福州市三牧中学物理第十一章 简单机械和功（提升篇）（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．小明在探究杠杆的平衡条件的实验中，以杠杆中点为支点。
(1)小明在杠杆两侧挂上钩码，调节钩码的数量和位置直到杠杆水平平衡，如图甲所示，此时小明将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后，杠杆_____（选填“左”或“右”）端下沉；
(2)小明在得出杠杆平衡条件后，利用杠杆平衡条件解决问题：
①如图乙所示，有一根均匀铁棒BC，其长为L， O点为其重心，其所受重力300N；
L ，为了不使这根铁棒的B端下沉，所需外力F至少应为_____N；若F的方向不变，4微微抬起这根铁棒的B端，所需外力F＇至少应为_____N；
OA=
②如图丙所示，C物体静止在水平地面上时，对地面的压强为6×105Pa。现将C物体用细绳挂在轻质杠杆的A端，杠杆的B端悬挂D物体，当杠杆在水平位置平衡时，C物体对地面的压强为2×105Pa，已知：D物体的质量为2kg， OA :AB=1:4。要使C物体恰好被细绳拉离地面，则可以移动支点O的位置，使O＇A :AB=______。 【答案】左 100 150 1:7 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]设图甲中的一个钩码重力为G，杠杆一小格的长度为l，据杠杆的平衡条件有
3G?2l=2G?3l
小明将两边钩码同时远离支点移动nl距离后，杠杆左右两边变成
3G?(2l+nl)=(3n+6)Gl，2G?(3l+nl)=(2n+6)Gl
而
(3n+6)Gl>(2n+6)Gl
所以杠杆左端下沉。
(2)①[2]据题意知，为了不使铁棒的B端下沉，需用外力来保持平衡，此时铁棒的A为杠杆的支点，阻力臂为OA=
L3L，动力臂为AB=，据杠杆平衡条件有 44G1?
L3L=F? 44所以此时的外力
11F?G1??300N?100N
33
[3]要将铁棒B端稍微抬起，此时C变成杠杆的支点，则
G1?所以此时的外力
L?F＇?L 211F＇?G1??300N?150N
22②[4]由题意知，D物体的重力
G2=mg=2kg×10N/kg=20N
挂上D物体，杠杆在水平位置平衡时，设绳子对A端的拉力为F1，则有
F1?OA=G2?OB
即
F1?G2?AB?20N?4?80N OA悬挂D物体前后，C物体对地面压强变化
?p=p1-p2=6×105Pa-2×105Pa=4×105Pa
那么C物体与地面的接触面积
S?则C物体的重力
F180N?42??2?10m ?p4?105PaG3=FC=p1S=6×105Pa×2×10-4m2=120N
要使C物体恰好被拉离地面，则A端受到的拉力
F2=G3=120N
那么
G3?O＇A=G2?O＇B
即
120N?O＇A=20N?O＇B
所以
O＇A:O＇B=1:6
那么
O＇A:AB=1:7
2．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
0.4 60 ______ 5 10 ______
【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
P?
W总1200J??120W t10s3．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。
4．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
??W有用W总?100%?1.5J?100%?75% 2J(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
1G?OA?G杠杆?OC?F?OC
2悬挂点移至B点时，由杠杠的平衡条件得
1G?OB?G杠杆?OC?F'?OC
2观察比较可知，悬挂点移至B点时，OB [3]杠杆的机械效率 W有用W有用????W总W有用?W额1W 1?额W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额W有用变大，分母变大，η就减小；即η2<η1。 5．如图是某学习小组探究“斜面的机械效率”实验装置及实验数据记录表： 斜面的倾斜程度 物块重斜面高h/m 沿斜面拉斜面长机械效率? G/N 力F/N s/m
福州市三牧中学物理第十一章 简单机械和功(提升篇)(Word版 含解析)
