11.在“探究杠杆的平衡条件”实验中,把杠杆的中点架在支架上。

(1)杠杆静止在图甲所示位置,此时杠杆处于
(2)实验时,在杠杆左侧挂3个钩码,如图乙所示。为了使杠杆重新在水平位置平衡,应在A点挂
(3)图丙实验中每次都竖直拉弹簧测力计使杠杆在水平位置平衡,虽然方便了力臂的测量,但力臂的数据不具有普遍性。为了使图丙实验中力臂的数据具有普遍性,请你提出改进建议:
(4)实验结束后,某同学在整理器材时发现杠杆很重,这
(1)杠杆静止在图甲所示位置,此时杠杆处于
平衡
(选填“平衡”或“不平衡”)状态;接着要调节杠杆在水平位置平衡,请写出调节方法:将杠杆的螺母向左调节
。(2)实验时,在杠杆左侧挂3个钩码,如图乙所示。为了使杠杆重新在水平位置平衡,应在A点挂
2
个相同钩码。(3)图丙实验中每次都竖直拉弹簧测力计使杠杆在水平位置平衡,虽然方便了力臂的测量,但力臂的数据不具有普遍性。为了使图丙实验中力臂的数据具有普遍性,请你提出改进建议:
改变弹簧测力计拉力的方向
。(4)实验结束后,某同学在整理器材时发现杠杆很重,这
不会
(选填“会”或“不会”)对实验造成影响。答案
11.(1)平衡 将杠杆的螺母向左调节
(2)2
(3)改变弹簧测力计拉力的方向
(4)不会
(2)2
(3)改变弹簧测力计拉力的方向
(4)不会
解析
【分析】
本题围绕“探究杠杆的平衡条件”实验展开,需依次分析各小问:(1) 先判断杠杆是否平衡,再明确调节杠杆水平平衡的方法;(2) 利用杠杆平衡条件计算所需钩码数量;(3) 理解力臂的普遍性,明确改进拉力方向的原因;(4) 分析杠杆自重对实验的影响,结合实验前的平衡调节判断是否有影响。
【解析】
(1) 杠杆的平衡状态是指杠杆静止或匀速转动,图甲中杠杆静止,因此处于平衡状态;图甲杠杆右端下沉,说明右端较重,应将平衡螺母向左调节(平衡螺母向杠杆上翘的一端调节),使杠杆在水平位置平衡。
(2) 根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $,设每个钩码重力为 $ G $,每格长度为 $ L $。左侧:$ F_1 = 3G $,力臂 $ L_1 = 2L $;A点:$ F_2 = nG $,力臂 $ L_2 = 3L $。代入公式得:$ 3G × 2L = nG × 3L $,解得 $ n = 2 $,即应在A点挂2个钩码。
(3) 原实验中弹簧测力计竖直拉时,力臂等于支点到力的作用点的距离,数据不具普遍性;改变弹簧测力计拉力的方向,可使力臂为支点到力的作用线的垂直距离,让力臂数据更具普遍性。
(4) 实验前已调节杠杆在水平位置平衡,此时杠杆的重心在支点处,自重的力臂为0,因此杠杆很重也不会对实验造成影响。
【答案】
(1) 平衡;将杠杆的螺母向左调节
(2) 2
(3) 改变弹簧测力计拉力的方向
(4) 不会
【知识点】
杠杆平衡条件,杠杆平衡状态,实验探究方法
【点评】
本题是探究杠杆平衡条件的基础实验题,覆盖了实验操作、平衡条件应用、误差分析等核心考点,考查学生对实验细节的理解和基础应用能力,属于常规实验题型。
【难度系数】
0.7
本题围绕“探究杠杆的平衡条件”实验展开,需依次分析各小问:(1) 先判断杠杆是否平衡,再明确调节杠杆水平平衡的方法;(2) 利用杠杆平衡条件计算所需钩码数量;(3) 理解力臂的普遍性,明确改进拉力方向的原因;(4) 分析杠杆自重对实验的影响,结合实验前的平衡调节判断是否有影响。
【解析】
(1) 杠杆的平衡状态是指杠杆静止或匀速转动,图甲中杠杆静止,因此处于平衡状态;图甲杠杆右端下沉,说明右端较重,应将平衡螺母向左调节(平衡螺母向杠杆上翘的一端调节),使杠杆在水平位置平衡。
(2) 根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1 = F_2L_2 $,设每个钩码重力为 $ G $,每格长度为 $ L $。左侧:$ F_1 = 3G $,力臂 $ L_1 = 2L $;A点:$ F_2 = nG $,力臂 $ L_2 = 3L $。代入公式得:$ 3G × 2L = nG × 3L $,解得 $ n = 2 $,即应在A点挂2个钩码。
(3) 原实验中弹簧测力计竖直拉时,力臂等于支点到力的作用点的距离,数据不具普遍性;改变弹簧测力计拉力的方向,可使力臂为支点到力的作用线的垂直距离,让力臂数据更具普遍性。
(4) 实验前已调节杠杆在水平位置平衡,此时杠杆的重心在支点处,自重的力臂为0,因此杠杆很重也不会对实验造成影响。
【答案】
(1) 平衡;将杠杆的螺母向左调节
(2) 2
(3) 改变弹簧测力计拉力的方向
(4) 不会
【知识点】
杠杆平衡条件,杠杆平衡状态,实验探究方法
【点评】
本题是探究杠杆平衡条件的基础实验题,覆盖了实验操作、平衡条件应用、误差分析等核心考点,考查学生对实验细节的理解和基础应用能力,属于常规实验题型。
【难度系数】
0.7
12.如图所示,有一种灭火喷水枪,枪管呈S状,灭火时只要将喷水枪置于着火房屋的窗口处并使枪口向外,当水枪向窗外喷出高速水流,就能将屋内烟、气“带走”,使房屋内的火因缺少燃烧条件而熄灭。请用相关物理知识解释烟、气被“带走”的原因。

答案
12.当水枪向窗外喷出高速水流时,水流带动周围空气运动,导致窗外附近的空气流速增大,压强减小,室内的空气在压强差的作用下向外流出,将屋内烟、气“带走”,使房屋内的火因缺少燃烧条件而熄灭。
解析
【分析】要解释烟、气被“带走”的原因,需运用流体压强与流速的关系:流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。先分析喷水枪喷出高速水流时对周围空气流速的影响,再结合室内外的压强差,说明气体流动带走烟气的过程。
【解析】根据流体压强与流速的关系:流体流速越大的位置,压强越小。当喷水枪向窗外喷出高速水流时,水流会带动其周围的空气快速运动,使窗外附近的空气流速增大,压强减小;而室内空气流速相对较小,压强较大,室内外形成压强差,室内夹杂烟、气的空气在压强差的作用下向外流出,从而将屋内的烟、气“带走”。
【答案】当水枪向窗外喷出高速水流时,水流带动周围空气运动,导致窗外附近的空气流速增大,压强减小,室内的空气在压强差的作用下向外流出,将屋内烟、气“带走”,使房屋内的火因缺少燃烧条件而熄灭。
【知识点】流体压强与流速的关系
【点评】本题结合灭火的实际场景,考查流体压强与流速关系的应用,将物理知识与生活实际相联系,难度适中,能帮助学生理解物理知识在实际中的应用。
【难度系数】0.7
【解析】根据流体压强与流速的关系:流体流速越大的位置,压强越小。当喷水枪向窗外喷出高速水流时,水流会带动其周围的空气快速运动,使窗外附近的空气流速增大,压强减小;而室内空气流速相对较小,压强较大,室内外形成压强差,室内夹杂烟、气的空气在压强差的作用下向外流出,从而将屋内的烟、气“带走”。
【答案】当水枪向窗外喷出高速水流时,水流带动周围空气运动,导致窗外附近的空气流速增大,压强减小,室内的空气在压强差的作用下向外流出,将屋内烟、气“带走”,使房屋内的火因缺少燃烧条件而熄灭。
【知识点】流体压强与流速的关系
【点评】本题结合灭火的实际场景,考查流体压强与流速关系的应用,将物理知识与生活实际相联系,难度适中,能帮助学生理解物理知识在实际中的应用。
【难度系数】0.7
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