九年级物理上册 第十一章 简单机械和功单元培优测试卷

九年级物理上册第十一章简单机械和功单元培优测试卷

一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）

1．在探究”杠杆平衡条件”的实验中：

(1)先把杠杆的中点支在支架上，停在图甲的位置，此时杠杆处于______（填“平衡”或“不平衡”）状态。为了消除杠杆______对实验的影响，应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）调节，使杠杆在水平位置平衡。然后在支点两侧挂钩码，移动钩码位置，让杠杆再一次在水平位置平衡，其目的是______；

(2)探究过程中，在杠杆左端某固定位置挂一个重力G=2.5N的物体，在杠杆右端不同位置处施加不同的竖直向下的力F，保证杠杆处于平衡状态。根据多次测量的力和力臂，画出F

和1

L

的图象如图乙（注意看清两个坐标的含义），由图可求出物体对杠杆拉力的力臂

______m。

【答案】平衡自身重力右让力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂 0.2

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]图甲中，杠杆处于静止状态，即是平衡状态。

[2][3]为了消除杠杆自身重力的影响，应让杠杆在水平位置平衡，而图甲中，杠杆左端下沉，所以应向右移动平衡螺母。

[4]杠杆挂上钩码后，移动钩码的位置让杠杆再次在水平位置平衡的目的是：让力臂在杠杆上，便于直接从杠杆上测量力臂。

(2)[5]由图乙知，当杠杆右端受到的拉力F=3N时，其力臂

L=1 m 6

据杠杆的平衡条件有

GL1=FL，2.5N⋅L1=3N×1 6 m

所以物体对杠杆拉力的力臂

L1=0.2m 2．在探究“杠杆的平衡条件”实验中：

(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螺母同时向_____

(2)如图甲所示，杠杆在水平位置平衡。如果在杠杆两侧各去掉一个相同的钩码，则杠杆将______

(3)如图乙所示，用弹簧测力计在C处竖直向上拉。当弹簧测力计逐渐向右倾斜如图丙，杠杆仍然在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将______

(4)请在图丙中画出拉力F′的力臂l。________

【答案】右逆时针变大不变

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]杠杆左端下沉，右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动。

(2)[2]设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表l，如果在图中杠杆两侧各去掉一个相同的钩码时，杠杆的左端为

⨯

22=4

G l Gl

杠杆的右端为

⨯

3=3

G l Gl

所以杠杆的左端力和力臂的乘积大于右端的乘积，所以杠杆左端下沉，杠杆将逆时针转动。

(3)[3]乙图中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力的力臂为OC，弹簧测力计向右倾斜拉杠杆时（如图丙），拉力的力臂小于OC，拉力的力臂变小，拉力变大，弹簧测力计的示数将变大。

[4]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，因为杠杆始终保持水平平衡，钩码的重力和钩码的位置没有发生变化，所以弹簧测力计的拉力与其力臂的乘积将不变。

(4)[5]从支点向力的作用线做垂线，得到力臂，如图所示：

3．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

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