2023-2024学年重庆市綦江区古南中学九年级(上)入学物理试卷(含解析)
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学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上,写在试卷上无效。
3.考试结束后,本试卷和答题卡一并交回。
第I卷(选择题)
一、单选题(本大题共8小题,共24.0分)
1. 某同学把装有20个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼,以下说法中,正确的是( )
A. 鸡蛋受到的总重力是1000N B. 该同学上楼的速度大约是15m/s
C. 该同学对鸡蛋做的功大约是60J D. 3楼的大气压高于1楼的大气压
2. 一辆汽车在圆形跑道上做快慢不变的运动,下列关于该汽车的说法正确的是( )
A. 运动状态不变,受力平衡 B. 运动状态不变,受力不平衡
C. 运动状态改变,受力平衡 D. 运动状态改变,受力不平衡
3. 如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是( )
A. 在海中水平游动时,受到海水的压强不变 B. 向海底下潜过程中,受到海水的压强变小
C. 对背心进行放气后,受到海水的浮力变大 D. 对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
4. 水平桌面上,完全相同的甲、乙、丙容器中装有三种不同液体,将同一实心小球放入容器中,静止时三容器中液面相平,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 小球所受的浮力F浮甲=F浮乙
A. 用天平测物体质量
B. 用手提起重物
C. 核桃钳夹核桃
D. 开瓶器开瓶盖
6. 如图为滑雪运动员从山上滑下的情景,下列说法正确的是( )
A. 运动员穿上滑雪板后,对雪地的压强变小了
B. 运动员下滑的过程中,动能转化为重力势能
C. 运动员下滑的过程中,重力对运动员没有做功
D. 运动员下滑的过程中,越滑越快,运动员的机械能变大
7. 关于粒子和宇宙,下列认识中正确的是( )
A. 分子间只存在引力不存在斥力
B. 面包可以被捏扁说明分子间有空隙
C. 美味住肴香气扑鼻说明分子在运动
D. 银河系、地球、原子核、分子是按照尺度由大到小的顺序排列的
8. 如图甲所示的装置,A是重10N的空吊篮,绳子B和C能承受的最大拉力分别为100N和60N。质量为50kg的小张同学将A提升到高处,施加的拉力F随时间变化关系如图乙所示,A上升的速度v随时间变化关系如图丙所示。忽略绳重及摩擦(g=10N/kg)。下列结论正确的是( )
①动滑轮的重力为9N;
②1~2s内拉力F做的功为4J;
③1~2s内拉力F的功率为4W;
④此装置提升重物的最大机械效率约为81.8%
A. ①④ B. ①③ C. ②③④ D. ③
第II卷(非选择题)
二、填空题(本大题共9小题,共16.0分)
9. 茶是世界三大饮品之一,起源于中国,盛行于世界。茶壶利用了______原理,方便倒水饮茶;用沸水泡茶能很快泡出茶香、茶色,这是因为温度越高,______现象越明显。
10. 如图所示,盛有水的薄壁容器中投入一个重为1N的木块,水面上升2cm,容器底面积为100cm2,则投入木块后,容器底部所受到水的压力增加了______N。
11. 在体育考试中,小明投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若实心球重20N,从最高点到落地点的过程中,球下降的高度为2.7m,用时约0.75s.则球下降过程中重力做功为______J,功率为______W。
12. 如图所示,OA=50cm、OB=30cm、BC=40cm,若在C点施加最小力F为120N恰好能使杠杆在如图所示位置保持静止状态,则挂在杠杆上A点的重物的质量为______ kg(不计杠杆自重,O点为杠杆的支点)。
13. 同一密度计先后放在密度分别为ρ甲、ρ乙的液体中,容器质量相同,静止时密度计所处位置如图所示,且液面相平,密度计在两种液体中所受浮力分别为F甲浮、F乙浮,容器对桌面的压力分别为F甲压、F乙压。则F甲浮______F乙浮,F甲压______F乙压(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
14. 小亮想测量一小石块的密度,他利用弹簧测力计、烧杯及足量的水,完成了测量,步骤如图所示,小石块所受的浮力为______ N,小石块的密度为______ kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)
15. 如图所示,小球从A点摆到C点的过程中,不计空气阻力,______ 能会先增大后减小;机械能总和______ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
16. 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______。
17. 如图所示,人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运动。离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点,卫星从近地点向远地点运行时,它的重力势能______(选填“增大”、“减小”或“不变”);卫星在大气层外运行,不受空气阻力,则卫星在绕地球运动的过程中受______(选填“平衡”或“非平衡”)力。
三、作图题(本大题共2小题,共3.0分)
18. 如图所示的位置,是单摆小球摆到的最高点,请画出此时小球所受力的示意图。
19. 如图所示轻质杠杆在所示位置静止,O是其支点,请画出所要施加的最小动力F1的示意图并画出其力臂l1。
四、实验探究题(本大题共3小题,共15.0分)
20. 某同学设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)如图所示,当物块浸入装满水的溢水杯中时,所受到的浮力大小为______N。
(2)根据图中数据可以得出:浸在液体中的物体所受的浮力大小______排开液体所受的重力大小。
(3)为了使得实验结论具有普遍性,该同学换用盐水代替C图中溢水杯中的水来重新进行实验,当他将同样的物块浸没到盐水中时弹簧测力计的示数______2.4N(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
21. 2020年11月10日,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,创造了10909m的中国载人深潜新纪录,标志着我国在载人深潜领域达到世界领先水平。这激发了小杨同学探究液体内部压强的兴趣,他选用U形管压强计、烧杯和清水完成如图所示实验。
(1)图A是U形管压强计,金属盒上的橡皮膜应该选用______ (选填“薄”或“厚”)一些的较好,从结构来看,压强计______ (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)比较图B、C两次实验可知:同种液体内部压强随深度的增加而______ (选填“减小”、“增大”或“不变”);比较C、D两次实验可初步判断:同一深度,液体向各个方向的压强______ (选填“相等”或“不相等”)。
(3)本实验第(2)小题主要运用的实验方法是下列中的______ (单选)。
A.转换法
B.控制变量法
C.等效替代法
D.理想模型法
(4)在图B的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量盐水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将______ (选填“变大”“变小”或“无法判断”)。
22. 在探究“杠杆的平衡条件”实验时。
(1)实验前,将杠杆置于支架上,当杠杆静止时,发现右端下沉,如图1所示,此时,应把杠杆左端的平衡螺母向______ (选填“左”或“右”)调节,直至杠杆在______ (选填“任意”或“水平”)位置平衡。
(2)调节平衡后,在杠杆上A点处挂两个钩码,如图2所示,则在B点处应挂______ 个钩码,才能使杠杆在原位置平衡。
(3)为了使实验结论具有______ (选填“普遍性”或“偶然性”),应改变钩码个数及悬挂位置,多次进行实验。
(4)实验时,不再调节平衡螺母,使杠杆的重心位置保持在O点不变,将支点换到O′点,如图3所示,发现A点处只挂1个钩码,杠杆仍然保持平衡。若每个钩码重为1N,则杠杆重力为______ N。由此可知,将杠杆支点位置设在______ (选填“O”或“O′”)点进行实验,能避免杠杆自身重力影响实验结论的得出。
五、计算题(本大题共3小题,共22.0分)
23. 如图是驾驶一辆轿车从水平地面上沿斜坡行驶至高架桥的情景,在此过程中汽车以恒定速度10m/s运动,发动机的功率90kW恒定不变,经过10s汽车从坡底A点到达坡顶B点。求:
(1)汽车沿斜坡AB段行驶时的牵引力所做的功;
(2)汽车沿斜坡AB段行驶时的牵引力大小。
24. 如图所示,一个重为20N、边长为10cm的实心正方体M,悬挂在轻质杠杆B端,OB:OA=5:4,当M的一半体积浸在水中时,在A端施加一个竖直向下的拉力F使杠杆在水平位置平衡。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)M底部受到的水对它的压强;
(2)M受到的水对它的浮力;
(3)F的大小。
25. 如图所示,是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400N的拉力作用下,使质量为70kg的建筑材料在10s的时间里,匀速竖直上升了2m(不计绳子重力和摩擦,g取10N/kg)。求:
(1)滑轮组的机械效率;
(2)拉力的功率;
(3)动滑轮的重力。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:AC、由物理常识知,提起两个鸡蛋的力大约是1N,则提20个鸡蛋的力大约为:F=G=10N;
每层楼的高度大约为3m,家住3楼,则某同学实际爬楼的高度:s=3m×2=6m;
提鸡蛋的力做功约为:W=Fs=10N×6m=60J,故A错误,C正确;
B、一层楼楼梯的长度约为4.5m,一楼到三楼是两层楼楼梯的长度,约为9m,
他的运动速度:
v=st=9m10s=0.9m/s,故B错误;
D、因为高度越高大气压强越小,3楼的大气压低于1楼的大气压,故D错误。
故选:C。
提起两个鸡蛋的力大约是1N,每层楼的高度大约为3m,估算出提起20个鸡蛋的力和爬楼的高度,再利用W=Gh可算出做功的多少;
估测出了楼的高度,根据公式v=st求出他上楼的速度;
高度越高大气压强越小分析判断。
本题考查了功的计算、速度和大气压的认识,关键是估算出提起20个鸡蛋的力和爬楼的高度,是一道基础题。
2.【答案】D
【解析】解:汽车在圆形跑道上运动过程中,速度大小不变,但方向不断变化,所以运动状态不断改变;
由于汽车的运动状态发生改变,所以它受到非平衡力的作用。
故选:D。
力可以改变物体的运动状态,物体运动状态变化包括速度大小变化和运动方向变化两个方面;若物体的运动状态改变,则一定受非平衡力的作用。
此题考查的是我们对物体运动状态变化的理解和应用,属于基本规律的考查,是一道基础题。
3.【答案】A
【解析】解:AB、海水的密度不变,根据p=ρgh可知,潜水员在海中水平游动时,水平游动时,深度不变,受到的海水的压强不变,向海底下潜过程中,深度增加,受到的海水的压强变大,故A正确、B错误;
CD、潜水员正潜没在海水中,对背心进行放气后,背心的体积变小,排开海水的体积变小,由F浮=ρ液gV排可知,受到海水的浮力变小;对背心进行充气后,背心的体积变大,排开海水的体积变大,同理可知,受到海水的浮力变大,故CD错误。
故选:A。
(1)根据p=ρgh分析判断压强变化情况;
(2)根据F浮=ρ液V排g分析判断浮力变化情况。
本题考查阿基米德原理、液体压强公式的掌握和运用,正确判断海水的深度变化和排开海水的体积变化是关键。
4.【答案】C
【解析】解:A、由图可知,小球在甲液体中悬浮,所以小球受到的浮力F浮甲=G球;小球在乙中沉底,所以小球受到的浮力F浮乙
B、小球在甲液体中悬浮,所以甲液体的密度ρ甲=ρ球;小球在乙中沉底,所以乙液体的密度ρ乙<ρ球;小球在丙中漂浮,所以丙液体的密度ρ丙>ρ球,同一实心小球,密度相同,所以三种液体的密度大小关系是ρ乙<ρ甲<ρ丙,故B错误;
C、三容器的液面等高,根据p=ρ液gh可知,密度大的液体对容器底的压强也大,三种液体对容器底的压强的大小关系是p乙 D、甲、乙、丙三个容器完全相同,三容器液面相平,由图可知三种液体的体积大小关系是V甲=V乙
A、由图可知,小球在甲液体中处于悬浮,小球受到的浮力大小等于小球的重力大小;小球在乙液体中沉底,小球受到的浮力大小小于小球的重力大小;小球在丙液体中处于漂浮,小球受到的浮力大小等于小球的重力大小,由此可得出结论;
B、小球在甲液体中悬浮,甲液体的密度等于小球的密度;小球在乙液体中沉底,乙液体的密度小于小球的密度;小球在丙液体中处于漂浮,丙液体的密度大于小球的密度,由此可得出结论;
C、由于三容器中液面相平,即液体的深度相同,由液体对容器底的压强p=ρ液gh可知,密度大的液体对容器底的压强也大,由此可得出结论;
D、容器对桌面的压力大小等于容器中液体的重力,小球的重力,容器自重之和,由此可知,只需要比较三个容器中液体重力的大小;由图可知,甲,乙液体的体积相等,丙液体的体积最大,根据m=ρV可求出三个容器中液体的质量大小关系,根据G=mg可知三种液体的重力大小关系,由此可得出结论。
本题主要考查物体漂浮条件,悬浮条件,物体沉底条件,液体压强的计算,压力的计算,其中根据小球的状态分析小球受到的浮力大小关系,液体密度关系,容器内液体体积关系是本题的难点和解题关键。
5.【答案】B
【解析】解:A、天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,故A错误;
B、用手提起重物的过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B正确;
C、核桃钳夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故C错误;
D、开瓶器在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故D错误。
故选:B。
结合图片和生活经验,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。
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。
6.【答案】A
【解析】解:
A、运动员穿上滑雪板后,受力面积增大,对雪地的压力没变,根据p=FS可知,压强变小了,故A正确;
B、运动员下滑时,高度减小、速度增大,其重力势能减小,动能增大,所以重力势能转化为动能,故B错误;
C、运动员下滑的过程中,受到重力的作用,并且在重力的方向上通过了距离,所以重力对运动员做了功,故C错误;
D、运动员下滑的过程中,由于克服摩擦做功,机械能转化为内能,使得运动员的机械能变小,故D错误。
故选:A。
(1)在压力一定时,增大受力面积可减小压强;
(2)(4)动能大小的影响因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大。重力势能大小的影响因素:质量和高度。质量越大,高度越高,重力势能越大;机械能为动能和势能的和;
(3)做功的两个必要条件:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动一段距离,二者缺一不可。
此题考查机械能的变化、力是否做功的判断、减小压强的方法,涉及到的知识点多,综合性强,但总体难度不大,掌握基础知识即可正确解题。
7.【答案】C
【解析】解:A、分子间同时存在相互作用的引力和斥力,故A错误;
B、用手捏面包,面包的体积缩小了,说明力可以改变物体的形状,故B错误;
C、美味佳肴,香气扑鼻,说明分子不停地做无规则运动,故C正确;
D、质子和中子构成原子核,电子和原子核构成原子,原子构成分子,分子构成物质,地球又是太阳系中的一颗行星比太阳小,太阳系只是银河系中之一,所以它们从大到小的顺序为:银河系、地球、分子、原子核,故D错误。
故选:C。
(1)物质是由大量分子组成的;分子在永不停息地做无规则运动;分子间存在相互作用的引力和斥力;
(2)力可以使物体发生形变改变物体的形状;
(3)宇宙由物质组成的,宇宙中拥有数十亿个星系,银河系只是其中之一,银河系很大,太阳系只是其中之一,地球是太阳系中一员;物体是由分子构成的,分子是由原子构成的,原子是由位于中心的原子核和核外电子构成的,原子核包括质子和中子两部分。
本题考查了学生对分子动理论的了解与掌握,属于基础题目。
8.【答案】C
【解析】解:
①由图丙可知,在1~2s内,A被匀速提升,由图乙可知拉力F=10N,
由图知,n=2,忽略绳重及摩擦,拉力F=12(GA+G动),则动滑轮重力:G动=2F−GA=2×10N−10N=10N,故①错误;
②由图丙可知,1~2s内,物体A做匀速运动,速度为vA=0.2m/s,则物体A上升的距离为h=0.2m,
则自由端移动的距离:s=2h=2×0.2m=0.4m,
由图乙可知,1~2s内拉力F=10N,
则1~2s内拉力F做的功:W=Fs=10N×0.4m=4J,故②正确;
③由图丙可知,1~2s内,A上升的速度vA=0.2m/s,拉力端移动速度v=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s,
1~2s内拉力F的功率:P=Fv=10N×0.4m/s=4W,故③正确;
④忽略绳重及摩擦,C处绳子拉力FC=12(FB+G动)=12(FB+10N),
则当C处最大拉力为60N时,B处拉力为110N;
当B处最大拉力为100N时,C处拉力为55N;所以要以B处最大拉力为准,B处的拉力:FB=GA+G货物=100N,
此装置最多能匀速运载货物的重力:G货物=FB−GA=100N−10N=90N;
此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大,此装置提升重物的最大机械效率:
η=W有用W总=GhFC最大s=GhFC最大×2h=G2FC最大=90N2×55N×100%≈81.8%,故④正确。
故选:C。
(1)由图丙可知,在第2s内A被匀速提升,由图乙可知第2s内拉力F大小;由图知,n=2,忽略绳重及摩擦,拉力F=12(GA+G动),据此求动滑轮重力;
(2)由图丙可知,1~2s内,物体A做匀速运动,可得出物体A上升的距离,再根据自由端移动的距离为物体上升高度的2倍求出绳子自由端移动的距离,再由图乙读出拉力F的大小,并利用W=Fs求出拉力做的功;
(3)由图丙可知,1~2s内,物体A做匀速运动,并得出其速度大小,再根据自由端移动速度等于A上升速度的2倍可知自由端的速度,最后利用P=Fv求出第1~2s内拉力F的功率;
(4)忽略绳重及摩擦,C处绳子拉力FC=12(FB+G动),据此判断出B、C处的最大拉力,进一步求出最大物重,而此装置提升重物的机械效率随提升物重的增大而增大,根据η=W有用W总=GhFC最大s=GhFC最大×2h=G2FC最大求出此装置提升重物的最大机械效率。
本题考查了使用滑轮组时拉力、功率、机械效率的计算,要注意:提升重物的最大机械效率η=W有用W总=GhFC最大s=GhFC最大×2h=G2FC最大。
9.【答案】连通器 扩散
【解析】解:茶壶的壶嘴和壶身上端开口,下端连通,属于连通器;
用沸水才能很快泡出茶香、茶色,这是扩散现象,温度越高,分子运动越快,扩散越快。
故答案为:连通器;扩散。
(1)茶壶是运用连通器原理制成的;
(2)分子运动快慢和物体的温度有关,温度越高分子运动越剧烈。
本题考查了连通器原理和扩散现象,具有一定综合性,是中考常见题型。
10.【答案】2
【解析】解:容器底所受到水的压强增加量为:Δp=ρ水gΔh=103kg/m3×10N/kg×2×10−2m=200Pa,
根据p=FS可知容器底所受到水的压力增加量为:ΔF=ΔpS=200Pa×100×10−4m2=2N。
故答案为:2。
根据p=ρ水gh得出容器底所受到水的压强增加量,根据p=FS的变形式可知容器底所受到水的压力增加量。
本题考查液体压强公式和压强定义式的应用,是一道基础题。
11.【答案】54 72
【解析】解:
(1)重力对实心球做功:
W=Gh=20N×2.7m=54J,
(2)重力做功功率:
P=Wt=54J0.75s=72W。
故答案为:54;72。
(1)知道实心球受到的重力和在重力方向上移动的距离,利用W=Gh求重力做功大小;
(2)知道做功时间,利用公式P=Wt求重力做功功率。
本题考查了学生对功的公式、功率公式的掌握和运用,确定实心球在重力方向上移动的距离h是本题的关键。
12.【答案】12
【解析】解:由题知,O为杠杆的支点,要在C端施加一个最小的动力F。
阻力、阻力臂一定,根据杠杆的平衡条件,要使动力最小,则动力臂应最长,在C点施加最小力,以OC为力臂是最长的力臂,动力的方向与OC垂直且向下,如图所示:
在直角三角形OBC中,斜边OC= OB2+BC2= (30cm)2+(40cm)2=50cm,
由杠杆的平衡条件可得:F×OC=G×OA,
则挂在杠杆上A点的重物:G=F×OCOA120N×50cm50cm=120N,
质量m=Gg=120N10N/kg=12kg。
故答案为:12。
杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,阻力×阻力臂是定值时,当动力臂最大时,动力是最小的,然后根据杠杆平衡条件可求得A点的重物的质量。
本题考查了学生对杠杆的平衡条件的掌握和运用,能找到最长动力臂并能计算出动力臂的大小是本题的关键。
13.【答案】等于 小于
【解析】解:(1)同一支密度计,重力不变,在甲、乙两种液体都漂浮,由漂浮条件可知:F甲浮=F乙浮=G;
(2)由甲、乙两图可知,密度计在甲中浸入的体积大于在乙浸入的体积,即V甲排>V乙排,而F甲浮=F乙浮,由公式F浮=ρ液gV排可知:
液体密度ρ甲<ρ乙,
从图中可知乙液体的体积大于甲液体的体积,根据m=ρV可知乙液体的质量大于甲液体的质量,密度计和容器的质量不变,根据F=G总=(m密度计+m液+m容器)g可知容器对桌面的压力F甲压
(1)同一支密度计,重力不变,在甲、乙两种液体都漂浮,物体漂浮时,所受的浮力等于自身的重力;据此分析密度计在两种液体中所受浮力的大小关系;
(2)由甲、乙两图可知,密度计在甲中浸入的体积大于在乙浸入的体积,即V甲排>V乙排,已知所受浮力的大小关系,由公式F浮=ρ液gV排可知两液体密度的大小关系;
从图中可知两液体的体积大小关系,根据m=ρV可知两液体的质量的大小关系,密度计和容器的质量不变,根据F=G总=(m密度计+m液+m容器)g可知容器对桌面的压力的大小关系。
本题考查浮沉条件和阿基米德原理的应用,综合性强,难度适中。
14.【答案】1 2.5×103
【解析】解:(1)小石块所受的浮力为:F浮=G石−F示=2.5N−1.5N=1N;
(2)小石块浸没在水中,小石块的体积为:V石=V排=F浮ρ水g=1N1.0×103kg/m3×10N/kg=10−4m3,
小石块的密度为:ρ石=m石V石=G石V石g=2.5N10−4m3×10N/kg=2.5×103kg/m3。
故答案为:1;2.5×103。
(1)由图示可知,石块的重力和石块浸没在水中时测力计的示数,根据公式F浮=G−F示可求得浮力的大小。
(2)因为小石块浸没在水中,所以石块排开水的体积等于石块的体积,由公式F浮=ρ水gV排可求得石块体积大小,再由公式G=mg=ρVg可求得石块密度大小。
本题考查密度、浮力的计算,难度不大。
15.【答案】动 不变
【解析】解:小球从A 点开始向B 点摆动过程中,高度减小,重力势能减小,速度变大,动能变大,从B点摆到C 点的过程中,高度变大,重力势能变大,速度变小,动能变小。所以重力势能会先减小后增大,动能先增大后减小;整个过程没有空气阻力,即只有动能和势能的相互转化,所以机械能守恒,即机械能的总和不变。
故答案为:动;不变。
物体的动能由质量和速度决定,重力势能由质量和高度决定,分析摆动过程中质量、速度、高度的变化,判断出动能和重力势能的转化;机械能守恒的条件:只有动能和势能的相互转化或者只有重力做功,机械能才守恒。
本题考查动能与势能的相互转化,明确整个过程中动能、势能和机械能的变化是解答本题的关键。
16.【答案】12 75%
【解析】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=W总t=120J10s=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=W有W总=90J120J×100%=75%。
故答案为:12;75%。
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=Wt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。
本题考查了速度公式和做功公式、功率公式和机械效率公式的应用,难度不大。
17.【答案】增大 非平衡
【解析】解:当卫星从近地点向远地点运动过程中,卫星的质量不变,高度增大,重力势能增大;由于卫星的速度、运动方向发生了变化,受到非平衡力的作用。
故答案为:增大;非平衡。
势能大小的影响因素:质量、被举的高度。质量越大,高度越高,势能越大。物体处于静止或匀速直线运动状态时,受力平衡。
本题考查了重力势能的变化、平衡状态的判定,属于基础题。
18.【答案】解:当小球摆到最高点时受到重力和摆绳的拉力,重力的方向是竖直向下的;拉力的方向沿绳子向上,作用点都画在小球的球心上,力的示意图如下:
【解析】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。
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
19.【答案】解:根据杠杆的平衡条件可知,动力臂越长越省力;连接OA,则OA是最长的动力臂l1;
物体对杠杆的力使杠杆向逆时针方向转动,则动力应使其向顺时针方向转动(这样才能使杠杆在此位置平衡),过A点作垂直于OA向上的动力F1,如图所示:
【解析】根据杠杆平衡的条件,F1×L1=F2×L2,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长。因此先确定最长的力臂,即离支点最远的点;然后过动力作用点做垂直于杠杆连线的作用力即可。
此题考查了有关力臂的画法和最小力的示意图的画法,要画出最小的力,关键是确定最长的力臂。
20.【答案】1.4 等于 小于
【解析】解:(1)从图B可知,物体的重力G=3.8N,从图C可知,物体浸入水中后,测力计的示数F示=2.4N,根据称重法可知物块所受浮力:
F浮=G−F示=3.8N−2.4N=1.4N;
(2)根据图A可知,空桶的重力G1=1.2N,根据图D可知,排出的水和空桶的重力G2=2.6N,
则排出的水重G排=G2−G1=2.6N−1.2N=1.4N=F浮,
即浸没在水中的此物体所受的浮力等于物体排开的水的重力;
(3)该同学换用盐水代替C图中溢水杯中的水来重新进行实验,当他将同样的物块浸没到盐水中时,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知浮力变大,由F浮=G−F示可得,F示=G−F浮弹簧测力计的示数小于2.4N。
故答案为:(1)1.4;(2)等于;(3)小于。
(1)根据称重法可知物块所受浮力;
(2)根据图A可知,空桶的重力,根据图D可知,排出的水和空桶的总重力,
进而得出排出的水重,并与物体所受的浮力比较大小关系,得出结论;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排及称重法分析解答。
本题探究浮力的大小,涉及称重法测浮力、阿基米德原理等知识,常见题目。
21.【答案】薄 不是 增大 相等 B 变大
【解析】解:(1)橡皮膜越薄,橡皮膜越容易发生形变,所以金属盒上的橡皮膜应该选用薄一些的较好;
U形管压强计的上端有封闭的部分,不是上端开口底部连通的仪器,所以不是连通器;
(2)比较B、C两次实验可知,液体的密度相同时,液体越深,U形管液面高度差越大,液体的压强越大,说明同种液体内部压强随深度的增加而增大;
比较C、D两次实验可知,保持探头的深度不变,改变它的方向发现U形管两侧的高度差保持不变,可得:同种液体内部的同一深度,向着各个方向的压强相等;
(3)本实验第(2)小题主要运用的实验方法是控制变量法,故选:B;
(4)在图B的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量盐水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜的深度和液体的密度都增加,由p=ρgh知橡皮膜受到的液体压强将变大。
故答案为:(1)薄;不是;(2)增大;相等;(3)B;(4)变大。
(1)橡皮膜越薄,橡皮膜越容易发生形变;
上端开口底部连通的仪器是连通器;
(2)(3)分析比较B、C两次实验或C、D两次实验中相同的物理量以及不同的物理量,利用控制变量法得出结论;同种液体内部的同一深度,向着各个方向的压强相等;
(4)容器中加入适量盐水与其均匀混合后,液体深度和液体的密度都增加,根据p=ρgh判断出液体内部压强的变化。
本题探究了液体压强大小的影响因素、液体压强计、连通器等,综合性很强。
22.【答案】左 水平 4 普遍性 0.5 O
【解析】解:(1)当杠杆静止时,发现右端下沉,如图1所示,此时,应把杠杆的平衡螺母向左调节,直至杠杆在水平位置平衡;
(2)设一个钩码重为G,一格为L,根据杠杆平衡条件可知:2G×6L=nG×3L,所以n=4,需在B点挂4个钩码;
(3)多次改变力和力臂的大小,得到了多组实验数据,得出了杠杆平衡条件。该实验测多组数据的目的是为了得出的结论更具有普遍性;
(4)结合丙图,根据杠杆平衡条件可知:1N×L=G杠杆×2L,解出G杠杆=0.5N,
将杠杆的中心位置挂在支架上,可避免杠杆自重的影响,故将杠杆支点位置设在O点进行实验。
故答案为:(1)左;水平;(2)4;(3)普遍性;(4)0.5;O。
(1)当杠杆静止时,发现右端下沉,应把杠杆的平衡螺母向相反方向调节,直至杠杆在水平位置平衡;
(2)根据杠杆平衡条件做出解答;
(3)实验中为得出杠杆平衡条件的普遍规律,需多测几组数据进行分析;
(4)根据杠杆平衡条件得出杠杆的重力;
将杠杆的中心位置挂在支架上,可避免杠杆自重的影响。
本题考查探究“杠杆的平衡条件”实验,重点考查器材调平,杠杆的平衡条件的应用等知识,难度不大。
23.【答案】解:(1)牵引力所做的功:W=Pt=90×103W×10s=9×105J;
(2)牵引力大小:F=Pv=90×103W10m/s=9×103N。
答:(1)汽车沿斜坡AB段行驶时的牵引力所做的功为9×105J;
(2)汽车沿斜坡AB段行驶时的牵引力大小为9×103N。
【解析】(1)由W=Pt可计算出牵引力所做的功;
(2)由F=Pv可算出行驶时的牵引力大小。
在有关功、功率的计算中,要注意:W=Pt、F=Pv等重要公式的应用,在应用公式计算之前,首先要把单位统一成国际单位。
24.【答案】解:(1)当M的一半体积浸在水中时,M的底部所处的深度:h=12L=12×10cm=5cm=0.05m,
M底部受到的水对它的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
(2)当M的一半体积浸在液体中时,排开水的体积:V排=12L3=12×(10cm)3=500cm3=5×10−4m3,
则此时M受到的水对它的浮力:F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10−4m3=5N;
(3)M对B点的拉力:FB=G−F浮=20N−5N=15N,
由杠杆平衡条件可得:FB×OB=F×OA,
则:F=FB×OBOA=15N×54=18.75N。
答:(1)M底部受到的水对它的压强为500Pa;
(2)M受到的水对它的浮力为5N;
(3)F的大小为18.75N。
【解析】(1)当M的一半体积浸在水中时,求出M的底部所处的深度,利用压强公式求M底部受到的水对它的压强;
(2)当M的一半体积浸在液体中时,根据排开水的体积,利用F浮=ρ液V排g求出M受到的水对它的浮力;
(3)根据受力平衡求出M对B点的拉力,利用杠杆平衡条件计算拉力F。
本题考查了杠杆平衡条件、阿基米德原理、压强公式的综合应用。
25.【答案】解:(1)建筑材料的重力G=mg=70kg×10N/kg=700N,
对建筑材料做的有用功W有用=Gh=700N×2m=1400J,
图中连接动滑轮的绳子股数n=2,则拉力F移动的距离s=nh=2×2m=4m,
拉力做的总功W总=Fs=400N×4m=1600J,
滑轮组的机械效率η=W有用W总×100%=1400J1600J×100%=87.5%;
(2)拉力的功率P=W总t=1600J10s=160W;
(3)不计绳子重力和摩擦,动滑轮的重力G动=nF−G=2×400N−700N=100N。
答:(1)滑轮组的机械效率87.5%;
(2)拉力的功率160W;
(3)动滑轮的重力为100N。
【解析】(1)根据G=mg计算建筑材料的重力,根据W有用=Gh计算对建筑材料做的有用功,图中连接动滑轮的绳子股数n=2,则拉力F移动的距离s=nh,根据W总=Fs计算拉力做的总功,根据η=W有用W总×100%计算滑轮组的机械效率;
(2)根据P=W总t计算拉力的功率;
(3)不计绳子重力和摩擦,根据G动=nF−G计算动滑轮的重力。
本题考查了滑轮组的相关计算,属于基础题,要求掌握。
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