物理九年级上册 第十一章 简单机械和功单元复习练习(Word版 含答案)
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物理九年级上册 第十一章 简单机械和功单元复习练习(Word版 含答案)
一、初三物理第十一章 简单机械和功 易错压轴题提优（难）
1．小苗利用刻度均匀的轻质杠杆进行“探究杜杆的平衡条件”实验，已知纡个钩码重0.5N。
(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向__________（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置半衡。
(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码，要使杠杆仍保持水平位置平衡，需在B点悬挂_______个钩码。
(3)如图乙所示，取走悬挂在B点的钩码，改用弾簧测力计在C点竖直向上拉，仍使杠杆在水平位置平衡，测力计的拉力为__________N；若在C点改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然在水平位置平衡，则测力计的读数将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】右 3 1.5 变大
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]杠杆在使用前左端下沉，说明左侧力与力臂的乘积大，应将平衡螺母向右调节。
(2)[2]设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：FALA=FBLB，得
4G×3L=FB×4L
解得
FB=3G
即需在B点处挂3个钩码。
(3)[3]取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力，根据杠杆的平衡条件：FALA=FCLC，得
4G×3L=FC×4L
解得
FC=3G=3×0.5N=1.5N
[4]如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡。
2．在探究“杠杆的平衡条件”实验中：
(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螺母同时向_____
(2)如图甲所示，杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆将______
(3)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如图丙，杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______
(4)请在图丙中画出拉力F′的力臂l。________
【答案】右 逆时针 变大 不变
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]杠杆左端下沉，右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动。
(2)[2]设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表l，如果在图中杠杆两侧各去掉一个相同的钩码时，杠杆的左端为
22=4GlGl
杠杆的右端为
3=3GlGl
所以杠杆的左端力和力臂的乘积大于右端的乘积，所以杠杆左端下沉，杠杆将逆时针转动。
(3)[3]乙图中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力的力臂为OC，弹簧测力计向右倾斜拉杠杆时（如图丙），拉力的力臂小于OC，拉力的力臂变小，拉力变大，弹簧测力计的示数将变大。
[4]根据杠杆平衡的条件，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，因为杠杆始终保持水平平衡，钩码的重力和钩码的位置没有发生变化，所以弹簧测力计的拉力与其力臂的乘积将不变。
(4)[5]从支点向力的作用线做垂线，得到力臂，如图所示：
3．小明想测量常见的两种简单机械的机械效率。
(1)他先测滑轮组的机械效率，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：
次数 钩码总重G/N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F/N 测力计移动距离s/m 机械效率率η
1 4 0.1 1.8 0.3
2 6 0.1 2.4 0.3 83%
3 4 0.1 1.4 0.5 57%
4 4 0.2 1.4 1.0 57%
①在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上_____拉动弹簧测力计；
②第1次实验测得的机械效率为________( 保留整数)，第4次实验是用____图做的(选填“a”、“b” 或“c”)；
③分析第1、3次实验数据可得结论：___________________；
(2)接着小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点(支点处的摩擦不计)。
①他先将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，机械效率为η1；
②然后他将这2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度与第一次相同，则此时弹簧测力计的示数F2将____ (选填 “>”“=”或“<”) F1；
[拓展]对比杠杆实验的第①②两步，判断第②步中杠杆的机械效率η2如何变化并说明理由_________。
【答案】匀速 74% c 使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小 ＞ 见详解
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]测绳端拉力F时, 应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体处于平衡状态。
[2]第1次实验测得的机械效率为
4N0.1m100%100%100%74%1.8N0.3mWGhWFs有用总
[3]第4次实验，钩码上升的高度为0.2m，测力计移动距离为1.0m。则绳子股数为
1.0m=50.2msnh绳
第4次实验是用图c做的。
[4]分析第1、3次实验数据，提升重物相同，但第1次实验，应用图a一个动滑轮的滑轮组进行试验，第3次实验，应用图c两个动滑轮的滑轮组进行试验，第一次机械效率高于第3次实验数据，可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小
(2)[5]钩码从B点移动到C点，阻力不变阻力臂变长，弹簧测力计位置不变，动力力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，弹簧测力计的示数将变大，则F2>F1。
[6] η2变大，因为C点被提的高度相同，克服杠杆自身重力所做的额外功相同，钩码提升的高度增加，有用功变大，根据
100%WWW有有额
可知η2变大。
4．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%
4 2 0.1 1.5 0.2
(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%0.3JWW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
220.02J0.3Jk0.02J===k0.42J0.42JWWW其它其它1总
所以
1k6
5．小彬和小萌同学在学完浮力和杠杆的知识后，初步设计了两种方案，去分别测量待测液体(食用油、酱油)的密度：
小彬的方案 小萌的方案
实验过程:如图，用弹簧测力计测出铁块的重力为G， 然后把铁块先后浸没在水、食用油中静止后读出测力计的示数分别为F1、F2；
实验过程：如图AOB为轻质杠杆（质量不计），小桶悬挂于A处位置不变，支点O位置不变。首先在小桶中倒人一定体积的水，调节石块的位置于B， 处杠杆在水平方向平衡，然后将水全部倒出将小桶擦干后再将等体积的酱油倒入小桶中，调节石块的位置于B处，杠杆再次在水平方向平衡，若OB1、OB2的长度分别为L1、L2（B1、B2图中未画出）
(1)若食用油的密度比水的密度小，则在小彬的方案中F1______F2（选填“大于”、“小于”或 “等于”）；
(2)小萌通过对比数据发现L1小于L2，可初步推断出酱油的密度比水的密度________；
(3)已知水的密度为ρ水，结合两种方案中现有的测量数据，能得出待测液体密度的是__________的方案（选填“小彬”或“小萌”），其密度表达式为ρ=________。
【答案】小于 大 小彬 21()()GFGF水
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由阿基米德原理可知，排开液体体积相同时，液体密度大，产生的浮力大，故完全浸没时在水中的浮力大于在食用油中的浮力；测力计的示数为铁块重力与浮力之差，故在水中的示数F1小于在食用油中的示数F2。
(2)[2]由杠杆平衡条件可得
OA1GGLGL石桶水
OA2GGLGL石桶酱
又L1小于L2，故可得
OAOAGGLGGL桶桶水酱
即
GG水酱
VgVg水水酱酱
又水的体积和酱油的体积相同，故
水酱
(3)[3][4]由(2)可知小萌的方案可以比较出待测液体的密度与水的密度大小关系，却不能求得具体值，小彬的方案可以求得待测液体密度大小；在小彬的方案中，铁块浸没在水中受到浮力为
1-FGF浮
由阿基米德原理可得
1-==FGFVVgg浮铁排水水
铁块浸没在待测液体受到的浮力为
2-FGF浮
由阿基米德原理可得
2211--===--FGFGFGFVgGFgg浮水排水
6．如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
