最新中考物理特色重点专题(讲义) 专题13 与弹簧测力计有关的中考问题
展开1. 下列四幅图是小明在探究“影响滑动摩擦力大小因素”时设计的实验方案。以下说法正确的是( )
A. 通过甲、乙对比,可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响
B. 通过甲、丁对比,可探究接触面积的大小对滑动摩擦力大小的影响
C. 通过乙、丙对比,可探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响
D. 通过乙、丁对比,可探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响
【答案】A
【解析】探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关的实验中,应采用控制变量法。
A.甲、乙两图中,接触面的粗糙程度相同,压力大小不同,变量唯一,所以可以探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响,故A正确;
B. 甲、丁两图中,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,接触面积大小不同,存在两个变量,所以无法探究接触面积的大小对滑动摩擦力大小的影响,故B错误;
C. 乙、丙两图中,压力大小不同,接触面的粗糙程度不同,存在两个变量,所以不能探究压力大小对滑动摩擦力大小的影响,故C错误;
D. 乙、丁两图中,压力大小不同,接触面的粗糙程度不同,接触面积大小不同,存在三个变量,所以不能可探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小的影响,故D错误。
2. 在物理实验操作考试中,小马同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示;然后匀速放下物块,此过程中弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,水未溢出,g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3.下列说法中正确的是( )
A. 物块受到的重力是10NB. 物块完全浸没在水中受到的浮力是0.64N
C. 物块的密度为6g/cm3
D. 物块刚好浸没时,物块下表面受到水的压强是1.25×103Pa
【答案】C
【解析】A.由图可知当物体没有浸入液体中,弹簧测力计示数为12N,说明物体重力为12N,故A错误;
B.物体完全浸没在水中后,弹簧测力计示数为10N,则物体受到浮力
故B错误;
C.由B知物体在水中受到浮力为2N,可得物体的体积
物体的密度
故C正确;
D.由乙图可知,物体刚好完全浸没时h=4cm,则物体下表面受到压强
故D错误。故选C。
3. 如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,弹簧测力计挂一个实心铁块其示数为。将铁块缓慢浸没入水中(未接触溢水杯),若溢出的水全部流入小烧杯,弹簧测力计的示数为,下列判断正确的是( )
A. 铁块受到的浮力B. 小烧杯中的水重
C. 两次实验中,水对溢水杯底的压强D. 两次实验中,溢水杯对桌面的压力【答案】B
【解析】A.F1为铁块浸没水中前的拉力(等于铁块的重力),F2为铁块浸没水中后的拉力,由称重法测浮力知道,铁块受到的浮力
F浮=F1-F2
故A错误;
B.由阿基米德原理知道,铁块所受浮力等于排开水的重力,所以小烧杯中水的重力(排开水的重力)
G=F浮=F1-F2
故B正确;
C.甲乙液面相平,且液体均为水,由p=ρgh知道,水对溢水杯底部的压强相等,故C错误;
D.铁块浸没在水中后,水面高度不变,水对杯底的压强不变,由F=pS知道,水对杯底的压力不变,溢水杯的重力不变;因溢水杯对桌面的压力等于水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和,所以溢水杯对桌面的压力不变,即F甲=F乙
故D错误。故选B。
4. 一个边长为10cm的实心正方体(不吸水)重15N,将其悬挂在弹簧测力计上并完全浸没在水中静止时,烧杯内水的深度为25cm,如图所示。烧杯内的水对杯底的压强为_____Pa,弹簧测力计的示数为_____N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】 2500 5
【解析】由题意可知,烧杯内水的深度h=25cm=0.25m
所以烧杯内水对杯底的压强为
因为正方体的边长为10cm,所以该正方体的体积为
V=(10cm)3=1000cm3=1.0×10-3m3
因为正方体浸没在水中,所以正方体排开水的体积为
V排=V=1.0×10-3m3
所以正方体浸没在水中时,受到的浮力为
由称重法可知,弹簧测力计的示数为
F=G-F浮=15N-10N=5N
5. 在一次实验探究活动中,小林用如图所示滑轮组将重为2.7N的物体匀速提升了20cm用时2s,绳子自由端弹簧测力计的示数如图所示,则小林做的有用功为_______J,滑轮组的机械效率为_________%。
【答案】 0.54 75
【解析】由题意可知,物体的重力为G=2.7N,物体上升的高度为
h=20cm=0.2m
故由W=Fs可得,小林做的有用功为
W有=Gh=2.7N×0.2m=0.54J
由图中可知,绳子自由端的拉力为F=1.2N,动滑轮上有三股绳子承重,故可得滑轮组的机械效率为
6. 如图甲所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,给水加热。这是通过______的方式改变水的内能。加热一段时间后,橡胶塞在水蒸气压力的作用下冲出去。其能量转化情况与四冲程热机_______冲程相同。如图乙所示,在测量滑动摩擦力大小的实验中,用弹簧测力计拉着木块水平向右做_______运动,木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力大小。这里通过测量拉力大小来间接测出摩擦力大小,运用了______(选填“转换法”或“放大法”)。
【答案】 热传递 做功 匀速直线 转换法
【解析】改变物体内能的方式有热传递和做功,给水加热,这是通过热传递的方式改变水的内能。
高温的水蒸气把橡胶塞推了出去,这是把内能转化为了机械能,热机的四个冲程中只有做功冲程实现了把内能转化为机械能。做匀速直线运动的物体处于平衡状态,要受到平衡力的作用,此时水平方向上的拉力等于摩擦力。实验中不能直接测出摩擦力的大小,只能通过二力平衡的原理,把摩擦力的大小转换为拉力的大小进行测量。
7.小宇同学要测量木块的密度。实验器材有:木块、弹簧测力计(0 ~ 5N)、底部固定有滑轮的水槽、细线及足量的水。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)先用弹簧测力计测木块的重力,如图甲,示数为______N;再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来,接着往水槽倒入适量的水,使木块浸没在水中,如图乙,木块在水中静止时测力计示数为1.6N,木块的密度为______kg/m3;
(2)小明分析发现,如果把水换成其他液体,测力计的示数就会不同,于是他把测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改装为测量液体密度的“密度计”。原测力计的1.0N刻度处应标注为______kg/m3.
【答案】 (1)2.4 0.6×103 (2)0.85×103
【解析】(1)图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,木块在空气中的重力即弹簧测力计的示数为2.4N。
图乙所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用,图乙中弹簧测力计的拉力F拉=1.6N,木块受到的浮力
F浮=G+F拉=2.4N+1.6N=4N木块的体积
V=V排==4×10-4m3
木块的密度
=0.6×103kg/m3
(2)当测力计的示数为1N时,所受浮力
F浮′=G+F′=2.4N+1N=3.4N
由F浮=ρ液gV排可得液体的密度
ρ液==0.85×103kg/m3
8.如图所示,当开关S闭合后,弹簧测力计示数变大。请标出水磁体A的下端和通电螺线管B的上端的极性。
【答案】如图所示.
【解析】根据安培定则可知,螺线管B的上端为N极,下端为S极;当开关S闭合后,弹簧测力计示数变大,则A的下端受到了B的上端的吸引力的作用,根据异名磁极相互吸引可知,A的下端为S极.9. 小明的奶奶过生日时,爸爸给奶奶买了一条金项链,小明想测量这条金项链的密度。
(1)小明将天平放在水平工作台面上,发现天平如图甲所示,小明应先___________,然后再调节平衡螺母使天平平衡;
(2)测量过程中,当天平右盘内所加砝码和游码的位置如图乙所示时,天平恰好平衡,则金项链的质量是___________;
(3)将金项链浸没在装有水的量筒中,量筒中水面的位置如图丙所示,金项链的体积是___________。小明计算出这条金项链的密度是___________;
(4)爸爸提出不用量筒,用图丁的弹簧测力计也能测出这条金项链的体积,他设想将金项链挂在弹簧测力计下读出弹簧测力计的示数,然后将金项链浸没在水中(但不沉底)读出弹簧测力计的示数,利用两次示数之差可以计算出金项链浸没在水中时受到的浮力,然后通过浮力计算出金项链的体积。你认为爸爸的测量方案是否可行___________,理由是___________。
【答案】 (1)将游码归零 (2)57.6 (3)3 (4)不可行 见解析
【解析】(1)天平使用前,应先将游码归零,再调节平衡螺母使天平平衡。由图得,使用前,游码未归零,故应先将游码归零后,再调节平衡螺母使天平平衡。
(2)由图得,标尺的分度值为0.2g,示数为2.6g,金项链的质量是
由图丙得,量筒的分度值为1mL,金项链放入量筒中的水后,量筒的示数变为13mL,则金项链的体积是
这条金项链的密度是
(4)由于金项链的体积为,浸没在水中所受的浮力为
即金项链浸没入水中后,弹簧测力计得示数只减小,小于弹簧测力计的分度值,弹簧测力计测不出来,故爸爸的方案不可行。
10.小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量。
(1)该实验还缺一个实验器材是______;
(2)实验前把注射器的活塞推到底端,目的是______,然后用橡皮帽封住小孔;
(3)该实验必须在水平方向进行测量,而不是竖直方向,这是为了 ______;
(4)下面是记录实验情况的表格,请将其中两项空白处内容补充完整。
(5)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此小明与同学找出了下列可能的原因: ①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;②活塞与注射器筒壁间有摩擦;③弹簧测力计的示数没有读准; ④活塞与注射器筒壁不完全密封。 上述原因可能会使测量值大于真实值的是 ______。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】 (1)刻度尺 (2)排尽筒内空气 (3)防止活塞重力的影响 (4)有刻度部分的长度/cm 1.2×105 (5)C
【解析】(1)该实验的实验原理是,为了测出活塞的面积,根据注射器的容积公式V=SL知道,需要测出刻度部分的长度,所以,还需要的器材是刻度尺。
(2)实验中要排出注射器内的空气,这样在拉动活塞时,注射器内部会接近于真空,这样才能测出大气的压力。所以,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气,使注射器密封。
(3)实验时,若弹簧测力计不在水平方向,由于弹簧测力计受重力的作用,弹簧测力计的示数会增大,测量的误差增大,所以托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除弹簧测力计的重力对实验的影响,提高实验的准确度。(4)①从表中数据知道,注射器容积V=2.5mL=2.5cm3,活塞面积S=0.625cm2,根据注射器的容积公式V=SL知道,刻度部分的长度
与表中数据对比知道,①处应为刻度部分的长度L/cm。
②已知大气压力F=7.5N,活塞面积S=0.625cm2,所测大气压强
故表格②处应填1.2×105。
(5)①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;会使拉力变小,算出的大气压会偏小;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦,会使力的测量值偏大,算出的大气压会偏大;
③弹簧测力计的示数没有读准,会使力的测量值偏大或偏小,算出的大气压也可能偏大,也可能偏小;
④活塞与注射器筒壁不完全密封,会使拉力变小,算出的大气压会偏小。
综上所述,可能会使测量值大于真实值的是②③。故选C。
11.利用轻质杠杆探究杠杆平衡条件的实验中:
(1)杠杆静止时如图甲所示,要使杠杆在水平位置平衡,则应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节;
(2)如图乙所示,在A点挂4个钩码,在B点挂______个钩码,仍可使其在水平位置平衡;
(3)用弹簧测力计代替钩码,如图丙所示,不断改变弹簧测力计的作用点和力的大小,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的拉力F与其力臂l1的图像如图丁所示。图像中每个点与两坐标轴围成的方形面积______(选填“相等”或“不等”),其原因是______。
【答案】 (1)左 (2) 6 (3) 相等
【解析】(1)调节杠杆在水平位置平衡时,杠杆左端偏高,说明杠杆右侧偏重,则应将平衡螺母向左调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件 有
解得
在B点挂6个钩码,仍可使其在水平位置平衡。
(3)图像中每个点与两坐标轴围成的方形面积相等,原因是左侧钩码对杠杆的拉力与其力臂的乘积不变,要想使杠杆平衡,右侧的拉力与力臂的乘积需等于左侧拉力与其力臂的乘积;即左侧拉力与其力臂的乘积不变时,右侧拉力与其力臂的乘积成反比,表达式为
大气压力F/N
注射器容积V/ml
______
活塞面积S/cm2
大气压强p/Pa
7.5
2.5
4
0.625
______
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