初中物理力和机械解答题

在拓展课上，小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景，设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体，沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛，物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍，不计绳重及机械的摩擦。求：

（1）人的拉力所做的功。

（2）人的拉力做功的功率。

（3）动滑轮受到的重力。

甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积 $S$成正比，与雨滴下落速度 $v$的平方成正比，即 $f=\mathit{kS}{v}^2$（其中 $k$为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为 $r$，密度为 $\rho$，比热为 $c$，球的体积为 $V=\frac{4}{3}\pi r^3$．（注 $:$所有结果均用字母表示）

（1）半径为 $r$的雨滴重力为　　。

（2）在接近地面时，大雨滴的下落速度　　小雨滴的下落速度（选填“大于”“等于”“小于” $)$，写出推理过程。

（3）假设半径为 $r$的雨滴在近地面下落 $h$高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高了多少？

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　　。

用橡皮做以下几个小实验。

（1）用刻度尺测量图中橡皮的长度为　　 $\mathit{cm}$。

（2）手用力压住橡皮，更易擦去写错的字应用的物理知识是　　越大，　　越大。

（3）用细线吊住橡皮，将一本《物理》课本　　放在课桌面上，若发现　　现象，则可以判断课桌面是水平的。

如图所示，将密度为0.6克 $/$厘米 ${}^3$、高度为10厘米，底面积为20厘米 ${}^2$的圆柱体放入底面积为50厘米 ${}^2$的容器中，并向容器内加水。 $(g$取10牛 $/$千克）

（1）当水加到2厘米时，求圆柱体对容器底的压力大小。

（2）继续向容器中加水，当圆柱体对容器底压力为0时，求圆柱体在液面上方和下方的长度之比。

如图甲所示，拉力 $F$通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水面上方一定高度处。图乙是拉力 $F$随时间 $t$变化的关系图象。不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力， $g=10N/\mathit{kg}$，求：

（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小；

（2）金属块的密度；

（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。

如图甲，有一轻质杆，左右各挂由同种金属制成、质量分别为 $m_1$和 $m_2(m_1>m_2)$的实心物块后恰好水平平衡。

（1）求左右悬挂点到支点 $O$的距离 $L_1$与 $L_2$之比。

（2）将两物分别浸没于水中（如图乙），杆将会　　（选填“左端下降”“右端下降“或“仍然平衡” $)$，试通过推导说明。

如图所示是探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验。器材有：木块A一块、砝码一个，弹簧测力计一个，长木板一块和棉布一块

（1）实验时，用弹簧测力计沿水平方向拉木块A，使其在长木板上做　 　直线运动，此时弹簧测力计示数的大小等于滑动摩擦力的大小；

（2）甲实验中，木块A受到的摩擦力为　   　N；

（3）比较甲、乙实验，可以探究滑动摩擦力的大小与　   　有关；比较　 　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；

（4）比较甲、丁实验，发现甲实验弹簧测力计的示数大于丁实验弹簧测力计的示数，小明得出；滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关，你认为他的结论是　 　（选填“正确”或“错误”）的；

（5）本实验采用的探究方法是      　（选填“控制变量法”或“等效替代法”）。

空气污染已成为人们生活中一个无法回避的问题，治理污染，人人有责，节能减排，从我做起。米玛家新购置了一辆新能源轿车，空车质量为 $900\mathit{kg}$，车轮与地面接触总面积为 $0.15m^2$， $(g$取 $10N/\mathit{kg})$求：

（1）轿车（空载）时所受重力的大小是多少？

（2）轿车（空载）停放在水平地面对地面的压强是多少？

（3）轿车在平直的高速公路上匀速行驶 $90\mathit{km}$时间为 $1h$，已知轿车匀速行驶时牵引力为 $2000N$，那么，轿车在 $1h$内牵引力所做的功是多少焦？功率是多少？

小明根据杠杆平衡条件在家测量某液体的密度，其装置放在水平面上。如图所示，轻质杠杆 $\mathit{OA}$和 $\mathit{BC}$垂直固定在一起， $\mathit{BC}$压在电子秤上， $O$为支点，且测量过程中 $O$点和 $C$点位置保持不变。

（1）调节杠杆 $\mathit{OA}$在水平位置平衡，其目的是　　。

（2）将一个质量不计的矿泉水瓶装满水，用细线将矿泉水悬挂在 $\mathit{OA}$的 $D$点上，记录此时电子秤的示数为 $m$，测量悬挂点 $D$到 $O$的距离为 $L_1$。

（3）取下装水的矿泉水瓶，将另一个完全相同的矿泉水瓶装满待测液体，用细线将矿泉水瓶悬挂在 $D$点。此时电子秤的示数小于 $m$，则待测液体的密度　　水的密度（选填“大于”，“等于“或“小于” $)$，向　　（选填“左”或“右” $)$移动悬挂点的位置，直到电子秤的示数仍为 $m$，测量此时悬挂点到 $O$的距离为 $L_2$。

（4）待利液体密度的表达式为 ${\rho }_{液}=$　　（水的密度用 ${\rho }_{水}$表示）。

（5）若考虑矿泉水瓶的质量，测量结果为 ${\rho }_{液}\text{'}$，则 ${\rho }_{液}\text{'}$　　 ${\rho }_{液}$（选填“ $>$”、“ $<$”或“ $=$” $)$。

船只停泊在岸边时，常常将缆绳缠绕在码头的立柱上，为什么缆绳要缠绕多圈呢？某校课外兴趣小组展开了研讨，他们猜想：绕绳的圈数越多，绳和立柱间的摩擦力越大，且摩擦力与绕绳的圈数成正比。为了验证猜想，该兴趣小组的同学设计了如下的实验进行探究：

（1）如图甲所示，将弹簧测力计挂在铁架台上，用棉线将重物挂在弹簧测力计下方，测出其重力为 $7.6N$，将数据记录在表格中；

（2）如图乙所示，将铁棒固定在铁架台上，将棉线在铁棒上绕1圈，读出弹簧测力计的示数为 $2.9N$，老师告诉同学们，用重力减去弹簧测力计的示数，就可以算出棉线和铁棒之间的摩擦力，随后同学们算出此时的摩擦力为 $4.7N$；

（3）逐渐增加棉线绕在铁棒上的圈数重复实验，直至弹簧测力计的示数接近于0，并将有关数据记录在表格中；

（4）棉线绕3圈时，弹簧测力计示数如图丙所示，此时示数为　　 $N$，棉线与铁棒之间的摩擦是　　（选填“静摩擦”或“滑动摩擦” $)$，该摩擦力的大小为　　 $N$；

（5）分析实验数据，在弹簧测力计的示数接近0之前，关于摩擦力与绳子缠绕圈数之间关系的探究结论是：　　。

棉线绕的圈数	弹簧测力计的示数 $F/N$	摩擦力的大小 $f/N$
0	7.6	0
1	2.9	4.7
2	1.1	6.5
3
4	0.2	7.4
5	0.1	7.5

仔细阅读材料，根据材料提供的信息回答问题：

我们已经学过杠杆的力臂和杠杆的平衡条件，如果把这些知识稍加拓宽和延伸，就可尝试用新的方法来解决一些实际问题．有固定转动轴的物体在力的作用下处于静止或匀速转动的状态称为力矩平衡状态．物理学中把力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩．力矩用M表示，即M＝FL，式中L为力臂，力臂是转动轴到力的作用线的距离．在国际单位制中，力矩的单位是牛顿•米，符号为N•m．引入力矩概念后，杠杆的平衡条件可叙述为：

使杠杆沿顺时针转动的力矩与使杠杆沿逆时针转动的力矩相等．用公式表示为：M_顺＝M_逆．

（1）力矩的表达式为：M＝　FL　，力矩的国际单位为　N•m　．

（2）用垂直于门的力推门，推力F＝80N，手到门轴的距离为0.3m，则F对门轴的力矩M为　24　N•m．

（3）如图所示，一根均匀木棒OA可绕过O点的水平轴自由转动，现有一方向不变的水平力F作用于该棒的A点，使棒从竖直位置缓慢转到偏角θ＜90°的某一位置（缓慢转动可视为匀速转动），设M为力F对转轴的力矩，对此过程中M和F判断正确的是　A　．（选填字母）

A．M不断变大，F不断变大 B．M不断变大，F不断变小

C．M不断变小，F不断变大 D．M不断变小，F不断变小

按照下列要求，作图。

（1）如图甲，开关S闭合后，根据通电导体ab的电流方向、受到磁场力F的方向，在图中标出磁铁的N极和S极。

（2）如图乙，画出作用在杠杆OA上的拉力F的力臂L₁。

（3）如图丙，小球A用钢管固定在小车的支架上，小车向左作匀速直线运动，不计空气阻力，画出小球A受力的示意图。

（4）光线通过图丁中虚线框中的透镜，传播方向发生了改变，请在虚线框中填上合适的透镜。

如图所示，将重力不计的吸盘内部空气排尽后与水平地砖完全贴合，已知贴合的面积为 $30c{m}^2$，大气压强为 $1\times {10}^5\mathit{Pa}$， $\mathit{AB}$为轻质杠杆， $O$为转轴， $\mathit{OA}$与 $\mathit{OB}$的长度之比为 $1:3$保持杠杆水平，某人在 $B$端用竖直向下的拉力 $F$将吸盘沿竖直方向刚好拉离地砖。

（1）求吸盘所受的大气压力 $F_0$

（2）求人所用拉力 $F$

（3）若人沿图中虚线方向施加拉力 $F\text{'}$将吸盘拉离地砖，请画出拉力 $F\text{'}$的力臂。

在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，装置如图所示，铝块和木块的外形相同，一端带有定滑轮的长木板固定不动，铝块通过细线与弹簧测力计相连。（忽略滑轮的摩擦）

（1）图甲中，将铝块放在水平木板上，竖直向上拉测力计，当铝块沿水平方向做　匀速直线　运动时，铝块所受滑动摩擦力大小等于测力计的示数 $F_1$，则 $F_1=$　　 $N$。

（2）比较甲、乙两次实验，可以得出：在　　　　越大，滑动摩擦力越大。

（3）图乙实验完成后，利用原有器材，还可进一步探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系，请你简要说明实验方案：　　。

（4）请你判断：图丙中，铝块水平运动时所受滑动摩擦力　　（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$图甲中铝块所受滑动摩擦力。