2020-2021学年广东省广州市番禺区八年级下学期期末考试物理试卷(有答案)
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这是一份2020-2021学年广东省广州市番禺区八年级下学期期末考试物理试卷(有答案),共20页。
2020-2021 番禺 8下期末
1.如图所示,打弹弓是很多男孩子年幼时的游戏,下列情景中关于力的作用效果的描述,
其中一个与另外三个不同的是( )
A.瞄准时,手的拉力把橡皮筋拉长 B.松手后,橡皮筋的弹力把石块射出
C.飞行中,重力让石块划出一道弧线 D.中靶时,靶把石块弹开
2.一杯水放在做直线运动的列车内的水平桌面上,如果水面情形如图所示,则列车的运动状态可能是( )
A.列车向左匀速运动 B.列车向右匀速运动
C.列车向左运动时突然刹车 D.列车向右运动时突然刹车
3.水平路面上有一个重500N的小车,小明用100N的水平推力推着小车匀速向前移动了5m,
所用时间为10s,关于这个过程,下列说法正确的是( )
A.推力对车做功100J B.推力对车做功的功率是50W C.重力对车做功500J D.重力对车做功的功率是250W
4.如图所示是马戏表演中大象单脚静立在凳子上用鼻子顶球的节目,下列说法正确的是( )
A.大象对凳子的压力大小等于凳子对舞台的压力
B.大象对皮球的支持力大小等于皮球所受的重力
C.因为大象处于静止状态,所以它没有惯性
D.凳子对舞台的压力和舞台对凳子的支持力是一对平衡力
5.如图所示,小明用不同的力F1、F2,在相同时间内分别把物体A直接匀速拉升h高度和沿粗糙斜面匀速拉升h高度。F1做功为W1,功率为P1;F2做功为W2,功率为P2。则( )
A.W1>W2 B.W1=W2 C.P1<P2 D.P1=P2
6.如图所示,放在细沙面上的饮料瓶子,内部剩有部分饮料。瓶盖旋紧后倒过来放在细沙面上,
下列分析正确的是( )
A.倒放时液体对瓶塞的压强小于正放时液体对瓶底的压强
B.倒放时瓶子对沙面的压强小于正放时瓶子对沙面的压强
C.倒放时瓶子对沙面的压力等于正放时瓶子对沙面的压力
D.倒放时瓶子对沙面的压力大于正放时瓶子对沙面的压力
7.如图甲,静止时U形管两侧液面相平。若要出现图乙的情景,下列方法可行的是( )
A.从左管抽气 B.向右管打气
C.沿左管口水平方向吹气 D.沿右管口水平方向吹气
8.如图所示,小明将压强计的探头放入水中的某一深度处,记下U形管中两液面的
高度差h,下列操作中能使高度差h增大的是( )
A.探头水平向左移动一段距离 B.将探头放在酒精中的相同深度处
C.将探头向下移动一段距离 D.将探头在原深度处向其他方向任意转动一个角度
9.在家庭实验室中,小明把鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底如图甲;向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙;再加盐鸡蛋漂浮如图丙,三种情况下,各物理量间的关系正确的是(鸡蛋质量不变,忽略加盐对水体积的影响)( )
A.液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.鸡蛋受到的浮力F甲<F乙<F丙
C.鸡蛋排开液体的质量m甲=m乙>m丙
D.鸡蛋排开液体的重力G甲>G乙>G丙
10.如图所示,金属小球从导轨的a处自由滑下,依次经过b处、c处,到达d处时恰好停下,则( )
A.从a到d的过程中,小球的机械能守恒
B.在c点时,动能为0
C.从a到b的过程中,小球将重力势能全部转化为小球的动能
D.在b到c过程中,小球增加的重力势能小于小球减小的动能
11.如图所示,重2N的小球从高40cm的轨道的A点处滚下,并一直滚到水平地面上的B点才停下。轨道上的弧AM长60cm,水平面上MN段长70cm,记录到它在MN段运动的时间刚好是1s。
(1)画出小球在N点时受力的示意图。小球到达M点后继续滚动是由于 。
(2)小球在MN段的平均速度是 m/s。
12.如图,在易拉罐中注入少量的水,对易拉罐加热,待罐口出现白雾时,用橡皮泥堵住罐口,撤去酒精灯,冷却后,会观察到易拉罐变瘪了。易拉罐变瘪表明罐内气体压强 瓶外大气压强(选填:“>”、“=”或“<”)。由于瓶外的大气压强 ,因此推测瓶内气体降温后压强会 (后两空均选填:“变大”、“不变”或“变小”)。
13.物体A、B表面材质相同,分别位于水平桌面M、N上,已知M比N更粗糙。现分别用力F1=4N、F2=4N拉A、B做匀速直线运动,如图所示。已知物体A、B的质量分别为mA、mB,所受的摩擦力大小分别为fA、fB。
(1)fA的方向是 (选填:“水平向左”或“水平向右”)。
(2)fA fB(选填:“>”、“=”或“<”),你的依据是 。
(3)mA mB(选填:“>”、“=”或“<”),你的依据是 。
14.小明通过实验探究“杠杆的平衡条件”。
(1)他将轻质杠杆的支点固定在支架上,发现杠杆右端下沉,此时应将杠杆右侧的平衡螺母向 调。(选填“左”或“右”)。
(2)如图甲所示,杠杆在水平位置平衡,若将杠杆左右两侧各去掉一个相同的钩码,则杠杆 端将下沉。(选填“左”或“右”)
(3)如图乙所示,用弹簧测力计在杠杆C点竖直向上拉时,若杠杆在水平位置平衡,则在A点悬挂钩码的总重力为 N。
15.为了缓解城市交通拥堵,某大学两位研究生设计出“都市蚂蚁”概念车,荣获全国汽车创新设计大赛最高奖项,该车表似蚂蚁,小巧实用,质量仅有400kg,总体积0.75m3,轮胎与地面的总接触面积200cm2,标准乘载100kg。请解答标准乘载时的下列问题
(1)“都市蚂蚁”车对水平路面的压强多大?(2)科技社团的同学想将此车改造成“水陆两栖蚂蚁车”,若该车密封良好,请通过计算判断它能否浮在水面上?若能,它露出水面的体积是多少?
16.如图甲是某建筑工地用升降机提起重物,当它把重力为3000N的货物匀速提起时,钢丝绳的拉力为2000N。钢丝绳移动的距离和时间的关系图象如图乙所示。不计绳子、动滑轮重力和摩擦,求:
(1)图甲中有 段钢丝绳承担货箱的重力。(2)6s内拉力F做功的功率。
(3)货物匀速上升时,升降机的机械效率。
17.实验中学的小明同学用一个弹簧测力计、一个圆柱体金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和酒精),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图表示探究过程及有关数据。
(1)画出图④金属块的受力示意图,此时金属块受到的浮力是 N。
(2)分析①和②、③、④,说明浮力大小跟 有关;分析①和 ,说明浮力大小跟液体的密度有关。
(3)小明边做实验边思考,浮力是否还跟以下因素有关:(I)物体的重力;(II)物体的形状。
于是小明利用上面实验中的器材,同时又找来了体积相同的实心铁块和铝块,一团不吸水的橡皮泥,设计了实验进行探究。实验过程如下,请你帮他把实验步骤补充完整。
①用弹簧测力计分别测出铁块和铝块的重力为G1、G2。
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块 ,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2。
③把橡皮泥捏成球形,用细线拴住挂在弹簧测力计挂钩上,把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F3。
④把橡皮泥拉出来,然后 ,用细线拴住挂在弹簧测力计挂钩上,再把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F4。
⑤数据分析及结论:若G1﹣F1=G2﹣F2,则浮力跟 ;若F3=F4,则浮力跟 。
18.体育老师要求学生采用如图所示站姿锻炼手臂力量:双脚并拢,脚尖O触地,脚后跟踮起,手臂水平,手掌支撑在竖直墙壁上的A点,B为人体重心所在位置。锻炼时,躯体伸直,手臂伸直和弯曲动作交替进行。
(1)图示状态的人体可看作以O为支点的杠杆。画出其动力、动力臂及阻力、阻力臂。此时,人体相当于一个
杠杆(选填:“省力”、“费力”、“等臂”)。
(2)若要估测手臂伸直时手掌对墙壁的总压力F。可用体重计称量出人体的体重(质量)m:用卷尺分别测量出 和 ,则压力F= (用测得的物理量和已知量表示,g为已知量)。
(3)小芳力气小,锻炼时想减小手掌对墙壁的压力,合理的做法是 。
2020-2021学年广东省广州市番禺区八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、本部分为单项选择题,共10题,共30分。每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题意。选对每小题得3分,错选、多选或不选得0分。
1.(3分)如图所示,打弹弓是很多男孩子年幼时的游戏,下列情景中关于力的作用效果的描述,其中一个与另外三个不同的是( )
A.瞄准时,手的拉力把橡皮筋拉长
B.松手后,橡皮筋的弹力把石块射出
C.飞行中,重力让石块划出一道弧线
D.中靶时,靶把石块弹开
【分析】力的作用效果有两个:力可以改变物体的形状,也可以改变物体的运动状态(包括速度大小和运动方向的改变)。
【解答】解:
A、瞄准时,手的拉力把橡皮筋拉长,说明力可以改变物体的形状;
B、松手后,橡皮筋的弹力把石块射出,即弹力使石块由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态;
C、飞行中,重力让石块划出一道弧线,是重力改变了石块的运动方向,说明力可以改变物体的运动状态;
D、中靶时,靶把石块弹开,即靶对石块的力改变了石块的运动方向,说明力可以改变物体的运动状态;
所以力的作用效果与另外三个不同的是A。
故选:A。
【点评】此题考查了力的作用效果的辨析,熟悉基本规律就能正确选择。
2.(3分)一杯水放在做直线运动的列车内的水平桌面上,如果水面情形如图所示,则列车的运动状态可能是( )
A.列车向左匀速运动
B.列车向右匀速运动
C.列车向左运动时突然刹车
D.列车向右运动时突然刹车
【分析】本题中水面发生了变化,这属于惯性现象,所以解答本题需要根据惯性知识去分析。只要把本题中的水和平时坐在行驶的列车中的自己进行类比,解决此类问题比较容易。
【解答】解:
AB、由图可知:水面向右倾斜。水面发生倾斜的原因是由于水具有惯性,说明列车的运动状态一定发生了变化,故AB错误。
C、列车向左运动时突然刹车,杯子由于受到桌子的摩擦力,会随列车突然停止,水由于惯性还将保持原来的运动状态向左运动,所以此时水面会向左倾斜,与图不符,故不合题意;
D、列车向右运动时突然刹车,杯子由于受到桌子的摩擦力,会随列车突然停止,而杯子中的水由于惯性还将保持原来的运动状态向右运动,所以此时水面会向右倾斜,符合题意。
故选:D。
【点评】在分析解释惯性现象时,要先确定研究对象是谁,然后将物体一分为二分成两部分,受力部分运动状态会发生改变,不受力部分由于惯性还要保持原来的运动状态。
3.(3分)水平路面上有一个重500N的小车,小明用100N的水平推力推着小车匀速向前移动了5m,所用时间为10s,关于这个过程,下列说法正确的是( )
A.推力对车做功100J
B.推力对车做功的功率是50W
C.重力对车做功500J
D.重力对车做功的功率是250W
【分析】(1)根据W=Fs得出推力对车做的功,根据P=得出推力对车做功的功率;
(2)做功的两个必要因素为:作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离,据此分析重力做的功,进而得出重力做功的功率。
【解答】解:AB、推力对车做的功W=Fs=100N×5m=500J;
推力对车做功的功率P===50W,故A错误、B正确;
CD、重力的方向竖直向下,小车沿水平方向运动,故小车没有在重力的方向上移动距离,故重力对车做功为0J,重力的功率为0W。
故选:B。
【点评】本题考查功和功率的计算,属于对基础知识的考查,难度较小。
4.(3分)如图所示是马戏表演中大象单脚静立在凳子上用鼻子顶球的节目,下列说法正确的是( )
A.大象对凳子的压力大小等于凳子对舞台的压力
B.大象对皮球的支持力大小等于皮球所受的重力
C.因为大象处于静止状态,所以它没有惯性
D.凳子对舞台的压力和舞台对凳子的支持力是一对平衡力
【分析】(1)物体静止在水平面上时,对水平面的压力等于物体的重力;
(2)(4)二力平衡的条件是:大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在一个物体上,缺一不可;
(3)惯性指物体保持原来运动状态不变的性质,是物体固有的属性,任何物体都有惯性。
【解答】解:A、大象对凳子的压力大小等于大象的重力;凳子对舞台的压力等于凳子和大象重力的和,这两个压力大小不相等,故A错误;
B、大象对皮球的支持力和皮球所受的重力是一对平衡力,大小相同,故B正确;
C、惯性是物体固有的属性,任何物体都有惯性,大象处于静止状态,它也有惯性,故C错误;
D、凳子对舞台的压力和舞台对凳子的支持力是两个物体之间的相互作用,是一对相互作用力,由于这两个力没有作用在同一个物体上,不一对平衡力,故D错误。
故选:B。
【点评】本题中学生容易出错的是对平衡力的判断,容易和相互作用力混淆,平衡力和相互作用力都是大小相等、方向相反、作用在同一直线上,但是平衡力作用在一个物体上,相互作用力作用在两个物体上。
5.(3分)如图所示,小明用不同的力F1、F2,在相同时间内分别把物体A直接匀速拉升h高度和沿粗糙斜面匀速拉升h高度。F1做功为W1,功率为P1;F2做功为W2,功率为P2。则( )
A.W1>W2 B.W1=W2 C.P1<P2 D.P1=P2
【分析】有用功为直接提升重物所做的功,使用斜面提升重物时需要克服摩擦做额外功,有用功与额外功之和为总功,据此分析两种情况下拉力做功的大小;根据p=分析功率的大小。
【解答】解:
有用功为直接提升重物所做的功,则用F1直接将物体提起做的功是有用功;
用F2利用斜面将物体提起做的功是总功,由于斜面是粗糙的,所以需要克服摩擦做额外功,且总功等于有用功与额外功之和,故W1<W2;
用的时间相同,W1<W2,根据p=可知,P1<P2,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了功、功率的大小比较,明确有用功、额外功和总功的含义是解题的关键。
6.(3分)如图所示,放在细沙面上的饮料瓶子,内部剩有部分饮料。瓶盖旋紧后倒过来放在细沙面上,下列分析正确的是( )
A.倒放时液体对瓶塞的压强小于正放时液体对瓶底的压强
B.倒放时瓶子对沙面的压强小于正放时瓶子对沙面的压强
C.倒放时瓶子对沙面的压力等于正放时瓶子对沙面的压力
D.倒放时瓶子对沙面的压力大于正放时瓶子对沙面的压力
【分析】(1)液体的压强与液体的密度及深度有关,同种液体深度越大,压强越大;
(2)瓶子对沙面的压力等于它所受到的重力,瓶子倒置后重力不变,据此分析瓶子对沙面的压力如何变化;
(3)根据压强公式,通过分析压力和受力面积的变化分析压强的变化。
【解答】解:A.由图所示,放在沙面上的饮料瓶子,内部剩有饮料。瓶塞旋紧后倒过来时,液体的深度变大,根据液体压强p=ρgh,可知倒过来后液体对瓶塞的压强变大,故A错误;
CD.瓶子对沙面的压力等于液体和瓶子所受到的总重力,瓶子倒置后总重力不变,对沙面的压力不变,故C正确,D错误;
B.由图可知,瓶子与沙面的接触面积S减小,由p=可知,压力不变,受力面积减小,瓶子对桌面的压强增大,故B错误。
故选:C。
【点评】本题主要考查液体压强特点、容器对沙面的压强特点,是基础题。
7.(3分)如图甲,静止时U形管两侧液面相平。若要出现图乙的情景,下列方法可行的是( )
A.从左管抽气 B.向右管打气
C.沿左管口水平方向吹气 D.沿右管口水平方向吹气
【分析】(1)从左管抽气,向右管打气,存在压强差,据此分析AB选项。
(2)流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小,据此分析CD选项;
【解答】解:在图甲所示,静止时U形管两侧液面相平;
A、从左管抽气,左边上方压强小,而右边压强不变,所以在左右两边压强差的作用下,左边液面升高,故A错误;
B、向右管打气,右边上方气体压强变大,而左边压强不变,所以在左右两边压强差的作用下,左边液面升高,故B错误;
C、若沿左管口水平方向吹气,此时左边上方空气流速大、压强小,而右边压强不变,所以在左右两边压强差的作用下,左边液面升高,故C错误;
D、要使得右管内液面上升,可减小右管上方的空气压强,可以使气流从U形管右边上方吹过,此时右边上方空气流速大、压强小,而左边压强不变,所以在左右两边压强差的作用下,右边液面升高,故D正确。
故选:D。
【点评】此题考查流体压强和流速的关系、大气压的综合应用,解答此题的关键是比较U形管两边压强的大小变化。
8.(3分)如图所示,小明将压强计的探头放入水中的某一深度处,记下U形管中两液面的高度差h,下列操作中能使高度差h增大的是( )
A.探头水平向左移动一段距离
B.将探头放在酒精中的相同深度处
C.将探头向下移动一段距离
D.将探头在原深度处向其他方向任意转动一个角度
【分析】根据影响液体压强大小的因素进行判断,要增大U形管两边液面的高度差,根据p=ρ液gh,可以增大深度或增大液体的密度。
【解答】解:A、将探头水平向左移动一段距离,深度不变,橡皮膜受到的压强不变,U形管两边液面的高度差不变,故A错误;
B、将探头放在酒精中的同样深度处,液体的密度变小,橡皮膜受到的压强变小,U形管两边液面的高度差变小,故B错误;
C、将探头向下移动一段距离,深度变大,橡皮膜受到的压强变大,U形管两边液面的高度差变大,故C正确;
D、液体内部在同一深度不同方向的压强是相等的,将压强计的探头在原深度处向其他方面任意转动一个角度,不会影响压强的大小,故D错误。
故选:C。
【点评】通过U形管两边的液面高度差来反映液体压强的大小是转换法的运用。要想顺利解答此题,必须对液体内部压强的规律有一个熟练的掌握才行,这也是我们应重点把握的知识点。
9.(3分)在家庭实验室中,小明把鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底如图甲;向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙;再加盐鸡蛋漂浮如图丙,三种情况下,各物理量间的关系正确的是(鸡蛋质量不变,忽略加盐对水体积的影响)( )
A.液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.鸡蛋受到的浮力F甲<F乙<F丙
C.鸡蛋排开液体的质量m甲=m乙>m丙
D.鸡蛋排开液体的重力G甲>G乙>G丙
【分析】同一只鸡蛋的重力不变,根据图甲中沉底、图乙中悬浮、图丙中漂浮,利用物体的浮沉条件即可判断三种情况下鸡蛋所受浮力之间的关系;根据阿基米德原理判定鸡蛋排开的液体的质量的大小关系。
【解答】解:鸡蛋在甲中沉入水底,则ρ甲<ρ鸡蛋,F甲<G;
在图乙中悬浮,则ρ乙=ρ鸡蛋,F乙=G;
在图丙中漂浮,则ρ丙>ρ鸡蛋,F丙=G;
所以,液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙,故A正确;
鸡蛋受到的浮力F甲<F乙=F丙,故B错误;
根据F浮=G排=m排g可知:鸡蛋排开液体的重力G甲<G乙=G丙;根据G=mg可知,鸡蛋排开液体的质量m甲<m乙=m丙,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,记住条件是关键,要注意同一只鸡蛋的重力不变。
10.(3分)如图所示,金属小球从导轨的a处自由滑下,依次经过b处、c处,到达d处时恰好停下,则( )
A.从a到d的过程中,小球的机械能守恒
B.在c点时,动能为0
C.从a到b的过程中,小球将重力势能全部转化为小球的动能
D.在b到c过程中,小球增加的重力势能小于小球减小的动能
【分析】(1)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;
(2)重力势能大小跟质量、高度有关。质量一定时,高度越高,重力势能越大;高度一定时,质量越大,重力势能越大;
(3)克服摩擦做功,机械能转化为内能。
【解答】解:
A、一金属小球从导轨的a处自由滑下,依次经过b处、c处,到达d处时恰好停下,由于d、a两处小球的速度均为0,且d处的高度小于a处的高度,所以d处小球的机械能要小于a处小球的机械能,这说明小球在运动过程中要克服摩擦做功,机械能转化为内能,小球的机械能不守恒,故A错误;
B、在c点时,若小球的动能为0,速度为0,小球由于受到重力的作用会竖直下落,不可能到达d,故B错误;
C、从a到b的过程中,由于克服摩擦做功,小球将重力势能不可能全部转化为小球的动能,故C错误;
D、在b到c过程中,小球的质量不变,高度变大,重力势能变大,速度变小,动能变小,小球的动能转化为重力势能;由于克服摩擦力做功,则小球增加的重力势能小于小球减小的动能,故D正确。
故选:D。
【点评】该题考查了动能和势能的大小判断,关键是根据题意得出小球在运动过程中要克服摩擦做功,机械能会逐渐减小。
二、本部分共8题,共60分。按题目要求作答。
11.如图所示,重2N的小球从高40cm的轨道的A点处滚下,并一直滚到水平地面上的B点才停下。轨道上的弧AM长60cm,水平面上MN段长70cm,记录到它在MN段运动的时间刚好是1s。
(1)画出小球在N点时受力的示意图。小球到达M点后继续滚动是由于 惯性 。
(2)小球在MN段的平均速度是 0.7 m/s。
【分析】小球在水平面运动时受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力,据此画出小球在N点时受力的示意图;小球具有惯性;用速度公式计算出小球的速度。
【解答】解:(1)小球在水平面运动时受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力和水平向左的摩擦力,据此画出小球在N点时受力的示意图如下:
小球具有惯性,会保持原来的运动状态,进过M点后继续滚动;
(2)v===0.7m/s。
故答案为:(1)如上图;惯性(2)0.7。
【点评】本题考查了受力分析、惯性、速度等相关知识,具有综合性,难度适中。
12.如图,在易拉罐中注入少量的水,对易拉罐加热,待罐口出现白雾时,用橡皮泥堵住罐口,撤去酒精灯,冷却后,会观察到易拉罐变瘪了。易拉罐变瘪表明罐内气体压强 < 瓶外大气压强(选填:“>”、“=”或“<”)。由于瓶外的大气压强 不变 ,因此推测瓶内气体降温后压强会 变小 (后两空均选填:“变大”、“不变”或“变小”)。
【分析】在罐内灌少许水进行加热会使实验现象明显的原因:水吸热汽化,变成水蒸气,排出罐内空气,冷却后罐内气压小于外界气压。
【解答】解:在易拉罐中注入少量的水,用酒精灯对易拉罐加热,水吸热汽化生成水蒸气,水蒸气把易拉罐内的空气排出,用橡皮泥堵住罐口,撤去酒精灯,罐内气体温度降低,水蒸气液化,使得罐内气压变小,小于瓶外大气压强,大气压将易拉罐压瘪;由于瓶外的大气压强不变,因此推测瓶内气体降温后压强会变小。
故答案为:<;不变;变小。
【点评】本题考查大气压强的存在,难度不大。
13.物体A、B表面材质相同,分别位于水平桌面M、N上,已知M比N更粗糙。现分别用力F1=4N、F2=4N拉A、B做匀速直线运动,如图所示。已知物体A、B的质量分别为mA、mB,所受的摩擦力大小分别为fA、fB。
(1)fA的方向是 水平向左 (选填:“水平向左”或“水平向右”)。
(2)fA = fB(选填:“>”、“=”或“<”),你的依据是 水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,拉力相同,滑动摩擦力相同 。
(3)mA < mB(选填:“>”、“=”或“<”),你的依据是 A和B受到的滑动摩擦力大小相同,M比N更粗糙,则A对M的压力要小一些;水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,所以A的重力小,根据G=mg可知,A的质量小 。
【分析】根据A、B的运动状态判定其受力情况,根据二力平衡条件分析摩擦力的大小和方向;滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关。
【解答】解:(1)用力F1=4N拉A做匀速直线运动,在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,方向相反,所以fA的方向是水平向左;
(2)现分别用力F1=4N、F2=4N拉A、B做匀速直线运动,在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以fA=4N、fB=4N,即fA=fB;
(3)A和B受到的滑动摩擦力大小相同,M比N更粗糙,则A对M的压力要小一些;水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,所以A的重力小,根据G=mg可知,A的质量小。
故答案为:(1)水平向左;(2)=;水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,拉力相同,滑动摩擦力相同;(3)<;A和B受到的滑动摩擦力大小相同,M比N更粗糙,则A对M的压力要小一些;水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,所以A的重力小,根据G=mg可知,A的质量小。
【点评】本题考查了压力的大小、滑动摩擦力的大小、二力平衡条件的应用,难度不大。
14.小明通过实验探究“杠杆的平衡条件”。
(1)他将轻质杠杆的支点固定在支架上,发现杠杆右端下沉,此时应将杠杆右侧的平衡螺母向 左 调。(选填“左”或“右”)。
(2)如图甲所示,杠杆在水平位置平衡,若将杠杆左右两侧各去掉一个相同的钩码,则杠杆 左 端将下沉。(选填“左”或“右”)
(3)如图乙所示,用弹簧测力计在杠杆C点竖直向上拉时,若杠杆在水平位置平衡,则在A点悬挂钩码的总重力为 2 N。
【分析】(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使平衡螺母向上翘的一端移动,使杠杆在水平位置平衡;
(2)用杠杆的平衡条件来判断,力和力臂乘积大的一端,杠杆该端下沉;
(3)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2求出悬挂钩码的总重力。
【解答】解:
(1)杠杆右端下沉,左端上翘,平衡螺母向上翘的左端移动,使杠杆在水平位置平衡;
(2)设一个钩码的重力为G,杠杆一个小格代表L,
如果在图甲中杠杆两侧各去掉一个相同的钩码时,
杠杆的左端:3G×3L=9GL,
杠杆的右端:2G×4L=8GL,
所以杠杆的左端力和力臂的乘积大于右端的乘积,所以杠杆左端下沉;
(3)设悬挂钩码的总重力为G,杠杆一个小格代表L,根据杠杆平衡条件可得,G×3L=3N×2L,
解得G=2N,
故答案为:(1)左;(2)左;(3)2。
【点评】利用杠杆平衡条件,可以求出力或力臂大小,也可以判断杠杆是否平衡,或杠杆的哪端下沉等,杠杆平衡条件应用很广泛,应该熟练掌握
15.为了缓解城市交通拥堵,某大学两位研究生设计出“都市蚂蚁”概念车,荣获全国汽车创新设计大赛最高奖项,该车表似蚂蚁,小巧实用,质量仅有400kg,总体积0.75m3,轮胎与地面的总接触面积200cm2,标准乘载100kg。请解答标准乘载时的下列问题
(1)“都市蚂蚁”车对水平路面的压强多大?
(2)科技社团的同学想将此车改造成“水陆两栖蚂蚁车”,若该车密封良好,请通过计算判断它能否浮在水面上?若能,它露出水面的体积是多少?
【分析】(1)“都市蚂蚁”车对水平路面的压力等于自身和标准承载的重力之和,根据F=G=mg求出其大小,利用p=求出车对水平路面的压强;
(2)根据阿基米德原理求出车完全浸没时受到的浮力,然后与自身的重力相比较确定车漂浮,根据物体的漂浮条件求出受到的浮力,再根据阿基米德原理求出排开水的体积,车的总体积减去排开水的体积即为露出水面的体积。
【解答】解:(1)“都市蚂蚁”车标准乘载时对地面的压力:
F=G总=(m车+m人)g=(400kg+100kg)×10N/kg=5×103N,
对水平路面的压强:
p===2.5×105Pa;
(2)“都市蚂蚁”车浸没水中时受到的浮力:
F浮=ρ水gV车=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.75m3=7.5×103N,
因F浮>G总,
所以,“都市蚂蚁”车可以浮在水面上,
当“都市蚂蚁”车漂浮时,受到的浮力:F浮′=G总=5×103N,
由F浮=ρ水gV排得,排开水的体积:
V排′===0.5m3,
车露出水面的体积:V露=V车﹣V排′=0.75m3﹣0.5m3=0.25m3。
答:(1)“都市蚂蚁”车对水平路面的压强是2.5×105Pa;
(2)“水陆两栖蚂蚁车”能浮在水面上,它露出水面的体积是0.25m3。
【点评】本题考查了重力公式、压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的应用等,知道水平面上物体的压力和自身的重力相等以及公式的灵活应用是关键。
16.如图甲是某建筑工地用升降机提起重物,当它把重力为3000N的货物匀速提起时,钢丝绳的拉力为2000N。钢丝绳移动的距离和时间的关系图象如图乙所示。不计绳子、动滑轮重力和摩擦,求:
(1)图甲中有 3 段钢丝绳承担货箱的重力。
(2)6s内拉力F做功的功率。
(3)货物匀速上升时,升降机的机械效率。
【分析】(1)由图知,该滑轮组由一个动滑轮和两个定滑轮组成,直接数出动滑轮上绳子的段数,就可知道有多少段钢丝绳承担货箱的重力;
(2)由图乙可知,货物6s匀速上升的高度为12m,利用W=Fs求拉力做的总功,然后根据P=求出功率的大小;
(3)利用W=Gh求出有用功,升降机的机械效率等于有用功与总功之比。
【解答】解:
(1)由图知,有三段绳子拉着动滑轮,即n=3,所以有3段钢丝绳承担货箱的重力;
(2)由图乙可知,绳子自由端在6s匀速通过的距离为12m,
拉力做的总功:W总=Fs=2000N×12m=2.4×104J;
拉力做功的功率为:P===4000W;
(3)有3段绳子拉着动滑轮,则物体上升的高度为h===4m;
有用功为:W有用=Gh=3000N×4m=1.2×104J,
升降机的机械效率:η=×100%=×100%=50%。
答:(1)3;
(2)6s内拉力F做功的功率为4000W;
(3)升降机的机械效率为50%。
【点评】本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率和功率的计算,是一道常见题。
17.实验中学的小明同学用一个弹簧测力计、一个圆柱体金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和酒精),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图表示探究过程及有关数据。
(1)画出图④金属块的受力示意图,此时金属块受到的浮力是 3 N。
(2)分析①和②、③、④,说明浮力大小跟 排开液体体积 有关;分析①和 ④⑤ ,说明浮力大小跟液体的密度有关。
(3)小明边做实验边思考,浮力是否还跟以下因素有关:
(I)物体的重力;
(II)物体的形状。
于是小明利用上面实验中的器材,同时又找来了体积相同的实心铁块和铝块,一团不吸水的橡皮泥,设计了实验进行探究。实验过程如下,请你帮他把实验步骤补充完整。
①用弹簧测力计分别测出铁块和铝块的重力为G1、G2。
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块 浸没在水中 ,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2。
③把橡皮泥捏成球形,用细线拴住挂在弹簧测力计挂钩上,把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F3。
④把橡皮泥拉出来,然后 改变橡皮泥形状 ,用细线拴住挂在弹簧测力计挂钩上,再把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F4。
⑤数据分析及结论:若G1﹣F1=G2﹣F2,则浮力跟 物体的重力无关 ;若F3=F4,则浮力跟 物体的形状无关 。
【分析】(1)对物体受力分析,然后做出力的示意图;根据称重法可求出圆柱体金属块所受浮力;
(2)分析②、③、④所示实验,找出不变的量和变化的量,确定浮力与变化量之间的关系;
要比较浮力与液体密度的关系,需要控制其排开液体的体积相同,只改变液体的密度,据此可判断符合要求的实验次数;
(3)研究浮力与重力的大小关系,要控制排开液体的体积和密度不变,改变物体的重力大小,根据称重法求浮力大小;
研究浮力大小与形状的关系,保持排开液体的体积和密度不变,只改变其形状;通过分析数据关系得出结论。
【解答】解:(1)④图中物体受到的浮力为:
F浮=F1﹣F4=10N﹣7N=3N;
金属块受到三个力的作用:竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的拉力的作用,力的示意图如图所示:
(2)图①金属块受到的重力G=10N,分析②、③、④可知,是同种液体,只是物体排开液体的体积不同,
弹簧测力计的示数也不同,根据称重法,物体在液体中所受的浮力F浮=G﹣F示大小不同,说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关;
要比较浮力与液体密度的关系,需要控制其排开液体的体积相同,只改变液体的密度,图①、④、⑤符合探究的要求;
(3)②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2,根据称重法知此时分别浮力为G1﹣F1和G2﹣F2;
比较G1﹣F1和G2﹣F2,若G1﹣F1=G2﹣F2,说明浮力与物体的重力无关;
③把橡皮泥捏成球形,用细线拴住挂在弹簧测力计挂钩上,把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F3。
④把橡皮泥拉出来,然后改变橡皮泥的形状,再把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F4,物体的重力相同,若弹簧测力计的示数相同,根据称重法知浮力相同,所以若F3=F4,说明浮力与物体的形状无关。
故答案为:(1)见上图;3;(2)排开液体体积;④⑤;(3)浸没在水中;改变橡皮泥形状;物体重力无关;物体形状无关。
【点评】本题考查“探究浮力的大小跟哪些因素有关”,涉及称重法、对实验现象的分析等,并渗透了控制变量法、归纳法的考查,综合性较强。
18.体育老师要求学生采用如图所示站姿锻炼手臂力量:双脚并拢,脚尖O触地,脚后跟踮起,手臂水平,手掌支撑在竖直墙壁上的A点,B为人体重心所在位置。锻炼时,躯体伸直,手臂伸直和弯曲动作交替进行。
(1)图示状态的人体可看作以O为支点的杠杆。画出其动力、动力臂及阻力、阻力臂。此时,人体相当于一个 省力 杠杆(选填:“省力”、“费力”、“等臂”)。
(2)若要估测手臂伸直时手掌对墙壁的总压力F。可用体重计称量出人体的体重(质量)m:用卷尺分别测量出 AO两点间的竖直距离L1 和 BO两点间的水平距离L2 ,则压力F= (用测得的物理量和已知量表示,g为已知量)。
(3)小芳力气小,锻炼时想减小手掌对墙壁的压力,合理的做法是 减小脚离墙的距离 。
【分析】(1)杠杆五要素:①支点:杠杆绕着转动的点;②动力:使杠杆转动的力;③阻力:阻碍杠杆转动的力;④动力臂:从支点到动力作用线的距离;⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离;杠杆分为三类:省力杠杆(动力臂大于阻力臂,省力费距离)、费力杠杆(动力臂小于阻力臂,费力省距离)和等臂杠杆(动力臂等于阻力臂,不省力不费力,不省距离不费距离)。
(2)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析解题。
【解答】解:(1)如答题图:
由图知动力臂大于阻力臂是省力杠杆
(2)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,F2=mg,若要估测手臂伸直时手掌对墙壁的总压力F1,用卷尺分别测量出L1和L2,则压力
F1==;
(3)根据 ,m不变,想减小手掌对墙壁的压力F1,合理的做法就是增大L1,减小F2,即减小脚离墙的距离。
故答案为:(1)如答题图;省力;(2)AO两点间的竖直距离L1和BO两点间的水平距离L2;;(3)减小脚离墙的距离。
【点评】本题考查了杠杆及其五要素、杠杆的平衡条件、杠杆的分类,难度中等。
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