内容正文:
八年级下册物理压轴题考卷01(原卷版)
初中物理
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版(2024)八年级下册第7-9章。
2.g=10N/kg。
3.本卷平均难度系数0.2。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.如图所示,弹簧测力计和细线的重力及摩擦力不计,物重4N,弹簧测力计A、B的示数分别为( )
A.4N 4N B.4N 0N C.4N 8N D.0N 4N
2.甲、乙两队进行拔河比赛,甲队获胜。下列说法正确的是( )
A.甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力
B.甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力
C.甲队受到地面的摩擦力小于乙队受到地面的摩擦力
D.甲队受到地面的摩擦力等于乙队受到地面的摩擦力
3.蹦极运动简化后与下列情景相似:如图甲所示,弹性细绳的一端固定在O点,另一端系着一个小球,小球从O点释放后上下往复运动。由于空气阻力作用,最终会停在O点下方的某个位置。已知小球速度v与下落高度h的关系如图乙所示,细绳拉力F与下落高度h的关系如图丙所示。下列描述正确的是( )
A.弹性细绳原长为1.2m
B.小球下落的最大高度为1.5m
C.小球最终停在1.2m的位置
D.已知小球在下落过程中不计空气阻力,弹性细绳的最大弹性势能为30J
4.如图所示,操场上有一质量为m的爬杆,一位质量为M的同学正沿着爬杆滑下,该同学受到的摩擦力为f,则地面对爬杆的支持力为( )
A.mg+f B.(m+M)g+f C.mg+Mg D.(m+M)g-f
5.如图所示,物体A和物体B叠放在水平桌面上,水平拉力为,作用在物体B上,使AB一起做匀速直线运动,以f1和f2分别表示B与A、B与桌面的静摩擦力的大小则()
A., B.,
C., D.,
6.如图所示,一粗糙斜面固定在水平地面上,木块A与钩码B通过绕过滑轮的细线相连,则关于木块A所受摩擦力的说法正确的是( )
①.木块A受到的摩擦力可能沿斜面向上 ②.木块A受到的摩擦力可能沿斜面向下
③.木块A受到的摩擦力可能为零 ④.木块A受到的摩擦力可能等于B的重力
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①②③④
7.小明蹦极时下落过程的图像(忽略空气阻力)如图所示。已知时,弹性绳处于自然伸直状态;时,小明达到最低点。则下列说法正确的是( )
A.在时间段内,重力势能和弹性势能转化为动能
B.在时刻,弹力等于重力,人处于平衡状态
C.在时间段内,重力不做功
D.在时,弹性绳弹性势能最大
8.如图所示,实心均匀正方体甲、乙置于水平地面上,它们的质量为m甲、m乙,对水平地面的压强为p甲、p乙。现沿水平方向在上部分别截去高度为∆h甲、∆h乙,则下列条件中一定能使物体甲、乙对水平面压力变化量∆F甲<∆F乙的是( )
A.p甲=p乙,∆h甲=∆h乙
B.m甲<m乙,∆h甲=∆h乙
C.p甲>p乙,∆h甲<∆h乙
D.m甲<m乙,∆h甲<∆h乙
9.如图甲所示,在一个足够高的圆柱形容器内放一个重为18N的实心金属圆柱体,现不断向容器内注水,并记录水对容器底部的压强p与注水体积V的关系如图乙所示,整个过程圆柱体与容器底部没有紧密结合,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.圆柱体的底面积为25cm2
B.圆柱体的密度为8.9×103kg/m3
C.注水60cm3时,容器底部受到水的压力为1.5N
D.注水260cm3时,圆柱体上表面受到水的压力为1.1N
10.带有橡胶塞的口服液所配置的吸管,通常一端做成尖口,其侧面刻有棱状条纹,如图所示。下列有关分析正确的是( )
A.使用时,应当将吸管a端插入橡胶塞
B.吸管尖口可以增大对橡胶塞的压力
C.棱状条纹有利于大气压将口服液压入口中
D.棱状条纹可以减小吸管与橡胶塞间的摩擦
11.中国科学技术馆探索与发现A厅有个展品叫做“香蕉球”,描述的是足球比赛中罚任意球的场景。守方在离球门一定距离处用人墙挡住球门,而攻方隔着人墙将足球以旋转的方式发出,利用足球的自旋使足球两侧空气流速不同形成压强差,使足球走出一条香蕉状的路径,绕过人墙而射门。图给出了甲、乙、丙、丁四种足球自旋方向与飞行路径的示意图,下列说法正确的是( )
A.乙、丙两图是正确的 B.甲、丙两图是正确的
C.甲、乙两图是正确的 D.甲、丁两图是正确的
12.实心均匀正方体甲、乙按图所示放置在水平桌面上,已知它们对桌面的压强相等。现将乙在桌面外的部分沿竖直方向切去,切去的比例为n,甲按相同比例n沿水平方向切去一部分,并将各自切去部分叠放在对方剩余的上方,此时甲、乙对桌面的压力分别为F甲、F乙,压强分别为p甲、p乙。关于压力、压强的大小关系,下列判断正确的是 ( )
A.F甲=F乙,p甲>p乙 B.F甲>F乙,p甲<p乙
C.F甲=F乙,p甲<p乙 D.F甲<F乙,p甲>p乙
第Ⅱ卷 非选择题
二.填空题(本题共6小题,每题3分,共18分)
13.如图,将一支蜡烛的两端削尖,在中间垂直插入一枚大号缝衣针把缝衣针的两端分别放在两个小玻璃杯上。用小刀对蜡烛的两端进行加工,使蜡烛能在水平位置平衡。点燃蜡烛的两端,你将会观察到什么现象: 。为防止蜡烛摆动过大而翻转,可将转轴放在蜡烛重心的 (选填“上”或“下”)方。实验时选择 (选填序号①粗且短的蜡烛②细且长的蜡烛)效果更为明显。
14.利用弹簧做了如下两个小实验。如图甲所示,一小球从高处落到竖直固定的弹簧上后又被弹起到原高度。小球从高处开始下落到弹回的整个过程中,他的运动速度随时间变化的图像如图乙所示,图中oa段和cd段为直线。则据此图可知,在ab段,小球所受重力 弹力(选填“大于”、“等于”或“小于”),弹力大于重力的时间段为 ;如图丙所示,A、B两根相同的轻弹簧,分别与物块的上下表面相连接,B弹簧的下端与地面连接。起初A弹簧处于自由长度,B弹簧的压缩长度为。现用手将A弹簧缓慢上提,使B弹簧承受物重的,B弹簧仍然处于压缩状态,那么,A弹簧的上端应向上提起的距离为 。
15.如图甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的推力F的作用,其F-t和v-t的图象分别如图乙、丙所示。由图象可知:3∼6s物体做 运动(选填“匀速”或“变速”),9∼12s内,摩擦力大小为 N,t=5s时,物体受到的摩擦力是 N。
16.物理社团的同学们设计了一个电动升降机,如图甲所示,轻质薄壁圆柱形容器置于水平地面上,装有25cm深的水,圆柱体A被轻质细杆悬挂于O点,静止时A的下表面与液面刚好相平。打开电动升降机,让圆柱体A浸入液体中,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,圆柱体A的底面积为100cm2,容器底面积为200cm2,则圆柱体A的重力为 N;当轻质细杆对圆柱体A施加竖直向下3N的力时,则圆柱体A受到的浮力为 N;撤走细杆,待圆柱体A静止后,沿水平方向将圆柱体A浸在液体中的部分截去并取出,则A剩余部分静止时,容器对水平地面的压强为 Pa。
17.如图(a)所示,将实心长方体甲竖直浸没在水中,上、下表面受到水的压力分别为F0、3F0,则甲所受浮力为 牛。如图(b)所示,将甲平放水平地面上,对地面的压强为p,现将其顺时针翻转90°,甲和地面的接触面积由3S变为S。则甲对水平面的压力为 ,甲对地面的压强变化量为 。
18.有三个两端开口的玻璃管,把它们一端挡一薄塑料片后都竖直插入水中,如图所示。当分别注入100克水时薄塑料片都恰好下落。如果不注水,而是分别轻轻放一个100克的砝码,则甲的薄塑料片 下落,乙的薄塑料片 下落,丙的薄塑料片 下落。(均选填“一定”、“一定不”或“不一定”)
三.实验探究题(本题共2小题,每题5分,共10分)
19.当物体从高空下落时,所受到的空气阻力会随物体的速度增大而增大,因此经过一段距离后,物体将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度。研究发现,在相同环境的条件下,球形物体下落的终极速度v仅与球的半径r和质量m有关,下表是某次研究的实验数据。
小球编号
A
B
C
D
E
F
小球的半径r(×10-3米)
0.5
0.5
0.5
1.0
2.0
4.0
小球的质量m(×10-6千克)
2.0
4.0
6.0
4.0
4.0
4.0
小球的终极速度v(米/秒)
16
32
48
8
2
________
(1)根据表中的数据,可知A球与B球在达到终极速度时所受的空气阻力之比为 。
(2)根据表中小球A、B、C的实验数据及相关条件可知:在相同环境下,当 时, 。
(3)根据表中小球 的实验数据及相关条件,可得出球形物体下落的终极速度与球的半径的关系。
(4)请填写表中小球F的相关数据:v为 米/秒。
20.综合实践活动:制作简易的密度计
(一)实验器材:圆柱形的筷子、细铜丝、水、盐水、玻璃杯、记号笔
(二)实验步骤:
(1)在筷子下端缠绕适量的细铜丝;
(2)将筷子竖直漂浮在水中,用记号笔在水面和筷子相平处标注记号;
(3)将筷子竖直漂浮在盐水中,用记号笔在液面和筷子相平处标注记号。
(三)实验现象:
(1)如果图甲所示为筷子漂浮在水中时的情况,请你在图乙中画出筷子在盐水中静止 时的大致情况;
(2)如果筷子浸入水中的深度为H,浸入盐水中的深度为h,水的密度用表示,盐水的密度用表示,则h= (用、、H 表示)。
(四)解释现象:
在不同密度的液体中进行多次实验,可以在筷子上标出对应的刻度线,便制成了 一个简易的密度计。图丙中所示的a、b、c三支密度计中,刻度标示合理的是。 ,
理由是
(五)迁移应用:
(1)用自制密度计测量某种液体密度时,出现了如图丁所示情况,请提出一条改进建议:
(2)如果只增加筷子下端缠绕细铜丝的质量,则制作的密度计两条刻度线(如0.9、1.0两刻度)之间的距离将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
四.计算题(本题共3小题,每题12分,共36分)
21.如图甲所示是放在水平桌面上的底面积为200cm2的圆柱薄壁容器,盛有适量的水。密度为0.6g/cm3、底面积为100cm2的圆柱形物体A漂浮在水面上,在A的上表面逐个叠加与A底面积相同的圆柱形物体B,如图乙所示,随着B的数量增加,AB会逐渐下移,水对容器底的压强p随B的数量变化的情况如表所示,整个过程中水没有溢出。求:
(1)图甲中水的深度;
(2)叠加1个B物体时,水对容器底部增加的压力;
(3)叠加5个B物体时,A对容器底部的压强。
B的个数
0
1
2
3
4
5
p/Pa
3000
3120
3240
3320
3360
3400
22.如下图所示,质量为4kg、底面积为4×的长方体木块放置在水平地面上,现将盛有体积水的轻质薄壁圆柱形容器放在木块的中央,已知圆柱形容器的底面积为2。求:
(1)容器内水对容器底的压强是多少?
(2)木块对地面的压强是多少?
(3)现有一实心小球浸没在该圆柱形容器内的水中(容器足够高),此时水对容器底部压强的增加量为∆p水,木块对地面压强的增加量为∆p木,若∆p水∶∆p木=10∶7,求实心小球的密度是多少?
23.放置在水平地面的实心均匀正方体A和长方体B,它们的边长分别如图(a)、(b)所示,A的密度为2.0×103千克/米3,B的密度为2.5×103千克/米3。
(1)求正方体A的质量mA;
(2)求正方体A对地面的压强pA;
(3)如图(b)中虚线所示,从B的一侧沿竖直方向截取长为L的部分,将其叠放在A的上表面;再将B余下部分沿竖直方向分割成相同的两部分,将其中一部分叠放在另一部分的上表面。此时,A、B余下部分对水平地面的压强分别为、,要使等于,求应截取的长度L。
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八年级下册物理压轴题考卷01(解析版)
初中物理
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版(2024)八年级下册第7-9章。
2.g=10N/kg。
3.本卷平均难度系数0.2。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.如图所示,弹簧测力计和细线的重力及摩擦力不计,物重4N,弹簧测力计A、B的示数分别为( )
A.4N 4N B.4N 0N C.4N 8N D.0N 4N
【答案】A
【详解】由图示知,在不计弹簧测力计和细线的重力及摩擦力时,两个弹簧测力计所受的拉力都等于物体的重力,为4N。
故选A。
2.甲、乙两队进行拔河比赛,甲队获胜。下列说法正确的是( )
A.甲队对乙队的拉力大于乙队对甲队的拉力
B.甲队对乙队的拉力等于乙队对甲队的拉力
C.甲队受到地面的摩擦力小于乙队受到地面的摩擦力
D.甲队受到地面的摩擦力等于乙队受到地面的摩擦力
【答案】B
【详解】AB.在拔河时,甲队对乙的拉力与乙对甲的拉力是相互作用力,它们的大小相等,故A错误,B正确;
CD.每个队在拔河时,都受到拉力和地面摩擦力的作用,比赛结果是甲队获胜,甲队没有移动,受到的摩擦力等于绳子的拉力;乙队被拉动,受到的摩擦力小于绳子的拉力,所以甲队的摩擦力大于乙队的摩擦力。故CD错误。
故选B。
3.蹦极运动简化后与下列情景相似:如图甲所示,弹性细绳的一端固定在O点,另一端系着一个小球,小球从O点释放后上下往复运动。由于空气阻力作用,最终会停在O点下方的某个位置。已知小球速度v与下落高度h的关系如图乙所示,细绳拉力F与下落高度h的关系如图丙所示。下列描述正确的是( )
A.弹性细绳原长为1.2m
B.小球下落的最大高度为1.5m
C.小球最终停在1.2m的位置
D.已知小球在下落过程中不计空气阻力,弹性细绳的最大弹性势能为30J
【答案】A
【详解】A.由图丙知,当弹性绳的长度等于1.2m时拉力为零,因此弹性细绳原长为1.2m,故A正确;
B.由图乙知小球下落的最大高度为2.4m,故B错误;
C.由图丙知,由图像知图像为一次函数图像,设解析式为
把(1.2,0)、(2.0,8)代入解析式得
故解析式为
因为小球在下落的过程中先做加速运动,当拉力等于重力时,合力为零,速度达到最大,然后做减速运动。由图乙可知,故当下落高度为1.5m时,速度最大,此时拉力等于重力,当时,代入解析式可得
故小球的重力
小球最终停止时,处于平衡状态,受平衡力,即拉力等于重力,故小球最终停在的位置,故C错误;
D.因为不计空气阻力,小球的重力势能全部转化为弹性绳的弹性势能,在小球在最低点时,弹性细绳的弹性势能最大,所以弹性细绳的最大弹性势能为
故D错误。
故选A。
4.如图所示,操场上有一质量为m的爬杆,一位质量为M的同学正沿着爬杆滑下,该同学受到的摩擦力为f,则地面对爬杆的支持力为( )
A.mg+f B.(m+M)g+f C.mg+Mg D.(m+M)g-f
【答案】A
【详解】由题意知,该同学受向上的摩擦力,大小为f,由于力的作用是相互的,所以爬杆会受到同学对它向下的摩擦力,大小也为f。以爬杆为研究对象,爬杆受向上的支持力和向下的重力及向下的摩擦力,在这三个力的作用下处于静止状态,所以向下的重力和摩擦力之和等于地面对爬杆向上的支持力,由可知,则地面对爬杆的支持力为mg+f。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.如图所示,物体A和物体B叠放在水平桌面上,水平拉力为,作用在物体B上,使AB一起做匀速直线运动,以f1和f2分别表示B与A、B与桌面的静摩擦力的大小则( )
A., B.,
C., D.,
【答案】A
【详解】由题可知,A、B保持静止;以A为研究对象,由于A没有相对运动趋势N,否则A在水平方向所受的合力不为零;以AB整体为研究对象,AB整体受到向右的拉力,则桌面对B的静摩擦力应向左
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.如图所示,一粗糙斜面固定在水平地面上,木块A与钩码B通过绕过滑轮的细线相连,则关于木块A所受摩擦力的说法正确的是( )
①.木块A受到的摩擦力可能沿斜面向上 ②.木块A受到的摩擦力可能沿斜面向下
③.木块A受到的摩擦力可能为零 ④.木块A受到的摩擦力可能等于B的重力
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①②③④
【答案】D
【详解】①.当木块A向下滑动的趋势大于向上滑动的趋势时,木块A有向下滑的趋势,受到的摩擦力沿斜面向上,故①正确;
②.木块A向下滑动的趋势小于向上滑动的趋势时,木块A有向上滑的趋势,受到的摩擦力沿斜面向下,故②正确;
③.木块A向下滑动的趋势等于向上滑动的趋势时,木块在斜面上没有相对斜面相对滑动的趋势,木块A受到的摩擦力为零,故③正确;
④.当木块相对斜面有向下滑动的趋势时,木块受到沿斜面向上的摩擦力的作用,由力的平衡得,木块受到的摩擦力为
当A的重力沿斜面向下的力等于2倍B的重力时,木块受到的摩擦力等于B的重力;当木块相对斜面有向上滑动的趋势时,木块受到沿斜面向下的摩擦力的作用,由力的平衡得,木块受到的摩擦力为
木块A受到的摩擦力小于B的重力,故④正确,故ABCD正确。
故选D。
7.小明蹦极时下落过程的图像(忽略空气阻力)如图所示。已知时,弹性绳处于自然伸直状态;时,小明达到最低点。则下列说法正确的是( )
A.在时间段内,重力势能和弹性势能转化为动能
B.在时刻,弹力等于重力,人处于平衡状态
C.在时间段内,重力不做功
D.在时,弹性绳弹性势能最大
【答案】D
【详解】A.由题意可知,t1时,弹性绳处于自然伸直状态,在0﹣t1时间段内,弹性绳没有发生形变,没有弹力,故此时没有弹性势能,该时段是重力势能转化为动能的,故A错误;
B.在t1-t2时间段,弹性绳对人的拉力逐渐变大,此时重力大于拉力,游客继续向下做加速运动;随着弹性绳的形变程度变大,拉力(弹力)继续变大,在t2-t3时间段,向上的拉力大于向下的重力,游客做减速运动;所以在t2时刻,人下落的速度达到最大值,此时人的重力等于弹性绳对人的拉力,但是由于惯性,人继续向下运动,不会处于平衡状态。故B错误;
C.在t2﹣t3时间段内,游客是向下运动的,在重力的方向上通过了距离,所以重力做了功,故C错误;
D.在t3时,游客的速度为0,此时游客到达最低点,此时弹性绳的伸长量是最大的,弹性势能是最大的,弹力要大于重力,故D正确。
故选D。
8.如图所示,实心均匀正方体甲、乙置于水平地面上,它们的质量为m甲、m乙,对水平地面的压强为p甲、p乙。现沿水平方向在上部分别截去高度为∆h甲、∆h乙,则下列条件中一定能使物体甲、乙对水平面压力变化量∆F甲<∆F乙的是( )
A.p甲=p乙,∆h甲=∆h乙
B.m甲<m乙,∆h甲=∆h乙
C.p甲>p乙,∆h甲<∆h乙
D.m甲<m乙,∆h甲<∆h乙
【答案】A
【详解】A.物体对水平面压力变化量为
由于截去相同高度,,且,则有
化简后有
因为是正方体,依据题意必定要满足(后续分析中不再重复此步骤)
对于柱形固体,其对地面的压强为
若,则有
消除g,则满足
由于h甲<h乙,则有
符合题目的一定成立,故A符合题意;
B.若,则有
由于截去相同高度,从图片观察,可知h甲<h乙,依据数学知识,无法确定与的大小关系,依据不等式的计算,则有:
①若有,可满足要求∆F甲<∆F乙(选项A分析过程已经提到过必需满足的表达式);
②若有,无法确定是否满足要求∆F甲<∆F乙;故B不符合题意;
C.根据上述分析,若
消除g,则满足
从图看h甲<h乙,则有,切去部分为
依题意∆h甲<∆h乙,从图中,则必定有ΔV甲<ΔV乙,则
由于,,无法确定,故C不符合题意;
D.根据上述由
有,根据密度公式有,从图中可看出,无法比较密度大小,则:
①若,由上述分析ΔV甲<ΔV乙,则必定有∆F甲<∆F乙
②若,由上述分析可知,无法确定,故D不符合题意。
故选A。
9.如图甲所示,在一个足够高的圆柱形容器内放一个重为18N的实心金属圆柱体,现不断向容器内注水,并记录水对容器底部的压强p与注水体积V的关系如图乙所示,整个过程圆柱体与容器底部没有紧密结合,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.圆柱体的底面积为25cm2
B.圆柱体的密度为8.9×103kg/m3
C.注水60cm3时,容器底部受到水的压力为1.5N
D.注水260cm3时,圆柱体上表面受到水的压力为1.1N
【答案】C
【详解】A.由图乙所示压强p与注水体积V的关系可知,0~150cm3水没有浸没圆柱体,此时压强p与注水体积V成正比,150cm3以上水浸没圆柱体,压强的改变Δp与体积的改变量ΔV成正比,则150cm3时水恰好浸没圆柱体;根据V=150cm3时,p=1500Pa,由p=ρgh得,此时水的深度,即圆柱体的高度为
此时水所占的底面积为
150~250cm3水浸没圆柱体,体积由150cm3变为200cm3体积,体积的改变量为ΔV=50cm3,对应的压强改变量Δp=200Pa,由p=ρgh得,此时水的深度改变量
此时容器的底面积为
因此,圆柱体的底面积
S柱=S-S'=25cm2-10cm2=15cm2=1.5×10-3m2
故A错误;
B.圆柱体的体积为
V柱=S柱h柱=15cm2×15cm=225 cm3=2.25×10-4m3
由题知G柱=18N,因此,圆柱体的密度为
故B错误;
C.由图乙0~150cm3压强p与注水体积V成正比,则
解得,p2=600Pa
根据,可得注水60cm3时,容器底部受到水的压力为
故C正确;
D.由图乙150cm3以上水浸没圆柱体,压强的改变Δp与体积的改变量ΔV成正比,可得
解得,Δp2=440Pa
根据可得,注水260cm3时,圆柱体上表面受到水的压力为
故D错误;
故选C。
10.带有橡胶塞的口服液所配置的吸管,通常一端做成尖口,其侧面刻有棱状条纹,如图所示。下列有关分析正确的是( )
A.使用时,应当将吸管a端插入橡胶塞 B.吸管尖口可以增大对橡胶塞的压力
C.棱状条纹有利于大气压将口服液压入口中 D.棱状条纹可以减小吸管与橡胶塞间的摩擦
【答案】C
【详解】A.b端比a端尖,当用吸管b端插入橡胶塞时,b端受力面积小,在压力相同时,b端压强较大,更容易插入橡胶塞,所以使用时,应当将吸管b端插入橡胶塞,故A错误;
B.由A解析可知,吸管尖口可以增大对橡胶塞的压强,不是压力,压力是人手决定的,不会变化,故B错误;
CD.当人吸口服液时,吸管内的气压变小,在管外的大气压作用下把液体压进口内,但是管外的气体体积变大,气压变小,这时吸管的棱状条纹,可以让外界的空气进入瓶内,不断补充空气,那么管外的大气压大小不变,有利于大气压将口服液压入口中,棱状条纹增加了接触面的粗糙程度,会使摩擦力变大,故C正确、D错误。
故选C。
11.中国科学技术馆探索与发现A厅有个展品叫做“香蕉球”,描述的是足球比赛中罚任意球的场景。守方在离球门一定距离处用人墙挡住球门,而攻方隔着人墙将足球以旋转的方式发出,利用足球的自旋使足球两侧空气流速不同形成压强差,使足球走出一条香蕉状的路径,绕过人墙而射门。图给出了甲、乙、丙、丁四种足球自旋方向与飞行路径的示意图,下列说法正确的是( )
A.乙、丙两图是正确的 B.甲、丙两图是正确的
C.甲、乙两图是正确的 D.甲、丁两图是正确的
【答案】D
【详解】足球右侧的空气流速,相对于足球,顺风时流速小、逆风时流速大。由甲图可知,足球沿顺时针方向旋转,足球右侧空气流速大,压强小,左侧空气流速小,压强大,足球在压强差的作用下逐渐向右侧偏移,故甲图正确;由乙图可知,足球沿逆时针方向旋转,足球左侧空气流速大,压强小,右侧空气流速小,压强大,足球在压强差的作用下应该逐渐向左侧偏移,而图中足球向右偏移,故乙图错误;由丙图可知,足球沿顺时针方向旋转,足球右侧空气流速大,压强小,左侧空气流速小,压强大,足球在压强差的作用下应该逐渐向右侧偏移,而图中足球向左侧偏移,故丙图错误;由丁图可知,足球沿逆时针方向旋转,足球左侧空气流速大,压强小,右侧空气流速小,压强大,足球在压强差的作用下逐渐向左侧偏移,故丁图正确;综上分析可知,甲、丁两图是正确的。
故选D。
12.实心均匀正方体甲、乙按图所示放置在水平桌面上,已知它们对桌面的压强相等。现将乙在桌面外的部分沿竖直方向切去,切去的比例为n,甲按相同比例n沿水平方向切去一部分,并将各自切去部分叠放在对方剩余的上方,此时甲、乙对桌面的压力分别为F甲、F乙,压强分别为p甲、p乙。关于压力、压强的大小关系,下列判断正确的是 ( )
A.F甲=F乙,p甲>p乙 B.F甲>F乙,p甲<p乙
C.F甲=F乙,p甲<p乙 D.F甲<F乙,p甲>p乙
【答案】B
【详解】未切割前,设甲、乙的重力分别为G甲、G乙,甲、乙的底面积分别为S甲、S乙;由于桌面水平,则甲、乙对桌面的压力分别为F′甲=G甲,F′乙=G乙;由图可知,甲的接触面积S甲大于乙的接触面积(1-n)S乙,且它们对桌面的压强相等,则根据G=F=pS可知甲的重力较大,即
G甲>G乙
由压强的定义式可得,未切割前,甲、乙对桌面的压强分别为
依题意可知,甲、乙未切割前对桌面的压强相等,即
化简可得
①
甲、乙切去比例均为n,并将切去部分叠放在对方剩余的上方,则甲对桌面的压力变为
F甲=(1-n)G甲+nG乙
乙对桌面的压力变为
F乙=(1-n)G乙+nG甲
F甲-F乙=[(1-n)G甲+nG乙]-[(1-n)G乙+nG甲]=(1-n)(G甲-G乙)-n(G甲-G乙)=(1-2n)(G甲-G乙)
由图可知,,所以
F甲-F乙=(1-2n)(G甲-G乙)>0
即F甲>F乙;
切割并叠放后,甲对桌面的压强
②
乙对桌面的压强为
③
结合①②③式有
因为G甲>G乙,所以
p甲-p乙<0
即p甲<p乙;故ACD错误,B正确。
故选B。
第Ⅱ卷 非选择题
二.填空题(本题共6小题,每题3分,共18分)
13.如图,将一支蜡烛的两端削尖,在中间垂直插入一枚大号缝衣针把缝衣针的两端分别放在两个小玻璃杯上。用小刀对蜡烛的两端进行加工,使蜡烛能在水平位置平衡。点燃蜡烛的两端,你将会观察到什么现象: 。为防止蜡烛摆动过大而翻转,可将转轴放在蜡烛重心的 (选填“上”或“下”)方。实验时选择 (选填序号①粗且短的蜡烛②细且长的蜡烛)效果更为明显。
【答案】 蜡烛两端交替上升 上 ②
【详解】[1]点燃蜡烛的两端,两端交替上升。先点燃的一端燃烧,烛液滴下,该端重力减小,该端上升;此时下降的一端火焰烧烤蜡烛,加快蜡烛熔化,烛液滴下,而上升的一端不会,因此下降的一端重力快速下降,当下降一端的重力小于上升一端的重力时,下降一端会上升,另一端下降,如此往复,跷跷板就会来回自动翘个不停。
[2]为防止蜡烛摆动过大而翻转,可将转轴放在蜡烛重心的上方,使蜡烛的重心降低,提高稳度。
[3]为了使蜡烛的质量容易改变,选用细且长的蜡烛效果更为明显。
14.利用弹簧做了如下两个小实验。如图甲所示,一小球从高处落到竖直固定的弹簧上后又被弹起到原高度。小球从高处开始下落到弹回的整个过程中,他的运动速度随时间变化的图像如图乙所示,图中oa段和cd段为直线。则据此图可知,在ab段,小球所受重力 弹力(选填“大于”、“等于”或“小于”),弹力大于重力的时间段为 ;如图丙所示,A、B两根相同的轻弹簧,分别与物块的上下表面相连接,B弹簧的下端与地面连接。起初A弹簧处于自由长度,B弹簧的压缩长度为。现用手将A弹簧缓慢上提,使B弹簧承受物重的,B弹簧仍然处于压缩状态,那么,A弹簧的上端应向上提起的距离为 。
【答案】 大于 t2~t4
【详解】[1][2]当小球在空中时,他的速度匀速增加,当小球刚接触弹簧时,受到竖直向上的弹力,开始弹力小于重力,小球继续向下做加速运动;当弹力等于重力时,小球的速度达到最大值,即时刻的速度最大;小球继续向下运动,弹簧形变程度继续变大,弹力大于重力,小球做减速运动,到达最低点时的速度为0,即当时间为时,速度为0;接着小球在弹力的作用下向上加速,当弹力等于重力时即时刻的速度最大;小球继续运动,弹力小于重力,小球向上做减速运动。
[3]B弹簧,一开始,重物压在B上,B形变,当压力为重物G的时,根据胡克定律得
所以
乙弹簧上端相对于原来的位置上升了
对于A弹簧,开始A弹簧拉力为零,由于B弹簧原来受压力为G,后来受压力的,则A弹簧的拉力为,所以A弹簧上端升高了
A弹簧应向上提起的距离为
15.如图甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的推力F的作用,其F-t和v-t的图象分别如图乙、丙所示。由图象可知:3∼6s物体做 运动(选填“匀速”或“变速”),9∼12s内,摩擦力大小为 N,t=5s时,物体受到的摩擦力是 N。
【答案】 变速 60 60
【详解】[1]观察速度图象即可看出物体在3~6s时速度在变化,所以在做变速运动。
[2]由丙图知,9~12s时,物体做匀速运动,且,由乙图知,9~12s时的推力;水平方向上的摩擦力与推力平衡,则摩擦力
[3]由丙图知,t=5s时,物体做加速运动,由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,所以摩擦力大小不变,仍为。
16.物理社团的同学们设计了一个电动升降机,如图甲所示,轻质薄壁圆柱形容器置于水平地面上,装有25cm深的水,圆柱体A被轻质细杆悬挂于O点,静止时A的下表面与液面刚好相平。打开电动升降机,让圆柱体A浸入液体中,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,圆柱体A的底面积为100cm2,容器底面积为200cm2,则圆柱体A的重力为 N;当轻质细杆对圆柱体A施加竖直向下3N的力时,则圆柱体A受到的浮力为 N;撤走细杆,待圆柱体A静止后,沿水平方向将圆柱体A浸在液体中的部分截去并取出,则A剩余部分静止时,容器对水平地面的压强为 Pa。
【答案】 27 30 2475
【详解】[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A的重力为
G=F=27N
[2]A物体浸入水中未浸没前,因为物体下降且水面上升,故此时物体排开水的体积增加较快,所以受到的浮力增加较快,杆对物体向上的拉力减小得较快;当水面上升到容器口处时,物体A向下运动,排开水的体积增加得比原来慢了,浮力增加得慢了,杆对A的拉力减小得慢了。之后,随着物体的下降,物体受到的浮力越来越大,则杆对物体向上的拉力越来越小,当杆对物体向上的拉力减小到0时,说明此时物体受到的浮力与自身重力相等。当物体继续下降,刚好与容器底接触,此时物体浸没,杆对物体向下的压力为9N,此时,物体受到的浮力为
物体体积等于排开水的体积,为
此时物体高(容器高)为
当杆对物体向下的压力为3N时,物体受到的浮力为
[3]撤走细杆,物体A受到的浮力大于重力,物体A将上浮,最终漂浮在水面,漂浮时,物体A受到的浮力等于重力,大小为27N。此时物体排开水的体积为
此时物体浸入水中的深度为
物体A截去部分的体积为
则物体剩余部分体积为
同种物质,质量与体积成正比,重力与质量成正比,则物体剩余部分重力为
物体A向下运动时,容器中水面上升,由图乙可知,物体A下降5cm时,水开始溢出,当物体A刚好与容器底部接触时,溢出水的体积最多,由于从始至终未向容器中加水,则撤走细杆,剩余水的体积为
容器中剩余水的重力为
撤走细杆后,容器对水平地面的压力等于剩余水与剩余物体的重力和,则容器对水平地面的压强为
17.如图(a)所示,将实心长方体甲竖直浸没在水中,上、下表面受到水的压力分别为F0、3F0,则甲所受浮力为 牛。如图(b)所示,将甲平放水平地面上,对地面的压强为p,现将其顺时针翻转90°,甲和地面的接触面积由3S变为S。则甲对水平面的压力为 ,甲对地面的压强变化量为 。
【答案】 2F0 3pS 2p
【详解】[1]浮力产生的原因是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差。由题意可知,将实心长方体甲竖直浸没在水中,上、下表面受到水的压力分别为F0、3F0,则甲所受浮力为
[2]由可知,甲对水平面的压力为
[3]现将甲顺时针翻转90°,甲对地面的压力不变,接触面积由3S变为S,则此时甲对地面的压强为
甲对地面的压强变化量为
18.有三个两端开口的玻璃管,把它们一端挡一薄塑料片后都竖直插入水中,如图所示。当分别注入100克水时薄塑料片都恰好下落。如果不注水,而是分别轻轻放一个100克的砝码,则甲的薄塑料片 下落,乙的薄塑料片 下落,丙的薄塑料片 下落。(均选填“一定”、“一定不”或“不一定”)
【答案】 一定 一定 一定不
【详解】如图所示:
[1]如图甲为上下一样粗细的容器,因此甲底部受到液体压力大小为
对于甲容器,100克水对塑料片的压力等于水的重力,也等于100克砝码的重力,所以甲的塑料片一定会脱落。
[2]如图乙为上粗下细的容器,因此乙底部受到液体压力大小为
对于乙容器,100克水对塑料片的压力小于水的重力,即能使塑料片脱落的力小于100克水的重力,因此,放上100克砝码时,乙的塑料片一定会脱落。
[3]如图丙为上细下粗的容器,因此丙底部受到液体压力大小为
对于丙容器,100克水对塑料片的压力大于水的重力,即能使塑料片脱落的力大于100克水的重力, 因此,放上100克砝码时,丙的塑料片一定不会脱落。
三.实验探究题(本题共2小题,每题5分,共10分)
19.当物体从高空下落时,所受到的空气阻力会随物体的速度增大而增大,因此经过一段距离后,物体将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度。研究发现,在相同环境的条件下,球形物体下落的终极速度v仅与球的半径r和质量m有关,下表是某次研究的实验数据。
小球编号
A
B
C
D
E
F
小球的半径r(×10-3米)
0.5
0.5
0.5
1.0
2.0
4.0
小球的质量m(×10-6千克)
2.0
4.0
6.0
4.0
4.0
4.0
小球的终极速度v(米/秒)
16
32
48
8
2
________
(1)根据表中的数据,可知A球与B球在达到终极速度时所受的空气阻力之比为 。
(2)根据表中小球A、B、C的实验数据及相关条件可知:在相同环境下,当 时, 。
(3)根据表中小球 的实验数据及相关条件,可得出球形物体下落的终极速度与球的半径的关系。
(4)请填写表中小球F的相关数据:v为 米/秒。
【答案】(1)1:2
(2) 小球半径r相同 小球下落的终极速度v与质量m成正比
(3)B、D、E
(4)0.5
【详解】(1)球在达到终极速度时为平衡状态,有则
(2)[1][2]根据表中小球A、B、C的实验数据及相关条件可知,在相同环境下,当小球半径r相同时,小球的质量m增大2倍,小球的终极速度v也随着增大2倍;当小球半径r相同时,小球的质量m增大3倍,小球的终极速度v也随着增大3倍,所以可以得出:在相同环境下,当小球半径r相同时,小球下落的终极速度v与质量m成正比。
(3)要想得出球形物体下落的终极速度与球的半径的关系,必须控制小球的质量相等,改变球的半径,分析速度的变化,由此B、D、E三组实验可满足要求。
(4)表中数据分析可知:在相同环境下,当小球质量相同时,小球下落的终极速度v与球半径r的二次方成反比,故由E、F两组数据可以得出小球F的小球的终极速度
20.综合实践活动:制作简易的密度计
(一)实验器材:圆柱形的筷子、细铜丝、水、盐水、玻璃杯、记号笔
(二)实验步骤:
(1)在筷子下端缠绕适量的细铜丝;
(2)将筷子竖直漂浮在水中,用记号笔在水面和筷子相平处标注记号;
(3)将筷子竖直漂浮在盐水中,用记号笔在液面和筷子相平处标注记号。
(三)实验现象:
(1)如果图甲所示为筷子漂浮在水中时的情况,请你在图乙中画出筷子在盐水中静止 时的大致情况;
(2)如果筷子浸入水中的深度为H,浸入盐水中的深度为h,水的密度用表示,盐水的密度用表示,则h= (用、、H 表示)。
(四)解释现象:
在不同密度的液体中进行多次实验,可以在筷子上标出对应的刻度线,便制成了 一个简易的密度计。图丙中所示的a、b、c三支密度计中,刻度标示合理的是。 ,
理由是
(五)迁移应用:
(1)用自制密度计测量某种液体密度时,出现了如图丁所示情况,请提出一条改进建议:
(2)如果只增加筷子下端缠绕细铜丝的质量,则制作的密度计两条刻度线(如0.9、1.0两刻度)之间的距离将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 c 见解析 向烧杯中添加液体增大深度 增大
【解析】【小题1】密度计漂浮在水面上,根据阿基米德原理可知
【小题2】[1][2]密度计漂浮在液体中,液体的密度和密度计浸入液体中的深度成反比,刻度值上端小,下端逐渐变大,且上端刻度疏,下端刻度密,故选c。
【小题3】[1]未能漂浮,应该向烧杯中添加液体进而增大深度。
[2]只增加筷子下端缠绕细铜丝的质量,密度不变时,排开液体的体积增大,根据,在水中的H增大,两条刻度线之间的距离增大。
四.计算题(本题共3小题,每题12分,共36分)
21.如图甲所示是放在水平桌面上的底面积为200cm2的圆柱薄壁容器,盛有适量的水。密度为0.6g/cm3、底面积为100cm2的圆柱形物体A漂浮在水面上,在A的上表面逐个叠加与A底面积相同的圆柱形物体B,如图乙所示,随着B的数量增加,AB会逐渐下移,水对容器底的压强p随B的数量变化的情况如表所示,整个过程中水没有溢出。求:
(1)图甲中水的深度;
(2)叠加1个B物体时,水对容器底部增加的压力;
(3)叠加5个B物体时,A对容器底部的压强。
B的个数
0
1
2
3
4
5
p/Pa
3000
3120
3240
3320
3360
3400
【答案】(1)0.3m;(2)2.4N;(3)400Pa
【详解】解:(1)甲中B的个数为0,由表格得,根据可得,水深为
(2)当叠加一个B物体时,变化的压强为
则增加的压力为
(3)叠加一个物体B时,由可知,水面升高的高度
叠加0个物体B和1个物体B时,浮力的增量等于物体B受到的重力,即物体B受到的重力
由叠加4个物体B和5个物体B时水对容器底部压强的增量相等可知,叠加3个物体B以后,物体A和物体B一直浸没在水中,叠加4个物体B时,水对容器底部压强的增量,同理可求得,水面相比叠加3个物体B时升高的高度,则物体B的体积
叠加0个物体B时,由物体A的密度可知,物体A浸入水中的体积为,此时水面的高度
同理可求得,叠加5个物体B时,水面的高度,从叠加0个物体B到叠加5个物体B,水面升高的高度
解得
则物体A受到的重力
叠加5个物体B时,物体A和5个物体B受到的浮力
由可知,物体A和5个物体B已沉底,叠加5个物体B时,物体A对容器底部的压强
22.如下图所示,质量为4kg、底面积为4×的长方体木块放置在水平地面上,现将盛有体积水的轻质薄壁圆柱形容器放在木块的中央,已知圆柱形容器的底面积为2。求:
(1)容器内水对容器底的压强是多少?
(2)木块对地面的压强是多少?
(3)现有一实心小球浸没在该圆柱形容器内的水中(容器足够高),此时水对容器底部压强的增加量为∆p水,木块对地面压强的增加量为∆p木,若∆p水∶∆p木=10∶7,求实心小球的密度是多少?
【答案】(1);(2);(3)
【详解】解:(1)容器内水的深度
容器内水对容器底的压强
(2)容器中水的质量
因为圆柱形容器的薄壁轻质,质量不计,故木块对地面的压力
木块对地面的压强
(3)设实心小球的体积为V,将实心小球浸没在水中,排开水的体积
V排=V
水面升高的高度
水对容器底部压强的增加量
……①
木块对地面压力的增加量
木块对地面压强的增加量
……②
由题知
∆p水∶∆p木=10∶7
将①②代入,即
可得
……③
则根据③式可得小球的密度
答:(1)容器内水对容器底的压强是;
(2)木块对地面的压强是;
(3)实心小球的密度是1.4×103kg/m3。
23.放置在水平地面的实心均匀正方体A和长方体B,它们的边长分别如图(a)、(b)所示,A的密度为2.0×103千克/米3,B的密度为2.5×103千克/米3。
(1)求正方体A的质量mA;
(2)求正方体A对地面的压强pA;
(3)如图(b)中虚线所示,从B的一侧沿竖直方向截取长为L的部分,将其叠放在A的上表面;再将B余下部分沿竖直方向分割成相同的两部分,将其中一部分叠放在另一部分的上表面。此时,A、B余下部分对水平地面的压强分别为、,要使等于,求应截取的长度L。
【答案】(1)2kg
(2)1960Pa
(3)0.12m
【详解】(1)根据可得,正方体A的质量为
(2)根据
可得,正方体A对地面的压强为
(3)从B的一侧沿竖直方向截取长为L的部分的质量为
截取部分的重力为
将截取部分叠放在A的上表面,那么A与截取部分的整体对水平地面的压力为
根据可得,A与截取部分的整体对水平地面的压强为
B余下部分对水平地面的压力为
根据可得,B余下部分对水平地面的压强为
因为
所以
可得,应截取的长度为
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