九年级物理上册第十一章 简单机械和功专题练习(解析版)

九年级物理上册第十一章简单机械和功专题练习（解析版）一、初三物理第十一章简单机械和功易错压轴题提优（难）1．在“探究杠杆平衡条件的实验”中：(1)图甲中，杠杆静止时处于_________（选填“平衡”或“不平衡”）状态．为使杠杆在水平位置平衡，小明应将杠杆两端的平衡螺母向_______（选填“左”或“右”）移。

(2)如图乙所示，在A 点挂 2 个重力均为 0.5N 的钩码，在B 点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆，使其在水平位置平衡，弹簧测力计的示数为______________N。

(3)如图丙，保持A 点所挂砝码的数量和位置不变，将弹簧测力计绕B 点从a 位置转到b 位置，杠杆始终保持水平平衡，在此过程中拉力F 与其力臂的乘积变化情况是______________。

A．一直变小 B．一直变大 C．一直不变 D．先变小后变大(4)竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丁所示，此过程中，拉力的力臂_________，弹簧测力计的示数__________（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。

(5)若要使图丁状态下的弹簧测力计读数减小，可将弹簧测力计绕B 点 _____（选填“顺时针”或“逆时针”）方向转动一个小角度。

(6)小华用如图戊装置进行探究，发现总是无法得到教材上所列出的杠杆平衡条件，其原因是_____________________________________。

(7)小明用如图戊所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”．实验时，将总重为G 的钩码挂在杠杆A 处，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s，则杠杆的机械效率η=__________（用题中字母表示）。

若将钩码移动到B 点，仍将它匀速提升h 的高度，则此时弹簧测力计的示数F'________（选填“>”“=”或“<”）F，杠杆此时的机械效率η´___________η（选择“>”、“=”或“<”）。

【答案】平衡左 1.5 C 变小不变顺时针杠杆自重对杠杆平衡有影响Gh×100% > >Fs【解析】【分析】【详解】(1)[1]杠杆处于静止状态或匀速转动状态都为杠杆的平衡状态；所以，图甲中实验前没挂钩码时，杠杆处于静止的平衡状态。

[2]由于杠杆左端上翘，调节时重心应向左移动，应将杠杆两端的平衡螺母向左移，使杠杆在水平位置平衡。

(2)[3]如图乙所示，在刻度线A处挂两个钩码，在刻度线B处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，杠杆在水平位置时，每个钩码为G=0.5N，每小格为L，根据杠杆的平衡条件知道，即2G×3L=F×2L2×0.5N×3L=F×2L解得F=1.5N(3)[4]将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中，钩码的重力不变，其力臂OA不变，即阻力与阻力臂的乘积不变；由于杠杆始终保持水平平衡，所以根据杠杆的平衡条件知道，拉力F与其力臂的乘积也是不变的。

故选C。

(4)[5][6]力臂等于支点到力的作用线的距离，竖直向下拉弹簧测力计，使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度，如图丁所示，此过程中，弹簧测力计拉力的力臂变小，钩码对杠杆拉力的力臂也变小，但是根据三角形的相似性，动力臂和阻力臂的比值是不变的，所以拉力大小不变。

(5)[7]根据杠杆平衡条件知道，要使弹簧测力计读数减小，在阻力和阻力臂不变时，需要增大动力臂，当弹簧测力计与杠杆垂直时，动力臂最长，拉力最小，所以需要将弹簧测力计顺时针转动。

(6)[8]利用如图戊所示装置进行探究，杠杆的重心没有通过支点，杠杆的自重对杠杆平衡有影响。

(7)[9]由W W η=有总知道，将总重为 G 的钩码挂在杠杆 A 处时，杠杆的机械效率 W Gh W Fsη==有总[10]由图示知道，将钩码移动到B 点时，阻力和动力臂都不变，阻力臂增大，由1122Fl F l =知道，动力将增大，即F ′＞F[11]将钩码移至B 点，提升相同高度，有用功相同，弹簧测力计竖直移动的距离不同，B 点时杠杆上上升的高度小些，做的额外功小些，所以机械效率变大，即η′＞η2．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 50 152 50 13 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 mghP 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6⨯，风车工作1h获得的能量为1.210J639W⨯⨯⨯⨯=1.210J/s 3.610s=4.3210J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。

3．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 钩码总重G /N 钩码上升的高度h/m 测力计示数F /N 测力计移动距离s /m 机械效率率η1 4 0.1 1.8 0.32 6 0.1 2.4 0.3 83% 34 0.1 1.4 0.5 57% 440.21.41.057%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F 1，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F 2将____ (选填 “>”“=”或“<”) F 1； [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4N 0.1m 100%100%100%74%1.8N 0.3mW Gh W Fs η⨯=⨯=⨯=⨯=⨯有用总[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1.0m=50.2ms n h ==绳 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F 2>F 1。

[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100%W W W η=⨯+有有额可知η2变大。

4．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 =4L，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 。