初中物理力和机械解答题

按题目要求作图。

   （1）如图甲，观光缆车沿轨道斜向上做匀速直线运动，画出车中重物 $A$所受力的示意图。

   （2）如图乙，画出入射光线对应的反射光线和大致的折射光线。

   （3）如图丙，举着哑铃的前臂骨骼可看成杠杆，画出动力 $F_1$的示意图及阻力 $F_2$的力臂 $l_2$。

在更换家用轿车的轮胎时，剪式千斤顶是一种常用工具。图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时，将底部支撑台置于水平地面，保持千斤顶竖直，将顶升置于汽车车身下，用手摇动扳手使扳手绕 $O$点不断旋转，带动丝杆转动，通过丝杆水平拉动左端铰链，使支架向内收缩，顶升升高，从而将汽车车身顶起。丝杆上刻有梯形扣，图乙是梯形的实物图。

（1）该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的。在顶起车身的过程中，丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械？　　。

$A$．滑轮 $B$．滑轮组   $C$．杠杆   $D$．斜面

（2）现使用该剪式千斤顶更换轮胎，顶起汽车车身后，若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为 $10000N$，且等于顶升对车身的支持力，千斤顶自身重量忽略不计。

①若底部支撑台与地面接触面积为 $0.04m^2$，顶起汽车车身后手不再用力，则千斤顶对地面产生的压强是多大？

②顶起汽车车身后，为了方便更换轮胎，需要继续摇动扳手，使顶升继续升高一段距离。若人摇动扳手使顶升在 $1\mathit{min}$内升高 $12\mathit{cm}$，用千斤顶顶起车身时的机械效率为 $80\%$，则人做功的功率是多大？

用如图所示的装置做“探究杠杆的平衡条件”实验。

（1）实验开始时，杠杆的位置如图甲所示，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向　　移动（选填“左”或“右” $)$。

（2）如图乙所示，在刻度线“2”处挂2个钩码。在刻度线“4“处用调好的弹簧测力计竖直向下拉杠杆，杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 $F_1$，将弹簧测力计斜向左拉，杠杆在水平位置平衡时，其示数 $F_2$　　 $F_1$（选项“ $>$”、“ $=$”或“ $<$” $)$；再将弹簧测力计斜向右拉，杠杆在水平位置平衡时，其示数 $F_3$　　 $F_1$。

（3）得到实验结论后，利用图乙所示的装置，只借助杠杆上的刻度线，右侧只使用弹簧测力计，左侧只悬挂重物，若弹簧测力计的量程是 $0~2.5N$，当杠杆在水平位置平衡时，通过计算可知，悬挂的重物最重可达　　 $N$。

嫦娥四号月背之旅

月球是地球的天然卫星，月球绕地球公转的周期与自转周期相同，所以月球总是同一面背对地球，这一面被称为月球背面。物体在月球上的重力只有地球上的 $\frac{1}{6}$。

月球背面与地球间的通讯是一个难题，为解决该问题，我国在2018年5月成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”（如图甲所示）。2018年12月8日，我国又将嫦娥四号探测器送入太空。嫦娥四号经历地月转移、近月制动、环月飞行和落月过程，最终在月球背面软着陆，成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器。为避免嫦娥四号在着陆瞬间“闪着腰”，工作人员给它研制了4条强有力的“腿”，让它既能平稳着陆，又能有效“吸收”着陆时产生的冲击力，防止它携带的设备被震坏。在嫦娥四号的“腿”上，还“长着”脸盆一样的圆形“大脚掌”（如图乙所示）。“大脚掌”中央装有一个形如足弓的金属构件，可以有效分散冲击力。

嫦娥四号由着陆器与巡视器（即月球车，又称“玉兔二号”）组成，2019年1月3日，巡视器与着陆器成功分离，“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子有效增大了与月面间摩擦，顺利在月背表面行驶。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器，总质量仅 $135\mathit{kg}$，是世界上质量最小的月球车。

阅读短文，回答问题：

（1）“鹊桥”中继星在轨道上运行时，受到的力　    　（选填“是”或“不是”）平衡力；

（2）嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可　     　（选填“减小”或“增大”）对月面的压强；

（3）为增大与月面间的摩擦，“玉兔二号”采用的装置是　       　；

（4）若“玉兔二号”每个轮子触月面积为 $100c{m}^2$，则“玉兔二号”对水平月面的压强为　     　 $\mathit{Pa}$（地球上 $g$取 $10N/\mathit{kg})$。

有经验的司机驾驶车辆经过跨江大桥时，会提前打开车窗，以防车辆不慎落水时错失自救良机。在门窗紧闭的情况下，车辆坠入水中较深时，车内人员无法打开车门和降下车窗玻璃逃生，可选用安全锤等尖锐物体砸碎窗玻璃，让水快速进入车内，待水较多时就容易推开车门或爬出车窗逃生。请解释门窗紧闭的车辆坠入较深水中，车内人员逃生时所遇上述现象的原因和采取相应措施的理由。

如图是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。

（1）三次实验中，每次都用弹簧测力计沿水平方向拉着木板做　　运动。

（2）比较　　两次实验，可以探究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。

（3）根据乙、丙两次实验的探究结论，请说出一条你在生活中应用的例子：　　。

1852年，法拉第经过深入的思考和大量的尝试，建立了“力线”的概念。他认为在磁极周围充满了力线，依靠力线将磁极间的作用联系起来。他还利用细铁屑把这种所谓的“力线”形象地呈现出来。小科进行了如下实验：

①在玻璃板上均匀地撒上一层薄薄的细铁屑。

②把玻璃板放在条形磁铁上，观察细铁屑的分布情况。

③轻敲玻璃板，再观察细铁屑的分布情况。

请回答：

（1）如图所示为实验步骤③得到的细铁屑分布情况。请你画出经过 $A$点的磁感线。

（2）实验步骤②中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来，而步骤③中轻敲玻璃板“力线”能通过细铁屑呈现出来。上述原因分别是什么？

亲爱的同学，请你应用所学物理知识回答下列问题；

（1）如图1所示，是用来测量　　的大小的工具，使用前应　　，明确该仪器的　　和分度值；

（2）如图2所示，是手机中显示天气预报的截图，观察此图可知，当天的最大温差是　　。 $19:54$时的气温是　　；

（3）如图3所示的刻度尺，其分度值为　　 $\mathit{mm}$，小红用该刻度尺对实际长度为 $70.0\mathit{cm}$的课桌进行测量，所测得的数据约为 $66.7\mathit{cm}$，经过分析，导致该测量结果错误的原因可能是　　，纠正错误后，为了减小实验误差，还要进行　　。

小明在卸货点用水平方向的推力把箱子推到 $D$处，如图甲。经过 $A$处4秒后在 $B$处遇到方方，方方迅速取下小箱子，1秒后在 $C$处小明调整了推力，继续将大箱子推到 $D$处才撤去推力。 $\mathit{AD}$段推力与时间的关系如图乙，箱子速度与时间的关系如图丙。已知大箱子底面积为0.5平方米，质量为20千克，小箱子质量为5千克。

（1） $\mathit{BC}$段大箱子受到的摩擦力大小为　　。

（2） $\mathit{AB}$段大箱子对地面的压强为　　。

（3） $\mathit{CD}$段小明推力所做的功为　　。

如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆， $O$为支点， $B$为重心， $\mathit{BC}$为竖直方向， $A$为拉杆端点已知箱重为 $250N$， $\mathit{OA}$为 $120\mathit{cm}$， $\mathit{OC}$为 $24\mathit{cm}$。

（1）图中在 $A$点沿图示方向施加动力 $F$，箱子静止则动力 $F$的力臂为　　 $\mathit{cm}$，大小为　　 $N$。

（2）使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为　　 $N$。

（3）生活中，常把箱内较重物品靠近 $O$点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

如图为小柯制作的“杠杆力臂演示仪”，杠杆 $\mathit{AOB}$可绕 $O$点（螺母）转动， $\mathit{OA}=0.2m$， $\mathit{OB}=0.1m$， $G_1=2N$，杠杆自身重力和摩擦不计，固定装置未画出。

（1）当杠杆处于甲图所示水平位置平衡时， $G_2$的重力为　 $N$。

（2）松开螺母保持 $\mathit{OA}$不动，使 $\mathit{OB}$向下折一个角度后，再拧紧螺母形成一根可绕 $O$点转动的杠杆 $\mathit{AOB}\text{'}(B\text{'}$点对应 $B$点），保持 $G_1$位置不变，要使杠杆在图乙位置保持平衡，则 $G_2$应该移动到　　。

$A$． $B\text{'}$点处           $B$．①点处         $C$．②点处         $D$．③点处

某同学将一段细铜丝在一只铅笔上单层紧密地缠绕了20圈，形成一个钢丝圈，再用一把刻度尺取测量该铜丝圈的长度，测量情况如图1所示，该细铜丝的直径为　　 $\mathit{cm}$，在图2中体温计示数是　　 ${}^{°}\text{C}$，在图3中弹簧测力计的示数是　　 $N$

实验小组要探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”，他们猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有：

①接触面所受的压力大小；

②接触面的粗糙程度；

③接触面积的大小。

通过图所示实验操作验证这些猜想：

（1）实验中应该用弹簧测力计水平　　拉动木块在长木板上滑动，这样做是根据　　的知识得出拉力等于摩擦力，从而测出木块所受的摩擦力的大小。

（2）如果要验证猜想②，应该选择　　两幅图所示的实验步骤来操作，根据图中弹簧测力计的示数可得出结论：在其他因素相同的情况下，　　，滑动摩擦力越大。

（3）要验证猜想③，将木块切去一半，重复甲的操作过程，如图丁所示。比较甲和丁的实验结果，于是小明得出结论：滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。你认为他的结论　　（填“可靠”或“不可靠” $)$，理由是　　。

如图甲所示是路边交通指示牌，通过横杆 $A$、 $B$与立柱相连，细心的小明发现路边的立柱都是空心圆柱而不是空心方柱。

（1）小明猜想可能是空心圆柱比空心方柱的抗压能力强，为此设计了下面的探究活动，如图乙所示，分别在圆纸管和方纸管上面施加压力，观察并记录纸管的形变情况，如下表所示：

压力 $/N$ 类型	3	6	9	12
圆纸管	完好	完好	完好	完好
方纸管	完好	完好	轻度瘪	严重瘪

在探究过程中，除了要保持纸管的材料、长度、横截面积相同外，还要保持纸管的　厚度　相同。小明经过多次实验验证了自己的猜想是正确的。

（2）图甲中指示牌的总质量是 $300\mathit{kg}$，长为 $4m$，高为 $2.5m$， $\mathit{AB}$间距离为 $1m$。（忽略指示牌与立柱之间的距离， $g$取 $10N/\mathit{kg})$立柱对横杆 $B$的作用力的方向是　　，大小是　　 $N$．横杆 $B$对立柱压力的受力面积为 $400c{m}^2$，则横杆 $B$对立柱的压强是　　 $\mathit{Pa}$．立柱固定在地面上，为了增加立柱的稳定性，最好在立柱底座的　　（左 $/$右）侧增加固定螺丝。

（3）请你写出生活中应用本实验结论的一个实例　　。

如图所示，一张很长的红地毯平铺在地面上。要把地毯沿着其长度方向移动一段距离，最直接的方法就是从一端拉，但拉动整张地毯很困难，需要非常大的力。

（1）解释从一端拉动地毯需要非常大的力的原因：　　。

（2）设计一种既简单又省力的方案，能将地毯沿长度方向移动一段距离（方案可选用的工具只有圆木棒，也可不选用工具；对方案也可结合示意图描述） $:$　　。

（3）对你所设计的方案作出可行性评价：　　。