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8. 在探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)如图甲所示,把质量分布均匀的杠杆中点$O$作为支点,其目的是______。
(2)图乙中杠杆恰好在水平位置平衡,若在$A$处下方再挂一个相同的钩码,为使杠杆保持水平平衡,需将挂在$B$处的钩码向右移动______格。
(3)如图丙,小华取下$B$处钩码(每个钩码重$0.5N$),改用弹簧测力计钩在$C$处,使杠杆再次在水平位置平衡,弹簧测力计示数______(选填“大于”“小于”或“等于”)$1N$。
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验,其目的是______。
(1)如图甲所示,把质量分布均匀的杠杆中点$O$作为支点,其目的是______。
(2)图乙中杠杆恰好在水平位置平衡,若在$A$处下方再挂一个相同的钩码,为使杠杆保持水平平衡,需将挂在$B$处的钩码向右移动______格。
(3)如图丙,小华取下$B$处钩码(每个钩码重$0.5N$),改用弹簧测力计钩在$C$处,使杠杆再次在水平位置平衡,弹簧测力计示数______(选填“大于”“小于”或“等于”)$1N$。
(4)小华改变钩码的个数和位置进行了多次实验,其目的是______。
答案:
(1)消除杠杆自重对实验的干扰;(2)1;(3)大于;(4)避免实验结论的偶然性,得出普遍规律
解析:
(1)中点为支点,杠杆自重力臂为0,消除自重影响。
(2)设一格长$L$,一个钩码重$G$。初始:$2G×2L=G×4L$。加钩码后:$3G×2L=G×(4L + nL)$,解得$n=2$,需右移$2 - 1=1$格(原B在4格处,现需在6格处)。
(3)弹簧测力计斜拉时力臂小于$4L$,由$F×L'=2G×2L=2×0.5N×2L=2NL$,$L'<4L$,则$F>\frac{2NL}{4L}=0.5N×2=1N$。
(4)多次实验避免偶然性,使结论更具普遍性。
解析:
(1)中点为支点,杠杆自重力臂为0,消除自重影响。
(2)设一格长$L$,一个钩码重$G$。初始:$2G×2L=G×4L$。加钩码后:$3G×2L=G×(4L + nL)$,解得$n=2$,需右移$2 - 1=1$格(原B在4格处,现需在6格处)。
(3)弹簧测力计斜拉时力臂小于$4L$,由$F×L'=2G×2L=2×0.5N×2L=2NL$,$L'<4L$,则$F>\frac{2NL}{4L}=0.5N×2=1N$。
(4)多次实验避免偶然性,使结论更具普遍性。
9. 如图所示,轻质杠杆左右两端分别站着一个大人和一个小孩,杠杆处于平衡状态。如果他们同时以相同的速度向支点缓慢走去,杠杆将( )
A. 小孩那端下沉
B. 大人那端下沉
C. 仍保持平衡
D. 无法确定
A. 小孩那端下沉
B. 大人那端下沉
C. 仍保持平衡
D. 无法确定
答案:
A
解析:设大人重力$G_1$、力臂$L_1$,小孩$G_2$、$L_2$,初始$G_1L_1=G_2L_2$,且$G_1>G_2$,则$L_1<L_2$。相同速度$v$走时间$t$,移动距离$s=vt$。新力臂:$L_1'=L_1 - vt$,$L_2'=L_2 - vt$。因为$L_1<L_2$,所以$L_1'<L_2'$,且$G_1L_1'=G_1(L_1 - vt)$,$G_2L_2'=G_2(L_2 - vt)$。由$G_1L_1=G_2L_2$,$G_1> G_2$,则$G_1vt> G_2vt$,故$G_1L_1'<G_2L_2'$,小孩端下沉,选A。
解析:设大人重力$G_1$、力臂$L_1$,小孩$G_2$、$L_2$,初始$G_1L_1=G_2L_2$,且$G_1>G_2$,则$L_1<L_2$。相同速度$v$走时间$t$,移动距离$s=vt$。新力臂:$L_1'=L_1 - vt$,$L_2'=L_2 - vt$。因为$L_1<L_2$,所以$L_1'<L_2'$,且$G_1L_1'=G_1(L_1 - vt)$,$G_2L_2'=G_2(L_2 - vt)$。由$G_1L_1=G_2L_2$,$G_1> G_2$,则$G_1vt> G_2vt$,故$G_1L_1'<G_2L_2'$,小孩端下沉,选A。
10. 如图所示,杆秤秤砣的质量为$0.1kg$,杆秤的质量忽略不计。若杆秤水平静止时,被测物和秤砣到秤纽的距离分别为$0.05m$、$0.2m$,则被测物的质量为______kg。若秤砣有缺损时,则杆秤所示的质量值______(选填“小于”“等于”或“大于”)被测物的真实质量值。
答案:
0.4;大于
解析:由$m_物g×L_物=m_砣g×L_砣$,$m_物=\frac{m_砣L_砣}{L_物}=\frac{0.1kg×0.2m}{0.05m}=0.4kg$。秤砣缺损,$m_砣$变小,为平衡需增大$L_砣$,读数偏大。
解析:由$m_物g×L_物=m_砣g×L_砣$,$m_物=\frac{m_砣L_砣}{L_物}=\frac{0.1kg×0.2m}{0.05m}=0.4kg$。秤砣缺损,$m_砣$变小,为平衡需增大$L_砣$,读数偏大。
11. 如图所示为测量液体密度的密度秤示意图,轻质杆$AB$长为$40cm$,可绕$O$点转动(轻质杆与$O$点之间的摩擦忽略不计),其左端$A$点挂一个质量为$0.2kg$,容积为$200mL$的桶,$AO=10cm$;在$O$点的右侧用轻质细绳悬挂一个质量为$0.2kg$的秤砣,秤砣可沿$OB$左右滑动。使用时,在桶中装满待测液体,移动秤砣使密度秤再次水平平衡,读出相应位置的刻度值即可。
(1)密度秤零刻度在$O$点右侧______cm处。
(2)该密度秤所能测量的最大密度是多少?
(3)判断该密度秤的刻度是否均匀(通过推导说明)。
(1)密度秤零刻度在$O$点右侧______cm处。
(2)该密度秤所能测量的最大密度是多少?
(3)判断该密度秤的刻度是否均匀(通过推导说明)。
答案:
(1)10;(2)$1×10^3kg/m^3$;(3)刻度均匀
解析:
(1)空桶时,桶重$G_桶=m_桶g=0.2kg×10N/kg=2N$,秤砣重$G_砣=2N$。由$G_桶×AO=G_砣×L$,$L=\frac{G_桶×AO}{G_砣}=AO=10cm$,零刻度在$O$右侧10cm。
(2)最大刻度时秤砣在$B$点,$OB=AB - AO=40cm - 10cm=30cm$。设液体密度$\rho$,体积$V=200mL=200cm^3=2×10^{-4}m^3$。液体重力$G_液=\rho Vg$。平衡:$(G_桶 + G_液)×AO=G_砣×OB$,$(2N + \rho×2×10^{-4}m^3×10N/kg)×10cm=2N×30cm$,解得$\rho=1×10^3kg/m^3$。
(3)设秤砣距离$O$点为$x$,则$(G_桶 + \rho Vg)×AO=G_砣×x$,$x=\frac{(G_桶 + \rho Vg)×AO}{G_砣}=\frac{G_桶AO}{G_砣}+\frac{\rho VgAO}{G_砣}$,其中$\frac{G_桶AO}{G_砣}=10cm$,$\frac{VgAO}{G_砣}$为常数,$x$与$\rho$成线性关系,刻度均匀。
解析:
(1)空桶时,桶重$G_桶=m_桶g=0.2kg×10N/kg=2N$,秤砣重$G_砣=2N$。由$G_桶×AO=G_砣×L$,$L=\frac{G_桶×AO}{G_砣}=AO=10cm$,零刻度在$O$右侧10cm。
(2)最大刻度时秤砣在$B$点,$OB=AB - AO=40cm - 10cm=30cm$。设液体密度$\rho$,体积$V=200mL=200cm^3=2×10^{-4}m^3$。液体重力$G_液=\rho Vg$。平衡:$(G_桶 + G_液)×AO=G_砣×OB$,$(2N + \rho×2×10^{-4}m^3×10N/kg)×10cm=2N×30cm$,解得$\rho=1×10^3kg/m^3$。
(3)设秤砣距离$O$点为$x$,则$(G_桶 + \rho Vg)×AO=G_砣×x$,$x=\frac{(G_桶 + \rho Vg)×AO}{G_砣}=\frac{G_桶AO}{G_砣}+\frac{\rho VgAO}{G_砣}$,其中$\frac{G_桶AO}{G_砣}=10cm$,$\frac{VgAO}{G_砣}$为常数,$x$与$\rho$成线性关系,刻度均匀。
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