九年级物理上册第十一章 简单机械和功单元培优测试卷

九年级物理上册第十一章简单机械和功单元培优测试卷一、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，小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有：刻度均匀的杠杆，支架，弹簧测力计，刻度尺，细线和相同的重0.5 N重的钩码若干个。

(1)如图A所示，实验前，杠杆左侧下沉，则应将左端的平衡螺母向______（选填“左”或”右”）调节，直到杠杆在水平位置平衡；(2)在图B中杠杆平衡了，若在杠杆左右两边同时增加一个相同的钩码，则杠杆向______（选填“左”或”右”）倾斜；(3)甲同学通过对一组数据分析后得出的结论是：动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明甲同学的结论是错误的，他做了如图C的实验，已知杠杆上每个小格长度为5 cm，每个钩码重0.5 N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡，此时乙同学发现，动力×动力臂______（选填“等于”或“不等于”）阻力×阻力臂。

实验C______（选填“能”或”不能”）说明甲同学结论是错误的。

【答案】右右等于能【解析】【分析】【详解】(1)[1]图A中，杠杆左侧下沉，应向右调节平衡螺母，直到杠杆在水平位置平衡。

(2)[2]在图B中，据杠杆的平衡条件得3G⋅2F=2G⋅3L在左右两边同时增加一个相同的钩码，则左右两边分别变成4G⋅2F，3G⋅3L而4G⋅2F<3G⋅3L所以杠杆向右倾斜。

(3)[3][4]由图C知，此时4×0.5N×3×0.5cm=3N×12×4×0.5cm即：动力×动力臂=阻力×阻力臂。

而此时，动力臂并不等于支点到动力作用点的距离，所以能证明甲同学的结论是错误的。

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1L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=1 m 6据杠杆的平衡条件有GL1=FL，2.5N⋅L1=3N×1 6 m所以物体对杠杆拉力的力臂L1=0.2m 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/m 3（已知ρ水＝1.0×103kg/m 3）；(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 4.2 3 2.8×103 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122112F L F L == 解得G =F 1=2F 2= 2×4.2N=8.4N而石头的质量8.4N =0.84kg 10N/kgG m g ==石 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43333N ==310m 1.010kg/m 10N/kgF V V g ρ-==⨯⨯⨯浮石排液 所以石块的密度33430.84kg=2.810kg/m 310mm V ρ-==⨯⨯石石石 (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．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 OAG OB ⨯=⨯水即153102G G OB cm G OA cm -===石水水 由上式整理可得32V 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32ρρρ-=石水水 所以石块的密度333355 1.010kg/m 2.510kg/m 22ρρ==⨯⨯=⨯石水5．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η140.1 1.80.3260.1 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4N 0.1m 100%100%100%74%1.8N 0.3mW 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=50.2ms 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。