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试卷4 专项四
机械与人 小粒子与大宇宙
测试时间:60 分钟 测试总分:70 分
题 号 一 二 三 四 五 总 分
得 分
一、填空题(本题共 6 小题,每空 1 分,共 14 分)
1.(2023·陕西西安期中)2023 年杭州亚运会,中国跳水队获得全部金牌。 如图所示,
运动员在跳水前先用力下压跳板,而后反弹时跳板的 能转化为运动员的
能,以便利用跳板让自己上升得更高。 运动员离开跳板继续上升的过程中,
跳板对运动员 (选填“做功”或“不做功”)。
2.小龙背着质量为 3 kg 的书包从一楼上到三楼,又沿着走廊水平走了 5 m 到达教室。 如果每层
楼高 3 m,则小龙对书包做的功为 J。 若整个过程中小龙总共做功 3 780 J,则小龙自
身的质量为 kg。 (g 取 10 N / kg)
3.如图所示的是一种独轮推车。 在车斗里装满沙后,双手竖直向上提起把手,抬起车仅使车轮
着地,此时独轮推车相当于 杠杆;竖直向上提起把手时,手越靠近末端,需要的力
越 。
第 3 题图
第 4 题图
第 5 题图
4.(2023·河南周口期中)如图是工人在建筑工地上利用滑轮提升物料所设计的甲、乙两种方
案。 根据滑轮的工作特点可知,使用甲方案中的滑轮优点是可以改变动力的 ;使用
乙方案中的滑轮优点是可以 。
5.利用如图所示的滑轮组提升重物,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,已知动滑轮的总质量为 m,
物体匀速上升过程中绳子自由端的拉力为 F,该滑轮组的机械效率是 (用已
知量的字母表示)。 用此滑轮组先后提升不同重量的物体,被提升物体的重力越大,机械效率
越 。
6.煮茶叶蛋的时候,鸡蛋很快就变咸了,这说明分子热运动与 有关。 在公共场所请勿
吸烟,是因为烟雾有 现象,烟雾分子会一直不停地做 。
二、选择题(本题共 8 小题,每小题 2 分,共 16 分。 第 7~12 题每小题只有一个选项符合题目要求;第 13~14
题每小题有两个选项符合题目要求,全部选对得 2 分,选对但不全的得 1 分,有错选的得 0 分)
7.(2023·江苏宿迁期中)小华在班级值日时,经历了如下过程:①她用力拖动讲桌,未能拖动;②她又用力
搬起板凳,将板凳放到了课桌上;③她跳起来擦黑板;④她抱着书,从教室前走到了教室后面。 下列说法
正确的是 ( )
A.①中小华对讲桌做了功 B.②中小华对板凳做了功
C.③中她没有克服自身重力做功 D.④中她对书做了功
8.一辆汽车做直线运动,t1 s 末关闭发动机,t2 s 末静止,其 v-t 图像如图所示。 图中 α<β,若汽车牵引力做功
为 W,平均功率为 P,汽车加速过程和减速过程中克服摩擦力做功分别为 W1 和 W2,平均功率分别为 P1、
P2,则下列判断错误的是 ( )
A.W=W1+W2 B.W1>W2 C.P=P1 D.P1 =P2
第 8 题图
第 9 题图
第 10 题图
9.如图所示为可伸缩拉杆行李箱,其拉杆 OA 可视为绕 O 点转动的杠杆。 力 F 作用于拉杆手柄,若使行李箱
始终保持在图中位置静止,下列说法正确的是 ( )
A.缩短拉杆 OA,力 F 减小 B.将 F 转至 1 位置,力 F 减小
C.将 F 转至 2 位置,力 F 减小 D.力 F 分别在 1、2 位置时,其大小相同
10.如图,动滑轮重 4 N,所吊起重物 B 重为 20 N,物体 A 重 100 N。 此时物体 B 恰好以 0.5 m / s 的速度匀速
下降,要使物体 B 以 1 m / s 的速度匀速上升,则物体 A 的速度以及所受外力大小和方向正确的是(不计
绳重与滑轮的摩擦) ( )
A.物体速度为 3 m / s,所受外力大小为 8 N,方向向左
B.物体速度为 3 m / s,所受外力大小为 16 N,方向向左
C.物体速度为 2 m / s,所受外力大小为 8 N,方向向右
D.物体速度为 3 m / s,所受外力大小为 24 N,方向向左
11.如图所示,借助滑轮用甲、乙两种方式匀速提升同一重物,下列说法正确的是(不计绳重和摩擦) ( )
甲 乙
A.甲图中,滑轮质量越小,机械效率越低
B.乙图中,F2 竖直向下时最省力
C.两图中,重物上升的距离均等于绳末端移动距离
D.将物体提升相同高度,F1 做的功大于 F2 做的功
12.有关分子的下列说法正确的是 ( )
A.装满石子的瓶子还可装进许多细沙,说明分子之间有间隙
B.水能自由流动,是因为水分子间没有吸引力
C.当温度降到 0 ℃时,分子就不再做无规则运动
D.温度越高扩散现象进行得越快,说明分子热运动的剧烈程度跟温度有关
13.(2023·河南信阳三模)(双选)如图所示为环卫工人用笤帚扫地的情景,下列说法正确的是
( )
A.若把左手握处视为支点,笤帚属于省力杠杆
B.若把左手握处视作支点,扫地时可以省距离
C.若把右手握处视作支点,笤帚属于省力杠杆
D.用力下压笤帚,可以增大地面受到的摩擦力
第 13 题图
第 14 题图
14.(2023·四川成都模拟)(双选)如图所示的装置,甲、乙分别表示两个滑轮组,连接滑轮和物
体的细绳相同,绳子能承受的最大拉力为 500 N,物块重为 200 N,动滑轮重为 20 N,当甲的绳
自由端拉力为 400 N,乙的绳自由端拉力为 150 N 时,物块以 0.2 m / s 匀速水平向左移动;当
甲的绳端拉力为 340 N,乙的绳端拉力为 F乙时,物块处于静止状态,且物块与地面之间的摩
擦力为 0 N,物块与水平地面粗糙程度均匀,忽略绳重及滑轮转轴摩擦,则下列说法正确的是
( )
A.物块与地面之间的滑动摩擦力为 120 N
B.物块以 0.2 m / s 匀速向右移动,乙绳端拉力的最小功率为 14 W
C.F乙 = 260 N
D.物块匀速移动时,乙的最大机械效率为 96.2%
三、作图题(本题共 2 小题,每小题 2 分,共 4 分)
15.(2023·江苏苏州月考)如图所示,轻质衣架搭着一条毛巾,要使其保持水平平衡,请在 A 点
画出应施加的最小力 F 与力臂 l。
70
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16.在图中画出最省力的绳子的绕法。
四、实验探究题(本题共 3 小题,第 17 题 6 分,第 18 题 5 分,第 19 题 7 分,共 18 分)
17.居家学习期间,小明用一根粗细不均匀的筷子、刻度尺、细线、螺母、带盖塑料小瓶、水,制作
杠杆密度计测量酒精消毒液的密度。 测量过程如下:
甲
乙
丙
(1)将带盖的小瓶系在筷子的细端 P 处,用细线把筷子悬挂起来,调整系细线的位置 O,使筷
子在水平位置平衡,如图甲所示。 这样做的目的是 。
(2)保持 P、O 的位置不变,在塑料小瓶中加满水,盖好盖子,调整螺母到 A 点时,筷子在水平
位置平衡,如图乙所示,测得 OP、OA 的长度分别为 2.00 cm、10.00 cm。
(3)把瓶中的水倒干净,加满消毒液,盖好盖子,调整螺母到 B 点时,筷子又在水平位置平衡,
如图丙所示,测得 OB 的长度为 8.70 cm,则消毒液的密度 ρ消毒液 = kg / m3(ρ水 = 1.0
×103 kg / m3)。
(4)若小明在步骤(3)中,出现下列两种情况:
①瓶中没有加满消毒液就盖好盖子,调整螺母位置使筷子水平平衡,测得 OB 的值,则测
得消毒液的密度 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
②瓶中加满消毒液并盖好盖子,调整螺母位置,但在筷子右端偏高时就测出了 OB 的值,
则测得消毒液的密度 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)小明要给自己制作的杠杆密度计标刻度值,则 A 处应标 g / cm3,然后从 A 向左、
向右标注,每隔 0.1 cm,密度变化 g / cm3。
18.(2023·广西南宁期末)小明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”。
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。
甲
乙
丙
(1)本实验通过观察木块 C 判断小球动能的大小。
(2)根据乙、丙两图所示的探究过程,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
(选填“速度”“高度”或“质量”)有关。
(3)根据 两图所示的探究过程,可得出结论:小球的动能大小与质量有关。
(4)若水平面绝对光滑,本实验 (选填“能”或“不能”)达到探究目的,原因是
。
19.小军“探究动滑轮的机械效率”的主要实验步骤如下:
①按图甲所示装置组装实验器材,标出钩码和绳子自由端的位置,分别为 A 和 B;
②用弹簧测力计缓慢竖直拉动绳子自由端,使物体从 A 位置匀速升高到 A′位置,钩码上升的高度为 h;
③匀速提升物体过程中,弹簧测力计的拉力为 F,绳子自由端从 B 位置移动到 B′位置,绳子自由端移动
的距离为 s;
④计算出滑轮组的机械效率 η。
甲
乙
(1)小军的实验原理是 。
(2)实验中物体重 G物 =6.8 N,其余测量数值如图乙所示,则小军所做的有用功 W有用为 J,滑轮组的机
械效率 η 为 %。
(3)小明建议弹簧测力计静止时再读出拉力 F 的大小,可以使读数更准确,你认为小明的建议
(选填“合理”或“不合理”)。
(4)若要提高动滑轮的机械效率,请你写出一条可行的方法 ,你的理由是
。
(5)小军还发现,尽管使用动滑轮匀速提升物体会省力,但与用手直接匀速提升物体相比,他还要多做
功,也就是说使用动滑轮 (选填“省功”或“不省功”)。
五、综合应用题(本题共 2小题,第 20题 9分,第 21题 9分,共 18分)
20.在体育中考跳绳训练中,小华体重 50 kg,1 分钟内跳绳 192 次,每次跳起的高度约为 0.05 m,求:
(g 取 10 N / kg,忽略绳子自重)
(1)小华的重力;
(2)小华跳绳 1 分钟内克服重力做的功;
(3)小华跳绳的功率。
21.为改善寄宿学校学生的住宿条件,政府部门于今年为学校新盖学生宿舍楼,在施工期间,由于
建筑工人操作不当,导致运送建筑材料的升降机故障无法正常使用,为了不耽搁工期,建筑工
人决定采用如图所示的滑轮组,将建筑材料由地面运送至高处。 现有一个底面积 100 cm2 的建
筑材料静止在水平地面上,对地面的压强为 2×104 Pa,在拉力 F= 150 N 的作用下,通过滑轮组
在 10 s 内将物体匀速竖直提升 6 m,不计绳重和摩擦。 求:(g 取 10 N / kg)
(1)拉力 F 的功率;
(2)建筑材料的质量;
(3)此滑轮组的机械效率。
80
V蛋 =V1-V水 = 150 cm3-100 cm3 = 50 cm3
鸡蛋的密度
ρ蛋 =
m蛋
V蛋
= 55 g
50 cm3
= 1.1 g / cm3
(3)量杯中盐水的质量
m盐水 =m水+m盐 = 100 g+14.4 g = 114.4 g
量杯中盐水的体积
V盐水 =V2-V蛋 = 154 cm3-50 cm3 = 104 cm3
量杯中盐水的密度
ρ盐水 =
m盐水
V盐水
= 114.4 g
104 cm3
= 1.1 g / cm3
因为 ρ蛋 = ρ盐水,所以小雨的猜想是正确的。
答:略。
21.解:(1)由 ρ= m
V
可知此瓶纯净水的质量
m= ρV= 1.0×103 kg / m3×550×10-6 m3 = 0.55 kg
则纯净水的重力为
G=mg= 0.55 kg×10 N / kg = 5.5 N
由于轻薄透明的塑料瓶处于漂浮状态,则瓶受到
的浮力为 F浮 =G= 5.5 N;
(2)由题可知,塑料瓶排开水的体积
V排 = V瓶 - V露 = 550 mL - 50 mL = 500 mL = 5 ×
10-4m3
由 F浮 = ρ液 gV排 可得湖水的密度
ρ湖水 =
F浮
gV排
= 5.5 N
10 N / kg×5×10-4m3
= 1.1×103 kg / m3
(3)潜伏在湖底的湟鱼所受湖水的压强为
p=ρ湖水gh=1.1×103 kg / m3×10 N/ kg×5 m=5.5×104 Pa
答:略。
专项四 机械与人 小粒子与大宇宙
1.弹性势 机械 不做功
2.180 60
3.省力 小
4.方向 省力
5.(1-mg
4F
)×100% 高
6.温度 扩散 无规则运动
7.B
8.C 【解析】由图像可知,该汽车最初的动能为 0,
最终的动能也为 0,由功能关系可知 W=W1+W2,即
加速过程牵引力做的功等于整个过程中克服摩擦
力做的功,故 A 正确;由图像可知,加速过程的路
程大于减速过程的路程,因为摩擦力不变,所以加
速时克服摩擦力做的功大于减速时克服摩擦力做
的功,即 W1>W2,故 B 正确;0~ t1 时间内,汽车做加
速运动,则 F牵 > f,在加速阶段牵引力做功为 W =
F牵 s,克服摩擦力做功为 W1 = fs,所以 W>W1,而加
速阶段的时间 t 一定,由 P = W
t
可知 P>P1,故 C 错
误;因为加速和减速过程中,平均速度相等(等于
1
2
v1),摩擦力不变,由 P = Fv 可知,克服摩擦力做
功的功率相等,即 P1 =P2,故 D 正确。 故选 C。
9.B 【解析】缩短拉杆 OA,力 F 会向右移动,根据力
臂的定义可知,此时 F 的力臂变小,即动力臂变
小,在阻力、阻力臂不变的情况下,根据杠杆的平
衡条件可知,动力 F 增大,故 A 错误;将 F 转至 1
位置,根据力臂的定义可知,此时动力臂变大,根
据杠杆的平衡条件可知,动力 F 减小;将 F 转至 2
位置,根据力臂的定义可知,此时动力臂变小,根
据杠杆的平衡条件可知,动力 F 变大,所以力 F 分
别在 1、2 位置时的大小是不相同的,故 B 正确,CD
错误。 故选 B。
10.B 【解析】从图中可知,绳子的有效股数为 3,此
时物体 B 恰好以 0.5 m / s 的速度匀速下降(不计
绳重和滑轮的摩擦),则绳子的拉力 F = 1
3
×(GB+
G动)=
1
3
×(20 N+4 N)= 8 N,物体 B 匀速下降,则
物体 A 匀速运动,由二力平衡条件可知,物体 A
所受摩擦力 f =F = 8 N。 要使物体 B 以 1 m / s 的
速度匀速上升,物体 A 运动速度 v= 3vB = 3×1 m / s
= 3 m / s。 物体 A 对地面的压力和接触面的粗糙
程度不变,则物体 A 所受的摩擦力仍为 8 N,绳子
对 A 的拉力 F1 = f = 8 N。 对 A 受力分析,水平方
向上受到水平向右的拉力 F1、摩擦力 f 和水平向
左拉动 A 的力 FA的作用,且处于平衡状态,故水
平向左拉动 A 的力 FA =F1+f= 8 N+8 N= 16 N,故
B 符合题意,ACD 不符合题意。 故选 B。
11.D 【解析】 不计摩擦及绳重,根据 η =
W有
W总
=
Gh
(G+G动)h
= G
G+G动
可知,滑轮质量越小,机械效率
越高,故 A 错误;使用定滑轮能改变力的方向,但
不能改变力的大小,故 B 错误;定滑轮提升物体
时,绳子末端移动的距离 s乙 = h,用动滑轮提升物
体时,绳子末端移动的距离 s甲 = 2h,所以 s甲>s乙,
故 C 错误;两物体的重力相同,提升相同高度,由
W有用 =Gh 可知,甲、乙装置所做的有用功相同,不
计绳重和绳与滑轮间的摩擦,乙做的总功等于有
用功,即 W乙总 =W乙有,用甲装置提重物时,需提起
动滑轮做额外功,即 W甲总 =W甲有+W动,所以 W甲总>
W乙总,即手的拉力 F1 做的功大于 F2 做的功,故 D
正确。 故选 D。
12.D 13.BD
14.AD 【解析】忽略绳重及滑轮转轴摩擦,物块以
0.2 m / s 匀速水平向左移动时,物体处于平衡状
态,甲滑轮组对物体向左的拉力 F1 =F甲 = 400 N,
40
乙滑轮组对物体向右的拉力为 F2,有 2F乙 = F2 +
G动,所以 F2 = 2F乙-G动 = 2×150 N-20 N = 280 N,
处于平衡状态,所以有 F1 =F2+f,则物块与地面之
间的滑动摩擦力 f = F1 - F2 = 400 N - 280 N =
120 N,故 A 正确;物块以 0.2 m / s 匀速向右移动
时,受到水平地面的摩擦力水平向左,此时甲滑
轮组对物体拉力 F1、水平地面对它的摩擦力 f 与
乙滑轮组对物体拉力 F2 平衡,即 F1 +f = F2,当甲
滑轮组对物体拉力 F1 = 0 时,乙滑轮组对物体拉
力 F2 最小,所以 F2小 = f= 120 N,则乙绳端的最小
拉力 F乙 小 =
1
2
(F2小 +G动)=
1
2
×(120 N+20 N)=
70 N,乙绳端拉力的最小功率 P = W
t
=
F乙 小 s绳
t
=
F乙 小 v绳 =F乙 小×2v物 = 70 N×2×0.2 m / s = 28 W,故
B 错误;物块处于静止状态,且物块与地面之间的
摩擦力为 0 N 时,物体受到甲、乙滑轮组的拉力平
衡,此时 F1 =F甲 = 340 N,则有 F2 =F1 = 340 N,此
时乙的绳端拉力 F乙 =
1
2
(F2+G动)=
1
2
×(340 N+
20 N)= 180 N,故 C 错误;当乙滑轮组拉物体的
力达到最大500 N时,乙滑轮组的机械效率达到
最大值,有 η =
W有
W总
=
W有
W有+W额
=
F最大s物
F最大s物+G动 s物
=
F最大
F最大+G动
= 500 N
500 N+20 N
×100%≈96.2%,故 D 正
确。 故选 AD。
15.
16.
17.(1)防止筷子和带盖瓶子的重力对杠杆平衡产生
影响
(3)0.87×103 (4)偏小 偏小
(5)1 0.01
18.(1)移动的距离
(2)速度
(3)甲、乙
(4)不能 木块 C 将做匀速直线运动
19.(1) η=
W有
W总
×100% =Gh
Fs
×100%
(2)0.68 85
(3)不合理
(4)给动滑轮加润滑油 润滑油可以减小摩擦,
从而减少额外功
(5)不省功
20.解:(1)小华的重力
G=mg= 50 kg×10 N / kg = 500 N
(2)小华跳绳 1 分钟内克服重力做功
W=Ghn= 500 N×0.05 m×192= 4 800 J
(3)小华跳绳的功率
P= W
t
= 4 800 J
60 s
= 80 W
答:略。
21.解:(1)由图知,由 2 段绳子吊着动滑轮,则绳子
自由端移动的距离
s= 2h= 2×6 m= 12 m
拉力做的功
W总 =Fs= 150 N×12 m= 1 800 J
拉力 F 的功率
P=
W总
t
= 1 800 J
10 s
= 180 W
(2)由 p= F
S
知,建筑材料对地面的压力
F= pS= 2×104 Pa×100×10-4 m2 = 200 N
在水平地面上,建筑材料对地面的压力大小等于
它的重力,则建筑材料的重力 G =F = 200 N,由 G
=mg 可知,建筑材料的质量
m= G
g
= 200 N
10 N / kg
= 20 kg
(3)拉力做的有用功
W有用 =Gh= 200 N×6 m= 1 200 J
此滑轮组的机械效率
η=
W有用
W总
×100% = 1 200 J
1 800 J
×100% = 66.7%
答:略。
南阳市宛城区 2022—2023 学年春期
期末质量评估检测试卷
1.间隙 无规则运动
2.减小 3.2×106
3.等于 下沉 向下
4.方向 力 靠近
5.弹性势能 重力势能
6.(1)深度越深 (2)乙
7.D 8.B 9.C 10.A 11.B
12.B 【解析】根据表格中的数据,利用公式 ρ = m
V
计算可知,三个小球的密度分别为: ρ甲 =
m甲
V甲
=
30 g
60 cm3
= 0.5 g / cm3,ρ乙 =
m乙
V乙
= 40 g
50 cm3
= 0.8 g / cm3,
ρ丙 =
m丙
V丙
= 50 g
20 cm3
= 2.5 g / cm3;甲、乙的密度小于
水的密度,所以甲、乙都漂浮在水面,根据物体的
50