初中物理力和机械实验题

运用知识解决问题：

（1）如图1，轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后，先关闭阀门 $B$和阀门 $D$，再打开阀门　　，当闸室中水位与上游水位　　时，打开阀门 $C$，船驶入上游。

（2）如图2， $A$、 $B$两物体叠放在水平地面上静止。请画出物体 $A$的受力示意图。

（3）如图3，轻质杠杆的 $\mathit{OA}:\mathit{OB}=4:1$．放在水平地面上的物体甲的重力 $G_{甲}=125N$，底面积 $S_{甲}=1\times {10}^{-2}{m}^2$．当杠杆水平平衡时，物体甲对地面的压强 $p_{甲}=1\times {10}^4\mathit{Pa}$，则物体乙的重力 $G_{乙}=$　　。（请写出解题思路）

在“探究杠杆平衡条件”的实验中：

（1）如图甲，把质量分布均匀的杠杆中点 $O$作为支点，其目的是消除　       　对实验的影响。为了方便直接测出力臂，实验前应先调节杠杆在水平位置平衡，当在 $A$处挂上钩码后杠杆转动，说明力能改变物体的　        　。

（2）图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡，若在 $A$处下方再挂一个相同的钩码，为使杠杆保持水平平衡，需将挂在 $B$处的钩码向右移动　      　格。当杠杆平衡、钩码静止时，挂在 $A$处的钩码所受重力和钩码所受拉力是一对　       　力。

（3）如图丙，小明取下 $B$处钩码，改用弹簧测力计钩在 $C$处，使杠杆再次在水平位置平衡，弹簧测力计示数　       　（选填“大于”、“小于”或“等于”） $1N$，如果竖直向上拉动弹簧测力计，它是　     　杠杆（选填“省力”、“费力”或“等臂”）（每个钩码重 $0.5N$）。

（4）小明经过多次实验，分析实验数据后得出了杠杆平衡条件　        　。

在探究“滑动摩擦力大小与压力的关系”实验中，小明选取了如下实验器材：长木板、木块、砝码、棉布、毛巾、弹簧测力计。

（1）在此实验中，运用的研究方法是　      　。

（2）开始拉木块时，水平拉力逐渐增大，但木块仍然静止，木块所受的摩擦力　    　（填“变大”、“变小”或“不变”）

（3）匀速直线拉动木块，弹簧测力计的示数如图甲所示，为　     　 $N$。

（4）在木块上放上一个砝码，然后匀速直线拉动木块，弹簧测力计示数如图乙所示。通过甲、乙两次实验得出的初步结论是　                               　。

（5）根据所提供的实验器材还可探究下列哪个实验　       　

$A$．探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系

$B$．探究二力平衡的条件

某实验小组在"研究杠杆平衡条件"的实验中：

（1）实验时应先调节杠杆在 　    　位置平衡，若出现如图甲所示情况，应将杠杆的平衡螺母向 　    　（选填"左"或"右"）调节。

（2）杠杆平衡后，他们在图乙所示的A位置挂上3个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应在B位置挂上 　    　个相同的钩码。

次数	F 1/N	L 1/m	F 2/N	L 2/m
1	2.0	0.05	△	0.10
2	3.0	0.10	2.0	0.15
3	2.0	0.30	3.0	☆

（3）上表是该小组在实验中记录杠杆平衡的部分数据，空格处所缺的数据：△＝ 　    　，☆＝ 　    　。

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦试速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）

回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整） $:$

（1）探究密度概念的建构：

表格图象	铝块 $m/g$ $V/c{m}^3$ 1 27.0 10 2 40.5 15 3 81.0 30	请利用表格中的数据，用描点法画出铝块的 $m-V$图象
结论	同种物质的质量与体积的比值是　　的。
问题讨论	小雨用天平和量筒测量饮料的密度，运用的科学方法是　　法。他的实验步骤如下：①用天平测出空烧杯的质量 $m_0$；②用量筒测出饮料的体积 $V$；③把饮料从量筒倒入空烧杯，测出烧杯和饮料的总质量 $m_1$；④代入公式 $\rho =\frac{m}{V}=$　　求出饮料的密度。测出的饮料密度值比真实值　　（填“偏大”或“偏小” $)$。

（2）探究影响滑动摩擦力大小的因素：

猜想	小雨猜想：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小和速度大小有关。
过程	叶子姐姐认为小雨的猜想不对，于是进行了如下实验： ①如图甲，用弹簧测力计以速度 $v_1$匀速拉动木块使它沿水平木板滑动，弹簧测力计示数为 $F_1$； ②如图乙，在木块上加放砝码，以速度 $v_1$重做上述实验，弹簧测力计示数为 $F_2$； ③如图丙，改变拉动速度，以速度 $v_2$重做上述实验，弹簧测力计示数为 $F_3$。 发现： $F_1<F_2=F_3$。 说明：在接触面粗糙程度相同时，滑动摩擦力的大小与压力大小有关，与速度大小　　。 这就证明小雨的猜想是　　。
程序	提出问题 $--$　　 $--$实验反驳 $--$得出结论。
作图	画出图甲中木块在水平方向上所受力的示意图。
问题 讨论	把一个钢笔帽竖放在静止的木块上，突然向右拉动木块，发现钢笔帽　　倾倒（填“向右”或“向左” $)$，这说明物体具有惯性。

在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中，实验过程如图所示。

（1）在实验中应水平匀速直线拉动物体 $A$，根据　     　原理测出滑动摩擦力的大小。

（2）比较甲、丙两次实验可以得出结论：在　    　相同时，接触面越　    　，滑动摩擦力越大。

（3）在甲、乙两次匀速直线拉动物体的过程中，如果速度相同，甲、乙两次的拉力功率 $P_{甲}$　    　（填“ $>$”、“ $=$”或“ $<$” $\mathrm{）}{P}_{乙}$，乙图中物体 $B$　    　（填“受”或“不受”）摩擦力。

（4）将实验进行了如图丁所示的改进：水平向左拉木板，木板相对于地面向左运动，物体 $A$相对于地面保持静止，此时弹簧测力计的示数为 $0.8N$，则物体 $A$受到的滑动摩擦力是　　 $N$，方向　     　（填“向左”或“向右”），此过程中木板　     　（填“必须”或“不必”）匀速运动。

如图所示，物体 $A$ 的长度为 　 　 $\mathit{cm}$ ，弹簧测力计的读数为 　　 $N$ 。

在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中，小红同学用弹簧测力计拉动同一木块在水平面上进行甲、乙、丙三次实验：

（1）为了测木块受到的摩擦力，小红用弹簧测力计沿水平方向拉动木块，使其做　　运动；

（2）由图甲和图乙两个实验可知，滑动摩擦力的大小于　　有关；

（3）为了探究滑动摩擦力大小与接触面积是否有关，如图丙所示，小红竖直向下切去一半木块，测得摩擦力大小是图甲中的一半，于是得出，摩擦力大小与接触面积大小成正比。你认为此结论　　（选填“正确”或“错误” $)$，原因是　　。

如图所示，物体 $A$的长度为　　 $\mathit{cm}$，弹簧测力计的读数为　　 $N$。

（1）如图1所示，图甲中木块的长度为 　 　 $\mathit{cm}$ ；天平平衡时，放在天平右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示，所测物体的质量为 　　 $g$ 。

（2）如图2所示为实验室常用的弹簧测力计，使用前要检查指针、弹簧与外壳之间是否 　　，指针是否 　　。

（3）如题3图所示，图甲中电压表的分度值为 　　 $V$ ，读数为 　　 $V$ ；若使用前出现如图乙所示的情况，则原因是 　　。

小东同学用弹簧测力计测量水平运动的物体所受的滑动摩擦力。

（1）测量前观察弹簧测力计，发现指针指在图1所示的位置，他应先　　后再测量；此弹簧测力计的分度值是　　 $N$。

（2）如图2所示，测量时长木板应　　放置，用弹簧测力计平行于长木板拉着木板做　　运动，根据　　知识，弹簧测力计的示数就等于木块受到的滑动摩擦力的大小。

（3）小东在实验中还发现，用此装置按照（2）中的方式快拉或慢拉木块，弹簧测力计的示数都相同，说明滑动摩擦力的大小与　　无关。测量时，如果不小心使弹簧测力计向右上方倾斜，则木块受到的滑动摩擦力会　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

港珠澳大桥由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成，工程完成后，从香港到珠海三个多小时的车程缩短到半个多小时。（海水密度 $\rho =1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

（1）海底隧道长 $5.7\mathit{km}$，设计时速为 $100\mathit{km}/h$，求汽车通过隧道所用的时间（汽车长度忽略不计）。

（2）海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道，实际安装水深 $45m$，求在海底作业的工人承受的海水压强。

（3）海底隧道由33节水泥沉管在海底对接而成，每节沉管长 $180m$，宽 $38m$，高 $11.4m$，约 $8\times {10}^{4}t$（按 $8\times {10}^{4}t$计算），如图所示，求每节沉管受到的重力。

（4）将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难，请利用学过的浮力知识，给海水中运输沉管提出一个建议。

在“探究杠杆平衡条件“的实验中，如图甲所示：

（1）实验时，为了方便测量　     　，应先调节螺母，使杠杆在水平位置平衡；

（2）在杠杆两端挂上不同数量的钩码，使杠杆在水平位置平衡，得到的据如下表：

实验序号	动力F1/N	动力臂L1/cm	阻力F2N	阻力臂L2cm
1	0.5	10	1	5
2	2	15	1.5	20
3	1.5	10	3	5

总结数据得出杠杆平衡条件：　                 　；

（3）案秤是利用杠杆原理来工作的，图乙所示的案秤是个不等臂杠杆。使用前，先将游码移至秤杆左端零刻度线处，若发现秤杆右端上翘，则调零螺丝应向　     　（选填“左”或“右”）旋动，才能使秤杆水平平衡。称量一物体质量时，将物体放在秤盘上，接着在砝码盘上放一个标识为1kg的槽码，游码仍在零度线处，秤杆恰好在水平位置平衡，测得该物体的质量为1kg。那么，这个标识为1kg的槽码真实质量　     　（选填“大于”、“小于”或“等于”）1kg。

在探究“滑动摩擦力大小和哪些因素有关”的实验中：

（1）此实验是根据　      　原理测出摩擦力大小的。

（2）小明刚开始拉木块时，他的水平拉力逐渐增大，但木块仍静止，木块所受的摩擦力　     　（选填“变大”“变小”或“不变”）；木块被拉动，且越来越快，小明读出某一时刻弹簧测力计的示数为2N，他认为这时摩擦力的大小为2N，他操作中的错误是　            　。

（3）改正错误后，小明完成了探究过程，比较甲、丙两次实验可得出的结论是：　                                                          　。

（4）小明把木块沿竖直方向截掉一部分后，继续图甲的操作，测得摩擦力减小，由此得出结论：滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为他探究过程中存在的问题是　              　，改进方法是　                                                          　。（木块各表面粗糙程度相同）