四川省成都市青羊区2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷
展开1.(2分)地面对你现在所使用的课桌的支持力,最接近于( )
A.1000kgB.100NC.10kgD.1N
2.(2分)中华文化源远流长,我国许多成语中都蕴含着丰富的物理知识。从力的角度对下列成语分析正确的是( )
A.“滴水穿石”:水是施力物,不是受力物
B.“埋头苦干”:头是受力物,不是施力物
C.“脚踏实地”:只有脚对地施力,地没有对脚施力
D.“踔厉奋发”:奋发跳跃,利用力的作用是相互的
3.(2分)如图所示,分别在A、B、C处用相同大小的力,朝同样的方向推门,感受到在A点更容易把门推动,这说明力的作用效果与力的( )
A.大小有关B.方向有关
C.作用点有关D.大小和作用点都有关
4.(2分)如图所示,无人机下方悬挂一个重物,若不考虑空气对重物的作用力。下列说法正确的是( )
A.悬停时,重物受到的合力为零
B.匀速上升时,重物所受合力方向向上
C.加速下降时,重物所受合力方向向上
D.向右匀速直线飞行,重物所受合力方向向右
5.(2分)用右手掌心平压气球,左手食指顶住气球,处于静止状态的气球发生了形变,如图所示。对此现象的分析正确的是( )
A.手指对气球的压力大于掌心对气球的压力
B.手指对气球的压力小于掌心对气球的压力
C.手指对气球的压强大于掌心对气球的压强
D.手指对气球的压强小于掌心对气球的压强
6.(2分)在探究液体压强的特点时,A烧杯内装甲液体,B烧杯内装乙液体,实验时将微小压强计的探头放入液体中,出现了如图所示的现象,图中两处H相等。通过这一现象可得出的结论是( )
A.液体内部的压强与液体密度无关
B.液体内部的压强与液体深度无关
C.液体内部压强与密度、深度无关
D.甲、乙两探头位置的液体压强相等
7.(2分)《长空之王》是首部以我国顶尖隐形结战机歼﹣20与空军试飞员为题材的影片,影片中展示了大量飞机试飞过程中的惊险场景。下列关于战机的分析,正确的是( )
A.战机在高空受到的大气压强比在地面受到的大气压强更大
B.战机使用更宽大的轮子,可减小战机着陆时对地面的压力
C.起飞前战机在跑道加速滑行时,轮胎对跑道的压强会变大
D.战机升空是利用了“流体在流速大的地方压强小”的原理
8.(2分)如图所示,关于物体受到的浮力及其应用,下列说法正确的是( )
A.如甲图,当孔明灯内部空气密度减小后,孔明灯会上升
B.如乙图,轮船从长江驶入东海的过程中,所受浮力变大
C.如丙图,体积相同的良种和次种,良种受浮力小于次种
D.如丁图,潜水艇下潜过程中,所受重力不变,浮力变小
9.(2分)如图所示,水平桌面上两个相同的长方体玻璃缸都装满了水,再往水中分别放入相同材质,一大一小两只玩具鸭。甲、乙两图中缸对桌面的压强分别为p1和p2,两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为( )
A.p1=p2,F1>F2B.p1=p2,F1=F2
C.p1>p2,F1=F2D.p1>p2,F1>F2
10.(2分)如图所示的工具中,属于费力杠杆的是( )
A.园艺剪刀B.筷子
C.开瓶起子D.核桃夹
11.(2分)如图所示的各情境中,处于非平衡状态的物体是( )
A.停泊在港口的“山东号”
B.在轨运行的“天宫空间站”
C.匀速直线上升的“运﹣20”
D.匀速直线飞驰的“复兴号”
12.(2分)学习了大气压强知识后,小明设计了“天气预报瓶”创意作品(如图所示),A为玻璃管且与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,瓶内装有红墨水。一天小明发现A管液面上升时,天气转为阴雨天。下列说法正确的是( )
A.A管和B球液面相平时,瓶内气压小于外界大气压
B.如果看到A管内液面上升,则表明此时大气压变大
C.若大气压变小,则小明可以看到A管内的液面上升
D.“天气预报瓶”的A、B两部分构成了一个连通器
13.(2分)为了探究斜面的特点,小明选用弹簧测力计,重4N的物体和长分别为0.4m、0.8m、1m的木板进行了三次实验,如图所示。物体每次在斜面上都做匀速直线运动,上升的高度均为0.2m,测得沿斜面方向的拉力大小分别如图甲、乙和丙所示。假设斜面光滑,则下列分析正确的是( )
A.斜面坡度小更省力B.甲图拉力做功最多
C.乙图拉力做功0.2JD.丙图机械效率最高
14.(2分)物体在同一水平面上做匀速直线运动(如图1所示),当物体运动路程与时间的关系图象如图甲所示时,受到的水平推力为F1;当物体运动的速度与时间的关系图象如乙所示时,受到的水平推力为F2,两次推力的功率分别为P1、P2,则F1:F2和P1:P2分别为( )
A.10:1,3:1B.1:1,1:10C.1:10,6:1D.1:1,3:5
15.(2分)如图所示为古代重力投石机,支架固定在水平地面上,轻杆AB可绕支架顶部支点O在竖直面内自由转动,A端承载有需要投射的石块,B端挂载配重。某次投石时,士兵将杆沿逆时针方向转至与初始位置成θ角后由静止释放,在配重的作用下,杆的端点从A点转到A′点时将石块抛出。不考虑所有摩擦力,下列说法正确的是( )
A.士兵将相同石块抛掷相同的距离,利用投石机比直接用手做功更少
B.B端配重减小的重力势能全部转化为A端投射石块增加的重力势能
C.被投射石块从A点运动至A′点的过程中,石块的机械能保持不变
D.若配重悬挂位置向支点O靠近一点,会导致石块被投射得更近一些
二、填空题(每空2分,共36分)
16.(4分)第31届世界大学生夏季运动会将于2023年7月28日在成都举行,跳板跳水运动员在备战训练时, 对 施加的压力把跳板压弯了,说明力使物体发生了形变。
17.(4分)在探究重力与质量关系时,小王同学发现,在一定范围内,弹簧测力计所挂物体质量越大,测力计示数也就越大,这可以说明力的作用效果与力的 有关。如图所示,静止的弹簧测力计所测得的物体重力为 N。
18.(4分)小亮同学用所学的物理知识制作了一个坡度自动测量仪,如图(a)所示,他在它上面某处装有一个重锤,所以指针会绕着B点转动。若将其放在斜坡上,则会如图(b)所示。分析可知装置中的重锤安装在图中的 点位置,此装置利用了重力的方向总是 的原理。
19.(4分)如图所示为2023年5月30日,搭载神舟十六号飞船的长征二号火箭加速竖直升空的场景,此时神舟飞船的惯性 (选填“增大”“减小”或“不变”)。若此时体重为700N的航天员所受合力为体重的5倍,则飞船座椅对他的推力为 N。
20.(4分)如图所示,小白用抹布清洁浴室镜子,当他向下擦拭时,镜子受到抹布施加的摩擦力方向向 。为了擦干净镜子上的一小团顽固污渍,他增加了压力,这可以 摩擦力。
21.(4分)“五一”假期小文一家乘高铁旅行,他看到列车进站时旅客都要站在安全线外候车,是因为列车高速运动时,车身旁空气流速变快,压强变 ,若不保持足够距离可能会引发事故。小文将几枚硬币稳稳立在高速行驶的列车车窗旁(如图所示),此时质量为10g的硬币与列车一起做匀速直线运动,硬币受到的摩擦力为 N。
22.(4分)如图所示为小东做“探究影响液体内部压强的因素”实验的情境,他用手按压金属盒上的橡皮膜,观察到U形管两侧的液面发生了明显变化,这说明装置 。通过U形管两侧的液面变化来反映探头处所受液体压强的大小,用到了 (选填“控制变量法”“类比法”或“转换法”)。
23.(4分)“独竹漂”是指运动员脚踏漂流在水面上的单根楠竹,依靠细竹竿划动达到水上漂行的民族传统体育项目。如图所示,若楠竹、运动员和细竹竿共重800N,此时楠竹有一半的体积没入水中,则水对这根楠竹的浮力为 N,楠竹的总体积为 m3。(g取10N/kg)
24.(4分)小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉,其中所悬挂重物重力为G=150N,且不计滑轮重、绳重及摩擦,使用时若绳a处固定不动,手在b处用力Fb拉绳,使重物匀速上升,则Fb= N;若绳b处固定不动,腿在a处用力Fa拉绳,使重物G匀速上升,则Fa= N。
三、作图与计算题(共16分。计算题在解答时应写出公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分)
25.(2分)大运会期间,排球项目小组预赛将在位于青羊区的西南财大体育馆举行。如图所示是排球比赛中扣球时的场景,请在图中画出排球所受重力的示意图。
26.(2分)“哑铃弯举”是一项很棒的健身运动(如图甲所示),双手握住哑铃,拳心朝前,大臂贴紧身体,并保持固定,发力以肘关节为主弯曲前臂拍起哑铃。若用图乙中的线段AB代表人的前臂,F1为肌肉对骨骼的拉力,F2为哑铃对手的压力,请在线段上的合适位置标出支点O,并画出阻力F2的力臂L。
27.(6分)爸爸送给小青一个美丽的平底鱼缸养金鱼,如图所示,小青拿到后将它放在面积1m2的水平书桌中央。已知空鱼缸重20N,底面积为0.03m2,鱼缸内的水、鱼、沙石等总质量为10kg,水深0.3m。,g取10N/kg)求:
(1)水对鱼缸底部的压力。
(2)鱼缸对桌面的压强。
28.(6分)如图所示,2023年5月29日,国产大飞机C919首次载客商业飞行抵达成都。C919飞机有两台发动机,某次飞行它的巡航速度为900km/h,飞机起飞前在跑道上滑行距离为2000m。若每台发动机产生的推力为1.3×105N,且在下列场景中均保持不变,求:
(1)C919飞机在跑道上加速滑行的全过程中,两台发动机的推力所做的总功。
(2)巡航时每台发动机的输出功率。
四、实验探究题(共18分)
29.(8分)小严用如图所示的相同的矿泉水瓶做“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验(瓶中均为水,且A、B、C、F中装满水)。
(1)B、C、D、E四次实验中,通过观察 来比较压力的作用效果。
(2)比较C、D、E三次实验可知:在 一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)将如图F所示的两个矿泉水瓶紧靠在一起放在海绵上,压力作用效果将与图 (填字母)所示的压力作用效果最接近。
(4)通过A、B两次实验, (选填“能”或“不能”)比较压力的作用效果大小。
30.(10分)在“测量滑轮组的机械效率”的实验探究中,小言同学按照图1中a、b、c的三种方式进行了三次测量。
(1)三种方式中,图 (选填“a”“b”或“c”)操作方式是错误的。
(2)在同组同学提醒之后,小言做出了正确的调整,并将测得的数据记录在表中,其中第三次实验滑轮组机械效率为 。
(3)分析1、2两次实验数据可得出的结论:同一滑轮组,提升的物重越重,机械效率越 。
(4)进一步分析可知,用同一滑轮组匀速提升质量不同的物体,该滑轮组的机械效率η与所提升物体的重力G的关系图像应该接近于图2中的 图。
(5)小函同学想利用这套器材继续探究“滑轮组机械效率与重物被提升高度是否有关”,小言说不用实验探究了,因为根据所学物理知识可推导出η====,所以滑轮组机械效率和物体被提升高度无关。你同意谁的意见,为什么? 。
五、不定项选择题(每小题2分,共10分。有的小题只有一个选项符合题目要求;有的小题有二个选项符合题目要求,全部选对得2分,选对但不全得1分,有选错的得0分)
31.(2分)小蓉在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,先用弹簧测力计水平拉动木块沿水平桌面做匀速直线运动,如图甲所示,再将铁块放在此木块上,再次用弹簧测力计水平拉动木块,使木块和铁块沿同一水平桌面做匀速直线运动,如图乙所示,下列对实验过程分析正确的是( )
A.通过甲、乙两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关
B.通过甲、乙两次实验,探究的是滑动摩擦力的大小与物体重力是否有关
C.图甲所示实验中,弹簧测力计的示数小于桌面所受滑动摩擦力的大小
D.图乙所示实验中,弹簧测力计的示数大于木块所受滑动摩擦力的大小
(多选)32.(2分)如图所示是梓涵同学制作的“水动力小车”,它利用来自于高处的水流推动叶轮转动,叶轮再带动车轮转动,从而驱动小车前进。以下关于此小车的各种分析中正确的是( )
A.小车前进时,水的重力势能转化为小车的动能
B.小车前进的距离只取决于最初所装水量的多少
C.在比赛中,小车的运动状态自始至终保持不变
D.地面对小车施加的摩擦力总是在阻碍小车前进
33.(2分)如图甲所示,A、B两个质量分布均匀的正方体放在水平地面上。逐渐将A、B分别沿水平方向切去一部分,直到切完为止,A、B剩余部分对地面的压强随剩余部分体积的变化关系如图乙所示。则下列计算结果正确的是( )
A.A、B体积之比VA:VB=1:4
B.A、B密度之比ρA:ρB=2:1
C.A、B高度之比hA:hB=1:8
D.A、B质量之比mA:mB=1:2
(多选)34.(2分)如图所示,水平桌面上有一个底面积为100m2柱形薄壁容器,容器内装有适量的水,一个体积为200cm3的木块通过细线与容器底部相连;剪断细线后,木块静止时有的体积露出水面,g取10N/kg。下列分析计算正确的是( )
A.剪断细线前后,容器对桌面的压强变化量为40Pa
B.木块的密度为0.6×103kg/m3
C.剪断细线前,细线受到的拉力为0.8N
D.木块的质量为200g
(多选)35.(2分)如图所示,质量分布不均匀的木条AB重36N,A、B是木条两端,O、C是木条上的两个点,AO=BO,BC=OC,此时拉力传感器甲的示数是27N,现将拉力传感器乙的位置从B点平移到C点,整个过程中AB保持水平。下列推理正确的是( )
A.移动前弹簧测力计乙的大小是9N
B.移动前弹簧测力计乙的大小是11N
C.移动后弹簧测力计甲的大小是12N
D.移动后弹簧测力计甲的大小是24N
六、综合题(共10分)
36.(4分)如图所示,小明用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力),让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上(如图甲所示),在刚接触轻弹簧的瞬间(如图乙所示),小球速度为5m/s,从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(如图丙所示)的整个过程中,得到小球的速度v和弹簧缩短的长度Δx之间的关系(如图丁所示)。已知该轻弹簧每受到0.2N的压力就缩短1cm,并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
(1)从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球的机械能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)当弹簧的压缩量最大时,小球的速度为0,则此时小球是否处于平衡状态?答: 。
(3)整个过程中,弹簧弹力的最大值为 N。
(4)实验用的小球重力为 N。
37.(6分)如图甲所示,用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的柱形容器中匀速拉出,设拉动时间为t,当r=0s时,物体下表面与容器底部接触但对容器底部没有压力,已知柱形容器底面积为100cm2,物体高度为8cm,拉力随时间的变化关系如图乙所示。桌面水平,不考虑物体附着的水,及物体运动时水的阻力等次要因素,g取10N/kg)。求:
(1)物体的质量。
(2)物体的密度。
(3)当0≤t≤3s时,水对容器底部的压强p随物体上升时间t变化的函数关系式。
参考答案与试题解析
一、单项选择题(每小题2分,共30分)
1.(2分)地面对你现在所使用的课桌的支持力,最接近于( )
A.1000kgB.100NC.10kgD.1N
【解答】解:一张课桌的质量在10kg左右,受到的重力为G=mg=10kg×10N/kg=100N.
静止时,支持力与重力平衡,故F=G=100N。
故选:B。
2.(2分)中华文化源远流长,我国许多成语中都蕴含着丰富的物理知识。从力的角度对下列成语分析正确的是( )
A.“滴水穿石”:水是施力物,不是受力物
B.“埋头苦干”:头是受力物,不是施力物
C.“脚踏实地”:只有脚对地施力,地没有对脚施力
D.“踔厉奋发”:奋发跳跃,利用力的作用是相互的
【解答】解:A、“滴水穿石”:水既是施力物,也是受力物,故A错误;
B、“埋头苦干”:头既是受力物,也是施力物,故B错误;
C、“脚踏实地”:脚对地施力,同时地对脚也施力,故C错误;
D、“踔厉奋发”:奋发跳跃,利用力的作用是相互的,故D正确。
故选:D。
3.(2分)如图所示,分别在A、B、C处用相同大小的力,朝同样的方向推门,感受到在A点更容易把门推动,这说明力的作用效果与力的( )
A.大小有关B.方向有关
C.作用点有关D.大小和作用点都有关
【解答】解:力的三要素包括力的大小、方向、作用点。分别在A、B、C处用同样大小的力推门,可以感受到在A点用力容易把门推开,是因为力的作用点不同。
故选:C。
4.(2分)如图所示,无人机下方悬挂一个重物,若不考虑空气对重物的作用力。下列说法正确的是( )
A.悬停时,重物受到的合力为零
B.匀速上升时,重物所受合力方向向上
C.加速下降时,重物所受合力方向向上
D.向右匀速直线飞行,重物所受合力方向向右
【解答】解:A.悬停时,重物静止,受力平衡,受到的合力为零,故A正确;
B.匀速上升时,重物受力平衡,受到的合力为零,故B错误;
C.加速下降时,重物受到的重力大于拉力,所受合力方向向下,故C错误;
D.向右匀速直线飞行,重物受力平衡,受到的合力为零,故D错误。
故选:A。
5.(2分)用右手掌心平压气球,左手食指顶住气球,处于静止状态的气球发生了形变,如图所示。对此现象的分析正确的是( )
A.手指对气球的压力大于掌心对气球的压力
B.手指对气球的压力小于掌心对气球的压力
C.手指对气球的压强大于掌心对气球的压强
D.手指对气球的压强小于掌心对气球的压强
【解答】解:
AB、气球处于静止状态(平衡状态),一定受平衡力的作用;在水平方向上,气球受到手指对它向左的压力和手掌对它向右的压力,则这两个力是一对平衡力,其大小相等,所以手指对气球的压力等于手掌对气球的压力,故AB错误;
CD、由图知,手指与气球的接触面积小于手掌与气球的接触面积,且对气球的压力大小相等,根据p=可知手指对气球的压强大于手掌对气球的压强,故C正确、D错误。
故选:C。
6.(2分)在探究液体压强的特点时,A烧杯内装甲液体,B烧杯内装乙液体,实验时将微小压强计的探头放入液体中,出现了如图所示的现象,图中两处H相等。通过这一现象可得出的结论是( )
A.液体内部的压强与液体密度无关
B.液体内部的压强与液体深度无关
C.液体内部压强与密度、深度无关
D.甲、乙两探头位置的液体压强相等
【解答】解:图中两处H相等,说明探头处所受压强大小相等,因为深度不同,密度大小不知,故不能得出液体内部的压强与液体密度、深度到底是否有关,故D正确,ABC错误。
故选:D。
7.(2分)《长空之王》是首部以我国顶尖隐形结战机歼﹣20与空军试飞员为题材的影片,影片中展示了大量飞机试飞过程中的惊险场景。下列关于战机的分析,正确的是( )
A.战机在高空受到的大气压强比在地面受到的大气压强更大
B.战机使用更宽大的轮子,可减小战机着陆时对地面的压力
C.起飞前战机在跑道加速滑行时,轮胎对跑道的压强会变大
D.战机升空是利用了“流体在流速大的地方压强小”的原理
【解答】解:A、大气压随着高度的增加而减小,所以战斗机在高空所受的大气压强,比地面附近的大气压强更小,故A错误;
B、战机使用更宽大的轮子,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小战斗机着陆时对地面的压强,故B错误;
C、飞机静止时轮胎对跑道的压力等于自身的重力;飞机在机场跑道高速滑行时,机翼上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,机翼在向上压强差的作用下,受到向上的升力作用,使得轮胎对跑道的压力变小,而受力面积不变,根据p=可知,轮胎对跑道的压强变小,故C错误;
D、客机机翼表面制作成“上凸下平”制造形状,利用了流体压强与流速的关系,即空气流速大的地方压强小,使上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,从而产生升力,故D正确。
故选:D。
8.(2分)如图所示,关于物体受到的浮力及其应用,下列说法正确的是( )
A.如甲图,当孔明灯内部空气密度减小后,孔明灯会上升
B.如乙图,轮船从长江驶入东海的过程中,所受浮力变大
C.如丙图,体积相同的良种和次种,良种受浮力小于次种
D.如丁图,潜水艇下潜过程中,所受重力不变,浮力变小
【解答】解:A.孔明灯内部空气密度比外部空气的密度小到一定程度,使浮力大于自身重力,孔明灯向上升,故A正确;
B.轮船始终漂浮在液面上,浮力始终等于轮船的总重,总重力不变,浮力不变,故B错误;
C.若良种和次种的体积相同,良种排开的水的体积大,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,良种受到的浮力较大,故C错误;
D.停在水中的潜水艇,在下沉时,排开液体体积不变,浮力不变,是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的,当潜水艇下沉过程中,水舱吸水,重力增加,故D错误。
故选:A。
9.(2分)如图所示,水平桌面上两个相同的长方体玻璃缸都装满了水,再往水中分别放入相同材质,一大一小两只玩具鸭。甲、乙两图中缸对桌面的压强分别为p1和p2,两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为( )
A.p1=p2,F1>F2B.p1=p2,F1=F2
C.p1>p2,F1=F2D.p1>p2,F1>F2
【解答】解:(1)因甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时,水的质量相等,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等可知,甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等;
由于玩具鸭子漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可知:G物=F浮=G排,即玩具鸭的重力与溢出水的重力相等,所以漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等,由于玻璃缸完全相同(底面积相同),则由p=可知,此时缸对桌面的压强相等,即:p1=p2;
(2)甲、乙缸装满了水,玩具鸭子漂浮,根据图示可知,甲缸中鸭子排开水的体积大,
根据阿基米德原理可知,甲缸中鸭子受到的浮力大,即:F1>F2。
故选:A。
10.(2分)如图所示的工具中,属于费力杠杆的是( )
A.园艺剪刀B.筷子
C.开瓶起子D.核桃夹
【解答】解:A、园艺剪刀在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A错误;
B、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故B正确;
C、开瓶起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C错误;
D、核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D错误。
故选:B。
11.(2分)如图所示的各情境中,处于非平衡状态的物体是( )
A.停泊在港口的“山东号”
B.在轨运行的“天宫空间站”
C.匀速直线上升的“运﹣20”
D.匀速直线飞驰的“复兴号”
【解答】解:A、停泊在港口的“山东号”处于平衡状态,故A不合题意;
B、在轨运行的“天宫空间站”运动方向不断变化,处于非平衡状态,故B符合题意;
C、匀速直线上升的“运﹣20”处于平衡状态,故C不合题意;
D、匀速直线飞驰的“复兴号”处于平衡状态,故D不合题意。
故选:B。
12.(2分)学习了大气压强知识后,小明设计了“天气预报瓶”创意作品(如图所示),A为玻璃管且与大气相通,B为密闭的玻璃球,A与B下部连通,瓶内装有红墨水。一天小明发现A管液面上升时,天气转为阴雨天。下列说法正确的是( )
A.A管和B球液面相平时,瓶内气压小于外界大气压
B.如果看到A管内液面上升,则表明此时大气压变大
C.若大气压变小,则小明可以看到A管内的液面上升
D.“天气预报瓶”的A、B两部分构成了一个连通器
【解答】解:A.A管和B球液面相平时,两液面受到气体的压强相等,说明瓶内气压等于外界大气压,故A错误;
BC.A管液面上升时,内外气体压强不等,内部气压大于外部气压,所以显示外界大气压减小,故B错误,C正确;
D.图中容器虽然A、B底部连通,但是上端没有开口,不是连通器,故D错误。
故选:C。
13.(2分)为了探究斜面的特点,小明选用弹簧测力计,重4N的物体和长分别为0.4m、0.8m、1m的木板进行了三次实验,如图所示。物体每次在斜面上都做匀速直线运动,上升的高度均为0.2m,测得沿斜面方向的拉力大小分别如图甲、乙和丙所示。假设斜面光滑,则下列分析正确的是( )
A.斜面坡度小更省力B.甲图拉力做功最多
C.乙图拉力做功0.2JD.丙图机械效率最高
【解答】解:A、三个斜面高度相同,斜面坡度小更省力,故A正确;
BC、W甲=F甲s甲=2N×0.4m=0.8J,W乙=F乙s乙=1N×0.8m=0.8J,W丙=F丙s丙=1.2N×1m=1.2J,丙图拉力做功最多,故BC错误;
D、三次实验的有用功相同,即W有=Gh=4N×0.2m=0.8J,由η=知,甲、乙两图的机械效率最高,故D错误。
故选:A。
14.(2分)物体在同一水平面上做匀速直线运动(如图1所示),当物体运动路程与时间的关系图象如图甲所示时,受到的水平推力为F1;当物体运动的速度与时间的关系图象如乙所示时,受到的水平推力为F2,两次推力的功率分别为P1、P2,则F1:F2和P1:P2分别为( )
A.10:1,3:1B.1:1,1:10C.1:10,6:1D.1:1,3:5
【解答】解:因为两次都是做匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,推力都等于摩擦力,物体对接触面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则物体所受的摩擦力不变,故受到的水平推力为F1=F2,因此F1:F2=1:1,
由图象甲可知,第一次物体的速度大小为:v甲==0.6m/s,
由v﹣t图象乙可知,第二次物体的速度大小为:v乙=6m/s,
根据P==Fv得到两次推力的功率之比:。
故选:B。
15.(2分)如图所示为古代重力投石机,支架固定在水平地面上,轻杆AB可绕支架顶部支点O在竖直面内自由转动,A端承载有需要投射的石块,B端挂载配重。某次投石时,士兵将杆沿逆时针方向转至与初始位置成θ角后由静止释放,在配重的作用下,杆的端点从A点转到A′点时将石块抛出。不考虑所有摩擦力,下列说法正确的是( )
A.士兵将相同石块抛掷相同的距离,利用投石机比直接用手做功更少
B.B端配重减小的重力势能全部转化为A端投射石块增加的重力势能
C.被投射石块从A点运动至A′点的过程中,石块的机械能保持不变
D.若配重悬挂位置向支点O靠近一点,会导致石块被投射得更近一些
【解答】解:A、士兵将相同石块抛掷相同的距离,利用投石机比直接用手做功要多做额外功,使用任何机械不省功,故A错误;
B、B端配重减小的重力势能,一部分转化为了B的动能,一部分转化为了A的机械能,故B错误;
C、投射物从A点运动至A′点时,高度变大,重力势能变大,速度变大,动能变大,机械能变大,故C错误;
D、若配重悬挂位置向支点O靠近一点,质量不变,在高度减小的情况下,重力势能会减小,故会减小了配重的机械能,则配重的机械能转化为投射物的机械能就越小,会导致石块被投射得更近一些,故D正确。
故选:D。
二、填空题(每空2分,共36分)
16.(4分)第31届世界大学生夏季运动会将于2023年7月28日在成都举行,跳板跳水运动员在备战训练时, 运动员 对 跳板 施加的压力把跳板压弯了,说明力使物体发生了形变。
【解答】解:跳板跳水运动员在备战训练时,运动员对跳板施加的压力把跳板压弯了,说明力使物体发生了形变。
故答案为:运动员;跳板。
17.(4分)在探究重力与质量关系时,小王同学发现,在一定范围内,弹簧测力计所挂物体质量越大,测力计示数也就越大,这可以说明力的作用效果与力的 大小 有关。如图所示,静止的弹簧测力计所测得的物体重力为 2.8 N。
【解答】解:(1)弹簧测力计下端挂的钩码越多,其读数就越大,说明力的作用效果与力的大小有关;
(2)由图可知,测力计的量程为0~5N,分度值为0.2N,示数为2.8N;
故答案为:大小;2.8。
18.(4分)小亮同学用所学的物理知识制作了一个坡度自动测量仪,如图(a)所示,他在它上面某处装有一个重锤,所以指针会绕着B点转动。若将其放在斜坡上,则会如图(b)所示。分析可知装置中的重锤安装在图中的 C 点位置,此装置利用了重力的方向总是 竖直向下 的原理。
【解答】解:坡度自动测量仪检测的是坡度大小,将重锤挂在C处,可使指针绕B点转动,使指针始终处于竖直方向,若测量仪放在(a)图,指针指在0,表示水平;若测量仪放在(b)斜面上,指针就偏转一定角度,指针的方向还是竖直向下,指针显示的角度为坡度大小,所以此装置安装在图中的C点位置。
故答案为:C;竖直向下。
19.(4分)如图所示为2023年5月30日,搭载神舟十六号飞船的长征二号火箭加速竖直升空的场景,此时神舟飞船的惯性 不变 (选填“增大”“减小”或“不变”)。若此时体重为700N的航天员所受合力为体重的5倍,则飞船座椅对他的推力为 4200 N。
【解答】解:搭载神舟十六号飞船的长征二号火箭加速竖直升空,此时神舟飞船的质量不变,惯性不变。若此时体重为700N的航天员所受合力为体重的5倍,竖直方向的推力与重力的合力为5G,则飞船座椅对他的推力F=F合+G=5G+G=6G=6×700N=4200N。
故答案为:不变;4200。
20.(4分)如图所示,小白用抹布清洁浴室镜子,当他向下擦拭时,镜子受到抹布施加的摩擦力方向向 下 。为了擦干净镜子上的一小团顽固污渍,他增加了压力,这可以 增大 摩擦力。
【解答】解:当用力向下擦拭镜子时,抹布相对于镜子向下运动,则镜子相对于抹布向上运动,因此,镜子受到抹布施加的摩擦力方向向下;
为了擦干净镜子上的一小团顽固污渍,他增加了压力,这样可以在接触面粗糙程度一定时,增大摩擦力。
故答案为:下;增大。
21.(4分)“五一”假期小文一家乘高铁旅行,他看到列车进站时旅客都要站在安全线外候车,是因为列车高速运动时,车身旁空气流速变快,压强变 小 ,若不保持足够距离可能会引发事故。小文将几枚硬币稳稳立在高速行驶的列车车窗旁(如图所示),此时质量为10g的硬币与列车一起做匀速直线运动,硬币受到的摩擦力为 0 N。
【解答】解:(1)列车高速驶过时,如果人站在安全线以内,在列车的带动下,人与车之间的空气流速增大,大于人身后空气的流速,根据流体压强和流速的关系可知,人与车之间的空气的压强小于人身后空气的压强,在压强差的作用下人很容易就会被“推”向高速行驶的车辆,从而容易发生事故;
(2)硬币与列车一起做匀速直线运动,硬币相对于列车没有发生相对运动,也没有相对运动趋势,所以硬币没有受到的摩擦力。
故答案为:小;0。
22.(4分)如图所示为小东做“探究影响液体内部压强的因素”实验的情境,他用手按压金属盒上的橡皮膜,观察到U形管两侧的液面发生了明显变化,这说明装置 不漏气 。通过U形管两侧的液面变化来反映探头处所受液体压强的大小,用到了 转换法 (选填“控制变量法”“类比法”或“转换法”)。
【解答】解:检查压强计气密性的方法是:用手按压金属盒上的橡皮膜,观察U形管中的液面高度差变化,如果U形管中的液面高度差有明显的变化,说明不漏气;如果液面高度差无明显的变化,说明装置漏气;
通过U形管两侧的液面变化来反映探头处所受液体压强的大小,用到了转换法。
故答案为:不漏气;转换法。
23.(4分)“独竹漂”是指运动员脚踏漂流在水面上的单根楠竹,依靠细竹竿划动达到水上漂行的民族传统体育项目。如图所示,若楠竹、运动员和细竹竿共重800N,此时楠竹有一半的体积没入水中,则水对这根楠竹的浮力为 800 N,楠竹的总体积为 0.16 m3。(g取10N/kg)
【解答】解:
(1)运动员、楠竹、细竹竿总重力:G总=800N;
因运动员、楠竹、细竹竿漂浮在水面,
所以此根楠竹所产生的浮力:F浮=G总=800N;
(2)由F浮=ρgV排得,此时排开水的体积:
V排===0.08m3=
V总=0.16m3。
故答案为:800;0.16。
24.(4分)小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉,其中所悬挂重物重力为G=150N,且不计滑轮重、绳重及摩擦,使用时若绳a处固定不动,手在b处用力Fb拉绳,使重物匀速上升,则Fb= 300 N;若绳b处固定不动,腿在a处用力Fa拉绳,使重物G匀速上升,则Fa= 150 N。
【解答】解:由图知,当绳a处固定不动,手在b处用力Fb拉绳时,a处的拉力F拉和物体的重力G相等,
物体G匀速上升时,中间的滑轮处于平衡状态,
不计滑轮重、绳重及摩擦,中间的滑轮受向上的拉力Fb和2段绳子向下的拉力2F拉,
则由二力平衡条件可得:
Fb=2F拉=2G=2×150N=300N;
当绳b处固定不动,在a处用力Fa拉绳时,该图中所有滑轮均为定滑轮,不计滑轮重、绳重及摩擦,则Fa=G=150N。
故答案为:300;150。
三、作图与计算题(共16分。计算题在解答时应写出公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分)
25.(2分)大运会期间,排球项目小组预赛将在位于青羊区的西南财大体育馆举行。如图所示是排球比赛中扣球时的场景,请在图中画出排球所受重力的示意图。
【解答】解:重力的方向是竖直向下的,从排球的重心(球心)画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,即为其所受重力示意图,如图所示:
26.(2分)“哑铃弯举”是一项很棒的健身运动(如图甲所示),双手握住哑铃,拳心朝前,大臂贴紧身体,并保持固定,发力以肘关节为主弯曲前臂拍起哑铃。若用图乙中的线段AB代表人的前臂,F1为肌肉对骨骼的拉力,F2为哑铃对手的压力,请在线段上的合适位置标出支点O,并画出阻力F2的力臂L。
【解答】解:读图可知,用手提起重物时,是桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动,所以肘关节为支点O;
从O点作阻力F2的垂线段,就是阻力F2的力臂L2,如图所示:
27.(6分)爸爸送给小青一个美丽的平底鱼缸养金鱼,如图所示,小青拿到后将它放在面积1m2的水平书桌中央。已知空鱼缸重20N,底面积为0.03m2,鱼缸内的水、鱼、沙石等总质量为10kg,水深0.3m。,g取10N/kg)求:
(1)水对鱼缸底部的压力。
(2)鱼缸对桌面的压强。
【解答】解:
(1)水对鱼缸底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;
根据p=可得,水对鱼缸的压力:
F=pS=3000Pa×0.03m2=90N;
(2)鱼缸内的水、鱼、沙石等总重力:
G=mg=10kg×10N/kg=100N,
则鱼缸对水平桌面的压力:
F′=G+G鱼缸=100N+20N=120N,
鱼缸对桌面产生的压强:
p′===4000Pa。
答:(1)水对鱼缸底部的压力为90N;
(2)鱼缸对桌面产生的压强为4000Pa。
28.(6分)如图所示,2023年5月29日,国产大飞机C919首次载客商业飞行抵达成都。C919飞机有两台发动机,某次飞行它的巡航速度为900km/h,飞机起飞前在跑道上滑行距离为2000m。若每台发动机产生的推力为1.3×105N,且在下列场景中均保持不变,求:
(1)C919飞机在跑道上加速滑行的全过程中,两台发动机的推力所做的总功。
(2)巡航时每台发动机的输出功率。
【解答】解:(1)两台发动机的推力所做的总功:W=nFs=2×1.3×105N×2000m=5.2×108J;
(2)飞行的速度:v=900km/h=250m/s,
巡航时每台发动机的输出功率:P==Fv=1.3×105N×250m/s=3.25×107W。
答:(1)两台发动机的推力所做的总功是5.2×108J;
(2)巡航时每台发动机的输出功率是3.25×107W。
四、实验探究题(共18分)
29.(8分)小严用如图所示的相同的矿泉水瓶做“探究压力的作用效果与哪些因素有关”的实验(瓶中均为水,且A、B、C、F中装满水)。
(1)B、C、D、E四次实验中,通过观察 海绵的凹陷程度 来比较压力的作用效果。
(2)比较C、D、E三次实验可知:在 受力面积 一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)将如图F所示的两个矿泉水瓶紧靠在一起放在海绵上,压力作用效果将与图 B (填字母)所示的压力作用效果最接近。
(4)通过A、B两次实验, 不能 (选填“能”或“不能”)比较压力的作用效果大小。
【解答】解:(1)B、C、D、E四次实验中,由转换法,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果;
(2)比较C、D、E三次实验可知受力面积相同,压力越大,下陷越深,压强越大,故可以得出:在受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显;
(3)将如图F所示的两个矿泉水瓶紧靠在一起放在海绵上,和B相比,压力为原来的2倍,受力面积也为原来的2倍,根据p=可知压强保持不变,故压力作用效果与图B一致;
(4)A、B两次实验中受压面的材料不同,根据能根据被压物质的形变来反映压力的作用效果,即不能探究压力作用的效果与压力大小的关系。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度; (2)受力面积; (3)B;(4)不能。
30.(10分)在“测量滑轮组的机械效率”的实验探究中,小言同学按照图1中a、b、c的三种方式进行了三次测量。
(1)三种方式中,图 b (选填“a”“b”或“c”)操作方式是错误的。
(2)在同组同学提醒之后,小言做出了正确的调整,并将测得的数据记录在表中,其中第三次实验滑轮组机械效率为 75% 。
(3)分析1、2两次实验数据可得出的结论:同一滑轮组,提升的物重越重,机械效率越 高 。
(4)进一步分析可知,用同一滑轮组匀速提升质量不同的物体,该滑轮组的机械效率η与所提升物体的重力G的关系图像应该接近于图2中的 B 图。
(5)小函同学想利用这套器材继续探究“滑轮组机械效率与重物被提升高度是否有关”,小言说不用实验探究了,因为根据所学物理知识可推导出η====,所以滑轮组机械效率和物体被提升高度无关。你同意谁的意见,为什么? 同意小言意见。因滑轮组s=nh则由滑轮组效率η====知滑轮组机械效率与重物被提升高度无关 。
【解答】解:(1)在实验操作中拉力应沿竖直向上方向,匀速拉动弹簧测力计,由图可知,b未竖直向上拉动,会导致拉力偏大;
(2)根据公式η=====75%;
(3)分析1、2两次实验数据可得出的结论:同一滑轮组,提升的物重越重,机械效率越高;
(4)摩擦及绳重忽略不计,克服动滑轮自重做的功为额外功的唯一来源,该滑轮组的机械效率:η=====;
AD、用同一滑轮组(动滑轮的重力是一定的)匀速提升质量不同的物体,即提升重力G不同的物体,由上式可知,G越大,机械效率越高,且机械效率与G不成正比,故AD错误;
BC、和G动相比,当G变得很大时,由上式可知,机械效率接近100%,即等于1,故B正确,C错误。
故选:B;
(5)同意小言意见。因滑轮组s=nh 则由滑轮组效率η====知滑轮组机械效率与重物被提升高度无关。
故答案为:(1)b;(2)75%;(3)高;(4)B;(5)同意小言意见。因滑轮组s=nh 则由滑轮组效率η====知滑轮组机械效率与重物被提升高度无关。
五、不定项选择题(每小题2分,共10分。有的小题只有一个选项符合题目要求;有的小题有二个选项符合题目要求,全部选对得2分,选对但不全得1分,有选错的得0分)
31.(2分)小蓉在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,先用弹簧测力计水平拉动木块沿水平桌面做匀速直线运动,如图甲所示,再将铁块放在此木块上,再次用弹簧测力计水平拉动木块,使木块和铁块沿同一水平桌面做匀速直线运动,如图乙所示,下列对实验过程分析正确的是( )
A.通过甲、乙两次实验,可以探究滑动摩擦力的大小与压力大小是否有关
B.通过甲、乙两次实验,探究的是滑动摩擦力的大小与物体重力是否有关
C.图甲所示实验中,弹簧测力计的示数小于桌面所受滑动摩擦力的大小
D.图乙所示实验中,弹簧测力计的示数大于木块所受滑动摩擦力的大小
【解答】解:AB、滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度和压力有关,分析甲、乙两图可知弹簧测力计水平拉动木块沿水平木板做匀速直线运动时,接触面的粗糙程度没有改变,将铁块放在木块上,再次用弹簧测力计水平拉动木块时,木块受到的压力变大,所以甲、乙两次实验,探究的是滑动摩擦力的大小与压力是否有关,故A正确;B错误;
C、图甲所示实验中,弹簧测力计的示数等于桌面给物体的摩擦力,桌面给物体的摩擦力大小等于物体给桌面的滑动摩擦力,故弹簧测力计的示数等于桌面所受滑动摩擦力的大小,故C错误;
D、将铁块放在木块上,用弹簧测力计水平拉动木块时,由二力平衡可知,木块受到的摩擦力大小等于弹簧测力计的示数,故D错误。
故选:A。
(多选)32.(2分)如图所示是梓涵同学制作的“水动力小车”,它利用来自于高处的水流推动叶轮转动,叶轮再带动车轮转动,从而驱动小车前进。以下关于此小车的各种分析中正确的是( )
A.小车前进时,水的重力势能转化为小车的动能
B.小车前进的距离只取决于最初所装水量的多少
C.在比赛中,小车的运动状态自始至终保持不变
D.地面对小车施加的摩擦力总是在阻碍小车前进
【解答】解:A、水从高处落下时,速度越来越快,高度降低,故动能变大,重力势能变小,水流推动叶轮转动,叶轮再带动车轮转动,水的重力势能转化为小车的动能,故A正确;
B、小车前进的距离取决于最初所装水量的多少、小车与地面的摩擦力、小车的重力等,故B错误;
C、在比赛中,水量耗尽时小车将停止运动,故C错误;
D、地面对小车施加的摩擦力总是在阻碍小车前进,故D正确。
故选:AD。
33.(2分)如图甲所示,A、B两个质量分布均匀的正方体放在水平地面上。逐渐将A、B分别沿水平方向切去一部分,直到切完为止,A、B剩余部分对地面的压强随剩余部分体积的变化关系如图乙所示。则下列计算结果正确的是( )
A.A、B体积之比VA:VB=1:4
B.A、B密度之比ρA:ρB=2:1
C.A、B高度之比hA:hB=1:8
D.A、B质量之比mA:mB=1:2
【解答】解:ABC、水平地面上的正方体对水平地面的压强:p======ρgL,
由图乙可知左侧图线中,当VA=1×103cm3时,pA=3×103Pa,
正方体A的棱长:LA===10cm=0.1m,
则左侧图线所表示的物体的密度:ρA===3×103kg/m3=g/m3;
右侧图线表中,当VB=8×103cm3时,pB=3×103Pa,正方体的棱长:LB===20cm=0.2m,
物体B的密度:ρB===1.5×103kg/m3=1.5g/m3,
所以A、B高度之比hA:hB=1:2,A、B体积之比VA:VB=1:8,A、B密度之比ρA:ρB=2:1,故AC错误,B正确;
D、物体A、B的质量分别为:mA=ρAVA=3g/cm3×1×103cm3=3000g=3kg,mB=ρBVB=1.5g/cm3×8×103cm3=12000g=12kg,
A、B质量之比mA:mB=1:4,故D错误。
故选:B。
(多选)34.(2分)如图所示,水平桌面上有一个底面积为100m2柱形薄壁容器,容器内装有适量的水,一个体积为200cm3的木块通过细线与容器底部相连;剪断细线后,木块静止时有的体积露出水面,g取10N/kg。下列分析计算正确的是( )
A.剪断细线前后,容器对桌面的压强变化量为40Pa
B.木块的密度为0.6×103kg/m3
C.剪断细线前,细线受到的拉力为0.8N
D.木块的质量为200g
【解答】解:A、剪断细线后,木块静止时有体积露出水面,则V露=V=×200cm3=80cm3,
水面下降的高度:Δh===0.8cm=8×10﹣3m,
水对容器底的压强变化量:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m=80Pa,故A错误;
B、剪断细线后,木块静止时处于漂浮,V排=V﹣V露=V﹣V=V;
根据浮沉条件可知,浮力等于重力,即:F浮=G;
根据F浮=ρ液gV排和G=mg=ρVg可得:ρ水gV排=ρ木Vg,
所以,木块的密度ρ木==×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3,故B正确;
CD、木块的质量m=ρ木V=0.6×103kg/m3×200×10﹣6m3=0.12kg=120g,故D错误;
木块的重力:G=mg=0.12kg×10N/kg=1.2N;
则剪断细线前,木块受到的浮力F浮′=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×200×10﹣6m3=2N;
细线受到的拉力F拉=F浮'﹣G=2N﹣1.2N=0.8N,故C正确。
故选:BC。
(多选)35.(2分)如图所示,质量分布不均匀的木条AB重36N,A、B是木条两端,O、C是木条上的两个点,AO=BO,BC=OC,此时拉力传感器甲的示数是27N,现将拉力传感器乙的位置从B点平移到C点,整个过程中AB保持水平。下列推理正确的是( )
A.移动前弹簧测力计乙的大小是9N
B.移动前弹簧测力计乙的大小是11N
C.移动后弹簧测力计甲的大小是12N
D.移动后弹簧测力计甲的大小是24N
【解答】解:AB、弹簧测力计乙在B上时,以B点为支点,假设木条重心D到B的距离L,
由杠杆平衡条件有:FA×AB=G×L,即:27N×AB=36N×L,
解得L=0.75AB;
则D到A点的距离为L'=AB﹣0.75AB=0.25AB;
以A为支点:由杠杆平衡条件有:FB×AB=G×L',
FB=0.25G=0.25×36N=9N;故A正确,B错误;
CD、当将拉力传感器乙的位置从B点平移到C点,拉力的力臂为AC=0.75AB;
重力的力臂为L''=0.75AB﹣0.25AB=0.5AB;
由杠杆平衡条件有:F'A×AC=G×L'',
F'A=G=×36N=24N,故C错误,D正确。
故选:AD。
六、综合题(共10分)
36.(4分)如图所示,小明用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力),让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上(如图甲所示),在刚接触轻弹簧的瞬间(如图乙所示),小球速度为5m/s,从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(如图丙所示)的整个过程中,得到小球的速度v和弹簧缩短的长度Δx之间的关系(如图丁所示)。已知该轻弹簧每受到0.2N的压力就缩短1cm,并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
(1)从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球的机械能 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)当弹簧的压缩量最大时,小球的速度为0,则此时小球是否处于平衡状态?答: 否 。
(3)整个过程中,弹簧弹力的最大值为 2 N。
(4)实验用的小球重力为 0.4 N。
【解答】(1)法①:小球接触弹簧时速度不为0,在最低点速度变为0,故小球动能减小;小球下降高度降低重力势能降低,故弹性势能减小。所以小球机械能减小。
法②:小球与弹簧作为整体,机械能守恒,在此过程中弹簧压缩量增大、弹性势能增大,所以小球机械能在减小。
(2)弹簧压缩量最大时,小球并没有静止而是会由于弹力大于重力而加速上升,因此它不处于平衡状态。
(3)根据图像,弹簧压缩量最大为0.1m即10cm,题干中给出每0.2N的力缩短1cm,故弹簧弹力最大为2N。
(4)小球v﹣△x图像中,速度最大值的位置是弹力和重力相等的点(在此点之前加速,说明弹力小于重力;在此点之后减速,说明弹力大于重力。因此该点弹力等于重力)。而此时形变量为2cm,根据每0.2N的力缩短1cm,弹簧此时弹力为0.4N,故小球重力为0.4N。
故答案为:(1)减小;(2)否;(3)2N;(4)0.4N
37.(6分)如图甲所示,用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的柱形容器中匀速拉出,设拉动时间为t,当r=0s时,物体下表面与容器底部接触但对容器底部没有压力,已知柱形容器底面积为100cm2,物体高度为8cm,拉力随时间的变化关系如图乙所示。桌面水平,不考虑物体附着的水,及物体运动时水的阻力等次要因素,g取10N/kg)。求:
(1)物体的质量。
(2)物体的密度。
(3)当0≤t≤3s时,水对容器底部的压强p随物体上升时间t变化的函数关系式。
【解答】解:(1)由乙图可知,物体的重力G=5N,
则物体的质量为:m===0.5kg;
(2)由乙图可知,全部浸没时,弹簧测力计的示数F示=3N;
根据称重法,物体全部浸没时受到的浮力:
F浮=G﹣F示=5N﹣3N=2N;
由F浮=ρ液gV排可知,物体排开水的体积:
V排===2×10﹣4m3,
因为物体全部浸没在水中,所以物体的体积:
V=V排=2×10﹣4m3,
则物体的密度:
ρ===2.5×103kg/m3;
(3)由乙图可知,当物体从开始露出到完全露出所需的时间:
t=3s﹣2s=1s,
当物体从完全浸没到完全露出时容器内液体下降的高度:
Δh===0.02m,
因此从完全浸没到完全露出时物体上升的高度:
h'=h﹣Δh=0.08m﹣0.02m=0.06m,
即物体上升0.06m所需的时间为1s,因此物体上升速度:
v===0.06m/s,
由乙图可知,前2s内测力计的示数不变,这段时间物体上升的距离为:
h1=vt1=0.06m/s×2s=0.12m,
则物体未露出水面前,容器中水的深度为:
H1=h+h1=0.08m+0.12m=0.2m,
当0≤t≤2s时,水对容器底部的压强p=ρ水gH1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
当2s<t≤3s时,水面下降的速度为:v'===0.02m/s,
此时容器中水的深度为:H2=H1﹣v'(t﹣2s)=0.2m﹣0.02m/s×(t﹣2s)=0.24m﹣0.02m/s×t,
水对容器底的压强为:p=ρ水gH2=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.24m﹣0.02m/s×t)=2400﹣200t(Pa)。
答:(1)物体的质量为0.5kg;
(2)物体的密度为2.5×103kg/m3;
(3)当0≤t≤2s时,水对容器底部的压强p=2000Pa;当2s<t≤3s时,水对容器底的压强p=2400﹣200t(Pa)。实验次数
物重G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1
0.3
66.7%
2
3
0.1
1.3
0.3
76.9%
3
3
0.1
2
0.2
实验次数
物重G/N
提升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
2
0.1
1
0.3
66.7%
2
3
0.1
1.3
0.3
76.9%
3
3
0.1
2
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