合肥50中物理第十一章 简单机械和功(提升篇)(Word版 含解析)

合肥50中物理第十一章 简单机械和功（提升篇）（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．小军利用如图所示器材测定滑轮组的机械效率，他记录的实验数据如下表。

次数 物重G/N 绳自由端的拉力F/N 钩码上升的高度h/cm

绳自由端移动的距离s/cm 机械效率η/%

1 1.0 0.5 10 30

2 2.0 0.9 5 15 74.1

(1)根据记录表格中提供的信息，组装图中小军使用的滑轮组______；

(2)根据给出的实验数据，计算出第一次的机械效率并填入表格中______；（结果保留三位有效数字）

(3)同一个滑轮组，在两次实验过程中机械效率不同，主要原因是______。

【答案】 66.7 两次提升的物重不同

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]当钩码上升的高度为10cm时，绳自由端移动的距离为30cm，则绳子承担重物的段数

30cm310cmsnh

绳子的段数是奇数，从动滑轮开始绕起，如图所示

(2)[2]第一次的机械效率

111111N0.1m100%100%100%66.7%0.5N0.3mWGhWFs有1有1总

(3)[3]实验中两次测得的机械效率使用的是同一个滑轮组，即绳重、摩擦、滑轮重是相同的，所以导致机械效率不同主要原因是两次提升的物重不同。

2．探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。

(1)将杠杆装在支架上，发现杠杆左端下沉，此时应将杠杆两侧的平衡螺母同时向______调，至杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是_____________；

(2)某同学进行正确的实验操作后，能不能根据图甲的这一组数据得出探究结论？_________（填“能”或“不能”）。理由是___________；

(3)如图甲所示，杠杆水平位置平衡。如果在杠杆两侧各加上一个相同的钩码，则杠杆_____（填“左”或“右”）端将下沉；

(4)如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉。当弹簧测力计逐渐向右倾斜时，若杠杆仍然保持在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】右 消除杠杆自身的重力对实验结果的影响 不能 一次实验具有偶然性，不具备必然性 右 变大

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]杠杆右端下沉，应将杠杆重心向左移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端均可）向左调节，直至重心移到支点处，使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；当杠杆在水平位置平街时，力的方向与杠杆垂直，力臂等于支点到力的作用线的距离，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。

(2)[3][4]用实验来探究物理规律时，要采用多次实验，用多组实验数据来总结实验结论，实验结论具有普遍性，如果只有一次实验数据，总结的实验结论具有偶然性，所以不能用一次实验总结实验结论。

(3)[5]设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，如果在图甲中杠杆两侧各添加一个相同的钩码时，杠杆的左端

53=15GLGL

杠杆的右端

44=16GLGL

故右>左，则右端将下沉。

(4)[6]乙图中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，弹簧测力计向右倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。

3．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=l1，OB=l2。

(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l1、l2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

mgl2=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。

(3)[4]根据已经得出的两个阻力的平衡规律，如果放在杆秤上，则存在如下关系

mg×（l1+l2)=mg×l′+G杆秤×力臂

将第(1)问的关系式代入可得

mg×l1=mg×l′

即l′= l1，故只需要从B点起向右量出长度l1，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量。

4．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。

5．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

即l2应不超过37.5cm；

第六空．探究杠杆的平衡条件时要探究F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系，因此还应探究①保持l2和l1不变而改变F2；②保持F2和l2不变而改变l1．

6．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。

实验次数 钩码的重力G/N 钩码被提升的高度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 0.3 66.7%

2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%

3 4 0.1 1.8 0.3

4 2 0.1 1.5 0.2 66.7%

(1)使用图甲的滑轮组实验时，应该要沿____方向匀速拉动弹簧测力计；