九年级物理上册第十一章 简单机械和功章末练习卷(Word版 含解析)

九年级物理上册第十一章简单机械和功章末练习卷（Word版含解析）

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

661.510J =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．小明在探究杠杆的平衡条件的实验中，以杠杆中点为支点。

(1)小明在杠杆两侧挂上钩码，调节钩码的数量和位置直到杠杆水平平衡，如图甲所示，此时小明将两边钩码同时向远离支点方向移动相同的距离后，杠杆_____（选填“左”或“右”）端下沉；

(2)小明在得出杠杆平衡条件后，利用杠杆平衡条件解决问题：

①如图乙所示，有一根均匀铁棒BC ，其长为L ， O 点为其重心，其所受重力300N ；

OA =

4

L ，为了不使这根铁棒的B 端下沉，所需外力F 至少应为_____N ；若F 的方向不变，微微抬起这根铁棒的B 端，所需外力F ＇至少应为_____N ； ②如图丙所示，C 物体静止在水平地面上时，对地面的压强为6×105Pa 。现将C 物体用细绳挂在轻质杠杆的A 端，杠杆的B 端悬挂D 物体，当杠杆在水平位置平衡时，C 物体对地面的压强为2×105Pa ，已知：D 物体的质量为2kg ， OA :AB=1:4。要使C 物体恰好被细绳拉离地面，则可以移动支点O 的位置，使O ＇A :AB =______。

【答案】左 100 150 1:7

【解析】

【分析】

【详解】

(1)[1]设图甲中的一个钩码重力为G ，杠杆一小格的长度为l ，据杠杆的平衡条件有

3G ⋅2l =2G ⋅3l

小明将两边钩码同时远离支点移动nl 距离后，杠杆左右两边变成

3G ⋅(2l +nl )=(3n +6)Gl ，2G ⋅(3l +nl )=(2n +6)Gl

而

(3n +6)Gl >(2n +6)Gl

所以杠杆左端下沉。

(2)①[2]据题意知，为了不使铁棒的B 端下沉，需用外力来保持平衡，此时铁棒的A 为杠杆的支点，阻力臂为OA =4L ，动力臂为AB =34

L ，据杠杆平衡条件有 G 1⋅4L =F ⋅34

L 所以此时的外力

111300N 100N 33

F G ==⨯=

[3]要将铁棒B 端稍微抬起，此时C 变成杠杆的支点，则

12

L L G F ⋅

=⋅＇ 所以此时的外力 111300N 150N 22

F G ==⨯=＇ ②[4]由题意知，D 物体的重力

G 2=mg =2kg×10N/kg=20N

挂上D 物体，杠杆在水平位置平衡时，设绳子对A 端的拉力为F 1，则有

F 1⋅OA =

G 2⋅OB

即

1220N 480N AB F G OA

=⋅=⨯= 悬挂D 物体前后，C 物体对地面压强变化

∆p =p 1-p 2=6×105Pa-2×105Pa=4×105Pa

那么C 物体与地面的接触面积

425110m 10Pa

80N 24F S p -=

==∆⨯⨯ 则C 物体的重力 G 3=F C =p 1S =6×105Pa×2×10-4m 2=120N

要使C 物体恰好被拉离地面，则A 端受到的拉力

F 2=

G 3=120N

那么

G 3⋅O ＇A =G 2⋅O ＇B

即

120N ⋅O ＇A =20N ⋅O ＇B

所以

O ＇A :O ＇B =1:6

那么

O ＇A :AB =1:7

3．如图所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。