九年级上册第十一章 简单机械和功单元测试卷附答案
一、初三物理第十一章 简单机械和功 易错压轴题提优(难)
1.小苗利用刻度均匀的轻质杠杆进行“探究杜杆的平衡条件”实验,已知纡个钩码重0.5N。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置半衡。 (2)在图甲中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在B点悬挂_______个钩码。
(3)如图乙所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弾簧测力计在C点竖直向上拉,仍使杠杆在水平位置平衡,测力计的拉力为__________N;若在C点改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 【答案】右 3 1.5 变大 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]杠杆在使用前左端下沉,说明左侧力与力臂的乘积大,应将平衡螺母向右调节。 (2)[2]设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件:FALA=FBLB,得
4G×3L=FB×4L
解得
FB=3G
即需在B点处挂3个钩码。
(3)[3]取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力,根据杠杆的平衡条件:FALA=FCLC,得
4G×3L=FC×4L
解得
FC=3G=3×0.5N=1.5N
[4]如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,阻力和阻力臂不变,动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计示数变大,才能使杠杆仍然水平平衡。
2.如图,小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆,支架,弹簧测力计,刻度尺,细线和相同的重0.5 N重的钩码若干个。
(1)如图A所示,实验前,杠杆左侧下沉,则应将左端的平衡螺母向______(选填“左”
或”右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;
(2)在图B中杠杆平衡了,若在杠杆左右两边同时增加一个相同的钩码,则杠杆向______(选填“左”或”右”)倾斜;
(3)甲同学通过对一组数据分析后得出的结论是:动力×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5 cm,每个钩码重0.5 N,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 【解析】 【分析】 【详解】
(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×
1×4×0.5cm 2即:动力×动力臂=阻力×阻力臂。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?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?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 【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 30 适当向下移动 hS上?V h
(2)[3]已知浮子内的气体压强为
p?1.2p0
则浮子内外气体压强差为
?p?p?p0?0.2p0
浮子上底面所受内外气体压力差方向向上,为
?F??pS?0.2p0S
浮子对直杆A端向上的作用力为
FA??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
FA?OA?FB?OB
则塞子受到水的压力为
FB?FA?OAOA0.06m?0.2p0S??0.2?105Pa?10?10?4m2??30N OBOB0.04m(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.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:
次数 1 2 3 4 物体的重力G/N 2 3 4 2 物体被提升高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.1 拉力F/N 1.0 1.4 1.8 1.5 绳端移动的距离s/m 0.3 0.3 0.3 0.2 机械效率η 66.7% 71.4% 74.1%
(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_________(选填“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,若增大提升物体的重力,滑轮组的机械效率_________(选填“变大”“不变”或“变小”);
(3)用甲滑轮组提升不同重物时,绳重和摩擦导致的额外功与总功的比为定值k,根据表格中的数据可求出k=_________。 【答案】66.7 乙 变大 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]表格中第四次的有用功
W有=Gh=2N×0.1m=0.2J
总功
1 6
W总=Fs=1.5N×0.2m=0.3J
那么机械效率
??W有0.2J??66.7% W总0.3J[2]由于s=2h,所以所用滑轮组的承重绳子数为2根,则用的是图乙。
(2)[2]由表格数据可知,从1至3次实验,在增大提升物体的重力时,滑轮组的机械效率越来越大。
(3)[3]假设绳重和摩擦导致的额外功为W其它,根据题意有
W其它=k W总第一次实验时,滑轮组做的总功及有用功分别为
W总1=F1s1=1.0N×0.3m=0.3J,W有1=G1h1=2N×0.1m=0.2J
即
W其它1=0.3J?k
第二次实验时,滑轮组做的总功和有用功分别为
W总2=F2s2=1.4N×3m=0.42J,W有2=G2h2=3N×0.1m=0.3J
第一、二次实验,滑轮组所做的总功和有用功分别增加了
W总2- W总1=0.42J-0.3J=0.12J,W有2- W有1=0.3J-0.2J=0.1J
而滑轮组所做的总功
W总= W有+ W动+ W其它
可是,滑轮组每次做功,动滑轮所做的功不变,即两次做功,绳重和摩擦导致的额外功增加了0.02J,那么
W其它2W其它1?0.02J0.3J?k?0.02J===k W总20.42J0.42J所以
k?1 6
5.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