2020-2021学年江苏省南通市崇川区八年级(下)期末物理试卷
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一、(选择题共24分,共12小题,每小题2分,共24分.每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。)
1.(2分)下列关于科学家和他对物理学所作的贡献表述中不正确的是( )
A.卢瑟福——原子核的核式结构模型
B.汤姆生——发现电子
C.阿基米德——杠杆原理
D.牛顿——惯性定律
2.(2分)下列实例中,为了减小压强的是( )
A.蚊子的尖尖口器 B.骆驼宽大的脚掌
C.破窗锤的锤头 D.篆刻刀的刀刃
3.(2分)下列利用气球进行的实验中,解释错误的是( )
A.轻推气球,快速滑行——说明利用气垫可以减小摩擦
B.向后喷气,气球前进——说明力是维持物体运动的原因
C.对气球充气,小圆点距离增大——模拟宇宙膨胀现象
D.左球挤右球,两球都变形了——说明力的作用是相互的
4.(2分)下列简单机械中,属于省力杠杆的是( )
A.筷子 B.理发剪
C.羊角锤 D.钓鱼竿
5.(2分)如图所示,小纸条靠近水龙头流下的稳定的水流,关于小纸条的运动情况,以下分析正确的是( )
A.小纸条靠近水流,因为纸与水流间的空气流速增大,压强变大
B.小纸条靠近水流,因为纸与水流间的空气流速增大,压强变小
C.小纸条远离水流,因为纸与水流间的空气流速增大,压强变大
D.小纸条远离水流,因为纸与水流间的空气流速增大,压强变小
6.(2分)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管,内装质量相等的两种液体,甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,液体对两试管底的压强分别为p甲和p乙,则( )
A.p甲=p乙 B.p甲>p乙 C.p甲<p乙 D.无法判断
7.(2分)如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的
C.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
8.(2分)小明两次用力举高物体,第一次迅速举起,第二次缓慢举起到相同的高度,则( )
A.第一次做功少,两次做功的功率相同
B.第一次做功多,两次做功的功率相同
C.两次做功相等,但第一次做功的功率大
D.两次做功相等,但第二次做功的功率大
9.(2分)小阳利用小车、多个相同砝码等器材探究二力平衡的条件,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.图甲中可将小车换成等大的木块
B.图甲中通过观察小车的运动状态来判断二力是否平衡
C.在图甲中的左盘内再放一个砝码,小车将向左匀速运动
D.图乙中桌面倾斜不影响该实验探究
10.(2分)如图所示,在力的作用下,使甲、乙两个相同的物体在A、B两水平面上均做匀速直线运动,可以确定( )
A.甲的速度一定小于乙的速度
B.F甲所做的功一定小于F乙所做的功
C.甲、乙的运动状态都在发生改变
D.B水平面一定比A水平面粗糙
11.(2分)如图,一个装有适量水的薄壁轻质塑料筒漂浮在一杯液体中,则该液体的密度约为( )
A.2.1×103kg/m3 B.1.5×103kg/m3
C.0.7×103kg/m3 D.0.3×103kg/m3
12.(2分)轻质硬杆长为L,其一端用铰链固定在墙面上,另一端用弹簧测力计竖直向上吊起并处于水平位置。杆上悬挂一质量为m的物体并可在杆上移动。若杆上物体m的悬挂点P到测力计吊起点A端的距离为x。则测力计的示数F与x的关系图像是(不计杠杆重量)( )
A.
B.
C.
D.
二、(非选择题,共18小题,共76分)
13.(3分)夏天,如皋水绘园荷花池里的荷花竞相绽放时,很远的地方就能闻到花的香味,这是 现象,是由于 引起的;雨后天晴,池中荷叶上的水珠随荷叶拂动而滚动不止,当两滴滚动的水珠靠近时,会汇合成一滴较大的水珠,这说明分子间存在着相互作用的 。
14.(5分)小勇穿着旱冰鞋用力推墙时会离墙而去,说明力的作用是 ,使小勇离墙而去的施力物体是 ,其大小 小勇推墙所用力的大小(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
15.(4分)如图所示,将乒乓球竖直向上抛出,在A、B、C三点的速度分别为vA=4m/s,vB=2m/s、vC=0.不计空气阻力,如果乒乓球在经过B点时,重力突然消失,则乒乓球将做 运动,速度大小为 m/s,如果乒乓球在经过C点时,重力突然消失,则乒乓球将 。乒乓球在C点的瞬间是静止的,这点受到的力是平衡力吗? 。
16.(3分)一个体积为20cm3的小球,轻轻放入盛满水的溢水杯中,小球静止后排出水的质量为16g,此时小球所受浮力为 N,小球的密度为 kg/m3,将小球取出,浸没在密度为0.8×103kg/m3的酒精中,松手后,它将会 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。
17.(3分)如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动,两次所用的时间相等,拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①和②.两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力做的功分别是W1、W2,两次拉力的功率分别是P1、P2,则F1 F2,W1 W2,P1 P2(均选填“>”、“=”或“<”)。
18.(3分)质量为0.3kg的物体被10N的水平压力F压在竖直的墙上不动,如图所示,物体与墙壁之间的接触面积是0.01m2,则此时:墙壁受到的压力是 N,压强是 Pa,物体受到的摩擦力是 N.(g取10N/kg)
19.(4分)小明利用杠杆、刻度尺、金属块、烧杯、细线和适量的水制成一个测量液体密度的密度秤。以下是小明设计的实验步骤,请你按照他的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)如图甲将烧杯用细绳悬挂在杠杆D端,移动绳套到O点时,杠杆恰好在水平位置平衡这样做是为了平衡杠杆自重和 对测量密度的影响。该方案中要增加密度秤的量程可以 (选填“增大”或“减少”)烧杯的质量。
(2)如图乙在烧杯中装入一定量的水,将质量为m的金属块挂在C处,使得杠杆水平平衡,测得CO的距离为5cm,OD的距离为4cm,则烧杯中水的质量为 m。
(3)在烧杯中装入相同 (选填“质量”或“体积”)的液体,将金属块移至B处杠杆再次平衡,测出BC之间的距离为1cm,待测液体的密度ρ液= kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)
20.(2分)如图所示,请画出热气球在竖直方向加速上升时的受力示意图(忽略空气阻力)。
21.(2分)如图丙,O为支点,L1为动力下的力臂,请作出此杠杆的动力F1和阻力F2的示意图。
22.(2分)请画出如图滑轮组最省力的绕线方法。
23.(6分)小明同学“探究阻力对物体运动的影响”实验装置如图所示。
先后在水平面铺上粗糙程度不同的表面,做了三次实验,实验收集的数据如表中所示。
实验次数
水平面材料
阻力大小
小车运动的路程
1
棉布
最大
10cm
2
木板
较小
30cm
3
玻璃
最小
80cm
(1)在三次实验中,让小车在斜面上从静止滑下时,应保持同一 。
(2)从实验中,得出的结论是:在其它条件相同时,平面越光滑,小车运动的距离越 ,即小车受到的阻力越 ,速度减小得越 (填“快”或“慢”)
(3)由此可推出:如果运动的物体不受力的作用,它将在水平面上做 ,著名的 定律就是在此基础上总结和推理出来的。
(4)根据图中情景可以判断以下说法正确的是
A.①是假设,②③是实验事实,④是实验推论 B.①②③④都是实验事实
C.①②是实验事实,③④是实验推论 D.①②③是实验事实,④是实验推论。
24.(5分)小明同学利用吸盘、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验时将蘸水的吸盘放在平滑玻璃板上,用力挤压吸盘,这样做的目的是 。
(2)量出吸盘与玻璃板接触面的直径d,如图所示,用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉,直到吸盘脱离玻璃板面,记录弹簧测力计的示数为F,则大气压的值可表示为p= 。
(3)小明又把玻璃板分别斜放、立放,使弹簧测力计向不同方向拉吸盘,也都测出了大气压的值,这说明 。
(4)实验过程中,利用直径为2cm的吸盘和量程是0~20N的弹簧测力计 (选填“能”或“不能”)完成实验,理由是 。
25.(7分)小华用一个弹簧测力计、一个圆柱体、两个底面积均为200cm2的薄壁烧杯(分别装有一定量的酒精和水),对浸在液体中的物体所受的浮力进行探究,其中C、D分别是圆柱体刚好浸没在酒精和水中的情况。如图甲表示探究过程及有关数据。(酒精密度为0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)实验中使用弹簧测力计测量拉力前,应将测力计处于 方向将指针调至“0”刻度线上。
(2)比较图甲中A、B、C的数据,可以得出浮力的大小与 有关。
(3)如图甲中D所示,圆柱体浸没在水中所受的浮力是 N。
(4)如图乙所示,完成实验后,小华将烧杯中水倒出,将该圆柱体放在烧杯底部,然后向烧杯倒入另一种液体,圆柱体受到的浮力F浮与容器内液体的深度关系如图丙所示,圆柱体始终处于沉底状态,则该圆柱体的底面积为 m2;未倒液体前圆柱体对容器底部的压强为 Pa,液体的密度为 kg/m3。
(5)由图甲中A到C的过程中,圆柱体的重力做功是 J。
26.(6分)学习了杠杆知识后,小红利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件。她所选择的器材有:铅笔、橡皮若干(每块橡皮质量为10g)、细线、刻度尺等。
(1)她将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲所示,若想调节铅笔水平平衡,她应将细线向 (左/右)移动。
(2)调节水平平衡后,她用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧,如图乙所示。她所测数据记录在下表中:
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
F1l1/N•m
F2l2/N•m
0.2
0.02
0.1
0.04
0.004
0.004
记录数据后,同桌的小亮按现有方案得出如下结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”,小红说这个结论与杠杆平衡条件不相符。为了进一步完善实验,得出普遍规律,小红接下来的做法应该是 。
A.改变力的大小 B.改变力的方向 C.改变力的作用点
(3)在实验过程中,铅笔水平平衡后(如图乙),小红不小心将前端细长的铅笔芯弄断了(如图丙),她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到左端细线下方固定(如图丁),则松手后铅笔 。
A.左端下沉 B.右端下沉 C.仍然水平平衡
(4)学习了功的知识后,小红回看之前杠杆记录的数据,她想能否将表格中F1L1/N•m单位N•m换成J?根据功的定义,你觉得可以换吗? (可以/不可以)。
27.(7分)如图所示,薄壁圆柱形容器A和正方体B置于水平地面上,容器A足够高,底面积为0.03m2,盛有0.2m深的水;正方体B质量为2kg,边长为10cm。(g取10N/kg)
(1)求容器A中水的重力;
(2)求图中正方体B对水平地面的压强;
(3)将正方体B轻轻投入容器A的水中,求正方体B静止时所受的浮力。
28.(6分)小明用如图所示的滑轮组将重为180N的物体在2s内匀速吊起1m,小明所用拉力F为100N,若不计绳重和摩擦,求:
(1)滑轮组的机械效率;
(2)拉力F做功的功率;
(3)若用该装置匀速提起240N的重物,需要的拉力为多大?
29.(8分)阅读短文,回答问题。
如图甲所示,2019年4月国产第二艘航母完成第五次出海试航,航母搭载的舰载机质量为5150kg,舰载飞机与甲板的总接触面积为5000crn2.飞机的推重比是指飞机发动机所产生的总推力与飞机总重量的比值。该舰载机以720km/h速度飞行时的推重比为1.2.
(1)下列说法中错误的是
A.航母的外壳采取硬度大的特种钢板制成的
B.航母静止在海面上受到平衡力
C.舰载机加速起飞过程中,惯性将变大
D.航母从江面航行到海面,航母将上浮一些
(2)海上刮西风,为便于舰载机起飞,航母航向应调整为 (选填“向东”或“向西”)航行。舰载机降落到甲板后,会受到阻拦索的阻挡而减速,是为了防止飞机因 继续滑行而掉入海中。
(3)舰载飞机对甲板的压强为 Pa.若因执行任务其中两架舰载机起飞后,则航母排开海水的体积减少了 m3.(海水的密度为1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
(4)舰载机以720km/h速度飞行1080km,需要 h,其发动机推力的功率为 W(可以认为舰载机的总重不变)。
(5)航母上的工作人员在不同海域取样部分海水,并利用以下方法测量某次取得的海水的密度。方法:取一个圆柱形杯身的杯子(杯子厚度忽略不计),先在其中装水密封后,放在水平桌面上,如图乙所示;再将杯子分别倒置在盛有水和海水的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图丙和丁所示,则图丁中所取样的海水密度为 kg/m3.(水的密度为1.0×103kg/m3)
30.如图(a)、(b)所示表示力的两种作用效果,如图(a)主要说明力可以改变物体的 ,如图(b)主要说明力可以改变物体的 。
2020-2021学年江苏省南通市崇川区八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、(选择题共24分,共12小题,每小题2分,共24分.每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。)
1.(2分)下列关于科学家和他对物理学所作的贡献表述中不正确的是( )
A.卢瑟福——原子核的核式结构模型
B.汤姆生——发现电子
C.阿基米德——杠杆原理
D.牛顿——惯性定律
【分析】根据物理学史和常识解答,记住著名物理学家的主要贡献即可。
【解答】解:A、卢瑟福建立了原子的核式结构模型,故A错误;
B、汤姆生在1987年发现了带负电的电子,故B正确;
C、阿基米德最早发现了杠杆的平衡条件——杠杆原理,故C正确;
D、牛顿第一定律也叫惯性定律,是牛顿最先发现的,故D正确。
故选:A。
【点评】本题主要考查物理学史,多了解物理学史对培养我们学习物理的兴趣是有帮助的,所以考试中也时有涉及,在学习中应注意。
2.(2分)下列实例中,为了减小压强的是( )
A.蚊子的尖尖口器 B.骆驼宽大的脚掌
C.破窗锤的锤头 D.篆刻刀的刀刃
【分析】增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强。
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,减小压力来减小压强。
【解答】解:
A、蚊子尖尖的口器,在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意。
B、骆驼宽大的脚掌,在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。故B符合题意。
C、破窗锤的锤头很尖,在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C不符合题意。
D、篆刻刀的刀刃很锋利,在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D不符合题意。
故选:B。
【点评】知道压强大小的影响因素,掌握增大、减小压强的方法,分析时利用好控制变量法,本题解释生活中有关增大和减小压强的问题,有意义。
3.(2分)下列利用气球进行的实验中,解释错误的是( )
A.轻推气球,快速滑行——说明利用气垫可以减小摩擦
B.向后喷气,气球前进——说明力是维持物体运动的原因
C.对气球充气,小圆点距离增大——模拟宇宙膨胀现象
D.左球挤右球,两球都变形了——说明力的作用是相互的
【分析】解答此题从以下知识点入手:
①减小摩擦的方法有:减小接触面的粗糙程度,减小压力,使接触面分离,将滑动变为滚动等。
②力是改变物体运动状态的原因,力的作用是相互的。
③星系之间的距离在不断扩大,那么整个宇宙的体积也就在不断的扩大,也就是整个宇宙在不断的膨胀中。
【解答】解:A、利用气垫使接触面分离,可以减小摩擦,故A正确;
B、向后喷气,气球前进说明物体间力的作用是相互的,故B错误;
C、小黑点的间距变大,可以说明星系距离在变大,宇宙在膨胀,故C正确。
D、因为物体间力的作用是相互的,所以左球挤右球,两球都变形了,故D正确。
故选:B。
【点评】此题综合考查了增大或减小摩擦的方法,力作用的相互性,物体运动状态变化的原因等多个知识点的理解和掌握,综合性较强,难度不大。
4.(2分)下列简单机械中,属于省力杠杆的是( )
A.筷子 B.理发剪
C.羊角锤 D.钓鱼竿
【分析】结合图片和生活经验,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解:A、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
B、理发剪在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
C、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
D、钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
故选:C。
【点评】此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种:
①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;
②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;
③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
5.(2分)如图所示,小纸条靠近水龙头流下的稳定的水流,关于小纸条的运动情况,以下分析正确的是( )
A.小纸条靠近水流,因为纸与水流间的空气流速增大,压强变大
B.小纸条靠近水流,因为纸与水流间的空气流速增大,压强变小
C.小纸条远离水流,因为纸与水流间的空气流速增大,压强变大
D.小纸条远离水流,因为纸与水流间的空气流速增大,压强变小
【分析】水流带动空气流动,使水流与纸条间的空气流动速度快,压强小,纸条被压向水流。
【解答】解:空气流速大的地方压强较小,流速小的地方压强较大;由于水流动,纸与水流间的空气流动速度较快,纸与水流之间的空气压强较小,纸的另一侧(右侧)空气流速较慢,空气的压强较大;水流与纸条间的空气压强小于纸条右侧的空气压强,两侧的空气压力差将纸条压向水流。
故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】掌握流体压强跟流速的关系,能用流体压强解释有关的问题。
6.(2分)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管,内装质量相等的两种液体,甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,液体对两试管底的压强分别为p甲和p乙,则( )
A.p甲=p乙 B.p甲>p乙 C.p甲<p乙 D.无法判断
【分析】甲乙两种放置方法,V甲<V乙,由液体质量相同,可得液体的密度关系,又因为h相同,根据液体压强公式p=ρgh分析。
【解答】解:由图可知,甲乙试管相同、横截面积相同,乙试管液柱长、体积大,即甲容器中的液体体积要比乙容器小,因液体质量相同,所以甲液体的密度比乙液体密度大,又因为两试管中液面等高,所以由液体压强公式p=ρgh可知,p甲>p乙。故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】根据图中所装液体情形和质量相等找出液体密度关系是本题关键;利用控制变量法作定性分析。
7.(2分)如图所示的实验中吸盘都保持静止,但所挂钩码已是吸盘所能提起的最大重物。对此,下列说法正确的是( )
A.甲图中大气对吸盘的压力等于钩码的重力
B.乙图中大气对下面吸盘的压力等于钩码的重力的
C.利用甲图的实验可以粗测大气压的值
D.利用乙图的实验可以粗测大气压的值
【分析】根据P=进行分析判断,要想测出大气压,则需要知道压力和接触面积的大小;根据甲乙两种情况下物体都处于平衡状态进行受力分析,再根据二力平衡条件判断力的大小,二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上,四个条件必须同时满足;据此答题。
【解答】解:A、甲图中吸盘在竖直方向受竖直向下的拉力和竖直向上的摩擦力,并且二力是一对平衡力;在水平方向受大气对吸盘的压力和墙对吸盘的支持力,二力也是一对平衡力;因此大气对吸盘的压力与钩码的重力没有任何关系,故A错误;
B、乙图中吸盘受到大气对下面吸盘向上的压力和物体对下面吸盘向下的拉力,并且这两个力是一对平衡力,故大气对下面吸盘向上的压力等于钩码的重力;故B错误;
C、由A选项的分析可知,甲图不能求出大气对吸盘的压力,故不可以粗测大气压的值;故C错误;
D、由B选项的分析可知,乙图能求出大气对吸盘的压力,再测出吸盘的面积,根据压强公式可以粗测大气压的值;故D正确。
故选:D。
【点评】正确地对物体进行受力分析、知道静止状态是平衡状态,处于平衡状态的物体受平衡力作用计算有用力的大小;重点是明确测定大气压的原理。
8.(2分)小明两次用力举高物体,第一次迅速举起,第二次缓慢举起到相同的高度,则( )
A.第一次做功少,两次做功的功率相同
B.第一次做功多,两次做功的功率相同
C.两次做功相等,但第一次做功的功率大
D.两次做功相等,但第二次做功的功率大
【分析】(1)两次举高物体时,物体的重力和被举高的高度相同,根据W=Gh比较两次做的功之间的关系;
(2)迅速举起时所用的时间比缓慢举起时所用的时间少,根据P=比较出两次的功率大小。
【解答】解:(1)两次过程中:物体重力不变,高度不变,根据公式W=Gh可知,两次所做功大小相等;
(2)根据公式P=可以看出,两次做的功一样多,第一次的时间小于第二次的时间,所以第一次的功率大于第二次的功率。所以C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了做功和功率公式的灵活应用,关键是知道功是指力与力的方向上移动距离的乘积。
9.(2分)小阳利用小车、多个相同砝码等器材探究二力平衡的条件,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.图甲中可将小车换成等大的木块
B.图甲中通过观察小车的运动状态来判断二力是否平衡
C.在图甲中的左盘内再放一个砝码,小车将向左匀速运动
D.图乙中桌面倾斜不影响该实验探究
【分析】(1)影响摩擦力的方法是减小压力、减小接触面的粗糙程度、变滑动为滚动,让两接触面分离;
(2)静止的物体或匀速直线运动的物体都受到平衡力的作用;
(3)二力平衡条件:大小相等、方向相反、在同一直线上,作用在同一物体上。
【解答】解:
A、实验时,要尽可能的使摩擦力小些,若将小车换成等大的木块,用滑动摩擦来代替滚动摩擦使得摩擦力增大,故A错误;
B、静止的物体或匀速直线运动的物体都受到平衡力的作用,因此实验中通过小车是否静止或匀速运动来判断二力是否平衡,故B正确;
C、在图甲中的左盘内再放一个砝码,左侧的拉力大于右侧的拉力,小车将向左做加速运动,故C错误;
D、图乙中若桌面倾斜,两侧的拉力大小虽然相等,但小车在斜面上重力和支持力方向不相同,重力和支持力不平衡,小车不能处于静止状态,所以桌面倾斜会影响该实验探究,故D错误。
故选:B。
【点评】探究二力平衡条件时,是用静止的物体进行探究的,匀速直线运动物体的二力平衡条件是推理得到的。
10.(2分)如图所示,在力的作用下,使甲、乙两个相同的物体在A、B两水平面上均做匀速直线运动,可以确定( )
A.甲的速度一定小于乙的速度
B.F甲所做的功一定小于F乙所做的功
C.甲、乙的运动状态都在发生改变
D.B水平面一定比A水平面粗糙
【分析】(1)甲乙都进行匀速直线运动,甲保持不同的速度进行匀速直线运动时,拉力大小都不变,乙也同理。
(2)做功多少跟力和距离有关,只有一个因素不能确定做功多少。
(3)物体运动方向和运动速度的改变都属于运动状态的改变。
(4)匀速直线运动的物体受到平衡力作用,根据平衡力条件求出滑动摩擦力大小,根据滑动摩擦力大小跟压力和接触面粗糙程度有关,判断接触面粗糙程度。
【解答】解:A、甲的速度可以小于乙的速度,可以等于乙的速度,可以大于乙的速度。不符合题意。
B、甲受到的拉力大于乙受到的拉力,但是不知道甲乙的运动距离,不能确定拉力做功多少。不符合题意。
C、甲乙都保持匀速直线运动,运动状态保持不变。不符合题意。
D、甲乙都保持匀速直线运动,甲乙受到的拉力和滑动摩擦力都相等,所以甲受到的摩擦力是4N,乙受到的滑动摩擦力是6N,滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,压力相同,滑动摩擦力越大,接触面越粗糙。所以B接触面更粗糙。符合题意。
故选:D。
【点评】压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变,物体保持不同的速度进行匀速直线运动时,拉力大小是相同的。
11.(2分)如图,一个装有适量水的薄壁轻质塑料筒漂浮在一杯液体中,则该液体的密度约为( )
A.2.1×103kg/m3 B.1.5×103kg/m3
C.0.7×103kg/m3 D.0.3×103kg/m3
【分析】物体漂浮时,受到的浮力等于重力;根据阿基米德原理和浮沉条件写出关系式,估测液体体积与排开的水的体积的大小,得出液体密度的大小。
【解答】解:一个装有适量水的薄壁轻质塑料筒漂浮在一杯液体中,根据浮沉条件可知:F浮=G=mg=ρ水gV水;
根据阿基米德原理可知:F浮=ρ液gV排,则:ρ水gV水=ρ液gV排,即:ρ水V水=ρ液V排,ρ液=ρ水;
由图可知,水的体积大约是排开的液体的体积0.7倍,则ρ液=0.7ρ水=0.7×1.0×103kg/m3=0.7×103kg/m3。
故选:C。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件、阿基米德原理的应用,难度不大。
12.(2分)轻质硬杆长为L,其一端用铰链固定在墙面上,另一端用弹簧测力计竖直向上吊起并处于水平位置。杆上悬挂一质量为m的物体并可在杆上移动。若杆上物体m的悬挂点P到测力计吊起点A端的距离为x。则测力计的示数F与x的关系图像是(不计杠杆重量)( )
A.
B.
C.
D.
【分析】杠杆是粗细均匀的硬杆,重心在杠杆的中点,当x为0时,动力臂等于阻力臂,所以拉力等于杠杆的重力。
【解答】解:根据杠杆的平衡条件:F×LOA=mg×(LOA﹣x),其中LOA、mg不变,随着x的增大,F逐渐减小,
当物体悬挂在A点时,此时x=0,即此处动力臂等于阻力臂,拉力的大小即为物体的重力,即F=mg;
当物体悬挂在O点时,此时x=L,即此处阻力臂等于0,拉力的大小变为零,即F=0,
综合分析:图B符合题意。
故选:B。
【点评】解决与杠杆平衡条件相关问题的基本方法:准确找出题中杠杆的五要素,再将对应的动力和动力臂、阻力和阻力臂,根据杠杆平衡条件分析解答。
二、(非选择题,共18小题,共76分)
13.(3分)夏天,如皋水绘园荷花池里的荷花竞相绽放时,很远的地方就能闻到花的香味,这是 扩散 现象,是由于 分子无规则运动 引起的;雨后天晴,池中荷叶上的水珠随荷叶拂动而滚动不止,当两滴滚动的水珠靠近时,会汇合成一滴较大的水珠,这说明分子间存在着相互作用的 引力 。
【分析】(1)物质的分子互相进入对方的现象就叫扩散现象.进入鲜花店时,香气扑鼻而来,长时间堆放煤的墙角,墙皮内部会变黑,把冰糖放入水中,过段时间水会变甜等现象都是扩散现象,扩散现象表明分子在不停地运动着.气体、液体、固体之间均能发生扩散现象;
(2)分子间存在着相互作用的引力和斥力,如固体和液体能保持一定的体积表明分子间存在引力;分子间的斥力使分子离得很近的固体和液体很难进一步被压缩.当分子距离很小时,分子间作用力表现为斥力;当分子间距离稍大时,分子间作用力表现为引力。
【解答】解:夏天,如皋水绘园荷花池里的荷花竞相绽放时,很远的地方就能闻到花的香味,属于扩散现象,是分子无规则运动的体现;分子间存在着相互作用的引力和斥力,雨后天晴,池中荷叶上的水珠随荷叶拂动而滚动不止,当两滴滚动的水珠靠近时,会汇合成一滴较大的水珠,这说明分子间存在着相互作用的引力。
故答案为:扩散;分子无规则运动;引力。
【点评】本题考查了分子间的作用力、扩散现象,属于基础题型。
14.(5分)小勇穿着旱冰鞋用力推墙时会离墙而去,说明力的作用是 相互的 ,使小勇离墙而去的施力物体是 墙 ,其大小 等于 小勇推墙所用力的大小(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
【分析】当受力物体受到一个力的作用时,同时也给施力物体一个力,这两个力为相互作用力;它们大小相等,方向相反,作用在一条直线上。
【解答】解:小勇穿着旱冰鞋用力推墙时,墙同时会给小勇一个推力,说明力的作用是相互的;使小勇离墙而去的是墙给小勇推力,墙是施力物体,其大小与小勇推墙所用力的大小相等。
故答案为:相互的;墙;等于。
【点评】本题考查了力作用的相互性,解此类题型,找出施力物体和施力物体是关键。
15.(4分)如图所示,将乒乓球竖直向上抛出,在A、B、C三点的速度分别为vA=4m/s,vB=2m/s、vC=0.不计空气阻力,如果乒乓球在经过B点时,重力突然消失,则乒乓球将做 匀速直线 运动,速度大小为 2 m/s,如果乒乓球在经过C点时,重力突然消失,则乒乓球将 保持静止状态 。乒乓球在C点的瞬间是静止的,这点受到的力是平衡力吗? 不是 。
【分析】根据牛顿定律进行分析,即物体在不受任何外力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态;
物体受平衡力处于平衡状态,受非平衡力处于非平衡状态。
【解答】解:根据牛顿第一定律我们知道,物体不受外力作用时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动,速度的大小和方向都不改变。抛出去的小球,不计空气阻力,小球只受重力作用,当小球在B点时,小球的速度大小为2m/s,而重力突然消失,则小球不受任何外力作用,所以小球将以2m/s的速度做匀速直线运动;而小球在C处的速度为0,当重力突然消失后,小球还保持原来的状态即静止状态;
乒乓球在C点的瞬间是静止的,乒乓球只受重力,处于非平衡状态,不是平衡力。
故答案为:匀速直线;2;保持静止状态;不是。
【点评】会对物体进行受力分析,牢记牛顿第一定律,会根据牛顿第一定律判断物体的状态。
16.(3分)一个体积为20cm3的小球,轻轻放入盛满水的溢水杯中,小球静止后排出水的质量为16g,此时小球所受浮力为 0.1568 N,小球的密度为 0.8×103 kg/m3,将小球取出,浸没在密度为0.8×103kg/m3的酒精中,松手后,它将会 悬浮 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。
【分析】(1)小球轻轻放入盛满水的溢水杯中时,根据阿基米德原理求出小球受到的浮力,假设小球完全浸没,根据阿基米德原理求出此时小球受到的浮力,然后比较两个浮力的大小,然后判断小球处于漂浮状态,再根据漂浮状态求出小球的重力,根据密度公式和重力公式求出小球的密度;
(2)比较小球和酒精的密度判断小球放入酒精中所处的状态。
【解答】解:(1)球轻轻放入盛满水的溢水杯中静止时,
根据阿基米德原理可得,小球受到的浮力:
F浮=G排=m排g=16×10﹣3kg×9.8N/kg=0.1568N,
假如小球完全浸没,则小球受到的浮力:
F浮′=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×20×10﹣6m3=0.196N,
∵F浮<F浮′,
∴小球静止时处于漂浮状态,小球的重力G=F浮=0.1568N,
∴小球的密度:
ρ====0.8×103kg/m3;
(2)∵小球的密度等于酒精的密度,
∴小球浸没在酒精中静止时处于悬浮状态。
故答案为:0.1568;0.8×103;悬浮。
【点评】本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件以及密度公式的灵活应用,关键是小球体积的判断和解答。
17.(3分)如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动,两次所用的时间相等,拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①和②.两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力做的功分别是W1、W2,两次拉力的功率分别是P1、P2,则F1 = F2,W1 > W2,P1 > P2(均选填“>”、“=”或“<”)。
【分析】(1)弹簧测力计拉动木块在水平面上匀速直线运动时,水平方向上木块受到拉力和滑动摩擦力作用,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。
滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。
(2)根据W=Fs判定功的大小。
(3)根据P=Fv判断拉力的功率。
【解答】解:(1)两次在水平地面上拉动同一木块,压力大小和接触面的粗糙程度均不变,故木块受到的滑动摩擦力大小不变;
木块在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,由s﹣t图象可知,木块两次都做匀速直线运动,所以拉力和摩擦力是一对平衡力,拉力等于滑动摩擦力,滑动摩擦力相等,拉力F相等,即F1=F2。
(2)由于拉力F和所用的时间t相等,从图象中可以判断出,相同时间内,第①次通过的路程大,即第①次运动的速度v大,根据W=Fs可知,第①次做的功多,即W1>W2。
(3)从图象中可以判断出,第①次运动的速度v大,根据公式P=Fv可知,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1>P2。
故答案为:=;>;>
【点评】本题通过图象可以判断木块进行匀速直线运动,匀速直线运动的物体受到平衡力作用,根据平衡力条件判断拉力和滑动摩擦力大小关系,根据P=Fv判断功率大小的变化。
18.(3分)质量为0.3kg的物体被10N的水平压力F压在竖直的墙上不动,如图所示,物体与墙壁之间的接触面积是0.01m2,则此时:墙壁受到的压力是 10 N,压强是 1000 Pa,物体受到的摩擦力是 3 N.(g取10N/kg)
【分析】(1)因为固体具有能够大小不变的传递力的特性。根据外界对物体的压力,可以确定物体对墙壁的压力。已知物体与墙壁之间的接触面积,利用p=可求得此时物体对墙壁的压强。
(2)此时的物体在竖直方向处于平衡状态,受到的墙壁对它竖直向上的摩擦力和重力是一对平衡力,根据二力平衡的条件结合物体可以确定摩擦力与重力大小相等。
根据物体的质量可以求得物体的重力进而得到物体受到的摩擦力。
【解答】解:(1)物体被10N的水平压力F压在竖直的墙上不动,由于固体能够大小不变的传递力,所以物体对墙壁的压力也是10N。
已知S=0.01m2,
则物体对墙壁的压强:p===1000Pa;
(2)物体的质量m=0.3kg,则物体受到的重力G=mg=0.3kg×10N/kg=3N。
此时物体处于平衡状态,在竖直方向上墙壁对它的摩擦力和物体的重力是一对平衡力,根据二力平衡的条件可知二力的大小相等,所以物体受到的摩擦力也是3N。
故答案为:10;1000;3。
【点评】此时的物体受到4个力的作用,水平方向上,外界对物体向左的压力和墙壁对它向右的压力,这两个力是一对平衡力;竖直方向上的重力和摩擦力是一对平衡力。
19.(4分)小明利用杠杆、刻度尺、金属块、烧杯、细线和适量的水制成一个测量液体密度的密度秤。以下是小明设计的实验步骤,请你按照他的实验思路,将实验步骤补充完整。
(1)如图甲将烧杯用细绳悬挂在杠杆D端,移动绳套到O点时,杠杆恰好在水平位置平衡这样做是为了平衡杠杆自重和 烧杯重 对测量密度的影响。该方案中要增加密度秤的量程可以 增大 (选填“增大”或“减少”)烧杯的质量。
(2)如图乙在烧杯中装入一定量的水,将质量为m的金属块挂在C处,使得杠杆水平平衡,测得CO的距离为5cm,OD的距离为4cm,则烧杯中水的质量为 1.25 m。
(3)在烧杯中装入相同 体积 (选填“质量”或“体积”)的液体,将金属块移至B处杠杆再次平衡,测出BC之间的距离为1cm,待测液体的密度ρ液= 1.2×103 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)
【分析】(1)因杠杆和烧杯都受重力作用,结合实验原理可知它们的重力都会对液体密度的测量造成影响,最初把烧杯挂在杠杆D端,移动绳套到O点时,杠杆恰好在水平位置平衡是为了平衡杠杆自重和烧杯重对测量密度的影响;根据G=mg=ρVg和杠杆的平衡条件分析如何增加密度秤的量程;
(2)分析杠杆的五要素,根据杠杆的平衡条件求出烧杯中水的质量;
(3)分析杠杆的五要素,根据杠杆的平衡条件和G=mg=ρVg列平衡方程得出待测液体的密度。
【解答】解:
(1)因杠杆和烧杯都受重力作用,结合实验原理可知它们的重力都会对液体密度的测量造成影响,所以,图甲中将烧杯用细绳悬挂在杠杆D端,移动绳套到O点时,杠杆恰好在水平位置平衡,是为了平衡杠杆自重和烧杯重对测量密度的影响;
此时O为支点,作用在D端的力等于烧杯的重力,另一个力是杠杆自身的重力,不难发现杠杆的重心在支点左侧,设其力臂为LG;因杠杆平衡,则有G杠杆LG=G杯×OD,G杠杆一定、杠杆重心的位置不变,当G杯增大时,O点应向右移动才能使杠杆平衡,即OD应减小,而O到最左端的距离增大【此处分析是为后面作铺垫】;
在烧杯中装入一定体积的液体后,通过移动金属块使杠杆再次平衡,当金属块移动到最左端时,所测液体的密度最大,则有G金属L左=G液×OD(其中L左为O点到最左端的距离),则G液=﹣﹣﹣﹣﹣﹣Ⅰ;
要增加密度秤的量程,即测得液体的最大密度增大,而液体体积一定,根据G液=m液g=ρ液V液g可知液体的最大重力增大;G金属一定,要G液增大,由Ⅰ式可知,L左应增大,OD应减小;
所以,结合前面分析可知应增大烧杯的质量(重力),才能达到增大密度秤量程的目的;
(2)如图乙在烧杯中装入一定量的水,将质量为m的金属块挂在C处,使得杠杆水平平衡,测得CO的距离为5cm,OD的距离为4cm,根据杠杆的平衡条件有:F1L1=F2L2:
m水g×4cm=mg×5cm﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
则烧杯中水的质量为:
m水=1.25m;
(3)根据m=ρV,
由①得:ρ水gV×4cm=mg×5cm﹣﹣﹣﹣﹣②;
在烧杯中装入相同体积的液体,将金属块移至B处杠杆再次平衡,测出BC之间的距离为1cm,则OB=6cm,根据杠杆的平衡条件有:
ρ液gV×4cm=mg×6cm﹣﹣﹣﹣﹣③
由待测液体的密度:
ρ液=1.2×103kg/m3。
故答案为:(1)烧杯重;增大;(2)1.25;(3)体积;1.2×103。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件及密度和重力公式的运用,其中要增加密度秤的量程的方法是难点。
20.(2分)如图所示,请画出热气球在竖直方向加速上升时的受力示意图(忽略空气阻力)。
【分析】热气球在竖直方向加速上升时受到重力和浮力的作用,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,由于热气球加速上升,因此受到浮力大于重力。
【解答】解:热气球在竖直方向加速上升时,受到重力和浮力的作用,且浮力大于重力,过热气球的重心,分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,并分别用G和F浮表示。如下图所示:
【点评】画力的示意图,首先要对物体进行受力分析,看物体受几个力,要先分析力的大小、方向和作用点,再按照画图的要求画出各个力。
21.(2分)如图丙,O为支点,L1为动力下的力臂,请作出此杠杆的动力F1和阻力F2的示意图。
【分析】阻力F2是重物对杠杆的拉力,明确其作用点和方向,按照力的示意图的画法画出阻力的示意图;根据力的作用线与力臂垂直的关系,作出动力F1的示意图。
【解答】解:阻力F2是重物对杠杆的拉力,作用点在杠杆上,方向竖直向下;过动力臂L1的右端,作垂直于L1的直线,与杠杆的交点为力F1的作用点,方向斜向右上方如图所示:
【点评】本题考查了力和力臂的作法,当杠杆平衡时,动力和阻力对杠杆的影响是:使杠杆的运动趋势是相反的。
22.(2分)请画出如图滑轮组最省力的绕线方法。
【分析】要使滑轮组省力,就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力,根据此特点可解此题。
【解答】解:对由一个动滑轮和两个定滑轮组成的滑轮组,可绕线方法有三股和四股两种,两种方法拉力的方向不同,有三股绕线的方法拉力方向向下;有四股绕线的方法拉力方向向上,根据题意小华站在地面上可知拉力方向向下,因此要从动滑轮绕起。如图所示:
【点评】此题考查了滑轮组的组装,滑轮组的绕线方法不同,拉力的方向不同,达到省力程度也不同。
23.(6分)小明同学“探究阻力对物体运动的影响”实验装置如图所示。
先后在水平面铺上粗糙程度不同的表面,做了三次实验,实验收集的数据如表中所示。
实验次数
水平面材料
阻力大小
小车运动的路程
1
棉布
最大
10cm
2
木板
较小
30cm
3
玻璃
最小
80cm
(1)在三次实验中,让小车在斜面上从静止滑下时,应保持同一 高度 。
(2)从实验中,得出的结论是:在其它条件相同时,平面越光滑,小车运动的距离越 远 ,即小车受到的阻力越 小 ,速度减小得越 慢 (填“快”或“慢”)
(3)由此可推出:如果运动的物体不受力的作用,它将在水平面上做 匀速直线运动 ,著名的 牛顿第一 定律就是在此基础上总结和推理出来的。
(4)根据图中情景可以判断以下说法正确的是 D
A.①是假设,②③是实验事实,④是实验推论 B.①②③④都是实验事实
C.①②是实验事实,③④是实验推论 D.①②③是实验事实,④是实验推论。
【分析】(1)本实验研究阻力对小车运动的影响,应采用控制变量法,控制其它因素对其影响,因此,控制小车的速度是非常关键的一步;
(2)通过观察实验现象,可以看出平面越光滑,小车运动的距离越长,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;
(3)此实验采取的是理想实验法,即在实验现象的基础上进行科学推理,得出理想状态下物体的运动情况,据此得出牛顿第一定律;
(4)小车在毛巾、棉布、木板上的运动是实际实验,小车在光滑水平面上的运动是推理,是理想实验。
【解答】解:
(1)根据控制变量法的要求,实验中应控制小车到达水平面时的初速度相同,因此,应使小车从同一斜面的同一高度滑下;
(2)观察实验数据可以看出,平面越光滑,小车运动的距离越长,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;
(3)实验采用了科学推理的方法,得出理想状态下小车的运动情况:如果运动物体不受力,它将做匀速直线运动,著名的牛顿第一定律就是在此基础上总结和推理出来的;
(4)①②③都可以通过实验来进行验证,只有④是不可能保证其不受任何阻力作用的,因此只有选项D符合题意。
故答案为:(1)高度;(2)远;小;慢; (3)匀速直线运动;牛顿第一;(4)D。
【点评】控制变量法的运动用是这一实验的主要特点之一,同时我们更应该关注的是此实验中科学推理,也就是理想实验法的运用,在初中物理实验中,最典型的理想实验法的实验就是本实验和探究真空能否传声(真空铃实验),是我们应该重点了解的。
24.(5分)小明同学利用吸盘、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)实验时将蘸水的吸盘放在平滑玻璃板上,用力挤压吸盘,这样做的目的是 排尽吸盘内的空气 。
(2)量出吸盘与玻璃板接触面的直径d,如图所示,用弹簧测力计钩着挂钩缓慢向上拉,直到吸盘脱离玻璃板面,记录弹簧测力计的示数为F,则大气压的值可表示为p= 。
(3)小明又把玻璃板分别斜放、立放,使弹簧测力计向不同方向拉吸盘,也都测出了大气压的值,这说明 大气向各个方向都有压强 。
(4)实验过程中,利用直径为2cm的吸盘和量程是0~20N的弹簧测力计 不能 (选填“能”或“不能”)完成实验,理由是 大气压力大于弹簧测力计的量程 。
【分析】通过比较吸盘内和吸盘外的压强,当外界压强大于内部压强时,大气压产生较大的压力作用在吸盘上;
(1)用力挤压是为了排净吸盘内的空气,这一步非常重要;
(2)根据S=πr2计算吸盘面积,根据p=计算大气压强;
(3)在各个方向都测出了相近的大气压值,说明向各个方向都存在大气压;
(4)小量程的弹簧测力计是否能行,我们要根据公式F=pS算出压力。
【解答】解:(1)蘸水和用力挤压吸盘都是为了尽量将吸盘内的空气排干净,这样里面没有气压,外面的大气压才能将其紧紧压在玻璃板上;
(2)大气对吸盘的压力等于弹簧测力计的拉力,即F,吸盘的面积是S=πr2=π ( )2,因此大气压数值的计算式是p==;
(3)大气压强也像液体的压强一样,是向各个方向都有的;
(4)直径为2cm的吸盘的横截面积:S′=πr2=π×(0.01m)2=3.14×10﹣4m2
根据公式F=pS′=1.0×105Pa×3.14×10﹣4m2=31.4N>20N,所以用量程0﹣20N的弹簧测力计是不能测出大气压的大小的。
故答案为:(1)排尽吸盘内的空气;(2);(3)大气向各个方向都有压强;(4)不能;大气压力大于弹簧测力计的量程。
【点评】本题考查了学生对压强公式、大气压存在的验证实验的了解与掌握,要知道验证大气压存在的一些实验,会根据压强的计算公式分析大气压强的测量方法,以及需要测量的物理量。
25.(7分)小华用一个弹簧测力计、一个圆柱体、两个底面积均为200cm2的薄壁烧杯(分别装有一定量的酒精和水),对浸在液体中的物体所受的浮力进行探究,其中C、D分别是圆柱体刚好浸没在酒精和水中的情况。如图甲表示探究过程及有关数据。(酒精密度为0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)实验中使用弹簧测力计测量拉力前,应将测力计处于 竖直 方向将指针调至“0”刻度线上。
(2)比较图甲中A、B、C的数据,可以得出浮力的大小与 物体排开液体的体积 有关。
(3)如图甲中D所示,圆柱体浸没在水中所受的浮力是 4 N。
(4)如图乙所示,完成实验后,小华将烧杯中水倒出,将该圆柱体放在烧杯底部,然后向烧杯倒入另一种液体,圆柱体受到的浮力F浮与容器内液体的深度关系如图丙所示,圆柱体始终处于沉底状态,则该圆柱体的底面积为 0.005 m2;未倒液体前圆柱体对容器底部的压强为 1200 Pa,液体的密度为 1.15×103 kg/m3。
(5)由图甲中A到C的过程中,圆柱体的重力做功是 0.36 J。
【分析】(1)重力的方向是竖直向上,要测量重力需要将测力计处于竖直方向将指针调至“0”刻度线上;
(2)比较图甲中A、B、C的相同量和不同量得出结论;
(3)根据称量法算出酒精中的浮力,根据阿基米德原理算出排开酒精的体积和在水中的浮力;
(4)根据图象中浮力的变化分析;根据阿基米德原理求出液体密度;
根据公式p=计算压强的大小;
(5)根据△h=算出物体完全进入水中时液面升高的高度,算出由A到C的过程中重物下降的高度△h′,根据W=G△h′算出圆柱体的重力做功。
【解答】解:(1)重力的方向是竖直向下,要测量重力需要将测力计处于竖直方向将指针调至“0”刻度线上;
(2)比较图甲中A、B、C的数据知,物体浸入酒精中的体积不同,即排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,浮力不同,可以得出浮力的大小与
排开液体的体积有关;
(3)空气中弹簧测力计的示数G=6N,完全浸没在酒精中弹簧测力计的示数为2.8N,
则圆柱体受的浮力F浮=G﹣F=6N﹣2.8N=3.2N;
根据F浮=ρ液V排知,
圆柱体的体积为:V=V排===4×10﹣4m3,
圆柱体在水中的浮力为:F水浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N;
(4)将该合金块放在烧杯底部,然后向烧杯中倒另一种液体,液体深度增至8cm以后,浮力不再变化,说明圆柱体的高度为8cm,
由(3)知圆柱体的体积V=4×10﹣4m3,
圆柱体的底面积为:S===0.005m2
未倒液体前圆柱体对容器底部的压强为:p====1200Pa;
根据F浮=ρ液V排知,
液体的密度为:ρ液===1.15×103kg/m3;
(5)物体完全进入酒精中时液面升高的高度为:
△h===0.02m,
由A到C的过程中重物下降的高度为:△h′=0.08m﹣0.02m=0.06m,
圆柱体的重力做功是:W=G△h′=6N×0.06m=0.36J。
故答案为:(1)竖直;(2)物体排开液体的体积;(3)4;(4)0.005;1200;1.15×103;(5)0.36。
【点评】本题是一道综合题,综合考查了学生的实验和计算能力,理解阿基米德原理是解答本题的关键。
26.(6分)学习了杠杆知识后,小红利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件。她所选择的器材有:铅笔、橡皮若干(每块橡皮质量为10g)、细线、刻度尺等。
(1)她将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲所示,若想调节铅笔水平平衡,她应将细线向 左 (左/右)移动。
(2)调节水平平衡后,她用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧,如图乙所示。她所测数据记录在下表中:
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
F1l1/N•m
F2l2/N•m
0.2
0.02
0.1
0.04
0.004
0.004
记录数据后,同桌的小亮按现有方案得出如下结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”,小红说这个结论与杠杆平衡条件不相符。为了进一步完善实验,得出普遍规律,小红接下来的做法应该是 。
A.改变力的大小 B.改变力的方向 C.改变力的作用点
(3)在实验过程中,铅笔水平平衡后(如图乙),小红不小心将前端细长的铅笔芯弄断了(如图丙),她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到左端细线下方固定(如图丁),则松手后铅笔 。
A.左端下沉 B.右端下沉 C.仍然水平平衡
(4)学习了功的知识后,小红回看之前杠杆记录的数据,她想能否将表格中F1L1/N•m单位N•m换成J?根据功的定义,你觉得可以换吗? 不可以 (可以/不可以)。
【分析】(1)根据杠杆的偏转方向判断重心的位置确定细线移动的方向;
(2)从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂;从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂;
(3)铅笔芯折断后,固定在左端细线下,据此分析杠杆力臂的变化,根据杠杆平衡的条件分析解答;
(4)根据功的概念分析功的单位J与杠杆平衡条件中力与力臂的乘积FL/N•m的不同
【解答】解:
(1)由图可知,铅笔静止后左端下沉,说明杠杆的重心在细线悬挂处的左侧,若想调节铅笔水平平衡,应将支点向左移动,即细线向左移动;
(2)“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”,是在杠杆在水平位置平衡且动力和阻力的方向都是竖直向下的条件下得出的,也就是实验过程中没有改变动力或阻力的方向,故B正确;
(3)由丁图可知,把折断的铅笔芯放到左端细线下方固定,对于杠杆来说,杠杆两侧的重力不变,但是杠杆左侧的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,
G左L左<G右L右,杠杆不能在水平位置平衡,杠杆右端下沉,故B正确;
(4)功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积,功的单位是焦耳(J),杠杆平衡条件中力与力臂垂直,所以力与力臂的乘积FL/N•m不是功,所以不能把表格中F1L1/N•m单位N•m换成J。
故答案为:(1)左;(2)B;(3)B;(4)不可以。
【点评】此题是探究杠杆平衡条件的实验,考查了杠杆的调平及实验中应注意的问题,在实验中为得到普遍性的规律,应多测几组数据进行分析。
27.(7分)如图所示,薄壁圆柱形容器A和正方体B置于水平地面上,容器A足够高,底面积为0.03m2,盛有0.2m深的水;正方体B质量为2kg,边长为10cm。(g取10N/kg)
(1)求容器A中水的重力;
(2)求图中正方体B对水平地面的压强;
(3)将正方体B轻轻投入容器A的水中,求正方体B静止时所受的浮力。
【分析】(1)已知A的底面积和水的深度,可求得水的体积,由ρ=可求得水的质量,由G=mg可求得容器A中水的重力;
(2)正方体B对水平地面的压力等于其重力,已知正方体B的边长可求底面积,由p=可求得正方体B对水平地面的压强;
(3)求得B的密度与水的密度比较,确定物体的状态,然后可求得正方体B静止时所受的浮力。
【解答】解:(1)容器A中水的体积V水=SAh=0.03m2×0.2m=6×10﹣3m3,
由ρ=可得,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×6×10﹣3m3=6kg,
容器A中水的重力G水=m水g=6kg×10N/kg=60N,
(2)B的底面积SB=0.1m×0.1m=0.01m2,
B的重力GB=mBg=2kg×10N/kg=20N,
正方体B对水平地面的压力F=GB=20N,
正方体B对水平地面的压强p===2×103Pa;
(3)B的体积VB=0.1m×0.1m×0.1m=0.001m3,
B的密度ρB===2×103kg/m3,
因为B的密度ρB大于水的密度,所以正方体B轻轻投入容器A的水中,B沉底,此时排开水的体积V排=VB=0.001m3,
则正方体B静止时所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N.kg×0.001m3=10N,
答:(1)容器A中水的重力为60N;
(2)图中正方体B对水平地面的压强为2×103Pa;
(3)正方体B静止时所受的浮力为10N。
【点评】此题考查液体压强、浮力大小的计算,关键是求出正方体B的密度与水的密度比较,确定B的状态,然后利用F浮=ρ水gV排求得B静止时受到的浮力。
28.(6分)小明用如图所示的滑轮组将重为180N的物体在2s内匀速吊起1m,小明所用拉力F为100N,若不计绳重和摩擦,求:
(1)滑轮组的机械效率;
(2)拉力F做功的功率;
(3)若用该装置匀速提起240N的重物,需要的拉力为多大?
【分析】(1)根据图示滑轮组可知绳子的有效股数,根据s=nh求出绳子自由端移动的距离,利用W=Fs求出拉力做的总功,再利用W=Gh求出拉力做的有用功,根据η=×100%求出滑轮组的机械效率;
(2)利用P=求出拉力F做功的功率;
(3)不计绳重和摩擦,根据F=(G+G动)求出动滑轮的重力,若用该装置匀速提起240N的重物,再根据F=(G+G动)求出需要的拉力。
【解答】解:(1)由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=2,
则绳子自由端移动的距离:s=nh=2×1m=2m,
拉力做的总功:W总=Fs=100N×2m=200J,
拉力做的有用功:W有=Gh=180N×1m=180J,
滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=90%;
(2)拉力F做功的功率:P===100W;
(3)因不计绳重和摩擦,
所以,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力:G动=nF﹣G=2×100N﹣180N=20N,
若用该装置匀速提起240N的重物,需要的拉力:F′=(G′+G动)=×(240N+20N)=130N。
答:(1)滑轮组的机械效率为90%;
(2)拉力F做功的功率为100W;
(3)若用该装置匀速提起240N的重物,需要的拉力为130N。
【点评】本题考查了做功公式和功率公式、滑轮组机械效率公式、滑轮组绳子拉力公式的应用,明确滑轮组绳子的有效股数是关键。
29.(8分)阅读短文,回答问题。
如图甲所示,2019年4月国产第二艘航母完成第五次出海试航,航母搭载的舰载机质量为5150kg,舰载飞机与甲板的总接触面积为5000crn2.飞机的推重比是指飞机发动机所产生的总推力与飞机总重量的比值。该舰载机以720km/h速度飞行时的推重比为1.2.
(1)下列说法中错误的是 C
A.航母的外壳采取硬度大的特种钢板制成的
B.航母静止在海面上受到平衡力
C.舰载机加速起飞过程中,惯性将变大
D.航母从江面航行到海面,航母将上浮一些
(2)海上刮西风,为便于舰载机起飞,航母航向应调整为 向西 (选填“向东”或“向西”)航行。舰载机降落到甲板后,会受到阻拦索的阻挡而减速,是为了防止飞机因 惯性 继续滑行而掉入海中。
(3)舰载飞机对甲板的压强为 1.03×105 Pa.若因执行任务其中两架舰载机起飞后,则航母排开海水的体积减少了 10 m3.(海水的密度为1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
(4)舰载机以720km/h速度飞行1080km,需要 1.5 h,其发动机推力的功率为 1.236×107 W(可以认为舰载机的总重不变)。
(5)航母上的工作人员在不同海域取样部分海水,并利用以下方法测量某次取得的海水的密度。方法:取一个圆柱形杯身的杯子(杯子厚度忽略不计),先在其中装水密封后,放在水平桌面上,如图乙所示;再将杯子分别倒置在盛有水和海水的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图丙和丁所示,则图丁中所取样的海水密度为 1.1×103 kg/m3.(水的密度为1.0×103kg/m3)
【分析】(1)航母自身重,吃水深度大,还要抗打击,耐腐蚀,因此其材料要求用硬高大的特种钢材制成;
静止的物体受到平衡力的作用;惯性是物体的属性,其大小只与物体的质量有关;漂浮在水面的物体,其浮力大小等于重力,由阿基米德原理判断。
(2)气体和液体都属于流体,在流体中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大;一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质,叫惯性,惯性的大小和质量有关;
(3)静止在水平面上的物体,对水平面的压力大小于等于物体的重力,由p=解题;两架舰载机起飞后,计算航母所减小的浮力,由阿基米德原理解题;
(4)根据题中条件,由t=求出所用的时间,再根据P=Fv求出功率;
(5)根据杯子在水中和在图丙的液体中受的浮力相等列出等式,解出液体密度。
【解答】解:(1)A、航母自身重,吃水深度大,还要抗打击,耐腐蚀,因此其材料要求用硬高大的特种钢材制成;故A正确,不符合题意;
B、航母静止在海面上受到受到浮力和重力的作用,它们是一对平衡力,故B正确,不符合题意;
C、惯性是物体的属性,其大小只与物体的质量有关,与速度无关,舰载机加速起飞过程中,惯性将不变;故C错误,符合题意;
D、航母从江面航行到海面,所受的浮力不变,海水的密度大于江水,由V排=可得,航母在海中排开海水的体积比江水少,航母将上浮一些。故D正确,不符合题意。
故选C;
(2)海上刮西风,“辽宁号”航向应调整为向西行驶,飞机迎风起飞,机翼上面空气流速会更大,压强更小,更有利于飞机起飞;惯性的大小和质量有关,飞机质量较大,因此惯性较大,降落到甲板后,受到阻拦索的阻挡而减速。
(3)舰载飞机对甲板的压力:F压=G=mg=5150kg×10N/kg=51500N,
舰载飞机对甲板的压强:p===1.03×105Pa;
两架舰载飞机起飞前后,航母受到的浮力分别为:
F浮=G航母=ρ液gV排,F浮′=G航母﹣G飞机=ρ液gV排′,
根据阿基米德原理可得排开海水的体积减少量:
△V=V排﹣V排′=﹣===10m3。
(4)所需要的时间:t===1.5h;
由题可知,舰载机以720km/h速度飞行时的推重比为1.2。
可得推力:F推=1.2G=1.2×51500N=61800N,
发动机推力的功率为:P=F推v=61800N×=1.236×107W;
(5)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在海水中受的浮力相等,
F浮水=F浮海水,
ρ水gV排=ρ海水gV排′,
ρ水g(V水+Sh2)=ρ海水g(V水+Sh3),
因为水的体积V水=Sh1,图中h1=0.10m,h2=0.032m,h3=0.02m,
解得:ρ液=1.1×103kg/m3。
故答案为:(1)C;(2)向西;惯性;(3)1.03×105;10;1.5;1.236×107;1.1×103。
【点评】本题考查了压强公式、重力公式、阿基米德原理和物体漂浮条件的应用,关键是知道水平面上物体的压力与自身的重力相等以及知道舰载飞机起飞前后航母始终漂浮,计算过程要注意单位的换算。
30.如图(a)、(b)所示表示力的两种作用效果,如图(a)主要说明力可以改变物体的 形状 ,如图(b)主要说明力可以改变物体的 运动状态 。
【分析】力的作用效果有:①改变物体的运动状态(运动状态的改变包括运动速度大小的改变和运动方向的改变);②改变物体的形状。
【解答】解:由图(a)可知,气球的形状发生了改变,表示力能使物体发生形变;
由图(b)可知,气球飞出,所以(b)图主要表示力能使物体的运动状态发生改变。
故答案为:形状、运动状态。
【点评】本题考查学生对力的作用效果的掌握,属于力学基础知识的考查,比较简单。
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