格”，力的单位采用“个”，根据杠杆平衡条件 有 ，
【分析】根据杠杆平衡条件，结合杠杆上力臂大小，可以计算钩码个数。
3、【答案】60；80
【解析】【解答】有用功W有=Gh=mgh=24kg×10N/kg×1m=240J
拉力做的总功W总=Fs=200N×2m=400J
斜面的机械效率η 100%=60%
额外功W额=W总﹣W有=400J﹣240J=160J
由W额=fs可得，物体所受的摩擦力f 80N
【分析】根据重力和高度的乘积计算做功；利用力和距离的乘积计算做功多少；有用功和总功的比值计算机械效率；利用功和距离的比值计算力的大小。
4、【答案】90
【解析】【解答】由图可知，每次跳绳同学重心移动的最大高度为6cm，则每次跳绳做功为
每0.4s完成一次跳绳全动作，则每分钟跳绳次数为
他在1min内克服重力做功为
则做功的功率为
【分析】根据重力和高度的乘积计算功的大小，利用功和时间的比值计算功率。
5、【答案】400J；440J；90.9%
【解析】【解答】根据物体的质量可以计算有用功为W有用=mgh=20kg×10N/kg×2m=400J，总功为W总=Fs=220N×2m=440J，机械效率为。
故答案为：400J；440J；90.9%。
【分析】利用物体的重力和高度的乘积计算有用功，拉力和移动的距离计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率。
三、计算题
1、【答案】解：①每次投下的水在下落过程中重力做功：
W＝Gh＝m水gh＝200kg×10N/kg×150m＝3×105J，
重力做功的平均功率：
P＝ ＝ ＝1.5×104W；
②飞机在水面上的速度v＝36km/h＝10m/s，
由P＝ ＝ ＝Fv可得，飞机受到的牵引力：
F＝ ＝ ＝2.4×105N，
因为飞机匀速滑行，所以飞机受到的阻力：f＝F＝2.5×105N，
由题意可知，f＝0.5G总，
则此时飞机的总重力为：G总＝2f＝2×2.4×105N＝4.8×105N；
此时飞机的总质量为：
m总＝ ═ ＝4.8×104kg＝48t；
飞机所蓄水的质量为m3＝m总﹣m1＝48t﹣40t＝8t＝8000kg；
答：①每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率为1.5×104W；
②这次测试所蓄水的质量为8000kg。
【解析】【分析】（1）利用W=Gh计算每次投下的水在下落过程中重力做功，然后利用 P＝ 计算功率；
② 由P＝ ＝ ＝Fv可得飞机受到的牵引力 ，根据阻力与重力的关系求出重力，进一步求得 飞机的总质量 .
2、【答案】（1）解：绳子对A的拉力FA=GA=mAg=2kg×10N/kg=20N
答：绳子对A的拉力20N；
（2）解：绳子对B的拉力等于绳子对杠杆的拉力,根据杠杆平衡条件可得FAL1=FBL2
拉力为
答：绳子对B的拉力50N；
（3）解：B的重力GB=mBg=rVg=8×103kg/m3×(0.1m)3×10N/kg=80N
B对地的压力F=GB—FB=80N-50N=30N
B对地压强
答：正方体B对地面的压强3000Pa。
【解析】【分析】（1）根据物体的质量和计算重力；
（2）根据杠杆的平衡条件，结合已知的力臂和力，可以计算未知的力的大小；
（3）根据物体的质量计算重力；利用压力和受力面积的比值计算压强。
3、【答案】（1）解：由图像可知
时
答：提升物体A时卷扬机对绳子的拉力FA为450N
（2）解：由
得
答：动滑轮受到的重力G动为50N
（3）解：由图像得
时
所以卷扬机的功率
卷扬机拉物体B，且拉动绳子的速度为0.5m/s 时的拉力
因此物体B的重力
此时滑轮组的机械效率
答：此时滑轮组的机械效率η为86%。
【解析】【分析】对于该滑轮组，与动滑轮接触的有两段绳子，所以自由端移动的距离是物体移动的2倍，结合自由端移动的距离求解物体运动的距离；拉力为物重和滑轮重之和的一半，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，利用公式W=Fs求解做功，两者相除即为机械效率。
4、【答案】（1）低
（2）ρSh
（3）由题意可知，对饮料做功即为克服吸管中饮料的重力而做功，由图可知，管中饮料重心上升的高度△h＝ h，
对饮料做了功：W＝G△h＝mg△h＝ρVg× h＝ρShg× h＝ ρSgh2。
【解析】【解答】解：（1）吸饮料时，排出了管内部分空气，管内气压就变小了，管外饮料在大气压作用下，进入管内。（2）吸入管内饮料体积V＝Sh，由ρ＝ 可得，吸入管内的饮料质量m＝ρV＝ρSh；（3）由题意可知，对饮料做功即为克服吸管中饮料的重力而做功，由图可知，管中饮料重心上升的高度△h＝ h，
对饮料做了功：W＝G△h＝mg△h＝ρVg× h＝ρShg× h＝ ρSgh2。
故答案为：（1）低；（2）ρSh；（3）对饮料做了 ρSgh2的功。
【分析】（1）大气压的应用主要是利用气压差产生的压力差，常见的有吸管吸饮料、吸盘吸玻璃、注射器吸药液、钢笔吸墨水、活塞式抽水机抽水等.
（2）结合饮料的体积及密度计算公式ρ＝ 可得吸入管内的饮料质量.
（3）利用W＝G△h＝mg△h求得饮料做的功.
5、【答案】（1）解：工人所做的有用功： ；
答：在此过程中工人所做的有用功为4000J
（2）解：由图可知，n=2，则绳端移动的距离 ；
总功： ；
拉力做功的功率： ；
答：拉力做功的功率为100W
（3）解：滑轮组的机械效率： ；
答：滑轮组的机械效率为80%
（4）解：因不计绳子重和摩擦，由 可得动滑轮的重力： ，
则根据
可得提升重1000N的货物的机械效率为： 。
答：工人用滑轮组匀速提升重1000N的货物，则滑轮组的机械效率为83%。
【解析】【分析】（1）根据物体的重力和高度的乘积计算有用功；（2）拉力和移动距离的乘积计算总功，功和时间的比值计算功率；（3）有用功和总功的比值计算机械效率。
四、实验探究
1、【答案】1.2；0.24；83.3%
【解析】【解答】①由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.2N；
弹簧测力计移动的距离为：s=45cm-25cm=20cm=0.2m，
拉力F所做的功为：W=Fs=1.2N×0.2m=0.24J；
②钩码的重力为：G=mg=200×10-3kg×10N/kg=2N，
钩码上升的高度为：h=10cm-0cm=10cm=0.1m，
有用功为：W有用=Gh=2N×0.1m=0.2J，
动滑轮的机械效率为：η= ×100%= ×100%≈83.3%
【分析】观察弹簧测力计的量程和分度值，根据指针的位置读数即可；求解外力做功，利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可，即W=Fs；用滑轮组提升物体，拉力作的功为总功，克服重力做的功为有用功，两者相除即为机械效率。
2、【答案】（1）弹簧测力计对绳子末端的拉力；物体的重力
（2）F1=F2=F3
（3）可以改变力的方向
【解析】【解答】(1)在研究使用定滑轮是否省力时，我们需要比较绳子末端受到的拉力和物体的重力大小；用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力。
(2)图乙的装置是一个定滑轮，定滑轮工作的特点既不省力也不费距，所以分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，三个力的大小相等，即F1=F2=F3
(3)虽然既不省力也不费距，但是定滑轮可以改变力的方向，所以旗杆顶部装一个定滑轮能够方便我们升降国旗。
【分析】（1）测量定滑轮工作特点时，需要测量物体的重力和绳子上的拉力；
（2）使用定滑轮时，力的大小不变；
（3）定滑轮可以改变力的方向。
