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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 ( ) 1.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 3. 答案：D解析：用80牛的水平力推車，使車在平直公路上勻速前進(jìn)，說明車運(yùn)動(dòng)受到的阻力為80N。改用120的水平拉力使車減速，在減速的過程中，車受到人向后拉力120N，阻力80N，所以車受到的合力大小為120N+80N=200N. ，選項(xiàng)D正確。 5. （2011上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽題）分別用鐵和鋁做成兩個(gè)外部直徑和高度相等，但內(nèi)徑不等的圓柱形容器，鐵杯裝滿質(zhì)量為m1的水后總重為G1；鋁杯裝滿質(zhì)量為m2的水后總重為G2。下列關(guān)系不可能正確的是（ ） A．G1G2,m1>m2 C．G1m2 D．G1>G2,m1G2,所以A不可能正確。 6. （2011上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽題）如圖所示，兩根硬桿AB、BC用鉸鏈連接于A、B、C，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。關(guān)于AB桿對(duì)BC桿作用力的方向正確的是 （ ） A．若計(jì)AB桿重力，而不計(jì)BC桿重力時(shí)，由A指向B B．若計(jì)AB桿重力，而不計(jì)BC桿重力時(shí)，由C指向B C．若不計(jì)AB桿重力，而計(jì)BC桿重力時(shí)，由B指向A D．若不計(jì)AB桿重力，而計(jì)BC桿重力時(shí)，由B指向C 答案：C解析：若計(jì)AB桿重力，而不計(jì)BC桿重力時(shí)，取A點(diǎn)為支點(diǎn)，由杠桿平衡條件，BC桿對(duì)AB桿作用力的方向豎直向上，由牛頓第三定律，AB桿對(duì)BC桿作用力的方向豎直向下，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；若不計(jì)AB桿重力，而計(jì)BC桿重力時(shí)，取C點(diǎn)為支點(diǎn)，由杠桿平衡條件，AB桿對(duì)BC桿作用力的方向由B指向A，選項(xiàng)C正確D錯(cuò)誤。 7．(2011上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽題) 兩個(gè)人共同搬一個(gè)50千克質(zhì)量分布均勻的木箱上樓梯，如圖所示。木箱長(zhǎng)1.25米，高0.5米；樓梯和地面成45°，而且木箱與樓梯平行。如果兩人手的用力方向都是豎直向上的，那么在下面的人對(duì)木箱施加的力與上面的人對(duì)木箱施加的力的比值是 ( ) A．8/3 B．7/3 C．5/3 D．5/4 答案： B 解析：以木箱重心為支點(diǎn)，二力力臂之和為L(zhǎng)1+L2=1.25×cos45°， 二力力臂之差為L(zhǎng)2-L1=0.5×cos45°，聯(lián)立解得L2=0.63，L1=0.27，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，選項(xiàng)B正確。 8. (2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽題)圖1為工人師傅用于推車運(yùn)送純凈水的圖片，對(duì)于這兩種方法中哪種方法比較省力的判斷，下列說法中正確的是 ( ) A.圖甲的方法比較省力。 B.圖乙的方法比較省力。 C.圖甲和圖乙兩種方法所用力的大小相等。 D.無法判斷。 答案：A解析：由于圖甲的方法拉力方向斜向上，可減小推車對(duì)地面的壓力，從而減小摩擦力，所以圖甲的方法比較省力，選項(xiàng)A正確。 9如圖所示的裝置中，均勻木棒AB的A端固定在鉸鏈上，懸線一端繞過某定滑輪，另一端 套在木棒上使木棒保持水平，現(xiàn)使線套逐漸向右移動(dòng)，但始終保持木棒水平，則懸線上的拉力（棒和懸線均足夠長(zhǎng)）（　?。? A．逐漸變小 B．逐漸變大 C．先逐漸變大，后又變小 D．先逐漸變小，后又變大 答案：D 解析：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，選項(xiàng)D正確。 二．實(shí)驗(yàn)探究題 1．（2012全國(guó)初中物理競(jìng)賽預(yù)賽）小朱用圖13所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究杠桿的平衡條件。 （1）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____________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____________________________________。 （2）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0.5N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____________N。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____________。原因是____________________________________。 （3）請(qǐng)你在下面的方框中，畫出實(shí)驗(yàn)所需的數(shù)據(jù)記錄表格，不必填數(shù)據(jù)。 （4）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，請(qǐng)你分析圖14所示的平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)述當(dāng)杠桿受到多個(gè)力時(shí)，它的平衡條件應(yīng)當(dāng)是：_________________________________________________。 答案：（1）右 便于測(cè)量力臂 （2分） （2）1.2 大 力臂變?。?分） （3）（4分） 實(shí)驗(yàn)次序 動(dòng)力F1/N 動(dòng)力臂L1/cm 阻力F2/N 阻力臂L2/cm 1 3 （4）使物體向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力（動(dòng)力）與力臂的乘積之和等于使物體順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力（阻力）與力臂的乘積之和。 （3分） 2.下面是小聰和小明做“測(cè)滑輪組的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)． （1）小聰和小明兩人用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)鉤碼重量時(shí)的情形分別如圖甲、乙所示，你認(rèn)為　甲　是正確的（選填“甲”或“乙”） （2）他們正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，測(cè)出如下表中的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖丙、丁所示． 物理量 試驗(yàn)1 試驗(yàn)2 試驗(yàn)3 鉤碼重G/N 4 4 6 鉤碼上升的高度h/m 0.1 0.1 0.1 繩端拉力F/N 2.0 1.4 2.8 繩端移動(dòng)距離s/m 0.3 0.5 0.3 機(jī)械效率η 67% ①通過表中數(shù)據(jù)可分析出實(shí)驗(yàn)1是用　丙　圖所示的裝置做的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)2是用　丁　圖所示的裝置做的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)2的機(jī)械效率為　57%　，實(shí)驗(yàn)3的機(jī)械效率為　71%　． ②通過實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率　低?。? ③比較實(shí)驗(yàn)1和試驗(yàn)3可得正確結(jié)論：使用同一滑輪組，　增大提升的物重　可以提高滑輪組的機(jī)械效率． 答案： （1）甲； （2）①丙；丁；57%；71%；②低；③增大提升的物重． 解析： （1）彈簧測(cè)力計(jì)在測(cè)重力時(shí)應(yīng)豎直方向使用，故選甲． （2）①在實(shí)驗(yàn)1中，h1=0.1m，s1=0.3m，所以n1===3，故實(shí)驗(yàn)1是用丙圖所示的裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)； 實(shí)驗(yàn)2中，h2=0.1m，s2=0.5m，所以n2===5，故實(shí)驗(yàn)2是用丁圖所示的裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)， 機(jī)械效率η2===≈57%； 實(shí)驗(yàn)3中，h3=0.1m，s3=0.3m，所以n3===3，故實(shí)驗(yàn)3是用丙圖所示的裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)， 機(jī)械效率η3===≈71%． ②實(shí)驗(yàn)1和2中，提升重物相同，距離相同，只是滑輪組不同，尤其是動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)不同，實(shí)驗(yàn)2的機(jī)械效率低于實(shí)驗(yàn)1，因此可得出：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時(shí)，動(dòng)滑輪的個(gè)數(shù)越多，滑輪組的機(jī)械效率越低； ③實(shí)驗(yàn)1和3中，滑輪組相同，實(shí)驗(yàn)3提升的重物大于實(shí)驗(yàn)1，機(jī)械效率也更高，說明：使用同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機(jī)械效率越高． 三．綜合應(yīng)用題 1.(2009上海初中物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽題)均勻三角板的重心在三角形三條中線的交點(diǎn)上，均勻細(xì)桿的重心在桿的中點(diǎn)上?，F(xiàn)有一塊等腰直角三角板和三根均勻細(xì)桿。三根細(xì)桿的長(zhǎng)度分別與三角板的邊長(zhǎng)相等，將這三根細(xì)桿構(gòu)成如圖所示的三角形。設(shè)三角板的重心為P，三根細(xì)桿構(gòu)成的三角形的重心為P'，P、P’未在圖中畫出。以下是三位同學(xué)的觀點(diǎn)：甲同學(xué)認(rèn)為P和P’的位置重合；乙同學(xué)認(rèn)為P和P’的位置不重合，且P到斜邊的距離大于P'到斜邊的距離，丙同學(xué)認(rèn)為P和P'的位置不重合，且P到斜邊的距離小于P'到斜邊的距離。 請(qǐng)你通過分析，對(duì)以上三位同學(xué)的觀點(diǎn)做出判斷。 解答：乙同學(xué)對(duì)，甲、丙兩同學(xué)不對(duì)。 （2分） 對(duì)三角板：設(shè)直角三角形斜邊上的高為h。則均勻的三角板的重心P到斜邊的距離為h/3=0.333h。 對(duì)三角形：根據(jù)三根細(xì)桿的長(zhǎng)度，質(zhì)量分別設(shè)為m0、m0、m0。 顯然可知，總質(zhì)量為2m0的兩根直角邊整體的重心與斜邊的距離為h/2。 考慮斜邊質(zhì)量可知：三角形的重心到底邊的距離為： ·h/2≈0.293h 0.293 h<0.333h，所以P到斜邊的距離大于P’到斜邊的距離。 圖2 2．圖2是一種新型吊運(yùn)設(shè)備的簡(jiǎn)化模型示意圖，圖中虛線框里是滑輪組（未畫出），滑輪組繩子的自由端由電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)。工人師傅用該吊運(yùn)設(shè)備先后搬運(yùn)水平地面上的圓柱形物體A和物體B。物體A的底面積為SA，密度為ρA，高度為hA；物體B的底面積為SB，密度為ρB，高度為hB。當(dāng)物體A所受豎直向上的拉力T1為1500N時(shí)，物體A靜止，地面對(duì)物體A的支持力為N1。掛在滑輪組掛鉤上的物體A勻速豎直上升4m的過程中，電動(dòng)機(jī)對(duì)滑輪組繩子自由端的拉力為F1，拉力F1做的功為W。當(dāng)物體B所受豎直向上的拉力T2為1000N時(shí)，物體B靜止，地面對(duì)物體B的支持力為N2。掛在滑輪組掛鉤上的物體B以速度v勻速豎直上升的過程中，電動(dòng)機(jī)對(duì)滑輪組繩子自由端的拉力F2為625N，拉力F2做功的功率P為500W，滑輪組的機(jī)械效率為80%。已知：N1=2N2，5SA=4SB，8ρA=7ρB，2hA=5hB。不計(jì)繩的質(zhì)量，不計(jì)滑輪與軸的摩擦。求： （1）物體B勻速上升的速度v； （2）拉力F1做的功W。 T1 N1 GA T2 N2 GB A B 圖2J 甲 乙 解析：（1）當(dāng)物體A受拉力為T1時(shí)，以物體A為研究對(duì)象，受力分析如圖2J甲所示；當(dāng)物體B受拉力為T2時(shí)，以物體B為研究 對(duì)象，受力分析如圖2J乙所示。 由圖2J甲、乙得： GA= T1 + N1 GB= T2 + N2 已知：N1=2N2， 5SA=4SB， 8ρA=7ρB， 2hA=5hB T1=1500N， T2=1000N 因?yàn)?G=mg=ρVg=ρgSh 所以 GA=ρAgSAhA，GB=ρBgSBhB 解得：GA=3500N； GB=2000N 。 設(shè)滑輪組的繩子段數(shù)為n，提升物體B時(shí)，機(jī)械效率η = 4F2 GB B 丁 G動(dòng) 4F1 GA A 丙 G動(dòng) 圖2J 已知：F2=625N，η =80% 解得：n =4 拉力F2做功的功率P== nvF2 已知：P=500W， 解得：v =0.2m/s。 （2）勻速提升物體A時(shí)，以物體A和動(dòng)滑輪的整體為研究對(duì)象，受力分析如圖2J丙所示。勻速提升物體B時(shí)，以物體B和動(dòng)滑輪的整體為研究對(duì)象，受力分析如圖2J丁所示。 由圖2J丁得：4F2= GB+G動(dòng) 解得：G動(dòng)=4×625N―2000N=500N 由圖2J丙得：4F1=GA+G動(dòng) 解得：F1 ==1000N 拉力F1做的功W = nF1h 已知：h=4m， 解得：W= 4×1000N×4m=1.6×104J 。 【名師點(diǎn)評(píng)】工程中的吊運(yùn)設(shè)備學(xué)生不易看懂，題目將吊運(yùn)設(shè)備簡(jiǎn)化，降低難度。此題以新型吊運(yùn)設(shè)備的簡(jiǎn)化模型示意圖切入，意在考查受力分析、重力、平衡條件、功和功率、效率等重點(diǎn)知識(shí)。 圖3 電子秤 3．如圖3是利用電子秤顯示水庫水位裝置的示意圖。該裝置主要由不計(jì)重力的滑輪C、D，長(zhǎng)方體物塊A、B以及輕質(zhì)杠桿MN組成。物塊A通過細(xì)繩與滑輪C相連，物塊B通過細(xì)繩與杠桿相連。杠桿可以繞支點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿始終在水平位置平衡，且MO∶ON=1∶2。已知物塊A的密度為1.5×103kg/m3，底面積為0.04m2，高1 m ，物塊B的重力為100N?；喤c轉(zhuǎn)軸的摩擦、杠桿與軸的摩擦均忽略不計(jì)，g取10N/kg。求： （1）當(dāng)物塊A的頂部剛沒入水面時(shí)，底部受到水的壓強(qiáng)大小； （2）當(dāng)物塊A的頂部剛沒入水面時(shí)，物塊A所受的拉力大??； 圖24 （3）若水位發(fā)生變化，當(dāng)電子秤的示數(shù)為55 N時(shí)，求物塊A浸入水中的深度。 解析：（1）物塊A底部受到水的壓強(qiáng)： p=ρ水gh=1.0×103kg/m3N/kgm=1.0×104Pa 。 （2）物塊A排開水的體積V排=VA=Sh=0.04 m2m=0.04m3。 物塊A受到的浮力F浮=ρ水g V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N。 物塊A受到的重力GA=ρAg VA=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=600N。 物塊A受到的拉力F=GA- F浮=600N -400N=200N。 . （3）細(xì)繩BN對(duì)物塊的拉力FN=GB- F示=100N -55N=45N . 細(xì)繩DM對(duì)杠桿的拉力FM=FN=2×45N=90N。 物塊A受到的浮力 （1分） 物塊A排開水的體積===0.024 m3。. 物塊A浸入水中的深度h’= ==0.6m。 【名師點(diǎn)評(píng)】電子秤是目前市場(chǎng)上常用的稱量工具，此題以電子秤顯示水庫水位裝置切入，意在考查滑輪、杠桿、浮力、平衡條件、液體壓強(qiáng)、重力等知識(shí)點(diǎn)。 4．如圖甲所示，我國(guó)“向陽紅09”母船正在進(jìn)行投放“蛟龍?zhí)枴陛d人深潛器試驗(yàn)，調(diào)控兩根伸縮桿，使“∩”形架繞固定在甲板上的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)至圖甲所示位置時(shí)停止，然后由固定在“∩”形架頂部的絞車通過鋼纜釋放深潛器。 處在圖甲所示位置的“∩”形架可以簡(jiǎn)化為圖乙中以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿，OB表示“∩”形架，CD表示兩根伸縮桿，O到CD的距離為2m，OD、OE的長(zhǎng)度分別為3m、6m 。不考慮“∩”形架、兩根伸縮桿和絞車的重力。 （1）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 （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：（1）動(dòng)力和阻力示意圖如圖所示。 （2）深潛器入水前，鋼纜BE的拉力， F2=G=mg=25×103kg×10N/kg=2.5×105N。 深潛器浸沒入水中后，所受浮力F浮=ρ水g V排， 鋼纜BE的拉力， F2’=G- F浮=G-ρ水g V排=2.5×105N-1.0×103kg/m3×10N/kg×24.5m3=5.0×103N。 由杠桿平衡條件，深潛器入水前，兩根伸縮桿的總拉力為 F1===7.5×105N。 深潛器浸沒入水中后，兩根伸縮桿的總拉力為F1’===1.5×104N。 兩根伸縮桿的總拉力減少△F= F1-F1’=7.5×105N-1.5×104N =7.35×105N。 【名師點(diǎn)評(píng)】“向陽紅09”母船由固定在“∩”形架頂部的絞車通過鋼纜釋放深潛器，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，題目通過簡(jiǎn)化圖乙使學(xué)生容易找到支點(diǎn)、動(dòng)力臂和阻力臂。此題以絞車釋放深潛器切入意在考查物體平衡、浮力、杠桿平衡條件等知識(shí)點(diǎn)。 5.如圖所示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1.6×104Pa，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？ 5.解：（1）拉物體A在水中勻速上升時(shí)， N1=F=pS=1.6×104Pa×2×0.0125m2=400N． N1 N2 =400N N2 =8 3 ，N2=150N． （2）拉物體A在水中勻速上升時(shí)，繩對(duì)人的拉力F人=G-N1=660N-400N=260N， 拉物體A在空中勻速上升時(shí)，繩對(duì)人的拉力F'人=G-N2=660N-150N=510N， 人經(jīng)過一個(gè)定滑輪拉杠桿C點(diǎn)時(shí)，作用在杠桿上的力，F(xiàn)C=F人，物體B通過定滑輪拉 動(dòng)杠桿D點(diǎn)，所以FD=f+T1，使杠桿在水平位置平衡， 根據(jù)杠桿平衡條件得，（f+T1）?OD=F人?（OD+CD）， 所以，（f+T1）?OD=F人?10×OD， 所以，（f+T1）?OD=260N×10×OD--① 同理，當(dāng)拉物體A在空中勻速上升時(shí)， （f+T2）?OD=F'人?10×OD， （f+T2）?OD=510N×10×OD--② 又因?yàn)門1：T2=101：201--③ 由①②③得，解得：f=75N，T1=2525N，T2=5025N． 物體A在空中時(shí)，物體B通過定滑輪對(duì)滑輪組施加T2大小的力， 物體A和動(dòng)滑輪有四段繩子承擔(dān)，所以，T2=1 4 （GA+GH）， 所以，5025N=1 4 （GA+GH）--④ 物體A在水中時(shí)，物體B通過定滑輪對(duì)滑輪組施加T1大小的力， 物體A和動(dòng)滑輪有四段繩子承擔(dān)，所以， T1=1 4 （GA-F浮+GH）=1 4 （GA-ρ水gVA+GH）=1 4 （GA-ρ水g×GA ρAg +GH）， 所以，2525N=1 4 （GA-1 2 GA+GH）--⑤ 由④⑤得，GA=20000N，GH=100N． 答：（1）物體A在空中勻速上升時(shí)，小明對(duì)地面的壓力N2為150N． （2）水平地面對(duì)物體B的摩擦力大小是75N，動(dòng)滑輪組H所受的重力是100N 6. （2012全國(guó)初中物理競(jìng)賽預(yù)賽）用圖2所示的裝置探究斜面的機(jī)械效率，用15N的力沿著長(zhǎng)50c m，高30cm的斜面，將重為20N的木塊勻速拉上斜面。此過程中的額外功主要是指________________________。此斜面的機(jī)械效率為____________。寫出一條提高斜面機(jī)械效率的措施。 解析：物體沿斜面上升，此過程中的額外功主要是指克服摩擦力做功。斜面的機(jī)械效率為η==×100%=80%。 答案：克服摩擦力做功 80% 增大斜面傾角（減小斜面粗糙程度等） 7. （2011全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽河南預(yù)賽）小剛同學(xué)想測(cè)量家中一頭肥豬的重，如圖所示。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。問： （1） 請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算豬的重力大約是多少？ （2） 你認(rèn)為利用這種方法測(cè)出的豬的重力比實(shí)際重力偏大還是偏小，并說明產(chǎn)生誤差的原因是什么？ （3） 如果豬的實(shí)際重力為1200N，豬被拉離地面0.1m，這個(gè)過程中杠桿裝置的機(jī)械效率是多少？ 【解析】：（1）設(shè)豬的重力為G，由杠桿平衡原理，G·OB=F·OA， 解得G=1280N.。 （2）利用這種方法測(cè)出的豬的重力比實(shí)際重力偏大。產(chǎn)生誤差的原因是木棒具有重力。 （3）豬被拉離地面h=0.1m，A點(diǎn)升高H=4h=0.4m，有用功W有=Gh，總功W總=FH,， 杠桿裝置的機(jī)械效率是η=×100%=93.75%。 【點(diǎn)評(píng)】此題涉及杠桿平衡原理、功的計(jì)算、機(jī)械效率、誤差分析等，意在考查對(duì)實(shí)際問題的分析、建模能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。 8、（12分) （2013全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽）工人師傅經(jīng)常使用一種稱為“大力鉗”的工具夾緊或切斷金屬材料，圖12所示為用于切斷金屬所常用的一種小型大力鉗，其各部分尺寸已在圖中標(biāo)明(單位為cm)。若工人師傅的單手最大握力為900 N，他使用該大力鉗時(shí)，在被鉗材料處能夠產(chǎn)生的最大壓力為多大? 解析： 大力鉗工作時(shí)，相當(dāng)于杠桿組合，其中ABC、CDE以及對(duì)應(yīng)的下半部分分別為杠桿。假設(shè)力的方向沿豎直方向，則杠桿CDE可模型化為圖2的情況，其中D為支點(diǎn)，根據(jù)杠桿平衡條件，可得F1L1=F2L2 由題意可知，F(xiàn)1=900N，L1=12cm，L2=2cm， 解得F2==5.4×103N 同理，杠桿ABC可模型化為圖3的情況，其中B為支點(diǎn)， 根據(jù)杠桿平衡條件，可得F3L3=F4L4 解得：F4=1.62×104N.