九年级第十一章 简单机械和功检测题Word版 含答案.docx
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九年级第十一章简单机械和功检测题Word版含答案
九年级第十一章简单机械和功检测题（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．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1.5C变小不变顺时针杠杆自重对杠杆平衡有影响
×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
知道，将总重为G的钩码挂在杠杆A处时，杠杆的机械效率
[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
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．同学们在学校的花园里散步时，看到校工师父在用剪刀修剪树枝，发现他在修剪较粗硬的树枝时，需要把树枝夹在剪刀离轴很近的地方，手放在剪刀离轴最远的末端就会很轻松的剪断粗树枝了，看到这里，同学们就讨论起来了：
为什么这样使用，就会很容易剪断树枝呢？
于是大家对杠杆的特性进行了如下探究。
A：
“探究杠杆的平衡条件”
（1）当杠杆静止在图甲所示的位置时，杠杆处于_____（选填“平衡”或“不平衡”）状态；此时，应将右端的平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）调节使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了便于测量_____
（2）小明同学用图乙所示的方法使杠杆处于平衡状态，测出此时的拉力大小为
，发现
，其原因是：
______
B：
“探究杠杆的机械效率”
如图丙所示装置，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）
（3）他将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，拉力为
，测得A、B两点上升的高度分别为
、
，则此次杠杆的机械效率为
=______（用物理量的符号表示）
（4）他将2个钩码悬挂在C点，在A点竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为
，则弹簧测力计的示数将_______
，此次拉力做的功将_____第一次做的功（选填“大于”“等于”或“小于”）
【答案】平衡右力臂大小F1的力臂测量错误
×100%大于小于
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]图甲所示的位置时，杠杆静止，所以杠杆处于平衡状态。
[2][3]图甲中，杠杆右高左低，说明杠杆的重心偏左，应将右端的平衡螺母向右调节，使重心在支点上，让杠杆在水平位置平衡，此时力臂在杠杆上，便于测量力臂大小。
（2）[4]图中，拉力
的方向与水平杠杆不垂直，只有当力的方向与杠杆垂直时，力臂才能从杠杆上直接读出来，小明误把杠杆的长度L1当成了拉力的力臂，所以小明会得出错误的结论。
（3）[5]有用功为
W有＝Gh2＝2mgh2
总功
W总＝F1h1
则机械效率的表达式
η＝
×100%＝
×100%
（4）[6]钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得
F1·OA＝G·OB
悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得
F2·OA＝G·OC
从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大。
[7]使C点上升高度仍为
，则有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次拉力做的功将小于第一次做的功。
3．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
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
（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。
4．某同学在河边玩耍时捡到一块石头：
（1）将木杆的中点O悬挂于线的下端，使杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以消除_____对杆平衡的影响；
（2）将左端A与弹簧测力计相连，用细线把石头挂于OA的中点C，弹簧测力计竖直向上提起A端，使杆保持水平，测力计示数如图所示，则拉力大小为_____N；将石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杆水平，记下弹簧测力计此时示数为2.7N；
（3）通过计算，浸没后石头受到的浮力大小为_____N，石头的密度为_____kg/m3（已知ρ水＝1.0×103kg/m3）；
（4）若上述
（2）步骤中，只是杆未保持水平，则测量结果_____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】杠杆自重4.232.8×103不变
【解析】
【分析】
本题考查固体密度的测量。
【详解】
（1）[1]将木杆的中点O悬挂于线的下端，使杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以消除杠杆自重对杆平衡的影响。
（2）[2]如图弹簧测力计的分度值是0.2N，所以拉力大小为4.2N。
（3）[3]根据杠杆的平衡条件以及C是OA的中点，可得
解得
G=F1=2F2=2×4.2N=8.4N
而石头的质量
石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杠杆水平，弹簧测力计此时示数为2.7N，再次根据杠杆的平衡条件计算出此时石头对C点的拉力为5.4N，则浸没后石头受到的浮力大小
F浮=G﹣F=8.4N﹣5.4N=3N
[4]又F浮=ρ液gV排，所以
所以石块的密度
（4）[5]若上述
（2）步骤中，只是杠杆未保持水平，虽然力的作用线不在杠杆上，但是两个力的力的作用线的比值是不变的，所以不会影响最终的结果。
【点睛】
关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分析即可。
5．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
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
，由阿基米德原理可知，石块受到的浮力
水中的石块为平衡状态，故其对绳的拉力
根据杠杆和平衡条件可得
即
由上式整理可得
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
所以石块的密度
6．小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示：
次数
钩码所受的重力G/N
钩码提升的高度h/m
拉力F/N
绳端移动的距离s/m
机械效率η
1
1.0
0.1
0.8
0.4
31.25%
2
1.0
0.2
0.8
0.8
31.25%
3
2.0
0.1
1.2
0.4
41.67%
4
3.0
0.1
1.5
（1）试验中应沿着竖直方向______（选填“加速”或“缓慢”）拉动弹簧测力计，且在弹簧测力计______时读数；（选填“匀速运动”或“静止”）
（2）根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s=_______m，机械效率η=_______；
（3）通过比较1、3和4三次实验数据得出：
同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率_____；
（4）在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为_____N；
（5）以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是______
A．动滑轮的重力B．绳子与滑轮之间的摩擦C．物体上升的高度
【答案】缓慢匀速运动0.450%越大2.2C
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]为了使弹簧测力计的示数大小等于绳端的拉力大小，试验中应沿着竖直方向缓慢拉动弹簧测力计。
[2]假设弹簧测力计静止时读数，测力计没有测出绳子与滑轮间的摩擦，测得的拉力偏小，即没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响，所以需要弹簧测力计匀速运动时读数。
（2）[3]从图中可以看到，四条绳子托着动滑轮，第4次实验时，钩码提升的高度是0.1m，绳端移动的距离是0.4m。
[4]第4次实验时滑轮组做的有用功
滑轮组做的总功
滑轮组的机械效率
滑轮组的机械效率是50%。
（3）[5]通过比较1、3和4三次实验数据可知，物重越大，滑轮组的机械效率越大。
（4）[6]忽略摩擦力和绳重，四条绳子托着动滑轮，那么
代入数据可得
解得
。
（5）[7]根据
可知动滑轮的重力影响滑轮组机械效率，物体上升高度不影响滑轮组机械效率，绳子与滑轮之间的摩擦将增加额外功的比例，影响滑轮组机械效率。
故选C。
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．如图是某学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置及实验数据记录表：
斜面的倾斜程度
物块重
斜面高
沿斜面拉力
斜面长
机械效率
较缓
10
0.1
5.0
1
较陡
10
0.3
6.7
1
最陡
10
0.5
8.0
1
（1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做__运动。
（2）比较表中“物块重”和“__”两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械。
（3）第三次实验时即“最陡”时，此次实验把物块拉上去的机械效率是__。
（4）分析第1次实验的数据即“较缓”时可知，斜面对物体摩擦力为__N。
【答案】匀速直线沿斜面拉力
4
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做匀速直线运动。
（2）[2]比较表中“物块重”和“沿斜面拉力”两栏对应的数据，可知斜面是一种省力的简单机械。
（3）[3]第三次实验时即“最陡”时，此次实验把物块拉上去的机械效率是
（4）[4]由表中第1组实验数据可知
额外功
由
，得摩擦力大小
9．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；
（2）第3次实验数据是用图____（选填“甲”“乙”）所示的滑轮组测得的，其机械效率是_____（结果精确到0.1%）；
（3）通过分析第1、2、3次实验数据可得出结论：
使用同一滑轮组提升重物时，钩码越重，滑轮组的机械效率越_____（选填“高”“低”），通过分析第____两次实验数据可得出结论：
使用滑轮组提升相同的重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；
（4）同组同学发现实验过程中边拉动弹簧测力计边读数，弹簧测力计示数不稳定，该同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，你认为他的想法______（选填“合理”“不合理”）。
（5）实验中多次改变提升钩码的重力来测量滑轮组的机械效率，其目的是_____（选填字母序号）
A．减小摩擦力B．多次测量求平均值C．获得多组数据归纳出物理规律
【答案】竖直向上甲
高1、4不合理C
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]使用图甲的滑轮组实验时，应该要沿竖直向上方向匀速拉动弹簧测力计。
（2）[2]从表中数据可以看到，第三次实验时，绳端移动的距离是钩码被提升的高度三倍，那么托着动滑轮的绳子是3条，那么图甲的动滑轮合适。
[3]第三次实验时，其所做的有用功
其所做的总功
其机械效率是
（3）[4]通过分析第1、2、3次实验数据可知，都是使用同一滑轮组，随着钩码重力的增加，机械效率也在变大，可得出结论：
使用同一滑轮组提升重物时，钩码越重，滑轮组的机械效率越高。
[5]滑轮组提升相同的重物，观察表中数据可知，第一次和第四次的重物重力相同，滑轮组的机械效率也相同，再根据绳端移动的距离和钩码被提升的高度关系可知，托着动滑轮的绳子条数不同，可知道通过分析第1和4两次实验数据可得出结论：
使用滑轮组提升相同的重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。
（4）[6]在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间摩擦，所以测得的拉力偏小，这个想法是不正确的，没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响。
（5）[7]实验中多次改变提升钩码的重力来测量滑轮组的机械效率，其目的是获得多组数据归纳出物理规律。
故选C。
10．如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
（1）实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为______N，若钩码上升的高度为8cm，则弹簧测力计向上移动______cm，该滑轮组的机械效率为_________；
（2）在弹簧测力计静止时进行读数，则他这样得出的机械效率与实际值相比_____；（选填“偏小”、“偏大”或“相等”）
（3）若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将________。
（选填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】匀速2.42483.3%偏大增大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]在实验中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，才能准确测出拉力的大小。
[2]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，所以其为2.4N，即拉力的大小为2.4N。
[3]由图可知，滑轮组承重绳子的根数为3根，当钩码上升8cm，则弹簧测力计向上移动的距离为
8cm×3=24cm
[4]实验中，所做的有用功
W有=Gh=6N×0.08m=0.48J
通过滑轮组所做的总功
W总=Fs=2.4N×0.24m=0.576J
则机械效率
（2）[5]实验中，若在静止时读弹簧测力计的示数，会造成拉力比实际的拉力小，因为静止时绳子与滑轮间没有摩擦，那么求出的总功也会偏小，而有用功的大小不变，那么机械效率会偏大。
（3）[6]实验中仅增大钩码的个数，那么有用功随之增大，而额外功不变，那么机械效率会增大。
11．在探究“杠杆平衡条件”实验中（每个钩码质量相等，杠杆上每小格等距）
（1）将杠杆的中点O挂在支架上后，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是_____________；
（2）杠杆平衡后，小明同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上_____个钩码，使杠杆在水平位置平衡；
（3）取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点使杠杆在水平位置保持平衡。
当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡（如图乙），测力计示数将_____________（选填“一直变大”、“一直变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”）；
（4）接着小明把支点选到B点，如图丙，在A点挂一个钩码，在C点挂3个钩码，杠杆也恰好水平静止，她觉得此时不满足杠杆平衡条件，造成这个问题的原因是_____________；
（5）完成以上实验后，小明利用杠杆来测量测量杠杆的机械效率。
如图丁，实验时，竖直向上拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。
实验中，将杠杆拉至图中虚线位置测力计的示数F=_____N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为_______%（结果精确到0.1%）。
如果把钩码由A移至B，两次实验A点竖直移动相同距离，拉力所做的有用功将____，此杠杆的机械效率将________（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】消除杠杆自重的影响3先变小后变大没有消除杠杆自身重力的影响0.566.7%不变变大
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]将杠杆的中点O挂在支架上，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是消除杠杆自重的影响。
（2）[2]设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，因为
所以
解得n＝3，所以在A处挂3个钩码。
（3）[3]由图可知，OC为最长力臂，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，动力臂先变长后变短，而杠杆在水平位置始终保持平衡，根据杠
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