初中物理探究杠杆的平衡条件实验综合题

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

如图甲是一台落地电风扇，电风扇的参数见下表；乙图是电风扇的尺寸示意图，由于电风扇的质量分布不均匀，它的重力作用点在P点；电风扇内部的电路图可简化为丙图，图中的代表电动机，R₁、R₂是限流电阻。

（1）小明想在电路中加一个“倾倒开关”，使电风扇被碰倾倒时能自动断开电路。此开关应该安装在丙图中的   （选填“A”、“B”或“C”）处。
（2）将电风扇调到最高档（最大风速），H调到最大值，此时H=120cm，它的放置状态如图乙所示，在水平方向扇叶受到空气对它向左的作用力F=16N，重力作用点P离电风扇底座中轴线横向距离a=15cm，P点离地面的距离b=40cm，底座半径r为17 cm。当电风扇的风速达到最大时，它会翻倒吗？请用杠杆平衡原理计算说明。（g=10N/Kg）
（3）电风扇在额定电压下工作，当旋转开关调到2位置时，风速档位是   （选填“低档”、“中档”或“高档”）；此时，电动机两端的电压为100V，求R₁的阻值及电动机的输出功率。

60kg的人站在跷跷板某一位置时，跷跷板处于如图所示的平衡状态。

（1）由此可估测球的质量约为

A．20kg

B．30kg

C．60kg

D．120kg

（2）当人走向杠杆中点时，杠杆将向       倾斜（选题“左”或“右”）。

“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）

运用知识解决问题：
（1）因为液体的压强随深度的增加而      ，拦河坝上部受到水的压强比下部____，所以拦河坝设计成上窄下宽的形状。
（2）汽车在水平公路上匀速直线行驶'请画出它在水平方向上所受力的示意图。

（3）如图所示，小雨在轻质杠杆的两端施加竖直向下的拉力，使其水平平衡。已知小雨的拉力为120N。OA：OB=3：2，浸没在液体中的物体M的重力为300N、体积为0.01m³，则液体的密度ρ_液=             

请写出解题思路。

如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，且受定位挡板限制只能在电阻上滑动．当油面在A处时，滑动变阻器的滑片恰好在最下端；当油面在B处时，滑动变阻器的滑片在最上端．从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，可以知道油箱内油面的高度．现已知油的密度ρ=0.8×10³kg/m³，电源电压是6V，定值电阻R′的阻值是12Ω．

（1）若浮标有2×10^-4m³的体积浸入油中，则油对它的浮力是多大？（g取10N/kg）提示：F_浮=ρ_油gV_排
（2）当油面处在A处时，电流表示数为多少？
（3）已知电流增大时，电流表指针向右偏转，则＿＿＿＿＿．

A．油面下降时，电流表指针向右偏转

B．油量表零刻度线一定与电流表原零刻度线相重合

C．油量表的刻度值从左往右是逐渐增大的

D．油箱内的油越少，流过电流表的电流越大

如图杆秤是民间的一种测量工具。使用时将待测物体挂在秤钩A上，用手拎住秤纽B或C（相当于支点），秤砣D在秤杆E上移动，当秤杆水平平衡时就可以在秤杆上读出读数．

（1）在测量中，当被测物重量增加，要是杆秤平衡，秤砣D应该向________移动．若秤砣的质量为150g，秤杆的质量忽略不计，秤杆水平静止时，AC=5cm，CD=25cm，则被测物的质量为______kg．
（2）根据杠杆平衡的条件分析，使用杆秤时，当从秤纽C换到秤纽B时，最大测量值将变_        __．

用细线拴住一端粗、一端细的实心胡萝卜并悬挂起来，静止后胡萝卜的轴线水平，如图甲所示；在拴线处沿竖直方向将胡萝卜切成A、B两段．A、B哪段重些呢？甲、乙、丙三个同学提出各自的猜想：甲认为：A较重；乙认为：B较重；丙认为：  A、B一样重．
（1）物理老师设计了如图乙所示的实验，由此你可以判断   同学的猜想是正确的（填“甲”、“乙”或“丙”）

（2）根据如图乙的实验，小明同学还得出结论：只要满足“阻力×阻力作用点到支点的距离＝动力×动力作用点到支点的距离”，杠杆就能平衡．
a．这个结论   （选填“是”或“否”）正确．
b．用如图丙所示的装置，怎样通过实验来说明该结论是否正确？
答：                      

阅读短文，回答问题：
热动式断路器
当电路发生短路或过载时，电路中电流就会超过额定电流，可能会引起安全事故．为防止这类事故的发生，电路中通常装有熔断器、空气开关等保护装置．当发生事故时，保护装置会自动切断电路．
热动式断路器是最简单的一种断路器．热动式断路器构造如图1所示，向右推动复位手柄，脱扣器将手柄锁定在合闸位置，若电路中电流小于或等于额定电流，则断路器不会动作．当电路过载时，通过断路器的电流就会超过额定电流，此时双金属片发热并向右弯曲（如图1中虚线所示），带动脱扣器工作，于是复位手柄在弹簧拉力作用下跳向断开位置，触点分开，从而断开电源．
热动式断路器适用于过载保护，一旦线路中的电流超过额定电流，断路器需经过一段时间后动作，图2为某型号的断路器在室温为20℃时的动作时间与流经电流的关系图象．

（1）热动式断路器应      （串联/并联）在电路中；热动式断路器中的复位手柄属于      （省力/费力/等臂）杠杆；
（2）关于热动式断路器下列说法正确的是     

A．属于电路中的用电器

B．双金属片中电流大于出线电流

C．正常工作时电流入线与电流出线间电压是220V

D．脱扣器将手柄锁定在合闸位置时弹簧的弹性势能最大

（3）双金属片是由铜片和铁片组成，受热时铜片膨胀得比铁片大．在图3中，铜片和铁片的位置符合要求的双金属片是      ．

人体就像一部复杂的机器，包含许多物理知识．
（1）如图甲，当站在地面上的人接触裸露的火线时，人会触电，说明人体是     (导体／绝缘体)；如图乙，当我们正确使用测电笔时，虽然有电流通过人体，但却不会触电，此时加在人体的电压    36V；
（2）如图丙，人的前臂实质是一个        (省力／费力／等臂)杠杆，好处是        ；
（3）如图丁，一个成人参加一次马拉松长跑，身体消耗的能量约为1.32×10⁷J，这些能量相当完全燃烧________kg的干木柴放出的热量。(q_干木柴=1.2×10⁷J/kg)

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”)。 

阅读短文，回答问题：
电饭锅中的磁钢限温器
电饭锅是生活中常见的用电器，它是利用感温磁钢（软磁体）的磁性随温度的变化而变化的特性来设计的，这样可以限制煮饭过程中的最高温度。
感温磁钢的磁性随着本身温度作非线性变化，其特性曲线如图甲所示。
磁钢限温器结构如图乙所示，它主要由感温磁钢、永磁体和弹簧构成。感温磁钢及其外套、内锅由弹簧支撑。感温磁钢与受热面固定在一起，受热面直接把热量传递给锅底。
煮饭时用手按按钮开关，通过杠杆AOC使永磁体和感温磁钢吸合，在吸力作用下永磁体不会落下，金属触点闭合，电路接通，加热元件开始发热。当饭煮熟后，温度继续上升，当升高到某一温度时，永磁体落下，通过杠杆CBO使触点分开，加热元件停止发热，同时按钮开关跳起。

杠杆

（1）与铜导线相比，制作电饭锅加热元件的材料应具备的特性是_________；

A．电阻较大，熔点较低          B．电阻较大，熔点较高
C．电阻较小，熔点较低          D．电阻较小，熔点较高
（2）煮饭时用手按按钮开关，杠杆AOC属于         杠杆；饭煮熟后，永磁体落下，通过杠杆CBO使触点分开，杠杆CBO属于         杠杆；（选填“省力”、“费力”或“等臂”）；
（3）在磁钢限温器工作过程中，感温磁钢的磁性急剧减弱是在__________；
A．按下按钮开关时       B．加热升温过程中
C．按钮开关跳起时       D．降温过程中
（4）永磁体落下时，感温磁钢的温度为________℃；永磁体下落过程中，感温磁钢对永磁体_______（选填“有”或“没有”）磁力的作用。

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•℃）

老李设计了如图（a）所示的独轮车，所对应的侧视示意图如图（b）所示。（1）用此独轮车运货物时，若所装货物重为300牛，老李最少需要多大的力？（2）若老李将手往前移动一段距离，他所用的力将如何变化？请简要说明理由。
              

如图所示，一轻质杠杆OA可绕O点无摩擦转动，A端 用绳子系在竖直墙壁的B点，在杠杆的C点悬挂一重为30N的物体，杠杆处于水平静止状态．已知OA长为60cm，OC长为40cm，∠OAB=30°．

（1）请在图中画出绳子对杠杆拉力F的力臂；
（2）拉力F的大小是多少？