2020-2021学年第九章 简单机械 功第五节 功的原理课时训练

9.5功的原理同步练习鲁教版（五四制）初中物理八年级下册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 如图所示，光滑斜面长，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部所用时间相同，所需拉力分别为和，所做的功的功率分别为和则

A. ， B. ，
C. ， D. ，

2. 下列机械中，能省功的机械是

A. 扳手 B. 天平
C. 剪刀 D. 以上三个均不省功

3. 人们利用机械时无需考虑

A. 是否省力 B. 是否省功
C. 是否省距离 D. 是否能提高功率

4. 斜面是一种简单机械，生活中经常用到它，工人师傅小波和小新分别用如下图甲、乙两种方法，将同样的物体搬上车，下列说法正确的是：

A. 甲方法不可以省力，但能省功 B. 甲方法可以省力，也能省功
C. 乙方法可以省力，但不能省功 D. 乙方法可以省力，也能省功

5. 关于功的原理，下列说法正确的是

A. 简单机械不能省功，复杂机械可以省功
B. 功的原理只适用于滑轮和杠杆
C. 既省力又省距离的机械是不可能被造出来的
D. 省力的机械可以省功，但一定费距离

6. 下列说法正确的是

A. 省距离的机械一定费力，但可以省功
B. 省力的机械可以省功，但一定费距离
C. 省距离的机械一定省力，但不省功
D. 省力的机械一定费距离，不省功

7. 针对生活中的一些物理知识，下列不合理的是

A. 中学生所受重力约为500N
B. 沉入游泳池底的眼镜不受浮力
C. 使用任何机械都不省功
D. 坐车系好安全带是为了减小惯性带来的危害

8. 下列关于简单机械的知识，正确的是

A. 使用杠杆，既省力又省距离
B. 利用斜面既省力，又省功
C. 定滑轮不省力，但能改变力的方向
D. 动滑轮不省力，但可以省距离

9. 在历史上曾被誉为“机械的黄金定律”的是

A. 牛顿第一定律惯性定律 B. 阿基米德原理
C. 杠杆的平衡条件 D. 功的原理

10. 利用斜面提升物体时，小明同学在斜面顶端设计一个滑轮，如图所示，使用这个滑轮
    是为了

A. 省力
B. 省距离
C. 省功
D. 变力的作用方向
 

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

11. 一光滑斜面高，长，重200N的物体在沿斜面向上的拉力F的作用下，匀速运动到斜面顶端，由功的原理可知：______N，斜面对重物的摩擦力为______N，若斜面高度不变，要使拉力更小些，则必须使斜面的长度______选填“变大”、“变小”或“保持不变”。
12. 小明骑自行车上坡走的是“S”型路线，他这样______省力______省功选填“能”或“不能”
    。
13. 如图所示的实验，根据图中信息可知，若不使用滑轮组，直接提升钩码所做的功为______J，使用滑轮组时，拉力所做的功为______J。得出结论：利用滑轮组提升重物______选填“能”或“不能”省功。
     

14. 建筑工人有时会用一个动滑轮将重物提到高处，目的是为了______选填“省力”或“省距离”，使用动滑轮______选填“能”或“不能”省功：小华用100N的水平推力，推着重500N的物体，在水平地面上10s内匀速运动了5m，则物体的重力做功为______J，小华做功的功率为______W。

三、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

15. 小东利用如图所示器材，做“使用动滑轮是否省功”的实验。请将他的实验步骤补充完整并回答相应的问题。
    实验步骤：
    如图甲所示，用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度，并同时用刻度尺测量，记录拉力与高度h，根据公式 ______ ，计算拉力所做的功；
    如图乙所示，用弹簧测力计并借助一个动滑轮将同样的钩码缓慢地匀速向上提升相同高度h，记录拉力，计算拉力所做的功；
    比较和的大小关系，得出结论。
    该实验中和的大小关系应该是 ______ 选填“”、“”或“”，其原因是______ 。
    
     

16. 在许多公共场所的楼梯旁建有供残疾人车辆上下的坡道，在物理中我们把它叫做斜面。某学习小组的同学在学习了杠杆和滑轮的知识后，想研究使用斜面的特点。他们用弹簧测力计将重为G的物体匀速提升h高度，测力计示数为然后他们利用光滑的木板摩擦阻力忽略不计做成高度为h的斜面，把物体先后放在斜面上，用弹簧测力计拉着物体沿斜面向上，记下弹簧测力计的示数。在保持斜面高度不变的情况下，多次改变斜面的长度进行实验如图。他们将实验数据记录在表中，并计算出拉力做的功，如下表所示。
    
    牛，米

分析比较表中拉力和物体重力的大小关系，可得：使用斜面，______；
分析比较表中拉力与斜面长度的变化关系及相关条件，可得：______；
分析比较表中最后一列拉力做功，可发现：______；
根据中得出的结论，请填写第5次实验数据。

四、计算题（本大题共2小题，共16.0分）

17. 某同学在研究滑动摩擦力时，先后做了如下两次实验：
    实验一：将重为G的物块A放在一水平溥木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动物块，使它在木板上匀速运动，如图甲所示。读出弹簧测力计示数为；
    实验二：再将上述木板一端垫起，构成一个长为s、高为h的斜面；然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块A，使它在斜面上匀速向上运动，如图乙所示。读出弹簧测力计的示数为，请你结合实验过程，运用所学知识解答如下问题阅读图丙
    画出物块A在斜面上运动时对斜面的压力的示意图；
    求出物块A对斜面的压力。

18. 如图甲所示是打捞物体的模拟装置。现质量为3t的水平牵引车带动钢丝绳自由端以的速度做匀速直线运动，汽车与地面之间阻力为车重的倍，物体受到滑轮组的拉力随时间变化图象如图乙所示，前10秒浮力做功为，绳重、动滑轮重及摩擦相对于物体重力均可忽略，g取
    该物体的浮力是多少？
    物体完全露出水面后汽车对滑轮组的拉力是多少？
    物体完全露出水面后汽车牵引力做功的功率是多少？

五、综合题（本大题共1小题，共10.0分）

19. 斜面是人们生产和生活中经常使用的一种可以省力的简单机械。下面是某同学针对斜面问题进行理论研究的过程，请你帮他完成“理论论证”。

提出问题：使用斜面为什么可以省力？

建立模型：如图所示，斜面的长为L、高为h，沿光滑斜面匀速向上拉动重为G的物体，所用拉力为F。

理论论证：运用功的原理证明：

答案和解析

1.【答案】A
 

【解析】解：
斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功，则拉力做的功等于克服物体重力做的功；把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A时，G、h均相同，由可知两次克服物体重力做的功相同，则两次拉力做的功也相同，即；
根据图示可知，，而，由可知，，即；
拉力做的功相同，时间相同，根据可知，。
综上所述，A正确，BCD错误。
故选：A。
斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有额外功。无论是沿斜面BA还是CA匀速拉同一物体，由于其高度相同，由功的原理可知沿斜面所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功，从而可以判断出两次做的功和的大小关系。
知道斜面长的大小关系，利用比较拉力关系。
知道时间关系，根据公式可判断拉力所做的功的功率。
本题考查斜面的省力情况，物体做功的大小以及做功功率的大小，关键是知道接触面光滑，摩擦力为0，使用任何机械都不省功。
 

2.【答案】D
 

【解析】

【分析】
解决此类问题要结合功的原理进行分析，知道使用任何机械都不省功。
使用机械可以改变动力的方向、省力或者省距离，但不能省功。
【解答】
功的原理告诉我们：使用任何机械都不省功，即使用机械时，人们所做的功，都不少于直接用手所做的功；
故ABC不正确，D正确。  

3.【答案】B
 

【解析】

【分析】
此题主要考查学生对功的原理这一知识点的理解和掌握，解答此题的关键是学生明确使用机械都不能省功。
解答此题的关键是学生明确使用机械可以在省力、改变动力的方向或移动的距离上得到好处，给人们带来方便，做到方便快捷等；使用机械有这么多的好处，这正是人们使用机械的目的，但使用任何机械都不能省功。
【解答】
有的机械可以省力；有的机械省距离；有的机械还可以改变力的方向；有的机械可以提高功率；但省力的机械费距离，省距离的机械费力，由功的原理可知，使用任何机械都不能省功。
故选B。  

4.【答案】C
 

【解析】

【分析】
此题主要考查学生对功的原理这一知识点的理解和掌握，解答此题的关键是学生牢记功的原理。
根据功的原理：使用机械时，人们所做功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。对各个选项逐一分析即可。
【解答】
解：由功的原理可知使用任何机械都不省功。
功的原理告诉人们，省力又省距离的机械是不存在的。
所以选项A、B、D错误，选项C正确。
故选C。  

5.【答案】C
 

【解析】解：
AD、使用任何机械都不能省功，故AD错误；
B、功的原理适用于任何机械，不仅仅是杠杆和滑轮，故B错误；
C、根据功的原理可知，任何机械都不省功，所以既省力又省距离的机械是不存在的，故C正确；
故选：C。
杠杆的种类有三种：省力杠杆，动力臂大于阻力臂，省力但费距离；费力杠杆，动力臂小于阻力臂，费力但省距离；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂，既不省距离也不省力；
使用机械的主要目的是省力或省距离或改变力的方向，但使用任何机械都不能省功。
解决此类题目的关键是知道使用机械不能省功以及使用机械的目的，使用机械是为了方便、省力或省距离。
 

6.【答案】D
 

【解析】解：我们使用机械有时是为了省力，有时是为了省距离，有时是为了改变力的方向，但都不能省功；功的原理告诉人们，省力又省距离的机械是不存在的。当功一定时，力和距离成反比，所以机械在省力的时候不可能省距离，在省距离的时候不可能省力。
故选D。
根据功的原理：使用机械时，人们所做功，都等于不用机械而直接用手所做的功，也就是使用任何机械都不省功。
此题主要考查学生对功的原理这一知识点的理解和掌握，解答此题的关键是学生牢记功的原理。
 

7.【答案】B
 

【解析】解：A、中学生的质量约50kg，故重力约，故A合理。
B、沉入游泳池底的眼镜受到水的浮力作用，故B不合理。
C、使用任何机械时，总要做一定的额外功，故使用任何机械都不省功。故C说法合理。
D、坐车系好安全带，是为了减小由于人的惯性带来的危害，故D合理。
故选：B。
先对质量估计，再根据可判断重力大小。
浸在液体中的物体受到液体竖直向上托的力，叫浮力。
使用任何机械时，总要做一定的额外功，故使用任何机械都不省功。
任何物体都具有惯性，采取有力措施，可减小由于惯性带来的危害。
熟练运用重力与质量关系，理解浮力概念、功的原理、惯性概念，可解答此题。
 

8.【答案】C
 

【解析】解：功的原理：使用任何机械都不能省功。
A、杠杆既有省力杠杆，也有费力和等臂杠杆；其中对于省力杠杆，一定会费距离，故A错误；
B、利用斜面可以省力，但不能省功，故B错误；
C、定滑轮不省力，但能改变力的方向，故C正确；
D、动滑轮可以省力，但费距离，故D错误。
故选：C。
使用任何机械都不能既省力又省距离；
使用任何机械都不能省功；
定滑轮的本质是等臂杠杆，不省力，也不省距离；动滑轮的本质是动力臂是阻力臂二倍的杠杆，可以省一半的力，但是费距离；
本题考查简单机械的使用情况以及功的原理，难度不大。
 

9.【答案】D
 

【解析】解：大量的实验和理论研究表明：使用任何机械都不能省功，这个结论叫功的原理．
任何复杂的机械都是由简单机械组合而成的，因此功的原理对一切机械都适用．
这个结论在历史上曾被誉为“机械的黄金定律”，对机械的使用和研制都具有重要的指导意义．
故选：D．
使用机械可以省力、可以省距离、可以改变动力的方向，给人们带来方便；做到方便、快捷等；
这是人们使用机械的目的，但使用任何机械都不能省功，这个结论叫做功的原理．
此题主要考查学生对功的原理这一知识点的理解和掌握，关键是明确使用机械都不能省功，比较简单，属于识记性知识．
 

10.【答案】D
 

【解析】

【分析】
本题考查了定滑轮的特点及功的原理，属于基础知识的考查，相对比较简单。
定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不能省力，只能改变力的方向。
【解答】
斜面顶端的这个滑轮是定滑轮，不能省力，也不能省距离，更不能省功，只是起到改变拉力方向的作用。
故选：D。
定滑轮的实质是等臂杠杆，使用时不能省力，只能改变力的方向。  

11.【答案】50  0  变大
 

【解析】解：由功的原理可得，使用任何机械都不省功，斜面光滑，不计摩擦，故：，
则拉力：；斜面对重物的摩擦力为0N；
若斜面高度不变，由功的原理可得，要使拉力更小些，应使斜面的长度变大。
故答案为：50；0；变大。
由功的原理可知，使用任何机械都不省功。在不计机械重与摩擦的情况下，不用机械直接用手所做的功与使用机械所做的功相同，据此可计算力F的大小；
知道斜面是省力的机械，由功的原理可得出，若斜面高度不变，物体重力不变，斜面越长越省力。
理解功的原理，知道使用任何机械都不省功，并且知道在不计机械重与摩擦的情况下，对斜面而言，这是解答本题的关键。
 

12.【答案】能  不能
 

【解析】解：根据功的原理可知：使用任何机械都不能省功；当小明骑自行车上坡走“S”型路线时，增大了距离，做功一定时，由公式可知，他这样能省力。
故答案为：能；不能。
根据功的原理可知：使用任何机械都不能省功；由公式分析省力情况。
解决此类问题要结合功的原理进行分析求解，知道使用任何机械都不省功。
 

13.【答案】    不能
 

【解析】解：不使用滑轮组直接提升钩码所做的功：；
使用滑轮组时拉力，弹簧测力计移动的距离为，拉力所做的功为；
比较两次做的功可得：，所以使用滑轮组不能省功。
故答案为：；；不能。
利用求直接提升钩码所做的功；
利用求拉力做的功；
比较两次做的功得出结论。
本题考查了功的计算，是一道基础题。
 

14.【答案】省力  不能  0  50
 

【解析】解：用动滑轮能省一半的力，由功原理可得，使用任何机械都不省功；
物体在水平地面上移动5m，没有在重力的方向上移动距离，所以重力不做功，即重力做功为0J；
推力做的功为：；
推力做功的功率：。
故答案为：省力；不能；0；50。
使用动滑轮能省一半的力，使用任何机械都不能省功；
做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动一段距离，二者缺一不可；
知道推力和移动距离，根据公式求出推力做的功；知道推力做的功和时间，根据公式求出推力做功的功率。
此题主要考查的是学生对使用动滑轮的特点、做功的两个必要因素、功和功率计算公式的理解和掌握，明确做功的两个必要因素是解决此题的关键。
 

15.【答案】    在使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功
 

【解析】解：用弹簧测力计将钩码缓慢地匀速向上提升一定高度，并同时用刻度尺测量，记录拉力与高度、h，根据可知，；
通过对比两次所做的功可知，，其原因是，在使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功，所做的总功要大于只提升物体所做的功。
故答案为：；；在使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功。
拉力做功的计算公式是；
使用动滑轮提升物体时，要对动滑轮做功，据此分析。
本题考查了做功公式的应用、功的大小比较，明确提升动滑轮时做额外功是解题的关键。
 

16.【答案】    可以省力  在斜面高度和提升物体重力相同的条件下，斜面越长，拉力越小  使用斜面不能省功
 

【解析】解：他们用弹簧测力计将重为G的物体匀速提升h高度，测力计示数为F，由二力平衡知识，物体受到的拉力与物体的重力为一对平衡力，拉力与物体的重力大小相等，由表中数据知，故G；
分析比较表中序号2、3、4数据，利用斜面的拉力都小于物体的重力，故可得：使用斜面可以省力；
分析比较表中拉力与斜面长度的变化关系及相关条件知：在斜面高度和提升物体重力相同的条件下，斜面越长，拉力越小；
分析比较表中序号2、3、4最后一列拉力做功，可发现做的功都为，与序号1中直接提升物体做的功相等，得出的结论是：使用斜面不能省功；
根据中得出的结论：使用斜面不能省功，故第5次实验拉力做的功为；
根据，
故第5次实验斜面的长度：
。表中分别填；。
故答案为：
可以省力；
在斜面高度和提升物体重力相同的条件下，斜面越长，拉力越小；
使用斜面不能省功；；。
由二力平衡知识，由表中数据得出G的大小；分析比较表中序号2、3、4数据得出结论；
纵向分析表中数据，找出相同量和不同量，分析得出结论；
分析比较表中最后一列拉力做功大小得出结论；
根据中得出的结论回答；
根据求第5次实验斜面的长度。
本题考查二力平衡知识、控制变量法和功的计算及数据分析归纳结论的能力。
 

17.【答案】解：物块A在斜面上运动时对斜面的压力的作用点在斜面上，方向垂直于斜面竖直向下，过压力的作用点，沿压力的方向画一条有向线段，即为其压力示意图。如下图所示：

设物块在平面和斜面上受到的滑动摩擦力分别为和f，
由得，，
所以，，
由题意可知，，，
综上可得。
答：见解答图；
物块A对斜面的压力为。
 

【解析】物体对斜面的压力的作用点在斜面上，方向垂直于斜面向下。据此画出压力的示意图；
设物块在平面和斜面上受到的滑动摩擦力分别为和f，然后根据列出等式求得f，再根据求得压力大小。
此题考查力的示意图的画法、压力的大小计算，难点在关键是利用好题目中的。
 

18.【答案】解：由图可知，物体由3段绳子承担，则物体的速度；
物体上升的高度，
已知浮力做功，
由可得，该物体的浮力；
对物体物体完全浸没时进行受力分析，结合图象可得，
；
则物体完全露出水面后汽车对滑轮组的拉力；
汽车所受阻力，
牵引力，
牵引力做功的功率。
答：该物体的浮力是；
物体完全露出水面后汽车对滑轮组的拉力是；
物体完全露出水面后汽车牵引力做功的功率。
 

【解析】本题为力学综合题，考查了重力公式、速度公式、阿基米德原理、功的公式、功率公式的应用，要求认真审题、看图，从中得出有用信息，属于难题
 

19.【答案】答：将重为G的物体升高h，
有用功直接用手做的功为，
总功利用斜面做的功为，
斜面光滑，由功的原理可知：，
即，则，
，。
 

【解析】由功的公式求出物体直接被提高与沿斜面上升所做的功，然后由功的原理证明所提出的问题。
熟练应用功的计算公式、功的原理是正确解题的关键。