初中物理运动和力实验题

小华同学用下面的装置探究二力平衡的条件，具体操作如下：

（1）如图甲所示，用直径略小于滑轮孔径的铁钉把三个滑轮 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 分别钉在木板上，木板竖直挂起待用，用大号缝衣针把细线沿轻质塑料块的中心轴线穿过，并在紧靠塑料块的两侧各打一线结，使塑料块与细线固定在一起，且塑料块不与木板接触。将塑料块由静止开始运动，实验表明，作用在同一个物体上的两个力，方向相反，但 　　不相等，则这两个力不平衡。

（2）按住塑料块，把跨过 $B$ 轮的细线移到 $C$ 轮上，在两线端挂上相同质量的钩码，松手后塑料块由静止开始转动，如图乙所示。按住塑料块，把跨过 $C$ 轮的细线移到 $B$ 轮上，把塑料块转过 $90°$ ，松手后塑料块由静止开始转动，如图丙所示。由此表明，作用在同一物体上的两个力，如果仅仅大小相等，方向成某一角度或方向相反但 　　，这两个力不平衡。

（3）在探究同一问题时，另一同学将木块放在水平桌面上，设计了如图丁所示的实验，同学们认为小华的实验优于此实验，其主要原因是 　　。

A．	$A.$ 塑料块容易扭转
B．	$B.$ 塑料块是比较容易获取的材料
C．	$C.$ 减少了摩擦力对实验结果的影响

某校"制作浮力秤"项目研究小组，制成如图所示浮力秤。使用过程中，发现称量范围较小，有待提升改造。

【原理分析】浮力秤是利用物体漂浮时 $F_{浮}=G_{物}$ 的原理工作的；浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关。

【问题提出】浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系？

【方案设计】

器材：悬挂式电子秤、金属块 $(4.0N)$ 、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。

步骤：①将金属块挂在电子秤下，读取电子秤示数并记录；

②将金属块浸没在盛水的烧杯中，读取电子秤示数并记录，然后取出金属块擦干；

③按照步骤②的操作，换用不同密度的溶液，多次重复实验。

【数据处理】

实验编号	1	2	3	4	5	6	7
液体密度     ${\rho }_{液}\left(g/c{m}^3\right)$	$-$	0.8	1.0	1.2	1.4	1.9	2.0
电子秤示数     $F_{拉}\left(N\right)$	4.0	3.6	3.5	3.4	3.3	2.6	3.0
浮力大小     $F_{浮}\left(N\right)$	$-$	0.4	0.5	$x$	0.7	1.4	1.0

【交流分析】

（1）表格中 $x$ 的数据是 　　；

（2）实验过程中，除步骤①外，其余每一次测量，金属块都需要浸没，其目的是 　　；

（3）小组同学对实验数据进行了分析讨论，认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是 　　。

【得出结论】 $\dots \dots$

【知识应用】（4）根据以上探究，写出一种增大浮力秤称量范围的方法 　　。

某实验小组探究二力平衡条件的实验装置如图所示， $M$ 为一轻薄塑料片，实验中所用的钩码均为 $100g$ ，不计绳重及摩擦 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$ 。

（1）在图甲的装置中滑轮的作用是 　　。

（2）当左右两端同时各挂1个钩码时，塑料片静止，其左端受到的拉力 $F_1$ 与右端受到的拉力 $F_2$ 的方向 　　；当左端再挂上一个钩码时，如图乙所示，塑料片将做 　　（选填"匀速"或"变速" $)$ 运动，此时塑料片受到的合力为 　　 $N$ 。

（3）在图甲实验的基础上，用剪刀将塑料片从中间剪断，断开的塑料片向两边加速运动，说明不在同一物体上的两个力 　　平衡（选填"能"或"不能" $)$ 。

请读出所列各仪表的读数：图1中电阻箱接线柱间的电阻值是 　     　Ω；用细线拴一金属块放入盛有20mL水的量筒中，液面位置如图2所示，则金属块的体积为 　     　cm³；图3中被测物体的长度是 　     　cm；用天平测量一金属块的质量，天平平衡时所用砝码及游码如图4所示，则金属块的质量为 　     　g。

（1）如图1甲中木块的长度为 　     　cm；在调节天平平衡时，将游码归零后，指针如图1乙所示，此时应向 　     　调节平衡螺母，使横梁平衡；天平平衡时，放在天平右盘中的砝码和游码的位置如图1丙所示，所测物体的质量为 　     　g。

（2）蹄形磁体附近的导体与灵敏电流计组成闭合电路，如图2所示，现将该导体竖直向上快速移动（沿图示箭头方向），电路中 　     　（选填“有”或“无”）感应电流产生。

（3）小明家的电能表月初示数如图3所示，月底示数为941.4kW•h，若用电价格为0.7元/度，则小明家该月电费为 　     　元。

（4）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，如图4所示，其中图 　     　是水沸腾前的情况，沸腾前气泡大小变化的原因是：气泡上升过程中 　     　（多选，选填字母）。

A.气泡遇冷收缩

B.气泡遇热膨胀

C.气泡所受水的压强变小

D.气泡内水蒸气遇冷液化

（一）测量平均速度

某同学跑八百米，使用电子表计时，刚开始起跑时示数如图甲，跑到400m处示数如图乙，跑完800m时示数如图丙。

（1）该实验的原理是 　                　；

（2）他前400m的平均速度是 　                　；

（3）他前400m的平均速度 　                　后400m的平均速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

（二）在探究“凸透镜成像规律”的实验中

（1）当透镜移至如图甲所示位置时，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是 　                　cm；

（2）若蜡烛、光屏和透镜如图乙所示，想得到一个倒立等大的实像，那么需要将光源向 　                　移动（选填“左”或“右”），除了要将光源移动以外，还需要将光屏 　                　凸透镜（选填“靠近”或“远离”）。

亲爱的同学，请你根据自己掌握的实验操作技能，回答下列问题：

（1）如图1所示是一个测量 　　大小的仪表，它的分度值是 　　。

（2）如图2甲所示，小红同学用自制的刻度尺（刻度准确）来测量大拇指和食指之间的距离，她的刻度尺存在的缺陷是 　　，测得大拇指和食指之间的距离是 　　。

（3）用天平测量物体质量前，观察到水平桌面上的天平指针在虚线范围内摆动（如图2乙所示），接下来的操作是 　　。

（4）实验室常用的温度计是利用 　　的性质来测量温度的。如图2丙所示是一种新型温度计，从温度计上可知，人体感觉比较舒适的温度范围是 　　。

用量角器、直尺、 $45°$ 三角尺、 $60°$ 三角尺，可以做以下实验。

（1）透过尺子能看到清晰的刻度线，说明尺子的材料有很好的 　　性。

（2）将两把三角尺叠放在水平桌面上，用直尺紧贴桌面快速击打下方的尺子，观察到 　　的现象，说明上方的尺子具有惯性，与头发摩擦后的直尺能吸引碎纸屑，这是因为 　　。

（3）图甲中，量角器底边长度为 　　 $\mathit{cm}$ 。

（4）用量角器的底边将直尺支撑起来，当直尺在水平位置平衡时，量角器的底边正好在直尺的中间位置（刻度线"7"和"8"的中间）。

①图乙中，用吸管在直尺 $a$ 端上方用力水平吹气，能观察到直尺 $a$ 端 　　（选填"靠近"或"远离" $)$ 吸管。

②图丙中，将三角尺 $A$ 、 $B$ 分别竖直挂在直尺刻度线"1"和"13"位置后，直尺还能在水平位置平衡，则 $A$ 、 $B$ 的质量之比为 　　。

请读出如图中测量工具的读数：

（1）图甲天平的读数为 　　 $g$ 。

（2）图乙机械停表的读数为 　　。

（3）图丙电能表的读数为 　　 $\mathit{kW}\cdot h$ 。

（4）图丁弹簧测力计读数为 　　 $N$ 。

在探究“运动和力的关系”实验中，设计了如图所示的斜面实验。让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上，观察小车子在水平面上滑行的距离。

（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同，实验应让小车从同一斜面的　         　滑下，这种研究问题的方法是　           　（选填“转换法”、“模型法”或“控制变量法”）。

（2）伽利略对类似的实验进行了分析并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上　         　。说明物体的运动　        　（填“需要”或“不需要”）力来维持。

（3）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律。该定律　            　。

$A$．能用实验直接验证

$B$．不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确

$C$．是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的

在探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”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 $3N$，他认为这时摩擦力的大小为 $3N$，他操作中的错误是　        　。

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

（4）在图甲、图乙实验中，假如把木板换成海绵，拿掉弹簧测力计，会发现　         　（选填“甲”或“乙”）图中海绵凹陷得更深。说明在受力面积一定时，压力作用效果与　     　有关。

如图甲，浩浩为探究“阻力对物体运动的影响”，每次都让小车从斜面顶端由静止开始下滑，改变水平面的粗糙程度，测量小车在水平面上滑行的距离。

（1）如图乙，小车在木板上滑行的距离为　        　 $\mathit{cm}$。

（2）实验时，小车每次都滑到水平面上运动，小车在竖直方向上受一对　        　，其作用效果相互抵消，相当于小车只受阻力 $\left(f\right)$的作用。（即合外力 $F_{合}=f)$

（3）对比甲图可知：小车所受阻力越小，运动的距离就越远，速度减小的就越　       　，如果阻力为零，小车将　　       。

（4）浩浩评估实验时发现，本实验还可以探究物体速度变化快慢与阻力（合外力）的定量关系，在老师的指导下，他用类比的方法联想到：物体运动的快慢等于路程与时间之比，用速度 $v$来表示，那么速度变化快慢就等于速度的变化量与时间之比，用加速度 $a$来表示，他重新实验对这个问题进行了研究，得到下表所示数据：

物理量 次数	水平 接触面	小车质量 $m/\left(\mathit{kg}\right)$	初速度 $v_0(m/s)$	末速度 $v_1(m/s)$	减速所用 时间 $t\left(s\right)$	速度减小快慢 $a(m/s^2)$	阻力 $f\left(N\right)$
1	毛巾	0.04	1	0	0.1	10	0.4
2	棉布	0.04	1	0	0.2	5	0.2
3	木板	0.04	1	0	0.4	2.5	0.1

对数据进行定量研究，分析可知：同一物体速度变化快慢（a）与阻力 $\left(f\right)$的关系式为　          　。

（5）交流讨论时，薇薇说：高速路上，满载的大货车很难停下来，而小轿车却容易得多。试猜想，速度变化的快慢（a）可能还与　      　有关。

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）擦窗机器人的擦拭速度是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）

在生活中人们常会有一些模糊或错误的认识，其实只要应用科学知识进行分析，就能作出合理解释。

（1）人们经常认为，汽车的速度越大惯性越大，所以要限速，但是高速公路限速牌上却显示，大型车辆最高限速比小型车辆低，原因是汽车的　　越大惯性越大。

（2）在今年第四次成品油调价中，汽油价格下调250元 $/$吨，柴油价格下调235元 $/$吨。但细心的小明发现，加油站的汽油价格下调0.18元 $/$升，柴油价格下调0.20元 $/$升，每升柴油价格反而比汽油下调得多，其原因是　　。

（3）现在高速公路上不仅有即时测速，还有区间测速，即在某一路段上设置两个监控点，根据车辆通过前后两个监控点的时间来测算车辆有无超速。在如图所示限速要求的高速公路上，第一个监控点测得某辆小车于 $8:10$以115千米 $/$时的速度通过，相距30千米的第二个监控点于 $8:22$测得该小车以118千米 $/$时的速度通过。请通过计算判断该小车行驶途中是否超速。

为何漂浮在水面上的竹筷一般都是横躺着而不是竖直的？这一现象引起了小科的思考。

【思考】漂浮在水面上的竹筷只受到重力和浮力的作用，因为它们是一对　　力，所以竹筷应该能够竖直地静止在水面上，但事实并不如此。

【实验】小科以内含金属块的中空细塑料管模拟竹筷进行实验探究。如图所示，把一个质量适当的金属块，固定在一根底端封闭的中空细塑料管内的不同位置后，分别轻轻地竖直放在水和浓盐水中，观察它是否始终保持竖直。观察到的实验现象如表：

	$a$	$b$	$c$	$d$
水	不能	不能	能	能
浓盐水	不能	不能	不能	能

【分析】（1）把金属块和塑料管视为一个物体，金属块位置的改变，会改变物体的　　位置。相同条件下，这一位置越低，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

（2）分析金属块固定在 $c$点时，细管放入水和浓盐水中时的实验现象可知，相同条件下，浮力作用点的位置相对细管底端越　　（填“高”或“低” $)$，细管在液体中能竖直漂浮的可能性越大。

其实，上述实验现象还需要用杠杆、能的转化等知识来解释，有待于继续研究 $\dots$