山东省菏泽市鄄城县2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案)
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一、选择题(本大题共12小题,每小题2分,共24分,每小题只有一个选项符合题意,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,选对的得2分,多选、错选、不选均不得分)
1.(2分)下列关于力的说法,正确的是( )
A.没有接触的两个物体,一定没有力的作用
B.施力物体同时也一定是受力物体
C.g=9.8N/kg 表示地球附近质量为9.8kg 的物体受到的重力为1N
D.相互接触的两个物体,一定有力的作用
2.(2分)如图所示,静止在桌面上的杯子受到( )
A.只受重力 B.只受支持力
C.重力、支持力 D.重力、支持力、压力
3.(2分)如图所示,两手的食指分别用沿水平方向的力顶在削好的铅笔两端,使铅笔保持水平静止。下列说法中正确的是( )
A.铅笔对左侧食指的压力较大
B.铅笔对右侧食指的压力较大
C.铅笔对右侧食指的压强较大
D.铅笔对两侧食指的压强大小相等
4.(2分)如图一个小朋友在公园里玩滑梯,其下滑速度越来越大,下列说法中正确的是( )
A.动能增加,重力势能减小 机械能减小
B.动能减小,重力势能减小 机械能减小
C.动能不变,重力势能减小 机械能不变
D.动能增加,重力势能减小 机械能不变
5.(2分)山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路,这样车辆向上行驶时可以( )
A.提高功率 B.提高机械效率
C.减小所必需的牵引力 D.减小所做的功
6.(2分)用剪刀剪较硬的纸板时,在手的位置和用力方向相同的情况下,我们应当让硬纸板尽量靠近剪刀的转动轴( )
A.增大动力臂,省力 B.增大阻力臂,费力
C.减小动力臂,费力 D.减小阻力臂,省力
7.(2分)惯性是物体的一种性质,下列说法正确的是( )
A.物体运动状态改变时才有惯性
B.物体速度越大惯性也越大
C.物体受力或不受力时都具有惯性
D.静止或匀速运动的物体没有惯性
8.(2分)如图所在光滑水平地面上,一个物体受到拉力F的作用做匀速直线运动,拉力F的方向是(不计其它阻力作用)( )
A. B. C. D.
9.(2分)水平地面上的购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动一段距离,则下列判断中正确的是( )
A.重力对购物车做了功 B.支持力对购物车做了功
C.推力对购物车做了功 D.没有力对购物车做功
10.(2分)如图是托里拆利实验的流程,关于托里拆利实验,说法正确的是( )
A.向上移动玻璃管,水银柱的高度不变
B.实验中用的玻璃管越粗,水银柱高度越低
C.标准大气压指760mm水银柱的压力
D.托里拆利实验可以把水银替换成水
11.(2分)如图甲,水平地面粗糙程度相同,AB=CD。用大小不变的水平拉力F拉物体做直线运动。物体通过AB、CD段时“s﹣t”图象如图乙。与AB段相比( )
A.物体所受摩擦力较大
B.水平拉力F做的功较多
C.物体运动的时间较长
D.水平拉力F做功的功率较大
12.(2分)如图所示的斜面长2m、高1m;现在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到最高处,所用沿斜面向上的拉力为40N( )
A.做的有用功是80J
B.物体受到的摩擦力大小为15N
C.此斜面的机械效率为75%
D.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
二、填空题(本大题共5小题,每空1分,共11分)
13.(2分)严禁在江河游泳,谨防因靠近漩涡被吸入漩涡中而溺水,这是由于漩涡处的水流速度 (填“大”或“小”),漩涡处水的压强 (填“大”或“小”),漩涡外周围的水压将人推入漩涡里。
14.(2分)劣质橡皮质硬,擦字时打滑,字擦不干净, 越小的缘故。小星用橡皮轻轻擦字没擦干净,然后他稍加用力就擦干净了,这是通过增大 来增大橡皮与纸间的摩擦。
15.(2分)如图是火箭发射升空时的情景。火箭升空时喷气发动机喷出气体,根据物体间力的作用是相互的,使火箭获得上升的推力 (填“空气”或“喷出的气体”)。升入太空后卫星围绕地球同步匀速运动过程中,卫星的运动状态 (填“不变”或“改变”)。
16.(2分)如图所示,人的头部、颈椎和颈部肌肉可当成一个杠杆(支点在颈椎O处)。当头颅为竖直状态时,当低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力,B点为肌肉拉力的作用点,拉力的方向始终垂直于OB,重力的力臂逐渐 ,拉力逐渐 (两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)。所以长时间低头会产生疲劳。
17.(3分)重为20N,体积为2×10﹣4m3的金属块从空中竖直下落,若金属块在下落时受到的空气阻力始终为0.2N,则金属块在下落过程中所受的合力为 N;当该金属块浸没在水中后,所受的浮力为 N,若此时该金属块上表面受到水的压力为7.8N,则金属块下表面受到水的压力为 N。(g=10N/kg)
三、作图题(本大题共2小题,共5分)
18.(2分)如图所示,小球重5N,漂浮在水面上(设两个力的作用点都在球心)。
19.(3分)手机自拍杆已成为一种时尚,如图甲所示,是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图,请在图乙杠杆简化图中A点画出最小动力F1及动力臂L1、阻力臂L2。(以O点为支点)
四、实验探究题(本大题共3小题,每空1分,共14分)
20.(4分)小虹利用弹簧测力计、实心圆柱体物块、烧杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因素有关。她提出如下猜想,设计并进行了实验。猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关;猜想c:浮力大小与液体的密度有关。小虹的操作步骤及测量数据如图所示:
(1)由测量数据可得:B步骤中圆柱体物块受到水的浮力为 N;
(2)分析 (填出步骤的序号)三次实验的数据,可以验证猜想a是错误的;
(3)分析A、B、C三次实验,可知浮力大小与 有关;
(4)利用图中的测量数据,还可以计算出其它一些物理量(水的密度已知),下列物理量中不能计算出的是 (填序号)。
A.物块的体积
B.物块的密度
C.盐水的体积
D.盐水的密度
21.(5分)小强和小组同学利用小桌、海绵、砝码及肥皂探究影响压力作用效果的因素,实验探究过程如图所示。
(1)小强利用转换法,通过观察来比较压力的作用效果: 。
(2)比较 两图可得出结论:压力一定时, 越小,压力的作用效果越明显。
(3)同组的小明将肥皂沿竖直方向切成大小不同的A、B两块,放在海绵上,如图所示,所以得出结论:压力的作用效果与受力面积无关,小明的方法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
22.(5分)“探究杠杆的平衡条件”的实验:
(1)实验前,杠杆处于静止如图1所示,此时杠杆 (选填“是”或“不是”)平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向左调:在后面的实验过程中 (选填“能”或“不能”)再进行上述操作。
(2)如图2所示,在A点挂2个重力均为0.5N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,弹簧测力计的示数为 N;
(3)竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度(不考虑杠杆重心位置的变化),如图3所示,弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)保持钩码数量和位置不变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂l1和动力F1的数据,绘制了l1﹣F1的关系图像,如图4所示,请根据图像推算1为25cm时,F1为 N。
五、综合应用题(本题共2小题,共16分,用黑色签字笔在答题卡相应位置作答,解答应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤,计算过程中物理量必带上单位,只写出最后答案的不能得分)
23.(8分)由于温室气体大量排放,全球气候变暖加剧,两极冰川大面积熔化,现有一块90t的浮冰漂浮在海面上,假设附近海域的海水密度近似为水的密度1.0×103kg/m3,冰的密度为0.9×103kg/m3。求:
(1)水下1m深处海水产生的压强;
(2)浮冰受到的浮力大小;
(3)此时浮冰露出水面的体积为多少m3。
24.(8分)如图是建筑工人用滑轮组提升长方体物块A上五楼的示意图。已知物块A重力GA=1800N,动滑轮重200N,五楼高度为15m,不计绳重和摩擦。求:
(1)物体A运动速度;
(2)工人拉绳子对物体A做的有用功;
(3)工人拉绳子做功的功率。
2022-2023学年山东省菏泽市鄄城县八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共12小题,每小题2分,共24分,每小题只有一个选项符合题意,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,选对的得2分,多选、错选、不选均不得分)
1.(2分)下列关于力的说法,正确的是( )
A.没有接触的两个物体,一定没有力的作用
B.施力物体同时也一定是受力物体
C.g=9.8N/kg 表示地球附近质量为9.8kg 的物体受到的重力为1N
D.相互接触的两个物体,一定有力的作用
【答案】B
【分析】力是物体对物体的作用;
相互作用的两个物体可以接触也可以不接触;
一个物体对另一个物体施加力的作用时,施力的物体叫施力物体,受到力的物体叫受力物体,由于物体间力的作用是相互的,所以施力物体同时也是另一个力的受力物体,受力物体同时也是另一个力的施力物体;
g=9.8N/kg 表示地球附近质量为1kg 的物体受到的重力为9.8N。
【解答】解:A、不接触的物体间也可以产生力的作用,故A错误;
B、由于力的作用是相互的,同时也是受力物体;
C、g=9.8N/kg 的物体受到的重力为6.8N;
D、相互接触的物体,则两个接触的物体没有力的作用。
故选:B。
【点评】正确理解力的概念、力的相互作用、力的三要素、力的作用效果是解决此类问题的关键。
2.(2分)如图所示,静止在桌面上的杯子受到( )
A.只受重力 B.只受支持力
C.重力、支持力 D.重力、支持力、压力
【答案】C
【分析】静止在桌面上的杯子处于静止状态,受力平衡,对杯子进行受力分析,做出正确的判断。
【解答】解:静止在水平桌面上的杯子处于平衡状态,只受到两个力的作用:重力和支持力,方向相反,作用在同一个物体上。
故选:C。
【点评】此题主要考查对物理的受力分析,难度不大。
3.(2分)如图所示,两手的食指分别用沿水平方向的力顶在削好的铅笔两端,使铅笔保持水平静止。下列说法中正确的是( )
A.铅笔对左侧食指的压力较大
B.铅笔对右侧食指的压力较大
C.铅笔对右侧食指的压强较大
D.铅笔对两侧食指的压强大小相等
【答案】C
【分析】(1)从铅笔所处的平衡状态入手,分析两手指的受力大小关系。手指所受铅笔的压力等于手指对铅笔的压力,这是作用力与反作用力。
(2)压强的大小由压力的大小和受力面积的大小来确定。在压力相同的情况下,只需比较受力面积的大小即可。
【解答】解:
AB、铅笔处于静止状态,所以两手指对铅笔的压力相等,所以这两力也相等,故AB错误;
CD、由于两手指受到的压力相同,由p=,故C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对压强公式的掌握和运用,分析时要用好控制变量法。
4.(2分)如图一个小朋友在公园里玩滑梯,其下滑速度越来越大,下列说法中正确的是( )
A.动能增加,重力势能减小 机械能减小
B.动能减小,重力势能减小 机械能减小
C.动能不变,重力势能减小 机械能不变
D.动能增加,重力势能减小 机械能不变
【答案】A
【分析】利用下列知识分析:
(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、被举起的高度。质量越大,高度越高,重力势能越大。
(3)机械能=动能+势能。
【解答】解:小朋友从光滑的滑梯上滑下来的过程中,其质量不变,故动能增大,高度减小,同时由于克服摩擦。
故选:A。
【点评】知道动能、重力势能和机械能的大小的影响因素是解决该题的关键。
5.(2分)山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路,这样车辆向上行驶时可以( )
A.提高功率 B.提高机械效率
C.减小所必需的牵引力 D.减小所做的功
【答案】C
【分析】A、利用功率的计算公式进行分析和判断。
B、利用机械效率的计算公式进行分析和判断。
C、盘山公路、用木板搭斜坡,都是要使物体向高处运动,所以我们可以从斜面模型上分析。使用斜面可以省力,斜面越平缓,越省力,但同时越费距离。
D、从功的原理进行分析和判断。
【解答】解:
A、从功率的计算公式P=,要想判断功率的大小,说法错误。
B、从机械效率的公式η=,要想判断机械效率的大小,说法错误。
C、斜面模型加长了运动距离,减小了车辆上山时所需要的牵引力,符合题意。
D、从功的原理可知,说法错误。
故选:C。
【点评】生活中应用了很多斜面模型,可以省力,减轻我们将物体提升时所需要的力,但不能省距离。
6.(2分)用剪刀剪较硬的纸板时,在手的位置和用力方向相同的情况下,我们应当让硬纸板尽量靠近剪刀的转动轴( )
A.增大动力臂,省力 B.增大阻力臂,费力
C.减小动力臂,费力 D.减小阻力臂,省力
【答案】D
【分析】根据杠杆平衡条件分析解答:动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2)。
【解答】解:图中剪刀在使用过程中,在手的位置和用力方向相同的情况下,减小了阻力臂1L1=F4L2可知:阻力臂L2越小,越省力,可以省力。
故选:D。
【点评】此题考查杠杆在实际生活中的应用,属于常考题目,难度不大,熟练掌握杠杆平衡条件是关键。
7.(2分)惯性是物体的一种性质,下列说法正确的是( )
A.物体运动状态改变时才有惯性
B.物体速度越大惯性也越大
C.物体受力或不受力时都具有惯性
D.静止或匀速运动的物体没有惯性
【答案】C
【分析】一切物体,不论是运动还是静止、匀速运动还是变速运动,都具有惯性;惯性的大小和物体是否运动、是否受力以及运动的快慢是没有任何关系的。
【解答】解:惯性是物体保持运动状态不变的性质,一切物体在任何情况下都具有惯性、受力还是不受力。物体都具有惯性,与物体是否受力,故ABD错误。
故选:C。
【点评】此题考查了惯性的相关知识,解题的关键是熟记“一切物体在任何情况下都具有惯性”并加深理解。
8.(2分)如图所在光滑水平地面上,一个物体受到拉力F的作用做匀速直线运动,拉力F的方向是(不计其它阻力作用)( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】物体做匀速直线运动,所以物体所受的力是平衡力,另外物体是在光滑的水平面上运动,所以物体在水平方向是不受摩擦力的。
【解答】解:因为物体光滑水平面上做匀速直线运动,因此物体在水平方向所受的合力应该为零,只有B选项中的物体在水平方向上不受力。
故选:B。
【点评】本题的关键是知道物体在光滑的水平面上做匀速直线运动时,物体在水平方向上受到的合力为零。
9.(2分)水平地面上的购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动一段距离,则下列判断中正确的是( )
A.重力对购物车做了功 B.支持力对购物车做了功
C.推力对购物车做了功 D.没有力对购物车做功
【答案】C
【分析】做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是在力的方向上移动的距离,据此判断重力、支持力、推力是否做功。
【解答】解:
A、由题知,在重力的方向上(竖直向下)购物车没有移动距离,故A错;
B、由题知,在支持力的方向上(竖直向上)购物车没有移动距离,故B错;
CD、购物车在水平推力的方向上移动了距离,故C正确。
故选:C。
【点评】明确三种情况不做功:一是有力无距离(例如:推而未动),二是有距离无力(靠惯性运动),三是力的方向与运动方向垂直。
10.(2分)如图是托里拆利实验的流程,关于托里拆利实验,说法正确的是( )
A.向上移动玻璃管,水银柱的高度不变
B.实验中用的玻璃管越粗,水银柱高度越低
C.标准大气压指760mm水银柱的压力
D.托里拆利实验可以把水银替换成水
【答案】A
【分析】(1)在托里拆利实验中,玻璃管内外水银面的高度差反映了大气压强的大小;玻璃管内水银柱产生的压强等于大气压强,p大气=p水银=ρ水银gh;
(2)水银柱的高度取决与外界大气压的大小;
(3)760mm水银柱产生的压强就为一标准大气压。
【解答】解:AB、水银柱的高度取决与外界大气压的大小,故A正确;
C、一标准大气压指760mm水银柱产生的压强;
D、由于大气压不变,由p=ρgh的变形式h=知,玻璃管的高度需要10m多,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了托里拆利实验相关知识,属于基础知识的考查。
11.(2分)如图甲,水平地面粗糙程度相同,AB=CD。用大小不变的水平拉力F拉物体做直线运动。物体通过AB、CD段时“s﹣t”图象如图乙。与AB段相比( )
A.物体所受摩擦力较大
B.水平拉力F做的功较多
C.物体运动的时间较长
D.水平拉力F做功的功率较大
【答案】C
【分析】(1)根据摩擦力的影响因素比较AB段和CD段物体受到的摩擦力大小;
(2)根据功的公式W=Fs和拉力的关系、路程的关系判断出功的关系;
(3)根据图乙判断出AB段和CD段速度的关系,由速度公式判断出运动时间的关系;
(4)根据P=判断出水平拉力F做功的功率。
【解答】解:A、同一个物体,对水平面的压力相等,所以物体在AB段所受到的摩擦力等于在CD段所受到的摩擦力;
B、根据W=Fs知拉力F相同,故拉力做的功也相同;
C、
由图乙知,若运动相同的路程,故C正确;
D、由B知拉力F做的功相同,根据P=,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了影响摩擦力的因素、功的公式的应用、功率公式的应用等知识,是一道综合题,但难度不是很大。
12.(2分)如图所示的斜面长2m、高1m;现在斜面上将一个质量为5kg的物体匀速拉到最高处,所用沿斜面向上的拉力为40N( )
A.做的有用功是80J
B.物体受到的摩擦力大小为15N
C.此斜面的机械效率为75%
D.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用
【答案】B
【分析】(1)已知物体的重力和斜面的高度,根据W=Gh可求拉力做的有用功;
(2)利用W=Fs求出拉力做的总功,总功减去有用功可得克服摩擦所做的额外功,再利用W额=fs求出物体与斜面之间的摩擦力;
(3)斜面的机械效率等于有用功与总功之比;
(4)对物体进行受力分析确定物体受到哪些力。
【解答】解:
A、拉力做的有用功:W有=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J,故A错误;
B、拉力做的总功:W总=Fs=40N×6m=80J,
克服摩擦力做的额外功:W额=W总﹣W有=80J﹣50J=30J,
由W额=fs得摩擦力:f===15N;
C、斜面的机械效率:η==,故C错误;
D、将物体沿斜面匀速拉到高处、拉力,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功(克服物体重力做功)、额外功(克服摩擦力做功)、总功(拉力做功)、机械效率的计算,知道克服摩擦力做的功是额外功是本题的关键。
二、填空题(本大题共5小题,每空1分,共11分)
13.(2分)严禁在江河游泳,谨防因靠近漩涡被吸入漩涡中而溺水,这是由于漩涡处的水流速度 大 (填“大”或“小”),漩涡处水的压强 小 (填“大”或“小”),漩涡外周围的水压将人推入漩涡里。
【答案】大;小
【分析】流体压强与流速的关系:流体流速大的地方、压强小,流体流速小的地方、压强大。
【解答】解:漩涡边沿水的流速相对中心处的流速较慢,压强较大,压强较小,从而导致人易被“吸入”漩涡。
故答案为:大;小。
【点评】本题考查了流体压强与流速的关系,注重了物理和生活的联系,考查了学生应用物理知识解决实际问题的能力,属于基础知识的考查。
14.(2分)劣质橡皮质硬,擦字时打滑,字擦不干净, 摩擦力 越小的缘故。小星用橡皮轻轻擦字没擦干净,然后他稍加用力就擦干净了,这是通过增大 压力 来增大橡皮与纸间的摩擦。
【答案】摩擦力;压力。
【分析】减小摩擦的方法: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;用滚动代替滑动。
增大摩擦的方法: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;用滑动代替滚动。
【解答】解:劣质橡皮质硬,擦字时打滑,这是由于物体表面越光滑;
增大摩擦力的方法有增大压力或增大接触面的粗糙程度,小星用力擦,从而增大了摩擦力。
故答案为:摩擦力;压力。
【点评】本题考查了生活中增大或减小摩擦的实例,要学会将物理知识与生活中的应用相结合。
15.(2分)如图是火箭发射升空时的情景。火箭升空时喷气发动机喷出气体,根据物体间力的作用是相互的,使火箭获得上升的推力 喷出的气体 (填“空气”或“喷出的气体”)。升入太空后卫星围绕地球同步匀速运动过程中,卫星的运动状态 改变 (填“不变”或“改变”)。
【答案】喷出的气体;改变。
【分析】(1)根据物体间力的作用是相互的,可判断使火箭上升的推力的施力物体;
(2)物体运动状态的改变包括速度大小和方向的改变。
【解答】解:(1)火箭升空时喷气发动机喷出气体,因为物体间力的作用是相互的,这个力使火箭获得上升的推力,该力的施力物体是喷出的气体;
(2)升入太空后卫星围绕地球同步匀速运动过程中,卫星的方向不断改变。
故答案为:喷出的气体;改变。
【点评】本题考查了对物体受力情况的分析、对运动状态改变的理解,属基础题。
16.(2分)如图所示,人的头部、颈椎和颈部肌肉可当成一个杠杆(支点在颈椎O处)。当头颅为竖直状态时,当低下时,颈部肌肉会产生一定的拉力,B点为肌肉拉力的作用点,拉力的方向始终垂直于OB,重力的力臂逐渐 增大 ,拉力逐渐 增大 (两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)。所以长时间低头会产生疲劳。
【答案】增大;增大。
【分析】低头过程中,根据头颅重力的力臂的变化,并由题意分析阻力G、动力臂的变化情况,利用杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析拉力的变化。
【解答】解:由题意和图示可知,O为支点,则拉力的力臂(动力臂)不变,头颅重力的力臂增大(即阻力臂变大)、动力臂不变1L1=F8L2可知,动力会增大。
故答案为:增大;增大。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用,难度不大。
17.(3分)重为20N,体积为2×10﹣4m3的金属块从空中竖直下落,若金属块在下落时受到的空气阻力始终为0.2N,则金属块在下落过程中所受的合力为 19.8 N;当该金属块浸没在水中后,所受的浮力为 2 N,若此时该金属块上表面受到水的压力为7.8N,则金属块下表面受到水的压力为 9.8 N。(g=10N/kg)
【答案】19.8;2;9.8。
【分析】分析金属块在空中竖直下落时的受力情况,然后根据同一直线上二力的合成求出其受到合力的大小;
该金属块浸没在水中后,排开水的体积等于自身的体积,根据公式F浮=ρ水gV排求出金属块浸没时受到的浮力;
根据浮力产生的原因(F浮=F下﹣F上)求出金属块下表面受到水的压力。
【解答】解:金属块的重力(竖直向下)为20N,金属块在下落时受到的空气阻力始终为0.2牛,
因金属块受到的重力和空气阻力在同一直线上、方向相反,
所以金属块在下落过程中所受的合力为:F合=G﹣f=20N﹣5.2N=19.8N;
当该金属块浸没在水中后,所受的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=4×103kg/m3×10N/kg×7×10﹣4m3=2N;
此时该金属块上表面受到水的压力为7.8N,根据浮力产生的原因可知F浮=F下﹣F上,
则金属块下表面受到水的压力为:F下=F浮+F上=6N+7.8N=7.8N。
故答案为:19.8;4;9.8。
【点评】本题考查了浮力大小的计算、浮力产生的原因、同一直线上二力的合成,属于基础题。
三、作图题(本大题共2小题,共5分)
18.(2分)如图所示,小球重5N,漂浮在水面上(设两个力的作用点都在球心)。
【答案】图见解答。
【分析】物体漂浮时,浮力等于自身的重力;而浮力的方向总是竖直向上的,重力总是竖直向下的,据此作图。
【解答】解:小球漂浮在水面上,根据物体的漂浮条件可知浮=G=5N,浮力的方向总是竖直向上的,小球受力的示意图如图所示:
【点评】本题考查物体的浮沉条件以及浮力和质量的方向,是一道基础题。
19.(3分)手机自拍杆已成为一种时尚,如图甲所示,是使用自拍杆辅助手机进行自拍时的示意图,请在图乙杠杆简化图中A点画出最小动力F1及动力臂L1、阻力臂L2。(以O点为支点)
【答案】
【分析】杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1 L1=F2 L2),在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小。从支点到力的作用线的距离叫力臂。
【解答】解:由杠杆平衡条件F1 L1=F6 L2可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力越小,因此OA作为动力臂时最长,过支点O作动力F1的垂线段即为动力臂L5,过支点O作阻力作用线的垂线段即为阻力臂L2,如下图所示:
【点评】本题考查杠杆的平衡条件的运用及力臂的画法。
四、实验探究题(本大题共3小题,每空1分,共14分)
20.(4分)小虹利用弹簧测力计、实心圆柱体物块、烧杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因素有关。她提出如下猜想,设计并进行了实验。猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关;猜想c:浮力大小与液体的密度有关。小虹的操作步骤及测量数据如图所示:
(1)由测量数据可得:B步骤中圆柱体物块受到水的浮力为 0.7 N;
(2)分析 A、C、D (填出步骤的序号)三次实验的数据,可以验证猜想a是错误的;
(3)分析A、B、C三次实验,可知浮力大小与 物体排开液体的体积 有关;
(4)利用图中的测量数据,还可以计算出其它一些物理量(水的密度已知),下列物理量中不能计算出的是 C (填序号)。
A.物块的体积
B.物块的密度
C.盐水的体积
D.盐水的密度
【答案】(1)0.7;(2)A、C、D;(3)物体排开液体的体积;(4)C。
【分析】(1)根据称重法可得物体浸没在水中受到的浮力;
(2)要探究浮力大小与物体浸没深度的关系,需要保持液体密度和物体排开液体体积相同,比较弹簧测力计示数是否相同;
(3)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,要探究浮力和其中一个因素的关系,就要采用控制变量法控制另外一个因素一定;
(4)利用F浮=ρ液gV排和ρ=,根据已知量进行分析。
【解答】解:(1)由A可知物体重力为2.7N,由B图可知此时弹簧测力计的示数为5N
F浮=G﹣F拉=2.7N﹣6N=0.7N;
(2)A、C、D三次实验,物体浸没的深度不同,由称重法可得物体受到的浮力相等;
(3)分析实验步骤A、B、C,可以发现液体密度相同,测力计示数在变小,故可以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关;
(4)AB、由图A可知物体所受的重力G=7.7N==0.27kg;
根据图AD或图AC可求出物体完全浸没在水中时受到的浮力F浮=G﹣F=2.6N﹣2N=0.5N;
由F浮=ρ液gV排得,V物=V排==0.7×10﹣7m3;
物体的密度为:ρ==≈3.9×103kg/m3,故物块的体积、密度均可以求出;
C、通过实验数据无法得知盐水的体积;
D、同理,又知道物块的体积(排开水的体积),故D不合题意。
故答案为:(1)0.7;(2)A、C、D;(4)C。
【点评】本题探究影响浮力大小的因素,考查称重法测浮力、控制变量法及数据分析、阿基米德原理和密度公式的运用等,综合性强。
21.(5分)小强和小组同学利用小桌、海绵、砝码及肥皂探究影响压力作用效果的因素,实验探究过程如图所示。
(1)小强利用转换法,通过观察来比较压力的作用效果: 海绵的凹陷程度 。
(2)比较 乙、丙 两图可得出结论:压力一定时, 受力面积 越小,压力的作用效果越明显。
(3)同组的小明将肥皂沿竖直方向切成大小不同的A、B两块,放在海绵上,如图所示,所以得出结论:压力的作用效果与受力面积无关,小明的方法是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 没有控制压力大小相等 。
【答案】(1)海绵的凹陷程度;(2)乙、丙;受力面积;(3)错误;没有控制压力大小相等。
【分析】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
(2)(3)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。
【解答】解:(1)压力的作用效果是改变物体形状使物体发生形变,物体压在海绵上可以使海绵凹陷,压力作用效果越明显,这种方法称为转换法;
(2)比较图乙、丙所示实验,受力面积不相同,压力作用效果明显,受力面积越小;
(3)压力作用效果跟压力大小和受力面积有关,探究压力作用效果跟受力面积的关系时,此时没有控制压力大小相等,小明的方法是错误的。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;(2)乙、丙;(3)错误。
【点评】本实验利用转换法和控制变量法探究压力作用效果的影响因素,体现了对方法和过程的考查。
22.(5分)“探究杠杆的平衡条件”的实验:
(1)实验前,杠杆处于静止如图1所示,此时杠杆 是 (选填“是”或“不是”)平衡状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向左调:在后面的实验过程中 不能 (选填“能”或“不能”)再进行上述操作。
(2)如图2所示,在A点挂2个重力均为0.5N的钩码,在B点用弹簧测力计竖直向下拉杠杆,弹簧测力计的示数为 0.75 N;
(3)竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度(不考虑杠杆重心位置的变化),如图3所示,弹簧测力计的示数 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)保持钩码数量和位置不变,杠杆在水平位置平衡时,测出多组动力臂l1和动力F1的数据,绘制了l1﹣F1的关系图像,如图4所示,请根据图像推算1为25cm时,F1为 0.6 N。
【答案】(1)是;不能;(2)0.75;(3)不变;(4)0.6。
【分析】(1)杠杆静止或匀速转动时都属于平衡状态。平衡螺母向上翘的一端移动,能使杠杆在水平位置平衡;
调节杠杆平衡后,在接下来的实验过程中不能再通过调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡;
(2)利用杠杆平衡条件:F1l1=F2l2解答即可;
(3)在竖直向下拉弹簧测力计时,转动过程中,力臂之比不变;
(4)由于保持A点钩码数量和力臂不变,根据F1L1=F2L2,可知F1L1为一定值,由图4求出这个不变的值,从而求出当L1为25cm时,F1大小。
【解答】解:(1)杠杆静止或匀速转动时都属于平衡状态,如图杠杆是静止状态;
调节杠杆平衡后,在接下来的实验过程中不能再通过调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡;
(2)作用在A点的力F2=G=2G钩码=4×0.5N=5N;
设杠杆上每一小格长为l,则杠杆在水平位置平衡时2的力臂为3l,作用在B点的力F4的力臂为4l,
根据杠杆的平衡条件F1l4=F2l2可知,F5×4l=1N×4l,解得测力计的示数F1=0.75N;
(3)竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度(不考虑杠杆重心位置的变化的过程中,l3与l2之比不变,则F1与F7之比不变。因为F2不变,所以F1不变,即弹簧测力计的示数保持不变;
(4)由于保持A点钩码数量和力臂不变,即阻力和阻力臂大小不变4L2为一定值,根据F1L4=F2L2,可知F8L1为一定值,
由图4可知:当F5=1N时,L1=15cm=3.15m,则F1L1=2N×0.15m=3N×2.05m=0.15N•m,
则当L1为25cm时,
拉力F6==7.6N。
故答案为:(1)是;不能;(3)不变。
【点评】本题探究杠杆平衡条件的实验,考查了器材调试、杠杆平衡条件、归纳法的运用和实验方案的应用。
五、综合应用题(本题共2小题,共16分,用黑色签字笔在答题卡相应位置作答,解答应写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤,计算过程中物理量必带上单位,只写出最后答案的不能得分)
23.(8分)由于温室气体大量排放,全球气候变暖加剧,两极冰川大面积熔化,现有一块90t的浮冰漂浮在海面上,假设附近海域的海水密度近似为水的密度1.0×103kg/m3,冰的密度为0.9×103kg/m3。求:
(1)水下1m深处海水产生的压强;
(2)浮冰受到的浮力大小;
(3)此时浮冰露出水面的体积为多少m3。
【答案】(1)水下1米深处海水产生的压强是1×104Pa;
(2)浮冰受到的浮力是9×105N;
(3)此时浮冰露出水面的体积为10m3。
【分析】(1)根据p=ρ水gh得出水下1m深处海水产生的压强;
(2)根据G冰=mg得出浮冰的重力,由于浮冰漂浮,根据F浮=G冰得出浮冰受到的浮力;
(3)因为浮冰漂浮于水面上,由F浮=ρ水gV排可得浮冰排开水的体积。根据V冰=得出90t的浮冰体积,根据V露=V冰﹣V排得出此时浮冰露出水面的体积。
【解答】解:(1)水下1m深处海水产生的压强p=ρ水gh=1.5×103kg/m3×10N/kg×8m=1×104Pa;
(2)浮冰的重力G冰=mg=90×104kg×10N/kg=9×105N,
由于浮冰漂浮,则浮冰受到的浮力F浮=G冰=6×105N;
(3)因为浮冰漂浮于水面上,由F浮=ρ水gV排可得,浮冰排开水的体积V排===90m3;
90t的浮冰体积为V冰===100m3,
此时浮冰露出水面的体积V露=V冰﹣V排=100m5﹣90m3=10m3。
答:(1)水下8米深处海水产生的压强是1×104Pa;
(2)浮冰受到的浮力是5×105N;
(3)此时浮冰露出水面的体积为10m3。
【点评】本题考查浮沉条件和阿基米德原理的应用,并考查压强的计算,是一道综合题。
24.(8分)如图是建筑工人用滑轮组提升长方体物块A上五楼的示意图。已知物块A重力GA=1800N,动滑轮重200N,五楼高度为15m,不计绳重和摩擦。求:
(1)物体A运动速度;
(2)工人拉绳子对物体A做的有用功;
(3)工人拉绳子做功的功率。
【答案】(1)物体A运动速度0.1m/s;
(2)工人拉绳子对物体A做的有用功27000J;
(3)工人拉绳子做功的功率为200W。
【分析】(1)根据速度公式计算物体A运动速度;
(2)根据W=Gh计算工人拉绳子对物体A做的有用功;
(3)由图可知n=2,根据F=(G+GL)计算工人拉绳子的力,根据W=Fs计算工人做功,根据P=计算工人拉绳子做功的功率。
【解答】解:(1)物体A运动速度:vA===0.1m/s;
(2)工人拉绳子对物体A做的有用功:W=Gh=1800N×15m=27000J;
(3)由图可知n=4,则拉力F=L)=×(1800N+200N)=1000N,
工人拉绳子做功:W′=F×2s=1000N×3×15m=30000J,
工人拉绳子做功的功率:P===200W。
答:(1)物体A运动速度0.1m/s;
(2)工人拉绳子对物体A做的有用功27000J;
(3)工人拉绳子做功的功率为200W。
【点评】本题考查速度公式、做功公式、功率公式的灵活运用,属于基础题。
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