湖南省长沙市明德集团2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案)
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这是一份湖南省长沙市明德集团2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案),共24页。试卷主要包含了单选题,多选题,填空题,作图题,实验探究题,计算题等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年湖南省长沙市明德集团八年级(下)期末物理试卷
考试范围:xxx;考试时间:100分钟;命题人:xxx
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
第I卷(选择题)
一、单选题(本大题共10小题,共30.0分)
1. 下列情景中,力的作用效果与其他三个不同的是( )
A. 跳伞运动员受重力加速下落
B. 小猴子倒挂着,把树枝压弯了
C. 聪明的小猫把门推开
D. 足球门将将球扑出
2. 假如失去重力,将会出现的现象是( )
A. 抛出去的物体都会落向地面 B. 河水不会由高向低流
C. 跳水比赛可以正常进行 D. 建筑工人可以利用铅垂线砌墙
3. 2020年5月27日,我国高程测量登山队再次成功登上珠穆朗玛峰峰顶,并完成峰顶测量任务(如图)。下列有关登山队员的分析,正确的是( )
A. 登山时穿特质鞋是通过增大压力来增大摩擦力
B. 在峰顶测量时,队员所受的重力与地面对他的支持力是一对相互作用力
C. 在峰顶测量时,地面对队员的支持力与他对地面的压力是一对相互作用力
D. 从峰顶返回营地感觉比登峰轻松,是由于队员受到惯性的作用
4. 如图所示是冰壶比赛的一个场景。冰壶比赛的得分规则是;冰壶被运动员掷出之后,冰壶在冰面上滑行的过程中,运动员不能再接触冰壶,依据最终停在得分区的不同位置得分。关于冰壶在冰面上滑行过程中,下列说法正确的是( )
A. 冰壶被掷出之后,冰壶在冰面上滑行的速度是先增大后减小
B. 冰壶之所以在冰面上能继续向前滑行,是因为一直受到手的推力
C. 冰壶在滑行中具有的动能是由于冰壶被掷出之前运动员对冰壶做了功
D. 运动员用毛刷“刷擦”冰壶运行前方的冰面,是为了增大滑动摩擦力
5. 在下列四种情境中,人对物体不做功的是( )
A. 提着水桶在水平地面上匀速前进 B. 扛着米袋慢慢爬上楼梯
C. 人推着小车在超市内行走 D. 举重运动员向上举起杠铃
6. 如图是我国空间站的机械臂,它类似于人的手臂,可以省距离,下列工具使用时与机械臂属同类型杠杆的是( )
A. 用镊子夹砝码 B. 用羊角锤起钉子 C. 用核桃夹夹碎核桃 D. 用瓶盖起子起瓶盖
7. 用如图所示的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. 两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底如图甲所示;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 在甲容器中,小球A所受浮力大于小球B
B. 在乙容器中,小球A所受浮力等于重力
C. 小球A的密度大于小球B的密度
D. 溶液甲的密度大于溶液乙的密度
9. 如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块使其做直线运动,在相同水平面上两次拉动木块得到的s-t关系图像如图乙所示。第1、2两次弹簧测力计示数分别为F1、F2;拉力所做的功的功率分别为P1、P2。下列判断正确的是( )
A. F1=F2;P1˂P2 B. F1˂F2;P1˂P2
C. F1>F2;P1>P2 D. F1=F2;P1>P2
10. 如图所示,甲、乙两个实心正方体物块放置在水平地面上,甲的边长小于乙的边长,以下做法中,有可能使两物体剩余部分对地面的压强相等的做法正确的是( )
①如果它们的密度相等,将它们沿水平方向切去相等高度;
②如果它们的密度相等,将它们沿水平方向切去部分质量,使剩余部分高度相等;
③如果它们的质量相等,将它们沿水平方向切去相等高度;
④如果它们的质量相等,将它们沿水平方向切去相等质量。
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④
二、多选题(本大题共2小题,共6.0分)
11. 如图所示的装置中是利用连通器的原理工作的是( )
A. 船闸
B. 液体压强计
C. 潜水艇
D. 锅炉水位计
12. 今年的北京冬奥会上,我国选手徐梦桃在雪上空中技巧比赛中摘得女单金牌。她在比赛过程中运动的轨迹(a→b→c→d)如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 从a点下滑到b点过程中,动能不断增大
B. 从b点运动到c点过程中,重力势能不断增大
C. 在空中飞行到最高处c点时的动能为零
D. 在d点落地时的机械能等于a点的机械能
第II卷(非选择题)
三、填空题(本大题共5小题,共22.0分)
13. 一重为50N的磁铁静止在粗糙水平面上,当用5N的水平力向右推它时没有推动,则磁铁所受的摩擦力______ (选填“大于”“等于”或“小于”)5N;如图所示,根据小铁球受磁铁作用后的运动情况,说明力可以改变物体的______ 。
14. 静止在桌面上的花瓶所受重力和支持力是一对______ (选填“平衡力”或“相互作用力”)。
15. 如图所示,如果两侧液体均为酒精,此时橡皮膜向______ (选填“左”或“右”)凸起。如果橡皮膜没有向任何一侧凸起,则说明左侧液体密度______ (选填“大于”“小于”或“等于”)右侧液体密度。
16. 如图所示,用滑轮组将重物提升了4m。已知拉力为250N,动滑轮重100N,不计绳重及摩擦。在此过程中,物体重为______ N,绳子移动的距离为______ m,此滑轮组的机械效率为______ 。
17. 如图甲所示,放在水平桌面上的圆柱形薄壁容器的底面积为100cm2,容器质量为400g,里面盛有30cm高的水。A、B是不同材料制成的两实心物块,已知B物块的体积是A物块体积的18。当把A、B两物块用细线相连放入水中时,两物块恰好悬浮,如图乙所示。现剪断细线,A物块上浮,稳定后水对容器底的压强变化了120Pa,物块A有14的体积露出水面。则容器中水的质量为______ kg;物块A的密度为______ kg/m3;细线被剪断后容器对桌面的压强是______ Pa。
四、作图题(本大题共2小题,共4.0分)
18. 如图所示,请画出木块A所受重力的示意图。
19. 如图所示,O点为支点,画出杠杆处于静止状态时动力F1的力臂。
五、实验探究题(本大题共4小题,共24.0分)
20. 在“探究影响压力作用效果的因素”的实验中:
(1)通过观察海绵的______ 来比较压力的作用效果。
(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,可以得到结论:______ ,压力的作用效果越明显。
21. 如图所示,是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验操作,请你回答下列问题:
(1)若先完成实验乙,再完成实验甲,则测得物块在图乙的水中受到的浮力将______ (选填“偏大”或“偏小”)。
(2)对比甲丙丁三组实验可以得出结论:浮力大小与______ 有关。
(3)实验操作步骤都正确,根据实验数据,可计算出图丁中盐水的密度是______ kg/m3。
22. 如图,某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后停止。
(1)在本实验中,小球的动能大小是通过______ 来反映的;
(2)分析______ 两次实验,可探究出的结论是:质量相同的物体,速度越大,动能越大;
(3)通过多次实验观察分析可以得出结论:保持速度一定时,小球质量越大动能越大;由此结论可以联想到交通事故危害程度与______ (填“超载”或“超速”)有很大关系。
23. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小静用同一滑轮组提升不同的物体,如图甲、乙所示,实验数据记录如下:
实验次数
物体重力/N
提升高度/m
拉力/N
绳端移动的距离/m
机械效率η
1
3
0.1
2.0
0.3
50%
2
6
0.1
0.3
(1)在实验中,测量绳端拉力F时,应在弹簧测力计______ (选填“静止”或“匀速运动”)时读数;
(2)第二次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示为______ N;
(3)通过分析比较两次实验数据可得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率______ (选填“越高”、“不变”或“越低”)。
(4)如图丙所示,将滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率______ (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
六、计算题(本大题共2小题,共14.0分)
24. 如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人,其质量为700kg,已知该机器人正常工作的功率为3×104W,行驶时所受阻力为车重的0.1倍(g取10N/kg),求:
(1)该机器人正常工作2min所做的功。
(2)机器人在平直路面上匀速行驶时所受牵引力的大小。
(3)在第二问的基础上,已知匀速行驶的速度为108km/h,求牵引力的功率。
25. 某校物理社团的同学们设计了一个电动升降装置,如图甲所示,圆柱形容器置于水平地面上,装有16cm深的水,一圆柱体A被轻质细杆悬挂于O点,保持静止,此时A的下表面与水面刚好相平。打开电动升降机,让圆柱体A逐渐浸入水中,直到圆柱体A刚好与容器底部接触,轻质细杆产生的弹力大小F与圆柱体A移动的距离h的关系,如图乙所示,已知圆柱体A与容器高度相同,容器底面积为200cm2;(g取10N/kg)
(1)如图乙,当轻质细杆的弹力为16N时,圆柱体A所受浮力为多少?
(2)求圆柱形容器的高度(提示:可利用图乙当中B点)。
(3)当轻质细杆给圆柱体A的力竖直向下,且大小为4N时,撤走细杆,待圆柱体A静止后,沿水平方向将圆柱体A浸入水下部分的13截去取出,待圆柱体A剩余部分静止后,此时圆柱体A的浸入水中体积是多少?
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解:ACD、跳伞运动员受重力加速下落、聪明的小猫把门推开、足球门将将球扑出,说明力可以改变物体的运动状态;
B、小猴子倒挂着,把树枝压弯了,说明力可以改变物体的形状。
综上分析,B与ACD的作用效果不同。
故选:B。
(1)力的作用效果可以改变物体的形状。
(2)力的作用效果可以改变物体的运动状态。
本题考查的是力的作用效果,属于基础性题目。
2.【答案】B
【解析】解:ACD、假如失去重力,抛出去的物体都不落向地面,跳水比赛无法正常进行,建筑工人不能利用铅垂线来砌墙,故ACD不符合题意;
B、假如失去重力,河水不会由高向低流,故B符合题意。
故选:B。
由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力;重力的方向总是竖直向下的。
本题考查的是重力的基本概念;会想象失去重力后的样子。
3.【答案】C
【解析】解:
A、登山时穿的特质鞋的底面凹凸不平,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,故A错误;
B、在峰顶测量时,队员处于静止状态,此时队员所受的重力与地面对他的支持力是一对平衡力,不是一对相互作用力,故B错误;
C、地面对队员的支持力与他对地面的压力是两个物体之间的相互作用力,故C正确;
D、惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性不是力,不能说受到惯性的作用,故D错误。
故选:C。
(1)摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关;
(2)(3)一对相互作用力应满足的条件:二力的大小相等、方向相反、在同一直线上、作用在两个物体上;
一对平衡力应满足的条件:二力的大小相等、方向相反、在同一直线上、作用在同一物体上;
(4)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质。
本题考查了平衡力和相互作用力的区分、增大摩擦力的方法和惯性等多个知识点,综合性强。
4.【答案】C
【解析】解:A、冰壶被掷出之后,冰壶在冰面上滑行时受到冰面的摩擦阻力作用,摩擦力不断改变冰壶的运动状态,速度不断减小,故A错误;
B、运动员将冰壶推出后,冰壶由于具有惯性会保持原来的运动状态,继续向前运动,此时不再受手的推力,故B错误;
C、冰壶投掷前,运动员对冰壶做功,使冰壶获得一定的速度,具有一定的动能,故C正确。
D、运动员用毛刷“刷擦”冰壶运行前方的冰面,使冰面熔化,减小冰壶和冰面之间的摩擦力,故D错误。
故选:C。
(1)冰壶掷出后受到摩擦力作用,摩擦力不断改变冰壶的运动状态。
(2)一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,叫惯性。
(3)冰壶投掷前,运动员对冰壶做功,使冰壶获得一定的速度,具有一定的动能。
(4)使接触面脱离可以减小摩擦力。
通过冰壶比赛这个体育运动考查惯性、力改变物体的运动状态、摩擦力等,实际上每一项体育比赛中都包含了物理知识,认真观察。
5.【答案】A
【解析】解:
A、提着水桶在水平地面上匀速前进,人给水桶一个向上的力,水桶向上没有移动距离,人对水桶没有做功,故A符合题意。
B、扛着米袋慢慢爬上楼梯,人给米袋一个向上的力,米袋在力的作用下向上移动的距离,人对米袋做功,故B不符合题意。
C、人推着小车在超市内行走,人给小车一个向前的力,小车向前移动了距离,人对小车做功,故C不符合题意。
D、举重运动员向上举起杠铃,人给杠铃一个向上的力,杠铃向上移动了距离,人对杠铃做了功,故D不符合题意。
故选:A。
做功的两个必要的因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。据此分析判断。
明确三种情况不做功:一是有力无距离(例如:推而未动),二是有距离无力(靠惯性运动),三是力的方向与运动方向垂直。
6.【答案】A
【解析】解:我国空间站的机械臂,它类似于人的手臂,可以省距离,属于费力杠杆。
A、用镊子夹砝码,镊子的动力臂比阻力臂短,属于费力杠杆,故A符合题意;
BCD、用羊角锤起钉子、用核桃夹夹碎核桃、用瓶盖起子起瓶盖,羊角锤、核桃夹、瓶盖起子的动力臂比阻力臂长,属于省力杠杆,故BCD不符合题意。
故选:A。
(1)动力臂比阻力臂长的杠杆是省力杠杆。
(2)动力臂比阻力臂短的杠杆是费力杠杆。
(3)动力臂和阻力臂相等的杠杆是等臂杠杆。
本题考查的是杠杆的分类,会在具体的实例中区分杠杆的种类。
7.【答案】C
【解析】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=13G;
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、此装置是滑轮组,承担物重的绳子有2股,所以F4=12G。
比较可知,上述装置中,最费力的是C。
故选:C。
(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。
本题考查了学生对滑轮、滑轮组的理解和运用,利用好“不计机械自重和摩擦”是本题的关键。
8.【答案】B
【解析】解:A、两实心小球在甲液体中均下沉,两球体积相同,由F浮=ρgV排可得两球在甲液体中受到的浮力相同,故A错误;
BC、在乙液体中,A漂浮,小球A所受浮力等于重力,A的密度小于乙液体的密度;B下沉,B的密度大于乙液体的密度;比较可知A的密度小于B的密度,故BC错误;
D、两实心小球在甲液体中均下沉,则甲液体的密度均小于两个小球的密度,由B知乙液体的密度大于A的密度,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,故D错误。
故选:B。
A、两实心小球在甲液体中均下沉,两球体积相同,由F浮=ρgV排可得两球在甲液体中受到的浮力的大小关系;
BC、在乙液体中,A漂浮,小球A所受浮力等于重力,A的密度小于乙液体的密度;B下沉,B的密度大于乙液体的密度,进一步比较可知两球密度的大小关系;
D、两实心小球在甲液体中均下沉,甲液体的密度均小于两个小球的密度,进一步分析两液体的密度的大小关系。
本题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的灵活运用。
9.【答案】D
【解析】解:同一木块两次在同一地面上运动,压力不变,接触面的粗糙程度不变,滑动摩擦力不变;
由图中可知,木块两次都做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,滑动摩擦力相等,拉力F相等,即F1=F2;
从图象中可以判断出,第1次的运动速度v较大,根据公式P=Wt=Fst=Fv,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1>P2。
故选:D。
从图象中可以判断出弹簧测力计拉动木块在水平面上匀速直线运动,水平方向上木块受到拉力和滑动摩擦力作用,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力。滑动摩擦力大小跟压力大小和接触面粗糙程度有关。根据P=Wt=Fst=Fv判断拉力的功率。
通过图象可以判断木块进行匀速直线运动,匀速直线运动的物体受到平衡力作用,根据平衡力条件判断拉力和滑动摩擦力大小关系,根据P=Fv判断功率大小的变化。
10.【答案】B
【解析】解:①因甲、乙两个都是实心正方体物块,且放置在水平地面上,
根据题意可知,甲的边长小于乙的边长,即h甲Δp乙,
则两物体剩余部分对地面的压强有可能相等,故③正确;
④若将它们沿水平方向切去相等质量,则两物体剩余部分的质量还是相等的,
由p=FS可知,两物体剩余部分对地面的压强仍然是p甲'>p乙',故④错误。
故选:B。
物体在单位面积上受到的压力叫压强。固体压强一般用p=FS分析,但对于粗细均匀的实心柱体,也可以按照公式p=FS=GS=mgS=ρVgS=ρShgS=ρgh比较大小。
此题是典型的柱状固体的压强问题,要根据已知条件,灵活选用压强计算式p=FS和p=ρgh(适用于实心柱体对支撑面的压强)进行分析解答。
11.【答案】AD
【解析】解:A、船闸的闸室可以分别与上游、下游组成连通器,是利用连通器的原理工作的,故A符合题意;
B、液体压强计的下部是连通的,但两端不是开口的,所以不是利用连通器原理制成的,故B不符合题意;
C、潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮或下潜的,与连通器无关,故C不符合题意;
D、锅炉水位计上端开口,底部连通是连通器,故D符合题意。
故选:AD。
根据连通器:上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面总是相平的。
本题考查生活中常见的连通器原理的应用,属于简单题目,考试需要准确区分各物理知识点及其应用。
12.【答案】AB
【解析】解:A、从a点下滑到b点过程中,高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大,故A正确;
B、从b点运动到c点过程中,运动员质量不变,高度不断增加,重力势能不断增大,故B正确;
C、我国选手徐梦桃在空中飞行到最高处c点时竖直方向速度为零,但水平方向速度不为零,即其动能不为零,故C错误;
D、由于空气阻力和滑雪板与雪之间存在摩擦,运动员由a运动到d有一部分机械能要克服摩擦做功,故在d点落地时的机械能不等于a点的机械能,故D错误;
故选:AB。
(1)机械能包括动能和势能;动能的大小与质量和速度有关;重力势能大小与质量和高度有关;
(2)在分析动能和重力势能之间的转化过程中,研究机械能的变化情况时,要搞清题目提供的条件或环境,此题的条件是:①存在空气阻力;②滑雪板与雪之间存在摩擦。
结合机械能的概念(动能、重力势能概念),根据题目的条件可分析出答案,相对比较简单,属于基础题。
13.【答案】等于 运动状态
【解析】解:一重为50N的磁铁静止在粗糙水平面上,当用5N的水平力向右推它时没有推动,此时磁铁在水平方向受推力和摩擦力作用,二力是平衡力,根据二力平衡条件可知,摩擦力等于推力,f=F=5N,方向水平向左;
根据小铁球受磁铁作用后的运动情况,说明力可以改变物体的运动状态。
故答案为:等于;运动状态。
磁铁静止或做匀速直线运动时,受到平衡力的作用,水平方向的推力和摩擦力是平衡力;
力可以改变物体的形状,可以改变物体的运动状态。
本题考查了二力平衡知识、力的作用效果,属于基础知识。
14.【答案】平衡力
【解析】解:静止在桌面上的花瓶,处于平衡状态,所受重力和支持力符合二力平衡条件,是一对平衡力。
故答案为:平衡力。
处于平衡状态的物体受到力是平衡力;二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上。
此题考查平衡力与相互作用力的区别,二者的区别主要在于:平衡力是作用在同一物体上的两个力;相互作用力是作用在两个物体上的力,
15.【答案】左 大于
【解析】解:(1)如果两侧液体均为酒精,隔板右侧的酒精的深度大于左侧,根据p=ρ液gh液可知,橡皮膜受到的向左的压强大于向右的压强,此时橡皮膜向左凸起;
(2)隔板右侧的水的深度大于左侧,如果橡皮膜没有向任何一侧凸起,橡皮膜受到的向左的压强等于向右的压强,根据p=ρ液gh液可知,左侧液体密度大于右侧液体密度。
故答案为:左;大于。
(1)利用ρ液gh分析橡皮膜左右两侧受到的压强大小,判断橡皮膜向哪个方向凸起;
(2)橡皮膜没有向任何一侧凸起,说明橡皮膜受到的向左的压强等于向右的压强,据此根据p=ρ液gh液分析,得出左侧液体密度和右侧液体密度的密度关系。
本题考查液体压强的特点,解答此类题目时,应注意转换法和控制变量法的运用,基础题目。
16.【答案】400 8 80%
【解析】解:由图可知,n=2;
不计绳重及摩擦,根据F=1n(G+G动)可知,物体的重力为:
G=nF-G动=2×250N-100N=400N;
绳子移动的距离为s=nh=2×4m=8m;
根据η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF可知,此滑轮组的机械效率为:
η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF=400N2×250N×100%=80%。
故答案为:400;8;80%。
(1)根据滑轮组装置确定绳子股数,不计绳重及摩擦,利用F=1n(G+G动)求出物体的重力;
(2)根据s=nh求出绳子自由端移动的距离;
(3)根据η=W有W总=GhFs=GhFnh=GnF求出此滑轮组的机械效率。
本题考查了绳子自由端的拉力和滑轮组的机械效率的计算,属于求滑轮组机械效率中最基础的题目。
17.【答案】3 0.75×103 3940
【解析】解:(1)圆柱形容器内水的体积:
V水=S容h水=100cm2×30cm=3000cm3,
由ρ=mV可得,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0g/cm3×3000cm3=3000g=3kg;
(2)由p=ρgh可得,细线被剪断后水面的高度差:
Δh=Δpρ水g=120Pa1.0×103kg/m3×10N/kg=0.012m=1.2cm,
细线被剪断后A漂浮,物块A有14体积露出水面,则有:14VA=S容Δh,
所以物体A的体积:
VA=4S容Δh=4×100cm2×1.2cm=480cm3=4.8×10-4m3,
此时A排开水的体积:
V排A=34VA=34×480cm3=360cm3=3.6×10-4m3,
物块A所受浮力:
F浮A=ρ水gV排A=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.6×10-4m3=3.6N;
因为物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,即:GA=F浮A=3.6N,
所以由G=mg=ρVg可得,A的密度:ρA=GAgVA=3.6N10N/kg×4.8×10-4m3=0.75×103kg/m3;
(3)物体B的体积:VB=18VA=18×480cm3=60cm3=6×10-5m3,
剪断细线前,AB两物块恰好悬浮,则
ρ水g(VA+VB)=ρAVAg+ρBVBg,
B物体的密度:
ρB=VA+VBVBρ水-VAVBρA=480cm3+60cm360cm3×1.0g/cm3-480cm360cm3×0.75g/cm3=3g/cm3=3×103kg/m3;
B的重力:GB=mBg=ρBVBg=3×103kg/m3×10N/kg×6×10-5m3=1.8N,
容器的重力G容=m容g=0.4kg×10N/kg=4N,
水的重力G水=m水g=3kg×10N/kg=30N,
细线被剪断后容器对桌面的压力:F=G容+G水+GA+GB=4N+30N+1.8N+3.6N=39.4N,
细线被剪断后容器对桌面的压强:p=FS容=39.4N100×10-4m2=3940Pa。
故答案为:3;0.75×103;3940。
(1)根据V=Sh求出圆柱形容器内水的体积,根据ρ=mV求出水的质量;
(2)知道剪断细线后水对容器底的压强变化量,根据p=ρgh求出细线被剪断后水面的高度差,物块A有14体积露出水面,则A露出水面的体积和容器内减少水的体积相等,据此求出A的体积,根据阿基米德原理求出A受到的浮力;根据漂浮条件和G=mg=ρVg得出求出A的密度;
(3)B物块的体积是A物块体积的18,剪断细线前,AB两物块恰好悬浮,根据F浮=ρ液gV排、G=mg=ρVg得出等式即可求出B物体的密度;然后根据G=mg=ρVg求出B的重力,由G=mg求得容器的重力,细线剪断后,无水溢出,容器底部受到的压力等于容器、水、物体A、B的总重力,由p=FS可求得细线被剪断后容器对桌面的压强。
本题考查了压强定义式和液体压强公式、物体浮沉条件、阿基米德原理、密度公式、重力公式的综合应用,属于难题。
18.【答案】解:重力的方向是竖直向下的,过重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
【解析】根据重力的方向是竖直向下的,过重心做竖直向下的力即可。
本题考查了重力的示意图的作法。不管物体怎样运动,重力的方向总是竖直向下的。
19.【答案】解:过支点O作F1的垂线段l1,l1为动力臂,如下图所示:
【解析】支点到动力作用线的距离为动力臂。
本题主要考查的是力臂的做法,要知道力臂的概念,难度不大。
20.【答案】凹陷程度 受力面积相同时,压力越大
【解析】解:(1)根据转换法,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果;
(2)分析比较甲、乙两图中的实验可知,受力面积一定,乙中压力大,压力作用效果明显,故可以得到结论:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
故答案为:(1)凹陷程度;(2)受力面积相同时,压力越大。
(1)根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大,说明压力的作用效果越明显,用到的科学实验方法是转换法;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,研究与其中一个因素的关系时,应采用控制变量法,据此分析回答。
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。
21.【答案】偏大 液体的密度 1.1×103
【解析】解:(1)若先完成实验乙,再完成实验甲,由于物体A上沾上了水,使得测量的重力变大,则测得的浮力将偏大;
(2)由甲丙丁三组实验可知,物体排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,浮力不同,故可以得到的结论是物体所受的浮力大小与液体的密度有关;
(3)由甲、丙两图实验可得,物体浸没在水中受到的浮力F浮1=4N-2N=2N;
由甲丁两图实验可得物体浸没在盐水中受到的浮力F浮2=4N-1.8N=2.2N;
物体排开液体的体积相同,物体在盐水中受到的浮力是物体在水中受到浮力的1.1倍,根据公式F浮=ρ液gV排可知,盐水的密度是水的密度的1.1倍,所以盐水的密度ρ盐水=1.1ρ水=1.1×103kg/m3。
故答案为:(1)偏大;(2)液体的密度;(3)1.1×103。
(1)若先完成实验乙,再进行实验甲,会由于物块沾有水,导致所测重力偏大,由称重法F浮=G-F可知物块受到的浮力的变化情况;
(2)浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,根据控制变量法,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)根据物体浸没在水中受到的浮力与浸没在盐水中受到的浮力的大小关系,由于排开的液体体积相同,根据F浮=ρ液gV排可得盐水的密度。
本题为探究物体所受浮力的实验,考查控制变量法、浮力和密度的计算等知识,有一定难度。
22.【答案】木块移动的距离 甲、乙 超载
【解析】解:(1)在本实验中,小球的动能大小是通过木块移动的距离来反映的,这是转换法的应用;
(2)要探究动能大小与速度的关系,根据控制变量法,应控制小球的质量相同,速度不同,即让小球从斜面不同高度由静止下滑,由图可知,分析甲、乙两次实验,可探究出的结论是:质量相同的物体,速度越大,动能越大;
(3)影响动能大小的因素是质量和速度,当速度一定时,小球质量越大动能越大,由此结论可以联想到交通事故危害程度与超载有很大关系。
故答案为:(1)木块移动的距离;(2)甲、乙;(3)超载。
(1)小球的动能大小是通过木块移动的距离来反映的,这是转换法的应用;
(2)(3)动能大小与物体的质量和速度有关,根据控制变量法,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变。
本题是一道探究题,探究动能大小与什么因素有关,考查了根据控制变量法和转换法的应用。在得出结论时,要注意条件。
23.【答案】匀速运动 3.2 越大 不变
【解析】解:
(1)根据二力平衡,要尽量准确测量力的大小,当测量绳端拉力F时,弹簧测力计在拉动过程中应该匀速拉动。
(2)第二次实验中弹簧测力计的示数,根据弹簧测力计示数,该弹簧测力计的分度值为0.2N,刻度处在3N到4N之间的第一格,故弹簧测力计的示数为3.2N。
(3)第二组的机械效率为η=W有W总=GhFs=6N×0.1m3.2N×0.3m=62.5%。
由两组对比可知,同样的滑轮组拉动物体时,随着物重的增大,机械效率增大。
(4)将滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时。有用功是克服物重做功不变,额外功是克服动滑轮重力做功也不变,故总功也不变,根据机械效率公式η=W有W总=GhGh+G动h=GG+G动,可知,滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率不变。
故答案为:(1)匀速运动;(2)3.2;(3)越大;(4)不变。
(1)根据二力平衡,要尽量准确测量力的大小,当测量绳端拉力F时,弹簧测力计在拉动过程中应该匀速拉动。
(2)第二次实验中弹簧测力计的示数,根据弹簧测力计示数,该弹簧测力计的分度值为0.2N,据此得出弹簧测力计的示数。
(3)根据η=W有W总=GhFs得出第二组的机械效率。由两组对比可知,同样的滑轮组拉动物体时,随着物重的增大,机械效率增大。
(4)不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,根据机械效率公式η=W有W总=GhGh+G动h=GG+G动分析得出结论。
本题测量滑轮组的机械效率,考查注意事项、测力计读数、机械效率的计算等知识。
24.【答案】解:(1)该机器人正常工作2min所做的功:W=Pt=3×104W×2×60s=3.6×106J;
(2)行驶时所受阻力:f=0.1G=0.1mg=0.1×700kg×10N/kg=700N,
机器人匀速运动,牵引力和阻力是平衡力,牵引力:F=f=700N;
(3)匀速行驶的速度为108km/h=30m/s,
牵引力的功率:P=Wt=Fst=Fv=700N×30m/s=21000W。
答:(1)该机器人正常工作2min所做的功是3.6×106J;
(2)机器人在平直路面上匀速行驶时所受牵引力是700N;
(3)在第二问的基础上,已知匀速行驶的速度为108km/h,牵引力的功率21000W。
【解析】(1)根据W=Pt得到该机器人正常工作2min所做的功;
(2)根据阻力和重力的关系得到阻力,机器人匀速运动,牵引力和阻力是平衡力,根据二力平衡条件得到牵引力;
(3)根据P=Wt=Fst=Fv得到牵引力的功率。
本题考查二力平衡的应用、功和功率的计算,需要知道功和功率的计算公式。
25.【答案】解:(1)由图乙可知:当h为0时,圆柱体A未浸入水中,细杆对圆柱体A向上的拉力等于A的重力,所以G=F=24N,
A浸入水中后,排开水的体积增大,增大到浮力等于A的重力前,细杆对A是拉力,B点时,拉力F为16N,有水溢出容器,
当F为0时,浮力等于A的重力,A继续浸入水中,浮力增大,大于A的重力,细杆对A的作用力为向下的压力,
C点时,A与容器底部刚好接触,刚好浸没水中,A受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力及压力,处于静止,
当轻质细杆的弹力为16N时,时A受到的浮力F浮1=G-F=24N-16N=8N;
(2)此时A排开水的体积为:V排1=F浮1ρ水g=8N1.0×103kg/m3×10N/kg=8×10-4m3,
容器内水上升高度为:Δh=V排1S=8×10-4m3200×10-4m2=0.04m=4cm,
刚开始时水深是16cm,容器内水面上升4cm后,水刚好溢出,A的高度容器高度相同,则容器高度h容=hA=h水+△h=16cm+4cm=20cm=0.2m;
(3)C点时时A所受的浮力F浮=G+F'=24N+8N=32N,
A排开水的体积,即A的体积为:VA=V排=F浮ρ水g=32N1.0×103kg/m3×10N/kg=3.2×10-3m3,
当细杆对A的向下的压力为4N时,A受到的浮力F浮2=G+F压=24N+4N=28N,
撤走细杆后,A所受的浮力大于自身的重力,所以上浮,
A的密度为:ρ=mVA=GgVA=24N10N/kg3.2×10-3m3=0.75×103kg/m3;
A的密度小于水的密度,所以最后漂浮,漂浮时,A受到的浮力等于A的重力,
此时圆柱体A的浸入水中体积即A排开水的体积为:V排2=F浮2ρ水g=24N1.0×103kg/m3×10N/kg=2.4×10-3m3,
圆柱体A的底面积:SA=VAh=3.2×10-3m30.2m=1.6×10-2m2,
漂浮A浸入水中的深度:hA=V排2SA=2.4×10-3m31.6×10-2m2=0.15m,
截取水下部分的13,截取后A的高度hA1=hA-h截取=0.2m-13×0.15m=0.15m,
截取后A的重力:G'=hA1h×GA=0.15m0.2m×24N=18N,
截取后A静止时仍漂浮,A所受的浮力等于此时的重力,此时排开水的体积为V排3=F浮3ρ水g=18N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.8×10-3m3。
答:(1)如图乙,当轻质细杆的弹力为16N时,圆柱体A所受浮力为8N;
(2)圆柱形容器的高度为20cm;
(3)当轻质细杆给圆柱体A的力竖直向下,且大小为4N时,撤走细杆,待圆柱体A静止后,沿水平方向将圆柱体A浸入水下部分的13截去取出,待圆柱体A剩余部分静止后,此时圆柱体A的浸入水中体积是1.8×10-3m3。
【解析】(1)升降装置上升,圆柱体浸入水中后,容器中水面上升,圆柱体浸入水中的体积逐渐增大,所以浮力逐渐增大,上升到一定高度水溢出容器,导致压力的变化速度减慢,圆柱体浸入水中的体积继续增加,浮力继续增大直到等于重力,在此之前,杆对圆柱体的作用力是拉力,方向竖直向上,圆柱体浸入水中的体积继续增大,此时杆对圆柱体的作用力是压力,方向竖直向下。由以上分析可知,当升降装置没有上升时,杆对圆柱体的拉力等于A的重力,根据称重法计算当轻质细杆的弹力为16N时圆柱体A所受浮力;
(2)由图乙可知,当拉力是16N时,水开始溢出容器,根据F浮=ρ水gV排求出弹力为16N时圆柱体浸入水中的体积,根据体积公式求出容器内水面上升的高度,刚开始时水深是16cm,进而求出容器的高度;
(3)首先计算C点时时A所受的浮力,根据阿基米德原理计算此时A排开水的体积,即A的体积,
进一步计算当细杆对A的向下的压力为4N时A受到的浮力,根据浮力和重力的关系判断撤走细杆后A的运动状态,
根据密度公式计算A的密度,与水的密度比较可知A静止时的状态,
根据阿基米德原理计算此时圆柱体A的浸入水中体积即A排开水的体积,根据体积公式计算圆柱体A的底面积和此时A浸入水中的深度,
截取水下部分的13,计算截取后A的高度和截取后A的重力,
截取后A静止时的状态不变,根据物体的浮沉条件确定A此时受到的浮力,根据阿基米德原理求出此时圆柱体浸入水中的体积。
本题考查体积公式、重力公式、阿基米德原理等的综合运用,题目难度大,综合性强。
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