物理九年级上册 第十一章 简单机械和功单元检测(提高,Word版 含解析)

物理九年级上册 第十一章 简单机械和功单元检测（提高，Word版 含解析）

一、初三物理第十一章 简单机械和功 易错压轴题提优（难）

1．小红在探究杠杆的平衡条件时，找来一个量程为5N的弹簧测力计和若干个重均为0.5N的钩码，实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm。请回答下列问题：

(1)实验前，小红先将杠杆调至水平位置平衡，这样操作的目的是______；

(2)小红在实验中测得一组数据如下表，于是他立即得出了杠杆的平衡条件：“F1×L1=F2×L2”，你认为是否合理，并说明理由：______；

F1/N L1/cm F2/N L2/cm

2 6 3 4

(3)某次实验如图所示，杠杆平衡，则以下生活中相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是______（选填“托盘天平”、“核桃夹”或“筷子”）；

(4)在上图中，保持弹簧测力计的位置及拉力的方向和钩码的个数不变，钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，则钩码到支点的距离不应超过______cm。

【答案】便于直接测量力臂 不合理，只有一组实验数据，得到的结论具有偶然性 核桃夹 10cm

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]在探究杠杆的平衡条件时，为了便于直接测量力臂，我们将杠杆调至水平位置平衡。

(2)[2]在探究杠杆的平衡条件时，我们需要进行多次实验得到多组实验数据是结论具有普遍性，实验中由一组实验数据得到的结论具有偶然性。

(3)[3]如图所示，弹簧测力计对杠杆施加拉力的力臂大于钩码对杠杆施加拉力的力臂，是一个省力杠杆；而托盘天平是一个等臂杠杆，核桃夹是一个省力杠杆，筷子夹菜时相当于一个费力杠杆；所以与此图中杠杆类型相同的是核桃夹。

(4)[4]杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm，每个钩码重均为0.5N，则图中钩码的总重力为

0.5N63NG

弹簧测力计施加拉力的力臂

2cm36cmL右

钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，弹簧测力计量程为5N，由杠杆平衡条件可知，钩码对杠杆施加拉力的最大力臂

5N6cm10cm3NFLLG右左

即钩码到支点的距离不应超过10cm。

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1L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=1m6

据杠杆的平衡条件有

GL1=FL，2.5N⋅L1=3N×16m

所以物体对杠杆拉力的力臂

L1=0.2m

3．小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动时的功率，如图所示。

(1)需要的测量工具：体重计、刻度尺、______。

(2)请帮他设计实验步骤：______

(3)小刚采用了合适的方法记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。（取g=10N/kg）

重心上升高度h/m 质量m/kg 拉一次克服重力所做的功W/J 拉上去的次数 时间t/s 功率P/W

0.4 60 ______ 5 10 ______

【答案】秒表 使用体重计测量小刚的体重；用刻度尺测量每次引体向上下鄂上升的高度；用秒表测量连续5次引体向上动作需要的时间；计算出小刚做引体向上运动时的功率

240 120

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]要测量功率需要测量时间，实验器材还需要秒表。

(2)[2]使用体重计测量小刚的体重；用刻度尺测量每次引体向上下鄂上升的高度；用秒表测量连续5次引体向上动作需要的时间；计算出小刚做引体向上运动时的功率。

(3)[3]小刚的体重为

G=mg=60kg×10N/kg=600N

做一次引体向上小刚做功为

W=Gh=600N×0.4m=240J

[4]小刚做的总功为

W总=5W=5×240J=1200J

小刚做引体向上的功率

总1200J120W10sWPt

4．在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5N。

(1)实验开始时，杠杆如图甲所示处于静止状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将两端的平衡螺母向______移动（选填“左”或“右”）；

(2)调节杠杆水平平衡后，如图乙所示，在M点挂上2个钩码，在N点挂上3个钩码。此时，杠杆在水平位置______（选填“平衡”或“不平衡”）；

(3)用弹簧测力计和钩码配合使用，也可以探究杠杆平衡条件。如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为______N。

【答案】左 不平衡 1.2

【解析】

【分析】

(1)如果杠杆左端下沉，应向右调节平衡螺母，如果杠杆右端下沉，应向左调节平衡螺母，使杠杆在平衡位置平衡；

(2)杠杆是否平衡，取决于两边力和力臂的乘积是否相等，若1122FlFl，杠杆平衡；若1122lFFl，杠杆就不平衡，会沿力和力臂乘积大的力的方向转动；

(3)左侧钩码对杠杆的作用力向下，使杠杆沿逆时针转动，则弹簧测力计施加的力使杠杆沿顺时针转动，保持杠杆平衡；杠杆平衡条件1122FlFl计算出弹簧秤的示数，判断弹簧测力计的位置。

【详解】

(1)[1]图甲中，杠杆右端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向左调。

(2)[2]图乙中，设一格长度为L，一个钩码重G，则有

2433GLGL

即右边的力和力臂的乘积大于左边的力和力臂的乘积，杠杆不能在水平位置平衡，会沿顺时针方向转动。

(3)[3]丙图中钩码的重力

0440.5N2NGG

由杠杆平衡条件1122FlFl可得

拉力在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，则

212N31.2N5GLLFLL

此时弹簧测力计示数为1.2N。

【点睛】

本题主要考查对“探究杠杆平衡条件”的实验内容的了解。杠杆的平衡条件：动力动力臂阻力阻力臂，即1122FlFl；运用此条件进行杠杆平衡的计算。

5．小华利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”。

(1)实验前杠杆静止在如甲图所示位置，则此时杠杆是否平衡？____（选填“是”、“否”），杠杆的重心是否在支点上？________（选填“是”、“否”），若使杠杆在水平位置平衡，左边的螺母应向______移动；

(2)如乙图，杠杆调节平衡后，小华在B点悬挂了3个钩码，若要使杠杆再次平衡，D点应该挂_____个钩码。如果此时两边再各增加一个钩码，则杠杆将向_______边倾斜；

(3)如图丙所示，小华在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，制作了一个天平，左盘放物体，右盘加减砝码，此天平是利用了哪一类杠杆制作而成的？________。假如支点O因某种原因向右偏移，则天平的测量值____真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。

【答案】是 否 右 4 左 等臂杠杆 大于

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]杠杆静止在如甲图所示位置保持静止状态，受力平衡，则此时杠杆是平衡的。

[2]如图甲所示，此时杠杆左端下沉，说明杠杆的重心不在支点上，而是在支点的左端的某一点。

[3]如图甲所示，此时杠杆左端下沉，右端上翘，则应该将平衡螺母向右调使杠杆重新平衡。

(2)[4]如图乙所示，假设一个钩码重为G，杠杆上一格为L，在B点悬挂了3个钩码，则杠杆左端为

3412GLGL

根据杠杆平衡条件有

1243GLGL

即需要在D点挂4个钩码才能使杠杆重新平衡。

[5]如果此时两边再各增加一个钩码，杠杆左端为

4416GLGL

右端为

5315GLGL

左端大于右端，即杠杆向左边倾斜。

(3)[6]如图丙所示，在A、C两点分别悬挂等重的载物盘，即力的方向与杠杆垂直，则A、C两点到支点的距离即为力臂，由图可知两力臂相等，杠杆为等臂杠杆，所以此天平是利用了等臂杠杆制作而成。

[7]支点O因某种原因向右偏移，杠杆不再是等臂杠杆，变成了费力杠杆，则C点的力臂减小，根据杠杆的平衡条件可知，C点需要更大的力，即会导致天平的测量值大于真实值。

6．小飞用图甲装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂．他的实验思路是：改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系．已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为0~5N，杠杆上每一格长10cm．

实验次数 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 动力臂l1/cm 动力F1/N

1 4 33 30

2 4 18 30 2.4

3 4 7.5 30 1.0

（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿_______方向拉杠杆，并使之在_____位置平衡；

（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示．第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图乙所示，则F1=______N，此时杠杆的类型与______（选填“筷子”或“老虎钳”）相同；

（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过______cm；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有：①保持______不变而改变F2；②保持F2和l2不变而改变l1．

【答案】竖直 水平 4.4 筷子 37.5 l2和l1

【解析】

【分析】

【详解】

第一空、第二空．因为力与力臂垂直，当沿竖直方向拉动弹簧测力计使杠杆位于水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，可方便的测量力臂的大小；

第三空．由图像可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为4.4N；

第四空．由表格数据知第1次实验中阻力臂长于动力臂，因此是费力杠杆，与筷子相同；

第五空．由杠杆平衡条件1122FlFl可得：

11225N?30cm=37.5cm4NFllF