成都西南交通大学附属中学物理第十一章 简单机械和功达标检测卷（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 1 2 3 钩码的质量/g 50 50 50 提升钩码到A点的时间/s 15 13 10
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) 输出功率P/kW 5 80 10 720 15 1500 20 1100
表三：不同风速下风力发电机每秒获得的风能：
风速v(m/s) 1s获得的能量E(104J) 5 15 10 120 15 405 20 350
(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
P?Wmgh??mgv tt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1.2?106J，风车工作1h获得的能量为
W总=1.2?106J/s?3.6?103s=4.32?109J
风车工作1h产生的电能为
W电=720kW?1h=720kW?h=2.592?109J
风车发电的效率为
W电2.592?109J?=?100%=?100%=60% W总4.32?109J[7][8]风速为15m/s时，1s内获得的能量为4.05?106J；风车工作1s产生的电能为
1.5?106J，风车发电的效率为
W电11.5?106J?=?100%=?100%=37.04% 6W总14.05?10J
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．小明想测量常见的两种简单机械的机械效率。
(1)他先测滑轮组的机械效率，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2N，测得的数据如下表：
次数 1 2 3 4 钩码总重G/N 4 6 4 4 钩码上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 0.2 测力计示数F/N 1.8 2.4 1.4 1.4 测力计移动距离s/m 0.3 0.3 0.5 1.0 机械效率率η 83% 57% 57%
①在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上_____拉动弹簧测力计；
②第1次实验测得的机械效率为________( 保留整数)，第4次实验是用____图做的(选填“a”、“b” 或“c”)；
③分析第1、3次实验数据可得结论：___________________；
(2)接着小明用如图所示的装置探究杠杆的机械效率，每个钩码的质量为m，O为支点(支点处的摩擦不计)。
①他先将2只钩码悬挂在B点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，拉力为F1，机械效率为η1；
②然后他将这2只钩码悬挂在C点，在A点竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使C点上升高
度与第一次相同，则此时弹簧测力计的示数F2将____ (选填 “>”“=”或“<”) F1； [拓展]对比杠杆实验的第①②两步，判断第②步中杠杆的机械效率η2如何变化并说明理由_________。
【答案】匀速 74% c 使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小 ＞ 见详解 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]测绳端拉力F时, 应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体处于平衡状态。 [2]第1次实验测得的机械效率为
??W有用Gh4N?0.1m?100%??100%??100%?74% W总Fs1.8N?0.3ms绳1.0m=?5 h0.2m[3]第4次实验，钩码上升的高度为0.2m，测力计移动距离为1.0m。则绳子股数为
n?第4次实验是用图c做的。
[4]分析第1、3次实验数据，提升重物相同，但第1次实验，应用图a一个动滑轮的滑轮组进行试验，第3次实验，应用图c两个动滑轮的滑轮组进行试验，第一次机械效率高于第3次实验数据，可得结论：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越小
(2)[5]钩码从B点移动到C点，阻力不变阻力臂变长，弹簧测力计位置不变，动力力臂不变，根据杠杆平衡条件可知，弹簧测力计的示数将变大，则F2>F1。
[6] η2变大，因为C点被提的高度相同，克服杠杆自身重力所做的额外功相同，钩码提升的高度增加，有用功变大，根据
W有???100%
W有?W额可知η2变大。
3．在“探究杠杆平衡条件”的实验中，杠杆刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5N。 (1)实验开始时，杠杆如图甲所示处于静止状态。为使杠杆在水平位置平衡，应将两端的平衡螺母向______移动（选填“左”或“右”）；
(2)调节杠杆水平平衡后，如图乙所示，在M点挂上2个钩码，在N点挂上3个钩码。此时，杠杆在水平位置______（选填“平衡”或“不平衡”）；
(3)用弹簧测力计和钩码配合使用，也可以探究杠杆平衡条件。如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，此时弹簧测力计示数为______N。
【答案】左 不平衡 1.2 【解析】 【分析】
(1)如果杠杆左端下沉，应向右调节平衡螺母，如果杠杆右端下沉，应向左调节平衡螺母，使杠杆在平衡位置平衡；
(2)杠杆是否平衡，取决于两边力和力臂的乘积是否相等，若Fl11?F2l2，杠杆平衡；若
F1l1?F2l2，杠杆就不平衡，会沿力和力臂乘积大的力的方向转动；
(3)左侧钩码对杠杆的作用力向下，使杠杆沿逆时针转动，则弹簧测力计施加的力使杠杆沿顺时针转动，保持杠杆平衡；杠杆平衡条件Fl11?F2l2计算出弹簧秤的示数，判断弹簧测力计的位置。 【详解】
(1)[1]图甲中，杠杆右端下沉，为了使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆两端的螺母向左调。 (2)[2]图乙中，设一格长度为L，一个钩码重G，则有
2G?4L?3G?3L
即右边的力和力臂的乘积大于左边的力和力臂的乘积，杠杆不能在水平位置平衡，会沿顺时针方向转动。 (3)[3]丙图中钩码的重力
G?4G0?4?0.5N?2N
由杠杆平衡条件Fl11?F2l2可得
拉力在A处竖直向上拉杠杆，使其在水平位置平衡，则
F?此时弹簧测力计示数为1.2N。 【点睛】
G?L22N?3L??1.2N L15L本题主要考查对“探究杠杆平衡条件”的实验内容的了解。杠杆的平衡条件：动力?动力臂?阻力?阻力臂，即Fl11?F2l2；运用此条件进行杠杆平衡的计算。
4．小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率；实验时竖直向上拉动杠杆，使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升，（支点和杠杆的摩擦不计）问：
(1)重为5N的钩码挂在A点时，人的拉力F为4N，钩码上升0.3m时，动力作用点C上升0.5m，此时机械效率η1为______？
(2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，仍用该实验装置，将钩码移到B
成都西南交通大学附属中学物理第十一章 简单机械和功达标检测卷(Word版 含解析)
