广东省江门市2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案)
展开2022-2023学年广东省江门市八年级(下)期末物理试卷
一、单项选择题(本大题7小题,每小题3分,共21分)在每小题列出的四个小项中,只有一个是正确的,请把答题卡上对应题目所选的选项涂黑。
1.(3分)对一些生活常识的认知是科学素养的重要方面,下列对一些生活中的相关物理量估测比较贴近事实的是( )
A.一位中学生受到的重力约50N
B.把一个鸡蛋举起1m做的功约10J
C.一位中学生正常站立时对地面的压强约104Pa
D.中学生从一楼爬上四楼克服重力做功的功率约5000W
2.(3分)学习了牛顿第一定律之后,同学们展开了讨论,以下观点正确的是( )
A.物体的运动需要力来维持
B.物体不受力,它的运动状态不变
C.静止的物体没有惯性
D.此定律可以用实验验证
3.(3分)下列对生活中观察到的现象解释正确的是( )
A.水壶的壶盖要钻一个小孔,这是为了让壶嘴和壶身构成一个连通器
B.用吸管吸饮料是利用嘴的“吸力”把饮料吸入嘴里的
C.拦河坝设计成上窄下宽的形状,是因为液体内部压强随深度增加而增大
D.用手抓住瓶子,使之悬空静止;当手的握力增大时,手和瓶子之间的摩擦力也变大
4.(3分)客车在平直公路上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.客车所受的重力与客车对路面的压力是一对平衡力
B.客车受到的牵引力大于客车受到的摩擦阻力
C.客车刹车时乘客向前倾是因为受到惯性的作用
D.客车对公路的压力与公路对客车的支持力是相互作用力
5.(3分)如图所示,水平桌面上有一长为L,质量分布均匀的木板M,右端与桌边相齐,在水平力F的作用下,沿直线向右匀速运动(不掉落),在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M对桌面的压力不变,摩擦力不变,压强不变
B.M对桌面的压力不变,摩擦力不变,压强变大
C.M对桌面的压力变小,摩擦力变小,压强不变
D.M对集面的压力变大,摩擦力变大,压强变大
6.(3分)如图甲所示,弹簧的一端挂在墙上,一人用4N的力F拉另一端,弹簧伸长了5cm:如图乙所示,两个人分别拉该弹簧的两端,弹簧也伸长了5cm,则每个人的力F分别为( )
A.4N、8N B.8N、4N C.4N、4N D.8N、8N
7.(3分)小明将一只质量为1kg的平底水桶放在水平地面上,如图所示,已知该水桶的底面积为5×10﹣2m2,桶内装有50cm深的水,水对桶底的压力比桶对地面的压力小40N,g取10N/kg,下列判断中正确的是( )
A.水对桶底的压强为5×105Pa
B.水对桶底的压力为280N
C.桶对地面的压力为290N
D.桶内水的质量为29kg
二、填空题(本大题7小题,每空1分,共21分)
8.(3分)质量2kg的无人机悬停空中,无人机受到的升力大小为 N(g取10N/kg),方向为 ;升力的施力物体是 。
9.(3分)小华利用一个厚玻璃瓶、带孔的橡皮塞、细玻璃管和带颜色的水制成一个简易的气压计,如图所示,从管子上端吹入少量气体,会观察到水沿细玻璃管 ,他将玻璃瓶从山下带到了山上之后,由于大气压随海拔高度的升高而 ,可以观察到细玻璃管中水面会 (以上三个空选填“上升”或“下降”)。
10.(3分)迎春晚会上,彩色气球伴随欢庆的乐曲匀速上升,在此过程中,动能 ,重力势能 ,机械能 (以上三空选填“变大”、“变小”或“不变”)。
11.(3分)“探究杠杆平衡条件”的实验装置中杠杆上每一小格的距离都相等,每个钩码的质量都相等,如图所示,杠杆恰好在水平位置平衡。
①若在A、B处下方再各挂一个钩码,杠杆 (选填“能”或“不能”)保持水平平衡;
②若把左侧钩码向左移一小恪,右侧钩码向右移一小格,杠杆 (选填“左”或“右”)端将向下倾斜:
③若在C处再挂两个钩码,则D处再挂 个钩码才能使杠杆保持水平平衡。
12.(3分)如图所示,为厨房常用吸盘挂钩。吸盘能够吸在墙壁上,是因为吸盘内部的气压 外界大气压,吸盘受到的摩擦力 吸盘和重物受到的总重力(两空均选填“大于”、“小于”或“等于”);把重一些的物品挂于挂钩上,吸盘依旧能保持不动,墙壁受到的压力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
13.(3分)如图所示,人站在电梯里面,当电梯静止时,人的重力和电梯对人的支持力是一对 力,人对电梯的压力和电梯对人的支持力是一对 力;当电梯加速下降时,人对电梯的压力 (选填“大于”“等于”或“小于”)电梯对人的支持力。
14.(3分)如图所示,工人用一个滑轮组匀速提升重为400N的物体,物体在10s内上升3m,已知工人施加的拉力为250N。此过程中,工人做的有用功是 J,拉力的功率是 W,滑轮组的机械效率是 。
三、作图题(共7分)
15.(2分)在图中,物体A以某一速度冲上表面光滑的固定斜面,请画出物体A在上滑过程中所受力的示意图。(不考虑空气阻力)
16.(2分)如图所示,OA是质量分布均匀的杠杆,在拉力F1的作用下在水平位置平衡,请画出拉力F1的力臂l1和杠杆所受的阻力F2。
17.(3分)如图所示,小明在探究“二力平衡条件”时,把一木块放置在水平桌面上,再通过定滑轮在左右分别挂上数量不等的钩码,发现木块依然能保持静止。点O为木块的重心,请在点O作出木块在水平方向上的受力示意图。
四、实验题(本大题3小题,共19分)
18.(7分)为了探究压力产生的形变效果与哪些因素有关,甲、乙两位同学分别选用若干实心长方体和正方体的不同方式放在同一水平沙面上进行实验,并分别将实验测得的数据和物体在沙中下陷深度记录在两张表中,甲同学将同一长方体平放、侧放、竖放在同一水平沙面上(数据见表一),乙同学将三块不同的正方体放在同一水平沙面上(数据见表二)。
表一
实验序号
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷深度(cm)
1
10
2
1.00
2
10
4
0.50
3
10
8
0.25
表二
实验序号
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷深度(cm)
4
6
4
0.30
5
12
8
0.30
6
24
16
0.30
(1)两位同学在实验中是通过比较 知道压力产生形变效果是否显著的。
(2)甲同学分析自己记录的实验数据及观察到的实验现象分别得到结论是:当 相同时,压力作用效果与 有关。
(3)乙同学得出的结论是:当压力、受力面积不相同时,压力的作用效果也不变。请判断:乙同学的结论是 (选填“正确”或“错误”)的。
(4)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了 来减小压力作用的效果:俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过 来增大压力的作用效果。
19.(6分)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、相同的木块A和B、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,使其做匀速直线运动,根据 可知,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,该实验设计主要运用了 的实验方法,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
1.5
3
3
1.9
(3)比较甲、乙两次实验可知,在接触面粗糙程度相同的情况下, 越大,滑动摩擦力越大;
(4)比较乙、丙两次实验可知,滑动摩擦力大小与接触面积的大小 ;在乙实验中,当木块AB做匀速直线运动时,A对B的摩擦力为 N;
(5)拔河比赛时队员为了增大摩擦力,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。
20.(6分)小明在探究“影响液体内部压强大小因素”的实验中,进行了如图所示的甲、乙、丙、丁四次实验,请回答以下相关问题:
(1)如图甲,小明用手按压强计的橡皮膜,U形管两端液面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管两端液面也出现高度差,这说明液体内部存在 ,这种研究问题的方法是 法;
(2)使用压强计前发现U形管中有高度差,通过 方法可以进行调节;
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内加适量水
(3)比较丙丁两次实验可知,液体内部压强与液体的 有关;
(4)比较 两次实验可知,液体内部压强与液体的密度有关;
(5)小明换用其他液体继续探究液体压强与液体密度的关系,当探头在液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的的高度差对比不明显,下列操作不能使两侧液面高度差对比更加明显地是 (填字母)。
A.烧杯中换用密度更大的液体
B.U形管中换用密度更小的酒精
C.换用更细的U形管
五、计算题(本大题2小题,共13分)
21.(6分)如图所示,用40N的水平拉力F拉滑轮,使物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,若不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦。求:
(1)物体A与地面之间的摩擦力;
(2)5s内拉力F所做的功;
(3)绳子拉物体A的功率。
22.(7分)某汽车(包括司乘人员)的质量为1.2t,轮胎与地面的总接触面积为0.2m2,在水平路面上以恒定功率做直线运动的v﹣t图象如图所示,在前10s汽车通过的路程为100m。求:
(1)汽车对水平路面的压强;
(2)汽车在20s内的平均速度;
(3)若汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.04倍,则在10~20s内牵引力做的功是多少?(g取10N/kg)
六、综合能力题(本大题3小题,共19分)
23.(6分)小智同学用如图所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素。
一些物体的动能
行走的牛
约60J
跑百米的运动员
约3×102J
飞行的步枪子弹
约5×105J
(1)本实验通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球A动能的大小,这种研究方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”)。使小球A从斜面的不同高度由静止开始滑下,可以进行探究动能大小与 的关系。
(2)小智通过实验探究发现质量和速度都是影响动能大小的因素,得出实验结论后,又提出了新的问题:物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗?小智查阅了相关资料,收集了一些物体的动能(如表所示)。结合生活经验分析表中数据,你认为在“质量”和“速度”这两个因素中,对物体动能影响较大的是 。
(3)好学的小智在阅读课外书籍中了解到物体的动能可以用0.5mv2,重力势能可以用mgh来具体计算。则一个质量为2kg,竖直上抛速度为5m/s的小球具有的动能为 J,若忽略空气阻力,小球能上升的高度为 m。(g取10N/kg)
(4)用图中使用的装置和器材探究阻力对物体运动的影响,必须增加的器材是 。(填字母序号)
A.质量不同的钢球
B.倾斜程度不同的斜面
C.粗糙程度不同的水平面
24.(6分)物理老师在实验室做“流体压强与流速关系”的演示实验:如图甲所示的是由粗细不同的三节塑料管A、B、C连接而成的装置,三节管中分别接有三个相同传感器的探头,传感器与电脑相连。老师将抽气机与C管右端相连后开始平稳抽气,电脑绘制出的三节管中的气体压强随时间变化的p—t图像如图乙所示。已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,则由图像可知:
(1)在抽气过程中,实验室的大气压为 Pa;0~4s时, 塑料管中的气体流速最快,图像①是 塑料管中的气体压强随时间变化的图像(后两空均选填“A”、“B”或“C”);
(2)此实验说明了流动的气体,流速大处压强 (选填“大”或“小”);当老师将抽气的吹风机调换挡位后,图像中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节管中气体的流速 (选填“增大”或“减小”);
(3)利用流体压强与流速的关系,解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,技术员设计了以下几种方案;如图丙所示,黑色部分为墙面凸出部分,M是安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是 (填字母序号)。
25.(7分)小明用弹簧测力计、正方体物块、两个相同的烧杯,烧杯中分别装有一定量的酒精和水,对浸没在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关。在图乙中,把物块A浸没在酒精中后,酒精对烧杯底部的压力增加了 N;
(2)物块A的质量是 kg,体积是 m3,其密度是 kg/m3;
(3)在实验过程中,小明想到,如果在测力计2.8N的位置上标上酒精的密度,在图丙测力计指针所在的位置处标上水的密度,再把该物块分别浸没到密度不同的液体中,按照上述方法分别标上密度值,就可以把测力计改装成一个密度秤。该密度秤的量程应该是 kg/m3。用该密度秤测量某液体的密度时,若物块没有完全浸没,而是有一部分体积露出液面(物块不接触容器底部),则所测出的液体的密度值会 (选填“偏大”或“偏小”)。
2022-2023学年广东省江门市八年级(下)期末物理试卷
(参考答案)
一、单项选择题(本大题7小题,每小题3分,共21分)在每小题列出的四个小项中,只有一个是正确的,请把答题卡上对应题目所选的选项涂黑。
1.(3分)对一些生活常识的认知是科学素养的重要方面,下列对一些生活中的相关物理量估测比较贴近事实的是( )
A.一位中学生受到的重力约50N
B.把一个鸡蛋举起1m做的功约10J
C.一位中学生正常站立时对地面的压强约104Pa
D.中学生从一楼爬上四楼克服重力做功的功率约5000W
【解答】解:A、中学生的质量在50kg左右,受到的重力大约为G=mg=50kg×10N/kg=500N左右。故A不符合实际;
B、两个鸡蛋重约1N,一个鸡蛋重0.5N,把1个鸡蛋举起1m做的功约为W=Gh=0.5N×1m=0.5J。故B不符合实际;
C、中学生的体重在G=500N左右,双脚站立时与水平地面的接触面积在0.05m2左右,双脚对水平地面的压强在p====104Pa左右。故C符合实际;
D、中学生体重在500N左右,一楼到四楼高度约为3m×(4﹣1)=12m,中学生从一楼走到四楼时间约45s,克服重力做功的功率大约是P=≈133W。故D不符合实际。
故选:C。
2.(3分)学习了牛顿第一定律之后,同学们展开了讨论,以下观点正确的是( )
A.物体的运动需要力来维持
B.物体不受力,它的运动状态不变
C.静止的物体没有惯性
D.此定律可以用实验验证
【解答】解:A、由牛顿第一定律可以推理得出:物体的运动不需要力来维持,改变物体的运动状态必须要有力,故A错误;
B、由牛顿第一定律可知,物体不受力,它的运动状态不变,故B正确;
C、一切物体都有惯性,静止的物体也有惯性,故C错误;
D、牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上,通过进一步的科学推理而概括来的,不能用实验直接验证,故D错误。
故选:B。
3.(3分)下列对生活中观察到的现象解释正确的是( )
A.水壶的壶盖要钻一个小孔,这是为了让壶嘴和壶身构成一个连通器
B.用吸管吸饮料是利用嘴的“吸力”把饮料吸入嘴里的
C.拦河坝设计成上窄下宽的形状,是因为液体内部压强随深度增加而增大
D.用手抓住瓶子,使之悬空静止;当手的握力增大时,手和瓶子之间的摩擦力也变大
【解答】解:A、水壶的壶盖上有一个小孔,是为了让水壶内部与外界大气相通,在外界大气压的作用下,将壶内的水倒出来,故A错误;
B、用吸管吸饮料时,吸管内气压减小,小于外界大气压,在大气压的作用下饮料被压入吸管,故B错误;
C、因为水的压强随深度增加而增大,所以拦河大坝修成上窄下宽的形状,可以承受更大的压强,故C正确;
D、瓶子静止悬在空中,处于平衡状态,瓶子受到竖直方向上的摩擦力和重力是一对平衡力,用手抓住瓶子,使之悬空静止;当手的握力增大时,瓶子的重力不变,则手和瓶子之间的摩擦力也不变,故D错误。
故选:C。
4.(3分)客车在平直公路上做匀速直线运动,下列说法正确的是( )
A.客车所受的重力与客车对路面的压力是一对平衡力
B.客车受到的牵引力大于客车受到的摩擦阻力
C.客车刹车时乘客向前倾是因为受到惯性的作用
D.客车对公路的压力与公路对客车的支持力是相互作用力
【解答】解:A、客车所受的重力与客车对路面的压力没有作用在同一物体上,不是一对平衡力,故A错误;
B、客车在平直公路上做匀速直线运动,水平方向受力平衡,此时客车受到的牵引力等于客车受到的摩擦阻力,故B错误;
C、客车刹车时乘客向前倾是因为乘客具有惯性,而不能说是受到惯性的作用,故C错误;
D、客车对公路的压力与公路对客车的支持力大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在两个物体上,是一对相互作用力,故D正确。
故选:D。
5.(3分)如图所示,水平桌面上有一长为L,质量分布均匀的木板M,右端与桌边相齐,在水平力F的作用下,沿直线向右匀速运动(不掉落),在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M对桌面的压力不变,摩擦力不变,压强不变
B.M对桌面的压力不变,摩擦力不变,压强变大
C.M对桌面的压力变小,摩擦力变小,压强不变
D.M对集面的压力变大,摩擦力变大,压强变大
【解答】解:
拉动木块时,对桌面的压力等于木板重力,大小不变;但在这一过程中,受力面积逐渐减小,由p=可得,对桌面的压强逐渐增大;因为压力和接触面的粗糙程度都不变,故摩擦力不变,故B正确,ACD错误。
故选:B。
6.(3分)如图甲所示,弹簧的一端挂在墙上,一人用4N的力F拉另一端,弹簧伸长了5cm:如图乙所示,两个人分别拉该弹簧的两端,弹簧也伸长了5cm,则每个人的力F分别为( )
A.4N、8N B.8N、4N C.4N、4N D.8N、8N
【解答】解:当弹簧受力平衡静止时,墙对弹簧的拉力大小等于人对弹簧的拉力大小为4N;弹簧两次伸长量相同,所受拉力不变,仍为4N,且弹簧两端所受人的拉力大小相等,即均为4N。
故选:C。
7.(3分)小明将一只质量为1kg的平底水桶放在水平地面上,如图所示,已知该水桶的底面积为5×10﹣2m2,桶内装有50cm深的水,水对桶底的压力比桶对地面的压力小40N,g取10N/kg,下列判断中正确的是( )
A.水对桶底的压强为5×105Pa
B.水对桶底的压力为280N
C.桶对地面的压力为290N
D.桶内水的质量为29kg
【解答】解:A、水桶内水深h=50cm=0.5m,水对桶底的压强为:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa,故A错误;
B、由p=可得,水对桶底的压力F=pS=5×103Pa×5×10﹣2m2=250N,故B错误;
C、地面受到水桶的压力大小为:F′=F+40N=250N+40N=290N,故C正确;
D、水和水桶的总重力为:G总=F′=290N;
水和水桶的总质量为:m总===29kg;水的质量为:m水=m总﹣m桶=29kg﹣1kg=28kg,故D错误。
故选:C。
二、填空题(本大题7小题,每空1分,共21分)
8.(3分)质量2kg的无人机悬停空中,无人机受到的升力大小为 20 N(g取10N/kg),方向为 竖直向上 ;升力的施力物体是 空气 。
【解答】解:无人机悬停在空中,升力与重力相平衡,方向相反,
即无人机受到的升力F=G=mg=2kg×10N/kg=20N;方向竖直向上;
无人机旋翼高速旋转时对空气施力,由于力的作用是相互的,所以获得空气对无人机施加的升力。
故答案为:20;竖直向上;空气。
9.(3分)小华利用一个厚玻璃瓶、带孔的橡皮塞、细玻璃管和带颜色的水制成一个简易的气压计,如图所示,从管子上端吹入少量气体,会观察到水沿细玻璃管 上升 ,他将玻璃瓶从山下带到了山上之后,由于大气压随海拔高度的升高而 下降 ,可以观察到细玻璃管中水面会 上升 (以上三个空选填“上升”或“下降”)。
【解答】解:从管子上端吹入少量气体,会观察到水沿细玻璃管上升;
把气压计从山下带到了山上,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增加而减小(下降),此时在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会增大。
故答案为:上升;下降;上升。
10.(3分)迎春晚会上,彩色气球伴随欢庆的乐曲匀速上升,在此过程中,动能 不变 ,重力势能 变大 ,机械能 变大 (以上三空选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解答】解:在彩色气球匀速上升的过程中,质量不变、速度不变,动能不变;质量不变、高度变大,重力势能变大,机械能变大。
故答案为:不变;变大;变大。
11.(3分)“探究杠杆平衡条件”的实验装置中杠杆上每一小格的距离都相等,每个钩码的质量都相等,如图所示,杠杆恰好在水平位置平衡。
①若在A、B处下方再各挂一个钩码,杠杆 不能 (选填“能”或“不能”)保持水平平衡;
②若把左侧钩码向左移一小恪,右侧钩码向右移一小格,杠杆 右 (选填“左”或“右”)端将向下倾斜:
③若在C处再挂两个钩码,则D处再挂 1 个钩码才能使杠杆保持水平平衡。
【解答】解:设一个钩码重为G,一格的长度为L;
①若在A、B处下方再各挂一个钩码,根据杠杆的平衡条件可得:左侧=3G×3L=9GL;右侧=4G×2L=8GL,
则左侧>右侧,所以杠杆不能保持水平平衡;
②若把左侧钩码向左移一小恪,右侧钩码向右移一小格,根据杠杆的平衡条件可得:左侧=2G×4L=8GL;右侧=3G×3L=9GL,
则左侧<右侧,所以杠杆右端将向下倾斜;
③若在C处再挂两个钩码,D处再挂n个钩码,根据杠杆的平衡条件可得:左侧=2G×3L+2G×2L=10GL;右侧=3G×2L+nG×4L=6GL+4nGL,
即6GL+4nGL=10GL,解得,n=1,故D处再挂1个钩码。
故答案为:①不能;②右;③1。
12.(3分)如图所示,为厨房常用吸盘挂钩。吸盘能够吸在墙壁上,是因为吸盘内部的气压 小于 外界大气压,吸盘受到的摩擦力 等于 吸盘和重物受到的总重力(两空均选填“大于”、“小于”或“等于”);把重一些的物品挂于挂钩上,吸盘依旧能保持不动,墙壁受到的压力 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解答】解:排净吸盘内的空气,使里面的大气压减小,小于外界大气压,外界大气压将吸盘压在墙上;
吸盘不会掉下来,处于静止状态,吸盘受力平衡,吸盘受墙壁对吸盘竖直向上的摩擦力和自身的重力及悬挂物向下的拉力,且悬挂物对吸盘向下的拉力等于物体重力,故吸盘受到的摩擦力等于吸盘和重物受到的总重力;
把重一些的物品挂于挂钩上,吸盘依旧能保持不动,吸盘内气压不变,与大气压的差值不变,根据F=pS,内外形成的压力差不变。
故答案为:小于;等于;不变。
13.(3分)如图所示,人站在电梯里面,当电梯静止时,人的重力和电梯对人的支持力是一对 平衡 力,人对电梯的压力和电梯对人的支持力是一对 相互作用 力;当电梯加速下降时,人对电梯的压力 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)电梯对人的支持力。
【解答】解:电梯静止时,人的重力与电梯施加给人的支持力作用在同一物体上,大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,是一对平衡力;
人对电梯的压力和电梯对人的支持力大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上,是一对相互作用力,
电梯加速下降时,压力和支持力是相互作用力,大小相等。
故答案为:平衡;相互作用;等于。
14.(3分)如图所示,工人用一个滑轮组匀速提升重为400N的物体,物体在10s内上升3m,已知工人施加的拉力为250N。此过程中,工人做的有用功是 1200 J,拉力的功率是 150 W,滑轮组的机械效率是 80% 。
【解答】解:(1)拉力做的有用功:
W有=Gh=400N×3m=1200J;
(2)由图可知n=2,绳子自由端移动的距离:
s=nh=2×3m=6m,
拉力做的总功:
W总=Fs=250N×6m=1500J,
拉力做功的功率:
P===150W;
(3)动滑轮的机械效率:
η=×100%=×100%=80%。
故答案为:1200;150;80%。
三、作图题(共7分)
15.(2分)在图中,物体A以某一速度冲上表面光滑的固定斜面,请画出物体A在上滑过程中所受力的示意图。(不考虑空气阻力)
【解答】解:由于是光滑的斜面,所以没有摩擦,
不考虑空气阻力,物体A只受竖直向下重力和垂直于斜面向上的支持力作用;二力的作用点都在物体的重心。
过物体的重心分别沿竖直向下和垂直于斜面向上的方向和画一条带箭头的线段,分别用符号G和F表示;如图所示:
16.(2分)如图所示,OA是质量分布均匀的杠杆,在拉力F1的作用下在水平位置平衡,请画出拉力F1的力臂l1和杠杆所受的阻力F2。
【解答】解:支点为O,延长动力的作用线,从支点向动力作用线作垂线,支点到垂足的距离为动力臂l1;
杠杆的重力为阻力,阻力作用点在杠杆的重心处,从杠杆的重心竖直向下画一带箭头的线段表示阻力,如图所示:
17.(3分)如图所示,小明在探究“二力平衡条件”时,把一木块放置在水平桌面上,再通过定滑轮在左右分别挂上数量不等的钩码,发现木块依然能保持静止。点O为木块的重心,请在点O作出木块在水平方向上的受力示意图。
【解答】解:把一木块放置在水平桌面上,再通过定滑轮在左右分别挂上数量不等的钩码,发现木块依然能保持静止,木块在水平方向受到向左的拉力、向右的拉力和向右的摩擦力三个力的作用,由于木块保持静止,因此木块受平衡力的作;如下图所示:
四、实验题(本大题3小题,共19分)
18.(7分)为了探究压力产生的形变效果与哪些因素有关,甲、乙两位同学分别选用若干实心长方体和正方体的不同方式放在同一水平沙面上进行实验,并分别将实验测得的数据和物体在沙中下陷深度记录在两张表中,甲同学将同一长方体平放、侧放、竖放在同一水平沙面上(数据见表一),乙同学将三块不同的正方体放在同一水平沙面上(数据见表二)。
表一
实验序号
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷深度(cm)
1
10
2
1.00
2
10
4
0.50
3
10
8
0.25
表二
实验序号
压力(N)
受力面积(cm2)
下陷深度(cm)
4
6
4
0.30
5
12
8
0.30
6
24
16
0.30
(1)两位同学在实验中是通过比较 物体在沙中下陷的程度 知道压力产生形变效果是否显著的。
(2)甲同学分析自己记录的实验数据及观察到的实验现象分别得到结论是:当 压力 相同时,压力作用效果与 受力面积 有关。
(3)乙同学得出的结论是:当压力、受力面积不相同时,压力的作用效果也不变。请判断:乙同学的结论是 错误 (选填“正确”或“错误”)的。
(4)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了 增大受力面积 来减小压力作用的效果:俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过 减小受力面积 来增大压力的作用效果。
【解答】解:(1)由题意可知,物体下陷的深度越深,表明压力产生的形变效果越显著,因此,实验中是通过比较物体下陷的程度来知道压力作用效果的;
(2)甲的结论指出了是在压力相同的条件下,受力面积越大,压力产生的效果越不显著;
(3)根据表格二中的数据可知,当压力、受力面积同时增加相同倍数时,物体的下陷深度相同,压力作用效果不变,如果变化不是同时增加相同倍数时,物体的下陷深度不相同,压力作用效果改变。
(4)在生活中,书包的背带做得比较宽,这是利用了增大受力面积来减小压力作用的效果;俗话说“磨刀不误砍柴工”,所蕴含的物理知识是通过减小受力面积来增大压力的作用效果;
(4)表二通过物体的下陷程度来比较压力的作用效果,采用的实验方法是:转换法。
故答案为:(1)物体在沙中下陷的程度;(2)压力;受力面积; (3)增大受力面积;减小受力面积。
19.(6分)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、相同的木块A和B、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,使其做匀速直线运动,根据 二力平衡条件 可知,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,该实验设计主要运用了 控制变量 的实验方法,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
1.5
3
3
1.9
(3)比较甲、乙两次实验可知,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)比较乙、丙两次实验可知,滑动摩擦力大小与接触面积的大小 无关 ;在乙实验中,当木块AB做匀速直线运动时,A对B的摩擦力为 0 N;
(5)拔河比赛时队员为了增大摩擦力,要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛,这是应用了 甲、丁 两次实验得出的结论。
【解答】解:(1)实验中用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿长木板做水平匀速直线运动,木块处于平衡状态,木块受到的拉力与摩擦力是一对平衡力,由二力平衡条件可得:木块受到摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数;
(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)研究滑动摩擦力大小与压力的关系时,要控制接触面粗糙程度相同,比较甲、乙两次实验可知,在接触面粗糙程度相同的情况下,接触面所受的压力越大,滑动摩擦力越大;
(4)比较乙、丙两次实验可知,因测力计示数相等,滑动摩擦力大小与接触面积的大小无关;
在图乙中,当拉动木块在木板上做匀速直线运动时,木块B与A之间没有相对运动,处于相对静止状态,故B不受到木块A对它的摩擦力;
(5)拔河比赛时队员要穿鞋底带有花纹的运动鞋参赛,是通过在压力一定时,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)二力平衡条件;(2)控制变量;(3)压力;(4)无关;0;(5)甲、丁。
20.(6分)小明在探究“影响液体内部压强大小因素”的实验中,进行了如图所示的甲、乙、丙、丁四次实验,请回答以下相关问题:
(1)如图甲,小明用手按压强计的橡皮膜,U形管两端液面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管两端液面也出现高度差,这说明液体内部存在 压强 ,这种研究问题的方法是 等效替代 法;
(2)使用压强计前发现U形管中有高度差,通过 B 方法可以进行调节;
A.从U形管内向外倒出适量水
B.拆除软管重新安装
C.向U形管内加适量水
(3)比较丙丁两次实验可知,液体内部压强与液体的 深度 有关;
(4)比较 乙、丙 两次实验可知,液体内部压强与液体的密度有关;
(5)小明换用其他液体继续探究液体压强与液体密度的关系,当探头在液体中的深度相同时,U形管左右两侧液面的的高度差对比不明显,下列操作不能使两侧液面高度差对比更加明显地是 C (填字母)。
A.烧杯中换用密度更大的液体
B.U形管中换用密度更小的酒精
C.换用更细的U形管
【解答】解:(1)如图甲用手按压强计的橡皮膜,手对橡皮膜有压强,U形管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U形管内水面也出现高度差,这说明液体内部存在压强;
用手按压强计的橡皮膜和将橡皮膜浸入酒精中,所起的效果是一样的,都会给橡皮膜一个压强,使U形管内水面出现高度差。所用的方法是:等效替代法;
(2)若在使用压强计前发现U形管中有高度差,进行调节时,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故选B;
(3)比较图丙、丁两个图,金属盒的方向和液体的密度相同,所处的深度不相同,U形管内液面的高度差不同,液体压强不相等,说明液体内部压强与液体的深度有关;
(4)探究液体内部压强与液体的密度有关,应控制金属盒的方向和所处的深度相同,液体的密度不同,应比较乙、丙两次实验;
(5)A、烧杯中换用密度更大的液体,在探头所处的深度相同时,由p=ρgh可知,探头受到的液体压强变大,则U形管左右两侧液面的高度差更大,故A不符合题意;
B、U形管中换用密度更小的液体,在探头受到的液体压强一定时,由p=ρgh可知,U形管左右两侧液面的高度差更大,故B不符合题意;
C、换用更细的U形管,不能改变探头受到液体压强的大小,也不能使两侧液面高度差对比更加明显,故C符合题意。
故选:C。
故答案为:(1)压强;等效替代;(2)B;(3)深度;(4)乙、丙;(5)C。
五、计算题(本大题2小题,共13分)
21.(6分)如图所示,用40N的水平拉力F拉滑轮,使物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,若不计滑轮重、绳重和滑轮摩擦。求:
(1)物体A与地面之间的摩擦力;
(2)5s内拉力F所做的功;
(3)绳子拉物体A的功率。
【解答】解:(1)由图可知,滑轮为动滑轮,拉力F作用在轴上,绳子拉力为F′=F=×40N=20N,物体A在水平方向上受到绳子向右的拉力、地面对A向左的摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以地面对A的摩擦力为f=F′=20N;
(2)因为动力作用在轴心上,所以此时滑轮移动的速度是物体A移动速度的一半,即vF=vA=×0.2m/s=0.1m/s,
5s内拉力F移动的距离为:
s=vFt=0.1m/s×5s=0.5m,
拉力F所做的功为:
W=Fs=40N×0.5m=20J;
(3)绳子拉物体A的功率为:
P===F'v=20N×0.2m/s=4W。
答:(1)物体A与地面之间的摩擦力为20N;
(2)5s内拉力F所做的功为20J;
(3)绳子拉物体A的功率为4W。
22.(7分)某汽车(包括司乘人员)的质量为1.2t,轮胎与地面的总接触面积为0.2m2,在水平路面上以恒定功率做直线运动的v﹣t图象如图所示,在前10s汽车通过的路程为100m。求:
(1)汽车对水平路面的压强;
(2)汽车在20s内的平均速度;
(3)若汽车匀速行驶过程中所受阻力大小为车重的0.04倍,则在10~20s内牵引力做的功是多少?(g取10N/kg)
【解答】解:(1)汽车的重力大小:
G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N,
汽车对水平路面的压力:
F压=G=1.2×104N,
受力面积S=0.2m2,
对水平路面的压强:
p===6×104Pa;
(2)由题知,汽车在前10s汽车通过的路程s1=100m;
由图知汽车在10s后做匀速直线运动,速度大小v2=15m/s,
在10~20s内汽车行驶的路程:
s2=v2t2=15m/s×10s=150m,
在20s内的总路程s=s1+s2=100m+150m=250m,
在20s内汽车的平均速度:
v===12.5m/s;
(3)汽车受到的阻力:
f=0.04G=0.04×1.2×104N=480N,
因为汽车做匀速直线运动,所以汽车在水平方向上受到的阻力和牵引力是一对平衡力,
汽车牵引力:F=f=480N,
汽车在10~20s内行驶的路程s2=150m,
牵引力做功:
W2=Fs2=480N×150m=7.2×104J。
答:(1)汽车对水平路面的压强为6×104Pa;
(2)汽车在20s内的平均速度为12.5m/s;
(3)在10~20s内牵引力做的功是7.2×104J。
六、综合能力题(本大题3小题,共19分)
23.(6分)小智同学用如图所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素。
一些物体的动能
行走的牛
约60J
跑百米的运动员
约3×102J
飞行的步枪子弹
约5×105J
(1)本实验通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球A动能的大小,这种研究方法是 转换法 (选填“控制变量法”或“转换法”)。使小球A从斜面的不同高度由静止开始滑下,可以进行探究动能大小与 速度 的关系。
(2)小智通过实验探究发现质量和速度都是影响动能大小的因素,得出实验结论后,又提出了新的问题:物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗?小智查阅了相关资料,收集了一些物体的动能(如表所示)。结合生活经验分析表中数据,你认为在“质量”和“速度”这两个因素中,对物体动能影响较大的是 速度 。
(3)好学的小智在阅读课外书籍中了解到物体的动能可以用0.5mv2,重力势能可以用mgh来具体计算。则一个质量为2kg,竖直上抛速度为5m/s的小球具有的动能为 25 J,若忽略空气阻力,小球能上升的高度为 1.25 m。(g取10N/kg)
(4)用图中使用的装置和器材探究阻力对物体运动的影响,必须增加的器材是 C 。(填字母序号)
A.质量不同的钢球
B.倾斜程度不同的斜面
C.粗糙程度不同的水平面
【解答】解:(1)实验中通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球动能的大小,这里用到的物理学研究问题的方法是转换法;
使小球A从斜面的不同高度由静止开始滑下,质量不变,到达水平面时的速度不同,对木块做功多少不同,可以进行探究物体的动能大小与速度有关;
(2)由表中数据可知,行走的牛和飞行的步枪子弹相比,牛的质量大,速度小,动能小;子弹的质量小,速度大,动能大,由此可知速度对物体动能的影响更大;
(3)小球的动能为:Ek=0.5mv2=0.5×2kg×(5m/s)2=25J;
小球上升到最高点时,忽略空气阻力,动能全部转化为重力势能,即Ep=mgh=25J,小球能上升的高度:
h===1.25m;
(4)探究阻力对物体运动的影响,使同一物体从同一斜面同一高度运动到不同的水平面上,所以实验要增加粗糙程度不同的水平面,故选C。
故答案为:(1)转换法;速度;(2)速度;(3)25;1.25;(4)C。
24.(6分)物理老师在实验室做“流体压强与流速关系”的演示实验:如图甲所示的是由粗细不同的三节塑料管A、B、C连接而成的装置,三节管中分别接有三个相同传感器的探头,传感器与电脑相连。老师将抽气机与C管右端相连后开始平稳抽气,电脑绘制出的三节管中的气体压强随时间变化的p—t图像如图乙所示。已知①②③三条图线分别对应粗细不同的三节管中气体压强随时间变化的情况,则由图像可知:
(1)在抽气过程中,实验室的大气压为 1.013×105 Pa;0~4s时, A 塑料管中的气体流速最快,图像①是 C 塑料管中的气体压强随时间变化的图像(后两空均选填“A”、“B”或“C”);
(2)此实验说明了流动的气体,流速大处压强 小 (选填“大”或“小”);当老师将抽气的吹风机调换挡位后,图像中①②③三条图线出现了下移,由此可以判断三节管中气体的流速 增大 (选填“增大”或“减小”);
(3)利用流体压强与流速的关系,解决某地下商城“工”字形通道中过道的通风问题,技术员设计了以下几种方案;如图丙所示,黑色部分为墙面凸出部分,M是安装在过道顶的换气扇,其中既有效又节能的是 B (填字母序号)。
【解答】解:(1)由乙图可知,试验开始时检测的气压为实验室的气压,大小为101.3kPa,合1.013×105Pa。
由甲图可知,相同时间内流过三个管道的气体体积相同,由于A管道的横截面积最小,所以A管中的气体流速最快。
由乙图可知,当管中气压稳定后,图像①的气压最大,由流体流速快的地方,压强小可知,图像①是C管中的气体压强随时间变化的图像。
(2)观察乙图发现,管道的横截面积越小,管中空气流速越大,管内气体压强越小,所以可得,流体流速大处压强小。
图像中①②③三条图线出现了下移,即管中气体压强减小,由流体流速快的地方,压强小可以判断三节管中气体的流速增大。
(3)A.由流体流速快的地方,压强小可知,过道中墙面凸出,则过道空气流速大,压强小,两侧通道的气体都流向过道,减弱通风,故A不符合题意;
B.右侧通道墙面凸出,则右侧通道内空气流速大,压强小,则空气由左侧通道向右侧通道流动,加强过道空气流速,故B符合题意;
C.两侧通道墙面凸出,则两侧通道内空气流速相同,压强相同,过道内空气流速不变,故C不符合题意;
D.过道中安装排气扇,不能节能,故D不符合题意。
故答案为:(1)1.013×105;A;C;(2)小;增大;(3)B。
25.(7分)小明用弹簧测力计、正方体物块、两个相同的烧杯,烧杯中分别装有一定量的酒精和水,对浸没在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 液体的密度 有关。在图乙中,把物块A浸没在酒精中后,酒精对烧杯底部的压力增加了 0.8 N;
(2)物块A的质量是 0.36 kg,体积是 1×10﹣4 m3,其密度是 3.6×103 kg/m3;
(3)在实验过程中,小明想到,如果在测力计2.8N的位置上标上酒精的密度,在图丙测力计指针所在的位置处标上水的密度,再把该物块分别浸没到密度不同的液体中,按照上述方法分别标上密度值,就可以把测力计改装成一个密度秤。该密度秤的量程应该是 0~3.6×103 kg/m3。用该密度秤测量某液体的密度时,若物块没有完全浸没,而是有一部分体积露出液面(物块不接触容器底部),则所测出的液体的密度值会 偏小 (选填“偏大”或“偏小”)。
【解答】解:(1)分析甲、乙、丙三图可知,物块A排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,
由F浮=G﹣F′可知,物块受到的浮力不同,说明浮力的大小与液体的密度有关;
由图甲可知,物块A的重力G=3.6N,由图乙可知弹簧测力计的示数F′=2.8N,
当物块A浸没在酒精中后,酒精给物块A一向上的浮力,根据力的作用是相互的可知,物块A也会给水一向下的压力,
所以烧杯中的酒精对烧杯底部增大的压力ΔF=F浮=G﹣F′=3.6N﹣2.8N=0.8N;
(3)由(1)可知,物块A的重力G=3.6N,其质量为m===0.36kg;
因物块A浸没在酒精中,受到的浮力为F浮=0.8N,根据阿基米德原理可知,
V=V排===1×10﹣4m3,
则物块A的密度为:
ρA===3.6×103kg/m3;
(3)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ液gV排可得,物块A的体积:
V=V排水=,
物体的重力为3.6N,则当物体受到的浮力恰好为3.6N时,该密度秤的称量值达到最大,
由F浮=ρ液gV排可得,所测液体密度的最大值:
ρ===ρ酒=×0.8×103kg/m3=3.6×103kg/m3,
则该密度秤的量程应该是0~3.6×103kg/m3;
若物块没有完全浸没,根据阿基米德原理F浮=ρgV排可知,物体受到的浮力偏小,弹簧测力计示数偏大,测得液体密度值将偏小。
故答案为:(1)液体的密度;0.8;(2)0.36;1×10﹣4;3.6×103;(3)0~3.6×103;偏小。
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