苏科版九年级物理上册 第十一章 简单机械和功单元测试卷(解析版)
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苏科版九年级物理上册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.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
140.1 1.80.3
260.1 2.40.383% 340.1 1.40.557% 440.2 1.4 1.057%
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F 1,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F 2将____ (选填 “>”“=”或“<”) F 1; [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
4N 0.1m
100%100%100%74%1.8N 0.3m
W Gh W Fs η⨯=
⨯=⨯=⨯=⨯有用总 [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
1.0m
=50.2m
s n h =
=绳 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F 2>F 1。
[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
100%W W W η=
⨯+有
有额
可知η2变大。
3.同学们在探究影响浮力大小的因素时,发现手中的弹簧测力计损坏了,聪明的小强同学
利用刻度均匀的杠杆和钩码(每只重0.5N )替代弹簧测力计顺利地完成了该实验。
以下是小强同学的实验操作,请你帮他完善该实验探究。
(1)将杠杆安装在支架上,静止时如图1所示,应将平衡螺母向______(选填“右”或“左”)调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)如图2甲所示,将重2N 的物体G 挂在A 点,两只钩码挂在B 点时,杠杆在水平位置平衡;
(3)将物体G 部分浸入水中(如图2乙所示),两只钩码移到C 点时,杠杆在水平位置平衡;
(4)将物体G 浸没于水中(如图2丙所示),两只钩码移到D 点时,杠杆在水平位置平衡; (5)将物体G 浸没于盐水中(如图2丁所示),两只钩码移到E 点时,杠杆在水平位置平衡。
分析与论证:分析比较(2)、(3)、(4)可得:物体G 所受浮力大小与______有关;分析比较(2)、(4)、(5)可得:物体G 所受浮力大小与有______关;由题中信息计算物体G 的体积
V =______m 3,盐水的密度ρ=盐水______kg/m 3。
(33
1.010kg/m ρ=⨯水,g =10N/kg )
【答案】右 物体排开液体的体积 液体的密度 1.0×10-4 1.125×103 【解析】 【分析】 【详解】
[1]杠杆在如图1位置平衡后,要使杠杆在水平位置重新平衡,应将平衡螺母向右调节。
[2]步骤(2)、(3)、(4)是让物体未浸入、部分浸入和浸没于水中,而钩码逐渐靠近支点,说明物体G 所受的浮力逐渐变大,所以可得物体G 所受的浮力大小与排开液体的体积有关。
[3]步骤(4)(5)是让物体G 分别浸没在水中和盐水中,所以比较的是浮力大小与液体密度的关系。
[4]由步骤(4)及杠杆的平衡条件得
(G 物-F 浮)⋅4L =1N ⋅4L ,(2N-F 浮)⋅4L =1N ⋅4L
所以
F浮=1N
由阿基米德原理有,物体的体积
43
33
1N
10m
1.010kg/m10N/kg
F
V V
g
ρ
-
====
⨯⨯
浮
物排
水
[5]由步骤(5)及杠杆的平衡条件得
(2N-F浮')⋅4L=1N⋅3.5L
所以
F浮'=1.125N
由阿基米德原理有,盐水的密度
33
43
1.125N
1.12510kg/m
10N/kg10m
F
gV
ρ
-
===⨯
⨯
浮
盐水
物
'
4.在做“探究杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)如图甲所示,为使杠杆在______位置平衡,可以将左端的平衡螺母向______调;
(2)调节平衡后,在杠杆两侧挂不同数量的钩码,移动钩码位置,使杠杆在水平位置再次平衡,并记录相关数据。
改变钩码的数量及位置多次实验,小明得出杠杆的平衡条件
______。
如图乙所示,A、B两点分别增加一个钩码,则杠杆______(选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持平衡”);
(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动,杠杆始终保持水平平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐______(选填“增大”或“减小”),原因是弹簧测力计拉力的力臂在______(选填“增大”或“减小”)。
【答案】水平左动力×动力臂=阻力×阻力臂或F1L1=F2L2右端下沉增大减小
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]如图甲所示,杠杆右端下沉,左端上翘,应该将左端的平衡螺母向左调,使杠杆重新在水平位置平衡。
(2)[3]如图乙所示,假设一个钩码重力为G,横杆上一小格为L,调节平衡后,在杠杆两侧挂不同数量的钩码,移动钩码位置,使杠杆在水平位置再次平衡,并记录相关数据。
得到
左边= F2L2=3G×2L=6GL
右边= F 1L 1=2G ×3L =6GL
左边等于右边,改变钩码的数量及位置多次实验,左边依然等于右边,小明据此得出杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂或F 1L 1=F 2L 2 [4]如图乙所示,A 、B 两点分别增加一个钩码,则
428G L GL '=⨯=左边 339G L GL '=⨯=右边
各自增加一个钩码后,右边大于左边,所以杠杆右端下沉。
(3)[5][6]如图丙所示,A 点钩码数量不变,钩码对杠杆施加的拉力方向不变,现在将B 点的弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动,则弹簧测力计拉力的力臂减小,为使杠杆始终保持水平平衡,根据杠杆的平衡条件可知,则弹簧测力计拉力增大,即弹簧测力计的示数将逐渐增大。
5.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。
6.在认识到杠杆转动跟力、力臂有关后,某实验小组通过实验进一步探究杠杆的平衡条件,以下是他们的部分实验过程:
(1)首先,将杠杆放在水平桌面上,在不挂钩码的情况下,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在________位置平衡,以方便直接读出力臂;
(2)接下来,他们使杠杆在如图位置静止,多次实验,记录数据如表格所示(每个钩码的重力为1N,杠杆质量、刻度分布均匀);小玲认为杠杆的平衡条件应为12
F F
=,12
L L
=;而小军则认为实验还需要进一步改进,你认为小玲总结的杠杆的平衡条件是
________(选填“正确的”或“错误的”);
实验序号1/N
F
1
/cm
L
2
/N
F
2
/cm
L
12323
23333
34343
(3)如果小军在杠杆的左端A点处再加挂2个钩码(即左端共4个钩码),接下来,他应该将右端的两个钩码向右移动________格,杠杆才会在原位置再次平衡。
【答案】水平错误的 3
【解析】
【详解】
(1)[1]将杠杆放在水平桌面上,在不挂钩码的情况下,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,以方便直接读出力臂。
(2)[2]小玲总结的杠杆的平衡条件是错误的,因为只改变力的大小,没有改变位置,没有得出普遍规律。
(3)[3]根据杠杆的平衡条件1122
F L F L
=,可得到
11
2
2
43
6
2
F L mg L
L L
F mg
⋅
===
即他应该将右端的两个钩码向右移动3格,杠杆才会在原位置再次平衡。
7.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。
8.某实验小组利用图中装置探究杠杆机械效率,实验主要步骤如下:
(1)用轻绳悬挂杠杆的一端使其能绕O点转动,O点即为杠杆的_______点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用一个弹簧测力计使杠杆水平,弹簧测力计所给方向为
_______向上;
(2)竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升,在此过程中,弹簧测力计的示数为F,利用刻度尺测出A、B两点上升的高度分别为h1和h2.
(3)杠杆机械效率表达式为______________(用所给物理量和符号表示);
(4)若在杠杆的承受范围内,将A 点钩码重增加,杠杆的机械效率将会_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(5)本次实验中,若不更换杠杆,且提升钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是________;
(6)若只将钩码的悬挂点由A 移至C ,O 、B 位置不变,仍将原来的钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将会_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(7)若某同学用此装置研究“杠杆平衡条件”实验,发现不挂钩码时弹簧测力计仍有示数,这是因为杠杆有_______。
【答案】支 竖直 1
2
%100Gh Fh ⨯ 变大 摩擦力的大小 变大 自重 【解析】 【详解】
(1)[1]杠杆绕固定点O 点转动,所以O 点为杠杆的支点;
[2]当在A 点用轻绳悬挂总重为G 的钩码,在B 点用一个弹簧测力计使杠杆水平,为了保证杠杆能处于水平位置,弹簧测力计最小力的方向应该竖直向上; (3)[3]杠杆机械效率为:
12
%=1%10000Gh
W W Fh η=
⨯⨯有总 (4)[4]根据(3)得到的杠杆机械效率表达式可知,在其它条件不变时,增加A 点钩码重,有用功增大,机械效率变大;
(5)[5]若不更换杠杆,且提升钩码重一定,即物体做的有用功不变,额外功影响机械效率,额外功是杠杆克服摩擦力和本身自重做的功,所以当提升钩码重一定时,摩擦力的大小是影响杠杆机械效率的主要因素;
(6)[6]杠杆提升钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆做额外功,
W W W +=有额总,
设杠杆重心升高的距离为h 1,所以
Gh 1+G 杠h =Fh 2,
G 不变,h 1不变,G 杠不变,钩码从A 点到C 点,钩码还升高相同的高度,杠杆上升的角度减小,杠杆升高的距离h 变小,所以Gh 1+G 杠h 变小,所以Fh 2也变小。
根据1
2
=
Gh Fh η,
分母变小,分子不变,所以机械效率变大;
(7)[7]探究杠杆的平衡条件实验时,不能忽略杠杆自身的重力,在不挂钩码时,弹簧测力计也会有示数。
9.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 10.50.2 1.00.1
2 1.00.15 1.50.1
3 3.00.1 2.00.15
(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:
F 1l 1=F 2l 2;
(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1
2
×6L , 由F 1l 1=F 2l 2得,
0.5N ×3×4L =F 1×6L ×
12
, 解得:
F 1=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 +l 1)=3G (r+l 2),
展开可得:
2Gr +2Gl 1=3Gr +3Gl 2, 2Gl 1=Gr +3Gl 2,
所以:
2Gl 1>3Gl 2,
即:
2l 1>3l 2,
(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 ×12l 2+mg ×12l 1=m 右g ×1
2
l 2; 当游码位于最大值5克时,由杠杆的平衡条件得:
(m 左+5)g ×
12 l 2=mg ×12 l 1+m 右g ×1
2
l 2②; 由②-①得,
5×
1
2
l 2=m l 1, 解得 :
m =21
2.5l l 。
10.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;此时若在A、B两点处各增加一个钩码,则杠杆____(选填“左”或“右”)端会下沉.
(3)在实验(2)中,若用弹簧测力计拉B点,要使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计应沿______拉杠杆最省力;若弹簧测力计由竖直方向逐渐向右转动,杠杆始终保持平衡,则弹簧测力计的读数将逐渐______(选填“增大“、”等于“或”减小“)
(4)实验结束后,小明提出一个新的问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小明利用如图丙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,其原因是:_____.
【答案】右 6 左竖直向下增大杠杆自身重力对实验有影响
【解析】
【详解】
第一空.杠杆左端下沉,应将杠杆重心向右移,所以应将两端的平衡螺母向右调节;
第二空.设杠杆一格的长度是l,一个钩码重是G,根据杠杆平衡条件F1l1=F2l 2,图甲中,4G×3l=n G×2l,解得n=6,即在杠杆A点处挂4个钩码(如图乙所示),应在B点处挂6个钩码才能使杠杆再次平衡;
第三空.如果再在A、B两处各加挂一个钩码,则5G×3l>7G×2l,所以杠杆左端下沉;
第四空.由杠杆平衡条件可知,动力臂最大时,拉力最小,当力与杠杆垂直时,力臂最长,所以应用弹簧测力计竖直向下拉杠杆;
第五空.弹簧测力计由竖直方向逐渐向右转动时,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,根据杠杆的平衡条件可知,动力将变大,即弹簧测力计的示数会增大;
第六空.图丙中,杠杆的重心不在支点上,杠杆自身的重力对杠杆转动,即对杠杆平衡产生了影响,导致测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符.
11.小明小组在“研究杠杆平衡条件”实验中:
(1)实验时应先调节杠杆在______位置平衡,若出现图甲所示情况,应将杠杆的螺母向________调(填“左“或“右“)。
(2)下表是该组某同学在实验中记录杠杆平衡的部分数据:分析表中的1、2两次实验数据可以得出的结论是________.
实验次数F1/N L1/cm F2/N L2/cm
125110
2310215
31204*
(3)第3次实验数据不全,请根据已有信息分析,此处的数据应该是_______;
(4)杠杆平衡后,小明在图乙所示的A位置挂上3个钩码,为了使杠杆在图示位置保持平衡.这时应在B位置挂上_____个钩码.
【答案】水平左F1L1=F2L254
【解析】
【详解】
第一空.实验时为了便于测量力臂,应调节杠杆使其在水平位置平衡;
第二空.由图甲知,左端较高,说明重心偏右,此时应将平衡螺母向左端调节;
第三空.分析1、2两次实验数据,2N×5cm=1N×10cm,3N×10cm=2N×15cm,故得出结论,即杠杆的平衡条件为:F1L1=F2L2;
第四空.根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2结合第三次实验数据可得:
1N×20cm=4N×L2,解得L2=5cm;
第五空.设一格为L,一个钩码重G,则有3G×4L=n G×3L,解得n=4,故应在B处挂4个钩码;
12.小明进行“探究杠杆平衡条件”的实验。
每个钩码都完全相同。
实验前,小明通过调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,消除了杠杆自重对实验的影响。
(1)当杠杆在水平位置平衡后,在实验中就可以方便测量______。
(2)要使图甲中杠杆水平平衡,应在A处挂_____个钩码。
(3)若在图甲A处挂完钩码平衡后,将左右两侧所挂钩码分别向左和向右移动一个格,
则杠杆将_____(选填“继续平衡”、“向左倾斜”或“向右倾斜”)。
(4)小明改变实验方法,如图乙所示,重心C点不再是支点,并在A点仍挂两个钩码,对杠杆的拉力为F A,用校过零的弹簧测力计正确地测出B点使杠杆水平平衡时的拉力F B,则F B•L OB_____F A•L OA(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】力臂1向左倾斜>
【解析】
【详解】
第一空.当杠杆在水平位置平衡后,因为重力的方向是竖直向下的,所以钩码对杠杆的拉力方向垂直于杠杆,结合力臂的定义可知,此时的力臂可以直接从杠杆尺上的刻度读出,即方便测量力臂;
第二空.设杠杆的一大格为为L,一个钩码的重为G,根据杠杆平衡条件:F1L1=F2L2,可得2G×2L=n G×4L,解得n=1(个),即应在A处挂1个钩码;
第三空.图甲A处挂完钩码平衡后,将左右两侧所挂钩码分别向左和向右移动一个格,杠杆左侧为:2G×3L=6GL;杠杆右侧为: G×5L=5GL,由于6GL>5GL,所以此时杠杆向左倾斜;
第四空.如图乙中,杠杆的重心远离支点,杠杆自身的重力将对杠杆平衡产生影响,且重心在支点的左侧,导致拉力F比忽略杠杆的重时由杠杆平衡条件计算出来的数值要大,所以F B•L OB>F A•L OA。
13.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如表所示。
次数物体的重力G/N 提升的高度
h/m
拉力F/N
绳端移动的距离
s/m
机械效率
120.110.366.7% 230.1 1.40.371.4% 340.1 1.80.374.1% 420.1 1.50.2
(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%).这次数据是用图中_______(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,若要增大滑轮组的机械效率,应该
________。
在第1次实验中,当拉着物体以0.1m/s的速度匀速上升时,拉力F的功率为________W。
(3)某同学认为,使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时,越省力的滑轮组其机械效率越大,他的想法正确吗?________。
请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断依据:________。
【答案】⑴ 66.7% 乙⑵增大所提物体的重力 0.3 ⑶不正确比较第1、4次实验数据可知,第1次比第4次省力,但两次的机械效率却相同
【解析】
试题分析:(1)根据表格在数据发现真的,使用滑轮组大约省一半的力,所以,使用的是乙所示的滑轮组;第四次实验中W有=mgh=0.2J;W总=Fs=1.5N×0.2m=0.3J,所以,机械效率是ƞ=W有/ W总=66.7%
(2)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,若要增大滑轮组的机械效率,应该增大所提物体的重力,当拉着物体以0.1m/s的速度匀速上升时,绳子端移动的速度是0.3m/s,所以F的功率由P=Fv得P=1N×0.3m/s=0.3W
(3)使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时,越省力的滑轮组其机械效率越大,这种想法是错误的,因为比较第1、4次实验数据可知,第1次比第4次省力,但两次的机械效率却相同。
考点:测量滑轮组的机械效率
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
125115
245 1.717
365 2.415
(1)①在作图甲中的实验时要_____拉动弹簧测力计;表中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是_____;。