2021中考物理专题复习 专题2.2 填空题(力学)(解析版
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【迎战中考】2021年物理二轮之试卷题型解密(通用版)
填空题是客观题中最广泛的基本题型,主要考查物理的基本知识、基本概念和基本技能,属于对基础知识的考查形式,故题目难度一般不会太高,属于中低档难度题。填空题的“题干”提出问题,告诉学生要解答的问题,“选项”作为试题的主要内容(分为给出选项和未给出选项两个大类),可以考查一个或多个知识点,学生通过对备选选项的分析和理解,找出正确答案。由此看来,解答填空题,除了应该具备完整、扎实的基本知识外,还应对选择题的常考知识点和考查方式熟练掌握。下面对选择题常考内容进行分类说明:
填空题主要考察考生对基础知识的掌握和基本概念的理解,只要做到认真审题,看清题意,再联想学过的相关知识,一般比较容易找到答案。
从近几年中考试卷来看,计算类问题比例相对减少,但文字性表述题型比例大大提高,从命题者的角度分析,这一点意在这一点意在充分发挥中考试题的导向作用,因为现代社会的开放性,对每个人的交流与合作能力都提出了更高的要求。
填空题答题技巧和方法可以从以下几个方面入手:(1)直接法;(2)计算法;(3)分析判断法;(4)探究实验法。
1.力学部分填空题常见考试内容有:长度测量、运动相对性、速度与平均速度、质量与密度的概念、质量测量(天平的使用)、力的概念、重力、弹力、力的测量、摩擦力、力与运动的关系、牛顿第一定律、惯性、二力平衡、压强的概念、压强的简单计算、液体压强的概念与简单计算、大气压强的概念与应用、流体压强、浮力的概念、浮力的测量、浮力的简单计算、阿基米德原理、物体沉浮、功的概念与计算、功率的概念与计算、动能与势能概念、机械能的转化、杠杆、滑轮、机械效率与简单计算等。
2.力学部分填空题在整个选择题中占有较大比例,属于必考内容。常见考查内容除了考查对这些知识点理解、认识程度外,更多的是如何利用所学知识点分析、判断和解释我们看到的现象,力学部分涉及到上述概念的计算问题,但这些计算均属于概念的应用与简单计算。
技巧一:直接法
直接法是根据考生对物理概念、规律及物理方法掌握程度,直接判断答案进行解答的题型。直接法可以直接、有效地查考学生对知识的掌握程度,此类考题所占比例较大。这种题型一般会给出备选选项,答题时一定要准确填入备选选项,当然,这类试题中的备选内容也给考生提供了参考依据和思路;对没有给出备选选项的考题,考生一定要根据所学内容和知识,前后读通整个句子,同样可以找出答案,答案要简洁、准确,考生也可以根据给出“空”的长度判断答案的内容。
【典例】(2020·甘肃省临夏)2019年6月23日,我省首条轨道交通线路﹣﹣兰州地铁I号线正式开通试运营,标志着我省正式进人“地铁时代”。如图所示,小丽乘坐新地铁,她发现地铁严禁携带有“异味”的物品,这是因为“异味”物品的分子发生了 现象,充满了整个密闭空间,影响其他乘客;地铁启动时,她看见墙上的广告牌快速向后飞去,这是以 为参照物的。
【答案】扩散;地铁。
【解析】(1)高铁严禁携带有“异味”的物品,是因为物品的“异味”分子在不停地做无规则运动,发生了扩散现象,使“异味”充满了整个密闭空间,影响其他乘客;
(2)地铁启动时,小丽看见墙上的广告牌快速向后飞去,广告牌相对于地铁的位置在发生变化,是以小丽乘坐的地铁为参照物。
故答案为:扩散;地铁。
【跟踪练习】
1.(2020•沈阳)如图所示是一种可在电梯井中沿竖直通上下运行的电梯,人随底板水平的电梯箱一起上做匀速直线运动时,以 为参照物,人是静止的;此时人 (选填“不受”或“受到”)摩擦力作用。人在随电梯箱一起向上匀速运动时,他的机械能将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】电梯箱底板;不受;增大。
【解析】(1)人随底板水平的电梯箱一起上做匀速直线运动时,以电梯箱底板为参照物,人的位置不变,处于静止状态;
(2)人和电梯箱底板之间没有相对运动,或相对运动趋势,不存在摩擦力;
(3)人在随电梯籍一起向上匀速运动时,速度不变,高度增加,所以自行车的动能不变,重力势能增加;所以机械能增大。
故答案为:电梯箱底板;不受;增大。
2.(2020•沈阳)在赛车比赛中,有时尽管赛车手紧急刹车,但赛车由于 要保持原来的运动状态,会继续向前一距离才能下来。通常赛车在快速行驶时车体会向上“飘”,为避免此现象发生,在赛车的尾部安装上尾翼(又叫气流偏导器),形状如图所示。它运用了在气体中流速越大的位置,压强越 (选填“大”或“小”)的原理。
【答案】惯性;小。
【解析】(1)在赛车比赛中,有时尽管赛车手紧急刹车,但赛车由于惯性要保持原来的运动状态,会继续向前一距离才能下来;
(2)由于气流偏导器上表面平直,下表面凸起,所以当跑车高速行驶时,流过气流偏导器上方的空气速度较小、压强较大;而流过下方的空气速度较大、压强较小,向下的压强差会增加轿车对地面的压力,提高车轮的抓地性能。
故答案为:惯性;小。
3.(2020·恩施)弹簧测力计在使用前要注意观察指针是否在______,来回拉动挂钩无异常后,将石块挂在测力计下,静止时如图所示。挂钩对弹簧的拉力大小是______N。根据力的作用是相互的和______的知识,可得知石块所受重力大小。
【答案】(1)零刻度线上;(2)3.6;(3)二力平衡。
【解析】使用弹簧测力计之前,应该搞清楚量程、分度值,并注意观察指针是否在零刻度线上。
如图所示弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数即挂钩对弹簧的拉力大小是3.6N。
挂钩对弹簧的拉力与弹簧对挂钩的拉力是一对相互作用力;挂钩对对石块的拉力与石块对挂钩的拉力又是一对相互作用力;而石块的重力与挂钩对对石块的拉力是一对平衡力。所以可以根据力的作用是相互的和二力平衡的知识,可得知石块所受重力大小。
技巧二:计算法
计算法是利用所学物理知识、物理规律进行简单计算,通过计算考查考生对物理规律的掌握程度和计算推力能力。此类考题属于简单计算,本专题中,常见于平均速度计算、物质密度的计算、功与功率的计算、二力平衡相关计算、压强计算、浮力计算、杠杆计算、机械效率计算等。
【典例】(2020·淮安)在测量酒精密度的实验中,用调节好的天平测出酒精和烧杯的总质量m1=64g:将烧杯中的一部分酒精倒入量筒内,如图甲所示,量筒内酒精的体积V= cm3;接着测量剩余酒精和烧杯的总质量m2,天平平衡时,所用砝码质量及游码位置如图乙所示,则m2= g,根据测量结果计算出酒精的密度ρ= g/m3。
【答案】40;31.2;0.82。
【解析】(1)量筒的分度值为1mL,量筒内酒精的体积为V=40mL=40cm3;
(2)标尺的分度值为0.2g,剩余酒精和烧杯的总质量m2=20g+10g+1.2g=31.2g;
(3)酒精的质量m=m1﹣m2=64g﹣31.2g=32.8g,
酒精的密度为:ρ===0.82g/cm3。
故答案为:40;31.2;0.82。
【跟踪练习】
1.(2020·朝阳)烧杯和盐水的总质量为102.6g。将适量的盐水倒进量筒中,如图甲所示:烧杯和剩余盐水的总质量如图乙所示。则盐水的密度为___________ kg/m3。
【答案】。
【解析】由图甲知,量筒的分度值为2mL,盐水的体积为64mL;由图乙知,标尺的分度值0.2g,剩余盐水和烧杯的总质量为
则盐水的密度为。
2.(2020·天水)小满用水平力推水平地面上的物体,物体的v﹣t图象如图所示,
(1)物体在0~1s处于 状态。
(2)物体在第2s的速度是 m/s;
(3)物体在4~6s内通过的路程是 m。
【答案】(1)静止;(2)0.5;(3)2。
【解析】(1)由图可知,物体在0~1s的速度为0,处于静止状态;
(2)由图可知,物体在第2s的速度是0.5m/s;
(3)物体在4~6s的速度为1m/s,由v=可知,物体在4~6s内通过的路程是:s=vt=1m/s×2s=2m。
故答案为:(1)静止;(2)0.5;(3)2。
3.(2020·绥化)水平地面上,放着一个重是60N,底面积是0.2m2的物体,物体对地面的压强是 Pa;用10N的水平推力,使它做匀速直线运动,此时它受到的摩擦力大小是 N;当推力增大到15N时,该物体受到的摩擦力 。(填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】300;10;不变。
【解析】(1)物体对地面的压力:F=G=60N,
物体对地面的压强:p===300Pa;
(2)因物体在水平地面上做匀速直线运动,物体受到的摩擦力和水平推力是一对平衡力,
所以,地面对物体的摩擦力f=F推=10N;
(3)当将推力增大到15N时,因压力大小和接触面的粗糙程度不变,所以物体受到的摩擦力不变,仍为10N。
故答案为:300;10;不变。
4.(2020·咸宁)如图所示,质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的35%,则她上半身的重力约为 N,她在一段时间内做了40个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3m,则她在这段时间克服重力做的功约为 J。
【答案】175;2100。
【解析】该同学的重力:G=mg=50kg×10N/kg=500N,
她上半身的重力:G上=35%G=35%×500N=175N,
做一次仰卧起坐克服重力做的功:W=G上h=175N×0.3m=52.5J,
做了40个仰卧起坐克服重力做的功:W′=40W=40×52.5J=2100J。
故答案为:175;2100。
5.(2020·临夏)如图所示,在不计绳重和摩擦的情况下,用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6N的物体,物体上升0.4m所用时间为4s。此过程中拉力的功率为 W,滑轮组的机械效率为 。
【答案】0.72;83.3%。
【解析】(1)由图知,n=3,拉力端移动距离s=3h=3×0.4m=1.2m,
由图知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.4N,即拉力F=2.4N,
拉力做的总功:W总=Fs=2.4N×1.2m=2.88J,
拉力做功功率:P===0.72W;
(2)拉力做的有用功:W有用=Gh=6N×0.4m=2.4J,
滑轮组的机械效率:η==×100%≈83.3%。
故答案为:0.72;83.3%。
6.(2020·天水)如图甲所示,水平放置的方形容器里有一个重为8N、棱长为10cm的正方体物块M,M与容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示(g=10N/kg),则:当t=140s时,物块M在水中处于 (选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态;当t=140s时,水对容器底部的压力大小是 ;图乙中a的值是 ;40~140s时段,浮力对物体做功是 。
【答案】漂浮;15N;8cm;0.32J。
【解析】(1)正方体物块M的体积:V=L3=(0.1m)3=0.001m3;
物块M的质量:m===0.8kg;
物块M的密度:ρM===0.8×103kg/m3<1.0×103kg/m3;
即物块的密度小于水的密度,
由图象可知:当t=140s时,水的深度为h=12cm,大于正方体物块M的棱长为10cm;
则根据浮沉条件可知此时物块在水中处于漂浮状态;
(2)当t=140s时,注入水的体积:V水=vt=5mL/s×140s=700mL=7×10﹣4m3,
则注入水的重力:G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×7×10﹣4m3=7N;
因容器为方形容器,且此时物块处于漂浮状态,
所以此时水对容器底部的压力:F=G水+GM=7N+8N=15N;
(3)由图象分析可知,当t=40s时,物块M刚好处于漂浮状态,则F浮=GM=8N,
根据F浮=ρ水gV排可得此时物块M排开水的体积:
V排===8×10﹣4m3=800cm3,
由V排=SMh浸可得,此时水的深度:a=h浸===8cm;
(4)在40﹣140s时段,物块M上升的高度(等于水面上升的高度):h′=12cm﹣8cm=4cm=0.04m,
则该过程中浮力对物体做功:W=F浮h′=8N×0.04m=0.32J。
故答案为:漂浮;15N;8cm;0.32J。
技巧三:分析判断法
分析判断法是无法直接通过所学知识给出答案,需要考生进行分析、判断,有的题型还需要进行推理论证才能得到答案的题型。这类考题要求考生具有较高知识能力,并具有分析判断能力、计算能力,是考题中难度较高的一种类型。
【典例】(2020·黑龙江)一个小球质量为0.2kg,漂浮在水面上,它受到的浮力是 N,排开水的体积是 m3.(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
【答案】2;2×10﹣4。
【解析】小球漂浮,则小球受到的浮力等于其重力:F浮=G木=mg=0.2kg×10N/kg=2N;
根据阿基米德原理公式F浮=ρ水gV排可知,
小球排开的水的体积为:V排===2×10﹣4m3。
故答案为:2;2×10﹣4。
【跟踪练习】
1.(2020·十堰)为了检验“浸没在液体中的固体所受浮力与固体形状有关”的猜想是否正确,小明选用了弹簧测力计、细线、装有适量水的大烧杯和50g橡皮泥块。
(1)将橡皮泥块捏成长方体,用细线系住挂在弹簧测力计上浸没于水中,弹簧测力计示数为0.3N,这时橡皮泥块受到水的浮力为_______N(g取10N/kg)。
(2)取出橡皮泥块捏成圆柱体,再浸没于水中的不同深度,弹簧测力计示数均为0.3N,说明:浮力的大小与物体浸没的深度______(选填“有关”或“无关”)。
(3)小明的实验证明,上述猜想是_____(选填“错误”或“正确”)的。
【答案】(1)0.2;(2)无关;(3)错误。
【解析】(1)将橡皮泥块捏成长方体,用细线系住挂在弹簧测力计上浸没于水中,弹簧测力计示数为0.3N,这时橡皮泥块沿竖直方向在向上的弹簧拉力、向上水的浮力及向下的重力作用下平衡,则受到水的浮力为
(2)物体所受浮力与其排出液体的体积有关,取出橡皮泥块捏成圆柱体,再浸没于水中的不同深度,弹簧测力计示数均为0.3N,此时浮力仍为0.2N,故说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(3)小明的实验中改变了橡皮泥的形状,但其质量不变,实心体的体积不变,浸没在水中后弹簧的拉力也不变,故所受水的浮力不变,故可证明关于“浸没在液体中的固体所受浮力与固体形状有关”的猜想是错误的。
2.(2020·苏州)Phyphox是一款功能强大的物理实验手机软件,其中的AcousticStopwatch功能能够自动记录下所接收到的两次响声之间的时间间隔:当手机接收到第一次响声时便自动计时,当再次接收到响声时计时自动停止(类似于使用秒表时的启动和停止),由于对声音的响应非常灵敏,计时可精确到0.001s。
甲、乙两人使用手机在空旷安静的广场上测量声音的传播速度。他们分别站于间距测量值为s的A、B两处,打开手机软件做好计时准备。甲先在手机边击掌一次,乙听到击掌声之后,也在手机边击掌一次。查看甲、乙两手机均有效记录下了两次掌声的时间间隔,分别为t甲、t乙.
(1)若已知空气中的声速为340m/s,0.001s内声音的传播距离为 m;
(2)本实验中两手机所记录的时间大小关系是t甲 t乙(>/=/<);
(3)测得空气中声音的传播速度v声= 。(用s、t甲、t乙表示)
【答案】(1)0.34;(2)>;(3)。
【解析】(1)声音的传播距离为s=vt=340m/s×0.001s=0.34m;
(2)由记录过程知,t甲比t乙多记录声音传播的时间,故t甲>t乙;
(3)从A到B处声音的传播的时间为:t=,测得空气中声音的传播速度v声=测得空气中声音的传播速度v声==。
故答案为:(1)0.34;(2)>;(3)。
3.(2020·哈尔滨)某小组同学想测量铅球的密度,准确测得铅球的质量后,测量体积过程如图所示,则测得的体积比真实值 ,测得的密度比真实值 。
【答案】偏大;偏小。
【解析】在测量铅球体积的方案中,当铅球从水中取出时,铅球表面不可避免地沾有水,故导致加入容器中水的体积大于铅球的实际体积,质量的测量值准确,根据ρ=可知,测出的密度值会偏小。
故答案为:偏大;偏小。
4.(2020·齐齐哈尔)如图所示,一个木箱放在各处粗糙程度均相同的水平地面上,对木箱施加一个水平向右、大小为15N的拉力,使木箱水平向右做匀速直线运动,则此过程中木箱受到的摩擦力为 N,方向水平向 (选填“左”或“右”)。
【答案】15;左。
【解析】对木箱施加一个水平向右、大小为15N的拉力,使木箱水平向右做匀速直线运动,此时木箱处于平衡状态,拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以摩擦力为15N;木箱水平向右做匀速直线运动,则摩擦力的方向是水平向左的。
故答案为:15;左。
5.(2020·镇江)如图1所示,吸管A插入杯中,吸管B管口贴在A管上端,往B管中吹气,A管中水面将上升,这是因为A管口处气体压强变_____。图2是探究影响液体内部压强因素的实验装置,将金属盒向下移动,观察到U形管两边液面的高度差h变大,表明金属盒所在处水的压强变_____,说明了液体内部压强与_____有关。
【答案】(1)小;(2)大;(3)深度。
【解析】往B管中吹气,吸管A上方空气的流速增大,压强变小,在烧杯中水面上方大气压的作用下,A管水上升或有水喷出。
金属盒浸没在水中时的深度增加,U形管两边液面的高度差变大,所以在液体密度一定时,液体越深,液体压强越大,所以液体的压强跟液体的深度有关。
6.(2020·临夏)2019年12月,中国第一艘国产航母(命名为“中国人民解放军海军山东舰“)在海南三亚某军港交付海军,山东舰在海面上快速匀速航行时,所受海水的浮力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)重力;若航母速度不变,航母上许多舰载机起飞后,航母的总动能 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】等于;变小。
【解析】(1)因为航母在水面航行时,处于漂浮状态,
所以它受到的浮力等于它的总重力;
(2)舰载机从航母上起飞后,航母的质量减小,速度不变,动能变小。
故答案为:等于;变小。
7.(2020·东莞)2020年5月5日,长征五号B运载火箭首飞任务取得圆满成功(如图所示),实现空间站阶段飞行任务首战告捷,拉开我国载人航天工程“第三步”任务序幕。火箭在加速升空时,动能 ,重力势能 (两空均选填“变大”、“变小”或“不变”,忽略燃料质量的损耗);“柔性充气式货物返回舱试验舱”本质是带有“充气热盾”的飞船,膨胀起来的充气外壳能把飞船进入大气层的动能转化为 能,从而减小飞船速度,保护飞船不受损害。
【答案】变大;变大;弹性势。
【解析】火箭加速升空过程中,卫星的质量不变、速度增大,动能增大;质量不变、高度增大,重力势能增大;
膨胀起来的充气外壳发生弹性形变,能把飞船进入大气层的动能转化为弹性势能,从而减小飞船速度,保护飞船不受损害。
故答案为:变大;变大;弹性势。
8.(2020·广州)如图所示,以硬尺上某位置为支点O,在尺上挂一重3N的物体M,尺在竖直向上的拉力F作用下保持水平静止,尺的质量不计。
(1)O在______dm刻度线处;
(2)画出F的力臂______。
【答案】(1)1;(2)如图。
【解析】(1)由题图可知,要使尺保持水平静止,则支点O可能在力F的左侧,或物体M的右侧;当支点O在力F的左侧时,设支点距离力F的位置为L,由杠杆的平衡条件可得
带入数据,解得
即O在1dm刻度线处。
当支点O在物体M的右侧时,设支点距离力物体M的位置为,由杠杆的平衡条件可得
带入数据,解得;不符合题意,舍去。
(2)由于O在1dm刻度线处,所以F的力臂如图所示:
。
技巧四:实验探究法
实验探究类题目多数是填空题,此类考题也是考试重点,要求在所学物理知识和规律基础上,通过实验或探究活动,达到认知规律、验证规律的目的。在解答此类问题时,只要抓住实验探究活动目的这条主线,按照所学知识,一般不难解答。此类考题不属于实验探究题,只是利用实验探究过程来考查考生对相关知识的掌握。
【典例】(2020·黄石)在课外活动中同学们举行爬杆比赛,有同学沿竖直竹竿匀速向上爬,该同学匀速上爬时受到的摩擦力方向为竖直______(选填“向上”“向下”)。取一个瓶子,装入适量的水,再取一根两端开口带刻度的细玻璃管,使玻璃管穿过橡皮塞插人水中。从管子上端吹人少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口上方如图,如果你拿着它从一楼上到六楼时会观察到细玻璃管里的水面______(选填“上升”“下降”或“不变”)。乘坐观光电梯时,透过玻璃看到户外树木向上运动,说明观光电梯在______(选填“上升”“下降”或“静止”)。
【答案】(1)向上;(2)上升;(3)下降。
【解析】匀速上爬时,该同学在竖直方向上受重力和摩擦力,两个力平衡,方向相反,所以摩擦力方向竖直向上。
若拿着瓶子从一楼上到六楼时,由于高度增加,大气压减小,则瓶内的气压高于瓶外大气压,故细玻璃管里的水面上升。
乘坐观光电梯时,透过玻璃看到户外树木向上运动,说明观光电梯的位置相对于地面发生了变化,则观光梯向下运动,即观光梯正在下降。
【跟踪练习】
1.(2020·无锡)如图所示,在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中。
(1)需将小车从斜面的同一位置由静止释放,以保证小车到达水平面时的 相同。
(2)让小车先后在铺有锦布、木板和玻璃板的水平面上滑行,最后所停的位置分别如图中的小旗1、2、3所示。由此可知,小车受到的阻力越小,小车运动的路程 ;我们可以通过小车所受阻力减小时其运动路程变化的趋势,推理出阻力减小到零时,运动的小车将 。
【答案】(1)速度;(2)越远;匀速直线运动。
【解析】(1)实验中每次均让小车从斜面的同一位置由静止释,是为了使小车运动到斜面底端时的速度相等;
(2)让小车先后在铺有锦布、木板和玻璃板的水平面上滑行,小车通过的距离不同,由实验知:接触面越光滑,阻力就越小,小车运动的距离就越远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢;如果运动的小车不受力时,小车的运动状态将不会改变,则它将做匀速直线运动。
故答案为:(1)速度;(2)越远;匀速直线运动。
22.(2020·哈尔滨)如图,小车从斜面上滑下后。在足够长的光滑水平木板上运动,从A点运动到B点所用时间为0.8s,则小车这段时间内运动的速度为 m/s(结果保留一位小数),小车经过B点后的运动情况是 。
【答案】43.8;速度逐渐变小直到静止。
【解析】(1)由图知:sAB=40.0cm﹣5.0cm=35.0cm;
小车AB段的平均速度:vAB==≈43.8cm/s;
(2)小车经过B点后速度逐渐变小,最后静止。
故答案为:43.8;速度逐渐变小直到静止。
3.(2020·鄂州)物理创新小组在某次实践活动中,采集了一块矿石(矿石不吸水),想测出矿石的密度。
(1)在测量体积之前,要观察量筒的______;
(2)测量过程的情景如下图,其中测质量时有一处操作有误,那么正确且合理测量质量的操作顺序为______;根据所测的数据,算出矿石的密度为______g/cm3(保留一位小数即可)。
【答案】(1)量程和分度值;(2)DAC;(3)。
【解析】(1)用量筒测量矿石的体积时,首先要观察量筒的量程和分度值。
(2)测量质量的操作顺序为先将游码归零,调节横梁平衡,将矿石放在左盘,右盘放砝码,若此时不平衡,应增减砝码或移动游码,不能再调节平衡螺母,故B错误,则测质量的操作顺序为DAC。
由C可知,矿石的质量由排水法测量矿石的体积,量筒的分度值为,则矿石的体积
根据密度公式可得矿石的密度。
4.(2020·赤峰)如图所示,物体A放在粗糙程度不变的水平台面上,用细线通过定滑轮与装有沙子的小桶相连,小桶和沙子的总重力为20N时,物体A恰好做匀速直线运动(忽略细线与滑轮之间的摩擦)。物体A做匀速直线运动过程中受到的摩擦力是______N,方向________,小桶和沙子的总机械能将_____(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)20;(2)水平向左;(3)变小。
【解析】 小桶和沙子的总重力为20N,使用定滑轮不能改变力的大小(忽略细线与滑轮之间的摩擦),则物块受到的拉力大小为20N;因为物块做匀速直线运动,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,所以滑动摩擦力的大小为20N,方向水平向左。
小桶和沙子匀速下降的过程中,质量不变,高度减小,所以重力势能减小,速度不变,动能不变,故机械能变小。
5.(2020·广州)小明想探究图甲中的膜被不同粗细的针(表)刚刺破时所受压强是否相等。A针对膜的压力F随时间变化,膜刚被刺破时,压力达到最大值,F-t图象如图乙所示。
针的编号
A
B
针与膜接触面积/m2
(1)膜刚被刺破时,A针对膜的压力FA为______N,压强为______Pa;
(2)t1至t2这段时间,A针对膜的压强是变大、变小还是不变______?
(3)B针刚刺破图甲中的膜时,测得针对膜压力为3.5N,此时B针对膜的压强为,则______(选填“>”“=”“<”)。
【答案】(1)0.7;(2);(3)变大;(4)=。
【解析】(1)由图乙A针对膜的压力F随时间变化的图像可知,膜刚被刺破时,A针对膜的压力FA为0.7N。
表格中已知A针与膜的接触面积,则A针对膜的压强
(3)由图乙可知,在t1至t2这段时间内,A针对膜的压力在变大,但是受力面积不变,根据可知A针对膜的压强是变大。
(4)表格中已知B针与膜的接触面积,则B针对膜的压强
则A、B针对膜的压强关系=。
6.(2020·鄂州)在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,小芳设计的实验步骤如图所示,按照A、B、C、D的顺序进行测量。小华认为,为了减小实验误差,可以进一步优化实验步骤,他将A、B、C、D重新排序。你认为小华的测量顺序应该是______,此实验得出的结论是______。
【答案】(1)DABC;(2)物体浸在液体中所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力。
【解析】在这个探究中,应先测出空小桶的重力,再测物体的重力,然后将物体浸入溢水杯的水中,用小桶接住排出的水,最后测出小桶和接入水的总重力。所以重新排序应为:DABC。
此实验的结论是:物体浸在液体中所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力。
7.(2020·安顺)小明在实验室看到一科学玩具﹣﹣牛顿摆,如图1甲所示,它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成,每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上,并紧挨着排列在同一水平直线上。拉起最左侧的钢球,释放后,它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球,仅把最右侧的钢球撞出,其他球几乎静止不动。
这引发了小明的思考:为什么碰撞后仅有一个球摆动,而其余球仍然保持静止?于是他提出问题:被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关?接着他作出以下猜想:
I.可能与撞击球撞击时的速度大小有关
II.可能与撞击球的数量多少有关
将牛顿摆等效为单摆模型,如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形,五个钢球自左向右标为A﹣E球。若不考虑能量损失,请回答下列问题:
(1)将A球作为撞击球拉至一定的高度(保持细线绷直),释放后,A球向右摆动过程中,将 能转化为动能。
(2)探究猜想I时,为了改变撞击球撞击时的速度,你的操作办法是: 。释放后,当钢球发生碰撞时,仅有E球被撞出,由此可判断:被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度 (选填:“有关”或“无关”)。
(3)通过上述实验,小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出,于是他向老师请教,老师说:牛顿摆的钢球间发生碰撞时,撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球,所以最终只有一个钢球被撞出。根据老师的讲解,小明继续探究猜想II,将A.B两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放,A、B球向右摆动并与C球相撞,则此时可观察到的现象是如图2中的 (选填:“甲”、“乙”或“丙”);请闸述你选择的理由: 。
【答案】(1)重力势;(2)将A球拉至不同的高度有静止释放;无关;(3)乙;撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球。
【解析】(1)释放后,A球向右摆动过程中,高度减小,速度变大,重力势能转化为动能;
(2)探究被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关时,需要改变撞击球的速度的大小,即将A球拉至不同的高度有静止释放;
当钢球发生碰撞时,仅有E球被撞出,这表明被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度无关;
(3)将A、B两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放,由于在撞击的过程中,撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球,所以会有两个球被弹起,故乙正确。
故答案为:(1)重力势;(2)将A球拉至不同的高度有静止释放;无关;(3)乙;撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球。
8.(2020·黑龙江)在”探究杠杆平衡条件”的实验前,如图甲,杠杆不在水平位置平衡,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 移动。实验中,如图乙,在A点用弹簧测力计施加一个竖直向上的力,在B点施加一个最小为 N的力,才能使杠杆在水平位置重新平衡。
【答案】左;1。
【解析】(1)杠杆不在水平位置,右端向下倾斜,则重心应向左移动,故应向左调节左端或右端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;
(2)由图可知弹簧拉力计的示数为3.0N,设杠杆的一个刻度为L,则拉力的力臂为2L;B点施加力的力臂为6L,根据杠杆平衡的条件可得,在B点施加一个最小为F2===1N。
故答案为:左;1。
一、机械运动
1.(2020·天水)为全力打赢新冠肺炎疫情防控阻击战,2020年2月2日凌晨,空军出动8架大型运输机,分别从沈阳、兰州、广州、南京起飞,向武汉紧急空运医疗队员和物资。运输机从机场起飞时,以地面为参照物,运输机是 (选填“静止”或“运动”)的;使运输机起飞获取的升力是利用了流体流速大的位置压强 的原理。
【答案】运动;小。
【解析】(1)运输机是被研究的对象,运输机从机场起飞时,运输机和地面之间发生了位置的变化,所以以地面为参照物,运输机是运动的。
(2)运输机的机翼上方空气流速大、压强小,机翼下方空气流速小、压强大,起飞时产生向上的升力,所以使运输机起飞获取的升力是利用了流体流速大的位置压强小原理工作的。
故答案为:运动;小。
2.(2020·武威)2019年6月23日,我省首条轨道交通线路——兰州地铁1号线正式开通试运营,标志着我省正式进入“地铁时代”。如图所示,小丽乘坐新地铁,她发现地铁严禁携带有“异味”的物品,这是因为“异味”物品的分子发生了______现象,充满了整个密闭空间,影响其他乘客;地铁启动时,她看见墙上的广告牌快速向后飞去,这是以______为参照物的。
【答案】(1)扩散;(2)车厢。
【解析】地铁严禁携带有“异味”的物品,这是因为“异味”物品的分子在不停地做无规则运动,发生了扩散现象。
地铁启动时,她看见墙上的广告牌快速向后飞去,广告牌相对于车厢发生位置的变化,以车厢为参照物。
3.(2020·东莞)近年来电动平衡车深受年轻人喜爱,已悄然成为生活中一种新的交通时尚。如图所示,平衡车的踏板上都刻有花纹,目的是 。人驾驶该车在水平路面匀速前进时,以平衡车为参照物,人是 (选填“静止”或“运动”)的。如果突然刹车,由于惯性身体会向 (选填“前”或“后”)倾倒,危害生命安全。
【答案】增大摩擦力;静止;前。
【解析】平衡车的踏板上都刻有花纹,在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
人驾驶该车在水平路面匀速前进时,人和平衡车之间的位置不发生变化,所以,以车为参照物,人是静止的,
刹车后,由于惯性还要保持原来的运动状态,不能立刻停下来,所以身体会向前倾倒,危害生命安全。
故答案为:增大摩擦力;静止;前。
4.(2020·龙东)如甲图所示,木块的长度 cm:乙图所示,弹簧测力计示数 N。
【答案】5.25;1.2。
【解析】刻度尺读数时要估读到分度值的下一位。由图甲可知,刻度尺的分度值为1mm,故木块的长度为5.25cm。图乙中弹簧测力计的分度值为0.2N,故弹簧测力计的示数为1.2N;
5.(2020·恩施)如图1中,铅笔的长度测量结果是______。图2中,量筒的分度值是______。在调节天平平衡时,将游码归零后,指针如图3所示,则应将平衡螺母向______调。
【答案】(1)5.30cm;(2)1mL;(3)左。
【解析】由图1可知5.30cm,刻度尺读数要注意估读。
由图2知,量筒每5mL中,有5个小刻度,所以量筒的分度值是1mL。
由图3知,在调节天平平衡时,指针向分度盘的右边偏转,应向左调节平衡螺母。
6.(2020·荆州)如所元,记录了两辆汽车在平直公路上行驶时的运动情况。图甲中汽车做______运动,其速度为______m/s;图乙中汽车10s末、20s末、30s末、40s末的速度分别为10 m/s、20m/s、30 m/s、40 m/s,通过研究发现:汽车的速度越来越大,且速度以某一规律变化。如果我们把单位时间内速度的变化量用a来表示,则图乙中汽车运动时a=______。
【答案】(1)匀速直线;(2)30;(3)1m/s2。
【解析】分析甲车在相等时间内通过路程的关系得出甲车的运动状态;根据速度公式计算出甲车的速度;分析乙车在相等时间内速度的变化量,再根据a的定义进行计算。
由图甲可知,在相同的时间内甲车通过的路程相同,因此甲车做匀速直线运动。
0∼30s内甲车通过的路程为s甲=900m,所用时间t甲=30s,所以甲车的速度
由图乙可知,在0∼40s内乙车的速度变化量为40m/s,则图乙中汽车运动时
。
7.(2020·湘潭)图中小木块的长度是 cm。
【答案】3.20。
【解析】先确定刻度尺的分度值,木块的端点没有与刻度尺的零刻度线对齐,小木块两端的对应的刻度尺示数之差等于木块的长度。
刻度尺的分度值是1mm,木块左端示数10.00cm,右端示数13.20cm,小木块的长度是13.20cm﹣10.00cm=3.20cm。
故答案为:3.20。
8.(2020·无锡)在50m赛跑中,冲刺阶段小红超越了小华,领先到达终点。在超越小华的过程中,以小华为参照物,小红是 的,若小红的最终成绩是8s,则小红的平均速度是 m/s。
【答案】运动;6.25。
【解析】(1)小红在超越小华的过程中,小红与小华之间有位置的变化,故以小华为参照物,小红是运动的;
(2)小红50m比赛时的平均速度:v===6.25m/s。
故答案为:运动;6.25。
9.(2020·淮安)如图所示,小华站在商场自动扶梯上随扶梯从二楼匀速运动到一楼,扶梯的速度为0.5m/s,扶梯的长度为6m,该运动过程她所需时间为 s。小华所受重力与扶梯台阶对她的支持力是 (选填“平衡力”或“非平衡力”)。若以小华站立的台阶为参照物,她是 的。
【答案】12;平衡力;静止。
【解析】由v=可得,该运动过程所需时间t===12s;
小华随自动扶梯匀速运动过程中,小华处于平衡状态,在竖直方向上她只受到重力和支持力的作用,所以这两个力是一对平衡力;
以小华站立的台阶为参照物,她的位置并未发生改变,所以她是静止的。
故答案为:12;平衡力;静止。
10.(2020·镇江)图1中,物块的长度为_____cm;
(2)图2中,电压表的示数为_____V;
(3)图3中,弹簧测力计的示数为_____N。
【答案】(1)2.50;(2)0.9;(3)2.2。
【解析】(1)从图1可以看到,物块左端对准零刻度线,右端对准2cm右端第5条刻度线,所以物块的长度是2.50cm。
(2)从图2可以看到,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,指针指在零刻度线往右第9条刻度,所以电压表的示数是0.9V。
(3)从图3可以看到,弹簧测力计的分度值是0.2N,指针指在2刻度往下第1条刻度线,所以它的读数是2.2N。
11.(2020·南京)南京长江五桥将于2020年底全线通车,如图所示:
(1)五桥全长约10.33______(填单位);
(2)以江面航行的船为参照物,桥上路灯是______的;
(3)通车后,一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶5min,通过的路程为______m;
【答案】(1)千米;(2)运动;(3)6000。
【解析】(1)根据生活经验可知五桥全长约10.33千米。
(2)以江面航行的船为参照物,桥上路灯相对于江面航行的船的位置发生改变,桥上路灯是运动的。
(3)汽车通过的路程s=vt=72km/h×=6km=6000m。
12.(2020·丹东)小明爸爸乘汽车前往武汉“抗疫”,汽车开动后,小明对着远去的汽车挥手作别。小明爸爸看到小明逐渐向后退去,是以______(选填“汽车”或“地面”)为参照物;而小明看到汽车的远去是以_____( 选填“汽车”或“地面”)为参照物。
【答案】(1)汽车;(2)地面。
【解析】判断一个物体是运动的还是静止的,要看这个物体与所选参照物之间是否有位置变化。若位置有变化,则物体相对于参照物是运动的;若位置没有变化,则物体相对于参照物是静止的。
小明爸爸看到小明逐渐向后退去,意思是说小明是向后运动的,小明爸爸选择的参照物是汽车。
小明看到汽车的远去,意思是说汽车是运动的,他选择的参照物是地面。
13.(2020·营口)端午节我国多地都有赛龙舟的习俗。选手用桨向后划水龙舟就能前进,说明力的作用是______的;最前面龙舟上的选手看到后面的龙舟离他越来越远是以______为参照物;某龙舟在2min内前进了540m,在这段时间内该龙舟的平均速度为______m/s。
【答案】(1)相互;(2)自己的龙舟;(3)4.5。
【解析】选手用桨向后划水,桨对水向后的力,水对桨向前的力,使龙舟前进,说明力的作用是相互的。
最前面龙舟上的选手以自己的龙舟为参照物,后面的龙舟离他越来越远。
龙舟的平均速度为。
14.(2020·赤峰)赤峰至喀左的高铁于2020年6月30日正式运营,标志着赤峰进入高铁时代。赤峰至喀左高铁线路全长为157km,C8228次列车上午11:09从赤峰站出发,12:12到达喀左站,列车在赤峰至喀左段运行的平均速度为_____ km/h(计算结果保留整数)。小明乘坐高铁去旅行,当列车开动时,他觉得站台向列车运行的相反方向运动,小明是以_______为照物进行判断的。
【答案】(1)150km/h;(2)自己乘坐的列车。
【解析】列车上午11:09从赤峰站出发,12:12到达喀左站,行驶1h3min合1.05h,则列车在赤峰至喀左段运行的平均速度为;
小明以自己乘坐的列车为参照物,站台离列车员越来越远,站台向列车运行的相反方向运动。
15.(2020·广安)甲图中物体的长度______cm,乙图中电能表的读数为______ kW·h。
【答案】(1)2.00;(2)2131.6。
【解析】图示刻度尺1cm又分为10个小刻度,故分度值为1mm;物体起始端对应的刻度值为2.50cm,末端对应刻度值为4.50cm,物体长度为4.50cm-2.50cm=2.00cm
由图可知,表盘上的数字最后一位为小数,故电能表的示数是2131.6kW·h。
16.(2020·凉山)如图所示,公交车甲和公交车乙从同一车站同时同向匀速行驶的路程随时间变化的图象,甲车速度为 km/h,若运行5min,则乙车行驶的路程是 。
【答案】36;1500m。
【解析】由s﹣t图形可知:t表示运动的时间,s表示运动的路程,
当t为2s时,甲的路程是20m,乙的路程是10m,则
甲车速度:v甲===10m/s=10×3.6km/h=36km/h,
乙车速度:v乙===5m/s,
由v=可得,运行5min,乙车行驶的路程:s=v乙t1=5m/s×5×60s=1500m。
故答案为:36;1500m。
二、质量与密度
1.(2020·襄阳)(1)在“测量小石块的密度”实验中,小强先用调节好的天平测量小石块的质量,天平平衡时右盘中的砝码质量、游码在标尺上的位置如图甲所示;然后再用量筒测量小石块的体积如图乙所示。则该小石块的质量为______g,密度为______kg/m3。
(2)若小强先利用量筒测量小石块的体积,再利用天平测量小石块的质量,那么最终测量出的小石块的密度将比小石块的真实密度______(选填“偏大”“偏小”或“一样大”)。
【答案】(1)81;(2)2.7×103 ;(3)偏大。
【解析】(1)由图甲可知,小石块的质量m=50g+20g+10g+1g=81g
由图乙可知,小石块的体积为V=70cm3-40cm3=30cm3
小石块的密度
(2)先测出了石块的体积,然后测质量,由于石块上会沾有水,所以这样测得的质量会偏大,由可知,所测的密度偏大。
2.(2020·宿迁)小明想知道橡皮的密度,进行了如下的实验。
(1)将天平置于水平台面上,移动游码至标尺的 处,若此时指针偏向中央刻度线左侧,应将平衡螺母向 调节,直到天平平衡。
(2)用天平测量橡皮的质量,天平再次平衡时,放在右盘中的砝码和游码的位置如图所示,则橡皮的质量为 g;他又用量筒和水测出橡皮的体积为8cm3,则橡皮密度为 g/cm3。
【答案】(1)零刻度;右;(2)11.2;1.4。
【解析】(1)将天平置于水平台面上,移动游码至标尺左端的零刻度处,若此时指针偏向中央刻度线左侧,说明天平的左端下沉,右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动。
(2)橡皮的质量:m=10g+1.2g=11.2g,
橡皮的密度:ρ===1.4g/cm3。
故答案为:(1)零刻度;右;(2)11.2;1.4。
3.(2020·苏州)用天平测量一石块的质量,天平平衡时所用砝码及游码如图甲所示,则石块的质量为 g。将该石块放入盛有30mL水的量筒中,液面位置如图乙所示,图中读数时视线正确的是 (a/b/c)。石块的密度是 kg/m3。
【答案】29.2;b;2.92×103。
【解析】
(1)游码标尺的分度值为0.2g,天平平衡时,物体的质量等于砝码的质量与游码示数的和,石块的质量m=20g+5g+4.2g=29.2g;
(2)量筒读数时,视线要与液柱的凹面相同,故b的读数方法正确;量筒的分度值为1mL,石块与水的总体积为40mL,量筒内装有30mL水,石块的体积为:V=40mL﹣30mL=10mL=10cm3,
石块的密度:ρ===2.92g/cm3=2.92×103kg/m3。
故答案为:29.2;b;2.92×103。
4.(2020·赤峰)小利同学做完“测量小石块密度”实验后,他想测一测鸡蛋的密度,方法步骤如下:①他先用天平测出了鸡蛋的质量,所用砝码的质量和游码的位置如图1所示,鸡蛋的质量是 g;②测量鸡蛋体积时,他发现量筒口径小,鸡蛋放不进去,于是他巧妙借助溢水杯测量出了鸡蛋的体积。他将鸡蛋放人装满水的溢水杯中,并用小烧杯接住溢出来的水,再将小饶杯中的水倒人量筒中测出水的体积,量筒示数如图2所示;③计算可得鸡蛋的密度是______g/cm3。
【答案】(3)62;(4)124。
【解析】 ①由图可知,鸡蛋的质量为;
②由图可知,量筒中水的体积即为鸡蛋的体积,鸡蛋的体积为50cm3,所以鸡蛋的密度为
5.(2020·凉山)初二年级某班一位同学用调好的天平测量一体积为8cm3的小石块的质量,当天平重新平衡时,天平右盘中的砝码和游码位置如图所示,该小石块的密度为 ;而另一位同学测得乙物体的质量是甲物体质量的3倍,若甲、乙两物体的体积比为4:3,则甲、乙两物体的密度比为 。
【答案】2.2g/m3;1:4。
【解析】(1)由图知,称量标尺的分度值为0.2g,游码显示的示数为2.6g,物体的质量为:
m=10g+5g+2.6g=17.6g;
甲的密度为:ρ甲===2.2g/m3;
(2)由题知,m甲:m乙=1:3,V甲:V乙=4:3,
甲、乙两物体的密度:ρ甲:ρ乙=:=×=×=1:4。
故答案为:2.2g/m3;1:4。
6.(2020·陕西)小明想知道消毒酒精的密度,用如图所示的家用电子秤、玻璃杯、注射器等进行测量:给玻璃杯中倒入适量酒精,测得玻璃杯和酒精的总质量为109.4g;用注射器从玻璃杯中抽取部分酒精,如图所示,其体积为 mL;剩余酒精和玻璃杯的总质量为92.2g。则酒精的密度为 g/cm3.测量结束整理器材时,小明发现电子秤显示的剩余酒精和玻璃杯的总质量减小为91.9g,其原因是酒精易 (填物态变化名称)。测量过程中闻到酒精的气味表明分子在不停地 。
【答案】20;0.86;汽化;做无规则运动。
【解析】由图可知,酒精的体积为V=20mL=20cm3;
倒入针筒中酒精的质量m=m总﹣m剩=109.4g﹣92.2g=17.2g,
酒精的密度为:ρ===0.86g/cm3;
酒精容易挥发,即酒精从液态变为气态,叫做汽化,会使得酒精的质量减小;测量过程中闻到酒精的气味表明分子在不停地做无规则运动。
故答案为:20;0.86;汽化;做无规则运动。
三、力与运动
1.(2020·菏泽)刻度尺、弹簧测力计是实验室常见的测量工具如图被测物体的长度为 cm,弹簧测力计的示数为 N。
【答案】1.68;2.6。
【解析】(1)由图知,刻度尺的分度值是1mm,被测物体的一端与刻度尺的零刻度线对齐,由图知被测物体的长度是1.68cm;
(2)该弹簧测力计的分度值是0.2N,所测物体的重力为:2N+0.6N=2.6N;
故答案为:1.68;2.6。
2.(2020·临沂)如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验步骤之一,弹簧测力计的示数为 N;若石块重2.6N,则它所受浮力为 N。
【答案】1.6;1。
【解析】由图可知,该测力计的分度值为0.1N,物体浸没在水中时测力计的示数为1.6N;
已知石块重2.6N,则由称重法可得它受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.6N﹣1.6N=1N;
故答案为:1.6;1。
3.(2020·山西)我国乒乓球制造企业已经研制生产出了无缝乒乓球。据厂家宣传,与有缝乒乓球相比无缝乒乓球弹性更强。小明选择同一厂家生产的材料、大小相同的有缝和无缝乒乓球各一个,在同一个台面上,探究其弹性的强弱。实验数据记录如下表。
由静止释放高度h1/cm
有缝乒乓球弹起高度h2/cm
无缝乒乓球弹起高度h3/cm
20
12
13
30
19
20
40
23
26
50
31
32
(1)当释放高度相同时,可根据 比较两种乒乓球的弹性。对比两组实验数据,可知 (选填“有缝”或“无缝”)乒乓球弹性更强。
(2)请根据无缝乒乓球的实验数据,在如图的坐标系中描点作出图象。分析图象可以得出结论: 。
【答案】(1)乒乓球弹起的高度;无缝;(2)见上图;在同一台面上,同一无缝乒乓球弹起的高度与由静止释放的高度成正比。
【解析】(1)当释放高度相同时,可根据乒乓球弹起的高度判断出两种乒乓球的弹性,这用到了转换法;
对比两组实验数据,当释放高度相同时,无缝乒乓球弹起高度更高,说明无缝乒乓球的弹性更强;
(2)请根据无缝乒乓球的实验数据描点画出图象,如下图所示:
由图象知在同一台面上,同一无缝乒乓球弹起的高度与由静止释放的高度成正比。
故答案为:(1)乒乓球弹起的高度;无缝;(2)见上图;在同一台面上,同一无缝乒乓球弹起的高度与由静止释放的高度成正比。
4.(2020·龙东)自行车的设计中,有很多地方利用了物理知识。如车座设计的宽大是为了减小 车把上有花纹是为了增大 。
【答案】压强;摩擦力。
【解析】车座设计的宽大是为了增大受力面积,减小压强;车把上有花纹是为了增大接触面的粗糙程度,增大摩擦力。
5.(2020·襄阳)如图甲所示,完全相同的木块A和B紧靠着平放在粗糙程度相同的水平桌面上,在12N的水平推力F1作用下,A、B一起作匀速直线运动。若将A、B叠放到该桌面上,用水平力F2拉着B使它们一起匀速运动(如图乙所示),则拉力F2=______N;此时木块A所受的摩擦力为______N。
【答案】(1)12;(2)0。
【解析】将A、B紧靠着放在水平桌面上,A、B一起作匀速直线运动,处于平衡状态,受到的推力和摩擦力是平衡力,所以摩擦力大小等于推力,即f=F1=12N
将A、B叠放到该桌面上,用水平力F2拉着B使它们一起匀速运动,接触面的粗糙程度不变,对桌面的压力也不变,因此B受到的摩擦力也不变,仍为12N,即f′=12N,AB整体处于平衡状态,拉力和摩擦力是平衡力,所以拉力F2=f′=12N。
6.(2020·咸宁)如图所示,长木板重10N,底面积为10cm2,现将其底面积的与水平桌面接触,木板静止时对桌面的压强为 Pa:在水平外力作用下推动木板缓慢向左运动,直至木板全部移到桌面,在这个过程中,木板对桌面的压强 ,木板所受摩擦力的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】1.5×104;变小;不变。
【解析】(1)木板静止时对桌面的压力F=G=10N,
受力面积S=×10cm2=×10×10﹣4m2=m2,
对桌面的压强p===1.5×104Pa;
(2)在水平外力作用下推动木板缓慢向左运动,直至木板全部移到桌面,
在这个过程中,木板对桌面的压力不变,受力面积变大,由p=可知,对桌面的压强变小;
在这个过程中,木板对桌面的压力不变,木板和桌面的接触面的粗糙程度不变,则受到的摩擦力不变。
故答案为:1.5×104;变小;不变。
7.(2020·南京)重100N的木箱放在粗糙程度相同的水平地板上,用水平推力F推木箱。F=15N时,没推动,木箱所受摩擦力为______N;F=30N时,木箱做匀速直线运动;F=50N时,木箱做加速运动,它所受摩擦力为______N;撤去F,木箱做减速运动,它所受摩擦力为______N。
【答案】(1)15;(2)30;(3)30。
【解析】用15N的水平推力推木箱,木箱静止不动,此时推力跟摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以它受到的摩擦力为15N。
F=30N时,木箱做匀速直线运动,此时推力跟摩擦力也是一对平衡力,大小相等,所以它受到的摩擦力为30N。F=50N时,木箱做加速运动,木箱对水平地面的压力和接触面的粗糙程度都没有变,所以摩擦力不变,仍为30N。
撤去F,木箱做减速运动,木箱对水平地面的压力和接触面的粗糙程度都没有变,所以摩擦力不变,仍为30N。
8.(2020·南通)5月5日,我国“长征五号B”大型运載火箭首飞成功,火箭使用液态氢作为燃料,氢能 _____(选填“是”或“不是”)清洁能源。火箭向下喷射燃气获得推力加速升空,说明力的作用是_____的,此过程中火箭受到_____(选填“平衡”或“非平衡”)力作用,搭载的试验飞船的动能将_____。
【答案】(1)是;(2)相互;(3)非平衡力;(4)增大。
【解析】氢的燃烧物为水,对环境无污染,是清洁能源。
火箭向下喷射燃气,同时燃气对火箭向上的推力作用,说明力的作用是相互的。
火箭加速升空过程,运动状态变化受非平衡力作用。
火箭加速升空过程,速度越来越大,飞船的动能将增大。
9.(2020·淮安)如图所示,在水平桌面上堆放一摞相同的书,所有书的总重力为30N,最下面书与桌面的接触面积为0.06m2,此时书对桌面的压强为 Pa。若从这一捆书中水平抽出A或B中任一本书,抽出 书更容易。此现象表明滑动摩擦力的大小与 有关。
【答案】500;A;压力大小。
【解析】(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,书对桌面的压强:p====500Pa;
(2)图中A、B两本书的粗糙程度相同,A书受到的压力小于B书受到的压力,则抽出A书时受到的摩擦力小,所以若从这一捆书中水平抽出A或B中任一本书,抽出A书更容易。此现象表明滑动摩擦力的大小与压力大小有关。
故答案为:500;A;压力大小。
10.(2020·无锡)如图,把托板盖在支座上,将小钢球放在托板上,对准支座的正上方,压住底座,向后弯曲弹性片,松手后弹性片快速打击托板,弹性片的弹性势能转化为托板的 能,托板飞出。小钢球由于具有 ,恰好落在支座内。
【答案】动;惯性。
【解析】
向后弯曲弹性片,弹性片发生了弹性形变,具有弹性势能;松手后弹性片快速打击托板,托板的速度增大、动能增大,则该过程中弹性片的弹性势能转化为托板的动能;
托板飞出时,由于小钢球具有惯性,仍然会保持原来的静止状态,则小钢球在重力作用下会向下运动,恰好落在支座内。
故答案为:动;惯性。
11.(2020·广元)如图所示,重为50N物体静止在水平桌面上,物体受到支持力和______是一对平衡力。当物体受到水平向右、大小为15N的拉力F时,物体刚好向右做匀速直线运动,此时物体受到的摩擦力为______ N;当拉力F为18N时,物体向右做加速运动,此时物体受到的摩擦力为______ N。
【答案】(1)重力;(2)15;(3)15。
【解析】根据物体的状态,判断物体的受力情况;静止的物体受到平衡力的作用,根据平衡力的特点可处理此题。
重为50N物体静止在水平桌面上,物体受到的支持力和重力是一对平衡力。
用大小为15N的力水平向左拉物体,物体向左做匀速直线运动,物体发生了相对运动,此时属于滑动摩檫力,则有f=F=15N
摩擦力的方向与拉力方向相反,即摩擦力方向水平向右。
因为影响滑动摩檫力的因素是压力的大小和接触面的粗糙程度没有发生变化,因此当把拉力F增大为18N时,则物体受到的摩擦力仍为15N。
12.(2020·泸州)泸州云龙机场用传送带为顾客运送行李,主要有水平运送和沿斜面运送两种形式,甲为水平传送带,乙为倾斜传送带,如图所示。当行李随传送带一起匀速运动时,甲传送带上的行李所受的摩擦力______(选填“等于零”或“不等于零”),乙传送带上的行李所受的摩擦力______(选填“等于零”或“不等于零”)。如果乙传送带上的行李随传送带向下做匀速运动,则行李在运动中受到的摩擦力方向沿传送带______(选填“向上”或“向下”)。
【答案】(1)等于零;(2)不等于零;(3)向上。
【解析】甲传送带上的行李做匀速直线运动,由题意可知它受到平衡力的作用,其竖直方向受到的重力和传送带的支持力为一对平衡力,假设行李在水平方向会受到摩擦力,那它在水平方向肯定会受到另一个力和摩擦力平衡,但我们找不到这个力的存在,所以假设不成立,即甲传送带上的行李所受的摩擦力为零。
乙传送带上的物体会受到重力和传送带对其的支持力,重力的方向是竖直向下的、支持力的方向和传送带垂直向上,也就是说重力和支持力的方向并不相反,所以这两个力不能平衡,而乙传送带上的行李在做匀速直线运动,所以行李肯定会受到传送带的摩擦力,在重力、支持力、摩擦力,三力共同作用下,行李处于平衡状态。
乙传送带上的物体受到重力的作用,所以该行李有沿传送带向下运动的趋势,而摩擦力总是阻碍物体的相对运动(或相对运动趋势),由此可知行李在运动中受到的摩擦力方向是沿传送带向上的。
13.(2020·河南)公安交通管理部门要求驾驶员和乘客必须使用安全带,如图 2 所示。汽车匀速行驶时,坐在座位上的乘客相对于汽车是 的。如果不系安全带,汽车一旦发生碰撞 突然停止运动,乘客由于 继续向前运动,就会与车身发生碰撞,对人身造成伤 害。行驶的汽车受到碰撞停止运动,说明力可以改变物体的 。
【答案】 静止 、惯性、运动状态
【解析】物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性;力的作用效果有两个:一是使物体发生形变,二是改变物体的运动状态。
14.(2020·江西)在探究运动和力的关系实验中,让同一小车从同一斜面同一高度自行滑下,其目的是使小车滑行至水平面时的初始速度______;此小车在粗糙程度不同的水平面上滑行的距离不同,说明力的作用效果与力的______有关。
【答案】(1)相同;(2)大小。
【解析】为了使小车滑行至水平面时的初始速度相同,让同一小车从同一斜面同一高度自行滑下。
小车在粗糙程度不同的水平面上滑行的距离不同,水平面越粗糙,小车受到的摩擦力越大,滑行距离越小,说明力的作用效果与力的大小有关。
15.(2020·天津)生活中做类似的事,从物理学的角度看其目的往往不同。剪刀、斧头用过一段时间要磨一磨,在冰壶运动中,运动员对冰面也要磨一磨(图所示)。前者的“磨”是为了增大______,后者的“磨”是为了减小冰壶与冰面之间的______。
【答案】(1)压强;(2)摩擦。
【解析】磨一磨剪刀或斧头是为了减小受力面积,从而增大压强,而冰壶运动中,运动员磨地面是为了增大冰面的光滑程度,从而减小摩擦。
四、浮力
1.(2020·武威)2019年12月,中国第一艘国产航母(命名为“中国人民解放军海军山东舰”)在海南三亚某军港交付海军,山东舰在海面上快速匀速航行时,所受海水的浮力______(选填“大于”、“小于”或“等于”)重力;若航母速度不变,航母上许多舰载机起飞后,航母的总动能______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)等于;(2)变小。
【解析】山东舰在海面上快速匀速航行时,由于漂浮,它所受浮力等于它的总重力。
若航母速度不变,航母上许多舰载机起飞后,航母的总质量减小,速度不变,航母的总动能减小。
2.(2020·东莞)如图所示,是我国自行设计和自主研制的蛟龙号载人潜水器。当蛟龙号完全进入海水中工作时,排开海水的重力是5×105N,则蛟龙号受到海水的浮力是 N;随着不断下潜,蛟龙号下表面受到海水的压强 ,受到的浮力 。(后两空均选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】5×105;变大;不变。
【解析】(1)当蛟龙号完全进入海水中工作时,排开海水的重力是5×105N,由阿基米德原理可知,蛟龙号受到海水的浮力F浮=G排=5×105N;
(2)潜水器在下潜的过程中,所处深度h变大,由p=ρgh可知,潜水器下表面受到海水的压强变大;
(3)潜水器下潜的过程中,海水的密度不变,排开海水的体积V排也不变,由阿基米德原理F浮=ρ海水gV排可知,其受到海水的浮力不变。
故答案为:5×105;变大;不变。
3.(2020·龙东)2020年6月我国深潜器在马里亚纳海沟下潜深度达10907m时,它受到水的压强是 Pa.深潜器在下潜过程中浮力 (变大、变小或不变)。(ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】1.0907×108Pa ;不变。
【解析】它受到水的压强P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg ×10907m=1.0907X108Pa; 浮力大小与排开液体的体积和液体的密度有关,与浸没的深度无关;故深潜器在下潜过程中浮力不变。
4.(2020·天门)一圆柱形塑料筒,质量和厚度不计,现将75%医用酒精(酒精和水的混合物)倒入该圆筒内,酒精的深度为h1(如图甲),然后将该装有酒精的圆筒放入水中(如图乙),当它竖直漂浮、静止时,圆筒浸入水中的深度为h2,则h1___h2(选填“>”“<”或“=”);已知水的密度为,该酒精的密度=_____(用题中的已知量表示)。
【答案】(1)>;(2)。
【解析】当装有酒精和水的混合物的圆筒竖直漂浮、静止时,酒精所受浮力 等于酒精自身的重力,酒精和水的混合物密度小于水的密度,因此h1>h2;
酒精所受浮力等于酒精自身的重力有,则酒精的密度。
5.(2020·咸宁)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两个材料相同的均匀实心正方体木块A、B,则两个木块受到的浮力FA FB(选填“>”、“=”或“<”),水对木块底面的压强pA pB(选填“>”、“=”或“<”),缸对桌面的压强是p甲 p乙(选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】>;>;=。
【解析】(1)设A的边长为a,B的边长为b,
VA=a3,VB=b3,
GA=ρgVA=ρga3,GB=ρgVB=ρgb3,
由图知,a>b,所以GA>GB,
由于AB漂浮在水面上,所以,FA=GA,FB=GB,
所以,两个木块受到的浮力FA>FB。
(2)A漂浮在水面上,FA=GA,
A漂浮在水面上,FA=F向上﹣F向下=FA向上,
所以,FA=GA=FA向上,
水对木块A向上的压力为:FA向上=GA=ρga3,
则水对木块A向上的压强为:pA===ρga,
同理,水对木块B向上的压强为:pB=ρgb,
因为a>b,所以pA>pB。
(3)A、B放入水之前,玻璃缸和水的重力都相等,容器对桌面的压力相等,压强相等;
A都漂浮在水面上,A排开水的重力等于A的重力,说明A放入前后,玻璃缸的总重不变,对桌面的压力不变,压强不变,
同理B都漂浮在水面上,B排开水的重力等于B的重力,说明B放入前后,玻璃缸的总重不变,对桌面的压力不变,压强不变,
故放入AB后,玻璃缸对桌面的压强不变,即p甲=p乙。
故答案为:>;>;=。
6.(2020·湘潭)某型号声呐,质量为6.6kg。其内部有两个完全相同的空腔,声呐每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封,密封盖质量和体积均不计,当密封盖浸泡在海水中,将逐渐被海水腐蚀,海水进入空腔导致声呐逐渐下沉。某次公海军事演习,反潜飞机向海中投入该声呐,声呐在海中静止后露出整个体积的.此时上下空腔均没有海水进入,如图甲所示;24小时后,声呐没入海中处于悬浮状态,声呐下空腔充满海水而上空腔没有海水进入,如图乙所示;再经过24小时后,声时沉入海底,上下空腔均充满海水,如图丙所示。(已知ρ海水=1.1×103kg/m3),
(1)图甲中,声呐所受浮力为 N;
(2)声呐整个体积为 m3;
(3)当声呐底部位于海面下100m深度时(未沉入海底),所受海水的压强为 Pa;
(4)每个空腔的体积为多少m3?
【答案】(1)66;(2)8×10﹣3;(3)1.1×106Pa;(4)每个空腔的体积为2×10﹣3m3。
【解析】(1)图甲中,声呐在海中静止后处于漂浮状态,根据漂浮条件可知浮力:
F浮=G声呐=m声呐g=6.6kg×10N/kg=66N;
(2)根据F浮=海水V排g可得图甲中,声呐浸没在水中的体积:
V排===6×10﹣3m3,
已知声呐在海中静止后露出整个体积的,则声呐整个体积:
V===8×10﹣3m3;
(3)当声呐底部位于海面下100m深度时所受的海水压强:
p=ρ海水gh海水=1.1×103kg/m3×10N/kg×100m=1.1×106Pa;
(4)图乙中,声呐受到的浮力:
F浮1=ρ海水gV排′=ρ海水gV=1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=88N,
根据悬浮条件可知:G总=F浮1=88N,
声呐下空腔力的海水重力:G海水=G总﹣G声=88N﹣66N=22N,
根据G=mg=ρVg可知一个空腔的容积:
V空=V海水===2×10﹣3m3。
故答案为:(1)66;(2)8×10﹣3;(3)1.1×106Pa;(4)每个空腔的体积为2×10﹣3m3。
7.(2020·南通)小明想测量校园里一块长方体校训石对水平地面的压强。他找到一些与其材质相同的小石块,用测力计、烧杯、水、细线和卷尺等进行如下实验:(g取10N/kg)
(1)使用弹簧测力计前,应检查指针是否指在____;
(2)由图示操作,测出小石块受到的浮力F浮=____N;
(3)计算出小石块的密度____kg/m3;
(4)测出校训石的长、宽、高分别为5m、1m、2m,则校训石对水平地面的压强=____Pa;
(5)校训石与地面接触的右下角是缺损的,则他测算出的压强比实际压强____。
【答案】(1)零刻度;(2)1;(3);(4);(5)偏小。
【解析】(1)使用弹簧测力计前,应检查指针是否指在零刻度线,如果没有,需要校零。
(2)小石块受到的浮力
(3)石块的重力等于空气中称量时弹簧测力计的示数,所以石块的质量
石块在水中浸没,其体积等于被它排开的水的体积
小石块的密度
(4)校训石为形状规则、密度均匀的长方体,它对地面的压强可以利用液体压强的公式来计算
(5)若校训石与地面接触的右下角有缺损,则他测算出的压强比实际压强偏小。
8.(2020·淮安)将一盛满水的烧杯置于水平桌面上,缓慢放入一质量为200g的木块,木块最终在杯中处于漂浮状态,此时木块所受浮力大小是 N,从杯中排出水的体积是 cm3,上述过程中水对杯底的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(水的密度ρ=1.0×103kg/m3.g取10N/kg)
【答案】2;200;不变。
【解析】(1)因为木块在水中静止后处于漂浮状态,
受到的浮力:F浮=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N,
木块排开水的体积:V排===2×10﹣4m3=200cm3;
(2)木块放入水中后,排开的水溢出烧杯,杯内水的深度不变,
根据p=ρgh可知,烧杯底部所受水的压强不变。
故答案为:2;200;不变。
9.(2020·沈阳)人们在端午节会吃粽子,康康把粽子放入盛有适量水的锅中,发现粽子完全浸没水中且沉在锅底,这说明粽子的密度______水的密度,此时粽子对锅底的压力______粽子受到的重力。(以上均选填“大于”、“等于”或“小于”)若粽子的体积为,则它受到的浮力为______N(,)
【答案】(1)大于;(2)小于;(3)1.5。
【解析】根据物体在液体中的浮沉条件,因为粽子完全浸没水中且沉在锅底,说明粽子的密度大于水的密度。
因为粽子浸没在水中,所以粽子受到向上的浮力,所以粽子对锅底的压力小于粽子受到的重力。
因为粽子浸没在水中,所以粽子浸入水中的体积为
粽子浸没在水中受到的浮力。
10.(2020·营口)水平桌面上有一个盛满水的溢水杯,杯中水的深度为10cm,现将一个不吸水的物块轻轻成入溢水杯中,静止时有72g水溢出,将其捞出擦干后轻轻放入完全相同且盛满酒精的溢水杯中,静止时有64g酒精溢出,则物块在酒精中受到的浮力为______N,物块的密度为______;此时酒精对容器底的压强为______Pa。(,,g取)
【答案】(1)0.64;(2)0.9×103 ;(3)800。
【解析】物体浸入酒精中,排开酒精的质量为64g,则在酒精中所受浮力为
此时排开酒精的体积为
物体浸入水中时,排开水的体积为
则排开水的体积小于排开酒精的体积。
若两个物体都漂浮,则由可知,排开不同液体重力相等且等于物体重力,而物体浸入酒精中,排开酒精的质量为64g,物体浸入水中时,排开水的质量为72g,所以两个物体不可能都漂浮。
若两个物体都完全浸入,则排开液体体积应当相等,而排开水的体积小于排开酒精的体积,所以两个物体不可能都完全浸入。
因为而排开水的体积小于排开酒精的体积,所以物体在水中漂浮,在酒精中完全浸入,故物体体积等于排开酒精的体积80cm3,物体质量等于在水中漂浮时排开水的质量72g。
所以物体密度为
此时酒精对容器底的压强为。
11.(2020·本溪)如图是“远望6号”远洋测量船,排水量为25000吨,满载时受到的浮力为______N。“远望6号”可在南北纬60度以内的任何海域航行,完成对各类航天飞行器的海上跟踪、测控任务。满载的测量船在密度不同的海域漂浮时受到的浮力______(填“相同”或“不同”)。船静止在测控点,水下3m处船体受到海水的压强为______Pa。(g取10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)
【答案】(1)2.5×108 ;(2)相同;(3)3.09×104。
【解析】满载时受到的浮力F浮=G排=m排g=25000×103kg×10N/kg=2.5×108N
满载的测量船在密度不同的海域漂浮时,浮力等于重力,重力不变,浮力不变。
水下3m处船体受到海水的压强p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×3m=3.09×104Pa。
12.(2020·通辽)如图所示我国设计建造的世界首座半潜式圆筒型海洋生活平台“希望7号”。主船体直径60m,型深27m,设计最大吃水深度19m,满载航行的排水量为2.5×104t,满载航行时的平台所受的浮力是______N。若某时平台底部所受海水的压强为1.632×105Pa,则此时平台吃水深度是______m。(已知ρ海水=1.02g/cm3,取g=10N/kg)
【答案】(1)25×108 ;(2)16。
【解析】满载时,平台的重力G=mg=2.5×104×103kg×10N/kg=2.5×108N
此时平台处于漂浮状态,所受的浮力F=G=2.5×108N
据p=ρgh得,平台此时吃水的深度。
13.(2020·福建)我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当潜水器下潜到1.0×104m深度静止时,受到海水的压强约为______Pa(ρ海水取1.03×103kg/m3,g取10N/kg);在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自重,从而上浮。
【答案】(1)1.03×108;(2)大于。
【解析】当潜水器号下潜至1.0×104m深处时,受到海水的压强
p=ρ水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×1.0×104m=1.03×108Pa
潜水器受到海水的压强为1.03×108Pa。
潜水器悬浮时,浮力等于自重,在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,自重减小,V排不变,所受浮力不变,浮力大于自重,从而上浮。
14.(2020·江西)如图所示,AB两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,由此可判断______;若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,则F甲______F乙(均选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)>;(2)>。
【解析】将AB看出整体,两物块在甲乙液体中处于漂浮状态,甲中
F浮甲=G
ρ甲gV排甲=G
乙中F浮乙=G
ρ乙gV排乙=G
ρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙
V排甲<V排乙
ρ甲>ρ乙
A物块在两种液体中排开液体的体积不变,因为ρ甲>ρ乙
由F浮=ρ液gV排可知F甲>F乙。
五、功与机械能
1.(2020·龙东)炎热的夏天,一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公路上,汽车的动能 惯性 (变大、变小或不变)。
【答案】变小;变小。
【解析】物体动能大小与物体的质量和速度有关;惯性的大小只与物体的质量有关;正在喷洒消毒液匀速行驶的汽车质量不断减小,惯性减小,速度不变,故动能减小;
2.(2020·恩施)今年6月17日,长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心升空(如图),成功以一箭三星的方式发射取得圆满成功。火箭加速上升阶段,卫星的机械能将______ (选填“增大”、“不变”或“减小”)。运载火箭常选用液氢、煤油等作燃料,选择依据主要是密度小和______等物理性质。
【答案】(1)增大;(2)热值高。
【解析】火箭加速上升阶段,卫星的高度增加,重力势能增大,卫星速度增大,动能增大,故机械能增大。
液氢、煤油具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢、煤油时,可以释放出更多的热量,故选择依据主要是密度小和热值高等物理性质。
3.(2020·恩施)国产雪龙2号极地科考破冰船配备15000kW总动力,能以2~3节的航速在冰厚1.5米的条件下连续破冰航行。2019年11月23日,雪龙2号完成了南极中山站附近的航道破冰任务。若此次破冰所用功率为6000kW,向前破冰行驶速度是3.6km/h,则破冰船产生的向前推力大约是______N。
【答案】6×106。
【解析】据P=Fv得,破冰船向前的推力。
4.(2020·荆州)2020年6月23日9时23分,我国北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心成功发射。经过8天长途跋涉、5次变轨于6月30日14时15分定点在距地球3万6千公里的地球同步轨道,标志着我国北斗三号全球卫星系统全面建成。地面测控人员是通过______对太空中卫星进行测控的,变轨是通过施加______改变其运动状态的,目前该卫星相对地球处于______状态。 大多数人造卫星沿椭圆轨道运动,卫星在远地点和近地点之间运行的过程中,从能量转化的角度看,是______的相互转化。
【答案】(1)电磁波;(2)力;(3)静止;(4)动能和重力势能。
【解析】地面测控人员通过电磁波对太空中卫星进行测控。
变轨是运动状态发生改变,必须受到力的作用。
地球同步卫星相对地球没有位置的变化,所以是处于静止状态。
卫星在远地点时,重力势能最大,动能最小,而在近地点时,重力势能最小,动能最大,所以从远地点向近地点运行的过程是动能和重力势能之间的转化。
5.(2020·天门)一颗子弹以一定的速度水平射向静止的木块(如图甲),然后子弹和木块一起以某一速度开始向右摆动(如图乙)。此过程中,子弹的动能_____,子弹和木块的内能之和_____。(选填“增大”、“减小”或“不变”)
【答案】(1)减小;(2)增大。
【解析】一颗子弹以一定的速度水平射向静止的木块,子弹和木块一起以某一速度开始向右摆动,说明子弹的速度变小了,子弹的质量不变,它的动能变小。
子弹在木块运动时,子弹受到阻力的作用,克服阻力做功,内能增加,对木块做功,内能增加,子弹和木块的内能之和增加。
6.(2020·湘潭)用20N的水平推力,将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了5m。在此过程中,购物车的重力做功 J,水平推力对购物车做功 J。
【答案】0;100。
【解析】购物车在水平地面上移动5m,没有在重力的方向上移动距离,所以重力不做功,即重力做功为0J;
推力对购物车做功:W=Fs=20N×5m=100J,
故答案为:0;100。
7.(2020·镇江)如图所示,某同学站在电梯内的电子秤上,在电梯向下匀速运动的过程中,该同学的重力势能_____,机械能_____(上述两空均选填“増大”、“减小”或“不变”)。在电梯减速停靠一楼的过程中,电子秤的示数比该同学所受重力_____。
【答案】(1)减小;(2)减小;(3)大。
【解析】在电梯向下匀速运动的过程中,该同学运动速度不变,高度减小,故其重力势能减小、动能不变,机械能减小。
在电梯减速停靠一楼的过程中,该同学也在减速,支持力大于重力,故电子秤的示数比该同学所受重力大。
8.(2020·沈阳)图中所示是一种可在电梯井中沿竖直通道上下运行的电梯,人随底板水平的电梯箱一起向上做匀速直线运动时,以______为参照物,人是静止的;此时人______(选填“不受”或“受到”)摩擦力作用。人在随电梯箱一起向上匀速运动时,他的机械能将______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)电梯箱(底板);(2)不受;(3)增大。
【解析】人随底板水平的电梯箱一起向上做匀速直线运动时,以电梯箱为参照物,人相对于电梯厢的位置没有改变,人是静止的。
此时,人处于平衡状态,受到重力和支持力,没有受到摩擦力的作用。
人在随电梯箱一起向上匀速运动时,质量不变,速度不变,动能不变,高度变大,重力势能变大,机械能变大。
9.(2020·丹东)如图,滚摆下降过程中,滚摆的_____能转化为_____能。滚摆上下往复运动过程中,其每次上升所能达到的高度越来越低,滚摆在运动过程中的机械能_______( 选填“增加”、“减少”或“不变”)。
【答案】(1)重力势;(2)动;(3)减少。
【解析】滚摆在下降过程中,高度逐渐减小,重力势能减小,速度越来越大,动能增大,滚摆的重力势能转化为动能。
滚摆上下往复运动过程中,要克服阻力做功,部分机械能转化为内能,故总的机械能减少。
10.(2020·通辽)假期,小明坐客车去旅游。当客车行驶到高速公路保持车距标识牌“0m”处时,恰好后面一辆小汽车行驶到客车旁,此时客车上速度计显示为“80km/h”。当客车匀速行驶到标识牌“100m”处时,小汽车匀速行驶到了标识牌“200m”处,小汽车______(选填“已经”或“没有”)超速;若此时小汽车的功率为80kW,它受到的阻力为______N。(此高速路段限定小汽车最高速度为“120km/h”)
【答案】(1)已经;(2)1.8×103N。
【解析】由可得,客车从标识牌0m处行驶至100m处所用的时间
由题意可知,小汽车从标识牌0m行驶至200m所用时间
小汽车的速度
高速公路限速120km/h,即小汽车已经超速。由
可得小汽车此时的牵引力。
11.(2020·菏泽)如图,用滑轮组把80N的物体匀速提升1m,所用时间为10s,拉力F为50N不计绳重和摩擦,则在这一过程中做的有用功是 J,拉力F的功率为 W。
【答案】80;10。
【解析】(1)在这一过程中所做的有用功:W有=Gh=80N×1m=80J;
(2)由图知,动滑轮上绳子的段数n=2,
所以绳端移动的距离:s=2h=2×1m=2m,
拉力做的总功:W总=Fs=50N×2m=100J,
则拉力F的功率:P===10W。
故答案为:80;10。
12.(2020·临沂)2020年5月3日,央视新闻《以青春的名义》栏目播出《孔德庆:从月球到火星的守望》,孔德庆是一位从临沂走出来的太空守望者,为了按收来自火星探测器的微弱信号,他和同事们进行了70m天线建设。如图所示,天线反射体质量为4.5×105kg,它的重力为 N;吊装反射体时用到滑轮组,其中能改变拉力方向的是 滑轮;若吊装机械在10min内将反射体匀速提升了6m,则吊装机械对反射体做功 J,做功的功率为 W(g取10N/kg)。
【答案】4.5×106;定;2.7×107;4.5×104。
【解析】天线反射体质量为4.5×105kg,它的重力为:
G=mg=4.5×105kg×10N/kg=4.5×106N;
根据定滑轮的特点可知,使用定滑轮可以改变力的方向,所以需要使用定滑轮;
吊装机械在10min内将反射体匀速提升了6m,则吊装机械对反射体做功为:
W=Gh=4.5×106N×6m=2.7×107J;
做功的功率为为:P===4.5×104W。
故答案为:4.5×106;定;2.7×107;4.5×104。
13.(2020·广安)放在水平地面上的物体,质量为5kg,在30N的水平拉力作用下,沿水平方向运动了10m,所用时间为20s,那么重力做功______J,拉力的功率是______W(g=10N/kg)。
【答案】(1)0;(2)15。
【解析】物体在水平方向移动,重力的方向竖直向下,物体在重力的方向上没有移动距离,所以重力不做功,即重力做功为0J。
拉力做的功W=Fs=30N×10m=300J
拉力的功率。
14.(2020·泸州)随着我市城市化步伐加快,计划建两条电气化城市轻轨。其中一条是泸州客运中心到泸州南站,里程大约24km,设计列车运行时间24min,则列车运行全程的平均速度约为______km/h;列车运行时将______能转化为机械能;列车减速进站时,其动能______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)60;(2)电;(3)减小。
【解析】列车运行全程的平均速度约为
列车是电气化城市轻轨,所以列车运行时将电能转化为机械能。
列车减速进站时,速度减小,质量不变,所以其动能减小。
15.(2020·河北)蹦极是一种运动游戏。如图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,B点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向A点运动的过程中(忽略空气阻力),其重力势能逐渐转化为 能;游戏者从A点到B点的过程中,绳子具有的 能逐渐增加;到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,所以游戏者在B点时 (选填“是”或“不是”)处于平衡状态。
【答案】动;弹性势;不是。
【解析】游戏者从最高点到A时,高度减小,速度变大,重力势能减小,动能变大,重力势能转化为动能;
从A点到B点的过程中,绳子逐渐伸长,弹性形变程度变大,弹性势能变大;
到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,合力不为0,所以游戏者在B点时不是处于平衡状态。
故答案为:动;弹性势;不是。
六、简单机械
1.(2020·武威)如图所示,在不计绳重和摩擦的情况下,用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉起重为6N的物体,物体上升0.4m所用时间为4s。此过程中拉力的功率为______W,滑轮组的机械效率为______。
【答案】(1)0.72;(2)83.3%。
【解析】由图可知,滑轮组的动滑轮绕3段绳,弹簧测力计的分度值是0.2N,弹簧测力计的示数是2.4N,拉力做的总功W总=Fs=F×3h=2.4N×3×0.4m=2.88J
拉力的功率P==0.72W
有用功W有=Gh=6N×0.4m=2.4J
滑轮组的机械效率。
2.(2020·黑龙江)在”探究杠杆平衡条件”的实验前,如图甲,杠杆不在水平位置平衡,为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 移动。实验中,如图乙,在A点用弹簧测力计施加一个竖直向上的力,在B点施加一个最小为 N的力,才能使杠杆在水平位置重新平衡。
【答案】左;1。
【解析】(1)杠杆不在水平位置,右端向下倾斜,则重心应向左移动,故应向左调节左端或右端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡;
(2)由图可知弹簧拉力计的示数为3.0N,设杠杆的一个刻度为L,则拉力的力臂为2L;B点施加力的力臂为6L,根据杠杆平衡的条件可得,在B点施加一个最小为F2===1N。
故答案为:左;1。
3.(2020·齐齐哈尔)小彬用如图所示滑轮组把重400N的货物匀速提升2m,若不计绳重和摩擦,所用的拉力是250N.此过程中绳端移动的距离为 m,滑轮组的机械效率是 。
【答案】4;80%。
【解析】(1)由图知,n=2,绳端移动的距离:s=2h=2×2m=4m;
(2)滑轮组的机械效率:
η=====×100%=80%;
故答案为:4;80%。
4.(2020·南京)如图所示,物体重210N,动滑轮重25N。工人用125N的拉力将物体匀速提升3m,用了10s,此过程中有用功是______J,拉力的功率是______W,滑轮的机械效率是______,克服动滑轮重所做的额外功占总功的______%。
【答案】(1)630;(2)75;(3)84%;(4)10。
【解析】此过程中有用功W有=Gh=210N×3m=630J
拉力做的功W总=Fs=F×2h=125N×2×3m=750J
拉力的功率P==75W
滑轮的机械效率=84%
克服动滑轮重所做的额外功W额=G动h=25N×3m=75J
克服动滑轮重所做的额外功占总功的=10%。
5.(2020·扬州)如图,“测动滑轮机械效率”时必须沿 方向匀速向上拉动弹簧测力计。钩码重为1N,弹簧测力计的示数为 N,动滑轮的机械效率是 。
【答案】竖直;0.6;83.3%。
【解析】(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,这样才能准确测出拉力的值;
(2)由图知,弹簧测力计的分度值为0.1N,其示数为0.6N;
(3)动滑轮的机械效率:
η=====×100%≈83.3%。
故答案为:竖直;0.6;83.3%。
6.(2020·营口)如图所示是小娜测量滑轮组的机械效率的实验装置,每个钩码重。实验时小娜沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计使钩码上升,用时,弹簧测力计示数如图所示,不计绳重及摩擦,则装置中动滑轮重是______N,拉力做功的功率是______W,滑轮组的机械效率是______。(计算结果精确到0.1%)
【答案】(1)0.6;(2)0.108;(3)83.3%。
【解析】由图可知,绳子股数
绳子自由端拉力,由弹簧测力计示数可得
不计绳重及摩擦,每个钩码重,对动滑轮受力分析,可得
则动滑轮重
绳子自由端拉力做的总功
拉力做功的功率
滑轮组对钩码做的有用功
则滑轮组的机械效率。
7.(2020·丹东)如图,小明用滑轮组把质量为54kg的重物匀速提升了1m。此过程中,绳子自由端的拉力做功为675J。绳子自由端的拉力为______N。该滑轮组的机械效率为_________。
【答案】(1)225N;(2)80%。
【解析】由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据求出绳子自由端移动的距离,利用求出绳子自由端的拉力;知道物体的重力和上升的高度,根据求出有用功,再利用求出滑轮组的机械效率。
由图可知滑轮组绳子的有效股数,则绳子自由端移动的距离
根据可得,绳子自由端的拉力
有用功
该滑轮组的机械效率。
8.(2020·南充)如图所示,用沿斜面向上大小为4N的拉力,将一个重5N的物体从斜面底端匀速拉至顶端。已知物体沿斜面上滑的距离为5m,上升的高度为3m,则物体受到的摩擦力为 N,斜面的机械效率为 。
【答案】1;75%。
【解析】拉力做的总功为:W总=Fs=4N×5m=20J,
使用斜面做的有用功,
W有用=Gh=5N×3m=15J,
额外功为:W额=W总﹣W有用=20J﹣15J=5J,
根据W额=fs知物体受到的摩擦力:f===1N;
斜面的机械效率为:η==×100%=75%。
故答案为:1;75%。
9.(2020·达州)如图所示,工人师傅用150N的力,使物体A在1min内沿水平地面匀速移动了12m,此时物体A受到水平向左的拉力为240N。在此过程中物体A移动的速度是______m/s,工人师傅拉绳子的力做功的功率是______W,该装置的机械效率η=______。当物体A的速度增大到0.5m/s时,物体A受到的摩擦力是______N。
【答案】(1)0.2;(2)60;(3)80%;(4)240。
【解析】物体A移动的速度v===0.2m/s
物体A移动的速度为0.2m/s。
由图可知,n=2,则绳子自由端沿移动的距离s=nsA=2×12m=24m
拉力F做的功W总=Fs=150N×24m=3600J
拉力F的功率P===60W;拉力F的功率为60W。
有用功W有=FAsA=240N×12m=2880J
该装置的机械效率η=×100%=×100%=80%;
该装置的机械效率为80%。
物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,则物体受到的摩擦力f=FA= 240N
当物体A的速度增大到0.5m/s时,物体A对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力大小不变,即物体A受到的摩擦力仍是240N。
10.(2020·泸州)如图所示,站在水平面上的建筑工人竖直拉着绳,通过滑轮组将540N的重物在5s内匀速提升1m。已知工人重600N,与地面的接触总面积为0.04m2,动滑轮重100N,不计绳重和滑轮的摩擦。重物被匀速提升过程中,绳自由端的速度为______m/s, 人对地面的压强为______Pa。若用该滑轮组竖直匀速提升更重的物体,则滑轮组的机械效率将______( 选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)0.4;(2)7×103;(3)变大。
【解析】由图知,承担物重的绳子段数为
绳自由端移动的距离为
绳自由端的速度为
因不计绳重和滑轮的摩擦,则人对绳的拉力为
以人为研究对象,受重力、绳的拉力、地对人的支持力作用,则人对地的压力为
人对地面的压强为
由知
若用该滑轮组竖直匀速提升更重的物体,则滑轮组的机械效率将变大。
11.(2020·凉山)在斜面上将一个重4.5N的物体匀速拉到高处(如图所示),沿斜面向上的拉力为1.8N,斜面长1.2m,高0.3m。把重物直接提升h所做的有用功为 J,这个斜面的机械效率是 。
【答案】1.35;62.5%。
【解析】(1)已知因为G=4.5N,h=0.3m,F=1.8N,s=1.2m,
所以拉力F所做的有用功为:W有用=Gh=4.5N×0.3m=1.35J;
所以拉力F对物体做的总功为:W总=Fs=1.8N×1.2m=2.16J;
(2)斜面的机械效率为:η=×100%=×100%=62.5%。
故答案为:1.35;62.5%。
12.(2020·福建)如图,小儿垂钓时的鱼竿是______(选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆,“怕得鱼惊不应人”是因为______可以传声。
【答案】(1)费力;(2)水。
【解析】鱼竿使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。
怕声音惊扰到鱼,说明声音能在水中传播。
13.(2020·陕西)某小区正在进行改造施工。工人用如图所示的滑轮组将750N的沙子匀速提升了10m,用时100s。若工人所用的拉力为400N,则拉力的功率为 W,滑轮组的机械效率为 。使用该滑轮组既能 又能改变力的方向。使用滑轮组 (选填“能”或“不能”)省功。
【答案】120;62.5%;省力 不能。
【解析】由图可知,重物由3段绳子承担,已知沙子上升高度h=10m,则绳子自由端移动距离s=3h=3×10m=30m,
总功W总=Fs=400N×30m=12000J,
拉力的功率P===120W;
有用功W有用=Gh=750N×10m=7500J,
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=62.5%;
使用该滑轮组既能省力又可以改变力的方向,使用任何机械都不省功,故使用滑轮组不能省功。
故答案为:120;62.5%;省力 不能。
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