2020-2021学年江苏省苏州市张家港市、常熟市、昆山市、太仓市八年级(下)期末物理试卷
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这是一份2020-2021学年江苏省苏州市张家港市、常熟市、昆山市、太仓市八年级(下)期末物理试卷,共45页。试卷主要包含了选择题,填空题,解答题等内容,欢迎下载使用。
2020-2021学年江苏省苏州市张家港市、常熟市、昆山市、太仓市八年级(下)期末物理试卷
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分每小题四个选项中只有一个选项正确)
1.(2分)蠡祯桥是苏州市政工程里桥面最宽的钢筋混凝土斜拉桥,塔柱为独特的椭圆造型,大桥主塔高度70米,主梁宽度达40米,采用非对称独塔混凝土斜拉桥设计,斜拉索呈扇面分布,大桥所使用的斜拉索,其主要利用的物理属性是( )
A.抗拉强度大 B.导热性能好 C.导电性能好 D.弹性性能好
2.(2分)关于粒子和宇宙,下列说法正确的是( )
A.地球绕太阳运行,太阳是宇宙的中心
B.分子由原子组成,原子由质子和中子组成
C.水和酒精均匀混合后总体积变小,是因为分子间存在空隙
D.PM2.5(空气中直径很小的颗粒)在空中飞舞,是分子在永不停息地做无规则的运动
3.(2分)下列各事例中,为了增大压强的是( )
A. 书包的背带很宽 B. 铁轨铺在枕木上
C. 刀刃磨得很薄 D. 推土机安装履带
4.(2分)小梁用自制的水平仪检查一个水泥平台是否水平,当他把水平仪放置于水泥平台时,发现重垂线偏向右侧,这说明水泥平台( )
A.左高右低 B.左低右高
C.前后方向一定水平 D.无法判定
5.(2分)如图所示,用细线拉着木块在水平面上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.木块受到的摩擦力和细线对木块的拉力是一对平衡力
B.木块受到的重力和地面对木块的支持力是一对平衡力
C.木块对水平面的压力和水平面对木块的支持力是一对相互作用力
D.木块对细线的拉力和手对细线的拉力是一对相互作用力
6.(2分)如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,某时刻观察到如图(b)所示的现象,由此可判断小车运动状态变化的情况是( )
A.一定突然向左加速 B.可能突然向左减速
C.一定突然向右加速 D.可能突然向右减速
7.(2分)用空易拉罐来体验大气压强的存在,下列操作能达到目的的是( )
A.用手捏易拉罐,易拉罐变瘪
B.用重物压易拉罐,易拉罐变瘪
C.让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪
D.用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐变瘪
8.(2分)某消防战士在训练爬杆和爬绳时,该战士先后顺着绳向下匀速直线滑落和顺着杆匀速向上爬,下滑时速度大于爬升的速度,则以下说法正确的是( )
A.爬绳和爬杆时受到的摩擦力一样大
B.因为爬杆时手握杆的力要大些,爬杆时受到的摩擦力较大
C.因为绳子粗糙,爬绳时受到的摩擦力较大
D.爬杆和爬绳的速度不同,爬绳时速度大,所以摩擦力较大
9.(2分)如图所示,两个质量相等、底面积不等的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有质量相等的两种液体,两个相同的小球分别放入容器中,一个漂浮,一个沉底。甲、乙两图中小球所受浮力分别为F1和F2,容器对桌面的压强分别为p1和p2.下列说法正确的是( )
A.F1>F2 p1>p2 B.F1>F2 p1<p2
C.F1<F2 p1>p2 D.F1<F2 p1<p2
10.(2分)在测量液体密度的实验中,小明利用天平和量杯测量出液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到几组数据见下表,下列说法正确的是( )
液体和量杯的总质量m/g
40
120
液体的体积V/cm3
20
120
A.该液体密度为2g/cm3
B.量杯质量为24g
C.该液体密度为1g/cm3
D.量杯中装有60ml该液体时,量杯和液体的总质量为84g
11.(2分)甲、乙两个完全相同的密闭圆台形容器,一正一反放置在相同水平桌面上,装有深度相同的不同液体。如图所示,甲、乙两容器受到的拉力分别为F甲和F乙,且F甲>F乙,两容器分别以2v和v的速度向右做匀速直线运动,两容器底部受到液体的压强分别为p1和p2,两容器对桌面的压强分别为p3和p4,则关于p1和p2以及p3和p4,以下说法正确的是( )
A.p1>p2、p3>p4 B.p1>p2、p3<p4
C.p1<p2、p3>p4 D.p1<p2、p3<p4
12.(2分)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有五分之一体积露出水面,细线被拉直已知A重4N,B受到的浮力为10N,A、B密度之比为1:5,以下说法正确的是( )
A.A、B所受的重力之比为5:1
B.A、B所受的浮力之比为1:5
C.细线对A的拉力大小为6N
D.B对容器底部的压力为6N
二、填空题(本题共9小题,每空1分,共24分)
13.(4分)抗疫期间,喷洒消毒液后,在远处也能闻到药液的气味,这是 现象;若天气越热,药味弥漫得越快,表明温度越 (选填“高”或“低”),分子运动越剧烈;如图是小刘注射“新型冠状病毒“疫苗的情景,注射疫苗用的注射器吸取药液时,是利用 把药液吸取上来的;注射器的针头做的很尖,是为了增大其使用时的 ,以便容易刺入人体。
14.(3分)运动员用脚踢足球时,足球略有点瘪,这说明力可以使物体发生 ;足球的运动方向和速度大小都改变了,这又说明力可以改变物体的 ;运动员感觉脚疼,说明物体间力的作用是 的。
15.(2分)如图所示,在一起交通事故中,车头受到所载水泥管的冲击,严重挤压变形,这起事故发生在汽车突然 (加速/减速)时,水泥管由于惯性保持原来运动状态所致,水泥管的惯性如此之大是因为它的 (质量/速度)大。
16.(3分)如图a所示为某同学设计的冷热水混合淋浴器图中水平连接部分的水管管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强 ,瓶中的热水在大气压的作用下,上升,与冷水混合得到温水;如图b所示给盛水的烧瓶加热,待水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开,并迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置后向瓶底浇 (选填“冷”或“热”)水,此时烧瓶内的水会重新沸腾,此时烧瓶内水的沸点 (选填“升高”、“降低”或“不变”)。
17.(1分)在如图所示的装有水的杯中漂浮着一块冰,冰块内有一实心小铁块。当冰全部融化后,杯中的液面将会 (填“升高”、“降低”或“不变”)。
18.(2分)将一个小物块完全放入容积为300mL的杯内,向杯中加入260g水或175g汽油都恰能将杯装满,小物块的体积为 cm3,密度为 g/cm3(ρ汽油=0.7g/cm3)。
19.(3分)在长为20cm均匀细木棒的一端缠绕一些细铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同,从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 F乙(选填“>”、“<”或“=”),液体对容器底部的压强p甲 p乙(选填“>”、“<”或“=”),若其在甲液体中露出液面的长度为10cm,在乙液体中露出液面的长度为13cm,当乙液体为水时,ρ甲= kg/m3。
20.(3分)如图甲所示,弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中,物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图乙所示。则物块受到的重力为 N,物块刚好浸没在液体中时其下表面浸入的深度为 cm,未知液体的密度为 kg/m3.(g取10N/kg,木块在下降过程中不考虑液面的变化)
21.(3分)嫦娥五号(Chang'e5)由国家航天局组织实施研制,是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。2020年11月24日,长征五号运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入预定轨道,12月1日,嫦娥五号在月球预选着陆区着陆。12月6日,嫦娥五号轨道器和返回器组合体与上升器分离,进入环月等待阶段,准备择机返回地球,12月17日凌晨,嫦娥五号返回器携带月球样品着陆地球。
(1)长征五号运载火箭在穿越地球大气层时速度越来越快,那么火箭受到的推力与自身重力 (选填“相等”或“不相等”);
(2)火箭上升的作用力来自于 (选填“燃气”或“空气”);
(3)嫦娥五号轨道器完成探月任务后乘火箭离开月球表面,若在某段时间内火俯沿斜向上方向作匀速直线运动,如图丙所示,则在这段时间内,在月球表面上观察到火箭发动机的喷气方向应该是 (选填“竖直向下”、“火箭运动的反方向”或“水平向左”)。
三、解答题(共计52分,其中第23、24题要写出依据的主要公式或变形公式,要有数据代入和运算结果)
22.(2分)如图所示,一斜面静止于水平地面,请作出斜面对地面的压力示意图。
23.(2分)如图中物体A正沿粗糙斜面下滑,作出它受到的摩擦力f和它对斜面的压力F的示意图。
24.(2分)如图所示,用细线将小钢球悬挂起来,让其在竖直平面内左右摆动,在小钢球向右摆动到最右端B点时所受的重力G和细线的拉力F;
25.(2分)如图所示放在斜面上的杯子,杯子的水中有一个小球正在下沉,请画出小球在水中受力的示意图。
26.(6分)为了倡导绿色出行,我市投放了大量的共享自行车,小明的质量为50kg,车的重力为100N,小明在水平路面上骑车时两个轮胎与地面接触总面积为0.01m2。(g=10N/kg)求:
(1)小明的重力;
(2)小明骑车在水平路面上做匀速直线运动时,车所受阻力为总重的0.02倍,则该过程中车受的牵引力为多少牛顿?
(3)此时自行车对地面的压强。
27.(6分)如图所示,一边长为10cm,密度为0.6g/cm3的正方体木块,用细线系着置于容器内的水中,g=10N/kg。求:
(1)木块所受的浮力大小。
(2)细线的拉力大小。
(3)细线剪断后,当木块静止时,木块露出水面的体积。
28.(4分)探究“阻力对物体运动的影响”实验:
(1)如图所示将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端静止滑下,观察小车滑行的距离;去掉棉布,重复上述实验小车在水平面上所受的阻力减小,小车向前滑行的距离 (选填“增大”或“减小”);
(2)在水平面上两次滑行的全过程,小车速度的减小量 (选填“相同”或“不同”);
(3)伽利略对类似实验进行了分析,认识到:运动的物体受到的阻力越小,它运动的时间就越长,它的速度减小得就越 (选填“快”或“慢”);他进一步推测:在理想情况下,如果水平表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,这时物体将 。
29.(3分)为了估测大气压究竟有多大,某小组同学在实验室合作进行了如图所示的实验。
(1)步骤:
①将沾水的轻质塑料吸盘按在 (选填“粗糙”或“光滑”)的水平板面上,排尽里面的空气;
②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉,直到吸盘刚好脱离板面;
③记录刚拉脱时弹簧测力计的示数,这就是大气对吸盘的压力F,用刻度尺测出吸盘的直径D,则大气压p= (用F、D表示);
(2)如果实验中所用弹簧测力计的量程为0~20N,吸盘与水平板面的接触面积为10cm2,当时的气压近似为标准大气压,他们不能测出大气压,理由是 (标准大气压为1.0×103Pa)
30.(6分)小明利用一个烧杯、天平和水测出了一块不规则小石块的密度。
(1)小明把托盘天平放在水平桌面上,调节天平横梁平衡,操作过程如图甲所示,其中存在的错误是 。
(2)按照正确的方法重新调节平衡后,用天平测量小石块的质量,天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上的游码位置如图乙所示,则小石块的质量为 g;
(3)如图丙所示,A.往烧杯中加入适量的水,把小石块浸没,静置足够长时间后,在水面到达的位置做上标记,测量出此时烧杯、石块和水的总质量是142g;B.取出石块;C.往烧杯中再次加水,直到 ,再次测出此时烧杯和水的总质量为110g,通过上述方法可求出石块的体积为 cm3;
(4)用密度公式计算出小石块的密度为 kg/m3;小石块取出时沾有水使得测出的小石块密度 。(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
31.(6分)某物理兴趣小组做了如图甲所示的实验来探究浮力的大小:
(1)铜块浸没在盐水中时受到的浮力是 N;
(2)由①②③④四个步骤可知,发现浮力的大小有时与深度有关,有时又与深度无关,对此正确的解释是浮力的大小与 有关;
(3)比较①③⑤三幅图可得出的结论是:物体排开液体体积相同时, 越大,物体所受浮力越大;
(4)探究完浮力大小的影响因素后,同学们想进一步探究浮力的大小与物体排开液体所受到的重力的关系,进行了如下实验操作:
(a)如图乙所示,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水对溢水杯底部的压强将会 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(b)由实验可得结论,浸在液体中的物体所受的浮力的大小 它排出液体的重力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(c)由图中信息可计算出物块的密度为 kg/m3。
32.(6分)小强和小华利用图甲所示的装置探究二力平衡条件.他们实验时发现,当分别往左、右两盘放入质量相等的砝码时,木块A处于静止状态,若再往右盘中增加一个砝码后,木块A仍处于静止状态;经过思考,小强用小车B替换了木块A再进行实验,如图乙所示;同时,小华用硬纸板C替换了木块A再进行实验,如图丙所示。
(1)关于他们的改进方案:用小车B及硬纸板C替换木块A,是为了 。
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
(2)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在左右两盘挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向相反,并通过调整 来改变拉力的大小;
(3)当小卡片平衡时,小华将小卡片扭转过一个角度松手后小卡片不能平衡,此实验说明两个力使物体平衡时,这两个力要在 ;
(4)小张同学用图丁装置也对同一问题进行了探究,但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为能否用小张的装置进行实验 (选填“能”或“不能”);
(5)几位同学完成实验后又对图甲实验的仪器进行研究,他们发现当在左盘中放100g的砝码,右盘中放200g的砝码时,物块A恰好向右匀速直线运动,现保持两盘中原有的砝码不变、要使物块A向左匀速直线运动,应在 盘(选填“左”或“右”)再加 g的砝码。
33.(7分)如图是“测量滑动摩擦力大小”的实验装置示意图。
(1)图甲中,小明将木板固定,水平拉动木块,拉力逐渐增大,木块保持静止,则木块受到的摩擦力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)小华同学发现小明实际操作中弹簧测力计示数不稳定,于是改进了实验,如图乙,改进后水平拉动木板,待测力计示数稳定后。木块相对于地面 (选填“静止”或“运动”),木块受到的摩擦力的方向水平 (选填“向右”或“向左”);
(3)小华在图乙的基础上继续进行实验,他通过改变木块上砝码的个数改变木块对木板的压力,记录多组滑动摩擦力f及压力FN的大小,作出摩擦力f随压力FN的变化图像,如图丁中A所示,则滑动摩擦力f与压力FN成 关系;若换用更粗糙的木板重复上述实验,作出摩擦力f随压力F、的变化图像,如图丁中 所示(选填“B”或“C”);
(4)图丙中,小华水平匀速拉动木板,测力计A的示数为5.0N,测力计B的示数为2.0N,木块受到的滑动摩擦力大小为 N;若增大拉力,当A的示数为6.0N时,木板受到地面的滑动摩擦力大小为 N。
2020-2021学年江苏省苏州市张家港市、常熟市、昆山市、太仓市八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分每小题四个选项中只有一个选项正确)
1.(2分)蠡祯桥是苏州市政工程里桥面最宽的钢筋混凝土斜拉桥,塔柱为独特的椭圆造型,大桥主塔高度70米,主梁宽度达40米,采用非对称独塔混凝土斜拉桥设计,斜拉索呈扇面分布,大桥所使用的斜拉索,其主要利用的物理属性是( )
A.抗拉强度大 B.导热性能好 C.导电性能好 D.弹性性能好
【分析】物质的物理属性包含:密度、比热容、硬度、强度、透明度、导电性、导热性、弹性、磁性等。
【解答】解:大桥所使用的斜拉索需要承受非常大的拉力,即要求材料抗拉强度大。
故选:A。
【点评】本题通过结合生活实例,考查了物质的物理属性,需考生将物理运用于现实之中。
2.(2分)关于粒子和宇宙,下列说法正确的是( )
A.地球绕太阳运行,太阳是宇宙的中心
B.分子由原子组成,原子由质子和中子组成
C.水和酒精均匀混合后总体积变小,是因为分子间存在空隙
D.PM2.5(空气中直径很小的颗粒)在空中飞舞,是分子在永不停息地做无规则的运动
【分析】(1)宇宙是无限的,不存在所谓的中心;
(2)分子由原子组成,原子是由位于原子中央的原子核和核外电子组成,原子核是由带正电的质子与不带电的中子组成;
(3)水和酒精之间有空隙,水和酒精混合在一起,总体积小于水和酒精的体积之和;
(4)分子是肉眼看不到的。
【解答】解:A、太阳是太阳系的中心,宇宙是有层次的天体系统,宇宙没有中心,故A错误;
B、分子由原子组成,原子是由位于原子中央的原子核和核外电子组成,故B错误;
C、水和酒精均匀混合后总体积变小,因为分子间存在空隙,故C正确;
D、PM2.5属于大量分子组成的物质,不是分子,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查了宏观世界和微观结构及分子动理论的应用,是一道综合题,考查的知识点较多,难度不大。
3.(2分)下列各事例中,为了增大压强的是( )
A. 书包的背带很宽 B. 铁轨铺在枕木上
C. 刀刃磨得很薄 D. 推土机安装履带
【分析】(1)压强大小的影响因素:压力大小和受力面积大小。
(2)增大压强的方法:在受力面积一定时,增大压力;在压力一定时,减小受力面积。
(3)减小压强的方法:在受力面积一定时,减小压力;在压力一定时,增大受力面积。
【解答】解:A、书包带做的宽些,是在压力一定时,增大受力面积来减小对肩膀的压强,不符合题意;
B、铁轨铺在枕木上,是在压力一定时,增大受力面积来减小对路基的压强,不符合题意;
C、刀磨的很薄,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强,符合题意;
D、推土机安装履带,是在压力一定时,增大受力面积来减小对路面的压强,不符合题意。
故选:C。
【点评】这是一道与生活联系非常密切的物理题,在我们日常生活中经常需要根据实际情况来增大或减小压强,要学会学以致用,活学活用。
4.(2分)小梁用自制的水平仪检查一个水泥平台是否水平,当他把水平仪放置于水泥平台时,发现重垂线偏向右侧,这说明水泥平台( )
A.左高右低 B.左低右高
C.前后方向一定水平 D.无法判定
【分析】重力的方向始终是竖直向下的。
【解答】解:如图所示,当他把水平仪放置于水泥平台时,发现重垂线偏向右侧,说明左侧高,右侧低。
故选:A。
【点评】本题主要考查学生对重力的方向是竖直向下的应用和了解,是一道中档题。
5.(2分)如图所示,用细线拉着木块在水平面上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.木块受到的摩擦力和细线对木块的拉力是一对平衡力
B.木块受到的重力和地面对木块的支持力是一对平衡力
C.木块对水平面的压力和水平面对木块的支持力是一对相互作用力
D.木块对细线的拉力和手对细线的拉力是一对相互作用力
【分析】平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上。
相互作用力的条件:大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
【解答】解:
A、由图知,细线对木块的拉力斜向上,木块受到的摩擦力水平向左,所以木块受到的摩擦力和细线对木块的拉力不在同一直线上,不是一对平衡力,故A错误;
B、木块受到的重力和地面对木块的支持力大小不相等,不是一对平衡力,故B错误;
C、木块对水平面的压力和水平面对木块的支持力,分别作用在水平面和木块两个物体上,且大小相等、方向相反、在同一直线上,是一对相互作用力,故C正确;
D、木块对细线的拉力和手对细线的拉力,作用在同一物体上,不是相互作用力,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查了对物体的受力分析及平衡力与相互作用力的区别,区别主要在于:平衡力是作用在同一物体上的两个力;相互作用力是作用在两个物体上的力。
6.(2分)如图(a)所示,木块与小车一起做匀速直线运动,某时刻观察到如图(b)所示的现象,由此可判断小车运动状态变化的情况是( )
A.一定突然向左加速 B.可能突然向左减速
C.一定突然向右加速 D.可能突然向右减速
【分析】物体保持原来的运动状态不变的性质叫惯性,原来运动的物体保持运动,原来静止的保持静止,也可理解为“静者恒静、动者恒动”,据此分析回答。
【解答】解:A、木块与小车一起做匀速直线运动,当小车向左加速运动时,木块下端受摩擦力随车加速,木块上端仍保持原来的运动状态,使得木块向右倾倒;故A错误;
BC、当小车突然向左减速时,木块下端受摩擦力随车减速,木块上端由于惯性,仍保持原来的运动状态,使得木块向左倾倒;当小车突然向右加速时,木块下端受摩擦力随车加速,木块上端由于惯性,仍保持原来的运动状态,使得木块向左倾倒;所以小车有可能突然向左减速或向右加速,故B正确,C错误;
D、当小车向右减速运动时,下端受摩擦力随车减速,木块上端仍保持原来的运动状态,使得木块向右倾倒,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了惯性在生活中的应用,惯性与人们的生活密切相关,学习时,多联系、多分析。
7.(2分)用空易拉罐来体验大气压强的存在,下列操作能达到目的的是( )
A.用手捏易拉罐,易拉罐变瘪
B.用重物压易拉罐,易拉罐变瘪
C.让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪
D.用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐变瘪
【分析】用空易拉罐体验大气压时,手或其它物体不能对空易拉罐施加力的作用。
【解答】解:A、用手捏易拉罐,易拉罐变瘪,是手给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故A错误。
B、用重物压易拉罐,易拉罐变瘪,是重物给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故B错误。
C、让易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪,是地面给易拉罐一个力,改变了易拉罐的形状,故C错误。
D、用注射器抽取密封易拉罐中空气,易拉罐内的气压减小,易拉罐外面大气压大于易拉罐内部压强,所以易拉罐受到向内的压力大于向外的压力,这两个力的合力把易拉罐压瘪,可以证明大气压的存在,故D正确。
故选:D。
【点评】用易拉罐证明大气压的实验还可以把易拉罐放在火上烤,然后易拉罐倒放用水封住易拉罐口,会看到易拉罐变瘪,还可以往易拉罐中灌热水,倒出热水,易拉罐倒放用冷水封住易拉罐口,会看到易拉罐变瘪,这两个实验也能证明大气压的存在。
8.(2分)某消防战士在训练爬杆和爬绳时,该战士先后顺着绳向下匀速直线滑落和顺着杆匀速向上爬,下滑时速度大于爬升的速度,则以下说法正确的是( )
A.爬绳和爬杆时受到的摩擦力一样大
B.因为爬杆时手握杆的力要大些,爬杆时受到的摩擦力较大
C.因为绳子粗糙,爬绳时受到的摩擦力较大
D.爬杆和爬绳的速度不同,爬绳时速度大,所以摩擦力较大
【分析】在匀速爬杆或爬绳时,该战士都受到重力与摩擦力作用,处于平衡状态,由平衡条件分析答题。
【解答】解:该战士在爬杆或爬绳时,都受到竖直向下的重力G、竖直向上的摩擦力f;因该战士做匀速直线运动,处于平衡状态,则由二力平衡条件得:f=G;
由于在两种情况下,该战士的重力不变,所以两种情况下,他受到的摩擦力相等,与爬的速度和握力的大小没有关系,故BCD错误,A正确。
故选:A。
【点评】本题考查了判断两种情况下,人所受摩擦力大小间的关系,解题的关键是知道:该战士两次都是匀速上爬,处于平衡状态,摩擦力与重力是一对平衡力。
9.(2分)如图所示,两个质量相等、底面积不等的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有质量相等的两种液体,两个相同的小球分别放入容器中,一个漂浮,一个沉底。甲、乙两图中小球所受浮力分别为F1和F2,容器对桌面的压强分别为p1和p2.下列说法正确的是( )
A.F1>F2 p1>p2 B.F1>F2 p1<p2
C.F1<F2 p1>p2 D.F1<F2 p1<p2
【分析】(1)根据相同的小球在液体中的状态,首先判断小球重力和浮力的关系,然后比较浮力大小。
(2)容器对水平桌面的压力等于容器的重、液体重、小球重之和,受力面积不同,然后根据压强公式判断压强大小。
【解答】解:(1)小球在甲液体中漂浮,小球受到的浮力等于重力即F1=G,
小球在乙液体中沉底,小球受到的浮力小于重力即F2<G,
小球的重力不变,所以小球在甲液体中受到的浮力大于小球在乙液体中的浮力,即F1>F2。
(2)甲乙图中容器重、液体重、小球重都相等,所以容器对水平桌面的压力相等,即F甲=F乙,
因为,S甲>S乙,
根据压强公式p=得,p1<p2。
故选:B。
【点评】本题的关键是容器放在水平桌面上,容器对水平桌面的压力等于容器的重、液体重、小球重之和。
10.(2分)在测量液体密度的实验中,小明利用天平和量杯测量出液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到几组数据见下表,下列说法正确的是( )
液体和量杯的总质量m/g
40
120
液体的体积V/cm3
20
120
A.该液体密度为2g/cm3
B.量杯质量为24g
C.该液体密度为1g/cm3
D.量杯中装有60ml该液体时,量杯和液体的总质量为84g
【分析】(1)设出量杯的质量和液体的密度,根据图读出两组液体体积和对应的总质量,根据m=ρV表示出液体和量杯的总质量,然后联立方程求出液体密度和量杯质量;
(2)根据m=ρV求出60ml的该液体质量,再得到量杯和液体的总质量。
【解答】解:ABC、设量杯的质量为m杯,液体的密度为ρ,
由表可知,当液体体积为V1=20cm3时,液体和杯的总质量m总1=m1+m杯=40g,
由ρ=可得,ρ×20cm3+m杯=40g﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当液体体积为V2=120cm3时,液体和杯的总质量m总2=m2+m杯=120g,
则ρ×120cm3+m杯=120g﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得,ρ=0.8g/cm3,m杯=24g,故AC错误、B正确;
D、60ml=60cm3的该液体质量m3=ρV3=0.8g/cm3×60cm3=48g,
量杯和液体的总质量为48g+24g=72g。故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了密度公式的灵活应用,从图像中获取有用的信息是关键。
11.(2分)甲、乙两个完全相同的密闭圆台形容器,一正一反放置在相同水平桌面上,装有深度相同的不同液体。如图所示,甲、乙两容器受到的拉力分别为F甲和F乙,且F甲>F乙,两容器分别以2v和v的速度向右做匀速直线运动,两容器底部受到液体的压强分别为p1和p2,两容器对桌面的压强分别为p3和p4,则关于p1和p2以及p3和p4,以下说法正确的是( )
A.p1>p2、p3>p4 B.p1>p2、p3<p4
C.p1<p2、p3>p4 D.p1<p2、p3<p4
【分析】甲、乙两容器受到的拉力分别为F甲和F乙,且F甲>F乙,匀速运动时,两物体都处于平衡状态,所受的拉力和滑动摩擦力大小相等,根据影响滑动摩擦力大小的因素得出两容器对桌面的压力大小关系,根据p=可知两容器对桌面的压强大小关系;
甲、乙容器完全相同,根据F压=G总可知甲容器中液体的重力与乙容器中液体的重力的大小关系,根据G=mg可知甲容器中液体的质量与乙容器中液体的质量的大小关系,从图中可知甲容器中液体的体积小于乙容器中液体的体积,根据ρ=可知甲容器中液体的密度与乙容器中液体的密度的大小关系,根据p=ρ液gh可知两容器底部受到液体的压强的大小关系。
【解答】解:甲、乙两容器受到的拉力分别为F甲和F乙,且F甲>F乙,匀速运动时,两物体都处于平衡状态,所受的拉力和滑动摩擦力大小相等,滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,容器和桌面的接触面的粗糙程度相同,故两容器对地面的压力大小为F甲压>F乙压,且甲的底面积小于乙的底面积,根据p=可知两容器对桌面的压强分别为p3>p4;
甲、乙容器完全相同,根据F压=G总可知,甲容器中液体的重力大于乙容器中液体的重力,根据G=mg可知甲容器中液体的质量大于乙容器中液体的质量,从图中可知甲容器中液体的体积小于乙容器中液体的体积,根据ρ=可知甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度,根据p=ρ液gh可知两容器底部受到液体的压强分别为p1>p2。
故选:A。
【点评】本题考查压强、压力、摩擦力的有关知识,综合性强,有一定难度。
12.(2分)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有五分之一体积露出水面,细线被拉直已知A重4N,B受到的浮力为10N,A、B密度之比为1:5,以下说法正确的是( )
A.A、B所受的重力之比为5:1
B.A、B所受的浮力之比为1:5
C.细线对A的拉力大小为6N
D.B对容器底部的压力为6N
【分析】(1)由题知,A、B密度之比ρA:ρB=1:5,VA:VB=1:1,利用G=mg=ρVg求A、B所受的重力之比;
(2)A、B的体积相同,都为V,A有四分之一体积露出水面,则A排开水的体积V排A=V,B排开水的体积V排B=V,利用阿基米德原理求A、B所受的浮力之比;
(3)知道B受到的浮力,根据A、B所受的浮力之比可求A受到的浮力,细线对A的拉力大小等于A受到的浮力减去A的重力;
(4)上面求出了A、B的重力之比,知道A的重力,可求B的重力;对B受力分析,求出B对容器底部的压力。
【解答】解:
A、由题知,A、B密度之比ρA:ρB=1:5,VA:VB=1:1,由G=mg=ρVg可得A、B所受的重力之比:GA:GB=ρAVAg:ρBVBg=ρA:ρB=1:5,故A错误;
B、已知A、B的体积相同,设均为V,A有五分之一体积露出水面,则A排开水的体积V排A=V,B排开水的体积V排B=V,
则A、B所受的浮力之比:F浮A:F浮B=ρ水V排Ag:ρ水V排Bg=V:V=4:5,故B错误;
C、由题知,B受到的浮力F浮B=10N,因F浮A:F浮B=4:5,则A受到的浮力:F浮A=F浮B=×10N=8N,A受到向上的浮力、向下的重力和拉力,由力的平衡条件可得细线对A的拉力大小:F拉=F浮A﹣GA=8N﹣4N=4N,故C错误;
D、因为GA:GB=1:5,且GA=4N,所以GB=GA=×4N=20N,B对容器底部的压力:F压=GB﹣F浮B+F拉=20N+4N﹣10N=6N,故D正确。
故选:D。
【点评】本题力学综合题,考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理、力的平衡知识的应用,对A、B进行正确的受力分析是关键。
二、填空题(本题共9小题,每空1分,共24分)
13.(4分)抗疫期间,喷洒消毒液后,在远处也能闻到药液的气味,这是 扩散 现象;若天气越热,药味弥漫得越快,表明温度越 高 (选填“高”或“低”),分子运动越剧烈;如图是小刘注射“新型冠状病毒“疫苗的情景,注射疫苗用的注射器吸取药液时,是利用 大气压 把药液吸取上来的;注射器的针头做的很尖,是为了增大其使用时的 压强 ,以便容易刺入人体。
【分析】(1)分子在不停息的做无规则运动,分子运动的速度与温度有关,温度越高,分子运动的速度越快;
(2)注射器吸取药液利用的是大气压;
(3)增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力。
【解答】解:(1)喷洒消毒药液后,在远处也能闻到药液的气味,这是分子不停运动结果,属于扩散现象;
天气越热,药味弥漫得越快,表明温度越高,分子运动越快;
(2)用注射器吸取药液时,用手向后拉动活塞,使针管内的压强变小,外面的药液在大气压作用下,通过针头进入针管里;
(3)注射器的针头做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大其使用时的压强,以便容易刺入人体。
故答案为:扩散;高;大气压;压强。
【点评】本题考查扩散现象、大气压的应用、增大压强的方法,难度不大,物理学习的过程中,要多注意观察身边的物理现象,尽可能的用我们所学过的知识去试着解释。
14.(3分)运动员用脚踢足球时,足球略有点瘪,这说明力可以使物体发生 形变 ;足球的运动方向和速度大小都改变了,这又说明力可以改变物体的 运动状态 ;运动员感觉脚疼,说明物体间力的作用是 相互 的。
【分析】力可以改变物体的形状和运动状态;
物体间力的作用是相互的,一个物体对另一个物体施力的同时,也受到另一个物体对它的作用力,所以,一个物体既是施力物体,同时也是受力物体。
【解答】解:运动员用脚踢足球时,足球略有点瘪,这说明力可以改变物体的形状,使物体发生形变;
同时足球的运动方向改变了,这又说明力可以改变物体的运动状态;
运动员感觉脚疼,说明足球对脚也施加了力,这个现象表明:物体间力的作用是相互的。
故答案为:形变;运动状态;相互。
【点评】此题考查了力的作用效果及力的作用相互性,属于基础题。
15.(2分)如图所示,在一起交通事故中,车头受到所载水泥管的冲击,严重挤压变形,这起事故发生在汽车突然 减速 (加速/减速)时,水泥管由于惯性保持原来运动状态所致,水泥管的惯性如此之大是因为它的 质量 (质量/速度)大。
【分析】物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,一切物体都有惯性,惯性是物体的一种属性,惯性大小只跟物体的质量大小有关,跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系,质量越大,惯性越大。
【解答】解:水泥管原来与汽车一起运动,当汽车突然减速时,水泥管由于具有惯性,仍要保持原来的运动状态,以原来的速度向前运动,所以车头受到所载水泥管的冲击,严重挤压变形;水泥管的惯性如此之大是因为它的质量大。
故答案为:减速;质量。
【点评】此题考查学生对惯性的理解和掌握,解释惯性现象时的步骤:
①确定研究对象,阐明其原来的运动状态;
②说明哪个物体或物体的哪一部分运动状态改变了;
③说明哪个物体或物体的哪一部分由于惯性要保持原来的运动状态;
④说明结论。
16.(3分)如图a所示为某同学设计的冷热水混合淋浴器图中水平连接部分的水管管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强 小 ,瓶中的热水在大气压的作用下,上升,与冷水混合得到温水;如图b所示给盛水的烧瓶加热,待水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开,并迅速塞上瓶塞,把烧瓶倒置后向瓶底浇 冷水 (选填“冷”或“热”)水,此时烧瓶内的水会重新沸腾,此时烧瓶内水的沸点 降低 (选填“升高”、“降低”或“不变”)。
【分析】流体压强与流速的关系:流速越大,流体压强越低;
水蒸气遇冷会液化,需要放出热量;
沸点会随着气压的降低而降低。
【解答】解:如图a所示为某同学设计的冷热水混合淋浴器图中水平连接部分的水管管径较细,冷水流经此处时,流速变大,压强变小;
如图b所示给盛水的烧瓶加热,待水沸腾后把烧瓶从火焰上拿开,并迅速塞上瓶塞,为了使烧瓶中水重新沸腾,应往倒置的烧瓶后浇冷水,同时瓶内气压降低,导致烧瓶内水的沸点降低。
答案为:小、冷水、降低。
【点评】本题主要考查学生对知识点流体压强与流速的关系,以及气压与沸点的关系。属于识记性内容,比较简单。
17.(1分)在如图所示的装有水的杯中漂浮着一块冰,冰块内有一实心小铁块。当冰全部融化后,杯中的液面将会 降低 (填“升高”、“降低”或“不变”)。
【分析】比较冰熔化前后受浮力大小关系,再分析排开液体体积的关系,而确定液面升降。
【解答】解:冰熔化前:F浮=G=G铁+G冰,
冰熔化后:F浮′=F铁+F水=F铁+G水,
因为铁块下沉,所以F铁<G铁,
所以:F浮>F浮′
因为:F浮=ρ水v排g
所以:v排>v排′,液面将下降
故答案为:降低。
【点评】规律:容器内冰浮在水面上,冰化水质量不变,液面不变
18.(2分)将一个小物块完全放入容积为300mL的杯内,向杯中加入260g水或175g汽油都恰能将杯装满,小物块的体积为 50 cm3,密度为 0.8 g/cm3(ρ汽油=0.7g/cm3)。
【分析】分别求得260g水和175g汽油的体积,假设物块放入水中或汽油中都是沉底,由此可知其排开水和汽油的关系;
然后根据小物块完全放入容积为300mL的杯内,向杯中加入260g水或175g汽油后都恰能将杯装满可知在水中漂浮,再利用物体漂浮时,F浮=G可求得物块的密度。
【解答】解:(1)由ρ=可得,
260g水的体积:V水===260cm3,
175g汽油的体积:V汽油===250cm3,
已知小物块完全放入容积为300mL的杯内,向杯中加入260g水或175g汽油都恰能将杯装满。
根据题意可知,小物块排开水的体积:V排水=V容﹣V水=300cm3﹣260cm3=40cm3,
则排开水的质量:m排水=ρ水V排水=1.0g/cm3×40cm3=40g,
排开汽油的体积:V排汽油=V容﹣V汽油=300cm3﹣250cm3=50cm3,
则排开汽油的质量:m排汽油=ρ汽油V排汽油=0.7g/cm3×50cm3=35g,
所以,==,
若物块放入水中或汽油中都是漂浮,由漂浮条件和阿基米德原理可得F浮=G排=G物,则m排水应等于m排汽油,与前面的计算不符,故排除这种可能;
假设物块放入水中或汽油中都是沉底,则V排水应等于V排汽油=V物,与前面的计算不符,故排除这种可能;
因ρ水>ρ汽油,所以该物块放在水中是漂浮的,在汽油中是沉底的,则小物块的体积等于物块排开汽油的体积V=V排汽油=50cm3;
(2)因该物块放在水中是漂浮的,则F浮=G=G排水=m排水g=40×10﹣3kg×10N/kg=0.4N,
由G=mg=ρVg可得,物块的密度:
ρ物===0.8×103kg/m3=0.8g/cm3。
故答案为:50;0.8。
【点评】本题考查了密度公式的应用,此题的关键是判断出物体在水中是漂浮,在汽油中沉底,其次是利用好漂浮时F浮=G,此题有一定的拔高难度。
19.(3分)在长为20cm均匀细木棒的一端缠绕一些细铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同,从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 = F乙(选填“>”、“<”或“=”),液体对容器底部的压强p甲 < p乙(选填“>”、“<”或“=”),若其在甲液体中露出液面的长度为10cm,在乙液体中露出液面的长度为13cm,当乙液体为水时,ρ甲= 0.7×103 kg/m3。
【分析】同一支密度计的重力不变,分别放入甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮的条件可知在两种液体中所受浮力的大小关系;由图可知,密度计排开液体之间的关系,根据阿基米德原理判断液体的密度关系,再根据液体压强公式判断两个烧杯底部所受液体的压强关系;
把密度计分别放在水中和甲液体中,由F浮=ρ水gV排根据浮力相等,列出等式即可求解。
【解答】解:
由图可知,简易密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,此时F浮=G,因同一支密度计的重力不变,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;
由图知,密度计排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积,根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度;液面高度相同,根据p=ρgh可知,甲烧杯底部受到的液体压强小,即p甲<p乙;
设密度计的底面积为S;若乙液体是水,则在水中时:F水=ρ水gV排水=ρ水gL水S;
在甲液体中:F甲=ρ甲gV排甲=ρ甲gL甲S;
由于F甲=F乙,则ρ水gL水S=ρ甲gL甲S;
所以,解得:ρ甲=×ρ水=×1.0×103kg/m3=0.7×103kg/m3。
故答案为:=;<;0.7×103。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体漂浮条件和液体压强公式的应用,利用好物体漂浮条件F浮=G是解此类题目的关键。
20.(3分)如图甲所示,弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中,物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图乙所示。则物块受到的重力为 15 N,物块刚好浸没在液体中时其下表面浸入的深度为 10 cm,未知液体的密度为 0.9×103 kg/m3.(g取10N/kg,木块在下降过程中不考虑液面的变化)
【分析】(1)由图象可知,弹簧测力计的最大示数,此时物块未浸入液体中,物块重力等于最大示数;
(2)由图象可知,物块从刚浸入液体到完全浸入,物块浸入深度,即正方体物块的边长;
(3)求出物块的体积,由图得出物块全浸入时弹簧测力计的示数,利用称重法求受到的浮力,物块排开液体的体积等于物块的体积,再利用F浮=ρ液V排g求液体的密度。
【解答】解:
(1)由图象可知,弹簧测力计的最大示数F最大=15N,此时物块未浸入液体中,则物块重力G=F最大=15N;
(2)由图象可知,物块从刚浸入液体到完全浸入,物块浸入深度h=10cm,即正方体物块的边长为10cm;
(3)物块的体积V=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,物块全浸入时弹簧测力计的示数F示=6N,
受到的浮力F浮=G﹣F示=15N﹣6N=9N,
物块排开液体的体积:
V排=V=1×10﹣3m3,
由F浮=ρ液V排g可得液体的密度:
ρ液===0.9×103kg/m3。
故答案为:15;10;0.9×103。
【点评】本题考查了密度公式、阿基米德原理的应用,分析图象得出相关信息是关键。
21.(3分)嫦娥五号(Chang'e5)由国家航天局组织实施研制,是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器。2020年11月24日,长征五号运载火箭搭载嫦娥五号探测器成功发射升空并将其送入预定轨道,12月1日,嫦娥五号在月球预选着陆区着陆。12月6日,嫦娥五号轨道器和返回器组合体与上升器分离,进入环月等待阶段,准备择机返回地球,12月17日凌晨,嫦娥五号返回器携带月球样品着陆地球。
(1)长征五号运载火箭在穿越地球大气层时速度越来越快,那么火箭受到的推力与自身重力 不相等 (选填“相等”或“不相等”);
(2)火箭上升的作用力来自于 燃气 (选填“燃气”或“空气”);
(3)嫦娥五号轨道器完成探月任务后乘火箭离开月球表面,若在某段时间内火俯沿斜向上方向作匀速直线运动,如图丙所示,则在这段时间内,在月球表面上观察到火箭发动机的喷气方向应该是 竖直向下 (选填“竖直向下”、“火箭运动的反方向”或“水平向左”)。
【分析】(1)火箭在穿越大气层时速度越来越快,是加速运动,火箭受到的推力大于自身重力;
(2)推动伞降火箭发射升空时,通过燃烧燃料将化学能转化为内能,释放的内能转移到高温高压的燃气上,然后向后喷出燃气使火箭上升,火箭对燃气有向后的作用力,燃气对火箭产生向前的反作用力。
(3)在月球表面上,火箭沿斜向上方向做匀速直线运动,是以月球为参照物判断的,所以下面的分析应以月球为参照物,来判断火箭的各种情况。
【解答】解:(1)运载火箭升空,在穿越大气层时速度越来越快,即做加速运动,那么火箭受到的推力大于自身重力;
(2)火箭对喷出的燃气施加一个向下的力,由于物体间力的作用是相互的,燃气同时对火箭施加一个向上的力,使火箭上升,故火箭上升的作用力来自于燃气;
(3)火箭离开月球表面,在某段时间内火箭沿斜向上方向做匀速直线运动,火箭受平衡力作用,因在月球上没有空气,火箭不受阻力作用,但受月球对它的吸引而产生的重力作用,所以火箭发动机因喷气而产生的作用力与重力相平衡,即与竖直向下的重力方向相反,是竖直向上的;
因力的作用是相互的,为得到竖直向上的推力,所以火箭发动机的喷气方向应该是竖直向下的。
故答案为:(1)不相等;(2)燃气;(3)竖直向下。
【点评】此题考查力与运动的关系、力的作用的相互性,以及对月球表面物体运动情况的分析,最后一个问题较易出错,应重点理解。
三、解答题(共计52分,其中第23、24题要写出依据的主要公式或变形公式,要有数据代入和运算结果)
22.(2分)如图所示,一斜面静止于水平地面,请作出斜面对地面的压力示意图。
【分析】压力是垂直压在物体表面上的力,垂直于受力面,并指向被压的物体。
【解答】解:斜面对地面的压力作用在地面的表面,方向垂直于地面向下,如图所示:
【点评】此题考查了压力示意图的画法,要掌握压力的作用点及方向。
23.(2分)如图中物体A正沿粗糙斜面下滑,作出它受到的摩擦力f和它对斜面的压力F的示意图。
【分析】(1)物体对斜面的压力,作用在斜面上,作用点就画在斜面上,方向是垂直斜面并且指向斜面内部;
(2)摩擦力的方向与物体运动方向或运动趋势的方向相反,物体沿斜面下滑,因此摩擦力的方向沿斜面向上。
【解答】解:物体A正沿粗糙斜面下滑,滑动摩擦力平行于斜面向上;物体对斜面的压力的作用点在物体与斜面接触面的中心,过此点画垂直斜面向下的力,即为压力,如图所示:
【点评】(1)本题考查了力的示意图的画法,力的示意图要表示出力的作用点和力的方向,摩擦力的方向与运动方向或运动趋势相反;
(2)注意题中摩擦力的受力物体都是物体,压力的受力物体是斜面,因此这两个力的作用点不能都画在物体上。
24.(2分)如图所示,用细线将小钢球悬挂起来,让其在竖直平面内左右摆动,在小钢球向右摆动到最右端B点时所受的重力G和细线的拉力F;
【分析】小球受到重力和拉力的作用,据规则物体的重心在物体的几何中心,然后过重心表示出重力的方向和拉力的方向。重力是物体由于受到地球的吸引而产生的力,方向竖直向下,作用在物体的重心上。
【解答】解:钢球在B点所受重力的方向竖直向下,拉力的方向沿绳子向上;过球心作竖直向下的重力G和沿绳子斜向上的拉力F,如图所示:
【点评】本题考查了力的示意图的画法,要注意所画力的作用点和方向,并注意在线段末端标明所画力的符号。
25.(2分)如图所示放在斜面上的杯子,杯子的水中有一个小球正在下沉,请画出小球在水中受力的示意图。
【分析】小球在水中受重力与浮力的作用,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上;因为小球正在水中下沉,所以重力比浮力大,线段的长度不同。
【解答】解:小球在水中受竖直向下的重力和竖直向上的浮力的作用,由于小球正在水中下沉,所以重力大于浮力,二力的作用点画在小球的重心,如图所示:
【点评】力的示意图是用一条带箭头的线段把力的大小、方向、作用点三个要素表示出来,线段的长短表示力的大小,箭头表示力的方向,线段起点或终点表示力的作用点。
26.(6分)为了倡导绿色出行,我市投放了大量的共享自行车,小明的质量为50kg,车的重力为100N,小明在水平路面上骑车时两个轮胎与地面接触总面积为0.01m2。(g=10N/kg)求:
(1)小明的重力;
(2)小明骑车在水平路面上做匀速直线运动时,车所受阻力为总重的0.02倍,则该过程中车受的牵引力为多少牛顿?
(3)此时自行车对地面的压强。
【分析】(1)利用G=mg计算小明的重力;
(2)利用G=mg计算自行车和人的总重力,根据F牵=f=0.02G总得出该过程中车受的牵引力;
(3)自行车对地面的压力等于人与车的总重力,然后根据压强公式求出自行车对地面的压强。
【解答】解:(1)小明的重力:
G人=m人g=50kg×10N/kg=500N;
(2)车所受总重力:G总=G人+G车=500N+100N=600N,
小明骑车在水平路面上做匀速直线运动时,自行车处于平衡状态,则该过程中车受的牵引力F牵=f=0.02G总=0.02×600N=12N;
(3)骑行时,自行车对地面的压力:F压=G总=600N,
自行车对地面的压强:
p===6×104Pa。
答:(1)小明的重力为500N;
(2)该过程中车受的牵引力为12牛顿;
(3)此时自行车对地面的压强为6×104Pa。
【点评】本题考查了重力、压力、压强的计算等知识,并考查二力平衡的知识,灵活的运用公式及其变形式是关键,体现了物理知识来源于生活、服务于生活的理念。
27.(6分)如图所示,一边长为10cm,密度为0.6g/cm3的正方体木块,用细线系着置于容器内的水中,g=10N/kg。求:
(1)木块所受的浮力大小。
(2)细线的拉力大小。
(3)细线剪断后,当木块静止时,木块露出水面的体积。
【分析】(1)已知正方体木块的边长,可以计算出体积(排开水的体积),利用阿基米德原理求所受浮力;
(2)木块受浮力等于拉力加上重力,据此求绳子对木块的拉力;
(3)根据物体漂浮条件得出细线剪断后,木块受到的浮力,然后根据F浮=ρ水gV排求出木块排开水的体积,总体积减去排开水的体积即为木块露出水面的体积。
【解答】解:(1)由于木块完全浸没在水中,所以V排=V=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
木块所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
(2)根据G=mg和ρ=可得,木块的重力:G木=mg=ρVg=0.6×103kg/m3×1×10﹣3m3×10N/kg=6N。
对木块进行受力分析可知,木块受到重力、浮力和拉力的作用,
根据力的平衡可知,F浮=F拉+G,
所以,绳子对木块的拉力:F拉=F浮﹣G=10N﹣6N=4N;
(3)细线剪断后,当木块静止时,木块处于漂浮状态,则F浮′=G=6N,
根据F浮=ρ水gV排可得,木块排开水的体积:V排′===6×10﹣4m3,
木块露出水面的体积V露=V﹣V排′=1×10﹣3m3﹣6×10﹣4m3=4×10﹣4m3。
答:(1)木块所受的浮力大小为10N。
(2)细线的拉力大小为4N。
(3)细线剪断后,当木块静止时,木块露出水面的体积为4×10﹣4m3。
【点评】木块在水中的浮力要利用浮力的公式来计算,木块漂浮时的浮力要利用漂浮的条件来求,注意公式的选择,因此,解题时选对方法才能起到事半功倍的效果。
28.(4分)探究“阻力对物体运动的影响”实验:
(1)如图所示将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端静止滑下,观察小车滑行的距离;去掉棉布,重复上述实验小车在水平面上所受的阻力减小,小车向前滑行的距离 增大 (选填“增大”或“减小”);
(2)在水平面上两次滑行的全过程,小车速度的减小量 相同 (选填“相同”或“不同”);
(3)伽利略对类似实验进行了分析,认识到:运动的物体受到的阻力越小,它运动的时间就越长,它的速度减小得就越 慢 (选填“快”或“慢”);他进一步推测:在理想情况下,如果水平表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,这时物体将 做匀速直线运动 。
【分析】探究阻力对物体运动的影响,要控制物体到达水平面上的初速度相同,让小车在不同粗糙程度材料的表面上运动,比较通过的距离大小;木板较棉布光滑,小车在木板上运动受到的阻力较小,运动的距离更远,据此得出结论;由实验结论推理回答。
【解答】解:(1)去掉棉布,木板较棉布光滑,小车在木板上受到的阻力减小,运动的距离增大;
(2)小车在水平面的初速度相同,小车最终静止,所以在水平面上两次滑行的全过程,小车速度的减小量是相同的;
(3)由实验可以看出,运动的小车所受的阻力越小,向前滑行的距离越远,速度减小的越慢,据此推理可知:如果小车运动时不受阻力,小车运动的无限远,即它将做匀速直线运动。
故答案为:(1)增大;(2)相同;(3)慢;做匀速直线运动。
【点评】本题是探究阻力对物体运动的影响实验,要掌握实验的现象及结论,知道在此基础上经过推理可得牛顿第一定律的内容,解此类问题一定要注意思考实验的意义,并能根据所学的其他物理知识分析解决本实验中相关的实验现象。
29.(3分)为了估测大气压究竟有多大,某小组同学在实验室合作进行了如图所示的实验。
(1)步骤:
①将沾水的轻质塑料吸盘按在 光滑 (选填“粗糙”或“光滑”)的水平板面上,排尽里面的空气;
②用弹簧测力计钩着吸盘挂钩缓慢往上拉,直到吸盘刚好脱离板面;
③记录刚拉脱时弹簧测力计的示数,这就是大气对吸盘的压力F,用刻度尺测出吸盘的直径D,则大气压p= (用F、D表示);
(2)如果实验中所用弹簧测力计的量程为0~20N,吸盘与水平板面的接触面积为10cm2,当时的气压近似为标准大气压,他们不能测出大气压,理由是 大气压力大于弹簧测力计的量程 (标准大气压为1.0×103Pa)
【分析】(1)本实验的原理是排出吸盘中的空气后,吸盘就被大气压紧紧地压在了玻璃上,要把吸盘拉开,所用的拉力就必须等于或等于大气压所产生的压力。故测出拉开吸盘时所用的拉力F,和吸盘与玻璃板接触的面积S,就可以根据p=求出大气压强。
(2)根据p=求出大气压强,从测力计的量程角度考虑不能测出大气压理由。
【解答】解:
(1)将吸盘蘸水后按在光滑水平板面上,加强了吸盘与板面之间的密封性,防止漏气,以减小吸盘内气体对实验结果的影响;
大气压:
p===;
(2)吸盘受到的大气压力为:
F=p大气S=1.0×105Pa×10×10﹣4m2=100N,
大气压力大于弹簧测力计的量程,所以他不能测算出大气压的数值。
故答案为:(1)①光滑;③;(2)大气压力大于弹簧测力计的量程。
【点评】解决本题关键:首先要弄清实验的原理,再来考虑实验中遇到的困难﹣﹣弹簧测力计的量程过小。
30.(6分)小明利用一个烧杯、天平和水测出了一块不规则小石块的密度。
(1)小明把托盘天平放在水平桌面上,调节天平横梁平衡,操作过程如图甲所示,其中存在的错误是 未将游码移到零刻度线处 。
(2)按照正确的方法重新调节平衡后,用天平测量小石块的质量,天平平衡时,右盘中的砝码和标尺上的游码位置如图乙所示,则小石块的质量为 52 g;
(3)如图丙所示,A.往烧杯中加入适量的水,把小石块浸没,静置足够长时间后,在水面到达的位置做上标记,测量出此时烧杯、石块和水的总质量是142g;B.取出石块;C.往烧杯中再次加水,直到 水面上升到标记处 ,再次测出此时烧杯和水的总质量为110g,通过上述方法可求出石块的体积为 20 cm3;
(4)用密度公式计算出小石块的密度为 2.6×103 kg/m3;小石块取出时沾有水使得测出的小石块密度 不变 。(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【分析】(1)使用天平前,把天平放在水平台上,把游码拨到零刻度线;调节天平的平衡螺母使横梁平衡;
(2)天平读数时,被测物体的质量=砝码的质量+游码的示数;
(3)掌握等效替代测体积的方法,往烧杯中加水,直到水面与标记相平,石块的体积等于所加水的体积;
(4)根据密度公式ρ=计算出石块的密度,分析测量过程中质量或体积的测量误差对密度的影响。
【解答】解:(1)放在水平桌面上的托盘天平调节平衡时,应先将游码放在标尺的零刻度线处,然后调节平衡螺母使天平平衡;
(2)小石块的质量为50g+2g=52g;
(3)等效替代测体积的方法,取出石块后,要往烧杯中加水,直到水面与标记相平;
通过所加水的体积得知石块的体积为:
V=V所===20cm3;
(4)小石块的密度为:
ρ===2.6g/cm3=2.6×103kg/m3。
根据实验过程可知,在步骤A之前先测出石块的质量,且没有测量取出石块后剩余水和杯子的总质量,所以通过等效替代法测出石块的体积是准确的,则测出的小石块密度不变。
答案为:(1)未将游码移到零刻度线处;(2)52;(3)水面上升到标记处、20;(4)2.6×103、不变。
【点评】此实验主要考查了天平的使用与读数,同时考查了利用等效替代法测量石块的体积,实验误差分析等,属于基础题。
31.(6分)某物理兴趣小组做了如图甲所示的实验来探究浮力的大小:
(1)铜块浸没在盐水中时受到的浮力是 1.2 N;
(2)由①②③④四个步骤可知,发现浮力的大小有时与深度有关,有时又与深度无关,对此正确的解释是浮力的大小与 物体排开的液体体积 有关;
(3)比较①③⑤三幅图可得出的结论是:物体排开液体体积相同时, 液体密度 越大,物体所受浮力越大;
(4)探究完浮力大小的影响因素后,同学们想进一步探究浮力的大小与物体排开液体所受到的重力的关系,进行了如下实验操作:
(a)如图乙所示,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水对溢水杯底部的压强将会 不变 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(b)由实验可得结论,浸在液体中的物体所受的浮力的大小 等于 它排出液体的重力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(c)由图中信息可计算出物块的密度为 4×103 kg/m3。
【分析】(1)根据F浮=G﹣F求浮力大小;
(2)研究液体中的物体所受浮力的大小与液体的深度的关系时,要控制物体排开液体的体积和密度都相同;
(3)比较①③⑤三幅图,物体排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,由此可得出结论;
(4)①液体内部的压强与液体深度有关,深度越大,产生的压强越大;
②根据称重法,F浮=G﹣F示,可计算物块浸没在水中时受到的浮力;物块排开水所受的重力G排等于桶和排开水的总重减去空桶的重;
根据物块排开水所受的重力G排等于桶和排开水的总重减去空桶的重即可分析判断;
③根据F浮=ρ水gV排求出物块浸没在水中时排开水的体积,即物块的体积,然后根据G=mg算出物体的质量,利用密度公式算出物体的密度。
【解答】解:(1)由①和⑤可知,铜块浸没在盐水中时受到的浮力为女:F浮盐水=G﹣F=9N﹣7.8N=1.2N;
(2)由图②③,液体的密度相同,排开液体的体积不同,深度不同,弹簧测力计的示数不同,浮力不同,故可以得出浮力与深度和排开液体体积可能有关;
由图③④可知,铜块浸没后,铜块排开液体的体积不变,弹簧测力计的示数相同,铜块受到浮力大小相同,则说明浸没在液体中的物体浮力大小与物体的深度无关;
综上,物体受到的浮力的大小与物体排开的液体体积有关;
(3)比较①③⑤三幅图可知,铜块排开液体的体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,由此可知,浮力大小与液体密度有关;
(4)(a)铜块浸没水中后,随着深度的增加,排开水的体积不变,液体的深度不变,故水对容器底部的压强不变;
(b)由①图知:铜块的重力G=F1=2N,由③图知,铜块浸没在水中弹簧测力计的示数F③=8N,铜块浸没在水中时受到的浮力为:
F浮=G﹣F3=2N﹣1.5N=0.5N,
铜块排开水所受的重力G排等于桶和排开水的总重减去空桶的重,由乙图知:空桶的重力为:G桶=F3=0.2N,由右图知,桶和排开水的总重为F4=0.7N,排开水的重力为:G排=F4﹣G桶=0.7N﹣0.2N=0.5N,所以可以得到浮力的大小等于物块排开水所受重力;
(c)根据F浮=ρ水gV排可知:
物块体积为:
V=V排水===5×10﹣5m3,
根据G=mg知,
物体的质量为:m===0.2kg,
物块的密度为:
ρ===4×103kg/m3。
故答案为:(1)1.2;(2)物体排开的液体体积;(3)液体密度;(4)(a)不变;(b)等于;(c)4×103。
【点评】本题研究浸入液体中的物体受浮力的大小是否跟物体的密度以及浸入液体中的深度有关,考查控制变量法、称重法测浮力、阿基米德原理的运用,综合性较强。
32.(6分)小强和小华利用图甲所示的装置探究二力平衡条件.他们实验时发现,当分别往左、右两盘放入质量相等的砝码时,木块A处于静止状态,若再往右盘中增加一个砝码后,木块A仍处于静止状态;经过思考,小强用小车B替换了木块A再进行实验,如图乙所示;同时,小华用硬纸板C替换了木块A再进行实验,如图丙所示。
(1)关于他们的改进方案:用小车B及硬纸板C替换木块A,是为了 A 。
A.减少摩擦力对实验结果的影响
B.小卡片是比较容易获取的材料
C.容易让小卡片在水平方向上保持平衡
D.小卡片容易扭转
(2)小华将系于小卡片(重力可忽略不计)两端的线分别跨过左右支架上的滑轮,在左右两盘挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向相反,并通过调整 钩码数量 来改变拉力的大小;
(3)当小卡片平衡时,小华将小卡片扭转过一个角度松手后小卡片不能平衡,此实验说明两个力使物体平衡时,这两个力要在 同一条直线上 ;
(4)小张同学用图丁装置也对同一问题进行了探究,但他在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为能否用小张的装置进行实验 能 (选填“能”或“不能”);
(5)几位同学完成实验后又对图甲实验的仪器进行研究,他们发现当在左盘中放100g的砝码,右盘中放200g的砝码时,物块A恰好向右匀速直线运动,现保持两盘中原有的砝码不变、要使物块A向左匀速直线运动,应在 左 盘(选填“左”或“右”)再加 200 g的砝码。
【分析】(1)探究二力平衡条件时,应尽量减小摩擦力对实验的影响,由此分析解答;
(2)钩码由于重力的作用,会对小卡片施加一个拉力的作用,左端的钩码对小卡片施加一个向左的拉力,右端的钩码对小卡片施加了一个向右的拉力,拉力的大小等于钩码的重力;
(3)小卡片转过一个角度,小卡片上受到的两个拉力就不在一条直线上,是验证不在同一直线上两个力是否平衡;
(4)只要能满足平衡力的四个条件,就可以研究;
(5)首先由受力分析明确物体A受力情况,由M的运动状态可判断A受摩擦力的大小;当A运动方向发生变化时,摩擦力方向同时发生变化,根据压力与接触面粗糙程度的变化确定摩擦大小变化;最后根据物体始终受力平衡可求得左侧应加砝码。
【解答】解:(1)图丙小卡片几乎悬在空中,实验受摩擦力影响很小,卡片重力小,可忽略其重力对实验的影响;小车与桌面之间是滚动摩擦,摩擦较小,而木块放在水平桌面上,木块和桌面之间存在较大摩擦力,实验要受到摩擦力影响,故选A;
(2)在线的两端挂上钩码的作用是使两个拉力的方向相反,可通过调整钩码的数量来改变拉力的大小;
(3)小华将小卡片扭转一个角度,两个拉力不在同一直线上,则松手后小卡片不能平衡,设计此实验步骤的目的是为了说明:二力平衡的条件之一作用在同一直线上;
(4)因为左右两侧各通过一个定滑轮,定滑轮的位置虽然不等高,但是当两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,作用在同一个物体上时,木块还是处于静止状态,照样能完成实验;
(5)在左盘中放质量为100g的砝码,右盘中放质量为200g砝码时,物体M恰好向右做匀速直线运动,即物体受力平衡,因此物体所受向左的摩擦力与物体受到拉力的合力相等,即f=(0.2kg﹣0.1kg)×10N/kg=1N;
当物体向左运动时,摩擦力方向向右,由于压力和接触面的粗糙程度不变,故物体受到摩擦力不变;又因为物体向左做匀速直线运动,则物体受到向右的摩擦力与物体受到拉力的合力相等;
设左盘再加入砝码的质量为m,所以有f=(m+0.1kg﹣0.2kg)×10N/kg=1N,解得m=0.2kg=200g,即在左盘中再加200g砝码。
故答案为:(1)A;(2)钩码数量;(3)同一条直线上;(4)能;(5)左;200。
【点评】此题探究的是二力平衡的条件,注意从二力平衡的四个条件进行分析;二力平衡是初中物理力学中的难点,也是一个重点需要掌握,还要注意用好控制变量法
33.(7分)如图是“测量滑动摩擦力大小”的实验装置示意图。
(1)图甲中,小明将木板固定,水平拉动木块,拉力逐渐增大,木块保持静止,则木块受到的摩擦力 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)小华同学发现小明实际操作中弹簧测力计示数不稳定,于是改进了实验,如图乙,改进后水平拉动木板,待测力计示数稳定后。木块相对于地面 静止 (选填“静止”或“运动”),木块受到的摩擦力的方向水平 向右 (选填“向右”或“向左”);
(3)小华在图乙的基础上继续进行实验,他通过改变木块上砝码的个数改变木块对木板的压力,记录多组滑动摩擦力f及压力FN的大小,作出摩擦力f随压力FN的变化图像,如图丁中A所示,则滑动摩擦力f与压力FN成 正比 关系;若换用更粗糙的木板重复上述实验,作出摩擦力f随压力F、的变化图像,如图丁中 所示(选填“B”或“C”);
(4)图丙中,小华水平匀速拉动木板,测力计A的示数为5.0N,测力计B的示数为2.0N,木块受到的滑动摩擦力大小为 2.0 N;若增大拉力,当A的示数为6.0N时,木板受到地面的滑动摩擦力大小为 3.0 N。
【分析】(1)静止或匀速直线运动状态都属于平衡状态,物体受力平衡;
(2)物体木块处于平衡状态,据此判断其所受摩擦力的大小。根据摩擦力的概念可判断其所受摩擦力的方向;
(3)滑动摩擦力跟压力大小和接触面粗糙程度有关。探究滑动摩擦力跟压力大小关系时,控制接触面粗糙程度不变;探究滑动摩擦力跟接触面粗糙程度关系时,控制压力大小不变,分析图像解答;
(4)根据二力平衡分析;物体在非平衡力的作用下做变速运动,根据影响滑动摩擦力大小两下因素不变分析。
【解答】解:
(1)虽然水平拉力逐渐增大,但是木块始终处于静止状态,所以在水平方向受到的拉力与摩擦力相互平衡,大小相等;由于拉力在变大,所以摩擦力也在变大;
(2)如图乙,改进后水平拉动木板,待测力计示数稳定后。木块相对于地面静止,水平方向上受拉力和摩擦力,由二力平衡可得,摩擦力与拉力应大小相等,方向相反,摩擦力水平向右;
(3)由丁图像可知:在接触面粗糙程度一定的情况下,滑动摩擦力与压力的图像是一条过原点的直线,故滑动摩擦力与压力成正比;
由丙图像可知,当压力一定时,B接触面上产生的滑动摩擦力大,故B接触面更粗糙程度;
(4)如图丙所示,弹簧测力计B的示数为2.0N,根据二力平衡,则木块受到的摩擦力大小为2.0N。水平匀速拉动木板,测力计A的示数为5.0N,木板受到地面的滑动摩擦力大小为5.0N﹣2.0N=3.0N,
若拉力增大到6N,木板将做加速运动,因压力和接触面粗糙程度不变,故木块受到的地面的摩擦力将不变,还是3.0N;
故答案为:(1)平衡;变大;(2)静止;向右;(3)正比;B;(4)2.0;3.0。
【点评】掌握滑动摩擦力大小的影响因素,利用控制变量法探究滑动摩擦力大小的影响因素。
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