初中物理力和机械解答题

如图所示为测定动滑轮机械效率的示意图。用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为 $200g$的钩码从 $A$位置匀速提升至 $B$位置，同时弹簧测力计从图中的 $A\text{'}$位置匀速竖直上升至 $B\text{'}$位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为 $F$，弹簧测力计的示数如图乙所示，请根据所做实验进行分析 $(g=10N/\mathit{kg})$；

（1）弹簧测力计的示数为　   $N$：拉力 $F$所做的功为　　 $J$。

（2）动滑轮的机械效率约为　　。（结果保留一位小数）

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？

如图所示是正在建造中的我国自主设计的首艘科考破冰船“雪龙2号”，它将助力我国极地科考工作。该船设计空载排水量为 $8000t$，满载排水量为 $14000t$，能在厚冰层上连续破冰。（排水量为轮船在水中排开水的质量， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。

（1）空载时该船受到的重力为多少 $N$？

（2）假设破冰船在 $1.5m$厚的冰层海域以 $7.2\mathit{km}/h$的速度匀速直线破冰时所受的阻力为 $2\times {10}^{7}N$，则此时破冰船推进功率为多大？

按照题目要求作图：

（1）画出图甲中入射光线对应的反射光线；

（2）画出图乙中小球 $A$所受重力的示意图；

（3）在图丙中画出拉力 $F$的力臂 $l(O$为支点）；

（4）用笔画线代替导线，将图丁中的开关和灯泡正确连入家庭电路中。

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。

为了探究物体所受重力与质量的关系，某实验小组进行了实验，

（1）钩码所受重力的大小用　 　进行测量，测量时钩码必须处于　　状态；

（2）他们将测出的数据记录在表格中并进行了处理，通过分析发现有一次测量数据存在问题，这个数据是　　；重新测量并进一步分析数据，得出的结论是：　　。

$m\left(g\right)$	$G\left(N\right)$	$G/m(N/\mathit{kg})$
100	1	10
200	2	10
300	1.5	5

如图所示，一个内底面积为 $100c{m}^2$ 的柱形容器中盛有深度为 $60\mathit{cm}$ 的水，水底有一块底面积为 $50c{m}^2$ ，高 $6\mathit{cm}$ 的长方体铝块。现用一电动机以恒定不变的输出功率把铝块提出水面并继续提升一段距离。已知铝块浸没在水中时上升速度恒为 $0.27m/s$ 。铝的密度为 $2.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ ，铝块提升过程中受到的阻力、绳子自重和摩擦等都不计。

求：（1）铝块的重力。

（2）把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间。

（3）电动机输出功率的大小。

（4）铝块完全露出水面后匀速上升的速度。

（5）铝块从浸没于水中到完全露出水面，水对容器底部压强的减小值。

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？

在”探究影响滑动摩擦力大小的因素“的实验中，小亮所做的三次实验情况如图甲、乙、丙所示。

（1）图甲中，用弹簧测力计拉着木块在水平木板上做匀速直线运动，由于滑动摩擦力与弹簧测力计对木块的拉力是一对　   力，此时摩擦力的大小为　　 $N$。

（2）通过比较甲、乙两图可知，当接触面受到的压力一定时，　　，滑动摩擦力越大。

（3）在探究滑动摩擦力的大小与接触面所受压力的关系时，可通过比较　　两图得出结论。

（4）小亮想：滑动摩擦力的大小是否与物体的运动速度有关呢？他利用了图乙装置进行实验：先水平拉动

木块匀速滑动，此时弹簧测力计的示数为 $5.4N$；紧接着增大拉力使木块加速滑动，此时弹簧测力计的示数为 $8.0N$．于是小亮得到了结论：在压力和接触面粗糙程度一定时，物体运动速度越快，滑动摩擦力越大。你认为小亮的结论是否可信？　　，原因是　　。