广东省珠海市香洲区珠海市第十中学2023-2024学年八年级下学期3月月考物理试题(原卷版+解析版)
展开一、选择题(每小题3分,共21分)
1. 在学习和生活中对物理数据的估测,是中学生必须掌握的一种基本技能。小明是一位发育良好的中学生,下面对他的估测的一些数据,合理的是( )
A. 他的体重为B. 他身体的平均密度为
C. 他的腿长为D. 他百米赛跑的速度可达
【答案】B
【解析】
【详解】A.中学生的体重约为50kg,即500N,故A不符合题意;
B.人的密度近似等于水的密度,约为,故B符合题意;
C.课桌的高度在80cm左右,中学生的腿长与课桌高度差不多,在80cm左右,故C不符合题意;
D.中学生百米赛跑的时间约为15s,速度约为,故D不符合题意。
故选B。
2. 小明用桨向后划水,使船前进的力的施力物体是( )
A. 船桨B. 船C. 小明D. 水
【答案】D
【解析】
【详解】划船时,用桨向后划水,桨给水一个向后的力,由于物体间力的作用是相互的,水对桨也施加了一个向前的力,这个力就是船前进的动力,故使船前进的施力物体是水。
故选D。
3. 氢气球用绳子系着一个重物,共同以10m/s的速度匀速竖直上升,当到达某一个高度时,绳子突然断开,这个重物将( )
A. 继续上升一段,然后下落
B. 立即下落
C. 以原来的速度一直上升
D. 以上说法都不对
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】重物原来随气球一起以10 m/s的速度匀速上升,当绳子突然断开,重物由于惯性会继续向上运动,又由于重物受到向下的重力作用,所以重物向上运动越来越慢,最后在重力作用下向下做加速运动。
故选A。
4. 2022年12月世界举重锦标赛在哥伦比亚波哥大进行,中国选手蒋惠花包揽了女子49公斤级的3枚金牌,为中国举重队在巴黎奥运会周期的首个世界大赛中取得开门红。如图所示是蒋惠花举重的场景,下列说法中正确的是( )
A. 杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力是一对相互作用力
B. 人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力
C. 人受到的重力和地面对人的支持力是一对平衡力
D. 杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力是一对平衡力
【答案】B
【解析】
【详解】A.杠铃受到的重力和人对杠铃的支持力,这两个力作用在同一个物体上,大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,因此是一对平衡力,故A错误;
B.由相互作用力的概念可知,人对地面的压力和地面对人的支持力是一对相互作用力,故B正确;
C.人受到的重力和地面对人的支持力,这两个力作用在同一个物体上,但大小不相等,不是一对平衡力,故C错误;
D.杠铃对人的压力受力物体是人,人对杠铃的支持力受力物体是杠铃,因此杠铃对人的压力和人对杠铃的支持力不是一对平衡力。故D错误。
故选B。
5. 在研究摩擦力时,小明同学用一块各侧面粗糙程度完全相同的木块,在同一水平桌面上进行了三次实验。如图所示,当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动时,弹簧测力计三次示数的大小关系为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由图可知,左边两种情况压力和接触面的粗糙程度都相同,所以摩擦力大小相同,木块做匀速直线运动,摩擦力等于拉力,所以。最右边用滚动代替滑动,可以减小摩擦力,所以F3最小。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6. 在光滑水平面上一物块由图示位置冲向轻质弹簧,直到弹簧压缩到最短。则该过程中对于物块的运动描述正确的是( )
A. 先加速后减速B. 先匀速后减速C. 先减速后匀速D. 一直减速运动
【答案】B
【解析】
【详解】由于水平面为光滑面,在物块接触弹簧之前,水平方向没有受到力的作用,因此物块做匀速直线运动;从物块接触弹簧开始,物块就会受到向左的弹力,与物块运动方向相反,因此物块做减速运动,一直到速度减为零,即弹簧压缩到最短,故ACD错误,B正确。
故选B。
7. 如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器,两个容器开口大小相同、底面积相同,分别装有质量相同的两种液体,两个容器中的液面深度不同,下列说法正确的是( )
A. 桌面对两个容器支持力的大小关系是
B. 两种液体密度的大小关系是
C. 两个容器对桌面压强的大小关系是
D. 两种液体对容器底压力的大小关系是
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲乙容器质量相同,容器内液体的质量也相同,放置在水平桌面上,压力等于重力,压力与支持力是相互作用力,大小相等,所以,故A错误;
B.甲中液体体积大于乙中液体的体积,但液体质量相同,由可知,甲中液体密度更小,即,故B错误;
C.由A可知,两容器桌面的压力相等,两容器的底面积也相等,由可知,容器对桌面的压强相等,即,故C错误;
D.甲容器为柱形容器,液体对容器的底部受到的压力等于液体的重力,乙容器上窄下宽,液体对容器底部的压力大于液体的重力,两个容器内液体的重力相等,所以甲中液体对容器底部的压力关系是,故D正确。
故选D。
二、填空题(每空1分,共21分)
8. 踢毽子起源于汉代,高承《事物纪原》记:“今时小儿以铅锡为钱,装以鸡羽,呼为毽子,三四成群走踢……”。在如图所示的游戏中,毽子被踢出主要表明力可以改变物体的___________;离开脚后由于___________毽子能继续上升;毽子最终会落回地面是因为___________的作用。
【答案】 ① 运动状态 ②. 惯性 ③. 重力
【解析】
【详解】[1]毽子在力的作用下,由静止变为运动,运动状态发生改变,这表明力可以改变物体的运动状态。
[2]物体具有保持原来运动状态不变的性质叫做惯性,任何物体都具有惯性。毽子被踢出后,由于惯性,会保持原来的运动状态,继续向上飞行。
[3]由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力,且重力总是竖直向下,因此空中飞舞的毽子由于重力作用,最终要落回地面。
9. 小明同学外出旅游时,发现宾馆中的牙膏和家中用的牙膏略有不同,这种牙膏盖的前端有一小锥体用于刺破牙膏的密封口,如图所示。牙膏盖前端的小锥体常常做得很尖是为了________;牙膏盖上的条纹是为了_________。在墙上挂相框时,可自制重锤线来检查是否挂正,这是利用了重力的方向总是_______的。
【答案】 ①. 增大压强 ②. 增大摩擦 ③. 竖直向下
【解析】
【详解】[1]由可知,在压力一定时,受力面积越小,压强越大,所以牙膏盖前端的小锥体常常做得很尖,是为了增大压强,易于刺破牙膏的密封口。
[2]牙膏盖上的条纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,便于打开盖子。
[3]重力的方向始终竖直向下,利用这个性质,可制作重锤线来检查相框是否挂正,若相框与重锤线相平行,说明相框挂正了。
10. “寒夜客来茶当酒,竹炉汤沸火初红,”中国茶文化源远流长。茶壶的茶嘴与壶身构成一个________,使液面总能保持相平。在装修房屋时,工人师傅常用一根灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管的两端靠在墙面的不同地方并做出标记(如图所示),这样做的目的是保证两点在_______,请再举出一个利用这一原理的实例________。
【答案】 ①. 连通器 ②. 同一水平高度 ③. 水渠的过路涵洞
【解析】
【详解】[1]茶壶的茶嘴与壶身构成一个上端开口,下端相通的连通器。
[2]透明塑料软管的两端开口,底部连通,属于连通器,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上,所以工人师傅的目的是保证两点在同一水平高度上。
[3]利用连通器原理的实例:水渠的过路涵洞、牲畜的自动饮水器、锅炉水位计等。
11. 一个重100N的箱子放在水平面上,受到水平向右6N的推力,箱子未动,这时箱子受到的摩擦力_______(选填“大于”、“等于”或“小于”)6N,方向向________(选填“左”或“右”);当水平推力增大到10N时,箱子恰好做匀速直线运动,如果将水平推力增大为20N,此时箱子受到的摩擦力为_______。
【答案】 ①. 等于 ②. 左 ③. 10N
【解析】
【详解】[1][2]箱子受到6N的推力时箱子未动,由二力平衡可知,此时箱子受到的摩擦力大小等于推力大小,方向与推力的方向相反,所以箱子受到的摩擦力等于6N,方向向左。
[3]当箱子受到10N的推力时,箱子做匀速直线运动,由二力平衡可知,此时箱子受到的滑动摩擦力大小等于10N,当推力增大为20N时,由于接触面的粗糙程度和压力大小均未发生改变,所以箱子受到的摩擦力大小仍为10N。
12. 如图所示,容器中间用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。
(1)在容器两侧倒入不同深度的水,观察到橡皮膜向左凸起,说明液体内部的压强与________有关。若将隔板上的薄橡皮膜戳破,静置较长的一段时间后,会发现两边液面_______;
(2)若右侧注入是水,橡皮膜距离水面,左侧注入酒精,当橡皮膜距离液面_________时,可以观察到橡皮膜的形状是平的。(水密度:;酒精的密度:)
【答案】 ①. 液体深度 ②. 相平 ③. 10
【解析】
【详解】(1)[1]在容器两侧倒入不同深度的水,右侧水的深度更深,观察到橡皮膜向左凸起,则右侧压强大于左侧压强,说明液体内部的压强与深度有关。
[2]若将隔板上的薄橡皮膜戳破,构成了一个上端开口、下端相通的连通器,静置较长的一段时间后,会发现两边液面相平。
(2)[3]观察到橡皮膜的形状是平的,说明橡皮膜受到的水的压强等于受到酒精的压强,即
代入数据,得
解得
13. 如图所示,底面积为容器装有重的液体,其底部三处受到水的压强分别为,则______________(选填“>”,“<”或“=”),若A点的液体压强为,则B点的液体压强为_______。
【答案】 ① < ②. = ③.
【解析】
【详解】[1][2]由图可知,A点距离水面的距离为
B点和C点距离水面的距离相等,为30cm,由可知,A点受到的水的压强最小,B点与C点受到的水的压强相等,故<=。
[3]由[1][2]可知,AB深度之比为
所以A点与B点的压强之比为,则B点的压强为
14. 如图是两种物质的质量与体积的关系图像。如果用质量相等的两种物质分别制成甲、乙两个底面积不同、高度相同的实心圆柱体,并将它们分别放置在水平地面上,则甲、乙两圆柱体对地面的压力之比为_________,对地面的压强之比为_________,甲、乙两圆柱体的底面积之比为_______。
【答案】 ①. 1︰1 ②. 2︰1 ③. 1︰2
【解析】
【详解】[1]甲、乙两圆柱体对地面的压力分别等于甲、乙两圆柱体的重力,圆柱体质量相同,由可知,两个圆柱体的重力相等,所以压力相等,即压力之比为1︰1。
[2][3]由图可知,当质量均为8g时,a的体积为1.0cm3,b的体积为2.0cm3,则甲乙的体积为
甲乙的高度相同,所以体积比等于底面积之比,故甲乙对地面的压强之比为
三、作图题(共7分)
15. 画出物体A所受的重力和A对挡板B的压力。
【答案】
【解析】
【详解】重力方向竖直向下,作用点在A的重心位置;A对挡板B的压力垂直于B斜向下,作用点在A与B接触的位置,如图所示
16. 如图所示,在水平方向用的力F,将一个重的木块压在竖直的墙壁上静止,则墙壁对木块的支持力是_________N,物体与墙壁间的摩擦力为________N。突然撤去力F,在图乙中画出木块受力的示意图(忽略空气阻力)。_______
【答案】 ①. 50 ②. 30 ③.
【解析】
【详解】[1]木块水平方向受到压力F与墙壁对木块的支持力,木块处于静止状态,受力平衡,所以支持力等于压力等于30N。
[2]木块竖直方向受到重力和摩擦力,木块处于静止状态,摩擦力与重力是一对平衡力,所以摩擦力等于重力等于30N。
[3]突然撤去力F,木块与墙壁之间没有压力,所以没有摩擦力,忽略空气阻力的情况下,木块只受到竖直向下的重力,如图所示
17. 水平面上一个静止的小车上有一弯杆,其下端固定一个小球,请在图中画出小球的受力示意图。
【答案】
【解析】
【详解】小球静止在弯杆下端,所以小球处于平衡状态受到平衡力的作用。在竖直方向上,小球受到竖直向下的重力G,还受到弯杆对小球一个竖直向上的力F,且两力大小相等,如图所示:
四、实验题(每空1分,共18分)
18. 如图和表格是某实验小组做“探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的实验记录。
(1)实验过程中,弹簧测力计始终水平拉着木块做________运动,根据_______可知,弹簧测力计示数等于摩擦力大小;
(2)记录结果如表所示,分析表中数据,发现其中后两次弹簧测力计的示数中有一次记录有误,其实验序号是______,依据是________;
(3)分析比较序号1与3的实验数据,可得出结论:_________;
(4)在实验1中,若把测力计拉力增大,木块受到的摩擦力大小将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 匀速直线 ②. 二力平衡 ③. 2 ④. 见解析 ⑤. 见解析 ⑥. 不变
【解析】
【详解】(1)[1][2]实验过程中,弹簧测力计始终水平拉着木块做匀速直线运动,此时木块受力平衡,根据二力平衡可知,弹簧测力计示数等于摩擦力大小。
(2)[3][4]由图可知,实验1和2接触面的粗糙程度相同,但2中压力更大,所以滑动摩擦力应该更大,但表中实验2的摩擦力小于实验1,故实验2的数据是错误的。
(3)[5]由图可知,实验1和3压力大小相同,但3中毛巾面更粗糙,3中拉力更大即3中木块受到的摩擦力更大,故得出结论:在压力大小相同时,接触面粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。
(4)[6]滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度及压力大小有关,把测力计拉力增大,接触面的粗糙程度与压力大小都不变,所以木块受到的摩擦力大小将不变。
19. 小明同学利用底面积相同的两个物体A和B、海绵等器材探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验,如图甲所示。
(1)实验中小明是通过观察_________来比较压力作用效果的;
(2)比较图甲中①、②两图所示的实验,能够得到的结论是_________;
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应比较图甲中的图____和图_____(填序号)的实验现象进行分析;
(4)小明同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图乙所示。他发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是_______。
【答案】 ①. 海绵的凹陷程度 ②. 见解析 ③. ① ④. ③ ⑤. 没有控制压力相同
【解析】
【详解】(1)[1]实验中小明是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果,采用了转换法。
(2)[2]由图可知,1、2受力面积相同但2中压力更大,2中海绵的凹陷程度更大,故得出结论:在受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)[3][4]要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,要控制压力大小相等而受力面积大小不同,故应比较图甲中的图①和③进行分析。
(4)[5]实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,同时改变了受力面积和压力大小,没有控制变量,所以得出了错误的结论,即他在探究过程中存在的问题是没有控制压力相同。
20. 如图甲、乙、丙、丁分别是某实验小组探究二力平衡条件的实验情景。实验中,把一个木块放在水平桌面上,用分别在左右托盘上放不同质量的钩码的方式,来改变两边拉力和的大小。
(1)实验时,小明向左盘和右盘同时加入一个质量相等的砝码时,木块处于静止状态,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态,产生这一现象的原因是___________;于是他把木块换成小车,并选择较_________(填“光滑”或“粗糙”)的实验桌面继续完成实验;
(2)如果将木块换成弹簧测力计,左右两盘各放入重的砝码,则弹簧测力计的示数为______N;
(3)为了使实验更加严谨,小明同学把小车换成了轻质卡片,如丙图。在实验过程中,小明将卡片扭转了一定的角度,放手后,卡片________(填“仍能”或“不能”)保持平衡,这说明:二力平衡必须满足的条件之一是:________。如果将小卡片从中间剪开,卡片将不能处于平衡状态,这说明二力平衡的又一个条件:________。
(4)如果另一小组的同学在安装滑轮时,没有将两个滑轮调成等高,如丁图。在左右两盘各放入等质量的砝码,忽略卡片的重力,卡片_________(填“仍能”或“不能”)平衡。
【答案】 ①. 木块与桌面间存在摩擦力 ②. 光滑 ③. 2 ④. 不能 ⑤. 两个力在同一直线上 ⑥. 两个力作用在同一物体上 ⑦. 能
【解析】
【详解】(1)[1]若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码时木块仍然保持静止状态,说明木块受力平衡,产生这一现象的原因木块与桌面间存在摩擦力。
[2]为了减小摩擦力对实验的影响,可以把木块换成小车,即用滚动代替滑动的方式减小摩擦,并选择较光滑的实验桌面继续完成实验,因为在压力一定时,接触面粗糙程度越小,摩擦力越小。
(2)[3]如果将木块换成弹簧测力计,左右两盘各放入重的砝码,则弹簧测力计受到的拉力为2N,故测力计的示数为2N。
(3)[4][5]在实验过程中,小明将卡片扭转了一定的角度,此时两边的拉力不在同一直线上,放手后,卡片会转回来,即卡片不能持平衡,这说明:二力平衡必须满足的条件之一是:两个力必须在同一直线上。
[6]将小卡片从中间剪开,卡片将不能处于平衡状态,说明两个力都作用在卡片上,说明二力平衡又一个条件是:两个力必须作用在同一物体上。
(4)[7]在安装滑轮时,没有将两个滑轮调成等高,如丁图。在左右两盘各放入等质量的砝码,忽略卡片的重力,卡片能平衡,因为两个力仍满足大小相等,方向相反,作用在同一物体同一直线上。
五、计算题(共14分)
21. 质量为1.5t的汽车,在水平公路上匀速直线行驶时受到的摩擦力是车重的0.02,求:(g取10N/kg)
(1)汽车受到的支持力;
(2)汽车匀速直线行驶时,发动机对汽车的牵引力?
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】解:(1)车的质量
车的重力
车在水平公路上,公路对车的支持力和车受到的重力是一对平衡力,则
(2)车受到的摩擦阻力
因为车在水平公路上匀速行驶,所以车受到的牵引力和摩擦阻力是一对平衡力,则有
答:(1)汽车受到的支持力大小为;
(2)汽车匀速行驶时,发动机对卡车的牵引力为。
22. 如图所示.将底面积为100cm2,重为5N的容器放在水平桌面上,容器内装有重45N,深40cm的水。(g取10N/kg)求:
(1)距容器底10cm的A处水的压强;
(2)容器对水平桌面压强。
【答案】(1)3×103Pa;(2)5×103Pa
【解析】
【详解】解:(1)A点离液面的深度
距容器底部10cm处A点水的压强
(2)容器对水平桌面的压力
容器对水平桌面的压强
答:(1)距容器底10cm的A处水的压强为3×103Pa;
(2)容器对水平桌面压强为5×103Pa。
六、综合能力题(每空1分,共19分)
23. 某次演练中,直升机悬停于高空:
(1)总质量为80kg(含伞)的伞兵,其总重量为______N;
(2)跳伞后竖直降落。其速度v与时间t的关系如图所示,请你根据图象回答下列问题(g取10N/kg):
①在跳出飞机到打开降落伞这段时间里,伞兵从高处下落,伞兵做______直线运动(选填“加速”或“匀速”),这时伞兵受到的重力______阻力(选填“大于”。“等于”或“小于);
②伞兵是在第______s的时刻打开降落伞的;
③在最后阶段,伞兵匀速直线下降,此时受到阻力为______N,在这段时间里,伞兵下降了______m。
【答案】 ①. 800 ②. 加速 ③. 大于 ④. 15 ⑤. 800 ⑥. 150
【解析】
【详解】(1)[1]伞兵的重力
(2)①[2][3]由图象知,伞兵跳出飞机到打开降落伞这段时间里,伞兵从高处下落,伞兵的速度不断增大,伞兵的重力大于阻力,伞兵进行加速直线运动。
②[4]由图象知,伞兵在15s前是加速,在15s后是减速,所以伞兵在第15s时打开降落伞。
③[5]伞兵匀速直线下降,伞兵受到竖直向上的阻力和竖直向下的重力作用,这两个力是平衡力,大小相等,所以阻力等于重力是800N。
[6]由图象知,伞兵匀速直线运动时,速度是10m/s,时间是
t=40s-25s=15s
伞兵匀速直线运动的距离
s=vt=10m/s×15s=150m
24. 阅读短文,回答问题。
空心锤子
在生产、生活和科学实验中,我们常常要使用锤子。如在墙上钉钉子时,我们用锤子反复击打钉子,钉子便进入墙里。但是,在宇宙空间,当宇航员用锤子敲击物体时,锤子给物体一个作用力,物体受力运动的同时,人和锤子也会向背离物体的方向运动,并且敲击时的作用力越大,人和锤子就会被弹的越远,根本无法进行再次敲击。怎样解决这一问题呢?
科学家把宇航员用的锤子设计成空心的,并在里面装入一定量的钢砂,当手握锤子敲击物体时,锤子会把受到的反作用力传给钢砂,使原来处于相对静止的钢砂运动起来。钢砂运动产生的相互摩擦克服了此状态下的反作用力,同时产生热量,减慢了锤子的运动,使锤子不会反跳起来。由此攻克了在宇宙空间不能用锤子反复敲打物体的难题。
回答下列问题:
(1)如果宇航员在地球上的质量为,每只脚的触月面积为,则在月球上的质量为________,对水平月面的压力为_______N,对月面的压强为________(地球上g取,月球对物体的引力约为地球的)。
(2)用锤子击打钉子时,锤子对钉子的力________(选填“大于”、“等于”或“小于”)钉子对锤子的力,这是一对__________力;
(3)宇航员用锤子敲击物体,物体会运动,人和锤子也会反向运动,这表明物体间力的作用是________。敲击时的作用力越大,人和锤子就会被弹飞得越远,是因为力的_________(选填力的三要素之一)影响了力的作用效果;
(4)宇航员与飞船一起绕地球匀速转动的过程中,受到的是_________(选填“平衡力”或“非平衡力”)。
【答案】 ①. 68 ②. 113.3 ③. 2833.3 ④. 等于 ⑤. 相互作用 ⑥. 相互的 ⑦. 大小 ⑧. 非平衡力
【解析】
【详解】(1)[1]质量是物体所含物质的多少,与物体的位置、状态等无关,所以到了月球上,宇航员的质量仍为68kg。
[2]宇航员对水平月面的压力等于宇航员在月球上受到的重力,故压力为
[3]对月面的压强为
(2)[4][5]用锤子击打钉子时,锤子对钉子的力和钉子对锤子的力是一对相互作用力,大小相等、方向相反,作用在两个物体上,所以锤子对钉子的力等于钉子对锤子的力。
(3)[6]宇航员用锤子敲击物体,物体会运动,说明物体受到力的作用,人和锤子也会反向运动,说明人和锤子受到力的作用,这表明物体间力的作用是相互的。
[7]敲击时的作用力越大,人和锤子就会被弹飞得越远,说明力的大小不同,力的作用效果不同,即力的大小影响了力的作用效果。
(4)[8]物体受平衡力时运动状态不会发生改变,会保持静止或做匀速直线运动,宇航员与飞船一起绕地球匀速转动的过程中,运动状态一直在发生变化,所以受到的是非平衡力。
25. 当前,市场上出现了一种如图 1 所示 L 型防汛挡水板,侧视图如图 2 所示;L 型挡水板可以非常有效抵御洪水的袭击,如果尺寸设计合理,即使洪水达到了挡板的顶部,挡板依然非常稳固,不会滑动,也不会翻转。挡水板巧妙地利用地面对挡水板的摩擦力抵御洪水对挡水板竖直部分的水平推力,防止挡水板的滑动。
(1)挡水板底部设置有橡胶垫,其作用是______;洪水袭击挡水板时,挡水板不滑动的原因是洪水对挡水板的水平冲击力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)地面给挡水板的摩擦力,随着水位上升, 挡水板对地面的压力将逐渐______;
(2)在忽略挡水板自身重力的条件下,设挡水板的底部宽度为L,侧边高度为H,纵向长度为 S,挡水板与水平地面之间的滑动摩擦力与挡水板对地面的压力成正比,即,设水的密度为 ρ,求洪水达到竖直挡水板顶部时,挡水板与地面滑动时所受的摩擦力?( )(用题中所给字母表示)
(3)洪水达到竖直挡水板顶部时,洪水对侧板的平均压强为,为了防止挡水板在地面上滑动,洪水对侧板施加的水平压力与地面给挡水板的滑动摩擦力要需满足,若μ= 0.71,求挡水板在水平方向不滑动时 H、L 满足的条件?( )
【答案】 ①. 增大摩擦力 ②. 等于 ③. 增大 ④. f滑=μρgHSL ⑤. H≤1.42L
【解析】
【详解】(1)[1][2][3]挡水板底部设置有橡胶垫,目的是增大接触面的粗糙程度从而增大滑动摩擦力的大小;因为挡水板不滑动,所以挡水板处于平衡状态,根据二力平衡的条件可知,挡水板水平方向上受到的洪水的水平冲击力等于地面给挡水板的摩擦力;随着水位上升,根据
F=pS=ρghS
可得挡水板对地面的压力将逐渐增大。
(2)[4]当洪水达到竖直挡水板顶部时,水对挡水板底部的压强p=ρgH,水对挡水板底部的压力为
F压=pS面积=pSL=ρgHSL
则挡水板与地面滑动时所受的摩擦力
f滑=μF压=μρgHSL
(3)[5]洪水达到竖直挡水板顶部时,洪水对侧板的平均压力为
挡水板与地面滑动时所受的摩擦力F滑= μρgHSL,带入F侧≤f滑可得
解得H≤1.42L实验序号
接触面材料
压力
弹簧测力计的示数
1
木块与木板
6
1.2
2
木块与木板
8
1.0
3
木块与毛巾
6
2.5
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