八年级下册物理期末复习(易错精选108题41大考点)-2024-2025学年八年级物理下学期期末考点大串讲(鲁科版2024)
2025-05-15
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2份
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137页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理鲁科版(五四学制)八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第九章 简单机械,第十章 功与能 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 做功与机械能,简单机械及机械效率 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 6.16 MB |
| 发布时间 | 2025-05-15 |
| 更新时间 | 2025-06-27 |
| 作者 | 理化课代表精品中心 |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2025-05-15 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52116522.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
八年级下册物理期末复习(易错精选108题41大考点)
训练范围:鲁科版(2024):八年级上册第6~10章。
目录
【考点1 力的作用效果】 3
【考点2 力的相互性】 4
【考点3 弹性形变与弹力的关系】 4
【考点4 弹簧测力计及其读数】 5
【考点5 平衡力的判断】 6
【考点6 探究二力平衡的条件】 7
【考点7 力与运动的关系】 7
【考点8 探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验】 8
【考点9 探究影响压力作用效果的因素】 8
【考点10 压强的估测及大小比较】 8
【考点11 压强的图像】 9
【考点12 增大或减小压强的方法】 10
【考点13 探究液体内部的压强特点实验】 10
【考点14 液体压强的公式及计算】 12
【考点16 大气压及其应用】 14
【考点17 流体压强与流速的关系】 15
【考点18 浮力的方向】 16
【考点19 探究浮力大小的影响因素】 16
【考点20 阿基米德原理的理解和定性分析】 17
【考点21 利用阿基米德原理进行简单计算】 19
【考点22 浮力的图像问题】 21
【考点23 物体浮沉条件】 22
【考点24 密度计原理】 23
【考点25 力是否做功的判断】 24
【考点26 探究影响物体动能大小的因素】 25
【考点27 探究影响物体重力势能大小的因素】 27
【考点28 动能和重力势能的相互转化】 28
【考点29 力和力臂的画法】 29
【考点30 探究杠杆的平衡条件】 29
【考点31 杠杆的平衡条件的计算】 31
【考点32 利用杠杆测量密度】 31
【考点33 杠杆的平衡条件的应用】 33
【考点34 杠杆的分类及应用】 34
【考点35 定滑轮及其特点】 36
【考点36 动滑轮及计算】 37
【考点37 绳子自由端移动的距离和速度】 37
【考点38 滑轮组的中的相关计算】 39
【考点39 测量滑轮组的机械效率的实验】 40
【考点40 滑轮、滑轮组机械效率的计算】 42
【考点41 斜面机械效率的计算】 45
【考点1 力的作用效果】
1.(2024春•汉中期末)中国女排那种顽强拼搏的精神值得我们每个人学习。如图所示是2024年世界女排联赛(香港站)比赛时的场景。关于排球比赛下列说法正确的是( )
A.排球在向上运动的过程中,不再受到重力的作用
B.垫球时,排球从运动员手腕弹开,施力物体是手腕
C.发球时,运动员手对排球的力大于排球对手的力
D.拦网时,球被弹回,说明力可以改变物体的形状
2.(2023秋•凉州区期末)如图所示,在皮划艇比赛时,发令枪响参赛选手奋力划桨,皮划艇由静止迅速前进,说明力可以改变物体的 ,向后划桨皮划艇向前运动说明物体间力的作用是 的;此时以地面为参照物,皮划艇是 的。
3.(2024春•宝应县期末)如图所示,将弹性绳挂在耳朵上能戴稳口罩,但时间久了耳朵有点痛,说明力的作用是 的;用手轻捏口罩里的鼻梁条,可以使口罩贴合面部,说明力能改变物体的 。
4.(2024春•东方期末)如图所示,在用手拉弹簧时,弹簧伸长,说明力可以改变物体的 ,人在用手拉弹簧的同时,往往会感觉到手有些疼,这说明物体间力的作用是 的。
【考点2 力的相互性】
5.(2024春•朔州期末)如图所示,是中国乒乓球运动员孙颖莎击球和手握奖杯站立静止时的照片。备受鼓舞的小明同学在观看比赛时有了很多的思考,下列说法正确的是( )
A.乒乓球在碰到桌面后会改变运动方向,说明力可以改变物体的运动状态
B.乒乓球在空中飞行时不受力的作用
C.停止击球后,球最终会停下来,说明物体的运动需要力来维持
D.击球时,球拍对乒乓球的力大于乒乓球对球拍的力
6.(2024春•汉中期末)端午假日,汉中文旅活动丰富多彩。如图是2024年6月9日中国桨板超级联赛(汉中站)比赛的情景。运动员用力向后划水,板船飞速前进,这既说明力的作用是 的,又说明力可以改变物体的 。使龙舟前进的力的施力物体是 。
【考点3 弹性形变与弹力的关系】
7.(2024春•邗江区期末)如图甲,小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻质弹簧上并压缩弹簧,已知小球从a处开始接触弹簧,压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中,小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间的关系如图乙,且在整个过程中弹簧始终发生弹性形变,则从a至c处的过程中(不计空气阻力),下列说法中正确的是( )
A.小球从a到c速度一直在减小
B.小球到达b处时,受平衡力
C.小球从a到c的过程中,弹簧对小球的弹力先增大后减小
D.小球所受的重力始终大于弹簧产生的弹力
8.(2024春•淮安期末)如图所示,在桌面上固定一根弹簧,分别用手“拉”和“压”弹簧,使弹簧的形变量相同。请在(a)图中画出手受到弹簧拉力的示意图。(b)图中弹簧对桌面的压力是由于 (手/弹簧/桌面)形变产生的。两次实验中力的作用效果不同是由于力的 不同。
【考点4 弹簧测力计及其读数】
9.(2024春•遂川县期末)亲爱的同学,请你利用所学知识并结合生活,完成下列问题:
(1)使用如图甲所示的弹簧测力计测量物体重力,测量前应在 (选填“竖直”或“水平”)方向对弹簧测力计 ;
(2)如图乙所示是A、B两根弹簧的伸长量x与其所受拉力F的关系。根据图象可知,在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力大小成 比。若要制作一个精确程度较高(即弹簧每伸长1cm所受的拉力较小)的弹簧测力计,应选择 (选填“A”或“B”)弹簧;
(3)如图丙所示的仪器,是拉力测力计的表盘,此时的示数为 N;
(4)如图丁所示,是测量 (填物理量)的仪器,其分度值为 MPa。
10.(2024春•济宁期末)如图所示,用弹簧测力计测量力时,物体受到的重力为 N,此时,若物体所受的力全部消失,它将保持 状态。
11.(2024春•商水县校级期末)用如图所示的器材判断重力的方向是否竖直,缓慢改变木板的倾角,可观察到悬线OA的方向 (选填“不变”或“改变”)。如图乙所示是正在使用的弹簧测力计,所测拉力F的大小是 ,使用弹簧测力计测物体的重力时,若指针指在零刻度的上方就开始测量,则所测得的力的大小将比实际值偏 (选填“大”或“小”)。
【考点5 平衡力的判断】
12.(2024春•惠城区校级期末)保温杯放在水平桌面上,如图所示,下列各对力中属于平衡力的是( )
A.保温杯受到的重力和保温杯对桌面的压力
B.保温杯受到的重力和桌面对保温杯的支持力
C.保温杯对桌面的压力和桌面对保温杯的支持力
D.保温杯对桌面的压力和地面对桌子的支持力
【考点6 探究二力平衡的条件】
13.(2024春•郴州期末)物理兴趣小组的同学们利用如图所示的装置进行“二力平衡条件”的探究:
(1)小周采用图甲所示的小车进行实验,在小车左、右两侧同时悬挂质量相等的钩码时,小车处于静止状态;改变其中一端钩码的质量,小车无法保持静止状态,由此说明二力平衡时,两个力的大小必须 ;(选填“相等”或“不相等”)
(2)同组小郡又提出了另一种实验方案:将甲装置中的小车换成小卡片,如图乙所示。为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,小解下一步操作是 (填字母);
A.左右各加一个钩码 B.把卡片剪成两半 C.把卡片扭转一个角度
(3)同学们认为小郡的实验方案优于小周的实验方案,其主要原因是 (填字母);
A.小卡片是比较容易获取的材料
B.小卡片容易扭转
C.容易让小卡片在水平方向上保持静止
D.减小了摩擦力对实验结果的影响
(4)当F1等于F2时,图丙和图丁中的小卡片能处在平衡状态的是 。
【考点7 力与运动的关系】
14.(2024春•丰城市校级期末)关于物体的运动和力的关系,下列说法正确的是( )
A.做匀速直线运动的物体,所受合力可能不为零
B.做曲线运动的物体,所受合力一定发生变化
C.做匀速圆周运动的物体,所受合力一定不变
D.做匀加速直线运动的物体,所受合力一定不变
【考点8 探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验】
15.(2024春•固原期末)某同学用表面粗糙程度均相同的木块、弹簧测力计、钩码等器材做探究“滑动摩擦力大小跟哪些因素有关”的实验,如图甲所示。
(1)刚开始拉木块时,他所用的水平拉力逐渐增大,但木块仍静止,此过程中木块所受的摩擦力
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)为了测量滑动摩擦力的大小,应在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数,这是利用了 的知识。但是他读数时发现弹簧测力计示数不稳定,很难读数,其原因可能是 。为了使弹簧测力计示数稳定,你的改进的方法是: 。
(3)甲、乙两次实验所验证的是滑动摩擦力大小与 是否有关;通过甲、丙两次实验得出的结论是:在 一定时, ,滑动摩擦力越大。
【考点9 探究影响压力作用效果的因素】
16.(2024春•攸县期末)小明做“探究压力的作用效果跟什么因素有关”实验,用到的器材有:木板、橡皮泥、包扎带、细线和规格相同的钩码若干。
(1)如图,将橡皮泥做成长方体平放于木板上,在相同宽度的两条包扎带下方挂上不同数量的钩码。由实验现象可知:受力面积相同时,压力越 ,压力的作用效果越明显。接下来,小明把包扎带换成细线(其他条件不变)重做实验,发现无法探究压力作用效果与压力的关系,原因可能是
;
(2)小明想继续探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应进行的操作是:将橡皮泥捏回原状,把包扎带撕成 宽度的两段,两包扎带下方挂 数量的钩码。(填“相同”或“不同”)
【考点10 压强的估测及大小比较】
17.(2024春•盱眙县期末)以下的估测数据最合理的是( )
A.一个鸡蛋的重力约为0.5N
B.普通人双脚站立时对水平地面的压强约为5Pa
C.中学生的自身质量约为500g
D.教室内空气的密度约为1.29×103kg/m3
18.(2024春•铁锋区期末)如图所示,密封的“凸”字形容器中装满水,放在水平桌面中央,若把它倒置,则水对容器底部的压强p1和容器对桌面的压强p2的变化情况是( )
A.p1增大,p2增大 B.p1增大,p2不变
C.p1不变,p2不变 D.p1不变,p2增大
19.(2024春•沈丘县期末)如图所示,一密闭容器放在桌面上,如图(a)所示,此时液体对容器底的压力为F1,容器对桌面的压强为p1;将容器倒立放置,此时液体对容器底的压力为F2,容器对桌面的压强为p2,如图(b)所示。则下列说法正确的是( )
A.F1=F2 p1=p2 B.F1>F2 p1<p2
C.F1>F2 p1>p2 D.F1<F2 p1<p2
【考点11 压强的图像】
20.(2024春•开福区校级期末)两个质量分布均匀的实心正方体甲、乙放在水平地面上,将甲、乙沿水平方向切去高度Δh,剩余部分对地面的压强p与Δh的关系如图所示。已知,,乙的边长为30cm,可得:未切前,甲的边长为 cm,乙的密度为 kg/m3,图中A点对应纵坐标上应标注的数据PA= 。
【考点12 增大或减小压强的方法】
21.(2024春•南开区期末)如图为《天工开物》中名为“北耕兼种”的农具,在耩(jiǎng)的中间有一个小斗,底部挖有一个小孔,将种子放入耩中,牛行走的时候带动耩摇动,种子便从小孔中撒下。耩使用铁尖的目的是为了增大 ,便于“起土”,犁地时,提压扶手容易改变铁尖在土中的深浅。犁的铁尖表面很光滑,使用中可以减小泥土对铁尖的 。
22.(2024春•宜兴市期末)如图所示为公交车上的安全锤,在紧急情况下可以用它敲碎玻璃帮助乘客逃生。
(1)乘客透过车窗可以清楚地看到窗外的景物,说明玻璃具有较好的 度;破窗时要用尖锐的一侧敲击玻璃,这是为了增大 。
(2)已知安全锤的质量为400g,则安全锤的重力是多少(g取10N/kg)?
(3)若安全锤敲击处的玻璃能承受的最大压强为1.5×107Pa,锤尖的面积为2mm2,求至少要用多大的压力才能敲碎玻璃?
【考点13 探究液体内部的压强特点实验】
23.(2024春•龙华区期末)小亮同学自制了如图甲所示的装置用来探究液体压强与哪些因素有关。
(1)将同一液体倒入容器左右两侧,使右侧液面高于左侧,观察橡皮膜的形状如图乙。再将A、B两种不同的液体(ρA<ρB)分别倒入容器左右两侧,使两侧的液面相平,此时橡皮膜的形状如图丙。
①由图乙可初步得出:同种液体中, 越大,压强越大;
②由图丙可初步得出:液体压强的大小与液体的 有关。
(2)若将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边,如图丁所示,发现橡皮膜的形状几乎没有变化。由此可知两种液体的密度大小关系为:ρC ρD(选填“>”、“=”或“<”)。
(3)如图戊所示,用隔板将容器分成左右不等的两部分,并在左右两侧倒入同深度的同种液体,还可进一步探究液体压强与液体的 是否有关。
24.(2024春•海拉尔区期末)在“探究液体压强与哪些因素有关”时,同学们根据生活经验,提出如下猜想:
①可能与深度有关;
②可能与方向有关;
③可能与液体密度有关。
(1)请写出能支持猜想①的一个生活现象: 。
(2)为了验证猜想,他们利用如图所示的装置进行实验。实验前,应观察U形管两侧液面是否 。
(3)比较图中 两次实验可得出液体压强与深度的关系;比较乙、丙两次实验可得出:同种液体内部同一深度,液体向各方向的压强 。
(4)为探究液体压强与液体密度的关系,他们将探头放入另一杯浓盐水中,使探头在盐水中的朝向及
与图乙相同,观察比较U形管两侧液面高度差。
(5)为使U形管两侧液面高度差更明显,可将U形管中的液体换成密度 (填“更大”或“更小”)的液体。
25.(2024春•鼓楼区校级期末)如图1所示,是小张在做“探究液体内部压强大小的影响因素”的实验:
(1)小张在使用压强计前发现U形管内左右两侧液面已有高度差(如图1B),调整的方法是 。
A.取下软管重新安装;
B.往右边支管吹一口气;
C.将右管中液体倒出一些。
(2)重新调节器材后,小张将金属盒深入水面以下进行了如图1C、D、E、F所示的四次实验。由实验可得:在同种液体同一深度,液体向 的压强相等。同种液体中,液体压强随 的增加而增加。
(3)小张保持图1C中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,他发现U形管两侧的液面的高度差变大了,于是得出了“液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论。你认为他得出结论的过程是 (选填“可靠”或“不可靠”)的,原因是 。
(4)小张继续用图2装置测量该浓盐水的密度:将压强计的探头深度可视化如图所示,保持右侧水中探头深度10cm不变,当U形管两侧液面相平时,读出浓盐水中探头的深度为8cm,则ρ盐水= g/cm3。
)
【考点14 液体压强的公式及计算】
26.(2024春•蜀山区期末)如图所示,在一个重3N,底面积为0.01m2的容器里装25N的水,容器中水的深度为0.2m。把它放在水平桌面上,g=10N/kg。水对容器底部的压力为 N。
27.(2023秋•长宁区期末)如图所示,薄壁轻质柱形容器置于水平地面上,其底面积为2×10⁻2米2,高度为0.5米,容器中盛有水的深度为0.3米。求:
①水的质量m水。
②水对容器底部的压强p水。
③现将一个密度ρ为2×103千克/米3的物体浸没在容器里的水中,若使容器对地面压强p容的增加量为1.96×103帕≤Δp容≤6.86×103帕,求物体体积V的范围。
28.(2023秋•普陀区期末)如图所示,体积为6×10⁻3米3、密度为0.6×103千克/米3的均匀实心柱体甲和底面积为1.5×10⁻2米2、盛有0.3米深水的轻质薄壁柱形容器乙置于水平地面上。
①求甲的质量m甲。
②求水对乙容器底的压强p水。
③在甲的上部沿水平方向切去的厚度与从乙容器抽出水的深度均为h,若甲、乙对地面压力变化量分别为ΔF甲和ΔF乙,试比较ΔF甲与ΔF乙的大小关系。
【考点15 连通器的应用】
29.(2024春•红桥区期末)2006年5月20日,举世瞩目的长江三峡截流工程胜利完成,然而,船只通过大坝需要利用船闸,现有一艘船从上游往下游行驶通过船闸,如图所示,请你指出船只通过船闸的顺序( )
A.a c b d B.c a d b
C.c a b d D.a b c d
【考点16 大气压及其应用】
30.(2024春•吕梁期末)如图所示,这是初二学生小文站在水平操场上拍的照片。下列对她几种情况的估测,最符合实际的是( )
A.小文受到的重力大小是50 N
B.小文受到的大气压强大小是5000 Pa
C.小文对水平操场的压强大小是5000 Pa
D.小文对水平操场的压力大小是500 N
31.(2024春•锦州期末)“每天锻炼一小时,幸福生活一辈子”,适度运动有利于身体健康。人在跑步时有惯性,停下来后惯性 (选填“变大”、“变小”或“不变”);登山运动时,大气压随着海拔高度的升高而 (选填“增大”或“减小”)。
32.(2023秋•普陀区期末)如图所示是一款“天气预报瓶”,可以粗略预测天气的晴雨。左侧球形容器与右侧弯管底部相通,内装有一定量的有色液体,球形容器内被封闭气体的压强为p1且几乎不变,弯管最上端开口处与大气相通。当外界气压发生变化时,左右容器内液面位置会随之发生变化。
①“天气预报瓶”是根据 原理制成的,从图中左右容器内液面位置关系可知:p1 p0(选填“大于”“等于”或“小于”)。
②当右侧弯管液面明显上升,说明周围环境处于“阴雨天”还是“晴天”?请结合所学大气压强知识进行分析 。
33.(2024春•文登区校级期末)小明介绍了几例巧用矿泉水瓶做的物理小实验:
(1)如图(a)所示,他沿水平方向用力推动静止的瓶子底部,瓶子沿桌面滑动;再沿水平方向用大小相同的力推瓶盖,瓶子翻了,说明力的作用效果与力的 有关。
(2)如图(b)所示,瓶盖侧面有一条条竖纹,是通过增大 来增大摩擦力。
(3)如图(c)所示,是用矿泉水瓶和玻璃小瓶做成的“浮沉子”,当用较大的力挤压饮料瓶时,玻璃小瓶内气压会 。
(4)请你补充一个用矿泉水瓶做的物理小实验: 。
【考点17 流体压强与流速的关系】
34.(2023秋•文昌校级期末)沙漠中有一个沙丘(如图),当水平方向的风不断吹过沙丘时,沙丘会慢慢( )
A.向左移动 B.向右移动 C.仍停原处 D.无法确定
35.(2024春•普宁市校级期末)如图甲是利用风洞模拟汽车高速运动时的情况,检测过程中汽车对地面的压力 (选填“大于”“等于”或“小于”)汽车所受重力。如图乙所示,茶壶盖上留有小孔的目的是防止其中的茶水在 的作用下难以倒出来,若茶壶内装有10cm深的茶水,则茶壶底部受到茶水的压强为 Pa(茶水密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
【考点18 浮力的方向】
36.(2024春•化州市校级期末)如图所示的圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互 ,其下表面受到液体向上的压力比上表面受到液体向下的压力 ,这就是浸没在液体中的物体受到浮力的原因。因此,浮力的方向总是 。
【考点19 探究浮力大小的影响因素】
37.(2024春•枣强县期末)如图所示是小明探究“影响浮力大小的因素”的实验:
(1)由上述实验可知:圆柱体浸没在盐水中时所受浮力为 N;
(2)比较步骤A、C、D可知浮力的大小与物体浸没在液体的深度 ,本实验主要用到的实验方法是 ;
(3)由图中的信息可算出物体的密度为 g/cm3,盐水的密度为 kg/m3(,g取10N/kg);
(4)如图所示图像,能正确反映实验中弹簧测力计示数F与圆柱体下表面所处深度h关系的是 。
38.(2024春•贵港期末)小明在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验时,操作如图所示:
(1)图B中的物体受到的浮力为 N;
(2)根据图A、C、D可知物体受到的浮力跟深度 (填“有关”或“无关”);
根据图A、D、E可知物体受到的浮力与 有关;
(3)根据图A、B、C的数据可以提出一个可探究的科学问题是 ?
(4)根据实验数据可计算盐水的密度是 kg/m3;
(5)小明制作了简易密度计来测量饮料密度:取一根粗细均匀的饮料吸管,将铅粒放入饮料管并用石蜡封口。将吸管放到水中静止时如图(a)所示,浸入水的长度为H;放到饮料中静止时如图(b)所示,浸入的长度为h,用ρ饮料、ρ水分别表示饮料和水的密度,则ρ饮料 ρ水(填“>”“=”或“<”),ρ饮料= (用ρ水、H、h表示)。
【考点20 阿基米德原理的理解和定性分析】
39.(2024春•谯城区期末)金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升的过程中,气泡受到水的压强、浮力发生变化,下列关于变化情况的说法正确的是( )
A.压强变大,浮力变小 B.压强变小,浮力变小
C.压强变大,浮力不变 D.压强变小,浮力变大
40.(2023秋•海门市校级期末)如图所示。水平桌面上放置有甲、乙两个圆柱形容器。甲容器中盛有液体A,物块M漂浮在液体A中。物块M排开液体的质量为m1,液体A对甲容器底部的压强为P1;乙容器中盛有液体B,物块N漂浮在液体B中,物块N排开液体的质量为m2,液体B对乙容器底部的压强为p2,已知甲容器底面积大于乙容器底面积,容器中液体A、B质量相等,物块M、N质量相等。下列判断中正确的是( )
A.p1=p2 B.p1>p2 C.m1=m2 D.m1>m2
41.(2024春•和县期末)如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直浸入水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,发现橡皮膜都向内凹,且第二次比第一次凹陷的更多(两次都浸没水中),关于该现象下列说法正确的是( )
A.第一次塑料瓶不受浮力作用
B.第二次橡皮膜凹进得更多,说明液体内部只有向上有压强
C.第二次橡皮膜比第一次橡皮膜受到的液体压强大
D.第二次塑料药瓶受到的浮力比第一次受到的浮力大
42.(2024春•启东市期末)如图甲所示,左上方装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上,将长方体木块竖直放在容器底部。控制阀门,使容器中相同时间内流入的水量相等,注水直至图乙所示状态。下列表示木块所受浮力大小F1、木块对容器底部的压力F2、容器对桌面的压强p和木块所受浮力做的功W随时间t变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B. C. D.
43.(2024春•宁江区校级期末)在相同的溢水杯中分别盛满不同的液体,再放入两个完全相同的小球,如图所示。当小球静止时,甲、乙两杯中溢出液体的重力分别是0.4N和0.5N,取g=10N/kg,则下列说法正确的是( )
A.小球的质量是60g
B.甲杯中小球受到的浮力小于0.4N
C.甲杯中液体对杯底的压强等于乙杯内液体对容器底部的压强
D.甲杯内液体对杯底的压力小于乙杯内液体对杯底的压力
44.(2024春•太湖县期末)将一方形木块放入盛水容器中时,木块体积的浸入水中,此时木块排开的水重是3N,则木块受到的浮力是 N,木块的密度是 kg/m3,再在木块上放一铁块,刚好使木块全部浸入水中,如图所示,则放在木块上的铁块重为 N。
【考点21 利用阿基米德原理进行简单计算】
45.(2024春•南丹县期末)如图,我国万吨级055型导弹驱逐舰满载排水量是12500t。该驱逐舰在我国南海满载巡航过程中,所受浮力大小是 N;当驱逐舰发射导弹后,所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
46.(2024春•卢龙县期末)甲、乙两物体质量之比为3:4,密度之比为1:3,若它们漂浮在某液体中,所受浮力之比为 ;若把它们全部浸没在同种液体中,受到浮力之比为 。
47.(2024春•普宁市期末)将一合金块轻轻放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有63g水溢出:再将其捞出擦干后轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有56g酒精溢出,则合金块在水中受到的浮力为 N,合金块在酒精中静止时是 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)的,合金块的密度为 g/cm3(酒精的密度为0.8×103kg/m3,g取10N/kg)。
48.(2024春•河北期末)有一口枯井可近似看作是一个深5m、内部横截面积为800cm2的圆柱体容器,此井中有一根密度为0.7×103kg/m3、长为4m、横截面积为300cm2的可近似看作圆柱体的圆木,为了将此圆木打捞上来,人们想了一个办法,即向枯井中注水,当枯井注满水后,圆木会露出水面,可以方便打捞上来。求:(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不计水的损失)
(1)枯井中没有注水时,圆木对水平井底的压强;
(2)向井中加100kg水时,圆木受到井底的支持力;
(3)枯井注满水时,若圆木仍然竖直,圆木露出水面的长度。
49.(2024春•单县期末)一个质量忽略不计、底面积为100cm2的容器中装有3kg水,放在水平桌面上。将一个石块挂在弹簧测力计下,测力计的示数为6N,慢慢将石块浸没在水中,不接触杯壁和杯底,水无溢出,稳定后,弹簧测力计的示数为4N,如图所示。求:
(1)石块所受的浮力;
(2)石块的密度;
(3)在如图所示状态下,容器底对桌面的压强。
【考点22 浮力的图像问题】
50.(2024春•商水县校级期末)如图甲所示,一圆柱体挂在弹簧测力计下端浸没在水中,将圆柱体缓慢竖直向上拉升的过程中,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙所示。则在提升高度为10cm前,圆柱体受到的重力为 N,圆柱体受到的最大浮力为 N,圆柱体的密度为 kg/m3。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
51.(2024春•新化县期末)如图甲所示,柱形容器中盛有深度为1.1m的水,高为1m的圆柱形金属块在钢丝绳拉力作用下,从水面上方以恒定的速度下降,直至全部浸没水中。若容器深度足够且不计水的阻力,水未溢出,忽略钢丝绳的形变,整个过程中钢丝绳的拉力F随金属块下降的高度h变化关系的图像如图乙所示。求:
(1)金属块全部浸没水中时受到的浮力是多少?
(2)金属块的密度是多少?
(3)金属块刚好全部浸没时,容器底受到水的压强是多少?
52.(2024春•渠县期末)如图甲所示,均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以0.5m/s的恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图象。若不计水的阻力,g取10N/kg,则下列说法正确的是( )
A.石料受到的重力为900N
B.石料的密度为1.8×103kg/m3
C.石料沉底后水平池底对石料的支持力为500N
D.如果将该石料立在水平地面上,则它对地面的压强为2.8×104Pa
【考点23 物体浮沉条件】
53.(2024春•垫江县期末)轮渡曾是重庆重要的水上交通工具,如图所示。随着跨江大桥的修建,轮渡逐步变为旅游观光的工具。下列说法正确的是( )
A.船的甲板上有凹凸的花纹是为了增大摩擦 B.静止在江面上的轮渡受到的浮力大于重力
C.船工的鞋底一般比较宽大是为了增大压强 D.船在靠岸前关闭发动机是借助惯性力前进
54.(2024春•南昌期末)小丽帮妈妈洗菜时发现,将茄子和土豆同时放入水中,茄子浮在水面而土豆沉在盆底,如图所示。则下列分析正确的是( )
A.土豆排开水的重力小于自身受到的重力 B.茄子的密度大于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变 D.茄子受到的浮力小于它受到的重力
55.(2024春•惠城区校级期末)某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时,将一个质量为100g的物体浸没在装满水的桶中,溢出200g水。则物体受到的浮力是 N,松手后,这个物体在水中将会
(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。当物体静止时,水对桶底的压强与放入物体之前比,会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
56.(2024春•南昌期末)如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断:ρ1 ρ2.若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1 m2.(两空选“<”、“=”或“>”)。
【考点24 密度计原理】
57.(2024春•子洲县校级期末)如图﹣1所示,吸管的一端做得比较尖,这是通过减小 来增大压强。如图﹣2所示,用力向简易喷雾器的A吸管内吹气,B吸管口喷出了水雾,其原理是流体的流速越大,压强越 。如图﹣3所示,利用一根吸管制作一个简易密度计,这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度 (选填“越长”或“越短”)。
58.(2024春•中山市期末)制作简易密度计:
(1)取一根长饮料吸管,在其下端加适当的配重,并将这一端密封起来,使其能竖直漂浮在水中,如图甲所示。设吸管的横截面积为S,测出吸管浸入水中的深度H,则此时吸管受的浮力F浮= (用水的密度ρ水和g、S、H表示);
(2)将吸管漂浮在其它液体中,则由于液体密度的不同导致浸入的深度不同,因此,根据浸入深度可测液体密度;
(3)将(1)的吸管漂浮在密度为ρ液的液体中,吸管浸入液体的深度为h,则h= (用ρ液、ρ水、H表示);
(4)根据上述分析,简易密度计上的刻度分布是 (选填“均匀”“不均匀”)的;
(5)小华利用不同吸管成功自制了几支密度计,其中精确度最高的密度计是 ;
A.长度最长的 B.横截面积最小的 C.质量最大的 D.浸入水中的深度最深的
(6)小敏利用废旧的圆珠笔芯也成功自制了一支密度计,并利用已知液体密度进行了刻度标注,如图乙所示,A点1×103kg/m3,C点1.5×103kg/m3;B为AC的中点,则B点标注的密度 1.25×103kg/m3(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【考点25 力是否做功的判断】
59.(2024春•中山市期末)如题图所示,用一个平行于斜面向上的拉力F将重力为G的物体从粗糙的斜面底端拉到斜面顶端,已知斜面对物体的支持力为F支,斜面对物体的摩擦力为f,这些力中,没有对物体做功的力是( )
A.重力G B.拉力F C.支持力F支 D.摩擦力f
60.(2024春•荆州期末)如图所示,一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,不计空气阻力。在a到d的整个过程中,下列说法不正确的是( )
A.只有在a到b的过程中,运动员对铅球做了功
B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中,铅球的重力势能减少
D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断的变化
【考点26 探究影响物体动能大小的因素】
61.(2024春•樊城区期末)在“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验中,同学们做了如图甲、乙、丙所示的三个实验,质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求下滑,与水平面上静止的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止。下列说法中错误的是( )
A.实验中所探究的“物体动能”是指小球的动能
B.此实验中物体动能的大小是通过纸盒移动的距离来表示的
C.由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的速度有关
D.探究“超载”的安全隐患,应选择乙、丙两图实验来比较
62.(2024春•西丰县期末)小明通过下面的实验,探究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。
(1)让质量相同的小球,从斜面的不同高度处自由滚下,目的是使小球到达水平面时的速度 。
(2)如图甲、乙所示,将同一小球从分别从斜面顶端和斜面中点自由滚下,观察到 。可以得出结论:同一物体, ,动能越大。
(3)如图丙所示,将小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下,依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力),设A、B两点的机械能分别为EA和EB,则EA EB(选填“>”、“=”或“<”)。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时,假设小球所受的外力全部消失,则小球将 。
A.沿a轨迹运动 B.沿b轨迹运动 C.沿c轨迹运动 D.保持静止
63.(2024春•香河县校级期末)如图所示是某学习小组探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验操作(甲、乙中小球质量分别为m、2m)。
(1)让小球从同一高度由静止开始滚下,目的是使小球到达水平面时具有相同的 ;
(2)实验中通过比较 来判断小球具有动能的大小;
(3)对比甲图和乙图,该实验可得到的结论是:在速度一定时, 越大,动能越大;
(4)若水平面绝对光滑,本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的;
(5)根据实验结论,请你给汽车司机写出一条交通警示语: 。
64.(2024春•百色期末)如图所示是“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验情景,让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下,在水平面上推动木块滑行一段距离,通过比较木块滑行的距离可探究
(选填“钢球”或“木块”)动能的大小与 的关系。
65.(2024春•和平区期末)利用如图所示实验装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验时让小车A从斜面上由静止开始滑下在水平面上将物体B推出一段距离。
(1)实验中小车动能的大小无法测量,我们通过 来判断小车动能的大小;
(2)拿走物体B,如果小车滑到水平面时,它受的力全部消失,小车将 。
66.(2024春•遂川县期末)在探究“物体的动能与哪些因素有关”的实验中,同学们采用细线、小球、小木块等器材制作了如图所示的单摆,已知摆线的长L相同,A、B小球的质量关系mA<mB,单摆悬线与竖直方向的夹角θ1<θ2。
(1)同学们设计如图所示装置后,让小球处于一定位置由静止释放,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,木块会在水平面上滑行一定距离,实验中通过比较木块移动的距离反映 (选填“小球”或“木块C”)的动能大小;
(2)通过甲、乙所示的实验对比,当摆线与竖直方向夹角相同时, 大的小球动能更大;
(3)如图乙、丙所示,使悬线与竖直方向的夹角θ1<θ2,目的是让小球B摆动到竖直位置时与木块C碰撞前的 增大;观察到木块C在图丙水平面滑行更远,由此得到:质量相同的小球,运动速度越大,动能越大;
(4)小强同学认为,为了实验具有科学性和准确性,如图甲、乙、丙中的水平面应采用 (选填“相同”或“不相同”)材质;
(5)实验后同学间讨论,碰撞后木块C在水平面上滑行一定距离后会停止是由于受到了 。若水平面足够长,木块被撞击后不受外力作用时,它将保持 (选填“减速”、“匀速”或”“加速”)直线运动;
(6)通过探究活动,结合所学力学知识,请你叙述如图丁所示情境中货车“严禁超载”的理由
。
【考点27 探究影响物体重力势能大小的因素】
67.(2024春•周村区期末)如图所示,在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中,小红把小桌放在透明的沙箱中,让同一重物从不同高度落下,打击小桌。
(1)实验中,通过 反映物体重力势能的大小;
(2)分析图中信息及相关条件,可归纳得出的结论是: ;
(3)小红想要探究重力势能与质量的关系,她应该保持 相同,改变 。
【考点28 动能和重力势能的相互转化】
68.(2024春•丰顺县期末)如图所示,小球分别从光滑斜面AB、AC、AD的顶端下滑到斜面底端时的动能是( )
A.从AB滑下时最大 B.从AC滑下时最大
C.从AD滑下时最大 D.从三个斜面滑下时一样大
69.(2024春•云梦县期末)如图所示是荡秋千的简化模型,摆球从A点由静止释放,到达D点后返回,B、C两点等高,下列说法正确的是( )
A.球在B、C两点的机械能相等 B.球在A、D两点的机械能相等
C.球从O点到C点的过程中机械能减少 D.球从D点到C点的过程中动能减少
70.(2024春•鼎城区期末)如图所示是一座高山的等高线图(等高线上每点的高度均相同),登山运动员从A匀速到达B点时,运动员在A点的动能 在B点的动能,在A点的机械能 在B点的机械能(均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
71.(2024春•梁园区校级期末)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处出手后依次经过b、c、d点,球最终停在水平地面e点处,在空中的运动轨迹如图所示,空气阻力不计。则实心球在a处的机械能 (选填“=”、“<”或“>”)在c处的机械能;实心球在 处动能最大,在 处重力势能最大。(后两空选填“b”、“c”、“d”或“e”)。
【考点29 力和力臂的画法】
72.(2024春•湖北期末)如图是静止在水平地面上的拉杆旅行箱的示意图,O是轮子的转轴,O′是箱体的重心。以O为支点,画出力F的力臂和箱体所受重力的示意图。
73.(2024春•息县期末)杠杆OA处于平衡状态,请在图中画出动力F对支点O的力臂L。
【考点30 探究杠杆的平衡条件】
74.(2024春•遂平县期末)如图所示,小勇利用铁架台、带有均匀刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码质量相同)等实验器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示的位置,则此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(2)为了便于测量 (选填“力”或“力臂”),应使杠杆在水平位置平衡。为此,应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节;
(3)杠杆调成水平位置平衡后,在A点挂3个钩码,则应在B点挂 个钩码,才能使杠杆在水平位置保持平衡(图乙);随后两边各取下一个钩码,杠杆 (选填“左”或“右”)端将下沉;
(4)小勇用弹簧测力计替代钩码,在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
75.(2024春•长安区期末)在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示的位置,此时杠杆 (选填“平衡”或“不平衡”);向 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母可使杠杆在水平位置平衡;
(2)图乙中,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 个相同的钩码;若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,如图丙所示,当弹簧测力计由竖直方向改为斜向上拉动时,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计示数F会 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(3)在多次测量记录数据过程中,不同的小组采取不同的方案:
A组,杠杆两边固定悬挂位置,只改变钩码个数并记录F1与F2;
B组,杠杆两边的悬挂个数均固定不变,只改变悬挂位置并记录L1与L2;
C组,杠杆左侧只改变钩码个数,右侧只改变钩码悬挂位置,记录F1与L2;
D组,左侧固定悬挂位置与钩码个数,只改变右侧钩码个数与位置,记录F2与L2。
各组探究完成后,将数据记录在平面直角坐标系中,描述正确的有 ;将各组数据整合后,可得杠杆平衡条件为: 。
【拓展】质量分布均匀的长方体箱子被两人分别以竖直向上的力匀速抬运于楼梯,如图戊所示,AC平行于水平地面,已知箱子总重为630N,AB=CD=4dm,AC=BD=8dm,则D点受到抬力大小为 N。
【考点31 杠杆的平衡条件的计算】
76.(2024春•鼓楼区校级期末)如图所示的装置,滑轮自重20N,其下端挂重280N的物体G,杠杆可绕水平轴无摩擦地转动,绳和杠杆都是轻质的,杠杆上标度的间距相等。要在图示水平位置平衡,在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是( )
A.150N B.200N C.300N D.400N
77.(2024春•浦东新区期末)如图所示是搬运泥土的独轮车,独轮车属于 杠杆(选填“省力”或“费力”)。设车箱和泥土的总重G=800N,运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F,F的大小至少是 N。
78.(2024春•兴文县期末)如图所示是生活中常见的杆秤。称量时杆秤在水平位置平衡,被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05m、0.2m,秤砣的质量为0.1kg,秤杆的质量忽略不计,则被测物体的质量为 kg。若秤砣有缺损,则杆秤所测物体的质量会 (选填“偏大”或“偏小”)。
【考点32 利用杠杆测量密度】
79.(2024春•新罗区期末)项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀,估读时误差较大,由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】
液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小;根据密度公式,想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计。经过查阅资料及深入讨论后确定制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具(如图甲),刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
(1)杆秤的工作原理是 ;
【产品制作】
器材:木棒、杯子、细线、刻度尺、金属块。
步骤:
①模仿杆秤结构,用木棒代替秤杆,杯子代替秤钩,金属块代替秤砣,先自制一根无刻度“密度秤”;
②杯中不加液体,提起秤纽,移动金属块,当木棒在水平位置平衡时(如图乙),将此时金属块的悬挂点A标记为“0”刻度;
③杯中加水至a处,提起秤纽,移动金属块,当木棒在水平位置平衡时,将此时金属块的悬挂点B标记为某刻度(单位g/cm3);
④以A、B两点之间长度的为标准,在整根木棒上均匀地标上刻度。
(2)在制作过程中,木棒出现左低右高现象(如图丙),要调至水平位置平衡,金属块应往 侧移动;
(3)步骤③中,金属块悬挂点B标记的刻度值应为 ;
【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】
(4)为了制作出精确度更高的“密度秤”,下列改进措施不可行的是 。
A.减小金属块的质量 B.换用更细的木棒
C.把秤纽位置往远离杯子一侧移动
80.(2024春•开州区期末)如图是创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具——密度秤。其中经防腐处理的合金块重8N,体积1×10﹣4m3,秤砣重2N,秤纽处O到A端长10cm。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中(不接触容器),调节秤砣位置,使秤杆AB在水平位置平衡,此时秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。g取10N/kg,请解答下列问题:
(1)创新科技小组在烧杯内装入适量的待测液体,其测量情况如图,测得OC长30cm。此时秤杆A端受到绳子的拉力为多大?
(2)C点刻度表示的待测液体密度多大?
(3)若烧杯内底面积为1×10﹣2m2,则以上过程中合金块放入前后,待测液体对烧杯底部压强变化了多少?
【考点33 杠杆的平衡条件的应用】
81.(2024春•郓城县期末)如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列说法正确的是( )
A.刀刃很薄可以减小压强
B.铡刀实质上是一种省力杠杆
C.甘蔗放在b点比a点更易被切断
D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
82.(2024春•全椒县期末)如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,力F在这个过程中( )
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变大后变小
83.(2024春•广元期末)如图,长为L的轻质木板(不计质量),左端可绕O点转动,右端放一重为G的小物块,用竖直向上的力F拉着木板的右端,使木板始终在水平位置保持静止。小物块向左匀速滑行过程中,下图能正确表示拉力F与小物块运动时间t关系的是( )
A.B. C. D.
84.(2024春•雁峰区校级期末)如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂一重G=50N的物体,在A端施加一个垂直于杠杆向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则F= N,保持F方向始终垂直于杠杆向上,将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中,力F将 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
【考点34 杠杆的分类及应用】
85.(2024春•上蔡县期末)下列对图中四种情景的解释不正确的是( )
A.甲:自行车在转弯时,车把手属于费力机械
B.乙:挖掘机装有履带是为了减小对地面的压强
C.丙:飞机产生升力的原因是气体在流速大的地方压强小
D.丁:拨动簧片,小球没有随金属片飞出,是因为小球具有惯性
86.(2024春•凉州区期末)如图甲所示是一款电动自行车,它的刹车把手结构如图乙所示,这是一个 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;把手上粗糙的纹理设计是为了 ;刹车时人手以动力F1按捏把手,拉动刹车线压紧刹车片,以 的方式增大摩擦,从而实现刹车减速。
87.(2024春•汉阳区期末)杆秤曾是主要的度量工具,同时它还承载着公平公正的象征意义。某科技小组的同学用轻质细杆制作了一个杆秤,如图所示,AB=5cm,AD=55cm,秤砣的质量为0.5kg。使用时将货物挂在秤钩上,用手提起B处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置,当秤杆水平平衡时,可读出货物的质量。秤砣最远可移至D点。秤杆和秤钩的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A.杆秤的实质是省力杠杆
B.杆秤D点应标定出刻度值为5.5kg
C.如果要增大杆秤的量程可将提纽B向A点移动
D.如果秤砣磨损一部分,用它称得的物体质量小于物体的实际质量
【考点35 定滑轮及其特点】
88.(2024春•凉州区期末)两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连。A静止于水平地面上,如图所示,不计摩擦力,物体A对绳的拉力的大小与地面对物体A的支持力的大小分别是( )
A.(M﹣m)g,Mg B.mg,Mg
C.mg,(M﹣m)g D.(M﹣m)g,(M+m)g
89.(2024春•清原县期末)如图是某学校在周一晨会时的升旗仪式,当升旗手缓缓往下拉绳子时,国旗就会慢慢上升,根据所学知识,我们可以知道这是由于旗杆顶部有一个 (填“定”或“动”)滑轮,使用该滑轮的好处:它能改变拉力方向,但 (填“能”或“不能”)省力。
90.(2024春•市北区校级期末)杠杆和滑轮等简单机械在我国古代就有了许多巧妙的应用,永宁门是西安城墙的正南门,在永宁门前是一座吊桥(如图﹣1所示),下面是护城河,也是扼守城门的第一道防线。古代如有外敌来犯,士兵会将吊桥拉起,如图﹣2所示。把吊桥看成长为10m,重为3000N的均匀杆AB。在B点上方10mC处固定一个定滑轮,绳子通过定滑轮与杆的另一端A相连。不计绳重和摩擦。
(1)护城河上安装的吊桥装置就是一个简易杠杆。在拉起吊桥过程中,吊桥可看作杠杆,桥的重心位于几何重心,支点为 点;
(2)图中使用定滑轮可以 (选填“省力”、“省距离”或“改变动力方向”);绳子对吊桥的拉力是动力,吊桥受到的 力是阻力。在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)如图所示。在拉起吊桥过程中,请你画出作用在杠杆上的动力F和动力臂L(在图中画);
(4)吊桥未被拉起时,绳AC与桥AB形成的夹角为45°,取1.4,求:吊桥被拉起的瞬间拉力F的大小。
【考点36 动滑轮及计算】
91.(2024春•黄石港区期末)用如图所示的滑轮将重3N的物体匀速提升10cm,如果动滑轮的重为1N,则下列说法正确的是( )
A.拉力F=2N B.拉力F=1.5N
C.绳子向上移动的距离为10cm D.绳子向上移动的距离为5cm
92.(2024春•普陀区期末)如图所示,画出动滑轮支点O、动力臂l1和阻力臂l2。
【考点37 绳子自由端移动的距离和速度】
93.(2024春•蒲县期末)工人用如图所示的装置运送砂石。已知砂石和桶的总质量为40kg,工人用220N的力拉着绳子使砂石向上匀速运动2m,用时10s。不计绳重和摩擦,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为1m B.动滑轮的重为40N
C.绳子自由端移动的速度为0.2m/s D.提升的砂石受到的重力不能超过工人受到的重力
94.(2024春•萨尔图区校级期末)用图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上、重100N的物体向上提升。当用图乙所示的随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系图像分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)。下列计算结果正确的是( )
A.动滑轮的重为50N B.1~2s,物体对地面的压力为10N
C.匀速拉动时,拉绳子的速度为0.4m/s D.后2秒物体的平均速度为0.15m/s
95.(2024春•宁明县期末)如图甲,为了保证起重机在吊起重物时不会翻倒,在起重机左边配有一个重物,已知AB=1m,BC=2m,CD=9m。现用起重机把货物匀速提起,不计绳重、摩擦和起重机本身重力,g取10N/kg。
(1)起重机可吊起货物的最大重力是多少?
(2)起重机吊臂前端的滑轮组如图乙所示(不考虑起重机倾倒),已知每个滑轮质量为200kg,若要匀速提起第(1)问中的货物,则拉力F是多少?
(3)若绳子以0.1m/s的速度匀速收紧,则3min内可以把货物提升多高?
【考点38 滑轮组的中的相关计算】
96.(2024春•福清市期末)2024年初,我国高铁运营里程突破4.5万公里,居世界第一。高速铁路的输电线需要绷直,以保障列车电极与输电线的良好接触,工程师采用坠砣牵引自动补偿输电线的松紧。牵引装置工作原理图如图所示,钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣,每个坠砣重为150N。若某次调整中,坠砣5s内下降了10cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。则( )
A.A是动滑轮,B是定滑轮 B.输电线P端向左移动的速度为1cm/s
C.输电线P端向左移动了20cm D.输电线P端受到的拉力为2250N
97.(2024春•南昌期末)如图所示,用两个轻质滑轮组成的滑轮组,挂上两个物体后,物体乙匀速下降。已知物体乙受到的重力为G,不计绳重和摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.图中两个滑轮都是动滑轮 B.甲、乙两物体受到的重力相等
C.滑轮A对天花板的拉力为2G D.甲物体上升的速度等于乙物体下降的速度
98.(2024春•青阳县期末)如图是小明家阳台上的手摇晾衣架,动滑轮和晾衣架总重20N,若衣服的总重为80N,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.装置中的A和B都是定滑轮
B.衣服上升0.2m,人通过摇柄将绳拉过1m
C.利用该装置能省力,但不能改变施力的方向
D.衣服匀速上升时,人通过摇柄作用在绳上的拉力F为25N
99.(2024春•鼓楼区校级期末)小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉,其中所悬挂重物重力为G=150N,且不计滑轮重、绳重及摩擦,使用时若绳a处固定不动,手在b处用力Fb拉绳,使重物匀速上升,则Fb= N;若绳b处固定不动,腿在a处用力Fa拉绳,使重物G匀速上升,则Fa= N。
【考点39 测量滑轮组的机械效率的实验】
100.(2024春•罗湖区期末)小明所在的科学小组发现生活中很多机械都是由多个简单机械组合而成,如图甲中的吊车车臂由杠杆与滑轮组组成。
(1)图乙中拧动的水龙头由斜面(螺旋)与 组成,使用该组合机械可以省 (选填“力”“距离”或“功”);
(2)小明制作了如图丙所示的由动滑轮与斜面组合而成的机械模型,他想探究:该机械模型的机械效率与哪些因素有关?
【提出猜想】小明提出了如下猜想:
猜想一:该机械模型的机械效率可能与被提升的物重有关。
猜想二:该机械模型的机械效率可能与动滑轮自重有关。
请你再帮他提出一个猜想三:该机械模型的机械效率可能与 有关;
【实验探究】为了验证猜想一、二,小明进行了三次实验,分别测量了表中数据,并计算出每次的机械效率,记录数据在表格中:
实验序号
动滑轮重G1/N
被提升物重G2/N
斜面的高度h/cm
绳自由端拉力F/N
绳自由端移动的距离s/cm
机械效率η
1
0.2
2
6
0.8
20
75%
2
0.2
4
6
1.4
20
85.7%
3
0.4
2
6
0.9
20
66.7%
【得出结论】小明通过上述实验数据,得出实验结论:由实验1、2可以得出:当动滑轮自重相同时,被提升的物重越大,该机械模型的机械效率 。由实验 (填序号)可以得出:当被提升的物重相同时,动滑轮自重越大,该机械模型的机械效率越小;
【反思交流】小组成员讨论后,认为实验结论仍不够可靠,因为 。
101.(2024春•沙坪坝区校级期末)在生活和生产中,简单机械有着十分重要的作用。
(一)图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)挂钩码前,杠杆在图甲所示的位置静止,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)图乙所示,将测力计拉力方向由a改b,若要保持杠杆水平平衡,测力计示数就会 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)某同学提出:若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是该小组利用图丙所示的装置进行探究,设弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码对绳子拉力为阻力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F2l2,其原因可能是 ;
(二)实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图。
实验次数
钩码重G/N
钩码提升高度h/m
拉力F/N
拉力通过距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
67%
2
3.0
0.1
1.35
0.3
74%
3
3.0
0.1
1.0
0.5
(4)通过表中数据可分析出实验次数3是用 图做的实验,机械效率为 ;
(5)小方在实验中测出动滑轮的重力G动,然后利用式子计算出机械效率,结果发现与用计算出的结果不同。请你分析,小方的计算结果比用计算出的结果 (选填“偏大”、“相同”或“偏小”)。
【考点40 滑轮、滑轮组机械效率的计算】
102.(2023秋•阎良区期末)如图1所示,用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m,拉力分别为F甲、F乙,此过程相关数据如图2所示,下列有关此过程的说法中正确的是( )
A.提升物体时的拉力大小关系为F甲<F乙
B.甲、乙两个滑轮组中,绳子自由端移动的距离之比为2:3
C.物体M、N的重力大小关系为GM=GN
D.乙滑轮组机械效率比甲低
103.(2024春•垫江县校级期末)用如图甲所示的滑轮组将放置在水平地面上的底面积为20cm2、重为50N的物体提升一定高度,当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳的自由端时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦),下列说法正确的是( )
A.动滑轮重力为20N
B.0~1s内,物体对地面的压强是6.0×103Pa
C.1~2s内,拉力F做的功是15J
D.2~3s内,滑轮组的机械效率为62.5%
104.(2024春•钟祥市期末)如图所示装置,用6N的拉力在10s内将重10N的物体匀速提升10cm(不计绳重及摩擦),下列说法正确的是( )
A.该装置中的滑轮为定滑轮
B.该装置中滑轮重2N
C.该装置的机械效率为60%
D.拉力F的功率为0.6W
105.(2024春•张家界期末)质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在1min内将货物匀速提高6m,作用在钢绳的力为200N,滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示(机械中摩擦和绳重均不计)作用在钢绳上的拉力的功率为 W,动滑轮的重力为 N,提起货物的最大重力为 N。
106.(2024春•巫山县校级期末)在乡村振兴建设中,巫峡神女施工队正在进行农村基础设施改造,建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图所示,某次搬运过程中,工人在30s的时间内将8袋水泥匀速提起6m,电动机牵引绳子的拉力F为2400N,每袋水泥质量为50kg。g取10N/kg,求:
(1)求拉力F做的功是多少?
(2)拉力F做功的功率是多少?
(3)滑轮组的机械效率?(百分号前保留1位小数)
107.(2024春•永城市期末)如图所示,有一底面积为、高为h1=6m的圆柱形盛水容器中竖直放置一底面积为、高为h2=1m的圆柱形物块A。已知该物块的密度为ρ=2.0×103kg/m3,容器中水深H=5m。开始时,物块下表面与容器底面之间不密合,现在小明用如图所示的滑轮组拉着该物块以v=0.5m/s的速度匀速上升,已知小明重力为600N,小明单脚与地面的接触面积为200cm2,每个滑轮重50N,每根子能承受的最大拉力都为750N。不计水的阻力、重和摩擦,定滑轮上方固定,,g取10N/kg。
(1)物块A露出水面前,小明对地面的压强为多少?
(2)提升物块A的过程中,滑轮组的最大机械效率为多少?
(3)经过多长时间绳子会被拉断?
【考点41 斜面机械效率的计算】
108.(2024春•罗平县校级期末)如图,在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N斜面长4m,高1m,斜面的机械效率为 62.5% ,物体所受的摩擦力为 0.75 N。
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八年级下册物理期末复习(易错精选108题41大考点)
训练范围:鲁科版(2024):八年级上册第6~10章。
目录
【考点1 力的作用效果】 3
【考点2 力的相互性】 4
【考点3 弹性形变与弹力的关系】 6
【考点4 弹簧测力计及其读数】 7
【考点5 平衡力的判断】 10
【考点6 探究二力平衡的条件】 10
【考点7 力与运动的关系】 12
【考点8 探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验】 12
【考点9 探究影响压力作用效果的因素】 13
【考点10 压强的估测及大小比较】 14
【考点11 压强的图像】 16
【考点12 增大或减小压强的方法】 16
【考点13 探究液体内部的压强特点实验】 18
【考点14 液体压强的公式及计算】 21
【考点15 连通器的应用】 24
【考点16 大气压及其应用】 24
【考点17 流体压强与流速的关系】 27
【考点18 浮力的方向】 28
【考点19 探究浮力大小的影响因素】 28
【考点20 阿基米德原理的理解和定性分析】 31
【考点21 利用阿基米德原理进行简单计算】 35
【考点22 浮力的图像问题】 39
【考点23 物体浮沉条件】 42
【考点24 密度计原理】 45
【考点25 力是否做功的判断】 47
【考点26 探究影响物体动能大小的因素】 48
【考点27 探究影响物体重力势能大小的因素】 53
【考点28 动能和重力势能的相互转化】 54
【考点29 力和力臂的画法】 55
【考点30 探究杠杆的平衡条件】 56
【考点31 杠杆的平衡条件的计算】 60
【考点32 利用杠杆测量密度】 62
【考点33 杠杆的平衡条件的应用】 65
【考点34 杠杆的分类及应用】 67
【考点35 定滑轮及其特点】 69
【考点36 动滑轮及计算】 72
【考点37 绳子自由端移动的距离和速度】 73
【考点38 滑轮组的中的相关计算】 76
【考点39 测量滑轮组的机械效率的实验】 79
【考点40 滑轮、滑轮组机械效率的计算】 82
【考点41 斜面机械效率的计算】 90
【考点1 力的作用效果】
1.(2024春•汉中期末)中国女排那种顽强拼搏的精神值得我们每个人学习。如图所示是2024年世界女排联赛(香港站)比赛时的场景。关于排球比赛下列说法正确的是( )
A.排球在向上运动的过程中,不再受到重力的作用
B.垫球时,排球从运动员手腕弹开,施力物体是手腕
C.发球时,运动员手对排球的力大于排球对手的力
D.拦网时,球被弹回,说明力可以改变物体的形状
【答案】B
【解答】解:A.排球向上运动的过程中,受到竖直向下的重力的作用,故A错误;
B.垫球时,运动员的手腕发生弹性形变,对排球有向上的作用力,施力物体是手腕。故B正确;
C.发球时,运动员的手对排开的作用力与球对手的作用力是一对相互作用力,它们的大小相等,故C错误;
D.拦网时,手对排球有力的作用,排球被弹回,所以说明力可以改变物体的运动状态,故D错误。
故选:B。
2.(2023秋•凉州区期末)如图所示,在皮划艇比赛时,发令枪响参赛选手奋力划桨,皮划艇由静止迅速前进,说明力可以改变物体的 运动状态 ,向后划桨皮划艇向前运动说明物体间力的作用是 相互 的;此时以地面为参照物,皮划艇是 运动 的。
【答案】运动状态;相互;运动。
【解答】解:
选手奋力划桨,皮划艇由静止迅速前进,运动状态发生了改变,说明力可以改变物体的运动状态;
用船桨向后划水,船桨给水向后的力,由于物体间力的作用是相互的,所以水会给船桨向前的力,使船向前行驶;
皮划艇向前运动过程中以地面为参照物,皮划艇的位置发生了改变,故皮划艇是运动的。
故答案为:运动状态;相互;运动。
3.(2024春•宝应县期末)如图所示,将弹性绳挂在耳朵上能戴稳口罩,但时间久了耳朵有点痛,说明力的作用是 相互 的;用手轻捏口罩里的鼻梁条,可以使口罩贴合面部,说明力能改变物体的 形状 。
【答案】相互;形状。
【解答】解:将弹性绳挂在耳朵上能戴稳口罩,但时间久了耳朵有点痛,说明力的作用是相互的。
用手轻捏口罩里的鼻梁条,可以使口罩贴合面部,说明力能改变物体的形状。
故答案为:相互;形状。
4.(2024春•东方期末)如图所示,在用手拉弹簧时,弹簧伸长,说明力可以改变物体的 形状 ,人在用手拉弹簧的同时,往往会感觉到手有些疼,这说明物体间力的作用是 相互 的。
【答案】形状;相互。
【解答】解:(1)在用手拉弹簧时,弹簧伸长,发生了形变,说明力可以改变物体的形状。
(2)用手拉弹簧的同时,手给弹簧一个力的作用,弹簧会给手一个反作用力,所以手感到疼,说明物体间力的作用是相互的。
故答案为:形状;相互。
【考点2 力的相互性】
5.(2024春•朔州期末)如图所示,是中国乒乓球运动员孙颖莎击球和手握奖杯站立静止时的照片。备受鼓舞的小明同学在观看比赛时有了很多的思考,下列说法正确的是( )
A.乒乓球在碰到桌面后会改变运动方向,说明力可以改变物体的运动状态
B.乒乓球在空中飞行时不受力的作用
C.停止击球后,球最终会停下来,说明物体的运动需要力来维持
D.击球时,球拍对乒乓球的力大于乒乓球对球拍的力
【答案】A
【解答】解:A、乒乓球在碰到桌面后会改变运动方向,说明力可以改变物体的运动状态,故A正确;
B、乒乓球在空中飞行时受到重力和空气的阻力,故B错误;
C、物体的运动不需要力来维持,故C错误;
D、物体间力的作用是相互的,击球时,球拍对球有力的作用,球对球拍也有力的作用,力的大小是相等的,故D错误;故选:A。
6.(2024春•汉中期末)端午假日,汉中文旅活动丰富多彩。如图是2024年6月9日中国桨板超级联赛(汉中站)比赛的情景。运动员用力向后划水,板船飞速前进,这既说明力的作用是 相互的 的,又说明力可以改变物体的 运动状态 。使龙舟前进的力的施力物体是 水 。
【答案】相互的;运动状态;水。
【解答】解:运动员用力向后划水时,对水施加了向后的作用力,同时,水也对运动员及龙舟施加一个向前的作用力,使龙舟向前运动,这说明物体间力的作用是相互的,使龙舟前进的力的施力物体是水;龙舟受到力的作用而向前运动,说明力可以改变物体的运动状态。
故答案为:相互的;运动状态;水。
【考点3 弹性形变与弹力的关系】
7.(2024春•邗江区期末)如图甲,小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻质弹簧上并压缩弹簧,已知小球从a处开始接触弹簧,压缩至c处时弹簧最短。从a至c处的过程中,小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间的关系如图乙,且在整个过程中弹簧始终发生弹性形变,则从a至c处的过程中(不计空气阻力),下列说法中正确的是( )
A.小球从a到c速度一直在减小
B.小球到达b处时,受平衡力
C.小球从a到c的过程中,弹簧对小球的弹力先增大后减小
D.小球所受的重力始终大于弹簧产生的弹力
【答案】B
【解答】解:A.由图乙知,从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球下落速度的变化情况是先变大后变小,故A错误;
B.在ab段,弹簧的形变较小、弹力较小,重力大于弹力,合力向下,小球做加速运动,速度越来越大;随着弹簧压缩量的增大,弹力逐渐增大,在b处弹力与重力相等,小球的速度达到最大,故B正确;
C.小球再向下运动(bc段),弹簧的形变较大、弹力较大,弹力大于重力,合力向上,小球做减速运动,其速度减小。即小球从a到c弹力一直增大,故C错误;
D.在小球向下压缩弹簧的过程中,小球受竖直向上的弹簧的弹力、竖直向下的重力,速度先增大后减小;b处弹力与重力相等,受平衡力的作用
小球所受的重力先是大于弹力,到b点时等于弹力,过b点后小于弹力,故D错误。
故选:B。
8.(2024春•淮安期末)如图所示,在桌面上固定一根弹簧,分别用手“拉”和“压”弹簧,使弹簧的形变量相同。请在(a)图中画出手受到弹簧拉力的示意图。(b)图中弹簧对桌面的压力是由于 弹簧 (手/弹簧/桌面)形变产生的。两次实验中力的作用效果不同是由于力的 方向 不同。
【答案】;弹簧;方向。
【解答】解:当手拉弹簧时,手受到的拉力作用在手上,方向指向弹簧,用F表示,如图:
物体发生弹性形变,会产生弹力。发生形变的物体就是产生弹力的施力物体。由于弹簧对桌面有压力的作用,此压力是弹力,其施力物体是弹簧,所以是弹簧发生形变产生的。
如图分别用手“压”或“拉”弹簧,弹簧缩短或伸长,说明力可以改变物体的形状,同时用力方向不同,产生的效果也不同,说明力的作用效果与方向有关。
故答案为:;弹簧;方向。
【考点4 弹簧测力计及其读数】
9.(2024春•遂川县期末)亲爱的同学,请你利用所学知识并结合生活,完成下列问题:
(1)使用如图甲所示的弹簧测力计测量物体重力,测量前应在 竖直 (选填“竖直”或“水平”)方向对弹簧测力计 调零 ;
(2)如图乙所示是A、B两根弹簧的伸长量x与其所受拉力F的关系。根据图象可知,在弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力大小成 正 比。若要制作一个精确程度较高(即弹簧每伸长1cm所受的拉力较小)的弹簧测力计,应选择 A (选填“A”或“B”)弹簧;
(3)如图丙所示的仪器,是拉力测力计的表盘,此时的示数为 1×103 N;
(4)如图丁所示,是测量 压强 (填物理量)的仪器,其分度值为 0.02 MPa。
【答案】(1)竖直;调零;(2)正;A;(3)1×103;(4)压强;0.02。
【解答】解:(1)测量物体重力时,由于重力是竖直向下的,应将弹簧测力计在竖直方向调零;
(2)由图示知,弹簧的伸长量与所受拉力F的图象是过原点的倾斜直线,所以两者成正比关系;
由图示知,A弹簧每伸长1cm,所受的拉力FANN,
B弹簧每伸长1cm,所受的拉力FBN=1N,
因为F甲<F乙,所以应选择弹簧A来制作较高精确度的弹簧测力计;
(3)由图丙可知,拉力测力计的分度值为0.5×103N,指针指在刻度线“1”的位置,因此此时的示数为1×103N;
(4)表盘上的“MPa”是压强的单位,因此,这个表是测量气体压强的;表盘上的分度值是0.02MPa。
故答案为:(1)竖直;调零;(2)正;A;(3)1×103;(4)压强;0.02。
10.(2024春•济宁期末)如图所示,用弹簧测力计测量力时,物体受到的重力为 2.6 N,此时,若物体所受的力全部消失,它将保持 静止 状态。
【答案】2.6;静止。
【解答】解:图中弹簧测力计的分度值是0.2N,弹簧测力计的示数是2.6N,因此物体受到的重力是2.6N;若物体所受的力全部消失,由牛顿第一定律可知,它将保持原来的静止状态。
故答案为:2.6;静止。
11.(2024春•商水县校级期末)用如图所示的器材判断重力的方向是否竖直,缓慢改变木板的倾角,可观察到悬线OA的方向 不变 (选填“不变”或“改变”)。如图乙所示是正在使用的弹簧测力计,所测拉力F的大小是 3.4N ,使用弹簧测力计测物体的重力时,若指针指在零刻度的上方就开始测量,则所测得的力的大小将比实际值偏 小 (选填“大”或“小”)。
【答案】不变;3.4 N;小。
【解答】解:重力的方向总是竖直向下的,缓慢改变木板的倾角,可观察到悬线OA的方向是不变的;由图知:弹簧测力计上1N之间有5个小格,所以一个小格代表0.2N,即此弹簧测力计的分度值为0.2N;弹簧测力计的示数为3.4N,若指针指在零刻度的上方就开始测量,因为弹簧测力计的示数是自上而下的,指针指在零刻度线以上,我们必须多施加一点力才能使它指在相应的刻度上,测出了某一数值的力,我们实际用的拉力则大于此数值,则所测得的力的大小将比实际值偏小。
故答案为:不变;3.4 N;小。
【考点5 平衡力的判断】
12.(2024春•惠城区校级期末)保温杯放在水平桌面上,如图所示,下列各对力中属于平衡力的是( )
A.保温杯受到的重力和保温杯对桌面的压力
B.保温杯受到的重力和桌面对保温杯的支持力
C.保温杯对桌面的压力和桌面对保温杯的支持力
D.保温杯对桌面的压力和地面对桌子的支持力
【答案】B
【解答】解:A.保温杯受到的重力和保温杯对桌面的压力,二力作用在不同的物体上,因此二力不是平衡力,故A错误;
B.保温杯受到的重力和桌子对保温杯的支持力,二力符合二力平衡的条件,因此二力属于平衡力,故B正确;
C.保温杯对桌面的压力和桌子对保温杯的支持力,二力作用在不同的物体上,因此二力不是平衡力,故C错误;
D.保温杯对桌子的压力和地面对桌子的支持力,二力大小不相等,因此二力不是平衡力,故D错误。
故选:B。
【考点6 探究二力平衡的条件】
13.(2024春•郴州期末)物理兴趣小组的同学们利用如图所示的装置进行“二力平衡条件”的探究:
(1)小周采用图甲所示的小车进行实验,在小车左、右两侧同时悬挂质量相等的钩码时,小车处于静止状态;改变其中一端钩码的质量,小车无法保持静止状态,由此说明二力平衡时,两个力的大小必须 相等 ;(选填“相等”或“不相等”)
(2)同组小郡又提出了另一种实验方案:将甲装置中的小车换成小卡片,如图乙所示。为了验证只有作用在同一物体上的两个力才能平衡,小解下一步操作是 B (填字母);
A.左右各加一个钩码
B.把卡片剪成两半
C.把卡片扭转一个角度
(3)同学们认为小郡的实验方案优于小周的实验方案,其主要原因是 D (填字母);
A.小卡片是比较容易获取的材料
B.小卡片容易扭转
C.容易让小卡片在水平方向上保持静止
D.减小了摩擦力对实验结果的影响
(4)当F1等于F2时,图丙和图丁中的小卡片能处在平衡状态的是 丙 。
【答案】(1)相等;(2)B;(3)D;(4)丙。
【解答】解:(1)改变其中一端钩码的质量,小车两侧受到的拉力大小不再相等,此时小车无法保持静止状态,由此可以说明二力平衡时,两个力的大小必须相等。
(2)在图乙所示的装置中,小卡片是受到两个拉力的物体。因此,我们可以采取的操作是把卡片剪成两半,这样原本作用在同一物体(小卡片)上的两个力就变成了分别作用在两个物体(剪断后的两部分卡片)上的力,从而破坏了二力平衡的条件。
故选:B。
(3)同学们认为小郡的实验方案优于小周的实验方案,主要原因是小郡的实验方案减小了摩擦力对实验结果的影响。在图甲所示的实验中,小车与桌面之间存在摩擦力,这个摩擦力可能会对实验结果产生干扰。而在图乙所示的实验中,由于小卡片的质量较小且可以悬浮在空中,因此它与接触面(如空气或细线)之间的摩擦力几乎可以忽略不计。
故选:D。
(4)在图丙中,F1和F2的大小相等且方向相反,并在同一直线上,所以图丙中的小卡片能保持平衡状态;而在图丁中,F1和F2的大小相等、方向相反,但不是作用在同一直线上,所以图丁中的小卡片不能保持平衡状态。
故答案为:(1)相等;(2)B;(3)D;(4)丙。
【考点7 力与运动的关系】
14.(2024春•丰城市校级期末)关于物体的运动和力的关系,下列说法正确的是( )
A.做匀速直线运动的物体,所受合力可能不为零
B.做曲线运动的物体,所受合力一定发生变化
C.做匀速圆周运动的物体,所受合力一定不变
D.做匀加速直线运动的物体,所受合力一定不变
【答案】D
【解答】解:A、做匀速直线运动的物体,处于平衡状态,所受合力为零,故A错误;
B、做曲线运动的物体,处于非平衡状态,受力不平衡,所受合力不为零,但不一定发生变化,故B错误;
C、做匀速圆周运动的物体,所受合力的方向指向圆心,所以合力一定变化,故C错误;
D、做匀加速直线运动的物体,具有恒定的加速度,所受合力一定不变,故D正确。
故选:D。
【考点8 探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验】
15.(2024春•固原期末)某同学用表面粗糙程度均相同的木块、弹簧测力计、钩码等器材做探究“滑动摩擦力大小跟哪些因素有关”的实验,如图甲所示。
(1)刚开始拉木块时,他所用的水平拉力逐渐增大,但木块仍静止,此过程中木块所受的摩擦力 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)为了测量滑动摩擦力的大小,应在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数,这是利用了 二力平衡 的知识。但是他读数时发现弹簧测力计示数不稳定,很难读数,其原因可能是 很难让木块保持匀速直线运动达到平衡状态 。为了使弹簧测力计示数稳定,你的改进的方法是: 把弹簧测力计固定,沿水平方向拉动下方的长木板(见解析中的图)。 。
(3)甲、乙两次实验所验证的是滑动摩擦力大小与 压力大小 是否有关;通过甲、丙两次实验得出的结论是:在 压力大小 一定时, 接触面越粗糙 ,滑动摩擦力越大。
【答案】(1)变大;(2)二力平衡;很难让木块保持匀速直线运动达到平衡状态;把弹簧测力计固定,沿水平方向拉动下方的长木板;(3)压力大小;压力大小 接触面越粗糙
【解答】解:(1)虽然水平拉力逐渐增大,但是木块始终处于静止状态,所以在水平方向受到的拉力与摩擦力相互平衡,大小相等;由于拉力在增大,所以摩擦力也在增大;
(2)为了测量滑动摩擦力的大小,应在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动木块,摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数是利用了二力平衡知识,由于在拖动木块时,很难让木块保持匀速直线运动达到平衡状态,才导致了弹簧测力计的示数不稳定,很难读数;正确的做法如下所示:木块与弹簧测力计固定不动,沿水平方向拉动木板运动,该实验设计的优点是:一方面,不需要木板做匀速直线运动,便于实验操作,另一方面,由于测力计静止便于读数。
(3)分析比较甲、乙两次实验,接触面的粗糙程度相同,乙中压力大,测力计示数大,即摩擦力大,故可以验证滑动摩擦力的大小可能与压力大小有关。通过甲、丙两次实验得出的结论为:在 压力大小 一定时, 接触面越粗糙 ,滑动摩擦力越大。
故答案为:(1)变大;(2)二力平衡;很难让木块保持匀速直线运动达到平衡状态;把弹簧测力计固定,沿水平方向拉动下方的长木板;(3)压力大小;压力大小 接触面越粗糙
【考点9 探究影响压力作用效果的因素】
16.(2024春•攸县期末)小明做“探究压力的作用效果跟什么因素有关”实验,用到的器材有:木板、橡皮泥、包扎带、细线和规格相同的钩码若干。
(1)如图,将橡皮泥做成长方体平放于木板上,在相同宽度的两条包扎带下方挂上不同数量的钩码。由实验现象可知:受力面积相同时,压力越 大 ,压力的作用效果越明显。接下来,小明把包扎带换成细线(其他条件不变)重做实验,发现无法探究压力作用效果与压力的关系,原因可能是 细线受力面积太小,会把橡皮泥切断 ;
(2)小明想继续探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应进行的操作是:将橡皮泥捏回原状,把包扎带撕成 不同 宽度的两段,两包扎带下方挂 相同 数量的钩码。(填“相同”或“不同”)
【答案】(1)大;(2)细线受力面积太小,会把橡皮泥切断;(3)不同;相同。
【解答】解:(1)由图可知,包扎带宽度相同,受力面积相同,包扎带下方挂的钩码数量不同,包扎带对橡皮泥的压力不同,左侧包扎带下方挂的钩码数量多,对橡皮泥的压力大,橡皮泥凹陷程度大,压力作用效果更明显,故可得出,受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
把包扎带换成细线(其他条件不变)重做实验,由于细线太细,受力面积太小,细线会把橡皮泥切断,故无法探究压力作用效果与压力的关系;
(2)把包扎带撕成不同宽度的两段,两包扎带下方挂相同数量的钩码时,包扎带对橡皮泥的压力相同,受力面积不同,故可以探究压力的作用效果跟受力面积的关系。
故答案为:(1)大;(2)细线受力面积太小,会把橡皮泥切断;(3)不同;相同。
【考点10 压强的估测及大小比较】
17.(2024春•盱眙县期末)以下的估测数据最合理的是( )
A.一个鸡蛋的重力约为0.5N
B.普通人双脚站立时对水平地面的压强约为5Pa
C.中学生的自身质量约为500g
D.教室内空气的密度约为1.29×103kg/m3
【答案】A
【解答】解:A、一个鸡蛋的质量约50g,故重力约为:G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N,故A正确。
B、普通人每只鞋的底面积大约为200cm2,即0.02m2,故双脚面积S=0.04m2;人的体重大约为50kg,压力F=G=mg=50kg×10N/kg=500N,压强p1.25×104Pa,故B错误。
C、中学生的自身质量约为50kg,故C错误。
D、教室内空气的密度约为1.29kg/m3,故D错误。
故选:A。
18.(2024春•铁锋区期末)如图所示,密封的“凸”字形容器中装满水,放在水平桌面中央,若把它倒置,则水对容器底部的压强p1和容器对桌面的压强p2的变化情况是( )
A.p1增大,p2增大 B.p1增大,p2不变
C.p1不变,p2不变 D.p1不变,p2增大
【答案】D
【解答】解:因容器倒置后水的深度h不变,
所以,由p=ρgh可知,液体对容器底的压强也不变,即p1不变,故AB错误;
因容器对水平桌面的压力和自身的总重力相等,
所以,倒置后容器对桌面的压力不变,
又因倒置后受力面积减小,
所以,由p可知,对桌面的压强增大,即p2增大,故C错误、D正确。
故选:D。
19.(2024春•沈丘县期末)如图所示,一密闭容器放在桌面上,如图(a)所示,此时液体对容器底的压力为F1,容器对桌面的压强为p1;将容器倒立放置,此时液体对容器底的压力为F2,容器对桌面的压强为p2,如图(b)所示。则下列说法正确的是( )
A.F1=F2 p1=p2 B.F1>F2 p1<p2
C.F1>F2 p1>p2 D.F1<F2 p1<p2
【答案】B
【解答】解:(1)正放时,液体对容器底的压力,
F1=p1S1=ρgh1S1>G,
倒置时,液体对容器底的压力:
F2=p2S2=ρgh2S2<G,
所以F1>F2,故AD错误;
(2)容器质量相同,液体质量相同,则总重力相等,
因为在水平面上压力等于重力,所以压力相等,即F1压=F2压,
根据p知,倒置受力面积减小,压强变大,即p1<p2,故B正确,C错误。
故选:B。
【考点11 压强的图像】
20.(2024春•开福区校级期末)两个质量分布均匀的实心正方体甲、乙放在水平地面上,将甲、乙沿水平方向切去高度Δh,剩余部分对地面的压强p与Δh的关系如图所示。已知,,乙的边长为30cm,可得:未切前,甲的边长为 20 cm,乙的密度为 2×103 kg/m3,图中A点对应纵坐标上应标注的数据PA= 3×103Pa 。
【答案】20;2×103;3×103Pa。
【解答】解:由图可知,当△h=20cm时,p甲=0Pa,故甲物体的边长为20cm=0.2m。
由图可知,乙物体未被削去时,对地面的压强为6×103Pa,因为甲、乙两个物体均为正方体,所以由压强公式化简可得正方形物体对水平地面的压强公式为
,
变形可得乙的密度为
,
图中交点的含义是甲、乙均被削去同样的某一高度hA后,剩余部分对地面的压强PA相等,即
ρ甲g(h甲﹣hA)=ρ乙g(h乙﹣hA),
将甲、乙物体的密度和甲、乙物体原始的高度代入上式,解得hA=0.15m=15cm,
即A点的横坐标为15,则此时A点对应的纵坐标PA为
。
故答案为:20;2×103;3×103Pa。
【考点12 增大或减小压强的方法】
21.(2024春•南开区期末)如图为《天工开物》中名为“北耕兼种”的农具,在耩(jiǎng)的中间有一个小斗,底部挖有一个小孔,将种子放入耩中,牛行走的时候带动耩摇动,种子便从小孔中撒下。耩使用铁尖的目的是为了增大 压强 ,便于“起土”,犁地时,提压扶手容易改变铁尖在土中的深浅。犁的铁尖表面很光滑,使用中可以减小泥土对铁尖的 摩擦 。
【答案】压强;摩擦。
【解答】解:耩使用铁尖的目的是为了通过减小受力面积来增大压强;犁的铁尖表面很光滑,使用中可以通过减小接触面粗糙程度来减小泥土对铁尖的摩擦。
故答案为:压强;摩擦。
22.(2024春•宜兴市期末)如图所示为公交车上的安全锤,在紧急情况下可以用它敲碎玻璃帮助乘客逃生。
(1)乘客透过车窗可以清楚地看到窗外的景物,说明玻璃具有较好的 透明 度;破窗时要用尖锐的一侧敲击玻璃,这是为了增大 压强 。
(2)已知安全锤的质量为400g,则安全锤的重力是多少(g取10N/kg)?
(3)若安全锤敲击处的玻璃能承受的最大压强为1.5×107Pa,锤尖的面积为2mm2,求至少要用多大的压力才能敲碎玻璃?
【答案】(1)透明;压强;(2)安全锤的重力为4N;(3)至少要用30N的压力才能敲碎玻璃。
【解答】解:(1)透过车窗可以清楚地看到窗外的景物,说明玻璃具有较好的透明度;破窗时要用尖锐的一侧敲击玻璃,这是为了增大压强;
(2)安全锤的重力:
G=mg=400×10﹣3kg×10N/kg=4N;
(3)锤尖的面积为S=2mm2=2×10﹣6m2,由p可得,敲碎玻璃的最大压力:
F=pS=1.5×107Pa×2×10﹣6m2=30N。
答:(1)透明;压强;(2)安全锤的重力为4N;(3)至少要用30N的压力才能敲碎玻璃。
【考点13 探究液体内部的压强特点实验】
23.(2024春•龙华区期末)小亮同学自制了如图甲所示的装置用来探究液体压强与哪些因素有关。
(1)将同一液体倒入容器左右两侧,使右侧液面高于左侧,观察橡皮膜的形状如图乙。再将A、B两种不同的液体(ρA<ρB)分别倒入容器左右两侧,使两侧的液面相平,此时橡皮膜的形状如图丙。
①由图乙可初步得出:同种液体中, 深度 越大,压强越大;
②由图丙可初步得出:液体压强的大小与液体的 密度 有关。
(2)若将C、D两种不同的液体分别倒入容器左右两边,如图丁所示,发现橡皮膜的形状几乎没有变化。由此可知两种液体的密度大小关系为:ρC < ρD(选填“>”、“=”或“<”)。
(3)如图戊所示,用隔板将容器分成左右不等的两部分,并在左右两侧倒入同深度的同种液体,还可进一步探究液体压强与液体的 横截面积 是否有关。
【答案】(1)①深度;②密度;(2)<;(3)横截面积。
【解答】解:(1)①由图乙可知,液体密度相同,右侧深度大于左侧深度,橡皮膜向左侧凹陷说明右边液体压强大,故可得出结论:同种液体中,深度越大,压强越大;
②图丙液体深度相同,液体密度不同,橡皮膜向左侧凹陷说明右边液体压强大,说明液体压强的大小与液体的密度有关;
(2)由图丁可知,橡皮膜无凹陷,说明左右液体压强相等,故pC=pD,即ρCghC=ρDghD,因hC>hD,故ρC<ρD;
(3)如图戊所示,用隔板将容器分成左右不等的两部分,并在左右两侧倒入同深度的同种液体,即液体的密度和深度相同,横截面积不同,根据控制变量法可知,可进一步探究液体压强与液体的横截面积是否有关。
故答案为:(1)①深度;②密度;(2)<;(3)横截面积。
24.(2024春•海拉尔区期末)在“探究液体压强与哪些因素有关”时,同学们根据生活经验,提出如下猜想:
①可能与深度有关;
②可能与方向有关;
③可能与液体密度有关。
(1)请写出能支持猜想①的一个生活现象: 拦河大坝上窄下宽(或深海潜水需穿抗压潜水服等合理即可) 。
(2)为了验证猜想,他们利用如图所示的装置进行实验。实验前,应观察U形管两侧液面是否 相平 。
(3)比较图中 甲、乙 两次实验可得出液体压强与深度的关系;比较乙、丙两次实验可得出:同种液体内部同一深度,液体向各方向的压强 相等 。
(4)为探究液体压强与液体密度的关系,他们将探头放入另一杯浓盐水中,使探头在盐水中的朝向及 深度 与图乙相同,观察比较U形管两侧液面高度差。
(5)为使U形管两侧液面高度差更明显,可将U形管中的液体换成密度 更小 (填“更大”或“更小”)的液体。
【答案】(1)拦河大坝上窄下宽(或深海潜水需穿抗压潜水服等合理即可);(2)相平;(3)甲、乙;相等;(4)深度;(5)更小。
【解答】解:(1)液体的压强随深度增加而变大,因此拦河大坝上窄下宽(或深海潜水需穿抗压潜水服等实例合理即可);
(2)压强计的橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;
(3)甲乙两图中同种液体,深度不同,U形管中液面高度差不同,且深度越深,U形管液面高度差越大,故可以得到:同种液体,深度越深,压强越大;比较乙图、丙图,液体密度相同,深度相同,探头朝向不同,U形管两侧液面的高度差相同,由此得出结论:同种液体内部同一深度,液体向各方向的压强相等;
(4)研究液体压强与密度的关系,要控制液体的深度相同,保持浓盐水中的探头与乙图中探头的深度相同;
(5)根据转换法,压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映被测压强大小的,U形管中,液体的密度越小,则高度差越大,观察效果更明显,因此应选用密度更小的液体。
故答案为:(1)拦河大坝上窄下宽(或深海潜水需穿抗压潜水服等合理即可);(2)相平;(3)甲、乙;相等;(4)深度;(5)更小。
25.(2024春•鼓楼区校级期末)如图1所示,是小张在做“探究液体内部压强大小的影响因素”的实验:
(1)小张在使用压强计前发现U形管内左右两侧液面已有高度差(如图1B),调整的方法是 A 。
A.取下软管重新安装;
B.往右边支管吹一口气;
C.将右管中液体倒出一些。
(2)重新调节器材后,小张将金属盒深入水面以下进行了如图1C、D、E、F所示的四次实验。由实验可得:在同种液体同一深度,液体向 各个方向 的压强相等。同种液体中,液体压强随 深度 的增加而增加。
(3)小张保持图1C中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,他发现U形管两侧的液面的高度差变大了,于是得出了“液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论。你认为他得出结论的过程是 不可靠 (选填“可靠”或“不可靠”)的,原因是 没有控制深度不变 。
(4)小张继续用图2装置测量该浓盐水的密度:将压强计的探头深度可视化如图所示,保持右侧水中探头深度10cm不变,当U形管两侧液面相平时,读出浓盐水中探头的深度为8cm,则ρ盐水= 1.25 g/cm3。
)
【答案】(1)A;(2)各个方向;深度;(3)不可靠;没有控制深度不变;(4)1.25。
【解答】解:(1)安装好液体压强计后,发现不管用力重压还是轻压,U形管内水面高度差几乎不变,说明压强计各部分之间连接不够严密,有漏气现象,接下来的操作应该是取下软管重新安装,故选A;
(2)由图1中的C、D、E、F可知,橡皮膜所处的液体深度不变,只改变橡皮膜的方向,U形管液面高度差相等,说明在同一液体同一深度,液体向各个方向的压强相等;同种液体中,液体压强随深度的增加而增加;
(3)小张保持C图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,液体是深度和密度同时增大,U形管左右液面差增大,没有控制深度不变,不能探究液体压强跟密度的关系;
(4)此时,U形管两侧液面相平,说明p水=p盐水,由p=ρgh可得ρ盐水gh盐水=ρ水gh水,即ρ盐水×10N/kg×0.08m=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m,
解得ρ盐水=1.25g/cm3。
故答案为:(1)A;(2)各个方向;深度;(3)不可靠;没有控制深度不变;(4)1.25。
【考点14 液体压强的公式及计算】
26.(2024春•蜀山区期末)如图所示,在一个重3N,底面积为0.01m2的容器里装25N的水,容器中水的深度为0.2m。
把它放在水平桌面上,g=10N/kg。水对容器底部的压力为 20 N。
【答案】20
【解答】解:水对容器底部的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
水对容器底部的压力:F=pS=2000Pa×0.01m2=20N。
故答案为:20。
27.(2023秋•长宁区期末)如图所示,薄壁轻质柱形容器置于水平地面上,其底面积为2×10⁻2米2,高度为0.5米,容器中盛有水的深度为0.3米。求:
①水的质量m水。
②水对容器底部的压强p水。
③现将一个密度ρ为2×103千克/米3的物体浸没在容器里的水中,若使容器对地面压强p容的增加量为1.96×103帕≤Δp容≤6.86×103帕,求物体体积V的范围。
【答案】①水的质量m水是6kg;
②水对容器底部的压强p水为2940Pa;
③物体体积V的范围2×10﹣3m3~1×10﹣2m3。
【解答】解:(1)容器内水的体积:
V水=Sh=2×10﹣2m2×0.3m=6×10﹣3m3,
由ρ可得容器内水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×6×10﹣3m3=6kg;
(2)水对容器底部的压强:
p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.3m=2940Pa;
(3)上方空缺的体积:V空=Sh空=2×10﹣2m2×(0.5m﹣0.3m)=4×10﹣3m3,
将一个密度ρ为2×103千克/米3的物体浸没在容器里的水中,若水没有溢出,此时容器对地面的压强最小;
则Δp最小,
即1.96×103Pa,
解得:V最小=2×10﹣3m3;
将一个密度ρ为2×103千克/米3的物体浸没在容器里的水中,若水溢出,此时容器对地面的压强最大;
则Δp最大;
即6.86×103Pa;
解得:V最大=10×10﹣3m3=1×10﹣2m3,
故物体体积V的范围2×10﹣3m3~1×10﹣2m3。
答:①水的质量m水是6kg;
②水对容器底部的压强p水为2940Pa;
③物体体积V的范围2×10﹣3m3~1×10﹣2m3。
28.(2023秋•普陀区期末)如图所示,体积为6×10⁻3米3、密度为0.6×103千克/米3的均匀实心柱体甲和底面积为1.5×10⁻2米2、盛有0.3米深水的轻质薄壁柱形容器乙置于水平地面上。
①求甲的质量m甲。
②求水对乙容器底的压强p水。
③在甲的上部沿水平方向切去的厚度与从乙容器抽出水的深度均为h,若甲、乙对地面压力变化量分别为ΔF甲和ΔF乙,试比较ΔF甲与ΔF乙的大小关系。
【答案】①求甲的质量为3.6kg;
②求水对乙容器底的压强为3000Pa;
③ΔF甲<ΔF乙。
【解答】解:①根据ρ可得甲的质量:
m甲=ρ甲V甲=0.6×103kg/m3×6×10﹣3m3=3.6kg;
②水对乙容器底部的压强:
p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;
③设S甲为甲的底面积,则ΔF甲=Δm甲g=ρ甲ΔV甲g=ρ甲ghS甲;
ΔF乙=Δp乙S乙=ρ水ghS乙,
由于g、h不变,因此比较ΔF甲与ΔF乙可以通过比较ρ甲S甲与ρ水S乙的大小,
由图可知,h甲>h乙=0.3m,
则S甲2×10﹣2m2,即ρ甲S甲<0.6×103kg/m3×2×10﹣2m2=12,
ρ水S乙=1×103kg/m3×1.5×10⁻2m2=15,
则ρ甲S甲<ρ水S乙,
故ρ甲ghS甲<ρ水ghS乙,即ΔF甲<ΔF乙。
答:①求甲的质量为3.6kg;
②求水对乙容器底的压强为3000Pa;
③ΔF甲<ΔF乙。
【考点15 连通器的应用】
29.(2024春•红桥区期末)2006年5月20日,举世瞩目的长江三峡截流工程胜利完成,然而,船只通过大坝需要利用船闸,现有一艘船从上游往下游行驶通过船闸,如图所示,请你指出船只通过船闸的顺序( )
A.a c b d B.c a d b
C.c a b d D.a b c d
【答案】C
【解答】解:轮船通过船闸时,船闸内外构成连通器,船闸内外的水位应相同。先是上游与闸室构成连通器,再是下游与闸室构成连通器。因船从上游往下游行驶通过船闸,所以水位应逐渐降低,故正确的顺序应为cabd.由图知只有选项C排列正确。
故选:C。
【考点16 大气压及其应用】
30.(2024春•吕梁期末)如图所示,这是初二学生小文站在水平操场上拍的照片。下列对她几种情况的估测,最符合实际的是( )
A.小文受到的重力大小是50 N
B.小文受到的大气压强大小是5000 Pa
C.小文对水平操场的压强大小是5000 Pa
D.小文对水平操场的压力大小是500 N
【答案】D
【解答】解:A.小文的质量约为50kg,重力约为G=mg=50kg×10N/kg=500N,故A错误;
B.小文站在水平操场上,操场上大气压值约为1×105Pa,小文受到的大气压强大小约为1×105Pa,故B错误;
CD.小文的重力约为500N,小文对地面的压力等于重力约为500N,双脚与地面的接触面积约为500cm2,小文对水平操场的压强大小约为
,故C错误,D正确。
故选:D。
31.(2024春•锦州期末)“每天锻炼一小时,幸福生活一辈子”,适度运动有利于身体健康。人在跑步时有惯性,停下来后惯性 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”);登山运动时,大气压随着海拔高度的升高而 减小 (选填“增大”或“减小”)。
【答案】不变;减小。
【解答】解:人在跑步时有惯性,停下来后质量不变,惯性也不变;登山运动时,大气压随着海拔高度的升高而减小。
故答案为:不变;减小。
32.(2023秋•普陀区期末)如图所示是一款“天气预报瓶”,可以粗略预测天气的晴雨。左侧球形容器与右侧弯管底部相通,内装有一定量的有色液体,球形容器内被封闭气体的压强为p1且几乎不变,弯管最上端开口处与大气相通。当外界气压发生变化时,左右容器内液面位置会随之发生变化。
①“天气预报瓶”是根据 瓶内气体大气压与外界大气压存在压强差 原理制成的,从图中左右容器内液面位置关系可知:p1 > p0(选填“大于”“等于”或“小于”)。
②当右侧弯管液面明显上升,说明周围环境处于“阴雨天”还是“晴天”?请结合所学大气压强知识进行分析 阴雨天 。
【答案】①瓶内气体大气压与外界大气压存在压强差;>;
②阴雨天。
【解答】解:(1)由图可知,左侧球形容器与右侧弯管液面不想平,说明左右侧大气压存在压强差,故“天气预报瓶”是根据瓶内气体大气压与外界大气压存在压强差原理制成的;左侧液面低,右侧液面高,说明左侧压强大于右侧压强,故p1>p0;
(2)晴天空气中水汽含量远小于阴天,相对氧浓度较高,所以晴天气压较大,阴天气压较低,故当右侧弯管液面明显上升,说明外界大气压低,说明现在是阴雨天。
故答案为:①瓶内气体大气压与外界大气压存在压强差;>;
②阴雨天。
33.(2024春•文登区校级期末)小明介绍了几例巧用矿泉水瓶做的物理小实验:
(1)如图(a)所示,他沿水平方向用力推动静止的瓶子底部,瓶子沿桌面滑动;再沿水平方向用大小相同的力推瓶盖,瓶子翻了,说明力的作用效果与力的 作用点 有关。
(2)如图(b)所示,瓶盖侧面有一条条竖纹,是通过增大 接触面的粗糙程度 来增大摩擦力。
(3)如图(c)所示,是用矿泉水瓶和玻璃小瓶做成的“浮沉子”,当用较大的力挤压饮料瓶时,玻璃小瓶内气压会 增大 。
(4)请你补充一个用矿泉水瓶做的物理小实验: 利用两个矿泉水瓶可以测流体压强与流速的关系 。
【答案】(1)作用点;(2)接触面粗糙程度;(3)增大;(4)利用两个矿泉水瓶可以测流体压强与流速的关系。
【解答】解:(1)如图(a)所示,沿水平方向用大小相同的力推瓶盖,瓶子翻了,说明力的作用效果与力的作用点有关;
(2)如图(b)所示,瓶盖侧面有一条条竖纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;
(3)如图(c)所示,挤压矿泉水瓶时,瓶内空气被压缩,气体体积减小,压强增大,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水;
(4)他将两个空矿泉水瓶放置在两根光滑的木棍上,然后向两个矿泉水瓶中间迅速吹气,会看到两矿泉水瓶靠近,利用两个矿泉水瓶可以测流体压强与流速的关系。
故答案为:(1)作用点;(2)接触面粗糙程度;(3)增大;(4)利用两个矿泉水瓶可以测流体压强与流速的关系。
【考点17 流体压强与流速的关系】
34.(2023秋•文昌校级期末)沙漠中有一个沙丘(如图),当水平方向的风不断吹过沙丘时,沙丘会慢慢( )
A.向左移动 B.向右移动 C.仍停原处 D.无法确定
【答案】A
【解答】解:在水平方向上,风从左边吹来,所以左边风速比右边的大,由于流速越大、压强越小,所以左边的压强比右边的小,故沙丘向左移动。
故选:A。
35.(2024春•普宁市校级期末)如图甲是利用风洞模拟汽车高速运动时的情况,检测过程中汽车对地面的压力 小于 (选填“大于”“等于”或“小于”)汽车所受重力。如图乙所示,茶壶盖上留有小孔的目的是防止其中的茶水在 大气压 的作用下难以倒出来,若茶壶内装有10cm深的茶水,则茶壶底部受到茶水的压强为 1000 Pa(茶水密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
【答案】小于;大气压;1000。
【解答】解:汽车高速运动时,上方气体流速大,压强小,下方气体流速小,压强大,有压强差时汽车所受压力小于其重力;茶壶盖上留有小孔是防止茶壶装太满,壶内的水由于受到大气压作用难以倒出来,开了小孔使壶口和壶盖处都能受大气压作用,茶水容易在重力的作用下倒出来;茶水对茶壶底部的压强p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=1000Pa。
故答案为:小于;大气压;1000。
【考点18 浮力的方向】
36.(2024春•化州市校级期末)如图所示的圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互 平衡 ,其下表面受到液体向上的压力比上表面受到液体向下的压力 大 ,这就是浸没在液体中的物体受到浮力的原因。因此,浮力的方向总是 竖直向上 。
【答案】平衡;大;竖直向上。
【解答】解:据相同深度液体向各个方向的压强相等的特点可知,圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消掉;
而圆柱体上、下表面所受的压力是不同的,上表面所处的深度为h1,下表面深度为h2。
则上表面受到的压强为p向下=ρ液gh1,受到的压力为F向下=p向下S=ρ液gh1;
下表面受到的压强为p向上=ρ液gh2,受到的压力为F向上=P向上S=ρ液gh2。
因为h1<h2。
所以F向上>F向下,
则液体会对物体产生一个向上的和向下的压力不相等,压力差就产生了浮力,即:F浮=F向上﹣F向下,
所以浮力方向是与向上的压力F向上的方向一致,是竖直向上的。
故答案为:平衡;大;竖直向上。
【考点19 探究浮力大小的影响因素】
37.(2024春•枣强县期末)如图所示是小明探究“影响浮力大小的因素”的实验:
(1)由上述实验可知:圆柱体浸没在盐水中时所受浮力为 2.2 N;
(2)比较步骤A、C、D可知浮力的大小与物体浸没在液体的深度 无关 ,本实验主要用到的实验方法是 控制变量法 ;
(3)由图中的信息可算出物体的密度为 2 g/cm3,盐水的密度为 1.1×103 kg/m3(,g取10N/kg);
(4)如图所示图像,能正确反映实验中弹簧测力计示数F与圆柱体下表面所处深度h关系的是 C 。
【答案】(1)2.2;(2)无关;控制变量法;(3)2;1.1×103;(4)C。
【解答】解:(1)根据A、E两图和称重法可得,圆柱体浸没在盐水中时所受浮力为F浮盐水=G﹣F示=4N﹣1.8N=2.2N;
(2)由图A、C、D可知,控制液体的密度和排开液体的体积不变,深度改变,测力计的示数不变,圆柱体受到的浮力不变,说明浮力的大小与浸没在液体的深度无关,实验中采用的研究方法是控制变量法。
(3)由A、D两图可知,物体浸没在水中时受到的浮力为F浮′=G﹣F示′=4N﹣2N=2N,
因为圆柱体完全浸没在水中,根据阿基米德原理可得,物体的体积为,
根据G=mg可得,物体的质量为
,
物体的密度为
,
盐水的密度为
,
(4)当圆柱体在完全浸没在水中之前,圆柱体下表面与水面距离增大时,圆柱体排开水的体积变大,受到水的浮力变大,根据称重法可知,圆柱体受到的测力计的拉力变小,即弹簧测力计的示数变小,当圆柱体完全浸没在水中后,深度变大,圆柱体排开水的体积不变,受到的浮力不变,根据称重法可知,圆柱体受到测力计的拉力不变,即弹簧测力计的示数不变,所以弹簧测力计的示数先变小后不变,故C正确,ABD错误。
故选:C。
故答案为:(1)2.2;(2)无关;控制变量法;(3)2;1.1×103;(4)C。
38.(2024春•贵港期末)小明在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验时,操作如图所示:
(1)图B中的物体受到的浮力为 1 N;
(2)根据图A、C、D可知物体受到的浮力跟深度 无关 (填“有关”或“无关”);
根据图A、D、E可知物体受到的浮力与 液体密度 有关;
(3)根据图A、B、C的数据可以提出一个可探究的科学问题是 物体受到的浮力与物体排开液体的体积是否有关 ?
(4)根据实验数据可计算盐水的密度是 1.2×103 kg/m3;
(5)小明制作了简易密度计来测量饮料密度:取一根粗细均匀的饮料吸管,将铅粒放入饮料管并用石蜡封口。将吸管放到水中静止时如图(a)所示,浸入水的长度为H;放到饮料中静止时如图(b)所示,浸入的长度为h,用ρ饮料、ρ水分别表示饮料和水的密度,则ρ饮料 > ρ水(填“>”“=”或“<”),ρ饮料= ρ水 (用ρ水、H、h表示)。
【答案】(1)1;(2)无关;液体密度;(3)物体受到的浮力与物体排开液体的体积是否有关;(4)1.2×103;(5)>;ρ水。
【解答】解:(1)由图A、B可知,物体受到的浮力为:
F浮B=G﹣F1=10N﹣9N=1N;
(2)由图A、C、D可知,液体的密度不变,物体排开液体体积不变,测力计的示数不变,即浮力不变,物体浸没的深度不同,说明物体受到的浮力跟深度无关;
根据图A、D、E可知,物体排开液体体积不变,液体密度不同,测力计示数不同,浮力不同,说明物体受到的浮力与液体密度有关;
(3)由图A、B、C可知,液体密度不变,物体排开液体的体积不同,测力计示数不同,即浮力不同,故可以提出一个可探究的科学问题是:物体受到的浮力与物体排开液体的体积是否有关;
(4)据图A和图D可得,物体浸没在水中受到的浮力F浮1=10N﹣7N=3N;据图A和图E可得物体浸没在盐水中受到的浮力F浮2=10N﹣6.4N=3.6N;根据公式F浮=ρ液gV排可得,物体在盐水中受到的浮力是物体在水中受到浮力的1.2倍,则盐水的密度是水的密度的1.2倍,所以盐水的密度ρ盐水=1.2×103kg/m3;
(5)密度计在水中和在饮料中都漂浮,根据漂浮条件,受到的浮力都等于重力,所以密度计在水中和在饮料中受到的浮力相等,即F水浮=F饮浮,
根据阿基米德原理的ρ水gSH=ρ饮料gSh,
所以饮料的密度为:
ρ饮料ρ水,
由图可知,H>h,故ρ饮料>ρ水。
故答案为:(1)1;(2)无关;液体密度;(3)物体受到的浮力与物体排开液体的体积是否有关;(4)1.2×103;(5)>;ρ水。
【考点20 阿基米德原理的理解和定性分析】
39.(2024春•谯城区期末)金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升的过程中,气泡受到水的压强、浮力发生变化,下列关于变化情况的说法正确的是( )
A.压强变大,浮力变小 B.压强变小,浮力变小
C.压强变大,浮力不变 D.压强变小,浮力变大
【答案】D
【解答】解:金鱼吐出的气泡在水中上升的过程中,在水中的深度变小,由p=ρgh知,受到的水的压强变小;上升过程中,体积变大,排开的水的体积变大,由F浮=ρ液V排g知,浮力变大,故ABC错误,D正确。
故选:D。
40.(2023秋•海门市校级期末)如图所示。水平桌面上放置有甲、乙两个圆柱形容器。甲容器中盛有液体A,物块M漂浮在液体A中。物块M排开液体的质量为m1,液体A对甲容器底部的压强为P1;乙容器中盛有液体B,物块N漂浮在液体B中,物块N排开液体的质量为m2,液体B对乙容器底部的压强为p2,已知甲容器底面积大于乙容器底面积,容器中液体A、B质量相等,物块M、N质量相等。下列判断中正确的是( )
A.p1=p2 B.p1>p2 C.m1=m2 D.m1>m2
【答案】C
【解答】解:(1)由液体A、B质量相等可得GA=GB,物块M、N质量相等,因为是规则容器,所以液体容器底部的压力F=G总,
则由可知:FA=GA+GM,FB=GB+GN,由于GA+GM=GB+GN,所以,FA=FB;
已知甲容器底面积大于乙容器底面积,由p可得,p1<p2;故AB错误;
(2)因为物块M、N质量相等,即MA=MB;已知M、N都是漂浮,则F浮=G排=m排g=G=Mg,
所以物块M排开液体的质量m1等于物块N排开液体的质量m2,故C正确,D错误;
故选:C。
41.(2024春•和县期末)如图所示,一个空的塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直浸入水中,第一次瓶口朝上,第二次瓶口朝下,发现橡皮膜都向内凹,且第二次比第一次凹陷的更多(两次都浸没水中),关于该现象下列说法正确的是( )
A.第一次塑料瓶不受浮力作用
B.第二次橡皮膜凹进得更多,说明液体内部只有向上有压强
C.第二次橡皮膜比第一次橡皮膜受到的液体压强大
D.第二次塑料药瓶受到的浮力比第一次受到的浮力大
【答案】C
【解答】解A.由于塑料瓶两次都浸没在水中,所以两次都受到浮力,故A不正确;
B.第二次橡皮膜凹进得更多,是由于第二次橡皮膜在液体中的深度更深,说明液体中的深度越深,液体的压强越大,故B不正确;
C.第二次橡皮膜的深度大于第一次,所以第二次橡皮膜比第一次橡皮膜受到的液体压强大,故C正确;
D.第二次橡皮膜凹进得更多,则塑料瓶排开液体体积减小,液体密度不变,由阿基米德原理可知,第二次塑料药瓶受到的浮力比第一次受到的浮力小,故D不正确。
故选:C。
42.(2024春•启东市期末)如图甲所示,左上方装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上,将长方体木块竖直放在容器底部。控制阀门,使容器中相同时间内流入的水量相等,注水直至图乙所示状态。下列表示木块所受浮力大小F1、木块对容器底部的压力F2、容器对桌面的压强p和木块所受浮力做的功W随时间t变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解答】解:A、由题意知,控制阀门,使容器中相同时间内流出的水量相等,所以,相同时间内排开水的体积逐渐增加,根据F浮=ρgV排知,浮力逐渐增加,当水位在一定高度时,木块处于漂浮状态,即浮力等于重力,故A错误;
B、随着时间变长,浮力变大,木块对容器底部的压力变小,当水位在一定高度时,木块处于漂浮状态,木块对容器底部的不在产生压力,故B错误;
C、由题意知,控制阀门,使容器中相同时间内流出的水量相等,所以,相同时间内水增加的重力相同,容器对桌面增加的压力相同,由p可得,容器对桌面的压强p2随时间均匀增加,故C错误;
D、在木块浮起来之前,木块受浮力作用,但物体没有浮起,则浮力没有做功,当浮起来后,木块随水面的升高而升高,浮力做功逐渐变大,故D正确。
故选:D。
43.(2024春•宁江区校级期末)在相同的溢水杯中分别盛满不同的液体,再放入两个完全相同的小球,如图所示。当小球静止时,甲、乙两杯中溢出液体的重力分别是0.4N和0.5N,取g=10N/kg,则下列说法正确的是( )
A.小球的质量是60g
B.甲杯中小球受到的浮力小于0.4N
C.甲杯中液体对杯底的压强等于乙杯内液体对容器底部的压强
D.甲杯内液体对杯底的压力小于乙杯内液体对杯底的压力
【答案】D
【解答】解:A、乙杯中小球受到的浮力F乙浮=G排乙=0.5N,
因为乙球漂浮,所以G球=F乙=0.5N,
球的质量m球0.05kg=50g,故A错误;
B、甲杯中小球受到的浮力F甲浮=G排甲=0.4N,故B错误;
C、因为乙球漂浮,所以乙杯内液体的密度ρ乙>ρ球,
因为甲球下沉,所以甲杯内液体的密度ρ甲<ρ球,
两种液体的密度:ρ乙>ρ甲;
又因为两容器液面等高,p=ρgh,
所以两种液体对容器底压强:p乙>p甲,即甲杯中液体对杯底的压强小于乙杯内液体对容器底部的压强,故C错误;
D、因为溢水杯相同,底面积相同,F=pS,
所以两种液体对容器底压力:F乙>F甲,即甲杯中液体对杯底的压力小于乙杯内液体对容器底部的压力,故D正确。
故选:D。
44.(2024春•太湖县期末)将一方形木块放入盛水容器中时,木块体积的浸入水中,此时木块排开的水重是3N,则木块受到的浮力是 3 N,木块的密度是 0.67×103 kg/m3,再在木块上放一铁块,刚好使木块全部浸入水中,如图所示,则放在木块上的铁块重为 1.5 N。
【答案】3,0.67×103,1.5
【解答】解:(1)F浮=G排=3N
∵V排V
∴VV排
(2)∵木块漂浮,V排V
∴F浮=ρ水V排g=G=ρ木Vg
∴ρ木ρ水1×103kg/m3=0.67×103kg/m3;
(3)∵G铁+G木=F浮′
∴G铁=F浮′﹣G木=ρ水Vg﹣3N=1×103kg/m3×4.5×10﹣4m3×10N/kg﹣3N=1.5N
故答案为:3,0.67×103,1.5
【考点21 利用阿基米德原理进行简单计算】
45.(2024春•南丹县期末)如图,我国万吨级055型导弹驱逐舰满载排水量是12500t。该驱逐舰在我国南海满载巡航过程中,所受浮力大小是 1.25×108 N;当驱逐舰发射导弹后,所受浮力 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【答案】1.25×108;变小。
【解答】解:该驱逐舰所受浮力为:F浮=G排=m排g=12500×1000kg×10N/kg=1.25×108N;当它发射导弹后,驱逐舰受到的总重力减小,又因为驱逐舰漂浮在水面,由物体沉浮条件可知,驱逐舰受到的浮力等于驱逐舰的总重力,所以驱逐舰所受浮力变小。
故答案为:1.25×108;变小。
46.(2024春•卢龙县期末)甲、乙两物体质量之比为3:4,密度之比为1:3,若它们漂浮在某液体中,所受浮力之比为 3:4 ;若把它们全部浸没在同种液体中,受到浮力之比为 9:4 。
【答案】3:4;9:4。
【解答】解:(1)∵甲、乙两物体漂浮在某液体中,则F浮=G物,
∴;
(2)由题知,m甲:m乙=3:4,ρ甲:ρ乙=1:3,根据ρ,
∴:,
∵两物体都浸没在同种液体中,
∴V排=V,
甲、乙两球排开的液体体积:
V甲排:V乙排=V甲:V乙=9:4,
又∵F浮=ρgV排,
∴甲、乙两球所受浮力比:F甲浮:F乙浮=V甲排:V乙排=9:4。
故答案为:3:4;9:4。
47.(2024春•普宁市期末)将一合金块轻轻放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有63g水溢出:再将其捞出擦干后轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有56g酒精溢出,则合金块在水中受到的浮力为 0.63 N,合金块在酒精中静止时是 沉底 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)的,合金块的密度为 0.9 g/cm3(酒精的密度为0.8×103kg/m3,g取10N/kg)。
【答案】0.63;沉底;0.9。
【解答】解:该物块放在水中时,受到的浮力:F浮=G排=m排g=0.063kg×10N/kg=0.63N;
该物块放在酒精中时,受到的浮力:F浮′=G排′=m排′g=0.056kg×10N/kg=0.56N;
通过上面的计算可知,物体在酒精中受到的浮力小于物块在水中所受的浮力,而物块的重力不变,因此物块在水和酒精中不可能都漂浮,只能是一漂一沉或两个都浸没;
由于酒精的密度小于水的密度,则物块放入酒精中一定是下沉的,
则根据F浮=ρ液gV排得物块的体积:
V物=V排酒精7×10﹣5m3=70cm3,
假设物块浸没在水中,其排开水的体积:V排水6.3×10﹣5m3;
因为排开水的体积小于排开酒精的体积,所以物块在水中漂浮。
因为物块在水中漂浮,
所以物体的重力等于浮力(排开水的重力),则m=m排水=63g,
则物体的密度:ρ0.9g/cm3。
故答案为:0.63;沉底;0.9。
48.(2024春•河北期末)有一口枯井可近似看作是一个深5m、内部横截面积为800cm2的圆柱体容器,此井中有一根密度为0.7×103kg/m3、长为4m、横截面积为300cm2的可近似看作圆柱体的圆木,为了将此圆木打捞上来,人们想了一个办法,即向枯井中注水,当枯井注满水后,圆木会露出水面,可以方便打捞上来。求:(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不计水的损失)
(1)枯井中没有注水时,圆木对水平井底的压强;
(2)向井中加100kg水时,圆木受到井底的支持力;
(3)枯井注满水时,若圆木仍然竖直,圆木露出水面的长度。
【答案】(1)2.8×104Pa;(2)240N;(3)1.2m。
【解答】解:(1)圆木的重力为
根据可得,圆木对水平井底的压强为
;
(2)向井中加100kg水时,水的体积为
水高为
圆木受到的浮力为
受到井底的支持力为F支=G木﹣F浮=840N﹣600N=240N;
(3)ρ木<ρ水且h井>h木,根据物体的浮沉条件可得,所以注满水后,圆木处于漂浮状态,此时受到的浮力为F浮′=G木=ρ水gV排′
此时圆木排开水的体积为
圆木浸入水中的深度为
圆木露出水面的长度为h露=h木﹣h排=4m﹣2.8m=1.2m。
答:(1)枯井中没有注水时,圆木对水平井底的压强为2.8×104Pa;
(2)向井中加100kg水时,圆木受到井底的支持力为240N;
(3)枯井注满水时,若圆木仍然竖直,圆木露出水面的长度为1.2m。
49.(2024春•单县期末)一个质量忽略不计、底面积为100cm2的容器中装有3kg水,放在水平桌面上。将一个石块挂在弹簧测力计下,测力计的示数为6N,慢慢将石块浸没在水中,不接触杯壁和杯底,水无溢出,稳定后,弹簧测力计的示数为4N,如图所示。求:
(1)石块所受的浮力;
(2)石块的密度;
(3)在如图所示状态下,容器底对桌面的压强。
【答案】(1)石块所受的浮力为2N;
(2)石块的密度为3×103kg/m3;
(3)在如图所示状态下,容器底对桌面的压强为3.2×103Pa。
【解答】解:(1)根据称重法,石块受到的浮力:
F浮=G﹣F=6N﹣4N=2N;
(2)根据F浮=ρ液gV排可得,石块排开水的体积:
V排2×10﹣4m3,
石块浸没在水中,则石块的体积:
V石=V排=2×10﹣4m3,
石块的密度:
ρ3×103kg/m3;
(3)容器底对桌面的压力:
F压=G水+G排=m水g+F浮=3kg×10N/kg+2N=32N,
则容器底对桌面的压强:
p3.2×103Pa。
答:(1)石块所受的浮力为2N;
(2)石块的密度为3×103kg/m3;
(3)在如图所示状态下,容器底对桌面的压强为3.2×103Pa。
【考点22 浮力的图像问题】
50.(2024春•商水县校级期末)如图甲所示,一圆柱体挂在弹簧测力计下端浸没在水中,将圆柱体缓慢竖直向上拉升的过程中,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙所示。则在提升高度为10cm前,圆柱体受到的重力为 2.0 N,圆柱体受到的最大浮力为 0.4 N,圆柱体的密度为 5×103 kg/m3。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】2.0;0.4;5×103。
【解答】解:[1]由乙图可知,弹簧测力计最大示数为2.0N,则圆柱体的重力为2.0N,弹簧测力计最小示数为1.6N,则圆柱体浸没时,受到的拉力为1.6N,则圆柱体受到的最大浮力为:
F浮=G﹣F拉=2.0N﹣1.6N=0.4N
[2]圆柱体浸没时,受到的浮力等于排开水的重力,则物体的体积等于排开水的体积
圆柱体的密度
故答案为:2.0;0.4;5×103。
51.(2024春•新化县期末)如图甲所示,柱形容器中盛有深度为1.1m的水,高为1m的圆柱形金属块在钢丝绳拉力作用下,从水面上方以恒定的速度下降,直至全部浸没水中。若容器深度足够且不计水的阻力,水未溢出,忽略钢丝绳的形变,整个过程中钢丝绳的拉力F随金属块下降的高度h变化关系的图像如图乙所示。求:
(1)金属块全部浸没水中时受到的浮力是多少?
(2)金属块的密度是多少?
(3)金属块刚好全部浸没时,容器底受到水的压强是多少?
【答案】(1)金属块全部浸没水中时受到的浮力是3000N;
(2)金属块的密度是2.7×103kg/m3;
(3)金属块刚好全部浸没时,容器底受到水的压强是1.5×104Pa。
【解答】解:(1)由图乙所示可知,当金属块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:F1=G=8100N,当金属块完全浸入后,拉力F2=5100N,
金属块全部没入水中时受到的浮力:F浮=G﹣F2=8100N﹣5100N=3000N;
(2)由F浮=ρ水gV排可得:V排0.3m3,
因为金属块完全浸没,则金属块的体积:V=V排=0.3m3;
则金属块的密度为:ρ2.7×103kg/m3;
(3)金属块刚好全部浸没时,由图乙可知,则此时水的深度为:h=1.1m+1m﹣0.6m=1.5m,
容器底受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg∕m3×10N/kg×1.5m=1.5×104Pa。
答:(1)金属块全部浸没水中时受到的浮力是3000N;
(2)金属块的密度是2.7×103kg/m3;
(3)金属块刚好全部浸没时,容器底受到水的压强是1.5×104Pa。
52.(2024春•渠县期末)如图甲所示,均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以0.5m/s的恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图象。若不计水的阻力,g取10N/kg,则下列说法正确的是( )
A.石料受到的重力为900N
B.石料的密度为1.8×103kg/m3
C.石料沉底后水平池底对石料的支持力为500N
D.如果将该石料立在水平地面上,则它对地面的压强为2.8×104Pa
【答案】D
【解答】解:A、由图乙可知,AB段拉力大小不变,此时石料未接触水面,此时钢绳的拉力F=1400N;
根据二力平衡条件可得,石料的重力G=F=1400N,故A错误;
B、BC段拉力逐渐减小,说明石料慢慢浸入水中,且浸入水中的体积逐渐变大,受到的浮力逐渐变大,在C点恰好完全浸没,此时钢绳的拉力为900N,
所以浸没时石料受到的浮力:F浮=G﹣F′=1400N﹣900N=500N;
由F浮=ρ水gV排可得,石料的体积:V=V排0.05m3;
则石料的密度:ρ2.8×103kg/m3,故B错误;
C、石料沉底后水平池底对石料的支持力:F支=G﹣F浮=1400N﹣500N=900N,故C错误。
D、由图乙可知,石料从刚开始浸入水中到全部浸没所用的时间为2s;
由v可知,圆柱体的高度:h=s=vt=0.5m/s×2s=1m;
将该石料立在水平地面上,由pρgh可得,它对地面的压强:
p=ρgh=2.8×103kg/m3×10N/kg×1m=2.8×104pa,故D正确;
故选:D。
【考点23 物体浮沉条件】
53.(2024春•垫江县期末)轮渡曾是重庆重要的水上交通工具,如图所示。随着跨江大桥的修建,轮渡逐步变为旅游观光的工具。下列说法正确的是( )
A.船的甲板上有凹凸的花纹是为了增大摩擦
B.静止在江面上的轮渡受到的浮力大于重力
C.船工的鞋底一般比较宽大是为了增大压强
D.船在靠岸前关闭发动机是借助惯性力前进
【答案】A
【解答】解:A.船的甲板上有凹凸的花纹,是增大了接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦,故A正确;
B.由于轮渡静止在江面上,则轮渡竖直方向上受力平衡,即轮渡受到的浮力等于重力,故B错误;
C.根据压强的计算公式可知,船工的鞋底一般比较宽大,增大了受力面积,是为了减小压强,故C错误;
D.惯性是物体本身具有的一种性质,不是力,故D错误。
故选:A。
54.(2024春•南昌期末)小丽帮妈妈洗菜时发现,将茄子和土豆同时放入水中,茄子浮在水面而土豆沉在盆底,如图所示。则下列分析正确的是( )
A.土豆排开水的重力小于自身受到的重力
B.茄子的密度大于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变
D.茄子受到的浮力小于它受到的重力
【答案】A
【解答】解:A、土豆沉底,说明土豆所受浮力小于重力,即土豆排开水的重力小于自身受到的重力,故A正确;
B、茄子漂浮,密度小于水的密度,土豆沉底,密度大于水的密度,因此土豆密度大于茄子的密度,故B错误;
C、放入土豆后、水面升高,根据p=ρgh可知容器底部受到水压强增大,故C错误;
D、茄子处于漂浮状态,浮力等于重力,故D错误。
故选:A。
55.(2024春•惠城区校级期末)某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时,将一个质量为100g的物体浸没在装满水的桶中,溢出200g水。则物体受到的浮力是 2 N,松手后,这个物体在水中将会 上浮 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。当物体静止时,水对桶底的压强与放入物体之前比,会 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【答案】2;上浮;变小。
【解答】解:(1)把物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中,排开的水重:
G排=mg=0.2kg×10N/kg=2N,
物体受到的水的浮力F浮=G排=2N。
(2)物体的重力G=mg=0.1kg×10N/kg=1N,
因为物体重1N,G物<F浮,所以松手后物体将上浮,最终漂浮。
(3)据(2)分析可知,放入物体,溢出200g水后,物体所受浮力大于重力,即物体会上浮,最终漂浮,即此过程中V排变小,会造成水面下降,h变小,据p=ρgh可知,容器底部所受液体压强变小。
故答案为:2;上浮;变小。
56.(2024春•南昌期末)如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断:ρ1 < ρ2.若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1 = m2.(两空选“<”、“=”或“>”)。
【答案】<;=。
【解答】解:密度计放在两种液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,即:F浮1=F浮2=G;
由图可知,密度计排开液体的体积V排1>V排2,
所以,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,第一种液体的密度小,即ρ1<ρ2。
两次浮力相等,根据阿基米德原理可知,两次排开液体的重力相等,所以两次排开液体的质量相等。
故答案为:<;=。
【考点24 密度计原理】
57.(2024春•子洲县校级期末)如图﹣1所示,吸管的一端做得比较尖,这是通过减小 受力面积 来增大压强。如图﹣2所示,用力向简易喷雾器的A吸管内吹气,B吸管口喷出了水雾,其原理是流体的流速越大,压强越 小 。如图﹣3所示,利用一根吸管制作一个简易密度计,这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度 越长 (选填“越长”或“越短”)。
【答案】受力面积;小;越长。
【解答】解:(1)吸管的一端做得尖锐是在压力一定的情况下,通过减小受力面积,增大压强。
(2)往吸管B中吹气,杯中水从吸管A上端喷出,这是由于吸管A上端的空气流速大压强小。
(3)密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,保持不变,如果液体的密度越大,则密度计浸入液体中的体积越小,即越往上浮,则露出液面部分的长度越长;
故答案为:受力面积;小;越长。
58.(2024春•中山市期末)制作简易密度计:
(1)取一根长饮料吸管,在其下端加适当的配重,并将这一端密封起来,使其能竖直漂浮在水中,如图甲所示。设吸管的横截面积为S,测出吸管浸入水中的深度H,则此时吸管受的浮力F浮= ρ水gSH (用水的密度ρ水和g、S、H表示);
(2)将吸管漂浮在其它液体中,则由于液体密度的不同导致浸入的深度不同,因此,根据浸入深度可测液体密度;
(3)将(1)的吸管漂浮在密度为ρ液的液体中,吸管浸入液体的深度为h,则h= (用ρ液、ρ水、H表示);
(4)根据上述分析,简易密度计上的刻度分布是 不均匀 (选填“均匀”“不均匀”)的;
(5)小华利用不同吸管成功自制了几支密度计,其中精确度最高的密度计是 D ;
A.长度最长的
B.横截面积最小的
C.质量最大的
D.浸入水中的深度最深的
(6)小敏利用废旧的圆珠笔芯也成功自制了一支密度计,并利用已知液体密度进行了刻度标注,如图乙所示,A点1×103kg/m3,C点1.5×103kg/m3;B为AC的中点,则B点标注的密度 小于 1.25×103kg/m3(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)ρ水gSH;(2);4)不均匀;(5)D;(6)小于。
【解答】解:(1)由题意可知,吸管的横截面积为S,测出吸管浸入水中的深度H,
则此时漂浮的浮力为:F浮=ρ水gV排=ρ水gSH;
(3)漂浮时浮力等于重力,吸管的重力不变,所以两次的浮力相等,故可以列等式:
F浮=ρ水gV排=ρ水gSH=G=ρ液gSh;
则可得:h;
(4)由h可知,浸入水中的深度H与水的密度的乘积是个定值,浸入液体中的深度与液体的密度成反比,故刻度不均匀;
(5)由h可知,液体的密度为:ρ液;
密度计的分度值为:Δρ液,
发现只与浸入的深度有关,故D符合题意。
(6)A点的密度为1×103kg/m3,C点的密度为1.5×103kg/m3,则此时密度计浸入的深度为H,则C点浸入的深度为:
hCH;
则B点浸入的深度为:hB=(HH)HH;
则B点标注的密度为:ρB1×103kg/m3=1.2×103kg/m3;
故B点标注的密度小于1.25×103kg/m3。
故答案为:(1)ρ水gSH;(2);4)不均匀;(5)D;(6)小于。
【考点25 力是否做功的判断】
59.(2024春•中山市期末)如题图所示,用一个平行于斜面向上的拉力F将重力为G的物体从粗糙的斜面底端拉到斜面顶端,已知斜面对物体的支持力为F支,斜面对物体的摩擦力为f,这些力中,没有对物体做功的力是( )
A.重力G B.拉力F C.支持力F支 D.摩擦力f
【答案】C
【解答】解:A.此过程中,物体在重力的方向上移动了距离,所以重力对物体做了功,故A错误;
B.此过程中,物体在拉力的方向上移动了距离,所以拉力对物体做了功,故B错误;
C.此过程中,物体没有在支持力的方向上移动距离,所以支持力没有对物体做功,故C正确;
D.此过程中,物体在摩擦力的方向上移动了距离,所以摩擦力对物体做了功,故D错误。
故选:C。
60.(2024春•荆州期末)如图所示,一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,不计空气阻力。在a到d的整个过程中,下列说法不正确的是( )
A.只有在a到b的过程中,运动员对铅球做了功
B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中,铅球的重力势能减少
D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断的变化
【答案】B
【解答】解:A、在a到b的过程中,铅球受到推力作用,且在推力方向上通过了距离;故运动员对铅球做了功;故A的说法正确;
B、因为不计空气阻力,在b到d的过程中,铅球的机械能不变;故B的说法错误;
C、在c到d的过程中,由于铅球的高度减小,故铅球的重力势能减小;故C的说法正确;
D、在a到d的过程中,铅球的运动方向和速度都不断变化,故铅球的运动状态在不断的变化;故D的说法正确;
故选:B。
【考点26 探究影响物体动能大小的因素】
61.(2024春•樊城区期末)在“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验中,同学们做了如图甲、乙、丙所示的三个实验,质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求下滑,与水平面上静止的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止。下列说法中错误的是( )
A.实验中所探究的“物体动能”是指小球的动能
B.此实验中物体动能的大小是通过纸盒移动的距离来表示的
C.由甲、乙两图可知物体动能的大小与物体的速度有关
D.探究“超载”的安全隐患,应选择乙、丙两图实验来比较
【答案】D
【解答】解:A.实验过程中,小球从斜面滚下撞击纸盒,故实验中所探究的物体的动能就是指小球的动能,故A正确;
B.本实验中通过比较纸盒运动距离来比较物体动能的大小,用到了转换法,故B正确;
C.甲、乙两次实验,小球的质量相同,乙滚下的高度大于甲滚下的高度,到达水平面的速度不相同,乙将纸盒推动得更远,说明动能更大,所以是探究物体动能的大小与物体的速度有关,故C正确;
D.超载是指速度相同,质量变大,应选甲、丙两图实验来比较,故D错误。
故选:D。
62.(2024春•西丰县期末)小明通过下面的实验,探究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。
(1)让质量相同的小球,从斜面的不同高度处自由滚下,目的是使小球到达水平面时的速度 不同 。
(2)如图甲、乙所示,将同一小球从分别从斜面顶端和斜面中点自由滚下,观察到 木块甲图中比乙图被撞出的距离远 。可以得出结论:同一物体, 速度越大 ,动能越大。
(3)如图丙所示,将小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下,依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力),设A、B两点的机械能分别为EA和EB,则EA = EB(选填“>”、“=”或“<”)。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时,假设小球所受的外力全部消失,则小球将 A 。
A.沿a轨迹运动 B.沿b轨迹运动 C.沿c轨迹运动 D.保持静止
【答案】(1)不同;(2)木块甲图中比乙图被撞出的距离远;速度越大;(3)=;A。
【解答】解:(1)由甲、乙两图可知,使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,小球到达水平面时的速度是不同的,小球滚下的高度越高,小球到达水平面的速度越大;
观察到木块在实验乙被撞出的距离比实验甲的距离短,从实验结果可得物体质量相同时,速度越大,动能越大;
(3)将小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下(图丙),依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力),设A、B两点的机械能分别为EA和EB,实验过程不存在能的损耗,则EA=EB;当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时,假设小球所受的外力全部消失,则小球将做匀速直线运动,故选A。
故答案为:(1)不同;(2)木块甲图中比乙图被撞出的距离远;速度越大;(3)=;A。
63.(2024春•香河县校级期末)如图所示是某学习小组探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验操作(甲、乙中小球质量分别为m、2m)。
(1)让小球从同一高度由静止开始滚下,目的是使小球到达水平面时具有相同的 速度 ;
(2)实验中通过比较 木块被撞击后移动的距离 来判断小球具有动能的大小;
(3)对比甲图和乙图,该实验可得到的结论是:在速度一定时, 质量 越大,动能越大;
(4)若水平面绝对光滑,本实验将 不能 (选填“能”或“不能”)达到探究目的;
(5)根据实验结论,请你给汽车司机写出一条交通警示语: 禁止汽车超载 。
【答案】(1)速度;(2)木块被撞击后移动的距离;(3)质量;(4)不能;(5)禁止汽车超载。
【解答】解:(1)为了使小球到达水平面时具有相同的速度,应让小球从同一高度由静止开始滚下;
(2)实验中通过观察比较木块被撞击后移动的距离来反映小球的动能大小,采用了转换法;
(3)对比甲图和乙图可知,小球下滑的高度相同,到达水平面时速度相同,质量不同,质量越大,推动木块移动的距离越远,故可得出结论:在速度一定时,质量越大,动能越大;
(4)若水平面绝对光滑,根据牛顿第一定律可知,木块被撞后将做匀速直线运动,因无法比较木块移动距离的大小,故本实验将不能达到探究目的;
(5)影响物体动能大小的因素有质量和速度,由本实验结论可知,在速度一定时,质量越大,动能越大,因此给汽车司机写出一条交通警示语是禁止汽车超载。
故答案为:(1)速度;(2)木块被撞击后移动的距离;(3)质量;(4)不能;(5)禁止汽车超载。
64.(2024春•百色期末)如图所示是“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验情景,让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下,在水平面上推动木块滑行一段距离,通过比较木块滑行的距离可探究 钢球 (选填“钢球”或“木块”)动能的大小与 质量 的关系。
【答案】钢球;质量。
【解答】解:本实验的主体是钢球,该实验通过比较木块被推动后移动的距离来反映钢球动能的大小,采用了转换法;让质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止滚下,小球运动到水平面时速度相同,质量不同的钢球推动木块做功不同,所以实验是探究动能的大小与质量的关系。
故答案为:钢球;质量。
65.(2024春•和平区期末)利用如图所示实验装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验时让小车A从斜面上由静止开始滑下在水平面上将物体B推出一段距离。
(1)实验中小车动能的大小无法测量,我们通过 推动物体B移动距离的远近 来判断小车动能的大小;
(2)拿走物体B,如果小车滑到水平面时,它受的力全部消失,小车将 做匀速直线运动 。
【答案】(1)推动物体B移动距离的远近;(2)做匀速直线运动。
【解答】解:(1)小车动能的大小是通过推动物体B移动距离的远近来反映的,这是转换法的应用;
(2)拿走物体B,如果小车滑到水平面时,它受的力全部消失,根据牛顿第一定律可知,小车将做匀速直线运动。
故答案为:(1)推动物体B移动距离的远近;(2)做匀速直线运动。
66.(2024春•遂川县期末)在探究“物体的动能与哪些因素有关”的实验中,同学们采用细线、小球、小木块等器材制作了如图所示的单摆,已知摆线的长L相同,A、B小球的质量关系mA<mB,单摆悬线与竖直方向的夹角θ1<θ2。
(1)同学们设计如图所示装置后,让小球处于一定位置由静止释放,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,木块会在水平面上滑行一定距离,实验中通过比较木块移动的距离反映 小球 (选填“小球”或“木块C”)的动能大小;
(2)通过甲、乙所示的实验对比,当摆线与竖直方向夹角相同时, 质量 大的小球动能更大;
(3)如图乙、丙所示,使悬线与竖直方向的夹角θ1<θ2,目的是让小球B摆动到竖直位置时与木块C碰撞前的 速度 增大;观察到木块C在图丙水平面滑行更远,由此得到:质量相同的小球,运动速度越大,动能越大;
(4)小强同学认为,为了实验具有科学性和准确性,如图甲、乙、丙中的水平面应采用 相同 (选填“相同”或“不相同”)材质;
(5)实验后同学间讨论,碰撞后木块C在水平面上滑行一定距离后会停止是由于受到了 阻力 。若水平面足够长,木块被撞击后不受外力作用时,它将保持 匀速 (选填“减速”、“匀速”或”“加速”)直线运动;
(6)通过探究活动,结合所学力学知识,请你叙述如图丁所示情境中货车“严禁超载”的理由 当速度一定时,物体的质量越大,动能越大 。
【答案】(1)小球;(2)质量;(3)速度;(4)相同;(5)阻力;匀速;(6)当速度一定时,物体的质量越大,动能越大。
【解答】解:(1)实验中通过观察木块移动的距离来反映小球的动能的大小,采用了转换法;
(2)由甲、乙两图可知,摆线与竖直方向夹角相同,当小球由静止释放摆动到竖直位置时具有相同的速度,小球质量不同,质量越大,推动木块移动的距离越远,说明摆线与竖直方向夹角相同,即速度相同时,质量大的小球动能更大;
(3)摆线与竖直方向夹角不同,小球由静止释放摆动到竖直位置时具有的速度不同,摆线与竖直方向夹角越大,小球由静止释放摆动到竖直位置时具有的速度越大,因此悬线与竖直方向的夹角θ1<θ2,目的是让小球B摆动到竖直位置时与木块C碰撞前的速度增大;
(4)为了使木块在水平面滑行时受到相同的摩擦力,应控制木块对水平面的压力和接触面粗糙程度相同,因此图甲、乙、丙中的水平面应采用相同材质;
(5)碰撞后木块C在水平面上滑行一定距离后会停止,即木块C的运动状态发生变化,说明木块C在水平面上滑行时受到了阻力;
若水平面足够长,木块被撞击后不受外力作用时,根据牛顿第一定律可知,它将保持匀速直线运动;
(6)影响物体动能大小的因素有质量和速度,当速度一定时,物体的质量越大,动能越大,因此货车“严禁超载”。
故答案为:(1)小球;(2)质量;(3)速度;(4)相同;(5)阻力;匀速;(6)当速度一定时,物体的质量越大,动能越大。
【考点27 探究影响物体重力势能大小的因素】
67.(2024春•周村区期末)如图所示,在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中,小红把小桌放在透明的沙箱中,让同一重物从不同高度落下,打击小桌。
(1)实验中,通过 小桌陷入沙子中的深度 反映物体重力势能的大小;
(2)分析图中信息及相关条件,可归纳得出的结论是: 当物体质量一定时,高度越高,重力势能越大 ;
(3)小红想要探究重力势能与质量的关系,她应该保持 高度 相同,改变 物体的质量 。
【答案】(1)小桌陷入沙子中的深度;(2)当物体质量一定时,高度越高,重力势能越大;(3)高度;物体的质量。
【解答】解:(1)实验中用到了转换法,把无法测量的物体重力势能的大小转换为可以测量的小桌陷入沙子中的深度;
(2)由图可知,同一重物从不同高度落下,重物的质量相同,重物被举的越高,桌腿进入沙子越深,说明它的重力势能较大,故得出的结论是:当物体质量一定时,高度越高,重力势能越大;
(3)重力势能与两个因素有关,一是物体质量,二是物体被举高度;小红想要探究重力势能与质量的关系,根据控制变量法,她应该保持高度相同,改变物体的质量。
故答案为:(1)小桌陷入沙子中的深度;(2)当物体质量一定时,高度越高,重力势能越大;(3)高度;物体的质量。
【考点28 动能和重力势能的相互转化】
68.(2024春•丰顺县期末)如图所示,小球分别从光滑斜面AB、AC、AD的顶端下滑到斜面底端时的动能是( )
A.从AB滑下时最大 B.从AC滑下时最大
C.从AD滑下时最大 D.从三个斜面滑下时一样大
【答案】D
【解答】解:光滑斜面说明没有摩擦力,小球在从斜面上滚下时,只存在动能和重力势能的相互转化,机械能是守恒的。
小球从同一高度上滚下,重力势能是相等的,滚下时转化为相同的动能。
故选:D。
69.(2024春•云梦县期末)如图所示是荡秋千的简化模型,摆球从A点由静止释放,到达D点后返回,B、C两点等高,下列说法正确的是( )
A.球在B、C两点的机械能相等 B.球在A、D两点的机械能相等
C.球从O点到C点的过程中机械能减少 D.球从D点到C点的过程中动能减少
【答案】C
【解答】解:A、球从B点到C点时,重力势能转化为动能再转化为重力势能,由于空气阻力的存在,B点的机械能大于C点。故A错误。
B、球从A点到D点时,重力势能转化为动能再转化为重力势能,由于空气阻力的存在,A点的机械能大于D点。故B错误。
C、球从O点到C点的过程中,动能转化为重力势能,由于空气阻力的存在,机械能减少,故C正确。
D、球从D点到C点的过程中,重力势能转化为动能,故动能增大,故D错误。
故选:C。
70.(2024春•鼎城区期末)如图所示是一座高山的等高线图(等高线上每点的高度均相同),登山运动员从A匀速到达B点时,运动员在A点的动能 等于 在B点的动能,在A点的机械能 小于 在B点的机械能(均选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】等于;小于。
【解答】解:由图示知,运动员从A匀速运动到达B点,其质量不变,高度增大,速度不变,则重力势能增大,动能不变,A点的机械能小于B点的机械能。
故答案为:等于;小于。
71.(2024春•梁园区校级期末)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处出手后依次经过b、c、d点,球最终停在水平地面e点处,在空中的运动轨迹如图所示,空气阻力不计。则实心球在a处的机械能 = (选填“=”、“<”或“>”)在c处的机械能;实心球在 d 处动能最大,在 b 处重力势能最大。(后两空选填“b”、“c”、“d”或“e”)。
【答案】=;d;b。
【解答】解:因为不计空气阻力,所以小球在空气中运动时机械能守恒,故实心球在a、b、c、d四处的机械能相等;d处高度最小,重力势能最小,所以动能最大;b处高度最大,所以重力势能最大。
故答案为:=;d;b。
【考点29 力和力臂的画法】
72.(2024春•湖北期末)如图是静止在水平地面上的拉杆旅行箱的示意图,O是轮子的转轴,O′是箱体的重心。以O为支点,画出力F的力臂和箱体所受重力的示意图。
【解答】解:过O点作F的垂线即为F的力臂,过O′作竖直向下的作用力G即为箱体所受重力。如图所示
73.(2024春•息县期末)杠杆OA处于平衡状态,请在图中画出动力F对支点O的力臂L。
【解答】解:首先沿力F的方向作出F的作用线,由支点O向F的作用线作垂线,垂线段的长度为F的力臂,如下图所示:
【考点30 探究杠杆的平衡条件】
74.(2024春•遂平县期末)如图所示,小勇利用铁架台、带有均匀刻度的杠杆、细线、弹簧测力计、钩码若干(每个钩码质量相同)等实验器材,探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示的位置,则此时杠杆处于 平衡 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(2)为了便于测量 力臂 (选填“力”或“力臂”),应使杠杆在水平位置平衡。为此,应将平衡螺母向 左 (选填“左”或“右”)调节;
(3)杠杆调成水平位置平衡后,在A点挂3个钩码,则应在B点挂 2 个钩码,才能使杠杆在水平位置保持平衡(图乙);随后两边各取下一个钩码,杠杆 左 (选填“左”或“右”)端将下沉;
(4)小勇用弹簧测力计替代钩码,在B点竖直向下拉,然后将弹簧测力计绕B点逆时针旋转一小段至如图丙所示位置。在旋转过程中,要使杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)平衡;(2)力臂;左;(3)2;左;(4)变大。
【解答】解:(1)杠杆处于静止状态或匀速转动状态是平衡状态;
(2)为了便于测量力臂,应该使杠杆在水平位置平衡;如图甲所示,杠杆右端下沉,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向左调节;
(3)若每个钩码重G,每个小格长L,如图乙所示,杠杆左边A处挂3个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件可得,3G×2L=nG×3L,解得n=2,即应在杠杆右边B处挂同样的钩码2个;
两边各取下一个钩码后,2G×2L>1G×3L,所以杠杆左端下沉;
(4)弹簧测力计在B处竖直向下拉时,拉力的方向竖直向下与杠杆垂直,动力臂等于支点到力的作用点的距离;弹簧测力计在逐渐旋转过程中,拉力的方向不再与杠杆垂直,动力臂变小,阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件得,动力变大,则弹簧测力计的示数变大。
故答案为:(1)平衡;(2)力臂;左;(3)2;左;(4)变大。
75.(2024春•长安区期末)在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
(1)实验前,杠杆静止在图甲所示的位置,此时杠杆 平衡 (选填“平衡”或“不平衡”);向 左 (选填“左”或“右”)调节平衡螺母可使杠杆在水平位置平衡;
(2)图乙中,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂 4 个相同的钩码;若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉杠杆,如图丙所示,当弹簧测力计由竖直方向改为斜向上拉动时,使杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计示数F会 变大 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(3)在多次测量记录数据过程中,不同的小组采取不同的方案:
A组,杠杆两边固定悬挂位置,只改变钩码个数并记录F1与F2;
B组,杠杆两边的悬挂个数均固定不变,只改变悬挂位置并记录L1与L2;
C组,杠杆左侧只改变钩码个数,右侧只改变钩码悬挂位置,记录F1与L2;
D组,左侧固定悬挂位置与钩码个数,只改变右侧钩码个数与位置,记录F2与L2。
各组探究完成后,将数据记录在平面直角坐标系中,描述正确的有 AD ;将各组数据整合后,可得杠杆平衡条件为: F1L1=F2L2 。
【拓展】质量分布均匀的长方体箱子被两人分别以竖直向上的力匀速抬运于楼梯,如图戊所示,AC平行于水平地面,已知箱子总重为630N,AB=CD=4dm,AC=BD=8dm,则D点受到抬力大小为 420 N。
【答案】(1)平衡;左;(2)4;变大;(3)AD;F1L1=F2L2;
【拓展】420。
【解答】解:(1)杠杆静止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,杠杆左端偏高,应将左端或右端的平衡螺母应向上翘的左端移动,使杠杆在水平位置平衡;
(2)若每个钩码重G,每个小格长L,如图乙所示,杠杆左边A处挂2个相同钩码,要使杠杆在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件可得,2G×4L=nG×2L,解得n=4,即应在杠杆右边B处挂重力相同的钩码4个;
保持C点不变,当弹簧测力计从丙位置转到丁位置时,此时F的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,阻力和阻力臂不变,动力臂变小,动力变大。
(3)A组,杠杆两边固定悬挂位置,即力臂保持不变,只改变钩码个数,根据F1L1=F2L2,
则F1与F2成正比关系,图像是过原点的直线,故A正确;
B组,杠杆两边的悬挂个数均固定不变,即F1与F2大小不变,只改变悬挂位置,根据F1L1=F2L2,L1与L2成正比关系,图像是过原点的直线,故B错误;
C组,杠杆左侧只改变钩码个数,右侧只改变钩码悬挂位置,根据F1L1=F2L2,记录F1与L2正比关系,F1与L2的倒数是反比例函数,图像是双曲线,故C错误;
D组,左侧固定悬挂位置与钩码个数,只改变右侧钩码个数与位置,根据F1L1=F2L2,F2与L2的乘积保持不变,故D正确;故选AD。
将各组数据整合后,可得杠杆平衡条件为F1L1=F2L2;
(4)以A为支点,阻力臂等于OA;动力臂从D作AC的垂线,交AC与F,AB=CD=4dm,AC=BD=8dm,图中的三角形都是等边三角形,故F为OC中点,则动力臂为AF=OA OC=6dm;
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2;有:F1×6dm=630N×4dm;
解得F1=420N。
故答案为:(1)平衡;左;(2)4;变大;(3)AD;F1L1=F2L2;
【拓展】420。
【考点31 杠杆的平衡条件的计算】
76.(2024春•鼓楼区校级期末)如图所示的装置,滑轮自重20N,其下端挂重280N的物体G,杠杆可绕水平轴无摩擦地转动,绳和杠杆都是轻质的,杠杆上标度的间距相等。要在图示水平位置平衡,在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是( )
A.150N B.200N C.300N D.400N
【答案】B
【解答】解:如图,提升物体需要的拉力:
F拉(G+G轮)(20N+280N)=150N,
∵力的作用是相互的,
∴杠杆左端受到的拉力:F′=F拉=150N,
∵杠杆平衡,OA:OB=3:4,
∴F′×OB=F×OA,
。
故选:B。
77.(2024春•浦东新区期末)如图所示是搬运泥土的独轮车,独轮车属于 省力 杠杆(选填“省力”或“费力”)。设车箱和泥土的总重G=800N,运泥土时从A点提起独轮车把手的力是F,F的大小至少是 200 N。
【答案】省力;200。
【解答】解:
独轮车在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
由图可知动力作用在A点时,最长力臂是L1=1.6m,L2=0.4m。所以,由F×L1=G×L2得,
F200N。
故答案为:省力;200。
78.(2024春•兴文县期末)如图所示是生活中常见的杆秤。称量时杆秤在水平位置平衡,被测物体和秤砣到提纽的距离分别为0.05m、0.2m,秤砣的质量为0.1kg,秤杆的质量忽略不计,则被测物体的质量为 0.4 kg。若秤砣有缺损,则杆秤所测物体的质量会 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】0.4;偏大。
【解答】解:如图,
由杠杆平衡可知G1•OA=G2•OB,
即:m1g•OA=m2g•OB,
∴m10.4kg。
若秤砣有缺损,m2减小,而G1•OA不变,所以OB要变大,
杆秤所示的质量值要偏大。
故答案为:0.4;偏大。
【考点32 利用杠杆测量密度】
79.(2024春•新罗区期末)项目学习小组在使用密度计时发现由于刻度不均匀,估读时误差较大,由此准备制作一个刻度均匀的密度计。
【小组讨论】
液体密度计是根据排开液体的体积变化判断密度大小;根据密度公式,想到是否可以通过密度与质量之间的关系来制作刻度均匀的密度计。经过查阅资料及深入讨论后确定制作方案。
【查阅资料】杆秤是我国古老的质量称量工具(如图甲),刻度是均匀的。使用时先把被测物体挂在秤钩处,提起秤纽,移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,秤砣悬挂点对应的数值即为物体的质量。
(1)杆秤的工作原理是 杠杆平衡原理 ;
【产品制作】
器材:木棒、杯子、细线、刻度尺、金属块。
步骤:
①模仿杆秤结构,用木棒代替秤杆,杯子代替秤钩,金属块代替秤砣,先自制一根无刻度“密度秤”;
②杯中不加液体,提起秤纽,移动金属块,当木棒在水平位置平衡时(如图乙),将此时金属块的悬挂点A标记为“0”刻度;
③杯中加水至a处,提起秤纽,移动金属块,当木棒在水平位置平衡时,将此时金属块的悬挂点B标记为某刻度(单位g/cm3);
④以A、B两点之间长度的为标准,在整根木棒上均匀地标上刻度。
(2)在制作过程中,木棒出现左低右高现象(如图丙),要调至水平位置平衡,金属块应往 右 侧移动;
(3)步骤③中,金属块悬挂点B标记的刻度值应为 1.0 ;
【产品检验】用多种密度已知的液体对“密度秤”刻度准确度进行检验。
【产品升级】
(4)为了制作出精确度更高的“密度秤”,下列改进措施不可行的是 B 。
A.减小金属块的质量
B.换用更细的木棒
C.把秤纽位置往远离杯子一侧移动
【答案】(1)杠杆平衡原理;(2)右;(3)1.0;(4)B。
【解答】解:(1)通过图示的模型结合杠杆的定义,即可确定它用到的相关知识,杆秤的工作原理是杠杆平衡原理;
(2)秤杆出现左低右高现象,根据杠杆平衡原理,右侧的动力和动力臂的乘积小于左侧阻力和阻力臂的乘积,所以向右移动金属块,增大动力臂,可以达到水平平衡;
(3)密度秤测量水的密度,水的密度是1.0g/cm3;故在B的位置标记为1.0;
(4)A、减小金属块的质量,说明动力减小,根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2,动力臂也要随着增大,AB两点之间长度增大,密度秤会更精确,A正确;
B、秤杆的重力不影响最后的密度结果,故B错误;
C、把秤纽位置往远离杯子一侧移动,说明阻力臂增大,根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2,动力和阻力不变,动力臂也要随着增大,AB两点之间长度增大,密度秤会更精确,故C正确。
故答案为:(1)杠杆平衡原理;(2)右;(3)1.0;(4)B。
80.(2024春•开州区期末)如图是创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具——密度秤。其中经防腐处理的合金块重8N,体积1×10﹣4m3,秤砣重2N,秤纽处O到A端长10cm。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中(不接触容器),调节秤砣位置,使秤杆AB在水平位置平衡,此时秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。g取10N/kg,请解答下列问题:
(1)创新科技小组在烧杯内装入适量的待测液体,其测量情况如图,测得OC长30cm。此时秤杆A端受到绳子的拉力为多大?
(2)C点刻度表示的待测液体密度多大?
(3)若烧杯内底面积为1×10﹣2m2,则以上过程中合金块放入前后,待测液体对烧杯底部压强变化了多少?
【答案】(1)此时秤杆A端受到绳子的拉力为6N;
(2)C点刻度表示的待测液体密度为2×103kg/m3;
(3)待测液体对烧杯底部压强变化了200Pa。
【解答】解:(1)由杠杆平衡条件可得:
FA×OA=G砣×OC,
代入数据有:
FA×10cm=2N×30cm,
解得:FA=6N;
(2)由力的平衡条件可知,合金块受到的浮力:
F浮=G金﹣FA=8N﹣6N=2N,
因为合金块浸没在液体中,所以合金块排开液体的体积:
V排=V金=1×10﹣4m3,
由F浮=ρ液gV排可得:
ρ液2×103kg/m3;
(3)由图可知,容器为柱形,合金块放入液体后对容器底增大的压力:
ΔF=F浮=2N,
则增大的压强:
Δp200Pa。
答:(1)此时秤杆A端受到绳子的拉力为6N;
(2)C点刻度表示的待测液体密度为2×103kg/m3;
(3)待测液体对烧杯底部压强变化了200Pa。
【考点33 杠杆的平衡条件的应用】
81.(2024春•郓城县期末)如图是一种切甘蔗用的铡刀示意图。下列说法正确的是( )
A.刀刃很薄可以减小压强
B.铡刀实质上是一种省力杠杆
C.甘蔗放在b点比a点更易被切断
D.手沿F1方向用力比沿F2方向更省力
【答案】B
【解答】解:A、刀刃很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A错误;
B、铡刀在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B正确;
C、由图知,甘蔗放在a点比b点时的阻力臂更小,在动力臂和阻力不变时,根据杠杆平衡条件可知,动力会更小,甘蔗更易被切断,故C错误;
D、图中F1方向竖直向下,F2方向垂直于杠杆向下,由动力臂的定义可知,手沿F1方向用力比沿F2方向用力时的动力臂要小,由杠杆平衡条件可知,动力更大,即F1>F2,所以手沿F1方向用力比沿F2方向更费力,故D错误。
故选:B。
82.(2024春•全椒县期末)如图所示,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,力F在这个过程中( )
A.不变 B.变小
C.变大 D.先变大后变小
【答案】C
【解答】解:在杠杆缓慢由A到B的过程中,作用在杠杆一端且始终与杠杆垂直的力F,动力臂OA的长度没有变化,阻力G的大小没有变化,而阻力臂L2却逐渐增大;
由杠杆的平衡条件知:F•OA=G•L2,当OA、G不变时,L越大,那么F越大;
因此拉力F在这个过程中逐渐变大。
故选:C。
83.(2024春•广元期末)如图,长为L的轻质木板(不计质量),左端可绕O点转动,右端放一重为G的小物块,用竖直向上的力F拉着木板的右端,使木板始终在水平位置保持静止。小物块向左匀速滑行过程中,下图能正确表示拉力F与小物块运动时间t关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解答】解:如图所示:
动力臂为OA=L,杠杆受到物体的压力(阻力)F压=G,阻力臂为OB,物块向左做匀速滑动,则阻力臂为:OB=OA﹣vt=L﹣vt;
根据杠杆的平衡条件可知:F×OA=F压×OB=G×(OA﹣vt),则:F×L=G×(L﹣vt),解得:F=Gt;
因G、v、L为常数,所以拉力F与运动时间t是一次函数关系,当t增大时,F减小,F与t的变化关系是一段线段,故A正确。
故选:A。
84.(2024春•雁峰区校级期末)如图所示,轻质杠杆OA中点悬挂一重G=50N的物体,在A端施加一个垂直于杠杆向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则F= 25 N,保持F方向始终垂直于杠杆向上,将杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中,力F将 变小 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
【答案】25;变小。
【解答】解:
(1)如图,杠杆在水平位置平衡时,由题意和图示可得LOA=2LOG,
根据杠杆平衡条件可得:F•LOA=G•LOG,
则FG50N=25N;
(2)杠杆在B位置时,OB为动力臂,即此时的动力臂不变,但从A位置到B位置时,阻力G的力臂变短,但阻力不变为G,
杠杆匀速转动,即杠杆仍然平衡,
所以:F′•L动=G•L阻,
此时L动不变,G不变,但L阻变小,所以动力F′也会变小;
故答案为:25;变小。
【考点34 杠杆的分类及应用】
85.(2024春•上蔡县期末)下列对图中四种情景的解释不正确的是( )
A.甲:自行车在转弯时,车把手属于费力机械
B.乙:挖掘机装有履带是为了减小对地面的压强
C.丙:飞机产生升力的原因是气体在流速大的地方压强小
D.丁:拨动簧片,小球没有随金属片飞出,是因为小球具有惯性
【答案】A
【解答】解:A.自行车在转弯时,车把手动力臂大于阻力臂,属于省力机械,故A错误;
B.挖掘机安装履带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B正确;
C.飞机升力产生的原因是气体流速大的地方压强小,机翼上方空气流速快,机翼上方受到的竖直向下的压强小于机翼下方受到的竖直向上的压强,飞机从而获得竖直向上升力,故C正确;
D.拨动簧片,小球没有随金属片飞出,是因为小球具有惯性,故D正确。
故选:A。
86.(2024春•凉州区期末)如图甲所示是一款电动自行车,它的刹车把手结构如图乙所示,这是一个 省力 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;把手上粗糙的纹理设计是为了 增大摩擦 ;刹车时人手以动力F1按捏把手,拉动刹车线压紧刹车片,以 增大压力 的方式增大摩擦,从而实现刹车减速。
【答案】省力;增大摩擦;增大压力。.
【解答】解:如图甲所示是一款电动自行车,它的刹车把手结构如图乙所示,当需要刹车捏闸时,此时的动力臂大于阻力臂,所以它相当于一个省力杠杆;把手做的比较粗糙是为了增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力;当要刹车时,以动力F1按捏把手,拉动刹车线压紧刹车片,这是通过增大压力增大刹车片与车轮的摩擦力。
故答案为:省力;增大摩擦;增大压力。.
87.(2024春•汉阳区期末)杆秤曾是主要的度量工具,同时它还承载着公平公正的象征意义。某科技小组的同学用轻质细杆制作了一个杆秤,如图所示,AB=5cm,AD=55cm,秤砣的质量为0.5kg。使用时将货物挂在秤钩上,用手提起B处的秤纽,移动秤砣在秤杆上的位置,当秤杆水平平衡时,可读出货物的质量。秤砣最远可移至D点。秤杆和秤钩的质量忽略不计。下列说法正确的是( )
A.杆秤的实质是省力杠杆
B.杆秤D点应标定出刻度值为5.5kg
C.如果要增大杆秤的量程可将提纽B向A点移动
D.如果秤砣磨损一部分,用它称得的物体质量小于物体的实际质量
【答案】C
【解答】解:A、由图可知,B点是支点,杠杆水平平衡时,动力臂和阻力臂分别为BC和AB,若BC大于AB,则为省力杠杆,若BC小于AB则为费力杠杆,故A错误;
B、根据杠杆平衡可得:G×AB=G砣×BD,故,5kg,故杆秤D点应标定出刻度值为5kg,故B错误;
C、根据杠杆平衡可得:,m砣一定,如果要增大杆秤的量程,应增大BD,同时减小AB,故可将提纽B向A点移动,故C正确;
D、当秤砣磨损后,自身质量变小,重力就变小,由于物体的重力和力臂不变,则秤砣对应的力臂就必须变长,才能使杠杆平衡,所以显示的示数就要变大,故D错误。
故选:C。
【考点35 定滑轮及其特点】
88.(2024春•凉州区期末)两个物体A和B,质量分别为M和m,用跨过定滑轮的轻绳相连。A静止于水平地面上,如图所示,不计摩擦力,物体A对绳的拉力的大小与地面对物体A的支持力的大小分别是( )
A.(M﹣m)g,Mg B.mg,Mg
C.mg,(M﹣m)g D.(M﹣m)g,(M+m)g
【答案】C
【解答】解:以B为研究对象,绳子的拉力F=mg。
再以A为研究对象,得到F+FN=Mg,得到FN=Mg﹣F=Mg﹣mg=(M﹣m)g。
故选:C。
89.(2024春•清原县期末)如图是某学校在周一晨会时的升旗仪式,当升旗手缓缓往下拉绳子时,国旗就会慢慢上升,根据所学知识,我们可以知道这是由于旗杆顶部有一个 定 (填“定”或“动”)滑轮,使用该滑轮的好处:它能改变拉力方向,但 不能 (填“能”或“不能”)省力。
【答案】定;不能。
【解答】解:升国旗时,当升旗手缓缓向下拉绳子时,国旗就会徐徐上升,则需要能改变拉力方向的滑轮,所以旗杆顶部安装的滑轮是定滑轮;使用该滑轮的好处:它能改变拉力方向,但不能省力。
故答案为:定;不能。
90.(2024春•市北区校级期末)杠杆和滑轮等简单机械在我国古代就有了许多巧妙的应用,永宁门是西安城墙的正南门,在永宁门前是一座吊桥(如图﹣1所示),下面是护城河,也是扼守城门的第一道防线。古代如有外敌来犯,士兵会将吊桥拉起,如图﹣2所示。把吊桥看成长为10m,重为3000N的均匀杆AB。在B点上方10mC处固定一个定滑轮,绳子通过定滑轮与杆的另一端A相连。不计绳重和摩擦。
(1)护城河上安装的吊桥装置就是一个简易杠杆。在拉起吊桥过程中,吊桥可看作杠杆,桥的重心位于几何重心,支点为 B 点;
(2)图中使用定滑轮可以 改变动力的方向 (选填“省力”、“省距离”或“改变动力方向”);绳子对吊桥的拉力是动力,吊桥受到的 重 力是阻力。在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)如图所示。在拉起吊桥过程中,请你画出作用在杠杆上的动力F和动力臂L(在图中画);
(4)吊桥未被拉起时,绳AC与桥AB形成的夹角为45°,取1.4,求:吊桥被拉起的瞬间拉力F的大小。
【答案】(1)B;(2)改变动力方向;重;变小;(3);(4)2100N。
【解答】解:(1)在拉起吊桥过程中,吊桥可看作杠杆,绕着B点转动,因而其支点为B点;
(2)定滑轮实质是等臂杠杆,不省力,不省距离,但能改变力的方向;绳子对吊桥的拉力是动力,吊桥受到的重力是阻力;从图示位置开始缓慢拉起吊桥的过程中,吊桥的重心在中点,重力的方向是竖直向下的,在拉起吊桥过程中,从支点O到重力的作用线的距离变小,即阻力臂变小;
(3)力臂是支点到力的作用线的距离,如图所示:;
(4)绳AC与桥AB形成的夹角为45°,则
,
根据杠杆平衡条件
吊桥被拉起的瞬间拉力F的大小
。
故答案为:(1)B;(2)改变动力方向;重;变小;(3);(4)2100N。
【考点36 动滑轮及计算】
91.(2024春•黄石港区期末)用如图所示的滑轮将重3N的物体匀速提升10cm,如果动滑轮的重为1N,则下列说法正确的是( )
A.拉力F=2N B.拉力F=1.5N
C.绳子向上移动的距离为10cm D.绳子向上移动的距离为5cm
【答案】A
【解答】解:∵不计摩擦和绳重,使用动滑轮时,拉力为动滑轮和重物总重的二分之一,
∴F(G物+G动)(3N+1N)=2N
故A选项正确;B选项错误;
绳子向上移动的距离:S=2h=2×10cm=20cm;故C、D选项都错误;
故选:A。
92.(2024春•普陀区期末)如图所示,画出动滑轮支点O、动力臂l1和阻力臂l2。
【答案】。
【解答】解:动滑轮的支点O在绳子与边框的接触点上,动力F1为绳子的拉力,方向竖直向上,阻力F2为动滑轮和提升物体重力之和,方向竖直向下;过支点O分别向动力作用线和阻力作用线画垂线,就得到动力臂L1和阻力臂L2。
如图所示:
。
【考点37 绳子自由端移动的距离和速度】
93.(2024春•蒲县期末)工人用如图所示的装置运送砂石。已知砂石和桶的总质量为40kg,工人用220N的力拉着绳子使砂石向上匀速运动2m,用时10s。不计绳重和摩擦,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端移动的距离为1m
B.动滑轮的重为40N
C.绳子自由端移动的速度为0.2m/s
D.提升的砂石受到的重力不能超过工人受到的重力
【答案】B
【解答】解:A、由图可知,n=2,绳子自由端移动的距离为:
s=nh=2×2m=4m,故A错误;
B、不计绳重和摩擦,根据F(G+G动)(mg+G动)可知,动滑轮的重为:
G动=nF﹣mg=2×220N﹣40kg×10N/kg=40N,故B正确;
C、绳子自由端移动的速度为:
v0.4m/s,故C错误;
D、人对绳的最大拉力等于人的重力,即F'=G人,不计绳重和摩擦,根据F(G+G动)可知,
G人(G'+G动),因动滑轮重不变,则提升的砂石受到的重力大于工人受到的重力,故D错误。
故选:B。
94.(2024春•萨尔图区校级期末)用图甲所示的滑轮组装置将放置在水平地面上、重100N的物体向上提升。当用图乙所示的随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系图像分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)。下列计算结果正确的是( )
A.动滑轮的重为50N
B.1~2s,物体对地面的压力为10N
C.匀速拉动时,拉绳子的速度为0.4m/s
D.后2秒物体的平均速度为0.15m/s
【答案】D
【解答】解:AC、由图甲可知,此时n=3,由图丙可知,2s~3s内物体离开地面以v物=0.2m/s的速度匀速上升,自由端移动的速度为v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s;
由图乙可知,拉力F=40N,
不计绳重和绳与轮之间的摩擦,由F(G+G动)可得,动滑轮的重力G动=nF﹣G=3×40N﹣100N=20N,故AC错误;
B、由图丙可知,1~2s内物体离开地面,此时物体对地面的压力为0,故B错误;
D、由图丁可知,后2秒物体上升的高度为0.3m,则后2秒物体的平均速度为v0.15m/s,故D正确。
故选:D。
95.(2024春•宁明县期末)如图甲,为了保证起重机在吊起重物时不会翻倒,在起重机左边配有一个重物,已知AB=1m,BC=2m,CD=9m。现用起重机把货物匀速提起,不计绳重、摩擦和起重机本身重力,g取10N/kg。
(1)起重机可吊起货物的最大重力是多少?
(2)起重机吊臂前端的滑轮组如图乙所示(不考虑起重机倾倒),已知每个滑轮质量为200kg,若要匀速提起第(1)问中的货物,则拉力F是多少?
(3)若绳子以0.1m/s的速度匀速收紧,则3min内可以把货物提升多高?
【答案】(1)起重机可吊起货物的最大重力为1×104N;
(2)拉力F的大小为4×103N;
(3)3min内可以把货物提升的高度为6m。
【解答】解:(1)将起重机看成杠杆,C为支点,货物对起重机的拉力看成动力,且F1=G,配重的重力G0看成阻力,阻力臂AC=AB+BC=1m+2m=3m,动力臂CD=9m,
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2有:G×CD=G0×AC=m0g×AC,
则:G×9m=3×103kg×10N/kg×3m,
解得:G=1×104N;
(2)由图知,n=3,不计绳重和摩擦,则拉力F为:
F(G+G动)(G+m动g)(1×104N+200kg×10N/kg)=4×103N;
(3)3min内绳子自由端移动的距离为:
s=vt=0.1m/s×3×60s=18m,则货物被提升的高度为:
h6m。
答:(1)起重机可吊起货物的最大重力为1×104N;
(2)拉力F的大小为4×103N;
(3)3min内可以把货物提升的高度为6m。
【考点38 滑轮组的中的相关计算】
96.(2024春•福清市期末)2024年初,我国高铁运营里程突破4.5万公里,居世界第一。高速铁路的输电线需要绷直,以保障列车电极与输电线的良好接触,工程师采用坠砣牵引自动补偿输电线的松紧。牵引装置工作原理图如图所示,钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣,每个坠砣重为150N。若某次调整中,坠砣5s内下降了10cm,不计滑轮和钢绳自重、摩擦。则( )
A.A是动滑轮,B是定滑轮
B.输电线P端向左移动的速度为1cm/s
C.输电线P端向左移动了20cm
D.输电线P端受到的拉力为2250N
【答案】B
【解答】解:A、由图可知,滑轮A不随物体运动是定滑轮,滑轮B会随物体运动是动滑轮,故A错误;
BC、由图可知,n=2,输电线P端向左移动的距离为:
sh10cm=5cm,
则输电线P端向左移动的速度为:
v1cm/s,故B正确,C错误;
D、钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣,每个坠砣重为150N,则坠砣总重为G=30×150N=4500N,
不计滑轮和钢绳自重、摩擦,根据GF可知,输电线P端受到的拉力为:
F=nG=2×4500N=9000N,故D错误。
故选:B。
97.(2024春•南昌期末)如图所示,用两个轻质滑轮组成的滑轮组,挂上两个物体后,物体乙匀速下降。已知物体乙受到的重力为G,不计绳重和摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.图中两个滑轮都是动滑轮
B.甲、乙两物体受到的重力相等
C.滑轮A对天花板的拉力为2G
D.甲物体上升的速度等于乙物体下降的速度
【答案】C
【解答】解:A、由图可知,A滑轮固定不动,是定滑轮;B滑轮随物体一起运动,是动滑轮,故A错误;
B、由图可知,n=2,不计绳重和摩擦,且两个滑轮为轻质滑轮,G乙G甲,因此甲、乙两物体受到的重力不相等,故B错误;
C、以定滑轮A为研究对象,因A为轻质滑轮,A受到天花板施加的向上拉力和两段绳子向下的拉力作用处于平衡状态,
由力的平衡条件可得,天花板对滑轮A的拉力:F拉=2F=2G乙,
因天花板对定滑轮的拉力和定滑轮对天花板的拉力是一对相互作用力,所以,定滑轮A对天花板的拉力F拉′=F拉=2G乙,故C正确;
D、由图可知,v乙=nv甲=2v甲,即乙物体下降的速度等于甲物体上升的速度两倍,故D错误。
故选:C。
98.(2024春•青阳县期末)如图是小明家阳台上的手摇晾衣架,动滑轮和晾衣架总重20N,若衣服的总重为80N,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.装置中的A和B都是定滑轮
B.衣服上升0.2m,人通过摇柄将绳拉过1m
C.利用该装置能省力,但不能改变施力的方向
D.衣服匀速上升时,人通过摇柄作用在绳上的拉力F为25N
【答案】D
【解答】解:A、A滑轮的轴是固定不动的,是定滑轮,B滑轮的轴与物体一起运动,是动滑轮,故A错误;
B、由图可知,n=4,人通过摇柄将绳拉过的距离为:
s=nh=4×0.2m=0.8m,故B错误;
C、由图可知,晾衣架有两个动滑轮,连接动滑轮绳子的股数n=4,不计绳重及摩擦,人对绳的拉力F(G+G动+架),拉力方向向下,可见,利用该装置既能省力,又能改变力的方向,故C错误;
D、不计绳重及摩擦,拉力F为:
F(G+G动+架)(80N+20N)=25N,故D正确。
故选:D。
99.(2024春•鼓楼区校级期末)小明去健身房用如图所示的牵引装置来锻炼腿部和手部肌肉,其中所悬挂重物重力为G=150N,且不计滑轮重、绳重及摩擦,使用时若绳a处固定不动,手在b处用力Fb拉绳,使重物匀速上升,则Fb= 300 N;若绳b处固定不动,腿在a处用力Fa拉绳,使重物G匀速上升,则Fa= 150 N。
【答案】300;150。
【解答】解:由图知,当绳a处固定不动,手在b处用力Fb拉绳时,a处的拉力F拉和物体的重力G相等,
物体G匀速上升时,中间的滑轮处于平衡状态,
不计滑轮重、绳重及摩擦,中间的滑轮受向上的拉力Fb和2段绳子向下的拉力2F拉,
则由二力平衡条件可得:
Fb=2F拉=2G=2×150N=300N;
当绳b处固定不动,在a处用力Fa拉绳时,该图中所有滑轮均为定滑轮,不计滑轮重、绳重及摩擦,则Fa=G=150N。
故答案为:300;150。
【考点39 测量滑轮组的机械效率的实验】
100.(2024春•罗湖区期末)小明所在的科学小组发现生活中很多机械都是由多个简单机械组合而成,如图甲中的吊车车臂由杠杆与滑轮组组成。
(1)图乙中拧动的水龙头由斜面(螺旋)与 轮轴 组成,使用该组合机械可以省 力 (选填“力”“距离”或“功”);
(2)小明制作了如图丙所示的由动滑轮与斜面组合而成的机械模型,他想探究:该机械模型的机械效率与哪些因素有关?
【提出猜想】小明提出了如下猜想:
猜想一:该机械模型的机械效率可能与被提升的物重有关。
猜想二:该机械模型的机械效率可能与动滑轮自重有关。
请你再帮他提出一个猜想三:该机械模型的机械效率可能与 斜面倾斜程度(或斜面的粗糙程度) 有关;
【实验探究】为了验证猜想一、二,小明进行了三次实验,分别测量了表中数据,并计算出每次的机械效率,记录数据在表格中:
实验序号
动滑轮重G1/N
被提升物重G2/N
斜面的高度h/cm
绳自由端拉力F/N
绳自由端移动的距离s/cm
机械效率η
1
0.2
2
6
0.8
20
75%
2
0.2
4
6
1.4
20
85.7%
3
0.4
2
6
0.9
20
66.7%
【得出结论】小明通过上述实验数据,得出实验结论:由实验1、2可以得出:当动滑轮自重相同时,被提升的物重越大,该机械模型的机械效率 越高 。由实验 1、3 (填序号)可以得出:当被提升的物重相同时,动滑轮自重越大,该机械模型的机械效率越小;
【反思交流】小组成员讨论后,认为实验结论仍不够可靠,因为 实验次数太少,实验结论不具有普遍性 。
【答案】(1)轮轴;力;(2)【提出猜想】斜面倾斜程度(或斜面的粗糙程度);【得出结论】越高;1、3;【反思交流】实验次数太少,实验结论不具有普遍性。
【解答】解:(1)水龙头开关上部分相当于轮,下部分相当于轴,应用的是轮轴的原理,并螺旋转动,螺旋部分相当于斜面,因此水龙头由斜面(螺旋)与轮轴组成,使用该组合机械可以省力,不能省功,因为使用任何简单机械都不能省功;
(2)【提出猜想】
该装置是由动滑轮与斜面组合而成的机械模型,猜想一和猜想二是针对动滑轮而言,因此猜想三可以针对斜面机械效率影响因素提出,即该机械模型的机械效率可能与斜面倾斜程度有关,或该机械模型的机械效率可能与斜面的粗糙程度有关;
【得出结论】
由表中1、2两次实验可知,当动滑轮自重相同时,被提升的物重越大,该机械模型的机械效率越高;
由表中1、3两次实验可知,当被提升的物重相同时,动滑轮自重越大,该机械模型的机械效率越小;
【反思交流】
由表中数据可知,只做了一次实验就得出结论,实验结论不具有普遍性。
故答案为:(1)轮轴;力;(2)【提出猜想】斜面倾斜程度(或斜面的粗糙程度);【得出结论】越高;1、3;【反思交流】实验次数太少,实验结论不具有普遍性。
101.(2024春•沙坪坝区校级期末)在生活和生产中,简单机械有着十分重要的作用。
(一)图甲是某实验小组探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。
(1)挂钩码前,杠杆在图甲所示的位置静止,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 右 (选填“左”或“右”)侧调节;
(2)图乙所示,将测力计拉力方向由a改b,若要保持杠杆水平平衡,测力计示数就会 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)某同学提出:若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是该小组利用图丙所示的装置进行探究,设弹簧测力计的拉力为动力F1,钩码对绳子拉力为阻力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F2l2,其原因可能是 杠杆自重对杠杆平衡有影响 ;
(二)实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图。
实验次数
钩码重G/N
钩码提升高度h/m
拉力F/N
拉力通过距离s/m
机械效率η
1
2.0
0.1
1.0
0.3
67%
2
3.0
0.1
1.35
0.3
74%
3
3.0
0.1
1.0
0.5
(4)通过表中数据可分析出实验次数3是用 乙 图做的实验,机械效率为 60% ;
(5)小方在实验中测出动滑轮的重力G动,然后利用式子计算出机械效率,结果发现与用计算出的结果不同。请你分析,小方的计算结果比用计算出的结果 偏大 (选填“偏大”、“相同”或“偏小”)。
【答案】(1)右;(2)变大;(3)杠杆自重对杠杆平衡有影响;(4)乙;60%;(5)偏大。
【解答】解:(1)由图可知,杠杆的右端上翘,平衡螺母应向上翘的右端调节。
(2)将测力计拉力方向由a改b,拉力的力臂变小,阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可知,拉力变大,即弹簧测力计示数变大。
(3)图丙中,设杠杆的重力为G,力臂为LG,当杠杆平衡时,根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2+GLG,由丙图可知LG≠0,所以杠杆自重对杠杆平衡有影响,此时F1l1>F2l2。
(4)读图可知,乙用5段绳子吊着物体,因此s=5h,分析表中的数据可以看出,实验3符合这一倍数关系。
机械效率为:
;
(5)根据计算出的机械效率,没有考虑绳重和摩擦,而根据计算出的机械效率,考虑了绳重和摩擦,所以小方的计算结果比用计算出的结果偏大。
故答案为:(1)右;(2)变大;(3)杠杆自重对杠杆平衡有影响;(4)乙;60%;(5)偏大。
【考点40 滑轮、滑轮组机械效率的计算】
102.(2023秋•阎良区期末)如图1所示,用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m,拉力分别为F甲、F乙,此过程相关数据如图2所示,下列有关此过程的说法中正确的是( )
A.提升物体时的拉力大小关系为F甲<F乙
B.甲、乙两个滑轮组中,绳子自由端移动的距离之比为2:3
C.物体M、N的重力大小关系为GM=GN
D.乙滑轮组机械效率比甲低
【答案】C
【解答】解:AB、由图1可知,甲滑轮组中,n甲=3;乙滑轮组中,n乙=2;
由图2可知,甲、乙滑轮组的总功分别为:W甲总=1200J,W乙总=800J,
用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1m,根据s=nh可知,绳子自由端移动距离:
s甲=n甲h=3m,s乙=n乙h=2m,绳子自由端移动的距离之比为s甲:s乙=3m:2m=3:2,故B错误;
两滑轮组中,绳端拉力分别为:
F甲400N,
F乙400N,
因此F甲=F乙,甲滑轮与乙滑轮组所用的拉力相同,故A错误;
C、由图丙可知,甲滑轮组做的有用功为:
W甲有用=1200J﹣800J=400J,
乙滑轮组做的有用功为:
W乙有用=800J﹣400J=400J,
由W有用=Gh可知
GM400N,
GN400N,
因此GM=GN,故C正确;
D、由图丙可知,甲滑轮组做总功为1200J,做额外功为800J,则甲滑轮组机械效率为:
η甲100%≈33.3%;
乙滑轮组做总功为800J,做额外功为400J,则乙滑轮组机械效率为:
η乙100%=50%,
因此乙滑轮组机械效率比甲高,故D错误。
故选:C。
103.(2024春•垫江县校级期末)用如图甲所示的滑轮组将放置在水平地面上的底面积为20cm2、重为50N的物体提升一定高度,当用图乙所示随时间变化的竖直向上的拉力F拉绳的自由端时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示(不计绳重和绳与滑轮间的摩擦),下列说法正确的是( )
A.动滑轮重力为20N
B.0~1s内,物体对地面的压强是6.0×103Pa
C.1~2s内,拉力F做的功是15J
D.2~3s内,滑轮组的机械效率为62.5%
【答案】D
【解答】解:由图甲可知,动滑轮上承担物重的绳子股数n=2;
A、由图丙可知,在2~3s内,重物做匀速运动,由图乙可知,此时拉力F2=40N,不计绳重和绳与轮之间的摩擦,则绳端拉力F(G+G动),所以,G动=2F2﹣G=2×40N﹣50N=30N,故A错误;
B、由图乙可知,在0~1s内,拉力F3=30N,由图丙可知,此时重物处于静止状态,则物体和动滑轮受到向上的总拉力为:
F总=2F3=2×30N=60N,
所以在0~1s内,物体对地面的压力为:
F总=G+G动﹣F总=50N+30N﹣60N=20N,
则物体对地面的压强为:
,故B错误;
C、由图乙可知,在1~2s内,拉力F1=50N,由图丁可知重物上升高度h1=0.1m,则拉力端移动的距离:s1=2h1=2×0.1m=0.2m,拉力做的功:W=F1s1=50N×0.2m=10J,故C错误;
D、由图丙可知,在2~3s内,重物做匀速运动,v物=0.2m/s,由图乙可知此时拉力F2=40N,
此过程中滑轮组的机械效率:
η100%=62.5%,故D正确。
故选:D。
104.(2024春•钟祥市期末)如图所示装置,用6N的拉力在10s内将重10N的物体匀速提升10cm(不计绳重及摩擦),下列说法正确的是( )
A.该装置中的滑轮为定滑轮
B.该装置中滑轮重2N
C.该装置的机械效率为60%
D.拉力F的功率为0.6W
【答案】B
【解答】解:A、该装置中滑轮随物体一起运动,是动滑轮,故A错误;
B、动滑轮绳子股数n=2,不计绳重及摩擦,根据F(G+G动)可知,动滑轮重为:
G动=2F−G=2×6N−10N=2N,故B正确;
C、该装置的机械效率为:
η83.3%,故C错误;
D、拉力F的功率为:
P0.12W,故D错误。
故选:B。
105.(2024春•张家界期末)质量为60kg的工人用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼。已知工人在1min内将货物匀速提高6m,作用在钢绳的力为200N,滑轮组的机械效率随货物重力的变化如图乙所示(机械中摩擦和绳重均不计)作用在钢绳上的拉力的功率为 60 W,动滑轮的重力为 120 N,提起货物的最大重力为 1680 N。
【答案】60;120;1680。
【解答】解:由图甲可知,n=3,拉力做的总功为:
W总=Fs=Fnh=200N×3×6m=3600J,
作用在钢绳上的拉力的功率为:
;
由图乙可知,当物体的重力G=480N时,滑轮组的机械效率为80%,机械中摩擦和绳重均不计,滑轮组的机械效率为:
η100%=80%,
解得:G动=120N;
工人作用在钢绳上的最大拉力等于人自身的重力,即F大=G人=m人g=60kg×10N/kg=600N,
由F大(G'+G动)可得,提起货物的最大重力为:
G'=nF大﹣G动=3×600N﹣120N=1680N。
故答案为:60;120;1680。
106.(2024春•巫山县校级期末)在乡村振兴建设中,巫峡神女施工队正在进行农村基础设施改造,建筑工人利用小型的升降机来搬运水泥。如图所示,某次搬运过程中,工人在30s的时间内将8袋水泥匀速提起6m,电动机牵引绳子的拉力F为2400N,每袋水泥质量为50kg。g取10N/kg,求:
(1)求拉力F做的功是多少?
(2)拉力F做功的功率是多少?
(3)滑轮组的机械效率?(百分号前保留1位小数)
【答案】(1)求拉力F做的功是28800J;
(2)拉力F做功的功率是960W;
(3)滑轮组的机械效率是83.3%。
【解答】解:(1)由图可知,n=2,拉力F做的功为:W总=Fs=Fnh=2400N×2×6m=28800J;
(2)拉力F做功的功率为:;
(3)拉升水泥时克服水泥的重力所做的有用功为:
W有=Gh=mgh=8×50kg×10N/kg×6m=24000J,
滑轮组的机械效率为:。
答:(1)求拉力F做的功是28800J;
(2)拉力F做功的功率是960W;
(3)滑轮组的机械效率是83.3%。
107.(2024春•永城市期末)如图所示,有一底面积为、高为h1=6m的圆柱形盛水容器中竖直放置一底面积为、高为h2=1m的圆柱形物块A。已知该物块的密度为ρ=2.0×103kg/m3,容器中水深H=5m。开始时,物块下表面与容器底面之间不密合,现在小明用如图所示的滑轮组拉着该物块以v=0.5m/s的速度匀速上升,已知小明重力为600N,小明单脚与地面的接触面积为200cm2,每个滑轮重50N,每根子能承受的最大拉力都为750N。不计水的阻力、重和摩擦,定滑轮上方固定,,g取10N/kg。
(1)物块A露出水面前,小明对地面的压强为多少?
(2)提升物块A的过程中,滑轮组的最大机械效率为多少?
(3)经过多长时间绳子会被拉断?
【答案】(1)物块A露出水面前,小明对地面的压强为9375Pa;
(2)提升物块A的过程中,滑轮组的最大机械效率为93.75%;
(3)经过多长时间绳子会被拉断9.05s。
【解答】解:(1)圆柱形物块A的体积为:
,
由可知,圆柱形物块A的质量为:
mA=ρV=2.0×103kg/m3×0.04m3=80kg,
由G=mg可得,圆柱形物块A的重力为:
G=mAg=80kg×10N/kg=800N,
因物体浸没时排开液体的体积等于自身的体积,所以,圆柱形物块A受到的浮力为:
,
由图可知,承担物重的绳子股数n=2,则滑轮组绳端的拉力为:
,
物块A露出水面前,人对地面的压力为:
F压=G人﹣F=600N﹣225N=375N,
人对地面的压强为:
;
(2)若物块A完全露出水面,则此时拉物块A的绳子的拉力800N>750N,所以在物块A没有完全露出水面时,绳子就会被拉断;
当拉物块A的绳子的拉力FA=750N时,滑轮组绳端的拉力达到最大,根据F(FA+G动)可知,此时绳端的拉力为:
,
滑轮组的最大机械效率为:
η100%=93.75%;
(3)当拉物块A的绳子的拉力最大,即FA=750N时,根据称重法可知,物块A受到的浮力为:
F浮′=G﹣FA=800N﹣750N=50N,
由F浮′=ρ水gV排可得,此时物块A排开水的体积为:
,
由V=Sh可得,物块A下表面所处的深度为:
,
水面下降的高度为:
,
圆柱形物块A上升的高度为:
h升=H﹣hA﹣Δh=5m﹣0.125m﹣0.35m=4.525m,
由可得,绳子会拉断需要的时间为:
。
答:(1)物块A露出水面前,小明对地面的压强为9375Pa;
(2)提升物块A的过程中,滑轮组的最大机械效率为93.75%;
(3)经过多长时间绳子会被拉断9.05s。
【考点41 斜面机械效率的计算】
108.(2024春•罗平县校级期末)如图,在斜面上将一个重5N的物体匀速拉到顶端。沿斜面向上的拉力为2N斜面长4m,高1m,斜面的机械效率为 62.5% ,物体所受的摩擦力为 0.75 N。
【答案】62.5%;0.75。
【解答】解:
(1)此过程所做的有用功为:W有=Gh=5N×1m=5J;
拉力做的总功为:W总=FL=2N×4m=8J;
斜面的机械效率为:η62.5%;
(2)此过程所做的额外功为:W额=W总﹣W有=8J﹣5J=3J;
由W额=fL可得物体所受的摩擦力为:f0.75N。
故答案为:62.5%;0.75。
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