第十一章 简单机械和功单元测试卷附答案

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．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．小明在探究杠杆的平衡条件的实验中，以杠杆中点为支点。

(1)小明在杠杆两侧挂上钩码，调节钩码的数量和位置直到杠杆水平平衡，如图甲所示，此时小明将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后，杠杆_____（选填“左”或“右”）端下沉；

(2)小明在得出杠杆平衡条件后，利用杠杆平衡条件解决问题：

①如图乙所示，有一根均匀铁棒BC ，其长为L ， O 点为其重心，其所受重力300N ；

OA =

4

L

，为了不使这根铁棒的B 端下沉，所需外力F 至少应为_____N ；若F 的方向不变，微微抬起这根铁棒的B 端，所需外力F ＇至少应为_____N ；

②如图丙所示，C 物体静止在水平地面上时，对地面的压强为6×105Pa 。现将C 物体用细绳挂在轻质杠杆的A 端，杠杆的B 端悬挂D 物体，当杠杆在水平位置平衡时，C 物体对地面的压强为2×105Pa ，已知：D 物体的质量为2kg ， OA :AB=1:4。要使C 物体恰好被细绳拉离地面，则可以移动支点O 的位置，使O ＇A :AB =______。 【答案】左 100 150 1:7 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]设图甲中的一个钩码重力为G ，杠杆一小格的长度为l ，据杠杆的平衡条件有

3G ⋅2l =2G ⋅3l

小明将两边钩码同时远离支点移动nl 距离后，杠杆左右两边变成

3G ⋅(2l +nl )=(3n +6)Gl ，2G ⋅(3l +nl )=(2n +6)Gl

而

(3n +6)Gl >(2n +6)Gl

所以杠杆左端下沉。

(2)①[2]据题意知，为了不使铁棒的B 端下沉，需用外力来保持平衡，此时铁棒的A 为杠杆的支点，阻力臂为OA =

4L ，动力臂为AB =34

L ，据杠杆平衡条件有 G 1⋅

4L =F ⋅34

L

所以此时的外力

111

300N 100N 33

F G ==⨯=

[3]要将铁棒B 端稍微抬起，此时C 变成杠杆的支点，则

12

L L

G F ⋅

=⋅＇ 所以此时的外力

111300N 150N 22

F G ==⨯=＇

②[4]由题意知，D 物体的重力

G 2=mg =2kg×10N/kg=20N

挂上D 物体，杠杆在水平位置平衡时，设绳子对A 端的拉力为F 1，则有

F 1⋅OA =

G 2⋅OB

即

1220N 480N AB

F G OA

=⋅

=⨯= 悬挂D 物体前后，C 物体对地面压强变化

∆p =p 1-p 2=6×105Pa-2×105Pa=4×105Pa

那么C 物体与地面的接触面积

42

5110m 10Pa

80N 24F S p -=

==∆⨯⨯ 则C 物体的重力

G 3=F C =p 1S =6×105Pa×2×10-4m 2=120N

要使C 物体恰好被拉离地面，则A 端受到的拉力

F 2=

G 3=120N

那么

G 3⋅O ＇A =G 2⋅O ＇B

即

120N ⋅O ＇A =20N ⋅O ＇B

所以

O ＇A :O ＇B =1:6

那么

O ＇A :AB =1:7

3．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 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