广西南宁三中人教版初中物理八年级下册第十二章综合测试(答案解析)

一、选择题
1．简单机械与人类的生产活动息息相关，以下关于简单机械的说法中不正确的是（）A．定滑轮一定不省力也不费力
B．指甲剪是由两个费力杠杆和一个省力杠杆组成的
C．自行车把可以看作一个轮轴，可以省力，但是费距离
D．生活中的斜面机械效率达不到100%A
解析：A
A．定滑轮的实质是等臂杠杆，在实际生活中要考虑摩擦，将会费力，故A错误，A符合题意；
B．指甲剪既有省力杠杆也有费力杠杆，但其最终达到省力的目的，故B正确，B不符合题意；
C．自行车的车把实质是省力杠杆，省力但是费距离，故C正确，C不符合题意；
D．使用任何机械都要做额外功，所以生活中的斜面机械效率达不到100%，故D正确，D 不符合题意。

故选A。

2．如图所示，在探究杠杆平衡条件的实验中，杠杆正处于水平平衡状态.若在两侧钩码下分别再加挂一块完全相同的橡皮，则下列判断正确的是（）
A．杠杆仍能处于水平平衡状态
B．杠杆不能处于水平平衡状态，左端上升
C．杠杆不能处于水平平衡状态，右端上升
D．上述情况均有可能发生C
解析：C
如图所示：标杆两边力臂不相等，左侧力臂较长，在两侧钩码下分别再加挂一块完全相同的橡皮，根据杠杆平衡条件可知：力臂较长一侧下沉，另一侧上升，故选C。

3．如图所示，甲、乙两个物体的体积相等，甲的质量是乙质量的 2 倍，现杠杆处于水平平衡状态。

若将甲、乙二物体同时浸没在水中，则杠杆将
A．左端下沉B．右端下沉
C．仍然保持水平状态D．无法确定A
解析：A
因为G＝mg，m甲＝2m乙，所以G甲＝2G乙，
由杠杆平衡条件可知：G 甲 L 甲＝G 乙 L 乙，所以L 甲12
L 乙， 甲、乙两个物体体积相同，排开水的体积也相同，所以两物体受到水的浮力相同， 由于甲减小的浮力与力臂的乘积小，所以杠杆不再平衡，甲所在一侧将下沉，即左端下沉。

故选A 。

4．将一个重为4.5N 的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端，已知斜面长1.2m ，高为0.4m ，斜面对物体的摩擦力为1N （物体的大小、空气阻力等可忽略不计）．则在上述过程中 A ．有用功为5.4J
B ．额外功为1.8J
C ．机械效率为60%
D ．沿斜面向上的拉力大小为2N C
解析：C
A ．把物体沿斜面从底端匀速拉到顶端做的有用功：
W 有=Gh =4.5N ×0.4m=1.8J
故A 错误；
B ．把物体沿斜面从底端匀速拉到顶端做的额外功为：
W 额=fs =1N ×1.2m=1.2J
故B 错误；
C ．拉力做的总功：
W 总=W 额+W 有=1.8J+1.2J=3J ；
斜面的机械效率为： 1.8100%60%3有用总J J
W W η=
=⨯= 故C 正确；
D ．由W 总=Fs 可得拉力： 3 2.51.2总J N m
W F s =
== 故D 错误． 5．科学方法是科学思想的具体体现，初中物理中常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“模型法”、“类比法”等方法，下面是几个研究实例：①研究光的传播时，引入“光线”；②研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变；③研究功率时把它与速度相比；④将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒；其中，采用了相同研究方法的是（ ）
A ．①和②
B ．①和④
C ．②和③
D ．③和④B
解析：B
【分析】
对每个物理实验进行分析，明确各自采用的研究方法，就能确定符合题意的选项。

①研究光的传播时，引入“光线”，采用的是模型法；
②研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变，采用的是控制变量法； ③研究功率时把它与速度相比，采用的是类比法；
④将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒，采用的是模型法；
故选B。

【点睛】
本题考查物理学中的科学方法，这就要求学生除了掌握好所学知识外，还要对其进行分类总结，具有一定难度！
6．如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向左滑动，弹簧测力计的示数为12牛，不计滑轮重及滑轮与绳之间摩擦，拉力F和物体A受到的摩擦力f的大小分别为
A．F=24牛，f=12牛B．F=12牛，f=24牛
C．F=24牛，f=6牛D．F=12牛，f=6牛B
解析：B
【分析】
根据“如图所示，在水平拉力F的作用下，物体A匀速向左滑动”可知，本题考查了动滑轮的特点和二力平衡的条件的应用，根据动滑轮的特点进行求解。

这是一个动滑轮，绳子两端的力相等，弹簧测力计的读数为12N，因为绳子两端的力相等，所以绳子自由端的拉力F大小为12N，轴上的力等于绳子两端的力的和为24N；
物体匀速运动，则绳子对物体的拉力和地面对物体的摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以摩擦力的大小为24N，故选B。

7．人体的某些部分也可以看作杠杆，例如托起物体的前臂图．下列图中正确表示手的前臂所受动力和阻力的是图
A．B．
C ．
D ． B
解析：B
O 为支点，由于物体的重力为竖直向下，且作用在手上，所以物体对前臂的力为阻力F 2竖直向下，物体在此位置平衡，动力与阻力又在支点同侧，方向须相反为竖直向上，则股二头肌对前臂的力为动力F 1竖直向上，如B 选项图所示．故选B ．
8．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：
12
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：
13
F G =； 综上所述，只有D 图中的机械最省力．
9．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。

10．如图所示是一根“工”字型杠杆，已知上下、左右相邻的悬挂点位间的距离相等，每个钩码重0.5N，此时在已调节水平平衡的杠杆左侧挂上4个钩码，右侧用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆刚好处于水平平衡状态，以下说法正确的是（不计弹簧测力计自重）
（）
A．此时弹簧测力计的示数为2N
B．将左侧钩码减少1个并向左移一格，弹簧测力计的示数不变
C．只将右侧弹簧测力计的悬挂点下移一格，弹簧测力计的示数不变
D．只将弹簧测力计按如图所示方向转动30度，弹簧测力计的示数变小C
解析：C
A．根据杠杆平衡可得
G L F L
⨯=⨯
424
则弹簧测力计的示数为
==⨯=
F G
220.5N1N
故A不符合题意；
B．将左侧钩码减少1个并向左移一格，此时根据杠杆平衡条件可知
3324G L G L ⨯>⨯
若使杠杆仍保持水平方向平衡，弹簧测力计的示数一定变化，故B 不符合题意； C ．只将右侧弹簧测力计的悬挂点下移一格，此时阻力、阻力臂及动力臂均不变，根据杠杆平衡条件可知弹簧测力计的示数不变，故C 符合题意；
D ．只将弹簧测力计按如图所示方向转动30度，此时阻力、阻力臂不变，动力臂变小，则弹簧测力计的示数变大，故D 不符合题意。

故选C 。

11．用如图所示的滑轮组（甲）和（乙）提升重物，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A ．若钩码重力和提升高度相同，则滑轮组的机械效率相同
B ．若滑轮重力和绳端拉力相同，则滑轮组的机械效率相同
C ．若钩码重力和绳端拉力相同，则滑轮组（甲）的机械效率高
D ．若滑轮重力和绳端拉力相同，则滑轮组（甲）的机械效率高D
解析：D
A ．若钩码重力和提升高度相同，则有用功W 有用=Gh ，有用功相同，总功不一定相同，机械效率不一定相同，故A 错误；
BD ．设滑轮重力为'G ，绳端拉力12F F F ==，则甲的重力
3'G F G =-甲
乙的重力为
2'G F G =-乙
则
G G >甲乙 由公式'
G G G η=
+可知，滑轮重力一定时，物体越重机械效率越高，所以在滑轮重力和绳端拉力相同时，甲的机械效率高，故B 错误，D 正确； C ．若钩码重力和绳端拉力相同，根据公式G nF
η=
可得，甲的绳子段数为3，乙的绳子段数为2，则甲的机械效率低，故C 错误。

故选D 。

12．用如图所示的四个装置匀速提起一个重力为G 的物体，考虑到滑轮重、绳重、摩擦等因素，关于以下装置说法正确的是（ ）
A．甲图装置为定滑轮，不能省距离，1F G
> B．乙图装置为动滑轮，提起重物时2F G
<
C．丙图装置为动滑轮，提起重物时
31 2
F G
=
D．丁图装置为滑轮组，与丙图相比，动滑轮上的绳子段数多，所以它一定比丙图的机械效率要高A
解析：A
A．甲图装置为定滑轮，本质是一个等臂杠杆，不省力，不能省距离，因为考虑绳重和摩擦，所以1F G
>，故A正确；
B．乙图装置为动滑轮，由于拉力施加在滑轮的轴上，所以提起重物时2F G
>，故B错误；
C．丙图装置为动滑轮，因为考虑滑轮重、绳重和摩擦，所以提起重物时
31 2
F G
>，故C 错误；
D．丁图装置为滑轮组，与丙图相比，动滑轮上的绳子段数多，拉力较小，但是，因为考虑到滑轮重、绳重和摩擦，将重物提升相同高度时，丁图装置所做额外功不一定比丙图少，所以它不一定比丙图的机械效率高，故D错误。

故选A。

13．如图所示，两个钩码的总重是8N,两个动滑轮的总重是2N,若不计摩擦和绳重,用弹簧测力计通过滑轮组匀速拉动钩码，则弹簧测力计的读数为( )
A．2.5N
B ．5N
C ．2N
D ．4N C
解析：C
钩码静止时，处于平衡状态，受到的力为平衡力，把动滑轮和钩码看成整体进行受力分析可知，
52N 8N 10N F G G =+=+=钩码动，
解得：F =2N ；
A ．不符合题意；
B ．不符合题意；
C ．符合题意；
D ．不符合题意．
14．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 。

二、填空题
15．自行车是许多中学生常用交通工具。

如图所示小明的自行车传动部分结构图。

使用链条把固定有脚踏的牙盘与带动后轮一起向前转动的飞轮相连，链条的传动是啮合传动，确保骑车时牙盘转过的齿数等于飞轮转过的齿数。

若自行车牙盘为45 齿、飞轮为 15 齿，则踩一圈脚踏后轮就能转动3圈。

飞轮和后轮一起转动不打滑。

(1)为了保证安全，在骑车下桥时需要捏着刹车保持自行车以较小的速度匀速下坡，则下坡过程中小明和车的重力势能转化为______能。

(2)小明观察飞轮的结构后发现，为了尽量提高自行车的爬坡能力，应该______（填“增大”、“减小”或“不变”）飞轮的半径。

(3)若小明和车的总质量为90kg ，自行车在水平路面上行驶时阻力为重力的 0.05 倍。

脚踏板与牙盘转轴间的踏板连杆长度为15cm ，自行车轮子的半径为30cm ，链条传动时效率为 90%。

则为了在水平路面上保持匀速行驶，小明踩脚踏板的力至少要 ______N （g 取 10N/Kg ）内增大100
解析：内 增大 100
(1)[1]下坡时，小明和车的质量不变，高度减小，重力势能减小，由于速度不变，动能不变，在捏刹车时，车轮会受很大的摩擦力的作用，轮克服摩擦力阻力做功，内能增大，故则下坡过程中，小明和车的重力势能转化为内能。

(2)[2]飞轮相当于一个轮轮轴，由F r F r =轮轮轴轴知，轮半径是轴半径的几倍，作用在轮上的动力就是作用在轴上阻力的（几分之几），故为了尽量提高自行车的爬坡能力，应该增大飞轮的半径。

(3)[3]自行车在水平路面上行驶时阻力为
0.050.050.0590kg 10N kg 45N f G m g ===⨯⨯=总总
要使自行车匀速行驶，则作用在轮上的动力为
45N F f ==
由杠杆平衡条件和题意知
FR F r η'=
则作用在脚踏上的力为
45N 30cm 100N 90%15cm
FR F r η⨯'===⨯ 16．如图所示，用40N 的力F 拉着重200N 的物体沿水平地面做匀速直线运动1min ，物体前进了12m ，物体与地面间的滑动摩擦力为90N ，则有用功为__________J ，滑轮组的机械效率为__________。

75
解析：75%
[1]由图可知，n =3，则绳端移动的距离
312m=36m s ns ==⨯绳物
用滑轮组水平拉动物体时，克服物体的摩擦力做的功是有用功，则有用功
90N 12m=1080J W fs ==⨯有物
[2]拉力做的总功
40N 36m=1440J W Fs ==⨯绳总
滑轮组的机械效率
1080J 100%75%1440J
=100%W W η=⨯=⨯有总 17．立交桥在现代交通系统中已经越来越普遍，设计者通过盘旋而上的设计巧妙地增加了立交桥的长度，这种设计可以达到_____的目的，立交桥属于简单机械中的_____；如图所示的甲、乙两棵树，它们的树冠和根系均相同，但乙树比甲树高，当我们研究哪棵树容易被大风吹倒或折断时，可以把树看作是一个_____模型，由此可以判断出_____树容易被吹倒或折断。

省力斜面杠杆乙
解析：省力 斜面 杠杆 乙
[1][2]在高度一定的情况下，盘旋而上的设计巧妙地增加了立交桥长度，实际上是简单机械中的斜面，使用斜面可以省力；
[3][4]我们可以把树看作一个杠杆模型，支点为树根处，当都受到同样大小的风力作用时，树越高，其力臂越大，越容易被风吹倒。

18．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．
19．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38；由杠杆平衡的条件可得：
38
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。

20．如图所示，用动滑轮把重为100N 的物体匀速提升3m ，拉力F ＝80N ，则拉力F 所做的额外功为______J ；该动滑轮的机械效率为______%；若改用质量更小的动滑轮来提升此重物，则动滑轮的机械效率将会______ （选填“变大”、“变小”或“不变”）。

625变大
解析：62.5 变大
[1]由题意可知
100N 3m 300J W Gh ==⨯=有
80N 3m 2480J W Fs ==⨯⨯=总
480J 300J 180J W W W =-=-=额总有
[2]该动滑轮的机械效率为 W W η=有
总=300J 100%480J
⨯=62.5% [3]额外功是因为克服动滑轮重力而产生的，减小动滑轮的重力，额外功就会减小，有用功不变，根据
W W η=
有总=W W W +有有额
可知，机械效率变大。

三、解答题
21．如图所示的滑轮组中，动滑轮重1N ，小强用6N 的拉力F 通过该滑轮组将重10N 物体以0.2m/s 的速度沿竖直方向匀速提升0.4m 。

此过程中，求
(1)额外功；
(2)拉力的功率；
(3)该滑轮组机械效率。

解析：(1)0.8J ；(2)2.4W ；(3)83.3%
解：(1)总功为
6N 20.4m=4.8J W Fnh ==⨯⨯总
有用功为
10N 0.4m 4J W Gh ==⨯=有
额外功为
- 4.8J-4J=0.8J W W W =额总有=
(2)拉力的功率
0.2m/s=2.4W 6N 2P Fnv ==⨯⨯
(3)该滑轮组机械效率
4J 100%100%83.3%4.8J
W W η=
⨯=⨯≈有总 答：(1)额外功0.8J ；
(2)拉力的功率2.4W ； (3)该滑轮组机械效率83.3%。

22．用图甲所示的滑轮组运送货物上楼，每件货物重100N ，每次运送的量不定，图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像，（不考虑绳重和摩擦）求：
(1)由图可知动滑轮重；
(2)当某次运送4件货物时，绳子的拉力F ；
(3)运送4件货物时，滑轮组的机械效率。

解析：(1)100N ；(2)250N ；(3)80%
(1)由图乙可知，运送一件货物时，机械效率
150%W Gh G W Fs G G 有用总动
η=
===+ 解得： G 动=100N 。

(2)当某次运送4件货物时，G 1=400N ，则绳子的拉力为
111()(400N+100N)=250N 22
F G G =+=⨯动 (3) 运送4件货物时，滑轮组的机械效率为
1400N 80%2250N
G h Fs η=
==⨯ 答：(1)动滑轮重为100N ； (2)当某次运送4件货物时，绳子的拉力F 为250N ；
(3)运送4件货物时，滑轮组的机械效率为80%。

23．用如图所示滑轮组提升重物，人用50N 的拉力F ，10s 内使重为90N 的物体匀速上升了3m.不计绳重和摩擦，求：
(1)动滑轮的重；
(2)人拉绳子做功的功率；
(3)滑轮组的机械效率。

解析：(1)10N ；(2)30W ；(3)90%
解：(1)由题知，不计绳重和摩擦，承担物重的绳子段数为n =2，则
+G G F n
=
动 解得 2?50N-90N=10N G nF G =-=动
(2)拉力作用点移动的距离
2?3m=6m s nh ==
拉力做的功
50N?6m=300J W Fs ==总
拉力做功的功率
300J =30W 10s
W P t ==总 (3)此过程中做的有用功
90N?3m=270J W Gh ==有用
滑轮组的机械效率
270J 100%?100%=90%300J
W W η=
⨯=有用总 答：(1)动滑轮重10N ； (2)人拉绳子做功的功率为30W ；
(3)滑轮组的机械效率为90%。

24．如图甲所示，矿井内有重为7840N 的箱子M ，汽车以2m/s 的速度，匀速把箱子提高了10m ，此过程中，汽车拉力F 所做的功W 随汽车运动的距离s 的变化关系如图乙所示，不计绳重和摩擦。

求：
(1)汽车的拉力多大？
(2)该滑轮组的机械效率为多大？
(3)汽车拉力的功率为多少？
解析：(1)4000N ；(2)98%；(3)8000W
(1)由图甲知，n =2，则绳端移动的距离
s=2h =2×10m=20m
由图乙知，汽车匀速前进20m 时，拉力F 总共做的功：W 总=80000J ；由W =Fs 可得，汽车对绳端的拉力
80000J =4000N 02m
W F s ==
总 (2)有用功 W 有=Gh =7840N×10m=78400J
滑轮组的机械效率
78400J 100%100%98%80000J W W η=
⨯=⨯=有用总 (3)由 W Fs P Fv t t
===得汽车拉力的功率为 4000N 2m/s 8000W P Fv ==⨯=
答：(1)汽车的拉力为4000N ；
(2)滑轮组的机械效率为98%；
(3)汽车拉力的功率为8000W 。