上海格致初级中学物理第十一章 简单机械和功中考真题汇编解析版.docx
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上海格致初级中学物理第十一章简单机械和功中考真题汇编解析版
上海格致初级中学物理第十一章简单机械和功中考真题汇编[解析版]
一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）
1．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
2．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
[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
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
可知η2变大。
3．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=
，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1001501:
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
3G⋅（2l+nl）=（3n+6）Gl，2G⋅（3l+nl）=（2n+6）Gl
而
（3n+6）Gl>（2n+6）Gl
所以杠杆左端下沉。
（2）①[2]据题意知，为了不使铁棒的B端下沉，需用外力来保持平衡，此时铁棒的A为杠杆的支点，阻力臂为OA=
，动力臂为AB=
，据杠杆平衡条件有
G1⋅
=F⋅
所以此时的外力
[3]要将铁棒B端稍微抬起，此时C变成杠杆的支点，则
所以此时的外力
②[4]由题意知，D物体的重力
G2=mg=2kg×10N/kg=20N
挂上D物体，杠杆在水平位置平衡时，设绳子对A端的拉力为F1，则有
F1⋅OA=G2⋅OB
即
悬挂D物体前后，C物体对地面压强变化
∆p=p1-p2=6×105Pa-2×105Pa=4×105Pa
那么C物体与地面的接触面积
则C物体的重力
G3=FC=p1S=6×105Pa×2×10-4m2=120N
要使C物体恰好被拉离地面，则A端受到的拉力
F2=G3=120N
那么
G3⋅O＇A=G2⋅O＇B
即
120N⋅O＇A=20N⋅O＇B
所以
O＇A:
O＇B=1:
6
那么
O＇A:
AB=1:
7
4．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。
5．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
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．小明和小红利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
（1）若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向______（填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
次数
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1
1
10
2
5
2
2
10
1
20
3
2
15
3
10
（2）在实验过程中，调节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______。
（3）在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。
小明根据以上数据得出杠杆的平衡条件是______。
（4）调节杠杆平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂______个钩码。
（5）如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（拓展）探究杠杆的平衡条件后，小红利用杠杆测出了小石块的密度。
步骤如下：
①如图丁（a）所示，用细线将小石块拴好，把小石块和钩码分别挂在杠杆上，调节钩码的位置使杠杆在水平位置平衡，用刻度尺分别量出小石块悬挂处到支点的距离L和钩码悬挂处到支点的距离l。
②如图丁（b）所示，在玻璃杯内盛水，将小石块浸没在水中，保持L不变，调节钩码的悬挂位置，使杠杆重新在水平位置平衡，测出钩码悬挂处到支点的距离为l'，l:
l'＝5:
3。
③小石块的密度ρ石＝______kg/m3。
【答案】右便于直接在杠杆上读出力臂的大小F1l1=F2l26变大2.5×103
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]实验前杠杆如图甲所示，杠杆左端下沉，需要将平衡螺母向右调节，使杠杆平衡。
（2）[2]在实验过程中，调节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，同时便于直接在杠杆上读出力臂的大小。
（3）[3]由表格数据可知，在杠杆两端加挂钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂，多次实验并把数据记录在表格中。
小明根据以上数据得出杠杆的平衡条件是：
动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，即F1l1=F2l2。
（4）[4]根据杠杆平衡的条件，调节杠杆平衡后，小红在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂的钩码的个数为
（5）[5]用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，此时力臂变小，力变大。
③[6]如图丁（a），根据杠杆平衡的条件可得
G石L=G码l
如图丁（b）可得
（G石-F浮）L=G码l’
根据l:
l'＝5:
3，F浮=ρ水gV和G=ρ物gV，可求得
8．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。
9．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高．（填实验次数的序号）
（6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：
_________________________________
【答案】匀速不正确摩擦0.4；80%1、22、3不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高（或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低
【解析】
【详解】
（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样测力计示数才等于拉力大小；
（2）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦，所以测力计示数偏小，他的想法是不正确的；
（3）丁图中，绳子的有效段数为n=4，绳端移动距离
s=nh=4×0.1m=0.4m
滑轮组的机械效率
η=
=80%
（4）绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=nh，所以，结合表中数据可知实验1、2、3中绳子的有效段数分别为2、3、3；再结合钩码的重力可知，实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验，根据控制变量法，研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同，只改变绳子的有效段数，所以应比较1、2两次实验数据；通过比较1、2两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；
（5）研究同一滑轮组提升重物时，机械效率与物重的关系时，要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同，只改变物体的重力，故通过比较2、3两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高。
（6）通过比较3、4两次实验数据，即对应的图丙、图丁两装置，滑轮组不同，提升的重物相同，动滑轮越重机械效率越小，故可得出结论：
不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。
10．探究杠杆的平衡条件．
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
0.5
0.2
1.0
0.1
2
1.0
0.15
1.5
0.1
3
3.0
0.1
2.0
0.15
（1）小明用如图甲所示装置进行实验，杠杆两端的螺母作用是_________；
（2）小明进行实验并收集到了表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是：
________；
（3）小明又用如图乙所示装置进行实验，弹簧测力计的读数应是_______N（一个钩码重0.5N）；
（4）小明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。
（5）如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡，她用刻度尺测出l1和l2，则2l1_______（选填“＞”“＜”或“=”）3l2；
（6）探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出l1和l2（如图丁所示），则游码的质量为________g．
【答案】实验前，调节杠杆在水平位置平衡（或消除杠杆自重对实验的影响）F1l1=F2l22不影响>2.5l1/l2
【解析】
【详解】
（1）[1]杠杆两端的螺母的作用是:
实验前，调节杠杆在水平位置平衡，消除杠杆自重对实验的影响；
（2）[2]由表格中数据，
0.5N×0.2m=1.0N×0.1m=0.1N•m；
1.0N×0.15m=1.5N×0.1m=0.15N•m；
3N×0.1m=2.0N×0.15m=0.3N•m；
可知杠杆的平衡条件为：
F1l1=F2l2；
（3）[3]设一格的长度为L，杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的拉力的力臂为
×6L，
由F1l1=F2l2得，
0.5N×3×4L=F1×6L×
，
解得：
F1=2N；
（4）[4]实验过程中，若桌面略微倾斜，不影响调节杠杆在水平位置平衡，不影响实验过程。
（5）[5]设每个硬币的重量为G，硬币的半径为r，根据杠杆的平衡条件结合图丙可得：
2G（r+l1）=3G（r+l2），
展开可得：
2Gr+2Gl1=3Gr+3Gl2，
2Gl1=Gr+3Gl2，
所以:
2Gl1>3Gl2，
即:
2l1>3l2，
（6）[6]以天平的刀口为杠杆的支点，天平的左盘和右盘的质量分别为m左和m右，游码的质量为m，当游码位于零刻度线时，由杠杆的平衡条件得:
m左g×
l2+mg×
l1=m右g×
l2；
当游码位于最大值5克时，由杠杆的平衡条件得:
（m左+5）g×
l2=mg×
l1+m右g×
l2②；
由②-①得，
5×
l2=ml1，
解得:
m=
。
11．在探究“杠杆的平衡条件”实验时，所提供的器材有:
杠杆、支架、弹簧测力计、细线和质量相同的钩码若干个．
（1）实验前，将杠杆的中点放在支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉（如图甲所示），此时应将平衡螺母向_____（选填“左“或”右“）调，直到杠杆在水平位置平衡；
（2）调节杠杆平衡后，小明在杠杆A点处挂4个钩码（如图乙所示），应在B点处挂_____个钩码才能使杠杆再次平衡;
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