云南省昆明市第三中学2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案)
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这是一份云南省昆明市第三中学2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案),共37页。试卷主要包含了填空题,读数,实验探究题,综合题等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年云南省昆明三中八年级(下)期末物理试卷
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.(3分)关于粒子和宇宙,下列说法正确的是( )
A.破镜不能重圆,是因为分子间存在排斥力
B.质子、夸克、原子是按照由小到大的尺度排序的
C.哥白尼提出了“日心说”
D.原子核式结构模型认为原子是由质子和中子构成
2.(3分)下列关于增大或减小压强的方法说法正确的是( )
A.推土机的履带是通过增大受力面积来增大压强的
B.篆刻刀的刀头是通过减小受力面积来增大压强的
C.破窗锤仅仅是通过增大压力来增大压强的
D.火车轨道是通过增大受力面积来增大压强的
3.(3分)如图所示的用具中属于费力杠杆的是( )
A.食品夹 B.瓶盖起子
C.螺丝刀 D.钳子
4.(3分)如图所示的过程中,关于力对物体做功的叙述正确的是( )
A.热气球悬停在空中,热气球所受重力对热气球做了功
B.马拉车在水平路面上匀速前进,马的拉力对车做了功
C.足球在空中飞行过程中,脚对足球的踢力对足球做了功
D.起重机吊着重物沿水平方向移动,竖直向上的拉力对重物做了功
5.(3分)关于功、功率、机械效率,下列说法中正确的是( )
A.物体做功越多,功率越大
B.作用在物体上的力越大,对物体所做的功越多
C.机械功率越大,则机械做功越快
D.机械做的有用功越多,机械效率就越高
6.(3分)如图,小瓷碗漂浮在水面上,倾斜后能沉入水底,这一情景分析正确的是( )
A.小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了
B.小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力
C.小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了
D.小瓷碗下沉过程中浮力大于重力
7.(3分)掷实心球是我市的中考体育加试项目之一。掷出去的实心球从a处出手后,在空中的运动轨迹如图所示,球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力).则实心球( )
A.在a、b、c三处机械能相等
B.在b处动能为零
C.在a处重力势能最小
D.在d处动能为零
(多选)8.(3分)图3所示的情境中,说法正确的是( )
A.图甲是飞机机翼获得升力,利用了流体压强与流速的关系
B.图乙是水库堤坝设计成“上窄下宽”的形状,利用了液体压强与液体密度的关系
C.图丙是洗手盆设计的U形反水弯能隔绝异味,利用了连通器原理
D.图丁是用吸管吸饮料利用了大气压强
(多选)9.(3分)用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,绳子受的拉力分别为F1、F2;保持甲、乙两绳自由端的速度相同,把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦,下列说法正确的是( )
A.F1的大小小于F2的大小
B.绳子自由端移动的距离相等
C.F1和F2的功率相同
D.两个滑轮组的机械效率相同
(多选)10.(3分)如图所示,在粗糙程度均匀的水平地面上的运动物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F﹣t和v﹣t图像分别如图甲和图乙所示。下列有关拉力做功及其功率的分析正确的是( )
A.9~12s内拉力做功为18J
B.0~3s内拉力做功为9J
C.3~6s内拉力的功率逐渐变大
D.9~12s内物体克服摩擦力做的功小于18J
二、填空题(本大题共6小题,11~15题每小题2分,16题4分,共14分)
11.(2分)4月9日,2023柳州马拉松暨警察马拉松在广西柳州市鸣枪开跑。如图为参赛者在“花海”中奔跑的情景。满城花香弥漫,这是一种 现象;温度越高,香味就越浓,这是由于温度越高, 。
12.(2分)坡市街道上,当洒水车在水平路面上匀速洒水作业时,洒水车的动能 (填“增大”、“不变”或“变小”),以路边的行道树为参照物,洒水车是 的(填“运动”或“静止”)。
13.(2分)如图所示为我国北部战区某次实战化训练。图中的潜艇是通过改变自身 来实现浮沉的;训练结束后,战舰由大海驶入内河后,战舰受到的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
14.(2分)一辆质量为2t的小汽车在平直公路上匀速行驶,假设它所受的阻力是车重的0.2倍,那么牵引力为 N,若以20m/s的速度行驶了1min,则此时牵引力做的功为 J。
15.(2分)如图所示,小明将一个不吸水工艺品(它的上端为质地均匀的柱形木块A,木块上粘有合金块B)竖直在水中如图甲,静止时木块浸入水中的深度为h1;因粘合处松动导致合金块沉底,如图乙,静止时木块浸入水中的深度为h2,工艺品(由A、B两部分构成)所受浮力与甲图相比 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。将B从水中捞出放在A的上方,AB一起漂浮,合金的密度为水的n倍,当木块在水中竖直漂浮时,浸入水中的深度h3= ,(用h1、h2、n表示,不考虑工艺品沾水对实验的影响)。
16.(4分)阅读《桔槔和辘轳》,回答问题。
桔槔和辘轳中国古代五大农书之首《齐民要术》中清楚的记载着:“井深用辘轳,井浅用桔槔。”桔槔是人类最早发明的简单汲水工具,如图甲所示,在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根绳与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头。这个石头不能太重,也不能太轻,太重落桶时费力,太轻提水时费力。石头到底多重呢?假设落桶与提水时人施加在绳上的力的大小均为F,只不过落桶时F方向向下,提水时F方向向上,不计桶本身重力,利用杠杆平衡条件,我们可以计算出对于等臂的桔槔,石头重G石=G水/2,也就是石头的重力是所汲水重的一半。桔槔只能在浅水中汲水,无法满足深井汲水的需求,极大限制了农业发展。辘轳的出现,弥补了桔槔的功能缺陷,既省力,又便于深井汲水,满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求(如图乙所示)。辘轳是典型的轮轴,其结构如图丙所示,半径较大的是轮,半径较小的是轴,轮轴是能够连续转动的杠杆,支点就在转轴线上。R为轮半径,r为轴半径,F1为作用在轮上的力,F2为作用在轴上的力,当轮轴匀速转动时,有F1R=F2r,且R>r,所以F1<F2,因而辘轳能够省力,同时可以根据井深确定绳子的长度。
根据上述材料,回答下列问题。
(1)与桔槔相比,辘轳的优势是 (写出一条即可);
(2)辘轳是 杠杆;(选填“省力”或“费力”)
(3)用桔槔汲水时,不计桶本身重力,设所提水重为G水,石头重为G石,动力臂为L1,阻力臂为L2,提水时人施加在绳上的力F方向向上,如果桔槔匀速转动,根据杠杆平衡条件,下列关系式符合提水情景的是 ;(选填选项前的字母)
A.G水L1=G石L2
B.(G水﹣F)L1=G石L2
C.(G水+F)L1=G石L2
(4)使用辘轳时,若想更加省力,可以进行改进,请你列举出一条 。
三、读数、作图题(本大题共3小题,共6分)
17.(2分)弹簧测力计的示数为 N。
18.(2分)如图所示,在杠杆AOB的A端挂一重物G,要使杠杆在如图所示的位置平衡,请画出在杠杆上施加的最小动力F1的示意图。
19.(2分)画出图中漂浮在水中的小球所受浮力的示意图(力的作用点画在重心上)。
四、实验探究题
20.(6分)小明在做“探究杠杆的平衡条件”的实验时,利用如图甲所示装置进行探究。
(1)调节前,杠杆静止在图甲所示的位置,此时杠杆是 (选“平衡”或“不平衡”)的。接下来应将杠杆两端的平衡螺毋向 (选填“左”或“右”)端调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)如图乙所示,调节杠杆在水平位置平衡后,若将A、B两点下方所挂钩码各取下一个,那么杠杆 (选填“左”或“右”)端下降。
(3)如图丙所示,小明将杠杆右端的钩码换成了弹簧测力计进行实验,当弹簧测力计由位置a转至位置b的过程中,杠杆始终保持在水平位置平衡,则测力计的示数将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),原因是 。
(4)小明测出一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论。同组的同学认为他的做法不合理,理由是 。
21.(6分)如图所示,摆线的长度L相同,小球A、B的质量mA<mB,悬线与竖直方向之间的夹角θ1<θ2。
(1)图甲、乙中,同时由静止释放A、B两球,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖直位置,这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的 无关;
(2)小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止,本实验中通过比较木块移动的距离反映小球撞击木块C前的动能大小,这种研究方法叫 法;
(3)根据乙、丙所示的探究过程,他观察到图丙中木块C撞得更远,可得出结论:小球的动能大小与 有关(选填“速度”、“高度”或“质量”);
(4)若水平面绝对光滑且足够长,木块C被撞击后,它将做 直线运动(选填“减速”、“匀速”或“加速”);
(5)在探究小球动能与质量的关系时,有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度,分别弹出质量不同的小球去撞击木块,撞击木块时小球的动能 (选填“相等”或“不相等”),该方案 (选填“正确”或“错误”)。
22.(5分)在探究影响液体压强因素的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在5号管中装入盐水,其它管中装入水,如图。
(1)玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液体 的大小。
(2)根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或 有关。
(3)图乙中,4号管上段更粗,下段与2号管粗细相同,两管中水的总长度相同,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都 。
(4)图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的 是否有关。
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的 相等。
23.(7分)小芳同学用标有高度三等分线的实心圆锥形物体探究“物体所受浮力大小与哪些因素有关”,如图所示。
(1)圆锥形物体浸没在水中时所受浮力是 N;
(2)根据图中信息可知,物体还未完全浸没时,物体浸入水中的深度每增加相同的值,排开水的体积的增加量 (选填“变大”、“变小”或“不变”),浮力的增加量 (选填“变大”、“变小”或“不变”),由此可以判断出物体所受浮力与浸入液体中的深度 (选填“有关”或“无关”),物体受到的浮力大小与 有关;
(3)根据图中的 (填序号)可知,物体受到的浮力大小与液体密度有关;
(4)圆锥形物体从刚好接触水面到完全浸入水中的过程中,弹簧测力计示数F与圆锥形物体浸入水中的深度h的变化关系图像是 。
五、综合题
24.(8分)如图所示,故宫内有许多消防用的太平缸,这些缸原是鎏金的,亦称金缸,一口缸重8000N,缸底面积为8000cm2,将缸放在水平台面上,倒入8000N的水后,水面高度为0.5m。求:
(1)缸底受到水的压强;
(2)缸底受到水的压力;
(3)石台受到缸的压力;
(4)石台受到缸的压强。
25.(9分)用如图所示的滑轮组,将480N的物体以0.2m/s的速度匀速提起5m,绳子自由端的拉力为200N(不计摩擦和绳重)求:
(1)该滑轮组做的有用功;
(2)拉力的功率;
(3)该滑轮组机械效率;
(4)若该滑轮组的机械效率为75%时,所提物体的重。
26.(9分)如图甲所示,将一个底面积为300cm2的薄壁柱形溢水杯置于水平桌面上,倒入深度h1=6cm的水,此时水面离溢口的竖直距离h2=2cm。再将长为10cm的圆柱形铝块缓慢放入水中,当圆柱形铝块竖立下沉在杯中后(图乙),从溢水杯中溢出了200g的水。求:
(1)原溢水杯中水的质量为多少克;
(2)圆柱形铝块受到的浮力;
(3)若此时再将圆柱形铝块竖直向上移动3cm,此时圆柱形铝块底部受到的压强为多少?
2022-2023学年云南省昆明三中八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.(3分)关于粒子和宇宙,下列说法正确的是( )
A.破镜不能重圆,是因为分子间存在排斥力
B.质子、夸克、原子是按照由小到大的尺度排序的
C.哥白尼提出了“日心说”
D.原子核式结构模型认为原子是由质子和中子构成
【分析】(1)分子动理论内容为:物质是由大量分子组成的,分子在永不停息地做无规则运动,分子间存在相互作用的引力和斥力;
(2)常见粒子尺度由小到大排序:原子、质子、夸克;
(3)哥白尼提出了日心说;
(4)原子核式结构模型认为原子是由原子核和核外电子构成。
【解答】解:A、当分子间的距离大于分子直径的10倍时,分子间的作用力就变得十分微弱了,“破镜不能重圆”就是分子间的距离太大,作用力变得十分微弱的缘故,故A错误;
B、由小到大排序:夸克、质子、原子,故B错误;
C、哥白尼提出了日心说,故C正确;
D、原子核式结构模型认为原子是由原子核和核外电子构成,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查分子动理论、宏观和微观世界,属于基础题。
2.(3分)下列关于增大或减小压强的方法说法正确的是( )
A.推土机的履带是通过增大受力面积来增大压强的
B.篆刻刀的刀头是通过减小受力面积来增大压强的
C.破窗锤仅仅是通过增大压力来增大压强的
D.火车轨道是通过增大受力面积来增大压强的
【分析】(1)减小压强的方法:受力面积一定时,减小压力减小压强;压力一定时,增大受力面积来减小压强。
(2)增大压强的方法:受力面积一定时,增大压力增大压强;压力一定时,减小受力面积来增大压强。
【解答】解:A、推土机的履带是在压力一定时,增大受力面积来减小压强。故A错误;
B、篆刻刀的刀头锋利,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强。故B正确。
C、破窗锤的锤头比较尖,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强。故C错误。
D、火车轨道是在压力一定时,增大受力面积来减小压强。故D错误。
故选:B。
【点评】掌握压强大小的影响因素,掌握增大和减小压强的方法。并能解释生活中有关的压强的问题。
3.(3分)如图所示的用具中属于费力杠杆的是( )
A.食品夹 B.瓶盖起子
C.螺丝刀 D.钳子
【分析】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解:A、食品夹,在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
B、瓶盖起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
C、用螺丝刀起钉子,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
D、在钳子的使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
故选:A。
【点评】本题考查的是杠杆的分类,主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
4.(3分)如图所示的过程中,关于力对物体做功的叙述正确的是( )
A.热气球悬停在空中,热气球所受重力对热气球做了功
B.马拉车在水平路面上匀速前进,马的拉力对车做了功
C.足球在空中飞行过程中,脚对足球的踢力对足球做了功
D.起重机吊着重物沿水平方向移动,竖直向上的拉力对重物做了功
【分析】力对物体做功的两个条件:一是作用在物体上的力,二是物体沿这个力的方向通过的距离。两个条件缺一不可。
【解答】解:
A、热气球悬停在空中,受到重力的作用,但热气球没有在重力的方向上通过距离,所以热气球所受重力对热气球没有做功,故A错误;
B、马拉车在水平路面上匀速前进,马拉车时对车有向前的作用力,在这个力的作用下车在水平路面上匀速前进一定的距离,所以马的拉力对车做了功,故B正确;
C、足球在空中飞行过程中,虽然通过了距离,但此过程中足球不再受到脚的踢力,所以脚对足球的踢力对足球没有做功,故C错误;
D、起重机吊着货物沿水平方向匀速移动了一段距离,钢丝对重物有竖直向上的拉力,在拉力的方向上没有移动了距离,所以竖直向上的拉力对重物没有做功,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查的是力对物体做功的条件的判断,特别要好好理解物体沿力的方向通过的距离,例如D答案,有力也有距离,但是因为物体的运动方向不是沿着力的方向,而是与力的方向垂直,这样力就没有做功。
5.(3分)关于功、功率、机械效率,下列说法中正确的是( )
A.物体做功越多,功率越大
B.作用在物体上的力越大,对物体所做的功越多
C.机械功率越大,则机械做功越快
D.机械做的有用功越多,机械效率就越高
【分析】(1)功等于力与力方向上的距离的乘积,即W=Fs;
(2)功率表示物体做功快慢的物理量,即P=;
(3)机械效率等于有用功与总功的比值,反映了有用功在总功中所占比例的大小。
【解答】解:A、机械做功越多,功率不一定越大,因为所用的时间不明确,故A错误;
B、作用在物体上的力越大,对物体所做的功不一定越多,因为在力方向上的距离不明确,故B错误;
C、功率表示物体做功快慢的物理量,机械功率越大,则机械做功越快,故C正确;
D、机械做的有用功越多,机械效率不一定越高,因为有用功在总功中占的比例不明确,故D错误。
故选:C。
【点评】深入理解功、功率、机械效率的概念,是解答此题的关键。
6.(3分)如图,小瓷碗漂浮在水面上,倾斜后能沉入水底,这一情景分析正确的是( )
A.小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了
B.小瓷碗漂浮时受到的浮力小于它的重力
C.小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了
D.小瓷碗下沉过程中浮力大于重力
【分析】对同一个小瓷碗,通过比较排开水的体积变化,利用阿基米德原理来比较所受的浮力的变化。
【解答】解:A、小瓷碗能沉入水底,瓷碗所受的重力不变,因排开的水的体积减小,所受浮力减小,小于重力而引起的,故A错误;
B、小瓷碗漂浮时,根据漂浮条件可知:受到的浮力等于它的重力,故B错误;
C、由于瓷碗浸没时是下沉,浮力小于重力,漂浮时与瓷碗重力相等,所以小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小,故C正确;
D、小瓷碗下沉过程中重力大于浮力,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查阿基米德原理和浮沉条件的应用,关键是知道小瓷碗倾斜后沉入水底排开水的体积变小了,瓷碗重力是不变的。
7.(3分)掷实心球是我市的中考体育加试项目之一。掷出去的实心球从a处出手后,在空中的运动轨迹如图所示,球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力).则实心球( )
A.在a、b、c三处机械能相等
B.在b处动能为零
C.在a处重力势能最小
D.在d处动能为零
【分析】(1)动能的大小与物体的质量以及速度有关,质量越大、速度越大,动能越大;
(2)重力势能的大小和物体的质量以及物体所处的高度有关,质量越大、高度越高,重力势能越大;
(3)不计空气阻力和摩擦力,即说明机械能是守恒的。
【解答】解:
A、不计空气阻力,则球在空中运动时的机械能是守恒的,在a、b、c三处的机械能相等,故 A正确;
B、据图可知,球在b点时仍有水平向前的速度,所以此时的动能不是零,故B错误;
C、重力势能的大小与物体的质量、高度有关,据图可知,d、e两点高度最小,重力势能最小,故C错误;
D、据图可知,球达到d点后没有静止,仍然向前滚动,所以在d处动能不是零,故D错误;
故选:A。
【点评】掌握动能、重力势能的影响因素,重力势能和动能的变化要从质量、高度和速度来分析,动能的变化看质量和速度的变化,重力势能的变化分析质量和高度的变化。不考虑空气阻力,机械能的总量不变。
(多选)8.(3分)图3所示的情境中,说法正确的是( )
A.图甲是飞机机翼获得升力,利用了流体压强与流速的关系
B.图乙是水库堤坝设计成“上窄下宽”的形状,利用了液体压强与液体密度的关系
C.图丙是洗手盆设计的U形反水弯能隔绝异味,利用了连通器原理
D.图丁是用吸管吸饮料利用了大气压强
【分析】(1)在流体中,流速越大的位置,压强越小。
(2)液体的压强与深度和液体的密度有关。
(3)上端开口、底部互相连通的容器叫连通器。
(4)用吸管吸饮料利用了大气压强。
【解答】解:A、飞机机翼获得升力,利用了流体压强与流速的关系,故A正确;
B、水库堤坝设计成“上窄下宽”的形状,利用了液体压强与液体深度的关系,故B错误;
C、洗手盆设计的U形反水弯能隔绝异味,利用了连通器原理,故C正确;
D、用吸管吸饮料利用了大气压强,故D正确。
故选:ACD。
【点评】本题考查了流体的压强与流速的关系、连通器、大气压;知道液体压强的特点。
(多选)9.(3分)用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组,绳子受的拉力分别为F1、F2;保持甲、乙两绳自由端的速度相同,把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦,下列说法正确的是( )
A.F1的大小小于F2的大小
B.绳子自由端移动的距离相等
C.F1和F2的功率相同
D.两个滑轮组的机械效率相同
【分析】(1)由滑轮组的结构知道承担物重的绳子股数n,不计绳重及摩擦,拉力等于物重和动滑轮重之和的;
(2)绳子自由端移动的距离s=nh,提升的高度h相同,结合承担物重绳子股数可判断绳端移动的距离;
(3)甲、乙两绳自由端的速度相同,拉力功率大小用公式P=Fv比较;
(4)把相同的重物匀速提升相同的高度,做的有用功相同;利用相同的滑轮和绳子、提升相同的高度,做额外功相同;而总功等于有用功加上额外功,可知利用滑轮组做的总功相同,再根据效率公式判断滑轮组机械效率的大小关系。
【解答】解:A、不计绳重及摩擦,n1=3,n2=2,绳子受的拉力:F1=(G物+G轮),F2=(G物+G轮),所以F1<F2,故A错误;
B、绳子自由端移动的距离s=nh,n1=3,n2=2,提升物体的高度h相同,所以s1=3h,s2=2h,可见s1≠s2,故B错误;
C、已知甲、乙两绳自由端的速度相同,而拉力不同,由P=Fv知:拉力F1和F2的功率不相同,故C错误;
D、把相同的物体匀速提升相同的高度,由W有用=G物h可知,甲乙的有用功相同;
不计绳重及轴处摩擦,动滑轮重相同,由W额=G轮h可知,甲乙的额外功相同,因此,利用滑轮组做的总功相同,
由η=可知,滑轮组的机械效率相同,故D正确。
故选:AD。
【点评】本题考查了使用滑轮组时n的确定方法,有用功、额外功、总功的计算方法,不计摩擦和绳重时拉力的求法,机械效率的比较等,本题关键在于确定额外功相等。
(多选)10.(3分)如图所示,在粗糙程度均匀的水平地面上的运动物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F﹣t和v﹣t图像分别如图甲和图乙所示。下列有关拉力做功及其功率的分析正确的是( )
A.9~12s内拉力做功为18J
B.0~3s内拉力做功为9J
C.3~6s内拉力的功率逐渐变大
D.9~12s内物体克服摩擦力做的功小于18J
【分析】(1)根据图乙,利用速度公式求出9~12s内物体通过的距离,根据甲图可得9﹣12s 内拉力的大小,然后利用计算公式W=Fs计算做的功。
(2)首先根据图判断0~3s时物体的运动状态,判断出拉力F和距离s,再根据计算公式W=Fs计算做的功;
(3)根据P=Fv判断3~6s内拉力的功率的变化;
(4)9~12s物体匀速运动,阻力和牵引力是平衡力,大小相等,根据W=fs计算做的功。
【解答】解:A、由图甲可知,9~12s内,拉力为F=6N,由图乙知,9~12s内,物体做匀速直线运动,v=1m/s,所以9~12s内物体移动的距离s=vt=1m/s×3s=3m,则推力对物体做功W=Fs=6N×3m=18J,故A正确;
B、由图乙知,0~3s内,物体速度为0,处于静止状态,没有在拉力F的方向上移动距离,拉力不做功,故B错误;
C、由图甲可知,3~6s内,拉力为F=9N,由图乙知,3~6s内,物体运动速度逐渐增大,由P==Fv得到可知,功率逐渐变大,故C正确;
D、9~12s物体匀速运动,阻力和牵引力是平衡力,大小相等,物体克服摩擦力做的功W=fs=6N×3m=18J,故D错误。
故选:AC。
【点评】本题考查学生对图像的认识,v﹣t图像、F﹣t图像相结合,判断出物体各段运动状态,根据平衡状态中二力平衡找出力的大小是本题的关键所在。
二、填空题(本大题共6小题,11~15题每小题2分,16题4分,共14分)
11.(2分)4月9日,2023柳州马拉松暨警察马拉松在广西柳州市鸣枪开跑。如图为参赛者在“花海”中奔跑的情景。满城花香弥漫,这是一种 扩散 现象;温度越高,香味就越浓,这是由于温度越高, 分子运动越剧烈 。
【分析】(1)不同的物质在相互接触时,物质的分子互相进入对方的现象就叫扩散现象;
(2)分子在永不停息地做无规则运动,分子热运动与温度有关。
【解答】解:满城花香弥漫,这是因为花香分子在不停息地做无规则运动,这是一种扩散现象;温度越高,分子运动越剧烈。
故答案为:扩散;分子运动越剧烈。
【点评】本题考查了分子的热运动,属于基础题。
12.(2分)坡市街道上,当洒水车在水平路面上匀速洒水作业时,洒水车的动能 变小 (填“增大”、“不变”或“变小”),以路边的行道树为参照物,洒水车是 运动 的(填“运动”或“静止”)。
【分析】物体的动能与物体的速度和质量有关;
若物体相对于参照物的位置变化,则是运动的。
【解答】解:洒水车匀速前进喷洒过程中,速度不变,但质量变小,洒水车的动能变小;
以路边的树木为参照物,洒水车的位置发生变化,洒水车是运动的。
故答案为:变小;运动。
【点评】记住影响动能的因素,会根据参照物判断物体的运动状态,可解答此题,属于基础知识。
13.(2分)如图所示为我国北部战区某次实战化训练。图中的潜艇是通过改变自身 重力 来实现浮沉的;训练结束后,战舰由大海驶入内河后,战舰受到的浮力将 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】(1)潜艇是通过改变自身重力来实现浮沉的;
(2)潜艇由大海驶入内河,都是漂浮,根据漂浮条件分析船受到浮力的变化情况。
【解答】解:
(1)由题意知,当潜艇的重力大于浮力时,潜艇会下沉,若排出水,潜艇的重力减小,重力小于浮力,潜艇才会上浮,可知潜艇是通过改变自身重力来实现浮沉的;
(2)当战舰由大海驶入内河后,战舰始终漂浮,其受到的浮力:F浮=G,
因为潜艇受到的重力不变,所以潜艇受到的浮力也不变。
故答案为:重力;不变。
【点评】此题考查了物体浮沉条件的应用,首先需要分析重力和浮力的大小关系,然后判断浮沉情况,且要掌握潜艇的工作原理。
14.(2分)一辆质量为2t的小汽车在平直公路上匀速行驶,假设它所受的阻力是车重的0.2倍,那么牵引力为 4000 N,若以20m/s的速度行驶了1min,则此时牵引力做的功为 4.8×106 J。
【分析】利用G=mg求出汽车的重力,然后根据阻力与重力的关系求出阻力的大小,再利用二力平衡条件得出牵引力;根据s=vt求出汽车行驶1min通过的路程,根据W=Fs求出牵引力做的功。
【解答】解:汽车的重力为:
G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N,
由题意可得汽车受到的阻力为:
f=0.2G=0.2×2×104N=4000N,
汽车在平直公路上匀速行驶,处于平衡状态,由二力平衡条件可得牵引力:F=f=4000N;
汽车以20m/s的速度行驶1min通过的路程为:
s=vt=20m/s×60s=1200m,
则牵引力做的功为:
W=Fs=4000N×1200m=4.8×106J,
故答案为:4000;4.8×106。
【点评】此题考查了重力公式和功率计算公式的应用,根据二力平衡条件得出牵引力的大小是解答此题的关键。
15.(2分)如图所示,小明将一个不吸水工艺品(它的上端为质地均匀的柱形木块A,木块上粘有合金块B)竖直在水中如图甲,静止时木块浸入水中的深度为h1;因粘合处松动导致合金块沉底,如图乙,静止时木块浸入水中的深度为h2,工艺品(由A、B两部分构成)所受浮力与甲图相比 变小 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。将B从水中捞出放在A的上方,AB一起漂浮,合金的密度为水的n倍,当木块在水中竖直漂浮时,浸入水中的深度h3= ,(用h1、h2、n表示,不考虑工艺品沾水对实验的影响)。
【分析】根据图示可知,图甲中B与A一起漂浮,图乙中A仍然漂浮,但B沉底,根据浮力与重力的关系可比较浮力的大小;
根据物体漂浮时浮力等于重力表示出图甲中木块A的重力,再由图乙中浮力等于A、B的总重力得出B的体积,最后根据B放在木块A上仍处于漂浮状态可求出木块A浸入水中的深度。
【解答】解:图中B与A一起漂浮,A、B受到的总浮力:F浮甲=GA+GB
图乙中A仍然漂浮,但B沉底,则F浮A=GA,F浮B<GB,则A、B受到的总浮力:F浮乙<GA+GB,
因此图乙与图甲相比,工艺品受到的浮力变小;
设木块A的底面积为S,
根据图乙可知,木块受到的浮力:GA=F浮A=ρ水gVA排=ρ水gSh2,
根据图甲可知,浮力等于重力,即F浮甲=GA+GB,
即:ρ水g(Sh1+VB)=ρ水gSh2+nρ水VBg,
则有:VB=S,
将B从水中捞出放在A的上方,A、B一起漂浮,则浮力等于重力,即:F浮=GA+GB,
即:ρ水gSh3=ρ水gSh2+nρ水g×S
所以浸入水中的深度:
h3=。
故答案为:变小;。
【点评】本题考查了浮沉条件和阿基米德原理公式的应用,有一定的难度。
16.(4分)阅读《桔槔和辘轳》,回答问题。
桔槔和辘轳中国古代五大农书之首《齐民要术》中清楚的记载着:“井深用辘轳,井浅用桔槔。”桔槔是人类最早发明的简单汲水工具,如图甲所示,在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根绳与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头。这个石头不能太重,也不能太轻,太重落桶时费力,太轻提水时费力。石头到底多重呢?假设落桶与提水时人施加在绳上的力的大小均为F,只不过落桶时F方向向下,提水时F方向向上,不计桶本身重力,利用杠杆平衡条件,我们可以计算出对于等臂的桔槔,石头重G石=G水/2,也就是石头的重力是所汲水重的一半。桔槔只能在浅水中汲水,无法满足深井汲水的需求,极大限制了农业发展。辘轳的出现,弥补了桔槔的功能缺陷,既省力,又便于深井汲水,满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求(如图乙所示)。辘轳是典型的轮轴,其结构如图丙所示,半径较大的是轮,半径较小的是轴,轮轴是能够连续转动的杠杆,支点就在转轴线上。R为轮半径,r为轴半径,F1为作用在轮上的力,F2为作用在轴上的力,当轮轴匀速转动时,有F1R=F2r,且R>r,所以F1<F2,因而辘轳能够省力,同时可以根据井深确定绳子的长度。
根据上述材料,回答下列问题。
(1)与桔槔相比,辘轳的优势是 辘轳既省力,又便于深井汲水 (写出一条即可);
(2)辘轳是 省力 杠杆;(选填“省力”或“费力”)
(3)用桔槔汲水时,不计桶本身重力,设所提水重为G水,石头重为G石,动力臂为L1,阻力臂为L2,提水时人施加在绳上的力F方向向上,如果桔槔匀速转动,根据杠杆平衡条件,下列关系式符合提水情景的是 B ;(选填选项前的字母)
A.G水L1=G石L2
B.(G水﹣F)L1=G石L2
C.(G水+F)L1=G石L2
(4)使用辘轳时,若想更加省力,可以进行改进,请你列举出一条 轮半径更大些或轴半径更小些 。
【分析】(1)根据题中信息分析解答;
(2)根据杠杆的平衡条件分析解答;
(3)根据杠杆的平衡条件分析解答
(4)根据F1R=F2r分析解答。
【解答】解:(1)桔槔只能在浅水中汲水,无法满足深井汲水的需求,辘轳既省力,又便于深井汲水,满足了人们农业生产和日常生活方面对水资源的进一步需求;
(2)辘轳是典型的轮轴,F1为作用在轮上的力,F2为作用在轴上的力,当轮轴匀速转动时,有F1R=F2r,且R>r,所以F1<F2,因而辘轳能够省力;
(3)由题意知拉力F使杠杆逆时针转动,石头对杠杆的拉力也是使杠杆逆时针转动,水对杠杆的拉力使杠杆顺时针转动,
根据杠杆平衡条件得,
G水L1=G石L2+FL1,
整理得,(G水﹣F)L1=G石L2,故B正确;
(4)根据F1R=F2r知,要想更加省力,可以使轮半径更大些或轴半径更小些。
故答案为:(1)辘轳既省力,又便于深井汲水;(2)省力;(3)B;(4)轮半径更大些或轴半径更小些。
【点评】本题考查杠杆平衡条件的应用、轮轴的应用等知识,还考查了学生的分析解答能力,是一道综合题,难度不是很大。
三、读数、作图题(本大题共3小题,共6分)
17.(2分)弹簧测力计的示数为 3.6 N。
【分析】首先确定弹簧测力计的量程和分度值,然后根据指针的位置读数。
【解答】解:由图可知,弹簧测力计的量程为0~5N,分度值为0.2N,示数为3.6N。
故答案为:3.6。
【点评】本题考查了弹簧测力计的读数,确定弹簧测力计的量程和分度值是重点,难度不大。
18.(2分)如图所示,在杠杆AOB的A端挂一重物G,要使杠杆在如图所示的位置平衡,请画出在杠杆上施加的最小动力F1的示意图。
【分析】根据杠杆平衡的条件可知,在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下,要使所用的动力最小,必须使动力臂最长。而在通常情况下,连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段最长。
【解答】解:杠杆在图示位置平衡,阻力G与阻力臂OA一定,由杠杆平衡条件可知,在阻力与阻力臂一定时,动力臂越大,动力越小,由图示可知,OB为最大动力臂,此时动力最小,过B点作垂直于OB向下的动力F1即可,如图所示:
。
【点评】本题考查了力的示意图和最小力的画法,需掌握杠杆的平衡条件,关键是确定最长的力臂,即从支点到力的作用点的距离,力臂与力的作用线是垂直关系。
19.(2分)画出图中漂浮在水中的小球所受浮力的示意图(力的作用点画在重心上)。
【分析】漂浮在水中的小球所受浮力的方向是竖直向上的,据此根据力的示意图的画法完成示意图。
【解答】解:漂浮在水中的小球所受浮力的方向是竖直向上的。从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力,并标出F浮,如图所示:
【点评】解决本题的关键是要明确浮力的方向(竖直向上),画力的示意图的方法是:一定点,二画线,再在线上标尖尖。解释:“点”指力的作用点,“尖尖”指力的方向。
四、实验探究题
20.(6分)小明在做“探究杠杆的平衡条件”的实验时,利用如图甲所示装置进行探究。
(1)调节前,杠杆静止在图甲所示的位置,此时杠杆是 平衡 (选“平衡”或“不平衡”)的。接下来应将杠杆两端的平衡螺毋向 右 (选填“左”或“右”)端调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)如图乙所示,调节杠杆在水平位置平衡后,若将A、B两点下方所挂钩码各取下一个,那么杠杆 左 (选填“左”或“右”)端下降。
(3)如图丙所示,小明将杠杆右端的钩码换成了弹簧测力计进行实验,当弹簧测力计由位置a转至位置b的过程中,杠杆始终保持在水平位置平衡,则测力计的示数将 变大 (选填“变大”、“不变”或“变小”),原因是 力臂变短 。
(4)小明测出一组数据后就得出了“动力×动力臂=阻力×阻力臂”的结论。同组的同学认为他的做法不合理,理由是 只做一次实验,结论不具有普遍性 。
【分析】(1)杠杆静或匀速转动时杠杆就处于平衡状态,调节杠杆在水平位置平衡,平衡螺母向上翘的一端移动。
(2)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件判断哪一端将会下沉。
(3)阻力和阻力臂的乘积不变,当弹簧测力计的拉力倾斜时,动力臂减小,要保持杠杆在水平位置平衡,动力要增大;
(4)通过实验探究实验结论时,要进行多次实验,得到的结论才具有普遍性。
【解答】解:(1)杠杆静或匀速转动时杠杆就处于平衡状态,调节杠杆在水平位置平衡,平衡螺母向上翘的一端移动,如图杠杆的右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动,在水平位置平衡是便于测量力臂,同时消除杠杆自重对实验的影响。
(2)设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,根据杠杆的平衡条件FALA=FBLB
若将A、B两点下方所挂钩码各取下一个,则左侧2G×2L=4GL
右侧G×3L=3GL
因为4GL>3GL
杠杆不能平衡,左端将会下沉。
(3)保持B点不变,当弹簧测力计从a位置转到b位置时,此时弹簧测力计拉力的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,力将变大。
(4)通过实验探究得出实验结论时,要进行多次实验,得到的实验结论才具有普遍性,所以只做一次实验,结论不具有普遍性。
故答案为:(1)平衡;右;(2)左;(3)变大;力臂变短;(4)只做一次实验,结论不具有普遍性。
【点评】探究杠杆平衡条件时,从实验前的调节,到实验过程,以及最后杠杆的应用,考查的比较全面,此题很有代表性。
21.(6分)如图所示,摆线的长度L相同,小球A、B的质量mA<mB,悬线与竖直方向之间的夹角θ1<θ2。
(1)图甲、乙中,同时由静止释放A、B两球,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖直位置,这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的 质量 无关;
(2)小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止,本实验中通过比较木块移动的距离反映小球撞击木块C前的动能大小,这种研究方法叫 转换 法;
(3)根据乙、丙所示的探究过程,他观察到图丙中木块C撞得更远,可得出结论:小球的动能大小与 速度 有关(选填“速度”、“高度”或“质量”);
(4)若水平面绝对光滑且足够长,木块C被撞击后,它将做 匀速 直线运动(选填“减速”、“匀速”或“加速”);
(5)在探究小球动能与质量的关系时,有同学提议可以在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度,分别弹出质量不同的小球去撞击木块,撞击木块时小球的动能 相等 (选填“相等”或“不相等”),该方案 错误 (选填“正确”或“错误”)。
【分析】(1)比较甲、乙两图的速度和质量的关系便可得出结论;
(2)分析实验现象可根据小木块被撞的距离比较出动能的大小,从而根据转换法得出结论;
(3)木块被撞出得远,说明小球的动能大,根据动能大小和质量大小比较,得出动能和质量的关系,与速度无关;
(4)木块在水平面上的初速度相等,水平面越光滑,木块受到的阻力越小,木块滑行的距离越远;根据实验事实,进行合理的推理,得出相关的结论;
(5)根据控制变量法和能量的转换情况判断。
【解答】解:(1)图甲、乙中,同时由静止释放A、B两球,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的质量无关;
(2)实验中,小球按图示位置由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,恰好与静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。本实验就是通过木块移动的距离反映小球撞击木块C前的动能大小,这种研究方法叫转换法;
(3)乙、丙所示的探究过程,当悬线与竖直方向的夹角越大,小球开始时的高度越高,小球撞击木块时的速度越大;观察到图丙中木块C撞得更远,说明:物体的动能大小与速度有关;
(4)由牛顿第一定律知,如果小车不受力,小车将做匀速直线运动;
(5)在水平面桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度时,弹簧的弹性势能转换成小球的动能,所以不同小球的动能是相同的;小球的动能与其质量和速度都有关,由于小球的动能不变,改变其质量,因而小球的速度也会发生改变,所以该方案存在两个变量,故错误。
故答案为:(1)质量;(2)转换;(3)速度;(4)匀速;(5)相等;错误。
【点评】此题是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验,实验装置与以往的课本装置不同,采用悬挂的小球做实验,实验更容易操作,同时考查了学生根据实验现象得出结论的能力。
22.(5分)在探究影响液体压强因素的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在5号管中装入盐水,其它管中装入水,如图。
(1)玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液体 压强 的大小。
(2)根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或 深度 有关。
(3)图乙中,4号管上段更粗,下段与2号管粗细相同,两管中水的总长度相同,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都 无关 。
(4)图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的 密度 是否有关。
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的 深度 相等。
【分析】(1)橡皮膜所受压力越大,则鼓起的程度越大,利用了转换法;
(2)由图甲可知,三只管装的液体深度不同,鼓起的程度不同,表明压强不同;
(3)图乙中两只不同管中装水的深度相同,橡皮膜鼓起的程度相同,表明压强相同;
(4)5号管和2号管装的液体深度相同,液体种类不同,橡皮膜鼓起的程度不同,表明压强不同;
(5)2号管和6号管装液体的种类、深度相同,长度不同,橡皮膜鼓起的程度相同,表明压强相同。
【解答】解:(1)通过橡皮膜鼓起的程度反应液体压强的大小,利用的方法是转换法;
(2)相同的1、2、3号管中装的液体种类相同,且管内液体的深度逐渐增加,则橡皮膜鼓起的程度逐渐增大,说明液体的压强与深度有关,相应的质量、体积、重力也逐渐增大,所以猜想:液体的压强与液体的质量、重力、体积或深度有关;
(3)通过2号管和4号管的比较可见,4号管中液体的质量、体积、重力一定大于2号管,但二者橡皮膜鼓起的程度相同,说明液体的压强与质量、重力、体积无关,只与深度有关;
(4)探究液体的压强与液体的密度是否有关,利用控制变量法:5号管中盐水和2号管中的水比较,二者的深度相同,由于盐水的密度大于水的密度,则5号管橡皮膜鼓起的程度大;
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,利用控制变量法,2号管和6号管是相同的两支玻璃管,内装液体的种类相同、深度相同、长度不同时,橡皮膜鼓起的程度相同,表明液体的压强跟液体的长度无关。
故答案为:(1)压强;(2)深度;(3)无关;(4)密度;(5)深度。
【点评】本题考查探究液体压强特点的实验,掌握p=ρ液gh是解答本题的关键。
23.(7分)小芳同学用标有高度三等分线的实心圆锥形物体探究“物体所受浮力大小与哪些因素有关”,如图所示。
(1)圆锥形物体浸没在水中时所受浮力是 2.7 N;
(2)根据图中信息可知,物体还未完全浸没时,物体浸入水中的深度每增加相同的值,排开水的体积的增加量 不同 (选填“变大”、“变小”或“不变”),浮力的增加量 不同 (选填“变大”、“变小”或“不变”),由此可以判断出物体所受浮力与浸入液体中的深度 无关 (选填“有关”或“无关”),物体受到的浮力大小与 排开液体的体积 有关;
(3)根据图中的 A、E、F (填序号)可知,物体受到的浮力大小与液体密度有关;
(4)圆锥形物体从刚好接触水面到完全浸入水中的过程中,弹簧测力计示数F与圆锥形物体浸入水中的深度h的变化关系图像是 C 。
【分析】(1)由称重法可得物体浸没在水中受到的浮力;
(2)观察图一A、B、C,由称重法得到浮力,比较浮力大小在判断与哪些因素有关;
(3)影响浮力大小的因素是液体的密度和排开液体的体积,根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论,然后分析答题;
(4)因为圆锥形物体“下小上大”,所以随着圆锥形物体浸入水中的深度增加,排开水的体积也增加,但是排开水的体积增大的幅度在变大,根据F浮=ρ液gV排知,浮力变大,且浮力增大的幅度在变大;根据F浮=G﹣F可知,测力计的示数变小,且测力计示数变小的幅度在变大(即图线逐渐变陡),到圆锥体完全浸没后,浮力不变,测力计的示数也不变。
【解答】解:(1)由称重法可得物体浸没在水中受到的浮力F浮=G﹣F=8.1N﹣5.4N=2.7N;
(2)在B中,F浮B=G﹣FB=8.1N﹣8.0N=0.1N;F浮c=G﹣Fc=8.1N﹣7.3N=0.8N;物体还未完全浸没时,物体浸入水中的深度每增加相同的值,圆锥形物体“下小上大”,排开水的体积的增加量不同,浮力的增加量不同,由此可以判断出物体所受浮力与浸入液体中的深度无关,物体受到的浮力大小与排开液体体积有关;
(3)分析A、E、F三次实验可知,排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,且液体的密度越大,弹簧测力计的示数越小,由称重法可知,浮力越大,所以可以得出结论:在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大;
(4)因为圆锥形物体“下小上大”,所以随着圆锥形物体浸入水中的深度增加,排开水的体积也增加,但是排开水的体积增大的幅度在变大,根据F浮=ρ液gV排知,浮力变大,且浮力增大的幅度在变大;根据F浮=G﹣F可知,测力计的示数变小,且测力计示数变小的幅度在变大(即图线逐渐变陡),到圆锥体完全浸没后,浮力不变,测力计的示数也不变,故C图符合题意。
故答案为:(1)2.7;(2)不同;不同;无关;排开液体的体积;(3)A、E、F;(4)C。
【点评】本题考查了阿基米德原理的综合应用,题目较难。
五、综合题
24.(8分)如图所示,故宫内有许多消防用的太平缸,这些缸原是鎏金的,亦称金缸,一口缸重8000N,缸底面积为8000cm2,将缸放在水平台面上,倒入8000N的水后,水面高度为0.5m。求:
(1)缸底受到水的压强;
(2)缸底受到水的压力;
(3)石台受到缸的压力;
(4)石台受到缸的压强。
【分析】(1)根据p=ρgh求缸底受到水的压强;
(2)根据F=pS可求出缸底受到水的压力;
(3)缸对水平石台的压力等于缸和水的总重力;
(4)根据p=可求出水平石台受到缸的压强。
【解答】解:(1)缸底受到水的压强:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa;
(2)由p=可知,缸底受到水的压力:
F水=p水S=5×103Pa×8000×10﹣4m2=4000N;
(3)水平石台受到缸的压力:
F压=G缸+G水=8000N+8000N=16000N;
(4)水平石台受到缸的压强:
p===2×104Pa;
答:(1)缸底受到水的压强为5×103Pa;
(2)缸底受到水的压力为4000N;
(3)水平石台受到缸的压力为16000N;
(4)水平石台受到缸的压强为2×104Pa。
【点评】本题考查了液体压强和固体压强的计算,解题关键选择合适的公式。
25.(9分)用如图所示的滑轮组,将480N的物体以0.2m/s的速度匀速提起5m,绳子自由端的拉力为200N(不计摩擦和绳重)求:
(1)该滑轮组做的有用功;
(2)拉力的功率;
(3)该滑轮组机械效率;
(4)若该滑轮组的机械效率为75%时,所提物体的重。
【分析】(1)已知提起物体的重力和提起的高度,根据W=Gh得出滑轮组做的有用功;
(2)确定绳子的有效段数n,根据v=nv物得出绳子自由端的速度,由P===Fv求出拉力的功率;
(3)根据s=nh得出绳子自由端移动的距离,根据W=Fs得出拉力做的总功,由η=×100%求出该滑轮组机械效率;
(4)不计摩擦和绳重,作用在绳子自由端的拉力F=,据此得出动滑轮的重力;
不计摩擦和绳重,故克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源,根据η′===×100%得出所提物体的重力。
【解答】解:
(1)滑轮组做的有用功:
W有=Gh=480N×5m=2400J;
(2)绳子的有效段数为3,绳子自由端的速度:
v=3v物=0.2m/s×3=0.6m/s,
拉力的功率:
P===Fv=200N×0.6m/s=120W;
(3)绳子自由端移动的距离:
s=nh=3×5m=15m;
拉力做的总功:
W总=Fs=200N×15m=3×103J;
该滑轮组机械效率:
η==×100%=80%;
(4)不计摩擦和绳重,故作用在绳子自由端的拉力:F==,
故动滑轮的重力:G动=3F﹣G=3×200N﹣480N=120N;
不计摩擦和绳重,故克服动滑轮的重力做的功为额外功的唯一来源,
η′===×100%,
即75%=×100%,
所提物体的重:G′=360N。
答:(1)该滑轮组做的有用功为2400J;
(2)拉力的功率为120W;
(3)该滑轮组机械效率为80%;
(4)若该滑轮组的机械效率为75%时,所提物体的重为360N。
【点评】本题考查功的公式、功率公式、机械效率公式的运用,同时考查F=和η′=的运用,注意这两个公式的适用条件为不计摩擦和绳重。
26.(9分)如图甲所示,将一个底面积为300cm2的薄壁柱形溢水杯置于水平桌面上,倒入深度h1=6cm的水,此时水面离溢口的竖直距离h2=2cm。再将长为10cm的圆柱形铝块缓慢放入水中,当圆柱形铝块竖立下沉在杯中后(图乙),从溢水杯中溢出了200g的水。求:
(1)原溢水杯中水的质量为多少克;
(2)圆柱形铝块受到的浮力;
(3)若此时再将圆柱形铝块竖直向上移动3cm,此时圆柱形铝块底部受到的压强为多少?
【分析】(1)知道水的深度和底面积求出水的体积,利用ρ=求出水的质量;
(2)由题知,排开水的体积V排=Sh2+V溢,利用阿基米德原理求物体受到的浮力;
(3)由于V排=V浸,据此求出圆柱形铝块的横截面积,若此时再将圆柱形铝块竖直向上移动3cm,求出浸入水的深度,利用液体压强公式p=ρgh即可求出铝块底部受到的压强。
【解答】解:
(1)原溢水杯中水的体积:V水=Sh1=300cm2×6cm=1800cm3,
根据ρ=可知原溢水杯中水的质量:m水=ρ水V水=1.0g/cm3×1800cm3=1800g;
(2)根据ρ=可知溢出水的体积:V溢===200cm3,
因原溢水杯中没有装满水,
则由题意可得铝块排开水的体积:V排=Sh2+V溢=300cm2×2cm+200cm3=800cm3=8×10﹣4m3,
圆柱形铝块受到的浮力:F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×8×10﹣4m3×10N/kg=8N;
(3)根据图乙可知:V浸=S铝h浸=S铝(h1+h2),
由于V浸=V排=800cm3,
则铝块的横截面积:S铝===100cm2;
图乙中,剩余水的体积:V水剩=V水﹣V溢=1800cm3﹣200cm3=1600cm3,
若此时再将圆柱形铝块竖直向上移动h′=3cm,设此时圆柱形铝块浸入水中的深度为h,如图所示:
容器里水的体积为V水′=Sh′+(S﹣S铝)h,
由于容器里的水的体积不变,且V水′=V水剩=1600cm3,
所以,铝块浸入水中的深度:
h===3.5cm=0.035m,
则铝块底部受到的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.035m=350Pa。
答:(1)原溢水杯中水的质量为1800克;
(2)圆柱形铝块受到的浮力为8N;
(3)若此时再将圆柱形铝块竖直向上移动3cm,此时圆柱形铝块底部受到的压强为350Pa。
【点评】本题为力学综合题,考查了学生对密度公式、液体压强公式、阿基米德原理的掌握和运用,知识点多综合性强,本题难点:判断若此时再将圆柱形铝块竖直向上移动3cm物体浸入水的深度。
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