重庆巴蜀中学物理第十一章简单机械和功单元测试卷(含答案解析)一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优(难)1.小苗利用刻度均匀的轻质杠杆进行“探究杜杆的平衡条件”实验,已知纡个钩码重0.5N。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置半衡。
(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在B点悬挂_______个钩码。
(3)如图乙所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弾簧测力计在C点竖直向上拉,仍使杠杆在水平位置平衡,测力计的拉力为__________N;若在C点改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】右 3 1.5 变大【解析】【分析】【详解】(1)[1]杠杆在使用前左端下沉,说明左侧力与力臂的乘积大,应将平衡螺母向右调节。
(2)[2]设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件:F A L A=F B L B,得4G×3L=F B×4L解得F B=3G即需在B点处挂3个钩码。
(3)[3]取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上的拉力,根据杠杆的平衡条件:F A L A=F C L C,得4G×3L=F C×4L解得F C=3G=3×0.5N=1.5N[4]如改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,阻力和阻力臂不变,动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计示数变大,才能使杠杆仍然水平平衡。
2.如图,小明在“研究杠杆平衡条件”的实验中所用的实验器材有:刻度均匀的杠杆,支架,弹簧测力计,刻度尺,细线和相同的重0.5 N重的钩码若干个。
(1)如图A所示,实验前,杠杆左侧下沉,则应将左端的平衡螺母向______(选填“左”或”右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;(2)在图B中杠杆平衡了,若在杠杆左右两边同时增加一个相同的钩码,则杠杆向______(选填“左”或”右”)倾斜;(3)甲同学通过对一组数据分析后得出的结论是:动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离,与小组同学交流后,乙同学为了证明甲同学的结论是错误的,他做了如图C的实验,已知杠杆上每个小格长度为5 cm,每个钩码重0.5 N,当弹簧测力计斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡,此时乙同学发现,动力×动力臂______(选填“等于”或“不等于”)阻力×阻力臂。
实验C______(选填“能”或”不能”)说明甲同学结论是错误的。
【答案】右右等于能【解析】【分析】【详解】(1)[1]图A中,杠杆左侧下沉,应向右调节平衡螺母,直到杠杆在水平位置平衡。
(2)[2]在图B中,据杠杆的平衡条件得3G⋅2F=2G⋅3L在左右两边同时增加一个相同的钩码,则左右两边分别变成4G⋅2F,3G⋅3L而4G⋅2F<3G⋅3L所以杠杆向右倾斜。
(3)[3][4]由图C知,此时4×0.5N×3×0.5cm=3N×12×4×0.5cm即:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
而此时,动力臂并不等于支点到动力作用点的距离,所以能证明甲同学的结论是错误的。
3.图甲是某型号的抽水马桶水箱进水控制装置的示意图,浮子是有上底无下底的圆柱形容器,中间有圆柱形的孔(图乙是浮子的放大示意图),壁的厚度忽略不计,浮子通过圆孔套在直杆上,并与调节螺母紧密相连,手动上下移动调节螺母,可以使浮子的位置随之上下移动,轻质细杆AB可绕O点旋转,A端与直杆底端相连,B端装有塞子当水箱的进水孔进水,水面接触到浮子下端后,浮子内的空⽓开始被封闭压缩,随着水位继续上升,浮子上升带动直杆向上运动,当水位上升到一定高度,AB杆处于水平位置时,塞子压住进水孔,进水孔停止进水。
(1)为测出浮子上底面的面积,现有刻度尺、量筒和水,请完成实验: ①将浮子倒置后,用刻度尺测出浮子内的深度h ; ②将浮子装满水,用_______________________;③浮子上底面的面积表达式:S 上=_________(用所测量物理量的符号表示)。
(2)若浮子上升的过程中内部被封闭的空气不泄露,用上述方法测得的浮子上底面的面积为10cm 2,外界大气压为1.0×105Pa ,浮子、直杆、细杆AB 、塞子的重力及所受浮力均不计,忽略所有摩擦,当进水孔停⽓进水时,浮子内的⽓体压强为外界大气压强的1.2倍,OA =6cm ,OB =4cm ,塞子受到水的压力为___________N 。
(3)科学研究表明,⽓定质量的⽓体,在温度不变时,其压强与体积成反比,当进水孔的水压过大时,塞子被冲开,水箱内的水位超过⽓定⽓度,会使水溢出,若通过移动调节螺母的方法保证⽓桶正常使用,应如何移动调节螺母:__________。
【答案】量筒测出浮子里面水的体积V Vh30 适当向下移动 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1]将浮子装满水,利用量筒测出浮子里面水的体积V 。
[2]根据体积计算公式,可知浮子上底面的面积表达式为V S h=上(2)[3]已知浮子内的气体压强为01.2p p =则浮子内外气体压强差为000.2p p p p ∆=-=浮子上底面所受内外气体压力差方向向上,为00.2F pS p S ∆=∆=浮子对直杆A 端向上的作用力为A F F =∆以细杆为研究对象,处于水平位置时,根据杠杆平衡条件可知A B F OA F OB ⋅=⋅则塞子受到水的压力为5420.06m0.20.210Pa1010m30N0.04mB AOA OAF F p SOB OB-=⋅=⋅=⨯⨯⨯⨯=(3)[4]当进水孔的水压过大时,应适当向下移动螺母,减小浮子内部气体的体积,使浮子内部的压强变大,则A端受到的向上的拉力就变大,根据杠杆平衡条件可知塞子对水的压力就变大,则塞子就不容易冲开。
4.某同学在河边玩耍时捡到一块石头:(1)将木杆的中点O悬挂于线的下端,使杆在水平位置平衡,这样做的好处是可以消除_____对杆平衡的影响;(2)将左端A与弹簧测力计相连,用细线把石头挂于OA的中点C,弹簧测力计竖直向上提起A端,使杆保持水平,测力计示数如图所示,则拉力大小为_____N;将石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触,保持杆水平,记下弹簧测力计此时示数为2.7N;(3)通过计算,浸没后石头受到的浮力大小为_____N,石头的密度为_____kg/m3(已知ρ水=1.0×103kg/m3);(4)若上述(2)步骤中,只是杆未保持水平,则测量结果_____(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】杠杆自重 4.2 3 2.8×103不变【解析】【分析】本题考查固体密度的测量。
【详解】(1)[1]将木杆的中点O悬挂于线的下端,使杆在水平位置平衡,这样做的好处是可以消除杠杆自重对杆平衡的影响。
(2)[2]如图弹簧测力计的分度值是0.2N,所以拉力大小为4.2N。
(3)[3]根据杠杆的平衡条件以及C是OA的中点,可得122112F LF L==解得G=F1=2F2= 2×4.2N=8.4N而石头的质量8.4N =0.84kg 10N/kgG m g ==石 石头浸没于装有水的玻璃杯中且不与杯子接触,保持杠杆水平,弹簧测力计此时示数为2.7N ,再次根据杠杆的平衡条件计算出此时石头对C 点的拉力为5.4N ,则浸没后石头受到的浮力大小F 浮=G ﹣F =8.4N ﹣5.4N =3N[4]又F 浮=ρ液gV 排,所以43333N ==310m 1.010kg/m 10N/kgF V V g ρ-==⨯⨯⨯浮石排液 所以石块的密度33430.84kg=2.810kg/m 310mm V ρ-==⨯⨯石石石 (4)[5]若上述(2)步骤中,只是杠杆未保持水平,虽然力的作用线不在杠杆上,但是两个力的力的作用线的比值是不变的,所以不会影响最终的结果。
【点睛】关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可。
5.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/s1 50 15 25013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 mgvt 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%4.3210JW 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%4.0510JW 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。