2021-2022学年陕西省延安市富县八年级(下)期末物理试卷(含解析)
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题号
一
二
三
四
五
总分
得分
一、单选题(本大题共10小题,共20分)
1. 利用如图所示的动滑轮,可以( )
A. 省力
B. 省距离
C. 省功
D. 改变力的方向
2. 以相同速度匀速飞行的鸽子和小燕子,比较它们的动能大小( )
A. 小燕子的动能大 B. 动能一样大 C. 鸽子的动能大 D. 无法判断
3. 下列关于浮力知识的应用,说法正确的是( )
A. 一艘轮船在海里装卸货物时,所受浮力改变
B. 一切浸入液体中的物体都受到液体对它施加竖直向上的浮力
C. 阿基米德原理只适用于液体,不适用于气体
D. 潜水艇像鱼一样是靠改变自身体积,从而改变所受的浮力,实现上浮下潜的
4. 关于“功”和“功率”的说法正确的是( )
A. 机器做的功越多,机器的功率就越大
B. 机器的功率不同,做的功一定不同
C. 机器做功的时间越长,功率就越小
D. 在相同时间里做的功越多,功率就越大
5. 2021年4月13日,中国女足成功拿到东京奥运会门票,为祖国争得荣誉.如图是女足比赛时的场景。下列关于足球比赛中涉及到的物理知识,分析正确的是( )
A. 脚对球施加的力大小相同,其作用效果一定相同
B. 踢出去的足球能在空中继续运动,是因为足球受到惯性
C. 足球鞋底凹凸不平,是为了增大人与地面间的摩擦力
D. 运动员用脚踢球,球飞出去,说明力是使物体运动的原因
6. 如图是我国选手侯志慧在东京奥运会女子举重49公斤级决赛中的情景。下列说法正确的是( )
A. 杠铃对她的压力和她对杠铃的支持力是一对平衡力
B. 杠铃受到的重力和她对杠铃的支持力是一对平衡力
C. 她受到的重力和地面对她的支持力是一对平衡力
D. 她受到的重力和她对地面的压力是一对相互作用力
7. 如图所示,两个质量相等的实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,A的边长小于B的边长.下列说法正确的是( )
A. A,B对水平地面的压强pA
C. 若均沿水平方向截去一半,则剩余部分对水平地面的压强pA
8. 如图所示,小明将压强计的金属盒分别放入深度相同的甲、乙两种液体中,从图中可以得到的结论是( )
A. 甲液体的密度大于乙液体的密度
B. 甲中金属盒所受的压强等于乙中金属盒所受的压强
C. 该实验裝置中的“U”形管是一个连通器
D. 金属盒放入液体中越深,两管液面高度差越大,液体压强越小
9. 如图所示,压在杯底的乒乓球,上浮时会弹离出水面,下列说法正确的是( )
A. 乒乓球上浮过程中,受到的浮力始终不变
B. 乒乓球弹离水面后上升,是由于水的浮力作用
C. 乒乓球上浮过程中,水对杯底的压强逐渐减小
D. 乒乓球上浮过程中,水对杯底的压强先不变,后减小
10. 使用如图所示滑轮组匀速提升重物,在10s内将400N的重物匀速提升到3m高处,所用拉力大小为200N,不计绳重和摩擦,则在此过程中下列选项正确的是( )
A. 拉力所做的功为600J
B. 拉力做功的功率为120W
C. 若用该滑轮组提升所受重力更小的物体,该装置的机械效率会提高
D. 该滑轮组的机械效率约为66.7%
二、填空题(本大题共6小题,共18分)
11. 如图是皮划艇比赛时的场面,当运动员用船桨划水时,运动员手中使用的船桨属于______(省力/费力/等臂)杠杆,使用它______(能/不能)省功,若运动员想要使所用的力小一点,则应______(增大/减小)两只手之间的距离。
12. 如图甲所示,洒水壶有A、B两个把手,分别供提水、洒水时使用,这说明力的作用效果与______ 有关。洒水时,水从壶嘴沿水平方向喷出,运动轨迹却为曲线(如图乙所示),这是由于水受到了______ 的作用,施力物体是______ 。
13. 小娟荡秋千时,在从一侧的最高点荡到另一侧的最高点这一过程中,小娟的重力势能______(填变化情况),在______(选填“最低点”或“最高点”)速度最大,小娟荡起的高度越来越低,最后会停下来,说明小娟的______减少了。
14. “中国海监50”是目前我国最先进的海监船,从长江驶入东海过程中,它受到浮力的大小______(选填“变大”“不变”或“变小”),船身将______(选填“上浮”或“下沉”)一些。如果把船体想像成一个巨大的液体密度计,如图所示密度计的刻度值从上向下应逐渐______(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
15. 如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在水平力F1=18N的作用下一起做匀速直线运动,此时木块B所受的摩擦力为______N,木块A所受的摩擦力为______N;若将A、B紧靠着平放在水平桌面上,如图乙所示,用水平力F2推A使它们一起匀速运动,则推力F2是______N。
16. 如图所示,光滑斜面AB和AC,且AB>AC,沿斜面AB和AC分别将同一重物以相同的速度从斜面的底部匀速拉到顶部,所需拉力分别为F1和F2,拉力所做的功分别为W1和W2,两次拉力的功率分别为P1和P2,则F1______F2,W1______W2,P1______P2(以上均选填“<”、“=”或“>”)
三、作图题(本大题共2小题,共4分)
17. 如图所示,一轻质钢丝固定在正方体木块的中央,木块在钢丝竖直方向的力F的作用下被缓缓下压某一位置静止时,请画出此时木块所受浮力和重力的示意图。
18. 如图,作出能使杠杆保持平衡的阻力臂及最小动力F的示意图。
四、实验探究题(本大题共4小题,共22分)
19. 请完成与下列实验有关的填空。
(1)如图1所示的实验中,小球从B到C时,发生的能量转化是______。
(2)如图2所示,将同一支密度计先后放在甲、乙两种液体中。静止时,两次密度计受到的浮力大小关系是F甲______F乙(选填“>”、“=”或“<”)。
(3)如图3所示,试管中的液面不会下降,是受到了______的作用,若在试管顶端开一个小孔,则试管中的液面会______(选填“上升”或“下降”)。
20. 在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时,小明提出了如下猜想:
猜想一:弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;
猜想二:弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为此,小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细均相同)、小球(质量为m1)、木块和长刻度尺各一件,设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中,木块起始位置相同。最后得出以下实验记录表。
实验次数
使用的弹簧
弹簧被压缩的长度/cm
木块移动的距离/cm
①
弹簧A
4
8
②
弹簧A
7
12
③
弹簧B
4
5
④
弹簧B
7
9
(1)由于弹性势能的大小不便用仪器测量,本实验中弹性势能的大小可以通过木块移动的距离来体现,这种研究方法叫______。请举出一个在热学探究中运用该方法的实例:______。
(2)为了探究猜想一,可选用实验次数①和②的数据进行比较分析,得出结论______。
(3)为了探究猜想二,可选用实验次数______的数据进行比较分析,说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
(4)在完成实验后,小明又找来一个质量为m2的小球(m1>m2),用两小球在同一水平面上分别压缩同一根弹簧至相同位置后释放撞击同一木块,得到木块移动的距离分别为s1和s2,忽略小球自身摩擦对实验的影响,则s1和s2的大小关系为______。
【拓展】实验中用“木块被小球推动的距离”表示“弹性势能的大小”,请你从功和能的角度分析解释______。
21. 如图所示是探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验装置。
(1)物块的重力为______N,浸没在水中时受到的浮力是______N。
(2)由图甲、乙、丙可得:当液体密度一定时,物体______越大,所受浮力越大。
(3)由图甲、丁、戊可得:______;三次实验测得的数据还可以计算出______,(写出一种物理量的名称即可)。
(4)如图己,溢水杯中装满水,电子秤测出空烧杯质量为m1,将物块缓慢浸入水中,测得烧杯和水的总质量为m2,物块浸入水中前后弹簧测力计示数变化为△F,若△F=______(用已知量和测量量表示),则验证阿基米德原理成立。
22. 如图所示,小明在家里用筷子、细线、几块相同的橡皮擦和钢卷尺等物品“探究杠杆的平衡条件”。
(1)小明将细线系在筷子的中部位置,筷子静止后如图1所示,此时筷子处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态;接下来他应该将细线向______(选填“左”或“右”)移动
适当距离,让筷子在水平位置平衡,这样做除了可以消除筷子所受的重力对实验的影响外,还具有便于______的优点。
(2)调节筷子在水平位置平衡,小明把数量不等的橡皮擦分别挂在筷子两侧,然后用钢卷尺测出橡皮擦悬挂点距支点的距离,如图2所示,实验数据记录在如表中。在第三次实验中n2=______时筷子才能在水平位置平衡;在第二次实验中,将两侧的橡皮擦向远离支点的方向移动1cm,则筷子将______(选填“左侧下沉”、“右侧下沉”或“仍然水平平衡”)。
实验
左侧橡皮擦个数n1/个
左侧橡皮擦悬挂点距支点距离s1/cm
右侧橡皮擦个数n2/个
右侧橡皮擦悬挂点距支点距离s2/cm
1
3
3.0
1
9.0
2
3
5.0
2
7.5
3
4
3.5
7.0
(3)小明利用橡皮擦和筷子制作了一把“杆秤”,如图3所示,他想增加“杆秤”的量程,应将悬挂“杆秤”的细线向______(选填“左”或“右”)移动一定的距离;小明将作为“秤陀”的橡皮擦取下擦了一些字以后,再用此“秤陀”称量物品的质量,则测量结果______(选填“大于”“小于”或“等于”)物品的真实质量。
五、计算题(本大题共2小题,共16分)
23. 如图为一种自带动力设备的“钢铁侠”潜水服,质量为240kg。最大潜水深度为330m。推进器最大功率为5kW,可帮助滑水员在水中朝各个方向自由移动。质量为60kg的潜水员穿着该潜水服进行水下作业。海水密度取1.0×10³kg/m³,g=10N/kg。求:
(1)若推进器以最大功率工作1h,推进器做了多少功?
(2)水下300m处潜水服表面1cm²的面积上受到的海水压力多大?
(3)若穿着潜水服的潜水员在水中排开水的体积为0.25m³,要使潜水员悬停在水中时,则推进器的推力多大?
24. 如图甲所示,水平地面上有一底面积为400cm2、重力为2N的圆柱形薄壁容器,容器内盛有20cm深的水,一个量程选择合适的弹簧测力计下端用细线挂着一个边长为10cm的不吸水的正方体物块缓慢放入水中,物块的上表面与水面刚好相平,弹簧测力计示数为10N,如图乙所示。已知在一定的弹性范围内,弹簧受到的拉力每增加1N,弹簧的长度就伸长0.5cm。ρ水为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)正方体物块受到水的浮力是多少?
(2)正方体物块的密度是多少?
(3)图乙中从容器内向外缓慢抽水,直至物块有一半浸在水中,抽水后水对容器底部的压强变化了多少?
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解:如图所示是动滑轮,由动滑轮的工作特点可知,使用动滑轮不能改变力的方向且费距离,但可以省力,属于简单机械不能省功;所以人们使用动滑轮是利用它能省力的特点。
故选:A。
解决此题要知道动滑轮的特点:使用动滑轮不能改变力的方向,费距离,但可以省力,且简单机械都不能省功。
解决此类问题要结合动滑轮的特点进行分析解答。
2.【答案】C
【解析】解:鸽子与燕子以相同的速度在空中飞行,则由“速度相同时,质量越大的物体,动能越大”可知:质量较大的鸽子的动能比质量较小的燕子的动能大;即鸽子的动能大,故ABD错误,C正确。
故选:C。
动能大小的影响因素:质量和速度;在质量相同时,速度越大的物体,动能越大;在速度相同时,质量越大的物体,动能越大。
本题考查动能大小的判断,注意判断是采用控制变量法。
3.【答案】A
【解析】解:A、一艘轮船在海里时,始终处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,当轮船在海里装卸货物时,重力减小,受到的浮力变小,故A正确;
B、浸入液体中的物体,如果下表面紧贴容器底,则不受浮力,例如浸在水中的桥墩不受浮力,故B错误;
C、阿基米德原理适用于液体、也适用于气体,故C错误;
D、潜水艇的体积不变,是通过“让海水进入压力舱”增大自重,F浮
故选:A。
(1)漂浮在液面的物体所受的浮力等于自身的重力;
(2)浮力产生的实质:浸没在液体中的物体,液体对物体向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差就是物体受到的浮力;
(3)阿基米德原理适用于液体、也适用于气体;
(4)潜水艇是靠改变自身重力,来实现上浮和下潜的。
此题考查了浮沉条件的应用、阿基米德原理的应用等知识点,综合型强,是一道典型的易错题目。
4.【答案】D
【解析】解:A、功率大小与做功多少和所用时间都有关系,做功多,时间不确定,功率大小不能确定,故A错误;
B、由W=Pt可知,做功多少还受时间的影响,功率不同的机器,做的功可能相等,故B错误;
C、功率是表示做功快慢的物理量,功率的大小同时取决于做功多少和所用时间,只知道机器做功的时间长,不能确定功率的大小,故C错误;
D、根据P=Wt可知,相同的时间里做功越多,机器的功率就越大,故D正确。
故选:D。
功率是表示做功快慢的物理量,功率大小与做功多少和所用时间都有关系。根据功率的物理意义分析解答此题。
本题考查了学生对功率概念的了解与掌握,属于基础题目。
5.【答案】C
【解析】解:A.力的大小、方向和作用点都影响力的作用效果,故A错误;
B.足球离开脚以后,不再受到脚的踢力,还能继续在空中运动,是由于踢出去的足球具有惯性,要保持原来的运动状态,故B错误;
C.足球鞋底凹凸不平,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C正确;
D.脚踢球,使球飞出去,说明力可以改变物体的运动状态,故D错误。
故选:C。
(1)影响力的作用效果的因素是力的大小、方向和作用点;
(2)一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态的性质,我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性;
(3)增大摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力;在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
(4)力的作用是改变物体的运动状态,物体运动不需要力维持。
本题主要考查了力的三要素、惯性、增大或减小摩擦的方法以及力与运动的关系等多个知识点,深入理解基本规律,是正确解答的关键。
6.【答案】B
【解析】解:A、杠铃对她的压力和她对杠铃的支持力作用在两个不同的物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B、杠铃受到的重力和她对杠铃的支持力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,故B正确;
C、地面对她的支持力大小等于人和杠铃的重力之和,因此,她受到的重力和地面对她的支持力大小不相等,不是一对平衡力,故C错误;
D、她受到的重力和她对地面的压力作用在不同的物体上,大小不同,方向相同,不是一对相互作用力,故D错误。
故选:B。
(1)二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在同一物体上;
(2)力的作用是相互的,两个相互的作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上、作用在两个物体上。
本题考查了平衡力和相互作用力的辨别,要明确它们的区别主要在于:平衡力是作用在同一物体上的两个力;相互作用力是作用在两个物体上的力。
7.【答案】D
【解析】解:A、两个实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,质量相等,则重力相等,对地面的压力相等,即FA=FB;A的边长小于B的边长,则A的底面积小于B的底面积,即SA
B、若均沿竖直方向截去一半,A、B对地面的压力分别变为12FA、12FB,则对地面的压力仍相等,受力面积变为12SA、12SB,已知SA
C、若均沿水平方向截去一半,A、B对地面的压力分别变为12FA、12FB,则对地面的压力仍相等,受力面积不变,仍为SA
D、若均沿图中所示虚线截去上面的一半,A、B对地面的压力变为12FA、12FB,则对地面的压力仍相等,受力面积不变,仍为SA
故选:D。
两个质量相等的实心均匀正方体A、B静止放置在水平地面上,对地面的压力等于其重力,利用p=FS通过分析A、B对地面的压力和受力面积的变化,判断对地面的压强大小。
此题考查压强的大小比较,关键是压强公式的应用,同时要知道静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力。
8.【答案】A
【解析】解:AB、两实验中,金属盒的深度相同,甲中U形管两边液面的高度差大,由转换法,甲金属盒处的压强大于乙金属盒处的压强,故B错误;
根据p=ρgh有ρ=pgh,甲液体的密度大于乙液体的密度,故A正确;
C、”U“形管一端开口,一端封闭,所以它不是一个连通器,故C错误;
D、橡皮膜伸入液体越深,两管液面高度差越大,液体压强越大,D错误。
故选:A。
AB、液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的,高度差越大说明此时的液体压强越大,采用了转换法;
液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;
由已知条件结合p=ρgh分析;
C、连通器是底部连通上端开口的容器;
D、根据p=ρgh分析。
本题探究影响液体压强大小的因素,考查转换法、控制变量法及p=ρgh的运用。
9.【答案】D
【解析】解:
A、乒乓球露出水面前,其排开水的体积不变(等于乒乓球的体积),开始露出水面后,排开水的体积逐渐变小,由F浮=ρ水V排g可知它受到的浮力先不变后变小,故A错误;
B、乒乓球弹离水面后不再受浮力作用,由于惯性将继续上升一段距离,故B错误;
CD、乒乓球在上浮过程中,在露出水面前,水的深度不变,开始露出水面后,水的深度逐渐减小,由p=ρ水gh可知,水对杯底的压强先不变后减小,故D正确,C错误。
故选:D。
(1)乒乓球在上浮过程中,分两个过程:一是全浸入水中的上升过程,二是露出水面到脱离水面;分析水的深度变化,利用液体压强公式p=ρgh判断水对杯底的压强变化;分析两个过程排开水的体积变化,利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排得出乒乓球受到浮力的变化;
(2)乒乓球弹离水面,由于惯性将继续上升。
本题考查了液体压强公式、阿基米德原理的应用以及惯性的知识,分析题图得出乒乓球在上浮过程中排开水的体积变化和水的深度变化是关键。
10.【答案】D
【解析】解:
A.由图可知,滑轮组绳子的有效股数n=3,则绳子自由端移动的距离s=nh=3×3m=9m,拉力所做的功W总=Fs=200N×9m=1800J,故A错误;
B.拉力做功的功率P=W总t=1800J10s=180W,故B错误;
C.不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率η=W有W总×100%=Gh(G+G动)h×100%=GG+G动×100%=11+G 动G×100%,据此可知,若用该滑轮组提升所受重力更小的物体,该装置的机械效率会减小,故C错误;
D.拉力做的有用功W有=Gh=400N×3m=1200J,该滑轮组的机械效率η=W有W总×100%=1200J1800J×100%≈66.7%,故D正确。
故选:D。
(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s=nh求出绳子自由端移动的距离,利用W=Fs求出拉力所做的功;
(2)根据P=Wt求出拉力做功的功率;
(3)不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率η=W有W总×100%=Gh(G+G动)h×100%=GG+G动×100%=11+G 动G×100%,据此可知滑轮组机械效率与提升物体重力的关系;
(4)根据W=Gh求出拉力做的有用功,利用η=W有W总×100%求出该滑轮组的机械效率。
本题考查了做功公式、功率公式、滑轮组机械效率公式的应用,明确有用功和总功是关键。
11.【答案】费力 不能 增大
【解析】解:
(1)船桨在使用的过程中,相当于一个杠杆,以船桨的上端为支点,划动时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,费力但省距离;
(2)在使用船桨时,可以省距离,但费力,不能省功;
(3)在使用船桨时,阻力、阻力臂一定,由杠杆平衡条件,即:动力×动力臂=阻力×阻力臂可知,要使所用的力小一点,应增大动力臂,即增大两只手之间的距离。
故答案为:费力;不能;增大。
(1)根据船桨在使用的过程中动力臂和阻力臂的大小关系确定杠杆的类型;
(2)使用任何机械都不能省功;
(3)由杠杆平衡条件可知,在阻力、阻力臂一定时,动力臂越大、动力越小。
本题考查了杠杆分类、功的原理(使用任何机械都不省功)、杠杆平衡条件的应用,属于基础题目。
12.【答案】力的作用点 重力 地球
【解析】解:
(1)力的三要素共同影响着力的作用效果,提水时用A把手,当用洒水壶洒水时,应该用B把手,用的把手不同,力的作用效果就会不同,这说明力的作用效果与力的作用点有关;
(2)洒水时,水从壶嘴沿水平方向喷出,运动轨迹却为曲线,这是水受到重力作用改变了运动方向,重力的施力物体是地球。
故答案为:力的作用点;重力;地球。
(1)力的三要素,即力的大小、方向、作用点,力的三要素影响力的作用效果;
(2)重力的方向是竖直向下的;重力的施力物体是地球。
此题主要考查学生对力的三要素、重力方向和施力物体的理解和掌握,属于综合性题目。
13.【答案】先减小后增大 最低点 机械能
【解析】解:小娟在荡秋千的过程中质量不变,到达最高点时,高度最高,速度为零,重力势能最大,动能最小。小娟在最低点,速度最大,高度最小,重力势能最小,动能最大。整个过程动能先增大后减小,重力势能先减小后增大。
小娟荡起的高度越来越低,最后停下来,即动能变小,同时重力势能也变小,故机械能变小。
故答案为:先减小后增大;最低点;机械能。
动能大小的影响因素:质量和速度,质量越大,速度越大,动能越大;
重力势能大小的影响因素:质量和高度,质量越大,高度越高,重力势能越大;
根据荡起的高度的变化判定机械能的变化。
掌握动能、重力势能大小的影响因素,根据能量的影响因素判断动能、重力势能大小的变化。
14.【答案】不变 上浮 变大
【解析】解:(1)船从长江驶入东海过程中始终处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,由船的重力不变可知,船受到的浮力不变,因为ρ海水>ρ江水,
由F浮=ρ液gV排可知,排开海水的体积比排开江水的体积小,所以,船要上浮一些;
(3)密度计在测量液体的密度时是漂浮在液体中的,此时受到的浮力等于自身的重力,根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,在浮力不变时,液体的密度越大,密度计排开的液体的体积越小,故密度计的刻度值从上向下应逐渐变大。
故答案为:不变;上浮;变大。
(1)根据浮沉条件比较浮力大小;知道了浮力大小和液体的密度关系,再根据阿基米德原理比较排开水的体积变化,进而判断船身上浮还是下沉一些;
(2)根据阿基米德原理分析密度计排开液体的体积的变化,知道密度计的工作原理,从而确定密度计刻度值的排列关系。
本题考查了阿基米德原理以及密度计刻度,难度不大。
15.【答案】0 18 18
【解析】解:在18N的水平拉力F1作用下,A、B一起做匀速直线运动,因此,A、B都受平衡力,B与A没有相对运动或相对运动的趋势,因此摩擦力为0;A受18N的拉力,因此摩擦力也为18N;
若将A、B紧靠着放在水平桌面上,接触的粗糙程度不变,压力也不变,因此摩擦力也不变,使它们一起匀速运动因此推力为18N。
故答案为:0;18;18。
利用二力平衡的知识,求出摩擦力;摩擦力的大小与压力以及接触面的粗糙程度有关,而与接触面积无关。
摩擦力不能直接测量,都是根据平衡力的知识间接得出。
16.【答案】< = <
【解析】解:
(1)斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有额外功,则拉力做的功等于克服物体重力做的功;把同一物体沿斜面BA和CA分别拉到顶端A时,G、h均相同,由W=Gh可知两次做的功相同,即W1=W2;
(2)根据图示可知,LBA>LCA,而W1=W2,由W=FL可知,FBA
(1)斜面光滑说明摩擦力为0,即使用光滑的斜面没有额外功。无论是沿斜面BA还是CA匀速拉同一物体,由于其高度相同,由功的原理可知沿斜面所做的功都等于不用机械而直接用手所做的功,从而可以判断出两次做的功W1和W2的大小关系。
(2)知道斜面长的大小关系,利用W=FL比较拉力关系。
(3)知道拉力大小关系,根据公式P=Wt=Fst=Fv可判断拉力所做的功的功率。
本题考查斜面的省力情况,物体做功的大小以及做功功率的大小,关键是知道接触面光滑,摩擦力为0,使用任何机械都不省功。
17.【答案】解:对木块进行受力分析,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力,还受到钢丝向下的压力,处于三力平衡状态,即F浮=F+G。题目只要求画出木块所受浮力和重力的示意图,要注意浮力大于重力,浮力示意图线段的长度要大于重力示意图线段的长度,故作图如下:
【解析】由题可知,木块在钢丝竖直向下的力F的作用下被缓缓下压某一位置保持静止,即处于平衡状态,受到的是平衡力的作用。对木块进行受力分析,除了受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力外,还受到钢丝向下的压力,处于三力平衡状态,即F浮=F+G,F浮>G,题目只要求画出木块所受浮力和重力的示意图,故不用画钢丝给木块的压力F,但要注意浮力大于重力,浮力示意图线段的长度要大于重力示意图线段的长度。
力的示意图中,线段的长度表示力的大小。本题作图时要注意细节,浮力和重力示意图的线段长度不能随意画,也不要画蛇添足,画一些题目没有要求画的东西。
18.【答案】解:(1)重物对杠杆的拉力为阻力,从支点O作阻力作用线的垂线,支点到垂足的距离为阻力臂L',如下图所示:
(2)根据杠杆平衡的条件,在阻力、阻力臂一定时,OB为动力臂时最长、最省力,从B点垂直向上画出最小动力,如图所示:
。
【解析】(1)支点到阻力作用线的距离叫阻力臂;
(2)根据杠杆平衡的条件可知,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长。
杠杆中的最小动力,可以按照以下几个步骤进行:
(1)确定杠杆中的支点和动力作用点的位置;
(2)连接支点与动力作用点,得到最长的线段;
(3)经过动力作用点做出与该线段垂直的直线;
(4)根据杠杆平衡原理,确定出使杠杆平衡的动力方向。
19.【答案】动能转化为重力势能 = 大气压 下降
【解析】解:(1)如图所示的实验中,小球在B点的动能最大,重力势能最小,小球从B到C时,发生的能量转化是动能转化为重力势能;
(2)同一支密度计在甲、乙两种液体里都漂浮,所以,F浮=G,因此密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G,即F甲=F乙=G;
(3)试管中的液面能高于盆内液面不会流出来,是因为试管中的液体受到大气压支持而不会流出。若在试管顶端开一个小孔,则试管内外的大气压相同,液体由于重力会流出来,即液面会下降。
故答案为:(1)动能转化为重力势能;(2)=;(3)大气压;下降。
(1)小球在B点的动能最大,重力势能最小,所以从B到C是动能转化为重力势能;
(2)物体的沉浮条件:当物体的重力大于浮力时,物体下沉;当物体的重力小于浮力时,物体上浮直至漂浮;当物体的重力等于浮力时,物体悬浮或漂浮。密度计在甲、乙两种液体里都是漂浮,根据漂浮条件判断出密度计受到浮力的大小关系;
(3)浸在空气中的物体受到大气压的作用,一个标准大气压可以支持10.34m高度的水柱;在试管顶端开一个小孔,则试管中内外气压相等。
本题考查能量的转化、物体的漂浮条件以及大气压强,属于基础题,易于理解。
20.【答案】转换法 清水中滴加红墨水,通过扩散现象说明分子在不停地做无规则运动 弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关 ①和③(或②和④) s1=s2 当弹簧被压缩的程度越大,木块具有的动能越大,克服摩擦所做的功就越多,所以滑行的距离也就越长
【解析】解:(1)弹性势能的大小是通过木块被弹开的远近来体现的,这种研究方法叫转换法,如在清水中滴加红墨水,通过扩散现象说明分子在不停地做无规则运动;
(2)根据实验次数①、②的数据可知弹簧相同,压缩的程度不同,小球被弹出后推动木块移动的距离不同,得出结论弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;
(3)为了探究猜想二,必须控制弹簧被压缩程度相同,改变材料,可选用实验次数①和③(或②和④),木块被推动的距离不同说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关;
(4)因为压缩同一根弹簧至相同位置,所以弹簧的弹性势能相同,离开弹簧后小球具有的动能相同,且小球的动能全部转化为推动木块所做的功,两次小球推动木块所做的功相同,即s1=s2;
[拓展]在木块所受到的摩擦阻力大小相同的条件下,当弹簧被压缩的程度越大,木块具有的动能越大,克服摩擦所做的功就越多,所以滑行的距离也就越长。
故答案为:(1)转换法;清水中滴加红墨水,通过扩散现象说明分子在不停地做无规则运动;(2)弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;(3)①和③(或②和④);(4)s1=s2;
当弹簧被压缩的程度越大,木块具有的动能越大,克服摩擦所做的功就越多,所以滑行的距离也就越长。
(1)想探究的物理量不能直接看出结果,要通过其他量看出来的方法叫做转换法;热学中应用比较广泛;
(2)分析①、②可知:弹簧相同,压缩的程度不同,小球被弹出后推动木块移动的距离不同,即可得出答案;
(3)根据控制变量法分析;
(4)小球能移动是弹簧弹性势能转化成了动能,弹簧压缩量相同,弹性势能相同,转化的动能就相同。
本题考查影响物体势能大小的因素,要求学生掌握实验控制变量法和转换法。
21.【答案】2.8 1.4 排开液体的体积 当排开液体体积相同时,液体的密度越大,浮力越大 盐水的密度 (m2-m1)g。
【解析】解:(1)由甲图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,则物体的重力为G=2.8N;
由甲丙知物块浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G-F=2.8N-1.4N=1.4N;
(2)由图乙和丙可知,排开水的体积不同,测力计示数不同,由称重法,受到的浮力不同,且排开水的体积越大,弹簧测力计的示数越小,浮力越大,故可以得出当液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,所受浮力越大;
(3)由图丁、戊可知物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,且液体的密度越大,浮力越大,故可以得出:当排开液体体积相同时,液体的密度越大,浮力越大;
浸没在盐水中的浮力:
F浮'=G-F';
根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排知排开液体的体积为:
V排=F浮ρ水g,因浸没,故V物=V排=F浮ρ水g,
故有F浮ρ水g=F'浮ρ盐水g,据此算出盐水的密度;
(4)根据称量法知物块浸入水中前后弹簧测力计示数变化量就是浮力,即△F=F浮;
由于溢水杯中装满水,物体浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知物体受到的浮力等于排开的水重,即
△F=F浮=G排=(m2-m1)g。
故答案为:(1)2.8;1.4; (2)排开液体的体积;(3)当排开液体体积相同时,液体的密度越大,浮力越大;盐水的密度;
(4)(m2-m1)g。
(1)根据弹簧测力计的分度值读出示数,空气中弹簧测力计的示数即为物体的重力;
读出物体浸没在水中时弹簧测力计的示数,利用称重法求出受到的浮力;
(2)观察乙图和丙图可知,物体排开水的体积相等,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不相同,据此进行解答;
(3)分析图丁、戊的相同量和不同量,结合称重法得出物体所受的浮力与变化量的关系;
由称重法得出浸没在盐水中的浮力,根据阿基米德原理得出排开液体体积表达式,因浸没,V物=V排,据此得出盐水的密度;
(4)根据阿基米德原理分析解答。
本题考查了弹簧测力计的读数和称重法求浮力以及影响浮力大小因素的探究,是一道较为简单的实验题。
22.【答案】平衡 左 测量力臂 2 左侧下沉 左 大于
【解析】解:(1)由图可知,筷子静止在如图甲所示位置,筷子处于静止状态,所以此时筷子处于平衡状态;
筷子静止后左端下沉,若想调节筷子水平平衡,应将支点向左移动,即细线向左移动;调节筷子水平平衡可以消除铅笔重力对实验的影响,同时便于测量力臂的大小;
(2)设每块橡皮擦重为G,根据杠杆平衡条件有:4G×s1=n2G×s2,解得:n2=4s1s2=4×3.5cm7cm=2,
在第二次实验中,将两侧的橡皮擦向远离支点的方向移动1cm,则有:3G×6cm>2G×8.5cm,故筷子左侧下沉;
(3)杆秤的原理是杠杆的平衡条件,如图所示,若增加“杆秤”的量程,要使杆秤仍在水平位置平衡,根据杠杆平衡条件可知增大了阻力,动力不变,应增大动力臂,减小阻力臂,因此应将悬挂“杆秤”的细线向左移动;
小强将作为“秤砣”的橡皮取下擦了一些字以后,秤砣的质量减小,再用此“秤砣”称量物品的质量,m2减小,即G2减小,根据G1⋅l1=G2⋅l2,而G1⋅l1不变,由杠杆的平衡条件,所以l2要变大,杆秤所示的质量值要偏大。
故答案为:(1)平衡;左;测量力臂;(2)2;左侧下沉;(3)左;大于。
(1)杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,杠杆处于平衡状态;
杠杆在水平位置平衡后,重力的方向跟杠杆垂直,支点到力的作用点的距离就是力臂,同时能够消除杠杆自身重力对杠杆平衡的影响,因此在此实验中我们应首先调节杠杆在水平位置平衡;
(2)设每块橡皮擦重为G,根据杠杆平衡条件进行分析;
(3)想要增加杆秤的量程,可根据杠杆的平衡条件分析;若秤砣有缺损时,左边的力和力臂不变,右边的力减小,根据杠杆的平衡条件知道右边的力臂增大,即:杆秤所示的质量值要大于被测物体的真实质量值.
本题考查了学生对杠杆平衡条件的掌握和运用,涉及到杠杆的五要素、杠杆的调节、杆秤的测量原理,属于难题。
23.【答案】解:(1)由P=Wt可得,推进器做的功:W=Pt=5×103W×3600s=1.8×107J;
(2)水下300m处潜水服表面受到的海水压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa,
由p=FS可得,1cm2的面积上受到的海水压力:
F=pS=3×106Pa×1×10-4m2=300N;
(3)潜水员受到的浮力:
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m3=2500N,
潜水员与潜水服的总重力:
G=m总g=(60kg+240kg)×10N/kg=3000N,
因F浮
由三力平衡可得:F浮+F推=G,
则推进器推力F推=G-F浮=3000N-2500=500N。
答;(1)若推进器以最大功率工作1h,推进器做功为1.8×107J;
(2)水下300m处潜水服表面1cm²的面积上受到的海水压力是300N;
(3)要使潜水员悬停在水中时,则推进器的推力为500N。
【解析】(1)根据W=Pt求出推进器以最大功率工作1h做的功;
(2)根据p=ρgh求出水下300m处潜水服表面受到的海水压强,根据F=pS求出1cm2的面积上受到的海水压力;
(3)根据阿基米德原理求出潜水员受到的浮力,根据G=mg求出重力,潜水员悬浮在水中时处于平衡状态,比较浮力和重力的大小判断推进器推力的方向,根据三力平衡求出推进器的推力。
本题考查了液体压强公式、固体压强公式、做功公式、阿基米德原理、重力公式以及平衡条件的应用,要注意推进器推力方向的判断。
24.【答案】解:(1)因为浸没,所以V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=0.001m3,
正方体物块受到水的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N;
(2)因为F浮=G-F拉,所以物块重力为:
G=F浮+F拉=10N+10N=20N,
物块的密度为:
ρ=mV=GgV=20N10N/kg×0.001m3=2×103kg/m3;
(3)物块有一半浸在水中时,
由F浮=ρgV排可得:
F浮'=12F浮=12×10N=5N,
F拉'=G-F浮'=20N-5N=15N,即弹簧的拉力增加了5N,
弹簧伸长了0.5cm/N×5N=2.5cm,即物体下降了2.5cm,
液面下降了Δh=2.5cm+5cm=7.5cm=0.075m,
抽水后水对容器底部压强的变化量为:
Δp=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m=750Pa。
答:(1)正方体物块受到水的浮力是10N;
(2)正方体物块的密度是2×103kg/m3;
(3)图乙中从容器内向外缓慢抽水,直至物块有一半浸在水中,抽水后水对容器底部的压强变化了750Pa。
【解析】(1)因为浸没,所以V排=V,由F浮=ρ水gV排可求得正方体物块受到水的浮力;
(2)物块的上表面与水面刚好相平时排开水的体积和其体积相等,根据阿基米德原理求出物块受到水的浮力,根据F浮=G-F'求出物体的重力,
根据ρ=mV=GgV求出物体的密度;
(3)根据F浮=G-F'可知此时弹簧测力计的示数,进一步得出弹簧的拉力增加量,根据题意求出弹簧的伸长量即物体下降的高度,根据p=ρgh算出抽水后水对容器底部压强的变化量。
本题是有关压强和浮力的综合计算题目,首先要掌握液体压强的计算公式及阿基米德原理公式,此题的关键是能够根据所给的条件计算出物块有一半浸在水中时水的深度,第(3)问中,抽水后水对容器底部的压强变化量计算是难点。
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