苏科版九年级物理上册 第十一章 简单机械和功章末练习卷(Word版 含解析)

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苏科版九年级物理上册第十一章简单机械和功章末练习卷(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.如图所示是小明和小红利用刻度均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。

(1)在实验前,杠杆静止在图甲所示的位置,此时杠杆处于_______(选填“平衡”或“不平衡”)状态;调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡的目的是消除杠杆自重对实验的影响,同时方便___________;(2)杠杆平衡后,小明在左右两侧分别挂上如图乙所示的钩码,杠杆不能在水平位置平衡,在不增加钩码且不改变钩码悬挂点位置的前提下为了使杠杆重新在水平位置平衡,只需将____________即可;(3)为获得更多组数据,他们取下右侧钩码,小明和小红分别设计了两种实验方案,小明的方案如图丙所示,小红的方案如图丁所示。

你认为__________(“小明”或“小红”)的方案更合理,理由是___________;(拓展)探究杠杆的平衡条件后,小明又利用杠杆测量了石块的密度,实验装置如图所示。

实验步骤如下:①将石块悬挂在杠杆左侧,通过调节细线长度使石块缓慢浸没在下方裝满水的溢水杯中(未触底),同时用质量忽略不计的薄塑料桶接住溢出的水;②将薄塑料桶悬挂在杠杆右侧,调节塑料桶的悬挂位置,使杠杆在水平方向平衡,如图所示;③测量出AB两悬挂点距支点O的距离分别为10m和15cm,则石块密度为___________kg/m3。

【答案】平衡测量力臂左侧的钩码去掉一个小明排除测力计的重力对实验的影响2.5×103【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]杠杆静止时,无论杆身是否水平,都为杠杆的平衡状态。

[2]杠杆在水平位置平衡,其力臂和杆身重合,可以方便测量力臂的大小。

(2)[3]在乙图中,杠杆左右两侧所挂钩码的重力可分别视为动力和阻力,两侧钩码的悬挂点可分别视为动力臂和阻力臂,根据杠杆的平衡条件1122Fl F l =可知,只需将左侧的钩码去掉一个即可满足杠杆在水平位置平衡。

(3)[4][5]对比丙、丁两图可知,小明的实验方案更加理想;因为弹簧测力计本身受到重力,小明的方案可以排除测力计的重力对实验的影响。

(3)①[6]设石块排开的水的重力为G 水,由阿基米德原理可知,石块受到的浮力F G =浮水水中的石块为平衡状态,故其对绳的拉力F G F G G =-=-石石浮水根据杠杆和平衡条件可得F OAG OB ⨯=⨯水即153102G G OB cm G OA cm -===石水水 由上式整理可得32V g V g V g ρρρ-=石石水水水水由于石块排开水的体积和石块自身体积相等,所以上式可简化为32ρρρ-=石水水 所以石块的密度333355 1.010kg/m 2.510kg/m 22ρρ==⨯⨯=⨯石水2.小明用天平和量筒测量某金属块的密度。

(1)将天平放在水平台面上,游码归零后,发现指针指示的位置如图甲所示,他应将右端的平衡螺母向________调节(选填“左”或“右”),才能使天平水平平衡;(2)用调节好的天平测金属块质量时,天平平衡后,砝码及游在标尺上的位置如图乙所示,则金属块质量________g ;(3)用细线系住金属块放入装有20mL 水的量筒内,水面如图丙所示,则可计算出金属块的密度ρ=________g/cm 3;(4)完成上述实验后,小刚又用一根硬刻度尺设计出测金属块密度的实验方案如图丁,首先用细线系在中点O 点使硬刻度尺在水平位置平衡,然后将金属块A 挂在硬刻度尺左端C 处,把一块石块B 挂在硬刻度尺右端,调节石块B 的位置,使硬刻度尺在水平位置平衡,此时石块挂在硬刻度尺上的位置为E ,如图所示。

下面是测量ρ金属的部分实验思路,将其补充完整。

①在刻度尺上读出OE 的长度L 1;②把金属块A 浸没在水中,把石块B 从E 移动到D 处时,硬刻度尺仍在水平位置平衡: ③____________________________;④则金属块密度的表达式:ρ=___________。

(用测出量和己知量表示,水的密度为ρ水)。

【答案】右 27 2.7 在刻度尺上读出OD 的长度L 2 112L L L ρ-水【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]如图甲所示,调节横梁平衡时,指针左偏说明左盘质量偏大,则平衡螺母应向右调节。

(2)[2]如图乙所示,游码标尺的分度值是0.2g ,游码位于2g 位置,矿石的质量20g 5g 2.0g 27g m =++=(3)[3]水和金属块的总体积330mL 30cm V ==总则金属块的体积33330cm 20cm 10cm V V V =-=-=总水金属块的密度3327g 2.7g /cm 10cmm V ρ=== (4)③[4][5]实验步骤:①在刻度尺上读出OE 的长度L 1;②把金属块A 浸没在水中,把石块B 从E 处移动到D 处时,硬刻度尺仍在水平位置平衡; ③在刻度尺上读出OD 的长度L 2;刻度尺的左端挂物体A ,物体B 挂在E 处,杠杠在水平位置平衡,根据杠杠平衡条件得A B 1 gV OC G L ρ⨯=⨯铁金属块A 浸没在水中,物体A 受到浮力作用,物体B 挂在D 处,杠杠在水平位置平衡,根据杠杠平衡条件得A AB 2gV gV OC G L ρρ-⨯=⨯水铁()以上两个等式相除整理得112L L L ρρ=-水金属3.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η 1 2 0.1 1.0 0.3 66.7% 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4% 3 4 0.1 1.8 0.3 74.1%420.11.50.2(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 16【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0.2J66.7%0.3JWWη===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=kWW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220.02J0.3J k0.02J===k0.42J0.42JW WW+⋅+其它其它1总所以1k6=4.如图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景:(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆_______(填“是”或“不是”)平衡状态;(2)如图乙所示,在A处挂三个钩码,在B处挂2个钩码可以使杠杆在水平位置平衡,若将杠杆A 、B 处的钩码同时向外移动一格,杠杆将__________(选填“保持不变”、“左端下降”或“右端下降”);(3)如图丙,取下B 处钩码,改在C 处用细绳竖直向上拉,使杠杆再次在水平位置平衡,则拉力F 为____N (每个钩码重0.5N );若将细绳转到虚线位置时,仍使杠杆水平平衡,此时拉力F ___(选填“变小”、“不变”或“变大”),原因是_______;(4)杠杆在生活中应用非常广泛,图丁是脚踩式垃圾桶的结构简图,则杠杆DEF 是_______(选填“省力杠杆”“费力杠杆”和“等臂杠杆”),此种杠杆的好处是_____。

【答案】是 左端下降 0.75 变大 拉力F 的力臂变短 费力杠杆 省距离 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]如图甲所示,杠杆保持静止状态,是平衡状态。

(2)[2]假设一个钩码重力为G ,杠杆上一格为L ,在A 处挂三个钩码,在B 处挂2个钩码可以使杠杆在水平位置平衡,若将杠杆A 、B 处的钩码同时向外移动一格,则杠杆左端有339G L GL ⨯=右端有248G L GL ⨯=则98GL GL >杠杆会出现左端下降的情况。

(3)[3]假设杠杆上一格为L ,A 处力臂为2L ,C 处力臂为4L ,每个钩码重0.5N ,根据杠杆平衡条件有430.5N 2F L L ⨯=⨯⨯则C 处拉力F 为30.5N 20.75N 4LF L⨯⨯==[4][5]若将细绳转到虚线位置时,拉力F 的力臂变短,A 处的作用力、力臂不变,仍要使杠杆水平平衡,根据杠杆平衡条件可知,此时拉力F 将变大。

(6)[6][7]如图丁所示,脚踩式垃圾桶使用时,杠杆DEF 的动力臂小于阻力臂,是一个费力杠杆;费力杠杆的特点是费力省距离。

5.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______(左/右)调节,使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡。

其目的是______;(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:______(用字母表示)。

他这样得出的结论______(合理/不合理);原因是:______;(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水平平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。