北京庞各庄中学物理第十一章 简单机械和功易错题(Word版 含答案)

北京庞各庄中学物理第十一章简单机械和功易错题（Word版含答案）

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．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?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?进水时，浮子内的?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，?定质量的?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?定?度，会使水溢出，若通过移动调节螺母的方法保证?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

V

h

30 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 0.04m

B 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。

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

122112

F 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/kg

G 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

43

333N ==

310m 1.010kg/m 10N/kg

F 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．某兴趣小组的同学在探究“风力发电机发电时的输出功率与风速的关系”时，设计了如下实验步骤：①如图乙，将自制的小型风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴

上，另一端系上钩码；②在风车正前方1米处放置电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间；③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表格中：(注：电风扇挡位越高，风速越大)

表一：

电风扇挡位钩码的质量/g提升钩码到A点的时间/s

15015

25013

35010

请你回答：

(1)这个实验是通过测量提升钩码到A点的_____来比较风车输出功率的大小。这种方法是______(选填“控制变量法”或“转换法”)；

(2)通过实验可以得到的结论是：风速越大，风力发电机发电时的输出功率__________；为了进一步研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：

表二：输出功率与风速的关系

风速v/(m/s)5101520

输出功率P/kW8072015001100

表三：不同风速下风力发电机每秒获得的风能：

风速v(m/s)5101520 1s获得的能量E(104J)151********

(3)风能是清洁能源，也是_____(选填“可再生”或“不可再生”)能源。发电机的工作原理是_____；

(4)风速10m/s 时，这台发电机的发电效率为__________，有同学认为风速越大，发电机的发电效率越高，他的观点是_____(选填“正确”或“错误”)的。你认为的原因是______。 【答案】时间 转换法 越大 可再生 电磁感应现象 60% 错误 风速越大发电效率越低 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]因提升高度要相同，通过提升时间，可知提升速度的大小，则由

W mgh P mgv t t

=

== 可知输出功率的大小，故比较测量提升钩码到A 点的时间来比较风车输出功率的大小。 [2]转换法可将不可测的量转换为可测的量进行测量，也可将不易测准的量转换为可测准的量，提高测量精度。此实验将风车输出功率的大小转化为通过测量提升钩码到A 点的时间。

(2)[3]分析表一数据可见，在提升钩码质量相同的情况下，风速越大，提升钩码到A 点的时间越短，风车的输出功率越大。

(3)[4]风能是一种很清洁的可再生能源，资源丰富，无污染。

[5]风力发电是将风能转化为电能，发电机是通过机械运动产生电能，即是利用电磁感应现象制成的，所以发电机的工作原理是电磁感应现象。

(4)[6]风速为10m/s 时，1s 内获得的能量为61.210J ?，风车工作1h 获得的能量为

639=1.210J/s 3.610s=4.3210J W ????总

风车工作1h 产生的电能为

9=720kW 1h=720kW h=2.59210J W ???电

风车发电的效率为

992.59210J

=100%=100%=60%4.3210J

W W η????电总 [7][8]风速为15m/s 时，1s 内获得的能量为64.0510J ?；风车工作1s 产生的电能为

61.510J ?，风车发电的效率为

66

1.510J =100%=100%=37.04%4.0510J

W W η????电1总1 由此可知，风速越大，发电机的发电效率越低，所以他的观点是错误的。

5．如图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景：

(1)挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆_______（填“是”或“不是”）平衡状态；

(2)如图乙所示，在A 处挂三个钩码，在B 处挂2个钩码可以使杠杆在水平位置平衡，若将杠杆A 、B 处的钩码同时向外移动一格，杠杆将__________（选填“保持不变”、“左端下降”或“右端下降”）；

(3)如图丙，取下B 处钩码，改在C 处用细绳竖直向上拉，使杠杆再次在水平位置平衡，则拉力F 为____N （每个钩码重0.5N ）；若将细绳转到虚线位置时，仍使杠杆水平平衡，此时拉力F ___（选填“变小”、“不变”或“变大”），原因是_______；

(4)杠杆在生活中应用非常广泛，图丁是脚踩式垃圾桶的结构简图，则杠杆DEF 是_______（选填“省力杠杆”“费力杠杆”和“等臂杠杆”），此种杠杆的好处是_____。 【答案】是 左端下降 0.75 变大 拉力F 的力臂变短 费力杠杆 省距离 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]如图甲所示，杠杆保持静止状态，是平衡状态。

(2)[2]假设一个钩码重力为G ，杠杆上一格为L ，在A 处挂三个钩码，在B 处挂2个钩码可以使杠杆在水平位置平衡，若将杠杆A 、B 处的钩码同时向外移动一格，则杠杆左端有

339G L GL ?=

右端有

248G L GL ?=

则

98GL GL >

杠杆会出现左端下降的情况。

(3)[3]假设杠杆上一格为L ，A 处力臂为2L ，C 处力臂为4L ，每个钩码重0.5N ，根据杠杆平衡条件有

430.5N 2F L L ?=??

则C 处拉力F 为

30.5N 20.75N 4L

F L

??=

=

[4][5]若将细绳转到虚线位置时，拉力F 的力臂变短，A 处的作用力、力臂不变，仍要使杠杆水平平衡，根据杠杆平衡条件可知，此时拉力F 将变大。

(6)[6][7]如图丁所示，脚踩式垃圾桶使用时，杠杆DEF 的动力臂小于阻力臂，是一个费力杠杆；费力杠杆的特点是费力省距离。

6．在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5N。

(1)实验开始时，杠杆如图甲所示处于静止状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将两端的平衡螺母向______移动（选填“左”或“右”）；

(2)调节杠杆水平平衡后，如图乙所示，在M点挂上2个钩码，在N点挂上3个钩码。此时，杠杆在水平位置______（选填“平衡”或“不平衡”）；

(3)用弹簧测力计和钩码配合使用，也可以探究杠杆平衡条件。如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为______N。

【答案】左不平衡 1.2

【解析】

【分析】

(1)如果杠杆左端下沉，应向右调节平衡螺母，如果杠杆右端下沉，应向左调节平衡螺母，使杠杆在平衡位置平衡；

(2)杠杆是否平衡，取决于两边力和力臂的乘积是否相等，若1122

Fl F l

=，杠杆平衡；若1122

l F F l

≠，杠杆就不平衡，会沿力和力臂乘积大的力的方向转动；

(3)左侧钩码对杠杆的作用力向下，使杠杆沿逆时针转动，则弹簧测力计施加的力使杠杆沿顺时针转动，保持杠杆平衡；杠杆平衡条件1122

Fl F l

=计算出弹簧秤的示数，判断弹簧测力计的位置。

【详解】

(1)[1]图甲中，杠杆右端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向左调。

(2)[2]图乙中，设一格长度为L，一个钩码重G，则有

2433

G L G L

?

即右边的力和力臂的乘积大于左边的力和力臂的乘积，杠杆不能在水平位置平衡，会沿顺时针方向转动。

(3)[3]丙图中钩码的重力

440.5N2N

G G

==?=

由杠杆平衡条件1122

Fl F l

=可得

拉力在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，则

2

1

2N3

1.2N

5

G L L

F

L L

??

===

此时弹簧测力计示数为1.2N。

【点睛】

本题主要考查对“探究杠杆平衡条件”的实验内容的了解。杠杆的平衡条件：动力?动力臂=阻力?阻力臂，即1122Fl F l =；运用此条件进行杠杆平衡的计算。

7．小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率；实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升，（支点和杠杆的摩擦不计）问：

(1)重为5N 的钩码挂在A 点时，人的拉力F 为4N ，钩码上升0.3m 时，动力作用点C 上升0.5m ，此时机械效率η1为______？

(2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B 点，再次缓慢提升杠杆使动力作用点C 仍然上升0.5m 。问：人的拉力F 与第一次相比______（选填“变大”“变小”或“不变”）。比较此时的机械效率η2与η1的大小并用学过的知识给以推导______。

【答案】75% 变小 η2<η1，推到过程见解析 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]有用功为

W 有用=Gh =5N ×0.3m=1.5J

总功为

W 总=Fs =4N ×0.5m=2J

机械效率为

1.5J

100%100%75%2J

W W η=

?=

?=有用总

(2)[2]钩码的悬挂点在A 点时，由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动，则由杠杠的平衡条件得

1

2

G OA G OC F OC ?+?=?杠杆

悬挂点移至B 点时，由杠杠的平衡条件得

1

'2

G OB G OC F OC ?+?=?杠杆

观察比较可知，悬挂点移至B 点时，OB

[3]杠杆的机械效率

1

1

W W

W

W W W

W

η===

+

+

有用有用

额

总有用额

有用

因为杠杆升高的高度不变，所以克服杠杆自重所做的额外功不变；由于悬挂点B更接近支点，所以钩码提升的高度减小，根据W有用=Gh可知，有用功减小；从上面的表达式可知：W有用减小、W额不变，所以

W

W

额

有用

变大，分母变大，η就减小；即η2<η1。

8．在探究“杠杆平衡条件”实验中(每个钩码质量相等，杠杆上每小格等距)

(1)将杠杆的中点O挂在支架上后，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是

_____________；

(2)杠杆平衡后，小明同学在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上_____个钩码，使杠杆在水平位置平衡；

(3)取下B位置的钩码，改用弹簧测力计拉杠杆的C点使杠杆在水平位置保持平衡。当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，杠杆在水平位置始终保持平衡(如图乙)，测力计示数将_____________(选填“一直变大”、“一直变小”、“先变大后变小”、“先变小后变大”)；

(4)接着小明把支点选到B点，如图丙，在A点挂一个钩码，在C点挂3个钩码，杠杆也恰好水平静止，她觉得此时不满足杠杆平衡条件，造成这个问题的原因是_____________；

(5)完成以上实验后，小明利用杠杆来测量测量杠杆的机械效率。如图丁，实验时，竖直向上拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中，将杠杆拉至图中虚线位置测力计的示数F=_____N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为_______%(结果精确到0.1%)。如果把钩码由A移至B，两次实验A点竖直移动相同距离，拉力所做的有用功将____，此杠杆的机械效率将

________(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。

【答案】消除杠杆自重的影响 3 先变小后变大没有消除杠杆自身重力的影响 0.5 66.7% 不变变大

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]将杠杆的中点O挂在支架上，调节杠杆两端螺母使杠杆在水平位置平衡，目的是消除

杠杆自重的影响。

(2)[2]设杠杆的一个小格为L ，一个钩码重为G ，因为

1122Fl F l =

所以

232G L nG L ?=?

解得n ＝3，所以在A 处挂3个钩码。

(3)[3]由图可知，OC 为最长力臂，当弹簧测力计由位置1转至位置2的过程中，动力臂先变长后变短，而杠杆在水平位置始终保持平衡，根据杠杆平衡条件可知，测力计示数将先变小后变大。

(4)[4]把支点选到B 点，杠杆的重心在O 点，在计算时，由于杠杆自身重力的影响，左边应有两个力，故觉得此时不满足杠杆平衡条件。

(5)[5]完成以上实验后，小明利用杠杆来测量测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升，由图知，拉力F ＝0.5N 。 [6]有用功是

1.0N 0.1m 0.1J W Gh ==?=有用

总功是

0.5N 0.3m 0.15J W Fs =?==总

所以杠杆的机械效率是

0.1J

100%100%66.7%0.15J

W W η=

?=

?≈有用总

[7][8]将钩码的悬挂点由A 移至B ，O 、C 位置不变，仍将钩码提升相同的高度，有用功不变；由于额外功是提升杠杆所做的功，悬挂点由A 移至B 后，杠杆实际提升的高度变小，所以额外功也变小，则总功变小，所以杠杆的机械效率将变大。

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F 0 。

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F 1 。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F N 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】

F G

μ=

【解析】 【分析】 【详解】

(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F N 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F 0的作用下匀速直线运动，此时物块A 受到的摩擦力

f=F 0

受到的支持力

F N =G

根据题意可知

0N f F F G μμ===

所以物块A 与薄木板之间摩擦力的比例常数

F G

μ=

10．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____选填（“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，保持___并静止，达到平衡状态。这样做的好处是：________。

（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：动力×动力臂=阻力×阻力臂。他这样得出的结论是否合理？____；为什么？_____。

（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 水平 便于测量力臂 不合理 只通过一次测量，数据具有偶然性，不具有普遍性 杠杆的重心不在支点上，杠杆的重力对杠杆平衡产生了影响。 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1][2]杠杆右端下沉，应将平衡螺母（左端和右端的平衡螺母调节方向一致）向左调节， 使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止，达到平衡状态。

[3]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)[4][5]只有一次实验总结实验结论是不合理的，一次实验具有偶然性，不具有普遍性，要多进行几次实验，避免偶然性。

(3)[6]用如图乙所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的重力对杠杆平衡有影响。

11．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。

12．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。

13．小敏同学参加研学旅行时,在湖边捡到一块漂亮的小石块,她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度,她的测量方案如下:

①用细绳将一直杆悬挂,调节至水平位置平衡,记下细绳在直杆上的结点位置O；

②将一重物悬于结点O左侧的A点,小石块悬于结点O的右侧,调整小石块的位置,如图所示,当小石块悬于B点时,直杆在水平位置平衡;

③用刻度尺测量OA的长度为L1,OB的长度为L2;

④保持重物的悬点位置A不变,将结点O右侧的小石块浸没在盛水的杯中(且未与杯底、杯壁接触),调整小石块的悬点位置,当小石块悬于C点时,直杆在水平位置平衡;

⑤用刻度尺测量OC的长度为L3。

请根据她的测量方案回答以下问题

(1)实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。其中,第一次调节水平平衡是________，第二次调节水平平衡是_______;(选填“a”或“b”)

a.消除直杆自重的影响

b.便于测量力臂

(2)实验中长度_______(选填“L 1”、“L 2”或“L 3”)的测量是多余的； (3)C 点应该在B 点的________(选填“左”或“右”)侧;

(4)小石块密度的表达式为ρ=___(选用字母ρ木、L 1、L 2、L 3表示)。 【答案】a b L 1 右 3

32

L L L 水ρ- 【解析】 【详解】

（1）杠杆在使用时会受自身重力的影响，因此在使用时应先将杠杆调至水平位置平衡，以消除杠杆自重的影响，重物与石块的重力均竖直向下，由力臂垂直于力可知将杠杆调至水平位置平衡时力臂与杠杆重合，测量对应的杠杆长度即可方便的测量出力臂的长度； （2）在空气当中杠杆平衡时由杠杆平衡条件1122F L F L =可知，12G L G L =石物①，在水中杠杆平衡时()13G L G F L =-石浮物② 将①②两式联立可得()

23G L G F L =-石石浮，因为浸没，所以V 石=V 排，结合阿基米德原理可得()

23ρV gL ρV g ρV g L =-石石石石石水，整理可得

3

32

=

L L L -水石ρρ，因此实验中长度L 1的测量是多余的； （3）因为浸没时，石块受到浮力的作用，因此对杠杆的拉力减小了，由杠杆平衡条件1122F L F L =可知拉力减小，力臂变长，所以C 点应该在B 点的右侧；

（4）由（2）推理可知小石块密度的表达式为3

32

=

L L L -水石ρρ。

14．小明小组在测量滑轮组机械效率实验中，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．

（1）实验中应竖直向上_____拉动弹簧测力计．

（2）第4次实验测得弹簧测力计示数如图，是_____N ，机械效率η＝_____%． （3）比较第_____次实验，小组同学发现：同一滑轮组的机械效率与重物被提升高度无关；比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组，_____越大，机械效率越高：第4次拉力做的额外功与第3次相比_____（增大减小/不变）．

（4）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直浅运动，不便于读数，就让测力计处于静止状态时读数，测得的机械效率与实际相比_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

（5）小强小组也按正确方法操作测量滑轮组的机械效率，如图是他实验中的情景，下表是他记录的一组数据．根据计算进行比较，发现表中数据的不合理之处是_____ 钩码重量G （N ） 钩码上升距离h （m ） 测力计拉力F （N ） 测力计移动距离s （m ） 2

0.05

0.4

0.15

【答案】匀速 2.2 75.8% 1、2 提升物体的重力 增大 偏大 弹簧测力计的读数错误 【解析】 【分析】 【详解】

（1）实验中应该竖直向上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；

（2）第4次实验测得弹簧测力计示数如图，分度值为0.2N ，大小是2.2N ；根据表格第4次实验数据，则机械效率为：

h 5N 0.1m 100%=

100%100%75.8%2.2N 0.3m

W G W Fs η?=

??=?≈?有总

； （3）探究滑轮组的机械效率与重物被提升高度关系时，应控制其他因素不变，只改变物体被提升的高度，由表格数据可知，应比较1、2两次实验；

比较第3、4次实验数据可知，同一滑轮组提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越高；

根据W W W Fs

Gh -额总有＝＝﹣可得第3次做的额外功：

333 1.1N 0.3m 2N 0.1m 0.13J W F s G h -??额＝＝﹣＝，

第4次做的额外功：444 2.0N 0.3m 4N 0.1m 0.2J W F s G h -?-?额＝＝＝ ，所以第4次拉力做的额外功与第3次相比增大；

（4）在测拉力时，若让测力计处于静止状态时读数，则没有测量出绳子与机械之间的摩擦，导致拉力变小，总功变小，根据100%W W η=?有总

，故测得的机械效率与实际相比偏

大；

（5）由表中实验数据可知：

2N 0.05m 0.1J W Gh ?有＝＝＝，0.4N 0.15m 0.06J W Fs 总＝＝＝?；

由计算结果可知，有用功大于总功，这是不可能的；由图示弹簧测力计可知，弹簧测力计分度值是0.2N ，弹簧测力计所示应该是0.8N ，而不是0.4N ；故数据的不合理之处是弹簧测力计的读数错误．

15．小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行了三次实验，实验数据如下表： 实验次数 物重G/N 物体上升的高度h/cm 测力计的示数F/N 测力计移动的距离s/cm 1 2 5 1 15 2 4 5 1.7 17 3

6

5

2.4

15

（1）①在作图甲中的实验时要_____拉动弹簧测力计；表中有一个数据的记录是错误的，错误的数据是_____；

②第3次实验中，滑轮组的机械效率是_____；

③计算3次滑轮组的机械效率并比较，可发现同一滑轮组的机械效率可能与_____有关； （2）小红按图乙组装滑轮组，也进行3次实验。

①通过实验，小红发现用两个动滑轮可以更省_____（选填“力”或“距离”）； ②当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，不计绳重及摩擦，它们的机械效率_____（选填“相同”或“不相同”），理由是：_____。