北京苹果园中学物理第十一章 简单机械和功单元测试卷 (word版,含解析)

北京苹果园中学物理第十一章简单机械和功单元测试卷（word版，含解析）

一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）

1．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．在探究”杠杆平衡条件”的实验中：

(1)先把杠杆的中点支在支架上，停在图甲的位置，此时杠杆处于______（填“平衡”或“不平衡”）状态。为了消除杠杆______对实验的影响，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。然后在支点两侧挂钩码，移动钩码位置，让杠杆再一次在水平位置平衡，其目的是______；

(2)探究过程中，在杠杆左端某固定位置挂一个重力G =2.5N 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。根据多次测量的力和力臂，画出F

和

1

L

的图象如图乙（注意看清两个坐标的含义），由图可求出物体对杠杆拉力的力臂______m 。

【答案】平衡 自身重力 右 让力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂 0.2 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]图甲中，杠杆处于静止状态，即是平衡状态。

[2][3]为了消除杠杆自身重力的影响，应让杠杆在水平位置平衡，而图甲中，杠杆左端下沉，所以应向右移动平衡螺母。

[4]杠杆挂上钩码后，移动钩码的位置让杠杆再次在水平位置平衡的目的是：让力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂。

(2)[5]由图乙知，当杠杆右端受到的拉力F =3N 时，其力臂

L=1 m 6

据杠杆的平衡条件有

GL1=FL，2.5N?L1=3N×1 6 m

所以物体对杠杆拉力的力臂

L1=0.2m

3．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/W

0.460______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1200J

120W 10s

W

P

t

===

4．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

5．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 【解析】 【分析】

【详解】

(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

42G l F l ?=?

解得

F =2

G =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1

L

成正比，1F

L

为定值，所以FL 为定值，可以推断F —L 成反比。因

为

-11

4m L

=，所以L =0.25m ，根据杠杆平衡条件得 GL FL '=

所以

10N 2N 0.25m L ?'=?

所以

0.05m 5cm L '==

6．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。

7．某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：

①用轻绳悬挂杠杆一端的D点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，

在占点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；

②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持0点位置不变)，在此过程中弹

簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。

回答下列问题：

(1)杠杆机械效率的表达式为η=____________．(用已知或测量的物理量符号表示)

(2)本次实验中，若提升的钩码重一定，则影响杠杆机械效率的主要因素是:___________

(3)若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”)．

【答案】1

2100%

Gh

Fh

杠杆的自重变大

【解析】

【分析】

【详解】

（1）有用功为W有=Gh1，总功W总=Fh2，则机械效率的表达式

η

=W

W

有

总

×100%=1

2

Gh

Fh×100%．

（2）有用功是提升钩码所做的功，额外功主要是克服杠杆重力做的功，影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例；提升的钩码重一定说明有用功一定，所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力．

（3）钩码的悬挂点在A点时，由杠杠的平衡条件得G?OA=F?OB；悬挂点移至C点时，由杠杠的平衡条件得G?OC=F?OB，经对比发现，由OA到OC力臂变大，所以拉力F也变大，杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此杠杆的机械效率变大．

8．在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验中，小明用同一动滑轮进行了三次实验，实验装置如图所示，实验数据如下表所示。

序号钩码重G/N 物体上升的

高度h/m

绳端拉力

F/N

绳端移动的

距离s/cm

机械效率

η/%

110.10.800.262.5

220.1 1.350.2

330.1 1.950.276.9

（1）实验时，应沿竖直向上_____拉动弹簧测力计，使钩码上升；

（2）第2次实验中，拉力所做的功为_____J，动滑轮的机械效率为_____%；

（3）分析表中数据可知：在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，若仅增加被提升物体的重力，则拉力所做的额外功_____（减小/不变/增大），动滑轮的机械效率_____（减小/不变/增大），该实验中小明所用动滑轮的重力一定小于_____N。

【答案】匀速 0.27 74.1 增大增大 0.6

【解析】

【详解】

(1)[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，弹簧测力计示数不变，便于读数；

(2)[2][3]第2次实验中，滑轮对钩码所做的功为

2N0.1m0.2J

W Gh=?=

=

有

拉力做的总功为

1.35N0.2m0.27J

W Fs=?=

=

总

动滑轮的机械效率为

0.2J

100%100%74.1%0.27J

W W η=

?=

?≈有总

(3)[4]在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时，由表格数据可知： 第一次拉力所做的额外功

11111-0.8N 0.2m -1N 0.1m 0.06J -W W W F s G h ===??=额总有

第二次拉力所做的额外功

22222- 1.35N 0.2m -2N 0.1m -0.07J W W W F s G h =??===额总有

第三次拉力所做的额外功

33333- 1.95N 0.2m -3N 0.1m -0.09J W W W F s G h =??===额总有

综上可知，若仅增加被提升物体的物重，则拉力所做的额外功增大， [5]从第二次实验可知，动滑轮的机械效率是

222N 0.1m

1.35N 0.100%100%74.1%2m

G h F s η=

?=?≈?? 那么从第一次到第三次实验，动滑轮的机械效率是增大的；

[6]实验中，额外功的来源为克服动滑轮自重和机械摩擦做功，假设不计摩擦，根据作用在绳子自由端的拉力12

F G G =+动（）可知，由表中第1组数据

11220.8N -1.6N -N 0G F G ===?动

故实验中小明所用动滑轮的重一定小于 0.6N 。

9．在探究“滑轮组机械效率”时，小强利用两组滑轮组进行了4次测量，用一个动滑轮和一个定滑轮测得第1、2组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得第3、4组数据（如表所示）：

（1）根据“测量滑轮组机械效率实验”的过程，画出图甲中滑轮组的绕绳方法． （_________）

（2）在实验中，测量绳端拉力F 时，应尽量________匀速向上拉动弹簧测力计；第4次实验时弹簧测力计的示数如图乙所示，则其动力为________N ；第3次实验时滑轮组的机械效率约为________%．

（3）由第3、4组数据可知，同一滑轮组的机械效率与________有关．

（4）在第3次实验中，若钩码升高10cm ，克服摩擦所做额外功为_____________．

【答案】

竖直 1.6 57.1 动滑轮的重 0.2J

【解析】 【分析】

本题考查滑轮组的机械效率测量的探究实验。 【详解】

(1)[1]从表格的1、2次数据可得，

11

()()32

G G F G G +<<+物动物动 所以滑轮组承重绳子的根数是3根，画图如下

(2)[2]测量绳端拉力时，应尽量竖直匀速向上拉动弹簧测力计，因为动滑轮相当于动力臂等于阻力臂的二倍的杠杆，其支点在滑轮的边缘（如下图）。

当动滑轮两边的绳子都竖直向上时，在忽略摩擦和绳重时，动力等于阻力的二分之一，若动力绳子不是竖直向上，那么即使忽略摩擦和绳重，动力也会大于阻力的二分之一，因为此时动力臂小于阻力臂的二倍。

[3]从图中弹簧测力计的示数可知，其动力为1.6N

[4]结合表格数据和滑轮组的绕线可知，滑轮组的承重绳根数是5根

4N 57.1%5 1.4N

G nF η=

==? (3)[5]比较第3、4组数据可知，物体的重力不变，动滑轮的重力变大，机械效率变小，所以同一滑轮组的机械效率与动滑轮的重有关

(4)[6]若钩码升高的高度为h =10cm=0.1m ，则绳子端移动的距离

s =5h =5×0.1m=05m

提升钩码所做的有用功

4N 0.1m 0.4J W Gh ==?=有

拉力所做总功

1.4N 0.5m 0.7J W Fs ==?=总

克服动滑轮所做的额外功

1N 0.1m 0.1J W G h ==?=动动

克服摩擦所做的额外功

0.7J 0.4J 0.1J 0.2J W W W W =--=--=额总有动

【点睛】 机械效率的求法：

W W η=

有

总

Gh Fs

η=

G nF

η=

10．在“探究杠杆的平衡条件”实验中:

（1）在测量时，使杠杆在水平位置保持平衡，其目的是为了_________________。 （2）若在杠杆两边挂上钩码后发现杠杆不平衡，则应该___________________________。

（3）如表为某同学所设计的实验方案和实验记录.

a、该同学设计多种实验方案的目的是_____________________

b、实验序号4的数据显然发生错误，若记录无误，则错误的原因可能是____________（4）该同学在学习了机械功后，认为力×力臂的单位恰好是“牛×米”，那么就可以将“力×力臂”的单位合写成“焦”.你认为该同学的认识是____________的（选填“正确”或“错误”）.【答案】便于测量力臂通过加减钩码或调节钩码的位置来使其平衡得出普遍性结论,避免偶然性弹簧测力计没有竖直向下拉动错误

【解析】

【详解】

(1)[1]杠杆只有在水平位置平衡时，支点到力的作用线的距离才正好在杠杆上，也就是正好等于相应杠杆的长，这样测量起来会比较方便；

(2)[2]在挂上钩码后，如果出现不平衡，不能再调节平衡螺母，应通过加减钩码或调节钩码的位置来使其平衡；

(3)[3]实验中多次实验，是为了得出普遍性结论，避免偶然性；

[4]拉力没有与杠杆垂直，导致动力臂偏小，根据杠杆平衡条件，阻力、阻力臂不变时，动力臂变小，动力就会变大，因此弹簧测力计的示数变大；

(4)[5]“焦”是功的单位，是力与力的方向通过的距离乘积；由于力与力臂垂直，所以“力×力臂”的单位不能合写成“焦”，故该同学的认识是错误的；

11．八年级(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；

12．如图所示，是小王利用刻度均匀的杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”。

（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向___（左/右）端调节，直到杠杆在水平位置平衡；

（2）如图甲所示，在杠杆A 点处挂4个钩码，则在B 点处应挂____个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡；

（3）如果小王又进行了如图乙所示的探究，发现用弹簧测力计在C 点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时，F ×OC ____G ×OD ；（选填“大于”、“小于”或“等于”）

（4）如图丙是根据“杠杆平衡条件”制作的只需要一个砝码的天平，横梁可绕轴O 在竖直平面内转动，左侧为悬挂在固定位置P 的置物盘，右侧所用砝码是实验室里常见的钩码，用细线挂在右侧带刻度线的横梁上。

①下面是小明测量物体质量的几个主要步骤，最合理的顺序是（只填序号）：________ A ．将天平放在水平台面上时

B ．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记

C ．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q 处

D ．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量

E ．将待测物体放在天平左侧的置物盘中

F ．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记

②调节天平至水平位置平衡后，刚把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的________侧（填“左”或“右”）。 【答案】右 6 大于 ACBEFD 左 【解析】 【详解】

第一空．杠杆静止时杠杆左端下沉，为使杠杆在水平位置平衡，应向右调节平衡螺母； 第二空．设一个钩码的重力为G ，杠杆一小格的长度为L ，则由杠杆平衡条件1122Fl F l =可得：

24362G L

F G L

?=

= 即需要在B 点处应挂6个同样的钩码；

第三空．由图乙可知支点位置位于杠杆右侧，因此杠杆在水平位置平衡时不能排除杠杆自重的影响，因此F ×OC 大于G ×OD ； 第四空．A ．将天平放在水平台面上；

C ．将悬挂钩码的细线移到右侧横梁的零刻线Q 处（相当于游码回零）；

B ．调整横梁右侧的平衡螺母使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记（相当于移动平衡螺

母使指针指到分度盘的中央位置）；

E．将待测物体放在天平左侧的置物盘中（相当于左盘放物体）；

F．移动悬挂钩码的细线使横梁上悬挂的重垂线对准底座上的标记（相当于增减砝码或移动游码使天平重新平衡）；

D．由细线在横梁上的位置对应的刻度值直接得出物体的质量；

第五空．调节天平至水平位置平衡时，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记；把待测物体放在天平左侧的置物盘中时，则左盘下降，横梁上悬挂的重垂线将对准底座上标记的左侧。

13．李华利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度，实验过程如下：

A．取一根筷子，用细线将其悬挂，调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，悬挂位置记为O 点，如图甲所示；

B．将矿泉水瓶剪成烧杯形状，倾斜固定放置，在瓶中装水至溢水口处，用细线系紧石块，将石块缓慢浸入水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中，如图乙所示；

C．取出石块，擦干水分；将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧，移动悬挂位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2，如图丙所示。

（1）已知水的密度为ρ水，则石块密度ρ石=_____（用字母ρ水和所测得的物理量表示）；（2）采用上述实验方法，筷子粗细不均匀对实验结果____（选填“有”或“无”）影响；（3）图乙所示步骤中，若瓶中的水未装至溢水口，实验结果将_____（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【答案】1

2

l

lρ水无偏大

【解析】

【详解】

（1）图丙中，根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得：G水l1=G石l2，由于G=mg=ρVg可得：ρ水V水l1=ρ石V石l2；石块体积等于它排出水的体积，所以，V石=V水，则：ρ水l1=ρ石l2，所以，ρ石

=1

2

l

lρ水；

（2）由于实验时调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，此时重力的作用线通过支点，支点到重力的作用线的距离为零，则消除筷子自身重对杠杆平衡的影响，所以筷子粗细不均匀对

实验结果无影响；

（3）若瓶中的水未装至溢水口，则溢出的水的体积小于实际排开的水的体积，则溢出的水的重力小于排开的水的重力，当在图丙实验时，l1变大，根ρ石=1

2

l

lρ水可知ρ石偏大。14．在“探究杠杆平衡条件的实验”中：

（1）实验前，杠杆左端下沉，则应将左端的平衡螺母向 _____调节（选填“左”或“右”），直到杠杆在水平位置平衡．

（2）如图甲所示，杠杆上的刻度均匀，在A点挂4个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，应在B点挂____个相同的钩码．

（3）如图乙所示，已知每个钩码重0.5N，当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30°角）杠杆，使杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计示数大小为_____N．

（4）学完杠杆知识后，小明在综合实践活动中制作杆秤．他取一根质量均匀分布的圆木棒，测得木棒AB长度为80cm、质量为50g；一质量为350g的小盘和一质量为150g的螺母．如图丙所示，小明将小盘悬于棒的A端，用细线在O点提起木棒，木棒恰好水平平衡，则OA为_____cm．小明用该杆秤称某物体的质量，平衡时的情形如图丁所示，则该物体的质量为_____kg．

【答案】右 6 3 5 2.25

【解析】

【详解】

（1）杠杆左端下沉，右端上翘，则应将左端的平衡螺母向上翘的右端移动；

（2）杠杆在水平位置平衡时，力臂在杠杆上，根据杠杆平衡条件：4G?3=nG?2，n=6；（3）当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30?角)杠杆，此时动力臂等于

1

2

OC；

根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得弹簧测力计示数大小为：F1=22

1

F l

l

=

40.5N3

2

??

=3N；（4）因为木棒质量均匀分布，所以OA段木棒的质量m OA=

50g

80cm

×l OA，OB段木棒的质量m OB=50g?

50g

80cm

×l OA，OA段木棒重力的力臂l OA=

2

OA

l

，OB段木棒的力臂

l OB=80cm

2

OA

l-

，由杠杆的平衡条件可得：

350g×l OA+

50g

80cm

×l OA×

2

OA

l

=(50g?

50g

80cm

×l OA)×

80cm

2

OA

l-

，解得：l OA=5cm；设物体的质

量为m，由杠杆的平衡条件可得：(m小盘+m)gl OA+m OA gl OA=(m螺母+m OB)gl OB，即ml OA+m小盘l OA+m OA l OA=m螺母l OB+m OB l OB，因m小盘l OA+m OA l OA=m OB l OB，所以,ml OA=m螺母l OB，解得：

m=lOB

lOA

m螺母=

80cm50cm

5cm

-

×150g=2250g=2.25kg.

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

【解析】

【详解】

（1）所谓物理模型，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。

用带箭头的直线表示光线是建立的物理模型；根据卢瑟福提出的原子结构特点构建了原子核的结构模型；人们用带箭头的曲线表示磁场的方向及分布特征，是物理模型；光滑平面只是一种理想化的假设，不是物理模型，故选D。

（1）力臂是支点到力的作用线的距离，所以延长F2作用线，由支点向作用线画垂线，如图L2是其力臂：

（2）当α角增大时，支点到阻力F2的距离变小，即力臂L2变小；

拉力F1的方向与脊柱夹角始终为12°，故动力臂不变，阻力不变，则杠杆平衡条件可知，动力F1变小；

（3）如果考虑到人上半身的重力，由于上半身的重力是阻力的一部分，即阻力更大，根据杠杆平衡条件可知：实际拉力也将变大；

（4）甲、乙两种姿势可知：甲姿势α角小，由（2）分析知，需要的动力F1更大，而乙姿势α角大，需要的动力F1小一些，所以在搬起物体时，用甲姿势腰背部复杂肌肉的等效拉力F1要使用较大的力，容易千万损伤，则乙姿势正确。