九年级第十一章 简单机械和功单元测试卷(解析版)

九年级第十一章简单机械和功单元测试卷（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．在探究“杠杆的平衡条件”实验中：

(1)将杠杆装在支架上，发现杠杆左端下沉，此时应将杠杆两侧的螺母同时向_____

(2)如图甲所示，杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆将______

(3)如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉。当弹簧测力计逐渐向右倾斜如图丙，杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______

(4)请在图丙中画出拉力F′的力臂l。________

【答案】右逆时针变大不变

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]杠杆左端下沉，右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动。

(2)[2]设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表l，如果在图中杠杆两侧各去掉一个相同的钩码时，杠杆的左端为

⨯

G l Gl

22=4

杠杆的右端为

⨯

G l Gl

3=3

所以杠杆的左端力和力臂的乘积大于右端的乘积，所以杠杆左端下沉，杠杆将逆时针转动。

(3)[3]乙图中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力的力臂为OC，弹簧测力计向右倾斜拉杠杆时（如图丙），拉力的力臂小于OC，拉力的力臂变小，拉力变大，弹簧测力计的示数将变大。

[4]根据杠杆平衡的条件，动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂，因为杠杆始终保持水平平

衡，钩码的重力和钩码的位置没有发生变化，所以弹簧测力计的拉力与其力臂的乘积将不变。

(4)[5]从支点向力的作用线做垂线，得到力臂，如图所示：

2．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/m 3。

【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1122Fl F l =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G 水，由阿基米德原理可知，石块受到的浮力

F G =浮水

水中的石块为平衡状态，故其对绳的拉力

F G F G G =-=-石石浮水

根据杠杆和平衡条件可得

F OA

G OB ⨯=⨯水

即

153

102

G G OB cm G OA cm -===石水水 由上式整理可得

3

2

V g V g V g ρρρ-=石石水水水水

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

3

2

ρρρ-=石水水 所以石块的密度

33335

5 1.010kg/m 2.510kg/m 22

ρρ==⨯⨯=⨯石水

3．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 1122Fl F l 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。

4．探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。