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【情境化·新趨勢】初中物理滬科2024版八全冊單元期中期末素養提升卷
第十一章 簡單機械單元素養提升卷
（滿分100分，答題時間90分鐘）
一、單項選擇題（本大題有8小題，每小題3分，共24分.每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的）
1. 如圖所示的用具中，正常使用時屬于費力杠桿的是（　　）
A. 瓶蓋起子 B. 核桃夾 C. 托盤天平 D. 食品夾子
【答案】D
【解析】A．瓶蓋起子在使用時，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故A錯誤；
B．核桃夾在使用時，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故B錯誤；
C．托盤天平在使用時，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C錯誤；
D．食品夾子在使用時，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故D正確。
故選D。
2. 人的前臂就是物理學中的杠桿。如圖所示，對于利用前臂提起重物的過程中，以下分析合理的
是（　　）
A. 前臂是省力杠桿 B. 重物給前臂的力是動力
C. 肱二頭肌給橈骨的力是阻力 D. 前臂杠桿的支點O在肘關節處
【答案】D
【解析】ABC．前臂肱二頭肌給橈骨的力使前臂轉動，該力是動力，而重物給前臂的力阻礙前臂轉動，是阻力；動力臂比阻力臂小，所以前臂是費力杠桿，故ABC不符合題意；
D．前臂繞著肘關節轉動，即支點O在肘關節處，，故D符合題意。
故選D。
3. 如圖所示，是《天工開物》中記載的我國傳統提水工具“桔槔”，用繩子系住一根直的硬棒的O點作為支點，A端掛有重為40N的石塊，B端掛有重為20N的空桶，OA長為1.2m，OB長為0.6m。使用時，人向下拉繩放下空桶，裝滿重為100N的水后向上拉繩緩慢將桶提起。硬棒質量忽略不計，下列說法中正確的是（　　）
A. 向下拉繩放下空桶時桔槔為省力杠桿
B. 向下拉繩放下空桶時拉力為
C. 向上拉繩提起裝滿水的桶時桔槔為費力杠桿
D. 向上拉繩提起裝滿水的桶時拉力為
【答案】D
【解析】A．向下拉繩放下空桶時，動力臂小于阻力臂，是費力杠桿，故A錯誤；
B．向下拉繩放下空桶時，根據杠桿的平衡條件可知
G石·OA=（G桶+F）·OB
即
40N×1.2m=（20N+F）×0.6m
解之可得：F=60N，故B錯誤；
C．向上拉繩提起裝滿水的桶時，動力臂大于阻力臂，是省力杠桿，故C錯誤；
D．向上拉繩提起裝滿水的桶時，根據杠桿的平衡條件可知：
G石·OA=（G桶+G水-Fˊ）·OB
即
40N×1.2m=（20N+100N-Fˊ）×0.6m
解得Fˊ=40N，故D正確。
故選D。
4.如圖是小強利用器械進行鍛煉的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點O在豎直平面內轉動，OA∶OB=3∶2，在桿A端用細繩懸掛重為300N的配重，他在B端施加豎直方向的力F1，桿AB在水平位置平衡，此時他對水平地面的壓力為F2。為了鍛煉不同位置的肌肉力量，他將固定點移動到A端，桿AB可繞端點A在豎直平面內轉動，配重懸掛在O點，在B端施加豎直方向的力使桿AB在水平位置再次平衡，此時，他對水平地面的壓力為F3，壓強為p。已知小強重為650N，兩只腳與地面接觸的總面積為400cm ，不計桿重與繩重，下列判斷正確的是（　　）
A. F1為200N B. F2為1100N
C. F3為830N D. p為11750Pa
【答案】C
【解析】A．已知OA∶OB=3∶2，根據杠桿平衡條件F1l1=F2l2得
F1 ×OB =G×OA
即
故A錯誤；
B．他對水平地面的壓力為
F2=G人- F1=650N -450N =200N
故B錯誤；
C．將固定點移動到A端，桿AB可繞端點A在豎直平面內轉動，配重懸掛在O點，在B端施加豎直方向的力，使桿AB在水平位置再次平衡，小強對B端施加力的方向應豎直向上，該力大小
根據力的作用是相互的，則此時B端對小強施加力的方向豎直向下，該力大小
F4 = F4=180N
他對水平地面的壓力
F3=G人+ F4 =650N+180N =830N
故C正確；
D．此時他對水平地面的壓強
故D錯誤。故選C。
5. 現有史籍中最早討論滑輪的是《墨經》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個滑輪稱為“繩制”，如圖所示。現分別用甲、乙兩個力替代“收”，使重物在相同的時間內勻速上升相同的高度。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A. 使用這個滑輪能省力 B. 使用這個滑輪不能改變力的方向
C. 甲拉力大小小于乙拉力大小 D. 甲拉力做的功等于乙拉力做的功
【答案】D
【解析】AB．由圖可知，圖中的滑輪是定滑輪，使用定滑輪只能改變力的方向，不能省力，故AB錯誤；
C．定滑輪是等臂杠桿，由于阻力和阻力臂不變，動力臂都等于滑輪的半徑，即甲、乙拉力的力臂相等，根據杠桿的平衡條件，可知，甲拉力大小等于乙拉力的大小，故C錯誤；
D．由題意可知，重物上升的距離相同；在使用定滑輪中，繩子移到的距離等于重物上升的距離；由于甲、乙拉力大小相等，根據可知甲、乙拉力做功的大小相等，故D正確。
故選D。
6. 分別利用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組（每個滑輪受到的重力G輪相等），在相同時間內把同一重物G（G>2G輪）勻速提升相同的高度。不計繩重及摩擦，下列判斷正確的是（　　）
A. 乙滑輪組更省力
B. 甲滑輪組做的總功更多
C. 力F1做功功率更大
D. 乙滑輪組的機械效率更高
【答案】A
【解析】A．由題圖可知，甲滑輪組繩子承重股數為n甲=3，乙滑輪組繩子承重股數為n乙=4，則甲中繩子自由端的拉力為
乙中繩子自由端的拉力為
因為
所以，因此乙滑輪組更省力，故A正確；
B．甲滑輪組中拉力做的總功為
乙滑輪組中拉力做的總功為
可知，，故B錯誤；
C．力F1做功的功率為
力F2做功的功率為
所用時間相同，重物上升的高度相同，可知，即力F2做功的功率更大，故C錯誤；
D．甲滑輪組的機械效率為
乙滑輪組的機械效率為
可知，，即甲滑輪組的機械效率更高，故D錯誤。
故選A。
7.用如圖所示的裝置提升重為800N的物體A，動滑輪重為200N。在卷揚機對繩子的拉力F作用下，物體A在10s內豎直勻速上升了2m。在此過程中，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A. 物體A上升的速度為0.4m/s B. 滑輪組的有用功為2000J
C. 拉力F的功率為100W D. 滑輪組的機械效率為80%
【答案】D
【解析】A．物體A在10s內豎直勻速上升了2m，上升的速度為
故A錯誤；
B．裝置提升重為800N的物體A，豎直勻速上升了2m，滑輪組的有用功為
故B錯誤；
C．由圖知，n=2，不計繩重和輪與軸間的摩擦，拉力為
拉力端移動距離
拉力做的總功
拉力做功的功率
故C錯誤；
D．滑輪組的機械效率為
故D正確。故選D。
8. 一位同學用如圖所示的滑輪組拉著重500N的物體，使物體以0.1m/s的速度沿水平地面向右勻速直線運動10s，已知物體與地面間的滑動摩擦力為150N，滑輪組的機械效率為60%，在此過程中下列選項正確的是（ ）
A. 繩子自由端移動的距離為3m B. 拉力做的有用功為500J
C. 拉力做的額外功為150J D. 拉力做功的功率為25W
【答案】D
【解析】A．物體以0.1m/s的速度沿水平地面向右勻速直線運動10s，物體移動的距離是
s=vt=0.1m/s×10s=1m
有兩根繩子與動滑輪相連，繩子自由端移動的距離為
s繩=ns=2×1m=2m
故A錯誤；
B．物體與地面間的滑動摩擦力為150N，拉力克服摩擦力做的有用功為
W有=fs=150N×1m=150J
故B錯誤；
C．滑輪組的機械效率是60%，則總功為
拉力做的額外功為
W額=W總-W有=250J-150J=100J
故C錯誤；
D．拉力做功的功率為
故D正確。故選D。
二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題3分，共9分.每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項是符合題意的，選對但不全得2分，有選錯的得0分，全選對的得3分）
9. （2023黑龍江龍東）工人用如圖所示的滑輪組將重為800N的物體在5秒內勻速提升2m，其中動滑輪重100N（不計繩重和摩擦），下列判斷正確的是（　　）
A. 繩端移動的距離為8m
B. 此滑輪組的機械效率為80%
C. 拉力做功的功率為360W
D. 若工人對繩子最大拉力為500N，則他最多可提起重為1400N的物體
【答案】CD
【解析】A．由圖通過動滑輪繩子的段數n=3，繩子自由端的距離
s=nh=3×2m=6m
故A錯誤；
BC．不計繩重和摩擦，繩子自由端的拉力
由得，拉力做作的功為
又根據可得，拉力做功的功率為
由可得，滑輪組的機械效率為
故B錯誤，C正確；
D．由題意知，工人對繩子最大拉力為500N，由
可得，他最多可提起重為
故D正確。故選CD。
10. 如圖，在勞動實踐中，小孫在水平地面與車廂間用木板搭一斜面，并用平行于斜面推力將重的貨物勻速地從斜面底端推到頂端的車廂，如圖所示。已知斜面長，斜面高，斜面的機械效率，下列敘述中正確的是（　　）
A. 小孫推動貨物所用推力大小為
B. 若增大推行速度，則貨物受到的摩擦力將變大
C. 貨物受到斜面的摩擦力大小為
D. 若不變、減小，則斜面的機械效率將升高
【答案】ACD
【解析】A．克服貨物重力做的有用功
由可得，推力做的總功
由可得，推力的大小
故A正確；
B．滑動摩擦力的大小與壓力大小和接觸面的粗糙程度有關，若增大推行速度，貨物對斜面的壓力大小和接觸面的粗糙程度均不變，則貨物受到的摩擦力將不變，故B錯誤；
C．克服貨物與斜面的摩擦力做的額外功
貨物受到斜面的摩擦力
故C正確；
D．若不變、物體重力不變，由知，有用功不變，減小，斜面的傾斜程度變大，物體對斜面的壓力變小，摩擦力變小，根據知，額外功變小，則總功變小，由知，斜面的機械效率升高，故D正確。
故選ACD。
11. 如圖甲所示，用拉力F豎直向上勻速提升重720N的貨物，貨物移動的距離與時間的關系如圖乙所示。動滑輪重80N，不計繩重和摩擦，則（　　）
A. 繩子自由端移動的速度為1m/s B. 拉力F為800N
C. 拉力F的功率為360W D. 動滑輪的機械效率為90%
【答案】AD
【解析】A．由題意可知，根據得，貨物的提升速度為
因動滑輪上有兩股繩子承重，故繩子自由端的移動速度為
故A符合題意；
B．不計繩重和輪與軸間的摩擦，卷揚機拉力為
故B不符合題意；
C．由得，拉力F的功率為
故C不符合題意；
D．由題意可得，該動滑輪的機械效率為
故D符合題意。故選AD。
三、填空題（本大題有8小題，每空1分，共15 分）
12. 《天工開物》里記載了一種搗谷用的舂（chōng），如圖，O為支點，F2為阻力（由錘頭重力產生），阻力方向是___________的，此時舂屬于___________杠桿。
【答案】 豎直向下 費力
【解析】由圖可知，阻力是F2，阻力的方向豎直向下；從支點O向動力和阻力作用線分別做垂線段l1和l2，得到動力臂和阻力臂，如圖所示
圖中動力臂小于阻力臂，屬于費力杠桿。
13. 在對汽車的發動機做檢修時需要將引擎蓋抬起，圖乙為引擎蓋的簡化圖，引擎蓋可繞O點自由轉動，A點為引擎蓋重心位置，由圖乙可知，引擎蓋屬于______杠桿，在引擎蓋抬起過程中，重力G的力臂逐漸______（選填“變大”“不變”或“變小”）。
【答案】 省力 變小
【解析】根據圖乙可知，動力臂大于阻力臂，所以引擎蓋屬于省力杠桿。
逐漸抬高引擎蓋的過程中，重心向左上方運動，重力的方向不變，由力臂的定義可知，重力的力臂會變短。
14. 如圖甲所示，用核桃鉗夾核桃時，用力握緊手柄即可夾碎核桃。將上部的手柄ABC簡化為如圖乙所示的杠桿，若F1=20N，l1=10cm，l2=4cm，忽略杠桿自身的重力，則F2的大小為______N。
【答案】50
【解析】根據杠桿平衡的條件F1l1=F2l2，則F2的大小為
15. 桿秤在我國有幾千年的歷史，如今中藥房仍在使用。如圖所示，已測得刺五加藥材質量是120g，其中OB=3OA，若不計桿秤自重，則秤砣的質量約為__________g。接下來要測30g的人參片需要將秤砣向B點的__________（選填“左”或“右”）側移動。
【答案】 40 右
【解析】由杠桿平衡條件得到
G物×OA=G砣×OB
m物g×OA=m砣g×OB
m物×OA=m砣×OB
接下來要測30g的人參片，物體的質量m物減小，由
m物×OA=m砣×OB
可知，OA不變，m砣不變，OB減小，需要將秤砣向B點的右側移動。
16. 如圖所示滑輪組中定滑輪的作用是______，小銘用該滑輪組將重80N的物體勻速提高，動滑輪重為20N，不計繩重和摩擦，該滑輪組機械效率為______。
【答案】 改變力的方向 80%
【解析】定滑輪在使用時，只改變力的方向不改變力的大小。
由圖可知，承擔物重繩子股數為2，則拉力
則該滑輪組機械效率為
17. 明朝羅頎《物原》中記載：“史佚（周朝人名）始作轆轤”。如圖甲所示是周朝時期的一種取水工具“轆轤”。圖乙所示是“轆轤”的簡化圖，它屬于簡單機械中的______；若想使人在提水時能更省力，可以適當增加搖柄中______（填“A”或“B”）的長度。
【答案】 輪軸 B
【解析】對于轆轤來說，其實是一個變形的杠桿，支點在軸心處，動力作用在輪上，阻力作用在軸上，所以其動力臂遠大于阻力臂，故轆轤是省力機械；若增加B的長度，就增加了動力臂，因此提物體時會更省力。
18. 如圖所示，有一斜面長L＝4m，高h＝2.5m。劉利同學用平行于斜面向上F＝150N的拉力，將200N重的物體從底端勻速拉到斜面頂端。那么劉利同學對物體做的總功為 　　J；物體沿斜面勻速向上運動時所受的摩擦阻力為 　　N。
【答案】600；25。
【解析】已知F＝150N，s＝L＝4m，物體從斜面底端拉動頂端時，所做的總功：
W總＝Fs＝150N×4m＝600J；
G＝200N，h＝2.5m，物體從斜面底端拉動頂端時，所做的有用功：
W有用＝Gh＝200N×2.5m＝500J；
由W總＝W有用+W額外可得，W額外＝W總﹣W有用＝600J﹣500J＝100J，
摩擦力：f＝＝＝＝25N。
19. 如圖，用滑輪組幫助汽車脫困時，滑輪B的作用是______；汽車被勻速拉動時，作用在繩子上的拉力F為1000N，滑輪組的機械效率為80%，則汽車受到的摩擦力為______N。
【答案】 改變力的方向 1600
【解析】滑輪B工作時位置不發生改變，因此該滑輪為定滑輪，定滑輪不能省力，只能改變力的方向。
汽車被勻速拉動時處于平衡狀態，所受的牽引力和摩擦力是一對平衡力，大小相等。動滑輪上有兩端繩子，則n=2，由滑輪組的機械效率可得
汽車受到的摩擦力
四、作圖題（本大題有2小題，每小題4分,共8分）
20. 圖甲是飛鳥經過無背索斜拉橋的情景。圖乙是其簡化的模型，用S表示飛鳥，用F表示橋塔上端收到鋼索的拉力。請幫助思考樂亮亮同學在圖乙畫出：
（1）飛鳥S經水面反射形成的虛像S'
（2）拉力F對應的力臂l（O是支點）
【答案】如圖所示
【解析】（1）平靜的水面相當于平面鏡，根據平面鏡成的像與物關于鏡面對稱，作出飛鳥S經水面反射形成的虛像S'，如下所示：
（2）O是支點，從支點向力的作用線作垂線段即為拉力F對應的力臂l，如下所示：
21. 暑假期間，李華幫父母設計了一個將糧食提升至房頂的滑輪組，如圖所示。當他拉著繩子自由端移動1.2m時，糧食上升了0.3m，請畫出他是如何對該滑輪組繞繩的。
【答案】如圖所示
【解析】由題可知，滑輪組承擔物體重力的繩子段數是
所以繩子的固定端應從定滑輪上開始纏繞，如圖：
五、實驗探究題（本大題有3小題，共20分）
22. （6分）小新利用如圖所示實驗裝置進行“探究杠桿的平衡條件”實驗。
（1）如圖甲所示已靜止的杠桿，要使其在水平位置平衡，應將螺母向______調節，使其在水平位置平衡目的是______；
（2）多次改變鉤碼的個數和位置，并使杠桿在水平位置平衡（如圖乙所示），得到如下實驗數據，分析數據可總結出杠桿的平衡條件是______；（字母表示）
次數 動力/N 動力臂/cm 阻力/N 阻力臂/cm
1 1.0 10 0.5 20
2 1.5 10 1.0 15
3 2.0 15 1.5 20
（3）實驗中多次改變力和力臂的大小，目的是______；
（4）如圖丙所示的剪刀屬于______杠桿，工人師傅用該剪刀修剪樹枝時，應把樹枝放在剪刀的______位置，樹枝最容易被剪斷（選填“A”“B”或“C”）。
【答案】（1）左 便于測量力臂（2） （3） 得到普遍性規律，避免偶然性 （4） 省力 C
【解析】（1）杠桿如圖甲所示，右端向下傾斜，則重心應向左移動，故應向左調節平衡螺母，使杠桿處于水平位置平衡。
掛上鉤碼，使杠桿在水平位置平衡，此時力的方向與杠桿垂直，其目的是便于測量力臂。
（2）根據表格中的實驗數據，第1組數據
第2組數據
第3組數據
由以上分析可得，杠桿的平衡條件為：動力×動力臂=阻力×阻力臂，即
（3）實驗中多次改變力和力臂的大小，目的是避免實驗數據太少得到的結論具有偶然性，尋找普遍規律。
（4）如圖丙所示的剪刀，在使用過程中，動力臂大于阻力臂，根據杠桿平衡條件可知，動力小于阻力，所以屬于省力杠桿。
為了使樹枝更容易被剪斷，應盡量減小阻力臂，所以應把樹枝放在距離支點較近的C位置。
23. （8分）如圖，小明利用粗細均勻的輕質直尺、紙盤、質量為50g的鉤碼、細線做成一個測量質量的儀器——桿秤。
（1）用細線拴在直尺的中點O處，并把直尺掛在鐵架臺上，直尺剛好在水平位置平衡，讓直尺水平平衡的目的是______；
（2）把紙盤掛在A點，鉤碼掛在B點，如圖甲所示，直尺在水平位置平衡，把B點標注為0g，已知，則紙盤的質量______g；
（3）將某待測物體放入紙盤，如圖乙所示，保持紙盤的位置不動，將鉤碼向右移動到C點，直尺再次在水平位置平衡，，則待測物體的質量______g，并將該質量標注在C點；
（4）小明陪媽媽在中藥店買藥時，發現藥店的桿秤與他制作的桿秤有不同之處，藥店桿秤的秤盤在秤桿的最左側，提紐（支點）在靠近秤盤的位置（如圖丙），小明模仿藥店桿秤的構造，利用原來器材將自制桿秤進行改造（如圖丁），與原來相比，改造后自制桿秤的量程將______（選填“增大”“不變”或“減小”）。
【答案】 （1）便于直接測量力臂大小 （2） 50 （3） 25 （4） 增大
【解析】（1）實驗時使杠桿在水平位置平衡，便于直接測量力臂的大小。
（2）如圖甲所示，杠桿平衡，根據杠桿平衡條件得
則紙盤的質量為
（3）如圖乙所示，根據杠桿平衡條件得
解得。
（4）如圖丁，與原來相比，物體的力臂減小了，而鉤碼的力臂增大了，根據杠桿平衡條件，物體的重力可以增大了，即改造后自制桿秤的量程將變大。
24. （6分）圖是小松同學測定滑輪組機械效率的實驗裝置。
小松同學實驗中測量的有關數據如下表所示：
次數 鉤碼重G/N 鉤碼上升的高度h/m 拉力F/N 細線自由端移動的距離s/m 機械效率η/%
1 2.0 0.03 1.6 0.06 ______
2 3.0 0.05 ______ 0.1 75
（1）請你根據表中數據在圖中畫出實驗時滑輪組的繞線情況（ ），并填好表中的空格。
（2）若提升的鉤碼重增加到6 N，則該滑輪組的機械效率將______（填“變大”、“變小”或“不變”）。
（3）小松在實驗過程中，應當______向下拉動繩子，才能通過彈簧測力計準確讀出拉力的大小。
【答案】 62.5% 2
（1） （2） 變大 （3） 勻速
【解析】（1）根據第一次實驗數據，當鉤碼移動距離為0.03m時，繩子移動的距離為0.06m，所以拉著動滑輪的繩子的段數為2，因此滑輪組的繞線如圖所示：
第一次實驗中滑輪組的機械效率為
第二次實驗中繩子自由端的拉力為
（2）滑輪組的機械效率和動滑輪重力即所提升物體重力有關，當所提升物體重力變大時，機械效率變大。
（3）實驗中為了利用二力平衡的原理利用彈簧測力計得出拉力大小，必須讓整個裝置處于平衡狀態，即勻速直線拉動彈簧測力計。
六、計算及綜合能力題（本大題有3小題，共24分）
25. （8分）如圖所示，輕質杠桿的。放在水平地面上的物體甲的重力為125N，底面積為。當杠桿水平平衡時，物體甲對水平地面的壓強為，求：
（1）杠桿A端受到繩子的拉力；
（2）物體乙的重力。
【答案】（1）25N；（2）100N
【解析】（1）當杠桿水平平衡時，物體甲對水平地面的壓力為
根據相互作用力，甲受到的支持力為
所以杠桿A端受到繩子的拉力為
（2）根據杠桿平衡條件則有
則物體乙的重力為
答：（1）杠桿A端受到繩子的拉力為25N；
（2）物體乙的重力為100N。
26. （12分）圖甲是某起重船的示意圖，A處為卷揚機，吊臂前端滑輪組如圖乙所示。在一次吊裝施工中．當起重船從運輸船上吊起重物時，起重船浸入海水中的體積增加了18m3，重物在空中勻速豎直上升了6m，所用時間為40s。已知動滑輪總重為2 ×104N， 不計鋼絲繩重及摩擦。（ρ海水=1.0×103kg/m3， g=10N/kg）
(1)求該重物的重力是多少；
(2)求鋼絲繩拉力F；
(3)求鋼絲繩拉力F做功的功率是多少；
(4)求該重物在空中勻速上升過程中滑輪組的機械效率。
【答案】(1) 1.8×105N；(2) 5×104N；(3) 3×104W；(4) 90%
【解析】(1)吊起重物時，起重船增大的浮力
因為起重船始終漂浮，所以該重物的重力
(2)由圖知，滑輪組繩子段數n=4 ，不計鋼絲繩重及摩擦，鋼絲繩的拉力
(3)拉力端移動距離
拉力做的總功
拉力做功的功率
(4)拉力做的有用功
滑輪組的機械效率
答：(1)該重物的重力是1.8×105N；
(2)鋼絲繩拉力F為5×104N；
(3)鋼絲繩拉力F做功的功率是3×104W；
(4)滑輪組的機械效率為90%。
27. （4分）閱讀《中國古代農具一桔槔》，回答問題。
中國古代農具一桔槔
桔槔俗稱“吊桿”“稱桿”，是一種原始的汲水工具。桔槔的結構，相當于一個普通的杠桿，如圖甲所示。桔槔上端的橫長桿相當于硬棒，橫長桿的中間由豎木支撐或懸吊起來，相當于支點，橫桿的一端用繩子與汲器（提水的容器）相連，另一端綁上或懸掛一塊很重的石頭（配重）。當不提水時，橫長桿的綁重石的一端位置較低，橫長桿的汲器一端位置較高；當要提水時，人用力向下拉繩子使汲器下降到水面以下并讓水流入汲器，與此同時另一端石頭的位置則上升，當汲器裝滿水后，人緩緩放開繩子，通過另一端石頭下降，就可將汲器提升。人這樣汲水過程的主要用力方向是向下，因而給人以輕松的感覺，大大減少了人們提水的疲勞程度。
這種提水工具，是中國古代社會的一種重要灌溉機械。在我國南方一些地區，至今仍然保留了用桔槔汲水的做法。
根據上述材料，回答下列問題。
（1）當汲器上升時，它的重力勢能______（選填“增大”“減小”或“不變”）；
（2）圖乙是一種桔槔簡化模型，圖中O是支點，BO=1m，AO=2m，假定空水桶重20N，石頭重200N，水桶最大裝水量為75N，不計橫桿和細繩的重力。人用這個桔槔沿豎直方向提起一滿桶水，使杠桿保持水平平衡時：
①杠桿A端受到繩子向下的拉力是______N；
②人施加力的大小是______N，方向是______。
【答案】 （1）增大 （2） 95 10 豎直向上
【解析】（1）當汲器上升時，質量不變，高度增大，重力勢能增大。
（2）一滿桶水總的重力
杠桿A端受到繩子向下的拉力就等于總的重力95N。
杠桿保持水平平衡時，杠桿的力臂分別為BO、AO，A端繩子向下的拉力為F2，B端繩子向下的拉力為F1，根據杠桿平衡原理，代入數據可得
石頭重200N，故人應該豎直向上給力，大小為
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【情境化·新趨勢】初中物理滬科2024版八全冊單元期中期末素養提升卷
第十一章 簡單機械單元素養提升卷
（滿分100分，答題時間90分鐘）
一、單項選擇題（本大題有8小題，每小題3分，共24分.每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的）
1. 如圖所示的用具中，正常使用時屬于費力杠桿的是（　　）
A. 瓶蓋起子 B. 核桃夾 C. 托盤天平 D. 食品夾子
2. 人的前臂就是物理學中的杠桿。如圖所示，對于利用前臂提起重物的過程中，以下分析合理的
是（　　）
A. 前臂是省力杠桿 B. 重物給前臂的力是動力
C. 肱二頭肌給橈骨的力是阻力 D. 前臂杠桿的支點O在肘關節處
3. 如圖所示，是《天工開物》中記載的我國傳統提水工具“桔槔”，用繩子系住一根直的硬棒的O點作為支點，A端掛有重為40N的石塊，B端掛有重為20N的空桶，OA長為1.2m，OB長為0.6m。使用時，人向下拉繩放下空桶，裝滿重為100N的水后向上拉繩緩慢將桶提起。硬棒質量忽略不計，下列說法中正確的是（　　）
A. 向下拉繩放下空桶時桔槔為省力杠桿
B. 向下拉繩放下空桶時拉力為
C. 向上拉繩提起裝滿水的桶時桔槔為費力杠桿
D. 向上拉繩提起裝滿水的桶時拉力為
4.如圖是小強利用器械進行鍛煉的示意圖，其中橫桿AB可繞固定點O在豎直平面內轉動，OA∶OB=3∶2，在桿A端用細繩懸掛重為300N的配重，他在B端施加豎直方向的力F1，桿AB在水平位置平衡，此時他對水平地面的壓力為F2。為了鍛煉不同位置的肌肉力量，他將固定點移動到A端，桿AB可繞端點A在豎直平面內轉動，配重懸掛在O點，在B端施加豎直方向的力使桿AB在水平位置再次平衡，此時，他對水平地面的壓力為F3，壓強為p。已知小強重為650N，兩只腳與地面接觸的總面積為400cm ，不計桿重與繩重，下列判斷正確的是（　　）
A. F1為200N B. F2為1100N
C. F3為830N D. p為11750Pa
5. 現有史籍中最早討論滑輪的是《墨經》。書中將向上提舉重物的力稱為“挈”，將自由往下降落稱為“收”，將整個滑輪稱為“繩制”，如圖所示。現分別用甲、乙兩個力替代“收”，使重物在相同的時間內勻速上升相同的高度。不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A. 使用這個滑輪能省力 B. 使用這個滑輪不能改變力的方向
C. 甲拉力大小小于乙拉力大小 D. 甲拉力做的功等于乙拉力做的功
6. 分別利用如圖所示的甲、乙兩個滑輪組（每個滑輪受到的重力G輪相等），在相同時間內把同一重物G（G>2G輪）勻速提升相同的高度。不計繩重及摩擦，下列判斷正確的是（　　）
A. 乙滑輪組更省力
B. 甲滑輪組做的總功更多
C. 力F1做功功率更大
D. 乙滑輪組的機械效率更高
7.用如圖所示的裝置提升重為800N的物體A，動滑輪重為200N。在卷揚機對繩子的拉力F作用下，物體A在10s內豎直勻速上升了2m。在此過程中，不計繩重和摩擦，下列說法正確的是（　　）
A. 物體A上升的速度為0.4m/s B. 滑輪組的有用功為2000J
C. 拉力F的功率為100W D. 滑輪組的機械效率為80%
8. 一位同學用如圖所示的滑輪組拉著重500N的物體，使物體以0.1m/s的速度沿水平地面向右勻速直線運動10s，已知物體與地面間的滑動摩擦力為150N，滑輪組的機械效率為60%，在此過程中下列選項正確的是（ ）
A. 繩子自由端移動的距離為3m B. 拉力做的有用功為500J
C. 拉力做的額外功為150J D. 拉力做功的功率為25W
二、多項選擇題（本大題有3小題，每小題3分，共9分.每小題給出的四個選項中，至少有兩個選項是符合題意的，選對但不全得2分，有選錯的得0分，全選對的得3分）
9. （2023黑龍江龍東）工人用如圖所示的滑輪組將重為800N的物體在5秒內勻速提升2m，其中動滑輪重100N（不計繩重和摩擦），下列判斷正確的是（　　）
A. 繩端移動的距離為8m
B. 此滑輪組的機械效率為80%
C. 拉力做功的功率為360W
D. 若工人對繩子最大拉力為500N，則他最多可提起重為1400N的物體
10. 如圖，在勞動實踐中，小孫在水平地面與車廂間用木板搭一斜面，并用平行于斜面推力將重的貨物勻速地從斜面底端推到頂端的車廂，如圖所示。已知斜面長，斜面高，斜面的機械效率，下列敘述中正確的是（　　）
A. 小孫推動貨物所用推力大小為
B. 若增大推行速度，則貨物受到的摩擦力將變大
C. 貨物受到斜面的摩擦力大小為
D. 若不變、減小，則斜面的機械效率將升高
11. 如圖甲所示，用拉力F豎直向上勻速提升重720N的貨物，貨物移動的距離與時間的關系如圖乙所示。動滑輪重80N，不計繩重和摩擦，則（　　）
A. 繩子自由端移動的速度為1m/s B. 拉力F為800N
C. 拉力F的功率為360W D. 動滑輪的機械效率為90%
三、填空題（本大題有8小題，每空1分，共15 分）
12. 《天工開物》里記載了一種搗谷用的舂（chōng），如圖，O為支點，F2為阻力（由錘頭重力產生），阻力方向是___________的，此時舂屬于___________杠桿。
13. 在對汽車的發動機做檢修時需要將引擎蓋抬起，圖乙為引擎蓋的簡化圖，引擎蓋可繞O點自由轉動，A點為引擎蓋重心位置，由圖乙可知，引擎蓋屬于______杠桿，在引擎蓋抬起過程中，重力G的力臂逐漸______（選填“變大”“不變”或“變小”）。
14. 如圖甲所示，用核桃鉗夾核桃時，用力握緊手柄即可夾碎核桃。將上部的手柄ABC簡化為如圖乙所示的杠桿，若F1=20N，l1=10cm，l2=4cm，忽略杠桿自身的重力，則F2的大小為______N。
15. 桿秤在我國有幾千年的歷史，如今中藥房仍在使用。如圖所示，已測得刺五加藥材質量是120g，其中OB=3OA，若不計桿秤自重，則秤砣的質量約為__________g。接下來要測30g的人參片需要將秤砣向B點的__________（選填“左”或“右”）側移動。
16. 如圖所示滑輪組中定滑輪的作用是______，小銘用該滑輪組將重80N的物體勻速提高，動滑輪重為20N，不計繩重和摩擦，該滑輪組機械效率為______。
17. 明朝羅頎《物原》中記載：“史佚（周朝人名）始作轆轤”。如圖甲所示是周朝時期的一種取水工具“轆轤”。圖乙所示是“轆轤”的簡化圖，它屬于簡單機械中的______；若想使人在提水時能更省力，可以適當增加搖柄中______（填“A”或“B”）的長度。
18. 如圖所示，有一斜面長L＝4m，高h＝2.5m。劉利同學用平行于斜面向上F＝150N的拉力，將200N重的物體從底端勻速拉到斜面頂端。那么劉利同學對物體做的總功為 　　J；物體沿斜面勻速向上運動時所受的摩擦阻力為 　　N。
19. 如圖，用滑輪組幫助汽車脫困時，滑輪B的作用是______；汽車被勻速拉動時，作用在繩子上的拉力F為1000N，滑輪組的機械效率為80%，則汽車受到的摩擦力為______N。
四、作圖題（本大題有2小題，每小題4分,共8分）
20. 圖甲是飛鳥經過無背索斜拉橋的情景。圖乙是其簡化的模型，用S表示飛鳥，用F表示橋塔上端收到鋼索的拉力。請幫助思考樂亮亮同學在圖乙畫出：
（1）飛鳥S經水面反射形成的虛像S'
（2）拉力F對應的力臂l（O是支點）
21. 暑假期間，李華幫父母設計了一個將糧食提升至房頂的滑輪組，如圖所示。當他拉著繩子自由端移動1.2m時，糧食上升了0.3m，請畫出他是如何對該滑輪組繞繩的。
五、實驗探究題（本大題有3小題，共20分）
22. （6分）小新利用如圖所示實驗裝置進行“探究杠桿的平衡條件”實驗。
（1）如圖甲所示已靜止的杠桿，要使其在水平位置平衡，應將螺母向______調節，使其在水平位置平衡目的是______；
（2）多次改變鉤碼的個數和位置，并使杠桿在水平位置平衡（如圖乙所示），得到如下實驗數據，分析數據可總結出杠桿的平衡條件是______；（字母表示）
次數 動力/N 動力臂/cm 阻力/N 阻力臂/cm
1 1.0 10 0.5 20
2 1.5 10 1.0 15
3 2.0 15 1.5 20
（3）實驗中多次改變力和力臂的大小，目的是______；
（4）如圖丙所示的剪刀屬于______杠桿，工人師傅用該剪刀修剪樹枝時，應把樹枝放在剪刀的______位置，樹枝最容易被剪斷（選填“A”“B”或“C”）。
23. （8分）如圖，小明利用粗細均勻的輕質直尺、紙盤、質量為50g的鉤碼、細線做成一個測量質量的儀器——桿秤。
（1）用細線拴在直尺的中點O處，并把直尺掛在鐵架臺上，直尺剛好在水平位置平衡，讓直尺水平平衡的目的是______；
（2）把紙盤掛在A點，鉤碼掛在B點，如圖甲所示，直尺在水平位置平衡，把B點標注為0g，已知，則紙盤的質量______g；
（3）將某待測物體放入紙盤，如圖乙所示，保持紙盤的位置不動，將鉤碼向右移動到C點，直尺再次在水平位置平衡，，則待測物體的質量______g，并將該質量標注在C點；
（4）小明陪媽媽在中藥店買藥時，發現藥店的桿秤與他制作的桿秤有不同之處，藥店桿秤的秤盤在秤桿的最左側，提紐（支點）在靠近秤盤的位置（如圖丙），小明模仿藥店桿秤的構造，利用原來器材將自制桿秤進行改造（如圖丁），與原來相比，改造后自制桿秤的量程將______（選填“增大”“不變”或“減小”）。
24. （6分）圖是小松同學測定滑輪組機械效率的實驗裝置。
小松同學實驗中測量的有關數據如下表所示：
次數 鉤碼重G/N 鉤碼上升的高度h/m 拉力F/N 細線自由端移動的距離s/m 機械效率η/%
1 2.0 0.03 1.6 0.06 ______
2 3.0 0.05 ______ 0.1 75
（1）請你根據表中數據在圖中畫出實驗時滑輪組的繞線情況（ ），并填好表中的空格。
（2）若提升的鉤碼重增加到6 N，則該滑輪組的機械效率將______（填“變大”、“變小”或“不變”）。
（3）小松在實驗過程中，應當______向下拉動繩子，才能通過彈簧測力計準確讀出拉力的大小。
六、計算及綜合能力題（本大題有3小題，共24分）
25. （8分）如圖所示，輕質杠桿的。放在水平地面上的物體甲的重力為125N，底面積為。當杠桿水平平衡時，物體甲對水平地面的壓強為，求：
（1）杠桿A端受到繩子的拉力；
（2）物體乙的重力。
26. （12分）圖甲是某起重船的示意圖，A處為卷揚機，吊臂前端滑輪組如圖乙所示。在一次吊裝施工中．當起重船從運輸船上吊起重物時，起重船浸入海水中的體積增加了18m3，重物在空中勻速豎直上升了6m，所用時間為40s。已知動滑輪總重為2 ×104N， 不計鋼絲繩重及摩擦。（ρ海水=1.0×103kg/m3， g=10N/kg）
(1)求該重物的重力是多少；
(2)求鋼絲繩拉力F；
(3)求鋼絲繩拉力F做功的功率是多少；
(4)求該重物在空中勻速上升過程中滑輪組的機械效率。
27. （4分）閱讀《中國古代農具一桔槔》，回答問題。
中國古代農具一桔槔
桔槔俗稱“吊桿”“稱桿”，是一種原始的汲水工具。桔槔的結構，相當于一個普通的杠桿，如圖甲所示。桔槔上端的橫長桿相當于硬棒，橫長桿的中間由豎木支撐或懸吊起來，相當于支點，橫桿的一端用繩子與汲器（提水的容器）相連，另一端綁上或懸掛一塊很重的石頭（配重）。當不提水時，橫長桿的綁重石的一端位置較低，橫長桿的汲器一端位置較高；當要提水時，人用力向下拉繩子使汲器下降到水面以下并讓水流入汲器，與此同時另一端石頭的位置則上升，當汲器裝滿水后，人緩緩放開繩子，通過另一端石頭下降，就可將汲器提升。人這樣汲水過程的主要用力方向是向下，因而給人以輕松的感覺，大大減少了人們提水的疲勞程度。
這種提水工具，是中國古代社會的一種重要灌溉機械。在我國南方一些地區，至今仍然保留了用桔槔汲水的做法。
根據上述材料，回答下列問題。
（1）當汲器上升時，它的重力勢能______（選填“增大”“減小”或“不變”）；
（2）圖乙是一種桔槔簡化模型，圖中O是支點，BO=1m，AO=2m，假定空水桶重20N，石頭重200N，水桶最大裝水量為75N，不計橫桿和細繩的重力。人用這個桔槔沿豎直方向提起一滿桶水，使杠桿保持水平平衡時：
①杠桿A端受到繩子向下的拉力是______N；
②人施加力的大小是______N，方向是______。
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