2021-2022学年广东省深圳高级中学九年级(上)开学物理试卷
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一、单选题(15题)
1.(2分)很多体育运动都离不开物理知识,下列与打排球有关的问题说法不正确的是( )
A.球在运动过程中,到达最高点时仍受重力作用
B.球在上升到最高点时,处于平衡状态
C.扣球时,手感觉有点痛,说明力的作用是相互的
D.拦网时,球被弹回,说明力可以改变物体的运动状态
2.(2分)假期小燕乘飞机去北京旅游,在飞机上饮用矿泉水后,矿泉水瓶如图甲,当飞机快降落时,小燕再次拿出矿泉水瓶,发现矿泉水瓶被“压扁”了,如图乙。则矿泉水瓶被“压扁”的原因是( )
A.瓶外的大气压强变大 B.瓶内的气体压强变大
C.瓶内的气体密度变小 D.瓶内的气体质量变大
3.(2分)小牛同学在家长陪同下到东湖划船游玩,下列现象与所用物理知识配对不正确的是( )
A.以岸上树木为参照物,小牛同学是运动的;以船为参照物,小牛同学是静止的——运动和静止具有相对性
B.小牛用桨向后划水,木船就前进——物体间力的作用是相互的
C.小牛同学看见岸边树木在水中的倒影——光的折射现象
D.手能握住桨——手和桨间有摩擦力
4.(2分)如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中A受的摩擦力大小均为F
B.甲图中A受到的摩擦力为0,B受到地面对它的摩擦力为F
C.甲图中B受的摩擦力为F,乙图中B受到的摩擦力均为2F
D.甲图中A受到的摩擦力为F,乙图中B受到地面对它的摩擦力为F
5.(2分)如图所示,甲、乙、丙三个底面积相同、形状不同的容器中装有质量相等的三种不同液体,液面高度相同,则容器底部受到的液体压强( )
A. 甲的最大 B.乙的最大 C.丙的最大 D.一样大
B.
6.(2分)刮大风的天气,我们在上学的路上,如果迎风走路或者骑车,一阵大风刮来时,我们无法用鼻子和嘴吸进空气,但可以向外吐气,当这阵风过去后又可恢复正常呼吸,其原因是( )
A.风大时,脸上空气压强变大,使人难以吸气
B.风大时,脸上空气压强变小,使人难以吸气
C.与气压无关,是人缺乏锻炼
D.风大时,脸上气压大,所以容易向外吐气
7.(2分)如图所示,用平行于斜面的拉力F,将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若此时拉力F为5N.则斜面的机械效率为( )
A.60% B.70% C.80% D.90%
8.(2分)如图,甲图是一根弹簧在水平面上自由放置,左端固定在O点,它此时的长度10cm为原长,在图乙和图丙中,由于受到手对它的作用,在弹性限度范围内,它的长度发生了变化。则( )
A.在图乙中,弹簧没有产生弹力的作用
B.在图乙中,弹簧作用在手上的弹力水平向左
C.在图丙中,弹簧作用在手上的弹力水平向左
D.在图丙中,弹簧在水平方向上仅受到手对它的作用力,而没有受到固定点O施加的力
9.(2分)在某校举行的中小学运动会中,来自各校的运动员们奋力拼搏,取得了优异的成绩。比赛中涉及到一些物理现象,下列说法正确的是( )
A.铅球比赛时,铅球离开手后,由于惯性,铅球会继续向前运动
B.乒乓球比赛时,球在空中飞行,速度越大,惯性越大
C.百米比赛时,运动员冲线后不能立即停下,是因为运动员受到惯性力的作用
D.百米比赛时,运动员起跑时用力蹬地,是利用惯性提高成绩
10.(2分)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则它们在水中所受浮力相等的是( )
A. 甲和乙 B.乙和丙 C.丙和丁 D.甲和丁
11.(2分)汽车上坡时发动机输出功率不变,换低挡减速的目的是( )
A.增大有用功 B.增大总功 C.增大牵引力 D.减小额外功
12.(2分)关于压力的说法,正确的是( )
A.水平地面上的物体对地面的压力就是物体的重力
B.压力的方向总是竖直向下的
C.压力不一定与物体的重力有关
D.压力越大,压强越大
13.(2分)将重为7牛的物体放入盛水的容器中,物体漂浮在水面上且溢出3牛的水,物体受到的浮力( )
A.一定等于3牛 B.一定等于7牛
C.可能等于3牛 D.可能等于4牛
14.(2分)小明用绳子把一块橡皮悬挂起来,让橡皮从A点由静止释放,到达D点后返回,B、C两点等高,下列说法正确的是( )
A.橡皮在B、C两点的动能相等
B.橡皮在A、D 两点的机械能相等
C.橡皮从A到 O 点的过程中动能增大
D.橡皮在D点的动能最大
15.(2分)如图所示,将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m,高是2m,拉力F=50N,则该装置的机械效率为( )
A.40% B.50% C.80% D.100%
二.多选题(共5小题)
(多选)16.(4分)下列关于物理概念的说法中错误的是( )
A.运动不需要力维持
B.物体不受力的作用时,才具有保持运动状态不变的性质
C.作用在同一物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡
D.机械效率越高,有用功越多
(多选)17.(4分)如图所示,用力将图钉按在墙壁上,下列说法正确的是( )
A.手指对钉帽的压力小于墙壁对钉尖的压力
B.手指对钉帽的压力大于钉尖对墙壁的压力
C.手指对钉帽的压强小于钉尖对墙壁的压强
D.钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力大小相等
(多选)18.(4分)水平桌面上有两个质量相等、底面积相同的容器,内装质量相等的甲、乙两种液体。将三个体积相同的物体A、B、C分别投入到容器中,物体静止时状态如图所示(A对容器底有压力),此时液面相平。下列判断中正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.图中两容器对水平桌面的压强相等
C.物体B受到的浮力大于物体C受到的浮力
D.图中甲、乙两种液体对容器底的压力相等
(多选)19.(4分)关于功率和机械效率概念的理解,下列说法中正确的是( )
A.功率是表示物体做功快慢的物理量
B.做功多的机械,其功率一定大
C.机械效率一定小于1
D.做有用功多的机械,机械效率、功率一定大
(多选)20.(4分)如图所示是某建设工地上工人用滑轮组拉动货物的情形,货物重3000N,工人用F为400N的拉力在5s将货物沿水平方向匀速拉动3m,货物与地面的滑动摩擦力为600N,下列分析正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为1.2m/s
B.拉力的功率为240W
C.此滑轮组机械效率为75%
D.拉力 F所做的功是1200J
三、作图题:
21.(3分)如图是开瓶盖的起子,可以看成是一个杠杆。请在图中画出杠杆的支点O及作用力F的力臂l。
22.(3分)图中物块正水平向左滑动并压缩弹簧,在O点画出物块水平方向受力示意图。
四、实验题
23.(6分)小林同学利用如图所示装置探究杠杆平衡条件。
(1)为排除 对实验的影响,实验前把杠杆中心支在支架上,杠杆静止在图甲所示位置,此时应将杠杆右端的螺母向 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码,调节钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,这样做的目的是为了 。
(3)实验时,小林在杠杆左侧A位置先挂了3个钩码,如图乙所示,则在右侧B位置应挂 个相同规格的钩码,杠杆可以重新在水平位置平衡。
(4)如图丙所示,小林在A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂了2个钩码。现将弹簧测力计从C位置移到D位置,在些过程中,杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”),原因是 。
24.(7分)如图是小军在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验,实心圆柱体合金块的底面积为10cm2。
(1)用弹簧测力计挂着合金块缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:B步骤中合金块受到的浮力为 N;
(2)分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力大小跟液体的 有关;
(3)根据步骤A、D、E,发现浮力的大小与浸没深度 (选填“有关”或“无关”);
试验步骤
A
B
C
D
E
F
弹簧测力计示数/N
2.7
2.5
2.4
2.3
2.3
2.1
(4)小军在步骤F的基础上继续探究:把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上,缓慢向烧杯内加水,则弹簧测力计的示数逐渐 (选填“增大”或“减小”);
(5)小军用表格中的数据算出了步骤E中合金块的密度是 g/cm3。但收拾器材时,他用手提着拉环发现指针指在“0”刻度的上方,则计算的密度值 (“偏大”、“偏小”或“无影响”);
(6)若容器的底面积为50cm2,则从B到D图的过程中,物体往下移动的距离为 cm。
五、计算题
25.(7分)步行是一种简易方便的健身运动,人正常步行时,步距(指步行一步的距离)变化不大。某人质量为50kg,正常步行时的步距为0.5m,步行过程中其重心的高度变化为5cm,如图所示,他正常步行1min走了180步,g取10N/kg,求:
(1)他每走一步克服自身重力所做的功是多少?
(2)他正常步行克服重力做功的功率是多少?
26.(12分)不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦,用如图所示的滑轮组去拉动物体A,已知物体A重为100N,动滑轮重为80N。在拉力F的作用下,经过20s,物体A沿水平方向匀速前进了4m,拉力F做功为3200J。(g取10N/kg)
求:(1)绳子自由端移动的速度;
(2)因克服动滑轮重而做的额外功;
(3)此滑轮组的机械效率;
(4)物体A所受的摩擦力。
六、综合题
27.(6分)阅读文章,回答问题
牛顿第三定律
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,这就是牛顿第三定律,牛顿第三定律在生活和生产中应用广泛,人走路时用脚蹬地,脚对地面施加一个作用力,地面同时给脚一个反作用力,使人前进。轮船的螺旋桨旋转时,用力向后推水,水同时给螺旋一个反作用力,推动轮船前进,汽车的发动机驱动后轮转动,由于轮胎和地面有摩擦,车轮向后推地面,地面给车轮一个向前的反作用力,使汽车前进。汽车的牵引力就是这样产生的。如果把后轮架空,不让它跟地面接触,这时让发动机驱动后轮转动,由于车轮不推地面,地面也不产生向前推车的力,汽车就不能前进。
根据上述知识,回答下列问题:
(1)两个物体之间的作用力和反作用力,总是大小 ,方向 且作用在同一直线,这就是牛顿第三定律。
(2)以卵击石,石头没有损伤而鸡蛋破了,这一现象中,石头对鸡蛋的作用力 (填“大于”、“等于”或“小于”)鸡蛋对石头的作用力大小。
(3)马拉车在路面上加速行驶是因为 。
A.马拉车的力大于车拉马的力
B.马拉车的力大于地面给车的摩擦力
(4)下列现象中,不是一对作用力与反作用力的是 。
A.划船时,船桨对水的力与水对桨的力
B.汽车行驶时,汽车轮向后推地面的力与地面对车轮向前的力
C.地球对人的吸引力与人对地球的吸引力
D.静止在桌面上的茶杯,所受的重力与桌面对它的支持力
28.(6分)阅读短文,回答问题。
胡克定律
弹力的大小和形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸(或压缩)形变来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。把一个物体挂在弹簧上,物体越重,把弹簧拉得越长,弹簧的拉力也越大。实验表明:弹簧弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。公式表示为F=kx,其中k是比例常数,叫做弹簧的劲度系数,在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。这个规律是英国科学家胡克发现的,叫做胡克定律。
胡克定律有它的适用范围。物体形变过大,超出一定的限度,上述比例关系不再适用,这时即使撤去外力,物体也不能完全恢复原状,这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变,而在弹性限度外的形变叫做塑性形变。
(1)弹簧测力计在正确测物体受到的重力时,弹簧的形变是 (选填“弹性”或“塑性”)形变。
(2)使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程,这是为了避免超过弹簧的 。
(3)弹簧的劲度系数与受力的大小 (选填“有关”或“无关”)。
(4)一根弹簧,挂0.5N的物体时长12cm,挂1N的物体时长14cm,则弹簧的劲度系数为 N/m。弹簧长 cm。
(5)某同学在实验室利用如图所示装置探究弹簧的长度跟所挂钩码重力的关系,实验数据记录如下表,以下分析正确的是
A.弹簧的伸长与钩码重力成正比关系
B.弹簧的长度与钩码重力一定是一次函数关系
C.此实验中使弹簧发生形变的力是钩码的重力
D.当钩码重力为3.5N时,此弹簧已发生塑性形变
钩码重力(N)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
指针位置(cm )
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
7.50
7.50
2021-2022学年广东省深圳高级中学九年级(上)开学物理试卷
参考答案与试题解析
一、单选题(15题)
1.(2分)很多体育运动都离不开物理知识,下列与打排球有关的问题说法不正确的是( )
A.球在运动过程中,到达最高点时仍受重力作用
B.球在上升到最高点时,处于平衡状态
C.扣球时,手感觉有点痛,说明力的作用是相互的
D.拦网时,球被弹回,说明力可以改变物体的运动状态
【分析】①重力是指地球附近的任何物体都受到地球引力的作用;
②处于平衡状态的物体受到平衡力作用,平衡状态表现为静止或匀速直线运动;
③力的作用是相互的;
④力可以改变物体的运动状态;
【解答】解:A.因为地球附近的物体都要受到重力作用。球在运动过程中仍受重力作用。故A正确。
B.传球时,球在上升到最高点时,只受重力作用,因此受到的力不是平衡力,即非平衡状态。故B错误。
C.扣球时,手对球施加了力,力的作用是相互的,球也对手施加了力,手受到了球的作用力,故手感觉有点痛。故C正确。
D.拦网时,球受到了力,球被弹回,运动状态变了,是力的作用改变了球的运动状态,说明了力可以改变物体的运动状态。故D正确。
故选:B。
【点评】本题考查了力学里的简单的基础知识,十分简单,注意对课本定义的理解和掌握。
2.(2分)假期小燕乘飞机去北京旅游,在飞机上饮用矿泉水后,矿泉水瓶如图甲,当飞机快降落时,小燕再次拿出矿泉水瓶,发现矿泉水瓶被“压扁”了,如图乙。则矿泉水瓶被“压扁”的原因是( )
A.瓶外的大气压强变大 B.瓶内的气体压强变大
C.瓶内的气体密度变小 D.瓶内的气体质量变大
【分析】根据大气压随高度的增加而减小进行分析。
【解答】解:根据气压与高度的关系,飞机在空中的气压值比飞机降落后的气压值低。飞机降落后,瓶外外界气压变大了,瓶内气压小于瓶外气压,所以瓶子变扁了。
故选:A。
【点评】本题考查了大气压和高度的关系,属于基础知识的考查,比较简单。
3.(2分)小牛同学在家长陪同下到东湖划船游玩,下列现象与所用物理知识配对不正确的是( )
A.以岸上树木为参照物,小牛同学是运动的;以船为参照物,小牛同学是静止的——运动和静止具有相对性
B.小牛用桨向后划水,木船就前进——物体间力的作用是相互的
C.小牛同学看见岸边树木在水中的倒影——光的折射现象
D.手能握住桨——手和桨间有摩擦力
【分析】(1)判断物体运动还是静止,就是看研究的物体和参照物之间位置是否发生了变化;
(2)物体间力的作用是相互的;
(3)水中倒影是由于光的反射形成的;
(4)物体发生运动或即将发生相对运动时,物体之间就会存在摩擦力。
【解答】解:A、以岸上树木为参照物,小牛同学有位置变化,是运动的;以船为参照物,小牛同学没有位置变化,是静止的﹣﹣运动和静止具有相对性,故A正确;
B、小牛用桨向后划水,桨对水向后的力,由于力的作用是相互的,水给桨向前的力,使木船前进,故B正确;
C、小牛同学看见岸边树木在水中的倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故C错误;
D、手能握住桨划船,手和桨间有相对运动的趋势,有摩擦力,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查力的相互性、运动与静止的相对性、平面镜成像原理、摩擦力的产生条件,虽然知识点多,但都属于基础,难度不大。
4.(2分)如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中A受的摩擦力大小均为F
B.甲图中A受到的摩擦力为0,B受到地面对它的摩擦力为F
C.甲图中B受的摩擦力为F,乙图中B受到的摩擦力均为2F
D.甲图中A受到的摩擦力为F,乙图中B受到地面对它的摩擦力为F
【分析】在分析时,分别以整体、A、B为研究对象进行分析,且物体处于匀速直线运动状态时,受平衡力的作用。
【解答】解:
乙图,AB同时向前做匀速直线运动,所以AB之间没有相对运动的趋势,A不受摩擦力的作用,故A错误;
甲图以A为研究对象,A做匀速直线运动,在水平方向受拉力F和B对它的静摩擦力作用,且f=F,故B错误;
以AB整体为研究对象,在水平方向受地面的摩擦和拉力F,这两个力相互平衡,则f=F,两种情况下B受到的摩擦力相等,故C错误;
甲图以A为研究对象,A做匀速直线运动,在水平方向受拉力F和B对它的静摩擦力作用,且f=F,以AB整体为研究对象,在水平方向受地面的摩擦和拉力F,这两个力相互平衡,B受到的摩擦力f=F,故D正确。
故选:D。
【点评】此题考查了摩擦力大小的判定,将甲、乙两图相互对比,关键是能够对整体和部分进行受力分析,根据平衡力的知识进行判断,对学生来说应属于难题。
5.(2分)如图所示,甲、乙、丙三个底面积相同、形状不同的容器中装有质量相等的三种不同液体,液面高度相同,则容器底部受到的液体压强( )
A.甲的最大 B.乙的最大 C.丙的最大 D.一样大
【分析】由题知底面积相同、液面高度相同,容器形状不同,可得出三种液体的体积关系,又知道三种液体质量相等,根据密度公式得出三种液体的密度关系,再利用液体压强公式分析容器底部受到的液体压强关系。
【解答】解:如图,液体深度h、容器底面积S相同,容器形状不同,
液体体积:
v甲<v乙<v丙,
∵三种液体质量相等,
∴ρ甲>ρ乙>ρ丙,
又∵p=ρgh,h相同,
∴容器底部受到的液体压强:
p甲>p乙>p丙,
故选:A。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式的掌握和运用,根据容器形状确定液体密度的大小关系是本题的关键。
本题也可以直接这样算:
由图知,F甲>G甲 F丙<G丙 F乙=G乙
又 G丙=G乙=G甲
∴F甲>F乙>F丙
底面积相同,再根据压强公式分析。
6.(2分)刮大风的天气,我们在上学的路上,如果迎风走路或者骑车,一阵大风刮来时,我们无法用鼻子和嘴吸进空气,但可以向外吐气,当这阵风过去后又可恢复正常呼吸,其原因是( )
A.风大时,脸上空气压强变大,使人难以吸气
B.风大时,脸上空气压强变小,使人难以吸气
C.与气压无关,是人缺乏锻炼
D.风大时,脸上气压大,所以容易向外吐气
【分析】本题利用流体压强与流速的关系来分析:流体的流速越大,压强越小;流速越小,压强越大。
【解答】解:一阵大风刮来,我们很难用嘴和鼻子吸气,但可以向外吐气,这是因为刮风使脸前的空气流速变大,压强变小,体内气体压强大于脸前气体压强,所以很难吸进气体,但可以呼出气体。
故选:B。
【点评】本题目考查的就是关于空气压强与空气流速的关系,看学生能否结合实际情况将物理知识用于实际生活中。
7.(2分)如图所示,用平行于斜面的拉力F,将重为8N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端。若此时拉力F为5N.则斜面的机械效率为( )
A.60% B.70% C.80% D.90%
【分析】根据功的计算公式W=Fs可求出拉力做的功,即总功;再根据W=Gh求出有用功;然后根据机械效率的计算公式可求出斜面的效率η。
【解答】解:斜面长s=40cm=0.4m,斜面高h=20cm=0.2m;
此过程所做有用功为:W有=Gh=8N×0.2m=1.6J;
所做总功为:W总=Fs=5N×0.4m=2J;
故机械效率为:η===80%。
故ABD错误;B正确。
故选:C。
【点评】熟练运用计算功、机械效率的公式,是解答此题的关键。
8.(2分)如图,甲图是一根弹簧在水平面上自由放置,左端固定在O点,它此时的长度10cm为原长,在图乙和图丙中,由于受到手对它的作用,在弹性限度范围内,它的长度发生了变化。则( )
A.在图乙中,弹簧没有产生弹力的作用
B.在图乙中,弹簧作用在手上的弹力水平向左
C.在图丙中,弹簧作用在手上的弹力水平向左
D.在图丙中,弹簧在水平方向上仅受到手对它的作用力,而没有受到固定点O施加的力
【分析】(1)弹簧发生弹性形变,就会产生弹力;
(2)向左压缩弹簧,弹簧发生弹性形变后,会产生与弹性形变方向相反的弹力;
(3)向右拉伸弹簧,弹簧发生弹性形变后,会产生与弹性形变方向相反的弹力;
(4)弹簧处于静止状态是因为受到平衡力的缘故。
【解答】解:A.图乙中,弹簧被压缩,发生弹性形变,就会产生弹力,故A错误;
B.图乙中,向左压缩弹簧,弹簧发生弹性形变后,会产生水平向右的弹力,故B错误;
C.图丙中,向右拉伸弹簧,弹簧发生弹性形变后,会产生于水平向左的弹力,故C正确
D.图丙中,弹簧处于静止状态,是因为手对它水平方的力和固定点O施加的力是一对平衡力,故D错误。
故选:C。
【点评】解决本题的关键是明确物体发生弹性形变时,总是想要恢复原状,就会产生弹力,且弹力的方向与发生弹性形变的方向相反。
9.(2分)在某校举行的中小学运动会中,来自各校的运动员们奋力拼搏,取得了优异的成绩。比赛中涉及到一些物理现象,下列说法正确的是( )
A.铅球比赛时,铅球离开手后,由于惯性,铅球会继续向前运动
B.乒乓球比赛时,球在空中飞行,速度越大,惯性越大
C.百米比赛时,运动员冲线后不能立即停下,是因为运动员受到惯性力的作用
D.百米比赛时,运动员起跑时用力蹬地,是利用惯性提高成绩
【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,惯性不是力,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:A、铅球比赛时,铅球离开手后继续向前运动,是因为铅球具有惯性还要保持原来的运动状态,故A正确;
B、惯性大小只与物体的质量有关,与运动速度无关,故B错误;
C、百米比赛时,运动员冲线后不能立即停下,是因为运动员具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性力的作用,故C错误;
D、运动员起跑时用力蹬地,由于物体间力的作用是相互的,地会给人一个向前的动力,使运动员向前运动,故D错误。
故选:A。
【点评】此题主要考查惯性和力的作用的相互性,属于基础性题目。
10.(2分)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则它们在水中所受浮力相等的是( )
A.甲和乙 B.乙和丙 C.丙和丁 D.甲和丁
【分析】抓住题目中的条件(体积相等),运用阿基米德原理F浮=ρ液V排g,可比较浮力的大小。
【解答】解:因为4个小球的体积相等,根据图中的情况可知:4个小球排开水的体积关系为:V甲<V乙<V丙=V丁;
小球都浸在水中,根据阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,丙和丁受到的浮力相等。
故ABD错误,C正确。
故选:C。
【点评】深入理解阿基米德原理,可解答此题。
11.(2分)汽车上坡时发动机输出功率不变,换低挡减速的目的是( )
A.增大有用功 B.增大总功 C.增大牵引力 D.减小额外功
【分析】根据功率公式P=Fv,进行分析讨论。
【解答】解:对于汽车来说,由P===Fv可知,在功率一定时,减小车的速度,可以得到更大的牵引力,更有利于上坡。
故选:C。
【点评】解决本题的关键是知道发动机的功率P=Fv,F表示牵引力,功率不变,速度减小,牵引力增大。
12.(2分)关于压力的说法,正确的是( )
A.水平地面上的物体对地面的压力就是物体的重力
B.压力的方向总是竖直向下的
C.压力不一定与物体的重力有关
D.压力越大,压强越大
【分析】A.压力是垂直作用在物体表面上是力,所以它的方向总是垂直于物体的表面,重力的施力物体是地球,重力的方向总是竖直向下的。
BC.压力是垂直作用在物体表面上的力,压力不都是重力产生的。
D.根据压强公式P=利用控制变量法分析选项。
【解答】解:A.放在水平地面上的物体,受到二个力的作用:一个重力G竖直向下,一个支持力F方向与重力相反,是一对平衡力,F=G;物体对地面的压力F'是作用在水平面上的,这个力和支持力F是一对相互作用力,也相等,即F'=F,由此F'=G;这两个力相等,是两个不同的力,所以绝对不能说“地面的压力就是物体的重力”,故A错误。
B.压力是垂直作用在物体表面上的力,压力的方向一定与受力面垂直,故B错误。
C.自由放置在水平面上的物体对接触面的压力大小等于重力,其它情况压力不一定等于重力,故C正确。
D.由p=可得,压力一定时,受力面积越小,压强越大,受力面积一定时,压力越大压强越大,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查压力与重力的关系以及影响压强大小的因素,压力属于弹力的一种,不同于重力。
13.(2分)将重为7牛的物体放入盛水的容器中,物体漂浮在水面上且溢出3牛的水,物体受到的浮力( )
A.一定等于3牛 B.一定等于7牛
C.可能等于3牛 D.可能等于4牛
【分析】根据物体的浮沉条件,判断物体受到的浮力大小。
【解答】解:物体的重力G=7N,在水中静止时处于漂浮状态,
由物体的浮沉条件可知,物体受到的浮力为:F浮=G=7N。
故选:B。
【点评】此题考查学生对物体的浮沉条件的应用,此题有排出水的重力3N是干扰条件,学生容易选其他答案。
14.(2分)小明用绳子把一块橡皮悬挂起来,让橡皮从A点由静止释放,到达D点后返回,B、C两点等高,下列说法正确的是( )
A.橡皮在B、C两点的动能相等
B.橡皮在A、D 两点的机械能相等
C.橡皮从A到 O 点的过程中动能增大
D.橡皮在D点的动能最大
【分析】(1)机械能等于动能和势能的和,其中动能的大小与物体质量和速度大小有关,重力势能的大小与物体质量和高度大小有关。
(2)橡皮从A点到O点的摆动过程中,高度减小,速度增大,是重力势能转化为动能;
(3)橡皮从O点到D点的摆动过程中,高度增加,速度减小到零,动能转化为重力势能;
(4)由于空气阻力的作用,在整个摆过程中,有部分机械能转化为内能,橡皮的机械能不断减少。
【解答】解:A、橡皮在B、C两点的高度相等,质量不变,重力势能相等;从B点到C点的过程中,由于空气阻力的作用,有部分机械能转化为内能,所以两处动能不相等,故A错误;
B、由于空气阻力的作用,橡皮从A点到D点的过程中,有部分机械能转化为内能,所以两处的机械能不相等,故B错误;
C、橡皮从A到O点的过程中,质量不变,高度减少,速度增大,重力势能转化为动能和内能,动能增大,故C正确;
D、在D点时,橡皮的速度为零,动能最小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查机械能及其转化,还要考虑空气阻力的作用,有一定的难度。
15.(2分)如图所示,将重为100N的物体匀速从斜面的底端拉到顶端。已知斜面的长是5m,高是2m,拉力F=50N,则该装置的机械效率为( )
A.40% B.50% C.80% D.100%
【分析】已知物体的重力和物体升高的高度,根据公式W有=Gh计算出有用功;斜面上装一个动滑轮,知道斜面的长从而可以计算出绳子末端移动的距离,又知道拉力的大小,根据公式W总=Fs计算出总功;最后再利用公式η=计算出机械效率。
【解答】解:
拉力做的有用功为:W有=Gh=100N×2m=200J;
斜面上装一个动滑轮,斜面的长是5m,
所以绳子末端移动的距离为:s=nL=2×5m=10m,
拉力做的总功为:W总=Fs=50N×10m=500J;
则机械效率为:η==×100%=40%。
故选:A。
【点评】解答此题的关键是仔细审题,看清斜面上的滑轮为动滑轮,利用动滑轮的工作特点求出W总,而不是直接用100N×5m;这也是学生容易出错的地方。
二.多选题(共5小题)
(多选)16.(4分)下列关于物理概念的说法中错误的是( )
A.运动不需要力维持
B.物体不受力的作用时,才具有保持运动状态不变的性质
C.作用在同一物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且在同一条直线上,这两个力就彼此平衡
D.机械效率越高,有用功越多
【分析】(1)(2)物体的运动不需要力维持;
(3)二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上;
(4)使用机械时,对我们有用的功叫有用功,拉力做的功为总功,机械效率是指有用功与总功的比值,机械效率高说明有用功与总功的比值大。
【解答】解:
A、物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因,故A正确;
B、物体不受力或受力平衡时,才具有保持运动状态不变的性质,故B错误;
C、作用在同一个物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一直线上,满足二力平衡的条件,则这两个力彼此平衡,故C正确;
D、机械效率是指有用功与总功的比值,机械效率高,说明有用功在总功中所占比例大,但有用功多少不能确定,故D错误。
故选:BD。
【点评】本题考查了机械效率、力与运动的关系、平衡力的辨别,难度不大。
(多选)17.(4分)如图所示,用力将图钉按在墙壁上,下列说法正确的是( )
A.手指对钉帽的压力小于墙壁对钉尖的压力
B.手指对钉帽的压力大于钉尖对墙壁的压力
C.手指对钉帽的压强小于钉尖对墙壁的压强
D.钉尖对墙壁的压力和墙壁对钉尖的压力大小相等
【分析】(1)固体可以传递力;
(2)根据p=可知,压力相同时,受力面积越大,压强越小。
【解答】解:(1)固体可以传递压力,用手给钉帽施加压力,图钉会把这个力大小不变的传递给墙壁,所以手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力,由于物体间力的作用是相互的,所以钉尖对墙壁的压力等于墙壁对钉尖的压力,即手指对钉帽的压力等于墙壁对钉尖的压力,故AB错误,D正确;
(2)手指对钉帽的压力等于钉尖对墙壁的压力,而钉帽的面积较大,即受力面积较大,根据p=可知,手指对钉帽的压强小于钉尖对墙壁的压强。故C正确;
故选:CD。
【点评】此题考查压力及重力与压力的区别和压强的大小比较,难度不大,关键是知道固体可以传递压力。
(多选)18.(4分)水平桌面上有两个质量相等、底面积相同的容器,内装质量相等的甲、乙两种液体。将三个体积相同的物体A、B、C分别投入到容器中,物体静止时状态如图所示(A对容器底有压力),此时液面相平。下列判断中正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.图中两容器对水平桌面的压强相等
C.物体B受到的浮力大于物体C受到的浮力
D.图中甲、乙两种液体对容器底的压力相等
【分析】(1)根据图示确定两种液体的体积关系,又知质量关系,根据密度公式判断其密度关系;
(2)根据图示确定物体B和物体C排开液体的体积关系,又知液体的密度关系,利用阿基米德原理判断其所受浮力关系;将容器、容器内的液体和物体当做一个整体,其对桌面的压力的等于它们的总重力,又知受力面积的大小关系,利用p=判断两个容器对水平桌面的压强关系;
(3)首先根据p=ρgh判断两容器底部所受压强大小,又知两容器底面积相同,根据p=判断两容器底部所受压力大小。
【解答】解:
A、由图可知,甲液体的体积小于乙液体的体积,已知甲、乙两种液体质量相同,
根据ρ=可知,甲液体的密度大于乙液体的密度,故A正确;
BC、由A知,甲液体的密度大于乙液体的密度,
已知物体B和物体C的体积相同,由图可知,B排开液体的体积大于C排开液体的体积,
根据F浮=ρ液gV排可知,物体B受到的浮力大于物体C受到的浮力,故C正确;
由图可知,物体A、B都浸没在甲液体中,已知物体A、B的体积相同,根据阿基米德原理可知:物体A、B受到的浮力相等;
物体A下沉,物体A受到的浮力小于A受到的重力;物体B悬浮,物体B受到的浮力等于B受到的重力;物体C漂浮,物体C受到的浮力等于物体C受到的重力,
所以,物体A受到的重力大于物体B受到的重力,物体B受到的重力大于物体C受到的重力,
两容器质量相同,分别装有质量相等的甲、乙两种液体,则容器和容器内的液体的重力相同,
将容器、容器内的液体和物体当做一个整体,其对桌面的压力等于它们的总重力,
所以,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,
已知两容器底面积相同,根据p=可知,放入物体后,甲容器对水平桌面的压强大于乙容器对水平桌面的压强,故B错误;
D、两容器中液面相平,即液体深度h相同,且甲液体的密度大于乙液体的密度,
根据p=ρgh可知,甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强,
两容器底面积相同,根据F=pS可知,甲液体对容器底的压力大于乙液体对容器底的压力,故D错误。
故选:AC。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用、密度的大小比较、压强公式和液体压强公式的应用等,是一道综合性很强,且难度较大的题目,解答此题的关键是知道将容器、容器内的液体和物体当做一个整体,其对桌面的压力的等于它们的总重力。
(多选)19.(4分)关于功率和机械效率概念的理解,下列说法中正确的是( )
A.功率是表示物体做功快慢的物理量
B.做功多的机械,其功率一定大
C.机械效率一定小于1
D.做有用功多的机械,机械效率、功率一定大
【分析】根据功、功率、机械效率的关系分析。功率是单位时间内做的功的多少,机械效率是有用功与总功的比值。
【解答】解:A、功率是单位时间内做的功,功率大,做功一定快,故A正确;
B、功率的大小与功和时间有关,做功多的机械,其功率不一定大,故B错误;
C、使用任何机械都要做额外功,所以总功一定大于有用功,即有用功与总功的比值一定小于1,也就是机械效率小于1,故C正确;
D、由于机械效率是有用功与总功的比值,做有用功多,如果总功也多,则机械效率不一定高;功率大小与时间、功的大小有关,所以功率不一定大,故D错误。
故选:AC。
【点评】该题考查学生对功率、机械效率的理解,特别要注意描述机械效率大小时,必须是在一定的条件下才能比较。
(多选)20.(4分)如图所示是某建设工地上工人用滑轮组拉动货物的情形,货物重3000N,工人用F为400N的拉力在5s将货物沿水平方向匀速拉动3m,货物与地面的滑动摩擦力为600N,下列分析正确的是( )
A.绳子自由端移动的速度为1.2m/s
B.拉力的功率为240W
C.此滑轮组机械效率为75%
D.拉力 F所做的功是1200J
【分析】(1)由图知,n=2,绳子自由端移动距离等于物体移动距离的2倍,利用速度公式求绳子自由端移动的速度;
(2)利用W=Fs求拉力做的总功,再利用P=求拉力做功的功率;
(3)(4)使用滑轮组时做的有用功,即克服摩擦力做的功,利用W有=fs计算;滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解:
A、由图知,n=2,绳子自由端移动距离s=2s物=2×3m=6m,
则绳子自由端移动的速度v===1.2m/s,故A正确;
BD、拉力做的总功:W总=Fs=400N×6m=2400J,
拉力做功的功率:P===480W,故BD错误;
CD、货物克服摩擦力做的功(即所做的有用功):W有=fs物=600N×3m=1800J;
滑轮组的机械效率:η==×100%=75%,故C正确。
故选:AC。
【点评】本题考查了水平使用滑轮组时有用功、总功、功率、机械效率的计算,明确使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的含义是关键。
三、作图题:
21.(3分)如图是开瓶盖的起子,可以看成是一个杠杆。请在图中画出杠杆的支点O及作用力F的力臂l。
【分析】力臂是从支点到力的作用线的距离,由支点向力的作用线引垂线,垂线段的长度即为力臂。
【解答】解:由题知,起子围绕瓶盖上面的点转动,为支点,由O点作F作用线的垂线,垂线段的长即为F的力臂l;如图所示;
【点评】本题考查了杠杆上力和力臂的画法,作力臂关键是要画出支点到力的作用线的垂线段。
22.(3分)图中物块正水平向左滑动并压缩弹簧,在O点画出物块水平方向受力示意图。
【分析】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。
【解答】解:物块正水平向左滑动并压缩弹簧,分析可知在O点时物块水平方向上受到弹簧对它向右的弹力、地面对它水平向右的摩擦力,过物块重心,沿水平向右的方向做出这两个力,如图所示:
【点评】画力的示意图的一般步骤为:一画简图二定点,三画线,四画尖,五把力的符号标尖边。按照这个作图步骤,很容易能够画出指定力的示意图。
四、实验题
23.(6分)小林同学利用如图所示装置探究杠杆平衡条件。
(1)为排除 杠杆自重 对实验的影响,实验前把杠杆中心支在支架上,杠杆静止在图甲所示位置,此时应将杠杆右端的螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)在杠杆两侧挂上不同数量相同规格的钩码,调节钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,这样做的目的是为了 便于测量力臂 。
(3)实验时,小林在杠杆左侧A位置先挂了3个钩码,如图乙所示,则在右侧B位置应挂 4 个相同规格的钩码,杠杆可以重新在水平位置平衡。
(4)如图丙所示,小林在A位置挂一个弹簧测力计,在B位置挂了2个钩码。现将弹簧测力计从C位置移到D位置,在些过程中,杠杆始终在水平位置保持平衡,则弹簧测力计示数将 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”),原因是 拉力的力臂变大 。
【分析】(1)若不是杠杆中心支在支架上,左右两边杠杆重力不一样,对实验平衡有影响;调节杠杆在水平位置平衡时,平衡螺母向上翘的一端移动;
(2)使杠杆在水平位置平衡的目的是为了直接从杠杆上读出力臂;
(3)由杠杆平衡条件可求出B处所挂钩码的个数;
(4)当拉力由倾斜变成垂直时,会造成力臂变大,相应的力会变小,这样才能继续平衡。
【解答】解:(1)为排除杠杆自重对实验的影响,试验前应把杠杆中心支在支架上;由甲图可知,杠杆右端上翘,所以平衡螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡;
(2)由于力臂是支点到力的作用线的垂直距离,调节杠杆在水平位置平衡时,可以方便的读出力臂;
(3)一个钩码的重力为GN,设杠杆的一个小格为L,由杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂可知,3G×4L=nG×3L,解得n=4,即在B位置应挂4个钩码,杠杆可以重新在水平位置平衡;
(4)图丙中,当弹簧测力计绕A点从C位置转动到D位置的过程中,要保持杠杆仍在水平位置平衡,则拉力F将变小,这是因为,当拉力由倾斜变成垂直时,阻力阻力臂不变,拉力F力臂变大,相应的力会变小,这样才能继续平衡;
故答案为:(1)杠杆自重;右;(2)便于测量力臂;(3)4;(4)变小;拉力的力臂变大。
【点评】实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,其目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响.在实验过程中,不允许再旋动两端的螺母;杠杆平衡条件是杠杆平衡计算的基础内容,一定要掌握。
24.(7分)如图是小军在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验,实心圆柱体合金块的底面积为10cm2。
(1)用弹簧测力计挂着合金块缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:B步骤中合金块受到的浮力为 0.2 N;
(2)分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力大小跟液体的 密度 有关;
(3)根据步骤A、D、E,发现浮力的大小与浸没深度 无关 (选填“有关”或“无关”);
试验步骤
A
B
C
D
E
F
弹簧测力计示数/N
2.7
2.5
2.4
2.3
2.3
2.1
(4)小军在步骤F的基础上继续探究:把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上,缓慢向烧杯内加水,则弹簧测力计的示数逐渐 增大 (选填“增大”或“减小”);
(5)小军用表格中的数据算出了步骤E中合金块的密度是 6.75 g/cm3。但收拾器材时,他用手提着拉环发现指针指在“0”刻度的上方,则计算的密度值 偏小 (“偏大”、“偏小”或“无影响”);
(6)若容器的底面积为50cm2,则从B到D图的过程中,物体往下移动的距离为 1.6 cm。
【分析】(1)由表中数据,根据称重法测浮力计算B步骤中合金块受到的浮力;
(2)(3)浮力大小跟液体密度和物体排开液体的体积有关,结合图示分析判断;
(4)由步骤E和F判断液体和水的密度大小关系,根据F浮=G﹣F示判断加水后弹簧测力计示数变化;
(5)利用物体在水中浸没时所受浮力大小计算物体体积,进而计算合金块的密度;
指针指在零刻线上方一点,实际的拉力大于弹簧测力计的示数,使得对重力测量结果偏小,据此分析;
(6)已知圆柱体的底面积和物体的体积,可求物体的高,根据D步骤物体恰好全浸及物体在B步骤中受到的浮力与D步骤中受到的浮力的关系,从而可知物体在B步骤中露出水面的高度;根据D步骤物体恰好全浸,得出D步骤比B步骤多出的排开水的体积,求出D步骤相比B步骤水面上升的高度,进而求出物体下移的距离。
【解答】解:(1)由图和表中步骤A知,合金块重力G=FA=2.7N,B步骤中弹簧测力计示数FB=2.5N,
B步骤中合金块受到的浮力F浮B=G﹣FB=2.7N﹣2.5N=0.2N;
(2)实验步骤A、E、F,合金块排开液体的体积相等,液体的密度不同,弹簧测力计示数不同,合金块受到的浮力不同,说明浮力大小跟液体的密度有关;
(3)实验步骤A、D、E,合金块排开液体的体积相等,液体的密度相同,浸没在水的深度不同,弹簧测力计示数相同,合金块受到的浮力相同,说明浮力的大小与浸没深度无关;
(4)由步骤E和F中合金块都浸没,排开液体的体积相等,由数据知,弹簧测力计示数FE>FF,
根据F浮=G﹣F示知F浮E<F浮F,由阿基米德原理知,ρ水<ρ液,
在步骤F的基础上,把弹簧测力计的拉环固定在铁架台上,缓慢向烧杯内加水,液体密度变小,合金块受到的浮力减小,由F浮=G﹣F示可知,F示增大;
(5)实验步骤E中合金块浸没在水中,受到的浮力F浮E=G﹣FE=2.7N﹣2.3N=0.4N,
根据阿基米德原理:F浮=ρ水gV排得,
合金块的体积为:V合金=V排===4×10﹣5m3,
合金的密度为:ρ合金====6.75×103kg/m3=6.75g/cm3;
指针指在零刻线上方一点,实际的拉力大于弹簧测力计的示数,使得对重力测量结果偏小;弹簧测力计的两次示数之差为浮力,浮力的测量准确,物体的体积测量准确,重力偏小,质量偏小,则密度偏小;
(6)圆柱体合金块的底面积为10cm2,合金块的体积V合金=4×10﹣5m3=40cm3,
合金块高度为:h===4cm,
D步骤中合金块恰好浸没,合金块在B步骤中受到浮力F浮B=F浮E=F浮D,所以B中合金块有一半体积露出水面,即露出水面的高度h露=2cm,
合金块由B步骤到D步骤排开水的体积增大ΔV排=Sh露=10cm2×2cm=20cm3,
水面上升高度Δh===0.4cm,
从B到D图的过程中,物体往下移动的距离为:h'=h露﹣Δh=2cm﹣0.4cm=1.6cm。
故答案为:(1)0.2;(2)密度;(3)无关;(4)增大;(5)6.75;偏小;(6)1.6。
【点评】本题探究影响浮力大小因素实验,考查称重法测浮力、控制变量法及数据分析和阿米德原理以及密度公式的运用,综合性强,难度较大。
五、计算题
25.(7分)步行是一种简易方便的健身运动,人正常步行时,步距(指步行一步的距离)变化不大。某人质量为50kg,正常步行时的步距为0.5m,步行过程中其重心的高度变化为5cm,如图所示,他正常步行1min走了180步,g取10N/kg,求:
(1)他每走一步克服自身重力所做的功是多少?
(2)他正常步行克服重力做功的功率是多少?
【分析】(1)根据G=mg计算人的重力,已知步行过程中其重心的高度变化,利用公式W=Gh求出每走一步克服自身重力所做的功。
(2)他正常步行1min走了180步,据此求出1min做的总功,然后利用P=计算正常步行克服重力做功的功率。
【解答】解:
(1)此人的重力为G=mg=50kg×10N/kg=500N,
他每走一步克服重力所做的功W=Gh=500N×5×10﹣2m=25J;
(2)此人1min克服重力所做的功为W′=180W=180×25J=4500J,
他正常步行克服重力做功的功率:P===75W。
答:(1)他每走一步克服自身重力所做的功是25J;
(2)他正常步行克服重力做功的功率是75W。
【点评】此题考查了功和功率的计算,属于基础题目。
26.(12分)不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦,用如图所示的滑轮组去拉动物体A,已知物体A重为100N,动滑轮重为80N。在拉力F的作用下,经过20s,物体A沿水平方向匀速前进了4m,拉力F做功为3200J。(g取10N/kg)
求:(1)绳子自由端移动的速度;
(2)因克服动滑轮重而做的额外功;
(3)此滑轮组的机械效率;
(4)物体A所受的摩擦力。
【分析】(1)由图知,通过动滑轮绳子的段数n=2,根据s=ns物计算绳子自由端移动距离,由速度公式计算绳子自由端移动速度;
(2)根据W额动=G动h计算克服动滑轮重而做的额外功;
(3)不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦,克服动滑轮重力所做功为额外功,根据计算对物体A所做的有用功,再根据机械效率公式计算滑轮组的机械效率;
(4)根据W有=FAsA和二力平衡条件计算A物体受到的摩擦力。
【解答】解:(1)由图知,通过动滑轮绳子的段数n=2,
绳子自由端移动距离s=nsA=2×4m=8m,
绳子自由端移动的速度v===0.4m/s;
(2)动滑轮上升高度h=sA=4m,
所以克服动滑轮重而做的额外功W额动=G动h=80N×4m=320J;
(3)不计绳重及绳与滑轮、滑轮与轴之间的摩擦,克服动滑轮重力所做功为额外功,
对物体A所做的有用功W有=W总﹣W额=3200J﹣320J=2880J,
此滑轮组的机械效率η===90%;
(4)物体A沿水平方向匀速前进,A物体水平方向受到的拉力与地面对它的摩擦力是一对平衡力,
根据W有=FAsA可得,所以物体A所受的摩擦力
f=FA===720N。
答:(1)绳子自由端移动的速度为0.4m/s;
(2)因克服动滑轮重而做的额外功320J;
(3)此滑轮组的机械效率为90%;
(4)物体A所受的摩擦力为720N。
【点评】本题考查对滑轮组特点的认识、有用功、额外功、机械效率公式的应用以及二力平衡的应用,明确有用功和总功、额外功以及它们之间的关系是关键。
六、综合题
27.(6分)阅读文章,回答问题
牛顿第三定律
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,这就是牛顿第三定律,牛顿第三定律在生活和生产中应用广泛,人走路时用脚蹬地,脚对地面施加一个作用力,地面同时给脚一个反作用力,使人前进。轮船的螺旋桨旋转时,用力向后推水,水同时给螺旋一个反作用力,推动轮船前进,汽车的发动机驱动后轮转动,由于轮胎和地面有摩擦,车轮向后推地面,地面给车轮一个向前的反作用力,使汽车前进。汽车的牵引力就是这样产生的。如果把后轮架空,不让它跟地面接触,这时让发动机驱动后轮转动,由于车轮不推地面,地面也不产生向前推车的力,汽车就不能前进。
根据上述知识,回答下列问题:
(1)两个物体之间的作用力和反作用力,总是大小 相等 ,方向 相反 且作用在同一直线,这就是牛顿第三定律。
(2)以卵击石,石头没有损伤而鸡蛋破了,这一现象中,石头对鸡蛋的作用力 等于 (填“大于”、“等于”或“小于”)鸡蛋对石头的作用力大小。
(3)马拉车在路面上加速行驶是因为 B 。
A.马拉车的力大于车拉马的力
B.马拉车的力大于地面给车的摩擦力
(4)下列现象中,不是一对作用力与反作用力的是 D 。
A.划船时,船桨对水的力与水对桨的力
B.汽车行驶时,汽车轮向后推地面的力与地面对车轮向前的力
C.地球对人的吸引力与人对地球的吸引力
D.静止在桌面上的茶杯,所受的重力与桌面对它的支持力
【分析】通过材料了解牛顿第三定律的内容,并根据定律的内容解答题干中所提出的问题,注意一对相互作用力和一对平衡力的区分。
【解答】解:(1)则材料可知,两个物体之间的作用力和反作用力,总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,这就是牛顿第三定律。
(2)一对相互作用力的大小始终是相等的,所以石头对鸡蛋的作用力大小等于鸡蛋对石头的作用力大小。
(3)马拉车在路面上加速行驶,由于车做加速运动,因此路面对车的摩擦力和马对车的拉力不是一对平衡力,马对车的作用力一定大于地面对车的摩擦力,故B正确;
(4)A、划船时,船桨对水的力与水对桨的力,符合一对相互作用力的条件,是一对相互作用力;
B、汽车行驶时,汽车轮后推地面的力与地面对车轮向前的力,符合一对相互作用力的条件,是一对相互作用力;
C、地球对人的吸引力与人对地球的吸引力,符合一对相互作用力的条件,是一对相互作用力;
D、静止在桌面上的茶杯,所受的重力与桌面对它的支持力,作用在同一物体上,是一对平衡力。
故只有D符合题意。
故答案为:(1)相等;相反;(2)等于;(3)B;(4)D。
【点评】本题主要通过对牛顿第三定律的介绍,让学生在了解知识的基础上运用知识解决一些实际问题,虽然牛顿第三定律的提法在初中阶段并未涉及,但总体难度并不大。
28.(6分)阅读短文,回答问题。
胡克定律
弹力的大小和形变的大小有关系,形变越大,弹力也越大,形变消失,弹力就随着消失。对于拉伸(或压缩)形变来说,伸长(或缩短)的长度越大,产生的弹力就越大。把一个物体挂在弹簧上,物体越重,把弹簧拉得越长,弹簧的拉力也越大。实验表明:弹簧弹力的大小F和弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比。公式表示为F=kx,其中k是比例常数,叫做弹簧的劲度系数,在数值上等于弹簧伸长(或缩短)单位长度时的弹力。劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系。弹簧丝粗的硬弹簧比弹簧丝细的软弹簧劲度系数大。这个规律是英国科学家胡克发现的,叫做胡克定律。
胡克定律有它的适用范围。物体形变过大,超出一定的限度,上述比例关系不再适用,这时即使撤去外力,物体也不能完全恢复原状,这个限度叫做弹性限度。胡克定律在弹性限度内适用。弹性限度内的形变叫做弹性形变,而在弹性限度外的形变叫做塑性形变。
(1)弹簧测力计在正确测物体受到的重力时,弹簧的形变是 弹性 (选填“弹性”或“塑性”)形变。
(2)使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程,这是为了避免超过弹簧的 弹性限度 。
(3)弹簧的劲度系数与受力的大小 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(4)一根弹簧,挂0.5N的物体时长12cm,挂1N的物体时长14cm,则弹簧的劲度系数为 25 N/m。弹簧长 10 cm。
(5)某同学在实验室利用如图所示装置探究弹簧的长度跟所挂钩码重力的关系,实验数据记录如下表,以下分析正确的是 D
A.弹簧的伸长与钩码重力成正比关系
B.弹簧的长度与钩码重力一定是一次函数关系
C.此实验中使弹簧发生形变的力是钩码的重力
D.当钩码重力为3.5N时,此弹簧已发生塑性形变
钩码重力(N)
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
指针位置(cm )
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
7.50
7.50
【分析】(1)在外力停止作用后,能够恢复原状的形变叫做弹性形变,不能够恢复原状的形变叫做塑性形变;
(2)物体形变过大,超出一定的限度,撤去外力,物体不能完全恢复原状,这个限度叫做弹性限度;
(3)劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系;
(4)物体静止时,弹簧的弹力等于所悬挂物体的重力,弹簧伸长的长度等于弹簧的长度减去原长。根据胡克定律对两种情况分别列方程求解弹簧原长;
(5)根据表中数据,逐一对各项分析解答;
【解答】解:(1)弹簧测力计在正确测物体受到的重力时,弹簧受力发生形变,不受力时能恢复原状,所以弹簧的形变是弹性形变;
(2)使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程,这是为了避免超过弹簧的弹性限度;
(3)由短文知,劲度系数跟弹簧的长度、材料、粗细等都有关系,与受力的大小无关;
(4)由题知,F1=0.5N,F2=1N;l1=0.12m,l2=0.14m;设弹簧的劲度系数k,原长为l0.根据胡克定律得:
当挂重为0.5N的物体时,F1=k(l1﹣l0)…①
当挂重为1N的物体时,F2=k(l2﹣l0)…②
代入数据联立得:l0=0.1m=10cm,k=25N/m;
(5)ABC、使弹簧伸长的力是钩码对弹簧的拉力,不是钩码的重力;由表格数据可知:弹簧的伸长的长度与弹簧的拉力大小成正比,不是弹簧的长度与拉力成正比,故ABC错误;
D、由表格数据可知:当钩码重力为3N时,弹簧的伸长的长度与弹簧的拉力大小不在成正比,说明此时超过弹簧弹性限度,所以,当钩码重力为3.5N时,此弹簧已发生塑性形变,故D正确;
故答案为:(1)弹性;(2)弹性限度;(3)无关;(4)25;10;(5)D。
【点评】此题考查了弹簧测力计的原理,注意在弹簧弹性限度内,弹簧的伸长的长度与弹簧受到的拉力大小成正比。
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