上海莘城学校物理第十一章 简单机械和功单元复习练习Word版 含答案Word下载.docx

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支点到动力作用点的距离=阻力×

支点到阻力作用点的距离，与小组同学交流后，乙同学为了证明甲同学的结论是错误的，他做了如图C的实验，已知杠杆上每个小格长度为5cm，每个钩码重0.5N，当弹簧测力计斜向上拉（与水平方向成30°

角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡，此时乙同学发现，动力×

动力臂______（选填“等于”或“不等于”）阻力×

阻力臂。

实验C______（选填“能”或”不能”）说明甲同学结论是错误的。

【答案】右右等于能

（1）[1]图A中，杠杆左侧下沉，应向右调节平衡螺母，直到杠杆在水平位置平衡。

（2）[2]在图B中，据杠杆的平衡条件得

3G⋅2F=2G⋅3L

在左右两边同时增加一个相同的钩码，则左右两边分别变成

4G⋅2F，3G⋅3L

而

4G⋅2F<

3G⋅3L

所以杠杆向右倾斜。

（3）[3][4]由图C知，此时

4×

0.5N×

3×

0.5cm=3N×

×

0.5cm

即：

动力臂=阻力×

而此时，动力臂并不等于支点到动力作用点的距离，所以能证明甲同学的结论是错误的。

3．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10cm2，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，当进水孔停⽌进水时，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，⼀定质量的⽓体，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，水箱内的水位超过⼀定⾼度，会使水溢出，若通过移动调节螺母的方法保证⻢桶正常使用，应如何移动调节螺母：

__________。

【答案】量筒测出浮子里面水的体积V

30适当向下移动

（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

（2）[3]已知浮子内的气体压强为

则浮子内外气体压强差为

浮子上底面所受内外气体压力差方向向上，为

浮子对直杆A端向上的作用力为

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

则塞子受到水的压力为

（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。

4．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/m3（已知ρ水＝1.0×

103kg/m3）；

（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4.232.8×

103不变

本题考查固体密度的测量。

（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

G=F1=2F2=2×

4.2N=8.4N

而石头的质量

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

所以石块的密度

（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。

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=

，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1001501:

7

（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

（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=

，动力臂为AB=

，据杠杆平衡条件有

G1⋅

=F⋅

所以此时的外力

[3]要将铁棒B端稍微抬起，此时C变成杠杆的支点，则

②[4]由题意知，D物体的重力

G2=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F1，则有

F1⋅OA=G2⋅OB

即

悬挂D物体前后，C物体对地面压强变化

∆p=p1-p2=6×

105Pa-2×

105Pa=4×

105Pa

那么C物体与地面的接触面积

则C物体的重力

G3=FC=p1S=6×

105Pa×

2×

10-4m2=120N

要使C物体恰好被拉离地面，则A端受到的拉力

F2=G3=120N

那么

G3⋅O＇A=G2⋅O＇B

120N⋅O＇A=20N⋅O＇B

所以

O＇A:

O＇B=1:

6

7

6．小飞用图甲装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力F1和阻力F2，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂．他的实验思路是：

改变F2、l1和l2，测得杠杆平衡时所需的拉力F1，来寻找F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系．已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为0~5N，杠杆上每一格长10cm．

实验次数

阻力F2/N

阻力臂l2/cm

动力臂l1/cm

动力F1/N

1

4

33

30

2

18

2.4

3

7.5

1.0

（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿_______方向拉杠杆，并使之在_____位置平衡；

（2）小飞首先保持F2和l1不变而改变l2，所获得的实验数据如表格所示．第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图乙所示，则F1=______N，此时杠杆的类型与______（选填“筷子”或“老虎钳”）相同；

（3）为获得更多组数据，小飞继续进行

（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂l2时，l2应不超过______cm；

完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有：

①保持______不变而改变F2；

②保持F2和l2不变而改变l1．

【答案】竖直水平4.4筷子37.5l2和l1

第一空、第二空．因为力与力臂垂直，当沿竖直方向拉动弹簧测力计使杠杆位于水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，可方便的测量力臂的大小；

第三空．由图像可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为4.4N；

第四空．由表格数据知第1次实验中阻力臂长于动力臂，因此是费力杠杆，与筷子相同；

第五空．由杠杆平衡条件

可得：

即l2应不超过37.5cm；

第六空．探究杠杆的平衡条件时要探究F1、F2、l1和l2四个物理量之间的关系，因此还应探究①保持l2和l1不变而改变F2；

7．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________。

（选填“增大”、“减小”或“不变”）

【答案】匀速2.42483.3%偏大增大

（1）[1]在实验中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，才能准确测出拉力的大小。

[2]由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，所以其为2.4N，即拉力的大小为2.4N。

[3]由图可知，滑轮组承重绳子的根数为3根，当钩码上升8cm，则弹簧测力计向上移动的距离为

8cm×

3=24cm

[4]实验中，所做的有用功

W有=Gh=6N×

0.08m=0.48J

通过滑轮组所做的总功

W总=Fs=2.4N×

0.24m=0.576J

则机械效率

（2）[5]实验中，若在静止时读弹簧测力计的示数，会造成拉力比实际的拉力小，因为静止时绳子与滑轮间没有摩擦，那么求出的总功也会偏小，而有用功的大小不变，那么机械效率会偏大。

（3）[6]实验中仅增大钩码的个数，那么有用功随之增大，而额外功不变，那么机械效率会增大。

8．在“研究杠杆平衡条件”的实验中：

（1）杠杆两端的平衡螺母的作用是：

调节杠杆在_____位置平衡。

（2）如图甲所示的杠杆已处于平衡状态，若左端所挂重物的重力是1N，则弹簧测力计的示数_____2N。

如果要便于测量力臂，那么弹簧测力计应沿_____方向拉着杠杆。

（3）如乙图所示，在杠杆左端某一固定位置挂一个重力G=10N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，保证杠杆处于平衡状态。

根据多次测量的F、L数据，画出如图丙所示图线，由图丙可得出杠杆平衡的条件是F与L成_____比，结合杠杆平衡条件，可求出重力G的力臂是_____cm。

【答案】水平大于竖直反5

（1）[1]力臂等于支点到力的作用线的距离，当杠杆在水平位置平衡时，力的方向与杠杆垂直，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。

（2）[2][3]根据杠杆的平衡条件

F=2G=2×

1N=2N

由图甲可知F的力臂小于2l，故弹簧测力计的示数大于2N；

如果要便于测量力臂，那么弹簧测力计应沿竖直方向拉着杠杆。

（3）[4][5]如乙图，F和

成正比，

为定值，所以

为定值，可以推断F—L成反比。

因为

，所以L=0.25m，根据杠杆平衡条件得

9．

（1）如图是某街道路灯悬挂的情景。

画出斜拉钢丝对横杆拉力F的示意图和对应的力臂L（_______________）

（2）某同学在研究滑动摩擦力时，先后做了如下两次实验：

实验一：

将重为G的物块A放在一水平薄木板上，用弹簧测力计沿水平方向拉动物块，使它在木板上匀速运动，如图甲所示。

读出弹簧测力计示数为F0。

实验二：

再将上述木板一端垫起，构成一个长为s、高为h的斜面；

然后用弹簧测力计沿斜面拉动物块A，使它在斜面上匀速向上运动，如图乙所示。

读出弹簧测力计的示数为F1。

请你结合实验过程，运用所学知识解答如下问题。

（阅读图丙）

①画出物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的示意图____________。

②物块A与薄木板之间摩擦力的比例常数μ=_________。

（用实验中的数据表示）

【答案】

（1）[1]拉力的作用点在横杆上，从作用点开始，沿力的方向画一条带箭头的线段，标出F，即为F的示意图；

从支点O向F所在的直线作垂线，并标出L，即为拉力F的力臂。

如图所示：

（2）[2]物块A在斜面上运动时对斜面的压力FN的作用点在斜面上，方向垂直于斜面竖直向下，过压力的作用点，沿压力的方向画一条有向线段，即为其压力示意图。

如下图所示：

[3]重为G的物块A在一水平薄木板上在拉力为F0的作用下匀速直线运动，此时物块A受到的摩擦力

f=F0

受到的支持力

FN=G

根据题意可知

所以物块A与薄木板之间摩擦力的比例常数

10．某实验小组进行测量滑轮组机械效率的实验，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G（如图甲），再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组，并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。

（1）图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，A同学在缓慢匀速提升时读数，B同学在弹簧测力计静止时读数，那么A同学测量滑轮组机械效率________（选填“大于”、“小于”或“等于”）B同学测量滑轮组机械效率；

（2）按照A同学的测量方法，测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F________（选填“大于”、“小于”或“等于”）

G；

（3）实验中要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，是为了____________。

【答案】小于大于测物体上升的高度和绳子自由端移动的距离

（1）[1]实验中，应该沿竖直方向缓慢匀速提升物体上升，这时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小，若在弹簧测力计静止时读数，则没有测量出机械之间的摩擦，测量值偏小，求出的总功偏小，而有用功不变，根据

可知，A同学测量滑轮组机械效率小于B同学测量滑轮组机械效率。

（2）[2]从图乙可以看到，托着动滑轮的绳子有三条，如果不计摩擦和绳子重及动滑轮的重力，拉力

，但是实际上，这些力是存在的，所以

。

（3）[3]滑轮组的机械效率

因为要测量

和

，所以要分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置，这是为了测物体上升的高度和绳子自由端移动的距离。

11．如图所示是小明“探究杠杆的平衡条件”的装置，每只钩码重为0.5N（钩码个数若干），弹簧测力计量程为0～5N。

（1）图甲中，杠杆静止时处于______（平衡/不平衡）状态.为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向______（左/右）移。

（2）如图乙，小明保持弹簧秤竖直放置，然后认真调零后，用弹簧测力计竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。

此时弹簧测力计的示数为F1，杠杆受到钩码的拉力为F2，小明发现F1×

OD≠F2×

OC，其原因是_______。

（3）接着，小明准备做图丙所示实验，实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，如图丁，他这样做的目的是______。

在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样做的目的是：

_______。

【答案】平衡左杠杆自身受到的重力不能忽略对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零排除偶然结论总结发现普遍规律

（1）[1]杠杆处于静止或匀速转动的状态是平衡状态，图甲中杠杆静止时处于平衡状态；

[2]从图甲可以看到，杠杆左端翘起，为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向左移；

（2）[3]杠杆除了受到钩码的拉力和弹簧测力计的拉力外，还受到杠杆自身的重力作用，导致F1×

OC；

（3）[4]实验前小明首先再取一只弹簧秤与已调零的弹簧秤进行对拉，根据力的作用是相互的，可以比较两个弹簧秤的示数大小，从而对第二个倒置使用的弹簧秤进行调零；

[5]在做了10多次图丙所示实验后，他还做了几次图戊所示的实验，他这样做的目的是排除偶然结论总结，对于各种情况，这个平衡条件都合适，从而发现普遍规律。

12．某实验小组利用图中装置探究杠杆机械效率，实验主要步骤如下:

（1）用轻绳悬挂杠杆的一端使其能绕O点转动，O点即为杠杆的_______点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用一个弹簧测力计使杠杆水平，弹簧测力计所给方向为_______向上;

（2）竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升，在此过程中，弹簧测力计的示数为F，利用刻度尺测出A、B两点上升的高度分别为h1和h2.

（3）杠杆机械效率表达式为______________（用所给物理量和符号表示）；

（4）若在杠杆的承受范围内，将A点钩码重增加，杠杆的机械效率将会_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（5）本次实验中，若不更换杠杆，且提升钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是________；

（6）若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将原来的钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将会_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（7）若某同学用此装置研究“杠杆平衡条件”实验，发现不挂钩码时弹簧测力计仍有示数，这是因为杠杆有_______。

【答案】支竖直

变大摩擦力的大小变大自重

（1）[1]杠杆绕固定点O点转动，所以O点为杠杆的支点；

[2]当在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用一个弹簧测力计使杠杆水平，为了保证杠杆能处于水平位置，弹簧测力计最小力的方向应该竖直向上；

（3）[3]杠杆机械效率为：

（4）[4]根据（3）得到的杠杆机械效率表达式可知，在其它条件不变时，增加A点钩码重，有用功增大，机械效率变大；

（5）[5]若不更换杠杆，且提升钩码重一定，即物体做的有用功不变，额外功影响机械效率，额外功是杠杆克服摩擦力和本身自重做的功，所以当提升钩码重一定时，摩擦力的大小是影响杠杆机械效率的主要因素；

（6）[6]杠杆提升钩码时，对钩码做有用功，克服杠杆做额外功，

，

设杠杆重心升高的距离为h1，所以

Gh1+G杠h=Fh2，

G不变，h1不变，G杠不变，钩码从A点到C点，钩码还升高相同的高度，杠杆上升的角度减小，杠杆升高的距离h变小，所以Gh1+G杠h变小，所以Fh2也变小。

根据

，分母变小，分子不变，所以机械效率变大；

（7）[7]探究杠杆的平衡条件实验时，不能忽略杠杆自身的重力，在不挂钩码时，弹簧测力计也会有示数。

13．探究杠杆的平衡条件．

动力臂l1/m

阻力臂l2/m

0.5

0.2

0.1

0.15

1.5

3.0

2.0

（1）小明用如图甲所示装置进行实验，杠杆两端的螺母作用是_________；

（2）小明进行实验并收集到了表中的数据，分析数据可知，杠杆的平衡条件是：

________；

（3）小明又用如图乙所示装置进行实验，弹簧测力计的读数应是_______N（一个钩码重0.5N）；

（4）小明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。

（5）如图丙所示，小红实验时在一平衡杠杆的两端放上不同数量的相同硬币，杠杆仍在水平位置平衡，她用刻度尺测出l1和l2，则2l1_______（选填“＞”“＜”或“=”）3l2；

（6）探究了杠杆的平衡条件后，小红对天平上游码的质量进行了计算，她用刻度尺测出l1和l2（如图丁所示），则游码的质量为________g．

【答案】实验前，调节杠杆在水平位置平衡（或消除杠