北京第一零五中学物理第十一章 简单机械和功检测题Word版 含答案.docx
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北京第一零五中学物理第十一章简单机械和功检测题Word版含答案
北京第一零五中学物理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．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。
2．在探究”杠杆平衡条件”的实验中：
（1）先把杠杆的中点支在支架上，停在图甲的位置，此时杠杆处于______（填“平衡”或“不平衡”）状态。
为了消除杠杆______对实验的影响，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。
然后在支点两侧挂钩码，移动钩码位置，让杠杆再一次在水平位置平衡，其目的是______；
（2）探究过程中，在杠杆左端某固定位置挂一个重力G=2.5N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，保证杠杆处于平衡状态。
根据多次测量的力和力臂，画出F和
的图象如图乙（注意看清两个坐标的含义），由图可求出物体对杠杆拉力的力臂______m。
【答案】平衡自身重力右让力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂0.2
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]图甲中，杠杆处于静止状态，即是平衡状态。
[2][3]为了消除杠杆自身重力的影响，应让杠杆在水平位置平衡，而图甲中，杠杆左端下沉，所以应向右移动平衡螺母。
[4]杠杆挂上钩码后，移动钩码的位置让杠杆再次在水平位置平衡的目的是：
让力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂。
（2）[5]由图乙知，当杠杆右端受到的拉力F=3N时，其力臂
L=
据杠杆的平衡条件有
GL1=FL，2.5N⋅L1=3N×
m
所以物体对杠杆拉力的力臂
L1=0.2m
3．小华探究杠杆平衡条件时，使用的每个钩码的质量均为100g，杠杆上相邻刻线间的距离相等。
请按要求完成下列问题：
（1）将杠杆安装在支架上，发现杠杆右端下沉，此时应将杠杆右侧的平衡螺母向______调（选填“左”或“右”），使杠杆在水平位置平衡。
（2）将杠杆调节水平平衡后，在杠杆上的B点悬挂了3个钩码，如图所示。
为使杠杆保持水平平衡状态，应该在A点悬挂________个钩码。
（3）若撤掉杠杆A点的钩码，为使杠杆在水平位置平衡，应该用弹簧测力计在杠杆______（选填“A”或“C”）处竖直向上拉，当杠杆水平平衡时，弹簧测力计的示数为_______N。
（g取10N/kg）
【答案】左2C1.5
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]杠杆右端下沉，左端上翘，哪边高，平衡螺母像哪边调，所以应调节杠杆右侧的平衡螺母向左。
（2）[2]一个钩码重力
假设杠杆一小格为L，A点挂n个钩码，根据杠杆平衡条件有
解得n=2，所以应该在A点悬挂2个钩码。
（3）[3][4]撤掉杠杆A点的钩码，为使杠杆能够在水平位置重新平衡，应该用弹簧测力计在杠杆A处竖直向下拉或者在杠杆C处竖直向上拉；根据杠杆平衡条件有
则弹簧测力计的示数
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
【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
5．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。
6．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。
7．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______（左/右）调节，使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡。
其目的是______；
（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：
______（用字母表示）。
他这样得出的结论______（合理/不合理）；原因是：
______；
（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水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。
其原因是：
______。
【答案】左减小了杠杆的自重对实验的影响
不合理实验次数较少，得出的结论不具有普遍性杠杆本身受到重力
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]发现杠杆右端下沉，说明右端重，应该把杠杆两端的平衡螺母向左调。
[2]使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡。
其目的是把重心移至支点处，让杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响。
（2）[3][4][5]杠杆的平衡条件为：
动力×动力臂=阻力×阻力臂，探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律，本次实验，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律。
（3）[6]图乙中，支点位于动力和阻力的右侧，杠杆的重心不在支点上，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。
8．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
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）如图乙中，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，然后把测得各个量数值，代入机械效率的公式，计算出机械效率的值，这两位同学_______（选填“A”或“B”）操作是正确的；
（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”）
；
（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】A
大于测量钩码和弹簧测力计移动的距离
【解析】
【分析】
（1）在使用滑轮组时，滑轮组还要克服一些机械摩擦，所以要测量滑轮组的机械效率，需使物体上升进行读数。
（2）使用滑轮组时，拉力不仅要克服物体的重力，还要克服动滑轮的重力及机械摩擦。
（3）要测滑轮组的机械效率，需测出G、h、F、s，根据公式
计算。
所以需要测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功。
【详解】
（1）[1]为了测量滑轮组提升物体时的机械效率，所以需在缓慢匀速提升时读数，则A
同学操作正确。
（2）[2]由图知，滑轮组由3段绳子承担物重，则
，但其成立的条件是不考虑机械自重和摩擦，若考虑的话拉力F大于
。
（3）[3]为了测量钩码和弹簧测力计移动的距离，从而计算有用功和总功，应分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
10．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。
11．如图所示是小明“探究杠杆的平衡条件”的装置，每只钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0～5N。
（1）图甲中，杠杆静止时处于______（平衡/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______（左/右）移。
（2）如图乙，小明保持弹簧秤竖直放置，然后认真调零后，用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。
此时弹簧测力计的示数为F1，杠杆受到钩码的拉力为F2，小明发现F1×OD≠F2×OC，其原因是_______。
（3）接着，小明准备做图丙所示实验，实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，如图丁，他这样做的目的是______。
在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样做的目的是：
_______。
【答案】平衡左杠杆自身受到的重力不能忽略对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零排除偶然结论总结发现普遍规律
【解析】
【详解】
（1）[1]杠杆处于静止或匀速转动的状态是平衡状态，图甲中杠杆静止时处于平衡状态；
[2]从图甲可以看到，杠杆左端翘起，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左移；
（2）[3]杠杆除了受到钩码的拉力和弹簧测力计的拉力外，还受到杠杆自身的重力作用，导致F1×OD≠F2×OC；
（3）[4]实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，根据力的作用是相互的，可以比较两个弹簧秤的示数大小，从而对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零；
[5]在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样做的目的是排除偶然结论总结，对于各种情况，这个平衡条件都合适，从而发现普遍规律。
12．小聪同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如下图所示的实验。
（1）小聪对A、B、C、D四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度无关。
对此正确的解释是：
浮力的大小随着排开水的体积的增大而________，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度________。
（2）小聪利用浮力和杠杆的知识。
发明了一个密度秤：
如图，轻质扛杆可绕O点转动，杠杆上用细绳悬挂两个的正方体M、N（边长为10cm，重力为20N）；OA长度为10cm，OE长度为8cm。
小聪向容器中倒入不同密度的液体，每次都将M浸没于液体中，移动物体N。
使杠杆在水平位置平衡，OE上便可刻上不同液体的密度值。
当物体M浸没于水中时，物体N移动到B点时杠杆恰好水平静止，那么OB的长度为_________cm。
在B点标上ρ水；这个密度秤能够测量的最小液体密度为_________kg/m3。
【答案】增大无关50.4×103
【解析】
【详解】
第一空．探究物体浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关时，应控制液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素相同，实验B、C中物体在液体中浸没的深度改变的同时，其排开液体体积是变化的，V排B＜V排C，图B中弹簧测力计的示数小于C图中的示数，根据F浮=G-F得到，F浮B＜F浮C，浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大；
第二空．图C、D中，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，弹簧测力计的示数保持不变，浮力的大小与深度无关；
第三空．E端所受到的力等于重物N对杠杆的拉力，大小等于物体N的重力，即
F=GN=20N；
当物体M浸没在水中时，受到的浮力为：
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.1m）3=10N，
物体M受到的力：
A点对M的拉力FA、浮力、重力，故物体M受到的拉力为：
FA=GM-F浮=20N-10N=10N；
此时杠杆受到物体M的拉力等于FA，物体N移动到B点时杠杆恰好水平静止，由杠杆平衡条件得到：
FAOA=FOB，
OB=
=5cm；
第四空．液体密度越小，浮力越小，拉力越大，根据F1l1=F2l2得到：
在l1、F2不变时，拉力F1越大，l2越大，最大为OE，为8cm，由FA′OA=FOE得到
FA′=
=16N，
物体M受到的力：
A点对M的拉力FA′、浮力F浮′、重力，
物体M受到的浮力为：
F浮′=GM-FA′=20N-16N=4N；
根据F浮=ρ液gV排得到液体的密度为：
ρ液小=
=0.4×103kg/m3。
13．学校买了一箱物理器材，小军同学将它从一楼搬运到三楼，小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。
（1）测量所需要的器材有：
磅秤、卷尺和______。
（2）小丽同学设计的测量步骤如下，其中多余的是________。
①测出箱子的质量为M
②测出一楼到三楼楼梯的总长度L
③测出一楼到三楼的竖直高度H
④测出小军上楼梯所用的时间t
⑤测出小军的质量为m
（3）小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率表达式P=__________。
【答案】秒表②⑤
【解析】
【详解】
第一空．要测量小军搬运器材上楼对箱子做功的功率，需要测量箱子的重（质量），楼的高度和爬楼时间，因此除了磅秤、卷尺，还需要的测量器材是秒表；
第二空．实验中，测量小军搬运器材上楼时对箱子做功的功率，，只要测量箱子的质量、爬楼时间和从一楼到三楼的高度，不需要测出楼梯的总长度和小军的质量，故②⑤步骤是多余的。
第三空．实验的原理是：
，
做功为：
W=GH=MgH，
测量做功时间为t，所以由所测物理量得功率的表达式为：
。
14．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表：
实验次数
物重G/N
物体上升的高度h/cm
测力计的示数F/N
测力计移动的距离s/cm
1
2
5
1
15
2
4
5
1.7
17
3
6
5
2.4
15
（1）①在作图甲中的实验时要_____拉动弹簧测力计；表中有一个
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