九年级物理上册 第十一章 简单机械和功(提升篇)(Word版 含解析)

九年级物理上册 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．在“探究杠杆平衡条件的实验”中：

(1)图甲中，杠杆静止时处于_________（选填“平衡”或“不平衡”）状态．为使杠杆在

水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向_______（选填“左”或“右”）移。 (2)如图乙所示，在 A 点挂 2 个重力均为 0.5N 的钩码，在 B 点用弹簧测力计竖直向下拉杠

杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为______________N。 (3)如图丙，保持 A 点所挂砝码的数量和位置不变，将弹簧测力计绕 B 点从 a 位置转到 b 位

置，杠杆始终保持水平平衡，在此过程中拉力 F 与其力臂的乘积变化情况是______________。

A．一直变小 B．一直变大 C．一直不变 D．先变小后变大

(4)竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丁所示，此过程

中， 拉力的力臂_________，弹簧测力计的示数__________（均选填“变大”、“变小” 或“不变”）。 (5)若要使图丁状态下的弹簧测力计读数减小，可将弹簧测力计绕 B 点 _____（选填“顺时

针”或“逆时针”）方向转动一个小角度。 (6)小华用如图戊装置进行探究，发现总是无法得到教材上所列出的杠杆平衡条件，其原因

是_____________________________________。 (7)小明用如图戊所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”．实验时，将总重为 G 的钩码挂

在杠杆 A 处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为 h，弹簧测力计的示数为 F，其移动的距离为 s，则杠杆的机械效率 η=__________（用题中字母表示）。若将钩码移

动到 B 点， 仍将它匀速提升 h 的高度，则此时弹簧测力计的示数 F'________（选填“>”“=”或“<”）F，杠杆此时的机械效率η´___________η（选择“>”、“=”或“<”）。 【答案】平衡 左 1.5 C 变小 不变 顺时针 杠杆自重对杠杆平衡有影响

GhFs×100% > >

【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态都为杠杆的平衡状态；所以，图甲中实验前没挂钩

码时，杠杆处于静止的平衡状态。 [2]由于杠杆左端上翘，调节时重心应向左移动，应将杠杆两端的平衡螺母向左移，使杠杆

在水平位置平衡。 (2)[3]如图乙所示，在刻度线A处挂两个钩码，在刻度线B处用调好的弹簧测力计竖直向下

拉杠杆，杠杆在水平位置时，每个钩码为G=0.5N，每小格为L，根据杠杆的平衡条件知道，即 2G×3L=F×2L 2×0.5N×3L=F×2L 解得F=1.5N (3)[4]将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，

即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件知道，拉力F与其力臂的乘积也是不变的。 故选C。 (4)[5][6]力臂等于支点到力的作用线的距离，竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓

慢转过一定角度，如图丁所示，此过程中，弹簧测力计拉力的力臂变小，钩码对杠杆拉力的力臂也变小，但是根据三角形的相似性，动力臂和阻力臂的比值是不变的，所以拉力大小不变。 (5)[7]根据杠杆平衡条件知道，要使弹簧测力计读数减小，在阻力和阻力臂不变时，需要增

大动力臂，当弹簧测力计与杠杆垂直时，动力臂最长，拉力最小，所以需要将弹簧测力计顺时针转动。 (6)[8]利用如图戊所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有

影响。

(7)[9]由WW有总知道，将总重为 G 的钩码挂在杠杆 A 处时，杠杆的机械效率

WGh

WFs

有

总 [10]由图示知道，将钩码移动到B点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由

1122

FlFl

知道，动力将增大，即 F′＞F [11]将钩码移至B点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B点

时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，所以机械效率变大，即 η′＞η

2．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。

3．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1122FlFl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

FG浮水

水中的石块为平衡状态，故其对绳的拉力 FGFGG石石浮水

根据杠杆和平衡条件可得 FOAGOB水 即 153102GGOBcmGOAcm

石水

水 由上式整理可得

32VgVgVg



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

32



石水

水 所以石块的密度

3333551.010kg/m2.510kg/m22石水

4．小明在探究杠杆的平衡条件的实验中，以杠杆中点为支点。

(1)小明在杠杆两侧挂上钩码，调节钩码的数量和位置直到杠杆水平平衡，如图甲所示，此

时小明将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后，杠杆_____（选填“左”或“右”）端下沉； (2)小明在得出杠杆平衡条件后，利用杠杆平衡条件解决问题：

①如图乙所示，有一根均匀铁棒BC，其长为L， O点为其重心，其所受重力300N；

OA=4L ，为了不使这根铁棒的B端下沉，所需外力F至少应为_____N；若F的方向不变，

微微抬起这根铁棒的B端，所需外力F＇至少应为_____N； ②如图丙所示，C物体静止在水平地面上时，对地面的压强为6×105Pa。现将C物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂D物体，当杠杆在水平位置平衡时，C物体对地面的压强为2×105Pa，已知：D物体的质量为2kg， OA :AB=1:4。要使C物体恰好被细绳拉离地面，则可以移动支点O的位置，使O＇A :AB=______。 【答案】左 100 150 1:7 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]设图甲中的一个钩码重力为G，杠杆一小格的长度为l，据杠杆的平衡条件有

3G⋅2l=2G⋅3l 小明将两边钩码同时远离支点移动nl距离后，杠杆左右两边变成