北京延庆县第一中学物理第十一章 简单机械和功同步单元检测Word版 含答案.docx
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北京延庆县第一中学物理第十一章简单机械和功同步单元检测Word版含答案
北京延庆县第一中学物理第十一章简单机械和功同步单元检测（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31.5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．小红在探究杠杆的平衡条件时，找来一个量程为5N的弹簧测力计和若干个重均为0.5N的钩码，实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm。
请回答下列问题：
（1）实验前，小红先将杠杆调至水平位置平衡，这样操作的目的是______；
（2）小红在实验中测得一组数据如下表，于是他立即得出了杠杆的平衡条件：
“F1×L1=F2×L2”，你认为是否合理，并说明理由：
______；
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
2
6
3
4
（3）某次实验如图所示，杠杆平衡，则以下生活中相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是______（选填“托盘天平”、“核桃夹”或“筷子”）；
（4）在上图中，保持弹簧测力计的位置及拉力的方向和钩码的个数不变，钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，则钩码到支点的距离不应超过______cm。
【答案】便于直接测量力臂不合理，只有一组实验数据，得到的结论具有偶然性核桃夹10cm
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]在探究杠杆的平衡条件时，为了便于直接测量力臂，我们将杠杆调至水平位置平衡。
（2）[2]在探究杠杆的平衡条件时，我们需要进行多次实验得到多组实验数据是结论具有普遍性，实验中由一组实验数据得到的结论具有偶然性。
（3）[3]如图所示，弹簧测力计对杠杆施加拉力的力臂大于钩码对杠杆施加拉力的力臂，是一个省力杠杆；而托盘天平是一个等臂杠杆，核桃夹是一个省力杠杆，筷子夹菜时相当于一个费力杠杆；所以与此图中杠杆类型相同的是核桃夹。
（4）[4]杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm，每个钩码重均为0.5N，则图中钩码的总重力为
弹簧测力计施加拉力的力臂
钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，弹簧测力计量程为5N，由杠杆平衡条件可知，钩码对杠杆施加拉力的最大力臂
即钩码到支点的距离不应超过10cm。
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272.7在刻度尺上读出OD的长度L2
【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
（3）[3]水和金属块的总体积
则金属块的体积
金属块的密度
（4）③[4][5]实验步骤：
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L2；
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
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
以上两个等式相除整理得
4．同学们在探究影响浮力大小的因素时，发现手中的弹簧测力计损坏了，聪明的小强同学利用刻度均匀的杠杆和钩码（每只重0.5N）替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。
以下是小强同学的实验操作，请你帮他完善该实验探究。
（1）将杠杆安装在支架上，静止时如图1所示，应将平衡螺母向______（选填“右”或“左”）调节，使杠杆在水平位置平衡；
（2）如图2甲所示，将重2N的物体G挂在A点，两只钩码挂在B点时，杠杆在水平位置平衡；
（3）将物体G部分浸入水中（如图2乙所示），两只钩码移到C点时，杠杆在水平位置平衡；
（4）将物体G浸没于水中（如图2丙所示），两只钩码移到D点时，杠杆在水平位置平衡；
（5）将物体G浸没于盐水中（如图2丁所示），两只钩码移到E点时，杠杆在水平位置平衡。
分析与论证：
分析比较
（2）、（3）、（4）可得：
物体G所受浮力大小与______有关；分析比较
（2）、（4）、（5）可得：
物体G所受浮力大小与有______关；由题中信息计算物体G的体积V=______m3，盐水的密度
______kg/m3。
（
，g=10N/kg）
【答案】右物体排开液体的体积液体的密度1.0×10-41.125×103
【解析】
【分析】
【详解】
[1]杠杆在如图1位置平衡后，要使杠杆在水平位置重新平衡，应将平衡螺母向右调节。
[2]步骤
（2）、（3）、（4）是让物体未浸入、部分浸入和浸没于水中，而钩码逐渐靠近支点，说明物体G所受的浮力逐渐变大，所以可得物体G所受的浮力大小与排开液体的体积有关。
[3]步骤（4）（5）是让物体G分别浸没在水中和盐水中，所以比较的是浮力大小与液体密度的关系。
[4]由步骤（4）及杠杆的平衡条件得
（G物-F浮）⋅4L=1N⋅4L，（2N-F浮）⋅4L=1N⋅4L
所以
F浮=1N
由阿基米德原理有，物体的体积
[5]由步骤（5）及杠杆的平衡条件得
（2N-F浮＇）⋅4L=1N⋅3.5L
所以
F浮＇=1.125N
由阿基米德原理有，盐水的密度
5．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
【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
[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
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
所以
6．小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动时的功率，如图所示。
（1）需要的测量工具：
体重计、刻度尺、______。
（2）请帮他设计实验步骤：
______
（3）小刚采用了合适的方法记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。
（取g=10N/kg）
重心上升高度h/m
质量m/kg
拉一次克服重力所做的功W/J
拉上去的次数
时间t/s
功率P/W
0.4
60
______
5
10
______
【答案】秒表使用体重计测量小刚的体重；用刻度尺测量每次引体向上下鄂上升的高度；用秒表测量连续5次引体向上动作需要的时间；计算出小刚做引体向上运动时的功率240120
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]要测量功率需要测量时间，实验器材还需要秒表。
（2）[2]使用体重计测量小刚的体重；用刻度尺测量每次引体向上下鄂上升的高度；用秒表测量连续5次引体向上动作需要的时间；计算出小刚做引体向上运动时的功率。
（3）[3]小刚的体重为
G=mg=60kg×10N/kg=600N
做一次引体向上小刚做功为
W=Gh=600N×0.4m=240J
[4]小刚做的总功为
W总=5W=5×240J=1200J
小刚做引体向上的功率
7．如图所示，是“探究杠杆的平衡条件”的实验装置。
（1）实验前，杠杆右端偏高，应将两端的螺母向________调节，使杠杆在_______位置平衡；
（2）杠杆平衡后，在左侧挂两个钩码，每个钩码重1N，在右端竖直向下拉着弹簧测力计，使杠杆在水平位置重新平衡，如图所示。
此时弹簧测力计的示数F=_____________N（弹簧测力计自重不计）；
（3）当弹簧测力计处于图中的虚线位置时，若使杠杆在水平位置平衡且弹簧测力计的示数仍等于F，应将钩码向_________（填“左”或“右”）移动适当的距离；
（4）小华想到若铁架台不是在水平桌面上，而是在略微倾斜的桌面上是否影响实验呢？
经小组分析不在水平桌面上_______（填“影响”或“不影响”）实验过程。
【答案】右水平3右不影响
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]实验前杠杆右端偏高，应将两端的平衡螺母右调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样在实验操作过程中，才能读出力臂。
（2）[3]设杠杆每一小格的长度为l，据杠杆的平衡条件有
2N⋅3l=F⋅2l
所以此时弹弹簧测力计的示数
F=3N
（3）[4]若使弹簧测力计处于图中虚线处，则弹簧测力计对杠杆的力的力臂变小，而弹簧测力计的示数不变，钩码的重力不变，据杠杆的平衡条件，若想让杠杆在水平位置平衡，须向右适当移动钩码。
（4）[5]铁架台放在略微倾斜的桌面上，不会影响实验过程。
即使铁架台不是水平放置，但依然可调节杠杆在水平位置平衡。
8．在做“探究杠杆的平衡条件”的实验中：
（1）如图甲所示，为使杠杆在______位置平衡，可以将左端的平衡螺母向______调；
（2）调节平衡后，在杠杆两侧挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，并记录相关数据。
改变钩码的数量及位置多次实验，小明得出杠杆的平衡条件______。
如图乙所示，A、B两点分别增加一个钩码，则杠杆______（选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持平衡”）；
（3）如图丙所示，若不在B点挂钩码，改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐______（选填“增大”或“减小”），原因是弹簧测力计拉力的力臂在______（选填“增大”或“减小”）。
【答案】水平左动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1L1=F2L2右端下沉增大减小
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]如图甲所示，杠杆右端下沉，左端上翘，应该将左端的平衡螺母向左调，使杠杆重新在水平位置平衡。
（2）[3]如图乙所示，假设一个钩码重力为G，横杆上一小格为L，调节平衡后，在杠杆两侧挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，并记录相关数据。
得到
左边=F2L2=3G×2L=6GL
右边=F1L1=2G×3L=6GL
左边等于右边，改变钩码的数量及位置多次实验，左边依然等于右边，小明据此得出杠杆的平衡条件：
动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1L1=F2L2
[4]如图乙所示，A、B两点分别增加一个钩码，则
各自增加一个钩码后，右边大于左边，所以杠杆右端下沉。
（3）[5][6]如图丙所示，A点钩码数量不变，钩码对杠杆施加的拉力方向不变，现在将B点的弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，则弹簧测力计拉力的力臂减小，为使杠杆始终保持水平平衡，根据杠杆的平衡条件可知，则弹簧测力计拉力增大，即弹簧测力计的示数将逐渐增大。
9．某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G（如图甲），再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组，并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
（1）图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，A同学在缓慢匀速提升时读数，B同学在弹簧测力计静止时读数，那么A同学测量滑轮组机械效率________（选填“大于”、“小于”或“等于”）B同学测量滑轮组机械效率；
（2）按照A同学的测量方法，测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F________（选填“大于”、“小于”或“等于”）
G；
（3）实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了____________。
【答案】小于大于测物体上升的高度和绳子自由端移动的距离
【解析】
【详解】
（1）[1]实验中，应该沿竖直方向缓慢匀速提升物体上升，这时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小，若在弹簧测力计静止时读数，则没有测量出机械之间的摩擦，测量值偏小，求出的总功偏小，而有用功不变，根据
可知，A同学测量滑轮组机械效率小于B同学测量滑轮组机械效率。
（2）[2]从图乙可以看到，托着动滑轮的绳子有三条，如果不计摩擦和绳子重及动滑轮的重力，拉力
，但是实际上，这些力是存在的，所以
。
（3）[3]滑轮组的机械效率
因为要测量
和
，所以要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，这是为了测物体上升的高度和绳子自由端移动的距离。
10．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，
在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升（保持0点位置不变），在此过程中弹
簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
回答下列问题：
（1）杠杆机械效率的表达式为η=____________．（用已知或测量的物理量符号表示）
（2）本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:
___________
（3）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
【答案】
杠杆的自重变大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式η=
×100%=
×100%．
（2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力．
（3）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G•OA=F•OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G•OC=F•OB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大．
11．小明同学测定斜面的机械效率，实验记录结果如下表：
实验次数
斜面倾斜程度
物体重量G/N
斜面高度h/m
沿斜面拉力F/N
斜面长s/m
有用功W有/J
总功W总/J
斜面的机械效率η
1
较缓
5
0.1
1.5
1
0.5
1.5
33.3%
2
较陡
10
0.2
2
1
1
2
50%
3
较陡
10
0.2
4
1
2
4
50%
4
最陡
5
0.3
2.4
1
（1）根据表格中数据，第四次（最陡）实验的有用功是_____J，总功是_____J。
机械效率是_____；
（2）分析数据可知斜面越陡，机械效率_____（选填“越高”、“越低”或“不变”）；
（3）分析实验数据还可知道，斜面的机械效率与物重_____（填“有关”或“无关”）；
（4）第一次实验中，若拉力作用时间是5s，则拉力的功率是_____W。
【答案】1.52.462.5%越高有关0.3
【解析】
【分析】
（1）物体重力和高度的乘积计算有用功，拉力和绳子拉长的长度的乘积计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率；
（2）根据实验数据判断机械效率的大小；
（3）当斜面上的重力改变时，机械效率改变，说明斜面的机械效率和物体重力有关；
（4）利用功和时间的比值计算功率。
【详解】
（1）[1]根据物体重力和高度计算有用功为：
W有=Gh=5N×0.3m=1.5J；
[2]拉力和绳子拉长的长度计算总功为：
W总=Fs=2.4N×1m=2.4J；
[3]机械效率为：
；
（2）[4]根据测量的实验数据，斜面越陡，机械效率越大；
（3）[5]当物体重力增大时，斜面的机械效率变大，说明机械效率和物体重力有关；
（4）[6]利用功和时间计算功率为：
。
12．小余同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,首先往溢水杯中装满了水,然后在弹簧测力计下悬挂一个圆柱体,当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,溢出的水全部流入旁边的小桶中．实验过程如图甲．
（1）圆柱体的重力为_________N．
（2）比较图_________可得：
当圆柱体浸没在水中继续下降的过程中,受到的浮力与深度无关．
（3）比较（a）（b）（c）三图可得:
浸在同一液体中的物体受到的浮力大小跟_________有关．
（4）小余完成图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制成图乙所示的弹簧测力计示数F与物体下降深度h的F-h图像．实验表明,浸在液体中的物体,受到的浮力大小还跟_________有关,此液体的密度为_________kg/m3．
（5）利用浮力和杠杆的知识,小颖发明了密度秤．如图丙所示,轻质杠杆AB可绕O点转动,在A、B两端分别挂有两个完全相同的正方体C、D（边长为10cm,重力为20N）,OA=10cm,OB=8cm,向容器中倒入不同密度的液体,每次都将C浸没在液体中,移动物体D使杠杆在水平位置平衡,在OB上便可以标出不同液体的密度值．
①当物体C浸没在水中时,物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止,那么OE的长度为_______cm，在E点标上
;
②该密度秤能够测量的最小液体密度为_________kg/m3;
③OB上的刻度是否均匀:
_________（选填“是”或“否”）
【答案】6c和d排开液体的体积液体的密度有关8005400是
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由图（a）知，弹簧测力计在空气中时示数是6N；可知物体的重力是6N；
（2）[2]要探究物体浸没后受到的浮力与深度的关系，需要控制液体的密度相同、排开液体的体积相同，改变浸没的深度，故图（c）（d）符合题意；
（3）[3]比较（b）（c）两图，物体都浸在水中，即液体密度相同，圆柱体浸入水中的体积（排开液体的体积）增大时，测力计的示数减小，由称重法可知物体受到浮力增大；所以，比较（a）（b）（c）三图可得出结论：
浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟排开液体的体积有关；
（4）[4]由图ac可知，圆柱体浸没在水中后所受浮力：
由图乙知，圆柱体浸没在另一液体中时测力计的示数为2N，则：
由实验可知，浸没在不同液体中的浮力不相等，即浸在液体里的物体受到的浮力大小还与液体的密度有关；
[5]由
得：
同一物体浸没在水中和另一液体中时排开液体的体积相等，则：
代入数据：
解得：
（5）①[6]由图知：
B端所受得力等于重物D对杠杆的拉力，大小等于物体D的重力，即：
当物体C浸没在水中时，受到的浮力为：
物体C受到的力：
A点对C的拉力
、浮力、重力；故物体C受到的拉力为：
此时物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止，由杠杆平衡条件得：
所以OE的长度：
②[7]液体密度越小，浮力越小，拉力越大，根据
知：
在
、
不变时，拉力
越大，
越大，最大为OB，为8cm；根据杠杆平衡条件得：
所以：
物体C受到的力：
A点对C的拉力
、浮力
、重力；故物体C受到的浮力为：
根据
知液体的密度为：
故该密度秤能够测量的最小液体密度为
；
③[8]根
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