九年级上册第十一章 简单机械和功单元测试卷（含答案解析）一、初三物理第十一章 简单机械和功 易错压轴题提优（难）1．图甲是某型号的抽水马桶水箱进水控制装置的示意图，浮子是有上底无下底的圆柱形容器，中间有圆柱形的孔（图乙是浮子的放大示意图），壁的厚度忽略不计，浮子通过圆孔套在直杆上，并与调节螺母紧密相连，手动上下移动调节螺母，可以使浮子的位置随之上下移动，轻质细杆AB 可绕O 点旋转，A 端与直杆底端相连，B 端装有塞子当水箱的进水孔进水，水面接触到浮子下端后，浮子内的空⽓开始被封闭压缩，随着水位继续上升，浮子上升带动直杆向上运动，当水位上升到一定高度，AB 杆处于水平位置时，塞子压住进水孔，进水孔停止进水。
(1)为测出浮子上底面的面积，现有刻度尺、量筒和水，请完成实验：①将浮子倒置后，用刻度尺测出浮子内的深度h ；②将浮子装满水，用_______________________；③浮子上底面的面积表达式：S 上=_________（用所测量物理量的符号表示）。
(2)若浮子上升的过程中内部被封闭的空气不泄露，用上述方法测得的浮子上底面的面积为10cm 2，外界大气压为1.0×105Pa ，浮子、直杆、细杆AB 、塞子的重力及所受浮力均不计，忽略所有摩擦，当进水孔停⽓进水时，浮子内的⽓体压强为外界大气压强的1.2倍，OA =6cm ，OB =4cm ，塞子受到水的压力为___________N 。
(3)科学研究表明，⽓定质量的⽓体，在温度不变时，其压强与体积成反比，当进水孔的水压过大时，塞子被冲开，水箱内的水位超过⽓定⽓度，会使水溢出，若通过移动调节螺母的方法保证⽓桶正常使用，应如何移动调节螺母：__________。
【答案】量筒测出浮子里面水的体积VV h30 适当向下移动 【解析】【分析】【详解】(1)[1]将浮子装满水，利用量筒测出浮子里面水的体积V 。
[2]根据体积计算公式，可知浮子上底面的面积表达式为 V S h=上(2)[3]已知浮子内的气体压强为01.2p p =则浮子内外气体压强差为000.2p p p p ∆=-=浮子上底面所受内外气体压力差方向向上，为00.2F pS p S ∆=∆=浮子对直杆A 端向上的作用力为A F F =∆以细杆为研究对象，处于水平位置时，根据杠杆平衡条件可知A B F OA F OB ⋅=⋅则塞子受到水的压力为54200.06m 0.20.210Pa 1010m 30N 0.04mB A OA OA F F p S OB OB -=⋅=⋅=⨯⨯⨯⨯= (3)[4]当进水孔的水压过大时，应适当向下移动螺母，减小浮子内部气体的体积，使浮子内部的压强变大，则A 端受到的向上的拉力就变大，根据杠杆平衡条件可知塞子对水的压力就变大，则塞子就不容易冲开。
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 =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 L G 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 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 =1:73．如图所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉。
此时，应把杠杆两端的平衡螺母向______（左/右）调节，使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡。
其目的是______；(2)杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A 点处挂4个钩码，在B 点处挂6个钩码，杠杆恰好在原位置平衡。
于是小明便得出了杠杆的平衡条件为：______（用字母表示）。
他这样得出的结论______（合理/不合理）；原因是：______；(3)实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡状态时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。
其原因是：______。
【答案】左 减小了杠杆的自重对实验的影响 1122Fl F l 不合理 实验次数较少，得出的结论不具有普遍性 杠杆本身受到重力【解析】【分析】【详解】(1)[1]发现杠杆右端下沉，说明右端重，应该把杠杆两端的平衡螺母向左调。
[2]使杠杆在不挂钩码时在水平位置平衡。
其目的是把重心移至支点处，让杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响。
(2)[3][4][5]杠杆的平衡条件为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，探究杠杆平衡的条件多次测量就是为了寻找普遍规律，本次实验，如果只用一组数据得到结论，偶然性太大，因此应获取多组实验数据归纳出物理规律。
(3)[6]图乙中，支点位于动力和阻力的右侧，杠杆的重心不在支点上，弹簧测力计不但提了钩码，而且还提了杠杆，杠杆的重力对杠杆转动产生了影响，导致拉力F 的大小比由杠杆平衡条件计算出来的数值偏大。
4．小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上运动时的功率，如图所示。
(1)需要的测量工具：体重计、刻度尺、______。
(2)请帮他设计实验步骤：______(3)小刚采用了合适的方法记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。
（取g=10N/kg）重心上升高度h/m 质量m/kg拉一次克服重力所做的功W/J拉上去的次数时间t/s功率P/W0.460______510______【答案】秒表使用体重计测量小刚的体重；用刻度尺测量每次引体向上下鄂上升的高度；用秒表测量连续5次引体向上动作需要的时间；计算出小刚做引体向上运动时的功率240 120【解析】【分析】【详解】(1)[1]要测量功率需要测量时间，实验器材还需要秒表。
(2)[2]使用体重计测量小刚的体重；用刻度尺测量每次引体向上下鄂上升的高度；用秒表测量连续5次引体向上动作需要的时间；计算出小刚做引体向上运动时的功率。
(3)[3]小刚的体重为G=mg=60kg×10N/kg=600N做一次引体向上小刚做功为W=Gh=600N×0.4m=240J[4]小刚做的总功为W总=5W=5×240J=1200J小刚做引体向上的功率总1200J120W 10sWPt=== 5．如图所示，是“探究杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1) 实验前，杠杆右端偏高，应将两端的螺母向________调节，使杠杆在_______位置平衡；(2) 杠杆平衡后，在左侧挂两个钩码，每个钩码重1N，在右端竖直向下拉着弹簧测力计，使杠杆在水平位置重新平衡，如图所示。
此时弹簧测力计的示数F=_____________N（弹簧测力计自重不计）；(3) 当弹簧测力计处于图中的虚线位置时，若使杠杆在水平位置平衡且弹簧测力计的示数仍等于F，应将钩码向_________（填“左”或“右”）移动适当的距离；(4) 小华想到若铁架台不是在水平桌面上，而是在略微倾斜的桌面上是否影响实验呢？经小组分析不在水平桌面上_______ （填“影响”或“不影响”）实验过程。
【答案】右水平 3 右不影响【解析】【分析】【详解】(1)[1][2]实验前杠杆右端偏高，应将两端的平衡螺母右调节，直到杠杆在水平位置平衡，这样在实验操作过程中，才能读出力臂。
(2)[3]设杠杆每一小格的长度为l，据杠杆的平衡条件有2N⋅3l=F⋅2l所以此时弹弹簧测力计的示数F=3N(3)[4]若使弹簧测力计处于图中虚线处，则弹簧测力计对杠杆的力的力臂变小，而弹簧测力计的示数不变，钩码的重力不变，据杠杆的平衡条件，若想让杠杆在水平位置平衡，须向右适当移动钩码。
(4)[5]铁架台放在略微倾斜的桌面上，不会影响实验过程。
即使铁架台不是水平放置，但依然可调节杠杆在水平位置平衡。
6．如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
(1)实验时要竖直向上______拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为______N，若钩码上升的高度为8cm，则弹簧测力计向上移动______cm，该滑轮组的机械效率为_________；(2)在弹簧测力计静止时进行读数，则他这样得出的机械效率与实际值相比_____；（选填“偏小”、“偏大”或“相等”）(3)若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将________。