歷屆全國(guó)初中物理競(jìng)賽

歷屆全國(guó)初中物理競(jìng)賽最近十年初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題分類解析專題12--簡(jiǎn)單機(jī)械一、選擇題1.（2013全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽預(yù)賽題）某次刮大風(fēng)時(shí)把一棵大樹吹倒了，需要兩個(gè)工人把它扶起，工人們想到了如圖l2所示的四種方案，每個(gè)人所需拉力最小的方案是()答案：B解析：根據(jù)滑輪知識(shí)，AB圖繩中拉力為二人拉力之和，且拉樹的力為兩根繩中的拉力。根據(jù)杠桿知識(shí)，B圖在動(dòng)力臂大，所以每個(gè)人所需拉力最小的方案是B。2.(2010全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題)圖5是環(huán)衛(wèi)工人用的一種垃圾夾的結(jié)構(gòu)示意圖。拉繩的一端固定在手把上，另一端穿過空心管桿與兩夾爪的一端相連。當(dāng)用力捏手把時(shí)，夾爪在拉繩的作用下可夾持物體，同時(shí)彈簧被壓縮；當(dāng)松開手把時(shí)，夾爪在彈簧的作用下恢復(fù)原狀。在使用過程中，手把和夾爪分別是()A.省力杠桿，費(fèi)力杠桿B.費(fèi)力杠桿，省力杠桿C.省力杠桿，省力杠桿D.費(fèi)力杠桿，費(fèi)力杠桿答案：A解析：手把動(dòng)力臂大于阻力臂，是省力杠桿，夾爪動(dòng)力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿。3.(2010全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題)體操、投擲、攀巖等體育運(yùn)動(dòng)都不能缺少的“鎂粉”，它的學(xué)名是碳酸鎂。體操運(yùn)動(dòng)員在上杠前都要在手上涂擦“鎂粉”，其目的是()A.僅僅是為了利用“鎂粉”，吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B.僅僅是為了利用手握著器械并急劇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)“鎂粉”，能起到襯墊作用，相當(dāng)于在中間添加了一層“小球”做“滾動(dòng)摩擦”C.僅僅是為了利用“鎂粉”，填平手掌的褶皺和紋路，使手掌與器械的接觸面增大，將握力變得更加實(shí)在和均勻D.上述各種功能都具有答案：D解析：體操運(yùn)動(dòng)員在上杠前在手上涂擦“鎂粉”的目的是為了利用“鎂粉”吸汗的作用，增加手和器械表面的摩擦而防止打滑；利用手握著器械并急劇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)“鎂粉”能起到襯墊作用，相當(dāng)于在中間添加了一層“小球”做“滾動(dòng)摩擦”；利用“鎂粉”填平手掌的褶皺和紋路，使手掌與器械的接觸面增大，將握力變得更加實(shí)在和均勻，所以選項(xiàng)D正確。4.(2011上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽題)某人在車后用80牛的水平力推車，使車在平直公路上勻速前進(jìn)，突然發(fā)現(xiàn)車輛前方出現(xiàn)情況，他馬上改用120的水平拉力使車減速，在減速的過程中，車受到的合力大小為()A．40牛B．80牛C．120牛D．200牛答案：C=×cos45°，所以下面的人對(duì)木箱施加的力與上面的人對(duì)木箱施加的力的比值為L(zhǎng)1:L2=7:3，選項(xiàng)B正確。改寫：兩個(gè)人搬一個(gè)50千克質(zhì)量分布均勻的木箱上樓梯，木箱長(zhǎng)1.25米，高0.5米，樓梯和地面成45°，木箱與樓梯平行。兩人手的用力方向都是豎直向上的，以木箱重心為支點(diǎn)，二力力臂之和為L(zhǎng)1+L2=×cos45°，二力力臂之差為L(zhǎng)2-L1=×cos45°，聯(lián)立解得L2=，L1=×cos45°。所以下面的人對(duì)木箱施加的力與上面的人對(duì)木箱施加的力的比值為L(zhǎng)1:L2=7:3，選項(xiàng)B正確。由杠桿平衡條件可得，下面的人對(duì)木箱施加的力與上面的人對(duì)木箱施加的力的比值是7/3，因此選項(xiàng)B正確。8.圖1為工人師傅用于推車運(yùn)送純凈水的圖片，根據(jù)兩種方法的比較，正確的說法是圖甲的方法比較省力。因?yàn)閳D甲的方法拉力方向斜向上，可以減小推車對(duì)地面的壓力，從而減小摩擦力。9.在圖示的裝置中，使線套逐漸向右移動(dòng)，動(dòng)力臂先逐漸增大后逐漸減小，懸線上的拉力先逐漸變小，后又變大，因此選項(xiàng)D正確。實(shí)驗(yàn)探究題1.小朱用圖13所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究杠桿的平衡條件。在調(diào)節(jié)杠桿的平衡時(shí)，如果杠桿右側(cè)高左側(cè)低，應(yīng)將兩端的平衡螺母向下調(diào)節(jié)，使其在水平位置平衡。使杠桿在水平位置平衡的好處是可以更準(zhǔn)確地測(cè)量力臂。如圖13所示，杠桿上每小格長(zhǎng)為2cm，在支點(diǎn)左側(cè)的A點(diǎn)掛3個(gè)后果均為的鉤碼，在支點(diǎn)右側(cè)B點(diǎn)，用彈簧測(cè)力計(jì)拉杠桿，使其在水平位置平衡。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)應(yīng)為6N。如果保持B點(diǎn)不動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的方向向右傾斜，使杠桿仍在水平位置平衡，則彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變小。原因是動(dòng)力臂變小了。2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如下：實(shí)驗(yàn)次序動(dòng)力F動(dòng)力臂L13.小朱把多個(gè)鉤碼掛在杠桿的兩端，調(diào)節(jié)鉤碼的個(gè)數(shù)與位置最終使杠桿平衡。圖14所示的平衡狀態(tài)下，當(dāng)杠桿受到多個(gè)力時(shí)，它的平衡條件應(yīng)當(dāng)是所有力的合力為零，即ΣF=0。文章已經(jīng)沒有格式錯(cuò)誤和明顯的問題段落了，但為了更好的表達(dá)，可以進(jìn)行以下改寫：本題研究了兩種不同的吊運(yùn)設(shè)備，其中一種是以物體A為研究對(duì)象，另一種是以物體B為研究對(duì)象。通過受力分析，可以得到各個(gè)物體的重力大小，進(jìn)而求出機(jī)械效率和做功的功率。此外，本題還涉及到了水力學(xué)中的水壓?jiǎn)栴}，需要運(yùn)用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算?？傊绢}考查了受力分析、平衡條件、功和功率、效率、水壓等重點(diǎn)知識(shí)。圖3展示了一種利用電子秤顯示水庫(kù)水位的裝置。該裝置由滑輪、長(zhǎng)方體物塊和輕質(zhì)杠桿組成，其中滑輪與細(xì)繩相連，長(zhǎng)方體物塊和杠桿也通過細(xì)繩相連。通過受力分析和杠桿的平衡條件，可以求出物塊A底部受到水的壓強(qiáng)大小。請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出投放深潛器時(shí)“∩”形架的動(dòng)力和阻力示意圖。解析：（1）動(dòng)力和阻力示意圖如圖所示。（2）深潛器的質(zhì)量為25t，總體積為24.5m3。在絞車緩慢向下釋放深潛器至剛浸沒的過程中，兩根伸縮桿的總拉力最多減少多少牛？解析：深潛器入水前，鋼纜BE的拉力，$F_2=mg+\rhoVg=25\times10^3\text{kg}\times9.8\text{m/s}^2+24.5\text{m}^3\times10^3\text{kg/m}^3\times9.8\text{m/s}^2=735500\text{N}$。根據(jù)杠桿平衡條件，$F_1\times6=F_2\times3$，可得$F_1=367750\text{N}$。當(dāng)深潛器剛浸沒時(shí)，鋼纜BE的拉力為$F_3=\rhoV_{\text{浸}}g=24.5\text{m}^3\times10^3\text{kg/m}^3\times9.8\text{m/s}^2\times0.75=177225\text{N}$。根據(jù)杠桿平衡條件，$F_1\times6=F_3\times5$，可得$F_1=295375\text{N}$。兩根伸縮桿的總拉力減少了$367750\text{N}-295375\text{N}=72275\text{N}$。深潛器浸沒入水中后，所受浮力可以表示為F浮=ρ水gV排。代入數(shù)值計(jì)算得到F浮=25×10kg×10N/kg=250N。鋼纜BE的拉力可以表示為F2'=G-F浮=G-ρ水gV排=2.5×104N-250N=24750N。由杠桿平衡條件，深潛器入水前，兩根伸縮桿的總拉力為F1=F2L2/(L1+L2)=5.0×103N×6m/(2m+6m)=3.333×103N。深潛器浸沒入水中后，兩根伸縮桿的總拉力為F1'=F2'L2/(L1+L2)=24750N×6m/(2m+6m)=7425N。兩根伸縮桿的總拉力減少ΔF=F1-F1'=3.333×103N-7425N=2.5907×103N。這是一套提升裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，杠桿OC可繞固定點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，OD:DC=1:9，系在杠桿D端的細(xì)繩通過定滑輪E與物體B的一端相連，滑輪組Y由定滑輪Z和動(dòng)滑輪H組成，滑輪組Y的自由端細(xì)繩通過定滑輪M與物體B的另一端相連，整個(gè)裝置在同一豎直平面內(nèi)。小明通過定滑輪拉動(dòng)C端的細(xì)繩提升水中實(shí)心均勻物體A。當(dāng)物體A始終浸沒在水中且勻速上升時(shí)，小明對(duì)地面的壓力為N1，對(duì)地面的壓強(qiáng)為10Pa，滑輪組Y的自由端細(xì)繩對(duì)物體B向右的拉力為T1。當(dāng)小明利用裝置把物體A完全拉出水面，物體A在空中勻速上升時(shí)，小明對(duì)地面的壓力為N2，滑輪組Y的自由端細(xì)繩對(duì)物體B向右的拉力為T2。已知：小明所受重力為660N，在所有拉動(dòng)過程中，小明始終雙腳著地，每只腳與地面的接觸面積為125cm2，物體A的密度為2×103kg/m3，N1:N2=8:3，T1:T2=101:201，(不計(jì)繩重和細(xì)繩與滑輪間的摩擦及水對(duì)物體A的阻力，g取10N/kg)求：(1)物體A在空中勻速上升時(shí)，小明對(duì)地面的壓力N2為多少；(2)水平地面對(duì)物體B的摩擦力大小和動(dòng)滑輪組H所受的重力大小分別是多少？拉物體A在水中勻速上升時(shí)，小明對(duì)地面的壓力可以表示為N1=F=pS=104Pa×2×0.0125m2=400N。根據(jù)比例關(guān)系N1:N2=8:3，可以求出小明對(duì)地面的壓力N2=150N。在物體A完全拉出水面時(shí)，滑輪組Y的自由端細(xì)繩對(duì)物體B向右的拉力為T2=T1×(N2/N1)=101×(3/8)=37.875N。根據(jù)牛頓第二定律，物體B受到的合力為零，因此水平地面對(duì)物體B的摩擦力大小也為37.875N。動(dòng)滑輪組H所受的重力大小可以表示為GH=T2+T1=101+37.875=138.875N。小剛想要測(cè)量家中一頭肥豬的重量，他用繩將豬綁住掛在木棒的B點(diǎn)，將棒的一端O放在石坎上，人通過掛在A端的測(cè)力計(jì)拉起木棒的另一端，使木棒剛好到達(dá)水平位置。已知測(cè)力計(jì)示數(shù)F=320N，OA=1.6m，OB=0.4m。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出