九年级上册物理第十一章简单机械和功（提升篇）（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．同学们在学校的花园里散步时，看到校工师父在用剪刀修剪树枝，发现他在修剪较粗硬的树枝时，需要把树枝夹在剪刀离轴很近的地方，手放在剪刀离轴最远的末端就会很轻松的剪断粗树枝了，看到这里，同学们就讨论起来了：为什么这样使用，就会很容易剪断树枝呢？于是大家对杠杆的特性进行了如下探究。
A：“探究杠杆的平衡条件”（1）当杠杆静止在图甲所示的位置时，杠杆处于_____（选填“平衡”或“不平衡”）状态；此时，应将右端的平衡螺母向_____（选填“左”或“右”）调节使杠杆在水平位置平衡，这样做是为了便于测量_____（2）小明同学用图乙所示的方法使杠杆处于平衡状态，测出此时的拉力大小为1F，发现1122F L F L≠，其原因是：______B：“探究杠杆的机械效率”如图丙所示装置，每个钩码的质量为m，O为支点（支点处摩擦忽略不计）（3）他将2个钩码悬挂在B点，在A点竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，拉力为1F，测得A、B两点上升的高度分别为1h、2h，则此次杠杆的机械效率为η=______（用物理量的符号表示）（4）他将2个钩码悬挂在C点，在A点竖直向上缓慢拉动弹簧测力计，使C点上升高度仍为2h，则弹簧测力计的示数将_______1F，此次拉力做的功将_____第一次做的功（选填“大于”“等于”或“小于”）【答案】平衡右力臂大小F1的力臂测量错误2112mghF h×100% 大于小于【解析】【分析】【详解】(1)[1]图甲所示的位置时，杠杆静止，所以杠杆处于平衡状态。
[2][3]图甲中，杠杆右高左低，说明杠杆的重心偏左，应将右端的平衡螺母向右调节，使重心在支点上，让杠杆在水平位置平衡，此时力臂在杠杆上，便于测量力臂大小。
(2)[4]图中，拉力1F的方向与水平杠杆不垂直，只有当力的方向与杠杆垂直时，力臂才能从杠杆上直接读出来，小明误把杠杆的长度L1当成了拉力的力臂，所以小明会得出错误的结论。
(3)[5]有用功为W有＝Gh2＝2mgh2总功W总＝F1h1则机械效率的表达式η＝WW有总×100%＝2112mghF h×100%(4)[6]钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得F1·OA＝G·OB悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得F2·OA＝G·OC从图中可以看出，由OB到OC力臂变大，所以弹簧测力计的示数变大。
[7]使C点上升高度仍为2h，则有用功不变，但杠杆提升的高度减小，额外功减小，又因为总功等于额外功与有用功之和，因此此次拉力做的功将小于第一次做的功。
2．小苗利用刻度均匀的轻质杠杆进行“探究杜杆的平衡条件”实验，已知纡个钩码重0.5N。
(1)实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向__________（选填“左”或“右”）调节，直到杠杆在水平位置半衡。
(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码，要使杠杆仍保持水平位置平衡，需在B点悬挂_______个钩码。
(3)如图乙所示，取走悬挂在B点的钩码，改用弾簧测力计在C点竖直向上拉，仍使杠杆在水平位置平衡，测力计的拉力为__________N；若在C点改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，杠杆仍然在水平位置平衡，则测力计的读数将__________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】右 3 1.5 变大【解析】【分析】【详解】(1)[1]杠杆在使用前左端下沉，说明左侧力与力臂的乘积大，应将平衡螺母向右调节。
(2)[2]设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G，根据杠杆的平衡条件：F A L A=F B L B，得4G×3L=F B×4L解得F B=3G即需在B点处挂3个钩码。
(3)[3]取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力，根据杠杆的平衡条件：F A L A=F C L C，得4G×3L=F C×4L解得F C=3G=3×0.5N=1.5N[4]如改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向右上方，阻力和阻力臂不变，动力臂减小，动力要增大，所以弹簧测力计示数变大，才能使杠杆仍然水平平衡。
3．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：4．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η120.1 1.00.366.7% 230.1 1.40.371.4% 340.1 1.80.374.1% 420.1 1.50.2(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0.2J66.7%0.3JW 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=F 2s 2=1.4N×3m=0.42J ，W 有2=G 2h 2=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220.02J0.3J k0.02J===k0.42J0.42JW WW+⋅+其它其它1总所以1k6=5．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η1 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0.3J100%100%50%0.6JW 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 GFs 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 。
6．探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。