初中物理探究杠杆的平衡条件实验计算题

小明同学设计的“风力测试仪”在校科技节上备受师生们的青睐，“风力测试仪”的原理如图所示．电源电压6V，R₀为保护电阻，AB为长20cm、阻值为50W的均匀电阻丝．OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重为2N的球P．闭合开关S，无风时，OP下垂并与电阻丝的B端接触；有风时，球P受风力的作用，使金属细杆OP绕悬挂点O偏转，当偏转到电阻丝的A端时，电流表示数为0．6A．已知悬挂点O与电阻丝B端的距离为10cm，金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦，求：

(1) R₀的阻值；
(2)无风时电流表示数；

如图所示，杠杆MN可能绕O点转动，A、B、C、D是四个供人娱乐的吊环、B环到O点距离为D环O点距离的一半，父子俩在吊环上做游戏，质量为40kg的儿子吊在B环上，父亲站在地面上抓着D环，用250N竖直向下的力在4s内把儿子拉高了0.5m．求：（g=10N/kg）

（1）父亲做的总功；
（2）父亲做功的功率；
（3）该器材的机械效率．

如图所示，在一次野外活动中，某同学先后用甲、乙两种方式杠着同样的包裹前时。两种方式中哪种更轻便、更合理？请从物理学的角度说明理由。

如图是锅炉上的保险阀，当阀门受到的蒸汽压强超过安全值时，阀门被顶开，蒸汽跑出一部分，使锅炉内的蒸汽压强减小，已知杠杆重可以忽略不计，OA与AB长度的比值为1∶3，阀门的面积是3 cm²，要保持锅炉内、外气体的压强差是1.2×10⁵ Pa，应将质量为多大的重物挂在杠杆的B点？（g取10 N/kg）

过去农村用的舂米工具是一个杠杆，下图是它的结构示意图。O为固定转轴，在A端连接着石球，脚踏B端可以使石球升高，抬起脚，石球会落下击打稻谷。若石球重50N，要将石球抬起，脚至少用多大竖直向下的力？（摩擦和杠杆自重均忽略不计）

如图装置为某学生在科技创新大赛时发明的可以直接测量液体密度的“密度天平”.其制作过程和原理如下：选择一根长l 米的杠杆，调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡，在左侧离中点10厘米的A位置用细线固定一个质量为150克、容积为80毫升的容器。右侧用细线悬挂一质量为50克的钩码（细线的质量忽略不计）。测量时往容器中加满待测液体，移动钩码使杠杆在水平位置平衡，在钩码悬挂位置直接读出液体的密度。

(l）该“密度天平”的“零刻度”应标在右端离支点O_________厘米处；
(2）该“密度天平”的量程为多大？
(3）若将钩码的质量适当增大，该“密度天平”的量程将______________（选填“增大”“减小”或“不变”)

用不等臂的天平来称量某物体，当物体放在左盘里，往右盘加m₁的砝码时天平平衡；当把同一物体放在右盘里，往左盘里加m₂的砝码时，天平平衡。试根据杠杆平衡条件证明：物体的实际质量：

小军健身用的拉力器结构如图所示．他用250N的拉力向下拉动拉杆，使200N的配重块在 2s内匀速升高40cm．不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg．求：

（1）克服配重的重力所做的功；
（2）拉力做功的功率；
（3）此过程中拉力器的机械效率．

2012年6月我国自主研制的“蛟龙号”载人深潜器成功完成7000m深海探测，最大下潜深度7062米。如图甲所示，母船正在向海中投放“蛟龙号”，调控两根伸缩杆，使“∩”形架绕固定在甲板上的转轴转动至图甲所示位置时停止，然后由固定在“∩”形架顶部的绞车通过钢缆释放深潜器。处在图甲所示位置的“∩”形架可以简化为图乙中以O为支点的杠杆，OB表示“∩”形架，CD表示两根伸缩杆，O到CD的距离为2m，OD、OE的长度分别为3m、6m。深潜器的质量为25t，总体积为24.5m³。（不考虑“∩”形架、两根伸缩杆和绞车的重力，设海水的密度ρ_海水=1.0×10³kg/m³且不变）。

（1）“蛟龙号”所受重力是多少？
（2）“蛟龙号”达到最大下潜深度时，所受海水的压强是多少？
（3）在绞车匀速向下释放“蛟龙号”至刚浸没的过程中，钢缆BE起吊拉力的功率随时间变化的图象如图丙所示，图中P₁＝2P₂。求t₁时刻伸缩杆CD所受的拉力(不考虑水的阻力)。

如图所示，小芳在研究动滑轮时，她用手沿竖直方向匀速向上拉动绳端使钩码上升，测得的实验数据如下：G_物=100N、h=0.3m

求：1）绳子移动的距离；
2）（如不计滑轮及绳重和摩擦）手的拉力。
3）（拓展）（又假如滑轮重G_动= 10N，不计绳重和摩擦）手的拉力。

某中学“STS”课题小组到某工厂的锅炉车间进行实践活动，重点研究锅炉供水自动控制装置方面的问题，如图15为冷水自控位置，小水箱与锅炉相连，当杠杆呈水平状态时，浮球受到2.5N竖直向上的浮力，塞子B刚好顶住自来水的进口。已知OC＝25cm。OD＝1cm，塞子B横截面积为1cm²，由此算出自来水对塞子B的压强为多大？

如图，轻质杠杆OB的中点处挂有质量为30Kg的物体，在杠杆的最右端B点用一个竖直向上的力拉着，使杠杆保持水平平衡。

（1）物体的重力是多少？
（2）求所用拉力的大小（g取10N/Kg）    
（3）若所用的力不是竖直方向，而是斜着向上，请问所用的力会不会变
化？为什么？

我校物理课外兴趣小组同学为发展可再生绿色能源。小明等几位同学对风力的研究产生了浓厚的兴趣，共同设计了“风力测试仪”，其原理如图所示，已知电源电压12V恒定， OB长为10cm，AB长为20cm、阻值为60Ω的均匀电阻丝。OP为质量、电阻均不计的金属细杆，下端连接一个重为4N的圆球P。金属细杆OP始终与电阻丝AB接触良好且无摩擦。闭合开关S，无风时，OP下垂并与电阻丝的B端接触,此时电流表的示数为0.15A；有风时，圆球P受风力作用，使金属细杆OP绕悬挂点O偏转。，请你解答下列问题：

⑴定值电阻R₀为多少Ω？
⑵若金属细杆OP绕悬挂点O偏转到距离电阻丝的B端16cm处，此时电路消耗的总功率是多少？
⑶当金属细杆OP滑到A点时圆球P受的风力是多大？

小红喜欢搞创新设计，她利用杠杆和大气压强的知识，设计了如图所示装置，将蘸水的塑料挂钩的吸盘放在光滑的水平板上，挤出吸盘里面的空气后，用绳子与杠杆一端相连（杠杆的另一端可绕O点转动），使杠杆处于水平位置。已知吸盘的面积为10cm²，杠杆被分为六等份。（设：杠杆每等份长度为L，1标准大气压约为1×10⁵Pa，取g=10N/kg，不计吸盘重）求：
 
（1）大气作用在吸盘上产生的压力是多少？
（2）若要使吸盘不掉下来，在C处最多能挂多重的物体？

小明设计了一个测量物体质量的“托盘秤”，图（甲）是其原理示意图，其中托盘上放置物体，压力传感器R的电阻值会随所受压力大小发生变化，杠杆ABO可绕0点转动，电压表的量程为O～3V（可显示质量大小）．已知OB：BA=1：2，电阻R₀=100Ώ．压力传感器R表面能承受的最大压力为400N，压杆与压力传感器的接触面积为2cm²，压力传感器R的电阻值随所受压力变化的图像如图（乙）所示．电源电压恒定不变，秤达到最大称量时，电压表的示数也达到最大值，托盘和杠杆组件的质量忽略不计．求：

（1）该压力传感器能承受的最大压强；
（2）电源电压；
（3）当电压表的示数为1.5V时，托盘上被测物体的质量。（g=10N／kg）