精品解析:山东省青岛市市北区2024-2025学年八年级下学期期末考试物理试题
2025-08-01
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 山东省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 17.60 MB |
| 发布时间 | 2025-08-01 |
| 更新时间 | 2026-05-15 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-08-01 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53301354.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
八年级物理质量调研
(考试时间:90分钟 满分:100分)
说明:1.本试卷分第1卷和第Ⅱ卷两部分共30题。第1卷为选择题,共15题,35分;第Ⅱ卷为非选择题,共15题,65分。
2.所有题目均在答题卡上作答,在试卷上作答无效。
第Ⅰ卷(共35分)
一、单项选择题(本题满分20分,共10小题,每题2分。每小题给出的四个选项中,只有1个选项符合题目要求。)
1. 下列估测最接近实际的是( )
A. 1标准大气压最高能支持1m高水柱 B. 一本物理课本重力大约为
C. 中学生对水平地面的压力大约为 D. 把两个鸡蛋举高1m做的功大约为
【答案】C
【解析】
【详解】A.1标准大气压约为1.01×105Pa,根据液体压强公式p=ρgh计算,能支持的水柱高度
远高于1m,故A不符合题意;
B.一本物理课本的质量约为200g=0.2kg,其重力约为G=mg=0.2kg×1N/kg=2N,故B不符合题意;
C.中学生质量约为50kg到70kg之间,若为60kg,对水平地面的压力约为F=G=mg=60kg×10N/kg=600N,故C符合题意;
D.两个鸡蛋重力约为1N,举高1m做的功W=Gh=1N×1m=1J,故D不符合题意。
故选C。
2. 下列现象中运动状态不变的是( )
A. 自由下落的苹果 B. 匀速上升的电梯
C. 加速中的短跑运动员 D. 进站前在减速中的火车
【答案】B
【解析】
【详解】A.自由下落的苹果速度逐渐变大,运动状态改变,故A不符合题意;
B.匀速上升的电梯,做匀速直线运动,速度大小和方向都不变,运动状态不变,故B符合题意;
C.加速中的短跑运动员,速度逐渐变大,运动状态改变,故C不符合题意;
D.进站前在减速中的火车,速度逐渐减小,运动状态改变,故D不符合题意。
故选B。
3. 下列现象中利用惯性的是( )
A. 跳远运动员起跳前要助跑
B. 守门员抓住飞来的足球
C. 运动员游泳时向后划水
D. 汽车突然开动时,坐在汽车上的人会后仰
【答案】A
【解析】
【详解】A.跳远运动员起跳前要助跑,此时人由于具有惯性,跳出的距离会更远,故A符合题意;
B.守门员抓住飞来的足球,是因为力可以改变物体的运动状态,故B不符合题意;
C.运动员游泳时向后划水就可以向前运动,因为物体间力的作用是相互的,故C不符合题意;
D.当汽车突然开动时,汽车向前运动,而人由于惯性还要保持原来的静止状态,所以人会后仰,但这不是利用惯性,故D不符合题意。
故选A。
4. 为响应“绿色环保,低碳出行”的号召,我们常骑共享单车出行。关于共享单车的构造、使用和维护,下列为了减小摩擦的是( )
A. 给车的轴承加润滑油 B. 车轮胎上刻有花纹
C. 刹车时用力捏车闸 D. 车把手上有橡胶套
【答案】A
【解析】
【详解】A.给车的轴承加润滑油是通过使接触面分离的方法来减小摩擦力,故A符合题意;
B.轮胎上刻有花纹,这是压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故B不符合题意;
C.用力捏刹车,这是接触面粗糙程度一定时,以增大压力的方法增大摩擦力,故C不符合题意;
D.车把手上有橡胶套这是压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故D不符合题意。
故选A。
5. 下列事例中,不是利用大气压工作的是( )
A. 吸盘挂衣钩吸在墙面上 B. 用活塞式抽水机抽水
C. 用注射器将药液推入病人体内 D. 用钢笔吸墨水
【答案】C
【解析】
【详解】A.吸盘挂衣钩通过排出吸盘内的空气,利用外界大气压将其压在墙面上,是利用大气压工作的,故A不符合题意;
B.活塞式抽水机通过活塞运动形成局部真空,利用大气压将水压入泵体内,是利用大气压工作的,故B不符合题意;
C.注射器推注药液时,是通过活塞施加压力将药液推出,属于人为施加的力的作用,不是利用大气压工作的,故C符合题意;
D.钢笔吸墨水时,通过挤压笔囊排出空气后,利用大气压将墨水压入笔囊内,是利用大气压工作的,故D不符合题意。
故选C。
6. 下列有关力的示意图正确的是( )
A. 斜面上的物体受到的支持力FN
B. 挂在竖直墙面上的小球受到的拉力F
C. 物体对斜面的压力F
D. 空中飞行的铅球(不考虑空气阻力)受到重力和推力
【答案】A
【解析】
【详解】A.斜面上的物体受到的支持力垂直于斜面向上,作用点可以近似在物体的重心,故A正确;
B.挂在竖直墙面上的小球受到的拉力F沿绳子方向向上,与绳子在一条直线上,作用点可以近似在物体的重心,故B错误;
C.物体对斜面的压力F垂直于斜面向下,作用点在物体与斜面的接触面的中间位置,故C错误;
D.空中飞行的铅球,与手之间没有相互作用,不受到推力的作用,故D错误。
故选A。
7. 下列工具中,属于省力杠杆的是( )
A. 理发剪子 B. 筷子 C. 镊子 D. 钢丝钳
【答案】D
【解析】
【详解】A.理发剪子在使用时,动力臂小于阻力臂,因此是费力杠杆,故A不符合题意;
B.筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,因此是费力杠杆,故B不符合题意;
C.镊子在使用时,动力臂小于阻力臂,因此是费力杠杆,故C不符合题意;
D.钢丝钳在使用时,动力臂大于阻力臂,因此是省力杠杆,故D符合题意。
故选D。
8. 下列现象中能用“流体压强与流速关系”知识解释的是( )
A. 硬纸板不掉落 B. 吸管吸饮料
C. U形“反水弯” D. 飞机机翼
【答案】D
【解析】
【详解】AB.硬纸板不掉下来、用吸管吸饮料,都是利用了大气压,故AB不符合题意;
C.U形“反水弯”利用的是连通器的原理,故C不符合题意;
D.飞机飞行时,机翼上方空气流速快、压强小,下方空气流速慢、压强大,产生向上的压强差、压力差,从而获得升力,故D符合题意。
故选D。
9. 如图所示是一款智能化快递配送无人车。这款无人车遇到红灯会自动停下来等待,识别到障碍会自动刹车避让,“看到”行人穿越马路会提前减速,到达目的地会自动向客户发送取货信息。关于这款“聪明”的无人车,下列说法正确的是( )
A. 无人车空载静止时,对地面的压力与自身重力是一对平衡力
B. 无人车载货静止时,地面对车的支持力等于货物与车的重力之和
C. 当无人车载货匀速前进时,车受到的摩擦力与地面对车的支持力是一对平衡力
D. 载有货物时,货物对车的压力与车对货物的支持力是一对平衡力
【答案】B
【解析】
【详解】A.对地面的压力的受力物体为地面,无人车自身重力的受力物体是无人车,这一对力中有两个受力物体,根据二力平衡的定义,不符合平衡力的定义,故A错误;
B.无人车载货静止,处于平衡状态;由对无人车进行受力分析可得,地面对车的支持力等于货物与车的重力之和,故B正确;
C.当无人车载货匀速前进时,车受到的摩擦力的方向在水平方向上,而地面对车的支持力的方向是竖直向上的,这两个力的方向不符合平衡力的定义,它们不是一对平衡力,故C错误;
D.载有货物时,货物对车的压力的受力物体为无人车,而车对货物的支持力的受力物体是货物,这一对力中有两个受力物体,不符合平衡力的定义,故D错误。
故选B。
10. 小明在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥,将它分别置于甲、乙两杯液体中,观察到铅笔静止时的情形如图,下列说法正确的是( )
A. 甲杯液体的密度较大
B. 乙杯液体的密度较大
C. 铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大
D. 铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大
【答案】B
【解析】
【详解】CD.铅笔的质量不变,在两液体中均处于漂浮状态,浮力等于重力,则铅笔在两种液体中所受浮力相同,故CD错误;
AB.铅笔在甲液体中浸入的体积大,在乙液体中浸入的体积小,根据可知,甲液体的密度小,乙液体的密度大,故B正确,A错误。
故选B。
二、不定项选择题(本题满分15分,共5小题,每小题给出的四个选项中,有2~3个选项符合题目要求,全选对得3分,漏选得1分,错选或不选得0分。)
11. 下列说法错误的是( )
A. 功率表示做功的快慢,数值上等于一定时间内做功的多少
B. 滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
C. 压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关
D. 大气压随高度的增加而减小,每升高10m减小100Pa
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.功率是表示物体做功快慢的物理量,功率越大的物体做功越快,功率在数值上等于单位时间内做功的多少,故A错误,符合题意;
B.滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动方向相反,滑动摩擦力的方向不总是与物体运动方向相反,有时会与物体运动方向相同,比如人走路时,脚相对地面有向后的运动趋势,地面给脚的摩擦力是向前的,这个摩擦力是使人前进的动力,此时摩擦力方向与物体运动方向相同,故B错误,符合题意;
C.压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关,压力越大,受力面积越小时,压力的作用效果越明显,故C正确,不符合题意;
D.大气压随高度的增加而减小,在海拔3000m以内,高度大约每升高10m,大气压强减小100Pa,故D错误,符合题意。
故选ABD。
12. 以下四幅图节选自我国古代科技巨著《天工开物》,下列说法正确的是( )
A. 甲:“轧蔗取浆”中,牛拉“犁擔”匀速转动的过程中,其运动状态保持不变
B. 乙:“踏车汲水”中,水被提升到高处,水的重力势能增大
C. 丙:“北耕兼种”中,耧下端的“鐵尖”是通过减小受力面积来增大压强
D. 丁:“穴取铜铅”中,用镐撬动坚硬的石头时,镐属于费力杠杆
【答案】BC
【解析】
【详解】A.物体匀速转动的过程中,运动方向改变,运动状态在改变,故A错误;
B.“踏车汲水”中,水被提升到高处,水的质量不变,高度变大,重力势能变大,故B正确;
C.耧下端的“鐵尖”的面积小,是通过减小受力面积的方法来增大压强的,故C正确;
D.用镐撬动坚硬的石头时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故D错误。
故选BC。
13. “反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者身上,并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经B上升到最高位置C点,在B点时速度最大。下列描述正确的是( )
A. 弹性轻绳在C点时弹性势能最大
B. 人在B点时动能最大
C. 人从A到B的过程中,动能增加,重力势能增加
D. 人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
【答案】BC
【解析】
【详解】A.弹性绳在A点时弹性形变最大,弹性势能最大,故A错误;
B.人的质量一定,在B点时速度最大,动能最大,故B正确;
C.从A到B的过程中,质量不变、高度增大,重力势能增加,质量不变、速度逐渐变大,动能变大,故C正确;
D.人从A到C的过程中,质量不变,高度增大,重力势能增加,AB段速度逐渐变大,动能逐渐变大,BC段速度逐渐变小,动能逐渐变小,故D错误。
故选BC。
14. 当海水密度发生突变时,会形成垂直方向的密度跃层如图所示,潜艇航行至此水域时,就会急速下沉,称为“掉深”。下列相关说法正确的是( )
A. 潜艇遭遇“掉深”时,重力大于浮力
B. 潜艇从高密度海水层水平进入低密度海水层,受海水压强不变
C. 潜艇从高密度海水层水平进入低密度海水层,受浮力变小
D. 潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.潜艇遭遇“掉深”时,重力大于浮力,潜艇受到的合力向下,就会急速下沉,故A正确;
B.潜艇从高密度海水层水平进入低密度海水层,海水密度变小,潜艇的同一个位置所处深度不变,根据p=ρgh知,受到海水的压强变小。故B错误;
C.潜艇从高密度海水层水平进入低密度海水层,液体的密度变小,但潜艇的体积不变、排开海水的体积不变,由阿基米德原理得潜艇受到的浮力变小,故C正确;
D.潜艇遭遇“掉深”时潜艇受到的浮力小于重力,因此进行自救时,需快速排出水箱中的水,减小潜艇的重力,从而使重力小于潜艇受到的浮力才能重新上浮,故D正确。
故选ACD。
15. 有一种升降座椅,它由滑轮组控制升降,其简化图如图所示。座椅和动滑轮的总重为150N,小华在10s内将小杰匀速拉高2m,小华拉力为250N。(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是( )
A. 小华拉动绳子自由端移动距离为6m
B. 小杰的重力为600N
C. 小华的拉力的功率为50W
D. 该滑轮组的机械效率为80%
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.图示滑轮组承重绳子为3根,小杰被匀速拉高2m,绳子拉动的距离,故A正确;
B.不计绳重与摩擦,据得,小杰的重力,故B正确;
C.拉力做的总功
拉力的功率,故C错误;
D.拉动小杰做的有用功
机械效率,故D正确。
故选ABD。
第Ⅱ卷(共65分)
三、实验探究(本题满分37分,共8题。第16题3分,第17题3分,第18题5分,第19题4分,第20题9分,第21题6分,第22题4分,第23题3分)
16. 探究“阻力对物体运动的影响”:
用斜面、木板、棉布、毛巾、小车如图所示进行实验探究
(1)小车从斜面的同一高度自由下滑,使小车到达水平面的速度________;(选填“相同”或“不同”);
(2)实验发现,小车在木板表面上运动时,速度变化的最________;
(3)根据实验现象,推理可得:若运动的小车不受阻力,小车将________。
【答案】(1)相同 (2)慢
(3)做匀速直线运动
【解析】
【小问1详解】
在该实验中,小车从斜面上由静止滑下时的初始高度越高,小车进入水平面的初始速度就越大;探究“阻力对物体运动的影响”时,需控制小车的初速度相同,所以,小车从斜面的同一高度自由下滑,使小车到达水平面的速度相同。
【小问2详解】
实验发现,毛巾表面最粗糙,小车运动时受到的阻力最大,小车在毛巾表面滑行距离最短,速度减小得最快;木板表面最光滑,小车运动时受到的阻力最小,小车在木板表面滑行距离最长,速度减小得最慢(或速度变化的最慢)。
【小问3详解】
根据实验现象,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,运动的距离越远。推理可得:若运动的小车不受阻力,小车速度将不会减小,它将保持原来的速度一直运动下去,即做匀速直线运动。
17. 探究“二力平衡条件”:
将线系于小卡片(重力忽略不计)的两端,分别将线跨过两侧的滑轮,线的两端挂上相同的钩码如图所示。
(1)将静止的卡片水平扭转一个角度,松手后发现卡片________,说明相互平衡的两个力必须作用在________;
(2)用剪刀将静止的小卡片沿虚线剪成两半后,两半小卡片不能保持平衡,说明相互平衡的两个力必须作用在________。
【答案】(1) ①. 转动 ②. 同一直线上
(2)同一物体上
【解析】
【小问1详解】
[1][2]小卡片水平扭转一个角度,小卡片两端的拉力就不在一条直线上,松手后发现卡片转动,不能保持平衡状态,这说明两个力必须作用在同一直线上,物体才能平衡。
【小问2详解】
当小卡片平衡时,用剪刀沿虚线迅速剪断小卡片,发现二力不在同一物体上,两侧钩码落下,卡片不能保持平衡,由此可以得到的二力平衡的一个条件是二力必须作用在同一物体上。
18. 探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”:
用弹簧测力计、木块、长木板、钩码如图所示进行实验探究
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿________方向拉着木块做匀速直线运动;
(2)分析甲、乙两次实验可得:材料、接触面粗糙程度相同时,________越大,滑动摩擦力越大
(3)分析乙和丙实验,________(填“能”或“不能”)说明滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关;
(4)实验装置如图所示:在小桶内装入适量沙子,使木块恰好在水平面上做匀速直线运动。已知木块质量,小桶和沙子总质量,绳重、摩擦都不计,木块受滑动摩擦力________(用符号表示)。再向小桶内加入一些沙子,木块向前运动(水平木板足够长)且速度越来越快,此时木块受滑动摩擦力将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)水平 (2)压力
(3)不能 (4) ①. ②. 不变
【解析】
【小问1详解】
实验过程中,必须用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动,木块在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡的条件知,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
【小问2详解】
甲、乙两次实验中,材料、接触面粗糙程度相同,乙中压力大,测力计示数也大,说明木块受到的滑动摩擦力较大,可得出的结论是:材料、接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大。
【小问3详解】
根据控制变量法可知,研究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关时,要控制压力相同;分析乙和丙实验,因压力大小不同,不符合控制变量法的要求,所以,不能说明滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关。
【小问4详解】
[1]实验装置如图所示,在小桶内装入适量沙子,使木块恰好在水平面上做匀速直线运动,绳子对木块的拉力和木块受到的摩擦力为一对平衡力,大小相等,而绳子对木块的拉力大小等于小桶和沙子总重力大小,已知小桶和沙子总质量m2,绳重、摩擦都不计,则木块受滑动摩擦力
[2]再向小桶内加入一些沙子,木块向前运动(水平木板足够长)且速度越来越快,因压力大小和接触面的粗糙程度不变,此时木块受滑动摩擦力将不变。
19. 探究“液体压强与哪些因素有关”:
如图组装器材进行实验,其中图①杯中装的是浓盐水,图②到图④杯中装的都是水。
(1)实验时,通过观察U形管两液面的________判断液体压强的大小;
(2)如图④所示,说明水对橡皮膜有向________的压强;
(3)由图②③④可知:同种液体,________相同时,液体向各个方向的压强大小相等;
(4)由图①和图②可知:液体内部压强大小跟________有关;
【答案】(1)高度差 (2)下
(3)深度 (4)液体密度
【解析】
【小问1详解】
在探究液体压强的实验中,根据转换法,可通过观察U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小,当液体压强越大时,U形管两侧液面的高度差就越大。
【小问2详解】
观察图④,橡皮膜朝上,根据转换法,U形管两侧液面出现高度差,这说明水对橡皮膜有向下的压强。
【小问3详解】
分析图②③④,液体都是水(同种液体),橡皮膜在水中的深度相同,只是橡皮膜的方向不同,但是U形管两侧液面的高度差相同,说明探头受到水的压强相同,可得出:同种液体,深度相同时,液体向各个方向的压强大小相等。
【小问4详解】
对比图①和图②,橡皮膜在液体中的深度相同,但是图①中是浓盐水,图②中是水,液体的密度不同,U形管两液面的高度差不同,说明产生的液体压强不同,可得出:液体内部压强大小跟液体密度有关。
20. 探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”:
利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶和足量的水等实验器材,进行了如图所示的操作。
(1)分析甲、乙两图,可知物块所受浮力________;分析丙、丁两图,可知物块排开液体的重力_______。由此可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力大小等于________;
(2)实验时,若溢水杯的水未装到溢水口处,会导致所测的排开水的重力________物体受到的浮力;
(3)由实验数据可知,实验所用物块的体积为________(g取);
(4)在图乙中画出物体受力的示意图。
(5)另一实验小组将物块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则________(选填“能”或“不能”)得到与第(1)题相同的结论。
【答案】(1) ①. 1.0 ②. 1.0 ③. 它排开液体的重力
(2)小于 (3)
(4) (5)能
【解析】
【小问1详解】
[1]根据称重法可知,物块浸在水中受到的浮力等于重力与物块受到的拉力之差,由甲、乙两图信息可得,物块所受浮力
[2]桶与水的总重力与空桶的重力之差为物块排开水的重力,分析丙、丁两图可知,物块排开液体的重力为
[3]由以上分析可知,由此可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力大小等于它排开液体的重力。
【小问2详解】
若溢水杯的水没有装满,则会导致本实验测量的偏小,称重法测得的浮力不变,故会导致本实验所测的排开水的重力小于物体受到的浮力。
【小问3详解】
根据题意可知,物块的体积等于它浸没在水中排开水的体积,根据阿基米德原理可得,物块的体积为
【小问4详解】
图乙中,物体受到竖直向下的重力G为2N和竖直向上的大小都为1N的拉力F及浮力F浮,作用点在物体的重心,受力的示意图如下所示:
【小问5详解】
将物块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,木块的浮力可以由漂浮时浮力等于重力得到,G排根据原来的方法得到,所以也能得到与(1)相同的结论。
21. 探究物体的动能大小跟哪些因素有关
将木块放在水平面上的同一位置,用质量不同的两个钢球M和m(M的质量大于m),分别从不同的高度H和由静止开始滚下,实验过程如图所示。
(1)通过观察________来判断小球动能的大小;
(2)分析甲、乙两图可知:在________一定时,物体的________越大,其动能越大;
(3)分析乙、丙可得结论,可用来解释汽车的________(选填“超载”或“超速”)安全隐患;
(4)小球从斜面由静止滚到底部的过程中,________能转化为动能,若斜面光滑,小球的机械能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)见解析 (2) ①. 质量 ②. 速度
(3)超载 (4) ①. 重力势 ②. 不变
【解析】
【小问1详解】
根据转换法,通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时动能的大小,木块运动的距离越远,说明小球的动能越大。
【小问2详解】
[1][2]分析比较甲和乙两组实验可知,小球的质量相同,乙中小球从斜面下滑的高度大,故下滑到水平面的速度大,乙中小球推动木块通过的距离较大,可得物体质量相同时,速度越大,动能越大。
【小问3详解】
[1][2]对比乙图和丙图,从相同斜面的同一高度由静止释放的目的是为了控制小球到达水平面时的速度相同,丙小球的质量大,丙小球推动木块通过的距离较大,可以得到在速度一定时,质量越大,动能越大;所得到的结论,可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。
【小问4详解】
[1][2]小球从斜面由静止滚到底部的过程中,质量不变,高度降低,重力势能变小,速度变大,动能变大,重力势能转化为动能;若斜面光滑,小球从斜面由静止滚到底部的过程中,只有动能与重力势能之间的相互转化,故机械能不变。
22. 探究“杠杆的平衡条件”:
利用钩码、杠杆和弹簧测力计进行实验,装置如图。
(1)如图甲所示静止的杠杆处于________状态(选填“平衡”或“非平衡”);要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向________调节,这样做的好处是便于测量________;
(2)调平后进行图乙实验,在A处挂了4个钩码,为使杠杆重新水平平衡,应在B点挂________个相同的钩码。
【答案】(1) ①. 平衡 ②. 右 ③. 力臂的大小
(2)6
【解析】
【小问1详解】
[1]当杠杆静止或匀速转动,都是处于平衡状态。如图甲,此时杠杆静止,处于平衡状态。
[2]如甲图杠杆的右端上翘,说明左端偏重,应将平衡螺母向上翘的右端移动,直到杠杆在水平位置平衡。
[3]杠杆在水平位置平衡,可以使钩码对杠杆拉力的力臂与杠杆重合,支点到所挂钩码位置的距离就为力臂大小,这样直接从杠杆上读取力臂,所以调节杠杆在水平位置平衡的好处是便于测量力臂的大小。
【小问2详解】
设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,由图乙根据杠杆平衡条件可得
解得n=6,所以应在杠杆右边B处挂同样钩码6个。
23. 测滑轮组的机械效率
装置如图,实验数据如下表:
实验次数
物重G/N
上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
1
0.1
0.6
0.3
55.6%
2
2
0.1
1.0
0.3
66.7%
3
4
0.1
1.8
0.3
(1)根据表中数据,可判断实验采用的是右图中________图装置进行的实验;
(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是________;
(3)由表中数据可知,同一滑轮组,物重________,滑轮组的机械效率越高。
【答案】(1)甲 (2)74.1% (3)越大
【解析】
【小问1详解】
由表格中数据可以看出,即,故应该是右图中的甲图装置。
【小问2详解】
第三次实验中,G=4N,h=0.1m,F=1.8N,s=0.3m,则机械效率
【小问3详解】
由表中1、2、3次实验,同一滑轮组,物重越大,机械效率越高,即同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
四、作图和问答(本题满分10分,其中作图3分)
24. 如图甲所示的是用手关闭水龙头时的情景,图乙为其示意图,O点为支点,为阻力。请画出阻力的力臂以及关闭水龙头时在A点施加的最小力的示意图。
【答案】
【解析】
【详解】力臂是作用点到力的作用线的垂直距离,反向延长力F2的作用线,过O点作作用线的垂线,即可得到F2的力臂l2;阻力和阻力臂乘积一定,要使动力最小,则动力臂需要最长,阻力的方向已标出,所以动力的方向应该向下,连接支点O与A点,OA为最长动力臂,过A点作OA的垂线就得到在A点施加的最小动力F1,如图所示:
25. 升国旗时,旗手向下拉绳子,国旗会徐徐上升。这是由于旗杆顶部有一个________滑轮,使用它________(选填“可以”或“不可以”)省力,其实质是________杠杆。
【答案】 ①. 定 ②. 不可以 ③. 等臂
【解析】
【详解】[1][2]旗杆顶部的滑轮是定滑轮,定滑轮的特点是轴的位置固定不变。使用定滑轮时,不可以省力,但是可以改变力的方向,这样旗手在下面向下拉绳子,就可以让国旗向上徐徐上升。
[3]从杠杆的角度来看,定滑轮的动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,所以其实质是等臂杠杆。
26. 学校运动会开幕式上,放飞彩色气球,气球内充入的气体密度应________(选填“大于”、“小于”或“等于”)空气密度才能升空。若该气球体积为,空气密度为,气球在空气中受到的浮力为_______N。
【答案】 ①. 小于 ②. 60
【解析】
【详解】[1]根据物体的浮沉条件可知,气球内充入的气体密度应小于空气密度,由和可知,气球排开空气的体积等于气球的体积,气球受到的浮力大于自身的重力而升空。
[2]根据阿基米德原理可得,气球在空气中受到的浮力为
27. 发射火箭时,如图所示,燃料燃烧向下喷气时,火箭加速升空,这说明火箭受到向________的推力,说明物体间力的作用是________。
【答案】 ①. 上 ②. 相互的
【解析】
【详解】[1][2]燃料燃烧向下喷气,火箭对燃气有一个向下的力,同时,燃气对火箭有一个向上的反作用力,火箭加速升空,运动状态向上改变,这说明火箭受到向上的推力,这一现象表明物体间力的作用是相互的。
五、综合计算题(本题满分13分)
28. 杠杆在我国古代就有许多巧妙的应用。图甲是《天工开物》中记载的井上汲水桔棒(jié gāo),其示意图如图乙所示。其中,杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动,且。物体A悬挂在C端,静止在水平地面上的正方体B挂在D端,此时杠杆在水平位置平衡。已知,正方体B的边长为10cm,B的密度是(杠杆、绳子质量不计,g取)。
请先画出必要的受力分析再求解。求:
(1)正方体B的重力大小;
(2)杠杆D端所受的拉力;
(3)正方体B对地面的压强。
【答案】(1)80N (2)60N
(3)
【解析】
【小问1详解】
正方体B的体积为
根据可得,正方体B的质量为
根据G=mg可得,正方体B的重力大小为
【小问2详解】
杠杆在水平位置平衡,杠杆、绳子质量不计,由杠杆的平衡条件可得
又FC=GA,所以
故杠杆D端所受的拉力为
【小问3详解】
对A、B受力分析如下:
由于同一根绳子的拉力相等可知,绳子对B的拉力为60N,地面对B的支持力为
由相互作用力的关系知,B对地面的压力为
根据可得,正方体B对地面的压强为
29. 在科技节上,某同学用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在柱形容器的底部,它的上端与不吸水的实心长方体A固定(不计细杆B及连接处的质量和体积)。力传感器可以显示出细杆B的下端所受作用力的大小,现缓慢地向容器中加水,力传感器的示数大小F随水深h水变化的图像如图乙所示(g取,)。
请先画出必要的受力分析再求解。求:
(1)物体A的质量大小;
(2)物体A的密度是多少;
(3)力传感器的示数大小为0时,水对容器底的压强是多少。
【答案】(1)0.72kg
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
当水深小于等于5cm时,力传感器的示数大小保持7.2N不变,说明细杆受到A的压力为7.2N,根据物体间力的作用是相互的可知,A受到杆对其的支持力为7.2N,此时对A受力分析如下:
即A受到杆对其的支持力和重力的作用,二力平衡,则有
物体A的质量大小为
【小问2详解】
当水深刚大于5cm时,A受到竖直向上的浮力作用,刚开始时,A排开水的体积小,受到的浮力小,A受到杆对其向上的拉力作用,受力分析如图所示
当A受到的浮力等于重力时,此时杆对A没有力的作用,此时图乙中图像与横轴有交点,对A受力分析如下
当A刚好完全浸没时,此时A受到杆对其向下的拉力作用、重力以及浮力作用,受力分析如下
结合图乙信息和物体间力的作用是相互的可知,F2=4.8N,此时有
则完全浸没在水中的A受到的浮力为
此时A排开水的体积等于A的体积,根据阿基米德原理可得,A的体积为
根据可得,物体A的密度是
【小问3详解】
结合(2)分析和图乙信息可知,当A刚浸到水到刚好完全浸没在水中时,水位的变化量等于A的高,所以A的高为
所以,A的底面积为
根据图乙信息可知,细杆的高度为l杆=5cm;由(2)分析可知,当A受到的浮力等于重力时,此时杆对A没有力的作用,即力传感器的示数大小为0,此时A受到的浮力为
此时A排开水的体积为
此时A浸入水中的深度为
此时水的深度为
根据可得,水对容器底的压强是
六、科普阅读题(本题满分为5分)
30. 阅读短文,回答问题:
变速自行车的奥秘
变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构,它与普通自行车的区别在于,它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成(普通自行车的后齿轮只有一个)。选择不同的挡位时,自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上。在爬坡时自行车受到的摩擦阻力较大,而在下坡时自行车受到的摩擦阻力较小,为了达到更好的骑行效果,变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构,动力是人给脚踏板的蹬力,阻力是链条对前齿轮的拉力,动力臂是脚踏板到轴心的长度,阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构,动力是链条对后齿轮的拉力,阻力是地面给后车轮的摩擦力,动力臂是后齿轮半径,阻力臂是后车轮半径。
骑自行车时,人踩脚踏板一圈,前齿轮跟着转动一圈,带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时,链条带动后齿轮转动,由于后齿轮的半径小于前齿轮,为了保证链条转动的长度相同,后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小,它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动,它们转动的圈数保持一致。因此,后齿轮越小,脚踩一圈,后车轮转动的圈数越多,即自行车前进的距离越长。
(1)链条对前、后齿轮的拉力___________(选填“相同”或“不同”);
(2)后齿轮和后车轮组成一个___________杠杆(选填“省力”、“费力”、“等臂”);
(3)爬坡时,应将链条调整至半径较___________(选填“大”或“小”)的后齿轮上,从而达到相对省力的目的;
(4)自行车在水平道路上行驶时,后车轮所受的摩擦阻力约为30N,一辆自行车后车轮的半径约为40cm,它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上,其半径为5cm,若前齿轮的半径为15cm,脚踏板到轴心的长度为25cm,则自行车匀速行驶时,人蹬车的力至少应为___________N;若人蹬脚踏板每秒转1周,则自行车的前进速度为___________km/h(π=3)。
【答案】(1)相同 (2)费力
(3)大 (4) ①. 144 ②. 25.92
【解析】
【小问1详解】
同一根链条拉力处处相等,所以链条对前、后齿轮的拉力相同。
【小问2详解】
后齿轮力臂小于后轮的力臂,即动力臂小于阻力臂,所以后齿轮和后车轮组成一个费力杠杆。
【小问3详解】
脚踏板、前齿轮和后轮对应的力臂不变,所以当后齿轮力臂越大,则力越小,越省力,故爬坡时,为了省力,应将链条调整至半径较大的后齿轮上。
【小问4详解】
[1]对于后车轮的杠杆来说,设链条对后齿轮的拉力为F链,根据杠杆平衡条件可得
F链×5cm=f×40cm
即
F链×5cm=30N×40cm
解得:F链=240N,又对脚踏板和前轮,由杠杆平衡条件知
F链×15cm=F×25cm
即
240N×15cm=F×25cm
解得:F=144N。
[2]人蹬脚踏板每秒转1周,则前齿轮也转1周。则链条移动的距离为
s=πd=2πr=2π×15cm
链条带动后齿轮转动的圈数为
后轮转数与后齿轮一致,则后轮前进的距离为
s′=nπD=2nπR=2×3×3×40cm=7.2m
则自行车的前进速度为
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八年级物理质量调研
(考试时间:90分钟 满分:100分)
说明:1.本试卷分第1卷和第Ⅱ卷两部分共30题。第1卷为选择题,共15题,35分;第Ⅱ卷为非选择题,共15题,65分。
2.所有题目均在答题卡上作答,在试卷上作答无效。
第Ⅰ卷(共35分)
一、单项选择题(本题满分20分,共10小题,每题2分。每小题给出的四个选项中,只有1个选项符合题目要求。)
1. 下列估测最接近实际的是( )
A. 1标准大气压最高能支持1m高水柱 B. 一本物理课本重力大约为
C. 中学生对水平地面的压力大约为 D. 把两个鸡蛋举高1m做的功大约为
2. 下列现象中运动状态不变的是( )
A. 自由下落的苹果 B. 匀速上升的电梯
C. 加速中的短跑运动员 D. 进站前在减速中的火车
3. 下列现象中利用惯性的是( )
A. 跳远运动员起跳前要助跑
B. 守门员抓住飞来的足球
C. 运动员游泳时向后划水
D. 汽车突然开动时,坐在汽车上的人会后仰
4. 为响应“绿色环保,低碳出行”的号召,我们常骑共享单车出行。关于共享单车的构造、使用和维护,下列为了减小摩擦的是( )
A. 给车的轴承加润滑油 B. 车轮胎上刻有花纹
C. 刹车时用力捏车闸 D. 车把手上有橡胶套
5. 下列事例中,不是利用大气压工作的是( )
A. 吸盘挂衣钩吸在墙面上 B. 用活塞式抽水机抽水
C. 用注射器将药液推入病人体内 D. 用钢笔吸墨水
6. 下列有关力的示意图正确的是( )
A. 斜面上的物体受到的支持力FN
B. 挂在竖直墙面上的小球受到的拉力F
C. 物体对斜面的压力F
D. 空中飞行的铅球(不考虑空气阻力)受到重力和推力
7. 下列工具中,属于省力杠杆的是( )
A. 理发剪子 B. 筷子 C. 镊子 D. 钢丝钳
8. 下列现象中能用“流体压强与流速关系”知识解释的是( )
A. 硬纸板不掉落 B. 吸管吸饮料
C. U形“反水弯” D. 飞机机翼
9. 如图所示是一款智能化快递配送无人车。这款无人车遇到红灯会自动停下来等待,识别到障碍会自动刹车避让,“看到”行人穿越马路会提前减速,到达目的地会自动向客户发送取货信息。关于这款“聪明”的无人车,下列说法正确的是( )
A. 无人车空载静止时,对地面的压力与自身重力是一对平衡力
B. 无人车载货静止时,地面对车的支持力等于货物与车的重力之和
C. 当无人车载货匀速前进时,车受到的摩擦力与地面对车的支持力是一对平衡力
D. 载有货物时,货物对车的压力与车对货物的支持力是一对平衡力
10. 小明在一支铅笔的下端粘上一块橡皮泥,将它分别置于甲、乙两杯液体中,观察到铅笔静止时的情形如图,下列说法正确的是( )
A. 甲杯液体的密度较大
B. 乙杯液体的密度较大
C. 铅笔在甲杯液体中受到的浮力较大
D. 铅笔在乙杯液体中受到的浮力较大
二、不定项选择题(本题满分15分,共5小题,每小题给出的四个选项中,有2~3个选项符合题目要求,全选对得3分,漏选得1分,错选或不选得0分。)
11. 下列说法错误的是( )
A. 功率表示做功的快慢,数值上等于一定时间内做功的多少
B. 滑动摩擦力的方向总是与物体运动方向相反
C. 压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关
D. 大气压随高度的增加而减小,每升高10m减小100Pa
12. 以下四幅图节选自我国古代科技巨著《天工开物》,下列说法正确的是( )
A. 甲:“轧蔗取浆”中,牛拉“犁擔”匀速转动的过程中,其运动状态保持不变
B. 乙:“踏车汲水”中,水被提升到高处,水的重力势能增大
C. 丙:“北耕兼种”中,耧下端的“鐵尖”是通过减小受力面积来增大压强
D. 丁:“穴取铜铅”中,用镐撬动坚硬的石头时,镐属于费力杠杆
13. “反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者身上,并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经B上升到最高位置C点,在B点时速度最大。下列描述正确的是( )
A. 弹性轻绳在C点时弹性势能最大
B. 人在B点时动能最大
C. 人从A到B的过程中,动能增加,重力势能增加
D. 人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
14. 当海水密度发生突变时,会形成垂直方向的密度跃层如图所示,潜艇航行至此水域时,就会急速下沉,称为“掉深”。下列相关说法正确的是( )
A. 潜艇遭遇“掉深”时,重力大于浮力
B. 潜艇从高密度海水层水平进入低密度海水层,受海水压强不变
C. 潜艇从高密度海水层水平进入低密度海水层,受浮力变小
D. 潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
15. 有一种升降座椅,它由滑轮组控制升降,其简化图如图所示。座椅和动滑轮的总重为150N,小华在10s内将小杰匀速拉高2m,小华拉力为250N。(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是( )
A. 小华拉动绳子自由端移动距离为6m
B. 小杰的重力为600N
C. 小华的拉力的功率为50W
D. 该滑轮组的机械效率为80%
第Ⅱ卷(共65分)
三、实验探究(本题满分37分,共8题。第16题3分,第17题3分,第18题5分,第19题4分,第20题9分,第21题6分,第22题4分,第23题3分)
16. 探究“阻力对物体运动的影响”:
用斜面、木板、棉布、毛巾、小车如图所示进行实验探究
(1)小车从斜面的同一高度自由下滑,使小车到达水平面的速度________;(选填“相同”或“不同”);
(2)实验发现,小车在木板表面上运动时,速度变化的最________;
(3)根据实验现象,推理可得:若运动的小车不受阻力,小车将________。
17. 探究“二力平衡条件”:
将线系于小卡片(重力忽略不计)的两端,分别将线跨过两侧的滑轮,线的两端挂上相同的钩码如图所示。
(1)将静止的卡片水平扭转一个角度,松手后发现卡片________,说明相互平衡的两个力必须作用在________;
(2)用剪刀将静止的小卡片沿虚线剪成两半后,两半小卡片不能保持平衡,说明相互平衡的两个力必须作用在________。
18. 探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”:
用弹簧测力计、木块、长木板、钩码如图所示进行实验探究
(1)实验过程中,必须用弹簧测力计沿________方向拉着木块做匀速直线运动;
(2)分析甲、乙两次实验可得:材料、接触面粗糙程度相同时,________越大,滑动摩擦力越大
(3)分析乙和丙实验,________(填“能”或“不能”)说明滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度有关;
(4)实验装置如图所示:在小桶内装入适量沙子,使木块恰好在水平面上做匀速直线运动。已知木块质量,小桶和沙子总质量,绳重、摩擦都不计,木块受滑动摩擦力________(用符号表示)。再向小桶内加入一些沙子,木块向前运动(水平木板足够长)且速度越来越快,此时木块受滑动摩擦力将________(填“变大”“变小”或“不变”)。
19. 探究“液体压强与哪些因素有关”:
如图组装器材进行实验,其中图①杯中装的是浓盐水,图②到图④杯中装的都是水。
(1)实验时,通过观察U形管两液面的________判断液体压强的大小;
(2)如图④所示,说明水对橡皮膜有向________的压强;
(3)由图②③④可知:同种液体,________相同时,液体向各个方向的压强大小相等;
(4)由图①和图②可知:液体内部压强大小跟________有关;
20. 探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”:
利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶和足量的水等实验器材,进行了如图所示的操作。
(1)分析甲、乙两图,可知物块所受浮力________;分析丙、丁两图,可知物块排开液体的重力_______。由此可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力大小等于________;
(2)实验时,若溢水杯的水未装到溢水口处,会导致所测的排开水的重力________物体受到的浮力;
(3)由实验数据可知,实验所用物块的体积为________(g取);
(4)在图乙中画出物体受力的示意图。
(5)另一实验小组将物块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则________(选填“能”或“不能”)得到与第(1)题相同的结论。
21. 探究物体的动能大小跟哪些因素有关
将木块放在水平面上的同一位置,用质量不同的两个钢球M和m(M的质量大于m),分别从不同的高度H和由静止开始滚下,实验过程如图所示。
(1)通过观察________来判断小球动能的大小;
(2)分析甲、乙两图可知:在________一定时,物体的________越大,其动能越大;
(3)分析乙、丙可得结论,可用来解释汽车的________(选填“超载”或“超速”)安全隐患;
(4)小球从斜面由静止滚到底部的过程中,________能转化为动能,若斜面光滑,小球的机械能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
22. 探究“杠杆的平衡条件”:
利用钩码、杠杆和弹簧测力计进行实验,装置如图。
(1)如图甲所示静止的杠杆处于________状态(选填“平衡”或“非平衡”);要使它在水平位置平衡,应将杠杆右端的平衡螺母向________调节,这样做的好处是便于测量________;
(2)调平后进行图乙实验,在A处挂了4个钩码,为使杠杆重新水平平衡,应在B点挂________个相同的钩码。
23. 测滑轮组的机械效率
装置如图,实验数据如下表:
实验次数
物重G/N
上升高度h/m
拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
1
0.1
0.6
0.3
55.6%
2
2
0.1
1.0
0.3
66.7%
3
4
0.1
1.8
0.3
(1)根据表中数据,可判断实验采用的是右图中________图装置进行的实验;
(2)第三次实验中滑轮组的机械效率是________;
(3)由表中数据可知,同一滑轮组,物重________,滑轮组的机械效率越高。
四、作图和问答(本题满分10分,其中作图3分)
24. 如图甲所示的是用手关闭水龙头时的情景,图乙为其示意图,O点为支点,为阻力。请画出阻力的力臂以及关闭水龙头时在A点施加的最小力的示意图。
25. 升国旗时,旗手向下拉绳子,国旗会徐徐上升。这是由于旗杆顶部有一个________滑轮,使用它________(选填“可以”或“不可以”)省力,其实质是________杠杆。
26. 学校运动会开幕式上,放飞彩色气球,气球内充入的气体密度应________(选填“大于”、“小于”或“等于”)空气密度才能升空。若该气球体积为,空气密度为,气球在空气中受到的浮力为_______N。
27. 发射火箭时,如图所示,燃料燃烧向下喷气时,火箭加速升空,这说明火箭受到向________的推力,说明物体间力的作用是________。
五、综合计算题(本题满分13分)
28. 杠杆在我国古代就有许多巧妙的应用。图甲是《天工开物》中记载的井上汲水桔棒(jié gāo),其示意图如图乙所示。其中,杠杆CD可绕支点O在竖直平面内转动,且。物体A悬挂在C端,静止在水平地面上的正方体B挂在D端,此时杠杆在水平位置平衡。已知,正方体B的边长为10cm,B的密度是(杠杆、绳子质量不计,g取)。
请先画出必要的受力分析再求解。求:
(1)正方体B的重力大小;
(2)杠杆D端所受的拉力;
(3)正方体B对地面的压强。
29. 在科技节上,某同学用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在柱形容器的底部,它的上端与不吸水的实心长方体A固定(不计细杆B及连接处的质量和体积)。力传感器可以显示出细杆B的下端所受作用力的大小,现缓慢地向容器中加水,力传感器的示数大小F随水深h水变化的图像如图乙所示(g取,)。
请先画出必要的受力分析再求解。求:
(1)物体A的质量大小;
(2)物体A的密度是多少;
(3)力传感器的示数大小为0时,水对容器底的压强是多少。
六、科普阅读题(本题满分为5分)
30. 阅读短文,回答问题:
变速自行车的奥秘
变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大小的齿轮盘的配合来改变车速快慢的。如图所示是变速自行车的驱动结构,它与普通自行车的区别在于,它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成(普通自行车的后齿轮只有一个)。选择不同的挡位时,自行车的链条会调整到相应挡位的后齿轮上。在爬坡时自行车受到的摩擦阻力较大,而在下坡时自行车受到的摩擦阻力较小,为了达到更好的骑行效果,变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构,动力是人给脚踏板的蹬力,阻力是链条对前齿轮的拉力,动力臂是脚踏板到轴心的长度,阻力臂是前齿轮半径。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构,动力是链条对后齿轮的拉力,阻力是地面给后车轮的摩擦力,动力臂是后齿轮半径,阻力臂是后车轮半径。
骑自行车时,人踩脚踏板一圈,前齿轮跟着转动一圈,带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时,链条带动后齿轮转动,由于后齿轮的半径小于前齿轮,为了保证链条转动的长度相同,后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小,它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动,它们转动的圈数保持一致。因此,后齿轮越小,脚踩一圈,后车轮转动的圈数越多,即自行车前进的距离越长。
(1)链条对前、后齿轮的拉力___________(选填“相同”或“不同”);
(2)后齿轮和后车轮组成一个___________杠杆(选填“省力”、“费力”、“等臂”);
(3)爬坡时,应将链条调整至半径较___________(选填“大”或“小”)的后齿轮上,从而达到相对省力的目的;
(4)自行车在水平道路上行驶时,后车轮所受的摩擦阻力约为30N,一辆自行车后车轮的半径约为40cm,它此时链条挂在中间挡位的后齿轮上,其半径为5cm,若前齿轮的半径为15cm,脚踏板到轴心的长度为25cm,则自行车匀速行驶时,人蹬车的力至少应为___________N;若人蹬脚踏板每秒转1周,则自行车的前进速度为___________km/h(π=3)。
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