初中物理力和机械试题

带着移居火星生活，实现人类真正走出地球的梦想，"天问一号"火星探测器于2020年7月23日发射，历时10个月，于2021年5月15日成功在火星着陆（如图）。中国成为第3个触摸这颗红色星球的国家！

（1）"天问一号"火星探测器由"长征五号"运载火箭担任发射任务。几乎所有火箭发射都选择朝东方向是因为地球 　　，使火箭在地面未发射之前，已经具有了一个向东的速度，从而节省推进剂。

（2）本次探测的一个重要任务是寻找火星上是否存在 　　，以回答"火星是否存在支持生命的环境"。

（3）假如能成功移居火星，我们会比在地球上跳得更高，树木会长得更高，原因是火星的质量比地球小，其重力加速度 $g\text{'}$ 比地球的重力加速度 $g(9.8$ 牛 $/$ 千克）也小的缘故。若质量为240千克的"祝融号"在火星上受到的重力为902.4牛，则火星上的重力加速度 $g\text{'}$ 大小为多少？

下列是某科学研究小组探究杠杆平衡条件的实验过程：（本实验均使用轻质杠杆）

实验1：在直杠杆水平平衡时（如图甲所示）进行实验，记录多组数据。得出： $F_1\times s_1=F_2\times s_2$ （注 $:s_1$ 和 $s_2$ 分别表示支点 $O$ 到 $F_1$ 和 $F_2$ 的作用点的距离）。在直杠杆倾斜平衡时（如图乙所示）进行实验，也得到了同样的结论。

该结论适用于所有平衡时的杠杆吗？

实验2：科学研究小组用一侧弯曲的杠杆进行如图丙所示的实验，移动钩码，改变钩码数量，记录数据如表，分析表格数据发现上述结论并不成立，但发现一个新的等量关系，即： 　　。

实验次数	$F_1/N$	$s_1/\mathit{cm}$	$F_2/N$	$s_2/\mathit{cm}$	$l_2/\mathit{cm}$
1	1.0	10.0	0.5	21.3	20.1
2	1.5	20.0	1.0	31.7	29.8
3	2.0	30.0	2.5	25.5	24.0

$s$ 和 $l$ （支点到力的作用线的距离）这两个量在研究杠杆平衡条件时，哪个量才是有价值的呢？研究小组的同学观察到：支点到 $F_1$ 的作用点的距离 $\left(s_1\right)$ 与支点到 $F_1$ 的作用线的距离 $\left(l_1\right)$ 是相等的。研究小组的同学又进行了实验。

实验 $3:$

①移动钩码，使杠杆 　　，并使杠杆处于平衡状态。

②记录 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

③改变钩码数量，移动钩码，记录杠杆处于平衡时的多组 $F_1$ 、 $s_1$ 、 $l_1$ 和 $F_2$ 、 $s_2$ 、 $l_2$ 。

④分析实验数据，得出弯杠杆的平衡条件。

最后，通过科学思维，得出所有杠杆的平衡条件都是： $F_1\times l_1=F_2\times l_2$ 。杠杆的平衡条件可用于解释许多杠杆应用，如用图1方式提升物体比用图2方式省力，就可用杠杆的平衡条件作出合理解释。

请回答：

（1）在研究一侧弯曲的杠杆时，发现的一个新的等量关系是 　　。

（2）将实验3中的①填写完整。

（3）"支点到力的作用线的距离"在科学上被称为 　　。通过探究杠杆平衡条件的实验，使我们深深认识到建立这一科学量的价值。

（4）用图1方式提升物体比用图2方式省力的原因是 　　。

传统的漂流需要筑坝蓄水，受降雨变化影响很大。近期各大景区都推出了新型玻璃栈道漂流，此漂流只需在玻璃栈道内加入少量水，就可以让橡皮艇在玻璃栈道内快速滑下（如图）。下列有关说法中，错误的是 $($ 　　 $)$

A．	在玻璃栈道内加入少量水主要是为了减小下滑时橡皮艇受到的摩擦力
B．	橡皮艇加速下滑，说明力能改变物体的运动状态
C．	以下滑时的橡皮艇为参照物，旁边的树木是静止的
D．	人坐在橡皮艇上，橡皮艇凹陷说明力能改变物体的形状

2020年12月17日，"嫦娥五号"返回器携带了超过2千克的月球岩石及土壤样本，在预定区域成功着陆。下列有关说法正确的是 $($ 　　 $)$

A．	月球岩石带回地球后质量变大
B．	月球岩石带回地球后受到的重力不变
C．	月球土壤带回地球后密度变大
D．	月球土壤和地球土壤相比不含空气

已知一根质量分布均匀的圆柱体木料质量为 $60\mathit{kg}$ ，体积为 $0.1m^3$ 。问：

（1）此木料的密度为多少？

（2）如图所示，甲、乙两人分别在 $A$ 点和 $B$ 点共同扛起此木料并恰好水平，其中 $\mathit{AO}=\mathit{BO}$ ， $O$ 为木料的中点。求此时乙对木料的作用力大小。

（3）若在（2）中当乙的作用点从 $B$ 点向 $O$ 点靠近时，请列式分析此过程中甲对木料作用力大小变化情况。

小金同学为了制作弹簧测力计，对一根弹簧进行了探究：将弹簧的一端固定，另一端悬挂钩码，记录弹簧的长度与它受到的拉力之间的关系。如表所示：

拉力     $\left(N\right)$	0	0.5	1.0	1.5	2.0	3.0	4.0
弹簧长度     $\left(\mathit{cm}\right)$	6.5	7.5	8.5	9.5	11.0	14.2	18.0

若用此弹簧制作弹簧测力计，请回答以下问题：

（1）从表格信息可得，它的最大称量是 　　 $N$ 。

（2）若该弹簧测力计的最小刻度为 $0.1N$ ，则相邻刻度线之间的距离为 　　 $\mathit{cm}$ 。

（3）当该弹簧测力计悬挂 $75g$ 的重物时，弹簧将伸长 　　 $\mathit{cm}$ 。

如图所示，闭合电磁铁开关 $S$ ，条形磁铁静止在水平桌面上。下列判断正确的是 $($ 　　 $)$

A．	条形磁铁受到电磁铁对其向左的作用力
B．	条形磁铁受到桌面对其向左的摩擦力
C．	将滑动变阻器的滑片向右移动，条形磁铁受到的摩擦力不变
D．	若只改变电源的正负极，条形磁铁受到的摩擦力变大

下列说法最接近实际的是 $($ 　　 $)$

A．	人体正常的温度约为 ${22}^{°}\text{C}$
B．	人正常骑自行车的速度约为 $20m/s$
C．	一枚一元人民币硬币的质量约为 $50g$
D．	一本《科学》课本的重力约为 $3N$

在图中，画出动力 $F$ 的力臂 $L$ 。

如图甲所示，用动滑轮将正方体物块从装有水的容器底部缓慢匀速提起，拉力 $F$ 随提升高度 $h$ 变化的关系如图乙所示。物块完全离开水面后，动滑轮的机械效率为 $87.5\%$ ，绳重和摩擦忽略不计。下列选项正确的是 $($ 　　 $)$

A．	物块的边长为 $0.6m$
B．	动滑轮重为 $300N$
C．	提升物块完全离开水面前，动滑轮的机械效率大于 $87.5\%$
D．	将物块提升至上表面与水面相平的过程中拉力 $F$ 做的功为 $1650J$

如图的四幅图中，通过增大压力的方法增大摩擦力的是 $($ 　　 $)$

A．	用力握紧球拍	B．	滚动轴承
C．	车轴加润滑油	D．	鞋底有花纹

在"探究杠杆平衡条件"的实验中：

（1）实验前，若使如图1所示的杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向 　　（选填"左"或"右" $)$ 调节。

（2）实验时，在已调平衡的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码位置，使杠杆重新在水平位置平衡，三次实验获得的数据如表所示。分析可得杠杆的平衡条件是 　　。

次数	动力     $F_1/N$	动力臂     $l_1/\mathit{cm}$	阻力     $F_2/N$	阻力臂     $l_2/\mathit{cm}$
1	1.0	15.0	1.5	10.0
2	1.0	20.0	2.0	10.0
3	2.0	15.0	3.0	10.0

（3）为了进一步验证实验结论，又做了如图2所示的实验，在杠杆水平平衡时：

①已知每个钩码的质量均为 $50g$ ，则此次实验中阻力 $F_2$ 大小为 　　 $N$ ，阻力臂 $l_2$ 为 　　 $\mathit{cm}$ ； $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

②请你在图中画出动力 $F_1$ 的力臂。

钢丝钳的钳柄上套有橡胶套：①橡胶套上刻有凹凸不平的花纹，目的是增大手与钳柄之间的 　　；②橡胶是 　　（选填“导体”或“绝缘体” $)$，用钢丝钳维修电路时可防止触电。

创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具 $--$ 密度秤。其中经防腐处理的合金块重 $8N$ ，体积 $100c{m}^3$ ，秤砣重 $2N$ ，秤纽处 $O$ 到 $A$ 端长 $10\mathit{cm}$ 。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中（不接触容器），调节秤砣位置使秤杆水平平衡，秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。请解答下列问题 $(g=10N/\mathit{kg}):$

（1）在底面积为 $100c{m}^2$ 的烧杯内装入 $20\mathit{cm}$ 深的待测液体，测量情况如图，测得 $\mathit{OC}$ 长 $34\mathit{cm}$ 。求秤杆 $A$ 端受到绳子的拉力大小。

（2） $C$ 点刻度表示的待测液体密度多大？

（3）以上过程中合金块放入前后，待测液体对烧杯底部压强变化多少？

（4）请列出秤砣悬挂位置到秤纽 $O$ 点距离 $L$ 与待测液体密度 $\rho$ 的函数关系式，并说明制成的密度秤刻度是否均匀。

物理兴趣小组自主探究得知"接触面粗糙程度一定时，滑动摩擦力的大小与压力大小成正比"，他们应用该规律及相关知识分析了如图所示的物理过程。已知物体 $A$ 重 $10N$ ， $B$ 、 $C$ 重均为 $4N$ ，不计绳重及其与滑轮的摩擦。当在绳端挂上物体 $B$ 时（如图甲），物体 $A$ 沿水平面向右做匀速运动， $A$ 所受摩擦力为 $f_1$ ；接着把物体 $C$ 放在 $A$ 上，三者停止运动时（如图乙）， $A$ 所受摩擦力为 $f_2$ ；再用力 $F$ 竖直向下拉物体 $B$ ，使物体 $A$ 、 $C$ 一起向右做匀速运动（水平面粗糙程度不变）。下列计算结果正确的是 $($ 　　 $)$

A．	$f_1=4N_{}{f}_2=0N_{}F=1.6N$
B．	$f_1=2N_{}{f}_2=0N_{}F=5.6N$
C．	$f_1=4N_{}{f}_2=4N_{}F=5.6N$
D．	$f_1=4N_{}{f}_2=4N_{}F=1.6N$