初中物理沪科版八年级全册第十章 机械与人综合与测试单元测试练习题

这是一份初中物理沪科版八年级全册第十章 机械与人综合与测试单元测试练习题，共31页。试卷主要包含了下列说法中正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．下列说法中正确的是（ ）
A．用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功
B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功
C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功
D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功
2．如图所示的工具中属于费力杠杆的是（ ）
A．筷子B．瓶盖起子
C．天平D．核桃夹
3．如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO＝BO，不计杠杆重力，则m1、m2的关系为（ ）
A．m1＞m2B．m1＜m2C．m1＝m2D．无法判断
4．如图，一质量分布均匀的12kg铁球与轻杆AB焊接于A点后悬挂于竖直墙壁的B点，轻杆的延长线过球心O，轻杆的长度是铁球半径的三分之二，要使铁球刚好离开墙壁，施加在铁球上的力至少为（ ）
A．27NB．45NC．72ND．90N
5．如图所示，是小球在地面弹跳的情景。小球在A点的机械能为120J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为（ ）
A．120JB．100JC．90JD．80J
6．如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ）
A．η=GhfL×100%B．η=Gh(F-f)L×100%
C．η=Gh(F+f)L×100%D．η=GhGh+fL×100%
7．如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（ ）
A．木箱受到重力做功的大小为800J
B．木箱受到斜面摩擦力做功大小为100J
C．木箱受到合力做功的大小为125J
D．木箱受到斜面的支持力做功大小为200J
8．用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相间的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（ ）
A．η甲＝η乙，W甲＝W乙B．η甲＞η乙，W甲＞W乙
C．η甲＜η乙，W甲＜W乙D．η甲＞η乙，W甲＜W乙
9．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）下列计算结果正确的是（ ）
A．0s～1s内，地面对物体的支持力是10N
B．1s～2s内，拉力F做的功是187.5J
C．2s～3s内，拉力F的功率是100W
D．2s～3s内，滑轮组的机械效率是62.5%
10．如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点，关于小石块从A点到C点运动过程的说法，正确的是（ ）
A．小石块减少的重力势能全部转化为动能
B．从A点下落到B点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用
C．从B点下落到C点的过程中，小石块的速度先增大后减小
D．小石块在C点时，受到平衡力的作用
11．如图所示，重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动。已知滑轮组机械效率为80%，物体运动的速度为1m/s，下列分析计算正确的是（ ）
A．物体所受合力为5N
B．物体受到的摩擦力为12N
C．拉力F做功的功率为5W
D．在10s内机械所做的有用功为500J
12．用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（ ）
A．F1＝F2B．F2＜F1＜2F2C．F1＝2F2D．F1＞2F2
二．填空题（每空2分，共24分）
13．如图所示的单摆，让小球从A点静止释放，小球从A点向B点摆动的过程中，小球受到的重力对小球 功，细绳对小球的拉力 功（均选填“做”或“不做”）。
14．在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC．如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则W1 W2，P1 P2（两空均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
15．如图，AB为能绕B点转动的轻质杠杆，中点C处用细线悬挂一重物，在A端施加一个竖直向上大小为10N的拉力F，使杠杆在水平位置保持平衡，则重物G＝ N．若保持拉力方向不变，将A端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F将 （选填“增大”、“不变”或“减小”）
16．如图是某装置利用浮力进行自动控制的原理图AOB为一杠杆（质量忽略不计），OA：OB＝1：2． A端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg．当铝球一半体积浸在水中，在B端施加3.5N的竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡。则铝球实心部分的体积为 m3，铝球受到的浮力为 N，铝球空心部分体积为 m3．（ρ铝＝2.7×103kg/m3，g＝10N/kg）
17．如图所示的甲，乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力为G1和G2的重物匀速提升一定高度，所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2，忽略绳重和摩擦。若F1＝F2，则G1 G2；若G1＝G2，则它们的机械效率η1 η2．（两空均填“＞”、“＝”或“＜）
18．如图所示，一滑轮下端悬吊一个重50N的物体，在拉力F的作用下使物体在2s内上升了2m，（不计滑轮、绳的重力和摩擦）则拉力F＝ N，动滑轮上升的速度是v＝ m/s，拉力F所做的功W＝ J。
三．实验探究题（每空2分，共20分）
19．在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N的钩码。
（1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往 （选填“左”或“右”）调；
（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，由此可得杠杆的平衡条件为： 。实验中进行多次实验的目的是 （选填“A”或“B”）：
A．取平均值减少误差
B．使实验结论具有普遍性
（3）将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，则杠杆 （选填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；
（4）如图1所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F为 N；保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F大小将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；
（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时，如图2所示，则物体的质量为 g。
20．小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。
（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为 （结果保留一位小数）。
（2）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为 N。
（3）分析表格中的数据得出结论同一滑轮组， 。
（4）在第2次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
四．计算题（2小题，共20分）
21．（10分）为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h＝2m，长L＝10m的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80W．求：
（1）拉力F的大小；
（2）该斜面的机械效率是多少；
（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。
22．（10分）举世嘱目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车，是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，若使用柴油机和滑轮组将高h＝1m的实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊出海面；图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图象。（ρ海＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，不计摩擦、水的阻力及绳重）。求：
（1）物体A的密度。
（2）当物体A在计时起点的位置时，上表面受到海水的压力。
（3）物体A露出水面前，柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t的变化图象，如图丙，求此过程滑轮组的机械效率。
试题解析
一．选择题（共12小题）
1．下列说法中正确的是（ ）
A．用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功
B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功
C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功
D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功
解：A、用手从地面提起水桶，在拉力的方向上移动了距离，拉力做了功，该选项说法正确；
B、提着水桶水平前进时，在水平方向移动了距离，手的拉力沿竖直方向，所以拉力不做功，该选项说法不正确；
C、抛出去的铅球由于惯性在空中飞行，推力已消失，故推力没有做功，该选项说法不正确；
D、用力推汽车，没有推动，没有在力的方向上移动距离，推力没有做功，该选项说法不正确。
故选：A。
2．如图所示的工具中属于费力杠杆的是（ ）
A．筷子B．瓶盖起子
C．天平D．核桃夹
解：
A、筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆；
B、瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆；
C、天平在使用过程中，动力臂等于阻力臂，是等臂杠杆，不省力、也不费力；
D、核桃夹在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆。
故选：A。
3．如图所示，杠杆AOB用细线悬挂起来，分别在A、B两端分别挂上质量为m1、m2的重物时，杠杆平衡，此时AO恰好处于水平位置，AO＝BO，不计杠杆重力，则m1、m2的关系为（ ）
A．m1＞m2B．m1＜m2C．m1＝m2D．无法判断
解：杠杆示意图如下：
根据杠杆的平衡条件：F1L1＝F2L2可知，
G1L1＝G2L2，
m1gL1＝m2gL2，
即m1L1＝m2L2，
力与相应的力臂成反比关系，
从图中可以看出力臂L1＞L2，所以物体的重力G1＜G2，即m1＜m2。
故选：B。
4．如图，一质量分布均匀的12kg铁球与轻杆AB焊接于A点后悬挂于竖直墙壁的B点，轻杆的延长线过球心O，轻杆的长度是铁球半径的三分之二，要使铁球刚好离开墙壁，施加在铁球上的力至少为（ ）
A．27NB．45NC．72ND．90N
解：铁球的重力G＝mg＝12kg×10N/kg＝120N；
由图知，当力F作用在球的下边缘，且与通过AB的直径垂直时，动力臂最长，其受力图如图所示：
把整体看做一个杠杆，支点在B点，由图知，球的重力方向竖直向下，力臂为LG，由图知：LG＝R；
F的力臂等于杆的长度与球的直径之和，则LF=23R+2R=83R；
根据杠杆的平衡条件：G•LG＝F•LF
代入数据：120N×R＝F×83R
解得F＝45N。
故选：B。
5．如图所示，是小球在地面弹跳的情景。小球在A点的机械能为120J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为（ ）
A．120JB．100JC．90JD．80J
解：
小球由A到B的过程中，弹跳的高度大于由B到C过程中的高度，小球弹跳的越高克服空气阻力做功越多，机械能损失越多，小球由A到B的过程中机械能减少了20J，小球由B到C的过程中机械能的损失应小于20J，所以小球由B点运动到C点时，其机械能可能为90J，故C正确。
故选：C。
6．如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（ ）
A．η=GhfL×100%B．η=Gh(F-f)L×100%
C．η=Gh(F+f)L×100%D．η=GhGh+fL×100%
解：
∵斜面的高为h，物体的重力为G，
∴有用功为：W有用＝Gh，
又∵斜面长为L，拉力为F，
∴总功为：W总＝FL，
则机械效率为：η=W有用W总=GhFL，
而物体与斜面的摩擦力为f，
∴额外功为：W额外＝fL，
则总功为：W总＝W有用+W额外＝Gh+fL，
故机械效率为：η=W有用W总×100%=GhfL+Gh×100%，故D正确；
A选项中，是有用功与额外功的比值，不是机械效率，故A错；
B选项中，是有用功与有用功的比值，不是机械效率，故B错；
C选项中，是有用功与（总功加上额外功）的比值，不是机械效率，故C错。
故选：D。
7．如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（ ）
A．木箱受到重力做功的大小为800J
B．木箱受到斜面摩擦力做功大小为100J
C．木箱受到合力做功的大小为125J
D．木箱受到斜面的支持力做功大小为200J
解：A、由题意知，木箱的重力G＝200N，h＝1m，则克服重力做功：W有用＝Gh＝200N×1m＝200J，A错误；
B、拉力F做的功W总＝FL＝75N×4m＝300J；则克服摩擦力做功W额＝W总﹣W有用＝300J﹣200J＝100J，B正确；
C、木箱沿斜面缓慢运动，做匀速直线运动，受合力为零，所以合力做功大小为0J，C错误；
D、木箱移动方向与支持力方向垂直，所以斜面的支持力做功为零，D错误。
故选：B。
8．用四只完全相同的滑轮组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，把相同的物体匀速提升相间的高度。若用η甲、η乙表示甲、乙两滑轮组的机械效率，W甲、W乙表示拉力所做的功（不计绳重与摩擦），则（ ）
A．η甲＝η乙，W甲＝W乙B．η甲＞η乙，W甲＞W乙
C．η甲＜η乙，W甲＜W乙D．η甲＞η乙，W甲＜W乙
解：此题中，钩码的重力相同，钩码上升的高度相同，据W有＝Gh可知，所做的有用功相同；此时对动滑轮做的功是额外功，不计绳子和摩擦，滑轮相同，即额外功相同，即W额是相同的，据W总＝W有+W额可知，所以W总是相同的，故拉力做的功相同，即W甲＝W乙，机械效率η=W有W总×100%，故也是相同的，即η甲＝η乙。
故选：A。
9．为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度，设置了图甲所示的滑轮组装置。当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。（不计绳重和绳与轮之间的摩擦）下列计算结果正确的是（ ）
A．0s～1s内，地面对物体的支持力是10N
B．1s～2s内，拉力F做的功是187.5J
C．2s～3s内，拉力F的功率是100W
D．2s～3s内，滑轮组的机械效率是62.5%
解：
（1）由图乙可知，在0～1s内，拉力F＝30N．取动滑轮和重物为研究对象，受到向下的重力G和G动，向上的支持力F支，及三根绳子向上的拉力F′作用，处于静止状态；
地面对重物的支持力F支＝G﹣F′＝G﹣3F拉+G动＝100N﹣3×30N+G动＝G动+10N；故A错误；
（2）由图可知在2～3s内，重物做匀速运动，v3＝2.50m/s，拉力F3＝40N，
因为从动滑轮上直接引出的绳子股数（承担物重的绳子股数）n＝3，
所以拉力F的作用点下降的速度v3′＝3v3＝3×2.50m/s＝7.5m/s，
拉力做功功率（总功率）：
P总＝F3V3′＝40N×7.5m/s＝300W，故C错误；
滑轮组的机械效率：
η=W有用W总×100%=Gh3F3h3×100%=100N40N×3×100%≈83.33%，故D错误；
（3）在1～2s内，拉力F2＝50N，重物上升高度h2＝1.25m
拉力F的作用点下降的距离s2＝3h2＝3×1.25m＝3.75m，
拉力做的功：
W＝F2S2＝50N×3.75m＝187.5J；故B正确。
故选：B。
10．如图所示，小明在做模拟“蹦极”的小实验，一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点，关于小石块从A点到C点运动过程的说法，正确的是（ ）
A．小石块减少的重力势能全部转化为动能
B．从A点下落到B点的过程中，小石块受到重力和弹力的作用
C．从B点下落到C点的过程中，小石块的速度先增大后减小
D．小石块在C点时，受到平衡力的作用
解：
小石块在下落过程中，在AB段，小石块只受到重力作用，重力不断改变小石块的运动状态，小石块加速下落；
在BC段受到橡皮筋的拉力作用，过B点后橡皮筋开始伸长（大于原长），弹力逐渐增大。当拉力小于重力时，小石块仍处于加速状态；当拉力大于重力时，小石块减速下落。
A、从A点到C点运动过程中小石块的有重力势能转化为动能还转化为橡皮筋的弹性势能，故A错误；
B、由题B点是橡皮筋自然下垂长度的位置，所以在AB段，橡皮筋对小石块没有弹力，小石块只受到重力，故B错误；
C、从B点下落到C点的过程中，小石块速度先加速后减速，故C正确；
D、BC过程中小石块先加速后减速，减速过程中是因为弹力大于重力，C点是下落的最低点，此时小石块虽然速度为0，到达C点后小石块会改变运动状态向上运动，故C点时受到并不是平衡力，故D错误。
故选：C。
11．如图所示，重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动。已知滑轮组机械效率为80%，物体运动的速度为1m/s，下列分析计算正确的是（ ）
A．物体所受合力为5N
B．物体受到的摩擦力为12N
C．拉力F做功的功率为5W
D．在10s内机械所做的有用功为500J
解：A、物体做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件可知，物体所受合力为零，故A错误；
B、由图示可知，滑轮组承重绳子的有效股数：n＝3，克服摩擦力做的功为有用功，效率：η=W有W总×100%=fsFns×100%=fnF×100%，则f＝nηF＝3×80%×5N＝12N，故B正确；
C、拉力的功率P=Wt=Fst=Fns物体t=nFv物体＝3×5N×1m/s＝15W，故C错误；
D、在10s内机械所做的有用功W＝fs＝fvt＝12N×1m/s×10s＝120J，故D错误；
故选：B。
12．用水平力F1拉动如图所示装置，使木板A在粗糙水平面上向右匀速运动，物块B在木板A上表面相对地面静止，连接B与竖直墙壁之间的水平绳的拉力大小为F2．不计滑轮重和绳重，滑轮轴光滑。则F1与F2的大小关系是（ ）
A．F1＝F2B．F2＜F1＜2F2C．F1＝2F2D．F1＞2F2
解：由图知，
（1）动滑轮在水平方向上受到三个力的作用：水平向右的拉力F1，墙壁对它水平向左的拉力F墙，木板A对它水平向左的拉力F木板，
由于木板向右匀速运动，所以F1＝F墙+F木板，
由于同一根绳子各处的拉力相等，所以F木板=12F1，
由于力的作用是相互的，所以动滑轮对木板A的拉力为F动＝F木板=12F1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①；
（2）物块B在水平方向上受到两个力的作用：绳子对它向左的拉力F2，木板A对它向右的摩擦力fA对B；由于物块B保持静止，所以F2＝fA对B；
木板A在水平方向上受到三个力的作用：动滑轮对木板向右的拉力F动，物体B对木板向左的摩擦力fB对A，地面对木板向左的摩擦力f地面，
由于木板向右匀速运动，所以F动＝fB对A+f地面﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由于力的作用是相互的，所以fB对A＝fA对B＝F2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由②③可得F动＝F2+f地面，
即12F1＝F2+f地面，
也就是F1＝2F2+2f地面，
所以F1＞2F2。
故选：D。
二．填空题（共6小题）
13．如图所示的单摆，让小球从A点静止释放，小球从A点向B点摆动的过程中，小球受到的重力对小球 做 功，细绳对小球的拉力 不做 功（均选填“做”或“不做”）。
解：小球从A点向B点摆动的过程中，小球的高度降低，在重力的作用下沿重力的方向移动了距离，所以小球受到的重力对小球做了功；
细绳对小球的拉力方向与小球的运动方向垂直，小球没有在拉力的作用下移动距离，故细绳对小球的拉力没有做功。
故答案为：做；不做。
14．在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC．如图所示，物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则W1 ＝ W2，P1 ＜ P2（两空均选填“＞”、“＜”或“＝”）。
解：
由题AB＝BC，
根据W＝Gh可知，物体在AB段和BC段做的功相等，即W1＝W2；
由于小球在自由下落时做加速运动，
由v=st可得，t=sv可知，小球在BC段运动的时间短，
根据公式P=Wt可知，物体在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率，即P1＜P2。
故答案为：＝；＜。
15．如图，AB为能绕B点转动的轻质杠杆，中点C处用细线悬挂一重物，在A端施加一个竖直向上大小为10N的拉力F，使杠杆在水平位置保持平衡，则重物G＝ 20 N．若保持拉力方向不变，将A端缓慢向上提升一小段距离，在提升的过程中，拉力F将 不变 （选填“增大”、“不变”或“减小”）
解：
（1）如图，杠杆在水平位置，
LBA＝2LBC，
杠杆平衡，FLBA＝GLBC，
所以G=F×LBALBC=10N×2LBCLBC=2×10N＝20N；
（2）杠杆被拉起后，如图所示，
BA′为动力臂，BC′为阻力臂，阻力不变为G，
△BC′D∽△BA′D′，
BC′：BA′＝BD：BD′＝1：2，
杠杆平衡，
所以F′LBA′＝GLBC′，
F′=G×LBC′LBA′=12G=12×20N＝10N；由此可知当杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中，力F的大小不变；
故答案为：20N；不变。
16．如图是某装置利用浮力进行自动控制的原理图AOB为一杠杆（质量忽略不计），OA：OB＝1：2． A端用细线挂一空心铝球，质量为2.7kg．当铝球一半体积浸在水中，在B端施加3.5N的竖直向下的拉力F时，杠杆恰好在水平位置平衡。则铝球实心部分的体积为 10﹣3 m3，铝球受到的浮力为 20 N，铝球空心部分体积为 3×10﹣3 m3．（ρ铝＝2.7×103kg/m3，g＝10N/kg）
解：由ρ=mv可知，
铝球实心部分的体积：V=mρ=2.7kg2.7×103kg/m3=10﹣3m3；
由杠杆平衡的条件可得：
（G﹣F浮）×OA＝FB×OB
（2.7kg×10N/kg﹣F浮）×OA＝3.5N×OB
2.7kg×10N/kg﹣F浮＝7N
F浮＝20N；
由于F浮＝ρ水gv排
所以v排=F浮ρ水g=20N1×103kg/m3×10N/kg=2×10﹣3m3；
则v球＝2v排＝2×2×10﹣3m3＝4×10﹣3m3，
则空心部分的体积：v空心＝v球﹣v实心＝4×10﹣3m3﹣10﹣3m3＝3×10﹣3m3。
故答案为：10﹣3；20；3×10﹣3m3。
17．如图所示的甲，乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力为G1和G2的重物匀速提升一定高度，所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2，忽略绳重和摩擦。若F1＝F2，则G1 ＜ G2；若G1＝G2，则它们的机械效率η1 ＝ η2．（两空均填“＞”、“＝”或“＜）
解：（1）由图可知，甲图中滑轮组绳子的有效股数为n1＝2；乙图中滑轮组绳子的有效股数为n2＝3，
因为每个滑轮的质量均相等，所以每个滑轮的重力相等，
忽略绳重和摩擦，由F=1n（G物+G动），可得，
G1＝2F1﹣G动，G2＝3F2﹣G动，
因为F1＝F2，所以，G1＜G2；
（2）比较甲、乙两个滑轮组可知，动滑轮重相同，提升的物体重和高度相同，
W额＝G轮h，W有用＝G物h，
利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同，总功相同，
根据η=W有用W总可知，两个滑轮组的机械效率相同，即：η甲＝η乙。
故答案为：＜；＝。
18．如图所示，一滑轮下端悬吊一个重50N的物体，在拉力F的作用下使物体在2s内上升了2m，（不计滑轮、绳的重力和摩擦）则拉力F＝ 100 N，动滑轮上升的速度是v＝ 0.5 m/s，拉力F所做的功W＝ 100 J。
解：根据图示可知：该滑轮动滑轮的特殊使用方法，根据动滑轮的特点可知：F＝2G，则F＝2×50N＝100N；
F移动的距离是物体移动距离的二分之一，则滑轮在2s内移动的距离为1m，故动滑轮上升的速度：v=st=1m2s=0.5m/s；
拉力所做的功：W＝Fs＝100N×1m＝100J。
故答案为：100；0.5；100。
三．实验探究题（共2小题）
19．在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为1N的钩码。
（1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往 右 （选填“左”或“右”）调；
（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，由此可得杠杆的平衡条件为： F1L1＝F2L2（动力×动力臂＝阻力×阻力臂） 。实验中进行多次实验的目的是 B （选填“A”或“B”）：
A．取平均值减少误差
B．使实验结论具有普遍性
（3）将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，则杠杆 左端下沉 （选填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；
（4）如图1所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F为 1 N；保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F大小将 变大 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；
（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时，如图2所示，则物体的质量为 72 g。
解：（1）由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；
（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，分析上述数据，可得出的杠杆的平衡条件是：F1l1＝F2l2（或动力×动力臂＝阻力×阻力臂）；
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，故选B；
（3）如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，
左端：2G×4L＝8GL，右端：G×6L＝6GL，
左端大于右端，故左端下沉；
（4）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G＝1N，根据杠杆的平衡条件：
F1L1＝F2L2，2G•2L＝F•4L，解得F＝G＝1N，
保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F向左倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；
（5）在天平的标尺上，1g之间有5个小格，一个小格代表的质量是0.2g，被测物体的质量为50g+20g+2g＝72g。
故答案为：（1）右；（2）F1L1＝F2L2（动力×动力臂＝阻力×阻力臂）； B；（3）左端下沉；（4）1；变大；（5）72。
20．小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。
（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为 88.9% （结果保留一位小数）。
（2）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为 2.2 N。
（3）分析表格中的数据得出结论同一滑轮组， 提升物体的重力越大，机械效率越高 。
（4）在第2次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会 变小 （填“变大”、“变小”或“不变”）。
解：（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为：
η=W有W总=GhFs=4N××0.3m≈88.9%；
（2）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为2.2N；
（3）纵向分析表格中的数据得出结论：同一滑轮组，提升物体的重力越大，机械效率越高；
（4）弹簧测力计拉动方向偏离了竖直方向，拉力F变大，拉下的距离s不变，总功变大，有用功不变，则滑轮组效率变小。
故答案为：（1）88.9%；（2）2.2；（3）提升物体的重力越大，机械效率越高；（4）变小。
四．计算题（共2小题）
21．为了发展文化旅游事业，荆州市正在兴建华强方特文化主题园，建成后将通过最新的VR技术展示包括楚文化和三国文化在内的五千年华夏文明。园区建设中需把重1200N的木箱A搬到高h＝2m，长L＝10m的斜面顶端。如图所示，工人站在斜面顶端，沿斜面向上用时50s将木箱A匀速直线从斜面底端拉到斜面顶端，已知拉力F的功率为80W．求：
（1）拉力F的大小；
（2）该斜面的机械效率是多少；
（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是多大。
解：（1）由P=Wt得，拉力所做的功：
W 总＝Pt＝80W×50s＝4×103J，
由W＝FL得，拉力F的大小：
F=W总L=4×103J10m=400N。
（2）克服物重做功：
W 有＝Gh＝1200N×2m＝2.4×103J，
则斜面的机械效率：
η=W有W总×100%=2.4×103J4×103J×100%＝60%。
（3）木箱 A 在斜面上匀速运动时克服摩擦做功：
W额＝W总﹣W有＝4×103J﹣2.4×103J＝1.6×103J，
由W额＝fL得，木箱 A 在斜面上匀速运动时受到的摩擦力：
f=W额L=1.6×103J10m=160N。
答：（1）拉力F的大小为400N；
（2）该斜面的机械效率是60%；
（3）木箱A在斜面上匀速直线运动时受到的摩擦力是160N。
22．举世嘱目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车，是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图，若使用柴油机和滑轮组将高h＝1m的实心长方体A从海底以0.1m/s的速度匀速吊出海面；图乙是物体A所受拉力F1随时间t变化的图象。（ρ海＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg，不计摩擦、水的阻力及绳重）。求：
（1）物体A的密度。
（2）当物体A在计时起点的位置时，上表面受到海水的压力。
（3）物体A露出水面前，柴油机对绳的拉力F做的功W随时间t的变化图象，如图丙，求此过程滑轮组的机械效率。
解：
（1）根据图乙可知，物体完全露出水面后，拉力：F1＝3×105N，则物体的重力G＝F1＝3×105N，
由G＝mg可得，物体的质量：m=Gg=3×105N10N/kg=3×104kg，
由图乙可知，物体全部浸没时，物体A所受的拉力：F1′＝2×105N，
则物体浸没时受到的浮力：F浮＝G﹣F1′＝3×105N﹣2×105N＝1×105N，
由F浮＝ρ水gV排可得物体的体积：V＝V排=F浮ρ水g=1×105N1×103kg/m3×10N/kg=10m3，
物体A的密度：ρ=mV=3×104kg10m3=3×103kg/m3；
（2）由v=st可得物体在80s内通过的距离：s＝vt＝0.1m/s×80s＝8m，即在计时起点时物体上表面在水中所处的深度h＝s＝8m，
物体上表面受到的压强：p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×8m＝8×104Pa，
由V＝Sh可得，物体的底面积：S=Vh=10m31m=10m2，
则物体A上表面受到海水的压力：F＝pS＝8×104Pa×10m2＝8×105N；
（3）根据图丙读出物体运动80s，拉力做的功：W总＝2×106J，
而有用功：W有＝F1′s＝2×105N×8m＝1.6×106J，
滑轮组的机械效率：η=W有W总×100%=1.6×106J2×106J×100%＝80%。
答：（1）物体A的密度为3×103kg/m3。
（2）当物体A在计时起点的位置时，上表面受到海水的压力为8×105N。
（3）滑轮组的机械效率为80%。次数
钩码重/N
购码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
1
2
10
0.8
30
83.8%
2
4
10
1.5
30
？
3
6
10
？
30
90.9%
次数
钩码重/N
购码上升距离/cm
弹簧测力计示数/N
弹簧测力计上升距离/cm
机械效率
1
2
10
0.8
30
83.8%
2
4
10
1.5
30
？
3
6
10
？
30
90.9%