3.4简单机械：杠杆（二）计算大题-2023-2024学年浙教版九年级上册科学

3.4 简单机械 杠杆（二） 1.如图是某品牌自动咖啡机及其结构示意图，其工作原理为：当盛水器内的水温升高至一定温度时，水沿导管进入盛有咖啡粉的玻璃杯中，在平衡球作用下，原来水平的平衡杆绕O点转动，盛水器抬升。冷却一段时间后，玻璃杯中的咖啡液体又倒吸进入盛水器，咖啡冲泡完成。该咖啡机的平衡球重2.4牛，盛水器自重5牛，以O为支点，平衡球与盛水器重力的力臂之比为5∶2。当盛水器内的水为多少牛时，盛水器开始抬升？(写出计算过程，平衡杆和导管的质量不计) 2.汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示，一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤，其读数为8t；前轮驶离电子地磅秤，再让后轮单独开上电子地磅秤，其读数为9t。国家规定两轴货车限载车货总重18t，请你通过计算分析该货车是否超载。 3.骨胳、肌肉和关节构成了人体的运动系统，最基本的运动都是肌肉牵引骨胳绕关节转动产生的，其模型就是杠杆。如图所示是踮脚时的示意图，人体的重力为阻力，小腿肌肉施加的拉力为动力。重600N的小明在lmin内完成50个双脚同时踮起动作，每次踮脚过程中脚跟离开地面的高度是9cm。求： （1）小腿肌肉对每只脚的拉力； （2）小明踮脚过程中克服重力做功的功率。 4.风洞实验室可以产生水平方向、速度大小可调节的风，用来研究处在流动气体中物体的受力情况。现将一个套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球的质量是m=1千克，小球的孔径略大于细杆的直径，杆沿平行风速的方向固定，杆AB长为20米，小球放置起点C距B点5米处，如图甲所示。调节风速的大小，记录小球的速度变化情况，得到小球的速度v与时间t的关系如图乙所示。（g=10 牛/千克） （1）2~4秒内小球在水平杆上运动时小球水平方向上受______（填“平衡力”或“非平衡力”)作用。（2）小球与杆之间的滑动摩擦力是受到的压力的0.8倍，求4~6秒内风力对小球所做的功。 （3）小球从起点c开始实验，0~2秒内杆对B点施加的拉力是多少牛？ 5.小科家浴室内有台储水式电热水器，其说明书部分参数如右表。请回答下列问题： (1)加热棒阻值不变，当二根加热棒同时工作时，它们的连接方式是_____联的。 (2) 该电热水器以2.0KW的功率工作75min，消耗的电能为 多少？此时通过它的电流为多大？（计算结果精确到0.1A） (3)当电热水器装满水时，电热水器受到的总重力是多少？ (4)如图甲、乙所示分别是该电热水器水平安装时的正面和侧面示意图，其中A点是电热水器装满水时的重心位置，图中h＝d＝248 mm.装满水时，若忽略进、出水管对电热水器的作用力，则墙面对悬挂架的支持力为多大？ （5）小科洗热水澡后发现：与进水管相连的金属进水阀表面布满了小水珠（如图丙），而与出水管相连的金属出水阀表面仍保持干燥．请你分析产生上述两种现象的原因． 6.如图所示是一种起重机的示意图。起重机重2.4×104 N(包括悬臂)，重心为P1，为使起重机起吊重物时不致倾倒，在其右侧配有重M(重心为P2)。现测得AB为10 m，BO为1 m，BC为4 m，CD为1.5 m。(g取10 N/kg) (1)若该起重机将重物吊升6 m，用时50 s，则重物上升的平均速度是多少？ (2)现在水平地面上有重为2.44×104 N的货箱，若要吊起此货箱，起重机至少需加重量为多少的配重？ (3)有人认为起重机的配重越重越好，这样就能吊起更重的重物，该起重机能配8 t的配重吗？请说明理由。 7.图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。 （1）如图乙，电水壶底部的导线连接装置有铜环①、铜环②和铜柱③，经测试发现①、②之间是绝缘的，②、③之间常温下有十几欧姆的电阻。则与水壶金属外壳相连的装置是　 　。 （2）图丙是自动开合小壶盖简化侧视图。OA是小壶盖，C是其重力作用点。B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动。请在答题纸图丙中作出小壶盖的重力G及其力臂L。 （3）已知：小壶盖质量为4克，OA=3厘米，OC=1.4厘米，OB=1厘米，∠AOB=135°。要求倒水时，壶身最多倾斜45°，小壶盖便自动打开；壶身竖直时，小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围。（配重柄质量和O点的摩擦均忽略不计，取1.4） 8.小明家有个木衣架，有一次放学回家，他把书包挂在衣架A处，衣架倒了下来。小明是个聪明的孩子，他分析了衣架倒下来的原因后，测量了如下的数据：书包质量5千克；木衣架质量3千克；圆底盘直径30厘米；其他数据如图．衣架受到重力的作用线经过圆底盘的圆心。 (1)请你通过计算，解释衣架倒下来的原因。 (2)为了防止衣架倒下来，小明提出了改进意见——例如：适当增