初中物理探究杠杆的平衡条件实验试题

杆秤是用来测量物体质量的工具，也是我国劳动人民智慧的结晶。如图所示，杆秤的提纽到挂钩的距离OA＝4cm，当秤砣移动到离提纽的距离为20cm时，杆秤刚好水平平衡，若秤砣的质量为0.6kg，求：

（1）所称物体的质量是多少kg？
（2）若用质量为0.5kg的秤砣去测量该物体，当杆秤刚好水平平衡时秤砣移动到离提纽的距离为多少cm？

图甲为一个平衡的杠杆，左端挂有充足气的篮球和套扎在气针尾端的气球，右端为钩码．将气针头插入篮球中，气球膨胀，此时杠杆如图乙．下列分析不正确的是（ ）

A．图甲中，杠杆左右两边所受拉力的力臂相等

B．图乙中，气球的体积越大，它受到的浮力也越大

C．图乙中，杠杆的左端上翘是因为气球受到的浮力变大

D．实验过程中，杠杆左端所挂物体的总重始终不变

咏舜用尚未标注刻度值的自制杆秤来估测物体的质量，秤砣上标示其自身质量为250g．没有测量物时，杆秤刚好水平平衡（如图甲所示）；当挂上物体后，把秤砣的吊绳放置在杆秤的M处时，杆秤也水平平衡（如图乙所示），粗略估测物体的质量，合理的是（ ）

A．50g

B．250g

C．750g

D．1000g

在探究“斜面的倾斜程度对斜面机械效率的影响”时，某物理兴趣小组的同学提出了三种不同的猜想：
A．斜面越倾斜斜面机械效率越大；
B．斜面越倾斜斜面机械效率越小；
C．斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关。
他们用如图所示的探究装置，在不同的倾斜程度下做了三次试验，实验中应保持物体在斜面上的运动状态是                  。请回答下列问题：
①每次实验时，斜面的光滑程度和沿斜面被拉的物体应该        （选填“相同”或“不相同”）；改变斜面的倾斜程度是指改变                        （选填（斜面的长度、斜面的高度、斜面与水平面的夹角）；实验时应把物体沿着斜面往上缓慢拉动．
②在以下六个物理量中：被拉物体的重量G、弹簧秤的拉力F、斜面的长度L、斜面的高度H、物体在斜面上通过的距离s、物体上升的高度h，实验必须要测量的物理量是                            （只填所测物理量的符号）；用需要测量的物理量的符号表示斜面的机械效率的计算式是                   
③如果猜想C是正确的，则在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值就应该                （选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“基本不变”）．如果在三次倾斜程度逐渐增大的实验中，由实验数据代入斜面机械效率的计算式得到的值逐渐增大，这说明实验前的猜想            是正确的．

试根据规定要求作图．


（1）如图甲所示，光线AO经平面镜反射后进入水中，试画出光路图（不考虑光线在水面的反射）．
（2）如图所示的是一个已知N、S极的通电螺线管，试在图中标出通电螺线管外部磁感线的方向和电源的正、负极．            
（3）在图中，试画出螺丝刀撬图钉的力F₁的力臂及所受阻力F₂的示意图。
（4）小明在探究“比较水和煤油的吸热能力”的实验时，利用两根完全相同的电阻丝作为发热体给质量相同的两种液体加热，为了节省时间，他将两根电阻丝并联接入电路，用一个开关控制同时通电或断电。请在图中用笔画线代替导线，使电路满足要求。

安全阀常作为超压保护装置，如图是利用杠杆原理设计的锅炉安全阀示意图，阀的横截面积S为6厘米²，OA：AB=1：2，若锅炉能承受的最大压强为5.81×10⁵帕，大气压强为1.01×10⁵帕，则在B处应挂　   　牛的重物．若锅炉承受的最大压强减小，为保证锅炉安全，应将重物向　   　（选填“左”或“右”）移动．

郝强同学对建筑工地上的长臂吊车（如图甲）有些疑惑：不吊物体它能平衡，吊重物也能平衡，重物沿臂移动仍能平衡！后来他通过设计“移动支点式杠杆”模型（如图乙）弄懂了类似问题：密度及粗细都均匀的直棒AB=1.8m，放在一个宽度为40cm的凳子上，当在棒的A端固定一个铅块（忽略大小）m_铅=2kg时，棒刚好绕O₁点有转动的趋势（AO₁=30cm）．

（1）求棒的质量m_棒；
（2）当在P处挂一重物时（PB=10cm），棒刚好绕O₂点有转动的趋势．求重物质量m_物及此时棒对O₂点的压力F（g取10N/kg）；
（3）当悬线带着重物缓慢向A端移动时，可以认为凳面上只有某点E（即新支点）对棒有支持力．回答：随着重物左移，E点将“左移”或“右移”还不“不动”？棒对E点的压力F_E是“变大”或“变小”还是“不变”？（不必说明理由）

如图所示，张师傅想用最省力的方法把一个油桶推上台阶，请你在图中作出：

(1)杠杆的支点；
(2)最省力的力臂；
(3)最小力的方向。

图中，杠杆调平衡后，将两个体积相同的重物分别挂在杠杆两侧的A、B处，杠杆仍然平衡．则两重物重力大小之比G_A：G_B=　 　；若要将两重物同时浸没在水中，则杠杆的　 　端将上升．

如图所示，质量为8kg，边长为5cm的正方体物块A置于水平地面上，通过细绳系于轻质杠杆BOC的B端，杠杆可绕O点转动，且CO=3BO，在C端用F=20N的力竖直向下拉杠杆，使杠杆在水平位置平衡．（绳重不计，g取10N/kg）

求：（1）物体A的重力G；
（2）B端细绳的拉力F_拉；
（3）物体A对地面的压力F_压；
（4）物体A对地面的压强P．

AC为轻杆，杆始终保持水平，O为支点，OA=OC=25cm，CD⊥OC，AB绳与水平方向成30°角，即∠OAB=30°，AB绳所能承受的最大拉力为10N．

（1）当烧杯中未装入水时，求D端所悬挂重物的最大重力为多少？
（2）当烧杯中装入水时，重物浸没在水中，已知所悬挂重物体积为125cm³，ρ_水=1.0×10³kg/m³，求此时D端所悬挂重物的最大重力又为多少？（g=10N/kg）

如图所示，质量不计的光滑木板AB长1.2m，可绕固定点O转动，离O点0.2m的B端挂一重物G，板的A端用一根与水平地面成30°夹角的细绳拉住，木板在水平位置平衡时绳的拉力是6N．然后在O点的正上方放一质量为0.3kg的小球，若小球以25cm/s的速度由O点沿木板向A端匀速运动，问小球至少运动多长时间细绳的拉力减小到零．（取g=10N/kg，绳的重力不计）

有一电热水器，质量为20kg，装满水后的总质量为70kg，该热水器额定电压是220V，内部有两个加热管，有三档不同的加热功率，其中最大额定功率是2000W，如图是电热水器安装的尺寸及其受力示意图，在竖直方向上热水器受到挂钩拉力F₂和重力G，在水平方向上热水器受到膨胀螺钉对它的拉力F₁和墙壁对它的支持力F₃．（g取10N/kg，ρ_水=1.0×103kg/m3）

（1）该热水器最多能装多少立方米的水？
（2）该热水器装满水时，膨胀螺钉的拉力F₁是多大？
（3）若热水器内部两个加热管的电阻阻值相同，则每个加热管的电阻是多少？

考场内小明信心十足，因为他在学习中使用了许多好方法，对知识掌握得很好，下面是他利用对比法进行实验探究的部分过程．请你在空格内替小明同学填上合适的内容．
（1）用天平和量筒测量某新型合金的密度．

调平	如图为天平放在水平桌面上，指针所在分度盘的位置，这时应向　  　（选填“左”或“右”）移动平衡螺母，使天平的横梁平衡．
过程	某次测量，天平右盘中砝码及游码在标尺上的位置和量筒的示数如图所示，据此可知合金的密度是  　kg/m^3．
讨论	实验中多次测量合金密度并求平均值是为了　     　．

（2）探究杠杆的平衡条件

调平	调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡．
过程	图示为某次测量力臂的示意图，这时动力臂l2是　     　cm．
讨论	实验中多次改变动力F1和动力臂l1的大小，并相应调节阻力F2和阻力臂l2．这样做的目的是     　（填下列选项的番号）． A．使结论具有普遍性   B．找出杠杆的平衡条件     C．求平均值．

（3）天平测量质量时利用了杠杆原理，该原理的字母表达式为　     　．

小雯设计了一个测量物体重力的“托盘秤”，如图是原理示意图，其中的托盘用来放置被测物体，OBA是可绕O点转动的杠杆，R₁是压力传感器（其电阻值会随所受压力大小变化而变化，变化关系如下表），R₀为定值电阻,为显示重力大小的仪表（实质是一个量程为0—3V的电压表）。已知OB:OA=1:2，R₀=100Ω，电源电压恒为3V（忽略托盘、杠杆及压杆的重力）。

压力F/N	0	50	100	150	200	250	300
电阻R1/Ω	300	250	200	150	100	50	0

(1)托盘上没放物体时，压力传感器R₁的电阻值是  ______ Ω。
(2)当托盘上放被测物体时，电压表的示数如图所示，则此时压力传感器R₁上的电压是多少？

(3)第(2)题中被测物体的重力是多少？