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/s150152501335010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%4.3210JW 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。
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 OAG OB ⨯=⨯水即153102G G OB cm G OA cm -===石水水 由上式整理可得32V 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32ρρρ-=石水水 所以石块的密度333355 1.010kg/m 2.510kg/m 22ρρ==⨯⨯=⨯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______调，至杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是_____________；(2)某同学进行正确的实验操作后，能不能根据图甲的这一组数据得出探究结论？_________（填“能”或“不能”）。
理由是___________；(3)如图甲所示，杠杆水平位置平衡。
如果在杠杆两侧各加上一个相同的钩码，则杠杆_____（填“左”或“右”）端将下沉；(4)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时，若杠杆仍然保持在水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】右消除杠杆自身的重力对实验结果的影响不能一次实验具有偶然性，不具备必然性右变大【解析】【分析】【详解】(1)[1][2]杠杆右端下沉，应将杠杆重心向左移，所以应将两端的平衡螺母（左端和右端均可）向左调节，直至重心移到支点处，使杠杆重力的力臂为零，这样就减小了杠杆的自重对实验的影响；当杠杆在水平位置平街时，力的方向与杠杆垂直，力臂等于支点到力的作用线的距离，力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来。
(2)[3][4]用实验来探究物理规律时，要采用多次实验，用多组实验数据来总结实验结论，实验结论具有普遍性，如果只有一次实验数据，总结的实验结论具有偶然性，所以不能用一次实验总结实验结论。
(3)[5]设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格代表L，如果在图甲中杠杆两侧各添加一个相同的钩码时，杠杆的左端G L GL⨯53=15杠杆的右端⨯44=16G L GL故右>左，则右端将下沉。
(4)[6]乙图中，弹簧测力计竖直向上拉杠杆时，拉力力臂为OC，弹簧测力计向右倾斜拉杠杆，拉力的力臂小于OC，拉力力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。
4．对于杠杆的原理，我国古代也很注意研究，在古书《墨经》中就对杆秤作了科学的说明。
某物理小组探究如图所示的一杆秤，通过观察和测量知道：杆秤上标有刻度，提纽在B点，秤钩在A点，O点为刻度的起点（为零刻度点，在B点左侧）。
用刻度尺量出OA=l1，OB=l2。
(1)秤钩不挂重物时，秤砣挂在O点时杆秤平衡，则重心C应在B点的__________侧（选填“左”、“右”或“不确定”）。
设该杆秤秤砣的质量为m，则杆秤自身重力（不含秤砣）和它的力臂的乘积是__________。
(2)物理小组利用空瓶（空瓶质量比秤砣质量小一些）、细线和原有秤砣测出原秤砣的质量。
方法是：用细线系在空瓶上并置于__________点，慢慢往瓶中加沙子，如果杆秤恰能平衡，相当于新做了一个秤砣，再把它挂在秤钩上，移动原秤砣位置至杆秤平衡，秤杆上的读数即为原秤砣质量。
(3)物理小组通过查资料得到“如果杠杆受两个阻力，杠杆的平衡条件是：F 动l 动=F 阻l 阻+F ′阻l′阻，如图所示”。
则上一问中实际上只要有刻度尺利用科学推理也可测得秤砣质量，方法是：设想有两个完全一样的原秤砣甲、乙，将甲置于A 点，乙置于B 点右侧某点，杆秤恰好平衡。
由杠杆的平衡条件可知，量出长度l 1、l 2后，只须从B 点起向右量出长度__________，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量m 。
【答案】右 2mgl O 1l 【解析】 【分析】 【详解】(1)[1][2]由于O 点是刻度的起点，即秤钩上不挂重物时，秤砣的位置应该在O 点，提起B ，杆秤平衡，把秤砣作用在杆秤上的力看成动力，则阻力就是杆秤的重力作用点（重心）应该在B 点的右侧；且根据杠杆的平衡条件可得mgl 2=G 杆秤×力臂(2)[3]做一个新秤砣的方法就是采用等交换替代法，由于秤砣放在O 点处时能与杆秤的自重相平衡，那么如果我们也在O 点用细线系一个小瓶，向里面加入适量的沙子，待杆秤平衡时，小瓶与沙子所起的作用就与秤砣的作用一样，故它们的质量是相等的。
(3)[4]根据已经得出的两个阻力的平衡规律，如果放在杆秤上，则存在如下关系mg ×（l 1+l 2)=mg ×l ′+G 杆秤×力臂将第(1)问的关系式代入可得mg ×l 1=mg ×l ′即l ′= l 1，故只需要从B 点起向右量出长度l 1，该位置杆秤上的读数即为秤砣的质量。
5．小明和小红利用如图所示装置探究杠杆的平衡条件。
(1)若实验前杠杆如图甲所示，可将杠杆两端的平衡螺母向______(填“左”或“右”)调节，使杠杆在水平位置平衡。
(2)在实验过程中，调节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______。