北京庞各庄中学物理第十一章 简单机械和功易错题Word版 含答案.docx

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北京庞各庄中学物理第十一章简单机械和功易错题Word版含答案

北京庞各庄中学物理第十一章简单机械和功易错题（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．图甲是某型号的抽水马桶水箱进水控制装置的示意图，浮子是有上底无下底的圆柱形容器，中间有圆柱形的孔（图乙是浮子的放大示意图），壁的厚度忽略不计，浮子通过圆孔套在直杆上，并与调节螺母紧密相连，手动上下移动调节螺母，可以使浮子的位置随之上下移动，轻质细杆AB可绕O点旋转，A端与直杆底端相连，B端装有塞子当水箱的进水孔进水，水面接触到浮子下端后，浮子内的空⽓开始被封闭压缩，随着水位继续上升，浮子上升带动直杆向上运动，当水位上升到一定高度，AB杆处于水平位置时，塞子压住进水孔，进水孔停止进水。

（1）为测出浮子上底面的面积，现有刻度尺、量筒和水，请完成实验：

①将浮子倒置后，用刻度尺测出浮子内的深度h；

②将浮子装满水，用_______________________；

③浮子上底面的面积表达式：

S上=_________（用所测量物理量的符号表示）。

（2）若浮子上升的过程中内部被封闭的空气不泄露，用上述方法测得的浮子上底面的面积为10cm2，外界大气压为1.0×105Pa，浮子、直杆、细杆AB、塞子的重力及所受浮力均不计，忽略所有摩擦，当进水孔停⽌进水时，浮子内的⽓体压强为外界大气压强的1.2倍，OA=6cm，OB=4cm，塞子受到水的压力为___________N。

（3）科学研究表明，⼀定质量的⽓体，在温度不变时，其压强与体积成反比，当进水孔的水压过大时，塞子被冲开，水箱内的水位超过⼀定⾼度，会使水溢出，若通过移动调节螺母的方法保证⻢桶正常使用，应如何移动调节螺母：

__________。

【答案】量筒测出浮子里面水的体积V

30适当向下移动

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]将浮子装满水，利用量筒测出浮子里面水的体积V。

[2]根据体积计算公式，可知浮子上底面的面积表达式为

（2）[3]已知浮子内的气体压强为

则浮子内外气体压强差为

浮子上底面所受内外气体压力差方向向上，为

浮子对直杆A端向上的作用力为

以细杆为研究对象，处于水平位置时，根据杠杆平衡条件可知

则塞子受到水的压力为

（3）[4]当进水孔的水压过大时，应适当向下移动螺母，减小浮子内部气体的体积，使浮子内部的压强变大，则A端受到的向上的拉力就变大，根据杠杆平衡条件可知塞子对水的压力就变大，则塞子就不容易冲开。

3．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。

4．某兴趣小组的同学在探究“风力发电机发电时的输出功率与风速的关系”时，设计了如下实验步骤：

①如图乙，将自制的小型风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码；②在风车正前方1米处放置电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间；③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表格中：

（注：

电风扇挡位越高，风速越大）

表一：

电风扇挡位

钩码的质量/g

提升钩码到A点的时间/s

1

50

15

2

50

13

3

50

10

请你回答：

（1）这个实验是通过测量提升钩码到A点的_____来比较风车输出功率的大小。

这种方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）；

（2）通过实验可以得到的结论是：

风速越大，风力发电机发电时的输出功率__________；

为了进一步研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：

表二：

输出功率与风速的关系

风速v/（m/s）

5

10

15

20

输出功率P/kW

80

720

1500

1100

表三：

不同风速下风力发电机每秒获得的风能：

风速v（m/s）

5

10

15

20

1s获得的能量E（104J）

15

120

405

350

（3）风能是清洁能源，也是_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

发电机的工作原理是_____；

（4）风速10m/s时，这台发电机的发电效率为__________，有同学认为风速越大，发电机的发电效率越高，他的观点是_____（选填“正确”或“错误”）的。

你认为的原因是______。

【答案】时间转换法越大可再生电磁感应现象60%错误风速越大发电效率越低

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]因提升高度要相同，通过提升时间，可知提升速度的大小，则由

可知输出功率的大小，故比较测量提升钩码到A点的时间来比较风车输出功率的大小。

[2]转换法可将不可测的量转换为可测的量进行测量，也可将不易测准的量转换为可测准的量，提高测量精度。

此实验将风车输出功率的大小转化为通过测量提升钩码到A点的时间。

（2）[3]分析表一数据可见，在提升钩码质量相同的情况下，风速越大，提升钩码到A点的时间越短，风车的输出功率越大。

（3）[4]风能是一种很清洁的可再生能源，资源丰富，无污染。

[5]风力发电是将风能转化为电能，发电机是通过机械运动产生电能，即是利用电磁感应现象制成的，所以发电机的工作原理是电磁感应现象。

（4）[6]风速为10m/s时，1s内获得的能量为

，风车工作1h获得的能量为

风车工作1h产生的电能为

风车发电的效率为

[7][8]风速为15m/s时，1s内获得的能量为

；风车工作1s产生的电能为

，风车发电的效率为

由此可知，风速越大，发电机的发电效率越低，所以他的观点是错误的。

5．如图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景：

（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆_______（填“是”或“不是”）平衡状态；

（2）如图乙所示，在A处挂三个钩码，在B处挂2个钩码可以使杠杆在水平位置平衡，若将杠杆A、B处的钩码同时向外移动一格，杠杆将__________（选填“保持不变”、“左端下降”或“右端下降”）；

（3）如图丙，取下B处钩码，改在C处用细绳竖直向上拉，使杠杆再次在水平位置平衡，则拉力F为____N（每个钩码重0.5N）；若将细绳转到虚线位置时，仍使杠杆水平平衡，此时拉力F___（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是_______；

（4）杠杆在生活中应用非常广泛，图丁是脚踩式垃圾桶的结构简图，则杠杆DEF是_______（选填“省力杠杆”“费力杠杆”和“等臂杠杆”），此种杠杆的好处是_____。

【答案】是左端下降0.75变大拉力F的力臂变短费力杠杆省距离

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]如图甲所示，杠杆保持静止状态，是平衡状态。

（2）[2]假设一个钩码重力为G，杠杆上一格为L，在A处挂三个钩码，在B处挂2个钩码可以使杠杆在水平位置平衡，若将杠杆A、B处的钩码同时向外移动一格，则杠杆左端有

右端有

则

杠杆会出现左端下降的情况。

（3）[3]假设杠杆上一格为L，A处力臂为2L，C处力臂为4L，每个钩码重0.5N，根据杠杆平衡条件有

则C处拉力F为

[4][5]若将细绳转到虚线位置时，拉力F的力臂变短，A处的作用力、力臂不变，仍要使杠杆水平平衡，根据杠杆平衡条件可知，此时拉力F将变大。

（6）[6][7]如图丁所示，脚踩式垃圾桶使用时，杠杆DEF的动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆；费力杠杆的特点是费力省距离。

6．在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆刻度均匀，每个钩码的重力均为

。

（1）实验开始时，杠杆如图甲所示处于静止状态。

为使杠杆在水平位置平衡，应将两端的平衡螺母向______移动（选填“左”或“右”）；

（2）调节杠杆水平平衡后，如图乙所示，在M点挂上2个钩码，在N点挂上3个钩码。

此时，杠杆在水平位置______（选填“平衡”或“不平衡”）；

（3）用弹簧测力计和钩码配合使用，也可以探究杠杆平衡条件。

如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为______N。

【答案】左不平衡1.2

【解析】

【分析】

（1）如果杠杆左端下沉，应向右调节平衡螺母，如果杠杆右端下沉，应向左调节平衡螺母，使杠杆在平衡位置平衡；

（2）杠杆是否平衡，取决于两边力和力臂的乘积是否相等，若

，杠杆平衡；若

，杠杆就不平衡，会沿力和力臂乘积大的力的方向转动；

（3）左侧钩码对杠杆的作用力向下，使杠杆沿逆时针转动，则弹簧测力计施加的力使杠杆沿顺时针转动，保持杠杆平衡；杠杆平衡条件

计算出弹簧秤的示数，判断弹簧测力计的位置。

【详解】

（1）[1]图甲中，杠杆右端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向左调。

（2）[2]图乙中，设一格长度为L，一个钩码重G，则有

即右边的力和力臂的乘积大于左边的力和力臂的乘积，杠杆不能在水平位置平衡，会沿顺时针方向转动。

（3）[3]丙图中钩码的重力

由杠杆平衡条件

可得

拉力在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，则

此时弹簧测力计示数为

。

【点睛】

本题主要考查对“探究杠杆平衡条件”的实验内容的了解。

杠杆的平衡条件：

动力

动力臂

阻力

阻力臂，即

；运用此条件进行杠杆平衡的计算。

7．小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率；实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升，（支点和杠杆的摩擦不计）问：

（1）重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为______？

（2）小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。

问：

人的拉力F与第一次相比______（选填“变大”“变小”或“不变”）。

比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识给以推导______。

【答案】75%变小η2<η1，推到过程见解析

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]有用功为

W有用=Gh=5N×0.3m=1.5J

总功为

W总=Fs=4N×0.5m=2J

机械效率为

（2）[2]钩码的悬挂点在A点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，则由杠杠的平衡条件得

悬挂点移至B点时，由杠杠的平衡条件得

观察比较可知，悬挂点移至B点时，OB

[3]杠杆的机械效率

因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变；由于悬挂点B更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用=Gh可知，有用功减小；从上面的表达式可知：

W有用减小、W额不变，所以

变大，分母变大，η就减小；即η2<η1。

8．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，根据杠杆平衡条件可知，测力计示数将先变小后变大。

（4）[4]把支点选到B点，杠杆的重心在O点，在计算时，由于杠杆自身重力的影响，左边应有两个力，故觉得此时不满足杠杆平衡条件。

（5）[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，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升，由图知，拉力F＝0.5N。

[6]有用功是

总功是

所以杠杆的机械效率是

[7][8]将钩码的悬挂点由A移至B，O、C位置不变，仍将钩码提升相同的高度，有用功不变；由于额外功是提升杠杆所做的功，悬挂点由A移至B后，杠杆实际提升的高度变小，所以额外功也变小，则总功变小，所以杠杆的机械效率将变大。

9．

（1）如图是某街道路灯悬挂的情景。

画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图和对应的力臂L（_______________）

（2）某同学在研究滑动摩擦力时，先后做了如下两次实验：

实验一：

将重为G的物块A放在一水平薄木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动物块，使它在木板上匀速运动，如图甲所示。

读出弹簧测力计示数为F0。

实验二：

再将上述木板一端垫起，构成一个长为s、高为h的斜面；然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块A，使它在斜面上匀速向上运动，如图乙所示。

读出弹簧测力计的示数为F1。

请你结合实验过程，运用所学知识解答如下问题。

（阅读图丙）

①画出物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的示意图____________。

②物块A与薄木板之间摩擦力的比例常数μ=_________。

（用实验中的数据表示）

【答案】

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1]拉力的作用点在横杆上，从作用点开始，沿力的方向画一条带箭头的线段，标出F，即为F的示意图；从支点O向F所在的直线作垂线，并标出L，即为拉力F的力臂。

如图所示：

（2）[2]物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的作用点在斜面上，方向垂直于斜面竖直向下，过压力的作用点，沿压力的方向画一条有向线段，即为其压力示意图。

如下图所示：

[3]重为G的物块A在一水平薄木板上在拉力为F0的作用下匀速直线运动，此时物块A受到的摩擦力

f=F0

受到的支持力

FN=G

根据题意可知

所以物块A与薄木板之间摩擦力的比例常数

10．如图所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：

杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。

（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。

此时，应把杠杆两端的平衡螺母向____选填（“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持___并静止，达到平衡状态。

这样做的好处是：

________。

（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰好在原位置平衡。

于是小明便得出了杠杆的平衡条件为：

动力×动力臂=阻力×阻力臂。

他这样得出的结论是否合理？

____；为什么？

_____。

（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：

“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？

”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。

其原因是__________。

【答案】左水平便于测量力臂不合理只通过一次测量，数据具有偶然性，不具有普遍性杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆平衡产生了影响。

【解析】

【分析】

【详解】

（1）[1][2]杠杆右端下沉，应将平衡螺母（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向左调节，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。

[3]力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。

（2）[4][5]只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验具有偶然性，不具有普遍性，要多进行几次实验，避免偶然性。

（3）[6]用如图乙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重力对杠杆平衡有影响。

11．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示．

（1）实验中应沿竖直方向_____缓慢拉动弹簧测力计．

（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法_____（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到_____对滑轮组机械效率的影响．

（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整______．

（4）通过比较_____两次实验数据得出结论：

使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）

（5）通过比较_____两次实验数据得出结论：

同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越