广西贵港市港南区2021-2022学年八年级下学期期末物理试卷
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一、单项选择题(每小题3分,共30分)每小题只有一个正确的选项,请用2B铅笔将答题卡对应题目的答案标号涂黑,如需改动,必须先用橡皮擦干净后,再改涂其他答案标号。
1.(3分)物理知识与人们的生活息息相关,以下物理现象及解释正确的是( )
A.水往低处流是由于流动的水具有惯性的缘故
B.高压锅煮饭熟得快,是因为气压增大沸点降低的缘故
C.啄木鸟的嘴很尖细,可以增大压强,从而凿开树干捉到躲藏在深处的虫子
D.坐软皮沙发较舒服是因为人与沙发的接触面较大,人受到的压力较小的缘故
2.(3分)下列现象中,与大气压无关的是( )
A.用注射器给病人注射药液
B.用吸管吸饮料
C.塑料吸盘“粘”在墙上
D.用活塞式抽水机抽水
3.(3分)如图是某学生投篮时的场景,下列说法正确的是( )
A.将篮球举过头顶不动时,人对篮球做了功
B.篮球离开手后继续运动,是因为篮球受到惯性的作用
C.投出去的篮球最终会落向地面,是因为篮球受到重力的作用
D.该学生站在地面上不动时,他对地面的压力与地面对他的支持力是一对平衡力
4.(3分)关于下列现象的解释,正确的是( )
A.海绵易被压缩说明分子间存在间隙
B.绳子很难被拉断说明分子间存在着引力
C.“破镜不能重圆”是因为玻璃分子间存在着斥力
D.擦黑板时,粉笔灰到处飞扬,说明物质的分子在永不停息地做无规则运动
5.(3分)2022年北京冬奥会开幕式开场惊艳世界的一幕,如图所示。质量为3t的奥运五环“破冰而出”被匀速竖直提升至13m的高空。则奥运五环在上升的过程中( )
A.惯性大小不变,动能逐渐增大
B.惯性逐渐减小,重力势能也减小
C.动能保持不变,且机械能不变
D.重力势能增大,机械能逐渐增大
6.(3分)下列有关潜艇的说法,正确的是( )
A.潜艇上浮靠的是升力
B.潜艇在海面下上浮时浮力增大,下沉时浮力减小
C.潜艇在悬浮和漂浮时都处于平衡状态,因此所受浮力相等
D.潜艇在海面下上浮和下沉所受浮力不变,改变的是潜艇的重力
7.(3分)如图所示的工具中,在使用时属于费力杠杆的是( )
A.食品夹 B.裁纸刀
C.瓶盖起子 D.羊角锤
8.(3分)将一支密度计先后放入甲、乙两容器中,如图所示,两容器中的液体的密度分别是ρA、ρB,密度计受到的浮力分别是FA、FB,则密度和浮力的关系分别满足( )
A.ρA=ρB,FA>FB B.ρA<ρB,FA>FB
C.ρA<ρB,FA=FB D.ρA>ρB,FA=FB
9.(3分)如图所示,F1=4N,F2=3N,此时物体A相对于地面静止,物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动(不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦)。下列说法错误的是( )
A.F2的功率为0.6W
B.弹簧测力计读数为9N
C.物体A受到的摩擦力为4N
D.物体B受到的摩擦力为6N
10.(3分)甲物体放置在水平地面上时,对地面的压强为6×105Pa。现将甲物体用细绳挂在轻质杠杆的A端,杠杆的B端悬挂乙物体,如图所示,当杠杆在水平位置平衡时,甲物体对地面的压强为2×105Pa,已知:乙物体的质量为2kg,AO:AB=1:4,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.甲物体的重力为120N
B.甲物体的底面积为2×10﹣4m2
C.杠杆B端所挂物体质量增加0.5kg,甲物体对地面的压强恰好为0
D.移动支点O的位置,使OA:OB=2:9时,甲物体恰好被拉离地面
二、填空题(每空1分,共20分)
11.(2分)实验物理学先驱 用理想实验有力地反驳了“物体运动需要力维持”的错误观点, 在此基础上进一步归纳概括得出了著名的惯性定律。(以上两空均选填“亚里士多德”“伽利略”“牛顿”或“爱因斯坦”)
12.(2分)居家开窗通风和勤洗手都能有效降低新冠病毒感染的可能性。洗手后用力甩手,可以把手上的水甩掉,这是因为水具有 ;水在下落过程中重力势能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
13.(2分)古诗文中有许多描述自然现象的优美诗句。如“无边落木萧萧下,不尽长江滚滚来”,从物理学的角度看,“不尽长江滚滚来”所揭示的机械能的转化关系是 能转化为 能。
14.(2分)为避免候车乘客被“吸”向火车,人必须站在距站台边缘一定距离的安全线以外的区域候车。这是因为列车进站时车体附近空气流速 ,压强 的缘故。
15.(2分)如图所示,弹簧测力计的测量范围是 N,弹簧测力计的示数是 N。
16.(2分)小华同学的质量为48kg,他每只脚与地面的接触面积是150cm2,当他双脚站立时对地面的压力是 N,行走时对地面的压强是 Pa。(g取10N/kg)
17.(2分)如图所示是一辆不慎驶入水中汽车的车门,随着水位升高,车门上A处受到水的压强将 。若车门在水下部分的面积为0.8m2,受到水的平均压强为5×103Pa,g=10N/kg,此时车门所受水的压力为 N,相当于 kg水压在车门上,因此,建议汽车不慎驶入水中时,应立即设法从车内逃离,避免生命危险。
18.(2分)如图所示,用固定在竖直墙上的直角三角形支架ABC放置空调室外机,已知AB长为40cm,AC长为30cm。室外机的质量为36kg,室外机的重力作用线正好通过AB中点,则A处钉受到的水平拉力F为 N(支架重力忽略不计)。为了安全,从力学角度分析,室外机的位置应尽量 (填“靠近”或“远离”)墙壁。
19.(2分)如图所示物体重100N,用滑轮组使物体沿水平面以0.2m/s的速度匀速运动10s,所用水平拉力F为20N,若物体水平运动时受到的摩擦力为45N,在运动过程中拉力F的功率为 W,该滑轮组的机械效率为 。
20.(2分)如图所示,底面积为1×10﹣2m2薄壁轻质圆柱形容器A(容器足够高)放置于水平地面上,里面盛有0.66m深的水;将另一质量为5.4kg,底面积为5×10﹣3m2的实心圆柱体B竖直放入容器A中,待水静止后,此时水深为1.2m,圆柱体B上表面露出水面高度为0.12m。则容器中水的质量为 kg;圆柱体B的密度为 kg/m3。
三、作图和实验探究题(29分)
21.(2分)如图所示,货物A随小车B一起向右做匀速直线运动,请在图中作出货物A所受力的示意图。
22.(3分)如图甲所示是一种蔬菜挤水器,其手柄可以看做一个杠杆,图乙是其简化的示意图,请在图乙中画出阻力臂L2及在A点施加的最小动力F1的示意图。
23.(2分)小刚向站在地面上把重物提升,请在图中用笔画线代替绳子,帮小刚将两个滑轮连成滑轮组。
24.(3分)小刚学习“看不见的运动”知识时,进行了如图所示的几个实验:
(1)将50mL的水和50mL的酒精充分混合,混合后水与酒精的总体积为95mL,这个现象说明分子间有 。
(2)向静置在桌面上的透明玻璃水杯水中滴入碳素墨水(图甲),过一段时间后观察到如图乙所示的现象,这个现象说明液体分子在永不停息地做 。
(3)如图丙所示,将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起,两个铅块就会结合在一起,即使下面吊一个重物也不会将它们拉开,这一现象表明 。
25.(5分)探究“阻力对物体运动的影响”的实验如图所示。
(1)实验中让小车从斜面顶端自由滑下,目的是使小车在水平面上开始滑行时 相同。
(2)对比图中小车运动的距离可知:在其他条件相同时,平面越光滑,小车受到的摩擦力越 ,小车前进的距离就越 。由此联想到下雨天驾驶汽车时要适当 (选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离。
(3)爱动脑筋的小亮说:“在以上器材的基础上,再添一个小木块,就可以探究动能和 的关系。”
26.(6分)下面是小聪和小明做“测滑轮组的机械效率”的实验。
(1)小聪和小明两人用弹簧测力计测钩码重量时的情形分别如图甲、乙所示,你认为 是正确的(选填“甲”或“乙”)
(2)他们正确进行实验后,测出如表中的数据,实验装置如图丙、丁所示。
物理量
实验1
实验2
钩码重G/N
4
4
钩码上升的高度h/m
0.1
0.1
绳端拉力F/N
2.0
1.4
绳端移动距离s/m
0.3
0.5
机械效率η
67%
①通过表中数据可分析出实验1是用 图所示的装置做的实验,实验2是用 图所示的装置做的实验,实验2的机械效率为 。
②通过实验1和实验2的数据分析可得出结论:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率 。
(3)结合生产生活实际,下列方法中可提高滑轮组机械效率的是 。
A.增大绳重
B.减轻动滑轮重
C.加快物体提升的速度
27.(8分)在探究“杠杆的平衡条件”实验中
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。调节杠杆在水平位置平衡的目的是: 。
(2)使杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态还有一个目的是为了消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,这时杠杆重力的力臂为 。
(3)小明在图甲所示的A位置挂上两个钩码,可在B位置挂上 个钩码,使杠杆在水平位置平衡,杠杆平衡后,再在A、B两处各加挂一个钩码,杠杆的 端将会下沉。小明经过多次实验,得出杠杆的平衡条件是: (用公式表示)。
(4)小明改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉,若每个钩码重0.5N,当杠杆在水平位置平衡时,测力计示数将 (选填“大于”、“等于”或“小于”)1N。
(5)本实验需要进行多次实验收集数据,下列多次实验目的与本实验相同的是 .
A.测物体的密度;
B.探究物重与物体质量的关系;
C.用刻度尺测量物体的长度
四、解答题(21分)解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要演算步骤,只写出最后答案,而未写出主要演算过程的,不能得分,答案必须明确写出数值和单位。
28.(5分)随着科技的发展,低碳环保电瓶车的出现极大地方便了人们的出行。小明的妈妈驾驶电瓶车送小明上学。若电瓶车与小明及妈妈的总质量为150kg,电瓶车与地面总接触面积为100cm2,假设小明的妈妈驾驶电瓶车是匀速行驶的,电瓶车的牵引力恒为100N,从家到学校的路程是1.5km,用时5min,求:
(1)电瓶车受到地面的摩擦力;
(2)电瓶车对地面的压强;
(3)电瓶车牵引力的功率。
29.(8分)如图,轻质杠杆AB可绕O点转动,在A、B两端分别挂有边长为10cm,重力为20N的完全相同的两正方体C、D,OA:OB=4:3;当物体C浸入水中且露出水面的高度为2cm时,杠杆恰好水平静止,A、B两端的绳子均不可伸长且均处于张紧状态。(g=10N/kg)求:
(1)物体C的密度;
(2)杠杆A端受到绳子的拉力;
(3)物体D对地面的压强。
30.(8分)如图所示,高为1.3m,底面积分别为0.15m2和0.05m2的甲、乙两个轻质薄壁圆柱形容器在下部用轻质细管连通后方在水平地面上,且容器内盛有1m深的水,若将一体积为0.04m3的实心小球慢慢地放到甲容器中的水里(注:细管内的水忽略不计,已知ρ球=1×103kg/m3,g=10N/kg),求:
(1)放入小球前水对甲容器底部的压强p甲;
(2)球在水中静止时受到的浮力;
(3)球在水中静止时,甲乙整个容器对水平地面的压强;
(4)球在水中静止时,水对乙容器底部压力的增加量ΔF乙。
2021-2022学年广西贵港市港南区八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单项选择题(每小题3分,共30分)每小题只有一个正确的选项,请用2B铅笔将答题卡对应题目的答案标号涂黑,如需改动,必须先用橡皮擦干净后,再改涂其他答案标号。
1.【分析】(1)地球附近的一切物体由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力,重力的方向指向地心,所以重力的方向是竖直向下;
(2)高压锅通过增大锅内气压的办法来提高水的沸点,从而缩短煮饭时间;
(3)增大压强的方法:是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强。
【解答】解:A、水往低处流,是因为水受到地球的作用力,这个力叫重力,施力物体是地球,其方向总是竖直向下;故A错误;
B、高压锅是通过增大锅内气体压强的办法来提高水的沸点,从而缩短加热时间的,故B错误;
C.啄木鸟的嘴很尖细,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,从而凿开树干捉到躲藏在深处的虫子,故C符合题意;
D、坐软皮沙发较舒服是由于人与床垫的接触面积增大,在压力一定时,减小了压强,故D错误;
故选:C。
2.【分析】大气压的作用随处可见,茶壶倒水、吸管吸饮料、吸盘等都离不开大气压的作用。
【解答】解:
A、用注射器注射药液是由于受到推力作用的缘故,与大气压无关,故A符合题意;
BCD、用吸管吸饮料、塑料吸盘“粘”在墙上,用活塞式抽水机抽水,三个实例都由于大气压作用的缘故,所以这些现象都与大气压有关,故BCD不符合题意。
故选:A。
3.【分析】(1)做功包含的两个必要条件:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离;
(2)根据惯性定律进行分析,任何物体都有保持原来运动状态的性质;
(3)地球表面及附近的一切物体都受到重力的作用,重力的方向竖直向下;
(4)根据二力平衡的条件进行分析,即大小相等,方向相反,作用在一条直线上,作用在一个物体上。
【解答】解:A、将篮球举过头顶不动时,人对篮球施加力,篮球在力的方向没有移动距离,所以不做功,故A错误;
B、篮球离开手后,继续运动是因为篮球具有惯性,而不能说受到惯性的作用,故B错误;
C、重力的方向竖直向下,所以投出去的篮球最终会落向地面,故C正确;
D、该学生站在地面上不动时,他对地面的压力与地面对他的支持力作用在不同物体上,不是一对平衡力,故D错误。
故选:C。
4.【分析】(1)分子间存在间隙;
(2)分子运动属于扩散现象,是肉眼看不见的运动,机械运动是物质的运动,是宏观上的运动,是看的见的运动;
(3)分子间存在相互作用的引力和斥力,只有在达到一定距离时,这种力才能表现出来。
【解答】解:A、海绵内部有大量肉眼可见的气孔,海绵被压缩只是气孔变小了,并不是分子间隙变小,因此不能说明分子间有间隙,故A错误;
B、绳子很难被拉断,是由于分子间有相互作用的引力,故B正确;
C、“破镜不能重圆”是因为分子之间间隔过大,而使分子之间的引力和斥力都太小,所以“破镜不能重圆”,故C错误;
D、粉笔灰是固体小颗粒,并不是分子,分子不能用肉眼直接看到,因此粉尘飞扬不是分子的无规则运动,不能说明物质的分子在永不停息地做无规则运动,故D错误。
故选:B。
5.【分析】(1)惯性是物体保持原来的运动状态的性质,其大小只与质量有关;
(2)动能大小与物体的质量和速度有关,物体的质量越大、速度越大,动能越大;重力势能的大小与物体的质量、高度有关;机械能为动能和势能的和。
【解答】解:A、惯性只与物体的质量有关,动能大小与物体的质量和速度有关,奥运五环“破冰而出”被匀速竖直提升的过程中,五环的质量不变,速度不变,所以惯性和动能都不变,故A不符合题意;
B、重力势能与物体的质量和高度有关,被提升的过程中,高度增大,所以重力势能增大,故B不符合题意;
C、动能不变,重力势能增大,所以机械能增大,故C不符合题意;
D、动能不变,重力势能增大,所以机械能增大,故D符合题意。
故选:D。
6.【分析】潜水艇在水面以下,排开水的体积一定,所受浮力一定,在海面下上浮和下沉靠的是改变自身重力,在海面漂浮时,排开水的体积减小,所受浮力减小。
【解答】解:潜艇上浮靠的是减小自身重力,故A错误。
潜艇在海面下上浮和下沉时所受浮力不变,因为排开水的体积不变,故B错误。
潜艇在漂浮时比悬浮时排开水的体积小,所受浮力小,故C错误。
潜艇在海面下上浮和下沉靠的是改变自身重力,所受浮力不变,故D正确。
故选:D。
7.【分析】结合生活经验,先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、食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A符合题意;
B、裁纸刀在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B不合题意;
C、瓶盖起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C不合题意;
D、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D不合题意。
故选:A。
8.【分析】密度计放在A、B液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,得出了受到浮力的大小关系;从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
【解答】解:因为密度计漂浮,所以,F浮=G,
同一支密度计,重力不变,密度计在A、B两种液体中受到的浮力相等(FA=FB),都等于密度计受到的重力G;
由图知,密度计排开液体的体积:VA>VB,
根据F浮=ρ液gV排可知,A、B液体的密度:ρA<ρB。
故选:C。
9.【分析】(1)由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度等于物体B移动速度的2倍,由P===Fv可求得F2的功率;
(2)不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,弹簧测力计的示数,即定滑轮受到向左的拉力等于拉力F2的3倍;
(3)先对物体B进行受力分析,根据有2根绳子拉动动滑轮可求出动滑轮对物体B的拉力,物体B在水平方向上做匀速直线运动,物体B受力平衡,由此可求出物体A对物体B的摩擦力f,再对物体A进行受力分析,由于物体A静止,所以物体A在水平方向上受力平衡,物体A在水平方向上受到水平拉力F1的作用、物体B对物体A的摩擦力f的作用,求出这两个力的合力,由于物体A静止,由此可求出地面对物体A的摩擦力。
【解答】解:A、由图知,水平使用滑轮组,n=2,拉力端移动速度v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s,根据P===Fv可知F2的功率P=F2v=3N×0.2m/s=0.6W,故A正确;
B、不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦,由力的平衡条件可得,弹簧测力计的示数F=3F2=3×3N=9N,故B正确;
CD、有2根绳子拉动动滑轮,即n=2,动滑轮对物体B的拉力F=2F2=2×3N=6N,
物体B在水平方向上做匀速直线运动,物体B受力平衡,所以物体A对物体B的摩擦力f=F=6N,方向水平向左,
由于物体A静止,所以物体A在水平方向上受力平衡,
物体A在水平方向上受到水平拉力F1=4N的作用,方向水平向右、物体B对物体A的摩擦力f′=f=6N的作用,方向水平向左,
水平拉力F1、物体B对物体A的摩擦力f′的合力F合=f′﹣F=6N﹣4N=2N,方向水平向左,
由于物体A静止,所以地面对物体A的摩擦力f″=F合=2N,方向水平向右,故C错误,D正确。
故选:C。
10.【分析】根据杠杆平衡条件求出细绳对A端的拉力,即等于甲减小的对地面的压力,再根据压强公式计算出甲物体的重力;根据杠杆的平衡条件判断各选项。
【解答】解:AB、根据题可知:AO:AB=1:4,则AO:OB=1:(4﹣1)=1:3;
乙物体的重力G乙=m乙g=2kg×10N/kg=20N;根据杠杆平衡条件FALOA=G乙LOB,
细绳对A端的拉力:FA=G乙×=20N×=60N,
绳子拉力处处相等,细绳对甲的拉力也为60N,甲对地面的压力减少了ΔF=60N,
ΔF=F1﹣F2=p1S﹣p2S,数据代入:60N=6×105PaS﹣2×105PaS,解得甲的底面积为:S=1.5×10﹣4m2;
则甲的重力为:G甲=F1=p1S=6×105Pa×1.5×10﹣4m2=90N;故AB错误;
C、要使甲物体对地面的压强恰好为0,则甲物体恰好被细绳拉离地面,甲对地面的压力为0,A端受到的拉力等于甲的重力:
根据杠杆平衡条件:G甲lOA=G乙′lOB,G乙′==90N×=30N,
杠杆B端所挂物体的质量至少增加Δm===1kg,故C错误;
D、根据杠杆平衡条件:G甲LOA′=G乙LOB′,则===,故D正确。
故选:D。
二、填空题(每空1分,共20分)
11.【分析】意大利物理学家伽利略用“理想实验”有力地反驳了关于“物体的运动不需要力维持”的观点。在此基础上,牛顿第一定律表述了更加全面的有关力和运动的关系。
【解答】解:由物理学史的知识可知,意大利物理学家伽利略用“理想实验”有力地反驳了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的错误观点,被称为实验物理学的先驱。在此基础上,牛顿最终得出了牛顿第一定律(惯性定律)表述了更加全面的有关力和运动的关系。
故答案为:伽利略;牛顿。
12.【分析】物体有保持原来状态的性质叫做惯性;重力势能的大小与质量、高度有关。
【解答】解:因为甩手时,水和手都处于运动状态,当手停止运动后,水由于惯性还要保持原来的运动状态,所以水被甩掉。
水在下落过程中,质量不变,高度变小,重力势能减小。
故答案为:惯性;减小。
13.【分析】(1)物体由于运动而具有的能称为动能;
(2)物体由于被举高而具有的能称为重力势能。
【解答】解:从物理学角度来说,“不尽长江滚滚来”,即长江水具有动能,是由于从高处流下来导致的,即是由于水的重力势能转化为动能的缘故。
故答案为:重力势;动。
14.【分析】体的压强跟流速有关,流速越大的位置压强越小。比较人和列车之间的压强以及人外侧的压强的大小。
【解答】解:人离高速列车比较近时,高速列车的速度很大,人和高速列车之间的空气流动速度很大,压强小,人外侧的压强不变,人受到外侧压强大于人内侧受到的压强,人在较大的压强差作用下很容易被压向列车,发生交通事故,所以为避免候车乘客被“吸”向火车,人必须站在距站台边缘一定距离的安全线以外的区域候车。
故答案为:大;小。
15.【分析】弹簧测力计的最大刻度是它的量程,由图示弹簧测力计确定其分度值,读出其示数。
【解答】解:由图示弹簧测力计可知,其测量范围是0~5N,
其分度值是0.2N,示数为2.6N;
故答案为:0~5;2.6。
16.【分析】该同学对水平地面的压力和自身的重力相等,根据G=mg求出其大小,他行走时对水平地面的压力不变,受力面积为单脚与地面的接触面积,根据压强公式求出对地面的压强。
【解答】解:他双脚站立时对地面的压力等于自身的重力:F=G=mg=48kg×10N/kg=480N;
S=150cm2=0.015m2,
他行走时对水平地面的压力不变,受力面积为单脚的接触面积,
他行走时对地面的压强:p===3.2×104Pa。
故答案为:480;3.2×104。
17.【分析】根据液体压强公式p=ρgh分析水的压强如何变化;
由压强公式的变形公式F=pS可以求出压力;
应用G=mg求出水的质量。
【解答】解:随水位升高,A处的水深h不断增加,由p=ρgh可知,A处受到水的压强将增大;
由p=可知,车门受到的压力:F=pS=5×103Pa×0.8m2=4×103N;
由G=mg可知,水的质量:m===400kg;
故答案为:增大;4×103;400。
18.【分析】根据杠杆的平衡条件可求出A处钉受到的水平拉力,根据杠杆平衡条件可知,在阻力与动力臂一定的情况下,阻力臂越小,动力越小,拉力越小,空调越牢固,据此根据图示情景分析答题。
【解答】解:由题意可知,以C为支点,ABC是一个杠杆。AC为A处螺钉水平拉力的力臂,室外机对其压力的力臂为AB长的,
由杠杆平衡条件可得:F×AC=mg×AB;
即:F×30cm=36kg×10N/kg××40cm;
解得:F=240N;
为了安全,应减小A处的拉力(若拉力过大,支架对螺钉拉力会使螺钉松动而造成危险);
根据杠杆平衡条件可知,在A处拉力的力臂和阻力G一定时,室外机的位置越靠近墙壁,室外机对支架压力力臂越小,A处的拉力将减小,以保证支架和室外机的安全。
故答案为:240;靠近。
19.【分析】根据速度公式求出物体移动的距离,根据连接动滑轮绳子的段数求出绳子自由端通过的距离,根据W=Fs求出拉力所做的功;根据P=求出拉力的功率;根据W=fs求出有用功,根据机械效率公式求出滑轮组的机械效率。
【解答】解:物体移动的距离为:s1=vt=0.2m/s×10s=2m;
由图可知,n=3,则绳子自由端移动的距离为:s2=ns1=3×2m=6m;
则F所做的功为:W总=Fs2=20N×6m=120J;
拉力的功率为:P===12W;
根据题意可得,有用功为:W有=fs1=45N×2m=90J;
滑轮组机械效率为:η==×100%=75%。
故答案为:12;75%。
20.【分析】(1)知道容器内水的深度和的底面积,根据V=Sh求出容器中水的体积,利用ρ=求出容器中水的质量;
(2)圆柱体放入水中后,水深为1.2m,露出水面0.12m,由于不知圆柱体是否处于漂浮状态、还是下沉到容器的底部,所以先假设圆柱体B处于漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理求出圆柱体浸入水的体积和浸入水的深度与水的实际深度比较即可判断,最后据此求出圆柱体B的高,从而求出圆柱体B的体积,利用ρ=求出圆柱体B的密度。
【解答】解:(1)容器中水的体积:
V水=S容h=1×10﹣2m2×0.66m=6.6×10﹣3m3,
由ρ=可得,容器中水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×6.6×10﹣3m3=6.6kg;
(2)由题知,圆柱体放入水中后,露出水面0.12m,
若圆柱体B处于漂浮,则圆柱体B受到浮力F浮=GB=mBg=5.4kg×10N/kg=54N,
根据F浮=ρ液gV排可得:V排===5.4×10﹣3m3,
圆柱体B浸入水的深度为h浸===1.08m,
由于已知此时水深为1.2m>1.08m,所以,圆柱体B是处于漂浮状态,
则圆柱体的高度:
hB=h浸+h露=1.08m+0.12m=1.2m,
圆柱体的体积:
VB=SBhB=5×10﹣3m2×1.2m=6×10﹣3m3,
圆柱体B的密度:
ρB===0.9×103kg/m3。
故答案为:6.6;0.9×103。
三、作图和实验探究题(29分)
21.【分析】(1)首先对物体进行受力分析,顺序是:重力一定有,弹力看四周,分析摩擦力,不忘液气浮;
(2)力的示意图:用一条带箭头的线段表示力的三要素,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向。
作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点,是平衡力的长度要相等。
货物A做匀速直线运动,处于平衡状态,A受到竖直向下的重力G和竖直向上的支持力F,G与F是一对平衡力,它们大小相等,方向相反,且作用在同一直线上,作用点在物体的重心,然后做出A所受力的示意图。
【解答】解:货物A做匀速直线运动,处于平衡状态,A受到竖直向下的重力G和竖直向上的支持力F,G与F是一对平衡力,它们大小相等,方向相反,且作用在同一直线上,作用点在物体的重心,重力从重心竖直向下画,符号为G;支持力从重心竖直向上画,符号为F,注意两个力长度相同,如图所示:
22.【分析】从支点向阻力的作用线作垂线,支点到垂足的距离为阻力臂;
由杠杆平衡条件(F1L1=F2L2)可知,在阻力、阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小,根据图示确定最大动力臂,然后作出最小的动力。
【解答】解:
O为支点,反向延长F2画出F2的作用线,从支点O向F2的作用线作垂线段,即为其力臂L2;
由杠杆平衡条件可知,在阻力、阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小;力F1作用在A点,当OA为动力臂时,动力臂最长,此时动力F1最小,并且F1的方向垂直于OA向下,据此作图,如图所示:
23.【分析】人用力往下拉绳使重物升起,因此人的拉力方向向下,重物运动方向向上,故由两根绳子承担物重,绳子固定在定滑轮上。
【解答】解:人用力往下拉绳把重物提升,说明人的拉力方向向下,则绳子最后绕过的是定滑轮,按此反向绕线,绳子的起始端应系在定滑轮的挂钩上,如图所示:
。
24.【分析】(1)物质是由大量的分子或原子构成的,分子间存在间隙;
(2)不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象叫做扩散,扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动;
(3)分子之间存在相互作用的引力和斥力。
【解答】解:(1)将50mL的水和50mL的酒精充分混合,混合后水与酒精的总体积为95mL,该现象说明分子间有间隙;
(2)将几滴碳素墨水轻轻滴入一杯水中,观察到整杯水慢慢变黑属于扩散现象,表明分子在不停地做无规则运动;
(3)将两个铅柱的底面削平、削干净,然后紧紧地压一起,两铅块就会结合起来,甚至下面吊一个重物都不能把它们拉开,说明分子间存在引力。
故答案为:(1)间隙;(2)无规则运动;(3)分子间存在引力。
25.【分析】(1)该实验应使小车运动到斜面底端时的速度相等,比较小车运动的距离才有意义,所以要控制小车每次都从斜面上同一位置释放;
(2)小车停下来的原因是小车受到了摩擦阻力,实验中通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力的大小,阻力越小,小车速度减小的越慢,小车运动的距离越远;
(3)根据转换法,小车动能的大小是通过推动木块运动的距离大小来表示的,木块运动的距离越长,小球对外做功越多,动能越大;动能大小与物体的质量和速度有关,研究动能与速度的关系,控制质量相同,只改变速度大小(从不同高度由静止下滑)。
【解答】解:(1)每次都从斜面上同一位置释放,使小车每次在水平面上开始滑行时的速度相等;
(2)由实验知表面越光滑,阻力就越小,小车运动的距离就越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,小车运动的越远,所以下雨天驾驶汽车时要适当增大汽车之间的距离;
(3)实验中若再添加一小木块,让同一小车从斜面的不同高度由静止自由滑下(到达水平面时的初速度不同),去撞击置于木板表面相同位置的木块并进行比较,所以可用图中装置来探究“动能与速度的关系”。
故答案为:(1)速度;(2)小;远;增大;(3)速度。
26.【分析】(1)弹簧测力计在使用时,力的方向应与弹簧的轴线一致;
(2)①由表中数据,根据s=nh求出绳子的有效段数确定所用的实验装置;根据η=×100%求出实验2的机械效率;
②纵向比较实验1和2的数据,找出相同量和不同量,分析机械效率与变化量的关系;
(3)提高滑轮组机械效率的方法:增大提升的物重、减小动滑轮重、减小摩擦等。
【解答】解:(1)弹簧测力计在测重力时应竖直方向使用,故选甲;
(2)①在实验1中,h1=0.1m,s1=0.3m,根据s=nh,所以n1===3,
故实验1是用丙图所示的装置进行的实验;
实验2中,h2=0.1m,s2=0.5m,
所以n2===5,
故实验2是用丁图所示的装置进行的实验;
第2次实验的机械效率:
η=×%=×%=×100%≈57%;
②实验1和2中,提升重物相同,提升物体的距离相同,动滑轮的个数不同,实验2的机械效率低于实验1,因此可得出:使用不同的滑轮组,提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越低;
(3)使用滑轮组提升重物时,重物重力越大,滑轮组的机械效率越高;动滑轮的个数越多、绳重越重、摩擦越大,滑轮组的机械效率越低;滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关;滑轮组的机械效率与物体提升的速度无关;故选B。
故答案为:(1)甲;(2)①丙;丁;57%;②低;③B。
27.【分析】(1)杠杆左端下沉,说明杠杆的重心在支点左侧,调节平衡螺母应使杠杆重心右移,杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来;
(2)调节杠杆在水平位置平衡的目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响;
(3)在“探究杠杆平衡条件”的实验,主要测量的量有两端力的大小,和力臂的长短。这里的力是钩码的重力,方向是竖直向下的,而力臂是从支点到力的作用线的垂直距离,当力臂在水平方向时,与重力才刚好垂直;
(4)先分析弹簧测力计在C位置斜向下拉时力臂的变化,再用杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2分析测力计示数的变化;
(5)此实验中多次测量,是为了得出重力和质量的正比例关系,使结论更具普遍性。
【解答】解:(1)杠杆重心右移,应将平衡螺母(左端和右端的均可)向右调节,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂等于支点到力的作用线的距离,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来;
(2)使杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态,还有一个目的是为了消除杠杆自重对杠杆平衡的影响,这时重心移到支点处,使杠杆重力的力臂为零;
(3)设每只钩码的重力G,杠杆每一格的长度为l,由杠杆的平衡条件可得,2G×2l=nG×l,解得,n=4,则在杠杆b处应挂的钩码数是4个;
力和力臂乘积大的一端,杠杆该端下沉。如果再在A、B两处各加挂一个钩码,设一个钩码的重力为G,杠杆一个小格代表L,
杠杆的左端:3G×2L=6GL,
杠杆的右端:5G×L=5GL,
所以杠杆的左端下沉。
杠杆的平衡条件是:F1L1=F2L2;
(4)当弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉时,力臂变小,即L1<4L,根据杠杆平衡条件得,
2N×2L=F×L1,因为L1<4L,所以F>1N;
(3)本实验需要多次测量,是为了通过探究得出杠杆的平衡条件,使结论更具普遍性;
A、测物体的密芳,是为了多次测量求平均值,减小误差;
B.探究物重与物体质量的关系,多次测量,为了得出普遍性的规律;
C.用刻度尺测物体长度,是为了多次测量求平均值,减小误差。
故选B。
故答案为:(1)右;力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来;(2)0;(3)左;F1L1=F2L2;(4)大于;(5)B。
四、解答题(21分)解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要演算步骤,只写出最后答案,而未写出主要演算过程的,不能得分,答案必须明确写出数值和单位。
28.【分析】(1)电瓶车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据f=F牵求出摩擦力的大小。
(2)根据F=G总=m总g得出在这个过程中电瓶车对地的压力,根据p=得出电瓶车对地的压强。
(3)已知路程和时间,利用v=计算小明的妈妈骑车的速度。
根据P===Fv求出电瓶车牵引力的功率。
【解答】解:(1)电瓶车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等。
电瓶车受到地面的摩擦力f=F牵=100N;
(2)在这个过程中电瓶车对地的压力F=G总=m总g=150kg×10N/kg=1500N,
电瓶车对地的压强p===1.5×105Pa;
(3)小明的妈妈骑车的时间t=5min=300s,路程s=1500m,
则小明的妈妈骑车的速度:
v===5m/s;
电瓶车牵引力的功率:
P==F牵v=100N×5m/s=500W。
答:(1)电瓶车受到地面的摩擦力为100N;
(2)电瓶车对地面的压强为1.5×105Pa;
(3)小明的妈妈骑车的功率是500W。
29.【分析】(1)求出体积,根据ρ=求出物体密度;
(2)求出物体C排开水的体积,根据阿基米德原理求浮力;结合受力分析求A端受到绳子的拉力;
(3)利用杠杆平衡条件求拉力FB,根据受力分析利用力平衡求出压力,利用压强公式求出压强
【解答】解:
(1)物体C的体积:V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=0.001m3,
物体C的质量:m===2kg,
物体C的密度:
ρ===2×103kg/m3。
(2)物体C排开水的体积:V排=(0.1 m)2×(0.1m﹣0.02m)=8×10﹣4m3,
C受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N;
A端的拉力:FA=G﹣F浮=20N﹣8N=12N。
(3)根据杠杆平衡条件得:FAOA=FBOB,
则B端的拉力:FB=×FA=×12N=16N,
物体D对地面的压力:F压=F支=GB﹣FB=20N﹣16N=4N;
物体D对地面的压强:p===400Pa。
答:(1)物体C的密度是2×103kg/m3;
(2)杠杆A端受到绳子的拉力是12N;
(3)物体D对地面的压强400Pa。
30.【分析】(1)已知水的深度和密度,利用p=ρgh计算水对甲容器底部的压强p甲。
(2)首先比较小球和水的密度,得出小球在水中不动时的状态,根据悬浮条件即可求出浮力;
(3)求出容器里水的重力,根据小球排开水的体积,利用V=Sh求出水面上升的高度,与容器的高度比较得出水没有溢出,由此判断容器对地面的压力,利用p=即可求出压强;
(4)由于得出水面上升的高度,再利用G=mg和ρ=求出乙容器增加的水的重力,即可得到水对乙容器底部压力的增加量ΔF乙。
【解答】解:
(1)水对甲容器底部的压强:p甲=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa;
(2)因为ρ球=ρ水,
所以,若将一体积为0.04m3的实心小球慢慢地放到甲容器中的水里,小球在水中不动时处于悬浮状态,
则F浮=G球=ρ球gV球=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N;
(3)整个容器里水的重力为G水=m水g=ρ水gV水=ρ水g(S甲+S乙)h水=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.15m2+0.05m2)×1m=2000N;
由于小球在水中悬浮,则V排=V=0.04m3,
所以,水面应升高的高度:Δh===0.2m,
此时水的深度h′=h+Δh=1m+0.2m=1.2m<1.3m,水没有溢出;
整个容器对地面的压力F=G=G水+G球=2000N+400N=2400N,
则p===1.2×104Pa;
(4)乙容器中增大的水的体积:ΔV水=S乙Δh=0.05m2×0.2m=0.01m3,
根据G=mg和ρ=可得,增加的水的重力:
ΔG=Δmg=ρ水ΔV水g=1.0×103kg/m3×0.01m3×10N/kg=100N,
因为乙容器为直壁容器,
所以,水对乙容器底部压力的增加量ΔF乙=ΔG=100N。
答:(1)放入小球前水对甲容器底部的压强p甲为1×104Pa;
(2)球在水中静止时受到的浮力为400N。
(3)球在水中静止时,甲乙整个容器对水平地面的压强为1.2×104Pa;
(4)球在水中静止时,水对乙容器底部压力的增加量ΔF乙=100N。
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