初中物理力和机械解答题

在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中。

（1）如图所示，为测出滑动摩擦力大小，三次实验中均用弹簧测力计沿水平方向　　拉动木块 $A$，弹簧测力计的示数 $F_1<F_2<F_3$，图中 $F_3$为　　 $N$。

（2）丙图中，若增大弹簧测力计的拉力，此时木块 $A$所受滑动摩擦力　　（变大 $/$变小 $/$不变），木块 $A$上面的砝码　　（受 $/$不受）摩擦力。

（3）比较　　两幅图，可得出：压力相同时，接触面越粗糙滑动摩擦力越大。

如图所示，画出苹果所受重力的示意图。

近年来，独轮电动平衡车深受年轻人的喜爱，如图所示，它采用站立式的驾驶方式，人通过身体的前倾、后仰实现驾驶，如表为某型号独轮电动车平衡车的部分数据，则：

质量	$10\mathit{kg}$
轮胎与地面接触面积	$30c{m}^2$
最大速度	$16\mathit{km}/h$
充满电行程	$24\mathit{km}$

（1）该车充满电后，若以最大速度行驶，能行驶的最长时间是多少？

（2）质量为 $50\mathit{kg}$的人驾驶该车，在水平地面上匀速行驶。若所受阻力为总重力的0.2倍，此时该车受到的牵引力是多大？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（3）质量为 $50\mathit{kg}$的人驾驶该车时，车对水平地面的压强是多大？

如图所示，测量物体在水平面上运动时，受到的动摩擦力的大小。

（1）测量时，要用弹簧测力计拉着物体在水平面上做　   　运动。

（2）读出图丙中弹簧测力计的示数，可测出此次实验滑动摩擦力的大小是　　 $N$。

（3）比较甲、乙、丙三图测量结果，得到的结论是：在其他条件相同的情况下，　　越大，滑动摩擦力越大。

小明在探究影响滑动摩擦力大小的因素时，提出了如下猜想：

猜想一：滑动摩擦力的大小与接触面所受的压力有关

猜想二：滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关

猜想三：滑动摩擦力的大小与接触面积有关

为了验证猜想，准备了如下器材：弹簧测力计、长木板、长方体木块和砝码。

他利用上述器材进行了如下实验：

①将木块平放在长木板上组装成如图1所示的装置。匀速拉动长木板，记下弹簧测力计的示数。

②在木块上加砝码，如图2所示。匀速拉动长木板，记下弹簧测力计的示数。

完成下列任务：

（1）在图3中画出长木板被匀速拉动时（木块相对桌面静止），长木板在水平方向上的受力示意图。

（2）通过实验步骤①②可验证猜想　一　。

（3）要完成对“猜想三”的验证，需在实验步骤①的基础上进一步实验，请你写出下一步的实验方案。

在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，小英做了如图甲所示的三次实验，用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板，第3次用表面更加粗糙的长木板。

（1）实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其在水平桌面做　   　运动，根据二力平衡知识，可知滑动摩擦力的大小　　（选填“大于”“等于”或“小于” $)$拉力的大小。

（2）比较1、2两次实验，得出结论：　　。

（3）刚开始小英做第1次实验时控制不好力度，拉力随时间变化的图象如图乙所示，木块的速度随时间变化的图象如图丙所示，则木块在第 $7s$时的摩擦力为　　 $N$。

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 $l_2$。

如图所示杠杆 $\mathit{OBA}$处于平衡状态，请分别画出 $F_1$的力臂 $L_1$和 $F_2$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？

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：　　。

如图所示，薄壁圆柱形容器置于水平地面，容器的底面积 $S=8\times {10}^{-3}{m}^2$，容器高 $0.2m$，内盛 $0.17m$深的水。 $A_1$和 $A_2$为两个均匀实心立方体物块（不吸水）， $A_1$的质量为 $0.185\mathit{kg}$， $A_2$的体积为 $3.2\times {10}^{-4}{m}^3$，（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。

（1）水对容器底部的压力为多少？

（2）将 $A_1$释放，浸没在水中，静止后受到容器底对它的支持力为 $0.6N$，求 $A_1$的体积。

（3）只将 $A_2$缓慢浸入在水中，当水对容器底部的压强最大时， $A_2$的密度至少为多少？