上海民办新复兴初级中学物理第十一章简单机械和功(培优篇)(Word版含解析)

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上海民办新复兴初级中学物理第十一章简单机械和功（培优篇）（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有知道，将总重为 G 的钩码挂在杠杆 A 处时，杠杆的机械效率 W总??W有W总?Gh Fs[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Fl11?F2l2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F1，发现

F1L1?F2L2，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F1，测得A、B两点上升的高度分别为h1、h2，则此次杠杆的机械效率为?=______（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h2，则弹簧测力计的示数将_______F1，此次拉力做的功将_____第一次做的功（选填“大于”“等于”或“小于”）

2mgh2×100% 大于小于【答案】平衡右力臂大小 F1的力臂测量错误

F1h1【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F1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L1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＝Gh2＝2mgh2

总功

W总＝F1h1

则机械效率的表达式

η＝

W有W总×100%＝

2mgh2×100% F1h1(4)[6]钩码的悬挂点在B点时，由杠杠的平衡条件得

F1·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h2，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．小明想测量常见的两种简单机械的机械效率。

(1)他先测滑轮组的机械效率，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：

次数 1 2 3 4 钩码总重G/N 4 6 4 4 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.2 测力计示数F/N 1.8 2.4 1.4 1.4 测力计移动距离s/m 0.3 0.3 0.5 1.0 机械效率率η 83% 57% 57%

①在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上_____拉动弹簧测力计；

②第1次实验测得的机械效率为________( 保留整数)，第4次实验是用____图做的(选填“a”、“b” 或“c”)；

③分析第1、3次实验数据可得结论：___________________；

(2)接着小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点(支点处的摩擦不计)。

①他先将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，机械效率为η1；

②然后他将这2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高度与第一次相同，则此时弹簧测力计的示数F2将____ (选填 “>”“=”或“<”) F1； [拓展]对比杠杆实验的第①②两步，判断第②步中杠杆的机械效率η2如何变化并说明理由_________。

【答案】匀速 74% c 使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小＞见详解

【解析】【分析】【详解】

(1)[1]测绳端拉力F时, 应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体处于平衡状态。 [2]第1次实验测得的机械效率为

??W有用Gh4N?0.1m?100%??100%??100%?74% W总Fs1.8N?0.3ms绳1.0m=?5 h0.2m[3]第4次实验，钩码上升的高度为0.2m，测力计移动距离为1.0m。则绳子股数为

n?第4次实验是用图c做的。

[4]分析第1、3次实验数据，提升重物相同，但第1次实验，应用图a一个动滑轮的滑轮组进行试验，第3次实验，应用图c两个动滑轮的滑轮组进行试验，第一次机械效率高于第3次实验数据，可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小

(2)[5]钩码从B点移动到C点，阻力不变阻力臂变长，弹簧测力计位置不变，动力力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，弹簧测力计的示数将变大，则F2>F1。

[6] η2变大，因为C点被提的高度相同，克服杠杆自身重力所做的额外功相同，钩码提升的高度增加，有用功变大，根据

W有???100%

W有?W额可知η2变大。

4．小明用天平和量筒测量某金属块的密度。

(1)将天平放在水平台面上，游码归零后，发现指针指示的位置如图甲所示，他应将右端的平衡螺母向________调节（选填“左”或“右”），才能使天平水平平衡；

(2)用调节好的天平测金属块质量时，天平平衡后，砝码及游在标尺上的位置如图乙所示，则金属块质量________g；

(3)用细线系住金属块放入装有20mL水的量筒内，水面如图丙所示，则可计算出金属块的密度ρ=________g/cm3；

(4)完成上述实验后，小刚又用一根硬刻度尺设计出测金属块密度的实验方案如图丁，首先用细线系在中点O点使硬刻度尺在水平位置平衡，然后将金属块A挂在硬刻度尺左端C

处，把一块石块B挂在硬刻度尺右端，调节石块B的位置，使硬刻度尺在水平位置平衡，此时石块挂在硬刻度尺上的位置为E，如图所示。下面是测量ρ金属的部分实验思路，将其补充完整。

①在刻度尺上读出OE的长度L1；

②把金属块A浸没在水中，把石块B从E移动到D处时，硬刻度尺仍在水平位置平衡： ③____________________________；

④则金属块密度的表达式：ρ=___________。（用测出量和己知量表示，水的密度为ρ

水

）。

【答案】右 27 2.7 在刻度尺上读出OD的长度L2 【解析】【分析】【详解】

L1?水L1?L2

(1)[1]如图甲所示，调节横梁平衡时，指针左偏说明左盘质量偏大，则平衡螺母应向右调节。

(2)[2]如图乙所示，游码标尺的分度值是0.2g，游码位于2g位置，矿石的质量

m?20g?5g?2.0g?27g

(3)[3]水和金属块的总体积

V总?30mL?30cm3

则金属块的体积

V?V总?V水?30cm3?20cm3?10cm3

金属块的密度

??(4)③[4][5]实验步骤：

①在刻度尺上读出OE的长度L1；

m27g??2.7g/cm3 3V10cm②把金属块A浸没在水中，把石块B从E处移动到D处时，硬刻度尺仍在水平位置平衡； ③在刻度尺上读出OD的长度L2；

刻度尺的左端挂物体A，物体B挂在E处，杠杠在水平位置平衡，根据杠杠平衡条件得

?铁gVA?OC?GB?L1

金属块A浸没在水中，物体A受到浮力作用，物体B挂在D处，杠杠在水平位置平衡，根据杠杠平衡条件得

（?铁gVA??水gVA）?OC?GB?L2

以上两个等式相除整理得

?金属?

L1?水L1?L2

5．对于杠杆的原理，我国古代也很注意研究，在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明。某物理小组探究如图所示的一杆秤，通过观察和测量知道：杆秤上标有刻度，提纽在B点，秤钩在A点，O点为刻度的起点（为零刻度点，在B点左侧）。用刻度尺量出OA=l1，OB=l2。

(1)秤钩不挂重物时，秤砣挂在O点时杆秤平衡，则重心C应在B点的__________侧（选填“左”、“右”或“不确定”）。设该杆秤秤砣的质量为m，则杆秤自身重力（不含秤砣）和它的力臂的乘积是__________。

(2)物理小组利用空瓶（空瓶质量比秤砣质量小一些）、细线和原有秤砣测出原秤砣的质量。方法是：用细线系在空瓶上并置于__________点，慢慢往瓶中加沙子，如果杆秤恰能平衡，相当于新做了一个秤砣，再把它挂在秤钩上，移动原秤砣位置至杆秤平衡，秤杆上的读数即为原秤砣质量。

(3)物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力，杠杆的平衡条件是：F动l动=F阻l阻+F′阻l′

阻

，如图所示”。则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤砣质量，方法

是：设想有两个完全一样的原秤砣甲、乙，将甲置于A点，乙置于B点右侧某点，杆秤恰好平衡。由杠杆的平衡条件可知，量出长度l1、l2后，只须从B点起向右量出长度__________，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m。

【答案】右 mgl2 O l1 【解析】【分析】【详解】

(1)[1][2]由于O点是刻度的起点，即秤钩上不挂重物时，秤砣的位置应该在O点，提起B，杆秤平衡，把秤砣作用在杆秤上的力看成动力，则阻力就是杆秤的重力作用点（重心）应该在B点的右侧；且根据杠杆的平衡条件可得

mgl2=G杆秤×力臂

(2)[3]做一个新秤砣的方法就是采用等交换替代法，由于秤砣放在O点处时能与杆秤的自重相平衡，那么如果我们也在O点用细线系一个小瓶，向里面加入适量的沙子，待杆秤平衡时，小瓶与沙子所起的作用就与秤砣的作用一样，故它们的质量是相等的。 (3)[4]根据已经得出的两个阻力的平衡规律，如果放在杆秤上，则存在如下关系

mg×（l1+l2)=mg×l′+G杆秤×力臂

将第(1)问的关系式代入可得

mg×l1=mg×l′

即l′= l1，故只需要从B点起向右量出长度l1，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量。

6．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F1L1=F2L2 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= F2L2=3G×2L=6GL 右边= F1L1=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F1L1=F2L2 [4]如图乙所示，A、B两点分别增加一个钩码，则

左边??4G?2L?8GL 右边??3G?3L?9GL

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。

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 2.4 24 83.3 % 偏大增大【解析】【分析】【详解】

(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

??W有0.48J??83.3% W总0.576J(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．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．小明同学测定斜面的机械效率，实验记录结果如下表：实验次数 1 2 3 4 斜面倾斜程度较缓较陡较陡最陡物体重量G/N 5 10 10 5 斜面高度h/m 0.1 0.2 0.2 0.3 沿斜面拉力F/N 1.5 2 4 2.4 斜面长s/m 1 1 1 1 有用功W有/J 0.5 1 2 总功W总/J 1.5 2 4

(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?W有W总?100%=1.5J?100%?62.5%； 2.4J

(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：

P1?W总11.5J==0.3W。 t5s

10．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 1 2 3 钩码重G/N 1 2 3 物体上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 绳端拉力F/N 0.80 1.35 1.95 绳端移动的距离s/cm 0.2 0.2 0.2 机械效率η/% 62.5 76.9

（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

W有?Gh?2N?0.1m?0.2J

拉力做的总功为

W总?Fs?1.35N?0.2m?0.27J

动滑轮的机械效率为

??W有W总?100%?0.2J?100%?74.1% 0.27J(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

W额1?W总1-W有1?F1s-G1h?0.8N?0.2m-1N?0.1m?0.06J

第二次拉力所做的额外功

W额2?W总2-W有2?F2s-G2h?1.35N?0.2m-2N?0.1m?0.07J

第三次拉力所做的额外功

W额3?W总3-W有3?F3s-G3h?1.95N?0.2m-3N?0.1m?0.09J

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

??G2h2N?0.1m?100%??100%?74.1% F2s1.35N?0.2m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F?（G?G动）可知，由表中第1组数据

12G动?2F1-G1?2?0.8N-1N?0.6N

故实验中小明所用动滑轮的重一定小于 0.6N。

11．小余同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,首先往溢水杯中装满了水,然后在弹簧测力计下悬挂一个圆柱体,当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,溢出的水全部流入旁边的小桶中．实验过程如图甲．（1）圆柱体的重力为_________ N．

（2）比较图_________可得：当圆柱体浸没在水中继续下降的过程中,受到的浮力与深度无关．

（3）比较(a)(b)(c)三图可得:浸在同一液体中的物体受到的浮力大小跟_________有关．

（4）小余完成图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制成图乙所示的弹簧测力计示数F与物体下降深度h的F-h图像．实验表明,浸在液体中的物体,受到的浮力大小还跟_________有关,此液体的密度为_________ kg/m3．

（5）利用浮力和杠杆的知识,小颖发明了密度秤．如图丙所示,轻质杠杆AB可绕O点转动,

在A、B两端分别挂有两个完全相同的正方体C、D(边长为10cm,重力为

20N),OA=10cm,OB=8cm,向容器中倒入不同密度的液体,每次都将C浸没在液体中,移动物体D使杠杆在水平位置平衡,在OB上便可以标出不同液体的密度值．

①当物体C浸没在水中时,物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止,那么OE的长度为_______cm，在E点标上?水?1.0?10kg/m; ②该密度秤能够测量的最小液体密度为_________kg/m3; ③OB上的刻度是否均匀:_________ (选填“是”或“否”)

【答案】6 c和d 排开液体的体积液体的密度有关 800 5 400 是【解析】【分析】【详解】

(1)[1]由图（a）知，弹簧测力计在空气中时示数是6N；可知物体的重力是6N； (2)[2]要探究物体浸没后受到的浮力与深度的关系，需要控制液体的密度相同、排开液体的体积相同，改变浸没的深度，故图（c）（d）符合题意；

(3)[3]比较（b）（c）两图，物体都浸在水中，即液体密度相同，圆柱体浸入水中的体积（排开液体的体积）增大时，测力计的示数减小，由称重法可知物体受到浮力增大；所以，比较(a)(b)(c)三图可得出结论：浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟排开液体的体积有关；

(4)[4]由图ac可知，圆柱体浸没在水中后所受浮力：

33F浮?G?F?6N?1N?5N

由图乙知，圆柱体浸没在另一液体中时测力计的示数为2N，则：

F浮??G?F??6N?2N?4N

由实验可知，浸没在不同液体中的浮力不相等，即浸在液体里的物体受到的浮力大小还与液体的密度有关； [5]由F浮??液gV排得：

V排?F浮 ?液g同一物体浸没在水中和另一液体中时排开液体的体积相等，则：

F浮F'?浮 ?水g?液g代入数据：

5N4N?

1.0?103kg/m3?10N/kg?液?10N/kg解得：

?液?0.8?103kg/m3

(5)①[6]由图知：B端所受得力等于重物D对杠杆的拉力，大小等于物体D的重力，即：

FB?GD?20N

当物体C浸没在水中时，受到的浮力为：

3F浮??水gV排?1.0?103kg/m3?10N/kg?（0.1m）?10N

物体C受到的力：A点对C的拉力FA、浮力、重力；故物体C受到的拉力为：

FA?GC?F浮C?20N?10N?10N

此时物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止，由杠杆平衡条件得：

FA?OA?FD?OE

所以OE的长度：

OE?FA?OA10N?10cm??5cm FD20N②[7]液体密度越小，浮力越小，拉力越大，根据Fl11?F2l2 知：在l1、F2不变时，拉力F1越大，l2越大，最大为OB，为8cm；根据杠杆平衡条件得：

FA?OA?FB?OB

所以：

FA??OB8cm?FB??20N?16N OA10cm物体C受到的力：A点对C的拉力FA?、浮力F浮C?、重力；故物体C受到的浮力为：

F浮C??GC?FA??20N?16N?4N

根据F浮??液gV排知液体的密度为：

?液小?F浮C?4N33??0.4?10kg/m gV排10N/kg?(0.1m)333故该密度秤能够测量的最小液体密度为0.4?10kg/m； ③[8]根据杠杆的平衡条件知：

（GC??液gVC）?OA?FD?OB

因为GC、FD、OA、VC都为定值，?液与OB成一次函数关系，故OB的刻度均匀．

12．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．

次数 1 2 3 钩码重/N 2 4 6 钩码上升距离/cm 10 10 10 弹簧测力计示数/N 0.8 1.5 ② 弹簧测力计上升距离/cm 30 30 30 机械效83.3%① 90.9%

(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：

??W有用W总?100%?Gh4N?0.1m?100%??100%?88.9%； Fs1.5N?0.3m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：

P?Fv?2.2N?0.3m/s?0.66W；

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有用W有用?W额外=?GG物h物?G动?h?G物知，滑轮组的机械效率不变．

G物?G动13．小聪同学在探究影响浮力大小的因素时，做了如下图所示的实验。

（1）小聪对A、B、C、D四个步骤进行了观察研究，发现浮力的大小有时与深度有关，有时与深度无关。对此正确的解释是：浮力的大小随着排开水的体积的增大而________，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，浮力的大小与深度________。

（2）小聪利用浮力和杠杆的知识。发明了一个密度秤：如图，轻质扛杆可绕O点转动，杠杆上用细绳悬挂两个的正方体M、N（边长为10cm，重力为20N）；OA长度为10cm，OE长度为8cm。小聪向容器中倒入不同密度的液体，每次都将M浸没于液体中，移动物体N。使杠杆在水平位置平衡，OE上便可刻上不同液体的密度值。当物体M浸没于水中时，物体N移动到B点时杠杆恰好水平静止，那么OB的长度为_________cm。在B点标上ρ水；这个密度秤能够测量的最小液体密度为_________kg/m3。【答案】增大无关 5 0.4×103 【解析】【详解】

第一空．探究物体浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关时，应控制液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素相同，实验B、C中物体在液体中浸没的深度改变的同时，其排开液体体积是变化的，V排B＜V排C，图B中弹簧测力计的示数小于C图中的示数，根据F浮=G-F得到，F浮B＜F浮C，浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大；第二空．图C、D中，当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同，弹簧测力计的示数保持不变，浮力的大小与深度无关；

第三空．E端所受到的力等于重物N对杠杆的拉力，大小等于物体N的重力，即 F=GN=20N；

当物体M浸没在水中时，受到的浮力为：

F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×（0.1m）3=10N，

物体M受到的力：A点对M的拉力FA、浮力、重力，故物体M受到的拉力为： FA=GM-F浮=20N-10N=10N；

此时杠杆受到物体M的拉力等于FA，物体N移动到B点时杠杆恰好水平静止，由杠杆平

衡条件得到：FAOA=FOB， OB=

FAOA10N?10cm=5cm； =F20N第四空．液体密度越小，浮力越小，拉力越大，根据F1l1=F2l2 得到：在l1、F2不变时，拉力F1越大，l2越大，最大为OE，为8cm，由FA′OA= FOE得到 FA′=

F?OE20N?8cm=16N， =OA10cm物体M受到的力：A点对M的拉力FA′、浮力F浮′、重力，物体M受到的浮力为： F浮′=GM-FA′=20N-16N=4N；根据F浮=ρ液gV排得到液体的密度为：

F浮?4Nρ液小==0.4×103kg/m3。 =3gV排10N/kg?(0.1m)

14．如图是探究杠杆平衡条件的几个实验情景。

(1)为了在实验中方便读取力臂，探究前和探究过程中我们都应将杠杆调整到____________ 位置平衡。挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，接下来应杠杆两端的螺母适当向_________(选填“左”或“右”)调解。

(2)如图乙，A点挂有2个重力均为0.5N的钩码。为了让杠杆在实验所需要的位置平衡，应在支点右侧B点(第2格处)挂_________个相同的钩码(每个钩码重均为0.5N)。 (3)改变钩码个数及力臂，多次实验得出结论：杠杆的平衡条件是：__________________。多次实验是为了使实验结论具有_____________性。

(4)如图丙，现给你一个量程为0?2N的弹簧测力计，若干个重力均为0.5N的钩码。钩码挂在C点处，现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡(不计杠杆自重对实验的影响)，则在C点处所挂钩码的最多个数为__________________个。

【答案】水平右 3 动力×动力臂=阻力×阻力臂（或Fl11?F2l2）普遍 6 【解析】【详解】

第一空．当杠杆位于水平位置平衡时，力臂与杠杆重合，可以方便的测量出力臂的大小；第二空．由图甲可知杠杆左端向下倾斜，因此应向右调节平衡螺母；第三空．由杠杆平衡条件Fl11?F2l2可得：

GB?GAlA1N?3?=1.5N lB2

因此应挂3个钩码；

第四空．多次测量总结数据规律可得出，杠杆平衡条件为Fl11?F2l2即动力×动力臂=阻力×阻力臂；

第五空．多次实验在物理中有两个目的①使实验结论具有普遍性，避免偶然性②多次测量取平均值，本次实验多次测量的主要目的是使实验结论具有普遍性，避免偶然性；第六空．由杠杆平衡条件Fl11?F2l2知力臂越长越省力，当在杠杆最左端用弹簧测力计施加2N的力时C点处所挂钩码最多，为：

GC?2N?6=3N 4即挂钩码的最多个数为6个。

15．学校买了一箱物理器材，小军同学将它从一楼搬运到三楼，小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率。

（1）测量所需要的器材有：磅秤、卷尺和______。

（2）小丽同学设计的测量步骤如下，其中多余的是________。 ①测出箱子的质量为M ②测出一楼到三楼楼梯的总长度L ③测出一楼到三楼的竖直高度H ④测出小军上楼梯所用的时间t ⑤测出小军的质量为m

（3）小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率表达式P=__________。【答案】秒表 ②⑤ 【解析】【详解】