成都西华大学附属中学物理第十一章 简单机械和功专题练习(解析版)

成都西华大学附属中学物理第十一章简单机械和功专题练习（解析版）

一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）

1．在“探究杠杆平衡条件的实验”中：

(1)图甲中，杠杆静止时处于_________（选填“平衡”或“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_______（选填“左”或“右”）移。(2)如图乙所示，在A 点挂 2 个重力均为 0.5N 的钩码，在B 点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为______________N。

(3)如图丙，保持A 点所挂砝码的数量和位置不变，将弹簧测力计绕B 点从a 位置转到b 位置，杠杆始终保持水平平衡，在此过程中拉力F 与其力臂的乘积变化情况是

______________。

A．一直变小 B．一直变大 C．一直不变 D．先变小后变大

(4)竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丁所示，此过程中，拉力的力臂_________，弹簧测力计的示数__________（均选填“变大”、“变小”

或“不变”）。

(5)若要使图丁状态下的弹簧测力计读数减小，可将弹簧测力计绕B 点 _____（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动一个小角度。

(6)小华用如图戊装置进行探究，发现总是无法得到教材上所列出的杠杆平衡条件，其原因是_____________________________________。

(7)小明用如图戊所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”．实验时，将总重为G 的钩码挂在杠杆A 处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s，则杠杆的机械效率η=__________（用题中字母表示）。若将钩码移动到B 点，仍将它匀速提升h 的高度，则此时弹簧测力计的示数F'________（选填

“>”“=”或“<”）F，杠杆此时的机械效率η′___________η（选择“>”、“=”或“<”）。

【答案】平衡左 1.5 C 变小不变顺时针杠杆自重对杠杆平衡有影响

Gh

×100% > >

Fs

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态都为杠杆的平衡状态；所以，图甲中实验前没挂钩码时，杠杆处于静止的平衡状态。

[2]由于杠杆左端上翘，调节时重心应向左移动，应将杠杆两端的平衡螺母向左移，使杠杆在水平位置平衡。

(2)[3]如图乙所示，在刻度线A处挂两个钩码，在刻度线B处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，杠杆在水平位置时，每个钩码为G=0.5N，每小格为L，根据杠杆的平衡条件知道，即

2G×3L=F×2L

2×0.5N×3L=F×2L

解得F=1.5N

(3)[4]将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件知道，拉力F与其力臂的乘积也是不变的。

故选C。

(4)[5][6]力臂等于支点到力的作用线的距离，竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丁所示，此过程中，弹簧测力计拉力的力臂变小，钩码对杠杆拉力的力臂也变小，但是根据三角形的相似性，动力臂和阻力臂的比值是不变的，所以拉力大小不变。

(5)[7]根据杠杆平衡条件知道，要使弹簧测力计读数减小，在阻力和阻力臂不变时，需要增大动力臂，当弹簧测力计与杠杆垂直时，动力臂最长，拉力最小，所以需要将弹簧测力计顺时针转动。

(6)[8]利用如图戊所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响。 (7)[9]由W W η=

有

总

知道，将总重为 G 的钩码挂在杠杆 A 处时，杠杆的机械效率 W Gh W Fs

η=

=

有总

[10]由图示知道，将钩码移动到B 点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由1122Fl F l =知道，动力将增大，即

F ′＞F

[11]将钩码移至B 点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B 点时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，所以机械效率变大，即

η′＞η

2．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 F 1的力臂测量错误 2

11

2mgh F 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L 1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＝Gh 2＝2mgh 2

总功

W 总＝F 1h 1

则机械效率的表达式

η＝W W 有

总

×100%＝2

112mgh F h ×100%

(4)[6]钩码的悬挂点在B 点时，由杠杠的平衡条件得

F 1·OA ＝

G ·OB

悬挂点移至C 点时，由杠杠的平衡条件得

F 2·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。

3．小融和小侨利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。

(1)若实验前杠杆静止，如图甲所示，______ (选填“是”或“不是”)处于杠杆平衡状态。

可将杠杆两端的平衡螺母向______ (选填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡；

(2)在实验过程中，调节杠杆在水平位置平衡的目的是______，把支点定在杠杆中点的目的是______；

A．抵消重力的影响 B．便于测量力臂

(3)在杠杆两端挂加钩码，并移动钩码，使杠杆在水平位置平衡，测出力臂。多次实验并把教据记录在表一中。多次实验的目的是______；

A．寻找普遍规律 B．求平均值减小误差

(4)小融根据表一数据得出杠杆平衡条件是_____________；(用公式表示)

(5)杠杆调节平衡后，小侨在杠杆上的A点处挂4个钩码，如图乙所示，为使杠杆重新平衡，应在B点挂_______个钩码；

(6)如图丙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡。当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，使杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______ (选填“变大”“变小”或“不变”)。

【答案】是右 B A A F1L1=F2L2 6 变大

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]如图甲所示杠杆受到平衡力的作用保持静止状态，是处于平衡状态。

[2]如图甲所示杠杆左端低右端高，要将杠杆调平衡需要将平衡螺母向右边调节。

(2)[3][4]在实验过程中，为了便于测量力臂的大小，应调节杠杆在水平位置平衡；同时为了消除杠杆自重的影响，可以将支点定在杠杆中点。所以前一空选B，后一空选A。

(3)[5]为了是实验结论更具有普遍性，应进行多次实验，故应该选A。

(4)[6]由表中数据有

1N×10cm=2N×5cm

2N×10cm=1N×20cm

2N×15cm=3N×10cm

根据表格实验数据得出杠杆平衡条件是

F1L1=F2L2

(5)[7]设一个钩码的重力为G，杠杆上一小格的长度为L，A点挂4个钩码，A点到O点的距离为3L，B点到O点的距离为2L，设B点需要n个钩码，根据杠杆平衡的平衡条

4G×3L=nG×2L

解得n=6，为使杠杆重新平衡，应在B点挂6个钩码。

(6)[8]弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时，力臂变小，要使杠杆仍然在水平位置平衡，由杠杆的平衡条件，则拉力变大，即弹簧测力计的示数变大。

4．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。

(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平衡螺母同时向______调，至杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是_____________；

(2)某同学进行正确的实验操作后，能不能根据图甲的这一组数据得出探究结论？

_________（填“能”或“不能”）。理由是___________；

(3)如图甲所示，杠杆水平位置平衡。如果在杠杆两侧各加上一个相同的钩码，则杠杆

_____（填“左”或“右”）端将下沉；

(4)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时，若杠杆仍然保持在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】右消除杠杆自身的重力对实验结果的影响不能一次实验具有偶然性，不具备必然性右变大

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1][2]杠杆右端下沉，应将杠杆重心向左移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端均可）向左调节，直至重心移到支点处，使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；当杠杆在水平位置平街时，力的方向与杠杆垂直，力臂等于支点到力的作用线的距离，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。

(2)[3][4]用实验来探究物理规律时，要采用多次实验，用多组实验数据来总结实验结论，实验结论具有普遍性，如果只有一次实验数据，总结的实验结论具有偶然性，所以不能用一次实验总结实验结论。

(3)[5]设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，如果在图甲中杠杆两侧各添加一个相同的钩码时，杠杆的左端

G L GL

?

53=15

杠杆的右端

?

44=16

G L GL

故右>左，则右端将下沉。

(4)[6]乙图中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC ，弹簧测力计向右倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC ，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。

5．在做“探究杠杆的平衡条件”的实验中：

(1)如图甲所示，为使杠杆在______位置平衡，可以将左端的平衡螺母向______调； (2)调节平衡后，在杠杆两侧挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，并记录相关数据。改变钩码的数量及位置多次实验，小明得出杠杆的平衡条件______。如图乙所示，A 、B 两点分别增加一个钩码，则杠杆______（选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍保持平衡”）；

(3)如图丙所示，若不在B 点挂钩码，改用弹簧测力计在B 点向下拉杠杆，弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，杠杆始终保持水平平衡，则弹簧测力计的示数将逐渐______（选填“增大”或“减小”），原因是弹簧测力计拉力的力臂在______（选填“增大”或“减小”）。

【答案】水平 左 动力×动力臂=阻力×阻力臂或F 1L 1=F 2L 2 右端下沉 增大 减小 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1][2]如图甲所示，杠杆右端下沉，左端上翘，应该将左端的平衡螺母向左调，使杠杆重新在水平位置平衡。

(2)[3]如图乙所示，假设一个钩码重力为G ，横杆上一小格为L ，调节平衡后，在杠杆两侧挂不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆在水平位置再次平衡，并记录相关数据。得到

左边= F 2L 2=3G ×2L =6GL 右边= F 1L 1=2G ×3L =6GL

左边等于右边，改变钩码的数量及位置多次实验，左边依然等于右边，小明据此得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂或F 1L 1=F 2L 2 [4]如图乙所示，A 、B 两点分别增加一个钩码，则

428G L GL '=?=左边 339G L GL '=?=右边

各自增加一个钩码后，右边大于左边，所以杠杆右端下沉。

(3)[5][6]如图丙所示，A 点钩码数量不变，钩码对杠杆施加的拉力方向不变，现在将B 点的弹簧测力计由竖直方向逐渐向左转动，则弹簧测力计拉力的力臂减小，为使杠杆始终保持

水平平衡，根据杠杆的平衡条件可知，则弹簧测力计拉力增大，即弹簧测力计的示数将逐渐增大。

6．小彬和小萌同学在学完浮力和杠杆的知识后，初步设计了两种方案，去分别测量待测液体(食用油、酱油)的密度：

小彬的方案小萌的方案

实验过程:如图，用弹簧测力计测出铁

块的重力为G，然后把铁块先后浸没

在水、食用油中静止后读出测力计的

示数分别为F1、F2；

实验过程：如图A O B为轻质杠杆（质量不计），小桶悬挂于A

处位置不变，支点O位置不变。首先在小桶中倒人一定体积的

水，调节石块的位置于B，处杠杆在水平方向平衡，然后将水

全部倒出将小桶擦干后再将等体积的酱油倒入小桶中，调节石

块的位置于B处，杠杆再次在水平方向平衡，若OB1、OB2的

长度分别为L1、L2（B1、B2图中未画出）

(1)若食用油的密度比水的密度小，则在小彬的方案中F1______F2（选填“大于”、“小

于”或“等于”）；

(2)小萌通过对比数据发现L1小于L2，可初步推断出酱油的密度比水的密度________；

(3)已知水的密度为ρ水，结合两种方案中现有的测量数据，能得出待测液体密度的是

__________的方案（选填“小彬”或“小萌”），其密度表达式为ρ=________。

【答案】小于大小彬2

1

()

()

G F

G F

ρ-

-

水

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]由阿基米德原理可知，排开液体体积相同时，液体密度大，产生的浮力大，故完全浸

没时在水中的浮力大于在食用油中的浮力；测力计的示数为铁块重力与浮力之差，故在水

中的示数F1小于在食用油中的示数F2。

(2)[2]由杠杆平衡条件可得

()OA1

G G L G L

+=

石

桶水

()OA2

G G L G L

+=

石

桶酱

又L1小于L2，故可得

()()

OA OA

G G L G G L

+>+

桶桶水

酱

即

G G >

水酱

V g V g ρρ>水水酱酱

又水的体积和酱油的体积相同，故

ρρ>水酱

(3)[3][4]由(2)可知小萌的方案可以比较出待测液体的密度与水的密度大小关系，却不能求得具体值，小彬的方案可以求得待测液体密度大小；在小彬的方案中，铁块浸没在水中受到浮力为

1-F G F =浮

由阿基米德原理可得

1

-==F G F V V g g

ρρ=

浮铁排水水 铁块浸没在待测液体受到的浮力为

2-F G F '=浮

由阿基米德原理可得

221

1

--=

==--F G F G F G F V g G F g g

ρρρ'浮水排水

7．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。 实验次数 钩码的重力G /N 钩码被提升的高度h /m 拉力F /N 绳端移动的距离s /m 机械效率η 1 2 0.1 1 0.3 66.7% 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%

3 4 0.1 1.8 0.3

4

2

0.1

1.5

0.2

66.7%

(1)使用图甲的滑轮组实验时，应该要沿____方向匀速拉动弹簧测力计；

(2)第3次实验数据是用图____（选填“甲”“乙”）所示的滑轮组测得的，其机械效率是_____（结果精确到0.1%）；

(3)通过分析第1、2、3次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，钩码越重，滑轮组的机械效率越_____（选填“高”“低”），通过分析第____两次实验数据可得出结论：使用滑轮组提升相同的重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；

(4)同组同学发现实验过程中边拉动弹簧测力计边读数，弹簧测力计示数不稳定，该同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，你认为他的想法______（选填“合理”“不合理”）。 (5)实验中多次改变提升钩码的重力来测量滑轮组的机械效率，其目的是_____（选填字母序号）

A ．减小摩擦力

B ．多次测量求平均值

C ．获得多组数据归纳出物理规律 【答案】竖直向上 甲 74.1% 高 1、4 不合理 C 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]使用图甲的滑轮组实验时，应该要沿竖直向上方向匀速拉动弹簧测力计。 (2)[2]从表中数据可以看到，第三次实验时，绳端移动的距离是钩码被提升的高度三倍，那么托着动滑轮的绳子是3条，那么图甲的动滑轮合适。 [3]第三次实验时，其所做的有用功

4N 0.1m 0.4J W Gh ==?=有用功

其所做的总功

1.8N 0.3m 0.54J W Fs ==?=总功

其机械效率是

0.4J

100%100%74.1%0.54J

W W η=

?=

?≈有用功总功

(3)[4]通过分析第1、2、3次实验数据可知，都是使用同一滑轮组，随着钩码重力的增加，机械效率也在变大，可得出结论：使用同一滑轮组提升重物时，钩码越重，滑轮组的机械效率越高。

[5]滑轮组提升相同的重物，观察表中数据可知，第一次和第四次的重物重力相同，滑轮组的机械效率也相同，再根据绳端移动的距离和钩码被提升的高度关系可知，托着动滑轮的绳子条数不同，可知道通过分析第1和4两次实验数据可得出结论：使用滑轮组提升相同的重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。

(4)[6]在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间摩擦，所以测得的拉力偏小，这个想法是不正确的，没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响。

(5)[7]实验中多次改变提升钩码的重力来测量滑轮组的机械效率，其目的是获得多组数据归纳出物理规律。 故选C 。

8．如图甲所示是一款自拍神器，它能够在一定长度内任意伸缩，使用者只需将手机固定在

伸缩杆上，通过按键或遥控器就能实现多角度自拍。自拍杆主要有伸缩杆、三角支架、底端按键和蓝牙遥控自拍器。

(1)蓝牙遥控自拍器是一种短距离通信的无线电技术，它是利用______（“电磁波”或“超声波”）来传递信息而控制拍摄的。

(2)如图乙所示是一群人正在利用自拍杆上的手机进行自拍，拿着自拍杆的人发现还有同事没有进入取景窗，请你给她一个合理的操作建议：____________。自拍时自拍杆的简图如图所示，O为支点，请你在图中画出力F2的力臂L2，并画出施加在A点的最小动力F1。（____________）

(3)如图甲中左图，小明把手机固定到自拍杆上，再高高跳起，按下手中的蓝牙遥控自拍器，自拍起跳后的自己（图丙）。他利用蓝牙自拍器设计了如图丁中A图所示的自动拍照装置，他将蓝牙遥控器带有按键的一端套上一个大小合适、另一端封闭的套管，并在套管内放置一个小球（可以在套管内滚动），想利用小球撞击蓝牙按键来自动遥控手机的拍

摄。小明起跳时，应该选择图丁中图____（填“B”或“C”）的方式，用手竖直方向握住遥控器，就能自拍到人跳到最高处那个瞬间。为使该装置能准确的抓拍到人跳到最高处那个瞬间，需要反复调整____________________（写出一条合理的建议）。

【答案】电磁波将自拍杆变的更长一些B套

管与蓝牙遥控器按键的距离

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]蓝牙遥控自拍器是利用电磁波来传递信息而控制拍摄的。

(2)[2]照相时景物没有全部进入镜头的原因是景物到照相机镜头太近，此时应增大它们之间的距离，所以应将自拍杆变的更长一些。

[3]如图，过O点做力F2作用线的垂线，因为过A点的最大力臂就是过A点最小的力，而过A点最大力臂与作自拍杆的简图互相垂直，所以过A点作自拍杆的简图的垂线段，在线段的末端画上箭头就是力F1。

(3)[4]小明起跳时，应该选择图丁中图B的方式，用手竖直方向握住遥控器，人到达最高点时，小球由于惯性继续向上运动，撞击开关，C图起跳时小球在重力的作用下就撞击蓝牙按键。

[5]为了使该装置能准确的抓拍到人跳到最高处那个瞬间，需要反复调整套管与蓝牙遥控器按键的距离。

9．某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图所示．

（1）实验中应沿竖直方向_____缓慢拉动弹簧测力计．

（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法_____（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到_____对滑轮组机械效率的影响．

（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整

______．

（4）通过比较_____两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）

（5）通过比较_____两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高．（填实验次数的序号）

（6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：_________________________________【答案】匀速不正确摩擦0.4；80%1、22、3不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高（或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低

【解析】

【详解】

（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样测力计示数才等于拉力大小；

（2）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦，所以测力计示数偏小，他的想法是不正确的；

（3）丁图中，绳子的有效段数为n=4，绳端移动距离

s=nh=4×0.1m=0.4m

滑轮组的机械效率

η=

h8N0.1m

=

2.5N0.4m

有

总

W G

W FS

?

=

?

=80%

（4）绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=nh，所以，结合表中数据可知实验

1、2、3中绳子的有效段数分别为2、3、3；再结合钩码的重力可知，实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验，根据控制变量法，研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同，只改变绳子的有效段数，所以应比较1、2两次实验数据；通过比较1、2两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；

（5）研究同一滑轮组提升重物时，机械效率与物重的关系时，要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同，只改变物体的重力，故通过比较2、3两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。

（6）通过比较3、4两次实验数据，即对应的图丙、图丁两装置，滑轮组不同，提升的重物相同，动滑轮越重机械效率越小，故可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。

10．小明同学测定斜面的机械效率，实验记录结果如下表：

(1)根据表格中数据，第四次（最陡）实验的有用功是_____J，总功是_____J。机械效率是_____；

(2)分析数据可知斜面越陡，机械效率_____（选填“越高”、“越低”或“不变”）；

(3)分析实验数据还可知道，斜面的机械效率与物重_____（填“有关”或“无关”）；

(4)第一次实验中，若拉力作用时间是5s，则拉力的功率是_____W。

【答案】1.5 2.4 62.5% 越高有关 0.3

【解析】

【分析】

(1)物体重力和高度的乘积计算有用功，拉力和绳子拉长的长度的乘积计算总功，有用功和总功的比值计算机械效率；

(2)根据实验数据判断机械效率的大小；

(3)当斜面上的重力改变时，机械效率改变，说明斜面的机械效率和物体重力有关；

(4)利用功和时间的比值计算功率。

【详解】

(1)[1]根据物体重力和高度计算有用功为：

W有=Gh=5N×0.3m=1.5J；

[2]拉力和绳子拉长的长度计算总功为：

W总=Fs=2.4N×1m=2.4J；

[3]机械效率为：

4

1.5J

100%=100%62.5%

2.4J

W

W

η=??=

有

总

；

(2)[4]根据测量的实验数据，斜面越陡，机械效率越大；

(3)[5]当物体重力增大时，斜面的机械效率变大，说明机械效率和物体重力有关；

(4)[6]利用功和时间计算功率为：

1 1

1.5J

==0.3W 5s

W

P

t

=总。

11．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 1

2

%100Gh Fh ? 变大 摩擦力的大小 变大 自重 【解析】 【详解】

(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：

12

%=1%10000Gh

W W Fh η=

??有总 (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，

W W W +=有额总，

设杠杆重心升高的距离为h 1，所以

Gh 1+G 杠h =Fh 2，

G 不变，h 1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Gh 1+G 杠h 变小，所以Fh 2也变小。根据1

2

=Gh Fh η，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。

12．八年级(2)班的物理学习研究小组进行“探究杠杆的平衡条件”实验时: (1)安装好杠杆，发现杠杆左高右低，如图甲所示，这时应将杠杆右端的平衡螺母向_____(选填“左”或“右")调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是实验时便于测量______。

(2)如图乙所示，在刻度线B 处挂4个钩码，在刻度线A 处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，若此时杠杆右端依然比左端低，下一步应该进行的操作是_______当杠杆水平平衡时，将测力计从竖直方向顺时针缓慢转动，如使杠杆保持水平平衡，测力计读数将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。

(3)通过操作后，杠杆在水平位置平衡，将数据记录在下表中、

次数动力F1/N动力l1/cm阻カF2/N阻力臂l2/cm 1210205

能不能根据上表中的数据得出结论?______(选填“能”或“不能")，理由是:_____ 。

(4)该小组同学还想探究当动力和阻力在支点同侧时杠杆的平衡情况，于是将弹簧测力计改至杠杆右侧的C点，如图丙所示，在C点施加一个始终水平向右的拉力F，发现无论用多大的力，都不能使杠杆拉至水平位置平衡，你认为原因是____________。

【答案】左测量力臂用力向下拉测力计变大不能实验次数太少，结论不具有普遍性水平拉力的力臂为零，无法使杠杆在水平位置平衡

【解析】

【详解】

第一空、第二空．调节杠杆平衡时，杠杆右端下沉，应把杠杆左端或者右端的平衡螺母向左调节，使杠杆在水平位置平衡。杠杆在水平位置平衡，便于在杠杆上直接测量力臂，且可以使重力的力臂为0，排除杠杆自重对杠杆平衡的影响；

第三空．若此时杠杆右端依然比左端低，说明右端力和力臂的乘积比较大，所以下一步应该进行的操作是用力向下拉弹簧测力计；

第四空．将弹簧测力计从竖直方向顺时针缓慢转动，阻力和阻力臂不变，拉力的力臂即动力臂变短，根据杠杆平衡条件可知，杠杆在水平位时平衡时，拉力变大；

第五空、第六空．用实验来探究物理规律时，要采用多次实验，用多组实验数据来总结实验结论，实验结论具有普遍性，如果只有一次实验数据，总结的实验结论具有偶然性，所以不能用一次实验数据总结实验结论。

不能

第七空．由图将杠杆左侧的所有钩码拿掉，在A点施加一个始终水平向右的拉力F，当杠杆拉到水平位置时F的作用线通过支点，即力臂为0，根据杠杆的平衡条件所以始终不能平衡；

13．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,小丽与同学们用同一滑轮组进行了三次实验(如下图所示),实验数据记录如下表．

(1)实验中应沿竖直方向_______拉动弹簧测力计． (2)表格中编号①处数据为______编号②处数据为______．

(3)第3次实验时,钩码上升的速度为0.1m/s,则拉力的功率为______W ．

(4)分析数据可得结论:使用同一滑轮组,提升的物体越重,滑轮组的机械效率越_____(选填“高”或“低”)．

(5)若将此滑轮组换一种绕绳方法,不计绳重及摩擦,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率_____(选填“变大”“变小”或“不变”),理由是_____． 【答案】匀速 88.9% 2.2 0.66 高 不变 见解析 【解析】 【分析】 【详解】

第一空．实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时系统处于平衡状态，测力计示数等于拉力大小，且测力计示数稳定便于读数； 第二空．第2次实验中滑轮组的机械效率为：

4N 0.1m 100%100%100%88.9%1.5N 0.3m

W Gh W Fs η?=

?=

?=?≈?有用总

； 第三空．由图丙知，测力计的分度值是0.2N ，测力计的示数是2.2N ；

第四空．由第3次实验数据知，s =0.30m,h =0.1m,所以s =3h ，所以拉力移动的速度为v =3×0.1m/s=0.3m/s ；根据P Fv =得，拉力的功率为：

2.2N 0.3m/s 0.66W P Fv ==?=；

第五空．分析数据可知，随着钩码重的增加，同一滑轮组的机械效率不断增加，故可得结论：使用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高；

第六空．换一种绕绳方法,不计绳重及摩擦，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率不变； 第七空．不计摩擦及绳重时，克服动滑轮重做的功是额外功，换一种绕绳方法时，物重和动滑轮重都不变，则有用功和总功的比不变，即根据

()=

W G h

G W W G G G

G h

η=

=

+++有用物物

物动

有用物

动额外

知，滑轮组的机械效率不变．

14．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如表所示。 次数 物体的重力G/N 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 2 0.1 1 0.3 66.7% 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4% 3 4 0.1 1.8 0.3 74.1%

4

2

0.1

1.5

0.2

（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%）．这次数据是用图中_______（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，若要增大滑轮组的机械效率，应该________。在第1次实验中，当拉着物体以0.1m/s 的速度匀速上升时，拉力F 的功率为________W 。

（3）某同学认为，使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时，越省力的滑轮组其机械效率越大，他的想法正确吗？________。请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断依据：________。

【答案】⑴ 66.7% 乙 ⑵增大所提物体的重力 0.3 ⑶不正确 比较第1、4次实验数据可知，第1次比第4次省力，但两次的机械效率却相同 【解析】

试题分析：（1）根据表格在数据发现真的，使用滑轮组大约省一半的力，所以，使用的是乙所示的滑轮组；第四次实验中W 有=mgh=0.2J ；W 总=Fs=1.5N×0.2m=0.3J ，所以，机械效率是?=W 有/ W 总=66.7%

（2）分析比较第1、2、3次实验数据可以判定，若要增大滑轮组的机械效率，应该增大所提物体的重力，当拉着物体以0.1m/s 的速度匀速上升时，绳子端移动的速度是0.3m/s ，所

以F的功率由P=Fv得P=1N×0.3m/s=0.3W

（3）使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时，越省力的滑轮组其机械效率越大，这种想法是错误的，因为比较第1、4次实验数据可知，第1次比第4次省力，但两次的机械效率却相同。

考点：测量滑轮组的机械效率

15．从地面上搬起重物我们的常见做法是弯腰（如图甲）或人下蹲弯曲膝盖（如图乙）把它搬起来，哪种方法好呢？下面就建立模型说明这个问题。把脊柱简化为杠杆如图丙所示，脊柱可绕骶骨（轴）O 转动，腰背部复杂肌肉的等效拉力F1 作用在A 点，其实际作用方向与脊柱夹角为12°且保持不变，搬箱子拉力F2作用在肩关节B 点，在B 点挂一重物代替箱子。用测力计沿F1方向拉，使模型静止，可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着，改变脊柱与水平面的夹角即可改变杠杆与水平面的夹角α，多次实验得出结论．

（1）所谓物理模型，是人们为了研究物理问题方便和探讨物理事物本身而对研究对象所作的一种简化描述，是以观察和实验为基础，采用理想化的办法所创造的，能再现事物本质和内在特性的一种简化模型。下列选项中没有用到物理模型的是____________。

A．光线 B．卢瑟福提出的原子结构 C．磁场 D．光滑平面

（2）在丙图中画出F2力臂L2．

（_____）

（3）当α角增大时，L2______（选填“变大”“不变”或“变小”），F1_______（选填“变大”“不变”或“变小”）。

（4）如果考虑到人上半身的重力，那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中F1 要_______（选填“大”或“小”）。

（5）对比甲、乙两种姿势所对应丙图中的两种状态，由以下分析可得，________（选填“甲”或“乙”）图中的姿势比较正确．

【答案】D变小变小大乙