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综合训练02(力学综合)(全国通用)2026年中考物理二轮复习高效培优系列+答案
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1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答第Ⅰ卷时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答第Ⅱ卷时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本大题共12小题,1~9题每小题只有一个正确选项,每小题2分;10~12题为多项选择,每小题每小题至少有两个正确选项,每小题3分,共27分)
1.《庄子·秋水》“泾流之大,两涘渚崖之间,不辩牛马”意为:水流浩大,两岸和沙洲隔水远望,竟分辨不清牛和马。从“不辩牛马”的描述可知,此处的“泾”宽最接近( )
A.5mB.50mC.500mD.5000m
【答案】C
【详解】A.5m宽的水面过窄,不符合“水流浩大”的描述,故A不符合题意;
B.50m宽的河面距离较近,人眼可以清晰分辨出牛和马的区别,不符合“不辩牛马”的描述,故B不符合题意;
C.500m宽的河面符合“水流浩大”的描述,牛马高度仅1~2m,500m外物体对人眼的视角很小,无法分辨是牛还是马,符合描述,故C符合题意;
D.泾河是黄河支流,5000m(5km)宽远超出普通河流的实际宽度,不合理,故D不符合题意。
故选C。
2.有两个实心铁球甲和乙,甲球的体积是乙球的一半,下列说法正确的是( )
A.两铁球质量相同,重力相同B.两铁球密度相同,乙球的重力较大
C.乙球的密度较大,重力也较大D.乙球的质量和密度都是甲球的两倍
【答案】B
【详解】由题知,甲、乙两个球都是实心铁球,属于同一种物质,状态又相同,所以两球的密度相同,已知甲球的体积是乙球的一半,由可知,,由可知,,即乙球的重力较大,故B正确,ACD错误。
故选B。
3.2026年米兰-科尔蒂纳丹佩佐冬奥会于2026年2月6日至2月22日在意大利举行。如图所示是滑雪比赛中的一个精彩瞬间,下列关于运动员的说法中正确的是( )
A.到达终点后,不能立即停下来是因为受到惯性作用
B.在匀速转弯过程中,处于平衡状态,所受到的力为平衡力
C.运动员站立时,对冰面的压力和冰面对运动员的支持力是一对相互作用力
D.运动员不断蹬地滑行,说明力是维持物体运动的原因
【答案】C
【详解】A.运动员到达终点后,不能立即停下来是因为运动员具有惯性,惯性是物体的一种性质,不能说受到惯性作用,故A错误;
B.运动员在转弯的过程中,运动方向发生了改变,所以运动状态发生了变化,所受到的力不为平衡力,故B错误;
C.运动员站立时对冰面的压力和冰面对运动员的支持力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上,符合相互作用力的条件,故C正确;
D.力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因。运动员不断蹬地滑行,是利用力改变运动状态,而不是维持运动。故D错误。
故选C。
4.如图是空警—600正在接受检阅的情景,它是我国自主研制的首款舰载固定翼预警机,专为航母作战设计,被誉为航母编队的“千里眼”和“空中大脑”。下列说法正确的是( )
A.空警—600飞行的速度越大,具有的惯性越大
B.空警—600在匀速降落过程中,动能不变,重力势能减小
C.空警—600能够在空中飞行,是因为机翼上方气流的速度大,压强大
D.空警—600在空中水平匀速飞行时所受的重力与升力是一对相互作用力
【答案】B
【详解】A.惯性是物体保持原有运动状态的性质,仅与物体的质量有关,与速度无关。空警—600的质量不变,因此惯性不会随速度增大而增大,故A错误;
B.匀速降落时,速度不变,质量也不变,因此动能不变。降落过程中高度降低,重力势能减小,故B正确;
C.根据伯努利原理,流体速度越大,压强越小。机翼上方气流速度大于下方,因此上方压强小于下方,产生升力。选项中“压强大”的说法与原理矛盾,故C错误;
D.重力和升力均作用在飞机上,方向相反、大小相等,属于平衡力。相互作用力需作用在不同物体上,故D错误。
故选B。
5.冬天下了一场大雪,小明根据“雪在外力挤压下可形成冰(冰的密度已知)”的原理,采用如下方法来估测积雪的密度:在平整地面上选择一层厚度均匀的积雪,用脚向下用力踩在雪上,形成一个下凹的脚印(如图所示),接着他测出了积雪厚度H和脚印深度h。则雪的密度的表达式为( )
A.B.C.D.
【答案】C
【详解】因雪形成冰的过程中质量m不变,假设脚印面积为S,冰的密度
因此
那么雪的密度
故选C。
6.2026年8月8日,四川省第十五届运动会开幕式将在广安奥体中心举行,目前场馆正在加快建设中。如图是场馆建设中塔吊吊起建筑材料的情景,在拉力F的作用下,质量为270kg的材料被竖直匀速吊起,已知动滑轮重为300N,重物在8s内上升了10m,若不计绳重与摩擦()。下列说法正确的是( )
A.拉力F的大小为1500NB.该过程中拉力F做的有用功为27000W
C.滑轮组的机械效率为90%D.塔吊吊起的材料上升速度越快,机械效率越高
【答案】C
【分析】先根据图确定绳子段数n,计算物体重力和整个过程中绳子自由端移动的距离s,再用算出拉力F的大小,根据和计算滑轮组的总功和有用功的大小,最后根据计算出滑轮组的机械效率,机械效率仅与物重、动滑轮重有关。
【详解】ABC.由图可知,承担物重的绳子段数,绳子自由端移动的距离
不计绳重与摩擦,则拉力的大小为
拉力做的总功为
拉力做的有用功为
则滑轮组的机械效率为
故C正确,AB错误;
D.不计绳重与摩擦,滑轮组的机械效率与物重、动滑轮重有关,与物体上升速度无关,故D错误。
故选C。
7.雄踞武汉之东的阳逻港,已成为长江中游集装箱吞吐量最大港区,同时,该港主动对接“一带一路”,开辟了中部地区唯一对外籍船舶开放的“海上丝绸之路”。如图是一个塔吊将一个重为30t的集装箱在20s内匀速提升10m,接着水平移动50m装货到货船上,总耗时1min,已知集装箱尺寸为12m*2m*2m。下列分析正确的是( )
A.整个过程中塔吊对集装箱做的功为1.8×107J
B.塔吊水平移动集装箱过程中对集装箱做的功为1.5×106J
C.塔吊竖直提升集装箱过程中对集装箱做功的功率为1.5×105W
D.集装箱静止在水平地面上时,对水平地面的压强为1.25×103Pa
【答案】C
【详解】AB.集装箱的重力
塔吊竖直提升集装箱过程中对集装箱做的功
塔吊水平移动集装箱过程中,塔吊对集装箱的拉力竖直向上,集装箱在力的方向上没有移动距离,故塔吊水平移动集装箱过程中,塔吊对集装箱不做功,即做的功为0J,所以整个过程中塔吊对集装箱做的功为,故A、B错误;
C.塔吊竖直提升集装箱过程中对集装箱做功的功率为
故C正确;
D.集装箱静止在水平地面上时,对水平地面的压力等于集装箱的重力,即
集装箱静止在水平地面上时,对水平地面的压强
故D错误。
故选C。
8.如图所示,置于水平桌面上的两个粗细不同的圆柱形容器中分别装有甲、乙两种不同的液体,两容器底部受到的液体压强相等,A、B两点距容器底的距离相等,若两容器的质量不计,则下列说法正确的是( )
A.两种液体密度的关系是
B.容器内液体质量的关系是
C.A、B两点所受液体压强的关系是
D.两容器对水平桌面压力的关系是
【答案】C
【详解】A.已知两容器底部受到的液体压强相等,由图可知甲液体总深度,根据液体压强公式变形得,压强相等时,深度越小,密度越大,因此,故A错误;
B.圆柱形容器中,液体对容器底的压力满足,已知容器底压强相等,甲容器底面积,因此
圆柱形容器中,液体对容器底的压力等于液体重力,即,因此,由可得,故B错误;
C.设A、B两点到容器底的距离为,则A点压强,B点压强;已知容器底压强相等,且,因此,可得
即,故C正确;
D.容器质量不计,容器对水平桌面的压力等于液体重力,由前面推导得,因此
故D错误。
故选C。
9.如图甲所示,用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出,物体的底面积为,杯子的底面积为,拉力随时间的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是( )
①物体的密度为
②时,水对杯底的压力为24N
③物体上升的速度为8cm/s
④当物体有一半露出水面时,受到的浮力为1N
A.①②B.①②③C.①③④D.①②④
【答案】C
【分析】由称重法求得物体浸没时的浮力,然后根据阿基米德原理求出物体的体积,再根据密度公式求出物体的密度;根据出水面过程中体积的关系,得出物体上升的距离,从而算出物体上升的速度;由速度公式求出物体完全浸没时上升的高度,分析出水的深度,再根据液体压强公式和压强定义式的变形公式求出1s时水对杯底的压力;根据阿基米德原理求出露出一半时的浮力。
【详解】①由图乙可知,物体完全拉出水面后,拉力等于重力,即;物体完全浸没时拉力,因此完全浸没时浮力
完全浸没时,根据阿基米德原理,物体的体积为
物体质量
物体密度 ,故①正确;
②③物体高度
物体从开始露出水面()到完全离开水面(),用时;物体完全拉出后,水面下降体积等于物体体积,得水面下降高度
物体上升的距离
速度
时物体仍完全浸没在水中,水面高度不变,原水面高度
水对杯底的压力,故③正确,②错误;
④当物体一半露出水面,,浮力 ,故④正确。
综上,①③④正确,故选C。
10.(多选)2025年春节,我市遭遇特大暴雪,为保障市民安全出行,环卫工人正在清理道路上的冰雪,如图所示,下列说法错误的是( )
A.铲雪时铁锹是一个省力杠杆
B.积雪被踩平说明力可以改变物体的运动状态
C.除雪车的防滑链是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦
D.铲雪时手握在铁锹的不同位置时力的作用效果是相同的
【答案】ABD
【详解】A.铁锹铲雪时,支点在手握的上端,动力作用点在下方手握处,阻力作用点在铁锹前端。动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,而非省力杠杆,故A错误,符合题意;
B.积雪被踩平是力使积雪的形状发生了改变,而非改变运动状态。故B错误,符合题意;
C.防滑链使车轮与地面的接触面变得更粗糙,在压力不变时,可有效增大摩擦力,防止打滑,故C正确,不符合题意;
D.力的作用效果与作用点有关,手握位置不同(作用点不同),力的作用效果(如省力程度、撬动效果)会不同,故D错误,符合题意。
故选ABD。
11.(多选)如图所示是某实验小组设计的液体密度计,其中,小桶上标有容积刻度。称量前,移动燕尾夹使木杆在水平位置平衡。某次测量时①将溢水杯中装满水,②向右侧小桶内缓慢加水直到木杆再次水平平衡,③读出此时小桶内液面所示刻度,④此时读数为50mL。若要测量其他液体密度,可将溢水杯中加满待测液体,重复②③步骤即可算出液体密度。关于此密度计说法正确的是( )
A.称量前若木杆左端下沉,可将燕尾夹向右移动使木杆水平平衡
B.溢水杯装满液体时,液体体积为
C.测量某液体密度时向小桶中加入60mL的水后木杆水平平衡,则该液体密度为
D.某次测量时,左侧溢水杯未装满待测液体会导致密度测量值偏大
【答案】AC
【详解】A.测量物体质量前,通过调节燕尾夹使木杆平衡,若木杆左端下沉,左端较重,可将燕尾夹向右移动使木杆水平平衡,故A正确;
B.将溢水杯中装满水,木杆再次平衡时,小桶内水的体积是50mL,小桶内水的质量
根据杠杆平衡原理,左右两侧力与力臂的乘积相等,由于O点是木杆中点,力臂相等,所以溢水杯中水的质量等于右侧小桶中水的质量,溢水杯中水的质量是50g,溢水杯的体积
溢水杯装满液体时,液体体积为,故B错误;
C.测量某液体密度时向小桶中加入60mL的水后木杆水平平衡,右侧水的质量
根据杠杆平衡原理,左右两侧力与力臂的乘积相等,由于O点是木杆中点,力臂相等,所以溢水杯中液体的质量等于右侧小桶中水的质量,液体的体积为,该液体密度,故C正确;
D.某次测量时,左侧溢水杯未装满待测液体,测量的质量不变,但是计算密度时按照溢水杯的体积作为待测液体的体积,液体的体积偏大,由可知液体的密度偏小,故D错误。
故选AC。
12.(多选)如图所示,甲、乙两个相同的烧杯中装有密度相同的液体,将两个实心物体A、B分别放入甲、乙两杯液体中。静止时,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,两杯中的液体液面高度均为h。若A、B的质量分别为、,A、B的体积分别为、,A、B受到的浮力分别为、。下列判断中正确的是( )
A.若,则一定有
B.若,则一定有
C.甲杯中液体对容器底的压力等于乙杯中液体对容器底的压力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
【答案】ABC
【分析】根据浮沉条件,结合密度公式分析; 利用公式和分析可得; 利用浮沉条件判断浮力、物体重力、排开液体重力关系,从而得到烧杯中物体和液体总重力关系,再利用公式判断。
【详解】甲乙两烧杯装的是密度相同的液体,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,根据物体浮沉条件,说明A的密度大于液体密度,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,说明B的密度小于液体密度。所以A的密度大于B的密度。
A.若 ,由可知,A、B的质量关系为,故A正确;
B.若 ,由可知,A、B的体积关系为,故B正确;
C.两杯中的液体液面高度均为h,由得,两容器底部所受液体压强相等。又因为两个容器底面积相等,根据可知,两杯中液体对容器底部的压力相等,故C正确;
D. 为了便于比较,设丙烧杯中只装入同种液体,且液面高度也为h,丙烧杯中液体重力为G液丙,如图所示:
甲烧杯中物体A沉底,则,即A的重力大于它排开的液体的重力,所以
乙烧杯中物体B漂浮,则,即B的重力等于它排开的液体的重力,所以
则
甲、乙两烧杯完全相同(两烧杯重力相同),且桌面受到的压力等于容器、液体和物体的总重力,所以甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力,即;两烧杯的底面积相同,由得甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强,故D错误。
故选ABC。
第Ⅱ卷 非选择题
二、填空题(本大题共8小题,每空1分,共23分)
13.“打出溜滑”是河南的方言,指穿着普通鞋子在冰面上或光滑的地方滑行。在平整的冰面上向前滑需要先助跑,然后依靠 ___________ 向前滑行。也有人借助于重力作用两脚一前一后沿着斜坡上的冰道向下滑行,在斜坡上向下滑行时 ___________ 能主要转化为动能。
【答案】 惯性 重力势
【详解】[1]物体有保持原来运动状态不变的性质叫做惯性,助跑改变了运动状态,然后依靠惯性可以在冰面上继续滑行。
[2]人在斜坡上向下滑行时,质量不变、速度增大、高度减小,动能增大、重力势能减小,重力势能主要转化为动能。
14.一支粉笔,两袖微尘,三尺讲台,四季耕耘,老师用无声的粉末染白了双鬓,却点亮了无数求知的心灵。如图,老师在黑板上写字的过程中,手用力压粉笔,是通过增大______来增大摩擦力的。当粉笔向左运动时,受到向_______的摩擦力,粉笔受到摩擦力的施力物体是______。
【答案】 压力 右 黑板
【详解】[1]老师在黑板上写字的过程中,手用力压粉笔,粉笔对黑板的压力增大,故是通过增大压力的方法来增大摩擦力的。
[2]摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,故当粉笔向左运动时,受到向右的摩擦力。
[3]粉笔受到的摩擦力是黑板对它的作用,故施力物体是黑板。
15.2025年12月26日,西延高铁正式开通。在高铁列车进站时,站台上的旅客相对于正在进站的高铁列车是__________(选填“运动”或“静止”)的;西延高铁线路全程约299公里,最快可68min到达,则最快列车的平均速度为__________(结果保留1位小数)。
【答案】 运动 263.8
【详解】[1]站台上的旅客相对于正在进站的高铁列车,位置发生了改变,因此是运动的。
[2]根据平均速度公式,最快列车的平均速度
16.有一块体积为、质量为108g的橡皮泥,浸没在水中,橡皮泥受到的浮力为____N;若把这块橡皮泥捏成一只小船,使其漂浮在水面上,橡皮泥受到的浮力为____N;通过以上计算说明可采用____的方法能增大可供利用的浮力(,g取10N/kg)。
【答案】 0.54 1.08 空心
【详解】[1]橡皮泥受到的浮力
[2]小船漂浮在水面上,小船受到的浮力等于自身重力,即
[3]通过将橡皮泥做成小船,将实心橡皮泥变成空心小船,增大了物体排开液体的体积,从而增大了可利用的浮力。
17.小明帮妈妈做饭时,想了解酱油的密度,于是他选用电子秤、玻璃瓶和适量的水进行测量。测得空瓶的质量为210g,在瓶子中装满水,放在电子秤上显示质量为560g,则瓶子的容积为______cm3。将瓶中水倒出并将瓶内擦干再装满酱油,测得瓶子和酱油的总质量为612.5g,则酱油的密度为______g/cm3。小明在加入酱油时,不慎将一滴酱油滴在桌上,则小明测得酱油的密度______(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。()。
【答案】 350 1.15 准确
【详解】[1]瓶子中水的质量
由得,瓶子的容积
[2]酱油的质量
同一瓶子中酱油的体积与瓶子的容积相同,则酱油的密度
[3]小明在加入酱油时,不慎将一滴酱油滴在桌上,玻璃瓶仍然装满酱油,所以小明测得酱油的质量准确,体积也准确,根据可知,所测密度准确。
18.如图所示,是我国古代著名的水利灌溉机械—龙骨水车。可以利用人力驱动水车,方便将低处的水提到高处。当人转动摇杆时,大轮随之转动,摇杆和大轮相当于一个_________(选填“轮轴”或“定滑轮”)。工作时木链旋转一周,刮水板可将40kg的水提升到离水源2.5m高的田地中,所用时间为25s,人力驱动刮水板的平均功率约为80W。该过程中龙骨水车所做的有用功为_________J,机械效率为_________。(g取10N/kg)
【答案】 轮轴 1000 50%
【详解】[1]摇杆和大轮相当于一个轮轴,摇杆的半径大于大轮的半径,属于省力杠杆。
[2]所做的有用功
[3]人对龙骨水车做的总功
机械效率
19.如图甲所示,快递员用推力将重为800N的快递先沿水平面匀速直线推行一段距离,再匀速直线推至高度为的斜面顶端,推力的方向始终与快递运动方向相同;快递在整个运动过程中,所受推力与时间变化关系如图乙所示,其速度与时间变化关系如图丙所示(g取10N/kg),则0~4s内推力F的功率为___________W,斜面的机械效率为___________,4~12s内快递所受摩擦力为___________N。
【答案】 200 80% 100
【详解】[1]由图乙可知,内推力;由图丙可知,内速度
则0~4s内推力F的功率为
[2]有用功为
由图丙可知,内快递在斜面运动,运动的距离
由图乙可知,内推力为500N,则水平面至斜面顶端的总功为
斜面的机械效率为
[3]内快递从水平面至斜面顶端,克服摩擦力所做的功即为额外功,即
则4~12s内快递所受摩擦力为
20.磁流体推进器(MHD)由磁体、电极和通道三部分构成,如图所示。磁流体推进器可为贯通海水的通道建一个强磁场,能对导电的海水产生电磁力的作用,使之在通道内运动,若海水涌向船尾,水便会推动船舶前进。因采用超导磁体作为磁场来源,被称为超导磁流体推进器。其推进原理利用了“磁场对通电直导体的作用”,工作过程中把电磁能直接转换成流体动能,以喷射推进新技术取代传统螺旋桨的推进,具有低噪音等特点,具有重大推广价值。磁流体推进器的核心组件由________、电极和通道构成。为减小空气和海水的影响,实验船上部主体可加工成________(选填“上凸下平”“上平下凸”或“上下对称”)的流线型。若上述实验船驶入渭河,船身受到的大气压会________(选填“小于”“等于”或“大于”)在海上时受到的大气压。
【答案】 磁体 上下对称 小于
【详解】[1]由文中的信息可知:磁流体推进器由磁体、电极和通道三部分构成;
[2]为减小空气和海水的影响,应使实验船上部主体的上下两个面受到的空气和海水的流体压强相等,根据流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小可知,实验船上部主体可加工成上下对称的流线型;
[3]由于渭河的海拔高度比海上高,所以船身在渭河上受到的大气压小于在海上时受到的大气压。
三、作图题(本大题共3小题,每小题2分,共6分)
21.请作出图中,滑轮组最省力的绕线方法。
【答案】
【详解】只有一个动滑轮,要求最省力,绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,绕过上面的定滑轮,再绕过动滑轮,如图所示:
22.如图所示,这是风力发电机的示意图,请在图中画出风作用在叶片点的力的力臂。
【答案】
【详解】力臂是力的作用线到支点的距离,风作用在叶片点的力的力臂如图所示:
23.图中物体A随传送带向上做匀速直线运动,作出物体A所受的重力和物体A对传送带压力的示意图。
【答案】
【详解】物体受重力的作用,重力的方向竖直向下,作用点在物体的重心,过重心竖直向下画一条带箭头的线段;
物体A对传送带的压力,方向垂直传送带向下,压力的作用点在传送带上,如图所示:
四、实验题(本大题共4小题,每空1分,共23分)
24.小明对影响滑动摩擦力大小与哪些因素有关进行了探究。
(1)小明观察冰壶比赛时,发现两个现象:①运动员蹬冰时要用力;②运动员不停地刷冰面改变冰面的粗糙程度。于是猜想滑动摩擦力的大小可能与_______和接触面的粗糙程度有关。
(2)为验证猜想,他利用木块、弹簧测力计、木板、毛巾、重物等器材进行实验。如图,实验前应将弹簧测力计_______放置,再进行调零。
(3)实验时,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,根据_______知识,可知木块受到的滑动摩擦力大小_______弹簧测力计拉力的大小。弹簧测力计示数如图甲,此时木块受到的滑动摩擦力大小为_______N。
(4)比较乙、丙两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与_________的关系。
【答案】(1)压力
(2)水平
(3) 二力平衡 等于 2.2
(4)接触面的粗糙程度
【详解】(1)运动员蹬冰时要用力,脚对冰面的压力增大,脚与冰面的摩擦力增大,故猜想滑动摩擦力的大小可能与压力有关。
(2)在实验过程中,由于要在木板上沿水平方向拉动木块运动,故实验前应将弹簧测力计在水平方向调零。
(3)[1][2][3]当用弹簧测力计沿水平方向拉着木块在水平木板上做匀速直线运动,木块受到的滑动摩擦力与弹簧测力计拉力是一对平衡力,故两个力大小相等,通过测量拉力的大小就可以知道滑动摩擦力的大小了。由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.2N,故此时木块受到的滑动摩擦力大小为2.2N。
(4)比较乙、丙两次实验,木块对木板的压力不变,接触面的粗糙程度不同,是为了探究滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系。
25.枧枧同学用图所示的装置来探究杠杆的平衡条件。(注:实验中所用钩码的规格相同)
(1)实验前,枧枧同学将组装好的杠杆放在水平桌面上,她发现杠杆静止时情况如图所示,此时枧枧同学判断杠杆处于_________(填“平衡”或“非平衡”)状态。
(2)欣月同学指出:在探究实验的过程中,必须把杠杆调到水平位置平衡,这样做的目的是便于测量___________。
(3)龙龙同学在杠杆两侧挂上钩码,设右侧钩码对杠杆施加的力为动力,左侧钩码对杠杆施加的力为阻力,测出杠杆平衡时的动力臂和阻力臂;多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,得到实验数据如下表:
龙龙同学通过分析表格中的数据,可以得到杠杆的平衡条件_______________。
龙龙同学说:生活中用钢丝钳剪钢丝,与实验次数________的原理相同。
(4)《墨经》中记载了杠杆的平衡条件,如图,已知,秤砣质量为100g,则重物所受的重力为_______N。(g取10N/kg)
【答案】(1)平衡
(2)力臂
(3) 1
(4)4.5
【详解】(1)杠杆静止或匀速转动都属于平衡状态,实验前杠杆虽然倾斜,但处于静止状态,因此杠杆处于平衡状态。
(2)杠杆调至水平位置平衡时,竖直向下的重力对应的力臂与杠杆重合,可以直接在杠杆上读出力臂的大小,因此这样做的目的是便于测量力臂。
(3)[1]分析表格中的数据可知,前三组实验数据都满足,因此杠杆平衡条件为:动力×动力臂=阻力×阻力臂()。
[2]钢丝钳是省力杠杆,特点是动力臂大于阻力臂、动力小于阻力,表格中只有第1次实验符合省力杠杆的特点,因此与实验次数1原理相同。
(4)秤砣重力
根据杠杆平衡条件,可得
解得
26.某兴趣小组利用微型液体压强计,探究“液体压强与哪些因素有关”,如图所示。
(1)图甲U形管两端开口,内部装有红墨水,可发现两端液面相平,这是利用了______的原理。
(2)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,如图乙所示,U形管内液面左低右高,接下来应______(填字母代号)。
A.摇晃U形管B.拆除软管重新安装C.往左侧管中加入适量红墨水
(3)实验中通过观察U形管两侧液面的______来反映液体压强的大小,这种研究问题的方法叫______。
(4)比较丙、丁两次实验,初步得出液体压强与______有关。比较______两次实验,初步得出液体压强与液体密度有关。
【答案】(1)连通器
(2)B
(3) 高度差 转换法
(4) 深度 丁、戊
【详解】(1)如图甲所示,U形管两端开口,底部连通,两端液面相平,是连通器的特点,利用了连通器的原理。
(2)实验前,U形管内液面左低右高,说明U形管中两管上方的气体压强不相等,应拆除软管重新安装,使U形管中两侧管上方的气体压强相等,两侧液面的高度相同,故选B。
(3)[1]压强计探头的橡皮膜上受到的压强越大时,U形管两侧液面高度差越大,故实验中可通过观察U形管两侧液面的高度差来反映液体压强的大小。
[2]将不易直接测量的液体压强大小转化为容易观察的U形管两侧液面高度差,这种方法叫转换法。
(4)[1]丙、丁两次实验中,液体都是水,液体密度相同,探头在水中的深度不同,U形管两侧液面的高度差不同,说明液体压强不同,即液体密度相同时,深度不同,液体压强不同,所以初步得出液体压强与液体深度有关。
[2]要得出液体压强与液体密度有关,根据控制变量法可知,需要控制探头所处深度相同,液体密度不同,如图所示,丁、戊两次实验满足要求。
27.假期小明到鼓浪屿游玩,他想到景区可以通过趸(dǔn)船排水量实时监控趸船上的游客数量,于是决定动手制作“浮力秤”进行项目式学习。
【工作原理】
(1)浮力秤在水中静止时处于________状态。
【项目取材】
主要由圆柱体小筒、秤盘两部分组成,如图所示。
【项目制作】
(2)经测量发现该浮力秤的总质量为100g,当秤盘上不放物体时,浮力秤受到的浮力是________N。已知小筒底面积为,应在距小筒底部________cm位置处标记浮力秤的“零刻度线”。
(3)测量可知小筒高度为30cm,将标准质量为________g的物体放入秤盘后发现,小筒恰好浸没,此时可在小筒上标记浮力秤的“最大测量值”;
(4)最后给浮力秤完善刻度线与数值,该秤的刻度是________(填“均匀”或“不均匀”)的。
【项目优化】
(5)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的质量:将五颗黄豆放在秤盘中,待小筒稳定后,发现水面对应的位置变化小于分度值,认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度,小组同学提出的以下改进措施中可行的是________。
A.增大小筒的质量
B.大筒中换用密度更小的液体
【答案】(1)漂浮
(2) 1 5
(3)500
(4)均匀
(5)B
【详解】(1)浮力秤是利用漂浮时浮力等于重力的原理进行测量,浮力秤在水中静止时处于漂浮状态。
(2)[1]秤盘上不放物体时,浮力秤受到的浮力等于其重力,即
[2]小筒排开水的体积为
小筒浸没的深度
所以应在距小筒底部5cm位置处标记浮力秤的“零刻度线”。
(3)排开水的最大体积为
小筒受到的最大浮力为
根据浮与沉的条件可知,物体与小筒的最大重力为
则物体与小筒的最大质量为
物体的质量为
(4)小筒始终处于漂浮状态,进行称重时,小筒上物体的重力等于称重前后小筒浮力的增加量,即
物体的质量①
由公式①可知,物体的质量是关于高度的一次函数,因此刻度是均匀的。
(5)为了增大浮力秤的精确度,应在浮力差不变时,增大其浸没的深度差,根据
可知,可换用密度更小的液体或减小小桶的横截面积,增大小筒的质量,不能提高精确度,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
五、计算题(本大题共3小题,每小题7分,共21分)
28.如图是我国某公司研发的四轮机器狗,其质量为80kg,四轮与水平地面的总接触面积为。该机器狗工作时最大行驶速度可达18km/h,且在水平路面行驶时,受到的水平牵引力大小恒为总重力的0.5倍。求:
(1)该机器狗静止于水平地面时,对地面的压强;
(2)该机器狗匀速直线行驶时,受到的牵引力大小;
(3)该机器狗以最大速度匀速行驶2min,牵引力做功的功率。
【详解】(1)机器狗受到的重力
机器狗静止于水平地面时,机器狗对水平地面的压力和机器狗受到的重力大小相等,即机器狗对水平地面的压力
对地面的压强
(2)机器狗受到的水平牵引力大小恒为总重力的0.5倍,即机器狗受到的水平牵引力
机器狗做匀速直线运动,其受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等, 则机器狗受到的牵引力大小
(3)机器狗的速度
牵引力做功的功率
29.华山西峰观光大索道位于国家5A级风景名胜区华山,为游客提供了便捷的登山方式,同时也能欣赏到华山的险峻与美景。索道线路斜长4211m,起点到终点的高度差为894m,单程约20min,如图所示。单个缆车质量为100kg,底面积为,缆车顶部与钢缆固定在一起,钢缆带动缆车做匀速直线运动。一台缆车运载着两位质量均为60kg的游客上山,设游客每只脚与地面的接触面积为,忽略空气阻力。求:(取)
(1)缆车在索道上运行的平均速度(结果保留一位小数)。
(2)两位游客在缆车上站立时对缆车的压强。
(3)运送两位游客上山的过程中,拖动钢缆的是标有“,”的电动机,此时电动机的实际功率为额定功率的,缆车的效率是多少?(结果精确到)
【详解】(1)已知索道线路斜长,单程运行时间
根据平均速度公式,得缆车在索道上运行的平均速度
(2)两位游客总质量
游客在水平缆车上站立,对缆车的压力等于自身总重力。根据重力公式,总压力
每位游客双脚站立,总接触面积
根据压强公式,得
(3)缆车的总质量
根据克服重力做功公式,则
电动机的额定功率
实际功率为额定功率的70%,因此实际功率
根据功率公式变形得
其中有用功是提升缆车和游客克服重力所做的功,总功是电动机做的功,机械效率的计算公式为
则
30.如图甲所示,水平地面上有一底面积为、不计质量的薄壁柱形容器。容器中放有一个用细线与容器底部相连的小木块,细线体积忽略不计。如图乙所示,往容器中缓慢加水,直至木块完全没入水中,木块所受的浮力与时间t的关系图像如图丙所示,其中段表示木块离开容器底上升直至细线被拉直的过程。水的密度为,求:
(1)木块浸没在水中时绳子的拉力;
(2)木块的密度;
(3)剪断绳子,木块静止后水对容器底部压强的变化量。
【分析】(1)由图像分析,木块浸没时受力平衡,则有
(2)由阿基米德原理可求出木块的体积,再利用密度公式求出木块的密度。
(3)求出剪断绳子后木块的浮力,求出此时的,根据前后排开液体关系可求,由求出深度的变化量,由求出水对容器底部压强的变化量。
【详解】(1)由题意可知,在段随着加水的过程,木块浸入的体积逐渐增大,浮力变大,到点时,木块刚好漂浮,故段木块所受的重力等于浮力
点开始,木块处于绷直状态,点开始木块完全浸没在水中,由图丙分析可得浮力;木块处于静止状态,受力平衡,受到竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的浮力的作用,则,则绳子受到的拉力
(2)由阿基米德原理,可得木块浸没时排开的水的体积,即木块的体积为
由可知,木块的质量为
则木块的密度为
(3)剪断绳子后木块处于漂浮,此时受到的浮力
由阿基米德原理,可得木块此时排开液体的体积
剪断绳子前后排开液体体积的变化量
水面下降的深度
则水对容器底部压强的变化量为
(第二种方法:木块的浮力改变量即为压力改变量,
水对容器底部压强的变化量为)实验次数
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
0.5
20.0
1.0
10.0
2
1.0
20.0
1.0
20.0
3
1.5
10.0
1.0
15.0
4
2.0
15.0
0.5
20.0
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