长治物理第十一章 简单机械和功易错题Word版 含答案Word格式文档下载.docx
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【答案】平衡左1.5C变小不变顺时针杠杆自重对杠杆平衡有影响
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【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×
2L
2×
0.5N×
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
知道,将总重为G的钩码挂在杠杆A处时,杠杆的机械效率
[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
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′>η
2.小红在探究杠杆的平衡条件时,找来一个量程为5N的弹簧测力计和若干个重均为0.5N的钩码,实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm。
请回答下列问题:
(1)实验前,小红先将杠杆调至水平位置平衡,这样操作的目的是______;
(2)小红在实验中测得一组数据如下表,于是他立即得出了杠杆的平衡条件:
“F1×
L1=F2×
L2”,你认为是否合理,并说明理由:
______;
F1/N
L1/cm
F2/N
L2/cm
2
6
3
4
(3)某次实验如图所示,杠杆平衡,则以下生活中相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是______(选填“托盘天平”、“核桃夹”或“筷子”);
(4)在上图中,保持弹簧测力计的位置及拉力的方向和钩码的个数不变,钩码向左移动,若要保持杠杆平衡,则钩码到支点的距离不应超过______cm。
【答案】便于直接测量力臂不合理,只有一组实验数据,得到的结论具有偶然性核桃夹10cm
(1)[1]在探究杠杆的平衡条件时,为了便于直接测量力臂,我们将杠杆调至水平位置平衡。
(2)[2]在探究杠杆的平衡条件时,我们需要进行多次实验得到多组实验数据是结论具有普遍性,实验中由一组实验数据得到的结论具有偶然性。
(3)[3]如图所示,弹簧测力计对杠杆施加拉力的力臂大于钩码对杠杆施加拉力的力臂,是一个省力杠杆;
而托盘天平是一个等臂杠杆,核桃夹是一个省力杠杆,筷子夹菜时相当于一个费力杠杆;
所以与此图中杠杆类型相同的是核桃夹。
(4)[4]杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2cm,每个钩码重均为0.5N,则图中钩码的总重力为
弹簧测力计施加拉力的力臂
钩码向左移动,若要保持杠杆平衡,弹簧测力计量程为5N,由杠杆平衡条件可知,钩码对杠杆施加拉力的最大力臂
即钩码到支点的距离不应超过10cm。
3.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
1
50
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)
5
20
输出功率P/kW
80
720
1500
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)
120
405
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
(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
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
,风车工作1h获得的能量为
风车工作1h产生的电能为
风车发电的效率为
[7][8]风速为15m/s时,1s内获得的能量为
;
风车工作1s产生的电能为
,风车发电的效率为
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。
4.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η
0.1
1.8
0.3
2.4
83%
1.4
0.5
57%
0.2
1.0
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“>
”)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
(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
[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
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
可知η2变大。
5.小明用天平和量筒测量某金属块的密度。
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