上海兰生复旦物理第十一章 简单机械和功单元测试卷 (word版,含解析)

上海兰生复旦物理第十一章简单机械和功单元测试卷（word版，含解析）

一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）

1．小红在探究杠杆的平衡条件时，找来一个量程为5N的弹簧测力计和若干个重均为0.5N 的钩码，实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm。请回答下列问题：

(1)实验前，小红先将杠杆调至水平位置平衡，这样操作的目的是______；

(2)小红在实验中测得一组数据如下表，于是他立即得出了杠杆的平衡条件：

“F1×L1=F2×L2”，你认为是否合理，并说明理由：______；

F1/N L1/cm F2/N L2/cm

2634

(3)某次实验如图所示，杠杆平衡，则以下生活中相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是______（选填“托盘天平”、“核桃夹”或“筷子”）；

(4)在上图中，保持弹簧测力计的位置及拉力的方向和钩码的个数不变，钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，则钩码到支点的距离不应超过______cm。

【答案】便于直接测量力臂不合理，只有一组实验数据，得到的结论具有偶然性核桃夹 10cm

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]在探究杠杆的平衡条件时，为了便于直接测量力臂，我们将杠杆调至水平位置平衡。

(2)[2]在探究杠杆的平衡条件时，我们需要进行多次实验得到多组实验数据是结论具有普遍性，实验中由一组实验数据得到的结论具有偶然性。

(3)[3]如图所示，弹簧测力计对杠杆施加拉力的力臂大于钩码对杠杆施加拉力的力臂，是一个省力杠杆；而托盘天平是一个等臂杠杆，核桃夹是一个省力杠杆，筷子夹菜时相当于一个费力杠杆；所以与此图中杠杆类型相同的是核桃夹。

(4)[4]杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm，每个钩码重均为0.5N，则图中钩码的总重力为

0.5N63N

G=⨯=

弹簧测力计施加拉力的力臂

L=⨯=

2cm36cm

右

钩码向左移动，若要保持杠杆平衡，弹簧测力计量程为5N，由杠杆平衡条件可知，钩码对杠杆施加拉力的最大力臂

5N 6cm

10cm 3N

FL L G ⨯=

==右左 即钩码到支点的距离不应超过10cm 。

2．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

22=4G l Gl ⨯

杠杆的右端为

3=3G l Gl ⨯

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：

3．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