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在一次趣味竞赛中,选手需要将一重为1 000 N的均匀厚长钢板借助于一重为100...

在一次趣味竞赛中,选手需要将一重为1 000 N的均匀厚长钢板借助于一重为100 N的圆柱形铁桶将其一端向上抬起,圆柱形铁桶半径R0.5 m,厚钢板AOO端用铰链固定于地面,AO长为5R,各处摩擦均不计,现用通过圆柱形铁桶圆心的水平向左的推力F使铁桶水平向左缓慢滚动。(π3.14sin30°0.5sin60°cos30°≈0.866tan15°≈0.268

(1)至少在A点施加多大的力可以使平放在地面上的钢板离开地面?

(2)若圆柱形铁桶竖直放置在地面上,对地面的压强是多少?(保留一位小数)

(3)当推动圆柱形铁桶使厚钢板与地面的夹角θ30°变为60°的过程中,推力F做的功为多少?

 

(1)500 N;(2)127.4 Pa;(3)457.5 J 【解析】 (1)钢板平放在地面上,以O点为支点,钢板的重力即阻力 F1=G钢板=1 000 N 阻力臂为 l1=R 在A点施加的最小动力F2应竖直向上,动力臂l2=5R,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可知 (2)铁桶与地面的接触面积 S=πR2=3.14×(0.5 m)2=0.785 m2 对地面的压强 (3)如图所示: 当圆柱形铁桶使厚钢板与地面的夹角为30°时,厚钢板的重心高度 h1=OAsinθ=×5R×sin30°=×5×0.5 m×0.5=0.625 m 当圆柱形铁桶使厚钢板与地面的夹角为60°时,厚钢板的重心高度 h2=OAsinθ′=×5R×sin60°=×5×0.5 m×0.866=1.0825 m 厚钢板重心上升的高度 Δh=h2-h1=1.0825 m-0.625 m=0.4575 m 由于不计摩擦,则推力做的功等于厚钢板克服重力做的功,即 W=Fs=G钢板Δh=1 000 N×0.4575 m=457.5 J 答:(1) 至少在A点施加500N的力可以使平放在地面上的钢板离开地面; (2) 对地面的压强是127.4 Pa; (3) 推力F做的功为457.5 J。  
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在铁路建设、维护时经常用道钉撬来撬起道钉,如图甲所示为使用道钉撬来撬铁路枕木上道钉的示意图,已知道钉撬OA一端为铁质撬片,OB一端为粗细均匀的圆柱形铁棒,AO0.1 mOB1.5 mOB与水平地面的夹角为30。铁路工人将道钉嵌入地面时的力F13 000 N,刚好撬起道钉时的阻力F21 500 N。道钉撬的重力忽略不计,π3.14。试问:

(1)已知道钉钉帽的面积约为300 mm2,将道钉嵌入水平地面时,对钉帽上的压强是多少?

(2)在一次作业时需要使用道钉撬将道钉撬出,铁路工人所用的最小动力F是多少?

(3)在将道钉撬出的过程中,铁路工人用时5 s将道钉撬从图甲所示位置下压到OB紧贴水平地面,如图乙所示。此过程中铁路工人始终用最小动力,则铁路工人做功的功率是多少?

 

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在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,所用的小灯泡额定电压为3.8 V。

(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。

____________

(2)闭合开关后,小灯泡发光十分微弱,移动滑动变阻器的滑片也不能改变灯泡的亮度,则原因可能是______________________

(3)排除故障后,继续进行实验,移动滑动变阻器的滑片到某一位置时,电压表的示数为3 V,为了使小灯泡正常发光,则应将滑动变阻器滑片向________(选填“左”或“右”)端移动。

(4)当电压表示数为3.8 V时,电流表的示数如图乙所示,为________ A,小灯泡的额定功率为________ W

(5)实验结束后,老师拿来了一个已知额定电流为0.2 A,但额定电压未知的小灯泡,一个已知阻值的电阻R和两个开关S1S2,利用上面的部分器材为同学们设计了如图丙所示的电路来测量小灯泡的额定功率,请你将下列实验步骤补充完整:

①闭合开关SS1,断开S2,调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为________

②闭合开关SS2,断开S1,保持滑动变阻器的滑片不动,读出电压表的示数为U

③灯泡额定功率的表达式为:P________。(用已知量和测量量表示)

 

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小华在探究“电流与电压的关系”时,未连接完的实物电路如图甲所示。

(1)请用笔画线代替导线,将图中的元件连成电路。要求:滑动变阻器的滑片向左移动时,接入电路的电阻增大。

____________

(2)正确连接电路后,先调节滑动变阻器的滑片至阻值________处,然后闭合开关,发现电压表示数接近电源电压,电流表无示数,则电路故障可能是________________

(3)排除故障后,在调节滑动变阻器过程中,某时刻电压表的示数如图乙,则电压表的示数为________V,若要增大定值电阻两端的电压,则需要将滑片向________(选填“左”或“右”)端移动。

(4)下表是小华记录的几组实验数据,通过对表中数据的分析,可得到的初步结论是:__________________________。同组的小明则认为要得到普遍结论,小华还需要进行的操作是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________

实验次数

1

2

3

4

5

电压/V

1.0

1.4

2.0

2.4

2.8

电流/A

0.10

0.14

0.20

0.24

0.28

 

 

 

 

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小阳放学回家去邻居家做客,看到阿姨正给弟弟冲奶粉,他突发奇想:奶粉的密度是多大呢?于是他要了一点奶粉(粉末状),带到学校实验室,进行了如下实验。

(1)在调节天平横梁平衡时,发现指针静止时如图甲所示,此时应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节。

(2)小阳用调节好的天平测量奶粉的质量,天平平衡时,右盘中砝码的质量及游码在标尺上的位置如图乙所示,则奶粉的质量为________g。

(3)他用如图丙所示方法测出奶粉的体积为________cm3,则奶粉的密度是________g/cm3

(4)实验结束后,小阳又觉得没有量筒也可以测奶粉的密度,于是他找来一个圆柱形薄壁平底小玻璃瓶、刻度尺、大碗和水,便很快测出了奶粉的密度。请你将他的实验步骤补充完整:

①在玻璃瓶内装入适量的奶粉,轻轻振动,使其表面水平,测出奶粉的高度h1

②将装有奶粉的玻璃瓶放入装有适量水的大碗中,使其竖直漂浮,测出玻璃瓶浸入水中的深度h2

③将奶粉倒出,把玻璃瓶放入装水的大碗中,仍竖直漂浮,测出玻璃瓶浸入水中的深度h3

奶粉密度表达式ρ________(水的密度用ρ表示)。

实验中发现玻璃瓶中的奶粉很难倒净,这会导致所测的密度值________(选填“偏大”或“偏小”)。

 

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小明在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验时,进行了如下操作:

(1)如图所示,让同一实心小球从同一斜面不同的高度由静止滚下,分别撞击同一水平面上相同位置处的相同木块,比较____________________________________,从而判断小球动能的大小。根据图中现象可以得出:其他条件一定时,物体的________越大,动能越大。

(2)小明还想探究影响动能大小的另一个因素,需要两个________不同的小球,具体做法是________________________________________

(3)若在实验中,木块被撞后始终滑出水平面,在不改变原有器材的情况下,如何保证木块被撞后始终在木板上滑行?方法是________________________________。(写出一种即可)

(4)若水平面光滑,本实验________(选填“能”或“不能”)达到探究目的。

 

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