上海民办协和双语学校人教版初中物理八年级下册第十二章综合知识点复习(培优)
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一、选择题
1.关于图中的简单机械,说法正确的是( )
A .图甲中的剪铁片剪刀的动力臂小于阻力臂,所以是省力杠杆;
B .图乙中旗杆顶端装有动滑轮,利用它来升国旗,可以改变力的方向;
C .利用图丙中的滑轮组提升重物,省功但费距离;
D .利用图丁中的滑轮组提升重物,省力又能改变力方向。
D 解析:D
A .剪铁片剪刀使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A 错误;
B .图乙中旗杆顶端装有定滑轮,利用它来升国旗,可以改变力的方向,故B 错误;
C .使用任何机械都不省功,故C 错误;
D .利用图丁中的滑轮组提升重物既省力又能改变力的方向,使用方便,故D 正确。
2.如图,O 为拉杆式旅行箱的轮轴,OA 为拉杆.现在拉杆端点A 处施加力F ,使箱体从图示位置绕O 点缓慢逆时针转至竖直位置.若力F 的大小保持不变,则力F 的方向应( )
A .垂直于OA 向上
B .竖直向上
C .沿OA 向上
D .水平向左B 解析:B
使箱体从图示位置绕O 点缓慢逆时针转至竖直位置过程中,根据杠杆的平衡条件可得
G F Gl Fl =,可知箱体重力G 大小不变,力F 的大小也保持不变,在转动的过程中G l 是不
断变小的,那么F l 也应该变小;若力F 的方向垂直于OA 向上,F l OA =,大小不变,这种情况不符合要求;若力F 的方向竖直向上,在转动的过程中,F l 不断变小,这种情况符合要求;若力F 的方向沿OA 向上,F 0l =,这种情况不符合要求;若力F 的方向水平向左,在转动的过程中,F l 不断变大,这种情况不符合要求;故选B .
3.用图示装置探究杠杆平衡条件,保持左侧的钩码个数和位置不变,使右侧弹簧测力计的
作用点 A 固定,改变测力计与水平方向的夹角 θ,动力臂l 也随之改变,所作出的“F -θ”图象和“F -l ” 图象中,正确的是
A .
B .
C .
D . C
解析:C
A .动力F 和θ的关系,当F 从沿杆方向(水平向左)→垂直于杆方向(与水平方向成90°)→沿杆方向(水平向右),由图可知,F 对应的动力臂l =OA ×sinθ,动力臂l 先变大后变小,则动力F 先变小后变大,所以A 错误;
B .当θ等于90°时,动力臂最大,动力最小但不为零,所以B 错误; CD .根据杠杆平衡条件Fl =F 2l 2可得:F =22
F l l
,由于F 2、l 2不变,则F 和l 成反比,故C 正确,D 错误。
4.小红用图示装置探究滑轮组提升重物时的机械效率.下表是她设计的实验数据记录表格及所测的数据:小红在实验中所用动滑轮的重量最有可能是
实验 序号 物重 G /N 物体上升 高度h /cm 手的拉力 F /N 绳端移动的距离s /cm 1 2 10 1.0 30 2 3 10 1.4 30 3
6
10
2.5
30
A .0.9N
B .1N
C .1.2N
D .1.5N A
解析:A
由图象知:由3段绳子承担物重,即n =3,若不计摩擦力,根据F =1
n
(G+G 动),带入第一组数据得:动滑轮的重力:
G 动=3F-G =3×1.0N-2N=1N ,
由于摩擦力的存在,所以动滑轮的重力应该小于1N ; 故选A 。
5.如下图所示的四种机械提起同一重物,不计机械自重和摩擦,最省力的是
A .
B .
C .
D . D
解析:D
根据题意知道,在不计机械自重和摩擦的条件下使用的简单机械; A .图的杠杆提升重物时,由于动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆,即 F >G ;
B .用图中的杠杆提升重物时,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,即 F=G ;
C .图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是: n =2,
所以,绳端的拉力是:
1
2
F G = ;
D .图中滑轮组承担物重的绳子的有效股数是: n =3
所以,绳端的拉力是:
1
3
F G =;
综上所述,只有D 图中的机械最省力.
6.关于机械效率,下面说法中正确的是()
A.功率越大的机械,机械效率越高
B.机械效率越高的机械越省力
C.机械效率越低的机械,做的功就越少
D.由于有用功总小于总功,机械效率总小于1D
解析:D
A.功率是单位时间内做的功,表示的是做功的快慢,机械效率是指有用功与总功的比值,两者没有必然的联系,故A不符合题意;
B.机械效率高说明有用功与总功的比值大,与机械省不省力无关,故B不符合题意;C.机械效率是指有用功与总功的比值,机械效率越低,有用功与总功的比值越小,不能说明做的功越少,故C不符合题意;
D.使用任何机械,除了做有用功外,都不可避免地要做额外功,所以有用功总小于总功,机械效率是指有用功与总功的比值,所以机械效率总小于1,故D符合题意。
故选D。
7.如图所示工具在正常使用的过程中,属于费力杠杆的是()
A.羊角锤
B.核桃夹
C.镊子
D.裁纸刀C
解析:C
镊子在正常使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆;羊角锤、核桃夹、裁纸刀在正常使用时,属于省力杠杆,C 选项符合题意。
故选C。
8.如图,用滑轮组将600N的重物在10s内匀速提升了2m,动滑轮重为100N(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是()
A .绳子自由端的拉力是200N
B .绳子自由端拉力的功率是70W
C .滑轮组的机械效率是85.7%
D .提升重物的过程中所做的额外功是400J C 解析:C
A .绳自由端拉力为
11600N 100N 350N 22
F G G =+=+=动()()
故A 错误; B .过程中总功为
350N 4m=1400J W Fs ==⨯
所以拉力做功功率为
W 1400J
1=1400s
W P t =
= 故B 错误; C .有用功为
600N 2m=1200J W Gh ==⨯有
机械效率为
1200J
100%=
100%85.7%1400J
W W
η⨯⨯≈=
有 故C 正确; D .额外功为
1400J-1200J=200J W W W =-=额总有
故D 错误。
故选C 。
9.如图,用同一滑轮组分别将物体A 和物体B 匀速提升相同的高度。
与提升B 相比,提升A 的过程滑轮组的机械效率较大。
若不计绳重与摩擦的影响,则提升A 的过程中,下列说法( ) ①额外功较小 ②额外功相同 ③总功较小 ④总功较大
A .只有①③正确
B .只有②④正确
C .只有①④正确
D .只有②③正确B
解析:B
①②由题知,提起两物体所用的滑轮组相同,将物体提升相同的高度,不计绳重和摩擦,克服动滑轮重力所做的功是额外功,由W 额=G 动h 可知,提升A 和B 所做的额外功相同,故①错误、②正确; ③④滑轮组的机械效率为
100%W W W η=
⨯+有用额外
有用
额外功相同,提升A 物体时滑轮组的机械效率较大,所以提升A 物体所做的有用功较大,由W 总=W 有+W 额可知,提升A 物体所做的总功较大,故③错误、④正确。
故选B 。
10.使用下列工具的情景中,属于费力机械的是( )
A .滑轮组提升重物
B .自拍杆自拍
C .使用扳手固定物体
D .手拉行李箱B
解析:B
A .滑轮组省力的情况由承担物重的绳子段数决定,属省力滑轮,故A 不符合题意;
B .自拍杆自拍时,动力臂要小于阻力臂,为费力杠杆,故B 符合题意;
C .扳手在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C 不符合题意;
D .手拉行李箱时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D 不符合题意。
故选B 。
11.如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与物重G 物的关系,改变G 物竖直向上匀
速拉动弹簧测力计,计算并绘出η与G 物关系如图乙所示,若不计绳重和摩擦,则下列说法正确的是( )
A .当G 物=6N 时,机械效率η=40%
B .此滑轮组动滑轮的重力为2N
C .当G 物=15N 时,弹簧测力计的示数为6N
D .同一滑轮组机械效率η随G 物的增大面增大,最终将超过100%C 解析:C
滑轮组机械效率可表示为
()W G h
G W G G G
G h
η=
=
=
++有物物
总
物动
物
动
由算式可知同一滑轮组机械效率η随G 物的增大面增大,但都不会超过100%,将乙图中数据带入可求动滑轮重力为
12N
=
-12N=3N 80%
G G G η
-=
物
动物 当G 物=6N 时,机械效率为
6N
100%=100%66.7%6N+3N
G G G η=
⨯⨯≈+物物动
动滑轮上有三段绳子,则当G 物=15N 时,弹簧测力计的示数为
15N+3N
=6N 33
G G F '+==物动
故ABD 不正确,C 正确。
故选C 。
12.小明在探究影响滑轮组机械效率的因素时,猜想滑轮组机械效率与下列因素有关:①被提升的物体的重力;②物体被提升的高度;③动滑轮的重力;④承重绳子的段数。
他用相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组,将重物提升相同高度做对比实验来验证猜想,该实验验证的猜想是( )
A.①B.①②C.①②③D.①②③④A
解析:A
如图所示,两动滑轮的重力相同,承重绳子段数相同,重物上升的高度相同,所提升的物体重力不同,由控制变量法可知,该实验验证的猜想是滑轮组的机械效率与被提升的重物重力的关系,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
13.如图所示,保持杠杆在水平位置平衡,在其他条件不变的情况下,下列操作能使弹簧测力计示数变小的是()
A.增加钩码的个数
B.将钩码悬挂点的位置向左移
C.保持拉力方向不变,将弹簧测力计向右移
D.保持弹簧测力计悬挂点的位置不变,使其向左倾斜C
解析:C
A.增加钩码的个数时,阻力变大,阻力臂、动力臂都不变,由F1L1=F2L2可知,弹簧测力计的示数变大,故A不符合题意;
B.将钩码悬挂点的位置向左移时,阻力不变,阻力臂变大,动力臂不变,由F1L1=F2L2可知,弹簧测力计的示数变大,故B不符合题意;
C.保持拉力方向不变,将弹簧测力计向右移时,阻力、阻力臂都不变,动力臂变大,由F1L1=F2L2可知,弹簧测力计的示数变小,故C符合题意;
D.保持弹簧测力计悬挂点的位置不变,使其向左倾斜时,阻力、阻力臂都不变,动力臂减小,由F1L1=F2L2可知,弹簧测力计的示数变大,故D不符合题意。
故选C。
14.如图所示,杠杆的两侧挂有钩码,处于水平位置平衡状态。
接下来的一些操作,仍能使杠杆保持水平位置平衡的是()
A .两侧钩码同时向外移一格
B .两侧钩码同时向内移一格
C .左侧的钩码向外移一格,右侧减去一个钩码
D .左侧减去一个钩码,右侧的钩码向内移一格D 解析:D
设一个钩码的重力为G ,一个小格的长度为L A .将杠杆两侧的钩码同时各向外移动一小格,则
左端248G L GL =⨯= 右端339G L GL =⨯=
则
89GL GL <
故杠杆向右端下倾,故A 不符合题意; B .将杠杆两侧的钩码同时各向内移动一小格,则
左端224G L GL =⨯= 右端33G L GL =⨯=
则
43GL GL >
故杠杆向左端下倾,故B 不符合题意;
C .左侧的钩码向外移一格,右侧减去一个钩码,则
左端248G L GL =⨯= 右端224G L GL =⨯=
则
84GL GL >
故杠杆向左端下倾,故C 不符合题意;
D .左侧减去一个钩码,右侧的钩码向内移一格
左端33G L GL =⨯= 右端33G L GL =⨯=
则
33GL GL =
故杠杆向左端下倾,故D 符合题意; 故选D 。
二、填空题
15.下图是家用手摇晾衣架,A 、B 两滑轮中属于动滑轮的是________;若衣服和晾衣架的总重为120N ,不计动滑轮重、绳重及摩擦,静止时绳的拉力F =________N .
B30
解析:B 30
[1]轴随重物一起运动的滑轮是动滑轮,观察图可知,A 滑轮固定不动,B 滑轮随晾衣架一起运动,那么B 是动滑轮;
[2]若衣服和晾衣架的总重为120N ,总共有4跟绳子来承担它们的重力,那么每跟绳子的拉力为30N ,即绳的拉力30N F =.
16.刚会走路的孩子常常因为好奇而去攀爬柜子,容易使柜子翻倒造成伤害事件,其侧视示意图如图所示.柜子可简化成一个杠杆模型,标有A 、B 、C 、D 四个点,当它翻倒时,是以________点为支点的.为将柜子固定,可在__________点处加装固定装置,使该装置起作用时受力最小.
DA
解析:D A
[1]支点是整个杠杆绕着转动的固定点.由图可知,当柜子翻倒时,整个柜子能绕D 点转动,所以D 点是支点;
[2]要使固定装置起作用时受力最小,根据杠杆平衡条件,当外力及其力臂大小不变时,固定装置受力要最小,则固定装置受力的力臂要最大,即该装置的安装位置应离支点最远.由图可知,A 点符合条件.
17.如图所示,一根粗细均匀的硬棒AB 被悬挂起来,已知8AB AO =,当在A 处悬挂240牛的重物G 时,杠杆恰好平衡,则杠杆受到的重力为______牛。
80
解析:80
因为杠杆为粗细均匀的硬棒,所以杠杆AB 的重心在杠杆的中心,力臂为杠杆AB 的3
8
;由
杠杆平衡的条件可得:
3
8
G AB G OA ⨯=⨯杠杆
已知AB =8AO ,则
3188
G AB G AB ⨯=⨯杠杆
可得
11
×240N =80N 33
G G ==杠杆。
18.钓鱼是许多人喜爱的一种休闲活动,如图所示.当有鱼上钩时.鱼竿会被拉弯.说明
力能改变物体的______;起鱼时,若其它条件不变.鱼竿长度越长,手提鱼竿的力越______.鱼竿属于_________杠杆(选填“省力”“费力”或“等臂”)
形状大费力
解析:形状 大 费力
当有鱼上钩时,鱼对鱼竿的拉力会使鱼竿变弯,说明力改变物体的形状;鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆.若其他条件不变,鱼竿长度越长,阻力臂增大,而动力臂不变,由杠杆平衡条件可知,动力增大,即手提鱼竿的力越大;鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
19.如图所示,搬运工人用滑轮将重为500N 的重物匀速提升4m ,所用拉力为300N 。
已知滑轮重80N ,则此过程中工人所做的额外功是______J ,滑轮的机械效率为______,若提升的重物增加,滑轮的机械效率将______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
833增大
解析:83.3% 增大
[1]工人做的有用功
W 有用=Gh =500N ×4m=2000J
因为使用的是动滑轮,所以拉力移动的距离
s =2h =2×4m=8m
工人做的总功
W 总=Fs =300N ×8m=2400J
所以
W 额外=W 总-W 有用=2400J-2000J=400J
[2]由W W η=有总
知道,滑轮的机械效率 2000J 100%=100%83.3%2400J
W W η=⨯⨯=有
总 [3]由图知道,()12
F G G =+物动,故由W W η=有总知道,滑轮的机械效率
()1==12221W G h G h G W F h G h G G G G G η++===⨯⨯+动物动有物物物总物动物
由此可知,若提升的重物增加,则滑轮的机械效率将增大。
20.如图,在粗糙斜面上把一个物体由斜面底端匀速直线拉到斜面顶端。
物体重
16N G =,斜面长2m s =、斜面高1m h =,斜面的机械效率为80%。
则在此过程中物体受到沿斜面向上的拉力F =______N ,物体受到斜面的摩擦力大小为f =______N 。
2
解析:2
[1]由100%100%W Gh W Fs
η=⨯=⨯有
总可得拉力的大小 16N 1m 10N 80%2m
Gh F s η⨯===⨯ [2]拉力做的总功为
10N 2m 20J W Fs ==⨯=总
拉力做的有用功为
16N 1m 16J W Gh ==⨯=有
拉力做的额外功为
20J 16J 4J W W W =-=-=额总有
由W fs =额可得摩擦力的大小
4J 2N 2m
W f s ===额
三、解答题
21.如图所示,物体A 重400N 。
人用拉力在5s 内使物体A 匀速上升1m ,做了500J 的功。
g =10N/kg 。
求:
(1)人拉力做功的功率;
(2)滑轮组的机械效率。
解析:(1)100W ;(2)80%
(1)人用拉力在5s 内使物体A 匀速上升1m ,做了500J 的功,人拉力做功的功率 500J 100W 5s W P t =
== 人拉力做功的功率是100W 。
(2)物体A 重400N ,人用拉力在5s 内使物体A 匀速上升1m ,做的有用功
400N 1m 400J W Gh ==⨯=有
滑轮组的机械效率
400J 100%80%500J
W W η==⨯=有
答:(1)人拉力做功的功率为100W ;(2)滑轮组的机械效率为80%。
22.如图所示,某人用滑轮组将重为600N 的物体匀速提高2m ,绳子自由端的拉力为400N 。
不计绳重和摩擦力,求这次提升物体过程中:
(1)滑轮组的机械效率;
(2)动滑轮的重力;
(3)当所挂物体重为500N 时,绳子自由端的拉力是多少?
解析:(1)75%;(2)200N ;(3)350N
(1)滑轮组的机械效率
600N 100%75%2400N
W G h G W Fs nF η=
===⨯=⨯有物物总 (2)动滑轮的重力
2400N 600N 200N G nF G '=-=⨯-=
(3)当所挂物体重为500N 时
+500N 200N 700N G G G ''==+=总物
绳子自由端的拉力 11700N 350N 22
F G '==⨯=总 答:(1)滑轮组的机械效率为75%;(2)动滑轮的重力为200N ;(3)当所挂物体重为500N 时,绳子自由端的拉力是350N 。
23.用如图所示的滑轮组来拉动钢锭,已知钢锭与地面间的摩擦力f 为1200N ,若此时滑轮组的机械效率为80%;
(1)求拉绳子的力F 为多大?
(2)在不改变钢锭与地面间摩擦力大小的条件下,如果想用更小的力拉动钢锭,请你提出一条可行的建议.
解析:(1)500N (2)可将墙上的滑轮和钢锭上的滑轮交换安置,这样就有四根绳子拉钢锭了,能省力
(1).由图知道,绕在动滑轮上的绳子的段数为3段,滑轮组的机械效率为80%,由100%W W η=⨯有用总
知道, 100%=100%80%3W fs W Fs η=
⨯⨯=有用
总 故解得:
1200N 500N ·30.83
fs F s η===⨯ ; (2).由图知道,为了省力可将墙上的滑轮和钢锭上的滑轮交换安置,这样就有四根绳子拉钢锭.
答:(1).拉绳子的力F 为500N ;
(2).可将墙上的滑轮和钢锭上的滑轮交换安置,这样就有四根绳子拉钢锭了,能省力.
24.工人用如图所示的滑轮组,在10s 内将重600N 的货物匀速提高了6m ,机械效率是80%。
试求:
(1)提升货物做的有用功是多少?
(2)总功的功率多大?
(3)人对绳子的拉力多大?
解析:(1)3600J ;(2)450W ;(3)375N 解:(1)有用功为
600N 6m=3600J W Gh ==⨯有
(2)由W =W η有
总可得,总功为
3600J =4500J 80%
W W η=
=有总 功率为 4500J =450W 10s
W P t ==总 (3)由W Fs =总可得,人对绳子的拉力为
4500J =375N 26m
W F s ==⨯总 答:(1)提升货物做的有用功是3600J ;
(2)总功的功率为450W ;
(3)人对绳子的拉力375N 。