九年级物理第十一章 简单机械和功单元测试卷附答案

九年级物理第十一章简单机械和功单元测试卷附答案

一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）

1．小苗利用刻度均匀的轻质杠杆进行“探究杜杆的平衡条件”实验，已知纡个钩码重

0.5N。

(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向__________（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置半衡。

(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码，要使杠杆仍保持水平位置平衡，需在B点悬挂_______个钩码。

(3)如图乙所示，取走悬挂在B点的钩码，改用弾簧测力计在C点竖直向上拉，仍使杠杆在水平位置平衡，测力计的拉力为__________N；若在C点改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然在水平位置平衡，则测力计的读数将__________（选填“变

大”“变小”或“不变”）。

【答案】右 3 1.5 变大

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]杠杆在使用前左端下沉，说明左侧力与力臂的乘积大，应将平衡螺母向右调节。

(2)[2]设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：F A L A=F B L B，得

4G×3L=F B×4L

解得

F B=3G

即需在B点处挂3个钩码。

(3)[3]取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力，根据杠杆的平衡条件：F A L A=F C L C，得

4G×3L=F C×4L

解得

F C=3G=3×0.5N=1.5N

[4]如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡。

2．在探究”杠杆平衡条件”的实验中：

(1)先把杠杆的中点支在支架上，停在图甲的位置，此时杠杆处于______（填“平衡”或“不平衡”）状态。为了消除杠杆______对实验的影响，应将平衡螺母向______（选填

“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。然后在支点两侧挂钩码，移动钩码位

置，让杠杆再一次在水平位置平衡，其目的是______；

(2)探究过程中，在杠杆左端某固定位置挂一个重力G=2.5N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，保证杠杆处于平衡状态。根据多次测量的力和力臂，画出F

和1

L

的图象如图乙（注意看清两个坐标的含义），由图可求出物体对杠杆拉力的力臂

______m。

【答案】平衡自身重力右让力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂 0.2

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]图甲中，杠杆处于静止状态，即是平衡状态。

[2][3]为了消除杠杆自身重力的影响，应让杠杆在水平位置平衡，而图甲中，杠杆左端下沉，所以应向右移动平衡螺母。

[4]杠杆挂上钩码后，移动钩码的位置让杠杆再次在水平位置平衡的目的是：让力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂。

(2)[5]由图乙知，当杠杆右端受到的拉力F=3N时，其力臂

L=1 m 6

据杠杆的平衡条件有

GL1=FL，2.5N?L1=3N×1 6 m

所以物体对杠杆拉力的力臂

L1=0.2m

3．某同学在河边玩耍时捡到一块石头：

(1)将木杆的中点O悬挂于线的下端，使杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以消除

_____对杆平衡的影响；

(2)将左端A 与弹簧测力计相连，用细线把石头挂于OA 的中点C ，弹簧测力计竖直向上提起A 端，使杆保持水平，测力计示数如图所示，则拉力大小为_____N ；将石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杆水平，记下弹簧测力计此时示数为2.7N ；

(3)通过计算，浸没后石头受到的浮力大小为_____N ，石头的密度为_____kg/m 3（已知ρ水＝1.0×103kg/m 3）；

(4)若上述(2)步骤中，只是杆未保持水平，则测量结果_____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【答案】杠杆自重 4.2 3 2.8×103 不变

【解析】

【分析】

本题考查固体密度的测量。

【详解】

(1)[1]将木杆的中点O 悬挂于线的下端，使杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以消除杠杆自重对杆平衡的影响。

(2)[2]如图弹簧测力计的分度值是0.2N ，所以拉力大小为4.2N 。

(3)[3]根据杠杆的平衡条件以及C 是OA 的中点，可得

122112

F L F L == 解得

G =F 1=2F 2= 2×4.2N=8.4N

而石头的质量

8.4N =0.84kg 10N/kg

G m g ==石 石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杠杆水平，弹簧测力计此时示数为

2.7N ，再次根据杠杆的平衡条件计算出此时石头对C 点的拉力为5.4N ，则浸没后石头受到的浮力大小

F 浮=

G ﹣F =8.4N ﹣5.4N =3N

[4]又F 浮=ρ液gV 排，所以

43333N ==

310m 1.010kg/m 10N/kg

F V V g ρ-==???浮石排液 所以石块的密度 33430.84kg =

2.810kg/m 310m m V ρ-==??石石石 (4)[5]若上述(2)步骤中，只是杠杆未保持水平，虽然力的作用线不在杠杆上，但是两个力的力的作用线的比值是不变的，所以不会影响最终的结果。

【点睛】

关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分析即可。

4．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮

组，实验测得的数据如下表所示：

次数物体的重力G/N物体被提升高度h/m拉力F/N

绳端移动的距离

s/m

机械效率η120.1 1.00.366.7% 230.1 1.40.371.4% 340.1 1.80.374.1% 420.1 1.50.2

(1)表格内的第4次实验中应补充的数据是_______（结果精确到0.1%）。这次数据是用图

_________（选填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的；

(2)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，若增大提升物体的重力，滑轮组的机械效率

_________（选填“变大”“不变”或“变小”）；

(3)用甲滑轮组提升不同重物时，绳重和摩擦导致的额外功与总功的比为定值k，根据表格

中的数据可求出k=_________。

【答案】66.7 乙变大

1

6

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]表格中第四次的有用功

W有=Gh=2N×0.1m=0.2J

总功

W总=Fs=1.5N×0.2m=0.3J

那么机械效率

0.2J

66.7%

0.3J

W

W

η===

有

总

[2]由于s=2h，所以所用滑轮组的承重绳子数为2根，则用的是图乙。

(2)[2]由表格数据可知，从1至3次实验，在增大提升物体的重力时，滑轮组的机械效率越

来越大。

(3)[3]

假设绳重和摩擦导致的额外功为W其它，根据题意有

=k

W

W

其它

总

第一次实验时，滑轮组做的总功及有用功分别为

W总1=F1s1=1.0N×0.3m=0.3J，W有1=G1h1=2N×0.1m=0.2J

即

W其它1=0.3J?k

第二次实验时，滑轮组做的总功和有用功分别为

W总2=F2s2=1.4N×3m=0.42J，W有2=G2h2=3N×0.1m=0.3J

第一、二次实验，滑轮组所做的总功和有用功分别增加了

W总2- W总1=0.42J-0.3J=0.12J，W有2- W有1=0.3J-0.2J=0.1J

而滑轮组所做的总功

W总= W有+ W动+ W其它

可是，滑轮组每次做功，动滑轮所做的功不变，即两次做功，绳重和摩擦导致的额外功增加了0.02J，那么

2 2

0.02J0.3J k0.02J

===k

0.42J0.42J

W W W +?+

其它其它1

总

所以

1

k

6

=

5．在做“探究杠杆的平衡条件”的实验中：

(1)如图甲所示，为使杠杆在______位置平衡，可以将左端的平衡螺母向______调；

(2)调节平衡后，在杠杆两侧挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，并记录相关数据。改变钩码的数量及位置多次实验，小明得出杠杆的平衡条件

______。如图乙所示，A、B两点分别增加一个钩码，则杠杆______（选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持平衡”）；

(3)如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐______（选填“增大”或“减小”），原因是弹簧测力计拉力的力臂在______（选填“增大”或“减

小”）。

【答案】水平 左 动力×动力臂=阻力×阻力臂或F 1L 1=F 2L 2 右端下沉 增大 减小

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]如图甲所示，杠杆右端下沉，左端上翘，应该将左端的平衡螺母向左调，使杠杆重新在水平位置平衡。

(2)[3]如图乙所示，假设一个钩码重力为G ，横杆上一小格为L ，调节平衡后，在杠杆两侧挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，并记录相关数据。得到

左边= F 2L 2=3G ×2L =6GL

右边= F 1L 1=2G ×3L =6GL

左边等于右边，改变钩码的数量及位置多次实验，左边依然等于右边，小明据此得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂或F 1L 1=F 2L 2

[4]如图乙所示，A 、B 两点分别增加一个钩码，则

428G L GL '=?=左边

339G L GL '=?=右边

各自增加一个钩码后，右边大于左边，所以杠杆右端下沉。

(3)[5][6]如图丙所示，A 点钩码数量不变，钩码对杠杆施加的拉力方向不变，现在将B 点的弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，则弹簧测力计拉力的力臂减小，为使杠杆始终保持水平平衡，根据杠杆的平衡条件可知，则弹簧测力计拉力增大，即弹簧测力计的示数将逐渐增大。

6．如图所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。

（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。此时，应把杠杆两端的平衡螺母向____选填（“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持___并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：________。

（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A 点处挂4个钩码，在B 点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。于是小明便得出了杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂。他这样得出的结论是否合理？____；为什么？_____。

（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条

件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是 __________。

【答案】左水平便于测量力臂不合理只通过一次测量，数据具有偶然性，不具有普遍性杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆平衡产生了影响。

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]杠杆右端下沉，应将平衡螺母（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向左调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。

[3]力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。

(2)[4][5]只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验具有偶然性，不具有普遍性，要多进行几次实验，避免偶然性。

(3)[6]用如图乙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重力对杠杆平衡有影响。

7．如图甲所示是一款自拍神器，它能够在一定长度内任意伸缩，使用者只需将手机固定在伸缩杆上，通过按键或遥控器就能实现多角度自拍。自拍杆主要有伸缩杆、三角支架、底端按键和蓝牙遥控自拍器。

(1)蓝牙遥控自拍器是一种短距离通信的无线电技术，它是利用______（“电磁波”或“超声波”）来传递信息而控制拍摄的。

(2)如图乙所示是一群人正在利用自拍杆上的手机进行自拍，拿着自拍杆的人发现还有同事没有进入取景窗，请你给她一个合理的操作建议：____________。自拍时自拍杆的简图如图所示，O为支点，请你在图中画出力F2的力臂L2，并画出施加在

A点的最小动力F1。（____________）

(3)如图甲中左图，小明把手机固定到自拍杆上，再高高跳起，按下手中的蓝牙遥控自拍器，自拍起跳后的自己（图丙）。他利用蓝牙自拍器设计了如图丁中A图所示的自动拍照装置，他将蓝牙遥控器带有按键的一端套上一个大小合适、另一端封闭的套管，并在套管内放置一个小球（可以在套管内滚动），想利用小球撞击蓝牙按键来自动遥控手机的拍摄。小明起跳时，应该选择图丁中图____（填“B”或“C”）的方式，用手竖直方向握住遥控器，就能自拍到人跳到最高处那个瞬间。为使该装置能准确的抓拍到人跳到最高处那个瞬间，需要反复调整____________________（写出一条合理的建议）。

【答案】电磁波将自拍杆变的更长一些B套

管与蓝牙遥控器按键的距离

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]蓝牙遥控自拍器是利用电磁波来传递信息而控制拍摄的。

(2)[2]照相时景物没有全部进入镜头的原因是景物到照相机镜头太近，此时应增大它们之间的距离，所以应将自拍杆变的更长一些。

[3]如图，过O点做力F2作用线的垂线，因为过A点的最大力臂就是过A点最小的力，而

过A点最大力臂与作自拍杆的简图互相垂直，所以过

A点作自拍杆的简图的垂线段，在线

段的末端画上箭头就是力F1。

(3)[4]小明起跳时，应该选择图丁中图B的方式，用手竖直方向握住遥控器，人到达最高点时，小球由于惯性继续向上运动，撞击开关，C图起跳时小球在重力的作用下就撞击蓝牙按键。

[5]为了使该装置能准确的抓拍到人跳到最高处那个瞬间，需要反复调整套管与蓝牙遥控器按键的距离。

8．小明同学测定斜面的机械效率，实验记录结果如下表：

(1)根据表格中数据，第四次（最陡）实验的有用功是_____J

，总功是_____J。机械效率是_____；

(2)分析数据可知斜面越陡，机械效率_____（选填“越高”、“越低”或“不变”）；

(3)分析实验数据还可知道，斜面的机械效率与物重_____（填“有关”或“无关”）；

(4)第一次实验中，若拉力作用时间是5s，则拉力的功率是_____W。

【答案】1.5 2.4 62.5% 越高有关 0.3

【解析】

【分析】

(1)物体重力和高度的乘积计算有用功，拉力和绳子拉长的长度的乘积计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率；

(2)根据实验数据判断机械效率的大小；

(3)当斜面上的重力改变时，机械效率改变，说明斜面的机械效率和物体重力有关；

(4)利用功和时间的比值计算功率。

【详解】

(1)[1]根据物体重力和高度计算有用功为：

W有=Gh=5N×0.3m=1.5J；

[2]拉力和绳子拉长的长度计算总功为：

W总=Fs=2.4N×1m=2.4J；

[3]机械效率为：

4

1.5J

100%=100%62.5%

2.4J

W

W

η=??=

有

总

；

(2)[4]根据测量的实验数据，斜面越陡，机械效率越大；

(3)[5]当物体重力增大时，斜面的机械效率变大，说明机械效率和物体重力有关；

(4)[6]利用功和时间计算功率为：

1 1

1.5J

==0.3W 5s

W

P

t

=总。

9．在“探究杠杆平衡条件”的实验中：

（1）安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，如图甲所示，则应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位量平衡；（2）杠杆调节平衡后，如图乙所示，在杠杆a点悬挂3个重力均为0.5N的钩码，在b点用竖直向上的拉力F拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡，拉力的大小为______N；（杠杆上相邻两个黑点之间距离相等）

（3）实验结束后，小红把两个质量不等的实心铜块分别挂在另一杠杆两端，此时杠杆恰好在水平位置平衡，然后再将两个铜块同时浸没在水中，如图丙所示，则杠杆将______（选填“左端下沉”“右端下沉”或“仍然平衡”）。 【答案】左 2 仍然平衡 【解析】 【分析】

(1)在调平杠杆平衡时，杠杆的向哪端转动，那端沉，平衡螺母要向另一端移动； (2)根据杠杆平衡条件可求出弹簧测力计的示数；

(3)掌握杠杆的平衡条件：1122Fl F l =，利用阿基米德原理=F gV ρ浮

液排，计算出两铜块浸没在水中后两端力和力臂的乘积，根据乘积的大小，判断杠杆的状态。 【详解】

(1)[1]安装好杠杆，将其放到水平位置后松手，发现杠杆沿顺时针方向转动，左端上翘，如图甲所示，在调平杠杆平衡时，杠杆的向哪端转动，那端沉，平衡螺母要向另一端移动，则应将平衡螺母向左调节，直到杠杄在水平位置平衡； (2)[2]由图可知,根据杠杆平衡条件得：a a b b F l F l =带入数据，

30.5N 43b l F l ??=?，

解得2N b F =；

(3)[3]分别挂上质量不等的实心铜块时，恰好能使杠杆在水平位置平衡，设力臂分别为1l 、

2l ，根据杠杆的平衡条件1122Fl F l =可得，

12gV l gV l ρρ?=?铜铜右左 ①

则有

12V l V l ?=?右左，

若将两铜块同时浸没在水中，则杠杆左端力和力臂的乘积

111gV gV l gV l gV l ρρρρ-?=?-?铜铜左水左左水左（）

则杠杆右端力和力臂的乘积

222gV gV l gV l gV l ρρρρ-?=?-?铜右右铜右右水水（）

又由于12V l V l ?=?右左，则有

12gV l gV l ρρ?=?右水左水 ②

根据上述等式①、②可得

1122=gV l gV l gV l gV l ρρρρ?-??-?铜铜右右左水左水

因此杠杆仍然平衡。

10．小余同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,首先往溢水杯中装满了水,然后在弹簧测力计下悬挂一个圆柱体,当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,溢出的水全部流入旁边的小桶中．实验过程如图甲． （1）圆柱体的重力为_________ N ．

（2）比较图_________可得：当圆柱体浸没在水中继续下降的过程中,受到的浮力与深度无关．

（3）比较(a)(b)(c)三图可得:浸在同一液体中的物体受到的浮力大小跟_________有关．

（4）小余完成图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制成图乙所示的弹簧测力计示数F与物体下降深度h的F-h图像．实验表明,浸在液体中的物体,受到的浮力大小还跟_________有关,此液体的密度为_________ kg/m3．

（5）利用浮力和杠杆的知识,小颖发明了密度秤．如图丙所示,轻质杠杆AB可绕O点转动,在A、B两端分别挂有两个完全相同的正方体C、D(边长为

10cm,重力为

20N),OA=10cm,OB=8cm,向容器中倒入不同密度的液体,每次都将C浸没在液体中,移动物体D 使杠杆在水平位置平衡,在OB上便可以标出不同液体的密度值．

①当物体C浸没在水中时,物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止,那么OE的长度为

_______cm，在E点标上33

1.010kg/m

ρ=?

水

;

②该密度秤能够测量的最小液体密度为_________kg/m3;

③OB上的刻度是否均匀:_________ (选填“是”或“否”)

【答案】6 c和d 排开液体的体积液体的密度有关 800 5 400 是

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]由图（a）知，弹簧测力计在空气中时示数是6N；可知物体的重力是6N；

(2)[2]要探究物体浸没后受到的浮力与深度的关系，需要控制液体的密度相同、排开液体的体积相同，改变浸没的深度，故图（c）（d）符合题意；

(3)[3]比较（b）（c）两图，物体都浸在水中，即液体密度相同，圆柱体浸入水中的体积（排开液体的体积）增大时，测力计的示数减小，由称重法可知物体受到浮力增大；所

以，比较(a)(b)(c)三图可得出结论：浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟排开液体的体积有关；

(4)[4]由图ac 可知，圆柱体浸没在水中后所受浮力：

6N 1N 5N F G F =-=-=浮

由图乙知，圆柱体浸没在另一液体中时测力计的示数为2N ，则：

6N 2N 4N F G F '=-'=-=浮

由实验可知，浸没在不同液体中的浮力不相等，即浸在液体里的物体受到的浮力大小还与液体的密度有关；

[5]由F gV ρ=浮液排得：

F V g

ρ=浮排液 同一物体浸没在水中和另一液体中时排开液体的体积相等，则：

'F F g g

ρρ=浮浮水液 代入数据：

335N 4N 1.010kg/m 10N/kg 10N/kg

ρ=???液 解得：

330.810kg/m ρ=?液

(5)①[6]由图知：B 端所受得力等于重物D 对杠杆的拉力，大小等于物体D 的重力，即：

20N B D F G ==

当物体C 浸没在水中时，受到的浮力为：

3331.010kg/m 10N/kg 0.1m 10N F gV ρ==???=浮水排（）

物体C 受到的力：A 点对C 的拉力A F 、浮力、重力；故物体C 受到的拉力为：

20N 10N 10N A C C F G F =-=-=浮

此时物体D 移动到E 点时杠杆恰好水平静止，由杠杆平衡条件得：

A D F OA F OE =??

所以OE 的长度：

10N 10cm 5cm 20N

A D F OA OE F ?===? ②[7]液体密度越小，浮力越小，拉力越大，根据1122Fl F l = 知：在1l 、2F 不变时，拉力1F 越大，2l 越大，最大为O

B ，为8cm ；根据杠杆平衡条件得：

A B F OA F OB ?=?

所以：

8cm

20N16N

10cm

A B

OB

F F

OA

'=?=?=

物体C受到的力：A点对C的拉力A

F'、浮力

C

F'

浮

、重力；故物体C受到的浮力为：

20N16N4N

C C A

F G F

'=-'=-=

浮

根据F gV

ρ

=

浮液排

知液体的密度为：

33

3

4N

0.410kg/m

10N/k()

g0.1m

C

F

gV

ρ

'

===?

?

浮

液小

排

故该密度秤能够测量的最小液体密度为33

0.410kg/m

?；

③[8]根据杠杆的平衡条件知：

C C D

G gV OA F OB

ρ

-?=?

液

（）

因为C

G、

D

F、OA、

C

V都为定值，ρ

液

与OB成一次函数关系，故OB的刻度均匀．11．如图，为探究“杠杆的平衡条件”的实验.

（1）实验前，正确安装好杠杆后，调节______使杠杆在水平位置平衡，目的是_______.（2）杠杆平衡后，在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆_______，记录数据.

（3）将弹簧测力计作用在C点，需______（选填“竖直向上”、“竖直向下”）拉弹簧测力计使杠杆平衡，记录数据；若不是竖直拉弹簧测力计，其示数将_______（选填“变大” “不变”或"变小”）.通过数据分析可得出杠杆的平衡条件。

（4）利用图乙所示装置迸行拓展实验，当用于探究杠杆平衡条件时，实验结论与杠杆平衡条件不相符，原因是______；当用于研究机械效率时，缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高h，测得杠杆机械效率为η1，将钩码移到B点，仍使钩码升高h测得的机械效率为η2，则η1______η2（选填“等于”或“不等于”）.

【答案】平衡螺母消除杠杆重力对平衡产生的影响在水平位置平衡竖直向上变大杠杆自重对杠杆平衡产生影响不等于

【解析】

【详解】

第一空．实验时，正确安装好杠杆后，调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡；

第二空．当杠杆在水平位置平衡时，杠杆还没有施加动力和阻力，所以一定不是便于测量力臂，而杠杆的重心在支点的正上方，此时重力的力臂为零，可以消除杠杆重力对平衡产生的影响；

第三空．实验过程中，在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置用弹簧测力计竖直向下拉，使杠杆在水平位置重新平衡，记录数据；

第四空．将弹簧测力计作用在C点，则此时动力和阻力在支点的同一侧，二力方向相反，杠杆才能平衡，所以需竖直向上拉弹簧测力计使杠杆平衡，记录数据；

第五空．若不是竖直拉弹簧测力计，此时动力臂将变小，而阻力和阻力臂都不变，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2知，拉力将变大，即测力计示数将变大，再通过数据分析可得出杠杆的平衡条件。

第六空．利用图乙所示装置迸行拓展实验，由图知，此时支点在杠杆的一端，杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆平衡产生了影响，导致拉力比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大，所以实验结论与杠杆平衡条件不相符，即原因是杠杆自重对杠杆平衡产生影响；

第七空．相同的钩码，两次钩码升高的高度相等，所以两次有用功相等；将钩码由A点移到B点，要升高相同的高度，拉力提升的高度更大，即将杠杆提升的高度增加，额外功增大，因为总功等于额外功与有用功之和，因此第二次弹簧测力计做的总功大于第一次做的

总功，根据

W

W

η=有用

总

知，两次机械效率不等，即η1不等于η2。

12．小华用一个弹簧测力计、一个圆柱体、两个底面积均为200cm2的薄壁烧杯（分别装有一定量的酒精和水），对浸在液体中的物体所受的浮力进行探究，其中C、D分别是圆柱体刚好浸没在酒精和水中的情况．如图甲表示探究过程及有关数据．（酒精密度为

0.8×103kg/m3，g=l0N/kg）

（1）实验中使用弹簧测力计测量拉力前，应将测力计处于________方向将指针调至“0”刻度线上．

（2）比较图甲中A、B、C的数据，可以得出浮力的大小与________有关．

（3）如图甲中D所示，圆柱体浸没在水中所受的浮力是________N.

（4）如图乙所示，完成实验后，小华将烧杯中水倒出，将该圆柱体放在烧杯底部，然后向烧杯倒入另一种液体，圆柱体受到的浮力F浮与容器内液体的深度关系如图丙所示，圆柱体始终处于沉底状态，则该圆柱体的底面积为______m2；未倒液体前圆柱体对容器底部的压强为_______Pa，液体的密度为________kg/m3.

（5）由图甲中A到C的过程中，圆柱体的重力做功是________J．

【答案】竖直物体排开液体的体积4 5×10-3 1.2×103 1.15×103 0.36

【解析】

【详解】

第一空．使用弹簧测力计测量拉力前，将测力计处于竖直方向，需要将指针调到零刻度线； 第二空．分析A 、B 、

C 可知：液体均为酒精，探究过程中控制了液体的密度相同，物体排开液体的体积不同，弹簧测力计的示数不同，说明浮力和物体排开液体体积有关；

第三空．图A 中弹簧测力计的示数为6N ，物体的重力为6N ，图甲D 中，弹簧测力计的示数为2N ，圆柱体浸没在水中所受的浮力

F 浮=

G -F =6N-2N=4N ；

第四空．根据阿基米德原理得到圆柱体的体积

V =V 排=334N 110kg/m 10N/kg

F g ρ=??浮水=4×10-4m 3， 由图丙可知，容器内水的深度为8cm 时，圆柱体受到的浮力为4.6N ，浮力不变，说明圆柱体全部浸入液体中，圆柱体的高度是8cm ，圆柱体排开液体的体积等于圆柱体的体积，圆柱体的底面积

S =43

410m 0.08m

V h -?==5×10-3m 2； 第五空．未倒液体前圆柱体对容器底部的压强

p =-326N 510m

F S =?压=1.2×103Pa ； 第六空．根据阿基米德原理得到液体的密度

ρ液=-434.6N 10N/kg 410m

F gV =??浮=1.15×103kg/m 3。 第七空．由图甲中A 到C 的过程中，圆柱体排开酒精的体积V 排酒=V =4×10-4m 3=400cm 3，圆柱体全部浸入酒精中，酒精上升的高度

Δh =32

400cm =200cm V S 排酒精

容=2cm ， 圆柱体下降的距离

h 1=h -Δh =8cm-2cm=6cm ，

圆柱体的重力做功

W =Gh 1=6N×0.06m=0.36J 。

13．小明小组在“研究杠杆平衡条件”实验中：

（1）实验时应先调节杠杆在______位置平衡，若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向________调（填“左“或“右“）。

（2）下表是该组某同学在实验中记录杠杆平衡的部分数据：分析表中的1、2两次实验数

据可以得出的结论是________.

实验次数F1/N L1/cm F2/N L2/cm

125110

2310215

31204*

（3）第3次实验数据不全，请根据已有信息分析，此处的数据应该是_______;

（4）杠杆平衡后，小明在图乙所示的A位置挂上3个钩码，为了使杠杆在图示位置保持

平衡.这时应在B位置挂上_____个钩码.

【答案】水平左F1L1=F2L254

【解析】

【详解】

第一空．实验时为了便于测量力臂，应调节杠杆使其在水平位置平衡；

第二空．由图甲知，左端较高，说明重心偏右，此时应将平衡螺母向左端调节；

第三空．分析1、2两次实验数据，2N×5cm=1N×10cm，3N×10cm=2N×15cm，故得出结论，即杠杆的平衡条件为：F1L1=F2L2；

第四空．根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2结合第三次实验数据可得：

1N×20cm=4N×L2，解得L2=5cm；

第五空．设一格为L，一个钩码重G，则有3G×4L=n G×3L，解得n=4，故应在B处挂4个钩码；

14．小敏同学参加研学旅行时,在湖边捡到一块漂亮的小石块,她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度,她的测量方案如下:

①用细绳将一直杆悬挂,调节至水平位置平衡,记下细绳在直杆上的结点位置O；

②将一重物悬于结点O左侧的A点,小石块悬于结点O的右侧,调整小石块的位置,如图所示,当小石块悬于B点时,直杆在水平位置平衡;

③用刻度尺测量OA的长度为L1,OB的长度为L2;

④保持重物的悬点位置A不变,将结点O右侧的小石块浸没在盛水的杯中(且未与杯底、杯壁接触),调整小石块的悬点位置,当小石块悬于C点时,直杆在水平位置平衡;

⑤用刻度尺测量OC的长度为L3。

请根据她的测量方案回答以下问题

(1)实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。其中,第一次调节水平平衡是________，第二次调节水平平衡是_______;(选填“a”或“b”) a.消除直杆自重的影响 b.便于测量力臂

(2)实验中长度_______(选填“L 1”、“L 2”或“L 3”)的测量是多余的； (3)C 点应该在B 点的________(选填“左”或“右”)侧;

(4)小石块密度的表达式为ρ=___(选用字母ρ木、L 1、L 2、L 3表示)。

【答案】a b L 1 右

3

32L L L 水

ρ- 【解析】 【详解】

（1）杠杆在使用时会受自身重力的影响，因此在使用时应先将杠杆调至水平位置平衡，以消除杠杆自重的影响，重物与石块的重力均竖直向下，由力臂垂直于力可知将杠杆调至水平位置平衡时力臂与杠杆重合，测量对应的杠杆长度即可方便的测量出力臂的长度； （2）在空气当中杠杆平衡时由杠杆平衡条件1122F L F L =可知，12G L G L =石物①，在水中杠杆平衡时()13G L G F L =-石浮物② 将①②两式联立可得()

23G L G F L =-石石浮，因为浸没，所以V 石=V 排，结合阿基米德原理可得()

23ρV gL ρV g ρV g L =-石石石石石水，整理可得

3

32=

L L L -水

石ρρ，因此实验中长度L 1的测量是多余的； （3）因为浸没时，石块受到浮力的作用，因此对杠杆的拉力减小了，由杠杆平衡条件1122F L F L =可知拉力减小，力臂变长，所以C 点应该在B 点的右侧；

（4）由（2）推理可知小石块密度的表达式为3

32=

L L L -水

石ρρ。

15．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：

（1）①在作图甲中的实验时要_____拉动弹簧测力计；表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是_____；

②第3次实验中，滑轮组的机械效率是_____；

③计算3次滑轮组的机械效率并比较，可发现同一滑轮组的机械效率可能与_____有关； （2）小红按图乙组装滑轮组，也进行3次实验。

①通过实验，小红发现用两个动滑轮可以更省_____（选填“力”或“距离”）； ②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，不计绳重及摩擦，它们的机械效率_____（选填“相同”或“不相同”），理由是：_____。

【答案】竖直向上匀速 17 83.3% 提升物体的重力 力 不相同 按图乙提升相同的重物时，要克服两个动滑轮做更多的额外功

【解析】

【详解】

（1）①在作图甲中的实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时，系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小；甲图中，绳子的有效段数为3n ＝，故物体上升的高度5cm h ＝，测力计移动的距离335cm 15cm s h ＝＝＝?，表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是17；

②由表中数据，第3次实验中，滑轮组的机械效率：

3

333333h 6N 0.05m =100%83.3%2.4N 0.15m

W G W F s η?==?≈?有总； ③同理计算可知，1266.7%78.4%ηη≈≈；；由表中数据知，提升物体的重力越来越大，机械效率越来越高，故可发现同一滑轮组的机械效率可能与提升物体的重力有关； （2）小红按图乙组装滑轮组，也进行3次实验。

①图乙中，绳子的有效段数为5，故通过实验，小红发现用两个动滑轮可以更省力； ②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，不计绳重及摩擦，故克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源，根据

h 100%=100%=100%W G G W Gh G h G G η=???++有

总动动

，图乙中两个动滑轮重力更大，所以图乙的机械效率低，即它们的机械效率不相同。

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