初中物理力和机械解答题

小飞用图1装置来探究杠杆的平衡条件，设弹簧测力计和钩码对杠杆的拉力分别为动力 $F_1$和阻力 $F_2$， $l_1$和 $l_2$分别表示动力臂和阻力臂。他的实验思路是改变 $F_2$、 $l_1$和 $l_2$，测得杠杆平衡时所需的拉力 $F_1$，来寻找 $F_1$、 $F_2$、 $l_1$和 $l_2$四个物理量之间的关系。已知实验前已调节杠杆在水平位置平衡，弹簧测力计的量程为 $0~5N$，杠杆上每一格长 $10\mathit{cm}$。

实验次数	阻力 $F_2/N$	阻力臂 $l_2/\mathit{cm}$	动力臂 $l_1/\mathit{cm}$	动力 $F_1/N$
1	4	33	30	4.4
2	4	18	30	2.4
3	4	7.5	30	1.0

（1）为便于测量力臂，弹簧测力计应沿　　方向拉杠杆，并使之在　　位置平衡；

（2）小飞首先保持 $F_2$和 $l_1$不变而改变 $l_2$，所获得的实验数据如表格所示，第1次实验中弹簧测力计示数的放大图如图2所示，则 $F_1=$　　 $N$，此时杠杆的类型与　　（选填“筷子”或“老虎钳” $)$相同；

（3）为获得更多组数据，小飞继续进行（2）中实验，则为能顺利完成实验，在改变阻力臂 $l_2$时， $l_2$应不超过　　 $\mathit{cm}$；完成上述实验后，小飞接下来还应进行的实验有①保持　　不变而改变 $F_2$；②保持 $F_2$和 $l_2$不变而改变 $l_1$。

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？

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：　　。

用直角三角尺、重垂线来判断桌面是否水平。

操作方法：（也可以用图描述操作方法）

实验现象：①若桌面水平：　    　。

②若桌面不水平：　　。

实验中利用的物理知识：重力的方向总是　　。

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。

滑旱冰是青少年最喜欢的一项运动。如图所示，小兵质量约为 $34\mathit{kg}$，所穿的四轮直排旱冰鞋每只质量为 $3\mathit{kg}$，鞋底每个轮子与地面接触面积为 $4c{m}^2$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

求：

（1）小兵自身受到的重力

（2）若比赛时小兵滑行 $1200m$用时 $2.5\mathit{min}$，小兵滑动的平均速度是多少 $m/s$。

（3）小兵单脚滑行时对地面的压强

（4）小兵在练习时，想冲上一个斜坡，请从能量角度分析他该怎样做，为什么？（不计斜坡阻力）

小刚做“探究浮力与排开液体体积关系”的实验。他先在空气中测量圆柱体的重力，弹簧测力计的示数如图甲所示；再将圆柱体逐渐浸入注有 $35.0\mathit{mL}$水的量筒中，弹簧测力计示数 $F$和圆柱体排开水的体积 $V$如表：

次数	1	2	3	4	5	6
$F/N$	1.0	0.9	0.8	0.7	0.6	0.5
$V/\mathit{mL}$	10.0	20.0	$/$	40.0	50.0	60.0

（1）图甲中弹簧测力计的读数为　　 $N$。

（2）第3次测量时量筒液面位置如图乙所示，读数为　　 $\mathit{mL}$。

（3）第3次实验时圆柱体受到的浮力 $F_{浮}$为　　 $N$。

（4）利用表中数据，在图丙中画出 $F_{浮}-V$图线。

（5）如改用酒精做实验，在图丙中在画出对应的 $F_{浮}-V$图线，并在图线上标注“酒精”。

有一台电动起重机，电动机的电功率是 $2.5\times {10}^{3}W$，它在30秒内将质量为 $1.5t$的大石头沿竖直方向匀速提升 $2m$。

（1）大石头的重力是多少 $N$？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（2）起重机提升大石头消耗的电能是多少？

（3）起重机提升大石头的效率是多少？

（4）写出一条提高起重机效率的合理建议：　              　。

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。

某兴趣小组用如图所示的实验“探究影响滑动摩擦力大小的因素”，他们提出了如下猜想：

猜想一：滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关。

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的大小有关。

（1）在测量滑动摩擦力大小时，必须水平拉着物块做匀速直线运动，滑动摩擦力的大小才等于弹簧测力计

的示数，所用的物理原理是　 。

（2）对比　　两次实验，可以验证猜想一。由数据可得，滑动摩擦力的大小与接触面间的压力大小　　（填“有关”或“无关” $)$，对比　　两次实验，可以验证猜想二。

（3）该小组的同学对比丙，丁两次实验，得出“接触面积越大，滑动摩擦力越大”的结论，你认为该结论正确吗？　　，理由是　　。

如图所示是“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验装置。

（1）甲、乙、丙三次实验分别用弹簧测力计水平拉动木块，使其做　　运动。

（2）图甲中木块受到的滑动摩擦力大小为　　 $N$，请画出图甲中木块所受滑动摩擦力的示意图。

（3）比较甲、乙两次实验，可以研究滑动摩擦力的大小与　　的关系。

（4）北方城市常常在下大雪后将煤渣均匀的铺在地面上来增大摩擦，这是应用　　两次实验得出的结论。

“暴走”是一种快速的徒步运动方式。观察分析人走路情形，可以将人的脚视为一根杠杆，如图所示，行走时人的脚掌前端是支点，人体受到的重力是阻力，小腿肌肉施加的力是动力。已知某人的质量为 $80\mathit{kg}$， $g=10N/\mathit{kg}$。

运动方式	散步	快走	慢跑	快跑
消耗能量 $E/\mathit{kJ}$	315	1165.5	1260	1764

（1）请画出小腿肌肉施加的拉力 $F$的力臂 $L_1$。

（2）根据图片，估算小腿肌肉产生的拉力是　　 $N$。

（3）人向前走一步的过程中，重心升高约 $4\mathit{cm}$，人克服自身重力约做了　　 $J$的功。

（4）通过查阅资料：人以不同方式徒步运动半小时，消耗人体内的能量如上表所示。请你从能量角度分析“暴走”能健身的原因：　　。

小丽设计了一个防踩踏模拟报警装置，工作原理如图甲所示。 $\mathit{ABO}$为一水平杠杆， $O$为支点， $\mathit{OA}:\mathit{OB}=5:1$，当水平踏板所受压力增大，电压表示数达到 $6V$时，报警器 $R_0$开始发出报警信号。已知电路中电源电压为 $8V$， $R_0$的阻值恒为 $15\Omega$，压力传感器 $R$固定放置，其阻值随所受压力 $F$变化的关系如图乙所示，踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。试问：

（1）由图乙可知，压力传感器 $R$的阻值随压力 $F$的增大而　减小　；

（2）当踏板空载时，闭合开关，电压表的示数为多少？

（3）当报警器开始报警时，踏板设定的最大压力值为多少？

（4）若电源电压略有降低，为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警，踏板触点 $B$应向　　（选填“左”或“右” $)$移动，并简要说明理由。

如图所示，工人用斜面向上、大小为 $500N$的推力，将重 $800N$的货物从 $A$点匀速推至 $B$点；再用 $100N$的水平推力使其沿水平台面匀速运动 $5s$，到达 $C$点。已知 $\mathit{AB}$长 $3m$， $\mathit{BC}$长 $1.2m$，距地面高 $1.5m$。试问：

（1）利用斜面搬运货物主要是为了　   　；

（2）货物在水平面上运动的速度为多少？

（3）水平推力做功的功率为多少？

（4）斜面的机械效率为多少？