初中物理力和机械解答题

运用知识解决问题：

（1）活塞式抽水机工作原理如图1所示，提起活塞时，阀门　 $A$　关闭，管外的水在　　的作用下进入圆筒。

（2）请画出木块在斜面上匀速下滑时的受力示意图。

（3）如图3，轻质杠杆的 $\mathit{OA}:\mathit{OB}=3:2$，物体 $M$的重力为 $300N$，小雨的重力为 $600N$，双脚与地面的接触面积为 $0.04m^2$．小雨在 $A$端施加竖直向上的力使杠杆水平平衡，求小雨对地面的压强是多少？请写出解题过程，并画出与解题过程相应的受力分析示意图。

近年来，智能机器人进入百家姓，如图所示是，质量为 $4\mathit{kg}$ 的清洁机器人某次工作时，在 $4s$ 内沿水平直线运动了 $2m$ ，此过程机器人所提供的牵引力为 $50N$ ，求：

（1）机器人所受的重力；

（2）牵引力所做的功；

（3）牵引力的功率。

如图所示为一拉杆旅行箱的示意图将其视为杠杆， $O$为支点， $B$为重心， $\mathit{BC}$为竖直方向， $A$为拉杆端点已知箱重为 $250N$， $\mathit{OA}$为 $120\mathit{cm}$， $\mathit{OC}$为 $24\mathit{cm}$。

（1）图中在 $A$点沿图示方向施加动力 $F$，箱子静止则动力 $F$的力臂为　　 $\mathit{cm}$，大小为　　 $N$。

（2）使拉杆箱在图示位置静止的最小动力为　　 $N$。

（3）生活中，常把箱内较重物品靠近 $O$点摆放，这样使拉杆箱在图示位置静止的最小动力将　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

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　　。

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，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。

一辆质量为 $150\mathit{kg}$的摩托车，发动机功率为 $32\mathit{kW}$，摩托车在此功率下以 $60\mathit{km}/h$的速度匀速行驶了 $0.5h$。

（1）求摩托车受到的重力是多大？

（2）求这段时间摩托车发动机对摩托车所做的功？

（3）求摩托车这段时间通过的路程？

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。

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。

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）。

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　　。

探究影响滑动摩擦力大小的因数。

（1）小明用测力计拉同一木块进行了三次正确的实验操作，实验情景如图甲、乙、丙所示。

①在乙图中，木块受到的滑动摩擦力大小等于　　 $N$，方向　　。

②比较　　两图的实验可知，滑动摩擦力的大小与压力大小有关。

③比较甲、丙两图的实验可知，滑动摩擦力的大小与　　有关。

（2）在操作过程中小明还发现，弹簧测力计不沿水平方向拉动时，也可以使木块在木板上沿水平方向做匀速直线运动，如图丁所示，此过程中，木块处于　　（平衡 $/$不平衡）状态；弹簧测力计对木块的拉力和木块受到的滑动摩擦力　　（是 $/$不是）一对平衡力，理由是：　　；竖直方向上，木块受到的重力和木板对它的支持力　　（是 $/$不是）一对平衡力。

电动车是生活中应用非常广泛的一种代步工具。请回答以下问题：

（1）电动车部分材料的技术指标如下表所示，假如让你设计制造电动车车架，你会选择表中的哪种材料？请说明理由。

材料种类	密度 $/\mathit{kg}·m^{-3}$	强度
碳纤维	$1.6\times {10}^3$	强
铝合金	$3.0\times {10}^3$	较弱
铁合金	$4.5\times {10}^3$	较强
锰钢	$7.9\times {10}^3$	强

（2）电动车的刹车车把是一个由刹车线、刹车闸和支点构成的杠杆。刹车时，若在刹车闸 $A$处施加一个如图所示的力 $F$，此时构成一个　 　（选填“省力”“费力”或“等臂” $)$杠杆。

（3）若电动车和小明的总质量为 $120\mathit{kg}$，轮胎与地面的总接触面积约是 $120c{m}^2$，则小明骑车时，车对地面

的压强为多少？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（4）电动车在水平路面上以 $10m/s$的速度做匀速直线运动，若电动车的输出功率恒为 $500W$，此时电动车受到的阻力为多大？