初中物理力和机械综合题

为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，图甲是原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R₁间的摩擦不计)。定值电阻R₀=5Ω，A.b是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R_ab=25Ω，电源电压U=3V，电流表的量程为 O～0.6A, 当不拉拉环时，金属滑片P刚好处于a端。已知该弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F间的关系如图乙所示。

(1)小明在电路中连入电阻R_O的目的是___________________        _。
(2)小明将电流表的表盘改为拉力计的表盘,当不拉拉环时, 拉力计表盘上的零刻度应标在电流表表盘的___________A刻度处。
(3)通过计算说明, 当电流表的示数为0.6A时，拉力应为多少N?

我们学过合力和分力的关系是等效的！若一物体受三个力的作用保持静止，则任意两个力的合力与第三个力满足_______________；如图静止在斜面上的物体质量为200g，试在物体的重心处画出物体所受的重力、支持力、摩擦力的示意图。

下表是小华在探究“重力的大小跟什么因素有关”的实验中得到的实验数据．

测量对象	质量m／kg	重力G／N	比值g／（N·kg^－1）
物体1	0.1	0.98	9.8
物体2	0.2	1.96	9.8
物体3	0.3	2.94	9.8

（1）实验中，需要的测量工具是________和________．
（2）分析表中数据，可以得出的结论是：________．
（3）在通常情况下，我们将g值取为9.8N／kg．但经过精确测量，发现在某些不同的地理位置，g值存在着微小差异．下表列出了一些城市和地区的g值大小．

地点	赤道	广州	武汉	上海	北京	纽约	莫斯科	北极
g值大小	9.780	9.788	9.794	9.794	9.801	9.803	9.816	9.832
地理纬度	0°	23°06′	30°33′	31°12′	39°56′	40°40′	55°45′	90°

根据表中提供的信息，回答下列问题：
①g值相同的城市是：________．
②造成g值不同的原因可能是：________．
③我国与许多国家之间的贸易往来频繁，在这些往来的货物运输中，发货单上所标示的“货物重量”，实质上应该是货物的________．

小华在课外探究弹簧的长度跟外力的变化关系时，利用如图实验装置记录了相应的实验数据如下表所示：

钩码质量／g	0	50	100	150
指针位置／cm	2	3	4	5
钩码质量／g	200	250	300	400
指针位置／cm	6	7	8	8

（1）这项研究在实际中的应用是________________．
（2）分析实验数据，你可得到结论：________________________________________________．
（3）小华根据数据作了如图所示的三个图象，其中正确的是________．

阅读短文，回答问题．
无处不在的弹簧
　　弹簧在生活中随处可见，它在不同的领域发挥着重要作用．
　　弹簧的特点就是在拉伸或压缩时都要产生反抗外力作用的弹力，而且形变越大，产生的弹力越大；一旦外力消失，形变也消失．物理学家胡克研究得出结论：在弹性限度内，弹簧的形变量与它受到的拉力（或压力）成正比．
　　弹簧具有测量功能、紧压功能、复位功能和缓冲功能，以及储存能量的功能．弹簧在生产和生活中有许多应用，例如：制作弹簧测力计、钢笔套上的夹片、机械钟表的发条等．
（1）弹簧被拉伸或压缩时都产生反抗外力作用的弹力，这说明________．
（2）胡克的结论是________．
（3）下表是小明研究弹簧长度与所受拉力大小关系时记录数据的表格，空格中的数据是________．

钩码重／N	0	0.5	1.0		2.0	2.5
弹簧长度／cm	4	5	6	7	8	9

（4）举一个生活中应用弹簧的实例：________．（短文中实例除外）

为了研究受到拉力时弹簧长度的增加量与弹簧自身因素的关系，小华同学选用弹簧A、B、C、D和测力计进行实验．已知弹簧A、C由同种金属丝绕制而成，弹簧B、D由另一种金属丝绕制而成．A、B原来的长度均为L₀，C、D原来的长度均为L₀′，且A、B、C、D的横截面均相同．他将弹簧A、B、C、D的左端固定，并分别用水平向右的力通过测力计拉伸弹簧，它们的长度各自增加了ΔL₁、ΔL₂、ΔL₃和ΔL₄，如图（a）、（b）、（c）、（d）所示．请仔细观察实验现象，归纳得出初步结论．
（1）分析比较图（a）和（b）或（c）和（d）中的测力计示数、弹簧长度的增加量以及相关条件，可得：________．
（2）分析比较图（a）和（c）或（b）和（d）中的测力计示数、弹簧长度的增加量以及相关条件，可得：________．

现有弹簧、钩码、直尺、指针等器材，小华要自制一个弹簧测力计，他首先测出弹簧的长度L₀＝2.10cm，然后在弹簧的下端挂上不同的钩码，测出弹簧的长度L，算出比原长L₀伸长的量ΔL（ΔL＝L－L₀），测量的数据如下表所示：

拉力F／N	1	2	3	4	5	6	7
长度L／cm	2.50	2.90	3.30	3.70	4.10	4.50	4.90
伸长量ΔL／cm	0.40	0.80	1.20	1.60	2.00	2.40	2.80

（1）从上表中的数据可以看出拉力F和弹簧伸长量ΔL的关系为：________．
（2）小华继续做实验，得到的数据如下表所示：

拉力F／N	8	9	10	11	12
长度L／cm	5.30	5.70	6.10	6.60	7.30
伸长量ΔL／cm	3.20	3.60	4.00	4.50	5.20

从上表所示的数据可以看出，拉力达到________N时，拉力和弹簧伸长量的关系就改变了．因此，弹簧测力计的测量范围只能达到________N．

在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中，小黄同学提出了以下猜想：
（A）滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度有关．
（B）滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关．
（C）滑动摩擦力的大小可能与压力的大小有关．
小黄同学进行了如图所示的甲、乙、丙三个实验探究过程：
（1）在实验中，小黄应该沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做________运动．
（2）对比图中________两个探究过程，可以验证猜想C．
（3）在甲探究过程中，小黄正确操作，拉动物体时，测力计示数是2N，此时摩擦力为________N，若拉力增大到3N时，摩擦力为________N．
（4）实验探究中，小黄采用的实验探究方法是（　　）
（A）类比法
（B）科学推理法
（C）控制变量法

“辽宁舰”服役以后，国产新航母的设计与建造被提上了议事日程．如图（a）为国产新航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度．

（1）牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为________（选填“定滑轮”或“动滑轮”）；
（2）气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能________（选填“减小”、“增大”或“不变”），同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力；
（3）“辽宁舰”搭载有舰载机“歼—15”，某次驻舰飞行如图（b），发动机以1.32×l0⁵N的推力使其以680m/s的速度飞行时，10s飞行的距离________m，发动机推力的功率是_______W．

如图所示，一物体放在水平地面上，一个人站在地上利用滑轮组将此物体匀速提到楼上，每个滑轮重为225N，人对绳子的拉力是375N（不计绳重和摩擦）求：

（1）要想使人所用的拉力最小，请在图上画出滑轮组上绳子的绕法.
（2）若物体上升的速度是0.2m/s，人拉绳的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？

(8分)瑞瑞同学家住楼上，最近正在装修房子，需要搬运装修材料，但有些材料由于楼道过窄不方便搬运，于是瑞瑞建议采用如图所示的滑轮组，这样站在地上就可以把材料运上楼若某次搬运的材料重765N，被提升的高度为10m，人所用的拉力为450N．求：

(1)请你帮助瑞瑞画出滑轮组的绕线示意图．
(2)用滑轮组提升材料时做的有用功是多少?
(3)该滑轮组的机械效率是多少?
(4)随后，瑞瑞同学查阅了有关机械效率知识的资料，看到下表中的一组数据，请你找出这些机械设备效率的共同特点．  

“塔吊”是北海新城区建设中随处可见的一种起重设备，图甲所示是某塔吊的工作示意图，AO是塔吊的平衡臂，BO是塔吊的吊臂，C为可控制移动的滑轮组小车，可在B点到O点间移动，AO长4m，BO长26m，AB可绕O点在一定的范围内上下倾斜，已知A端配重物的质量为5t，塔吊利用工作电压为380V、额定功率为10kW的电动机带动滑轮组来吊升工地的建筑材料．问：

（1）从安全角度出发，起吊时应尽量使吊臂水平平衡，在一次匀速吊升钢材时塔吊的吊臂如图乙所示，则滑轮组小车C应向  移动（选填“左”或“右”），这是根据  原理．
（2）将质量为2t的钢材以0.5m/s的速度竖直向上匀速提起，经1min到达施工楼层后再水平移动20m将钢材送到施工点，此过程中塔吊拉力对钢材所做的功是多少？
（3）此塔吊某次吊升钢材时，施工人员移动滑轮组小车C到达离O点16m处，使吊臂和平衡臂刚好处于水平平衡，电动机在额定功率下竖直向上匀速吊升钢材到某高度，此时电动机将电能转化为机械能的效率为75%，则钢材上升过程中的速度是多大？（吊臂、平衡臂、滑轮组的质量及摩擦力忽略不计）

如图所示为钓鱼竿钓鱼的示意图，O为支点，F₁表示手对钓鱼竿的作用力，请完成下列问题：
(1)在图中画出阻力F₂和动力臂l₁；(2)钓鱼竿属于   杠杆(选填“省力”、“费力”或“等臂”)。 

如图a所示，用外力F把一个物体压在竖直的墙壁上使其静止，请画出物体在竖直方向上受力的示意图．

（2）如图b所示，S是烛焰上S点经凸透镜所成的实像，SA是从S点上射向凸透镜的一条任意光线，请画出光线SA经凸透镜折射后的光路图．
（3）工地上搬运砖头的独轮车，车厢和砖头总重力为G=1000N，独轮车的有关尺寸如图c所示．推车时，工人对车把向上的作用力F是　   　N．
（4）投篮时，相对于空中飞行的篮球，篮球框是　   　的．（选填“运动”或“静止”）
（5）一标准大气压下，把质量为500g、初温为20℃的水加热至沸腾，水需要吸收的热量是　   　J．【c_水=4.2×10³J/（kg•℃）

如图所示为某科学兴趣小组同学设计的汽车模型推力检测装置，它主要是由推力接受器F和压力杠杆OCD、压力传感器D和测量电路组成，其中OC:OD=1:5,显示汽车推力的仪表是由量程为3V的电压表改装而成，D点所受压力与滑动变阻器AP段电阻R的阻值变化关系如下表所示。若杠杆等推力检测装置的质量均忽略不计，滑动变阻器最大电阻R₀为300Ω，电源输出电压恒为3.0V.

序号	1	2	3	4	5	6	7
D点压力F/N	0	5	10	15	20	25	30
电阻R/Ω	300	250	200	150	100	50	0

(1)当滑动变阻器AP电阻R的阻值为120Ω时，D点所受压力是   牛顿?
(2)为了把电压表改装成检测C点推力大小的仪表，请计算在电压表读数为2V的地方要标注压力几牛。
(3) 滑片P从A向B滑动的过程中电路消耗的电功率    
A.一直变大   B.一直变小    C.一直不变    D.先变大后变小    E.先变小后变大