山东省聊城市临清市2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案)
展开2022-2023学年山东省聊城市临清市八年级(下)期末物理试卷
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
第I卷(选择题)
一、单选题(本大题共10小题,共30.0分)
1. 下面四幅图中所描述的力,对物体做了功的是( )
A. 提着滑板在水平路面上前行,手提滑板的力
B. 托着货物停在水平地面上,叉车对货物的力
C. 搬石头但没有搬动,手对石头的力
D. 使小车向前运动了一段距离的推力
2. 关于牛顿第一定律,下列说法正确的是( )
A. 速度大的物体惯性大
B. 跳远运动员快速助跑,是为了利用自身的惯性以提高成绩
C. 力是维持物体运动的原因
D. 物体在没有受到力的作用时就一定处于静止状态
3. 如图所示,体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。甲上浮、乙悬浮、丙下沉,在甲露出水面之前,关于它们所受浮力的说法正确的是( )
A. 甲受到的浮力大
B. 乙受到的浮力大
C. 丙受到的浮力大
D. 甲、乙、丙受到的浮力一样大
4. 图示的四种工具中,正常使用时属于费力杠杆的是( )
A. 园艺剪 B. 瓶盖起子
C. 镊子 D. 核桃夹
5. 如图,在均匀杠杆的A处挂3个钩码,B处挂2个钩码,杠杆恰好在水平位置平衡。下列操作中,仍能使杠杆在水平位置平衡的是(所用钩码均相同)( )
A. 两侧钩码同时向支点移动一格
B. 两侧钩码下方同时加挂一个钩码
C. 左侧加挂一个钩码,右侧加挂两个钩码
D. 左侧拿去一个钩码,右侧钩码向左移动一格
6. 在2022北京冬奥会短道速滑男子1000米比赛中,中国选手任子威获得金牌,图甲是他正全力通过弯道、图乙是他获胜后站立在水平赛场中央大声欢呼的情形。下列说法正确的是( )
A. 通过弯道过程中他处于平衡状态
B. 站立时他受到的重力和他对冰面的压力是一对相互作用力
C. 站立时他受到的重力和他对冰面的压力是一对平衡力
D. 图甲中他的手对冰面的压力与冰面对他的手的支持力是一对相互作用力
7. 同一密度计先后放在密度为ρ甲、ρ乙的液体中,静止时所处位置如图所示,密度计在两种液体中所受浮力分别为F甲浮、F乙浮。下列选项中正确的是( )
A. ρ甲>ρ乙
B. ρ甲<ρ乙
C. F甲浮
8. 2022年2月,我国成功举办了第24届冬奥会。图甲是2022年北京冬奥会会徽:它以汉字冬为灵感来源,运用中国书法艺术形态来展现出滑雪运动员的英姿。图乙是中国滑雪运动员谷爱凌在U型场地比赛的图片,关于比赛过程中的能量变化,其中叙述正确的是( )
A. 谷爱凌在U型场地滑行向上冲击到最高点时,动能将达到最大
B. 谷爱凌从U型场地空中的高点开始下落过程中机械能逐渐增大
C. 谷爱凌在U型场地出发点加速下滑的过程中动能越来越小
D. 谷爱凌从U型场地出发点加速下滑的过程中重力势能越来越小
9. 下列有关机械做功、功率、机械效率的说法,正确的是( )
A. 效率越高的机械,功率越大 B. 做功越多的机械,功率越大
C. 做有用功越多的机械,效率越高 D. 功率越大的机械,做功越快
10. 将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下,物体下表面刚好与水面接触,从此处匀速下放物体,直至浸没(物体未与容器底接触)的过程中,弹簧测力计示数F与物体下表面浸人水中深度h的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 物体重力为40N
B. 物体浸没时受到的浮力为15N
C. 物体的密度为2.5×103kg/m3
D. 物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800Pa
二、多选题(本大题共3小题,共12.0分)
11. 如图所示的实验中,小车从斜面的某一高度由静止开始滑下,撞击静止于水平木板上的木块(不计空气阻力),则下列说法中正确的是( )
A. 小车在斜面上下滑的过程中,小车的重力势能减小,其动能增大
B. 小车在斜面上下滑的过程中,小车的机械能减小
C. 木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力
D. 若木板的表面光滑且足够长,则被撞击后的木块所获得的动能将保持不变
12. 日常生活中有很多物理现象,下列叙述正确的是( )
A. 我们的书包带扁而宽,是为了减小压强
B. 运动鞋的鞋底有凹凸花纹是为了减小对地面的摩擦
C. 汽车司机系安全带是为了防止惯性带来的危害
D. 用吸管能吸入饮料的原因是因为有大气压的作用
13. 如图所示,在50N的水平拉力F的作用下,重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍,绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则( )
A. 拉力F的功率为30W B. 1min内物体移动的距离为12m
C. 1min内所做的有用功为1440J D. 该滑轮组的机械效率为85%
第II卷(非选择题)
三、填空题(本大题共5小题,共10.0分)
14. 如图所示,弹簧测力计的分度值为______ N,弹簧测力计的示数为______ N。
15. 2023年4月14日,世界乒乓球职业大联盟新乡冠军赛半决赛,女单两场半决赛均在国乒乓球员之间进行,最终孙颖莎和王艺迪各自胜出对手,会师女单决赛。如图所示,比赛中,孙颖莎将迎面飞来的球打回,这一现象表明球受到的作用力改变了球的______ ,该力的施力物体是______ 。
16. 公园中有一种叫“蹦床”的游戏深受同学们的喜爱。如图所示,左边的同学离开蹦床上升的过程中动能变小,这一过程中动能逐渐转化为______ 能;右边的同学落到蹦床上继续下陷的过程中,弹力绳的______ 能增加。
17. 如图,小良同学在研究“物体的动能与哪些因素有关”时,将质量为m的小钢球从斜槽的某高度h处由静止释放,钢球运动到水平面时,将水平面上静止的木块撞出一段距离s。小良的部分实验数据和现象记录如下:
实验次数
1
2
3
钢球质量m/g
20
40
60
钢球下落高度h/cm
20
20
20
木块滑行距离s
近
较远
远
(1)上述3次实验中,第______ 次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大。
(2)上述实验数据表明:当速度一定时,钢球的质量越大,动能越______ 。
18. 如图,小明将一个重为30N的小车从斜面底端匀速拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为25N,小车沿斜面移动的距离s=1.6m,上升的高度h=0.6m。则小明对小车做的有用功是______ J,斜面的机械效率是______ 。
四、作图题(本大题共2小题,共4.0分)
19. 2022年2月,北京冬奥会钢架雪车运动员比赛时在斜面上下滑时的情景,如图1所示(人与钢架雪车当成一个整体),请在图2中画出它受到重力和支持力的示意图。
20. 曲杆可绕固定点O转动,在一个最小的拉力F的作用下,在如图所示位置保持静止,请在图中作出:拉力F的示意图和拉力F的力臂。
五、实验探究题(本大题共2小题,共10.0分)
21. 在探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关的实验中,选择如下器材:长木板和表面固定有棉布的长木板、长方体木块(各表面粗糙程度相同)、砝码、弹簧测力计等。
(1)实验中用弹簧测力计沿水平方向拉动放置在长木板上的物块,使其做______ 运动,此时弹簧测力计示数等于木块所受滑动摩擦力的大小。
(2)如图为完成本实验设计的操作方案
得到的实验数据记录如表:
实验情景
甲
乙
丙
丁
测力计示数/N
1.50
1.50
2.10
2.50
该实验设计主要运用了______ 的实验方法。
(3)比较甲、乙两次实验可知,滑动摩擦力大小与接触面积的大小______ ;比较______ 两次实验可知,在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越大,滑动摩擦力越大。
(4)拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛,这是应用了______ 两次实验得出的结论。
22. 在“探究影响浮力大小的因素”实验中,同学们根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想;①与物体浸入液体中的深度有关。
②与物体排开液体的体积有关。
③与液体的密度有关。
(1)如图所示:物体所受到的重力为______ N。
(2)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体所受浮力大小为______ N。
(3)分析a、c、d三次实验,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度______ (选填“有关”或“无关”):分析______ 三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验,可知在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力______ (选填“越大”或“越小”)。
六、计算题(本大题共3小题,共29.0分)
23. 北京冬奥会冰壶项目受到国人广泛。如图所示,用3N的力推着质量为19kg的冰壶,在水平冰面上沿直线匀速滑行4m,冰壶与冰面的接触面积约为0.02m2。取g=10N/kg,通过计算回答:
①冰壶所受到的重力?
②冰壶对冰面的压强?
③此过程运动员对冰壶做的功?
24. 如图所示是我国海军配备的某战略核潜艇,它潜入海水下时的排水量是8000t。(g取10N/kg,海水的密度约为1×103kg/m3),求:
(1)该核潜艇潜入海水下时,水对潜艇顶部的压强为4.12×105Pa,则潜艇顶部面积为1.5m2的舱门受到海水的压力是多少N?
(2)该核潜艇潜入海水下时,受到的浮力是多少N?此时排开海水的体积是多少?
25. 如图,塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起3m时,滑轮组的机械效率为80%,g取10N/kg。求:
(1)起重机提升重物做的有用功为多少J?拉力做的总功为多少J?
(2)绳端的拉力为多少N?
(3)若动滑轮的质量为40kg,克服摩擦和钢丝绳重所做的功是多少J?
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:
A、提着滑板在水平路上前行,人给滑板一个向上的力,滑板向上没有移动距离,人对滑板没有做功,故A不符合题意;
B、托着货物停在水平地面上,叉车对货物有力的作用,但没有在力的方向上通过距离,所以不做功,故B不符合题意;
C、用力搬石头,但未搬动,有力作用在物体上,但没有移动距离,所以不做功,故C不符合题意;
D、小车在推力的作用下向前运动了一段距离,有力作用在小车上,小车在该力的方向上通过了距离,所以做了功,故D符合题意。
故选:D。
做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离。二者缺一不可。
掌握做功的两个必要因素,有力有距离不一定做功,力对物体做功,一定是在该力的方向上移动了距离。
2.【答案】B
【解析】解:A、质量是惯性大小的量度,与物体的运动速度无关,故A错误;
B、跳远运动员快速助跑,是为了利用自身的惯性以提高成绩,故B正确;
C、力改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,故C错误;
D、物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,故D错误。
故选:B。
(1)牛顿第一定律:一切物体在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态;
(2)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性大小只与物体的质量有关,与物体的运动状态和物体的受力情况无关。
本题考查牛顿第一定律、惯性,知道惯性大小只与物体的质量有关是解题的关键。
3.【答案】D
【解析】解:
∵甲、乙、丙三个物体浸没在水中,并V甲=V乙=V丙,
根据F浮=ρV排g,
∴F甲浮=F乙浮=F丙浮,
故选:D。
知道体积相同,根据阿基米德原理和物体的浮沉条件得出甲乙丙三物体受到的浮力关系。
本题考查了学生对重力公式、物体浮沉条件的掌握和运用,利用好质量相等、重力相等是关键。
4.【答案】C
【解析】解:A.园艺剪在使用过程中,动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,属于省力杠杆,故A不符合题意;
B.瓶盖起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,属于省力杠杆,故B不符合题意;
C.镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,动力大于阻力,属于费力杠杆,故C符合题意;
D.核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,属于省力杠杆,故D不符合题意。
故选:C。
结合图片和生活经验,找出支点,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
本题考查的是杠杆的分类,主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
5.【答案】D
【解析】解:设每个钩码重力为G,每个小格长度为L;
A、两侧钩码同时向支点移动一格,左边:3G×L=3GL,右边:2G×2L=4GL,右边大于左边,杠杆右边下倾,故A错误;
B、两侧钩码下方同时加挂一个钩码,左边:4G×2L=8GL,右边:3G×3L=9GL,右边大于左边,杠杆右边下倾,故B错误;
C、左侧加挂一个钩码,右侧加挂两个钩码,左边:4G×2L=8GL,右边:4G×3L=12GL,右边大于左边,杠杆右边下倾,故C错误;
D、左侧拿去一个钩码,右侧钩码向左移动一格,左边:2G×2L=4GL,右边:2G×2L=4GL,右边等于左边,杠杆平衡,故D正确。
故选:D。
杠杆是否平衡,取决于两边力和力臂的乘积是否相等,若F1L1=F2L2,杠杆平衡;若F1L1≠F2L2,杠杆就不平衡。
本题考查了杠杆的平衡条件的实验探究,学生要加强对杠杆的认识。
6.【答案】D
【解析】解:A、通过弯道过程中,任子威的运动方向不断变化,所以他处于非平衡状态,故A错误;
B、站立时他受到的重力和他对冰面的压力方向相同,所以不是一对相互作用力,故B错误;
C、站立时他受到的重力和他对冰面的压力是作用在不同物体上的两个力,所以不是一对平衡力,故C错误;
D、图甲中他的手对冰面的压力与冰面对他的手的支持力同时作用在冰面和他的手上,符合相互作用力的条件,所以是一对相互作用力,故D正确。
故选:D。
(1)平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态;
(2)相互作用力的特点:大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上;
(3)二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上;
此题考查平衡状态的判断、平衡力与相互作用力的区别,平衡力与相互作用力的区别主要在于: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】B
【解析】解:(1)同一支密度计,重力不变,在甲、乙两种液体都漂浮,由漂浮条件可知:F甲浮=F乙浮=G,故C、D错误;
(2)由甲、乙两图可知,密度计在甲中浸入的体积大于在乙浸入的体积,即V甲排>V乙排,而F甲浮=F乙浮,由公式F浮=ρ液gV排可知:
液体密度ρ甲<ρ乙,故A错误、B正确。
故选:B。
由漂浮条件可知同一支密度计在不同液体中的浮力大小关系,再根据公式F浮=ρ液gV排分析液体密度大小关系。
本题考查漂浮条件及阿基米德原理的应用,难度一般。
8.【答案】D
【解析】解:A、谷爱凌在U型场地滑行向上冲击到最高点时,速度为零,动能为零,动能最小,故A错误;
B、谷爱凌从U型场地空中的高点开始下落过程中,由于存在摩擦力,机械能逐渐减小,故B错误;
C、谷爱凌在U型场地出发点加速下滑的过程中,重力不变,速度增大,动能越来越大,故C错误;
D、谷爱凌从U型场地出发点加速下滑的过程中,质量不变,高度减小,重力势能越来越小,故D正确。
故选:D。
(1)动能的大小与质量和速度有关;
(2)考虑摩擦情况下,机械能不守恒;
(3)重力势能与质量和高度有关。
本题考查动能和势能的影响因素、机械能的转化等知识的考查,主要考查学生对所学物理知识点的综合应用能力。
9.【答案】D
【解析】A、机械做功快慢与机械效率没有关系。故A错误;
B、由P=Wt可以看出,功率大小决定于做功多少和所用时间。做功较多,时间不确定,功率大小不能确定。故B错误;
C、机械效率是有用功与总功的比值,有用功较多,总功不确定,机械效率不能确定。故C错误;
D、功率描述的是物体做功的快慢,所以功率越大的物体,做功越快。故D正确。
故选:D。
(1)功率是单位时间内做的功,表示的是做功的快慢;
(2)机械效率是指有用功与总功的比值,机械效率高说明有用功与总功的比值大。
本题考查了我们对机械效率、功率的理解和应用,使用机械时省力情况、功率大小、效率高低没有必然联系。
10.【答案】C
【解析】解:
A、由图象可知,当h=0(圆柱体没有浸入水中),圆柱体重G=F=25N;故A错误;
B、当圆柱体全浸入水中时,弹簧测力计的示数F'=15N,
圆柱体浸没时受到的浮力为:F浮=G-F'=25N-15N=10N;故B错误;
C、圆柱体的质量:m=Gg=25N10N/kg=2.5kg,
根据F浮=ρ水gV排可得,圆柱体的体积:V=V排=F浮ρ水g=10N1×103kg/m3×10N/kg=1×10-3m3,
则圆柱体的密度:ρ物=mV=2.5kg1×10-3m3=2.5×103kg/m3.故C正确;
D、由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度:h=4cm=0.04m,
则圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa;故D错误。
故选:C。
(1)由F-h图象可知,当h=0(圆柱体没有浸入水),弹簧测力计的示数为圆柱体重;当h≥4cm(圆柱体全浸入水),弹簧测力计的示数加上圆柱体受到的水的浮力等于圆柱体重;据此求出圆柱体受的浮力(最大浮力);
(2)弹簧测力计的示数为圆柱体重;利用重力公式求出圆柱体的质量;求出了物体全浸入时受到的浮力,利用阿基米德原理求圆柱体的体积(排开水的体积),再利用密度公式求圆柱体的密度;
(3)由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度为4cm,然后根据液体压强公式p=ρgh求此时圆柱体下表面受到的水的压强。
本题主要考查的是学生对浮力计算和压强计算方法的了解和掌握,读懂图象是解决此题的关键。
11.【答案】ABD
【解析】解:A、从斜面上开始下滑到水平木板上,撞击木块前,小车的质量不变,速度增大,高度减小,故重力势能减小,动能增大,故A正确;
B、由于不计空气阻力,但存在摩擦,所以小车在斜面上下滑的过程中,小车的机械能是减小的,一部分机械能转化成了内能,故B正确;
C、木块对木板的压力和木板对木块的支持力,作用在两个物体上,不是一对平衡力,故C错误;
D、若木板的表面光滑且足够长,木块在水平方向不受摩擦力,将做匀速直线运动,动能不变,保持平衡,故D正确。
故选:ABD。
(1)动能和重力势能大小的影响因素进行分析。
(2)动能和势能之和就是机械能,若不计摩擦和阻力,机械能是守恒的。
(3)平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上。
(4)木板的表面光滑且足够长,木块在水平方向不受摩擦力,将做匀速直线运动,从这一角度分析。
此题考查了运动与精致的相对性、平衡力的辨别、动能和势能的大小变化,综合性较强,但难度不大,属于中档题。
12.【答案】ACD
【解析】解:A、书包带子做的扁而宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对肩膀的压强,使人更舒服,故A正确;
B、运动鞋的鞋底有凹凸花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故B错误;
C、司机系安全带是防止在汽车高速行驶时突然刹车,司机由于惯性会向前运动,避免惯性带来的危害,故C正确;
D、用吸管吸饮料时,吸管内气压减小、而作用在吸管外的液面上的大气压不变,在内外压强差的作用下饮料在吸管中上升,进而进入嘴中,故D正确。
故选:ACD。
(1)减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
(2)根据增大摩擦或减小摩擦的方法进行分析。
(3)惯性是保持物体运动状态不变的性质。
(4)用塑料管吸饮料时,是先把塑料管内的空气吸走、气压减小,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里。
此题考查的知识点有:摩擦力知识、惯性、增大和减小压强的方法、大气压,平时学习时多观察、多分析、多积累,提高分析能力。
13.【答案】ABC
【解析】解:A、根据P=Wt=Fst=Fv计算拉力的功率:P=Fv=50N×0.6m/s=30W,故A正确;
B、绳子自由端移动的距离:s=vt=0.6m/s×60s=36m;
动滑轮上绳子的股数n=3,物体移动的距离:s物=13s=13×36m=12m,故B正确;
C、物体与地面间的滑动摩擦力:f=0.2G=0.2×600N=120N,克服物体与地面间的滑动摩擦力做的功为有用功,W有用=fs物=120N×12m=1440J,故C正确;
D、1min内拉力做的功:W总=Pt=30W×60s=1800J,该滑轮组的机械效率为:η=W有用W总×100%=1440J1800J×100%=80%,故D错误。
故选:ABC。
(1)根据P=Wt=Fst=Fv计算拉力的功率;
(2)动滑轮上绳子的股数n=3,先根据速度公式得出绳子自由端移动的距离,再得出物体移动的距离;
(3)克服物体与地面间的滑动摩擦力做的功为有用功,W有用=fs物,计算有用功;
(4)根据W=Pt计算总功,再由η=W有用W总×100%计算机械效率。
本题考查滑轮组的功、功率和效率的有关计算,综合性强,难度适中。
14.【答案】0.2 2.4
【解析】解:如图所示弹簧测力计的量程是0~5N,它的分度值是0.2N;把物体挂在竖直放置的弹簧测力计的挂钩上,当物体静止时,弹簧测力计的示数是2.4N。
故答案为:0.2;2.4。
明确分度值,了解弹簧测力计的刻度,每一个大格表示多少牛,每一个小格表示多少牛,根据指针位置读数。
本题考查了弹簧测力计的使用和读数,明确分度值是关键,属于基础知识,要掌握。
15.【答案】运动状态 球拍
【解析】解:
(1)孙颖莎将球打回,使球的运动方向和速度大小改变,即改变了球的运动状态,说明力可以改变物体的运动状态。
(2)球受到的作用力是球拍施加的,即该力的施力物体是球拍。
故答案为:运动状态;球拍。
(1)力可以改变物体的运动状态;
(2)力是物体对物体的作用。
本题考查了对力的作用效果和施力物体的了解,属于基础知识,难度不大。
16.【答案】重力势 弹性势
【解析】解:(1)左边的同学离开蹦床上升的过程中,质量不变,速度减小,动能减小;高度增大,重力势能增大,所以左边的同学在离开蹦床上升过程中,动能转化为重力势能。
(2)右边的同学落到蹦床上继续下陷过程中,弹力绳的形变不断增大,弹力绳的弹性势能不断增加。
故答案为:重力势;弹性势。
一种形式的能转化为另一种形式的能,该形式的能要减少,另一种形式的能要增加。从动能、重力势能、弹性势能的影响因素进行分析:
(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、被举得高度。质量越大,高度越高,重力势能越大。
(3)弹性势能大小的影响因素:发生弹性形变的大小,发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大,发生弹性形变越难,弹性势能越大。
(1)掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素。
(2)能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。
17.【答案】3 大
【解析】解:(1)因为不同质量的物体从相同高度自由下滑到达斜面底端的速度是相同的。三个小球从斜槽的某高度h处由静止释放,钢球运动到水平面时速度相同,三个小球的质量越大,推动木块运动越远,对木块做功越大,说明小球的动能越大,所以第三次实验中小球动能最大。
(2)上面数据得出:当速度一定时,钢球的质量越大,动能越大。
故答案为:(1)3;(2)大。
(1)不同质量的物体从相同高度自由下滑到达斜面底端的速度是相同的。
(2)从动能大小的影响因素判断。动能大小跟质量、速度有关。质量一定时,速度越大,动能越大;速度一定时,质量越大,动能越大。
不同质量的物体从相同高度自由下滑到达斜面底端的速度是相同的,这个结论是根据小球的重力势能全部转化为动能,到达底端的速度跟质量无关(mgh=12mv2)。
18.【答案】18 45%
【解析】解:(1)小明对小车做的有用功:
W有=Gh=30N×0.6m=18J;
(2)拉力做的总功:
W总=Fs=25N×1.6m=40J,
斜面的机械效率为:
η=W有用W总×100%=18J40J×100%=45%。
故答案为:18;45%。
(1)知道小车的重力、上升的高度,利用W=Gh求出小明对小车做的有用功;
(2)知道拉力大小、小车沿斜面移动的距离,利用W=Fs可求出拉力做的功,即总功;斜面的机械效率等于有用功与总功之比。
本题考查了使用斜面时有用功、总功、机械效率的计算,属于基础题目。
19.【答案】解:物体在斜面上受到的重力方向竖直向下,作用点(重心)在其几何中心上;斜面对物体的支持力方向垂直斜面向上,作用点也在物体的几何中心上,与重力画成共点力。如图所示:
【解析】在明确物体所受的重力、支持力的三要素的基础上,结合力的示意图的画法,作出物体所受重力和支持力的示意图。
在画力的示意图时,若需要画出物体受到的多个力的示意图时,要将这几个力画成共点力。
20.【答案】解:根据此杠杆的形状,从O到A点的距离最大,这是最长的力臂。所以力作用在杠杆的最右端时拉力最小,根据阻力的方向是竖直向下,可知拉力F的方向向上,如图所示:
【解析】根据杠杆的平衡条件,动力臂越长越省力。所以需要找出杠杆的最长力臂,然后根据杠杆平衡原理,确定出使杠杆平衡的动力方向。
本题考查了作力的示意图,知道力臂的概念、掌握力的示意图的作法、熟练应用杠杆平衡条件即可正确解题。
21.【答案】匀速直线 控制变量 无关 甲、丙 甲、丁
【解析】解:(1)根据二力平衡的原理,只有物体做匀速直线运动时,拉力才与滑动摩擦力大小相等;
(2)滑动摩擦力的大小与压力的大小、接触面的粗糙程度同时有关,在研究滑动摩擦力与压力的关系时需要控制接触面的粗糙程度相同,改变压力,在研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时需要控制压力大小相同,用到了控制变量法;
(3)比较甲、乙两次实验可知,压力和接触面的粗糙程度相同,接触面积不同,弹簧测力计的示数相同,说明滑动摩擦力大小与接触面积的大小无关;
要得出“在接触面粗糙程度相同的情况下,压力越小,滑动摩擦力越小”,需要控制接触面的粗糙程度相同,改变压力,比较甲、丙两次实验即可;
(4)拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛,是通过增大接触面的粗糙程度来增加摩擦力的,是应用了甲、丁两次实验得到的结论的。
故答案为:(1)匀速直线;(2)控制变量;(3)无关;甲、丙;(4)甲、丁。
(1)实验中,摩擦力的大小是通过读取弹簧测力计的拉力得出的,这是依据了二力平衡的原理,因此,要保持物体做匀速直线运动才行;
(2)物理学中对于多因素或多变量的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法;
(3)(4)探究滑动摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,根据控制变量法分析解答。
本题考查了实验注意事项与实验分析,把握住利用控制变量法分析实验结论的基本思路是解答此题的关键所在;要明确:滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关,跟接触面积大小等没有关系。
22.【答案】4.8 1.4 无关 a、b、c(或a、b、d) 越大
【解析】解:(1)由图a可知物体的重力为4.8N;
(2)序号b中物体所受浮力大小为F浮=G-F=4.8N-3.4N=1.4N;
(3)a、c、d三次实验中,浸没的深度不同,弹簧测力计的示数相同,说明物体受到的浮力也相同,因此结论是浸没在液体中的物体所受的浮力大小与深度无关;
要得出浮力大小与物体排开液体的体积有关的结论,应控制液体的密度相同,改变排开液体的体积,所以应分析a、b、c(或a、b、d)三次实验;
由图可知,a、d、e三次实验,弹簧测力计示数不同,受到的浮力不同,即浮力大小与液体的密度有关;且在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
故答案为:(1)4.8;(2)1.4;(3)无关;a、b、c(或a、b、d);越大。
(1)由图a可知物体的重力;
(2)利用称重法求得序号b中物体所受浮力大小;
(3)a、c、d三次实验步骤中,物体全部浸没在水中,排开水的体积相同,浸没的深度不同,弹簧测力计的示数相同,由此可得出结论;
物体受到的浮力的大小与物体排开液体的密度和体积有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变,分析实验中相同量和不同量,结合称重法测浮力得出浮力大小与变化量的关系。
本题探究“浮力的大小与哪些因素有关”,考查控制变量法、阿基米德原理的运用及称重法测浮力。
23.【答案】解:①冰壶所受到的重力G=mg=19kg×10N/kg=190N;
②冰壶对冰面的压力F=G=190N,
冰壶对冰面的压强p=FS=190N0.02m2=9500Pa;
③此过程运动员对冰壶做的功W=Fs=3N×4m=12J。
答:①冰壶所受到的重力为190N;
②冰壶对冰面的压强为9500Pa;
③此过程运动员对壶做的功为12J。
【解析】①根据G=mg得出冰壶所受到的重力;
②根据F=G得出冰壶对冰面的压力,根据p=FS得出冰壶对冰面的压强;
③根据W=Fs得出此过程运动员对冰壶做的功。
本题考查重力、压力、压强和功的计算,综合性强,难度适中。
24.【答案】解:(1)已知水对潜艇顶部的压强为p=4.12×105Pa,
由p=FS可得,潜艇顶部面积为1.5m2的舱门受到海水的压力:
F=pS=4.12×105Pa×1.5m2=6.18×105N;
(2)水下排水量m排=8000t=8×106kg,
由阿基米德原理得,潜艇水下潜航时,受到的浮力:
F浮=G排=m排g=8×106kg×10N/kg=8×107N,
由F浮=ρ液gV排可得,此时排开海水的体积:
V排=F浮ρ海水g=8×107N1×103kg/m3×10N/kg=8×103m3。
答:(1)舱门受到海水的压力是6.18×105N;
(2)该核潜艇潜入海水下时,受到的浮力是8×107N;此时排开海水的体积是8×103m3。
【解析】(1)已知水对潜艇顶部的压强,根据p=FS求出舱门受到海水的压力;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排求出该核潜艇潜入海水下时,受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排可求出核潜艇排开海水体积。
本题考查了压强公式、阿基米德原理、重力公式、物体浮沉条件的综合应用,难度较大。
25.【答案】解:(1)提升重物做的有用功:
W有=Gh=1.2×104N×3m=3.6×104J;
因为η=W有W总×100%,所以拉力做的总功:
W总=W有η=3.6×104J80%=4.5×104J;
(2)由图可知n=3,绳子自由端移动的距离:
s=nh=3×3m=9m,
则绳端的拉力:
F=W总s=4.5×104J9m=5×103N;
(3)总的额外功:
W额=W总-W有=4.5×104J-3.6×104J=9000J,
动滑轮的重力:
G动=m动g=40kg×10N/kg=400N,
克服动滑轮重做的额外功:
W动=G动h=400N×3m=1200J,
由题意可知,此时额外功由克服动滑轮重和克服摩擦和钢丝绳重所做的功两部分组成,
所以克服摩擦和钢丝绳重所做的功:
Wf=W额-W动=9000J-1200J=7800J。
答:(1)提升重物做的有用功为3.6×104J;拉力做的总功为4.5×104J;
(2)绳端的拉力为5×103N;
(3)克服摩擦和钢丝绳重所做的功为7800J。
【解析】(1)利用W有=Gh求有用功;利用η=W有W总×100%求拉力做的总功;
(2)由图可知n=3,绳子自由端移动的距离s=nh,再利用W总=Fs求拉力;
(3)利用W额=W总-W有求总的额外功,利用G动=m动g求动滑轮的重力,利用W动=G动h求克服动滑轮重做的额外功,由题意可知,此时额外功由克服动滑轮重和克服摩擦和钢丝绳重所做的功两部分组成,据此求出克服摩擦和钢丝绳重所做的功。
本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、额外功和机械效率的计算,弄清楚题中额外功由克服动滑轮重和克服摩擦和钢丝绳重所做的功两部分组成是解题的关键。
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