广东省梅州市五华县2024-2025学年下学期八年级期末物理试卷
2025-08-15
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内容正文:
广东省梅州市五华县2024-2025学年下学期八年级期末物理试卷
一、单项选择题(本大题7小题,每小题3分,共21分,在每小题列出的四个选项中,只有一个是正确的,请把答题卡上对应题目所选的选项涂黑)
1.(3分)如图是我国低真空、磁悬浮高速列车在试验线上行驶的情形。运行管道做成低真空,主要是为了减小列车所受( )
A.浮力 B.重力 C.阻力 D.支持力
2.(3分)某同学玩滑板车时的情境如图所示,一开始,人用力蹬地,人和滑板车一起向前运动;停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢,最终停下来。下列说法正确的是( )
A.人用力蹬地,使滑板车向前运动的过程中,人对滑板车没有做功
B.人停止蹬地后,人和滑板车还能继续向前运动,是因为他们受到惯性的作用
C.人停止蹬地后,人和滑板车继续向前运动的过程中,不再受到力的作用
D.人停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢的过程中,其运动状态发生改变
3.(3分)如图所示下列生活中常见的工具、物品或设施中,使用时利用了大气压强的是( )
A.茶壶 B.下水管反水弯
C.用吸管吸饮料 D.高压锅煮饭
4.(3分)如图所示,左手手指和右手手掌分别沿水平方向压在气球的两侧,使气球保持静止。下列说法正确的是( )
A.手指对气球的压力大于手掌对气球的压力
B.手指对气球的压强大于手掌对气球的压强
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力是一对平衡力
D.手指与手掌受到气球的压力是一对相互作用力
5.(3分)如图所示,园艺工人在修剪枝条时,常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近,这样做是为了( )
A.增大动力臂,能够省力
B.增大阻力臂,方便使用
C.减小动力臂,方便使用
D.减小阻力臂,能够省力
6.(3分)滑雪运动是一项既有趣又对身体有益的活动,图甲中滑雪者从A点出发,先后经过B、C、D、E点。图乙是滑雪者在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图,下列说法正确的是( )
A.全过程滑雪者的动能在E点时最大
B.全过程滑雪者的重力势能一直在减小
C.B点重力势能的大小等于E点动能的大小
D.全过程滑雪者的机械能保持不变
7.(3分)盐水选种是一种巧妙挑选种子的方法,选种前需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,漂浮于水面的是次种,沉入容器底的是良种(如图所示)。下列说法正确的是( )
A.漂浮于水面的次种所受浮力大于自身重力
B.盐水选种时所用盐水的密度大于所有良种的密度
C.若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适当的盐
D.体积相同的良种和次种,良种受到的浮力较小
二、填空题(本大题7小题,每空1分,共21分)
8.(3分)端午节赛龙舟是我国民间传统习俗。如图所示,是某队比赛时的情景,选手用桨向后划水龙舟就能前进,说明物体间力的作用是 的,使龙舟前进的力的施力物体是 ,划桨时龙舟前进,水对桨的力 (选填“大于”“等于”或“小于”)桨对水的力。
9.(3分)如图,小明学习完浮力后在家自制密度计,它可以 (选填“漂浮”或“悬浮”)在水中,并标注了水的密度,如果把它放在食用油中密度计受到的浮力大小 (选填“变大”“不变”或“变小”),在食用油中的刻度线应该标在 (选填“p点”或“q点”)。
10.(3分)唐代诗人杜甫有诗句“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”。诗中秋风“卷”走“三重茅”主要是由于屋顶外侧空气相对于屋内空气的流速 、压强 ,从而产生一个向 的力。
11.(3分)如图甲所示,用平行斜面向上的拉力F,在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中,力做功占比及斜面摩擦力做功如图乙所示;则斜面的机械效率为 ;有用功为 J;拉力做功的功率为 W。
12.(3分)潜水艇是靠改变 实现浮沉的,如图是模拟潜水艇工作原理的装置,模拟装置在水面下下潜时,所受浮力大小将 (选填“变大”“不变”或“变小”),为使潜水艇下沉,则必须从进排气管A处 (选填“吹气”或“吸气”)。
13.(3分)如图所示的船闸主要应用 原理。离水面100m深的三峡大坝处受到江水的压强为 Pa,该深度处一块面积为20cm2的坝体受到江水的压力为 N。(g取10N/kg,ρ江水=1.0×103kg/m3)
14.(3分)图中杆秤由秤盘、提纽、秤杆以及100g的秤砣构成。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡,已知AO间距离为10cm,杆秤的刻度线是 (均匀/不均匀)。当放入重物,将秤砣移至距O点20cm的B处时,秤杆再次水平平衡,则重物质量为 g。若要增加一个新的提纽以便称量更重的物体,新的提纽应该安装在O点 (左/右)边。
三、作图题(3+2+2=7分)
15.(3分)如图是活塞式抽水机的示意图。其中手柄AOB可看成是一个杠杆,在动力F1的作用下绕O点顺时针匀速转动,A点所受动力方向如图所示,请在图中画出F1的力臂l1和杠杆在B点受到阻力F2的示意图。
16.(2分)如图,请画出鸡蛋在盐水中上浮时受到的浮力和重力的示意图(O为鸡蛋重心)。
17.(2分)如图所示,木块静止在斜面上,请画出它所受摩擦力f和它对斜面压力F的示意图。
四、实验题(6+6+6=18分)
18.(6分)在探究“杠杆的平衡条件”的实验中。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“不平衡”)状态,此时为使杠杆在水平位置平衡,可将杠杆右端的平衡螺母向 调。
(2)同学们用如图乙、丙所示的装置进行了探究,为了能顺利得出课本上所给出的杠杆平衡条件,老师建议同学们最好选用图 (选填“乙”或“丙”)的装置。
(3)如图乙所示,小明组在实验过程中保持B点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时,测出了多组动力臂l1和动力F1的数据,绘制了l1﹣F1的关系图像如图丁。根据图像推算,当l1为0.6m时,F1为 N。
(4)如图戊所示,保持杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计由a位置转动到b位置过程中,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是 。
19.(6分)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)压强计是通过观察U形管两端液面的 来显示橡皮膜所受压强大小的仪器;
(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 (选填“更大”或“更小”)的液体。
20.(6分)在“探究影响浮力大小因素”的实验中,某实验小组进行了如图所示的实验。
(1)由图A和C可知,物体浸没时所受到的浮力为 N;进一步分析图B到D可得:物体所受的浮力大小与 有关;
(2)比较 三次实验,可以得出:浮力大小与液体的密度有关;
(3)完成上面实验后,往E中加入适量的水,会观察到弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)由A、C、D可知,浮力大小与物体浸在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(5)通过实验数据计算可知E中浓盐水密度为 kg/m3。(取小数点后1位,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
五、计算题(6+7=13分)
21.(6分)如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人,其质量为800kg,履带与地面接触的总面积为0.5m2,以4m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了2min,行驶时所受阻力为自重的0.02倍(g取10N/kg)。求:
(1)消防机器人在2min内通过的路程。
(2)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强。
(3)在水平地面匀速直线前进的过程中,消防机器人牵引力所做的功。
22.(7分)用如图甲所示的滑轮组提升物体,已知被提升的物体M质量为72kg,绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升,此过程中,拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示,不计绳重和摩擦力大小。求:(g=10N/kg)
(1)拉力F做功的功率;
(2)绳子自由端拉力F的大小;
(3)滑轮组提升重物的机械效率。
六、综合能力题(6+7+7=20分)
23.(6分)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今。如图甲所示是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶。
(1)图甲可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水过程中某时刻的示意图如图乙所示,它的支点是图中的 点(选填“A”“B”或“C”)。
(2)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈,水桶匀速上升,则井绳对水桶做功 J;若要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为 N。(不计井绳的粗细和自重)
(3)泱泱华夏智者无数,石磨也是古人智慧下的产物。图丙为小文在A点推石磨但没推动,若想推动石磨,她可以改在 点(选填“B”或“C”)施加等大的力,这是通过改变力的 来改变力的作用效果。
24.(7分)我国无人机技术世界领先,广泛应用于军用民用领域。如图为某款使用燃油发动机为动力的无人机,具有载荷能力大、续航长等特点。该无人机外壳采用极轻新型复合材料制作,而且表面受力不易形变,飞机外形采用流线型设计。升阻比是指飞机受空气的升力与阻力的比值。飞机飞行时的空气阻力与迎风面积、飞行速度的平方均成正比。
(1)使无人机升空的力的施力物体是 (选填“空气”“地球”或“螺旋桨”);
(2)该无人机在空中悬停时,其所受升力的大小与 是一对平衡力;当无人机加速飞行时惯性将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)无人机轮胎设计成花纹状的,下列做法中,目的与之相同的是 (填序号);
A.房室的地基承重面较大
B.体操运动员手上涂镁粉
C.注射器的针头做得很尖
D.在机器转轴处加润滑油
(4)农业工作人员用无人机给农作物喷洒农药,无人机在某一高度沿水平方向匀速飞行喷洒农药过程中,无人机的动能 (选填“减小”“增大”或“不变”);
(5)当无人机降落到地面,关闭发动机后,在水平地面继续运动,此时无人机处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(6)若无人机的飞行速度和受到的空气升力不变,增加迎风面积,则该无人机的升阻比 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
25.(7分)阅读短文,回答问题。
福建舰
2024年5月1日,由我国完全自主设计建造的首艘弹射型航母福建舰,于东海某海域展开首次海试。根据公开资料显示,福建舰的全长为315米,全宽为78米,吃水为12.5米,满载排水量约为80000吨,航速最大可达30节(1节=1.852km/h)和以往的辽宁舰和山东舰有所不同,它采用了更为先进的电磁弹射技术,标志着中国在航母建设领域,已经达到了世界领先水平。福建舰服役后,将为我国航母建设带来战斗力的新跃升。大众熟知的歼﹣15舰载机早已形成全面战斗力,它在万米高空水平飞行时受到的阻力f与速度的平方v2的关系图像如图乙所示。从技术角度上讲,在歼﹣15基础上发展出弹射型号不存在技术困难,所以歼﹣15搭配在福建舰上的可能性很大。(海水密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)舰载机在航母上着落时,速度逐渐减小,舰载机的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”),航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机运动状态 (选填“改变”或“不变”)。
(2)航母在海面上运动时海水对舰底的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)它停泊于海面相同深度处时海水对舰底的压强;
(3)“福建舰”若满载时的排水量为80000吨,匀速直线航行受到的阻力是自身总重力的0.01倍,则:
①“福建舰”满载受到的浮力大小为 N;
②若一架舰载机飞离后,“福建舰”相对于液面,船身将 (选填“上浮”“下沉”或“不变”)一些;
③满载时,“福建舰”匀速直线航行受到的牵引力大小是 N;
(4) 当歼﹣15以400m/s的速度在万米高空的水平方向匀速飞行时,所受阻力为 N。
2024-2025学年广东省梅州市五华县八年级(下)期末物理试卷
参考答案与试题解析
一.选择题(共7小题)
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案
C
D
C
B
D
C
C
一、单项选择题(本大题7小题,每小题3分,共21分,在每小题列出的四个选项中,只有一个是正确的,请把答题卡上对应题目所选的选项涂黑)
1.(3分)如图是我国低真空、磁悬浮高速列车在试验线上行驶的情形。运行管道做成低真空,主要是为了减小列车所受( )
A.浮力 B.重力 C.阻力 D.支持力
【分析】磁悬浮高速列车,利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力。
【解答】解:磁悬浮高速列车,利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力,通过磁悬浮减小摩擦阻力。
故选:C。
【点评】本题考查了学生运用所学知识分析实际问题的能力,考查了影响滑动摩擦力大小的两个因素,生活中是怎样减小摩擦的。
2.(3分)某同学玩滑板车时的情境如图所示,一开始,人用力蹬地,人和滑板车一起向前运动;停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢,最终停下来。下列说法正确的是( )
A.人用力蹬地,使滑板车向前运动的过程中,人对滑板车没有做功
B.人停止蹬地后,人和滑板车还能继续向前运动,是因为他们受到惯性的作用
C.人停止蹬地后,人和滑板车继续向前运动的过程中,不再受到力的作用
D.人停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢的过程中,其运动状态发生改变
【分析】(1)力对物体做功的两个条件:一是作用在物体上的力,二是物体沿这个力的方向通过的距离;
(2)物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,一切物体都有惯性,惯性不是力;
(3)对物体进行受力分析,得出结论;
(4)物体运动状态的改变包括运动速度和运动方向的改变。
【解答】解:A、人用力蹬地,使滑板车向前运动的过程中,人对滑板车有力的作用,滑板车在力的方向上通过一段距离,人对滑板车做功,故A错误;
B、人停止蹬地后,人和滑板车由于惯性还能继续向前运动,惯性不是力,不能说受到惯性作用,故B错误;
C、人停止蹬地后,人和滑板车继续向前运动的过程中,还受到重力和阻力作用,故C错误;
D、人停止蹬地后,人和滑板车运动得越来越慢的过程中,运动速度发生改变,其运动状态发生改变,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查做功的要素、惯性、受力分析、运动状态是否改变的判断等知识,属于综合题,难度不大。
3.(3分)如图所示下列生活中常见的工具、物品或设施中,使用时利用了大气压强的是( )
A.茶壶 B.下水管反水弯
C.用吸管吸饮料 D.高压锅煮饭
【分析】大气压的存在能够解释很多现象,这些现象有一个共性:通过某种方法,使设备的内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下出现了这种现象。
【解答】解:AB、洗手间下水管、茶壶符合上端开口下端连通的特点,属于连通器,故AB不合题意;
C、用吸管喝饮料时,吸管内的压强小于外界大气压,饮料在大气压的作用下进入吸管,利用了大气压的作用,故C符合题意;
D、高压锅煮饭利用的是沸点与气压的关系,故D不合题意。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对生活和实验中常见工具、器材原理的掌握和了解,要知道这些工具、器材都是物理原理在生活中的实际应用。
4.(3分)如图所示,左手手指和右手手掌分别沿水平方向压在气球的两侧,使气球保持静止。下列说法正确的是( )
A.手指对气球的压力大于手掌对气球的压力
B.手指对气球的压强大于手掌对气球的压强
C.手掌对气球的压力与气球对手掌的压力是一对平衡力
D.手指与手掌受到气球的压力是一对相互作用力
【分析】从两手对气球的压力和压强进行区分比较即可,注意好平衡力和相互作用力概念上的区别。
【解答】解:
A、手指对气球的压力和手掌对气球的压力,是作用在气球上的一对平衡力,故应当相等,A选项错误;
B、手指和手掌对气球的压力相等,但是手指对气球压力的受力面积比手掌对气球压力的受力面积小,因此手指对气球压强更大,B选项正确;
C、手掌对气球的压力与气球对手掌的压力,是一对相互作用力,C选项错误;
D、手指与手掌受到气球的压力并不是互换施力物体,故不是相互作用力,D选项错误;
故选:B。
【点评】本题考查了气球受力和压强比较,重点在于要会区分平衡力和相互作用力,结合压力压强的概念解答即可,难度中等。
5.(3分)如图所示,园艺工人在修剪枝条时,常把枝条尽量往剪刀的轴处靠近,这样做是为了( )
A.增大动力臂,能够省力
B.增大阻力臂,方便使用
C.减小动力臂,方便使用
D.减小阻力臂,能够省力
【分析】利用杠杆平衡条件F1L1=F2L2,阻力和动力臂不变,动力随阻力臂的增大而增大。
【解答】解:在同样的情况下,把枝条往剪刀轴靠近,减小了阻力臂,而阻力和动力臂不变,由F1L1=F2L2可知,动力会变小,因此可以省力,故ABC错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了杠杆平衡条件的应用,利用杠杆平衡条件分析问题,要抓住不变的量,根据变化的量进行分析解答。
6.(3分)滑雪运动是一项既有趣又对身体有益的活动,图甲中滑雪者从A点出发,先后经过B、C、D、E点。图乙是滑雪者在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图,下列说法正确的是( )
A.全过程滑雪者的动能在E点时最大
B.全过程滑雪者的重力势能一直在减小
C.B点重力势能的大小等于E点动能的大小
D.全过程滑雪者的机械能保持不变
【分析】(1)整个过程中,过山车克服阻力做功,机械能转化为内能,机械能逐渐变小;
(2)做机械运动的物体具有动能,动能的大小与质量和速度有关;被举高的物体具有重力势能,重力势能的大小与质量和高度有关;动能和势能之和称为机械能。
【解答】解:A、由图乙可知,全过程滑雪运动员的动能在C点时最大,故A错误;
B、滑雪运动员质量不变,从B点到C点高度降低,重力势能减小,从C点到D点高度升高,重力势能增大,从D点到E点高度降低,重力势能减小,故B错误;
C、由图乙可知,滑雪运动员在B点的重力势能等于E点的动能,故C正确;
D、在这个过程中,由于存在摩擦等阻力,滑雪运动员的机械能会有部分转化为内能,机械能减小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查学生对机械能的大小变化。
7.(3分)盐水选种是一种巧妙挑选种子的方法,选种前需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,漂浮于水面的是次种,沉入容器底的是良种(如图所示)。下列说法正确的是( )
A.漂浮于水面的次种所受浮力大于自身重力
B.盐水选种时所用盐水的密度大于所有良种的密度
C.若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适当的盐
D.体积相同的良种和次种,良种受到的浮力较小
【分析】物体的浮沉条件:浸没液体中的物体,如果浮力大于重力,物体上浮;如果浮力小于重力,物体下沉;如果浮力等于重力,物体悬浮,据此回答。
【解答】解:A.良种下沉,所受浮力小于重力,次种漂浮,所受浮力等于重力,故A错误;
B.若盐水选种时所用盐水的密度都大于次种的密度,小于良种的密度,故B错误;
C.更饱满种子的密度更大,若要选出更饱满种子,则需要往盐水中加入适当的盐,增大盐水的密度,将次种漂浮起来,故C正确;
D.若良种和次种的体积相同,良种排开的盐水的体积大,由F浮=ρ液V排g知道,良种受到的浮力较大,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查物理知识在生产生活中的应用,由浮沉条件可知浸没水中的物体若浮力大于重力,则物体会上浮;若浮力小于重力物体会下沉,故我们可以利用浮沉的条件将可用的种子选出。
二、填空题(本大题7小题,每空1分,共21分)
8.(3分)端午节赛龙舟是我国民间传统习俗。如图所示,是某队比赛时的情景,选手用桨向后划水龙舟就能前进,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 ,划桨时龙舟前进,水对桨的力 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)桨对水的力。
【分析】相互作用力的产生条件是:力大小相等,方向相反,作用在两个不同的物体上,且作用在同一直线上。简单概括为异物、等值、反向、共线。一对相互作用力必然是同时产生,同时消失的。
相互性(相互作用力):任何两个物体之间的作用总是相互的,施力物体同时也一定是受力物体。
【解答】解:运动员用桨向后划水,龙舟飞速前进,说明物体间力的作用是相互的;用桨划水时,桨对水的力的大小等于水对桨的力的大小;使龙舟前进的力的施力物体是水。
故答案为:相互;水;等于。
【点评】本题考查力的相互性及相互作用力的大小相等。方向相反。
9.(3分)如图,小明学习完浮力后在家自制密度计,它可以 漂浮 (选填“漂浮”或“悬浮”)在水中,并标注了水的密度,如果把它放在食用油中密度计受到的浮力大小 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”),在食用油中的刻度线应该标在 p点 (选填“p点”或“q点”)。
【分析】制密度计漂浮在水中,所受浮力等于自身的重力;如果把它放在食用油中密度计仍处于漂浮状态,密度计的重力不变,根据F浮=G可知受到的浮力是否变化,且食用油的密度小于水的密度,根据V排=可知在食用油中排开液体的体积变化,进而得出在食用油中的刻度线应该标在哪一点。
【解答】解:小明学习完浮力后在家自制密度计,它可以漂浮在水中,并标注了水的密度,如果把它放在食用油中密度计仍处于漂浮状态,密度计的重力不变,受到的浮力大小不变,且食用油的密度小于水的密度,根据V排=可知在食用油中排开液体的体积变大,在食用油中的刻度线应该标在p点。
故答案为:漂浮;不变;p点。
【点评】本题考查密度计的有关知识,是一道基础题。
10.(3分)唐代诗人杜甫有诗句“八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”。诗中秋风“卷”走“三重茅”主要是由于屋顶外侧空气相对于屋内空气的流速 大 、压强 小 ,从而产生一个向 上 的力。
【分析】流体的压强跟流速有关,流速越大压强越小。比较屋顶上下的空气流动速度,比较屋顶上下受到的压强,再比较屋顶受到向上和向下的压力。
【解答】解:秋风刮过屋顶,屋顶上方的空气流动速度大,压强小;屋内空气流动速度小,压强大,屋顶受到向上的压强大于向下的压强,产生一个向上的压强差和压力差,所以秋风“卷”走屋顶茅草。
故答案为:大;小;上。
【点评】掌握流体压强跟流速的关系,能用流体压强知识解释生活中的问题,注意平常的积累,注意挖掘古诗中蕴含的物理知识。
11.(3分)如图甲所示,用平行斜面向上的拉力F,在10s内将重物从底端匀速拉到顶端。该过程中,力做功占比及斜面摩擦力做功如图乙所示;则斜面的机械效率为 72% ;有用功为 360 J;拉力做功的功率为 50 W。
【分析】由图乙可知,使用斜面克服摩擦力做的额外功大小、W额与W有用的比值,可求有用功W有用大小,拉力做的总功W总=W额+W有用,利用P=计算拉力做功功率;斜面的机械效率等于有用功与总功的比值。
【解答】解:由图乙可知,使用斜面克服摩擦力做的额外功:W额=140J,
克服重力做的有用功为W有用,因为W额:W有用=28%:72%,
所以W有用=×W额=×140J=360J,
拉力做的总功:
W总=W额+W有用=140J+360J=500J,
拉力做功功率:
P===50W;
斜面的机械效率:
η=×100%=×100%=72%。
故答案为:72%;360;50。
【点评】本题考查了使用斜面时有用功、总功、功率、机械效率的计算,明确使用斜面时有用功、总功、额外功的含义和关系是关键。
12.(3分)潜水艇是靠改变 自重 实现浮沉的,如图是模拟潜水艇工作原理的装置,模拟装置在水面下下潜时,所受浮力大小将 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”),为使潜水艇下沉,则必须从进排气管A处 吸气 (选填“吹气”或“吸气”)。
【分析】(1)潜水艇是靠改变自身重力实现浮与沉的。
(2)利用阿基米德原理F浮=ρ水V排g判断模拟潜水艇受到水的浮力的变化;
(3)为使模拟潜水艇下沉,潜水艇的重力要大于浮力,而浮力不变,需要增大自重,据此确定是吹气还是吸气。
【解答】解:(1)潜水艇是靠改变自重实现浮沉的;
(2)模拟装置在水面下下潜时,自身体积不变、排开水的体积不变,由阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知所受浮力大小不变;
(3)为使潜水艇下沉,潜水艇的重力要大于浮力,而浮力不变,需要增大自重。当从A处吸气时,装置内气压减小,在大气压作用下水被压入,增大了自重,当自重大于浮力时,下沉。
故答案为:自重;不变;吸气。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件、阿基米德原理的应用,潜水艇为物体的浮沉条件中最典型的应用,应明白其浮沉原理。
13.(3分)如图所示的船闸主要应用 连通器 原理。离水面100m深的三峡大坝处受到江水的压强为 1.0×106 Pa,该深度处一块面积为20cm2的坝体受到江水的压力为 2000 N。(g取10N/kg,ρ江水=1.0×103kg/m3)
【分析】(1)上端开口,下部连通的容器称为连通器,注入同一种液体,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是相平的;
(2)利用公式p=ρgh可计算大坝受到江水的压强;
(3)利用公式p=的变形公式可计算压力的大小。
【解答】解:(1)船闸主要是利用连通器原理来工作的;
(2)离水面100m深的三峡大坝受到江水的压强为:p=ρ江水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1.0×106Pa;
(3)由公式p=得,
一块面积为20cm2的坝体受到江水的压力为:F=pS=1.0×106Pa×20×10﹣4m2=2000N。
故答案为:连通器;1.0×106Pa;2000。
【点评】本题主要考查了对连通器的应用,对液体压强公式的计算,对压力的计算等,有一定综合性。
14.(3分)图中杆秤由秤盘、提纽、秤杆以及100g的秤砣构成。当不挂秤砣、秤盘中不放重物时,提起提纽,杆秤在空中恰好能水平平衡,已知AO间距离为10cm,杆秤的刻度线是 均匀 (均匀/不均匀)。当放入重物,将秤砣移至距O点20cm的B处时,秤杆再次水平平衡,则重物质量为 200 g。若要增加一个新的提纽以便称量更重的物体,新的提纽应该安装在O点 左 (左/右)边。
【分析】(1)无论杆秤粗细是否均匀,由杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析解答;
(2)确定杠杆的支点和力臂,直接应用杠杆的平衡条件来计算;
(3)由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得要使该杆秤的量程变大时A点的移动方向。
【解答】解:(1)由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知无论杆秤粗细是否均匀,动力臂与阻力的大小成正比,所以秤的刻度线分布都是均匀的;
(2)以O点为支点,秤砣移到B处,恰好能使杆秤水平平衡,根据杠杆平衡条件有:m物g•OA=m秤砣g•OB,
所以重物质量为:m物=m秤砣=×100g=200g;
(3)由杠杆平衡条件可得:G秤砣×OB=m物′g×OA,则m物′=,
要使该杆秤的量程变大(即增大被测物体的质量),因G秤砣不变,若OB也不变,根据上式可知应该减小OA,
所以新的提纽应该安装在O点左边,A点右边。
故答案为:均匀;200;左。
【点评】本题主要考查了杠杆的平衡条件在杆秤中的应用,难度不大。
三、作图题(3+2+2=7分)
15.(3分)如图是活塞式抽水机的示意图。其中手柄AOB可看成是一个杠杆,在动力F1的作用下绕O点顺时针匀速转动,A点所受动力方向如图所示,请在图中画出F1的力臂l1和杠杆在B点受到阻力F2的示意图。
【分析】先确定阻力作用点(即B点),然后过阻力作用点表示阻力的方向(即竖直向上);
已知支点和动力的方向,过支点作力的作用线的垂线段(即力臂)。
【解答】解:由图知,此时向上提起杠杆的左端,杠杆会绕O点顺时针转动,则B点会受到下面连杆向上的支持力,即阻力的方向竖直向上,过B点作竖直向上的阻力F2;
反向延长力F1画出力的作用线,过支点O作动力作用线的垂线段,即动力臂l1,如图所示:
【点评】此类题的关键是掌握杠杆五要素,然后根据杠杆的五要素作出相应的作用力或力臂,并且作图要求规范。
16.(2分)如图,请画出鸡蛋在盐水中上浮时受到的浮力和重力的示意图(O为鸡蛋重心)。
【分析】重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,物体在液体中上浮时浮力大于重力,根据力的示意图的画法作图。
【解答】解:浮力、重力均作用在重心上,重力G的方向竖直向下,浮力F浮的方向竖直向上;因鸡蛋在盐水中上浮,所以浮力大于重力,则表示浮力的线段长度较长,如图所示:
。
【点评】本题考查了力示意图的画法,作力的示意图,用一条带箭头的线段表示力,线段的长短表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点。
17.(2分)如图所示,木块静止在斜面上,请画出它所受摩擦力f和它对斜面压力F的示意图。
【分析】画力的示意图的一般步骤为:一画简图二定点,三画线,四画尖,五把力的符号标尖边。按照这个作图步骤,很容易能够画出指定力的示意图。
【解答】解:静止在斜面上的物体具有沿斜面向下的运动趋势,因此受到沿斜面向上的摩擦力,作用点在物体的重心上;
物体对斜面的压力F的作用点在物体与斜面接触面的中点处,过此点与斜面垂直向下的力,即为压力,如下图:
故答案为:
【点评】(1)本题考查了力的示意图的画法,力的示意图要表示出力的作用点和力的方向,摩擦力的方向与运动趋势相反;
(2)注意题中摩擦力的受力物体都是物体,压力的受力物体是斜面,因此这两个力的作用点不能都画在物体上。
四、实验题(6+6+6=18分)
18.(6分)在探究“杠杆的平衡条件”的实验中。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示的位置,此时杠杆处于 平衡 (选填“平衡”或“不平衡”)状态,此时为使杠杆在水平位置平衡,可将杠杆右端的平衡螺母向 右 调。
(2)同学们用如图乙、丙所示的装置进行了探究,为了能顺利得出课本上所给出的杠杆平衡条件,老师建议同学们最好选用图 乙 (选填“乙”或“丙”)的装置。
(3)如图乙所示,小明组在实验过程中保持B点钩码数量和力臂不变,杠杆在水平位置平衡时,测出了多组动力臂l1和动力F1的数据,绘制了l1﹣F1的关系图像如图丁。根据图像推算,当l1为0.6m时,F1为 0.5 N。
(4)如图戊所示,保持杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计由a位置转动到b位置过程中,则弹簧测力计的示数将 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是 阻力、阻力臂不变,动力臂变小,动力变大 。
【分析】(1)杠杆处于静止状态或匀速转动状态时,杠杆处于平衡状态;
杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂;在调节杠杆平衡时,应将平衡螺母向较高的一端调节;
(2)多个动力必须要累积,不易寻找规律;
(3)根据杠杆平衡条件:动力臂×动力=阻力臂×阻力得出钩码的数量和力的大小;
(4)根据杠杆平衡条件分析。
【解答】解:(1)杠杆保持静止,此时杠杆是处于静止状态,达到平衡;
为了便于测量力臂,应使杠杆在水平位置平衡,由图知,右端偏高,为使杠杆在水平位置平衡,需要将平衡螺母向右调节;
(2)实验中,如图丙所示的方式悬挂钩码,杠杆平衡是杠杆的左侧在多个力共同作用的结果,采用这种方式是不妥当的,所以最好选用图乙的装置,这主要是因为图丙中杠杆的力和力臂数目过多;
(3)由于保持A点钩码数量和力臂不变,即阻力和阻力臂大小不变,根据F1l1=F2l2,可知F2l2为一定值,
由图丙知:F1l1=1N×0.3m=3N×0.1m=0.3N•m,
则当l1为0.6m时,拉力F1==0.5N;
(4)如图戊所示,当弹簧测力计由a位置转动到b位置过程中,动力臂变小,根据F1l1=F2l2可知,阻力、阻力臂不变,动力变大。
故答案为:(1)平衡;右;(2)乙;(3)0.5;(4)阻力、阻力臂不变,动力臂变小,动力变大。
【点评】本题探究杠杆平衡条件的实验,考查器材调试、杠杆平衡条件实验方案的应用。
19.(6分)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)压强计是通过观察U形管两端液面的 高度差 来显示橡皮膜所受压强大小的仪器;
(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 (选填“更大”或“更小”)的液体。
【分析】(1)液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的,高度差越大说明此时的液体压强越大,采用了转换法;
(2)观察到如图所示的情景,可知左侧管中液面上方气体压强大于大气压强,据此分析;
(3)(4)液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;
(5)根据p=ρgh分析。
【解答】解:(1)由转换法,压强计是通过观察U形管两端液面的 高度差来显示橡皮膜所受压强大小的仪器;
(2)实验前,应观察U形管两侧液面是否相平,如果已经存在一段高度差,则需要拆下软管重新安装。
(3)比较图中甲、乙两次实验,只有深度不同,根据控制变量法,可得出液体压强与深度的关系。
比较乙、丙两次实验,只有探头的方向不同,而U形管两侧液面高度差相同,说明同种液体内部同一深度,液体向各个方向的压强相等。
(4)为探究液体压强与液体密度的关系,根据控制变量法,要控制深度相同,应只改变液体密度,所以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)根据公式p=ρgh可知,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的液体。
故答案为:(1)高度差;(2)相平;(3)甲、乙;相等;(4)深度;(5)更小。
【点评】本题探究影响液体压强大小的因素,考查转换法、控制变量法及p=ρgh的运用。
20.(6分)在“探究影响浮力大小因素”的实验中,某实验小组进行了如图所示的实验。
(1)由图A和C可知,物体浸没时所受到的浮力为 0.6 N;进一步分析图B到D可得:物体所受的浮力大小与 物体排开液体的体积 有关;
(2)比较 A、D、E 三次实验,可以得出:浮力大小与液体的密度有关;
(3)完成上面实验后,往E中加入适量的水,会观察到弹簧测力计的示数 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)由A、C、D可知,浮力大小与物体浸在液体中的深度 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(5)通过实验数据计算可知E中浓盐水密度为 1.3×103 kg/m3。(取小数点后1位,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【分析】(1)根据A、C两次测力计的示数,利用F浮=G﹣F示得出物体浸没在水中时受到的浮力;同理,得出B、D中物体受到的浮力,再根据控制变量法可得出浮力大上与什么因素有关;
(2)要探究浮力大小与液体密度的关系,应控制物体排开液体的体积不变,据此找出符合要求的实验;
(3)根据加水后对E中盐水密度的影响可判断对浮力大小的影响;
(4)浮力大小与物体浸在液体中的深度无关;
(5)根据A、D可得出物体浸没在水中受到的浮力,再利用浮力公式F浮=ρ水gV排,可计算物体的排水体积,也就是物体的体积,再根据E中受到的浮力,同样依据浮力公式可计算盐水的密度。
【解答】解:(1)由图A和C可知,物体浸没时所受到的浮力为:F浮=G﹣F示=4.8N﹣4.2N=0.6N;
进一步分析图B到D可得:物体所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(2)比较A、D、E三次实验,可以看出,D、E中物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,而测力计的示数不同,因此可得出:浮力大小与液体的密度有关;
(3)往E中加入适量的水,则盐水的密度会变小,而排开盐水的体积不变,所以受到的浮力变小,因此会观察到弹簧测力计的示数变大;
(4)由A、C、D可知,C、D中排水的体积相同,而物体浸没的深度不同,测力计的示数不变,说明浮力大小与物体浸在液体中的深度无关;
(5)由D、E可知,物体在水中和浓盐水中都处于浸没状态,所以V排水=V排盐水=V物,
由图A、D可知,物体浸没在水中受到的浮力F浮水=G﹣FD=4.8N﹣4.2N=0.6N,
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体的体积V=V排水===0.6×10﹣4m3,
由图A、E可知,物体浸没在盐水中受到的浮力F浮盐水=G﹣FE=4.8N﹣4N=0.8N,
由F浮=ρ液gV排可知,盐水的密度:ρ盐水==≈1.3×103kg/m3。
故答案为:(1)0.6;物体排开液体的体积;(2)A、D、E;(3)变大;(4)无关;(5)1.3×103。
【点评】本题考查了探究浮力大小与哪些因素有关的实验,考查了称重法求浮力、控制变量法的运用、浮力公式的计算等,有一定综合性。
五、计算题(6+7=13分)
21.(6分)如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人,其质量为800kg,履带与地面接触的总面积为0.5m2,以4m/s的速度在水平地面沿直线匀速前进了2min,行驶时所受阻力为自重的0.02倍(g取10N/kg)。求:
(1)消防机器人在2min内通过的路程。
(2)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强。
(3)在水平地面匀速直线前进的过程中,消防机器人牵引力所做的功。
【分析】(1)根据v=算出消防机器人在2min内通过的路程;
(2)水平面上的物体,对水平面的压力大小与物体本身的重力相等,由p=求解;
(3)匀速直线运动的物体,牵引力与所受阻力为一对平衡力,大小相等,根据P===Fv求得消防机器人牵引力做功的功率。
【解答】解:(1)消防机器人在2min内通过的路程s=vt=4m/s×2×60s=480m;
(2)机器人对水平地面的压力F压=G=mg=800kg×10N/kg=8000N,
它对地面的压强p===1.6×104Pa;
(3)因为机器人做匀速直线运动,所以机器人受到的牵引力和阻力是平衡力,
牵引力F=f=0.02G=0.02×8000N=160N,
消防机器人牵引力做的功W=Fs=160N×480m=7.68×104J。
答:(1)消防机器人在2min内通过的路程是480m;
(2)消防机器人静止在水平地面时,对地面产生的压强是1.6×104Pa;
(3)在水平地面匀速直线前进的过程中,消防机器人牵引力所做的功是7.68×104J。
【点评】本题考查了速度、压强、功、功率的计算,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
22.(7分)用如图甲所示的滑轮组提升物体,已知被提升的物体M质量为72kg,绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升,此过程中,拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示,不计绳重和摩擦力大小。求:(g=10N/kg)
(1)拉力F做功的功率;
(2)绳子自由端拉力F的大小;
(3)滑轮组提升重物的机械效率。
【分析】(1)利用G=mg计算物体M的重力;
(2)由图可知n=2,绳子自由端移动的速度:v=nv物,根据P===Fv求出绳子自由端拉力;
(3)由图甲知通过动滑轮的绳子段数n,由s=nh、W=Fs可以计算出绳子自由端的拉力,不计绳重、摩擦,计算动滑轮的重力。
【解答】解:(1)由图乙可知,当拉力F做的功为8000J时,所用时间为20s,
则拉力F做功的功率:P===400W;
(2)由图可知n=2,绳子自由端移动的速度:v=nv物=2×0.5m/s=1.0m/s,
由P===Fv可知,绳子自由端拉力:F===400N;
(3)物体M的重力:G=mg=72kg×10N/kg=720N,
滑轮组提升重物的机械效率:η=====×100%=90%。
答:(1)拉力F做功的功率为400W;
(2)绳子自由端拉力F的大小为400N;
(3)滑轮组提升重物的机械效率为90%。
【点评】本题考查了重力、功、功率和机械效率公式的灵活运用,关键是从图象中找到有用数据。
六、综合能力题(6+7+7=20分)
23.(6分)明代宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置——辘轳,沿用至今。如图甲所示是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提起水桶。
(1)图甲可视为不等臂杠杆,为方便提水,它是按照 省力 (选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水过程中某时刻的示意图如图乙所示,它的支点是图中的 B 点(选填“A”“B”或“C”)。
(2)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶受到的总重力为90N。使周长为3m的大轮转动一圈,水桶匀速上升,则井绳对水桶做功 90 J;若要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力应为 30 N。(不计井绳的粗细和自重)
(3)泱泱华夏智者无数,石磨也是古人智慧下的产物。图丙为小文在A点推石磨但没推动,若想推动石磨,她可以改在 B 点(选填“B”或“C”)施加等大的力,这是通过改变力的 作用点 来改变力的作用效果。
【分析】(1)辘轳的实质是轮轴,根据轮轴的作用分析;支点是绕着转动的固定点;
(2)根据大轮与小轮的半径比为3:1,计算水桶匀速上升高度,根据W=Gh计算做功;根据杠杆的平衡条件计算最小动力;
(3)根据杠杆平衡条件(动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2),在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小)、力的三要素分析解答。
【解答】解:(1)辘轳的实质是轮轴,动力作用在轮上,可以省力;支点是绕着转动的固定点,即B点;
(2)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶受到的总重力为90N;
使周长为3m的大轮转动一圈,水桶匀速上升高度是小轮的周长,为大轮周长的,即1m,井绳对水桶做功W=Gh=90N×1m=90J;
若要使辘轳静止在图乙所示位置,作用在C点最小的力为F,根据杠杆的平衡条件有:FR=Gr;则F===30N;
(3)根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2,力的大小、方向和作用点共同影响力的作用效果,可知,小文可以改在B施加等大的力,这是通过改变力的作用点来改变力的作用效果。
故答案为:(1)省力;B;(2)90;30;(3)B;作用点。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件、功、轮轴的应用与省力分析,属于综合题,有一定的难度。
24.(7分)我国无人机技术世界领先,广泛应用于军用民用领域。如图为某款使用燃油发动机为动力的无人机,具有载荷能力大、续航长等特点。该无人机外壳采用极轻新型复合材料制作,而且表面受力不易形变,飞机外形采用流线型设计。升阻比是指飞机受空气的升力与阻力的比值。飞机飞行时的空气阻力与迎风面积、飞行速度的平方均成正比。
(1)使无人机升空的力的施力物体是 空气 (选填“空气”“地球”或“螺旋桨”);
(2)该无人机在空中悬停时,其所受升力的大小与 无人机的重力 是一对平衡力;当无人机加速飞行时惯性将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)无人机轮胎设计成花纹状的,下列做法中,目的与之相同的是 B (填序号);
A.房室的地基承重面较大
B.体操运动员手上涂镁粉
C.注射器的针头做得很尖
D.在机器转轴处加润滑油
(4)农业工作人员用无人机给农作物喷洒农药,无人机在某一高度沿水平方向匀速飞行喷洒农药过程中,无人机的动能 减小 (选填“减小”“增大”或“不变”);
(5)当无人机降落到地面,关闭发动机后,在水平地面继续运动,此时无人机处于 非平衡 (选填“平衡”或“非平衡”)状态;
(6)若无人机的飞行速度和受到的空气升力不变,增加迎风面积,则该无人机的升阻比 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【分析】(1)根据力的作用是相互的进行分析。
(2)当无人机在空中悬停时,其所受升力的大小与无人机的重力是一对平衡力。惯性是物体的一种属性,只与物体的质量有关。
(3)无人机轮胎设计成花纹状,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,据此分析。
(4)动能与质量和速度有关,据此分析。
(5)当无人机降落到地面,关闭发动机后,在水平地面继续运动时运动状态发生改变,故处于非平衡状态。
(6)飞机飞行时的空气阻力与迎风面积、飞行速度的平方均成正比,升阻比是指飞机受空气的升力与阻力的比值,据此分析。
【解答】解:(1)无人机的螺旋桨转动时,对空气施加向下的力,根据力的作用是相互的,空气会对无人机施加向上的力,使无人机升空,所以使无人机升空的力的施力物体是空气。
(2)当无人机在空中悬停时,处于静止状态,受到平衡力的作用,其所受升力的大小与无人机的重力是一对平衡力。惯性是物体的一种属性,只与物体的质量有关,当无人机加速飞行时,质量不变,惯性将不变。
(3)无人机轮胎设计成花纹状,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。
A、房室的地基承重面较大,是通过增大受力面积来减小压强,不符合题意。
B、体操运动员手上涂镁粉,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,符合题意。
C、注射器的针头做得很尖,是通过减小受力面积来增大压强,不符合题意。
D、在机器转轴处加润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦,不符合题意。
故本问答案为:B。
(4)无人机在某一高度沿水平方向匀速飞行,随着农药的喷洒,无人机的质量减小,速度不变,可知无人机的动能减小。
(5)当无人机降落到地面,关闭发动机后,在水平地面继续运动,此时无人机速度逐渐减小,运动状态发生改变,处于非平衡状态。
(6)飞机飞行时的空气阻力与迎风面积、飞行速度的平方均成正比,增加迎风面积S,阻力f增大,升阻比是指飞机受空气的升力与阻力的比值,故升阻比变小。
故答案为:(1)空气;(2)无人机的重力;不变;(3)B; (4)减小;(5)非平衡;(6)变小。
【点评】本题综合考查物理基础知识的掌握情况,难度适中。
25.(7分)阅读短文,回答问题。
福建舰
2024年5月1日,由我国完全自主设计建造的首艘弹射型航母福建舰,于东海某海域展开首次海试。根据公开资料显示,福建舰的全长为315米,全宽为78米,吃水为12.5米,满载排水量约为80000吨,航速最大可达30节(1节=1.852km/h)和以往的辽宁舰和山东舰有所不同,它采用了更为先进的电磁弹射技术,标志着中国在航母建设领域,已经达到了世界领先水平。福建舰服役后,将为我国航母建设带来战斗力的新跃升。大众熟知的歼﹣15舰载机早已形成全面战斗力,它在万米高空水平飞行时受到的阻力f与速度的平方v2的关系图像如图乙所示。从技术角度上讲,在歼﹣15基础上发展出弹射型号不存在技术困难,所以歼﹣15搭配在福建舰上的可能性很大。(海水密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)舰载机在航母上着落时,速度逐渐减小,舰载机的机械能 减小 (选填“增大”“减小”或“不变”),航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机运动状态 不变 (选填“改变”或“不变”)。
(2)航母在海面上运动时海水对舰底的压强 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)它停泊于海面相同深度处时海水对舰底的压强;
(3)“福建舰”若满载时的排水量为80000吨,匀速直线航行受到的阻力是自身总重力的0.01倍,则:
①“福建舰”满载受到的浮力大小为 8×108 N;
②若一架舰载机飞离后,“福建舰”相对于液面,船身将 上浮 (选填“上浮”“下沉”或“不变”)一些;
③满载时,“福建舰”匀速直线航行受到的牵引力大小是 8×106 N;
(4)当歼﹣15以400m/s的速度在万米高空的水平方向匀速飞行时,所受阻力为 4.8×104 N。
【分析】(1)动能的大小与物体的质量、速度有关;重力势能的大小与物体的质量、高度有关;机械能是动能和势能的总和;物体静止或匀速直线运动时,运动状态不变;
(2)流体流速越大的地方压强越小;
(3)①“福建舰”满载时漂浮,受到的浮力大小等于其排开水的重力;
②根据物体沉浮条件和阿基米德原理进行分析;
③福建舰匀速直线航行时,水平方向受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等;竖直方向受到的重力、浮力是一对平衡力,大小相等,福建舰受到的浮力等于自身的重力,牵引力F=f=0.01G;
(4)根据歼﹣15舰载机在万米高空水平飞行时受到的阻力f与速度的平方v2的关系图像解答。
【解答】解:(1)舰载机在航母上着落时,质量不变,速度逐渐减小,高度减小,动能减小,重力势能减小,机械能是动能和势能的总和,所以舰载机的机械能减小;
航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机也匀速直线航行,舰载机的运动状态不变;
(2)航母在海面上运动时海水相对于航母的流速,与它停泊于海面相同深度处流速相比较大,因此海水对舰底的压强小于它停泊于海面相同深度处时海水对舰底的压强;
(3)①满载时,福建舰漂浮,受到的浮力大小等于其排开水的重力,则浮力为:
F浮=G=mg=8×104×103kg×10N/kg=8×108N;
②一架舰载机飞离“福建舰”后,“福建舰”总重力减小,根据物体沉浮条件可知“福建舰”受到的浮力减小,根据F浮=ρ海gV排可知,“福建舰”排开水的体积减小,故船身将上浮一些;
③福建舰匀速直线航行时,水平方向受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等;竖直方向受到的重力、浮力是一对平衡力,大小相等;
牵引力为:F牵=f=0.01G=0.01×8×108N=8×106N;
(4)当歼﹣15以400m/s的速度在万米高空的水平方向匀速飞行时,v2=(400m/s)2=16×104m2/s2,由图乙可知,此时歼﹣15所受阻力为4.8×104N。
故答案为:(1)减小;不变;(2)小于;(3)8×108;上浮;8×106;(4)4.8×104。
【点评】本题考查了机械能、物体运动状态的判断、流体压强、液体压强公式、阿基米德原理、重力公式、二力平衡条件的应用等,综合性较强。
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