九年级第十一章简单机械和功专题练习（word版一、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 1.00.510302 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 310cms 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111111N 0.1m100%100%100%66.7%0.5N 0.3mW 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。
3．某同学在河边玩耍时捡到一块石头：(1)将木杆的中点O 悬挂于线的下端，使杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以消除_____对杆平衡的影响；(2)将左端A 与弹簧测力计相连，用细线把石头挂于OA 的中点C ，弹簧测力计竖直向上提起A 端，使杆保持水平，测力计示数如图所示，则拉力大小为_____N ；将石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杆水平，记下弹簧测力计此时示数为2.7N ； (3)通过计算，浸没后石头受到的浮力大小为_____N ，石头的密度为_____kg/m 3（已知ρ水＝1.0×103kg/m 3）；(4)若上述(2)步骤中，只是杆未保持水平，则测量结果_____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】杠杆自重 4.2 3 2.8×103 不变 【解析】 【分析】本题考查固体密度的测量。
【详解】(1)[1]将木杆的中点O 悬挂于线的下端，使杆在水平位置平衡，这样做的好处是可以消除杠杆自重对杆平衡的影响。
(2)[2]如图弹簧测力计的分度值是0.2N ，所以拉力大小为4.2N 。
(3)[3]根据杠杆的平衡条件以及C 是OA 的中点，可得122112F L F L == 解得G =F 1=2F 2= 2×4.2N=8.4N而石头的质量8.4N =0.84kg 10N/kgG m g ==石 石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触，保持杠杆水平，弹簧测力计此时示数为2.7N ，再次根据杠杆的平衡条件计算出此时石头对C 点的拉力为5.4N ，则浸没后石头受到的浮力大小F 浮=G ﹣F =8.4N ﹣5.4N =3N[4]又F 浮=ρ液gV 排，所以43333N==310m 1.010kg/m 10N/kgF V V g ρ-==⨯⨯⨯浮石排液 所以石块的密度33430.84kg =2.810kg/m 310m m V ρ-==⨯⨯石石石 (4)[5]若上述(2)步骤中，只是杠杆未保持水平，虽然力的作用线不在杠杆上，但是两个力的力的作用线的比值是不变的，所以不会影响最终的结果。
【点睛】关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分析即可。
4．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 OAG OB ⨯=⨯水即153102G G OB cm G OA cm -===石水水 由上式整理可得32V 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32ρρρ-=石水水 所以石块的密度333355 1.010kg/m 2.510kg/m 22ρρ==⨯⨯=⨯石水5．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 =4L，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 =34L ，据杠杆平衡条件有 G 1⋅4L =F ⋅34L所以此时的外力111300N 100N 33F G ==⨯=[3]要将铁棒B 端稍微抬起，此时C 变成杠杆的支点，则12L LG F ⋅=⋅＇ 所以此时的外力111300N 150N 22F 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 ABF 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425110m 10Pa80N 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 =1:76．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 1.0 0.1 0.8 0.4 31.25% 2 1.0 0.2 0.8 0.8 31.25% 3 2.0 0.1 1.2 0.441.67%43.00.11.5(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。