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山东省德州市宁津第一实验中学2023-2024学年九年级上学期开学物理试卷
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这是一份山东省德州市宁津第一实验中学2023-2024学年九年级上学期开学物理试卷,共19页。试卷主要包含了 小球沿轨道自由滚下等内容,欢迎下载使用。
2023-2024学年山东省德州市宁津第一实验中学九年级(上)开学物理试卷
1. 你认为以下估测数据中比较合理的是( )
A. 手指甲的宽度约为1.2×10-3m B. 人步行的速度约为5m/s
C. 一个鸡蛋的质量约为50g D. 一个中学生的体重约为60N
2. 小球沿轨道自由滚下。以下四幅图中,其所受重力的示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 下列关于功、功率、机械效率的说法中正确的是( )
A. 功率越大,做功越快 B. 机械效率越大,做的有用功一定越多
C. 有力作用在物体上,力一定对物体做了功 D. 功率小,机械效率也一定低
4. 如图所示的杠杆,动力F的力臂是( )
A. OD B. OF C. OA D. OC
5. 2013年6月“神十”与“天宫一号”实现载人对接。下列可能在“天宫一号”上完成的实验是( )
A. 用天平测物体的质量
B. 用“悬挂法”确定薄板型均匀物体的重心位置
C. 用弹簧测力计测物体的重力
D. 探究二力平衡条件
6. 在学习“液体的压强”时,同学们通过活动体验了“液体内部向各个方向都有压强”后,物理老师把底部有小孔的空透明矿泉水瓶竖直压入水中,瓶中形成了如图所示的“喷泉”。各学习小组根据观察到的现象,提出了以下四个有待深入研究的问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A. 水内部的压强与所处的深度有什么关系?
B. 液体内部的压强与所处的深度有什么关系?
C. 液体内部的压强与液体的种类是否有关?
D. 液体内部的压强与哪些因素有关?
7. 把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。石头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较( )
A. 石头受到的浮力更大些
B. 西红柿受到的浮力更大些
C. 石头和西红柿受到的浮力一样大
D. 无法比较石头和西红柿受到的浮力大小
8. 如图所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小与时间关系如图乙所示,物体运动的速度与时间的关系如图丙所示。则下列说法中正确的是( )
A. 0-2s内物体不受摩擦力的作用
B. 2-4s内物体受到的摩擦力与拉力是一对平衡力
C. 2-4s内物体做匀速直线运动
D. 2-4s内物体所受摩擦力大小为2N
9. 人造地球卫星在大气层外环绕外环绕地球运行。卫星在大气层外环绕地球运行时,不受空气阻力,只有动能和势能的转化,因此机械能守恒。若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时( )
A. 动能减小,势能减小,机械能减小 B. 动能减小,势能增大,机械能不变
C. 动能增大,势能减小,机械能减小 D. 动能增大,势能减小,机械能不变
10. 如图是太阳能汽车在平直公路上匀速行驶的情形,若考虑空气对汽车的影响,则下列说法不正确的是( )
A. 汽车受到的牵引力与阻力是一对平衡力
B. 汽车受到的重力和地面对汽车的支持力是一对平衡力
C. 汽车急刹车时不能立即停止,是由于汽车具有惯性
D. 太阳能汽车快速行驶时,对地面的压力减小
11. 在使用下列简单机械匀速提升同一物体的四种方式,如果不计机械自重、绳重和摩擦,所用动力最小的是( )
A. B.
C. D.
12. 工人要把一个质量为120kg的重物搬到1m高的车上。为了省力采用3m长的木板搭了一个斜面,如图所示,他在5s内用500N的力将重物匀速推到车上(g取10N/kg)。下列说法正确的是( )
A. 重物受到的摩擦力为300N B. 他做功的功率为240W
C. 他做的有用功为1500J D. 该斜面装置的机械效率为80%
13. 我国大力提倡“低碳环保,绿色出行”,选择自行车出行是大家喜爱的方式之一。自行车启动时,人用脚向后蹬地,自行车向前运动,说明物体间力的作用是______ 的;骑行时,轮胎被压瘪一些,说明力可以改变物体的______ ,轮胎上有许多花纹的目的是______ 。
14. 2020年12月17日,嫦娥五号返回器携带月球样品,采用半弹道跳跃方式再入返回,在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。如图甲,从A、B两点两次进入大气层,在C点着陆。
(1)嫦娥五号返回器在大气层外的D点时,地球对着嫦娥五号返回器的引力______ (填“大于”、“等于”或“小于”)嫦娥五号返回器对地球的引力。
(2)同一物体在月球上受到的引力大约是地球上的16。如果月球车从月球表面采集的土壤样品受到月球的引力为2N,则该土壤样品带回地球后质量是______ kg。
(3)图乙是在中国首届全国大学生机械创新设计大赛中赢得了高度评价的“登月车”,该登月车的车轮很宽大,这样设计的目的是______ 。
15. 如图所示,独轮车车斗和车内的煤受到的总重力G为1000N,此重力作用在B点,O为支点。工人师傅把车抬起时,作用在车把上A点竖直向上的力F至少为______ N;该独轮车属于______ (填“省力”或“费力”)杠杆。
16. 一个重为50N的木箱静止放在水平桌面上,当木箱受到了10N水平推力时,箱子未推动,这时箱子受到的摩擦力等于______ N;当水平推力增大到15N时,箱子恰好匀速运动,这时箱子受到的摩擦力等于______ N;当水平推力增大到20N时,这时箱子受到的摩擦力等于______ N。
17. 如图所示,将木块放在压缩了的弹簧旁,释放弹簧,木块沿水平地面向右运动,离开弹簧后,木块运动一段距离后停下来。请画出木块离开弹簧后向右运动过程中受力示意图。
18. 如图所示,某同学想利用图示滑轮组提升重为300N的重物,若他所用绳的最大承受力为140N,请在图上画出你的绕绳方法。(不计动滑轮和绳子的重力以及摩擦)
19. 小明在探究“杠杆的平衡条件”实验中所用的实验器材有:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量相同的钩码若干个。
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉。此时,应把杠杆两端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在不挂钩码时,保持______。
(2)杠杆调节平衡后,小明在杠杆上A点处挂4个钩码(如图甲所示)为了使杠杆仍在水平位置平衡,他可以在B点处挂______个钩码或在B点用弹簧测力计拉杠杆。若采用弹簧测力计拉的方法,则弹簧测力计拉力的方向应竖直向______拉,竖直拉的目的是______。
(3)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行探究,发现在杠杆左端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符。其原因是:______。
20. 小刚注意到很多公共场所都有类似图甲所示的提示牌。他想:摩擦力的大小与接触面的潮湿程度有什么关系呢?
为了探究这一问题,他找来长条形地板砖、运动鞋、弹簧测力计和喷雾器,设计了图乙所示的实验装置。
(1)为了测出鞋子与地板砖间滑动摩擦力的大小,小刚把长条形地板砖放在水平桌面上,用弹簧测力计水平拉着鞋子在地板砖上做______ 运动,根据______ 可知,此时弹簧测力计的示数就等于滑动摩擦力的大小;
(2)小刚用喷雾器向地板砖表面均匀喷雾改变地板砖的潮湿程度,通过实验得到如下表中的数据。
喷雾次数
0
2
4
6
8
10
12
摩擦力f/N
3.2
3.6
4.0
3.0
2.8
2.6
2.6
小所分析数据得出结论:摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大______ ;
(3)小强了解了小刚的实验结论后说:“我知道超市里的收银员清点钞票时为什么手边总放一块湿海绵了。”小刚说:“你上次数作业本的页数时,还往手上沾唾液呢!”在这两个实例中,都是通过改变接触面的潮湿程度来______ 的;
(4)驾车行驶在高速公路上,雨天因为摩擦减小容易造成交通事故。请针对这一现象为公路旁的警示牌设计一条警示语以提醒驾驶员谨慎驾驶______ 。
21. 如图所示,是小明探究“二力平衡条件”的实验。
(1)如图甲所示,当木块保持静止状态或______ 运动状态时我们认为它受到的力是平衡的;木块所受的拉力是通过调节______ 来改变的;
(2)将图A的小卡片旋转一个角度,并保持两个拉力方向相反,如图B所示,松开手后的瞬间小卡片不能平衡;这一步骤说明二力平衡要满足两个力要作用在______ 上;
(3)如图C所示,当小卡片平衡时,用剪刀沿虚线剪断小卡片,小卡片______ (选填“能”或“不能”)保持平衡。这说明平衡力要作用在______ 上。
22. 小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验,请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)比较图C与E可知,物体受到的浮力大小与______ 有关。
(2)小明由ABCD四个步骤总结出浮力的大小随着排开水的体积的增大而______ (选填“增大”、“减小”或“不变”);当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与浸没的深度______ (选填“有关”或“无关”)。
(3)物体的密度是______ kg/m3。
(4)盐水的密度是______ kg/m3。
23. 在“探究影响动滑轮机械效率的因素”实验中,小明用同一动滑轮进行了三次实验,实验装置如图所示,实验数据如下表所示。
序号
钩码重G/N
物体上升的高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动的距离s/cm
机械效率η/%
1
1
0.1
0.80
0.2
62.5
2
2
0.1
1.35
0.2
3
3
0.1
1.95
0.2
76.9
(1)实验时,应沿竖直向上______ 拉动弹簧测力计,使钩码上升;
(2)第2次实验中,拉力所做的功为______ J,动滑轮的机械效率为______ %;
(3)分析表中数据可知:在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时,若仅增加被提升物体的重力,则拉力所做的额外功______ (减小/不变/增大),动滑轮的机械效率______ (减小/不变/增大)。
24. 我国自主研制的一款新型气垫两栖登陆艇,它的质量约1.2×108kg。底面积约为500m2。计算:登陆艇静止在水平海滩上时,对海滩的压强为多大?
25. 如图所示,小明用滑轮组匀速提起一个重为600N的物体A,物体上升的速度为0.1m/s,人拉绳的力为250N,不计绳重和摩擦,人拉绳做功的功率为多少W,滑轮组的机械效率为多少,动滑轮重多少N。
26. 在“抗洪抢险”中,几位同学找到了一张总体积为0.2m3的质量分布均匀的长方体塑料泡沫床垫,将其放入水中时,床垫有15体积浸没在水中,求:
(1)此时床垫受到浮力多大?
(2)床垫的密度是多少?
(3)若被救的人平均质量为50kg,要保证安全,该床垫一次最多能承载多少个人?
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:A、手指甲的宽度约为1.2cm=1.2×10-2m,故A不符合实际;
B、人步行的速度约为1m/s,故B不符合实际;
C、两个鸡蛋的重力大约是1N,两个鸡蛋的质量m=Gg=1N10N/kg=0.1kg=100g,所以一个鸡蛋的质量为50g,故C符合实际;
D、一中学生的质量m=60kg,重力约为G=mg=60kg×10N/kg=600N,故D不符合实际。
故选:C。
做这种题目,要对一些常见的物理量要有一定的估测能力,结合单位换算,根据生活常识去判断题目的对错。
此题考查的是学生对一些常见物理量的估测能力,需要学生对生活中的常见物理量单位、大小有所认识,此题就会得到正确答案。
2.【答案】B
【解析】【分析⋅】
重力的示意图就是用带箭头的线段表示重力的三要素,线段的起点在重心,方向竖直向下。
无论物体放在斜面上还是其它地方,重力的方向始终是竖直向下的,在作图时学生容易把重力的方向画成与斜面垂直.
【解答】
重力的作用点在球的中心,重力的方向始终是竖直向下的,从球心沿竖直向下的方向画一条线段,在线段的末端标上箭头表示重力的方向,并标明符号G,即为其所受重力示意图,只有B选项符合题意。
故选:B。
3.【答案】A
【解析】解:A、功率是表示做功快慢的物理量,功率大的机器做功快,故A正确;
B、机械效率越大,说明有用功与总功的比值大,做的有用功不一定越多,故B错误;
C、若物体运动的方向与受力方向垂直,则力对物体没有做功,故C错误;
D、功率小的机器做功慢,而机械效率不一定低,故D错误。
故选:A。
根据做功的条件、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。
本题考查了功、功率、机械效率的关系。功率由功和时间共同决定,机械效率由有用功和总功共同决定。
4.【答案】D
【解析】【分析】
力臂的概念:力臂是指从支点到力的作用线的距离;据此对照各图逐一进行分析即可解答。
此题主要考查学生对力臂的概念的理解,难度不大,基础题目。
【解答】
力臂是指从支点到力的作用线的距离;由图可知,动力F的作用线沿FC方向,OC垂直CF,则动力F的力臂是线段OC。
故选:D。
5.【答案】D
【解析】A、在天宫一号里,物体处于失重状态,而天平实质是等臂杠杆,如果没有重力,无论天平两端挂质量多大的物体,都不能改变天平的平衡,故A错误;
B、在天宫一号里,物体处于失重状态,无法确定薄板型均匀物体的重心位置,故B错误;
C、在天宫一号里,物体处于失重状态,无法用弹簧测力计测物体的重力,故C错误;
D、在天宫一号里,可以用弹簧测力计测二力平衡条件,故D正确。
故选:D。
物体在失重状态下,重力为零。
本题考查了重力,属于基础题。
6.【答案】B
【解析】解:根据题意可知,加水后三个小孔到水面的深度不同,且下方小孔水喷得更急、更远,该实验表面:在同种液体内部,压强随深度的增大而增大。因此探究“液体内部的压强与液体的深度有什么关系?”最有探究价值且易于探究。
故选:B。
液体压强的大小跟液体的密度和深度有关,液体密度越大,深度越大,压强越大,由此考虑探究。
此类问题是考查对实验探究中的提出问题环节的理解与掌握情况,提出问题是科学探究过程的首个重要环节,也是物理科学研究中重要的一个环节。我们提出的问题要和所学的物理知识最相近。
7.【答案】A
【解析】解:把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,西红柿排开的水的体积小于石头排开的水的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,石头受到的浮力大。
故选:A。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的大小关系。
本题考查了阿基米德原理的应用,属于基础题。
8.【答案】D
【解析】解:A、由v-t图象可知,0∼2s内物体运动的速度为0,处于静止状态,
由F-t图象可知,0∼2s内物体受到的拉力为1N,
由二力平衡条件可知,物体受到的摩擦力为1N,故A错误;
BC、由v-t图象可知,2∼4s内物体做匀加速直线运动,处于非平衡状态,受到的摩擦力和拉力不是一对平衡力,故BC错误;
D、由v-t图象可知,4∼6s内物体以4m/s的速度做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的摩擦力和拉力是一对平衡力,
由F-t图象可知,4∼6s内物体受到的拉力为2N,则物体受到的滑动摩擦力为2N,
因滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与物体运动的速度无关,
所以,2∼4s内物体受到的摩擦力也为2N,故D正确。
故选:D。
(1)由F-t图象可知0∼2s内物体受到的拉力,由v-t图象可知0∼2s内物体运动的速度,然后判断出所处的状态,利用二力平衡条件判断物体是否受到摩擦力;
(2)由v-t图象可知2∼4s内是倾斜线,说明速度在变化,即运动状态在变,物体受到了非平衡力;
由v-t图象可知4∼6s内物体的运动状态,由F-t图象可知拉力的大小,利用二力平衡条件得出滑动摩擦力的大小;
滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与物体运动的速度无关。
本题考查学生对图象的认识及力的合成的应用,要求能熟练读图,并能结合运动分析物体的受力情况,v-t图象、F-t图象相结合,判断出物体的运动状态,根据平衡状态由物体的平衡条件求出力的大小是本题的关键。
9.【答案】D
【解析】解:
卫星在大气层外环绕地球运行时,不受空气阻力,只有动能和势能的相互转化,因此卫星的机械能守恒(即机械能不变);
卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时,其质量不变,高度减小,速度增大,所以卫星的势能减小,动能增大,故D正确,ABC错误。
故选:D。
(1)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;
(2)重力势能大小的影响因素:质量、被举的高度,质量越大,高度越高,重力势能越大;
(3)在太空中,卫星绕地球运动时,没有空气阻力作用,没有克服摩擦做功,其机械能守恒。
本题考查了机械能守恒以及动能和重力势能的大小变化,只要知道影响动能、重力势能大小的因素即可解答。
10.【答案】B
【解析】【分析】
此题是一道多知识点的综合选择题,需要结合各知识点进行分析判断,属于基础题目,但容易出错。
【解答】
A、汽车受到的牵引力与受到的阻力,它们大小相等、方向相反、作用在同一个物体上、且作用在同一条直线上,相互平衡,故A正确;
BD、太阳能汽车的外型是流线型,当汽车高速行驶时,相同时间内空气经过上方的路程比下方路程长,即车身上方的空气流速大,根据“流速越大、压强越小”原理可知,流过汽车的空气会产生向上的压强差,所以汽车行驶时对地面压力比静止时小,则地面对汽车的支持力小于汽车的重力,二者不是一对平衡力。故B错误、D正确;
C、汽车急刹车不能立即停下来,是因为汽车具有惯性,故C正确。
故选:B。
11.【答案】D
【解析】解:不计机械自重绳重和摩擦,即在理想状况下:
A、图示是一个定滑轮拉力F1=G;
B、根据勾股定理知h= 52-42m=3m,图中为斜面,F2×5m=G×3m,得到F2=0.6G;
C、如图所示,由图可知L2LG=2L+3L2L=52,
由杠杆平衡条件可得:F3×L2=G×LG,拉力F3=G×LGL2=25G=0.4G;
D、由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数n=3,拉力F4=1nG=13G≈0.3G;
因此最小拉力是F4。
故选:D。
本题主要考查各种滑轮及滑轮组、斜面以及杠杆的使用,是一道常见题。
12.【答案】D
【解析】解:(1)工人做的有用功:W有用=Gh=mgh=120kg×10N/kg×1m=1200J,故C错误;
(2)工人做的总功:W总=Fs=500N×3m=1500J,
斜面的机械效率:η=W有用W总=1200J1500J×100%=80%,故D正确;
(3)克服摩擦力所做的额外功:
W额=W总-W有用=1500J-1200J=300J,
由W额=fs可得物体与斜面间的摩擦力:
f=W额s=300J3m=100N,故A错误;
(4)工人做功功率:P=W总t=1500J5s=300W,故B错误。
故选:D。
(1)已知物体的质量和提升的高度(斜面高),利用W=Gh=mgh求工人做的有用功;
(2)已知拉力的大小和拉力移动的距离(斜面长),利用W=Fs求工人做的总功,斜面的机械效率等于有用功与总功之比;
(3)推力做的额外功等于总功与有用功之差,利用W=fs求重物受到的摩擦力;
(4)利用P=Wt求工人做功功率。
本题考查了使用斜面时有用功、总功、功率、机械效率、摩擦力的计算,明确有用功、总功、额外功之间的关系以及额外功为克服摩擦力所做的功是关键。
13.【答案】相互 形状 增大摩擦力
【解析】解:(1)自行车启动时,人用脚向后蹬地,脚给地向后的力,同时地给脚向前的力,人和自行车一起向前运动,说明物体间力的作用是相互的;
(2)骑行时,轮胎被压瘪一些,轮胎的形状发生变化,说明力可以改变物体的形状;
(3)自行车轮胎的表面有许多凹凸花纹,是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大轮胎和地面之间的摩擦力,防止打滑。
故答案为:相互;形状;增大摩擦力。
(1)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;
(2)力的作用效果:改变物体的形状,改变物体的运动状态;
(3)增大摩擦的方法:从压力大小和接触面的粗糙程度考虑,增大压力,增大接触面的粗糙程度,用滑动代替滚动摩擦。
本题要求学生理解物体间力的作用是相互的,知道力的作用效果:改变物体的形状,改变物体的运动状态,理解增大摩擦的方法。
14.【答案】等于 1.2减小压强
【解析】解:(1)嫦娥五号返回器在大气层外的D点时,地球对着嫦娥五号返回器的引力和嫦娥五号返回器对地球的引力是一对相互作用力,大小相同;
(2)同一物体在月球上受到的引力大约是地球上的16,如果月球车从月球表面采集的土壤样品受到月球的引力为2N,则该土壤样品带回地球后的重力为:G=2N×6=12N;质量是m=Gg=12N10N/kg=1.2kg;
(3)登月车的车轮很宽大,这样设计的目的是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
故答案为:(1)等于;(2)1.2;(3)减小压强。
(1)相互作用力的大小是相同的;
(2)根据题意求出土壤样品在地球上的重力,然后根据G=mg求出其质量;
(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。
本题考查了相互作用力、减小压强的方法、重力和质量的计算,属于综合题。
15.【答案】300 省力
【解析】解:(1)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,作用在车把上A点竖直向上的力F至少为:
F×(70cm+30cm)=1000N×30cm,
解得:F=300N;
(2)由图可知:F1是动力,F2是阻力,O是支点。动力臂L1长度为100cm,阻力臂长度L2为30cm,因为动力臂大于阻力臂,所以使用该车时是省力杠杆。
故答案为:300;省力。
(1)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2算出作用在车把上的力。
(2)要判断使用该车时是什么杠杆,可根据动力臂和阻力臂的关系去判断。
正确识别动力臂和阻力臂是解答本题的关键。动力臂是支点到动力作用线的距离;阻力臂是支点到阻力作用线的距离。
16.【答案】10 15 15
【解析】解:箱子受10N的水平推力,箱子未动,说明箱子处于静止状态,则在水平方向上所受的推力与摩擦力相互平衡,摩擦力等于推力等于10N;
当水平推力增大到15N时,箱子恰好做匀速运动,受到的合力为0,此时水平方向上的滑动摩擦力与推力是一对平衡力,大小等于15N;
当水平推力增大到20N时,箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以滑动摩擦力不变,仍为15N。
故答案为:10;15;15。
物体处于静止或匀速直线运动状态时受到的合力为0,受力平衡,根据二力平衡条件求出摩擦力的大小;影响滑动摩擦力大小的因素:压力和接触面的粗糙程度。
此题考查了二力平衡条件的应用,当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,受平衡力的作用,是一道基础性题目。
17.【答案】。
【解析】【分析】
木块离开弹簧后,由于惯性继续向前运动,所以在水平方向上只受摩擦阻力的作用,在竖直方向上受重力和支持力,这两个力相互平衡,在画时,注意线段的长度相等;三个力的作用点可都画在重心处。
此题考查了有关力的示意图的画法,此题的关键是做好受力分析,特别是摩擦力的方向要判断准确。
【解答】
根据分析,木块受水平方向的摩擦力,由于向右运动,所以摩擦力向左;
在竖直方向受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,这两个力相互平衡,如图所示:
。
故答案为:如图所示。
18.【答案】解:
不计动滑轮和绳子的重力以及摩擦,
若承担物重的绳子股数n=2,
则绳端的拉力F=12G=12×300N=150N,大于所用绳的最大承受力(140N),不合题意;
若承担物重的绳子股数n=3,
则绳端的拉力拉力F'=13G=13×300N=100N,小于所用绳的最大承受力(140N),符合题意,
所以承担物重的绳子股数应该是3,
从动滑轮的挂钩开始依次绕绳子,最后有三段绳子承担物重,如图所示:
【解析】不计动滑轮和绳子的重力以及摩擦,若n=2,拉力F=12G;若n=3,拉力F'=13G,与绳的承受力比较,确定n的大小。
先根据拉力F和物重G的关系确定n的大小,n若是2,则从定滑轮的下挂钩开始绕起;n若是2,则从动滑轮的上挂钩开始绕起。
本题考查了滑轮组的绕法,确定承担物重的绳子股数是关键。
19.【答案】左 在水平位置平衡 6 下 便于测量力臂 杠杆的自重对杠杆平衡有影响
【解析】解:
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,说明杠杆的重心在支点的右侧,此时,应把杠杆两端的平衡螺母向左调节,使杠杆在不挂钩码时,保持在水平位置平衡;
(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码的重力为G,
甲图,由杠杆平衡条件得,4G×3L=nG×2L,
所以n=6(个),所以应在杠杆右边B处挂6个钩码。
杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,若采用弹簧测力计拉的方法,则弹簧测力计拉力的方向最好为竖直向下,根据力臂的定义,力的作用点与支点的距离等于动力臂的大小,其目的是便于测量力臂;
(3)用如图乙所示装置进行探究,杠杆的重心没有通过支点,杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
故答案为:(1)左;水平位置平衡;(2)6;下;便于测量力臂;(3)杠杆的自重对杠杆平衡有影响。
(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,说明杠杆的重心在支点的右侧,据此确定平衡螺母调节的方向;
杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小;杠杆的重心过支点,消除杠杆重对杠杆平衡的影响;
(2)知道动力臂、阻力、阻力臂,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2求出动力,求出钩码的数量;
探究杠杆平衡条件时,使杠杆在水平位置平衡,此时力与杠杆垂直,力臂的长度可以直接从杠杆上读出来;
(3)杠杆的重心不通过支点,则其重力会对杠杆的平衡造成影响。
此题是探究杠杆平衡条件,考查杠杆的调试、平衡条件的运用、实验的操作、力臂的概念等知识。
20.【答案】匀速直线 二力平衡条件 先增大后减小再不变 增大摩擦力 雨天路滑,减速慢行
【解析】解:(1)鞋子在水平面上进行匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,鞋子在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等;
(2)分析数据得出结论:摩擦力的大小随接触面潮湿程度的增大先增大后减小再不变;
(4)小强和小刚的两个实例中,都是通过改变接触面的潮湿程度来增大摩擦力的;
(5)警示语:雨天路滑,减速慢行。
故答案为:(1)匀速直线;二力平衡条件;(2)先增大后减小;(3)增大摩擦力;(4)雨天路滑,减速慢行。
(1)弹簧测力计水平拉动鞋子时,弹簧测力计显示拉力大小,要使滑动摩擦力等于拉力大小,鞋子保持匀速直线运动,通过二力平衡可得出摩擦力大小;
(2)分析数据得出结论;
(3)在一定的范围内,接触面潮湿程度大摩擦力大;
(4)驾车行驶在高速公路上,雨天因为摩擦减小,路面光滑,容易造成交通事故,由此来设置路标。
本题通过实验探究摩擦力的大小与接触面的潮湿程度有关,考查实验原理、画出图象、分析数据得出结论等,关键是能从表格中获取相关有用信息,即,警示语:雨天路滑,小心慢行。
21.【答案】匀速直线 钩码数量 同一直线 不能 同一物体
【解析】解:(1)物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,物体受到平衡力的作用;木块A所受的拉力是通过调节钩码数量来改变的。
(2)将图中的小卡片转过一个角度,这两个力就不在一条直线上了,所以松开手后小卡片不能平衡,说明二力平衡需要两个力在同一条直线上;
(3)当小卡片平衡时,用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片,此时两个拉力没有作用在同一个物体上了,然后发现小卡片不能保持平衡,这说明平衡力要作用在同一物体上。
故答案为:(1)匀速直线;钩码数量;(2)同一直线;(3)不能;同一物体。
(1)物体静止或做匀速直线运动时,物体处于平衡状态,物体受到平衡力的作用;木块A所受的拉力是通过调节钩码数量来改变的。
(2)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;
(3)二力平衡的条件:大小相等,方向相反,在一条直线上,在同一物体上。
本题考查二力平衡条件的应用以及控制变量法的应用,可根据二力平衡条件分析解答本题。
22.【答案】液体的密度 增大 无关 4×103 1.2×103
【解析】解:(1)分析图C与E,排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计示数不同,根据称重法F浮=G-F拉知浮力不同,故可得出浮力的大小与排开液体密度有关;
(2)小明由A、B、C三个步骤知液体的密度相同,排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不同,浮力不同,且排开水的体积越大,弹簧测力计的示数越小,由F浮=G-F拉知浮力越大,故可以得出浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大;由A、C、D知物体全部浸没后排开水的体积相同,浮力不变,说明浮力的大小与深度无关;
(3)由称重法知物体在水中的浮力为:F浮水=G-F=8N-6N=2N,
根据F浮=ρ水gV排得物体A的体积为:
V=V排=F浮水ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10-4m3,
由G=mg得物体的质量为:
m=Gg=8N10N/kg=0.8kg,
物体的密度为:
ρ物=mV=0.8kg2×10-4m3=4×103kg/m3;
(4)物体在盐水中的浮力为:F浮盐水=G-F'=8N-5.6N=2.4N,物体排开盐水的体积等于物体的体积,即V排=V=2×10-4m3,
根据F浮'=ρ盐水gV排得盐水的密度为:
ρ盐水=F浮'gV排'=2.4N10N/kg×2×10-4m3=1.2×103kg/m3。
故答案为:(1)液体密度;(2)增大;无关;(3)4×103;(4)1.2×103。
(1)影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,判断两图中改变的量和不变的量,得出影响浮力的因素;
(2)分析图中数据可得浮力与V排的关系;
(3)根据称重法F浮=G-F拉算出物体在水中的浮力,由阿基米德原理公式算出物体排开水的体积,由于物体完全浸没,所以物体的体积等于排开水的体积,由G=mg算出物体的质量,由密度公式算出物体的密度;
(4)根据称重法F浮=G-F拉算出物体在盐水中的浮力,由阿基米德原理公式算出盐水的密度。
本题是探究影响浮力大小的因素实验,考查了影响浮力的因素及控制变量法的应用,同时考查了有关浮力公式的应用,在(4)中确定V排相等是解决此题的关键。
23.【答案】匀速 0.2774.1增大 增大
【解析】解:
(1)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,弹簧测力计示数不变,便于读数;
(2)第2次实验中,滑轮对钩码所做的功为W有=Gh=2N×0.1m=0.2J,
拉力做的总功W总=Fs=1.35N×0.2m=0.27J,
动滑轮的机械效率η=W有用W动×100%=0.2J0.27J×100%≈74.1%;
(3)在用同一动滑轮将物体匀速提升相同的高度时,由表格数据可知:
第一次拉力所做的额外功W额1=W总1-W有1=F1s-G1h=0.8N×0.2m-1N×0.1m=0.06J,
第二次拉力所做的额外功W额2=W总2-W有2=F2s-G2h=1.35N×0.2m-2N×0.1m=0.07J,
第三次拉力所做的额外功W额3=W总3-W有3=F3s-G3h=1.95N×0.2m-3N×0.1m=0.09J,
综上可知,若仅增加被提升物体的物重,则拉力所做的额外功增大,
由表格数据最后一列可知,动滑轮的机械效率增大。
故答案为:(1)匀速;(2)0.27;74.1;(3)增大;增大。
(1)实验过程中要匀速直线拉动弹簧测力计,弹簧测力计示数不变,便于读数;
(2)根据W=Gh求出滑轮对钩码所做的功,根据W=Fs求出拉力做的总功,利用η=W有用W总×100%求出动滑轮的机械效率;
(3)根据W额=W总-W有=Fs-Gh求出拉力所做的额外功,然后结合最后一列数据得出结论。
本题考查了实验的注意事项和功、机械效率的计算以及实验数据的分析等,明确有用功和总功以及额外功是关键。
24.【答案】解:登陆艇的重力为:G=mg=1.2×108kg×10N/kg=1.2×109N;
登陆艇静止在水平海滩上,登陆艇对水平海滩的压力:F=G=1.2×109N,
登陆艇对水平海滩的压强为:
p=FS=1.2×109N500m2=2.4×106Pa。
答:登陆艇对水平海滩的压强为2.4×104Pa。
【解析】知道两栖的登陆艇质量,根据公式G=mg求出登陆艇受到的重力;在水平面上登陆艇对水平面的压力等于登陆艇的重力,知道登陆艇着地总面积(地面受力面积),利用压强公式p=FS求登陆艇对海滩的压强。
本题考查了压强的计算以及其应用,关键是相关知识的灵活运用,是一道难度适中的计算题。
25.【答案】解:(1)绳子末端移动的速度:
v'=3v=3×0.1m/s=0.3m/s,
拉力做功:
W总=Fs=250N×s=250N×3h,
拉力做功功率为:
P=Wt=Fst=Fv'=250N×0.3m/s=75W;
(2)对木箱做有用功:
W有=Gh=600N×h,
滑轮组的机械效率:
η=W有W总×100%=600N×h250N×3h×100%=80%;
∵不计绳重和摩擦,
W额=G轮h=W总-W有=250N×3h-600N×h=150N×h,
∴G轮=150N。
答:人拉绳做功的功率是75W;滑轮组的机械效率是80%;动滑轮重150N。
【解析】知道物体的匀速上升速度,根据动滑轮的特点,计算绳子末端移动速度;又知道拉力大小,根据速度公式、功的公式和功率公式求人拉绳做功的功率;
知道物体重和上升的高度,利用功的公式计算有用功,再利用机械效率的公式求滑轮组的机械效率;
求出了有用功、总功,可以得出额外功的大小,因为不计绳重和摩擦,利用W额=G轮h求动滑轮重。
本题综合考查了有用功、额外功和总功的计算、功率的计算、机械效率的计算,利用好s=3h是本题的关键,属于易错题。
26.【答案】解:(1)床垫排开水的体积:V排=15V=15×0.2m3=0.04m3,
床垫受到的浮力:F浮=ρgV排=1000kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N;
(2)床垫漂浮,其受到的浮力等于重力,则床垫重:G=mg=m×10N/kg=F浮=600N,
床垫的质量:m=60kg,
床垫的密度:ρ=mV=60kg0.2m3=0.3×103kg/m3;
(3)床垫完全浸入水中受到的浮力:F浮1=ρgV排1=ρgV=1000kg/m3×10N/kg×0.2m3=2000N,
床垫一次能承载人数:n=F浮1-GG人=2000N-400N50kg×10N/kg=3.2,
要保证安全,该床垫一次最多能承载3人。
答:(1)此时床垫受到浮力为400N;
(2)床垫的密度是0.3×103kg/m3;
(3)若被救的人平均质量为50kg,要保证安全,该床垫一次最多能承载3个人。
【解析】(1)求出床垫排开水的体积,利用阿基米德原理可求床垫所受水的浮力;
(2)床垫漂浮,根据物体的漂浮条件求床垫重,再利用重力公式求床垫的质量,又知道床垫的体积,利用密度公式求床垫的密度;
(3)根据阿基米德原理计算床垫完全浸入水中受到的浮力,进一步计算要保证安全,该床垫一次最多能承载的人数。
本题考查了密度公式、重力公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件等内容,关键是公式及其变形的灵活运用。
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