内容正文:
陕师大附中初2025届初三(上)开学摸底练习物理试题
(总分:100分时间:90min)
第一部分选择题(共30分)
一、选择题(共15个小题,每题2分,计30分,每题只有一个正确选项)
1. 央行发行的国庆纪念币是由印模经过专用工具的钻、磨、刻等工艺加工而成的。印模在加工过程中,没有发生变化的物理量是( )
A. 体积 B. 质量 C. 密度 D. 重力
2. 如图所示的是中国馆的效果图。据悉,中国馆和北京奥运场馆“鸟巢”一样,都采用了太阳能光伏技术,其中要用到“超白玻璃”,这种特殊材料具有较好的( )
A. 保暖性能 B. 导电性能
C. 保洁性能 D. 透光性能
3. “向物质世界的两极进军”的历程中,人们对两极世界有很多说法,下列四种说法中不正确的是( )
A. 气体容易被压缩说明分子间存在引力
B. 宇宙是一个有层次的天体结构系统
C. 香气扑鼻可以作为分子运动的证据
D. 根据摩擦起电现象推测原子是由更小的微粒组成的
4. 下列都是在《物理》学习中的实验,用来说明大气压强存在的是( )
A. 筷子提米 B. 覆杯实验
C. 向两球之间吹气 D. 裂桶实验
5. 墙壁上的壁虎(如图所示)缓慢向上爬行,将壁虎看成一个整体,根据力的相互作用原理,使壁虎向上爬行的力的施力物体是
A. 壁虎 B. 墙壁 C. 地球 D. 空气
6. 如图所示现象中,属于利用惯性的是( )
A. 乘客向前倾倒 B. 树上苹果掉下来
C. 重物下面垫滚木 D. 松动锤头套在锤柄上
7. 如图是世界杯足球比赛过程中运动员踢足球的情景,下列分析正确的是( )
A. 踢足球时,球对脚没有作用力 B. 足球在空中飞行时不再受到脚的作用力
C. 足球在空中继续运动是由于受惯性的作用 D. 脚对足球的力和足球的重力是一对平衡力
8. 石块和一玩具气球(气球内充有空气)捆在一起,浸没在水中下沉,它们在水中下沉的过程中,受到的浮力将( )
A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 不变 D. 先减小后增大
9. 用推拉注射器活塞的方法可以检查如图装置的气密性,当缓慢向外拉动活塞时,若装置气密性良好,则观察到( )
A. 长颈漏斗下端管口产生气泡 B. 注射器内有液体
C. 长颈漏斗内液面上升 D. 瓶中液面明显上升
10. 如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体.不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是
A. 20N B. 25N C. 30N D. 35N
11. 12如图所示,将体积相同的物体G1、G2分别挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡状态.若将两个物体G1、G2同时浸没在水中,则
A. 杠杆仍能保持平衡 B. 杠杆不能平衡,A端下沉
C. 杠杆不能平衡,B端下沉 D. 无法确定杠杆的状态
12. 如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是( )
A. B.
C. D.
13. 如图所示,不计滑轮质量及转动摩擦,当水平拉力F=30N时,物体m恰能沿水平作匀速运动.则地面对物体m的阻力f大小是
A. 15N B. 30N C. 60N D. 无法判断
14. 如图所示,在大小为500N的拉力F作用下,滑轮组将800N的重物提升了lm,在此过程中( )
A. 做的有用功是500 J
B. 做的总功是800 J
C. 滑轮组的机械效率是62.5%
D. 滑轮组的机械效率是80%
15. 如图所示,物体在水平面上做匀速直线运动,拉力F=60N,该装置的机械效率为70%,则物体受到的摩擦力大小是( )
A. 60N B. 180N C. 126N D. 257.1N
第二部分非选择题(共70分)
二、填空与作图题(共11个小题,每空1分,每图2分,计30分)
16. 俗话说“鸡蛋碰石头”,鸡蛋碰石头的结局通常是鸡蛋被碰破,而石头却完好。从物理学的角度来看,鸡蛋壳的________(硬度/延展性/密度)不及石头,假如用鸡蛋和石头相碰撞,鸡蛋对石头的力________(大于/等于/小于)石头对鸡蛋的力。
17. 早在600年前,我国明代航海家郑和就从南京开始了下西洋的壮举。郑和使用的名为“宝船”的大帆船从长江驶入海洋时,若船上载重不变,根据___________可知,船所受到的浮力___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。进一步分析可知,船体排开水的体积_________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
18. 用20N的力握住5N重的油瓶竖直悬空静止不动,手与油瓶之间摩擦力的大小为___________N;若此时将手的握力增加到30N,则手与油瓶之间摩擦力的大小将___________(增大/减小/不变)。
19. 如图是某同学研究液体压强时绘制的甲、乙两种液体的压强与深度关系的图像。由图像可知,甲、乙两液体的密度关系ρ甲___________ρ乙(选填“>”“=”或“<”);从图像中,你还能获得的一条物理信息是___________。
20. 有一尊制作精美、材质均匀、实心的“秦将军俑”的质量为4.0×103kg,密度为2×103kg/m3,与水平地面的接触面积为0.8m2,该“秦俑”所受的重力是______N,体积是______m3,对地面的压强是______Pa。(g取10N/kg)
21. 如图所示,质量55g的物体,放入装有纯水的烧杯中,沉入底部,物体排开纯水的质量为50g;然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。则物体的体积为___________cm3,物体悬浮时所受的浮力为__________N,盐水的密度为___________kg/m3。(ρ纯水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
22. 物体在大小为5N的水平拉力作用下,10s内沿水平地面前进2m,则拉力做的功为___________J,功率为___________W;若物体重20N,则重力对物体做的功为___________J。
23. 如图所示,杆秤秤砣的质量为0.1kg,杆秤的质量忽略不计。若杆秤水平静止时,被测物和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m、0.2m,则被测物的质量为___________kg。若秤砣有缺损时,则杆秤所示的质量值___________被测物的真实质量值(选填“小于”“等于”或“大于”)。
24. 如图所示健身运动的过程中,物体A的质量为4kg,滑轮摩擦不计。当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢匀速提升时,脚腕对细绳拉力的方向在改变,大小___________(选填“也改变”或“不变”)。若2.4s内脚腕将A物体匀速提起0.3m,则对物体A所做的功为__________J,功率为___________W。(g取10N/kg)
25. 如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组,某次作业时,行车在钢丝绳的自由端用2000N的力,将重6000N的货物匀速竖直提升3m,接着又在水平方向移动6m,则行车在水平移动货物的过程中,克服货物重力所做的功是____________J;在竖直提升货物的过程中,克服货物重力所做的功是____________J,行车滑轮组提升货物的机械效率为______________。
26. 请按要求作图:
(1)如图甲,一个绕O点转动的杠杆,已知阻力F2的方向,以及动力F1的力臂l1,在图中补全F2的力臂l2以及动力F1。
(2)站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶。请在图乙中画出滑轮组绳子的绕法。
三、实验与探究题(共4个小题,每空1分,计22分)
27. 请按要求填空:
(1)如图是某同学做的一个实验,其中甲图瓶中铺层砂子,乙图瓶中放入点燃浸过酒精的棉花,丙图用剥了壳的熟鸡蛋堵住瓶口,过一会儿可看到鸡蛋将___________,这个实验证实了___________;
(2)在研究液体压强的实验中,老师出示了如图甲所示的装置,并向装置中加入一定量的水,此时你观察到的现象___________,这说明液体对容器底有压强。稍后老师拿出如图乙的压强计准备探究液体内部是否存在压强,而小明认为没必要,利用图甲装置即可。于是小明将图甲装置缓慢地浸入水中,你将观察到___________。若要探究液体内部压强的特点,___________更适合(选填“甲”或“乙”),理由是__________。
28. 为了探究物体的浮沉条件,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、量筒、烧杯、金属块、木块、细线、水及其他简单辅助器材。
第一小组:探究金属块的下沉条件。实验中,他们用两种方法测量了物体受到的浮力:
方法1:称重法。测量过程及示数如图(甲)所示,则金属块所受的浮力大小为___________N。
方法2:阿基米德原理法。测量过程与示数如图(乙)所示,读出排开水的体积,根据F浮=G=ρ水V排g可计算出浮力为___________N。
第二小组:探究木块上浮的条件。要测量木块浸没时的浮力,你准备选用上述两方法中的方法___________(选填“1”或“2”),并简要说明操作中还应采取的措施:___________。
29. 在只学习了支点、动力、阻力概念的情况下,联系玩跷跷板的游戏,甲、乙两小组继续研究动力对杠杆平衡的影响。他们将一个玩具“海宝”固定在杠杆一端的B点作为阻力,且保持阻力的大小、方向、作用点都不变,在杠杆的另一端用力使杠杆在水平位置平衡,并用测力计测出动力的大小。实验中,甲小组每次都保持动力在竖直方向、只改变动力作用点的位置,分别如图(a)中的F1、F2、F3所示;乙小组每次都保持动力作用点的位置不变、改变动力的方向(“动力的方向”用OA连线跟动力方向的夹角θ表示,且0°<θ≤90°),分别如图(b)中的F4、F5、F6所示;表一、表二是两小组同学记录的实验数据。
表一 甲小组
实验序号
支点到动力作用点的距离s(cm)
动力的方向(夹角θ)
动力的大小(N)
1
5
90°
6
2
10
90°
3
3
15
90°
2
表二 乙小组
实验序号
支点到动力作用点的距离s(cm)
动力的方向(夹角θ)
动力的大小(N)
4
15
30°
4
5
15
45°
2.8
6
15
90°
2
(1)分析比较表一中_________的实验数据可知:作用在杠杆一端的阻力不变时,要使杠杆平衡,在动力方向不变(θ=90°)的情况下,支点到动力作用点的距离s越大,动力越小;
(2)分析比较表二中第三列与第四列的实验数据可知:作用在杠杆一端的阻力不变时,要使杠杆平衡,在动力作用点不变的情况下,_________;
(3)进一步分析图(b)所示的实验现象及表二中的实验数据,可以发现,作用在杠杆一端的阻力不变时,要使杠杆平衡,当动力作用点不变,动力的方向改变以后,动力的大小与_________有关,该距离越_________,动力越小;
(4)进一步综合分析表一与表二中的实验数据及相关条件,可得初步结论是:作用在杠杆一端的阻力不变时,影响杠杆平衡的因素是_________。
30. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验如图甲、乙、丙所示,实验数据记录如表:
实验序号
钩码重G/N
钩码上升距离h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
☆
3
6
10
2.2
30
90.9
(1)实验中要竖直向上__________拉动弹簧测力计;
(2)表格中☆处数据应为__________%(结果保留一位小数);
(3)另一名同学改变动滑轮重,提升同一物体多次实验,根据所测数据绘制出如图丁所示的图像,分析可知:被提升物体重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越__________(选填“高”或“低”);
(4)通过分析表中数据可知,要提高同一滑轮组机械效率,可以采取的措施是__________;
(5)分析表格中的数据可知:使用该滑轮组提升重物,随着物重的增大,克服动滑轮重所做的额外功在所有额外功中的占比变小,你认为原因是__________;
(6)实验中很难做到匀速拉动,所以弹簧测力计的示数不稳定。于是同学们想在静止时测出拉力的大小。这样做会导致测得的机械效率__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(7)实验中减少一个测量器材也能完成效率测量,所得滑轮组的机械效率的表达式为η=_________。
四、综合题(共3个小题,计18分)
31. “十·一”期间,小华从展览会丹麦馆带回一个“小美人鱼”工艺品,她想知道这个工艺品的密度,于是进行了实验测量。请你根据如图所示的实验结果推算:
(1)工艺品此时所受的浮力。
(2)工艺品的密度。
【提示;水的密度用表示,推算结果均用字母表示】
32. 如图所示是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图.已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%.若人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库,g取10N/kg.
求在此过程中:
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?
33. 有一根绳子,用它组装成如图甲所示的滑轮组时,能够提起的最重物体为A;当物体比A再重时绳子将会断裂。不计绳重和摩擦,求:
(1)若将A匀速提高2m所做的有用功为470J,则物体A所受的重力GA=?
(2)若此时滑轮组的机械效率为94%,人的体重为600N,每只脚与地面接触的面积为2×10-2m2,则人对地面的压强p地=?
(3)若用这根绳子和这些滑轮,再组装成如图乙所示的滑轮组,利用它从水中缓慢匀速提起一个边长为0.3m的正方体B(不计水的阻力),当提起到物体B的下表面所受水的压强为2×103Pa时,绳子断裂。则正方体B的密度ρB=?(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
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陕师大附中初2025届初三(上)开学摸底练习物理试题
(总分:100分时间:90min)
第一部分选择题(共30分)
一、选择题(共15个小题,每题2分,计30分,每题只有一个正确选项)
1. 央行发行的国庆纪念币是由印模经过专用工具的钻、磨、刻等工艺加工而成的。印模在加工过程中,没有发生变化的物理量是( )
A. 体积 B. 质量 C. 密度 D. 重力
【答案】C
【解析】
【详解】因为纪念币是由印模经过专用工具的钻、磨、刻等 工艺加工而成的,印模的体积、质量发生变化,所以重力也发生变化,而印模的密度没有发生改变, 故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2. 如图所示的是中国馆的效果图。据悉,中国馆和北京奥运场馆“鸟巢”一样,都采用了太阳能光伏技术,其中要用到“超白玻璃”,这种特殊材料具有较好的( )
A. 保暖性能 B. 导电性能
C. 保洁性能 D. 透光性能
【答案】D
【解析】
【详解】“鸟巢”采用了太阳能光伏技术,要利用太阳光来进行发电,故超白玻璃要具有良好的透光性,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3. “向物质世界的两极进军”的历程中,人们对两极世界有很多说法,下列四种说法中不正确的是( )
A. 气体容易被压缩说明分子间存在引力
B. 宇宙是一个有层次的天体结构系统
C. 香气扑鼻可以作为分子运动的证据
D. 根据摩擦起电现象推测原子是由更小的微粒组成的
【答案】A
【解析】
【详解】A.气体分子间距离较大,分子间作用力较小,故气体容易被压缩,故A错误,符合题意;
B.宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统,故B正确,不符合题意;
C.香气扑鼻是分子的扩散现象,而扩散现象是分子热运动的外在表现,故C正确,不符合题意;
D.根据摩擦起电现象推测原子是由更小的微粒组成的,即原子的核式结构,故D正确,不符合题意。
故选A。
4. 下列都是在《物理》学习中的实验,用来说明大气压强存在的是( )
A. 筷子提米 B. 覆杯实验
C. 向两球之间吹气 D. 裂桶实验
【答案】B
【解析】
【详解】A.筷子提米利用的是米和筷子之间的摩擦力,故A不符合题意;
B.覆杯实验,是因为杯内的气压小于外界气压,在大气压的作用下,纸片不会下落,故B符合题意;
C.向两球之间吹气,两小球会向中间靠拢,利用了流体压强与流速的关系,故C不符合题意;
D.裂桶实验,证明液体压强与深度有关,液体深度越深,压强越大,故D不符合题意。
故选B。
5. 墙壁上的壁虎(如图所示)缓慢向上爬行,将壁虎看成一个整体,根据力的相互作用原理,使壁虎向上爬行的力的施力物体是
A. 壁虎 B. 墙壁 C. 地球 D. 空气
【答案】B
【解析】
【分析】首先对壁虎进行受力分析,壁虎在竖直的墙壁上爬行,受到竖直向下的重力,因此壁虎有向下滑动的趋势,但是掉不下来是由于受到了墙壁给它的竖直向上的摩擦力.
【详解】壁虎在墙壁上向上爬行时,脚向下蹬墙壁,给墙壁一个向下的力,物体间力的作用是相互的,同时墙壁给壁虎的脚一个向上的力,壁虎就前进了,故ACD错误,B正确.
故选B.
6. 如图所示现象中,属于利用惯性的是( )
A. 乘客向前倾倒 B. 树上苹果掉下来
C. 重物下面垫滚木 D. 松动锤头套在锤柄上
【答案】D
【解析】
【详解】A.紧急刹车时,乘客向前倾倒的原因是乘客由于惯性要保持原来的运动状态,但这个现象会造成人身的伤害,所以不是利用惯性,故A不符合题意;
B.苹果从树上掉下来,速度越来越快,这是因为苹果受到重力作用做加速运动,不是利用性的现象,故B不符合题意;
C.搬运重物时,在重物下垫上滚木,这是用滚动代替滑动以减少摩擦力,不是利用惯性的现象,故C不符合题意;
D.将锤柄在物体上撞击几下,松动的锤头就紧套在锤柄上,这是由于当锤柄在物体上撞击时,锤柄由运动变为静止,锤头由于惯性要保持原来的运动状态继续向下运动,这样撞击几下后,松动的锤头就会紧套在锤柄上,所以是利用了惯性,故D符合题意。
故选D。
7. 如图是世界杯足球比赛过程中运动员踢足球的情景,下列分析正确的是( )
A. 踢足球时,球对脚没有作用力 B. 足球在空中飞行时不再受到脚的作用力
C. 足球在空中继续运动是由于受惯性的作用 D. 脚对足球的力和足球的重力是一对平衡力
【答案】B
【解析】
【详解】A.力的作用是相互的,踢足球时,脚对足球有作用力,足球对脚也有一个作用力,故A错误;
B.足球在空中飞行时受到空气阻力和自身的重力,不再受到脚的作用力,故B正确;
C.足球在空中继续运动是由于足球具有惯性,保持原有的运动状态,惯性不是力,不能说受惯性的作用,故C错误;
D.脚对足球的力与足球的重力不在同一条直线上,不是一对平衡力,故D错误。
故选B。
8. 石块和一玩具气球(气球内充有空气)捆在一起,浸没在水中下沉,它们在水中下沉的过程中,受到的浮力将( )
A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 不变 D. 先减小后增大
【答案】B
【解析】
【详解】石块和玩具气球在水中下沉,所处深度增大,由p=ρgh知,ρ水不变气球受到水的压强增大,气球的体积逐渐减小,由于它们浸没在水中,故排开水的体积逐渐减小,根据F浮=ρ水V排g,ρ水不变,它们受到浮力的大小逐渐减小。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
9. 用推拉注射器活塞的方法可以检查如图装置的气密性,当缓慢向外拉动活塞时,若装置气密性良好,则观察到( )
A. 长颈漏斗下端管口产生气泡 B. 注射器内有液体
C. 长颈漏斗内液面上升 D. 瓶中液面明显上升
【答案】A
【解析】
【详解】检查气密性的过程为,向外拉活塞时广口瓶中气体体积减小,外界大气压迫使外边的空气通过长颈漏斗进入锥形瓶,从而观察到长颈漏斗下端口有气泡冒出,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10. 如图所示,某同学用重为10N的动滑轮匀速提升重为50N的物体.不计摩擦,则该同学所用拉力F的可能值是
A. 20N B. 25N C. 30N D. 35N
【答案】D
【解析】
【详解】由图可知,物体与滑轮的总重由两股绳子承担,且两根绳子的拉力的方向不平行,所以2F>G动滑轮+G物=10N+50N=60N,即F>30N,故选项A、B、C不符合题意,D正确为答案.
11. 12如图所示,将体积相同的物体G1、G2分别挂在杠杆的两端,杠杆处于平衡状态.若将两个物体G1、G2同时浸没在水中,则
A. 杠杆仍能保持平衡 B. 杠杆不能平衡,A端下沉
C. 杠杆不能平衡,B端下沉 D. 无法确定杠杆的状态
【答案】C
【解析】
【详解】物体没有浸入水中时,根据杠杆平衡条件有G1×L1=G2×L2,由图可见L1> L2,即G1< G2;
因为两个物体的体积相等,都同时浸没在水中,所以它们受到的浮力相等
F浮1=F浮2
物体浸入水中时,对杠杆的拉力
F=G−F浮
杠杆A端
(G1− F浮1)×L1= G1×L1− F浮1×L1
杠杆B端
(G2− F浮2)×L2= G2×L2− F浮2×L2
由于L1> L2故
F浮1×L1> F浮2×L2
由于
G1×L1= G2×L2
所以
(G1×L1− F浮1×L1)<( G2×L2− F浮2×L2)
因此杠杆的B端下降,故C正确。
故选C。
12. 如图所示是使用简单机械匀速提升同一物体的四种方式(不计机械自重和摩擦),其中所需动力最小的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.不计机械自重和摩擦,则有有,代入数据为
得到,故A不符合题意;
B.由题图可知为滑轮组,与动滑轮相连的绳子段数是3,即n=3,则,故B不符合题意;
C.题图是一个倒着用的动滑轮,但动力作用在动滑轮的轴上,所以,故C不符合题意;
D.由题图可知,动力臂为
阻力臂为1m,动力臂和阻力臂之比为,所以动 力和阻力之比为,所以,故D符合题意。
故选D。
13. 如图所示,不计滑轮质量及转动摩擦,当水平拉力F=30N时,物体m恰能沿水平作匀速运动.则地面对物体m的阻力f大小是
A. 15N B. 30N C. 60N D. 无法判断
【答案】A
【解析】
【分析】动滑轮的特殊的使用方法,即拉力是物体和地面摩擦力的二分之一.
【详解】根据动滑轮的特点知:滑轮受到向左的力有:物体与地面的摩擦力和固定的绳子对滑轮的拉力,且这两个力大小相等.由于拉力F等于30N,故f=F=15N故选A.
14. 如图所示,在大小为500N的拉力F作用下,滑轮组将800N的重物提升了lm,在此过程中( )
A. 做的有用功是500 J
B. 做的总功是800 J
C. 滑轮组的机械效率是62.5%
D. 滑轮组的机械效率是80%
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.做的有用功为
故A不符合题意;
B.所做的总功为
故B不符合题意;
CD.滑轮组的机械效率是
故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
15. 如图所示,物体在水平面上做匀速直线运动,拉力F=60N,该装置的机械效率为70%,则物体受到的摩擦力大小是( )
A. 60N B. 180N C. 126N D. 257.1N
【答案】C
【解析】
【详解】根据滑轮的机械效率可得
则物体受到的摩擦力为
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
第二部分非选择题(共70分)
二、填空与作图题(共11个小题,每空1分,每图2分,计30分)
16. 俗话说“鸡蛋碰石头”,鸡蛋碰石头的结局通常是鸡蛋被碰破,而石头却完好。从物理学的角度来看,鸡蛋壳的________(硬度/延展性/密度)不及石头,假如用鸡蛋和石头相碰撞,鸡蛋对石头的力________(大于/等于/小于)石头对鸡蛋的力。
【答案】 ①. 硬度 ②. 等于
【解析】
【详解】[1]鸡蛋碰石头,结果是鸡蛋壳被碰碎了,显然不是延展性,且与密度没有关系,而是因为鸡蛋壳的硬度小于石头的硬度,才被石头撞破的。
[2]鸡蛋和石头相撞,鸡蛋对石头的作用力与石头对鸡蛋的作用力是一对相互作用力,根据相互作用力之间的关系可得,这两个力是相等的。
17. 早在600年前,我国明代航海家郑和就从南京开始了下西洋的壮举。郑和使用的名为“宝船”的大帆船从长江驶入海洋时,若船上载重不变,根据___________可知,船所受到的浮力___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。进一步分析可知,船体排开水的体积_________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 漂浮条件(二力平衡条件) ②. 不变 ③. 变小
【解析】
【详解】[1][2]由于轮船漂浮,则根据物体的漂浮条件可知F浮=G,所以轮船受到长江水和海水的浮力都等于轮船受到的重力G,船上载重不变,故船所受到的浮力不变。
[3]由于江水密度小于海水密度,则船从长江驶入海洋时,液体密度变大,根据F浮=ρgV排可知,轮船排开江水的体积大于排开海水的体积,即排开海水的体积将变小。
18. 用20N的力握住5N重的油瓶竖直悬空静止不动,手与油瓶之间摩擦力的大小为___________N;若此时将手的握力增加到30N,则手与油瓶之间摩擦力的大小将___________(增大/减小/不变)。
【答案】 ①. 5 ②. 不变
【解析】
【详解】[1]用20N的力握住5N重的油瓶竖直悬空静止不动,油瓶处于平衡状态,则油瓶受到的摩擦力与重力为一对平衡力,大小相等,即。
[2]若此时将手的握力增加到30N,油瓶仍然静止不动,油瓶受到的摩擦力仍然与油瓶的重力为一对平衡力, 因油瓶的重力不变,则手与油瓶之间摩擦力的大小将不变。
19. 如图是某同学研究液体压强时绘制的甲、乙两种液体的压强与深度关系的图像。由图像可知,甲、乙两液体的密度关系ρ甲___________ρ乙(选填“>”“=”或“<”);从图像中,你还能获得的一条物理信息是___________。
【答案】 ①. > ②. 液体内部的压强与液体的密度有关
【解析】
【详解】[1][2]当深度为4cm时,甲液体内部压强大于乙液体内部压强;根据p=ρgh可知,深度相同时,压强越大,密度越大,所以ρ甲>ρ乙。由此可知,在液体深度相同时,液体不同,液体内部压强不同,说明液体内部的压强与液体的密度有关。
20. 有一尊制作精美、材质均匀、实心的“秦将军俑”的质量为4.0×103kg,密度为2×103kg/m3,与水平地面的接触面积为0.8m2,该“秦俑”所受的重力是______N,体积是______m3,对地面的压强是______Pa。(g取10N/kg)
【答案】 ①. 4×104 ②. 2 ③. 5×104
【解析】
【详解】[1]该“秦俑”所受的重力为
[2]体积为
[3]对地面的压强为
21. 如图所示,质量55g的物体,放入装有纯水的烧杯中,沉入底部,物体排开纯水的质量为50g;然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。则物体的体积为___________cm3,物体悬浮时所受的浮力为__________N,盐水的密度为___________kg/m3。(ρ纯水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
【答案】 ①. 50 ②. 0.55 ③. 1.1×103
【解析】
【详解】[1]由题意可知,物体沉在水底时,物体体积等于排开水的体积,即
[2]物体悬浮时,根据物体的浮沉条件可知,此时物体受到的浮力为
F浮=G物=m物g=55×10-3kg×10N/kg=0.55N
[3]此时盐水的密度为
22. 物体在大小为5N的水平拉力作用下,10s内沿水平地面前进2m,则拉力做的功为___________J,功率为___________W;若物体重20N,则重力对物体做的功为___________J。
【答案】 ①. 10 ②. 1 ③. 0
【解析】
【详解】[1]拉力做的功为
[2]拉力的功率为
[3]物体在竖直方向上无距离,因此重力不做功为0J
23. 如图所示,杆秤秤砣的质量为0.1kg,杆秤的质量忽略不计。若杆秤水平静止时,被测物和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m、0.2m,则被测物的质量为___________kg。若秤砣有缺损时,则杆秤所示的质量值___________被测物的真实质量值(选填“小于”“等于”或“大于”)。
【答案】 ①. 0.4 ②. 大于
【解析】
【详解】[1]该杆秤可以看做是杠杆,支点为提纽,根据杠杆平衡条件可得G砣L1=G物L2,即
m砣gL1=m物gL2
带入数值可得
0.1kg×10N/kg×0.2m=m物×10N/kg×0.05m
解得m物=0.4kg。
[2]根据m砣gL1=m物gL2可知,若秤砣有缺损时,m砣减小,在m物、L2不变时,L1变大,即杆秤所示的质量值大于被测物的真实质量值。
24. 如图所示健身运动的过程中,物体A的质量为4kg,滑轮摩擦不计。当向下摆动脚腕使细绳拉着物体A缓慢匀速提升时,脚腕对细绳拉力的方向在改变,大小___________(选填“也改变”或“不变”)。若2.4s内脚腕将A物体匀速提起0.3m,则对物体A所做的功为__________J,功率为___________W。(g取10N/kg)
【答案】 ①. 不变 ②. 12 ③. 5
【解析】
【详解】[1]健身运动的过程中,滑轮是定滑轮,不能省力,但可以改变力的方向,所以脚腕对细绳拉力的方向在改变、大小始不变,终等于物体A的重力。
[2]脚腕将A物体提起0.4m,所做的功为
W=Gh=mgh=4kg×10N/kg×0.3m=12J
[3]功率为
25. 如图所示是工厂里用来吊运货物的行车滑轮组,某次作业时,行车在钢丝绳的自由端用2000N的力,将重6000N的货物匀速竖直提升3m,接着又在水平方向移动6m,则行车在水平移动货物的过程中,克服货物重力所做的功是____________J;在竖直提升货物的过程中,克服货物重力所做的功是____________J,行车滑轮组提升货物的机械效率为______________。
【答案】 ①. 0 ②. 1.8×104 ③. 75%
【解析】
【详解】[1]因为行车在水平移动货物的过程中,在竖直方向上没有移动距离,所以克服货物重力所做的功为0。
[2][3]竖直方向上提升3m,克服货物重力所做的功是
W有用=Gh=6000N×3m=1.8×104J
做的总功是
W总=Fs=2000N×4×3m=2.4×104J
行车滑轮组提升货物的机械效率为
26. 请按要求作图:
(1)如图甲,一个绕O点转动的杠杆,已知阻力F2的方向,以及动力F1的力臂l1,在图中补全F2的力臂l2以及动力F1。
(2)站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶。请在图乙中画出滑轮组绳子的绕法。
【答案】(1) (2)
【解析】
【小问1详解】
根据力臂的定义可知,力和力臂的垂直,过力臂l1的右端,作垂直于力臂l1的直线,与杠杆的交点为力F1的作用点,已知阻力F2的方向向下,那么力F1的方向应向上,与F2的作用效果相反,然后标出力的方向;找到支点O,延长力F2画出阻力作用线,然后过支点O做力F2作用线的垂线段,该垂线段即为力臂l2,作图如下:
【小问2详解】
由题意知,站在地面上的人想用尽可能小的力提升水桶。所以绳子的拉力方向应向下,所以绳子应从动滑轮绕起,作图如下:
三、实验与探究题(共4个小题,每空1分,计22分)
27. 请按要求填空:
(1)如图是某同学做的一个实验,其中甲图瓶中铺层砂子,乙图瓶中放入点燃浸过酒精的棉花,丙图用剥了壳的熟鸡蛋堵住瓶口,过一会儿可看到鸡蛋将___________,这个实验证实了___________;
(2)在研究液体压强的实验中,老师出示了如图甲所示的装置,并向装置中加入一定量的水,此时你观察到的现象___________,这说明液体对容器底有压强。稍后老师拿出如图乙的压强计准备探究液体内部是否存在压强,而小明认为没必要,利用图甲装置即可。于是小明将图甲装置缓慢地浸入水中,你将观察到___________。若要探究液体内部压强的特点,___________更适合(选填“甲”或“乙”),理由是__________。
【答案】(1) ①. 掉入瓶中(或吸入瓶中) ②. 大气压的存在
(2) ①. 橡皮膜向下凸出 ②. 橡皮膜向上凸出 ③. 乙 ④. 压强计能较准确探究出液体内部压强特点
【解析】
【小问1详解】
[1][2]点燃的棉花使瓶中的空气受热膨胀,一部分跑出瓶外,同时氧气也会被消耗,用鸡蛋封住瓶口 后,随着温度降低,瓶内气压会进一步减小,小于外界的大气压,鸡蛋就会在大气压的作用下,被压入瓶中,这个实验有力地证明了大气压强的存在。
【小问2详解】
[1]甲装置,没有倒水时,橡皮膜是平的,向装置中加入一定量的水,水对橡皮膜有向下的压力,有受力面积,能产出向下的压力作用效果,观察到橡皮膜向外凸,这说明液体对容器底有压强。
[2]甲装置缓慢地浸入水中,水具有流动性,能对橡皮膜 有向上的压力,有受力面积,能产生向上的压力作用 效果,看到橡皮膜向上凹,说明液体内部能产生向上的压强。
[3][4]甲装置能探究液体内部能产生向上的压强,但是不能探究液体内部向前、向后、向左、向右向下的压强,因为乙装置的金属盒能朝上、朝下、朝左、朝右、 朝前、朝后,能探究各个方向的压强,若要探究液体内部压强的特点,乙更适合。
28. 为了探究物体的浮沉条件,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、量筒、烧杯、金属块、木块、细线、水及其他简单辅助器材。
第一小组:探究金属块的下沉条件。实验中,他们用两种方法测量了物体受到的浮力:
方法1:称重法。测量过程及示数如图(甲)所示,则金属块所受的浮力大小为___________N。
方法2:阿基米德原理法。测量过程与示数如图(乙)所示,读出排开水的体积,根据F浮=G=ρ水V排g可计算出浮力为___________N。
第二小组:探究木块上浮的条件。要测量木块浸没时的浮力,你准备选用上述两方法中的方法___________(选填“1”或“2”),并简要说明操作中还应采取的措施:___________。
【答案】 ①. 0.2 ②. 0.2 ③. 2 ④. 用细针等使木块完全浸没
【解析】
【详解】[1]由甲图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,所以测力计的示数即物体的重力G=2.2N;金属块浸没在水中,测力计示数F=2N;根据称重法可知,物体受到的浮力为
F浮=G-F=2.2N-2N=0.2N
[2]由乙图可知,物体排开水的体积为
V排=40mL-20mL=20mL=20cm3=2×10-5m3
所以物体受到的浮力为
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×2×10-5m3×10N/kg=0.2N
[3]用方法1,木块挂在测力计下,不能浸没在水中,所以要测量木块浸没时受的浮力,应选择方法2,先用细针使木块完全浸没测出V排,再利用阿基米德原理计算出浮力。
29. 在只学习了支点、动力、阻力概念的情况下,联系玩跷跷板的游戏,甲、乙两小组继续研究动力对杠杆平衡的影响。他们将一个玩具“海宝”固定在杠杆一端的B点作为阻力,且保持阻力的大小、方向、作用点都不变,在杠杆的另一端用力使杠杆在水平位置平衡,并用测力计测出动力的大小。实验中,甲小组每次都保持动力在竖直方向、只改变动力作用点的位置,分别如图(a)中的F1、F2、F3所示;乙小组每次都保持动力作用点的位置不变、改变动力的方向(“动力的方向”用OA连线跟动力方向的夹角θ表示,且0°<θ≤90°),分别如图(b)中的F4、F5、F6所示;表一、表二是两小组同学记录的实验数据。
表一 甲小组
实验序号
支点到动力作用点的距离s(cm)
动力的方向(夹角θ)
动力的大小(N)
1
5
90°
6
2
10
90°
3
3
15
90°
2
表二 乙小组
实验序号
支点到动力作用点的距离s(cm)
动力的方向(夹角θ)
动力的大小(N)
4
15
30°
4
5
15
45°
2.8
6
15
90°
2
(1)分析比较表一中_________的实验数据可知:作用在杠杆一端的阻力不变时,要使杠杆平衡,在动力方向不变(θ=90°)的情况下,支点到动力作用点的距离s越大,动力越小;
(2)分析比较表二中第三列与第四列的实验数据可知:作用在杠杆一端的阻力不变时,要使杠杆平衡,在动力作用点不变的情况下,_________;
(3)进一步分析图(b)所示的实验现象及表二中的实验数据,可以发现,作用在杠杆一端的阻力不变时,要使杠杆平衡,当动力作用点不变,动力的方向改变以后,动力的大小与_________有关,该距离越_________,动力越小;
(4)进一步综合分析表一与表二中的实验数据及相关条件,可得初步结论是:作用在杠杆一端的阻力不变时,影响杠杆平衡的因素是_________。
【答案】(1)第二列与第四列
(2)改变动力的方向,θ越大,动力越小
(3) ①. 支点到动力作用线的距离(动力臂) ②. 大
(4)动力的大小、支点到动力作用线的距离(动力臂)
【解析】
【小问1详解】
当阻力不变时,杠杆平衡时动力的大小与支点到动力作用点之间的关系,应控制动力方向不变,研究第二列与第四列实验数据。
【小问2详解】
研究第二列与第四列实验数据可知,当支点到动力作用点不变时,改变动力的方向,θ越大, 动力越小。
【小问3详解】
[1][2]图(b)中动力作用点不变,动力的方向改变以后,动力的力臂发生改变吗此时动力的大小随之改变,说明动力的大小与支点到动力作用线的距离(力臂)有关,且力臂越大,则动力越小。
【小问4详解】
综合1、2、3、结论,我们可以得到:影响杠杆平衡时拉力的大小与动力的大小、支点到动力作用线的距离有关。
30. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小明用同一滑轮组进行了三次实验如图甲、乙、丙所示,实验数据记录如表:
实验序号
钩码重G/N
钩码上升距离h/cm
拉力F/N
绳端移动距离s/cm
机械效率η/%
1
2
10
0.8
30
83.3
2
4
10
1.5
30
☆
3
6
10
2.2
30
90.9
(1)实验中要竖直向上__________拉动弹簧测力计;
(2)表格中☆处数据应为__________%(结果保留一位小数);
(3)另一名同学改变动滑轮重,提升同一物体多次实验,根据所测数据绘制出如图丁所示的图像,分析可知:被提升物体重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越__________(选填“高”或“低”);
(4)通过分析表中数据可知,要提高同一滑轮组机械效率,可以采取的措施是__________;
(5)分析表格中的数据可知:使用该滑轮组提升重物,随着物重的增大,克服动滑轮重所做的额外功在所有额外功中的占比变小,你认为原因是__________;
(6)实验中很难做到匀速拉动,所以弹簧测力计的示数不稳定。于是同学们想在静止时测出拉力的大小。这样做会导致测得的机械效率__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(7)实验中减少一个测量器材也能完成效率测量,所得滑轮组的机械效率的表达式为η=_________。
【答案】(1)匀速 (2)88.9
(3)低 (4)增大物重
(5)克服动滑轮重做的额外功不变,克服摩擦力做的额外功增大
(6)偏大 (7)×100%
【解析】
【小问1详解】
实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使弹簧测力计示数稳定,便于读数。
【小问2详解】
第2次实验中,有用功为
总功为
机械效率为
所以表格中☆处数据应为88.9。
【小问3详解】
由丁图像可以看出,滑轮组的机械效率随动滑轮重力的增大而减小,所以,分析可知:被提升物体重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
【小问4详解】
由表格数据可知,使用同一滑轮组,动滑轮的重力相同,钩码重越大,滑轮组的机械效率越大,因此要提高同一滑轮组机械效率,可以采取的措施是增大物重。
【小问5详解】
因为动滑轮的重力和物体上升的高度相同,因此由W额动=G动h可知,同一滑轮组提升不同重物至同一高度,物重增大,克服动滑轮重所做的额外功不变;根据表中数据可知,第一次实验的额外功为
第二次实验的额外功为
第三次实验的额外功为
显然滑轮组的额外功变大,因此克服滑轮转轴处摩擦所做的额外功变大,所以在所有额外功中,克服动滑轮重所做的额外功的占比变小。
【小问6详解】
若弹簧测力计处于静止状态时才读数,则没有测量出机械之间的摩擦,该读数与实际相比偏小,额外功偏小,有用功不变,则机械效率偏大。
【小问7详解】
根据
可知,测量工具可以减少刻度尺,滑轮组的绳子承重股数为n=3,滑轮组的机械效率为
四、综合题(共3个小题,计18分)
31. “十·一”期间,小华从展览会丹麦馆带回一个“小美人鱼”工艺品,她想知道这个工艺品的密度,于是进行了实验测量。请你根据如图所示的实验结果推算:
(1)工艺品此时所受的浮力。
(2)工艺品的密度。
【提示;水的密度用表示,推算结果均用字母表示】
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
排开水的重力为
根据阿基米德原理可知,浮力的大小等于排开水的重力,则浮力为
【小问2详解】
工艺品的体积等于排开水的体积,为
物体的质量为
则物体的密度为
32. 如图所示是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图.已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%.若人以0.5m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库,g取10N/kg.
求在此过程中:
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?
【答案】(1)1.5×104J;(2)400N;(3)200W.
【解析】
【详解】由图知,滑轮组n=2,知道人的移动速度和移动的时间,利用速度公式求人移动的距离(拉力移动的距离)s,根据s=2s′求货物移动的距离s′;知道货物的质量,利用重力公式求货物重,求出货物受到的摩擦力;再利用W=fs′求人做的有用功;求出了有用功,知道滑轮组的机械效率,利用效率公式求人做的总功,再根据W=Fs求拉力大小;知道做功时间,利用功率公式求人拉力的功率;解:⑴W有用=fs物
代入数据得:W有用=1.5×104 J
⑵η==
代入数据得: F=400N
⑶ P=或P=Fv
代入数据得:P=200W
33. 有一根绳子,用它组装成如图甲所示的滑轮组时,能够提起的最重物体为A;当物体比A再重时绳子将会断裂。不计绳重和摩擦,求:
(1)若将A匀速提高2m所做的有用功为470J,则物体A所受的重力GA=?
(2)若此时滑轮组的机械效率为94%,人的体重为600N,每只脚与地面接触的面积为2×10-2m2,则人对地面的压强p地=?
(3)若用这根绳子和这些滑轮,再组装成如图乙所示的滑轮组,利用它从水中缓慢匀速提起一个边长为0.3m的正方体B(不计水的阻力),当提起到物体B的下表面所受水的压强为2×103Pa时,绳子断裂。则正方体B的密度ρB=?(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
【答案】(1)235N
(2)11875Pa (3)2.0×103kg/m3
【解析】
【小问1详解】
物体的重力为
【小问2详解】
拉力做的总功
绳子拉力为
人对地面的压力为
则人对地面的压强为
【小问3详解】
正方体浸入水中的深度
正方体排开水的体积
正方体受到的浮力
动滑轮的重力
正方体的重力
正方体B的密度为
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