重庆市西南大学附中2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案)
展开这是一份重庆市西南大学附中2022-2023学年八年级下学期期末物理试卷(含答案),共41页。试卷主要包含了选择题,填空题和作图题,实验题,计算题等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年重庆市西南大学附中八年级(下)期末物理试卷
一、选择题:(本题共14个小题,每小题只有一个选项符合题意,每小题3分,共42分)
1.(3分)初二年级的小附同学,对生活中的一些物理量估计正确的是( )
A.小附所在教室的气压约为2×105Pa
B.小附游泳时受到的浮力约为50N
C.小附爬楼梯的功率约为2000W
D.小附的平均密度约为1g/cm3
2.(3分)世界上的一切物体,无论是一粒沙、一滴水、还是一朵花……都是由大量分子组成的,下列现象能说明分子在不停地做无规则运动的是( )
A.沙尘暴起,飞沙满天 B.寒冬,雪花漫天飞舞
C.阳春三月,花香袭人 D.丰收季节,麦浪起伏
3.(3分)连通器在日常生活中应用广泛,下列应用事例中,哪个不是利用连通器原理工作的( )
A.茶壶
B.盆景自动给水装置
C.锅炉水位计
D.乳牛自动喂水器
4.(3分)很多“神器”小工具给生活带来了极大便利。在图中属于费力杠杆的是( )
A.核桃夹 B.餐盘夹
C.园艺剪刀 D.托盘天平
5.(3分)如图所示的现象中,说明大气压强存在的是( )
A.钢笔吸墨水 B.堤坝上窄下宽
C.热气球上升 D.高压锅炖汤
6.(3分)关于下列生活中机械的描述,说法正确的是( )
A.吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对重物做了功
B.升国旗时,旗杆顶端的定滑轮是为了省力
C.挖掘机功率越大,做功越多,机械效率越高
D.利用滑轮组提升重物时,省力就要费距离,不能省功
7.(3分)科技是强国的支撑,关于图中我国取得的科技成就说法正确的是( )
A.甲图,长征二号F遥十六运载火箭升空过程中机械能守恒
B.乙图,神舟十六号飞船精准对接天和核心舱径向端口时,飞船相对地球静止
C.丙图,歼20飞机机翼上凸下平,上方空气流速快压强变小从而获得向上的升力
D.丁图,在航母的动力测试系泊试验中,福建舰漂浮时浮力大于重力
8.(3分)如图所示,水平桌面上的圆台形容器内有一块冰。当这块冰全部融化成水后,下列说法正确的是( )
A.桌面受到的压力变小
B.桌面受到的压强变大
C.容器底的内表面受到的压力变大
D.容器底的内表面受到的压强变小
9.(3分)没剥皮的橘子和剥了皮的橘子在水里的表现竟然不一样!在水平桌面上,有两个相同的圆柱形容器,内盛等质量的水,橘子静止时如图所示。下列分析正确的是( )
A.橘子两次受的浮力一样大
B.橘子剥皮后密度变小
C.剥皮后的橘子所受浮力大于重力
D.剥皮前的橘子排开水的重力大于剥皮后的橘子排开水的重力
10.(3分)用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动了2m,所用的拉力大小为375N,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端沿水平方向移动了6m
B.物体受到的拉力为750N
C.滑轮组的机械效率为80%
D.拉力F的功率为187.5W
11.(3分)如图甲所示,弹簧测力计下挂着一个物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,弹簧测力计示数F与物体下降高度h的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物体的体积为1200cm3
B.物体受到的最大浮力是12N
C.物体的密度是3×103kg/m3
D.当h=7cm时,物体下表面受到水的压力为8N
12.(3分)如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,弹簧测力计挂一个实心铁块1。将铁块浸没在水中(未接触溢水杯),溢出的水全部流入小烧杯,此时弹簧测力计的示数为F2,下列判断正确的是( )
A.铁块的密度是ρ铁=ρ水g
B.最后小烧杯中的水重G水=
C.两次实验中,溢水杯对桌面的压力F甲=F乙
D.两次实验中,水对溢水杯底的压强p甲<p乙
13.(3分)图甲是《天工开物》中记载的用于提升重物的桔槔。B物体自由静置在水平地面上时,对地面的压强为6×103Pa。现将B物体用细线挂在轻质杠杆的右端,杠杆左端悬挂质量为2kg的A物体,如图乙所示,L1:L2=2:1,杠杆在水平位置平衡时,B物体对地面的压强为2×103Pa,下列说法中正确的是( )
①B物体的底面积200cm2
②若A物体的质量增加1kg,B物体对地面的压强恰好为0
③若移动支点O的位置,使L1:L2=3:1时,B物体恰好被拉离地面
④若图中B物体竖直切割并拿走,其余条件不变
A.②③ B.①④ C.②③④ D.①③
14.(3分)如图所示,取一根质量为8g,横截面积为4cm2且足够长的薄壁平底试管,向管内倒入40g水,使它竖直自由漂浮于足够深的某种液体中,管内液面比管外液面高2cm。下列结论正确的是( )
A.管外液体密度为1.25×103kg/m3
B.若继续向试管内加水,两液面之间高度差逐渐增大
C.若在试管上加竖直向下0.06N的力,稳定时管内外液面恰好相平
D.若剪断细绳,小球落入试管中静止后,管内外液面恰好相平,则ρ球=3g/cm3
二、填空题和作图题(每空1分,每图1分,共14分)
15.(2分)古希腊伟大的百科全书式科学家 发现:浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力;著名的 实验最早证明了大气压的存在。
16.(2分)如图是护士给病人输液的装置,药水瓶上插着两根管,“输液管”通过“针管”给病人输液 (选填“增大”或“减小”)压强。另一根“闲置管”通过瓶盖扎进瓶内药水中,这根“闲置管”是在输液过程中,当瓶内气压减小时 的作用下使空气进入瓶内。
17.(2分)在中考体育训练期间,小明为了提升立定跳远的成绩,在老师指导下进行向上跳台阶练习。起跳过程中时 。若小明质量为m,在时间t内匀速连续跳了n个台阶,每个台阶高度均为h (用已知量字母表示)。
18.(2分)如图所示,有一斜面长L=4m,高h=2.5m。小江同学用平行于斜面向上F=150N的拉力 J;物体沿斜面匀速向上运动时所受的斜面摩擦力为 N。(忽略空气阻力)
19.(2分)如图,物体A、B通过细线绕过滑轮组相连,每个滑轮的重力为2N,物体B的体积为400cm3,当B浸没在水中时,A恰好能在水平桌面上向右做匀速直线运动,B浸没时受到的浮力为 N。若用力F(图中未画出)拉物体A,使物体B从水里匀速向上拉到水面上一定高度的过程中 。(不计水阻力和B带出的水,不计绳重和摩擦)
20.(2分)如图甲所示,用质量和体积均忽略不计的相同硬杆把长方体A和B分别固定后放入底面积为500cm2的容器中,B物体刚好浸没,其中A=0.9g/cm3,高度hA=10cm,硬杆对A的作用力为1.5N,B物体底面积SB=100cm2,高度hB=8cm,重力GB=12N,则硬杆对B物体的作用力为 N。把物体A、B取出,用一根不可伸长的轻质细绳连接后,重新放入水中(忽略水量损失),水面比甲图升高0.5cm,则乙图中 Pa。
21.(1分)攀岩是年轻人非常喜欢的一种运动。如图甲是攀岩运动员拉着绳子停止在峭壁上的情景,图乙是这个时刻的简化图,请在乙图中以运动员的重心O为作用点
22.(1分)如图甲所示为工人师傅用笤帚扫地的情景。把左手握住处视作支点,右手作用在笤帚上A点的动力为F1,请在图乙中画出动力F1的力臂L1。
三、实验题(每空1分,共22分)
23.(6分)如图是“探究小球的动能跟哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验中通过观察 来判断小球的动能大小,这种研究方法是 法;
(2)让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下,目的是为了探究动能的大小与 的关系;
(3)爱动脑筋的小金联想到我市严查车辆超速、超载,若利用上述器材探究车辆“超载”带来的危害,可以用质量 的小球,让它们从斜面的 高度静止滚下来探究(以上两空均选填“相同”或“不同”);
(4)若利用上述器材探究“摩擦力对物体运动的影响”实验,必须增加的器材是 (填写字母序号)。
A.倾斜程度不同的斜面
B.粗糙程度不同的水平面
C.质量不同的小车
24.(8分)如图是疯狂物理实验小组利用重力为0.5N的钩码来探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)挂钩码前,杠杆在图1甲所示的位置静止,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,要想使杠杆在水平位置平衡,接下来应将杠杆两端的螺母向 (选填“左”或“右”)侧调节;
(2)图1乙是一个平衡的杠杆,此时若推动右侧钩码的悬线(如图1丙所示),就会发现杠杆 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍然平衡”)。
(3)若将右侧的钩码换成弹簧测力计进行实验,依次将弹簧测力计挂在从1到4的位置并竖直向下施加拉力,始终保持杠杆在水平位置平衡,根据表格1可知在拉力F和对应力臂L之间成 比。根据表格数据绘制的F和的关系图象如图2乙中①所示,如果将图2甲中左端的钩码从A位置向左移动到B位置,拉力F和的关系图象应该是 。(选填“②”、“③”或“④”)。
F/N
6
3
2
1.5
L/cm
5
10
15
20
(4)小星同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是该小组利用图3所示的装置进行探究,在杠杆中点O处挂上2个钩码,用已经调零的弹簧测力计在C点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为 N。将弹簧测力计的拉力记为动力F1,钩码处绳子拉力记为阻力F2,多次改变动力作用点的位置进行实验发现:当杠杆水平平衡时,F1L1总是 (选填“大于”、“等于”或“小于”)F2L2,其原因可能是 。
25.(8分)端午假期间,小翔在嘉陵江边玩耍时捡到一个漂亮的石块,准备在实验室测定它的密度。
(1)他先将天平放在水平桌面上,移动游码至标尺左端 处,并调节平衡螺母直至天平平衡。
(2)用调好的天平测石块的质量,当盘中所加砝码和游码位置如图甲所示时,天平平衡 g,在量筒内装有一定量的水,该石块放入前、后的情况如图乙所示 cm3,此石块的密度是 kg/m3。
(3)小翔利用实验室的两个圆柱形塑料块A、B和滑轮,自制了一个测量液体密度的密度计。如图丙所示,在容器里装入待测液体,置于滑轮上(不计绳重和摩擦)。已知A、B质量分别为100g、50g2,高度为10cm。柱体A从底到顶有高度刻度(如图丁),只将A浸入不同液体中,当A、B静止后3应该标在A的 cm刻度线处。该装置能测出的最小液体密度为 g/cm3,该密度计的密度刻度分布 (选填“均匀”或“不均匀”)。如果该密度计使用一段时间后,B有缺损,用此密度计测出液体密度比真实密度 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)
四、计算题
26.(6分)万众瞩目的2022年世界杯在卡塔尔举办,由中国企业建造的卢塞尔体育场既是卡塔尔的国家名片,也是中国基建实力在海外的强大体现。如图是中国基建队的一辆质量为11t的流动式混凝土搅拌车,且已知轮胎与地面总接触面积为0.8m2,该车行驶过程中阻力是车总重的0.03倍,求:
(1)满载时的搅拌车静止在水平地面上,对地面的压强;
(2)满载时的搅拌车匀速行驶时,该车受到的牵引力。
27.(8分)如图甲所示,质量为40kg的小荣同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子,脚与地面的总接触面积为0.04m2,现改变G物,计算并绘出机械效率η与G物的关系图象如图乙所示,不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮的重力G动;
(2)当G物=120N时,若此时的拉力的功率为15W,则物体上升的速度;
(3)若人站的位置能承受的最大压强为12500Pa,则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率。
28.(8分)小海在游览一造船厂时发现,在一个船坞内常常将潜艇模型浸没在水中,用细绳将它的底部和船坞底部竖直相连,如图甲所示。回家后,小海制作了一个如图乙所示的简化版模型,置于水平地面上,底面积为400cm2;潜艇模型简化为一个底面积为250cm2,高为10cm的钢制空心长方体A。容器底部和潜艇模型A一根细绳相连(A上表面与水面平行)。此时A的上表面到水面的距离为1cm,细绳对A的拉力为9N(已知ρ钢=8g/cm3)。求:
(1)潜艇模型A所受的浮力;
(2)潜艇模型A空心部分的体积;
(3)若潜艇模型A从容器中吸入水,当细绳的拉力变为3N时,潜艇吸入水的质量是多少?
2022-2023学年重庆市西南大学附中八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题:(本题共14个小题,每小题只有一个选项符合题意,每小题3分,共42分)
1.(3分)初二年级的小附同学,对生活中的一些物理量估计正确的是( )
A.小附所在教室的气压约为2×105Pa
B.小附游泳时受到的浮力约为50N
C.小附爬楼梯的功率约为2000W
D.小附的平均密度约为1g/cm3
【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解,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、小附所在教室的气压约为1标准大气压5Pa左右,故A错误;
B、中学生的体重在500N左右。中学生在水中游泳时,所以受到的浮力在500N左右;
C、普通中学生的体重约为500N,爬楼的功率约为P===,故C错误;
D、水的密度是1×103kg/m4,人体密度与水的密度差不多,在1×103kg/m4=1g/cm3左右,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了学生的估测能力,物理与社会生活联系紧密,多了解一些生活中的常见量的值可帮助我们更好地学好物理,同时也能让物理更好地为生活服务。
2.(3分)世界上的一切物体,无论是一粒沙、一滴水、还是一朵花……都是由大量分子组成的,下列现象能说明分子在不停地做无规则运动的是( )
A.沙尘暴起,飞沙满天 B.寒冬,雪花漫天飞舞
C.阳春三月,花香袭人 D.丰收季节,麦浪起伏
【分析】不同物质组成的物体相互接触时,彼此进入对方的现象是扩散,扩散表明分子在不停地做无规则运动。
【解答】解:A、沙尘暴起,是微小物体的运动,故A错误。
B、寒冬,是微小物体的运动,故B错误。
C、阳春三月,是芳香分子运动到空气中,扩散表明分子在不停地做无规则运动。
D、丰收季节,是麦子的运动,故D错误。
故选:C。
【点评】由于分子很小,扩散现象中分子的运动眼睛是观察不到分子的运动的,眼睛能看到的运动都不是扩散。
3.(3分)连通器在日常生活中应用广泛,下列应用事例中,哪个不是利用连通器原理工作的( )
A.茶壶
B.盆景自动给水装置
C.锅炉水位计
D.乳牛自动喂水器
【分析】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。
【解答】解:ACD、茶壶、乳牛自动喂水器都是上端开口,即都是利用连通器的原理制成的;
B、盆景的自动给水装置的上端只有一侧是开口的,没有与外界大气连通,不是利用连通器原理工作的。
故选:B。
【点评】此题考查的是连通器在生活中的应用,抓住连通器的定义是关键,连通器是上端都要开口,下端都要连通的容器。
4.(3分)很多“神器”小工具给生活带来了极大便利。在图中属于费力杠杆的是( )
A.核桃夹 B.餐盘夹
C.园艺剪刀 D.托盘天平
【分析】结合图片和生活经验,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、核桃夹在使用过程中,是省力杠杆;
B、餐盘夹子在使用过程中,是费力杠杆;
B、园艺剪刀,是省力杠杆;
D、托盘天平,故D不符合题意。
故选:B。
【点评】此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。
5.(3分)如图所示的现象中,说明大气压强存在的是( )
A.钢笔吸墨水 B.堤坝上窄下宽
C.热气球上升 D.高压锅炖汤
【分析】大气压的应用大多是利用内外的气压差,所以要判断是否是大气压的应用,要注意有没有形成这个“气压差”。
【解答】解:A、用力一按橡皮囊,当其恢复原状时,在外界大气压的作用下,用到了大气压,故A符合题意。
B、因为液体的压强随深度的增加而增大,不是利用大气压强;
C、热气球是利用浮力升空的,故C不符合题意;
D、高压锅炖汤利用了气压和沸点的关系,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】此类题举出的例子一般都是学生平时接触过的,上课时老师有讲过,或是平时练习时有做过的,所以要在平时学习中多留心这类与物理有关的生活现象。
6.(3分)关于下列生活中机械的描述,说法正确的是( )
A.吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对重物做了功
B.升国旗时,旗杆顶端的定滑轮是为了省力
C.挖掘机功率越大,做功越多,机械效率越高
D.利用滑轮组提升重物时,省力就要费距离,不能省功
【分析】(1)做功的必要条件:有力作用在物体上,在力的方向上通过了距离。
(2)任何机械都不能省功。
(3)根据W=pt判断做功多少与功率的关系。
【解答】解:A、吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,所以吊车的拉力对重物不做功;
B、升国旗时,不能省力;
C、功率指的是做功的快慢,做功越快,而机械效率是有用功与总功的比值,故C错误;
D、利用滑轮组提升重物时,但不能省功。
故选:D。
【点评】本题考查了做功的条件和机械效率的问题,属于基础题。
7.(3分)科技是强国的支撑,关于图中我国取得的科技成就说法正确的是( )
A.甲图,长征二号F遥十六运载火箭升空过程中机械能守恒
B.乙图,神舟十六号飞船精准对接天和核心舱径向端口时,飞船相对地球静止
C.丙图,歼20飞机机翼上凸下平,上方空气流速快压强变小从而获得向上的升力
D.丁图,在航母的动力测试系泊试验中,福建舰漂浮时浮力大于重力
【分析】A、质量越大,速度越大,动能越大,质量越大,高度越高,重力势能越大;
B、物体相当于参照物的位置改变,物体是运动的,物体相当于参照物的位置没有改变,物体是静止的;
C、流体在流速大的地方压强小;
D、物体漂浮时受到的浮力等于自身重力。
【解答】解:A、火箭升空的过程中、速度变大,质量不变,重力势能增大,故A错误;
B、神舟十六号飞船精准对接天和核心舱径向端口时,故B错误;
C、歼20飞机机翼上凸下平,故C正确;
D、在航母的动力测试系泊试验中,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查物体的浮沉条件、运动和静止的相对性、流体压强与流速的关系以及影响机械能的因素。
8.(3分)如图所示,水平桌面上的圆台形容器内有一块冰。当这块冰全部融化成水后,下列说法正确的是( )
A.桌面受到的压力变小
B.桌面受到的压强变大
C.容器底的内表面受到的压力变大
D.容器底的内表面受到的压强变小
【分析】①固体能够传递压力,水平桌面受到的压力等于容器及容器内物体的总重力;固体压强的大小用公式p=比较;
②液体对容器底的压力不一定等于液体的重力,压力大小与容器的形状有关;在受力面积一定时,不同状态的物体对容器底的压强用公式P=比较。
【解答】解:
A、容器重力不变,容器和水对桌面的压力等于容器重和水重之和。此选项不正确;
B、容器与桌面的接触面积一定,所以由公式p=知,此选项错误;
C、容器上口大,冰熔化成水后,因此底部受到的压力减小,不符合题意;
D、冰熔化前后,由C知,根据公式p=,此选项正确。
故选:D。
【点评】上口大、下口小的容器,液体对容器底的压力小于所装液体重;上口小、下口大的容器,液体对容器底的压力大于所装液体重;圆柱形、长方体或正方体直壁容器,液体对容器底的压力等于所装液体重。
9.(3分)没剥皮的橘子和剥了皮的橘子在水里的表现竟然不一样!在水平桌面上,有两个相同的圆柱形容器,内盛等质量的水,橘子静止时如图所示。下列分析正确的是( )
A.橘子两次受的浮力一样大
B.橘子剥皮后密度变小
C.剥皮后的橘子所受浮力大于重力
D.剥皮前的橘子排开水的重力大于剥皮后的橘子排开水的重力
【分析】(1)根据剥皮前橘子的浮沉情况判断出浮力与重力的关系,由剥皮后橘子的重力变小判断出剥皮后所受浮力的变化,由阿基米德原理判断出橘子排开水重力的变化;
(2)根据剥皮前橘子的浮沉情况判断出橘子密度与水密度的关系,进而判断出橘子密度的变化。
【解答】解:ACD、橘子两次受到的浮力不一样,浮力等于重力,浮力小于重力,所以剥皮后所受的浮力小于剥皮前所受的浮力,故AC错误;
B、剥皮前橘子处于漂浮状态,剥皮后橘子沉底,所以橘子剥皮后密度变大。
故选:D。
【点评】本题考查了浮沉条件的应用,掌握剥皮前后重力的变化是解题的关键。
10.(3分)用如图所示的滑轮组,在4s内将重为1500N的物体沿水平方向匀速移动了2m,所用的拉力大小为375N,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端沿水平方向移动了6m
B.物体受到的拉力为750N
C.滑轮组的机械效率为80%
D.拉力F的功率为187.5W
【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s=nsA求出绳子自由端沿水平方向移动;
(2)物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,二力的大小相等,根据FA=f=0.4G求出物体受到的拉力;
(3)根据W=Fs求出拉力F做的功,根据P=求出拉力F的功率;
(4)根据W有=FAsA求出拉力做的有用功,根据η=×100%求出滑轮组的机械效率。
【解答】解:A.由图可知,则绳子自由端沿水平方向移动的距离s=nsA=2×2m=2m,故A错误;
B.物体沿水平方向匀速移动时处于平衡状态,
则物体受到的拉力FA=f=0.4G=2.4×1500N=600N,故B错误;
CD.拉力F做的功W总=Fs=375N×4m=1500J,
则拉力F的功率P===375W;
有用功W有=FAsA=600N×2m=1200J,
则滑轮组的机械效率η=×100%=,故C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了做功公式、功率公式、机械效率公式以及二力平衡条件的应用,明确有用功和滑轮组绳子的有效股数是关键。
11.(3分)如图甲所示,弹簧测力计下挂着一个物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,弹簧测力计示数F与物体下降高度h的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物体的体积为1200cm3
B.物体受到的最大浮力是12N
C.物体的密度是3×103kg/m3
D.当h=7cm时,物体下表面受到水的压力为8N
【分析】(1)根据图象,分析出物体的重力G,完全浸没时的拉力F,从而可根据F浮=G﹣F求出完全浸没时的浮力,即最大浮力;
(2)利用阿基米德原理求完全浸没时排开液体的体积,即物体的体积;
(3)利用物体的重力求出质量,根据密度公式得出物体的密度;
(4)由图象可知当h=7cm时物体刚好浸没,据此分析物体上表面受到水的压力,根据浮力产生的原因求出物体下表面受到水的压力。
【解答】解:B、由图象知,当物体完全浸没时,
则该物体受到的最大浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N,故B错误;
A、当物体完全浸没时排开液体的体积等于物体的体积,
由F浮=ρ液gV排得物体的体积:V=V排===8×10﹣4m4=800cm3,故A错误;
C、由G=mg可知==1.2kg,
物体的密度:ρ===1.2×103kg/m3,故C错误;
D、由图象知,物体刚好浸没,此时物体受到的浮力F浮=5N,
由于此时物体上表面刚好与水面相平,所以物体上表面受到水的压力:F向下=0N,
由浮力产生的原因可知,下表面受到水的压力:F向上=F浮﹣F向下=8N﹣6N=8N,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查重力公式、密度公式、称重法测浮力、浮力产生的原因和阿基米德原理的应用,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大!
12.(3分)如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,弹簧测力计挂一个实心铁块1。将铁块浸没在水中(未接触溢水杯),溢出的水全部流入小烧杯,此时弹簧测力计的示数为F2,下列判断正确的是( )
A.铁块的密度是ρ铁=ρ水g
B.最后小烧杯中的水重G水=
C.两次实验中,溢水杯对桌面的压力F甲=F乙
D.两次实验中,水对溢水杯底的压强p甲<p乙
【分析】(1)根据称重法求出浮力,根据阿基米德原理求出铁块排开水的体积,由于铁块浸没在水中,铁块的体积等于排开的水的体积,利用G=mg=ρVg得出铁块密度的表达式;
(2)根据阿基米德原理分析解答:物体所受浮力等于排开液体的重力;
(3)溢水杯对桌面的压力等于水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和;
(4)根据p=ρgh分析水对溢水杯底部的压强变化。
【解答】解:A、F1为铁块浸没水中前的拉力,则铁块的重力G=F1,F2为铁块浸没水中后的拉力,根据称重法测浮力可知浮=G﹣F2=F1﹣F3;
由于铁块浸没在水中,则根据F浮=ρ液V排g可得铁块的体积:V=V排==,
根据G=mg=ρVg可得铁块密度:ρ铁==,故A错误;
B、根据阿基米德原理可知,所以小烧杯中水的重力(排开水的重力)G=F浮=F3﹣F2,故B错误;
C、铁块浸没在水中后,水对杯底的压强不变,水对杯底的压力不变;因溢水杯对桌面的压力等于水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和,即F甲=F乙,故C正确;
D、甲、乙液面相平,根据p=ρgh可知,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查了液体压强公式、阿基米德原理的应用,同时考查称重法求浮力,知道“溢水杯对桌面的压力等于水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和是解答此题的关键。
13.(3分)图甲是《天工开物》中记载的用于提升重物的桔槔。B物体自由静置在水平地面上时,对地面的压强为6×103Pa。现将B物体用细线挂在轻质杠杆的右端,杠杆左端悬挂质量为2kg的A物体,如图乙所示,L1:L2=2:1,杠杆在水平位置平衡时,B物体对地面的压强为2×103Pa,下列说法中正确的是( )
①B物体的底面积200cm2
②若A物体的质量增加1kg,B物体对地面的压强恰好为0
③若移动支点O的位置,使L1:L2=3:1时,B物体恰好被拉离地面
④若图中B物体竖直切割并拿走,其余条件不变
A.②③ B.①④ C.②③④ D.①③
【分析】(1)根据重力公式计算A物体的重力;根据杠杆平衡条件可得GAL1=FBL2,据此计算细绳对B端的拉力,根据力的作用是相互的判断出细绳对B的拉力,根据Δp=算出B物体的底面积;
(2)根据F=pS计算B对地面的压力,进一步计算B的重力;B物体恰好被细绳拉离地面,B对地面的压力为0,右端受到的拉力等于B的重力,
根据杠杆平衡条件可得GA′L1=GBL2算出A的重力,由G=mg算出A的质量,根据Δm=mA′﹣mA算出A物体的质量增加量;
(3)B物体恰好被细绳拉离地面,B对地面的压力为0,B端受到的拉力等于B的重力:根据杠杆平衡条件可得GAL1′=GBL2′,据此计算L1′:L2′;
(4)首先计算将图中B竖直切时甲的重力,进一步计算此时B对地面的压力,根据压强公式计算此时甲对地面的压强,进一步计算切割前后甲对地面的压强的关系。
【解答】解:①A物体的重力为:
GA=mAg=2kg×10N/kg=20N;
根据杠杆平衡条件可得FAL1=FBL2,B对细绳的拉力:FB=GA×=20N×,
力的作用是相互的,细绳对B的拉力也为40N,
根据Δp=得B物体的底面积为:
S====0.01m2=100cm2,故①错误;
②B的重力为:
GB=FB压=p1S=6×105Pa×0.01m2=60N,
B物体恰好被细绳拉离地面,B对地面的压力为2,
根据杠杆平衡条件可得GA′L1=GBL2,
则A的重力为:
GA′===30N,
由G=mg得A的质量为:
mA′===3kg,
则A物体的质量增加量为:
Δm=mA′﹣mA=3kg﹣7kg=1kg,故②正确;
③B物体恰好被细绳拉离地面,B对地面的压力为0,
根据杠杆平衡条件可得GAL3′=GBL2′,则===,故③正确;
④若将图中甲竖直切走,此时B的重力GB′=(1﹣)GB=×60N=48N,
此时B对地面的压力F′=GB′﹣FB=48N﹣40N=8N,
B对地面的压强为:
p′===1000Pa,
B对地面的压强变为切割前的:
==6.5倍。
故选:C。
【点评】本题考查杠杆平衡条件、重力公式、压强公式的灵活运用,综合性强,有一定难度。
14.(3分)如图所示,取一根质量为8g,横截面积为4cm2且足够长的薄壁平底试管,向管内倒入40g水,使它竖直自由漂浮于足够深的某种液体中,管内液面比管外液面高2cm。下列结论正确的是( )
A.管外液体密度为1.25×103kg/m3
B.若继续向试管内加水,两液面之间高度差逐渐增大
C.若在试管上加竖直向下0.06N的力,稳定时管内外液面恰好相平
D.若剪断细绳,小球落入试管中静止后,管内外液面恰好相平,则ρ球=3g/cm3
【分析】(1)根据ρ=算出水的体积,根据V=Sh算出水的深度,进而算出平底试管浸入液体中的深度和排开液体的体积,根据G=mg算出试管和水的总重力,由浮沉情况判断出浮力,根据阿基米德原理F浮=ρgV排算出液体的密度;
(2)继续向试管内加水,试管仍然处于漂浮状态,浮力仍等于重力,根据ΔF浮=ΔG,即ρ液gSΔh液=ρ水gSΔh水算出所以==定值从而判断出高度差的变化;
(3)若在试管上加竖直向下0.06N的力,此时物体受到重力、压力和浮力,根据平衡力的知识算出浮力,由阿基米德原理F浮=ρgV排算出试管排开液体体积,用V=Sh算出试管进入液体中的深度,再和水的深度比较即可解答;
(4)设小球的体积为V,剪断细绳,小球落入试管中静止后,管内外液面恰好相平,根据阿基米德原理建立方程可求出小球的体积V,从而求出小球的密度。
【解答】解:A、平底试管内水的体积为:V水===40cm8,
则平底试管内水的深度为:h水===10cm,
则平底试管浸入液体中的深度为:h浸=h水﹣Δh=10cm﹣2cm=8cm,
则平底试管排开液体的体积为:V排=Sh浸=6cm2×8cm=32cm7,
此时平底试管漂浮在液体中,则受到的浮力为:
F浮=G总=m总g=(0.04kg+0.008kg)×10N/kg=7.48N,
由阿基米德原理可知,液体的密度为:
ρ液===8.5×103kg/m4,故A错误;
B、继续向试管内加水,浮力仍等于重力,
根据ΔF浮=ΔG,即ρ液gSΔh液=ρ水gSΔh水,
所以==<1,
即Δh液<Δh水,试管内外液面的高度差变大,故B正确;
C、若在试管上加竖直向下0.06N的力、压力和浮力,
则F浮′=G总+F=7.48N+0.06N=0.54N,
根据F浮=ρgV排可得,塑料管排开液体体积为:
V排===3.6×10﹣2m3,
试管浸入液体中的深度为:
h液′===0.0.09m=8cm<h水,
所以管内外液面不相平,故C错误;
D、设小球的体积为V,小球落入试管中静止后,
此时试管受到浮力为:F浮“=G总+G球=0.48N+0.018kg×10N/kg=6.66N,
由阿基米德原理可知,
F浮“=ρ液gV排'=ρ液g(V水+V)=1.5×103kg/m3×10N/kg×(40+V)×10﹣6m3=0.66N,
解得:V=4cm4,
所以小球的密度为:ρ===5.5g/cm3,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查密度公式、重力公式、阿基米德原理以及物体浮沉条件及其应用,有一定的难度。
二、填空题和作图题(每空1分,每图1分,共14分)
15.(2分)古希腊伟大的百科全书式科学家 阿基米德 发现:浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力;著名的 马德堡半球 实验最早证明了大气压的存在。
【分析】(1)浮力的大小等于该物体所排开的液体受到重力的大小,这便是著名的阿基米德原理。
(2)著名的马德堡半球实验有力的证明了大气压的存在;
【解答】解:古希腊伟大的百科全书式科学家阿基米德发现:浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力;著名的马德堡半球实验最早证明了大气压的存在。
故答案为:阿基米德;马德堡半球。
【点评】此题考查的是我们对物理学家成就的了解,属于物理学史的考查,是一道基础题。
16.(2分)如图是护士给病人输液的装置,药水瓶上插着两根管,“输液管”通过“针管”给病人输液 增大 (选填“增大”或“减小”)压强。另一根“闲置管”通过瓶盖扎进瓶内药水中,这根“闲置管”是在输液过程中,当瓶内气压减小时 大气压 的作用下使空气进入瓶内。
【分析】压强的大小与压力和受力面积有关,据此分析针尖做得很尖的原因;根据大气压的作用分析“闲置”管的作用。
【解答】解:
(1)针头较细,是在压力一定;
(2)因为输液时,如果没有这根“闲置”,液体就无法输入到人体中,当瓶内气压减小时。
故答案为:增大;大气压。
【点评】运用物理知识解释生活中的现象,学以致用,有利于理解所学知识,有利于培养学生分析问题解决问题的能力。
17.(2分)在中考体育训练期间,小明为了提升立定跳远的成绩,在老师指导下进行向上跳台阶练习。起跳过程中时 重力势能 。若小明质量为m,在时间t内匀速连续跳了n个台阶,每个台阶高度均为h (用已知量字母表示)。
【分析】(1)动能的大小与质量和速度有关,重力势能的大小与质量和高度有关;根据速度、高度的变化来分析动能、重力势能的变化情况,从而得出能量的转化情况;
(2)利用公式P===求小明做功的功率。
【解答】解:(1)小明起跳时,质量不变,速度减小,动能减小;
(2)在这个过程中小明克服重力做功的功率为式P===。
故答案为:重力势能;。
【点评】此题属于力学综合题,考查了动能与势能的转化、功率的计算,虽知识点多,但都属于基础,难度不大,能够根据需要灵活选择公式是解决此类问题的关键。
18.(2分)如图所示,有一斜面长L=4m,高h=2.5m。小江同学用平行于斜面向上F=150N的拉力 600 J;物体沿斜面匀速向上运动时所受的斜面摩擦力为 25 N。(忽略空气阻力)
【分析】(1)已知拉力和斜面长度根据W总=Fs求出拉力所做的功是总功;
(2)将物体从斜面底端拉到顶端所做的功是有用功,可以用W有用=Gh来计算,克服摩擦力做的功是额外功,根据W总=W有用+W额外计算出额外功W额外,再根据W额外=fs计算出摩擦力。
【解答】解:(1)已知F=150N,s=L=4m,所做的总功:W总=Fs=150N×4m=600J;
(2)G=200N,h=4.5m,所做的有用功:W有用=Gh=200N×2.7m=500J;
由W总=W有用+W额外可得,W额外=W总﹣W有用=600J﹣500J=100J,
摩擦力:f===25N。
故答案为:600;25。
【点评】本题考查了有用功、总功、额外功的计算,比较典型,计算时注意选择合适的公式,只要细心,一般不会出错。
19.(2分)如图,物体A、B通过细线绕过滑轮组相连,每个滑轮的重力为2N,物体B的体积为400cm3,当B浸没在水中时,A恰好能在水平桌面上向右做匀速直线运动,B浸没时受到的浮力为 4 N。若用力F(图中未画出)拉物体A,使物体B从水里匀速向上拉到水面上一定高度的过程中 50% 。(不计水阻力和B带出的水,不计绳重和摩擦)
【分析】(1)B浸没时排开水的体积等于B的体积,利用阿基米德原理求B受到水的浮力;
(2)B浸没时,A恰好能在水平桌面上向右做匀速直线运动,对滑轮组的拉力F1=(GB+G动﹣F浮),
由于力的作用是相互的,A受到向右的拉力等于对滑轮组的拉力,此时A物体受到水平向左的摩擦力f、水平向右的拉力F1′是一对平衡力,大小相等,据此求A物体受到水平向左的摩擦力;
不计绳重和摩擦,当B被拉到水面上,匀速向上运动时,该装置的机械效率最大,此时对滑轮组的拉力F2=×(GB+G动),
因为A物体对水平桌面的压力不变,接触面粗糙程度不变,所以摩擦力f的大小不变,此时A物体受到水平向右的拉力F2、水平向右的摩擦力f、水平向左的拉力F,可求对物体A的拉力F,最大机械效率η====。
【解答】解:(1)B浸没时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×400×10﹣6m6=4N;
(2)B浸没时,A恰好能在水平桌面上向右做匀速直线运动,
对滑轮组的拉力F1=(GB+G动﹣F浮)=×(10N+3N﹣4N)=4N,
由于力的作用是相互的,A受到向右的拉力F2′=F1=4N,
此时A物体受到水平向左的摩擦力f、水平向右的拉力F5′是一对平衡力,大小相等,
则A物体受到水平向左的摩擦力f=F1′=4N,
不计绳重和摩擦,当B被拉到水面上,该装置的机械效率最大,
此时对滑轮组的拉力F5=×(GB+G动)=×(10N+2N)=6N,
因为A物体对水平桌面的压力不变,接触面粗糙程度不变,
此时A物体受到水平向右的拉力F6、水平向右的摩擦力f、水平向左的拉力F,
对物体A的拉力:
F=F2+f=6N+6N=10N,
最大机械效率:
η=====×100%=50%。
故答案为:4;50%。
【点评】本题考查了浮力、机械效率的计算,本题的重点是摩擦力大小的判断,根据摩擦力大小的影响因素,判断出物体A向左和向右运动的摩擦力大小不变,再根据物体A做匀速直线运动,利用力的平衡力得出等式。
20.(2分)如图甲所示,用质量和体积均忽略不计的相同硬杆把长方体A和B分别固定后放入底面积为500cm2的容器中,B物体刚好浸没,其中A=0.9g/cm3,高度hA=10cm,硬杆对A的作用力为1.5N,B物体底面积SB=100cm2,高度hB=8cm,重力GB=12N,则硬杆对B物体的作用力为 4 N。把物体A、B取出,用一根不可伸长的轻质细绳连接后,重新放入水中(忽略水量损失),水面比甲图升高0.5cm,则乙图中 300 Pa。
【分析】(1)根据V=Sh求出图甲中物体B排开水的体积,利用F浮=ρgV排求出物体B受到的浮力,然后与物体B的重力相比较判断出硬杆对B物体的作用力为支持力,此时物体B受到竖直向上的浮力和硬杆对B的支持力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,根据物体B受到的合力为零求出硬杆对B物体的作用力;
(2)由图甲可知,A浸入水中的深度等于B浸入水中的深度,物体A受到的浮力F浮=ρgV排=ρgSh,物体A的重力G=mg=ρVg=ρShg,比较两者的大小判断出硬杆对A的作用力方向,此时A物体受到竖直向上的浮力、和硬杆对B的支持力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,由物体A受到的合力为零得出等式,图乙中排开水体积的增加量等于容器的底面积乘以水面上升的高度,根据F浮=ρgV排求出图乙中物体A和B受到的浮力增加量,把A和B看做整体,B对容器底部的压力等于A和B的重力之和减去它们再图甲中受到的浮力、图乙中浮力的增加量,利用p=求出B对容器底部的压强。
【解答】解:(1)图甲中,物体B排开水的体积:
V排=VB=SBhB=100cm2×8cm=800cm8=8×10﹣4m3,
物体B受到的浮力:
F浮B=ρ水gV排=1.0×102kg/m3×10N/kg×8×10﹣6m3=8N,
因GB>F浮,
所以,物体B受到竖直向上的浮力和硬杆对B的支持力,
由物体B受到的合力为零可得:F浮B+F支持B=GB,
则硬杆对B物体的作用力:
F支持B=GB﹣F浮B=12N﹣8N=4N;
(2)由图甲可知,A浸入水中的深度h=hB=8cm,
物体A受到的浮力F浮A=ρ水gV排A=ρ水gSAh,物体A的重力GA=mAg=ρAVAg=ρASAhAg,
因ρ水h=4.0g/cm3×5cm=8g/cm2,ρAhA=7.9g/cm3×10cm=3g/cm2,即ρ水h<ρAhA,
所以,F浮A﹣GA=ρ水gSAh﹣ρASAhAg=(ρ水h﹣ρAhA)gSA<0,即F浮A<GA,
则硬杆对A的作用力为支持力,其大小为2.5N,
此时A物体受到竖直向上的浮力和硬杆对A的支持力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,
由物体A受到的合力为零可得:F浮A+F支持A=GA,
图乙中,物体A和B受到的浮力增加量:
ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水gS容Δh=1.4×103kg/m3×10N/kg×500×10﹣4m2×0.5×10﹣2m=2.7N,
把A和B看做整体,则B对容器底部的压力:
F=GA+GB﹣F浮A﹣F浮B﹣ΔF浮
=F浮A+F支持A+F浮B+F支持B﹣F浮A﹣F浮B﹣ΔF浮
=F支持A+F支持B﹣ΔF浮
=1.5N+3N﹣2.5N
=7N,
B对容器底部的压强:
p===300Pa。
故答案为:6;300。
【点评】本题考查了阿基米德原理、压强定义式、重力公式、密度公式的应用等,正确的判断出甲图中杆对A和B作用力的方向是关键。
21.(1分)攀岩是年轻人非常喜欢的一种运动。如图甲是攀岩运动员拉着绳子停止在峭壁上的情景,图乙是这个时刻的简化图,请在乙图中以运动员的重心O为作用点
【分析】先明确支持力的方向和作用点,再根据力的示意图的画法作图。
【解答】解:运动员处于静止状态,受到垂直于峭壁的支持力的作用,力的示意图如图:
【点评】正确分析支持力的方向是本题的关键,画图时力的方向是易错点,值得我们注意。
22.(1分)如图甲所示为工人师傅用笤帚扫地的情景。把左手握住处视作支点,右手作用在笤帚上A点的动力为F1,请在图乙中画出动力F1的力臂L1。
【分析】力臂的画法:①确定杠杆的支点;②确定力的作用点和力的方向,画出力的作用线;③从支点向力的作用线作垂线,支点到垂足的距离就是该力的力臂。
【解答】解:由图知,O为支点,从支点O向动力F1的作用线作垂线段,即为动力臂L1。
【点评】本题考查了力臂的画法,关键是确定支点和力的作用线,从支点向力的作用线作垂线段。
三、实验题(每空1分,共22分)
23.(6分)如图是“探究小球的动能跟哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验中通过观察 木块A被撞而滑行距离的大小 来判断小球的动能大小,这种研究方法是 转换 法;
(2)让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下,目的是为了探究动能的大小与 速度 的关系;
(3)爱动脑筋的小金联想到我市严查车辆超速、超载,若利用上述器材探究车辆“超载”带来的危害,可以用质量 不同 的小球,让它们从斜面的 相同 高度静止滚下来探究(以上两空均选填“相同”或“不同”);
(4)若利用上述器材探究“摩擦力对物体运动的影响”实验,必须增加的器材是 B (填写字母序号)。
A.倾斜程度不同的斜面
B.粗糙程度不同的水平面
C.质量不同的小车
【分析】(1)本实验通过比较小球推动木块运动距离的大小,判断小球动能的大小;
(2)在探究动能大小跟速度关系时,控制质量大小不变;
(3)动能的影响因素是质量和速度,根据控制变量法的操作要求分析解答;
(4)“探究阻力对物体运动的影响”的实验,要让球在不同的阻力下运动,据此分析判断。
【解答】解:(1)实验中,通过小球推动木块运动距离的大小来反映小球动能的大小;
(2)让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下,小球的质量不变,目的是为了探究动能的大小与速度的关系;
(3)车辆超载是车辆所载货物的质量大于最大允许质量,所以要探究的是动能与质量的关系;
若利用如图的器材探究车辆“超载”带来的危害,可用不同质量的小车;
(4)若利用图所示的器材做“探究阻力对物体运动的影响”的实验,实验中需要让物体运动时所受阻力不同,所以必须增加的器材是粗糙程度不同的水平面。
故答案为:(1)木块A被撞而滑行距离的大小;转换;(3)不同;(4)B。
【点评】掌握影响动能大小的影响因素,利用控制变量法和转换法,探究动能大小跟各因素之间的关系。
24.(8分)如图是疯狂物理实验小组利用重力为0.5N的钩码来探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)挂钩码前,杠杆在图1甲所示的位置静止,此时杠杆处于 平衡 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,要想使杠杆在水平位置平衡,接下来应将杠杆两端的螺母向 左 (选填“左”或“右”)侧调节;
(2)图1乙是一个平衡的杠杆,此时若推动右侧钩码的悬线(如图1丙所示),就会发现杠杆 左端下沉 (选填“左端下沉”、“右端下沉”或“仍然平衡”)。
(3)若将右侧的钩码换成弹簧测力计进行实验,依次将弹簧测力计挂在从1到4的位置并竖直向下施加拉力,始终保持杠杆在水平位置平衡,根据表格1可知在拉力F和对应力臂L之间成 反 比。根据表格数据绘制的F和的关系图象如图2乙中①所示,如果将图2甲中左端的钩码从A位置向左移动到B位置,拉力F和的关系图象应该是 ② 。(选填“②”、“③”或“④”)。
F/N
6
3
2
1.5
L/cm
5
10
15
20
(4)小星同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是该小组利用图3所示的装置进行探究,在杠杆中点O处挂上2个钩码,用已经调零的弹簧测力计在C点处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为 2.3 N。将弹簧测力计的拉力记为动力F1,钩码处绳子拉力记为阻力F2,多次改变动力作用点的位置进行实验发现:当杠杆水平平衡时,F1L1总是 大于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)F2L2,其原因可能是 杠杆自重对杠杆平衡有影响 。
【分析】(1)杠杆的平衡状态:静止或匀速转动;要使杠杆在水平位置平衡,调节平衡时将平衡螺母向上翘的一端移动;
(2)推动右侧钩码的悬线,会改变力的方向,从而改变力的力臂,破坏杠杆平衡;
(3)根据杠杆平衡条件分析判断;
(4)根据测力计的分度值和指针位置读数;杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,据此结合题意进行解答。
【解答】解(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止;
由图甲知,杠杆的左端较高,使杠杆保持水平并静止;
(2)图乙中支点在中心时,杠杆平衡左L左=F右L右,图丙中改变了右侧拉力的力臂,使右侧拉力的力臂变小,所以此时F左L左<F右L右,故左端下沉;
(3)根据杠杆平衡条件F1L1=FL,左边钩码重力与力臂的乘积不变即F8L1不变,弹簧测力计对杠杆的拉力F=,故弹簧测力计的示数会逐渐变小;
将图2甲中左端的钩码从A位置向左移动到B位置,即力臂增大,拉力变大,
因为根据表格数据绘制的F和的关系图象如图6乙中①所示,拉力F和;
(4)由图丁可知,测力计的分度值为0.6N;
由图丁可知,支点在杠杆的左端1,钩码处绳子拉力为阻力F2,因杠杆自身是受重力作用的,即杠杆的重力也是阻力(杠杆自重对杠杆平衡有影响),F4L1总是大于F2L4。
故答案为:(1)平衡;左;(2)左端下沉;②;(4)2.3;杠杆自重对杠杆平衡有影响。
【点评】本题是探究杠杆平衡条件的实验,考查了对杠杆平衡的理解、如何调节杠杆的平衡以及杠杆平衡条件的应用等知识,难度适中。
25.(8分)端午假期间,小翔在嘉陵江边玩耍时捡到一个漂亮的石块,准备在实验室测定它的密度。
(1)他先将天平放在水平桌面上,移动游码至标尺左端 零刻度线 处,并调节平衡螺母直至天平平衡。
(2)用调好的天平测石块的质量,当盘中所加砝码和游码位置如图甲所示时,天平平衡 38.4 g,在量筒内装有一定量的水,该石块放入前、后的情况如图乙所示 15 cm3,此石块的密度是 2.56×103 kg/m3。
(3)小翔利用实验室的两个圆柱形塑料块A、B和滑轮,自制了一个测量液体密度的密度计。如图丙所示,在容器里装入待测液体,置于滑轮上(不计绳重和摩擦)。已知A、B质量分别为100g、50g2,高度为10cm。柱体A从底到顶有高度刻度(如图丁),只将A浸入不同液体中,当A、B静止后3应该标在A的 5 cm刻度线处。该装置能测出的最小液体密度为 0.5 g/cm3,该密度计的密度刻度分布 均匀 (选填“均匀”或“不均匀”)。如果该密度计使用一段时间后,B有缺损,用此密度计测出液体密度比真实密度 偏小 (选填“偏大”、“偏小”或“相同”)
【分析】(1)使用天平之前,首先把天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的零刻度线处;
(2)物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值;
石子的体积应等于水和石子的总体积减去水的体积;读数时以凹液面的底部为准;
根据密度公式ρ=求出金属块的密度;
(3)设A浸入水的深度为(在液面对应A上的高度刻度为)h1,A处于静止状态时受到的浮力和细线的拉力与A的重力平衡,结合阿基米德原理列出等式,F浮+F拉=GA=mAg,即ρ水gSAh1+mBg=mAg,即可求出;
当A浸入液体的深度最大为h2=10cm=0.1m时,液体的密度最小,同理结合上面的等式即可求出液体密度;
根据称重法测浮力和阿基米德原理求出弹簧测力计示数与液体密度之间的函数关系,由此可得出该密度计刻度分布是否均匀;
当B有缺损,会导致B的实际质量偏小,但是计算时仍用原来B的质量计算,即计算时用到的mB比实际质量偏大,据此分析。
【解答】解:(1)使用天平之前,首先把天平放在水平桌面上;
(2)由图1甲知,天平标尺上的分度值为0.6g;
由图1乙知,量筒的分度值1mL水=30mL=30cm4,
量筒中水和石子的总体积为:V总=45mL=45cm3,
石子的体积为:V=V总﹣V水=45cm3﹣30cm6=15cm3;
石子的密度为:ρ===2.56g/cm3=7.56×103kg/m3;
(3)将A浸入水中,当A,设A浸入水的深度为(在液面对应A上的高度刻度为)h2,则A受到的浮力为F浮=ρ水gV排=ρ水gSAh1,
根据定滑轮使用时不能省力可知,A受到细线的拉力等于B的重力F拉=GB=mBg,
A处于静止状态,受到的浮力和细线的拉力与A的重力平衡,
即F浮+F拉=GA=mAg,
即ρ水gSAh1+mBg=mAg,
所以A浸入水的深度为:h5===0.05m=5cm,
即6g/cm3应该标在A的5cm刻度线处;
当A浸入液体的深度最大为h6=10cm=0.1m时,液体的密度最小,
同理当A处于静止状态时,可推出ρ液gSAh7+mBg=mAg,
液体密度为:ρ液===500kg/m2=0.5g/cm5;
合金块浸没在液体中时圆柱形塑料块受到的浮力为F浮=ρ液gV排,
由称重法测浮力可知圆柱形塑料块浸没在液体中时圆柱形塑料块受到的浮力F浮=G合金﹣F拉,
所以弹簧测力计示数与液体密度之间的函数关系是F拉=G合金﹣ρ液gV排,由于合金块的重力G合金、g、V排是定值,所以液体密度与弹簧测力计示数之间的函数关系是一次函数,该密度计刻度分布是均匀的;
如果该密度计使用一段时间后,B有缺损,但是计算时仍用原来B的质量计算B比实际质量偏大,根据ρ液=计算出液体的密度会偏小。
故答案为:(1)零刻度线;(2)38.4;8.56×103;(3)5;2.5;偏小。
【点评】(1)掌握天平的正确使用和注意事项;
(2)测量固体密度的实验是初中物理重要的实验,从天平的使用、物体质量的测量、体积的测量、密度的计算等方面进行考查。
四、计算题
26.(6分)万众瞩目的2022年世界杯在卡塔尔举办,由中国企业建造的卢塞尔体育场既是卡塔尔的国家名片,也是中国基建实力在海外的强大体现。如图是中国基建队的一辆质量为11t的流动式混凝土搅拌车,且已知轮胎与地面总接触面积为0.8m2,该车行驶过程中阻力是车总重的0.03倍,求:
(1)满载时的搅拌车静止在水平地面上,对地面的压强;
(2)满载时的搅拌车匀速行驶时,该车受到的牵引力。
【分析】(1)根据G=mg算出重力;水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,由p=计算搅拌车对地面的压强;
(2)根据G=mg计算满载时的搅拌车的总重力,根据题意计算搅拌车匀速直线运动时受到的摩擦力,因为搅拌车匀速直线运动,处于平衡状态,摩擦力和牵引力是一对平衡力,根据二力平衡知识判断牵引力。
【解答】解:(1)满载时的搅拌车的总质量为m=m车+m货=11t+13t=24t=2.4×102kg,
满载时的搅拌车对地面的压强p===5×105Pa;
(2)满载时的搅拌车的总重力G=mg=2.5×104kg×10N/kg=2.6×105N,
搅拌车匀速直线运动时受到的摩擦力f=0.03G=8.03×2.4×106N=7200N,
因为搅拌车匀速直线运动,处于平衡状态,所以牵引力F=f=7200N。
答:(1)满载时的搅拌车静止在水平地面上,对地面的压强为3×105Pa;
(2)搅拌车匀速行驶时,该车所受的牵引力为7200N。
【点评】本题考查了压强公式、功率的公式、重力公式的掌握和运用,要求灵活运用所学公式,还要注意计算中各物理量单位要统一。
27.(8分)如图甲所示,质量为40kg的小荣同学站在高台上竖直向上匀速拉动绳子,脚与地面的总接触面积为0.04m2,现改变G物,计算并绘出机械效率η与G物的关系图象如图乙所示,不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮的重力G动;
(2)当G物=120N时,若此时的拉力的功率为15W,则物体上升的速度;
(3)若人站的位置能承受的最大压强为12500Pa,则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率。
【分析】(1)不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%,则动滑轮重G动=﹣G物;
(2)图乙中连接动滑轮的绳子股数n=3,不计绳重和摩擦,根据F′=×(G物′+G动)计算此时的拉力,因为功率P===Fv,所以根据v′=计算拉力的速度,物体上升的速度v物′=v′;
(3)当人站的位置承受的压强最大时,人对地面的压力最大,根据F压=pS计算,地面对人的支持力和人对地面的压力是相互作用力,大小相等,根据G=mg计算人的重力,人对绳的最大拉力F″=F支﹣G人,物体的最大重力G″=nF″﹣G动,滑轮组的最大机械效率根据η″=×100%计算。
【解答】解:(1)不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率η=×100%=×100%动=﹣G物,
由图乙可知动滑轮的重力G动=﹣G物=﹣120N=30N;
(2)图乙中连接动滑轮的绳子股数n=3,不计绳重和摩擦物′=120N时,此时的拉力F′=物′+G动)=×(120N+30N)=50N,
因为功率P===Fv,
所以拉力的速度v′===0.6m/s,
物体上升的速度v物′=v′=;
(3)当人站的位置承受的压强为12500Pa时,人对地面的压力F压=pS=12500Pa×0.04m2=500N,
地面对人的支持力和人对地面的压力是相互作用力,则F支=F压=500N,
人的重力G人=m人g=40kg×10N/kg=400N,
人对绳的最大拉力F″=F支﹣G人=500N﹣400N=100N,
物体的最大重力G″=nF″﹣G动=4×100N﹣30N=270N,
滑轮组的最大机械效率η″=×100%=。
答:(1)动滑轮的重力G动=30N;
(2)当G物=120N时,若此时的拉力的功率为15W;
(3)若人站的位置能承受的最大压强为12500Pa,则该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为90%。
【点评】本题考查了滑轮组的相关计算,能够得出η=×100%,是解答本题的关键。
28.(8分)小海在游览一造船厂时发现,在一个船坞内常常将潜艇模型浸没在水中,用细绳将它的底部和船坞底部竖直相连,如图甲所示。回家后,小海制作了一个如图乙所示的简化版模型,置于水平地面上,底面积为400cm2;潜艇模型简化为一个底面积为250cm2,高为10cm的钢制空心长方体A。容器底部和潜艇模型A一根细绳相连(A上表面与水面平行)。此时A的上表面到水面的距离为1cm,细绳对A的拉力为9N(已知ρ钢=8g/cm3)。求:
(1)潜艇模型A所受的浮力;
(2)潜艇模型A空心部分的体积;
(3)若潜艇模型A从容器中吸入水,当细绳的拉力变为3N时,潜艇吸入水的质量是多少?
【分析】(1)先求出模型A的体积,根据阿基米德原理求出潜艇模型A所受的浮力;
(2)模型A静止在水中时,受竖直向下的重力、拉力及竖直向上的浮力,据此可求出模型A的重力,从而可求出所用材料钢的体积和空心部分的体积;
(3)若潜艇模型A从容器中吸入水,当细绳的拉力变为3N时,根据平衡力可求出吸入水的重力,从而求出吸入水的质量。
【解答】解:(1)模型A的体积为:VA=250cm2×10cm=2500cm3,
则潜艇模型A所受的浮力为:F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=8.0×103kg/m3×10N/kg×2500×10﹣6m3=25N;
(2)模型A静止在水中时,受竖直向下的重力,则模型A的重力为:
GA=F浮﹣F=25N﹣8N=16N,
由G=mg=ρVg可知,所用材料钢的体积为:
V'===8.2×10﹣3m2=200cm3,
潜艇模型A空心部分的体积为:V空=VA﹣V'=2500cm3﹣200cm8=2300cm3;
(3)若潜艇模型A从容器中吸入水,当细绳的拉力变为3N时
G水=F浮﹣F'﹣GA=25N﹣6N﹣16N=6N,
则吸入水的质量为:m水===4.6kg。
答:(1)潜艇模型A所受的浮力为25N;
(2)潜艇模型A空心部分的体积为2300cm3;
(3)若潜艇模型A从容器中吸入水,当细绳的拉力变为5N时。
【点评】本题主要考查了浮力的计算及阿基米德原理的应用,难度不大。
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