2020-2021学年江苏省常州市溧阳区八年级(下)期末物理试卷
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一、选择题(本题共15小题,每小题2分,共30分。每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)
1.(2分)在如图所示的实例中,为了增大摩擦的是( )
A.磁悬浮列车 B.气垫船
C.滚珠轴承 D.轮胎花纹
2.(2分)如图所示的实验中,为了减小压强的是( )
A.逃生锤的头很尖 B.载重车装有很多车轮
C.盲道上有凸起 D.吸管的一端剪成斜口
3.(2分)射箭运动中使用的弓,其主要制造材料应具备的物理属性是( )
A.弹性 B.磁性 C.延展性 D.导热性
4.(2分)小明用调好的天平称物体的质量时,在天平的右盘加了几个砝码后,指针还稍微偏左,再放入质量最小的砝码,指针又稍微偏右,接下来操作正确的是( )
A.将横梁上的平衡螺母向左调
B.将处在零刻度线处的游码向右移
C.取出最小的砝码,将处在零刻度线处的游码向右移
D.取出最小的砝码,将横梁上的平衡螺母向右调
5.(2分)如图实验是将装有密度比空气大的二氧化氮的集气瓶放在下面,当抽去玻璃隔板,两瓶中的气体逐渐混合均匀,该现象说明( )
A.分子之间存在斥力
B.温度越高,分子运动越快
C.分子在不停地做无规则运动
D.只有气体可以发生扩散现象
6.(2分)如图所示,小明脚穿旱冰鞋站立于墙边,当用力推墙时,他便向后退去,最终停下,对此过程的一些说法正确的是( )
A.人对墙的力与墙对人的力是一对平衡力
B.人对墙的力与墙对人的力是一对相互作用力
C.人能后退一段距离是因为始终受到墙的作用力
D.人最终能停下来是因为人具有惯性
7.(2分)2021年5月15日,我国首个火星探测器天问一号经历绕火星运行、多阶段减速后在火星表面成功着陆,所携带的祝融号火星车将开展巡视探测工作,关于此过程以下说法正确的是( )
A.在绕火星运行过程中,天问一号没有惯性
B.在减速运动过程中,天问一号仍有惯性
C.在绕火星运行过程中,天问一号运动状态不改变
D.在减速运动过程中,天问一号运动状态不改变
8.(2分)体育馆内,同学们正在进行各种体育运动。小明对一些同学的运动情况作了估测,其中正确的是( )
A.小海将下落的排球垫起时对排球的作用力约为1N
B.正在游泳的小刚受到的浮力约为500N
C.正在做引体向上的小强受到单杠的平均作用力约为200N
D.双脚并立站在体操垫上的小红对垫子的压强约为1×103Pa
9.(2分)甲、乙两个轻质小球相互排斥。把带正电的玻璃棒靠近甲球时,甲球与玻璃棒相互吸引,则乙球( )
A.一定带正电
B.可能带负电,可能不带电
C.一定带负电
D.可能带正电,可能不带电
10.(2分)如图所示,甲、乙两容器中盛有相同质量的同种液体,容器底部受到液体的压强分别为p甲、p乙,容器底部受到液体的压力分别为F甲、F乙,则( )
A.p甲<p乙,F甲>F乙 B.p甲=p乙,F甲<F乙
C.p甲=p乙,F甲=F乙 D.p甲>p乙,F甲=F乙
11.(2分)小明用水平向右的力将物块A压在竖直墙壁上静止(如图所示),小华担心物块会下滑,建议小明压紧些,于是小明逐渐增大压力,在小明逐渐增大压力的过程中,以下说法正确的是(手指与物块间的摩擦力忽略不计)( )
A.物块对手指的弹力可忽略不计
B.墙壁对物块的支持力保持不变
C.墙壁对物块的摩擦力逐渐增大
D.墙壁对物块的摩擦力保持不变
12.(2分)如图所示,把小桌甲倒放在海绵上,其上放一个物体乙,它们静止时,物体乙的下表面和小桌甲的桌面均水平。已知小桌甲重G1、桌面面积为S1;物体乙重G2、下表面面积为S2。下列说法正确的是( )
A.乙对甲的压力与乙受到的重力受力物体相同
B.甲对海绵的压力大小等于甲受到的重力大小
C.乙对甲的压强为
D.甲对海绵的压强为
13.(2分)一只容积为V的钢瓶内储有压缩气体,气体的密度为ρ,质量为m、若从瓶中放出一半质量的气体,则瓶内剩余气体的质量、密度和体积分别是( )
A.质量为,密度为 B.体积为V,密度为ρ
C.质量为,体积为 D.体积为,密度为
14.(2分)水平桌面上有甲、乙两个相同的溢水杯盛满不同的液体,现将两个完全相同的小球分别放入其中,小球在甲杯中漂浮、在乙杯中沉底(如图所示),甲、乙两杯中溢出液体的重力分别为0.5N和0.4N,g=10N/kg.则下列说法正确的是( )
A.小球的质量为40g
B.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
C.放入小球后,甲杯对桌面的压力增大0.1N
D.放入小球后,乙杯对桌面的压力增大0.1N
15.(2分)如图所示,弹簧测力计下端悬挂一高度为l、质量为0.3kg的圆柱体,它在水中受到最大浮力为2N,从圆柱体下表面刚刚与水面接触开始,圆柱体所受的浮力F浮及测力计示数F拉分别与浸入水中深度h的关系图正确的是(g=10N/kg)( )
A. B.
C. D.
二、填空与作图(每空1分,作图每题2分.共28分)
16.(4分)为了观察水和酒精混合前后体积的变化,小明向玻璃管中先后注入两种液体封闭管口,如图所示。因为酒精的 (填物理属性)小,应该先注入 (酒精/水):将玻璃管反复翻转,充分混合后水和酒精的总体积 混合前酒精和水的总体积。该现象说明 。
17.(3分)质量为50kg的小明乘坐电梯上楼,其随电梯运动的速度与时间的关系图像如图所示,则小明匀速运动了 s:在2s时他处于 (平衡/非平衡)状态:在13s时电梯地板对他的支持力 (小于/等于/大于)他的重力。
18.(3分)如图所示,小明用电吹风从A端对着泡沫机翼模型吹风,机翼升起。其原理是:机翼模型上方空气流速比下方 (大/小),机翼模型下表面受到的压强 (大于/等于/小于)上表面受到的压强,图中竖直支撑杆在泡沫机翼升起过程中受到的摩擦力方向为 。
19.(3分)为了探究影响浮力大小的因素,小明进行了如图所示的实验操作和相关记录,(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)图②中物体受到的浮力大小为 。
(2)比较实验①②③可以得到结论:浸在液体中的物体受浮力的大小与 有关:
(3)由图示信息可知,实验所用盐水的密度为 kg/m3。
20.(3分)为了测量某种液体的密度,小明用烧杯分别盛了不同质量的液体,测出液体和烧杯的总质量m和液体的体积V,并根据数据绘制成m和v的关系图像如图所示。则装液体的空烧杯的质量为 g,该液体的密度为 kg/m3,图中V0的值应为 cm3。
21.(3分)如图甲所示,水平传送带不动,物块P在水平向右的拉力F=4N作用下以v=0.2m/s的速度向右匀速运动,此时物块受到摩擦力的大小为 N,方向水平向 。现保持水平拉力F不变,仅使传送带也以v=0.2m/s的速度逆时针转动(如图乙所示),则物块P受到摩擦力的大小将 (增大不变)减小)。
22.(2分)如图所示,图钉尖的面积是5×10﹣8m2,手指与图钉帽的接触面积是1×10﹣4m2,松木能承受的最大压强是5×106Pa,手指至少要用 N的力,图钉尖才能进入松木,此时图钉帽对手指的压强是 Pa。
23.(3分)圆柱形水槽中装有足够的水,将一侧壁开有小孔K的柱形玻璃瓶放入水中,静止时水槽中水面到瓶底的高度为h1,到水槽底的高度为H1(如图甲所示),此时水对槽底的压强为p1。现将玻璃瓶轻轻向下压至一部分水从小孔K中流进瓶内,放手后玻璃瓶静止如图乙所示,同样记录h2、H2(图仅示意,不作高度对比用),及水对槽底的压强p2,则h1 h2、H1 H2、p1 p2(均填>/=/<)。
24.(2分)小明在做探究物体的上浮与下沉实验时,将盛水的烧杯放在斜面上,再将小球放到水中,小球静止时处于漂浮状态,如图所示为小明记录下不完整的情景图,请在图中用细直线补画出烧杯中的水面位置,并画出小球受到的浮力F的示意图。
25.(2分)如图所示,物块在水平桌面上处于静止状态,两端所挂重物的重分别为12N,10N。细线上拉力与所挂重物的重力大小相间,请仿照F1的示意图将物块在水平方向受到力的示意图补画完整。
三、解答与探究题(共42分.第26题6分,第27题9分,第28题7分,第29题6分,第30题6分,第31题8分)计算题解答时要有必要的文字说明、公式和运算过程,直接写出结果的不得分
26.(6分)在南极考察中使用的海洋破冰船,针对不同的冰层有不同的破冰方法。其中一种破冰方法是接触冰面前,船全速航行,船体大部分冲上冰面,就可以把冰压碎(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
(1)当破冰船航行于海面时,它的排水体积约为2700m3,求船自身的重力。
(2)在一次破冰行动中,当船体冲到冰面上时,船的排水体积减小为900m3,船与冰层的接触面积为8m2,求此时船对冰层的压强。
27.(9分)密度为0.8×103kg/m3、质量为0.8kg的正方体木块,漂浮在水面上静止(如图甲所示)。当把密度为4.0×103kg/m3、底面积与木块相同的薄金属块轻轻放在正方体木块上时,木块刚好浸没在水中(如图乙所示)。水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)图甲中木块浸在水中的体积;
(2)金属块的质量;
(3)金属块对木块的压强。
28.(7分)小明同学利用如图所示注射器、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。实验过程如下:
(1)首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是 。
(2)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别大约为0.5cm2和2cm2,若弹簧测力计量程为0~10N,实验时应选用 (甲/乙)注射器,理由是 。
(3)正确选择弹簧测力计后,把细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连(如图所示),水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F。
(4)用刻度尺测出注射器的 ,记为L,读出注射器的容积V,则活塞的横截面积S= 。
(5)推算此时大气压的数值p= (写出表达式)。
(6)小明同学测量仪器使用科学合理,读数正确,若测量结果偏大,主要原因是 。
29.(6分)小明和小华利用吸管、细铜丝、石蜡等材料自制简易密度计。
(1)小明将自制的密度计放入水中,发现密度计不能直立漂浮,其原因可能是 。
(2)改进后小明用刻度尺测出密度计的长度为h,然后将密度计放入水中,测出密度计露出水面的高度为h1,再将该密度计放入待测液体中,密度计露出液体表面的高度为h2,如图甲所示,已知水的密度为ρ水,请写出待测液体密度的表达式:ρ= (用上述物理量字母表示)。
(3)通过实验,小明在密度计上标出了0.8g/cm3、1.0g/cm3、1.2g/cm3三条刻度线,发现相邻刻度线间距 (相等/不相等)。
(4)把制作好的密度计先后放入三种不同的液体中,静止时如图乙中a、b、c所示。则
①密度计在三种液体中受到的浮力 。
A.a最大
B.b最大
C.c最大
D.a、b、c一样大
②三种液体密度的大小关系正确的是 。
A.ρa>ρb>ρc
B.ρb>ρa>ρc
C.ρa>ρc>ρb
D.ρb>ρc>ρa
(5)小明用粗细不同的吸管制作了A、B两支质量相同的密度计,通过实验刻出(3)中的三条刻度线,发现一支刻度线疏、一支刻度线密,小明测出刻度线到配重端的吸管长度h,作出h与对应液体密度的倒数的关系图像如图丙所示,则 (填字母)。
A.密度计A刻度线疏,吸管粗
B.密度计A刻度线密,吸管粗
C.密度计B刻度线疏,吸管粗
D.密度计B刻度线密,吸管粗
30.(6分)如图所示,在“探究阻力对物体运动的影响”实验中,小明同学让小车自斜面上某位置滑下,分别观察小车从斜面上滑下后,在粗糙程度不同的水平面上运动的距离,同时用旗子标记小车在平面上停止后所处的位置。根据实验情形回答下面的问题:
(1)为了使小车到达水平面时的速度相同,下列要求正确的是 。
A.斜面必须光滑
B.小车必须从斜面上同一位置由静止滑下
C.斜面倾斜程度可以不同
D.小车必须从斜面上不同位置由静止滑下
(2)小明完成实验后记录现象如图甲、乙、丙所示,他对实验现象进行了以下逻辑分析:
①小车到达水平面后不能立即停下来,是因为小车具有 ,小车最终在水平面上停下来,是因为 。
②小车在甲、乙、丙三种情况下滑行时,受阻力最大的是 ,这是根据 (滑行距离/粗糙程度)判断的。
(3)由上述实验推测,若小车在水平面上所受的阻力为零,它将做 (匀速/变速)直线运动。
31.(8分)小明和小华在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:A.接触面所受的压力大小;B.接触面的粗糙程度;C.物体运动的速度。接下来小明通过在不同的表面拉动同一物块做匀速运动进行实验探究(如图所示),并用表格的形式记录实验结果如下。
实验次数
接触面
接触面受压力大小
物块运动速度
弹簧测力计拉力F/N
1
木板表面
G物
v
2.8
2
木板表面
G物
2v
2.8
3
木板表面
G物+GP
v
4.4
4
毛巾表面
G物
v
4.0
5
毛巾表面
G物
2v
(1)根据 ,实验中滑动摩擦力f (大于/等于/小于)拉力F;
(2)第1、2两次实验是研究猜想中的 (A/B/C)因素;
(3)研究第3、4两次实验,小华得出“接触面所受压力越大,物块所受的摩擦力也越大”的结论。小华的分析过程 (正确/不正确),原因是 ;
(4)第3次实验如图乙所示,物块上方的重物P受到的摩擦力大小为 N;
(5)根据前4次实验,得出影响滑动摩擦力大小的因素后,小明又做了第五次实验,请判断弹簧测力计的示数应该为 N;
(6)小华发现小明上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定,于是改进了实验装置,如图丁所示,改进后长木板 (一定/不一定)要做匀速直线运动。
2020-2021学年江苏省常州市溧阳区八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共15小题,每小题2分,共30分。每小题给出的四个选项中只有一个选项正确)
1.(2分)在如图所示的实例中,为了增大摩擦的是( )
A.磁悬浮列车 B.气垫船
C.滚珠轴承 D.轮胎花纹
【分析】(1)增大摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度;
(2)减小摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,减小压力;在压力一定时,减小接触面的粗糙程度;使接触面脱离;用滚动摩擦代替滑动摩擦。
【解答】解:A、磁悬浮列车,是通过使接触面脱离来减小摩擦力,故A不符合题意;
B、气垫船通过使接触面脱离,从而减小摩擦,故B不符合题意;
C、滚珠轴承,是用滚动代替滑动来减小摩擦,故C不符合题意;
D、轮胎上的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故D符合题意。
故选:D。
【点评】本题在考查影响滑动摩擦力大小的两个因素的同时,也考查了学生运用所学知识分析实际问题的能力,要求学生在生活中多注意观察,并学会应用。
2.(2分)如图所示的实验中,为了减小压强的是( )
A.逃生锤的头很尖 B.载重车装有很多车轮
C.盲道上有凸起 D.吸管的一端剪成斜口
【分析】常见减小压强的方法有两种:①在受力面积一定时减小压力,②在压力一定时增大受力面积。据此分析选择。
【解答】解:
A、逃生锤的头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A错误。
B、载重车装有很多车轮,是通过增大受力面积来减小压强,故B正确。
C、盲道上有凸起,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C错误。
D、吸管的一端剪成斜口,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D错误。
故选:B。
【点评】此题主要考查的是增大、减小压强的方法,在平时的学习过程中,要运用物理知识来解释一些日常现象,从而为解答此类题积累经验。
3.(2分)射箭运动中使用的弓,其主要制造材料应具备的物理属性是( )
A.弹性 B.磁性 C.延展性 D.导热性
【分析】不同物质有不同的性质,同一物质也有多方面的物理属性,关键要看用这种材料的哪方面的性质。这要通过它的用途来确定是哪一方面。
【解答】解:弓要发生弹性形变,具有弹性势能,才能把箭射出去,因此是利用了弹性。
故选:A。
【点评】选用材料时,材料的性质一定要与用途相对应。
4.(2分)小明用调好的天平称物体的质量时,在天平的右盘加了几个砝码后,指针还稍微偏左,再放入质量最小的砝码,指针又稍微偏右,接下来操作正确的是( )
A.将横梁上的平衡螺母向左调
B.将处在零刻度线处的游码向右移
C.取出最小的砝码,将处在零刻度线处的游码向右移
D.取出最小的砝码,将横梁上的平衡螺母向右调
【分析】天平的平衡螺母只能在调节天平横梁平衡时移动,在称量物体质量的过程中不能再移动平衡螺母。
当天平的左盘放物体,右盘放砝码时,右盘中再放砝码会下沉,取出砝码会上翘时,需要移动游码。向右移动游码相当于向右盘中增加砝码。
【解答】解:AD、称量物体质量的过程中,不能再移动平衡螺母,故AD错误。
B、向右移动游码相当于向右盘中增加砝码。不取出最小的砝码,将处在零刻度位置的游码向右调,指针会更偏右,故B错误。
C、取出最小的砝码,此时天平的横梁右端上翘,左端沉,将处在零刻度位置的游码向右调,相当于往右盘增加更小的砝码,能使天平的横梁平衡,故C正确。
故选:C。
【点评】此题考查了天平的基本使用方法,尤其是在测量的最后阶段,如何进行操作的问题。这里应该注意的是,称量过程中,不可以移动平衡螺母,要靠增减砝码和移动游码来实现横梁的平衡,更不能借用其他天平的砝码。
5.(2分)如图实验是将装有密度比空气大的二氧化氮的集气瓶放在下面,当抽去玻璃隔板,两瓶中的气体逐渐混合均匀,该现象说明( )
A.分子之间存在斥力
B.温度越高,分子运动越快
C.分子在不停地做无规则运动
D.只有气体可以发生扩散现象
【分析】扩散是指不同物质相互接触时彼此进入对方的现象,扩散现象表明:分子在不停地做无规则运动。
【解答】解:
抽去玻璃片后,看到空集气瓶中慢慢有红棕色气体进入,该实验属于扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,AB虽然说法正确,但此实验不能证明,只能说明分子在不停地做无规则运动,故C正确,AB错误;
固体、液体、气体都会发生扩散现象,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查了分子总是不断运动的内容,要能利用分子的性质来解释一些宏观的现象
6.(2分)如图所示,小明脚穿旱冰鞋站立于墙边,当用力推墙时,他便向后退去,最终停下,对此过程的一些说法正确的是( )
A.人对墙的力与墙对人的力是一对平衡力
B.人对墙的力与墙对人的力是一对相互作用力
C.人能后退一段距离是因为始终受到墙的作用力
D.人最终能停下来是因为人具有惯性
【分析】(1)二力平衡的条件:大小相等,方向相反,作用在一条直线上,作用在一个物体上。
(2)物体间力的作用是相互的;
(3)物体保持原来运动状态的性质叫惯性;任何物体都具有惯性;
【解答】解:AB、人对墙的力与墙对人的力,分别作用在墙和人上,是墙和人之间的相互作用力,不是一对平衡力,故A错误,B正确;
C、当人推墙时,人将向后退,人离开墙后不再受到墙的作用力,故C错误;
D、人离开墙后,最终能停下来是因为人受到地面的摩擦力,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了力物体间力的相互作用、惯性和平衡力等问题,是一道基础题,熟练掌握基础知识即可正确解题。
7.(2分)2021年5月15日,我国首个火星探测器天问一号经历绕火星运行、多阶段减速后在火星表面成功着陆,所携带的祝融号火星车将开展巡视探测工作,关于此过程以下说法正确的是( )
A.在绕火星运行过程中,天问一号没有惯性
B.在减速运动过程中,天问一号仍有惯性
C.在绕火星运行过程中,天问一号运动状态不改变
D.在减速运动过程中,天问一号运动状态不改变
【分析】惯性是物体的一种属性,一切物体都有惯性,惯性只与物体的质量有关;
物体处于静止或匀速直线运动状态(平衡状态)时,运动状态不变。
【解答】解:AB、惯性是物体的一种属性,一切物体都有惯性,惯性只与物体的质量有关,与物体的运动状态无关,故天问一号一直有惯性,故A错误、B正确;
CD、在绕火星运行过程中,天问一号的运动方向发生变化,在减速运动的过程中,天问一号的速度大小发生变化,都未处于平衡状态,运动状态都发生了变化,故CD错误。
故选:B。
【点评】本题考查惯性和平衡状态的有关知识,属于基础知识,难度较小。
8.(2分)体育馆内,同学们正在进行各种体育运动。小明对一些同学的运动情况作了估测,其中正确的是( )
A.小海将下落的排球垫起时对排球的作用力约为1N
B.正在游泳的小刚受到的浮力约为500N
C.正在做引体向上的小强受到单杠的平均作用力约为200N
D.双脚并立站在体操垫上的小红对垫子的压强约为1×103Pa
【分析】不同物理量的估算,有的需要凭借生活经验,有的需要简单的计算,有的要进行单位的换算,最后判断不符合实际的是哪一个。
【解答】解:A、小海将下落的排球垫起时对排球的作用力约为10N,故A错误;
B、学生的重力约为500N,正在游泳的小刚所受浮力大约等于自身重力,为500N,故B正确;
C、学生的重力约为500N,正在做引体向上的小强受到单杠的平均作用力等于自身重力,为500N,故C错误;
D、双脚并立站在体操垫上的小红对垫子的压力F=G=500N,受力面积约为500cm3,
压强p===1×104Pa,故D错误。
故选:B。
【点评】对于生活中数据的估测,应从实际的角度出发进行判断,也可从自己的角度出发判断,如自己的身高、自己的体重、自己正常时的体温及正常行走的速度等方面来与题目中的数据比较,只要相差不大,即该数据就是合理的。
9.(2分)甲、乙两个轻质小球相互排斥。把带正电的玻璃棒靠近甲球时,甲球与玻璃棒相互吸引,则乙球( )
A.一定带正电
B.可能带负电,可能不带电
C.一定带负电
D.可能带正电,可能不带电
【分析】同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,排斥的带有同种电荷,吸引的可能带有异种电荷,也可能带电体吸引不带电体。
【解答】解:甲、乙两个轻质小球相互排斥,说明甲、乙两个轻质小球带有同种电荷,玻璃棒带正电,甲球与带正电的玻璃棒相互吸引,则甲球带负电,故C正确。
故选:C。
【点评】带电体吸引不带电体,排斥带同种电荷,吸引可能带异种电荷,其中之一带电,注意带电体具有吸引轻小物体的性质的情况。
10.(2分)如图所示,甲、乙两容器中盛有相同质量的同种液体,容器底部受到液体的压强分别为p甲、p乙,容器底部受到液体的压力分别为F甲、F乙,则( )
A.p甲<p乙,F甲>F乙 B.p甲=p乙,F甲<F乙
C.p甲=p乙,F甲=F乙 D.p甲>p乙,F甲=F乙
【分析】两容器都为上下粗细一样的容器,甲、乙两容器中盛有相同质量的同种液体,根据F=G=mg可知容器底部受到液体的压力的大小关系;
甲容器的底面积小于乙容器的底面积,根据p=可知容器底部受到液体的压强的大小关系。
【解答】解:两容器都为上下粗细一样的容器,甲、乙两容器中盛有相同质量的同种液体,根据F=G=mg可知容器底部受到液体的压力F甲=F乙;
甲容器的底面积小于乙容器的底面积,根据p=可知容器底部受到液体的压强分别为p甲>p乙。故D正确,ABC错误。
故选:D。
【点评】本题考查压强、压力的有关知识,关键是得出图中两容器中液体对容器底部的压力相等。
11.(2分)小明用水平向右的力将物块A压在竖直墙壁上静止(如图所示),小华担心物块会下滑,建议小明压紧些,于是小明逐渐增大压力,在小明逐渐增大压力的过程中,以下说法正确的是(手指与物块间的摩擦力忽略不计)( )
A.物块对手指的弹力可忽略不计
B.墙壁对物块的支持力保持不变
C.墙壁对物块的摩擦力逐渐增大
D.墙壁对物块的摩擦力保持不变
【分析】(1)(2)物体间力的作用是相互的,根据压力的大小分析弹力的大小;
(3)(4)根据二力平衡分析摩擦力的变化情况。
【解答】解:
A、在小明逐渐增大压力的过程中,由于物体间力的作用是相互的,手指也会受到物块的弹力的作用,弹力不能忽略,故A错误;
B、手指的压力变大,物块对墙壁的压力变大,根据力的相互性可知,墙壁对物块的支持力也变大,故B错误;
CD、小明逐渐增大压力的过程中,物块始终处于静止状态,竖直方向上受到的合力为0,竖直向上的摩擦力和竖直向下的重力是一对平衡力,大小相等,重力不变,摩擦力不变,故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了摩擦力的大小、物体间力的作用是相互的,利用好二力平衡条件是解题的关键。
12.(2分)如图所示,把小桌甲倒放在海绵上,其上放一个物体乙,它们静止时,物体乙的下表面和小桌甲的桌面均水平。已知小桌甲重G1、桌面面积为S1;物体乙重G2、下表面面积为S2。下列说法正确的是( )
A.乙对甲的压力与乙受到的重力受力物体相同
B.甲对海绵的压力大小等于甲受到的重力大小
C.乙对甲的压强为
D.甲对海绵的压强为
【分析】(1)压力是垂直作用在物体表面上的力,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;只有物体放在水平面上,物体对水平面的压力等于重力;
(2)根据p=求出甲对海绵的压强、乙对甲的压强。
【解答】解:
AB.乙对甲的压力的受力物体是甲,乙受到的重力受力物体是乙,故两个力的受力物体不同,故A错误;
当把物体放在水平面上时,对水平面的压力才等于物体重力,
所以,甲对海绵的压力F甲=G1+G2(即大于甲受到的重力G1),乙对甲的压力F乙=G2,故B错误;
CD.甲对海绵的压强p甲==,
乙对甲的压强p乙==,故D正确、C错误。
故选:D。
【点评】本题考查了压力和重力的区别以及压强的计算,是一道较为简单的应用题。
13.(2分)一只容积为V的钢瓶内储有压缩气体,气体的密度为ρ,质量为m、若从瓶中放出一半质量的气体,则瓶内剩余气体的质量、密度和体积分别是( )
A.质量为,密度为 B.体积为V,密度为ρ
C.质量为,体积为 D.体积为,密度为
【分析】质量是物体所含物质的多少。气体体积与所储存气体的容器容积相等。气体的密度变化可由公式ρ=分析得出。
【解答】解:若从瓶中放出一半质量的气体,气体质量变为原来一半,即瓶内剩余气体的质量为,
气体仍然充满整个钢瓶,故气体体积不变,仍为V。
由ρ=可知,质量减半,体积不变,气体密度变为原来一半,即瓶内剩余气体的密度为。
故选:A。
【点评】本题考查气体质量、体积、密度变化分析,重点考查密度公式的应用能力,注意容器中气体体积不变这一隐含条件。
14.(2分)水平桌面上有甲、乙两个相同的溢水杯盛满不同的液体,现将两个完全相同的小球分别放入其中,小球在甲杯中漂浮、在乙杯中沉底(如图所示),甲、乙两杯中溢出液体的重力分别为0.5N和0.4N,g=10N/kg.则下列说法正确的是( )
A.小球的质量为40g
B.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
C.放入小球后,甲杯对桌面的压力增大0.1N
D.放入小球后,乙杯对桌面的压力增大0.1N
【分析】(1)根据漂浮时浮力等于重力可求得甲杯中小球的质量;
(2)根据漂浮和下沉时液体密度和球的密度关系,找出两种液体的密度关系;
(3)根据排开的液体的重力判定压力的变化情况。
【解答】解:A、由于小球在甲杯漂浮,根据漂浮条件可知:G甲=G排甲=0.5N;小球的质量m===0.05kg=50g,故A错误;
B、小球在甲杯漂浮,则:ρ甲>ρ球,小球在乙杯中下沉至沉底,则:ρ乙<ρ球,两种液体的密度:ρ甲>ρ乙;故B错误。
C、放入小球后,小球在甲杯漂浮,浮力等于小球的重力,根据阿基米德原理可知,小球排开的液体的重力等于小球的重力,所以甲杯对桌面的压力不变,故C错误;
D、小球在乙杯中受到的浮力F乙=G排乙=0.4N,排开的液体的重力为0.4N,小球的重力为0.5N,则放入小球后,乙杯对桌面的压力增大值为:ΔF=G﹣G排=0.5N﹣0.4N=0.1N,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和重力公式的应用,关键是理解和运用漂浮条件、下沉条件(密度关系)得出两液体的密度关系。
15.(2分)如图所示,弹簧测力计下端悬挂一高度为l、质量为0.3kg的圆柱体,它在水中受到最大浮力为2N,从圆柱体下表面刚刚与水面接触开始,圆柱体所受的浮力F浮及测力计示数F拉分别与浸入水中深度h的关系图正确的是(g=10N/kg)( )
A. B.
C. D.
【分析】①根据F浮=ρ液V排g可知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,圆柱体下表面刚刚与水面接触,没有受到浮力;
然后随着浸入水中深度的逐渐增大到全部浸没时物体排开液体的体积逐渐变大,受到的浮力逐渐变大;
当浸没后时,物体排开液体的体积不变,则受到浮力不变;
②由上可知,圆柱体逐渐浸入水中的过程中,浮力是先变大后不变的。
弹簧测力计的示数F示=G﹣F浮,重力是一定的,浮力变大,弹簧测力计的示数变小,浮力不变,弹簧测力计的示数不变。
【解答】解:AB、圆柱体下表面刚刚与水面接触,没有受到浮力;
然后随着浸入水中深度的逐渐增大到全部浸没时物体排开水的体积逐渐变大,根据F浮=ρ液V排g可知受到的浮力逐渐变大;
当浸入水中深度h=l,即圆柱体完全浸没时,物体排开液体的体积最大,受到浮力最大为2N,然后浮力保持不变,故AB错误;
CD、由上可知,圆柱体逐渐浸入水中的过程中,浮力是先变大后不变的;
弹簧测力计的示数F示=G﹣F浮,重力是一定的,所以浮力变大时,弹簧测力计的示数变小;
当受到浮力最大时,则弹簧测力计的示数为:
F示=G﹣F浮=mg﹣F浮=0.3kg×10N/kg﹣2N=3N﹣2N=1N,
然后示数不变,故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】此题是浮力和深度关系的探究实验,主要是考查对实验数据的分析能力,这也是课标上的一个明确要求,需要掌握。在分析此题时,关键搞清转折点:圆柱体下表面刚刚与水面接触,刚刚全部浸没时与浸没后的状态。
二、填空与作图(每空1分,作图每题2分.共28分)
16.(4分)为了观察水和酒精混合前后体积的变化,小明向玻璃管中先后注入两种液体封闭管口,如图所示。因为酒精的 密度 (填物理属性)小,应该先注入 水 (酒精/水):将玻璃管反复翻转,充分混合后水和酒精的总体积 小于 混合前酒精和水的总体积。该现象说明 分子间有间隙 。
【分析】(1)根据实验探究的目的分析解题;
(2)物质是由分子组成的,物质的分子间都存在间隙。
【解答】解:(1)实验目的是观察水和酒精混合前后体积的变化,所以在混合前要让两种液体分开存在;因为酒精的密度小,水的密度大,所以应该先注入水然后酒精,酒精就能浮在水上面;
(2)因为分子间存在着空隙,水和酒精充分混合后,酒精分子和水分子分别进入了对方分子的间隙中,使得水和酒精混合后的总体积变小了。
故答案为:密度;水;小于;分子间有间隙。
【点评】本题解题的关键是掌握分子间存在间隙,并且分子是在不停的运动的,注意解释实验现象产生的原因。
17.(3分)质量为50kg的小明乘坐电梯上楼,其随电梯运动的速度与时间的关系图像如图所示,则小明匀速运动了 9 s:在2s时他处于 非平衡 (平衡/非平衡)状态:在13s时电梯地板对他的支持力 小于 (小于/等于/大于)他的重力。
【分析】根据图像分析匀速运动的时间;物体处于静止或匀速直线运动状态时为平衡状态;根据小明的运动情况判定支持力和重力的大小关系。
【解答】解:由图可知,在3~12s内,电梯运动的速度的速度不变,则此过程中小明做匀速直线运动,所以匀速运动的时间为12s﹣3s=9s;
在2s时,电梯的速度增大,则小明也做加速运动,处于非平衡状态;
在第13s时,电梯运动的速度变小,小明随电梯一起向上做减速运动,受到的合力的方向是竖直向下的,则电梯地板对他的支持力小于他的重力。
故答案为:9;非平衡;小于。
【点评】本题考查了图像的识别、运动状态的判定,明确速度的变化是解题的关键。
18.(3分)如图所示,小明用电吹风从A端对着泡沫机翼模型吹风,机翼升起。其原理是:机翼模型上方空气流速比下方 大 (大/小),机翼模型下表面受到的压强 大于 (大于/等于/小于)上表面受到的压强,图中竖直支撑杆在泡沫机翼升起过程中受到的摩擦力方向为 竖直向上 。
【分析】(1)流体压强与流速的关系:流体流速越大的地方压强越小;流速越小的地方压强越大;
(2)滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
【解答】解:(1)小明用电吹风从A端对着泡沫机翼模型吹风,在相等的时间内,机翼上方空气流过的路程大,速度大,压强小,机翼下方空气流过的路程小,流速小,压强大,机翼下表面受到的压力大于上表面受到的压力,产生了向上的升力,所以机翼模型升起;
(2)图中竖直支撑杆在泡沫机翼升起过程中,支撑杆相对于泡沫机翼向下运动,所以受到的摩擦力方向为竖直向上。
故答案为:大;大于;竖直向上。
【点评】此题考查流体压强和流速的关系、摩擦力方向的判断,在流体中,流速越大的位置压强越小,类似机翼的升力在日常生活中有很多实例:过堂风能把衣橱门打开、喷雾器内水上升的原理、大风能把屋顶掀开等,注意留心观察,知道物理知识来源于生活,服务于生活的道理,才能学好物理。
19.(3分)为了探究影响浮力大小的因素,小明进行了如图所示的实验操作和相关记录,(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)图②中物体受到的浮力大小为 0.4N 。
(2)比较实验①②③可以得到结论:浸在液体中的物体受浮力的大小与 排开液体的体积 有关:
(3)由图示信息可知,实验所用盐水的密度为 1.2×103 kg/m3。
【分析】(1)根据称量法算出图②中物体受到的浮力;
(2)比较①②③的相同量和不同量,根据控制变量法分析解答;
(3)由称量法算出水中受到的浮力,根据浮=ρ水gV排求出体积,由称量法算出盐水中受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排求出盐水的密度。
【解答】解:(1)图②中物体受到的浮力为:
F浮=G﹣F=4N﹣3.6N=0.4N;
(2)观察图①②③可以看出,液体的密度相同,物体排开的水越多,弹簧测力计的示数越小,浮力越大,因此得出,浮力的大小与排开液体的体积有关;
(3)由图①③可知:物体浸没在水中受到的浮力:
F浮′=G﹣F′=4N﹣3N=1N,
由F浮=ρ水gV排得物体的体积为:
V=V排===1×10﹣4m3;
由图①④可知物体浸没在盐水中受到的浮力为:
F浮″=G﹣F″=4N﹣2.8N=1.2N,
由F浮=ρ盐水gV排得盐水的密度为:
ρ盐水===1.2×103kg/m3。
故答案为:(1)0.4N;(2)排开液体的体积;(3)1.2×103。
【点评】本题考查了实验现象分析,应用控制变量法分析图示实验现象即可正确解题,应用控制变量法是正确解题的关键。
20.(3分)为了测量某种液体的密度,小明用烧杯分别盛了不同质量的液体,测出液体和烧杯的总质量m和液体的体积V,并根据数据绘制成m和v的关系图像如图所示。则装液体的空烧杯的质量为 40 g,该液体的密度为 0.9×103 kg/m3,图中V0的值应为 50 cm3。
【分析】(1)由图像分析可知当液体体积为0时,液体和烧杯的总质量即为烧杯的质量;
(2)由图像可知当液体体积为20cm3时,液体和烧杯的总质量为58g,即可知道此时液体的质量,再根据求出液体的密度;
(3)当液体和烧杯总质量为85g时,可求得此时液体的质量,再根据可求出此时液体的体积,即为V0的值。
【解答】解:(1)由图像可知当液体的体积为0时,液体和烧杯的总质量m=40g,即烧杯的质量m杯=40g,
当液体体积V1=20cm3时,液体和烧杯的总质量为58g,
此时液体的质量为:m1=58g﹣40g=18g,
则液体的密度为:=0.9×103kg/m3;
(2)当液体和烧杯的总质量为85g时,
此时液体的质量为:m2=85g﹣40g=45g,
此时液体的体积为:,
则图中V0 值为50cm3。
故答案为:40;0.9×103;50。
【点评】本题主要考查学生对密度公式的应用,解决此题的关键在于要从图像中找出空烧杯的质量。
21.(3分)如图甲所示,水平传送带不动,物块P在水平向右的拉力F=4N作用下以v=0.2m/s的速度向右匀速运动,此时物块受到摩擦力的大小为 4 N,方向水平向 左 。现保持水平拉力F不变,仅使传送带也以v=0.2m/s的速度逆时针转动(如图乙所示),则物块P受到摩擦力的大小将 不变 (增大不变)减小)。
【分析】物块做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件摩擦力的大小和方向;滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关。
【解答】解:水平传送带不动,物块P在水平向右的拉力F=4N作用下以v=0.2m/s的速度向右匀速运动,木块在水平方向上受力平衡,受到水平向右的拉力、水平向左的摩擦力,这两个力是一对平衡力,所以摩擦力为4N;
保持水平拉力F不变,仅使传送带也以v=0.2m/s的速度逆时针转动,由于物块对传送带的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以物块P受到摩擦力的大小不变。
故答案为:4;左;不变。
【点评】本题考查了摩擦力的大小、二力平衡条件的应用、影响摩擦力大小的因素,属于基础题。
22.(2分)如图所示,图钉尖的面积是5×10﹣8m2,手指与图钉帽的接触面积是1×10﹣4m2,松木能承受的最大压强是5×106Pa,手指至少要用 0.25 N的力,图钉尖才能进入松木,此时图钉帽对手指的压强是 2.5×103 Pa。
【分析】根据p=可知钉尖对松木施加的最小力,手指对图钉帽的压力和钉尖对松木的压力相等,
据此得出手指施加的最小力;
钉帽对手指的力和手指对钉帽的力为相互作用力,大小相等,根据p=可知此时图钉帽对手指的压强。
【解答】解:
根据p=可知钉尖对松木施加的最小力:
F=pS=5×106Pa×5×10﹣8m2=0.25N,
手指对图钉帽的压力和钉尖对松木的压力相等,
故手指施加的最小力为0.25N;
钉帽对手指的力和手指对钉帽的力为相互作用力,大小相等,为0.25N,
故此时图钉帽对手指的压强p===2.5×103Pa。
故答案为:0.25;2.5×103。
【点评】本题考查了学生对压强公式了解与掌握,关键是知道手指对图钉帽的压力和钉尖对木块的压力相等。
23.(3分)圆柱形水槽中装有足够的水,将一侧壁开有小孔K的柱形玻璃瓶放入水中,静止时水槽中水面到瓶底的高度为h1,到水槽底的高度为H1(如图甲所示),此时水对槽底的压强为p1。现将玻璃瓶轻轻向下压至一部分水从小孔K中流进瓶内,放手后玻璃瓶静止如图乙所示,同样记录h2、H2(图仅示意,不作高度对比用),及水对槽底的压强p2,则h1 < h2、H1 = H2、p1 = p2(均填>/=/<)。
【分析】(1)利用F浮=ρ液gV排表示出柱形玻璃瓶受到的浮力,根据物体的漂浮条件比较两次浮力的大小,进而比较瓶子浸入水中的深度;
(2)利用F浮=ρ液gV排比较水流入瓶中时瓶增加的排水量与水槽中减少的水量的关系,根据p=ρgh比较压强的关系。
【解答】解:设柱形玻璃瓶的底面积为S瓶,
(1)图甲中柱形玻璃瓶受到的浮力:F浮1=ρ液gV排=ρ液gS瓶h1,
图乙中柱形玻璃瓶受到的浮力:F浮2=ρ液gV排=ρ液gS瓶h2,
由题意可知,图乙中柱形玻璃瓶中流入一部分水,设流入水的质量为m水,
因为柱形玻璃瓶在甲、乙两图中都处于漂浮状态,
所以F浮1=G瓶,F浮2=G瓶+G水=G瓶+m水g,
则F浮1<F浮2,
所以ρ液gS瓶h1<ρ液gS瓶h2,
即h1<h2;
(2)因为图乙中柱形玻璃瓶中流入的水是从水槽中流入的,因此水槽中减少的水量等于瓶内增加的水量,
水流入玻璃瓶后玻璃瓶增加的浮力:ΔF浮=F浮2﹣F浮1=G瓶+G水﹣G瓶=G水,
增加的排开水的体积:ΔV====V水,
即增加的排开水的体积等于水槽中减少水的体积,
因此水槽中水高度不发生变化,即H2=H1,
由p=ρgh可知,水对槽底的压强也不变,即p1=p2。
故答案为:<;=;=。
【点评】本题考查了物体漂浮条件、液体压强、浮力的计算,有一定的难度,关键是分析出水流入瓶中时瓶增加的排水量与水槽中减少的水量的关系。
24.(2分)小明在做探究物体的上浮与下沉实验时,将盛水的烧杯放在斜面上,再将小球放到水中,小球静止时处于漂浮状态,如图所示为小明记录下不完整的情景图,请在图中用细直线补画出烧杯中的水面位置,并画出小球受到的浮力F的示意图。
【分析】水面方向与重力方向垂直,小球静止时处于漂浮状态,受到的重力和浮力是一对平衡力,
用一条带箭头的线段把浮力的大小、方向、作用点表示出来,就是浮力的示意图。
【解答】解:水面方向与重力方向垂直,小球静止在水面上,受到的重力和浮力是一对平衡力,平衡力大小相等、方向相反,因为重力方向竖直向下,所以浮力的方向竖直向上,小球受到的浮力方向竖直向上,作用点在小球重心上;如图所示:
【点评】此题考查了对浮力示意图的画法,初中段重力、浮力、压力、支持力、摩擦力、拉力、推力这些力的示意图的作法是中考的重点,特别要注意这些力的作用点和方向的判断。
25.(2分)如图所示,物块在水平桌面上处于静止状态,两端所挂重物的重分别为12N,10N。细线上拉力与所挂重物的重力大小相间,请仿照F1的示意图将物块在水平方向受到力的示意图补画完整。
【分析】细线上拉力与所挂重物的重力大小相同,根据物块的运动状态判定物块的受力情况,然后画出力的示意图。
【解答】解:物块处于静止状态,受力平衡:受到水平向左的拉力F2、水平向右的拉力F1、水平向右的摩擦力f;
f=F2﹣F1=12N﹣10N=2N;
拉力、摩擦力都作用在物体的重心上,如图所示:
【点评】本题考查了力的示意图的画法,知道力的三要素是解题的关键。
三、解答与探究题(共42分.第26题6分,第27题9分,第28题7分,第29题6分,第30题6分,第31题8分)计算题解答时要有必要的文字说明、公式和运算过程,直接写出结果的不得分
26.(6分)在南极考察中使用的海洋破冰船,针对不同的冰层有不同的破冰方法。其中一种破冰方法是接触冰面前,船全速航行,船体大部分冲上冰面,就可以把冰压碎(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
(1)当破冰船航行于海面时,它的排水体积约为2700m3,求船自身的重力。
(2)在一次破冰行动中,当船体冲到冰面上时,船的排水体积减小为900m3,船与冰层的接触面积为8m2,求此时船对冰层的压强。
【分析】(1)根据F浮=ρgV排得出浮力,根据物体浮沉条件,因为船浮在海面上,所以自身重力等于浮力;
(2)当船冲到冰面上,根据F浮=ρgV排得出浮力,它对冰的压力应是船的自身重力减去浮力,再利用压强定义式求压强。
【解答】解:
(1)船的浮力F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2700m3=2.7×107N;
因为船漂浮,所以G=F浮=2.7×107N;
(2)船的排水体积减小为900m3,
所受浮力F浮′=ρgV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×900m3=9×106N,
船对冰层的压力:
F=G﹣F浮=2.7×107N﹣9×106N=1.8×107N,
破冰船对冰层的压强:
p===2.25×106Pa。
答:(1)船自身的重力为2.7×107N;
(2)此时船对冰层的压强是2.25×106Pa。
【点评】本题考查了学生对压强定义式、物体漂浮条件和阿基米德原理掌握和运用,要知道破冰时,对冰的压力等于重力减去浮力,这是本题的易错点!
27.(9分)密度为0.8×103kg/m3、质量为0.8kg的正方体木块,漂浮在水面上静止(如图甲所示)。当把密度为4.0×103kg/m3、底面积与木块相同的薄金属块轻轻放在正方体木块上时,木块刚好浸没在水中(如图乙所示)。水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)图甲中木块浸在水中的体积;
(2)金属块的质量;
(3)金属块对木块的压强。
【分析】(1)在图甲中,木块漂浮,根据F浮=G木=m木g求出木块受到的浮力,由F浮=ρ水V排g可得浸在水中的体积;
(2)根据密度公式求出木块的体积,进而得出木块全部浸没水中时排开水的体积,根据阿基米德原理求出木块全部浸没时所受浮力,此时木块和金属块的整体漂浮,根据G总=F浮得出总重力,进而得出金属块的重力,根据G=mg得出金属块的质量;
(3)先计算正方体木块的边长和底面积,进而得出金属块的底面积,根据F=G金属求出金属块对木块的压力,根据p=求出金属块对木块的压强。
【解答】解:
(1)在图甲中,木块漂浮,则木块受到的浮力:
F浮=G木=m木g=0.8kg×10N/kg=8N,
由F浮=ρ水V排g可得浸在水中的体积:
V浸=V排===8×10﹣4m3;
(2)木块全部浸没时排开水的体积:
V排′=V木===1×10﹣3m3,
木块全部浸没时所受浮力:F浮′=ρ水V排′g=1×103kg/m3×1×10﹣3m3×10N/kg=10N,
此时木块和金属块的整体漂浮,总重力G总=F浮′=10N,
则金属块的重力:G金属=G总﹣G木=10N﹣8N=2N,
金属块的质量:m金属===0.2kg;
(3)正方体木块的边长:L===0.1m,
由题知金属块的底面积等于木块的底面积,为S=0.1m×0.1m=0.01m2,
金属块对木块的压力F=G金属=2N,
金属块对木块的压强:p===200Pa。
答:(1)图甲中木块浸在水中的体积为8×10﹣4m3;
(2)金属块的质量为0.2kg;
(3)金属块对木块的压强为200Pa。
【点评】本题为力学综合题,考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理、漂浮条件、压强定义式的应用,有一定难度。
28.(7分)小明同学利用如图所示注射器、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。实验过程如下:
(1)首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是 排出注射器中的空气 。
(2)实验室有甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别大约为0.5cm2和2cm2,若弹簧测力计量程为0~10N,实验时应选用 甲 (甲/乙)注射器,理由是 拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程 。
(3)正确选择弹簧测力计后,把细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的一端与弹簧测力计的挂钩相连(如图所示),水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F。
(4)用刻度尺测出注射器的 全部刻度的长 ,记为L,读出注射器的容积V,则活塞的横截面积S= 。
(5)推算此时大气压的数值p= (写出表达式)。
(6)小明同学测量仪器使用科学合理,读数正确,若测量结果偏大,主要原因是 活塞与筒壁的摩擦,使力F大于大气的压力,根据p=可知测量值偏大 。
【分析】(1)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;
(2)根据拉动甲、乙两个注射器的活塞的横截面积,分别计算出标准大气压所需要的拉力即可选择;
(4)已知大气对活塞的压力,根据p=可知需要测量活塞的横截面积,读出注射器的容积V,需要用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,进而得出活塞的横截面积S;
(5)根据p=可知此时大气压的数值;
(2)如果活塞与注射器内壁间存在摩擦力,注射器在拉力F作用下平衡时,拉力F大于大气对活塞的压力,根据p=可知测量值偏大还是偏小。
【解答】解:(1)实验时,把活塞推至注射器筒底端是为了排出注射器中的空气;
(2)因甲、乙两个注射器,活塞的横截面积分别为0.5cm2和2cm2,
当大气压约为100000Pa,当面积为2cm2,即0.0002m2时,
由P=,可得F=PS=100000Pa×0.0002m2=20N,
因为已知弹簧测力计量程为10N,超过了测力计的量程,
所以实验时应选用甲注射器,
故理由是拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程;
(4)已知大气对活塞的压力,根据p=可知需要测量活塞的横截面积,读出注射器的容积V,需要用刻度尺测出注射器的全部刻度的长,记为L,活塞的横截面积S=;
(5)根据p=可知此时大气压的数值p===;
(6)测量值偏大的原因是:活塞与筒壁的摩擦,使力F大于大气的压力,根据p=可知测量值偏大。
答:(1)排出注射器中的空气;
(2)甲;拉动乙注射器所需的力超过弹簧测力计的量程;
(4)全部刻度的长;;
(5);
(6)活塞与筒壁的摩擦,使力F大于大气的压力,根据p=可知测量值偏大。
【点评】利用注射器测量大气压时,用到的公式是P=,所以要分别测大气压力F和活塞的横截面积S.利用二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力,利用几何知识可得出活塞的面积S,便可求出大气压的值了。
29.(6分)小明和小华利用吸管、细铜丝、石蜡等材料自制简易密度计。
(1)小明将自制的密度计放入水中,发现密度计不能直立漂浮,其原因可能是 密度计重心较高(或底端较轻) 。
(2)改进后小明用刻度尺测出密度计的长度为h,然后将密度计放入水中,测出密度计露出水面的高度为h1,再将该密度计放入待测液体中,密度计露出液体表面的高度为h2,如图甲所示,已知水的密度为ρ水,请写出待测液体密度的表达式:ρ= ρ水 (用上述物理量字母表示)。
(3)通过实验,小明在密度计上标出了0.8g/cm3、1.0g/cm3、1.2g/cm3三条刻度线,发现相邻刻度线间距 不相等 (相等/不相等)。
(4)把制作好的密度计先后放入三种不同的液体中,静止时如图乙中a、b、c所示。则
①密度计在三种液体中受到的浮力 D 。
A.a最大
B.b最大
C.c最大
D.a、b、c一样大
②三种液体密度的大小关系正确的是 。
A.ρa>ρb>ρc
B.ρb>ρa>ρc
C.ρa>ρc>ρb
D.ρb>ρc>ρa
(5)小明用粗细不同的吸管制作了A、B两支质量相同的密度计,通过实验刻出(3)中的三条刻度线,发现一支刻度线疏、一支刻度线密,小明测出刻度线到配重端的吸管长度h,作出h与对应液体密度的倒数的关系图像如图丙所示,则 D (填字母)。
A.密度计A刻度线疏,吸管粗
B.密度计A刻度线密,吸管粗
C.密度计B刻度线疏,吸管粗
D.密度计B刻度线密,吸管粗
【分析】(1)密度计不能直立漂浮可能是重心较高或底端较轻造成的;
(2)利用物体漂浮条件和F浮=ρ液gV排推导出盐水的密度公式;
(3)利用物体漂浮条件和F浮=ρ液gV排推导出浸入的深度与液体密度的关系,再根据关系式分析刻度线之间的间距关系;
(4)①密度计在液体中都处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件可知,密度在三种液体中的浮力相等;
②利用物体漂浮条件和F浮=ρ液gV排推导出液体密度与浸入的深度的关系,再根据关系式分析液体密度的大小;
(5)利用物体漂浮条件和F浮=ρ液gV排推导出浸入的深度与液体密度的关系,再根据关系式结合图丙分析即可。
【解答】解:(1)小明将自制的密度计放入水中,发现密度计不能直立漂浮,其原因可能是重心较高(或底端较轻);
(2)当将密度计放入盛水的容器时,浸入水中的长度为h﹣h1,当将密度计放入盛待测液体的容器时,浸入水中的长度为h﹣h2,
因为密度计不管是在水中还是在液体中,都是漂浮状态,所以F浮水=F浮液=G,
由F浮=ρ液gV排=ρ液gSh浸可知,ρ水gS(h﹣h1)=ρ液gS (h﹣h2)
所以液体的密度:ρ液=ρ水;
(3)因为密度计在液体中处于漂浮状态,所以F浮液=G,即F浮=ρ液gV排=ρ液gSh浸=G……Ⅰ,
所以h浸=,式中密度计的重力G、横截面积S、g不变,h浸与ρ液成反比,所以0.8g/cm3、1.0g/cm3、1.2g/cm3三条刻度线相邻刻度线间距不相等;
(4)①密度计在液体中都处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件可知,密度在三种液体中的浮力都等于其自身的重力,因此密度在三种液体中的浮力相等;
②由Ⅰ可得:ρ液=,式中密度计的重力G、横截面积S、g不变,ρ液与h浸成反比,
由图乙可知,h浸b<h浸a<h浸c,所以ρb>ρa>ρc,故B正确;
(5)由Ⅰ可得,h浸==×,当液体密度相同时,h与横截面积成反比,即密度计刻度线疏的横截面积小,
结合图丙可知,当液体密度相同时,hA>hB,即密度计A刻度线疏,因此密度计A刻度线疏,吸管细;密度计B刻度线密,吸管粗,故D正确。
故答案为:(1)密度计重心较高(或底端较轻);(2)ρ水;(3)不相等;(4)①D;②B;(5)D。
【点评】本题考查了密度计的制作和应用,熟练利用阿基米德原理和物体的漂浮条件是解题的关键。
30.(6分)如图所示,在“探究阻力对物体运动的影响”实验中,小明同学让小车自斜面上某位置滑下,分别观察小车从斜面上滑下后,在粗糙程度不同的水平面上运动的距离,同时用旗子标记小车在平面上停止后所处的位置。根据实验情形回答下面的问题:
(1)为了使小车到达水平面时的速度相同,下列要求正确的是 。
A.斜面必须光滑
B.小车必须从斜面上同一位置由静止滑下
C.斜面倾斜程度可以不同
D.小车必须从斜面上不同位置由静止滑下
(2)小明完成实验后记录现象如图甲、乙、丙所示,他对实验现象进行了以下逻辑分析:
①小车到达水平面后不能立即停下来,是因为小车具有 惯性 ,小车最终在水平面上停下来,是因为 受到摩擦力的作用 。
②小车在甲、乙、丙三种情况下滑行时,受阻力最大的是 甲 ,这是根据 粗糙程度 (滑行距离/粗糙程度)判断的。
(3)由上述实验推测,若小车在水平面上所受的阻力为零,它将做 匀速 (匀速/变速)直线运动。
【分析】(1)实验中应使小车从同一高度由静止滑下,是为了使小车在水平面具有相同的初速度;
(2)惯性是物体固有的属性,一切物体都有惯性;力是改变物体运动状态的原因;
实验中通过小车滑行距离来判断阻力的大小;
(3)在速度相等时,小车受到的阻力越小,运动距离越远,速度减小越慢;假如表面绝对光滑,则小车不受摩擦阻力作用,小车将一直做匀速直线运动。
【解答】解:(1)实验中每次让小车从斜面上同一位置由静止开始自由下滑,是为了使小车到达水平面时具有相同的初速度,故B正确;
(2)①小车到达水平面后,小车由于惯性还会继续向前运动,不能立即停止;小车最终在水平面上停下来,是因为受到摩擦力的作用;
②该实验探究的是阻力对运动的影响,是通过改变接触面粗糙程度来改变阻力的大小,所以本实验是根据粗糙程度判断出甲受到的阻力最大;
(3)由实验可知,平面越光滑,小车受到的阻力越小,运动距离越远,速度减小得越慢,若小车在水平面上所受的阻力为零,它的运动速度就不会变化,即它将做匀速直线运动。
故答案为:(1)B;(2)①惯性;受到摩擦力的作用;②甲;粗糙程度;(3)匀速。
【点评】本题是探究阻力对物体运动的影响实验,考查了控制变量法在实验中的应用及实验结论得出方法,要注意推理法的应用。
31.(8分)小明和小华在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验中,小明猜想影响滑动摩擦力大小的因素可能有:A.接触面所受的压力大小;B.接触面的粗糙程度;C.物体运动的速度。接下来小明通过在不同的表面拉动同一物块做匀速运动进行实验探究(如图所示),并用表格的形式记录实验结果如下。
实验次数
接触面
接触面受压力大小
物块运动速度
弹簧测力计拉力F/N
1
木板表面
G物
v
2.8
2
木板表面
G物
2v
2.8
3
木板表面
G物+GP
v
4.4
4
毛巾表面
G物
v
4.0
5
毛巾表面
G物
2v
(1)根据 二力平衡 ,实验中滑动摩擦力f 等于 (大于/等于/小于)拉力F;
(2)第1、2两次实验是研究猜想中的 C (A/B/C)因素;
(3)研究第3、4两次实验,小华得出“接触面所受压力越大,物块所受的摩擦力也越大”的结论。小华的分析过程 不正确 (正确/不正确),原因是 没有控制接触面的粗糙程度相同 ;
(4)第3次实验如图乙所示,物块上方的重物P受到的摩擦力大小为 0 N;
(5)根据前4次实验,得出影响滑动摩擦力大小的因素后,小明又做了第五次实验,请判断弹簧测力计的示数应该为 4 N;
(6)小华发现小明上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定,于是改进了实验装置,如图丁所示,改进后长木板 不一定 (一定/不一定)要做匀速直线运动。
【分析】(1)根据二力平衡的条件分析;
(2)根据实验控制的变量与实验现象可以得出实验结论;
(3)要探究摩擦力与压力大小的关系,应控制接触面的粗糙程度与物块运动速度相同;
(4)物块上方的重物P与物块一起向右做匀速直线运动,据此分析;
(5)影响摩擦力的因素为压力大小和接触面的粗糙程度,据此分析;
(6)木块相对地面处于静止状态,受到的测力计拉力与受到的摩擦力为一对平衡力。
【解答】解:(1)实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使其在水平桌面上做做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡知识,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小;
(2)第1、2两次实验可知,接触面的粗糙程度和压力大小相同,物块运动速度不同,因此是研究摩擦力与物体运动的速度是否有关,且由实验数据可知,摩擦力的大小与物体运动速度无关;
(3)要探究摩擦力与压力大小的关系,应控制接触面的粗糙程度与物块运动速度相同,而第3、4两次实验接触面的粗糙程度不同,因此所得出的结论是错误的;
(4)物块上方的重物P与物块一起向右做匀速直线运动,两物体之间没发生相对运动,也没有相对运动的趋势,所以它们之间的摩擦力为0;
(5)影响摩擦力的因素为压力大小和接触面的粗糙程度,第5次实验与第4次实验相比,压力大小和接触面的粗糙程度相同,只是速度不同,则摩擦力大小不变仍为4N;
(6)木块相对地面处于静止状态,受到的测力计拉力与受到的摩擦力为一对平衡力,大小相等,故改进后长木板不一定要做匀速直线运动。
故答案为:(1)二力平衡;等于;(2)C;(3)不正确;没有控制接触面的粗糙程度相同;(4)0;(5)4;(6)不一定。
【点评】本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关,考查实验原理及控制变量法的运用和影响滑动摩擦力大小的两个因素,体现了对过程和方法的考查。
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