人教版2025年下学期八年级物理期末实验题专项训练:机械效率(附答案)

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人教版2025年下学期八年级物理期末实验题专项训练:机械效率(附答案)

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人教版2025年下学期八年级物理期末实验题专项训练
机械效率(附答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________
1.测量滑轮组的机械效率
1.实验原理: 。
2.实验装置
3.测量的物理量: 、钩码提升的高度h、拉力F、 。
4.测量工具: 和 。
5.操作说明:实验中应沿 方向 拉动弹簧测力计使钩码升高。
6.实验结论:同一滑轮组,提升的重物越重,机械效率越 。提升相同重物,动滑轮个数越多,机械效率越 ,但越 力。
2.斜面是一种简单机械,生活和生产中使用斜面的好处是可以省力,通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值可以判定省力情况:比值越小,越省力,那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?小文做了如下猜想:
猜想1:与斜面的表面材料有关;
猜想2:与斜面的倾斜程度有关;
猜想3:与物体受到的重力大小有关。
为验证上述猜想,小文利用如图所示装置进行实验,每次实验所用的物块材料及其表面粗糙程度相同,且物块均在沿斜面向上的拉力F作用下做匀速直线运动,实验结果记录如表。
实验序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
斜面倾角 30° 30° 30° 30° 35° 40°
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重力G/牛 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力F/牛 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
回答下列问题:
(1)通过对比实验 (填序号)中的数据可知斜面的省力情况与斜面的表面材料有关;
(2)通过对比实验①、⑤、⑥中的数据,得出的结论是 ;
(3)分析表格数据,小文认为“斜面省力情况与物体受到的重力大小无关”他的依据是 。
3.在“探究滑轮特点”的实验中,过程如下:(不计摩擦和细线的质量)
(1)弹簧测力计校零后,其下方悬挂物体。如图甲所示,匀速向上提升物体时测力计示数F= N;
(2)如图乙所示,细线的一端系上物体,另一端绕过滑轮与竖直倒放并再次校零的弹簧测力计相连,沿F1方向匀速拉动测力计可使物体向 运动,这一过程中该滑轮是一个 滑轮,它使用时的优点是 ;
(3)弹簧测力计分别沿F2、F3方向继续匀速拉动,对比4次实验,测力计的示数几乎不变,由此说明 。
4.小凤和小鸣在学习动能和杠杆等知识的过程中分别进行了实验探究。
(1)如图甲、乙所示,小凤在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后静止;
①小凤探究的是 (选填“小球”或“木块”)的动能大小,其动能大小是通过 来反映的;
②分析甲、乙两图可初步得出结论:质量相同的物体, 越大,动能越大;
(2)小鸣在“探究杠杆的平衡条件”的实验中进行了以下操作:
①实验前,小鸣发现杠杆静止时如图丙所示,他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡;
②如图丁所示,小鸣在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆再次在水平位置平衡,在多次改变钩码数量和位置重复实验后,小鸣归纳出杠杆的平衡条件是 ;
③如图戊所示,在杠杆A点处挂4个钩码,在杠杆B点处用弹簧测力计竖直向下拉,使杠杆在水平位置平衡,再将弹簧测力计由图戊中位置逐渐旋转至虚线位置,杠杆始终在水平位置平衡,此过程中弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
5.小明想要探究影响斜面机械效率的因素,对此他猜想:“斜面的坡度一定时,物体越重,斜面机械效率越高”。小红不赞同小明的猜想,于是他们一起设计实验检验小明的猜想是否正确。
(1)他们准备了长木板、木块,带凹槽和挂钩的滑块、质量相同的钩码若干个、刻度尺和仪器a,仪器a是 ;
(2)请帮小红写出实验步骤和判断小明的猜想是否正确的依据:
①测量滑块、钩码的重力:用仪器a在空中沿 方向提起滑块,保持静止,记录滑块的重力G;用同样的方法测量出1个钩码的重力为;将1个钩码放入滑块的凹槽,计算出滑块和1个钩码的总重力;
②搭建斜面:在长木板上画四条线A、B、C、D(如图),测量出 (选填“AC”“AD”“BC”或“BD”)间距离为斜面的长度s,用木块撑起长木板,测出这两点间的高度差h,固定木块和木板保持斜面坡度不变;
③测量拉力:把滑块放在斜面上,用仪器a 拉动滑块,测出拉力;
④改变物重:再放1个钩码到滑块的凹槽中,计算出总重力为, ;
⑤重复步骤③,记录测力计的示数为;
⑥判断小明的猜想是否正确的依据: 。
6.如图(1)-(3)是复旦中学某班级在系列探究活动的示意图,回答下列问题。
(1)如图,探究物体动能大小与 (选填“高度”或“速度”)的关系。研究对象是 (选填“小球”或“木块”)。
(2)如图是研究杠杆的平衡条件。多次测量的目的是 。若斜拉测力计,与竖直拉比较,示数 (选填“变大”或“变小”或“不变”)。
(3)如图是测量滑轮组机械效率。必须竖直拉动弹簧测力计的是实验是 (选填“甲”或者“乙”)。根据,可以直接测量物重和滑轮重来计算滑轮组的机械效率,不用按照如图所示方案来测量,这种观点错误的原因是 。
7.古代的劳动者用杠杆搬运巨大的石材建造宫殿,简单机械的使用为社会进步做出巨大贡献.那杠杆的平衡与哪些因素有关呢?如图甲所示是某实验小组为进行“探究杠杆的平衡条件”所准备的轻质杠杆。
请回答下列问题:
(1)实验前,为使如图甲所示杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节。
(2)如图乙所示,在已调平的杠杆左侧挂上两个钩码,为使其在水平位置重新平衡,在右侧用弹簧测力计向下拉杠杆,弹簧测力计在a位置的示数为 N.若拉动测力计至b位置,则其示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)实验小组有成员根据上述实验,认为力的方向是影响杠杆平衡的因素.在(2)实验的基础上,实验小组利用带定滑轮的杠杆装置开展实验.如图丙所示,杠杆左侧挂一个钩码作为阻力,在杠杆右侧将栓有一个钩码的细绳绕过定滑轮,另一端依次固定在杠杆左侧A、B、C三点,其动力臂的大小与定滑轮半径 。
(4)根据以上实验,每次改变固定在杠杆左侧的A、B、C三点时,虽然改变了动力的作用点和方向,但 不变,因此杠杆仍然平衡。
8.为了研究滑轮的特点,小柳同学分别进行如图甲、乙所示的实验:
(1)在研究定滑轮特点时,做的实验如甲图所示,据此可证明:使用定滑轮不能省力,但能改变施力的方向。定滑轮实质上相当于是一个 杠杆;
(2)用动滑轮匀速竖直提升重物,弹簧测力计的示数如乙图所示。若不考虑摩擦和绳子重,则动滑轮重为 N;
(3)为了兼顾定滑轮和动滑轮的特点,小柳用如图丙装置组装了滑轮组,并用弹簧测力计拉着重物匀速上升10cm,所用拉力为0.8N,请你用笔画线代替细绳,在图丙中画出滑轮组的绕线方法。
9.小亮在做“探究杠杆平衡条件”实验时的装置如图所示,杠杆上相邻刻线间的距离相等。
(1)杠杆在如图甲的位置静止时杠杆 (选填“是”或“不是”)处于平衡状态的,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节,杠杆在水平位置平衡的好处是 ;
(2)多次实验后,得到了杠杆的平衡条件是 。如图乙所示是某次实验时的实验情景,杠杆在水平位置平衡后,在A点挂两个钩码,每个钩码重0.5N,在B点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为 N;
(3)同组的小红也做了这个实验,得出了“杠杆平衡时,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”的结论。小亮认为这个结论不正确,他利用图乙所示的实验装置,在不改变钩码和弹簧测力计的位置以及钩码的数量的情况下,通过实验操作和观察到的实验现象就判断出小红的实验结论不正确,小亮的实验操作是 ;观察到的实验现象是 ;
(4)杆秤是我国古代乃至现代常用的测量质量的工具,如图丙所示是陈亮同学自制的一个杆秤,杆的粗细不均匀,在不挂重物和秤砣的情况下,将提纽固定在O点,提起提纽,秤杆可以在水平位置平衡。已知提纽与秤钩间的距离OM=4cm,秤砣质量m=0.2kg,则秤的1kg刻度线应在距O点右侧 cm处。
10.(1)小白进行“探究杠杆平衡条件实验”:
①实验时在杠杆左侧挂上钩码,沿如图1中所示方向拉弹簧测力计,能使杠杆在水平位置平衡,请在图中画出的力臂;
②小白根据杠杆知识制作了图2所示杆秤。使用时,将待称量的物体挂在秤钩上,用手提秤纽,移动秤砣的位置,使秤杆水平平衡时即可从秤杆上读出待称物体的质量。选择秤纽 (选填“B”或“C”),杆秤测量的范围更大,原因是 ;
(2)如图3甲所示,工人用50N的拉力F,通过滑轮组将重为120N的重物匀速提升,10s内绳子自由端移动的距离为3m,此过程中滑轮组的机械效率为 ,图乙阴影部分面积可以表示的物理量为 。
11.小雨去药店买药时,看到医生用如图所示的小杆秤称中药,在秤盘中放入药材后用手提起提绳,移动秤砣的位置,就能使小杆秤在水平位置静止。小雨想杠杆在什么条件下能平衡呢?于是带领物理实践小组的同学借助器材进行了探究。
(1)小雨发现小杆秤实质是一个杠杆,其主要结构由秤杆、秤钩A、提纽(B、C)、秤砣D组成,如图甲所示。杆秤在使用过程中,提绳处是杠杆的 ;
(2)实验前,杠杆水平静止如图乙所示,将杠杆左下角的物块取走后,不调节平衡螺母,杠杆 保持水平位置静止(选填“仍能”或“不能”);
(3)实验时,小雨在杠杆两边挂上钩码后出现了如图丙所示的现象,在不增减钩码的前提下,要使杠杆恢复水平平衡,最简单的操作是 ;
(4)小雨利用身边物品来探究杠杆的平衡条件如图丁所示,铅笔水平平衡后,不小心将前端的铅笔芯弄断了,她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到右端细线下固定,则松手后铅笔(  )
A.左端下沉 B.右端下沉 C.仍然水平平衡
(5)实验结束后,小雨对杆秤开展了拓展研究:在称量货物时,使用提纽 (选填“B”或“C”),该杆秤的称量范围更大。若该杆秤配套的秤砣D有磨损,称量货物时杆秤显示的质量将比被测货物的真实质量偏 (选填“大”或“小”)。
12.小明用如图所示装置来“探究杠杆的平衡条件”,实验中所用钩码的质量均为100g。(g取)
(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向 移动(选填“左”或“右”)。
(2)杠杆水平平衡后,如图乙所示,在左侧A点悬挂两个钩码,在右侧B点竖直向下拉弹簧测力计(忽略弹簧测力计自重),使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数 N。
(3)为进一步探究杠杆的平衡条件,如图丙所示,将弹簧测力计从a位置旋转至b位置,在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)物理老师自制了如图丁a所示的“杠杆力臂演示仪”(杠杆自身重力和摩擦力不计,O点为螺母位置)。先使杠杆AB水平平衡,再松开螺母保持OA端不动,重物位置不变,将杆OB向下折一定角度后拧紧螺母,若使图丁b中图杠杆平衡,则图丁b中杠杆将要沿 (选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。要使杠杆在图丁b位置平衡,则重物应移动到 (选填“①”“②”或“③”)的位置。
13.在学习杠杆相关知识后,兴趣小组尝试了以下实践活动.
(1)实践活动一:制作简易杆秤
该兴趣小组制作的杆秤由秤杆、秤盘(放置待称量的物体)、提纽、秤砣组成,如题图甲;
①提纽相当于杠杆五要素中的 ,结合“秤砣虽小压千斤”这句话,此时杆秤相当于 (选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆;
②A点为秤盘挂绳位置,B点为提纽位置,秤砣的质量为0.4kg,调节秤砣的位置到C点,此时秤杆恰好平衡(忽略秤杆自重对杆秤平衡的影响),则C点对应的刻度线数值应为 (选填“0”或“1”).若秤砣最远可移至D点,则此杆秤最大可称量 kg的物体。
(2)实践活动二:制作杠杆液体密度计
该小组制作的“杠杆液体密度计”如题图乙,将一轻质细硬杆用细线固定在O点并悬挂起来,物块固定悬挂在M点,把矿泉水瓶装满水,用细线悬挂在杆上,将悬挂点移至N点,使杆在水平位置平衡,则N点对应的刻度值为水的密度值.换用相同的矿泉水瓶装满不同液体,重复以上操作,在杆上可标出悬挂点、、……对应密度的刻度值;
①若点在N点的左侧,则点对应的液体密度与水的密度的关系是 ;(选填“<”、“=”或“>”)
②该小组想增大此“杠杆液体密度计”的最大测量值,在其他条件不变的情况下,可换用质量相同但容积更 (选填“小”或“大”)的矿泉水瓶。
14.做“探究杠杆平衡条件”实验:
(1)杠杆在图甲位置静止,是否处于平衡状态? 。为使杠杆在水平位置平衡,应向 调节平衡螺母;
(2)实验数据如下表所示,表中漏填的数据为 N;
实验次数 动力 F1/N 动力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂 l2/cm
1 1 20 2 10
2 2 15 1.5 20
3 3 5 15
(3)小明发现路口悬挂设备的横杆,越靠外侧越细,如图乙,将其简化为如图丙的杠杆模型,假定只有 A、O 两点是焊接点,进行如下探究:
①找来由同种材料制成的等高实心圆柱体和薄壳空心圆台,如图丁,下底面直径D相同;
②询问 DeepSeek,对话如图戊。根据回答,判断薄壳空心圆台上底面逐渐减小,下底面和 h 不变,重心到下底面的距离变化情况是 ;
③使用弹簧测力计进行了三次测量,拉力方向均竖直向上,物体保持静止时,三次示数如图己。实心圆柱 A 点拉力 F1 和空心圆台 A 点拉力 F2 之比F1 ∶ F2 = 。
中小学教育资源及组卷应用平台
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第1页,共3页
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《人教版2025年下学期八年级物理期末实验题专项训练:机械效率(附答案)》参考答案
1. 钩码重力G 绳端移动的距离s 弹簧测力计 刻度尺 竖直 匀速 高 低 省
【详解】[1]有用功与总功的比值叫做机械效率,所以测量滑轮组的机械效率的实验原理为。
[2][3]根据测量滑轮组的机械效率的实验原理可知,需要测量:钩码重力G、钩码提升的高度h来计算有用功;拉力F、绳端移动的距离s来计算总功。
[4][5]测量重力和拉力需要用弹簧测力计,测量上升的高度和绳端移动的距离需要刻度尺。
[6][7]为了准确的测量绳端的拉力,应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码升高。
[8]同一滑轮组,提升重物时额外功不变,增大提升的钩码的重力,有用功会增大,有用功在总功中所占的比例增大,故机械效率将变高。
[9][10]提升相同重物,有用功一定,动滑轮个数越多,额外功越大,则有用功在总功中所占的比例减小,机械效率越低;动滑轮个数越多,可知动滑轮上绳子的股数越多,根据可知,越省力。
2.(1)①②
(2)在其他条件相同时,斜面倾斜程度越小,越省力
(3)分析①、③、④三次实验数据后发现,拉力F与物体重力G的比值相等
【详解】(1)根据控制变量法,探究斜面省力的情况与斜面的表面材料是否有关,需控制斜面的倾角、物块重力相同,改变斜面的表面材料,所以应对比实验①②中的数据。
(2)实验①、⑤、⑥中的数据,斜面的表面材料、物块重力相同,而斜面的倾角不同,且倾角越大越费力,所以得出的结论是:在其他条件相同时,斜面倾斜程度越小,越省力。
(3)为验证猜想3:斜面省力情况与物体受到的重力的关系,需控制斜面表面材料相同、倾角相同,改变物体的重力,所以小明做了实验①、③、④,分析三次实验数据
拉力F与物体重力G的比值相等,所以小明认为这几次实验省力情况相同。
3. 2 上 定 改变力的方向 使用定滑轮不省力
【详解】(1)[1]由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,可读出的示数为2N。
(2)[2]如图乙所示,细线的一端系上物体,另一端绕过滑轮与竖直倒放并再次校零的弹簧测力计相连,沿F1方向匀速拉动测力计可使物体向上运动。
[3]由图可知,改滑轮的轴固定不动,是定滑轮。
[4]根据力F1、F2、F3的不同方向,可以得出定滑轮使用时的优点是可以改变力的方向。
(3)[5]弹簧测力计分别沿F2、F3方向继续匀速拉动,对比4次实验,测力计的示数几乎不变,转换不同角度匀速拉动,示数都不变,说明定滑轮不省力。
4.(1) 小球 木块移动的距离 速度
(2) 右 动力×动力臂=阻力×阻力臂 变大
【详解】(1)[1]实验中小球从斜面滚下撞击木块,对木块做功,说明小球具有能量,因此探究的是小球动能的大小。
[2]运用转换法,通过观察木块被撞击后移动距离的远近来表示小球具有动能的大小。
[3]甲、乙两图中小球的质量相同,下滑的高度不同,则速度不同。且速度越大,木块被撞击的越远,说明小球具有的动能越大。因此可得结论为:质量相同的物体,速度越大,动能越大。
(2)[1]丙图中杠杆左低右高,应将平衡螺母向上翘的右端调节。
[2]由图丁可知,杠杆平衡时的条件是
[3]将弹簧测力计由图戊中位置逐渐旋转至虚线位置,由于左侧力与力臂不变,右侧力臂变小,根据杠杆平衡条件可知,右侧力变大,即弹簧测力计的示数将变大。
5.(1)弹簧测力计
(2) 竖直 AC 沿斜面匀速 见解析
【详解】(1)实验中要测量滑块的重力与拉动滑块的拉力、滑块移动的距离和上升的高度,则需要的测量工具为弹簧测力计和刻度尺。
(2)[1]用测力计在空中沿竖直方向提起滑块,保持静止,此时滑块受到的重力与拉力相等,读出此时测力计的示数可得物块重力。
[2]由图得,滑块运动的距离为AC或BD,为便于测出这两点的高,应测量AC间距离为斜面的长度s。
[3]测量拉力:把滑块放在斜面上,为了保证拉力大小不变,应用仪器a沿斜面匀速拉动滑块,测出拉力。
[4]改变物重:再放1个钩码到滑块的凹槽中,计算出总重力为,则
[5]若
说明小明的猜想正确;若
说明小明的猜想错误。
6.(1) 速度 小球
(2) 避免偶然性寻找普遍规律 变大
(3) 甲 见解析
【详解】(1)[1][2]本实验用到控制变量法和转换法,让研究对象小球从不同高度静止滚下,达到底端具有不同的水平初始速度(高度越高到达底部速度越快),观察木块被小球撞击运动的距离(木块运动距离越远,说明小球动能越大),探究物体动能大小与速度的关系。
(2)[1]研究杠杆的平衡条件中,为了避免偶然性,寻找普遍规律,需要多次测量,多次实验。
[2]画出斜拉时的力臂,对于竖直拉时的力臂,可知斜拉力臂较短,由可知力臂变小,则力变大,故若斜拉测力计,与竖直拉比较,示数变大。
(3)[1]甲中绳子最后连接的是动滑轮,只有竖直拉动弹簧测力计,才能达到最省力;乙中绳子最后连接的是定滑轮,只是改变力的方向,故必须竖直拉动弹簧测力计的是实验甲。
[2]额外功还有克服绳重和摩擦做功,这个公式额外功只包含克服动滑轮重力做功,所以该观点是错误的。
7.(1)右
(2) 3 变大
(3)相等
(4)力臂
【详解】(1)观察图甲,杠杆的右端偏高,根据杠杆平衡的条件(动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂),我们需要将平衡螺母向右调节,使得杠杆在水平位置达到平衡。
(2)[1]从图乙可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,则在a位置的示数为3N。
[2]若拉动测力计至b位置,由于测力计拉力的力臂变小,而阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡的条件,测力计的拉力必须变大才能保持杠杆平衡。因此,测力计的示数会变大。
(3)由于定滑轮可以改变力的方向但不改变力的大小和力臂的长度,因此当细绳绕过定滑轮并依次固定在杠杆左侧的A、B、C三点时,动力臂的大小始终与定滑轮的半径相等。
(4)虽然每次改变固定在杠杆左侧的A、B、C三点时,动力的作用点和方向都发生了变化,但由于动力臂保持不变,因此杠杆仍然能够保持平衡。
8.(1)等臂
(2)0.2
(3)
【详解】(1)定滑轮实质是等臂杠杆,动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径。
(2)由图可知,承担物重的绳子股数为n=2,若不考虑摩擦和绳子重,则由
可得,动滑轮的重力为
(3)图丙中滑轮组的绕线方式有两种,一种是从定滑轮出发,此时承担物重的绳子股数为2,一种是从动滑轮出发,向上绕过动滑轮,此时承担物重的绳子股数为3。由于
所以2段绳子达不到要求,一定是3段绳子承担物重,因此绳子应从动滑轮出发,如图所示:
9.(1) 是 右 便于直接读取力臂
(2) 动力×动力臂=阻力×阻力臂 1.5
(3) 见解析 见解析
(4)20
【详解】(1)[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态是平衡状态,因此杠杆在如图甲的位置静止时杠杆处于平衡状态。
[2][3]杠杆如图甲所示,左端向下倾斜,则重心应向右移动,故应向右调节平衡螺母,使杠杆处于水平位置平衡时,便于我们直接读出力臂大小,消除杠杆的自重对实验的影响。
(2)[1]通过多次实验,可以得出杠杆的平衡条件为:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
[2]设杠杆每一格的长度为L,在A点挂2个相同的钩码,在B点竖直向下拉弹簧测力计,让杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件有
2×0.5N×3L=F×2L
解得F=1.5N,则弹簧测力计的示数应为1.5N。
(3)[1][2]为了改变这种情况,我们就需要改变动力或阻力的方向,使动力臂(阻力臂)不在杠杆上;弹簧测力计斜向左拉时,阻力、阻力臂不变,动力臂变小,根据杠杆平衡条件得,动力逐渐变大,此时“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”不在成立。所以小亮的实验操作是将弹簧测力计倾斜拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,观察弹簧测力计的示数。观察到的实验现象是弹簧测力计的示数发生变化。
(4)杆秤在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件,则有
G物×OM=G砣×ON

1kg×4cm=0.2kg×ON
解得ON=20cm,则秤的1kg刻度线应在距O点右侧20cm处。
10.(1) B 见解析
(2) 80% 功
【详解】(1)[1]过支点作动力作用线的垂线段为动力臂l1,如下图所示:
[2][3]图2中,杆秤在水平位置平衡,右侧秤砣的重力为动力,称砣所挂位置到秤纽之间的杆长为动力臂,杆秤左侧所挂物体的重力为阻力,所挂位置到秤纽之间的杆长为阻力臂,由于秤砣的重力不变,即动力不变,则动力臂越大,阻力臂越小,根据杠杆平衡条件可知,所能测量物体的重力越大,因此应选择秤纽B。
(2)[1]图3中滑轮组绳子的股数是3股,此过程中滑轮组的机械效率为
[2]图乙阴影部分面积是力与距离的乘积,根据功的定义可知该阴影面积代表的是功,对于该滑轮可知为总功。
11.(1)支点
(2)仍能
(3)将左侧钩码向左移动一个格
(4)A
(5) C 大
【详解】(1)支点是指杠杆发生作用时起支撑作用固定不动的一点,图中提绳处是杠杆的支点。
(2)图甲杠杆的重力作用线过支点,将杠杆左下角物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆的重力作用线仍过支点,所以杠杆在水平位置仍能静止。
(3)将左侧钩码向左移动一个格,根据杠杆平衡条件有
故杠杆平衡。
(4)铅笔水平平衡后,将铅笔稳住,并将断裂的铅笔芯放到右端细线上方固定,如图所示,铅笔芯所放位置的力臂小于原位置的力臂,根据杠杆平衡条件可知,其不会保持平衡,而是左端会下沉,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(5)[1]由图示可知,使用提纽C时,秤砣重力的力臂变大,物体重力的力臂变小,由m秤砣gL秤砣=m物gL物可知,杆秤的最大称量较大。
[2]当秤砣磨损一部分,相当于秤砣的质量减小了,根据杠杆的平衡条件知,在阻力和阻力臂不变时,动力减小,动力臂增大,所以测量结果偏大了。
12.(1)右
(2)3
(3)变大
(4) 逆时针 ②
【详解】(1)实验开始时,杠杆的位置如图甲所示,即杠杆左端下沉,右端上倾,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向移动右。
(2)由杠杆平衡条件得,弹簧测力计的示数
(3)由图丙得,将弹簧测力计从a位置旋转至b位置,阻力臂减小,动力与动力臂不变,由杠杆平衡条件得,在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将逐渐变大。
(4)[1]由图得,将杆OB向下折一定角度后拧紧螺母,G2对应的力臂减小,G1与对应的力臂不变,则G1与对应的力臂的乘积将大于G2与对应的力臂的乘积,则图丁b中杠杆将要沿逆时针方向转动。
[2]要使杠杆在图丁b位置平衡,应增大G2对应的力臂,且对应的力臂等于OB,则重物应移动到②的位置。
13.(1) 支点 省力 0 10
(2) > 小
【详解】(1)[1]因为提纽是杠杆转动的固定点,故提纽相当于杠杆五要素中的支点。
[2]结合这句话“秤砣虽小压千斤”,此时杆秤相当于省力杠杆。因为动力臂(秤砣到提纽的距离)大于阻力臂(秤盘到提纽的距离)。
[3]因为当秤盘不放物体时,秤砣放在C点能使杠杆平衡,此时对应零刻度。
[4]根据杠杆平衡条件:F1×L1=F2×L2,当秤砣移至D点时,有m物g×AB=m砣g×BD,代入数据得m物×0.02m=0.4kg×0.53m,解得m物=10kg。
(2)[1]根据密度公式可知相同体积下密度更大的液体质量更大,根据杠杆平衡条件F1×L1=F2×L2,左侧的阻力与阻力臂不变,若N1点在N点的左侧,即动力臂变小,表明此时液体的质量更大,即密度更大,故N1点对应的液体密度ρ1>ρ水。
[2]该小组想增大此“杠杆液体密度计”的最大测量值,在其他条件不变的情况下,右侧的重力不变,根据知, 密度变大,则体积减小,故换用容积更小的水瓶。
14.(1) 是 左
(2)1
(3) 减小 25∶4
【详解】(1)[1][2]挂钩码前杠杆处于静止,此时杠杆能达到平衡状态;杠杆的左端高,右端低,因此要想使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向左调节,使杠杆水平位置平衡。
(2)由杠杆平衡条件得到3N×5cm=F2×15cm
则F2=1N。
(3)[1]由图戊可知,薄壳空心圆台的重心到下地面的距离为
薄壳空心圆台上底面逐渐减小,下底面和 h 不变,即R、h不变,r减小,由上式可知重心到下底面的距离减小。
[2]实心圆柱的重心距下底面的距离是,如图所示:
由图己可知,左边的图中拉力是10N,根据三角形相似得到,由杠杆平衡条件得到FL1=G1L2
所以
空心圆台,设长为h,重心到下底面的距离为L,中间的图中拉力是2N,重力为G2,如图所示:
由三角形相似得到,由杠杆平衡条件得到,得到
右边的图中拉力是1.6N,如图所示:
则,由杠杆平衡条件得到
得到
所以

得到,所以
图丙中,左边图,O为支点,A点的拉力水平向左,由杠杆平衡条件得到

右图中,由杠杆平衡条件得到

所以
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