华中师大一附中物理第十一章 简单机械和功单元测试与练习(word解析版)

华中师大一附中物理第十一章简单机械和功单元测试与练习（word解析版）一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）1．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=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=0.2m2．图甲是某型号的抽水马桶水箱进水控制装置的示意图，浮子是有上底无下底的圆柱形容器，中间有圆柱形的孔（图乙是浮子的放大示意图），壁的厚度忽略不计，浮子通过圆孔套在直杆上，并与调节螺母紧密相连，手动上下移动调节螺母，可以使浮子的位置随之上下移动，轻质细杆AB可绕O点旋转，A端与直杆底端相连，B端装有塞子当水箱的进水孔进水，水面接触到浮子下端后，浮子内的空⽓开始被封闭压缩，随着水位继续上升，浮子上升带动直杆向上运动，当水位上升到一定高度，AB 杆处于水平位置时，塞子压住进水孔，进水孔停止进水。

(1)为测出浮子上底面的面积，现有刻度尺、量筒和水，请完成实验：①将浮子倒置后，用刻度尺测出浮子内的深度h ；②将浮子装满水，用_______________________；③浮子上底面的面积表达式：S 上=_________（用所测量物理量的符号表示）。

(2)若浮子上升的过程中内部被封闭的空气不泄露，用上述方法测得的浮子上底面的面积为10cm 2，外界大气压为1.0×105Pa ，浮子、直杆、细杆AB 、塞子的重力及所受浮力均不计，忽略所有摩擦，当进水孔停⽓进水时，浮子内的⽓体压强为外界大气压强的1.2倍，OA =6cm ，OB =4cm ，塞子受到水的压力为___________N 。

(3)科学研究表明，⽓定质量的⽓体，在温度不变时，其压强与体积成反比，当进水孔的水压过大时，塞子被冲开，水箱内的水位超过⽓定⽓度，会使水溢出，若通过移动调节螺母的方法保证⽓桶正常使用，应如何移动调节螺母：__________。

【答案】量筒测出浮子里面水的体积VV h30 适当向下移动 【解析】【分析】【详解】 (1)[1]将浮子装满水，利用量筒测出浮子里面水的体积V 。

[2]根据体积计算公式，可知浮子上底面的面积表达式为 V S h=上(2)[3]已知浮子内的气体压强为01.2p p =则浮子内外气体压强差为000.2p p p p ∆=-=浮子上底面所受内外气体压力差方向向上，为00.2F pS p S ∆=∆=浮子对直杆A 端向上的作用力为A F F =∆以细杆为研究对象，处于水平位置时，根据杠杆平衡条件可知ABF OAF OB⋅=⋅则塞子受到水的压力为5420.06m0.20.210Pa1010m30N0.04mB AOA OAF F p SOB OB-=⋅=⋅=⨯⨯⨯⨯=(3)[4]当进水孔的水压过大时，应适当向下移动螺母，减小浮子内部气体的体积，使浮子内部的压强变大，则A端受到的向上的拉力就变大，根据杠杆平衡条件可知塞子对水的压力就变大，则塞子就不容易冲开。

3．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/cm3；(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L1；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L2112LL Lρ-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112 L L L ρρ=-水金属4．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。

其原因是：______。

【答案】左 减小了杠杆的自重对实验的影响 1122Fl F l 不合理 实验次数较少，得出的结论不具有普遍性 杠杆本身受到重力【解析】【分析】【详解】(1)[1]发现杠杆右端下沉，说明右端重，应该把杠杆两端的平衡螺母向左调。

[2]使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡。

其目的是把重心移至支点处，让杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响。

(2)[3][4][5]杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律，本次实验，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律。

(3)[6]图乙中，支点位于动力和阻力的右侧，杠杆的重心不在支点上，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F 的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。

5．对于杠杆的原理，我国古代也很注意研究，在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明。

某物理小组探究如图所示的一杆秤，通过观察和测量知道：杆秤上标有刻度，提纽在B 点，秤钩在A 点，O 点为刻度的起点（为零刻度点，在B 点左侧）。

用刻度尺量出OA =l 1，OB =l 2。

(1)秤钩不挂重物时，秤砣挂在O 点时杆秤平衡，则重心C 应在B 点的__________侧（选填“左”、“右”或“不确定”）。

设该杆秤秤砣的质量为m ，则杆秤自身重力（不含秤砣）和它的力臂的乘积是__________。

(2)物理小组利用空瓶（空瓶质量比秤砣质量小一些）、细线和原有秤砣测出原秤砣的质量。

方法是：用细线系在空瓶上并置于__________点，慢慢往瓶中加沙子，如果杆秤恰能平衡，相当于新做了一个秤砣，再把它挂在秤钩上，移动原秤砣位置至杆秤平衡，秤杆上的读数即为原秤砣质量。

(3)物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力，杠杆的平衡条件是：F 动l 动=F 阻l 阻+F ′阻l′阻，如图所示”。

则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤砣质量，方法是：设想有两个完全一样的原秤砣甲、乙，将甲置于A 点，乙置于B 点右侧某点，杆秤恰好平衡。

由杠杆的平衡条件可知，量出长度l 1、l 2后，只须从B 点起向右量出长度__________，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m 。

【答案】右 2mgl O 1l【解析】【分析】【详解】(1)[1][2]由于O 点是刻度的起点，即秤钩上不挂重物时，秤砣的位置应该在O 点，提起B ，杆秤平衡，把秤砣作用在杆秤上的力看成动力，则阻力就是杆秤的重力作用点（重心）应该在B 点的右侧；且根据杠杆的平衡条件可得mgl 2=G 杆秤×力臂(2)[3]做一个新秤砣的方法就是采用等交换替代法，由于秤砣放在O 点处时能与杆秤的自重相平衡，那么如果我们也在O 点用细线系一个小瓶，向里面加入适量的沙子，待杆秤平衡时，小瓶与沙子所起的作用就与秤砣的作用一样，故它们的质量是相等的。