上海辽阳中学物理第十一章 简单机械和功单元培优测试卷

上海辽阳中学物理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．小军利用如图所示器材测定滑轮组的机械效率，他记录的实验数据如下表。

次数物重G /N

绳自由端的

拉力F/N

钩码上升的

高度h/cm

绳自由端移

动的距离

s/cm

机械效率η/%

1 1.00.51030

2 2.00.951574.1

(1)根据记录表格中提供的信息，组装图中小军使用的滑轮组______；

(2)根据给出的实验数据，计算出第一次的机械效率并填入表格中______；（结果保留三位

有效数字）

(3)同一个滑轮组，在两次实验过程中机械效率不同，主要原因是______。

【答案】 66.7 两次提升的物重不同

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]当钩码上升的高度为10cm时，绳自由端移动的距离为30cm，则绳子承担重物的段数

30cm

3

10cm

s

n

h

===

绳子的段数是奇数，从动滑轮开始绕起，如图所示

(2)[2]第一次的机械效率

1

1

11

1

1N0.1m

100%100%100%66.7%

0.5N0.3m

W G h

W F s

η

⨯

=⨯=⨯=⨯≈

⨯

有1有1

总

(3)[3]实验中两次测得的机械效率使用的是同一个滑轮组，即绳重、摩擦、滑轮重是相同的，所以导致机械效率不同主要原因是两次提升的物重不同。

2．小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得数据如下表所示：

次数

钩码所受的重

力G/N

钩码提升的

高度h/m

拉力F/N

绳端移动的距离

s/m

机械效率η

1 1.00.10.80.431.25%

2 1.00.20.80.831.25%

3 2.00.1 1.20.441.67%

4 3.00.1 1.5

(1)试验中应沿着竖直方向______（选填“加速”或“缓慢”）拉动弹簧测力计，且在弹簧测力计______时读数；（选填“匀速运动”或“静止”）

(2)根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s=_______m，机械效率

η=_______；

(3)通过比较1、3和4三次实验数据得出：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率

_____；

(4)在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为_____N；

(5)以下选项中不影响滑轮组机械效率的因素是______

A ．动滑轮的重力

B ．绳子与滑轮之间的摩擦

C ．物体上升的高度 【答案】缓慢 匀速运动 0.4 50% 越大 2.2 C 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]为了使弹簧测力计的示数大小等于绳端的拉力大小，试验中应沿着竖直方向缓慢拉动弹簧测力计。

[2]假设弹簧测力计静止时读数，测力计没有测出绳子与滑轮间的摩擦，测得的拉力偏小，即没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响，所以需要弹簧测力计匀速运动时读数。 (2)[3]从图中可以看到，四条绳子托着动滑轮，第4次实验时，钩码提升的高度是0.1m ，绳端移动的距离是0.4m 。 [4]第4次实验时滑轮组做的有用功

3N 0.1m 0.3J W Gh ==⨯=有用功

滑轮组做的总功

1.5N 0.4m 0.6J W Fs ==⨯=总

滑轮组的机械效率

0.3J

100%100%50%0.6J

W W η=

⨯=

⨯=有用功总功

滑轮组的机械效率是50%。

(3)[5]通过比较1、3和4三次实验数据可知，物重越大，滑轮组的机械效率越大。 (4)[6]忽略摩擦力和绳重，四条绳子托着动滑轮，那么

4G G F +=动

代入数据可得

1N 40.8N G +=⨯动

解得 2.2N G =动。 (5)[7]根据

Gh Gh G

Fs nFh G G η=

==+动

可知动滑轮的重力影响滑轮组机械效率，物体上升高度不影响滑轮组机械效率，绳子与滑轮之间的摩擦将增加额外功的比例，影响滑轮组机械效率。 故选C 。

3．如图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景：

(1)挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆_______（填“是”或“不是”）平衡状态；

(2)如图乙所示，在A 处挂三个钩码，在B 处挂2个钩码可以使杠杆在水平位置平衡，若将杠杆A 、B 处的钩码同时向外移动一格，杠杆将__________（选填“保持不变”、“左端下降”或“右端下降”）；

(3)如图丙，取下B 处钩码，改在C 处用细绳竖直向上拉，使杠杆再次在水平位置平衡，则拉力F 为____N （每个钩码重0.5N ）；若将细绳转到虚线位置时，仍使杠杆水平平衡，此时拉力F ___（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是_______；

(4)杠杆在生活中应用非常广泛，图丁是脚踩式垃圾桶的结构简图，则杠杆DEF 是_______（选填“省力杠杆”“费力杠杆”和“等臂杠杆”），此种杠杆的好处是_____。 【答案】是 左端下降 0.75 变大 拉力F 的力臂变短 费力杠杆 省距离 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]如图甲所示，杠杆保持静止状态，是平衡状态。

(2)[2]假设一个钩码重力为G ，杠杆上一格为L ，在A 处挂三个钩码，在B 处挂2个钩码可以使杠杆在水平位置平衡，若将杠杆A 、B 处的钩码同时向外移动一格，则杠杆左端有

339G L GL ⨯=

右端有

248G L GL ⨯=

则

98GL GL >

杠杆会出现左端下降的情况。

(3)[3]假设杠杆上一格为L ，A 处力臂为2L ，C 处力臂为4L ，每个钩码重0.5N ，根据杠杆平衡条件有

430.5N 2F L L ⨯=⨯⨯

则C 处拉力F 为

30.5N 20.75N 4L

F L

⨯⨯=

=

[4][5]若将细绳转到虚线位置时，拉力F 的力臂变短，A 处的作用力、力臂不变，仍要使杠杆水平平衡，根据杠杆平衡条件可知，此时拉力F 将变大。

(6)[6][7]如图丁所示，脚踩式垃圾桶使用时，杠杆DEF 的动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆；费力杠杆的特点是费力省距离。