第十一章 简单机械和功专题练习(word版

第十一章简单机械和功专题练习（word版

一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）

1．某兴趣小组的同学在探究“风力发电机发电时的输出功率与风速的关系”时，设计了如下实验步骤：①如图乙，将自制的小型风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码；②在风车正前方1米处放置电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间；③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表格中：(注：电风扇挡位越高，风速越大)

表一：

电风扇挡位钩码的质量/g提升钩码到A点的时间/s

15015

25013

35010

请你回答：

(1)这个实验是通过测量提升钩码到A点的_____来比较风车输出功率的大小。这种方法是______(选填“控制变量法”或“转换法”)；

(2)通过实验可以得到的结论是：风速越大，风力发电机发电时的输出功率__________；

为了进一步研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：

表二：输出功率与风速的关系

风速v/(m/s)5101520

输出功率P/kW8072015001100

表三：不同风速下风力发电机每秒获得的风能：

(3)风能是清洁能源，也是_____(选填“可再生”或“不可再生”)能源。发电机的工作原理是_____；

(4)风速10m/s 时，这台发电机的发电效率为__________，有同学认为风速越大，发电机的发电效率越高，他的观点是_____(选填“正确”或“错误”)的。你认为的原因是______。 【答案】时间 转换法 越大 可再生 电磁感应现象 60% 错误 风速越大发电效率越低 【解析】 【分析】 【详解】

(1)[1]因提升高度要相同，通过提升时间，可知提升速度的大小，则由

W mgh P mgv t t

=

== 可知输出功率的大小，故比较测量提升钩码到A 点的时间来比较风车输出功率的大小。 [2]转换法可将不可测的量转换为可测的量进行测量，也可将不易测准的量转换为可测准的量，提高测量精度。此实验将风车输出功率的大小转化为通过测量提升钩码到A 点的时间。

(2)[3]分析表一数据可见，在提升钩码质量相同的情况下，风速越大，提升钩码到A 点的时间越短，风车的输出功率越大。

(3)[4]风能是一种很清洁的可再生能源，资源丰富，无污染。

[5]风力发电是将风能转化为电能，发电机是通过机械运动产生电能，即是利用电磁感应现象制成的，所以发电机的工作原理是电磁感应现象。

(4)[6]风速为10m/s 时，1s 内获得的能量为61.210J ⨯，风车工作1h 获得的能量为

639=1.210J/s 3.610s=4.3210J W ⨯⨯⨯⨯总

风车工作1h 产生的电能为

9=720kW 1h=720kW h=2.59210J W ⨯⋅⨯电

风车发电的效率为

992.59210J

=100%=100%=60%4.3210J

W W η⨯⨯⨯⨯电总 [7][8]风速为15m/s 时，1s 内获得的能量为64.0510J ⨯；风车工作1s 产生的电能为

61.510J ⨯，风车发电的效率为

66

1.510J =100%=100%=37.04%4.0510J

W W η⨯⨯⨯⨯电1总1

由此可知，风速越大，发电机的发电效率越低，所以他的观点是错误的。

2．如图所示是小明和小红利用刻度均匀的杠杆探究“杠杆平衡条件”的实验装置。

（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于_______（选填“平衡”或“不平衡”）状态；调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡的目的是消除杠杆自重对实验的影响，同时方便___________；

（2）杠杆平衡后，小明在左右两侧分别挂上如图乙所示的钩码，杠杆不能在水平位置平衡，在不增加钩码且不改变钩码悬挂点位置的前提下为了使杠杆重新在水平位置平衡，只需将____________即可；

（3）为获得更多组数据，他们取下右侧钩码，小明和小红分别设计了两种实验方案，小明的方案如图丙所示，小红的方案如图丁所示。你认为__________（“小明”或“小红”）的方案更合理，理由是___________；

（拓展）探究杠杆的平衡条件后，小明又利用杠杆测量了石块的密度，实验装置如图所示。

实验步骤如下：

①将石块悬挂在杠杆左侧，通过调节细线长度使石块缓慢浸没在下方裝满水的溢水杯中（未触底），同时用质量忽略不计的薄塑料桶接住溢出的水；

②将薄塑料桶悬挂在杠杆右侧，调节塑料桶的悬挂位置，使杠杆在水平方向平衡，如图所示；

③测量出AB两悬挂点距支点O的距离分别为10m和15cm，则石块密度为

___________kg/m3。

【答案】平衡测量力臂左侧的钩码去掉一个小明排除测力计的重力对实验的影响2.5×103

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]杠杆静止时，无论杆身是否水平，都为杠杆的平衡状态。

[2]杠杆在水平位置平衡，其力臂和杆身重合，可以方便测量力臂的大小。

(2)[3]在乙图中，杠杆左右两侧所挂钩码的重力可分别视为动力和阻力，两侧钩码的悬挂点可分别视为动力臂和阻力臂，根据杠杆的平衡条件1122Fl F l =可知，只需将左侧的钩码去掉一个即可满足杠杆在水平位置平衡。

(3)[4][5]对比丙、丁两图可知，小明的实验方案更加理想；因为弹簧测力计本身受到重力，小明的方案可以排除测力计的重力对实验的影响。

(3)①[6]设石块排开的水的重力为G 水，由阿基米德原理可知，石块受到的浮力

F G =浮水

水中的石块为平衡状态，故其对绳的拉力

F G F G G =-=-石石浮水

根据杠杆和平衡条件可得

F OA

G OB ⨯=⨯水

即

153

102

G G OB cm G OA cm -===石水水 由上式整理可得

3

2

V g V g V g ρρρ-=石石水水水水

由于石块排开水的体积和石块自身体积相等，所以上式可简化为

3

2

ρρρ-=石水水 所以石块的密度

33335

5 1.010kg/m 2.510kg/m 22

ρρ==⨯⨯=⨯石水

3．探究“杠杆的平衡条件”实验中，所用的实验器材有杠杆、支架、细线、质量相同的钩码若干。

(1)将杠杆装在支架上，发现杠杆左端下沉，此时应将杠杆两侧的平衡螺母同时向______