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第1页（共34页）简单机械和机械能实验题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________题号一总分得分第Ⅰ卷（选择题）一．实验探究题（共22小题）1．如图，长3.0m、重10N且密度不均匀的金属杆，可绕O点在竖直平面内自由转动。现用竖直向上的拉力F使金属杆保持水平，测出O点到拉力F的距离及F的大小，再改变拉力F作用点的位置，测出相应的F与x的大小，所得实验数据如表。（1）由表中数据可得F与x之间的关系是：。（2）O点到金属杆重心的距离为m。（3）若测力计量程为25N，则应控制在范围。实验次数x/mF/N10.52021.01031.56.742.0552.542．如图所示为家庭电路常用的两种墙壁开关，其按钮可绕面板内某轴转动。根据你的生活经验，你认为较易损坏，这是因为按动这种开关的较小，按动需要的力较大。3．阅读材料，回答下列问题“低头族”长时间低头看手机，会引起颈部肌肉损伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系，我们可以建立一个头颅模型来模拟实验。如图甲所示，把人的颈椎简化成一个支点O，用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力的作用点。将细线的一端固定在B点，用弹簧测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示，让头颅模型从竖直状态开始转动，通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据，如表：低头角度θ/°015304560细线拉力F/N07.314.020.225.0第2页（共34页）（1）当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，这是因为，分析表中数据可知：低头角度变大，颈部肌肉的拉力就会变大，这是因为：。（2）设头颅质量为6kg，当低头角度为30°时，颈部肌肉实际承受的拉力是N。（3）在图乙中画出细线拉力的示意图，并标出它的力臂。（4）请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议：。4．学习了杠杆原理后，小明和小王同学尝试利用杠杆原理测量出一把直尺的质量mR，请你也参与到他们的活动中吧，实验步骤如下：（1）找出直尺的重心。如图所示，他们将刀口仰放在桌面上，再把直尺平放在刀口（支点）上，左右移动直尺，使直尺在水平位置保持静止，此时的位置就是直尺的重心。他们在重心处做好记号。（2）将质量是m千克的钩码挂在刀口左端的直尺上任一位置，在刀口上向右移动直尺，使其重新在位置平衡，读出此时钩码到刀口的距离，此距离就是动力臂L1，直尺重心到刀口的距离就视为阻力臂L2。（3）利用上述已知的和测量的量可写出计算直尺质量的表达式为mR=。5．在探究“杠杆的平衡条件”的实验中：（1）若实验前，没有挂钩码时，杠杆静止在图甲所示位置，可将右端或左端的平衡螺母向适当调节，由此可知杠杆两端螺母的作用是。（2）杠杆不处于水平位置能否平衡？小明和小华意见不同。小明认为能平衡，于是他每次让杠杆倾斜时静止，这样实验也得出了同样的杠杆平衡条件，小明认为杠杆平衡不一定是水平的，这种说法对吗？（对/错），小华仔细研究后发现自己的在水平位置实验的方案比小明的好，请你说出小华的理由：。（3）实验中共有6个钩码，杠杆上每格距离相等，调节好杠杆后，在杠杆左边、离支点2格的A处挂有3个钩码，如图乙所示，为使杠杆在水平位置平衡，请你在杠杆右边挂上钩码，你的方法是。第3页（共34页）6．小明利用刻度均匀的匀质杠杆“探究杠杆的平衡条件”，如图所示，每个钩码重为0.5N。（1）实验前，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端偏高，应向端调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。（2）在A点悬挂两个钩码，要使杠杆在水平位置平衡，需在B点悬挂个钩码。（3）取走悬挂在B点的钩码，改用弹簧测力计在C点竖直向上拉，使杠杆水平位置平衡，若改变弹簧测力计拉力的方向，使之斜向左上方，杠杆仍然在水平位置平衡，则测力计的读数将（填“变大”、“变小”或“不变”），原因是。7．“探究杠杆的平衡条件”的实验中：（1）在没有挂钩码时杠杆的平衡位置如图（甲）所示。为使杠杆在位置平衡，应将杠杆左端螺母向边旋一些（选填“左”或“右”）。（2）调好后，第一组按图（乙）进行实验，第二组按图（丙）进行实验。你认为第组实验更好，理由是。（3）改组测得一组数据如表所示：动力（F1/N）动力臂（L1/cm）阻力（F2/N）阻力臂（L2/cm）3443小明分析实验数据后认为杠杆平衡的条件是：动力+动力臂=阻力+阻力臂请你对小明的分析做出评价：。（4）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丁所示装置进行探究，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：。第4页（共34页）8．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没得前3组数据，用两个动滑轮和两个定滑轮测得笫4组数据，如下表：实验次数物重G物/N动滑轮重G动/N钩码上升的高度h/m动力F/N动力作用点移动的距离s/m滑轮组的机械效率η/%110.50.10.70.347.6220.50.11.10.360.6340.50.120.34410.10.550.0（1）根据表中前3次实验数据，画出甲图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，读出乙图中弹簧测力计的示数为N，第3次实验时滑轮组的机械效率为。（3）由表中第组数据可知，同一滑轮组的机械效率与物重有关。（4）由表中第3、4组数据可知，不同滑轮组的机械效率与摩擦和有关，请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功J。9．在探究“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和粗糙程度的关系”实验中，所用的实验器材有：支架、带有滑轮的长木板（滑轮与木板之间的距离是可调的）、带挂钩的木块、弹簧测力计、棉布、毛巾、刻度尺、细线等。实验装置如图所示。（1）为保证实验数据准确，读数时木块必须处于状态。（2）通过长木板上的定滑轮拉木块的优点是（写一条）。（3）测得的实验数据如下表；实验次数斜面倾斜程度接触面木块重G/N斜面高度h/m拉力F/N斜面长S/m机械效率η1最陡木块与木板5.00.204.50.3074.1%2较陡木块与木板5.00.203.80.4065.8%3较缓木块与木板5.00.203.40.5058.9%4较缓木块与棉布5.00.204.00.50？5较缓木块与毛巾5.00.204.80.5041.7%①第4次实验测得的机械效率η=。②第5次在毛巾面上运动时，木块受到摩擦力为N。第5页（共34页）③根据第1、2、3三次实验的信息，可得出的结论是：。10．实验小组的同学用如图甲所示装置探究“斜面的机械效率与哪些因素有关”改变斜面倾角（斜面与水平面的夹角）和木块的重力，用弹簧测力计沿斜面向上匀速拉动木块，记录的部分实验数据如表所示。实验次数斜面倾角斜面高度h/m斜面长度s/m木块重力G/N沿斜面拉力F/N机械效率η130°0.61.25.04.260%230°0.61.23.02.5345°0.81.23.02.871%（1）试验中调整斜面的倾斜程度时，要使斜面倾角由30°变为45°应将垫块向（选填“左”或“右”）移动。（2）第2次试验中，斜面的机械效率为%；木块和斜面的内能增加了约J。（3）第1、2次试验是为了探究斜面的机械效率与的关系；分析3次实验的数据，可知在其他条件一定时，。（4）如果对原实验装置做如图乙所示的改进，与原实验装置相比，用带滑轮的斜面做实验的好处是。11．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。（1）实验时，弹簧测力计挂在D点，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。（不考虑摩擦）①实验中，将两个相同的钩码悬挂在A点匀速将杠杆拉至图中虚线位置，示数为F，每个钩码的质量为m，钩码上升高度h，测力计移动距离s，则杠杆的机械效率η1=。（用字母表示）②若将三个相同的钩码悬挂在A点匀速提高时，该杠杆的机械效率为η2，则η2η1。③将同一物体分别悬挂在A、B两点，匀速提高相同高度时的机械效率分别为ηA和ηB，则ηAηB。第6页（共34页）（2）若将同一物体悬挂在A点，弹簧测力计分别挂在C点和D点时，竖直向上匀速提高相同高度时的机械效率分别为ηC和ηD，则ηCηD（以上三空均选填“＜”“=”或“＞”）。12．如图，一弹簧的左端固定，右端栓一个小球，把它们套在水平杆上，a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原来时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。不计摩擦，则小球从a到c的过程中，小球机械能的变化情况是，小球在点时，弹簧的弹性势能最小，小球从b到c的过程中，弹簧的弹性势能（变大/不变/变小）。13．如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。（1）该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体的关系（物体A、B质量不变）。（2）该实验中所探究物体的动能是指物体（选填“A”或“B”）的动能。（3）该实验物体动能的大小所示通过来反映的，这种探究方法称为（选填“控制变量法”或“转换法”）（4）该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，它是通过（选填“高度”或“质量”）来改变的。（5）实验表明，同一物体A从斜面不同高出滚下，高度越大，物体B被撞得越远，可得结论：在质量（选填“相同”或“不同”）时，速度越大动能（选填“越大”、“越小”或“不变”）。（6）若要研究物体动能与质量的关系，则需不同质量的物体从斜面高度由静止滚下，并观察记录。14．如图所示，将一根细线上端固定，下端系上一小铁球，该装置便是“单摆”，实验小组的同学用该“单摆”探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”，将铁球从某一高度由静止释放，铁球摆到竖直位置时，撞击水平面的木块，将木块撞出一段距离。（1）本实验使铁球获得动能的操作方法是，铁球动能的大小是通过观察来判断的。（2）如图甲、乙所示，将质量为m1、m2的小球分别移动到与竖直方向成θ1角时放手，m2＞第7页（共34页）m1，两个小球运动到B点时速度相同，此时撞击放在水平面上的同一木块，木块被撞后在水平方向移动的距离如图所示。则单摆的运动速度与铁球的无关，由甲、乙两图可知，物体的质量越大，越大。（3）如图丙所示，将质量为m2的铁球移动到与竖直方向成θ2角时放手，∠θ2＞∠θ1，铁球运动到B点时撞击同一木块，比较两图可知，物体的速度越快，动能越大。15．如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。（1）本实验的研究对象是，“动能”是指它在碰撞（前/后）的动能；（2）该实验是通过比较来反映动能的大小。该动能是由能转化而来；（3）实验可以得出的结论是：当一定时，越大，动能越大。（4）若在实验中，由于木板较短，物体B碰后滑出木板，如何保证碰后物体B能始终在木板上滑行？下列方法一定不可行的是。A．降低小车开始在斜面上的高度B．在斜面上辅上一块毛巾C．在小车上放两个钩码D．在木块上放两个钩码。16．某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m1＜m2=m3，实验的情景如图所示。（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是（选填“转换法“或“类比法”）。（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的有关。（3）小铁球m3落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为能。（4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方t2的数据如下表，分析数据，写出h与t2的关系式为。实验次数123456h/米2.454.97.359.812.2514.7t2/秒20.51.01.52.02.53.0第8页（共34页）17．小苏同学的物理兴趣小组准备探究“