九年级上册第十一章 简单机械和功单元测试卷附答案

九年级上册第十一章简单机械和功单元测试卷附答案

一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）

1．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

2．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：

(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 16

【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

0.2J

66.7%0.3J

W W η=

==有总 [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

=k W W 其它

总

第一次实验时，滑轮组做的总功及有用功分别为

W 总1=F 1s 1=1.0N×0.3m=0.3J ，W 有1=G 1h 1=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

2

2

0.02J0.3J k0.02J

===k

0.42J0.42J

W W

W

+⋅+

其它其它1

总

所以

1

k

6

=

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1122

Fl 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。