初中物理探究杠杆的平衡条件实验综合题

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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      ．

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？

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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。

现在不少学校里放置了如图甲所示的能自动盖上盖子的垃圾桶，它能有效阻隔垃圾散发的气味。

（1）裸露的垃圾不断向四周散发难闻的气味，说明分子_________________。
（2）请你在图乙中画出重力G的力臂和作用在桶盖上最小动力的示意图。

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”)。 

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•℃）

如图所示是列车上卖食品的手推车。当前轮遇到障碍物时，售货员就会竖直向下压扶手，如图甲所示，此时的支点在后轮C点；当后轮遇到障碍物时，售货员就会竖直向上提扶手，如图乙所示。

（1）请分别在图甲和图乙上画出F₁、F₂对支点的力臂。
（2）试说明哪种情况更省力，为什么？

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。
              

（1）如图所示，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·℃)】

许多居民楼墙外用铁三角架搁放空调主机（如图所示），要使铁架较为牢固、安全，应把主机放在A处还是B处：          。请你在选择的主机上画出它的重力示意图和重力对O点的力臂．（注：重力示意图、力臂各2分）

（共5分）如下图甲所示，小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有：杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。

（1）实验前，将杠杆中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆右端下沉．此时，应把杠杆左端的平衡螺母向     （填“左”或“右”）调节，使杠杆在不挂钩码时，达到水平平衡状态。
（2）杠杆调节平衡后，小明在杠杆上A点处挂4个钩码，在B点处挂6个钩码杠杆恰
好在原位置平衡。于是小明便根据这次实验得出了杠杆的平衡条件为F₁l₁= F₂l₂。他这样
得出的结论是否合理？     ；理由是：                               。
（3）实验结束后，小明提出了新的探究问题：“若支点不在杠杆的中点时，杠杆的平衡条件是否仍然成立？”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究，发现在杠杆左端的不同位置，用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于水平平衡时，测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符．其原因可能是：
                             。
（4）如图丙所示，长1.6m、粗细均匀的金属杆可以绕O点在竖直平面内自由转动，一个“拉力──距离传感器”竖直作用在杆上，并能使杆始终保持水平平衡。该传感器显示其拉力F与作用点到O点距离x的变化关系如图丙中图像所示。可知该金属杆重       N。

如右图所示，横放在地面上的木桩重1000N，长2m，将它竖起来至少用多大的力？并且在图中画出支点、阻力、动力臂和阻力臂．

某同学分别用如图的（a）、（b）两种方法挑着同一个物体行走，（a）图中肩受到的压力_______（b）图中受到的压力；（a）图中手施加的动力________（b）图中手施加的动力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

现在不少学校里放置了如图甲所示的能自动盖上盖子的垃圾桶，
它能有效阻隔垃圾散发出来的气味。
（1）裸露的垃圾不断向四周散发难闻的气味，说明分子____________。
（2）请你在答题卷的图乙中画出果皮A停留在桶盖的斜面上时受到
的力的示意图。
（3）桶盖的相关尺寸如图丙所示，且已知桶盖中心偏离转轴距离2cm。若要让质量为10g以上的果皮在桶盖的斜面上下滑时能压翻桶盖自动落入桶中，在不计摩擦力的情况下，请你估算桶盖的最大质量应不超过多少？（请写出必要的计算过程）