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精品解析:北京市通州区2024-2025学年八年级下学期期末考试物理试题(解析版)
展开 这是一份精品解析:北京市通州区2024-2025学年八年级下学期期末考试物理试题(解析版),共14页。试卷主要包含了考试结束,请将答题卡交回, 在国际单位制中,功率的单位是,6J等内容,欢迎下载使用。
考生须知
1本试卷共8页,共五道大题,27道小题,满分70分,考试时间70分钟。
2.在试卷和答题卡上准确填写学校名称、班级和姓名。
3.试题答案一律填涂或书写在答题卡上,在试卷上作答无效。
4.在答题卡上,选择题、作图题用2B铅笔作答,其他试题用黑色字迹签字笔作答。
5.考试结束,请将答题卡交回。
第一部分
一、单项选择题(下列各小题均有四个选项,其中只有一个选项符合题意。共24分,每小题2分)
1. 在国际单位制中,功率的单位是( )
A. kgB. JC. WD. kW
【答案】C
【解析】
【详解】A.kg是质量的单位,故A不符合题意;
B.J是功的单位,故B不符合题意;
C.W是国际单位制中功率的单位,读作瓦特或瓦,故C符合题意;
D.kW是功率的单位,但不属于国际单位制,故D不符合题意。
故选C。
2. 如图所示实例中,为了增大压强的是( )
A. 压路机的钢轮质量很大B. 图钉帽的面积做得较大
C. 滑雪板制作的很宽大D. 柱础石的底面积较大
【答案】A
【解析】
【详解】A.压路机对地面的压力大小等于压路机的重力,压路机碾子很重是通过增大压力来增大压强,故A符合题意;
B.图钉帽的面积做得较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C.滑雪板的面积较大,是在压力一定时,通通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D.柱础石的底面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选A。
3. 如图所示实例中,为了减小摩擦的是( )
A. 瓶盖上刻有纹线B. 汽车轮上装有防滑链
C. 轴承中装有滚珠D. 劳保手套上有凸起的胶粒
【答案】C
【解析】
【详解】A.瓶盖上刻有纹线是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦,故A不符合题意;
B.汽车轮上装有防滑链是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦,故B不符合题意;
C.轴承中装有滚珠是变滑动为滚动,减小摩擦,故C符合题意;
D.劳保手套上有凸起的胶粒是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦,故D不符合题意。
故选C。
4. 图中所示的用具中,正常使用时属于费力杠杆的是( )
A. 羊角锤B. 筷子
C. 园艺剪D. 核桃夹
【答案】B
【解析】
【详解】A.羊角锤使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A不符合题意;
B.筷子使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故B符合题意;
C.园艺剪使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C不符合题意;
D.核桃夹使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D不符合题意。
故选B。
5. 一只质量为1kg的猫从2m高处落到地面上。在不计空气阻力的情况下,关于此过程,下列说法正确的是( )
A. 没有力对猫做功
B. 猫的弹跳力对猫做了功
C. 猫受到的重力对猫做功200J
D. 猫受到的重力对猫做功19.6J
【答案】D
【解析】
【详解】ACD.猫在下落过程中受到重力作用,且重力方向与位移方向一致,因此重力对猫做功,重力做功W=mgh=1kg×9.8N/kg×2m=19.6J
故AC错误,D正确。
B.猫从高处下落的过程,不受弹跳力的作用,所以弹跳力不做功。故B错误。
故选D。
6. 图中所示的物理现象,不能用流体压强与流速的关系解释的是( )
A. 甲图中,窗外有风吹过时,窗帘飘出窗外
B. 乙图中,向吸管B内吹气,水就从吸管A的上端喷出
C. 丙图中,向水平桌面上两只静止的乒乓球中间吹气,乒乓球会向中间靠拢
D. 丁图中,将插在大杯水中的吸管上端堵住,能将吸管里的水转移到小杯里
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲图中,窗外有风吹过时,窗外空气流速大,压强小,小于室内气压,在气压差的作用下,窗帘飘出窗外,故A不符合题意;
B.乙图中,向吸管B内吹气,吸管A的上端空气流速变大,压强变小,所以水就从吸管A的上端喷出,故B不符合题意;
C.丙图中,向水平桌面上两只静止的乒乓球中间吹气,乒乓球中间空气流速变大,压强变小,小于外侧气压,在气压差的作用下,乒乓球会向中间靠拢,故C不符合题意;
D.丁图中,将插在大杯水中的吸管上端堵住,能将吸管里的水转移到小杯里,这是利用了大气压的作用,故D符合题意。
故选D。
7. 热火朝天的建筑工地上正在进行一场有趣的挖坑比赛。在1min内,挖掘机挖了一个直径1.2m的大坑,工人师傅挖了一个直径40cm的小浅坑,情境如图所示。关于此次比赛,下列说法正确的是( )
A. 挖掘机做功多,做功快,功率大
B. 挖掘机做功多,做功慢,功率小
C. 工人做功多,做功慢,功率大
D. 工人做功少,做功快,功率小
【答案】A
【解析】
【详解】挖掘机挖的坑更大,说明挖掘机做功较多,时间相同,根据可知挖掘机的功率较大,即做功较快。则工人做功较少,做功较慢,功率较小。故A正确,BCD错误。
故选A。
8. 如图所示,将一只去盖、去底的饮料瓶的口朝下,把乒乓球放入瓶内,从上方向瓶中注水,看到有少许水从瓶口流出,乒乓球并不上浮。再用手将瓶口堵住,乒乓球就浮起来了。这一实验能够说明的是( )
A. 连通器的原理B. 浮力产生的原因
C. 大气压随高度的变化D. 液体压强与液体的密度有关
【答案】B
【解析】
【详解】把乒乓球(直径略大于瓶口直径)放入瓶内,往饮料瓶内注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止,乒乓球下方没有水,因此乒乓球不受浮力的作用,用手堵住瓶口,一会儿乒乓球浮起来了,乒乓球下方有水,受到水的压力,上下表面压力差产生浮力,这说明了浮力产生的原因。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
9. 某型号无人机最大飞行高度为500m,最大飞行速度为25m/s,支持快速充电,一次充电可飞行50min,广泛用于救灾侦查、旅游航拍等场景。关于该型号无人机飞行过程中机械能的变化,下列说法正确的是( )
A. 向上飞行过程中,其机械能一定增大
B. 匀速下降过程中,其重力势能有可能不变
C. 匀速飞行过程中,其动能保持不变
D. 在500m高度匀速水平飞行时,其机械能一定最大
【答案】C
【解析】
【详解】A.向上飞行过程中,质量不变,高度增加,则无人机重力势能变大,动能未知,所以其机械能不一定增大,故A错误;
B.匀速下降过程中,质量不变,高度减小,则无人机重力势能变小,故B错误;
C.匀速飞行过程中,质量不变,速度不变,则无人机动能保持不变,故C正确;
D.在500m高度匀速水平飞行时,无人机高度最高,则重力势能最大,但速度不一定最大,则动能不一定最大,所以其机械能不一定最大,故D错误。
故选C。
10. 水平桌面上有两个完全相同的圆柱形容器,分别盛有密度为和的不同液体,将两个完全相同的物体A、B分别放入两容器中,A、B静止后的情境如图所示,此时液面高度均为h。图甲中,物体A所受浮力为,液体对容器底的压强为,容器对桌面的压力为;图乙中,物体B所受浮力为,液体对容器底的压强为,容器对桌面的压力为。下列判断正确的是( )
A. 大于B. 小于
C. 等于D. 小于
【答案】D
【解析】
【详解】A.两个完全相同的物体A、B分别放入两容器中,根据图示可知,A悬浮,B漂浮,根据物体的浮沉条件可知,,,则,故A错误;
B.根据物体的浮沉条件可知,悬浮和漂浮,物体所受的浮力与自身的重力相等,两个完全相同的物体A、B重力相同,所以,故B错误;
C.容器的液面等高,,根据可知,液体对容器底的压强,故C错误;
D.容器对桌面的压力
两个完全相同的圆柱形容器重力相同,两个完全相同的物体A、B重力相同,,并且甲容器中液体的体积小于乙容器中液体的体积,由
可知,,即甲容器中的液体重力小于乙容器中液体的重力,所以,故D正确。
故选D。
11. 实验课上,同学们对滑轮的省力情况非常感兴趣。某小组用质量相同的多个滑轮,组装出四种不同的使用方式,随后他们用重力为6N的物体A进行了测试。测试过程如图所示,在竖直方向上的力、、、的作用下物体A均能匀速上升。不计绳重及摩擦,四个力中最大的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设每个滑轮的重力为,物体A重力为。第一个图中是动滑轮,有效绳子段数为2,不计绳重及摩擦,则;第二个图是动滑轮的逆向使用,则;第三个图是定滑轮,则;第四个图是滑轮组,有效绳子段数为3,则。所以四个力中最大的是。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
12. 取一细一粗两只长度相等的吸管,将较细的吸管一端密封,加入铁屑后制成了密度计A,用同样的方式将较粗的吸管制成了密度计B,通过调节加入铁屑的质量,使B与A质量相等,如图甲所示。将A和B依次放入一系列密度已知的液体中,每次当密度计在液体中处于竖直漂浮状态时,在吸管上标出与液面位置相平的刻度线及相应密度值,并测量吸管浸入液体的深度h,再利用收集的数据画出图像,如图乙中图线①和②所示。下列说法正确的是( )
A. 图线①是密度计A的图像
B. 密度计B上,越靠近上端的位置其刻度线对应的液体密度值越大
C. 密度计A、B均在密度为的液体中漂浮时,A受到的浮力比B受到的浮力小
D. 若使密度计A、B在密度为的液体中漂浮时,密度计底部到液面处的距离相等,可向密度计B中再加入适量的铁屑
【答案】D
【解析】
【详解】AC.B与A质量相等,则重力相等。密度计A、B均在密度为的液体中漂浮时,均浮力等于重力,密度计A、B重力相等,则受到的浮力相等。根据可知,测同一种液体密度时,排开液体的体积相同,由于密度计A较细,则密度计A浸入液体的深度h较大,所以图线①是密度计B的图像,图线②是密度计A的图像,故AC错误;
B.由图像可知,所测液体密度越小,密度计浸入液体的深度h越大,所以密度计B上,越靠近上端的位置其刻度线对应的液体密度值越小,故B错误;
D.由上述分析可知,测量同一种液体密度时,密度计A浸入液体的深度h较大。所以若使密度计A、B在密度为的液体中漂浮时,密度计底部到液面处的距离相等,即使得密度计浸入液体的深度h相等,可向密度计B中再加入适量的铁屑,增大密度计B的重力从而增大密度计B所受的浮力,根据,密度计B排开液体的体积增大,则密度计B浸入液体的深度h变大,故D正确。
故选D。
二、多项选择题(下列各小题均有四个选项,其中符合题意的选项均多于一个。共6分,每小题2分。每题选项全选对的得2分,选对但不全的得1分,有错选的不得分)
13. 下列关于运动和力的说法中,正确的是( )
A. 物体速度越大,具有的惯性越大
B. 太空中的物体没有惯性
C. 物体的运动状态发生改变,一定受到了力的作用
D. 保持静止物体,要么不受力,要么所受合力为零
【答案】CD
【解析】
【详解】AB.惯性是物体的属性,与其质量有关,与速度无关,与地理位置也无关,故AB均错误;
C.根据牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状态的原因,运动状态改变一定受到了非平衡力作用,即一定受到力的作用,故C正确;
D.静止的物体处于平衡状态,合力必为零,根据牛顿第一定律可知,物体不受力时,总保持静止或匀速直线运动状态,故D正确。
故选CD。
14. 水平桌面上放着一个盛有水的圆柱形容器,将密度为ρ物、重力为G的物块从水面处释放,物块在缓慢地下落过程中,经过①、②位置,最终静止在容器底部的③位置,如图所示。物块在①位置时所受浮力为F1,在②位置时所受浮力为F2;物块在③位置静止时,所受浮力为F3,受到容器底部对它的支持力为N,容器底所受物块的压力为F4。下列选项中正确的是( )
A. ρ物>ρ水
B. F1<F2,F1=G
C. F2=G,且F2与G是一对平衡力
D. F3+N=G,且N与F4是一对相互作用力
【答案】AD
【解析】
【详解】A.将密度为ρ物、重力为G的物块从水面处释放,物块在缓慢地下落过程中,由浮沉条件可知,物体在液体中下沉时,,故A正确;
B.物块在①位置时不是静止状态,仍处于下沉状态,由浮沉条件可知,,故B错误;
C.在②位置时不是静止状态,仍处于下沉状态,由浮沉条件可知,,故C错误;
D.物块在③位置静止时,有,物块受到容器底部对它的支持力与容器底所受物块的压力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,所以N与F4是一对相互作用力,故D正确。
故选AD。
15. “桔槔”是我国古代一种原始的汲水工具,人们在坠石辅助下,手握竖杆,用很小的力就能将水提取出来。假设图中人的重力为600N,A点所挂坠石重力为100N,木桶重力为10N,人对竖杆施加20N竖直向上的力就能让横杆提着装满水的木桶在水平位置保持静止。已知OA∶OB=2∶1,横杆在水平位置时,木桶始终不与井内水面接触,且竖杆保持在竖直方向。忽略支点与横杆的摩擦和横杆、竖杆的质量与形变,ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A. 人一次最多能提起水的质量为21kg
B. 人对竖杆施加10N的力,可使横杆提着装有10.5kg水的木桶在水平位置保持静止
C. 当横杆提着空桶在水平位置保持静止时,人对水平地面的压力为410N
D. 当横杆提着装满水的桶在水平位置保持静止时,要想让人对竖杆施加的竖直方向上的力更小,可将B点向远离O点的方向移动
【答案】AC
【解析】
【详解】A.让横杆提着装满水的木桶在水平位置保持静止时,根据杠杆平衡条件则有,即
解得水的重力,则人一次最多能提起水的质量为
故A正确;
B.若人对竖杆施加竖直向上10N的力,则有,即
解得,则水的质量为
若人对竖杆施加竖直向下10N的力,则有,即
解得,则水的质量为
所以人对竖杆施加10N的力,不可使横杆提着装有10.5kg水的木桶在水平位置保持静止,故B错误;
C.当横杆提着空桶在水平位置保持静止时,根据杠杆平衡条件则有,即
解得此时人对竖杆施加竖直向下的力,根据力的相互作用,竖杆对人竖直向上的拉力
则人对水平地面的压力为
故C正确;
D.当横杆提着装满水的桶在水平位置保持静止时,则有,将B点向远离O点的方向移动即增大OB会使得人对竖杆施加的竖直方向上的力增大,故D错误。
故选AC。
第二部分
三、实验探究题(共28分)
16. 按要求完成下列作图;
(1)在甲图中以A点为作用点,画出潜水艇所受浮力的示意图。
(2)画出图乙中拉力F对支点O的力臂L。
【答案】(1) (2)
【解析】
【小问1详解】
潜水艇受到的浮力竖直向上,过A点做竖直向上的有向线段,标上浮力的符号即为浮力的示意图,如图所示:
【小问2详解】
反向延长力F的作用线,过支点O做F的作用线的垂线段即为力F的力臂,如图所示:
17. 小刚在一个玻璃瓶中装入适量的染色水,瓶口用中央打有小孔的橡胶塞塞紧,再将一根直径比小孔略大的塑料管插入小孔,并伸入水中。向瓶内吹入少许气体后,在塑料管上画上刻度,制成了一个简易“气压计”,如图所示。该“气压计”能大致反映大气压强随高度的变化。
(1)小刚携带着这个自制的“气压计”,从一层坐电梯到第二十层,观察气压计,看到的现象是:___________。
(2)该现象反映出大气压强随高度升高而变_______。
【答案】(1)塑料管中的水面上升
(2)小
【解析】
【小问1详解】
携带着这个自制的“气压计”,从一层坐电梯到第二十层,由于大气压随高度的增加而减小,瓶内外的气压差变大,瓶内气压压着水进入塑料管,观察气压计,看到的现象是塑料管中的水面上升。
【小问2详解】
越往高处空气越稀薄,大气压强越小;该现象反映出大气压强随高度升高而变小。
18. 晶晶用一块高度为10cm的海绵(装在塑料盒里)和一块长、宽、高均不相等的铁块,探究压力的作用效果与受力面积大小的关系。她把塑料盒放在水平桌面上,再分别将铁块平放、侧放、立放在海绵上,实验现象如图所示。请根据她的实验,回答下列问题:
(1)晶晶在实验中用____________来反映压力的作用效果。
(2)根据实验现象,可以得出的结论是:___________。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显
【解析】
【小问1详解】
根据转化法,探究压力的作用效果与受力面积大小的关系的实验中,用海绵的凹陷程度反应压力的作用效果;海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显。
【小问2详解】
由实验可知,铁块平放、倒放、立放时对海绵压力相同,受力面积不同,立放时受力面积最小,作用效果更明显,可以得出的结论是:压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
19. 班级在四楼的小强计划测量“自己上楼时克服重力做功的功率”。
(1)他选用了一个体重计(显示被测量物体质量)和一把刻度尺,他还需要的实验器材是_______。
(2)请你画出实验数据记录表________。
【答案】(1)秒表 (2)
【解析】
【小问1详解】
测量自己上楼时克服重力做功的功率,由可知,需要测量克服重力做的功和做功所用的时间,重力做的功,因此需要的测量工具除体重计、刻度尺外,还需要测量时间用的秒表。
【小问2详解】
实验时,需要记录小强的质量m,爬楼时上升的竖直高度h,所用时间t,还需要记录测得的功率P,表格如图
20. 在探究二力平衡的实验中,A、B两个小组分别设计了如图甲、乙所示的实验装置,主要区别是:A小组用木块做研究对象,B小组用轻质小卡片做研究对象。你认为不合理的是________图所示装置,理由是________。
【答案】 ①. 甲 ②. 木块所受的摩擦力会对实验产生影响
【解析】
【详解】[1][2]由于小卡片很轻,与桌面分离,可以排除摩擦力对实验的影响;而木块质量较大,与桌面之间的摩擦力会对实验结果产生影响,因此不合理的是甲装置。
21. 某小组在探究滑动摩擦力的大小与压力的关系实验中,得到的数据如下表所示:
(1)根据实验数据,写出与的关系式:__________。
(2)由与的关系可知,当压力为15N时,滑动摩擦力的大小为______N。
【答案】(1)
(2)0.75
【解析】
【小问1详解】
由表中数据可得
接触面受到的压力增大为原来的几倍,摩擦力也增大为原来的几倍,摩擦力和压力成正比,与的关系式:
【小问2详解】
当压力为15N时,滑动摩擦力的大小
22. 小华在探究物体的动能大小跟质量、速度是否有关的实验中,用体积相同、质量不同的两个小球A和B(),分别从同一斜面的不同高度由静止释放,观察同一位置处的纸盒被撞击后移动的距离,可以看到,实验过程如图所示。
(1)小华通过观察_________,来判断小球动能的大小。
(2)由甲、乙两图,可得到的实验结论是:___________。
(3)小华根据甲、丙两图得出结论:物体的动能大小与质量有关。你认为小华得出这个结论的实验过程是______(选填“正确”或“错误”)的,理由是:___________。
【答案】(1)纸盒被推动的距离
(2)物体的质量相同时,速度越大,动能越大。
(3) ①. 错误 ②. 没有控制小球释放时在斜面上的高度相同
【解析】
【小问1详解】
小球动能的大小无法直接测量,实验中是通过观察纸盒被推动的距离来判断小球动能的大小;纸盒被推动的距离越远,说明小球对纸盒做的功越多,小球的动能就越大,这种研究方法叫做转换法。
【小问2详解】
在甲、乙两图中,小球的质量相同,但小球从斜面的不同高度由静止释放,高度越高,小球到达斜面底部时的速度越大,纸盒被推动的距离越远,说明小球的动能越大;由甲、乙两图可得到的实验结论是:物体的质量相同时,速度越大,动能越大。
【小问3详解】
[1][2]要探究物体的动能大小与质量的关系,需要控制小球到达斜面底部时的速度相同,即让小球从斜面的同一高度由静止释放,改变小球的质量;但在甲、丙两图中,小球A和B是从斜面的不同高度释放的,没有控制小球到达斜面底部时的速度相同;因此,小华得出物体的动能大小与质量有关的结论是错误的。
23. 某实验小组利用如图所示装置(物块是重力为3N的长方体)探究浮力大小与物体排开液体体积的关系。
(1)该小组按照图中所示的顺序进行实验,测力计的示数如图所示。由甲、乙、丙中的数据可知:在同种液体中,__________,浮力越大;
(2)交流评估时,小京根据甲、乙中的数据提出了不同的观点,他认为:浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你赞同小京的观点吗?______,请说明理由:______。
【答案】(1)物体排开液体的体积越大
(2) ①. 不赞同 ②. 见解析
【解析】
【小问1详解】
由甲可知物块的重力,图乙和图丙中液体密度相同,物块排开水的体积逐渐变大,弹簧测力计的示数逐渐减小,由称重法可知,图丙中物块受到的浮力较大,因此可知:同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
【小问2详解】
[1][2]小京认为,浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关,不赞同该观点,因为物块浸没前,随着物块的浸入,物块浸入液体中的深度越来越深,同时物块排开水的体积也越来越大,不符合控制变量法的要求,因此不能得到“浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关”的结论。
24. 公园里有这样一个情境:体重相近的彬彬和华华坐在跷跷板的两端能保持跷跷板水平平衡。当体重较大的妈妈和彬彬玩时,妈妈改变了一下坐的位置后,也能与彬彬保持水平平衡,如图甲所示。
(1)下列是同学们根据图中描述的情境,提出的可探究科学问题,正确的是( )
A. 杠杆平衡时,动力与阻力不变,阻力臂越长动力臂就越长吗
B. 杠杆平衡时,动力与阻力的关系是什么
C. 杠杆平衡时,阻力与阻力臂不变,动力越大动力臂就越短吗
(2)小明在问题(1)中选择出正确的探究问题,立即用实验来探究。请根据小明的实验过程,完成填空:
①将杠杆调至水平平衡后,发现杠杆的底座左端下面压着一块橡皮,如图乙(a)所示,此时杠杆处于______(选填“平衡”或“非平衡”)状态。
②取走橡皮,调节杠杆水平平衡,小明取来一盒(10个,每个0.5N)钩码,在A点悬挂3个钩码,在B点悬挂2个钩码(A、B两点均在刻度线上),如乙(b)图所示,此时杠杆______(选填“能”或“不能”)保持平衡。
(3)保持A点的位置和A点处悬挂的钩码数量不变,不断改变支点右侧__________,通过__________,使杠杆始终保持水平平衡,所得数据记入表格。共计三次实验。
(4)画出实验数据记录表________。
【答案】(1)C (2) ①. 平衡 ②. 能
(3) ①. 钩码的个数 ②. 调节支点右侧钩码的位置
(4)见解析
【解析】
【小问1详解】
如图,体重相近的彬彬和华华坐在跷跷板的两端能保持跷跷板水平平衡;当体重较大的妈妈和彬彬玩时,妈妈改变了一下坐的位置后,也能与彬彬保持水平平衡;第2次实验中彬彬对杠杆的压力和力臂大小不变,另一侧杠杆受到的压力变大,同时力臂变小,可以探究杠杆平衡时,阻力与阻力臂不变,动力与动力臂的关系,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
【小问2详解】
①[1]物体静止或做匀速直线运动时处于平衡状态,如图乙(a),此时杠杆静止,杠杆处于平衡状态。
②[2]如图(b),杠杆分度值为1cm,A点的力臂为12.0cm,B点的力臂为18.0cm,根据杠杆的平衡条件可得
此时杠杆能保持平衡。
【小问3详解】
[1][2]为了探究杠杆平衡时,阻力与阻力臂不变,动力与动力臂的关系,需保持A点的位置和A点处悬挂的钩码数量不变,不断改变支点右侧游码的个数,从而改变动力的大小,通过调节支点右侧钩码的位置,使杠杆始终保持水平平衡,所得数据记入表格,共计三次实验。
【小问4详解】
实验中需记录杠杆左侧钩码对杠杆的拉力和力臂的大小,保持杠杆左侧力和力臂的大小不变,改变右侧拉力和力臂的大小,记录三组数据,表格如图
四、科普阅读题(共4分)
25. 请阅读《模拟微重力环境的装置——中性浮力水槽》,并回答题。
模拟微重力环境的装置——中性浮力水槽
为了在地面模拟航天员在太空受到的失重环境,我国建设了特殊的“潜水池”——中性浮力水槽(图甲)。在训练时,航天员需下沉至水下9米的深度,为获得与太空中相似的失重环境与失重感,需要在下水前通过增减配重的方法使自身的重力与浮力基本相等。
为了充分模拟出舱任务,在水槽中需要穿着水下训练服(图乙),它也是密闭设备,结构与舱外航天服基本一致,整体柔软,内部充有气体,重达130kg。为了协助身着厚重水下训练服的航天员安全下水,水槽边配备有可伸缩的长臂吊车。为了进行训练,水下训练服与地面设备之间配备了一条“脐带”,可用于输送新鲜空气,其中还有电缆,用于岸上指挥员与水下航天员之间的语音交互。中性浮力水槽训练逼真且高效,为航天员们在太空顺利展开工作奠定了扎实的基础。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)质量为70kg的航天员身穿训练服(已充气)在水下9m处进行模拟训练时,训练服与配重的总体积约为,其配重的质量为______kg。(,g取10N/kg)
(2)如果问题(1)中的航天员移动到稍低的位置后,还要保持浮力与重力相等,在不增减配重的情况下,应给训练服充气还是排气?请你进行分析说明________。
【答案】(1)20 (2)充气,理由见解析
【解析】
【小问1详解】
训练服与配重的总体积约为,航天员身穿训练服潜入水下时,排开水的体积等于训练服与配重的总体积,受到的浮力
其配重的重力为
配重的质量
【小问2详解】
当航天员移动到稍低的位置后,要保持浮力与重力相等,在不增减配重的情况下,应给训练服充气;因为液体的压强随深度的增加而增大,当航天员移动到稍低的位置后,水对训练服的压强变大,会将训练服压得更瘪一些,这样训练服的体积会减小。根据阿基米德原理可知,减小,浮力减小;而总重力G总不变,为了保持浮力与重力相等,需要增大浮力,所以应给训练服充气,使训练服的体积增大,从而增大浮力。
五、计算题(共8分,26题4分,27题4分)
26. 小强用如图所示滑轮组向楼上搬重物A。他在绳子自由端用200N竖直向下的力,将重为360N的物体A在10s内匀速提升了2m。求:
(1)拉力的功率;
(2)拉力所做的额外功;
(3)匀速提升物体时的机械效率。
【答案】(1)80W (2)80J
(3)90%
【解析】
【小问1详解】
如图,有两根绳承担物体,,绳子自由端移动的距离
拉力做的功
拉力的功率
【小问2详解】
使用滑轮组做的有用功
拉力所做的额外功
【小问3详解】
匀速提升物体时的机械效率
27. 某高校科技小组研制了如图所示的水下勘察机器人,机器人可以通过两种方式控制浮沉,第一种是机器人内部水舱充放水,水舱的容积为;第二种是利用推进器提供竖直向上的推力,可以在0~50N之间调节。该机器人水舱未充水时的质量为10kg,机器人的总体积为,,g取10N/kg。
(1)求40m深处水的压强;
(2)当机器人在水舱充满水的情况下在水中悬停,求此时的大小;
(3)某公司在运输过程中不慎将一个质量为10kg,体积为的材料样品遗落水中(样品不吸水,且未与水底密合),该公司委托该小组寻找,并打捞。不考虑样品和机器人在水中运动时水的阻力,请你通过计算说明该机器人若发现材料样品,能否带着材料样品上浮。
【答案】(1)
(2)10N (3)能
【解析】
【小问1详解】
40m深处水的压强
【小问2详解】
机器人在水舱充满水的情况下在水中悬停时,受到的浮力
水舱中水的重力
机器人在水舱充满水时的总重力
机器人在水中悬停时处于平衡状态,此时的大小
【小问3详解】
样品材料的重力
样品在水中受到的浮力
要想在水中将样品拉起需要的拉力
机器人在水舱中的水全部排出和利用推进器提供竖直向上的推力时,可提供的最大拉力
机器人能提供的最大拉力大于拉起样品所需的拉力,因此该机器人若发现材料样品,能带着材料样品上浮。质量m/kg
上升高度h/m
时间t/s
功率P/W
质量m/kg
上升高度h/m
时间t/s
功率P/W
阻力
阻力臂
动力
动力臂
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