初中物理力和机械解答题

在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有：杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重为 $1N$的钩码。

（1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往　右　（选填“左”或“右” $)$调；

（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力 $F_1$和阻力 $F_2$，对应的力臂为 $L_1$和 $L_2$，由此可得杠杆的平衡条件为：　　。实验中进行多次实验的目的是　　（选填“ $A$”或“ $B$” ${)}_{:}$

$A$．取平均值减少误差

$B$．使实验结论具有普遍性

（3）将如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，则杠杆　　（选填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉” $)$；

（4）如图1所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力 $F$为　　 $N$；保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力 $F$大小将　　（选填“变大”、“不变”或“变小” $)$；

（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时，如图2所示，则物体的质量为　　 $g$。

如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以 $0.5m/s$的速度匀速拉动滑轮组，经过 $5\mathit{min}$将体积为 $0.1m^3$的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为 $0.49m/s$，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了 $12\%$（不计物体的高度、绳重和摩擦， ${\rho }_{物}=7.6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{\mathit{海水}}$取 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$。求：

（1）物体浸没在海水中受到的浮力；

（2）物体在海底时的深度；

（3）物体在海底时受到海水的压强；

（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率（不计动滑轮体积）

为了探究“当接触面相同时，滑动摩擦力大小与压力的关系”，小明设计了如图所示的实验装置。

（1）实验过程中，弹簧测力计　 　（选填“必须”或“不必” $)$沿水平方向拉着物块 $A$做匀速直线运动，此时，滑动摩擦力的大小　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$弹簧测力计的示数。

（2）在同一次实验中，小明发现，当用不同的速度匀速拉物块 $A$，弹簧测力计的示数不变，说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小　　（选填“有关”或“无关” $)$。

次数	1	2	3	4	5	6
$A$的重力 $\left(N\right)$	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0
测力计读数 $\left(N\right)$	0.8	1.3	1.6	1.9	2.4	2.8

（3）在实验中小明通过改变物块 $A$的重力进行多次实验，记录的数据如上表。通过分析可知，当接触面粗糙程度不变时，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越　　；如果滑动摩擦力与接触面受到的压力的比值等于接触面的滑动摩擦系数，则该接触面的滑动摩擦系数为　　。（结果保留1位小数）。

如图所示，实心物体 $A$漂浮在水面上，现利用电动机通过滑轮组拉动 $A$，使 $A$向下运动。已知 $A$的体积为 $1m^3$，密度为 $0.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．动滑轮重为 $1\times {10}^{3}N$，电动机工作时拉绳子的功率为 $1.2\times {10}^{3}W$且保持不变，不计绳重、摩擦和水的阻力，求：

（1） $A$的重力；

（2） $A$浸没在水中受到的浮力；

（3） $A$向下运动的最小速度；

（4） $A$向下运动过程中，滑轮组机械效率的最大值。

在图中画出南瓜受到重力 $G$的示意图。

如图甲所示，滑轮组通过轻质弹簧悬挂于 $O$点，下端悬挂一柱形物体并浸没于装有水的柱形容器中，物体上表面恰好与水平面相平，绳子 $A$端固定，忽略滑轮重，绳重及摩擦。已知容器底面积为 $200c{m}^2$，水深 $20\mathit{cm}$，物体的底面积为 $100c{m}^2$，高为 $12\mathit{cm}$，重为 $24N$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。

（1）求水对容器底的压强；

（2）求水对物体的浮力大小；

（3）求弹簧所受拉力的大小；

（4）若要使柱形物体有 $\frac{3}{4}$的长度露出水面，需打开阀门 $K$放出多少 $\mathit{kg}$的水？（题中弹簧所受拉力 $F$与其伸长量△ $x$的关系如图乙所示）

如图所示是用相同木块“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验。

（1）在实验中需　匀速　（选填“加速”、“匀速或“减速” $)$拉动木块，使拉力大小　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$滑动摩擦力大小；

（2）由　　两图所示的实验可知：压力一定的情况下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；

（3）为了研究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关，应比较　　两图所示实验；

（4）某同学想研究滑动摩擦力大小与受力面积是否有关，他将图甲中的木块沿竖直方向截掉一部分后，重复图甲所示的实验，测得木块受到的滑动摩擦力变小，由此　　选填 $($ “可以”或“不可以” $)$得出在“接触面粗糙程度相同的情况下，受力面积越小滑动摩擦力越小”；

（5）若用未校零，已有一定读数的弹簧测力计进行上述实验，则测出的滑动摩擦力大小　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$实际滑动摩擦力大小。

小熊在课外实践活动中，用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从 $100N$开始逐渐增加，每次物体被拉动的距离均为 $1m$。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象，如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦，求：

（1）由图乙可知，当物体受到的摩擦力为 $100N$时，滑轮组机械效率是多大？

（2）当滑轮组的机械效率为 $75\%$，物体以 $0.1m/s$的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率是多大？

（3）当物体与地面的摩擦力为 $1500N$时，体重为 $500N$的小熊竖直向下拉绳，还能用此滑轮组拉动物体吗？用计算结果说明。

如图所示，质量为 $100g$的物体漂浮在水面上，物体浸入水中的深度为 $6\mathit{cm}$。求：

（1）物体的重力；

（2）物体受到的浮力；

（3）物体底部受到水的压强。

汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为 $8t$ ；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为 $9t$ 。国家规定两轴货车限载车货总重 $18t$ ，请你通过计算分析该货车是否超载。

在"测定物质的密度"实验中，用电子天平测物体的 　　、用量筒测物体的 　　。在"探究杠杆平衡的条件"实验中，应使杠杆在 　　位置保持平衡，以便直接从杠杆上读出力臂的数值。

消防员趴在淤泥地上，受困者伏在其背部用力即可从淤泥里成功脱离，这与压强的知识有关。图1模拟受困者双脚站立时的场景，他对水平地面的压强为 $15000\mathit{Pa}$ ；图2模拟消防员趴在淤泥地上的场景，当受困者完全伏在消防员背上后，消防员与水平地面的接触面积为 $0.5m^2$ ，受困者与消防员的质量分别为 $60\mathit{kg}$ 和 $50\mathit{kg}$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ 。

（1）求受困者所受的重力；

（2）求图1中受困者双脚与地面的接触面积；

（3）当受困者完全伏在图2中消防员背上后，求消防员对地面的压强。

双轮电动平衡车越来越受到人们的喜爱。如图所示，质量为40kg的小红驾驶平衡车在平直的路而上匀速行驶，5min通过的路程为900m，已知平衡车的质量为10kg，轮胎与地面的总接触面积为25cm ²，g取10N/kg。求：

（1）平衡车的速度；

（2）平衡车的重力；

（3）小红驾驶平衡车时，车对地面的压强。

小红和爸爸散步时，看见小区内的一种健身器械坐拉器，如图甲所示，为了对它进行研究，小红简化了它的结构，画出了它的模型图，如图乙所示。她发现坐在坐拉器座椅上的人，用力向下拉动手柄A时，操作杆AB会绕着转轴O转动，连杆BD拉动杆OC绕转轴0转动，将座椅向上抬起，（g取10N/kg）

（1）小红让爸爸静止坐在坐拉器的座椅上，小红竖直向下拉动手柄，将爸爸抬起经过测量，手柄竖直向下移动30cm，座椅竖直升高9cm，用时5s

①小红利用坐拉器抬起爸爸时，以下说法正确的是 　　

A．可以省功

B．一定定费力

C．爸爸越重，坐拉器的机械效率越高

D．爸爸被抬得越高，坐拉器的机械效率越高

②若爸爸的质量为60kg，利用坐拉器抬起爸爸的机械效率为90%，则小红抬起爸爸所做功的功率为多少？

（2）小红想通过图乙的模型，估算自己坐在坐拉器上抬起自己的拉力。图乙中OA：OB＝6：1，O′C：O'D＝2：1，此时AB杆处于水平位置，BD杆垂直于杆AB和O′C，BD杆对AB和OC杆的拉力均沿着BD，且大小相等。若手臂对手柄A的拉力方向和人的重力方向视作同一直线，物体间相互作用力的大小相等、方向相反，忽略坐拉器的自重、转动时的摩擦和座椅的尺度，若小红的质量为40kg，则此时小红让自己保持图乙的状态，需要对手柄A施加竖直向下的拉力为多大？

在"探究影响滑动摩擦力大小的因素"实验中，利用长木板、毛巾、木块、砝码及弹簧测力计进行实验。

（1）实验中，为了测量滑动摩擦力的大小，用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，应使其做 　　运动。图甲中木块与木板表面间滑动摩擦力大小为 　　N。

（2）比较甲、乙两图中弹簧测力计示数，结论是滑动摩擦力大小与 　　有关；比较 　甲丙　两图中弹簧测力计示数，结论是滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关。

（3）实验现象说明，如果要取得拔河比赛的胜利，组队时应选体重 　　（选填"大"或"小"）的。同学参加比赛，同时在比赛中选用图丁中 　　（选填"（a）"、"（b）"或"（c）"）类型的鞋。