湖南省长沙市长沙县湘郡未来实验学校2022-2023学年九年级上学期入学物理试卷(Word版含答案)
展开2022-2023学年湖南省长沙市长沙县湘郡未来实验学校九年级(上)入学物理试卷(含答案与解析)
一、选择题(本大题共12小题,每小题3分,共36分。第1-10题为单选题,每小题只有1个选项符合题意。第11-12题为双选题,每小题有两个答案符合题意,选对但少选得2分,错选得0分。)
1.(3分)下列数据最符合实际的是( )
A.两个鸡蛋的重约为10N
B.标准大气压的值约为1×105Pa
C.中学生站立时对水平地面的压力约为5×103N
D.托里拆利实验中测得的水银柱高度约为760cm
2.(3分)“踢毽子”是深受大家喜爱的传统运动。关于踢毽子的过程,以下说法正确的是( )
A.毽子离开脚后继续上升是由于惯性
B.键子上升过程中质量变小
C.毽子在最高点不受力的作用
D.毽子下落过程中运动状态不变
3.(3分)如图所示,为保障市民安全出行,志愿者们正在清理道路冰雪,他们采用增大压力的方法来增大摩擦的是( )
A.戴防滑手套
B.在路面上铺防滑垫
C.穿鞋底粗糙的橡胶鞋
D.铲雪时握紧铲子,防止铲子滑落
4.(3分)赛龙舟时队员们拿着船桨奋力向后划水,龙舟向前直冲,使龙舟前进的施力物体是( )
A.水 B.龙舟 C.运动员 D.船桨
5.(3分)小丽用如图所示的两个实验装置来研究液体压强和大气压强,下列说法错误的是( )
A.图甲所示实验最早是由意大利科学家托里拆利做的
B.图甲中大气压强减小时,玻璃管内的水银面会上升
C.图乙中运用“转换法”来反映所测液体压强的大小
D.图乙中探头所处的深度越大,U形管左右液面的高度差就越大
6.(3分)如图所示,放在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,现将同一木块分别放入两容器中,当木块静止时两容器中液面相平。两种情况相比,下列判断正确的是( )
A.木块在甲液体中和乙液体中下表面受到的压力相等
B.木块在甲、乙液体受到的浮力相等
C.乙液体对容器底部的压强较小
D.盛甲液体的容器对桌面的压力较大
7.(3分)用如图所示四种方式匀速提升同一物体(不计机械自重和摩擦),其中拉力最大的是( )
A. B.
C. D.
8.(3分)如图所示的生活用具中,使用时属于费力杠杆的是( )
A.羊角锤 B.镊子
C.起瓶器 D.钢丝钳
9.(3分)理解物理概念是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是( )
A.作用在物体上的力越大,做的功越多
B.使用机械效率高的机器一定不能省功
C.做功快的机械其机械效率一定高
D.物体通过的距离越长,对物体做的功越多
10.(3分)生活中处处有物理,下列说法中正确的是( )
A.大型汽车有宽大的车轮,是为了减小对地面的压力
B.高压锅运用了液体沸点随气压升高而降低的原理
C.三峡船闸利用连通器的原理
D.拦河大坝上窄下宽是由于液体压强随深度的增加而减小
(多选)11.(3分)如图为小庆滑雪时的情景,他收起雪杖加速下滑的过程中( )
A.动能增大 B.重力势能减小
C.机械能增大 D.动能转化为重力势能
(多选)12.(3分)用如图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度。当用如图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是( )
A.1s﹣2s内,拉力F做的功是5J
B.2s﹣3s内,拉力F的功率是24W
C.0﹣1s时,物体对地面的压力是30N
D.动滑轮重50N
二、填空题(本大题共5小题,11空,每空2分,共22分)
13.(4分)如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在10N水平拉力F1的作用下,A、B一起做匀速直线运动;图乙中,将A、B紧靠着放在同一水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起做匀速直线运动,甲、乙两种情况中,A受到的摩擦力分别是 N和 N。
14.(6分)用如图所示的电动起重机将3000N的货物提高4m,起重机对货物做的有用功是 J;它的电动机功率为3000W,此过程用时10s,起重机的机械效率为 %;若减小动滑轮的重力,起重机的机械效率将变 。
15.(4分)A、B为两个实心正方体,若A、B密度之比为3:1,高度之比为1:2;B的质量为6kg,边长为0.1m。如图甲所示A对B的压力与B对地的压力之比为 ,如图乙所示,A对地面的压强是 Pa。
16.(4分)甲、乙两个相同的圆柱形容器放在水平地面上,容器内盛有体积相等的不同液体。现将两个密度相同、体积不同的实心球A、B分别放入其中,待两球静止后,球A、B及液面的位置如图所示。则A球受到的浮力 B球受到的浮力;甲容器中液体的密度 乙容器中液体的密度。(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
17.(4分)如图所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲是底面积为0.25m2、高2m的均匀柱状体,乙是边长为1m,密度为2×103kg/m3的正方体,当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,甲、乙对地面的压强随截取的长度x的变化如图丙所示,甲物体的密度为 kg/m3,图中p1:p2= 。
三、实验探究题(本大题共5小题,11空,每空2分,共28分)
18.(6分)在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验时,同学们利用小桌、海绵、砝码等器材做了如图所示的系列实验。
(1)同学们是根据 来比较压力的作用效果的。
(2)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应比较 两图的实验。
(3)小明将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,图乙中海绵受到的压强p乙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为:p乙 p丁。
19.(6分)八年级同学利用压强计研究液体压强规律:
(1)通过A、B两图得到的结论是: 。
(2)比较B、C两图中,可知C中盛放的液体密度 水的密度。(填“>”“<”或“=”)
(3)比较D、E两图中,让速度分别是v1和v2的气流,分别经过与U形管左端相连的管子时,U形管液面的高度差如图所示,则他们的大小关系是v1 v2(填“>”“<”或“=”)。
20.(6分)“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验如图甲、乙、丙所示,让质量不同的两个钢球分别从斜面上不同高度h和H(H>h)处由静止滚下,撞击放在水平木板上的木块,使木块滑动,虚线位置为木块滑动一端距离s后停止的位置。
(1)实验中通过 反映小球动能的大小。
(2)由甲、乙两图可以得到的结论是: 。
(3)将A、B两钢球先后从同一斜面的不同高度由静止释放,已知hA<hB,sA>sB,则A、B两球的质量关系是 。
A.mA>mB
B.mA<mB
C.mA=mB
D.无法判断
21.(6分)某物理兴趣小组做了如图所示的实验来探究浮力的大小:
(1)铜块浸没在盐水中时受到的浮力是 N。
(2)比较①③⑤三幅图可得出的结论是 。
(3)请根据图中弹簧测力计的示数计算盐水的密度为 kg/m3。
22.(4分)为了探究杠杆的平衡条件,小庆将安装好的器材放到水平桌面上,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(1)某次实验时,小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后,出现如图所示的情形。为了使杠杆在水平位置平衡,下列操作正确的是 。(单选)
A.将左侧钩码向左移动
B.将右侧钩码向右移动
C.将平衡螺母向左调节
(2)正确完成实验后,获得的三组数据如下表所示。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
10.0
0.5
20.0
2
1.0
20.0
2.0
10.0
3
2.0
15.0
1.5
20.0
分析数据可得杠杆的平衡条件: 。
四、计算题(本大题共2小题,第23题6分,第24题8分,共14分)
23.(6分)推土机在祖国建设中发挥了重要作用,现有一履带式推土机如图所示,其额定功率为120kW,质量为1.5×104kg。推土机在额定功率下工作在平直场地上以1.5m/s的速度匀速前进了30m。求:
(1)推土机受到的重力;
(2)推土机行驶这30m所消耗的时间;
(3)在额定功率下工作,推土机产生的牵引力。
24.(8分)一个不吸收液体的圆柱体重5N,底面积S1=2.5×10﹣3m2。如图所示,将圆柱体浸没在水中,弹簧测力计的示数为3N,已知ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg。
(1)求圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮;
(2)将圆柱体竖直放在水平桌面上,求圆柱体对水平桌面的压强p;
(3)一个足够高的柱形容器放在水平桌面上,装入某种液体后,液体对容器底部的压强为p1。再将圆柱体缓慢地放入容器中,圆柱体始终保持竖直,松开后最终液面与圆柱体顶部的距离d=2cm,液体对容器底部的压强为p2。已知p2﹣p1=180Pa,容器底面积S2=100cm2。求容器中液体的质量。
2022-2023学年湖南省长沙市长沙县湘郡未来实验学校九年级(上)入学物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共12小题,每小题3分,共36分。第1-10题为单选题,每小题只有1个选项符合题意。第11-12题为双选题,每小题有两个答案符合题意,选对但少选得2分,错选得0分。)
1.(3分)下列数据最符合实际的是( )
A.两个鸡蛋的重约为10N
B.标准大气压的值约为1×105Pa
C.中学生站立时对水平地面的压力约为5×103N
D.托里拆利实验中测得的水银柱高度约为760cm
【分析】首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
【解答】解:
A.两个鸡蛋的质量约为0.1kg,受到的重力为G=mg=0.1kg×10N/kg=1N,故A不符合题意;
B.标准大气压的值约为1×105Pa,故B符合题意;
C.中学生的体重在500N左右,双脚站立时对地面的压力与重力大小相等,故C不符合题意;
D.托里拆利实验中测得的水银柱高度约为760mm,故D不符合题意。
故选B。
【点评】此题考查对生活中常见物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,找出符合实际的选项即可。
2.(3分)“踢毽子”是深受大家喜爱的传统运动。关于踢毽子的过程,以下说法正确的是( )
A.毽子离开脚后继续上升是由于惯性
B.键子上升过程中质量变小
C.毽子在最高点不受力的作用
D.毽子下落过程中运动状态不变
【分析】(1)一切物体都有保持原来运动状态不变的性质;
(2)质量是物体本身的一种属性,只有在所含物质的多少发生变化时才会改变,如果只是改变了形状、状态、位置则不会发生改变;
(3)根据运动员的运动状态分析其受力情况;
(4)运动状态的改变包括运动方向的改变和运动速度的改变。
【解答】解:A、毽子具有惯性,会保持原来运动状态不变,所以向上运动,故A正确;
B、键子上升过程中只是改变了状态、位置,所以质量没有改变,故B错误;
C、毽子到达最高点的瞬间受到重力的作用,故C错误;
D、毽子在下落过程中运动速度发生改变,所以其运动状态发生改变,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了与物体运动和力相关的多个知识点,要求我们对物体的运动和受力情况有一定明确的了解,难度不大。
3.(3分)如图所示,为保障市民安全出行,志愿者们正在清理道路冰雪,他们采用增大压力的方法来增大摩擦的是( )
A.戴防滑手套
B.在路面上铺防滑垫
C.穿鞋底粗糙的橡胶鞋
D.铲雪时握紧铲子,防止铲子滑落
【分析】增大摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。
【解答】解:ABC、戴防滑手套、在路面上铺防滑垫、穿鞋底粗糙的橡胶鞋,都是通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的,故ABC不符合题意;
D、铲雪时握紧铲子,防止铲子滑落,是通过增大压力的方法来增大摩擦的,故D符合题意。
故选:D。
【点评】本题考查改变摩擦力的方法,属于基础知识应用,难度不大。
4.(3分)赛龙舟时队员们拿着船桨奋力向后划水,龙舟向前直冲,使龙舟前进的施力物体是( )
A.水 B.龙舟 C.运动员 D.船桨
【分析】(1)物体间力的作用是相互的,其中一个力是作用力那么另一个力就是反作用力;
(2)力的作用效果有两个:①力可以使物体发生形变;②力可以改变物体的运动状态,其中运动状态包括物体的运动快慢发生变化、运动方向发生变化。
【解答】解:龙舟比赛时,船桨给水施加一个向后的力,由于物体间力的作用是相互的,水就给船桨一个向前的作用力,因为船桨与船连接在一起,即船受到一个向前的作用力,这个力使船向前运动,故使龙舟前进的力的施力物体是水;故BCD错误、A正确。
故选:A。
【点评】抓住物体间力的作用特点,明确力的作用效果,本题就迎刃而解。
5.(3分)小丽用如图所示的两个实验装置来研究液体压强和大气压强,下列说法错误的是( )
A.图甲所示实验最早是由意大利科学家托里拆利做的
B.图甲中大气压强减小时,玻璃管内的水银面会上升
C.图乙中运用“转换法”来反映所测液体压强的大小
D.图乙中探头所处的深度越大,U形管左右液面的高度差就越大
【分析】(1)图为托里拆利实验的装置图,该实验最早是意大利科学家托里拆利做的;
(2)大气压强大小等于玻璃管内水银面到水银槽中水银面的水银柱产生的压强,大气压减小,管内外水银高度差将变小;
(3)液体内部压强大小通过U形管两侧液面高度差的大小来反映,这是转换法;
(4)在液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大。
【解答】解:AB、图甲为托里拆利实验装置图,意大利科学家托里拆利利用这种装置第一个准确的测出了大气压强的值;当大气压强减小时,大气压能支持的水银柱高度减小,则水银面会下降,故A正确,B错误;
CD、图乙中U形管压强计是利用U形管中液面的高度差来反映液体内部压强的大小,这种方法叫转化法;由液体内部压强的特点可知,当探头所处的深度越大,则液体对探头的压强就越大,U形管左右液面的高度差就越大,故CD正确。
故选:B。
【点评】托里拆利实验中会产生诸多变化的情况,诸如:管的粗细、位置深浅、是否倾斜、槽中水银面高低、是否混入气泡等,哪些影响测量结果,哪些不影响测量结果我们应该准确把握。
6.(3分)如图所示,放在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,现将同一木块分别放入两容器中,当木块静止时两容器中液面相平。两种情况相比,下列判断正确的是( )
A.木块在甲液体中和乙液体中下表面受到的压力相等
B.木块在甲、乙液体受到的浮力相等
C.乙液体对容器底部的压强较小
D.盛甲液体的容器对桌面的压力较大
【分析】(1)(2)由于是同一块木块,根据物体的浮沉条件判断浮力与重力的关系,然后即可判断浮力大小;根据浮力产生的原因可知木块下表面在甲液体和乙液体中受到的压力大小;
(3)根据物体的浮沉情况判断出物体密度与液体密度的关系;然后根据p=ρ液gh得出容器底受到压强的关系;
(4)此时容器对桌面的压力等于容器的重力和容器内部物体重力之和;根据F=G容器+G液+G物比较得出容器底所受的压力关系。
【解答】解:AB、同一木块在甲中悬浮,则F浮甲=G木;木块在乙中漂浮,则F浮乙=G木,比较可知F浮甲=F浮乙,即木块受到的浮力一样大,故B正确;
根据浮力产生的原因可知,F浮=F向上﹣F向下,则木块下表面受到的压力F向上=F浮+F向下,由图可知,木块在甲液体中上表面受到向下的压力大于0,木块在乙液体中上表面受到向下的压力为0,所以木块在甲液体中下表面受到的压力大于木块在乙液体中下表面受到的压力,故A错误;
C、木块在甲中悬浮,则ρ甲=ρ木;木块在乙中漂浮,则ρ乙>ρ木,所以,ρ乙>ρ甲,由于两容器中液面相平,由p=ρ液gh可知,乙液体对容器底的压强大,故C错误;
D、因容器相同、液面等高,则液体和物体浸入部分的总体积相等,即V甲+V排甲=V乙+V排乙;
由图可知:V排甲>V排乙;则V甲<V乙,
由C项可知ρ乙>ρ甲,根据m=ρV可得:m甲<m乙;
根据G=mg可知:G甲<G乙;
根据容器对桌面的压力等于容器的重力和容器内部物体重力之和可得:F甲=G容器+G甲+G木;F乙=G容器+G乙+G木;
所以,F甲<F乙,故D错误。
故选:B。
【点评】本题主要考查了物体浮沉条件及液体压强公式的应用,关键能够根据浮沉情况判断出液体的密度、所受浮力的关系,难点是根据F=G容器+G液+G物比较得出容器底所受的压力关系。
7.(3分)用如图所示四种方式匀速提升同一物体(不计机械自重和摩擦),其中拉力最大的是( )
A. B.
C. D.
【分析】(1)定滑轮不能省力,但能改变力的方向;
(2)滑轮组是动滑轮、定滑轮的组合,可以省力,也可以改变力的方向;
(3)使用动滑轮时,若动力作用在轮上,可以省一半的力,但费距离;若动力作用在轴上,则不能省力,费一倍的力,但可以省距离;
(4)使用斜面的好处是可以省力,但费距离。
【解答】解:不计机械自重和摩擦,设物重为G,由图知:
A、此装置是定滑轮,不能省力,所以F1=G;
B、此装置是滑轮组,承担物重的绳子有3股,所以F2=G;
C、使用此动滑轮时,由于动力作用在轴上,所以费一倍的力,即F3=2G;
D、此装置是斜面,可以省力,所以F4<G;
比较可知,上述装置中,最费力的是C。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对滑轮、滑轮组以及斜面特点的理解和运用,利用好“不计机械自重和摩擦”是本题的关键。
8.(3分)如图所示的生活用具中,使用时属于费力杠杆的是( )
A.羊角锤 B.镊子
C.起瓶器 D.钢丝钳
【分析】根据动力臂和阻力臂的大小关系对杠杆进行分类,动力臂大于阻力臂为省力杠杆;动力臂小于阻力臂为费力杠杆;动力臂等于阻力臂是等臂杠杆。
【解答】解:B、镊子在使用时动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B正确;
ACD、羊角锤、起瓶器、钢丝钳在使用时动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故ACD错误。
故选B。
【点评】本题考查了杠杆的分类,是一道基础题,解题的关键是比较动力臂和阻力臂的大小,动力臂大于阻力臂为省力杠杆;动力臂小于阻力臂为费力杠杆;动力臂等于阻力臂是等臂杠杆。
9.(3分)理解物理概念是学好物理的关键。关于功、功率和机械效率,下列说法正确的是( )
A.作用在物体上的力越大,做的功越多
B.使用机械效率高的机器一定不能省功
C.做功快的机械其机械效率一定高
D.物体通过的距离越长,对物体做的功越多
【分析】(1)由公式W=Fs知,物体做功多少与力和在力的方向上通过的距离的大小都有关系;
(2)使用任何机械都不能省功;
(3)功率是描述物体做功快慢的物理量,它等于单位时间内所做的功,功率大则做功快;机械效率是有用功与总功之比。
【解答】解:A、作用在物体上的力越大,做的功不一定越多,还要考虑距离大小,故A错误;
B、使用机械,不论效率高低,都不能省功,故B正确;
C、功率是功与时间的比值,机械效率是有用功与总功的比值,两者之间无关系,故C错误;
D、物体移动的距离越长,力做的功不一定越多,还要考虑力的大小,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查功、功率和机械效率的概念,深刻理解功、功率和机械效率的概念,是正确解决此题的关键。
10.(3分)生活中处处有物理,下列说法中正确的是( )
A.大型汽车有宽大的车轮,是为了减小对地面的压力
B.高压锅运用了液体沸点随气压升高而降低的原理
C.三峡船闸利用连通器的原理
D.拦河大坝上窄下宽是由于液体压强随深度的增加而减小
【分析】(1)减小压强的方法:是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强。
(2)连通器的结构特征是上端开口、底部连通;
(3)液体沸点随气压的升高而升高;
(4)液体压强随深度的增加而增加。
【解答】解:A、大型汽车有宽大的车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小车对地面的压强。故A错误;
B、压强越大,沸点越高,因此高压锅就是利用液体沸点随气压的升高而升高的原理,故B错误;
C、三峡船闸在工作时,闸室分别与上游和下游构成连通器,运用了连通器的原理,故C正确;
D、拦河大坝上窄下宽是由于液体压强随深度的增加而增大,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查减小压强的方法、增大摩擦的方法、平衡力的辨别和惯性大小的影响因素,是一道综合性较强的题目,但总体难度不大,掌握基础知识即可正确解题。
(多选)11.(3分)如图为小庆滑雪时的情景,他收起雪杖加速下滑的过程中( )
A.动能增大 B.重力势能减小
C.机械能增大 D.动能转化为重力势能
【分析】从山顶滑下来是重力势能转换为动能,重力势能减小,动能增大越大;动能和势能可以相互转化,机械能不变。
【解答】解:AB、小庆加速下滑过程中,他的质量不变,速度变大,动能增大,高度变小,重力势能减小,故AB正确;
CD、收起雪杖加速下滑,重力势能转化为动能,机械能不变,故CD错误。
故选:AB。
【点评】本题考查了动能和重力势能的变化、物体运动状态的判断、运动和静止的相对性、平衡力的辨别等知识的理解和应用,综合题,难度不大。
(多选)12.(3分)用如图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度。当用如图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示。(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是( )
A.1s﹣2s内,拉力F做的功是5J
B.2s﹣3s内,拉力F的功率是24W
C.0﹣1s时,物体对地面的压力是30N
D.动滑轮重50N
【分析】由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h。
(1)由图乙可知,在1~2s内的拉力,由图丁得出重物上升高度,利用s=nh求拉力端移动的距离,利用W=Fs求拉力做的功;
(2)由F﹣t图像得出在2~3s内的拉力F,由v﹣t图像得出重物上升的速度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用P=Fv求拉力做功功率;
(3)由F﹣t图像得出在2~3s内的拉力F,根据F=(G+G动)计算动滑轮的重力;
由图乙可知0s~1s内,拉力F3=30N;由图丙可知,此时重物处于静止状态;不计绳重和绳与轮之间的摩擦,拉力F3=(F拉+G动),据此求滑轮组对物体的拉力F拉,物体对地面的压力等于物体的重力减去拉力F拉。
【解答】解:由图甲可知,动滑轮上承担物重的绳子股数n=3;
A、由图乙可知,在1~2s内,拉力F1=50N,由图丁可知重物上升高度h1=0.1m,
则拉力端移动的距离s1=3h1=3×0.1m=0.3m,
拉力做的功:W=F1s1=50N×0.3m=15J,故A错误;
B、由图丙可知,在2~3s内,重物做匀速运动,v物=0.2m/s,由图乙可知此时拉力F2=40N,
绳子自由端移动速度v绳=3v物=3×0.2m/s=0.6m/s,
因为P===Fv,
所以拉力做功功率(总功率):P总=F2v绳=40N×0.6m/s=24W,故B正确;
CD、由图丙可知在2~3s内,重物做匀速运动,由图乙可知此时拉力F2=40N,
不计绳重和绳与轮之间的摩擦,则绳端拉力F=(G+G动),
所以G动=3F2﹣G=3×40N﹣100N=20N,
由图乙可知0s~1s内,拉力F3=30N;由图丙可知,此时重物处于静止状态,
不计绳重和绳与轮之间的摩擦,拉力F3=(F拉+G动),
滑轮组对物体的拉力:
F拉=3F3﹣G动=3×30N﹣20N=70N,
物体对地面的压力:
F压=G﹣F拉=100N﹣70N=30N,故C正确、D错误。
故选:BC。
【点评】本题是一道力学综合题,涉及到功、功率、机械效率的计算,能从题目提供的图中得出相关信息是本题的关键。
二、填空题(本大题共5小题,11空,每空2分,共22分)
13.(4分)如图甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在10N水平拉力F1的作用下,A、B一起做匀速直线运动;图乙中,将A、B紧靠着放在同一水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起做匀速直线运动,甲、乙两种情况中,A受到的摩擦力分别是 10 N和 5 N。
【分析】利用二力平衡的知识,求出摩擦力;摩擦力的大小与压力以及接触面的粗糙程度有关,而与接触面积无关。
【解答】解:在甲图中,物体A、B在10N的水平拉力F1作用下,一起做匀速直线运动,因此,A、B都受到平衡力作用,而物体B在物体A上,一起做匀速直线运动,没有发生相对运动或相对运动的趋势,所以物体B不受摩擦力,即摩擦力为0;物体A受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,即摩擦力大小等于拉力的大小,也为10N;
在乙图中,若将A、B紧靠着放在水平桌面上,接触的粗糙程度不变,压力也不变,因此摩擦力也不变,使它们一起匀速运动,因此推力与此时的摩擦力为一对平衡力,推力F2的大小也为10N,由于摩擦力的大小与压力以及接触面的粗糙程度有关,接触面的粗糙程度不变,A对地面的压力变为原来的一半,则A受到的摩擦力也会变为原来的一半,为5N。
故答案为:10;5。
【点评】本题主要考查摩擦力大小的影响因素,影响因素不变,摩擦力的大小也不变,但是注意摩擦力不能直接测量,都是根据平衡力的知识间接得出。
14.(6分)用如图所示的电动起重机将3000N的货物提高4m,起重机对货物做的有用功是 1.2×104 J;它的电动机功率为3000W,此过程用时10s,起重机的机械效率为 40 %;若减小动滑轮的重力,起重机的机械效率将变 大 。
【分析】(1)知道货物的重力和提升的高度,根据W=Gh求出起重机对货物做的有用功;
(2)知道电动机的功率和时间,根据W=Pt求出电动机所做的总功,再求出机械效率;
(3)若提升同一物体时,减小动滑轮的重力,则所做的有用功相同,额外功减小,总功减小,机械效率变大。
【解答】解:(1)起重机对货物做的有用功:
W有=Gh=3000N×4m=1.2×104J;
(2)电动机所做的总功:
W总=Pt=3000W×10s=3×104J;
起重机的机械效率:
η=×100%=×100%=40%;
(3)提升同一物体时,减小动滑轮的重力,则所做的有用功相同,额外功减小,总功减小,由公式η=×100%可知,滑轮组的机械效率变大。
故答案为:1.2×104;40;大。
【点评】本题考查了有用功、总功、机械效率、功率的计算,关键要理解有用功和总功的定义、灵活应用相关公式。
15.(4分)A、B为两个实心正方体,若A、B密度之比为3:1,高度之比为1:2;B的质量为6kg,边长为0.1m。如图甲所示A对B的压力与B对地的压力之比为 3:11 ,如图乙所示,A对地面的压强是 3.3×104 Pa。
【分析】(1)根据ρ=可求出B的密度,再根据B的高度及A与B高度比可求出A的体积,从而根据m=ρV可求出A的质量,根据G=mg可求出重力,水平面上物体的压力和自身的重力相等,图甲中B对地面的压力等于A和B的重力之和,图乙中B对A的压力等于B的重力,从而求出压力比;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,图乙中A对地面的压力等于A和B的重力之和,根据p=求出A对地面的压强。
【解答】解:(1)B的密度为:ρB===6×103kg/m3,
则ρA=3ρB=3×6×103kg/m3=1.8×104kg/m3,
则hA=hB=×0.1m=0.05m,
则A的质量为:mA=ρAVA=1.8×104kg/m3×(0.05m)3=2.25kg,
则甲图中A对B的压力为:FA=GA=mAg=2.25kg×10N/kg=22.5N,
B对地的压力为:FB=G总=GA+GB=GA+mBg=22.5N+6kg×10N/kg=82.5N,
所以甲图中A对B的压力与B对地的压力之比为:==;
(2)乙图中,A对地的压力为:FA′=G总=82.5N,
则A对地面的压强为:pA===3.3×104Pa。
故答案为:3:11;3.3×104。
【点评】本题考查了学生对重力公式、密度公式、压强公式的掌握和运用,确定两次的受力面积和压力的大小是本题的关键,推导时要细心,防止因颠倒而出错。
16.(4分)甲、乙两个相同的圆柱形容器放在水平地面上,容器内盛有体积相等的不同液体。现将两个密度相同、体积不同的实心球A、B分别放入其中,待两球静止后,球A、B及液面的位置如图所示。则A球受到的浮力 小于 B球受到的浮力;甲容器中液体的密度 小于 乙容器中液体的密度。(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
【分析】(1)首先根据物体浮沉条件判断两球受到的浮力与自身重力的关系,然后利用密度和重力公式判断两球的重力关系,从而得出两球受到的浮力关系;
(2)根据图中实心球排开液体的体积和自身体积的关系利用阿基米德原理和漂浮条件求出两液体的密度与球的密度关系,从而得到两液体的密度关系。
【解答】解:(1)A、B两个实心球,分别放入甲、乙两种液体中,静止时,AB两球都漂浮在液面上,
由浮沉条件可知:F浮甲=GA,F浮乙=GB,
由图可知,A球体积小于于B球体积,即VA<VB,
根据ρ=可知,两球的质量mA<mB,
根据G=mg可知,两球的重力GA<GB,
所以,两球受到的浮力关系为F浮甲<F浮乙;
(2)因为A球在甲液体中漂浮,所以F浮甲=GA,
F浮甲=ρ甲gVA排,
GA=ρAgVA,
所以ρ甲gVA排=ρAgVA,
由图甲可知,VA排>VA,
所以ρ甲=ρA<ρA=2ρA,
即ρ甲<2ρA,
因为B球在乙液体中漂浮,所以F浮乙=GB,
F浮乙=ρ乙gVB排,
GB=ρBgVB,
所以ρ乙gVB排=ρBgVB,
由图乙可知,VB排<VB,
所以ρ乙=ρA>ρA=2ρB,
即ρ乙>2ρB,
A、B两个实心球的密度相同,即ρA=ρB,
所以ρ甲<ρ乙。
故答案为:小于;小于。
【点评】本题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,关键是根据实心球排开液体的体积和自身体积的关系求出液体的密度与球的密度关系。
17.(4分)如图所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲是底面积为0.25m2、高2m的均匀柱状体,乙是边长为1m,密度为2×103kg/m3的正方体,当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,甲、乙对地面的压强随截取的长度x的变化如图丙所示,甲物体的密度为 2×103 kg/m3,图中p1:p2= 4:5 。
【分析】(1)当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,甲剩余的质量减小,对地面的压力减小,受力面积不变,由p=可知甲对地面压强减小,据此判断代表甲的压强随截取的长度x的变化的图象;
由图丙可知,开始时甲对地面的压强是2p0,乙对地面的压强是p0,直柱形物体放在水平地面上对水平地面的压强p======ρgh,
由p=pgh可知2ρ乙gh乙=ρ甲gh甲,据此得出甲的密度;
(2)根据甲截取的长度为x1时甲乙对地面的压强相等,可得 =,代入数据得x1的数值,根据p=ρgh可分别得出p1;
由图丙可知p2表示甲物体完全放在乙物体上方时乙对地面的压强,再根据压强公式求出p2,最后求出p1:p2的值。
【解答】解:
(1)当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,
甲剩余的质量减小,对地面的压力减小,受力面积不变,由p=可知,甲对地面压强减小,
由图丙可知,b代表甲的压强随截取的长度x的变化,则a代表乙的压强随截取的长度x的变化;
BC、直柱形物体放在水平地面上对水平地面的压p======ρgh,
由图丙可知,开始时甲对地面的压强p甲=2p0,乙对地面的压强p乙=p0,即开始时的压强关系为p甲=2p乙,
由p=pgh可知ρ甲gh甲=2ρ乙gh乙,
故ρ甲=ρ乙=×2×103kg/m3=2×103kg/m3;
(2)原来甲的重力:G甲=m甲g=ρ甲V甲g=ρ甲S甲h甲g=2×103kg/m3×0.25m2×2m×10N/kg=1×104N,
原来乙的重力:G乙=m乙g=ρ乙V乙g=ρ乙h3乙g=2×103kg/m3×(1m)3×10N/kg=2×104N,
甲截取的长度为x1时,甲剩余部分对地面的压强与叠放后乙对地面的压强相等,
所以,=,即 =,
代入数据解得x1=0.8m,
则p1=ρ甲g(h甲﹣x1)=2×103kg/m3×10N/kg×(2m﹣0.8m)=2.4×104Pa;
乙正方体的边长为1m,则S乙=(1m)2=1m2,
由图丙可知,p2表示甲物体完全放在乙物体上方时乙对地面的压强,
则p2===3×104Pa,
所以,p1:p2=2.4×104Pa:3×104Pa=4:5。
故答案为:2×103;4:5。
【点评】本题考查了压强公式和密度公式、重力公式的灵活应用,从图象中获取有用的信息是关键,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等。
三、实验探究题(本大题共5小题,11空,每空2分,共28分)
18.(6分)在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”的实验时,同学们利用小桌、海绵、砝码等器材做了如图所示的系列实验。
(1)同学们是根据 海绵的凹陷程度 来比较压力的作用效果的。
(2)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应比较 乙、丙 两图的实验。
(3)小明将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,图乙中海绵受到的压强p乙和图丁中木板受到的压强p丁的大小关系为:p乙 = p丁。
【分析】(1)力可以使物体发生形变,相同受力面的形变程度越大,压力作用效果越明显,可以通过受力面形变程度的大小判断压力的作用效果;
(2)根据控制变量法的要求,根据实验所控制的变量、分析图示实验现象,然后得出实验结论;
(3)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,根据压力、受力面积是否变化分析。
【解答】解:
(1)在实验中,根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种方法叫作转换法;
(2)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应保持压力大小不变,只改变受力面积,故应比较乙、丙的情况;
(3)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,观察乙、丁两图可知,压力相同,受力面积相同,根据p=可知,产生的压强相同,即p乙=p丁。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;(2)乙、丙;(3)=。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
19.(6分)八年级同学利用压强计研究液体压强规律:
(1)通过A、B两图得到的结论是: 同一种液体,深度越大,压强越大 。
(2)比较B、C两图中,可知C中盛放的液体密度 < 水的密度。(填“>”“<”或“=”)
(3)比较D、E两图中,让速度分别是v1和v2的气流,分别经过与U形管左端相连的管子时,U形管液面的高度差如图所示,则他们的大小关系是v1 > v2(填“>”“<”或“=”)。
【分析】(1)(2)液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;
(3)图中U形管左边管中的压强小于大气压强,根据气体流速越大压强越小分析。
【解答】解:(1)由图中的A、B两图实验可知,液体密度相同,B中深度大,U形管的液面高度差大,液体产生的压强大,故对比可得出的结论是同种液体,深度越深液体压强越大;
(2)比较B、C两图知C中的深度大,但U形管中液面的高度差相同,说明压强大小相同,由此可知C中盛放的液体密度小于水的密度;
(3)速度是v1和v2的气流,分别经过与U形管左端相连的管子时,U形管液面的高度差如图丙所示(U形管左边管中的压强小于大气压强),因左图中U形管液面高度差较大,气体产生的压强较小,根据气体流速越大,压强越小,因则它们的大小关系是v1大于v2。
故答案为:(1)同一种液体,深度越大,压强越大;(2)<;(3)>。
【点评】本题探究影响液体压强大小的因素,考查转换法、控制变量法及流体压强与流速的关系。
20.(6分)“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验如图甲、乙、丙所示,让质量不同的两个钢球分别从斜面上不同高度h和H(H>h)处由静止滚下,撞击放在水平木板上的木块,使木块滑动,虚线位置为木块滑动一端距离s后停止的位置。
(1)实验中通过 木块被推动的距离 反映小球动能的大小。
(2)由甲、乙两图可以得到的结论是: 当小球质量一定时,小球初高度越高,下落到水平面时初速度越大,动能越大 。
(3)将A、B两钢球先后从同一斜面的不同高度由静止释放,已知hA<hB,sA>sB,则A、B两球的质量关系是 A 。
A.mA>mB
B.mA<mB
C.mA=mB
D.无法判断
【分析】(1)探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中用木块被撞击后运动的距离来反映小球动能;
(2)动能的决定因素有两个:质量和速度,要利用控制变量法去研究。研究与速度关系时要保证质量相同,速度不同。研究与质量关系时,要保证速度相同,质量不同;
(3)动能大小与质量和速度有关,质量越大,速度越大,物体所具有的动能越大。
【解答】解:(1)实验中通过木块被推动的距离反映小球动能的大小。
(2)比较甲、乙两图进行的实验可知,两球的质量相同,从不同的高度由静止滚下,撞击木块时速度不相同,探究的是物体动能的大小与物体速度的关系;
木块被撞的越远,表明动能越大,故得出结论:当小球质量一定时,小球初高度越高,下落到水平面时初速度越大,动能越大;
(3)将A、B两钢球先后从同一斜面的不同高度由静止释放,hA<hB,则两球达到斜面底端速度B球大,但是木块被推动的距离sA>sB,则A、B两球的质量关系是mA>mB,故选A。
故答案为:(1)木块被推动的距离;(2)当小球质量一定时,小球初高度越高,下落到水平面时初速度越大,动能越大;(3)A。
【点评】本题考查探究影响动能大小的因素实验,关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可,掌握控制变量法和转换法的应用是解题的关键。
21.(6分)某物理兴趣小组做了如图所示的实验来探究浮力的大小:
(1)铜块浸没在盐水中时受到的浮力是 1.2 N。
(2)比较①③⑤三幅图可得出的结论是 浮力大小与液体的密度有关 。
(3)请根据图中弹簧测力计的示数计算盐水的密度为 1.2×103 kg/m3。
【分析】(1)根据F浮=G﹣F计算出在盐中受到的浮力;
(2)根据控制变量法,找出不变的量和变化的量,确定浮力大小与变化量之间的关系;
(3)根据F浮=G﹣F计算出浸没在水中受到的浮力;
根据阿基米德的变形公式V排=计算出排开水的体积,即物体的体积;
根据ρ液=计算出盐水的密度。
【解答】解:(1)由图①与⑤可知,铜块在水中受到的浮力:F浮=G﹣F=9N﹣7.8N=1.2N;
(2)分析比较实验步骤①③⑤可知:物体排开的液体的体积相同,液体的密度相同,浮力不同,可得出:浮力大小与液体的密度有关;
(3)由图①与③可知,铜块在水中受到的浮力:F浮′=G﹣F′=9N﹣8N=1N;
由F浮=ρ液gV排可知,物体A的体积:V=V排===1×10﹣4m3;
盐水的密度:ρ盐水===1.2×103kg/m3。
故答案为:(1)1.2;(2)浮力大小与液体的密度有关;(3)1.2×103。
【点评】此题是探究影响浮力大小的因素实验,考查了影响浮力的因素及控制变量法的应用,同时考查了有关浮力公式的应用,在(3)中确定V排相等是解决此题的关键。
22.(4分)为了探究杠杆的平衡条件,小庆将安装好的器材放到水平桌面上,调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(1)某次实验时,小庆在已调好的杠杆两侧挂上钩码后,出现如图所示的情形。为了使杠杆在水平位置平衡,下列操作正确的是 A 。(单选)
A.将左侧钩码向左移动
B.将右侧钩码向右移动
C.将平衡螺母向左调节
(2)正确完成实验后,获得的三组数据如下表所示。
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
1.0
10.0
0.5
20.0
2
1.0
20.0
2.0
10.0
3
2.0
15.0
1.5
20.0
分析数据可得杠杆的平衡条件: 动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1•l1=F2•l2) 。
【分析】(1)根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2,右端上翘,可以将右端钩码向右调节,或将左端钩码向右调节;
(2)将3次实验数据的动力乘以动力臂与阻力乘以阻力臂进行比较可得结论。
【解答】解:(1)由图可知,杠杆右端下沉,说明右边钩码的拉力乘以对应的力臂要大于左边钩码的拉力乘以对应的力臂,所以此时可以减小右边钩码的拉力对应的力臂或增大左边钩码的拉力对应的力臂,即将右边的钩码向左移动或将左边的钩码向左移动,故选A;
(2)分析表中数据可知:
实验此时1:1.0N×10.0cm=0.5N×20.0cm,
实验次数2:1.0N×20.0cm=2.0N×10.0cm,
实验次数3:2.0N×15.0cm=1.5N×20.0cm,
可得杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2)。
故答案为:(1)A;(2)动力×动力臂=阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2)。
【点评】本题考查了杠杆的调节、杠杆平衡条件的应用等问题,还考查了通过分析实验数据得出结论的能力。
四、计算题(本大题共2小题,第23题6分,第24题8分,共14分)
23.(6分)推土机在祖国建设中发挥了重要作用,现有一履带式推土机如图所示,其额定功率为120kW,质量为1.5×104kg。推土机在额定功率下工作在平直场地上以1.5m/s的速度匀速前进了30m。求:
(1)推土机受到的重力;
(2)推土机行驶这30m所消耗的时间;
(3)在额定功率下工作,推土机产生的牵引力。
【分析】(1)根据G=mg得出推土机受到的重力;
(2)根据速度公式得变形式t=得出推土机行驶这30m所消耗的时间;
(3)根据P===Fv可知推土机产生的牵引力。
【解答】解:(1)推土机受到的重力G=mg=1.5×104kg×10N/kg=1.5×105N;
(2)推土机行驶这30m所消耗的时间t===20s;
(3)根据P===Fv可知推土机产生的牵引力F===8×104N。
答:(1)推土机受到的重力为1.5×105N;
(2)推土机行驶这30m所消耗的时间为20s;
(3)在额定功率下工作,推土机产生的牵引力为8×104N。
【点评】本题考查重力、速度、功率的有关计算,综合性强,有一定难度。
24.(8分)一个不吸收液体的圆柱体重5N,底面积S1=2.5×10﹣3m2。如图所示,将圆柱体浸没在水中,弹簧测力计的示数为3N,已知ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg。
(1)求圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮;
(2)将圆柱体竖直放在水平桌面上,求圆柱体对水平桌面的压强p;
(3)一个足够高的柱形容器放在水平桌面上,装入某种液体后,液体对容器底部的压强为p1。再将圆柱体缓慢地放入容器中,圆柱体始终保持竖直,松开后最终液面与圆柱体顶部的距离d=2cm,液体对容器底部的压强为p2。已知p2﹣p1=180Pa,容器底面积S2=100cm2。求容器中液体的质量。
【分析】(1)根据称重法可得圆柱体浸没在水中时受到的浮力;
(2)圆柱体竖直放在水平桌面上,根据固体压强公式可得圆柱体对水平桌面的压强;
(3)圆柱体的体积等于浸没在水中时排开液体的体积通过阿基米德原理可以得到圆柱体的体积,再根据体积公式得到圆柱体高;
松开后最终液面与圆柱体顶部的距离d=2cm,可计算出浸在液体中的体积和液面变化高度;
利用液体压强公式计算得到容器中液体密度,和圆柱体密度相比较可知道是否沉底,根据体积公式求出容器中液体的体积,根据密度公式计算出容器中液体质量。
【解答】解:(1)根据称重法,圆柱体浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G﹣F=5N﹣3N=2N;
(2)圆柱体竖直放在水平桌面上,圆柱体对水平桌面的压强:
p====2×103Pa;
(3)圆柱体的体积等于浸没在水中时排开水的体积:
V=V排===2×10﹣4m3;
圆柱体高h===0.08m=8cm;
松开后最终液面与圆柱体顶部的距离d=2cm,
当物体顶部高于液面,则浸在液体中的体积V′=S1(h﹣d)=25cm2×(8cm﹣2cm)=150cm3;
此时液面变化高度Δh===1.5cm=0.015m;
p2﹣p1=ρ液gΔh=180Pa;ρ液==1.2×103kg/m3。
圆柱的密度ρ===2.5×103kg/m3>ρ液,所以圆柱沉底。
容器中体积V液=(S2﹣S1)(h﹣d)=75cm2×6cm=450cm3=4.5×10﹣4m3;
容器中质量m液=ρ液V液=1.2×103kg/m3×4.5×10﹣4m3=0.54kg。
当物体完全浸没在液体中,排开体积为200cm3,变化高度Δh===2cm=0.02m;
ρ液==0.9×103kg/m3。
容器中体积V液=S2(h+Δh)﹣V=100cm2×10cm﹣200cm3=800cm3=8×10﹣4m3;
容器中质量m液=ρ液V液=0.9×103kg/m3×8×10﹣4m3=0.72kg。
答:(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮是2N;
(2)将圆柱体竖直放在水平桌面上,圆柱体对水平桌面的压强p是2×103Pa;
(3)容器中液体的质量是0.54kg或0.72kg。
【点评】本题考查了浮力的相关计算、难点在于判断物体的浮与沉的相关计算。
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