初中物理力和机械实验题

小张在探究“杠杆平衡条件”实验中，给他提供的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。

（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，如图所示，此时应把杠杆左端的平衡螺母向　　（选填“左”成“右” $)$调节；

（2）小张将实验数据记录在表中：

次数	动力 $/N$	动力臂 $/\mathit{cm}$	阻力 $/N$	阻力臂 $/\mathit{cm}$
1	1	10	2	5
2	1.5	5	0.5	15
3	2	15	1.5	▲

表格中空缺的实验数据“▲”是　　。

（3）小张在实验中多次改变力和力臂的大小主要是为了　　（只有一个正确答案，选填答案序号）。

①减小摩擦 ②多次测量取平均值减小误差

③使每组数据更准确 ④获取多组实验数据归纳出物理规律。

在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中：

（1）如图甲所示，实验中为了测量滑动摩擦力大小，应用弹簧测力计沿水平方向　　拉动木块，测得的实验数据如下：

序号	接触面	压力 $/N$	滑动摩擦力 $/N$
1	木块与木板	4.0	0.8
2	木块与木扳	5.0	1.0
3	木块与砂纸	4.0	1.2

分析　　（选填序号）两次实验数据，可以得出滑动摩擦力大小与接触面压力的关系，它们的关系为：

　　；

（2）一个实验小组对测量摩擦力大小的方案进行了改进：将轻质弹簧测力计一端固定，另一端钩住木块，木块下面是一长木板。如图乙所示，实验时拉着长木板沿水平方向向右运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块所受摩擦力大小，这种改进的好处是　　（写出一种即可）。

小敏同学参加研学旅行时，在湖边捡到一块漂亮的小石块，她用家中常见物品与刻度尺巧妙地测出了小石块的密度，她的测量方案如下：

①用细绳将一直杆悬挂，调节至水平位置平衡，记下细绳在直杆上的结点位置 $O$；

②将一重物悬于结点 $O$左侧的 $A$点，小石块悬于结点 $O$的右侧，调整小石块的位置，如图所示，当小石块悬于 $B$点时，直杆在水平位置平衡；

③用刻度尺测量 $\mathit{OA}$的长度为 $L_1$， $\mathit{OB}$的长度为 $L_2$；

④保持重物的悬点位置 $A$不变，将结点 $O$右侧的小石块浸没在盛水的杯中（且未与杯底、杯壁接触），调整小石块的悬点位置，当小石块悬于 $C$点时，直杆在水平位置平衡；

⑤用刻度尺测量 $\mathit{OC}$的长度为 $L_3$。

请根据她的测量方案回答以下问题

（1）实验中三次调节了直杆在水平位置平衡。其中，第一次调节水平平衡是　　，第二次调节水平平衡是　　；（选填“ $a$”或“ $b$” $)$

$a$．消除直杆自重的影响 $b$．便于测量力臂

（2）实验中长度　　（选填“ $L_1$”、“ $L_2$”或“ $L_3$” $)$的测量是多余的；

（3） $C$点应该在 $B$点的　　（选填“左”或“右” $)$侧；

（4）小石块密度的表达式为 $\rho =$　　（选用字母 ${\rho }_{水}$、 $L_1$、 $L_2$、 $L_3$表示）。

物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽（如图），乙组同学通过测量：滑轮组下方所挂重物重力为 $G$，重物被匀速提升的高度为 $H$，乙组同学施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力为 $F$，该自由端移动的距离为 $h$；通过3组实验（数据见下表）乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。

实验次数	1	2	3
$G/N$	5.0	8.0	11.0
$F/N$	2.0	3.0	4.1
$H/\mathit{cm}$	10.0	15.0	20.0
$h/\mathit{cm}$	30.1	45.1	60.2

假设你是乙组成员请判断：动滑轮实际被使用的个数是　　（选填“一个”或“两个” $)$；滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为　　（选填“ $1N$”、“ $2N$”或“ $3N$” $)$；当提升重物重力为 $G=4.0N$时，该滑轮组的机械效率最接近　　（选填“ $80\%$”、“ $33\%$”或“ $25\%$” $)$；乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，请你提出一条产生误差的原因：　　。

小丽同学在探究“弹簧弹力大小与形变量关系”时，发现同一根弹簧的弹力大小 $F$与形变量△ $x$的比值 $k$恒定。现小丽有两根原长相等的弹簧1和2，已知 $k_1:k_2=1:2$，当在两根弹簧下分别挂同一物体静止时，弹簧1和2伸长量分别为△ $x_1$和△ $x_2$，则△ $x_1$：△ $x_2=$　　。小丽通过查阅资料知道弹簧的弹性势能 $E_p=\frac{1}{2}k$△ $x^2$，此时弹簧1和2弹性势能分别为 $E_{p1}$和 $E_{p2}$，则 $E_{p1}:E_{p2}=$　　。小丽将弹簧1和2并联悬挂一物体静止时如图甲，两弹簧弹性势能之和为 $E_{\mathit{p甲}}$．将弹簧1和2串联悬挂同一物体静止时如图乙两弹簧弹性势能之和 $E_{\mathit{p乙}}$，则 $E_{\mathit{p甲}}:E_{\mathit{p乙}}=$　　。（已知如图甲情况下悬挂重物时弹簧1和2伸长量相同，整个实验中弹簧所受重力不计，且均处于弹性限度范围内。 $)$

小华在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图，杠杆上相邻刻线间的距离相等。

（1）杠杆在如图甲的位置静止时　　（选填“是”或“不是” $)$处于杠杆平衡状态的。

（2）为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向　　（选填“左”或“右” $)$端调节。

（3）如图乙，杠杆在水平位置平衡后，在 $A$点挂两个钩码，每个钩码重 $0.5N$，在 $B$点竖直向下拉弹簧测力计，仍使杠杆水平位置平衡，此时弹簧测力计的示数应为　　 $N$．当弹簧测力计改为斜拉时，再次使杠杆水平位置平衡，则弹簧测力计的示数将　　。（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

（4）小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验，其目的是　　。

网上购物带动了快递业的发展，包裹的分捡常需借助传送带。

（1）传送带的表面往往比较粗糙，其目的是　　。

（2）包裹与传送带一起做水平匀速直线运动时，包裹共受到　　个力的作用。

（3）已知长方体包裹长50厘米，宽30厘米，高10厘米，质量为15千克。如果包裹平放在水平传送带上（如图），则对传送带的压强为多少帕？ $(g$取10牛 $/$千克）

在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中，实验装置如图1所示。

（1）用弹簧测力计水平拉着物体在长木板上做　　运动，由　　的知识可知，物体所受滑动摩擦力的大小与弹簧测力计的拉力大小相等，从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。改变木块上砝码的数量，测出滑动摩擦力；在长木板上铺上棉布，重复以上实验，将所有实验数据记录在表格中。第5次实验时，弹簧测力计的读数是　　 $N$，如图（戊 $)$所示；

实验次数	砝码的个数	接触面材质	弹簧测力计的读数 $/N$
1	0	木块 $-$长木板	0.3
2	1	木块 $-$长木板	0.4
3	2	木块 $-$长木板	0.5
4	0	木块 $-$棉布	0.6
5	1	木块 $-$棉布
6	2	木块 $-$棉布	1.0

（2）由甲和丁，乙和戊，丙和己三组数据得出实验结论：接触面所受压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；由甲、乙、丙组数据得出实验结论：　　；

（3）有同学设计了另一种实验方案如图2所示，请说一说这个方案的好处：　　。（说出一条即可）

某城市正在大力发展包括无人机在内的高新技术产业。快递行业的一些公司积极尝试无人机送货，如图所示。一架无人机载着货物沿竖直方向匀速上升 $5m$，该货物质量为 $3.6\mathit{kg}$。求： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）货物所受的重力为多少？

（2）提升过程中对货物所做的功为多少？

港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，其海底隧道由33节沉管组成。某节沉管两端密封后的质量为 $7.5\times {10}^7\mathit{kg}$，体积为 $8\times {10}^4{m}^3$．安装时，用船将密封沉管拖到预定海面上，向其水箱中灌入海水使之沉入海底，为了便于观察安装情况，沉管竖直侧壁外表面涂有红、白相间的水平长条形标识（如图），每条红色或白色标识的长度 $L$均为 $30m$，宽度 $d$均为 $0.5m$。海水的密度取 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）沉管灌水前的重力；

（2）要使沉管沉入海底至少需要灌入海水的重力；

（3）沉管沉入海底后，两条相邻的红色标识受到海水的压力差。

在“探究杠杆的平衡条件”的实验中：

（1）实验前，杠杆静止时，发现杠杆左端低、右端高，此时杠杆处于　　（填“平衡”或“非平衡” $)$状态，为使杠杆在水平位置平衡，应将杠杆右端的平衡螺母向　　（填“左”或“右” $)$调节。

（2）调节杠杆在水平位置平衡后，进行如图所示的实验，用量程为 $5N$的弹簧测力计在 $A$点竖直向上拉（如图中 $M$所示），杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为 $2.5N$；若弹簧测力计斜向上拉（如图中 $N$所示），杠杆在水平位置平衡时，弹簧测力计的示数为　　（填“大于”或“小于” $)2.5N$，此时拉力的方向与竖直方向的最大夹角为　　（填“ $30°$”、“ $45°$”或“ $60°$” $)$。

（3）杠杆上每个平衡螺母的质量为 $m$，杠杆的总质量（含两个平衡螺母）为 $50m$。实验前，调节杠杆在水平平衡的过程中，若只将右端的平衡螺母移动了距离 $L$，则调节前后杠杆（含两个平衡螺母）的重心在杆上移动的距离为　　（填“ $\frac{L}{50}$” $\frac{L}{49}$ ““或“ $\frac{L}{48}$” $)$

绳子的抗断拉力是绳子能够承受的最大拉力，超过这个拉力，绳子就会断裂。某实验小组用“加沙子法”测量一根细轻绳的抗断拉力，主要过程如下：将小桶悬挂于细绳下，缓慢在桶中添加沙子，直到绳子断裂。取下小桶，用弹簧测力计测小桶和沙子的重力。

（1）某次测量中，用弹簧测力计测得桶和沙子的重力如图所示，细绳的抗断拉力为　　 $N$．本实验的原理中用到了力的相互作用规律和　　的知识。这种方法测量出的抗断拉力比绳子实际的抗断拉力　　。

（2）改变绳子的长度，其抗断拉力　　改变；用绳子拉着重物加速上升，其抗断拉力　　改变。（均选填“会”或“不会” $)$

绳子的抗断拉力是绳子能够承受的最大拉力，超过这个拉力，绳子就会断裂。某实验小组用“加沙子法”测量一根细轻绳的抗断拉力，主要过程如下：将小桶悬挂于细绳下，缓慢在桶中添加沙子，直到绳子断裂。取下小桶，用弹簧测力计测小桶和沙子的重力。

（1）某次测量中，用弹簧测力计测得桶和沙子的重力如图所示，细绳的抗断拉力为　　 $N$．本实验的原理中用到了力的相互作用规律和　　的知识。这种方法测量出的抗断拉力比绳子实际的抗断拉力　　。

（2）改变绳子的长度，其抗断拉力　　改变；用绳子拉着重物加速上升，其抗断拉力　　改变。（均选填“会”或“不会” $)$

绳子的抗断拉力是绳子能够承受的最大拉力，超过这个拉力，绳子就会断裂。某实验小组用“加沙子法”测量一根细轻绳的抗断拉力，主要过程如下：将小桶悬挂于细绳下，缓慢在桶中添加沙子，直到绳子断裂。取下小桶，用弹簧测力计测小桶和沙子的重力。

（1）某次测量中，用弹簧测力计测得桶和沙子的重力如图所示，细绳的抗断拉力为　　 $N$．本实验的原理中用到了力的相互作用规律和　　的知识。这种方法测量出的抗断拉力比绳子实际的抗断拉力　　。

（2）改变绳子的长度，其抗断拉力　　改变；用绳子拉着重物加速上升，其抗断拉力　　改变。（均选填“会”或“不会” $)$

小东要探究“影响滑动摩擦力大小的因素”，他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。

接下来小东通过如图所示实验操作验证他的猜想：

（1）实验要求用弹簧测力计水平拉动木块做　　运动，根据　　的原理，可知此时摩擦力与拉力大小相等，否则弹簧测力计的示数不等于摩擦力

（2）比较甲、乙两次实验，可以得出结论：当接触面的粗糙程度一定时，　　，滑动摩擦力越大

（3）比较　　两次实验，可以得出结论：当压力大小一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大

（4）实验中运用的实验研究方法是　　。