江西省景德镇市2025-2026学年九年级上学期开学摸底考试物理练习卷
2025-09-08
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内容正文:
江西景德镇2025-2026学年九年级上开学摸底考试物理考试练习卷
一、填空题(本大题共8小题,每空1分,共16分)
1.物理是一门与生活联系非常紧密的学科,家庭生活中多处都用到了物理知识,其原理也不尽相同。例如:电热水壶,利用了电流的热效应,将电能转化为内能。请再仿照上述例子写出一个家庭中常见的例子,并写出其利用的物理知识。举例: ;物理知识: 。
2.如图所示是人们常用撞击锤柄下端使锤头紧套在锤柄上的方法,这是因为锤柄突然停止时,锤头由于 会继续 (选填、“向下”或“向上”)运动的原因。
3.如图所示是中国科技馆的“球吸”展品。不吹风时,两球静止。当风自下而上吹向两球中间时,两球会 (选填“靠拢”或者“分开”)。请你就这个实验原理,举出生活中的一个应用: 。
4.丽丽帮妈妈用同一把剪刀剪鸡脚时,有如图所示的三种情形。你认为图 的方式最容易把鸡脚剪断。剪刀在使用时,是一种 杠杆。
5.搬运工扛着货物匀速上楼时,工人对货物 (选填“做功”或“不做功”,下同);工人扛着货物在楼道内沿水平路面匀速直线前进时,工人对货物 。
6.如图所示,是将鸡蛋放入盐水中呈现的初始状态,缓慢向杯中加 (选填“盐”或“水”)可以使鸡蛋悬浮,鸡蛋初始状态受到的浮力与悬浮时受到的浮力与大小分别为F1、F2,它们的大小关系是F1 F2。
7.小明自制了一个简易密度计,放入液体中静止时如图所示,密度计受到浮力的方向为 ;若密度计质量为20g,其受到的浮力大小为 N。(g取10N/kg)
8.如图,五菱宏光mini是一款微型纯电动汽车,其发动机的输出功率为2×104W,它在水平公路上以10m/s的速度沿直线匀速行驶10min时,汽车受到的阻力为 N,牵引力做功 J。
二、选择题(本大题共6小题,共14分)第9~12小题,每小题只有一个选项是最符合题目要求的,每小题2分;第13、14小题为多项选择,每小题至少有两个选项是符合题目要求的,每小题2分,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分。请将选项代码填涂在答题卡相应位置。
9.“估测”是物理学中常用的一种重要方法。下列估测中,最接近生活实际的是( )
A.完整播放一遍我国国歌的时间约为300s
B.一般手机的质量大概是0.15kg
C.人正常步行的速度约为1.1km/h
D.中学生一分钟跳绳的功率约为200W
10.下列现象中属于机械运动的是( )
A.王娜同学比去年长高了
B.花园里开的鲜花散发出香味
C.熟透的苹果从树上落下来
D.一杯开水变凉了
11.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
B.三个正方体的密度大小关系是ρA>ρB>ρC
C.三个正方体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
D.容器底部受到水的压强大小关系为p甲>p乙>p丙
12.如图甲所示,水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,其F﹣t和v﹣t图像分别如图乙和图丙所示。由图像可知( )
A.0~3s内,推力对物体做功9J
B.t=2s时,物体受到的摩擦力是0N
C.t=5s时,物体受到的摩擦力是9N
D.9~12s内,推力F对物体做功的功率为6W
(多选)13.关于图所示的四个热学实验,下列说法中正确的是( )
A.图甲中二氧化氮的密度大于空气的密度,因此不能发生扩散现象
B.图乙中红墨水在热水中比在冷水中扩散得快,说明分子无规则运动的快慢与温度有关
C.图丙中将一定量的水与酒精混合后总体积变小,是由于分子间存在间隙
D.图丁中两个铅块没有被重物拉开,说明分子之间存在引力
(多选)14.将合金球和木球用细绳相连放入水中时,木球露出水面的体积为它自身体积的四分之一,如图所示,当把细绳剪断后,合金球沉底,木球露出水面的体积是它自身体积的二分之一,这时合金球受到池底对它的支持力为3N,若已知合金球和木球体积之比为1:4,则下列说法错误的是( )
A.木球的体积为12×10﹣4m3
B.剪断绳子后,木球所受浮力为2N
C.木球的密度为2×103kg/m3
D.剪断绳子前,两物体所受总浮力为12N
三、计算题(本大题共3小题,第15、16小题各7分,第17小题8分,共22分)
15.如图所示,一小平底玻璃杯重为0.8N放在水平桌面上,内装150g的水,杯子与桌面的接触面积是10cm2。求:(g取10N/kg)
(1)水对杯底的压强。
(2)水对杯底的压力。
(3)桌面所受的压强。
16.为减少空气污染,部分公交车改用液化天然气为燃料,其主要成分就是甲烷。一辆公交车满载乘客时总质量是5×103kg,若14m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶90min。且满载匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.06倍(g=10N/kg,甲烷的热值3.6×107J/m3)。求:
(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率;
(2)若14m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量被水完全吸收,则能将多少千克的水从20℃加热到刚沸腾?(标准大气压下)
(3)这段时间内公交车发动机的效率是多大?
17.如图所示,盛有水的轻质薄壁圆柱形容器甲和实心均匀圆柱体乙均放置于水平地面上,它们的底面积分别为1×10﹣2米2和0.5×10﹣2米2。现将两完全相同物块分别放入容器甲和叠在圆柱体乙的上方,放置前后容器甲、圆柱体乙对水平地面的压强大小p甲、p乙如表所示。求:
对水平地面的压强
放置之前
放置之后
p甲(帕)
980
1470
p乙(帕)
980
1960
(1)容器甲中原来水的深度。
(2)圆柱体乙的质量。
(3)请根据相关信息判断物块放入甲容器时,水是否溢出,并说明理由。如有溢出,请算出溢出水的体积。
四、实验与探究题(本大题共4小题,每小题7分,共28分)
18.用如图所示的装置,测量小车在斜面上下滑过程中,不同阶段的平均速度。
(1)试验中斜面的倾斜程度要 (填“小”或“大”)一些,在C点放置了一金属片,其好处是 。
(2)图中BC段的距离sBC= cm,经测量小车在AC段运动过程中的时间为2s,则此过程小车的平均速度为vAC= m/s。
(3)在实验过程中,小车过了A点才开始计时,则所测量的AC段的平均速度会偏 (选“大”或“小”)。
(4)小车AB段的平均速度 AC段的平均速度(选填“<”“>”或“=”)。
(5)小组的成员分别画出小车从A到C的s﹣t图象的大致情况。其中与事实大致相符的是 。
19.如图所示,同学们利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。
验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
2
5
1
10
2
3
10
2
15
3
2
30
3
20
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆处于 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,为了让杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,调节杠杆在水平位置平衡的目的是便于 。
(2)如图乙所示,在杠杆两侧挂上钩码、改变钩码的位置和数量,保持杠杆在水平位置平衡,得到如表所示的数据,由此可以得出杠杆的平衡条件是: (用公式表示)。
(3)如图丙所示,每个钩码重0.5N,在C点用弹簧测力计竖直向上(a位置)拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为 N,此时杠杆属于 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆,若将弹簧测力计缓慢地从a位置转到b位置,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
20.某实验小组的同学们用鹅卵石、弹簧测力计、细线、溢水杯、水和小桶等器材“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。同学们做了如图所示的一系列操作:
(1)实验前弹簧测力计已调零,实验中为了减小误差并便于操作,最合理的步骤顺序应为 (用图中的序号表示)。
(2)鹅卵石排开水的重力G排可以利用 (用图中的序号表示)两个步骤得到;若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式: =F3﹣F4,则可以验证阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于 。
(3)进行实验并把数据记录在表格中,若某次数据如下:
实验步骤
A
B
C
D
测量值
F1
F2
F3
F4
弹簧测力计示数/N
1.8
1.6
0.4
0.3
由表格中数据可知,鹅卵石浸没在水中时,受到的浮力F浮= N,小组同学发现F浮>G排,则造成这种结果的原因可能是 (填正确选项前的字母)。
A.最初溢水杯中水未装至溢水口
B.实际操作步骤B时,鹅卵石没有完全浸入水中
C.实际操作步骤B时,鹅卵石浸没后不小心碰触到溢水杯底部
(4)若将实验中的液体由水换成盐水,对实验结论 (填“有”或“没有”)影响。
21.如图所示为验证“滑动摩擦力大小跟压力大小有关”的实验。
(1)如图1,根据 条件,当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 运动时,木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)改进实验如图2所示,木板B放在光滑水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在竖直墙上。用大小10N的水平恒力F向左拉动B,使B以0.2m/s的速度向左做匀速运动,此时木块A所受摩擦力的方向为水平 (选填“向左”或“向右”),若增大拉力F,木板B受到的摩擦力将 (选填“变大”“变小”“不变”)。
(3)拔河比赛前,老师向同学们展示了某团队拔河比赛时的情景,如图3所示,并强调了比赛中的几个技巧,如表所示。请你写出这三条技巧背后蕴含的物理知识。
拔河比赛技巧
蕴含的物理知识
①挑选体重大的同学参赛
②穿较新的有花纹的橡胶底运动鞋
压力一定时, ,摩擦力越大
③发力时,绳子一定要拉直,听到口号一起用力往后拉
同时用力,且所有力沿同一直线、同一方向时,合力越大
若甲、乙两同学拔河,结果甲胜乙负,如果甲拉绳的力为F甲,乙拉绳的力为F乙,地面对甲的摩擦力为f甲,地面对乙的摩擦力为f乙,则 。
A.F甲=F乙,f甲>f乙
B.F甲>F乙,f甲<f乙
C.F甲>F乙,f甲=f乙
D.F甲>F乙,f甲>f乙
江西景德镇2025-2026学年九年级上开学摸底考试物理考试练习卷
一、填空题(本大题共8小题,每空1分,共16分)
1.物理是一门与生活联系非常紧密的学科,家庭生活中多处都用到了物理知识,其原理也不尽相同。例如:电热水壶,利用了电流的热效应,将电能转化为内能。请再仿照上述例子写出一个家庭中常见的例子,并写出其利用的物理知识。举例: 电风扇 ;物理知识: 通电线圈在磁场中受力转动 。
【答案】电风扇;通电线圈在磁场中受力转动。
【解答】解:电风扇是利用通电线圈在磁场中受力转动工作的。
故答案为:电风扇;通电线圈在磁场中受力转动。
2.如图所示是人们常用撞击锤柄下端使锤头紧套在锤柄上的方法,这是因为锤柄突然停止时,锤头由于 惯性 会继续 向下 (选填、“向下”或“向上”)运动的原因。
【答案】见试题解答内容
【解答】解:
锤头和锤柄原来一起运动,锤柄因撞击而静止,而锤头由于惯性还要保持原来的运动状态,会继续向下运动,因此就紧套在锤柄上了。
故答案为:惯性;向下。
3.如图所示是中国科技馆的“球吸”展品。不吹风时,两球静止。当风自下而上吹向两球中间时,两球会 靠拢 (选填“靠拢”或者“分开”)。请你就这个实验原理,举出生活中的一个应用: 飞机升力 。
【答案】靠拢;飞机升力。
【解答】解:气流从两只球中间的缝隙通过时,由于中间空气流速快、压强小,两侧空气流速慢、压强大,所以会发现两只小球向中间靠拢,即“球吸”现象的原理是流体压强与流速的关系,如飞机升力。
故答案为:靠拢;飞机升力。
4.丽丽帮妈妈用同一把剪刀剪鸡脚时,有如图所示的三种情形。你认为图 甲 的方式最容易把鸡脚剪断。剪刀在使用时,是一种 省力 杠杆。
【答案】甲;省力。
【解答】解:使用剪刀剪鸡脚时,由于阻力、动力臂是一定的,当采用甲图时,此时的阻力臂最小,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,动力是最小的,最容易把鸡脚剪断。故剪刀在使用时,是一种省力杠杆。
故答案为:甲;省力。
5.搬运工扛着货物匀速上楼时,工人对货物 做功 (选填“做功”或“不做功”,下同);工人扛着货物在楼道内沿水平路面匀速直线前进时,工人对货物 不做功 。
【答案】做功;不做功。
【解答】解:搬运工扛着货物匀速上楼时,工人对货物的力向上,移动距离的方向也向上,所以搬运工对货物做功;
工人扛着货物在水平路面上行走时,扛货物的力向上,移动距离的方向水平向前,所以工人对货物没有做功。
故答案为:做功;不做功。
6.如图所示,是将鸡蛋放入盐水中呈现的初始状态,缓慢向杯中加 水 (选填“盐”或“水”)可以使鸡蛋悬浮,鸡蛋初始状态受到的浮力与悬浮时受到的浮力与大小分别为F1、F2,它们的大小关系是F1 = F2。
【答案】水;=。
【解答】解:将鸡蛋放入盐水中呈现的初始状态是漂浮,说明盐水的密度大于鸡蛋的密度,要悬浮,必须二者密度相等,故需要减小盐水的密度,故需要加水,当漂浮和悬浮时,浮力都等于重力,故浮力相等。
故答案为:水;=。
7.小明自制了一个简易密度计,放入液体中静止时如图所示,密度计受到浮力的方向为 竖直向上 ;若密度计质量为20g,其受到的浮力大小为 0.2 N。(g取10N/kg)
【答案】竖直向上;0.2。
【解答】解:密度计的重力为:G=mg=20×10﹣3kg×10N/kg=0.2N,
由于密度计漂浮在液体中,浮力等于重力,所以密度计受到的浮力:F浮=G=0.2N,浮力方向竖直向上。
故答案为:竖直向上;0.2。
8.如图,五菱宏光mini是一款微型纯电动汽车,其发动机的输出功率为2×104W,它在水平公路上以10m/s的速度沿直线匀速行驶10min时,汽车受到的阻力为 2000 N,牵引力做功 1.2×107 J。
【答案】2000;1.2×107。
【解答】解:牵引力做功W=Pt=2×104W×10×60s=1.2×107J;
根据PFv得到所受牵引力:F2000N,
汽车匀速行驶,处于平衡状态,牵引力和阻力是平衡力,所以阻力:f=F=2000N。
故答案为:2000;1.2×107。
二、选择题(本大题共6小题,共14分)第9~12小题,每小题只有一个选项是最符合题目要求的,每小题2分;第13、14小题为多项选择,每小题至少有两个选项是符合题目要求的,每小题2分,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分。请将选项代码填涂在答题卡相应位置。
9.“估测”是物理学中常用的一种重要方法。下列估测中,最接近生活实际的是( )
A.完整播放一遍我国国歌的时间约为300s
B.一般手机的质量大概是0.15kg
C.人正常步行的速度约为1.1km/h
D.中学生一分钟跳绳的功率约为200W
【答案】B
【解答】解:A.播放一遍我国国歌的时间是46s,不到1min,故A错误;
B.普通智能手机的质量约150g,即0.15kg,故B正确;
C.人1s步行的路程约1.1m,即人正常步行的速度约为1.1m/s,故C错误;
D.中学生的体重约500N,每次跳起的高度约6cm,1min跳150次,则1min克服重力做的功:W=nGh=150×500N×0.06m=4500J
功率:
故D错误。
故选B。
10.下列现象中属于机械运动的是( )
A.王娜同学比去年长高了
B.花园里开的鲜花散发出香味
C.熟透的苹果从树上落下来
D.一杯开水变凉了
【答案】C
【解答】解:物理学中把物体位置的变化叫机械运动,
上述四个选项中,只有熟透的苹果从树上落下来,是苹果相对于地面的位置发生了改变,属于机械运动。
故选:C。
11.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
B.三个正方体的密度大小关系是ρA>ρB>ρC
C.三个正方体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
D.容器底部受到水的压强大小关系为p甲>p乙>p丙
【答案】A
【解答】解:由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
A、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,故A正确;
BC、由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,
根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故C错误;
由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,
则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,
由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;
由于正方体A、B、C的体积相同,
所以根据ρ可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
D、正方体静止时,三个容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=ρgh可知,容器底受到水的压强关系为p甲=p乙=p丙,故D错误。
故选:A。
12.如图甲所示,水平地面上的物体受到方向不变的水平推力F的作用,其F﹣t和v﹣t图像分别如图乙和图丙所示。由图像可知( )
A.0~3s内,推力对物体做功9J
B.t=2s时,物体受到的摩擦力是0N
C.t=5s时,物体受到的摩擦力是9N
D.9~12s内,推力F对物体做功的功率为6W
【答案】D
【解答】解:A、由图丙可知,0~3s物体的速度为0,处于静止状态,因此推力对物体做的功为0J,故A错误;
B、t=2s时,物体静止,推力为3N,根据平衡力的知识可知受到的摩擦力是3N,故B错误;
C、由图丙可知,9~12s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,由图乙可知,此时水平推力为6N,
根据二力平衡条件可知,此时物体在水平方向上受到的推力、摩擦力是一对平衡力,因此物体受到的滑动摩擦力:f=F=6N,
由图丙可知t=5s时物体加速运动,受到滑动摩擦力的作用,由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度都不变,所以物体所受的滑动摩擦力不变,因此t=5s时,物体受到的摩擦力仍然是6N,故C错误;
D、由图丙可知,9~12s内物体的速度为1m/s,
则9~12s内,推力F对物体做功的功率:PFv=6N×1m/s=6W,故D正确。
故选:D。
(多选)13.关于图所示的四个热学实验,下列说法中正确的是( )
A.图甲中二氧化氮的密度大于空气的密度,因此不能发生扩散现象
B.图乙中红墨水在热水中比在冷水中扩散得快,说明分子无规则运动的快慢与温度有关
C.图丙中将一定量的水与酒精混合后总体积变小,是由于分子间存在间隙
D.图丁中两个铅块没有被重物拉开,说明分子之间存在引力
【答案】BCD
【解答】解:A.下边瓶子装入二氧化氮气体,因为二氧化氮气体的密度大于空气的密度,本来应该在空气的下方,结果发现上边瓶子内的气体也变成了红棕色,则说明二氧化氮气体分子在做无规则运动,就可以证明扩散现象的存在,故A错误;
B.在冷水杯和热水杯中滴入红墨水,由于热水的温度高,故分子运动剧烈,会看到热水中的墨水扩散得快,这表明分子的无规则运动与温度有关,温度越高,分子的无规则运动越剧烈,故B正确;
C.将一定量水与酒精混合后总体积变小,说明分子间存在间隙,故C正确;
D.分子间同时存在引力和斥力,两个铅块相互压紧后,能悬挂重物而不分开,是引力发挥了主要作用,故D正确。
故选:BCD。
(多选)14.将合金球和木球用细绳相连放入水中时,木球露出水面的体积为它自身体积的四分之一,如图所示,当把细绳剪断后,合金球沉底,木球露出水面的体积是它自身体积的二分之一,这时合金球受到池底对它的支持力为3N,若已知合金球和木球体积之比为1:4,则下列说法错误的是( )
A.木球的体积为12×10﹣4m3
B.剪断绳子后,木球所受浮力为2N
C.木球的密度为2×103kg/m3
D.剪断绳子前,两物体所受总浮力为12N
【答案】BC
【解答】解:AB.合金球和木球体积之比为1:4,则V木=4V合金,
把细线剪断前,木球和合金球漂浮,总浮力等于总重力,此时木球露出水面的体积为它自身体积的,则G木+G合金=F合金浮+F木浮,
由阿基米德原理知道G木+G合金=ρ水g×[(1)V木+V合金]
即G木+G合金=ρ水g×(4V合金+V合金)=4ρ水gV合金﹣﹣﹣﹣﹣①
细线剪断后,木球漂浮,浮力等于重力,木球露出水面的体积为自身体积的,
则G木ρ水gV木ρ水g×4V合金=2ρ水gV合金﹣﹣﹣﹣﹣②
合金球沉入容器底,受向下的重力、向上的支持力和浮力,由力的平衡条件知道G合金=F支+F合金浮=3N+ρ水gV合金﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
②式+③式可得G木+G合金=3N+3ρ水gV合金﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
联立①④解得V合金=3×10﹣4m3,
则木球的体积为V木=4V合金=4×3×10﹣4m3=12×10﹣4m3,故A正确;
剪断绳子后,木球所受浮力为F浮=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg12×10﹣4m3=6N,故B错误;
C.木球漂浮,受到的浮力等于重力,则木球的密度ρ木0.5×103kg/m3,故C错误;
D.细线剪断前受到的总浮力F浮总=4ρ水gV合金=4×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣4m3=12N,故D正确。
故选:BC。
三、计算题(本大题共3小题,第15、16小题各7分,第17小题8分,共22分)
15.如图所示,一小平底玻璃杯重为0.8N放在水平桌面上,内装150g的水,杯子与桌面的接触面积是10cm2。求:(g取10N/kg)
(1)水对杯底的压强。
(2)水对杯底的压力。
(3)桌面所受的压强。
【答案】(1)水对杯底的压强为1.2×103Pa;
(2)水对杯底的压力为1.2N;
(3)桌面所受的压强为2.3×103Pa。
【解答】解:(1)水对杯底的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×12×10﹣2m=1.2×103Pa
(2)根据p可得水对杯底的压力为:
F=pS=1.2×103Pa×10×10﹣4m2=1.2N;
(3)杯内水的重力G水=m水g=150×10﹣3kg×10N/kg=1.5N;
杯子对桌面的压力:
F=G杯+G水=0.8N+1.5N=2.3N;
桌面所受的压强为:
;
答:(1)水对杯底的压强为1.2×103Pa;
(2)水对杯底的压力为1.2N;
(3)桌面所受的压强为2.3×103Pa。
16.为减少空气污染,部分公交车改用液化天然气为燃料,其主要成分就是甲烷。一辆公交车满载乘客时总质量是5×103kg,若14m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶90min。且满载匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.06倍(g=10N/kg,甲烷的热值3.6×107J/m3)。求:
(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率;
(2)若14m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量被水完全吸收,则能将多少千克的水从20℃加热到刚沸腾?(标准大气压下)
(3)这段时间内公交车发动机的效率是多大?
【答案】(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率为3×104W;
(2)能将1500千克的水从20℃加热到刚沸腾;
(3)这段时间内公交车发动机的效率是32.1%。
【解答】解:(1)由题可知公交车行驶过程中受到的阻力为:f=0.06G=0.06mg=0.06×5×103kg×10N/kg=3000N,
由二力平衡的条件可知公交车的牵引力为:F=f=3000N,
公交车行驶的速度为:v=36km/h=10m/s,
则公交车牵引力所做功的功率为:P3000N×10m/s=3×104W;
(2)14m3的甲烷气体完全燃烧放出的热量为:Q放=qV=3.6×107J/m3×14m3=5.04×108J,
即水吸收的热量为:Q吸=Q放=5.04×108J,
在标准大气压下水沸腾时的温度为100℃,
则由Q吸=cm(t﹣t0)所加热水的质量为:m水1500kg;
(3)公交车牵引力做的功为:W=Pt=3×104W×90×60s=1.62×108J,
则公交车发动机的效率为:η32.1%。
答:(1)这段时间内公交车牵引力所做功的功率为3×104W;
(2)能将1500千克的水从20℃加热到刚沸腾;
(3)这段时间内公交车发动机的效率是32.1%。
17.如图所示,盛有水的轻质薄壁圆柱形容器甲和实心均匀圆柱体乙均放置于水平地面上,它们的底面积分别为1×10﹣2米2和0.5×10﹣2米2。现将两完全相同物块分别放入容器甲和叠在圆柱体乙的上方,放置前后容器甲、圆柱体乙对水平地面的压强大小p甲、p乙如表所示。求:
对水平地面的压强
放置之前
放置之后
p甲(帕)
980
1470
p乙(帕)
980
1960
(1)容器甲中原来水的深度。
(2)圆柱体乙的质量。
(3)请根据相关信息判断物块放入甲容器时,水是否溢出,并说明理由。如有溢出,请算出溢出水的体积。
【答案】(1)容器甲中原来水的深度为0.1m;
(2)圆柱体乙的质量为0.5kg;
(3)物块放入甲容器时水没有溢出,理由:物体放入甲容器后对水平地面压强的增加量等于水未溢出时容器对水平地面压强的增加量。
【解答】解:(1)因轻质薄壁圆柱形容器甲中水对地面的压力和水的重力相等,
所以,水对容器底部的压强等于容器对地面的压强,
由表格数据可知,原来水对容器底部的压强p甲=980Pa,
由p=ρgh可得,容器甲中原来水的深度:
h甲0.1m;
(2)由表格数据可知,原来乙对水平地面的压强p乙=980Pa,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由p可得,圆柱体乙的质量:
m乙0.5kg;
(3)由表格数据可知,物体叠在圆柱体乙的上方后,乙对水平面的压强p乙′=1960Pa,
则物体的重力:
G=ΔF乙=Δp乙S乙=(p乙′﹣p乙)S乙=(1960Pa﹣980Pa)×0.5×10﹣2m2=4.9N,
若物块放入甲容器后水不溢出,则轻质薄壁圆柱形容器甲对水平地面压强的增加量:
Δp甲′490Pa,
因p甲′﹣p甲=1470Pa﹣980Pa=490Pa=Δp甲′,
所以,物块放入甲容器时水没有溢出。
答:(1)容器甲中原来水的深度为0.1m;
(2)圆柱体乙的质量为0.5kg;
(3)物块放入甲容器时水没有溢出,理由:物体放入甲容器后对水平地面压强的增加量等于水未溢出时容器对水平地面压强的增加量。
四、实验与探究题(本大题共4小题,每小题7分,共28分)
18.用如图所示的装置,测量小车在斜面上下滑过程中,不同阶段的平均速度。
(1)试验中斜面的倾斜程度要 小 (填“小”或“大”)一些,在C点放置了一金属片,其好处是 方便测量时间 。
(2)图中BC段的距离sBC= 40.0 cm,经测量小车在AC段运动过程中的时间为2s,则此过程小车的平均速度为vAC= 0.4 m/s。
(3)在实验过程中,小车过了A点才开始计时,则所测量的AC段的平均速度会偏 大 (选“大”或“小”)。
(4)小车AB段的平均速度 < AC段的平均速度(选填“<”“>”或“=”)。
(5)小组的成员分别画出小车从A到C的s﹣t图象的大致情况。其中与事实大致相符的是 C 。
【答案】(1)小;方便测量时间;(2)40.0;0.4;(3)大;(4)<;(5)C。
【解答】解:
(1)斜面的坡度越大,小车在斜面上滑下的速度越大,在斜面上运动的时间越短,不方便测量时间,因此为了方便计时,应调整斜面使坡度较小;在C点放置了一金属片,其好处是使小车到达B位置时发出撞击声,便于准确测量小车运动的时间;
(2)根据图示可知,刻度尺的分度值为1cm,则BC间的长度:sBC=40.0cm;AB间的长度:sAC=80.0cm;AC段所用的时间:tAC=2s;
AC段的平均速度:vAC40cm/s=0.4m/s;
(3)如果过了A才开始计时,会导致计时落后,所测时间偏小,则计算出来的速度会偏大;
(4)由实验现象或物理常识可知,小车沿斜面下滑时速度会越来越快,则小车在下半段路程的平均速度最大,在上半段路程的平均速度最小,全程的平均速度居中,所以小车AB段的平均速度小于AC段的平均速度;
(5)根据(4)可知小车从A到C做的是加速直线运动,所以对应的图象应该是C,故选C。
故答案为:(1)小;方便测量时间;(2)40.0;0.4;(3)大;(4)<;(5)C。
19.如图所示,同学们利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”的实验。
验次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
2
5
1
10
2
3
10
2
15
3
2
30
3
20
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆处于 平衡 (选填“平衡”或“非平衡”)状态,为了让杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,调节杠杆在水平位置平衡的目的是便于 测量力臂 。
(2)如图乙所示,在杠杆两侧挂上钩码、改变钩码的位置和数量,保持杠杆在水平位置平衡,得到如表所示的数据,由此可以得出杠杆的平衡条件是: F1l1=F2l2 (用公式表示)。
(3)如图丙所示,每个钩码重0.5N,在C点用弹簧测力计竖直向上(a位置)拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为 1.5 N,此时杠杆属于 省力 (选填“省力”“等臂”或“费力”)杠杆,若将弹簧测力计缓慢地从a位置转到b位置,保持杠杆在水平位置平衡,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;右;测量力臂;(2)F1l1=F2l2;(3)1.5;省力;变大
【解答】解:(1)杠杆的平衡是指杠杆处于静止状态或匀速转动状态;挂钩码前,杠杆在图甲所示的位置静止,则此时杠杆处于平衡状态;
由图甲可知,杠杆右端高,左端低,则左边较重,要想使杠杆在水平位置平衡,根据“左沉右调”的调节方法,则接下来应将杠杆两端的螺母向右调节,使杠杆在水平位置平衡的主要目的是便于测量力臂;
(2)分析数据得出杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1l1=F2l2;
(3)一个钩码的重力为G,设杠杆的一个小格长为L,由杠杆的平衡条件:4G×3L=nG×4L,解得:n=3,每个钩码重0.5N,弹簧测力计的示数为1.5N;
由于动力臂大于阻力臂,动力小于阻力,此时杠杆属于省力杠杆;
当拉力F向左倾斜时,拉力F力臂变小,要保持杠杆仍在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件,因阻力和阻力臂不变,则拉力将变大,即弹簧测力计的示数将变大。
故答案为:(1)平衡;右;测量力臂;(2)F1l1=F2l2;(3)1.5;省力;变大。
20.某实验小组的同学们用鹅卵石、弹簧测力计、细线、溢水杯、水和小桶等器材“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。同学们做了如图所示的一系列操作:
(1)实验前弹簧测力计已调零,实验中为了减小误差并便于操作,最合理的步骤顺序应为 D、A、B、C (用图中的序号表示)。
(2)鹅卵石排开水的重力G排可以利用 C、D (用图中的序号表示)两个步骤得到;若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式: F1﹣F2 =F3﹣F4,则可以验证阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于 物体排开液体的重力 。
(3)进行实验并把数据记录在表格中,若某次数据如下:
实验步骤
A
B
C
D
测量值
F1
F2
F3
F4
弹簧测力计示数/N
1.8
1.6
0.4
0.3
由表格中数据可知,鹅卵石浸没在水中时,受到的浮力F浮= 0.2 N,小组同学发现F浮>G排,则造成这种结果的原因可能是 A、C (填正确选项前的字母)。
A.最初溢水杯中水未装至溢水口
B.实际操作步骤B时,鹅卵石没有完全浸入水中
C.实际操作步骤B时,鹅卵石浸没后不小心碰触到溢水杯底部
(4)若将实验中的液体由水换成盐水,对实验结论 没有 (填“有”或“没有”)影响。
【答案】(1)D、A、B、C;(2)C、D;F1﹣F2;物体排开液体的重力;(3)0.2;A、C;(4)没有。
【解答】解:(1)实验前弹簧测力计已调零,实验中为了减小误差并便于操作,应先测量空桶的重,然后再测出物体的重力,将溢水杯装满水,并直接浸入水中观察测力计的示数,最后测排出的水和小桶的总重,求排出的水的重力。所以,合理的顺序应为:D、A、B、C。
(2)鹅卵石排开水的重力G排可以利用C、D两个步骤得到;由称重法可知,物体受到的浮力为
F浮=F1﹣F2
若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式:
F1﹣F2=F3﹣F4
则可以验证阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体的重力。
(3)由表格中数据可知,鹅卵石浸没在水中时,受到的浮力
F浮=1.8N﹣16N=0.2N
A.最初溢水杯中水未装至溢水口,导致排出水的体积变小,排出水的重力变小;
B.实际操作步骤B时,鹅卵石没有完全浸入水中,对测量没有影响;
C.实际操作步骤B时,鹅卵石浸没后不小心碰触到溢水杯底部,测力计示数变小,导致测量出的浮力变大;
故选:A、C。
(4)若将实验中的液体由水换成盐水,实验结论成立,对实验结论没有影响。
故答案为:(1)D、A、B、C;(2)C、D;F1﹣F2;物体排开液体的重力;(3)0.2;A、C;(4)没有。
21.如图所示为验证“滑动摩擦力大小跟压力大小有关”的实验。
(1)如图1,根据 二力平衡 条件,当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 匀速直线 运动时,木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)改进实验如图2所示,木板B放在光滑水平面上,木块A放在B的上面,A的右端通过一不可伸长的轻绳固定在竖直墙上。用大小10N的水平恒力F向左拉动B,使B以0.2m/s的速度向左做匀速运动,此时木块A所受摩擦力的方向为水平 向左 (选填“向左”或“向右”),若增大拉力F,木板B受到的摩擦力将 不变 (选填“变大”“变小”“不变”)。
(3)拔河比赛前,老师向同学们展示了某团队拔河比赛时的情景,如图3所示,并强调了比赛中的几个技巧,如表所示。请你写出这三条技巧背后蕴含的物理知识。
拔河比赛技巧
蕴含的物理知识
①挑选体重大的同学参赛
在接触面粗糙程度不变时,通过增大压力增大摩擦力
②穿较新的有花纹的橡胶底运动鞋
压力一定时, 接触面越粗糙 ,摩擦力越大
③发力时,绳子一定要拉直,听到口号一起用力往后拉
同时用力,且所有力沿同一直线、同一方向时,合力越大
若甲、乙两同学拔河,结果甲胜乙负,如果甲拉绳的力为F甲,乙拉绳的力为F乙,地面对甲的摩擦力为f甲,地面对乙的摩擦力为f乙,则 A 。
A.F甲=F乙,f甲>f乙
B.F甲>F乙,f甲<f乙
C.F甲>F乙,f甲=f乙
D.F甲>F乙,f甲>f乙
【答案】(1)二力平衡;(2)匀速直线;(3)向左;不变;(3)见表格;(4)A。
【解答】解:(1)如图1,根据二力平衡条件,当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动时,木块在水平方向上受到平衡力的作用,所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小;
(2)改进实验如图2所示,A相对地面处于静止状态,受到绳子的拉力与受到木板B施加的滑动摩擦力为一对平衡力,大小相等,方向相反,因绳子的拉力方向为水平向右,故木块A所受的摩擦力方向为水平向左;木板B受到的A施加的摩擦力和A受到B施加的摩擦力为一对作用力和反作用力,大小相等,若增大拉力F,因A对B的压力和接触面粗糙程度不变,故木板A受到摩擦力大小不变,故B受到A施加的摩擦力不变,同理可知,B受到地面施加的滑动摩擦力大小也不变,则B受到的摩擦力将不变;
(3)接触面越粗糙一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大:
拔河比赛技巧
蕴含的物理知识
①挑选体重大的同学参赛
在接触面粗糙程度不变时,通过增大压力增大摩擦力
②穿较新的有花纹的橡胶底运动鞋
压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大
③发力时,绳子一定要拉直,听到口号一起用力往后拉
同时用力,且所有力沿同一直线、同一方向时,合力越大
若甲、乙两同学拔河,结果甲胜乙负,甲拉绳的力为F甲,F甲和绳子拉甲的力为作用力和反作用力,大小相等;同理,乙拉绳的力为F乙和绳子拉乙的力大小相等,因同一绳子上的力相同,故F甲=F乙,甲胜乙负是因为地面对甲的摩擦力为f甲大于地面对乙的摩擦力为f乙。
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