内容正文:
物理试卷
一、选择题(每小题3分,共36分)
1. 一位重庆主城普通初中生体育训练情境中,下列描述最符合实际的是( )
A. 双脚站立时对水平面的压强约
B. 完成一分钟快速跳绳的功率约为60W
C. 当地的大气压强约为
D. 完成一次引体向上做功约为20J
2. 洛洛和妈妈一起做饭时,她仔细观察联想到许多物理知识,其中不正确的是( )
A. 切菜前把菜刀的刀刃磨的很锋利,其目的是为了增大压力
B. 在盆中洗菜时手套会紧贴在手上,是因为液体内部有压强
C. 把鸡蛋向碗边一磕就破了,说明物体间力的作用是相互的
D. 厨房洗碗池下面排水管的存水弯是利用连通器原理工作的
3. 关于教材上的实验,下列说法正确的是( )
A. 探究“二力平衡的条件”时,应该选择质量较大的木块代替小车做实验
B. 探究可知浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体在液体中的深度无关
C. 测量滑轮组的机械效率时,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
D. 探究“滑动摩擦力与什么因素有关”时,实验装置中的水平面尽量光滑
4. 关于粒子和宇宙,下列说法错误的是( )
A. 甲图中水和酒精混合后总体积变小,说明分子间有空隙
B. 乙图中磨平的铅棒压紧后能吊住钩码,说明分子间存在引力
C. 丙图中原子核式结构模型,说明原子由原子核和电子组成
D. 丁图中行星绕太阳运行,说明太阳是宇宙的中心
5. 如图,投壶是中国古代士大夫宴饮时做的一种投掷游戏,也是一种传统礼仪。游戏时,需把箭向壶里投,投中多的为胜。不计空气阻力,下列说法不正确的是( )
A. 在空中飞行的箭所受重力的方向竖直向下
B. 用力将箭投掷出去,说明力能改变物体的运动状态
C. 掷出的箭能在空中飞行是由于受到惯性的作用
D. 壶能静止在水平地面上因为它受平衡力
6. 如图所示,水平地面上放置着甲、乙两个外形完全相同的长方体均匀实心物块,各边长关系为a:b:c=3:5:4,两物块的密度关系为2ρ甲=ρ乙,甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2;若将两物块均向右翻转90°,两物块对地面的压强变化量为Δp1和Δp2,则( )
A. p1:p2=2:3,Δp1:Δp2=1:2
B. p1:p2=2:3,Δp2:Δp2=2:1
C. p1:p2=3:2,Δp1:Δp2=1:2
D. p1:p2=3:2,Δp1:Δp2=2:1
7. 如图所示,甲、乙、丙三个底面积相同但形状不同的轻质容器,分别装有质量相同的A、B、C三种不同液体,下列说法正确的是( )
A. 液体对容器底部的压力:
B. 液体对容器底部的压强:
C. 容器对桌面的压强:
D. 容器对桌面的压力:
8. 如图所示,是用注射器、弹簧测力计等估测大气压的值的装置,下列说法中错误的是( )
A. 该实验选择横截面积小的注射器是因为考虑到学生用的弹簧测力计量程不够大
B. 实验前先将活塞推至注射器筒的底端,是为了排尽筒内的空气
C. 刻度尺测出注射器的全部长度,注射器容积除以,可求出活塞的横截面积
D. 测得的大气压值偏小,可能是因为注射器筒内的空气没有排尽
9. 如图所示,一均匀木板AB,B端固定在墙壁的转轴上,木板可在竖直平面内转动,木板下垫一木块C,恰好使木板水平放置。木块C各表面粗糙程度相同,木板和地面的粗糙程度均匀且相同,现用水平力F在水平地面由A端向B端缓慢匀速推动木块C。关于此过程,下列有关说法中正确的是( )
①木块C对木板AB的摩擦力水平向右且大小不变
②木块C下表面所受的摩擦力大于上表面所受的摩擦力
③推力F变大,C对地面的压力变大
④推力F大小不变,推力F的功率保持不变
A. ①④ B. ②③ C. ①② D. ②④
10. 两个完全相同的烧杯中装入甲、乙两种液体,将A、B两个完全相同的小球放入液体中,现象如图所示,则下列分析正确的是( )
A. 甲、乙两种液体的密度关系ρ甲<ρ乙
B. 两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系p甲<p乙
C. 小球B受到烧杯底部的支持力可能为零
D. 小球A受到的浮力可能小于小球B受到的浮力
11. 将图甲中AB两个相同的物体从粗糙程度相同的斜面底端匀速拉到顶端,做功情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 斜面可省功且倾斜程度越大,省功越多
B. A受到的拉力等于A受到的摩擦力
C. 对B做的有用功为2J
D. 右侧斜面的机械效率为66.7%
12. 如图甲所示,建筑工人用滑轮组提升重为285N的水泥桶,动滑轮重为15N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。工人在将水泥桶匀速向上拉的过程中,水泥桶上升的高度h随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
①0~10s内建筑工人对绳的拉力所做的功为800J
②建筑工人对绳的拉力的功率为90W
③0~8s内滑轮组对水泥桶的拉力所做的功为720J
④提升该水泥桶时,此滑轮组的机械效率为95%
A. ①③ B. ②④
C. ②③ D. ②③④
二、填空题(每空1分,共12分)
13. 雨滴在竖直下落的过程中,由于受到重力和阻力的作用,一般要经历加速运动和匀速运动两个阶段,最终落到地面。如果有一滴雨滴所受的重力为,它在某时刻所受的阻力为,此时雨滴所受合力为___________ N,方向___________,雨滴在匀速下落过程中所受阻力为___________ N,方向___________。(假设雨滴在下落过程中质量不变,方向选填“竖直向上”或“竖直向下”)
14. 小明的父亲买了一个体积为300cm3的球形艺术品,小明用天平测得 此球的质量为240g。把它浸没在水中,放开手后,小球将___________(选填“下沉”“上浮”或“不动”),最终小球静止时,受到的浮力为 ___________N。(,g取10N/kg)
15. 如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别匀速提升两个质量相同的物体,绳端在相同时间内移动的距离相等。在提升过程中,若绳端拉力F1:F2=3:2,两物体的速度之比v1:v2=___________,有用功之比W有1:W有2=___________,机械效率之比η1:η2=___________。
16. 某商场的自动扶梯在电动机的带动下匀速上升。某次扶梯承载20人从商场一楼到二楼(高度为3m),用时6s,若20人总重1.2×104N,扶梯的机械效率为80%,则该过程中,扶梯对人做的有用功为___________J,扶梯电动机的输出功率为___________W。当到达二楼时,乘客不断减少,此时扶梯的机械效率将___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
三、作图题(每小题3分,共6分)
17. 如图,一个用细线拴住的乒乓球在水中保持静止,画出乒乓球所受拉力和浮力的示意图。
18. 如图,用棒提升重物,画出B点位置所用最小力F1和阻力F2的力臂l2。
四、实验探究题(每空2分,共30分)
19. 小明利用若干个钩码(每个质量为50g)和弹簧测力计,探究杠杆的平衡条件。
(1)如图甲所示静止的杠杆处于___________状态(选填“平衡”或“非平衡”);
(2)调平后小明进行图乙实验,在A处挂了4个钩码,为使杠杆重新平衡,他应在B点挂___________相同的钩码;
(3)在图丙实验中,改用弹簧测力计拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计的示数为3.0N时,该拉力的作用点可能是___________点(多选,填“B”“C”“D”或“E”);
(4)如图丁,在杠杆左侧挂一质量不计的小桶,装满水,测力计示数为0.8N时,杠杆平衡,水的质量为___________g,保持小桶和弹簧测力计的位置不变,改装满另一种液体时,测力计示数变为1N,这种液体的密度为___________g/cm3(g取10N/kg)
20. 小宁“探究影响浮力大小的因素”的实验过程如图所示,图中带有盖子的圆筒可以密封,圆筒中可以添加砝码(每个砝码重为1N)。
(1)通过比较图a和c,圆筒浸没在水中受到的浮力为___________N;通过比较图b和c,可知:物体所受浮力的大小与___________有关;通过比较图c和d,可知:物体所受浮力的大小与物体___________无关;
(2)小宁对a、b、c、d四个步骤进行了观察研究,能正确反映弹簧测力计的示数F和金属块下表面在水中的深度h关系的图象是如图中___________;(填写A、B、C、D序号,金属块未接触容器底)
A. B.
C. D.
(3)通过比较图c和e,发现浮力的大小与液体密度有关。小宁受启发利用圆筒自制一个如图所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计底部的距离;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到密度计底部的距离,则此溶液的密度___________。
21. 许多实验器材在物理的探究实验中多次实验,斜面就是其中之一,但用法不尽相同。请完成下列利用斜面进行实验的有关内容。
(1)甲实验中,为了便于测量小车在斜面上的运动时间,应使斜面保持___________(选填“较大”或“较小”)的坡度;
(2)乙实验,让小车从斜面的同一高度由静止下滑从而使小车到达水平面时的___________相同,根据实验现象合理推测,如果水平面上阻力为零,小车将保持___________状态;
(3)实验丙,若将物体A从斜面的不同高度由静止释放撞击同一木块,探究的是物体动能的大小与速度的关系,用___________显示物体A动能的大小;
(4)丁实验,物体重为4.5N,斜面长1.2m、高0.3m。用弹簧测力计沿斜面拉物体到高处,实验中弹簧测力计示数如图所示,则所测斜面的机械效率为___________。
五、计算题(每小题8分,共16分)
22. 如图甲所示,工人用滑轮组运送货物,滑轮组的机械效率随物重变化的图像如图乙所示,10s内将重500N的物体匀速提升2m,不计绳重和摩擦。求:
(1)拉力做功的功率;
(2)此时该滑轮组的机械效率(保留一位小数)。
23. 某水下探测器的质量为,这个探测器底面有一个面积为的观测窗口。完成探测任务后探测器将漂浮在水面上,由起重装置将其匀速竖直吊离水面。起重装置起吊拉力的功率P随时间变化的图像如图所示,其中,,g取,问:
(1)该探测器的重力为多大?
(2)该探测器的观测窗口在水下深度处时,所承受的水的压力有多大?
(3)在时刻该探测器排开水的体积为多大?
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物理试卷
一、选择题(每小题3分,共36分)
1. 一位重庆主城普通初中生体育训练情境中,下列描述最符合实际的是( )
A. 双脚站立时对水平面的压强约
B. 完成一分钟快速跳绳的功率约为60W
C. 当地的大气压强约为
D. 完成一次引体向上做功约为20J
【答案】B
【解析】
【详解】A.中学生的体重约为500N,双脚的面积约为0.05m2,则双脚站立时对地面压强约为
故A不符合题意;
B.中学生每0.5秒跳一次,一分钟快速跳绳的功率约为60W,每次跳5cm,那么中学生的重力约为
故B符合题意;
C.重庆主城平均海拔较高,因此当地气压通常低于标准大气压,故C不符合题意;
D.中学生体重约为500N,引体向上的高度约为0.4m,所以引体向上一次做功约为W=Gh=500N×0.4m=200J
故D不符合题意。
故选B。
2. 洛洛和妈妈一起做饭时,她仔细观察联想到许多物理知识,其中不正确的是( )
A. 切菜前把菜刀的刀刃磨的很锋利,其目的是为了增大压力
B. 在盆中洗菜时手套会紧贴在手上,是因为液体内部有压强
C. 把鸡蛋向碗边一磕就破了,说明物体间力的作用是相互的
D. 厨房洗碗池下面排水管的存水弯是利用连通器原理工作的
【答案】A
【解析】
【详解】A.切菜前把菜刀的刀刃磨的很锋利,在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A错误,符合题意;
B.在盆中洗菜时,手套浸在水中,因为液体内部有压强,水对手套有压强,会紧贴在手上,故B正确,不符合题意;
C.把鸡蛋向碗边一磕就破了,鸡蛋对碗边有力的作用,物体间力的作用是相互的,碗边对鸡蛋有力的作用,鸡蛋磕破了,故C正确,不符合题意;
D.厨房洗碗池下面排水管的存水弯符合上端开口下部连通的容器,属于连通器的应用,故D正确,不符合题意。
故选A。
3. 关于教材上的实验,下列说法正确的是( )
A. 探究“二力平衡的条件”时,应该选择质量较大的木块代替小车做实验
B. 探究可知浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体在液体中的深度无关
C. 测量滑轮组的机械效率时,滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关
D. 探究“滑动摩擦力与什么因素有关”时,实验装置中的水平面尽量光滑
【答案】B
【解析】
【详解】A.探究“二力平衡的条件”时,为了减小摩擦力对实验的影响,应该选择小车代替质量较大的木块做实验,故A错误;
B.探究可知浸没在同种液体中的物体所受浮力不随物体在液体中的深度的改变而改变,说明浸没在同种液体中的物体所受浮力跟物体在液体中的深度无关,故B正确;
C.测量滑轮组的机械效率时,物体被提升的高度改变,滑轮组的机械效率不变,说明滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关,故C错误;
D.探究“滑动摩擦力与什么因素有关”时,实验装置中的水平面越光滑,接触面的粗糙程度越小,导致滑动摩擦力变小,当滑动摩擦力小到无法测量时,无法完成实验,故D错误。
故选B。
4. 关于粒子和宇宙,下列说法错误的是( )
A. 甲图中水和酒精混合后总体积变小,说明分子间有空隙
B. 乙图中磨平的铅棒压紧后能吊住钩码,说明分子间存在引力
C. 丙图中原子核式结构模型,说明原子由原子核和电子组成
D. 丁图中行星绕太阳运行,说明太阳是宇宙的中心
【答案】D
【解析】
【详解】A.水和酒精混合后总体积变小,说明分子间有空隙,水和酒精的分子可以进入彼此的分子间隙,故A正确,不符合题意;
B.分子间存在相互作用的引力和斥力;因为分子间存在相互作用的引力,磨平的铅棒压紧后能吊住大钩码,故B正确,不符号题意;
C.原子核式结构模型提出原子是由原子核和核外电子组成的,原子核由质子和中子组成,故C正确,不符合题意;
D.宇宙是一个有层次的天体结构系统,太阳是太阳系的中心,不是宇宙的中心,故D错误,符合题意。
故选D。
5. 如图,投壶是中国古代士大夫宴饮时做的一种投掷游戏,也是一种传统礼仪。游戏时,需把箭向壶里投,投中多的为胜。不计空气阻力,下列说法不正确的是( )
A. 在空中飞行的箭所受重力的方向竖直向下
B. 用力将箭投掷出去,说明力能改变物体的运动状态
C. 掷出的箭能在空中飞行是由于受到惯性的作用
D. 壶能静止在水平地面上因为它受平衡力
【答案】C
【解析】
【详解】A.重力的方向总是竖直向下的,在空中飞行的箭所受重力的方向竖直向下,故A正确,不符合题意;
B.用力将箭投掷出去,箭受到力的作用,由静止变为运动,说明力能改变物体的运动状态,故B正确,不符合题意;
C.掷出的箭能在空中飞行是由于箭具有惯性要保持原来的运动状态,但惯性不是力,不能说“受到惯性的作用”,故C错误,符合题意;
D.壶能静止在水平地面上因为它受平衡力,所以处于平衡状态,故D正确,不符合题意。
故选C。
6. 如图所示,水平地面上放置着甲、乙两个外形完全相同的长方体均匀实心物块,各边长关系为a:b:c=3:5:4,两物块的密度关系为2ρ甲=ρ乙,甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2;若将两物块均向右翻转90°,两物块对地面的压强变化量为Δp1和Δp2,则( )
A. p1:p2=2:3,Δp1:Δp2=1:2
B. p1:p2=2:3,Δp2:Δp2=2:1
C. p1:p2=3:2,Δp1:Δp2=1:2
D. p1:p2=3:2,Δp1:Δp2=2:1
【答案】A
【解析】
【详解】已知各边长关系为a:b:c=3:5:4,两物块的密度关系为2ρ甲=ρ乙,物体对水平面的压力等于自身重力,根据
可得
将两物块均向右翻转90°,两物块对地面的压强变化量为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7. 如图所示,甲、乙、丙三个底面积相同但形状不同的轻质容器,分别装有质量相同的A、B、C三种不同液体,下列说法正确的是( )
A. 液体对容器底部的压力:
B. 液体对容器底部的压强:
C. 容器对桌面的压强:
D. 容器对桌面的压力:
【答案】D
【解析】
【详解】AB.三种液体的质量相同,重力相同;甲容器上宽下窄,则液体对容器底部的压力小于液体的重力;乙容器上下粗细相同,则液体对容器底部的压力等于液体的重力;丙容器上窄下宽,则液体对容器底部的压力大于液体的重力,所以液体对容器底部的压力关系为
容器的底面积相同,根据可知,液体对容器底部的压强关系为,故AB错误;
CD.容器对桌面的压力等于容器的重力加上液体的重力,轻质容器忽略容器的质量,液体的质量相等,所受的重力相等,因此容器对桌面的压力
甲、乙、丙三个容器的底面积相同,由可知,容器对桌面的压强:,故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,是用注射器、弹簧测力计等估测大气压的值的装置,下列说法中错误的是( )
A. 该实验选择横截面积小的注射器是因为考虑到学生用的弹簧测力计量程不够大
B. 实验前先将活塞推至注射器筒的底端,是为了排尽筒内的空气
C. 刻度尺测出注射器的全部长度,注射器容积除以,可求出活塞的横截面积
D. 测得的大气压值偏小,可能是因为注射器筒内的空气没有排尽
【答案】C
【解析】
【详解】A.由可知,横截面积越小,产生的压力越小。因学生用的弹簧测力计量程不够大,故实验应选择横截面积小的注射器,故A正确,不符合题意;
B.将活塞推至注射器筒的底端是为了尽量排尽筒内空气,使注射器内接近真空,大气压测量更准确,故B正确,不符合题意;
C.注射器是一个圆柱形容器,实验中通过测量有刻度部分的长度L,再读出针筒的容积V,由得出针筒的横截面积,故C错误,符合题意;
D.注射器筒内的空气没有排尽时,筒内存在气压将活塞向外压,使得拉动注射器的活塞时拉力偏小,测得的大气压值偏小,故D正确,不符合题意。
故选C。
9. 如图所示,一均匀木板AB,B端固定在墙壁的转轴上,木板可在竖直平面内转动,木板下垫一木块C,恰好使木板水平放置。木块C各表面粗糙程度相同,木板和地面的粗糙程度均匀且相同,现用水平力F在水平地面由A端向B端缓慢匀速推动木块C。关于此过程,下列有关说法中正确的是( )
①木块C对木板AB的摩擦力水平向右且大小不变
②木块C下表面所受的摩擦力大于上表面所受的摩擦力
③推力F变大,C对地面的压力变大
④推力F大小不变,推力F的功率保持不变
A. ①④ B. ②③ C. ①② D. ②④
【答案】B
【解析】
【详解】AB为杠杆,B点为支点,木块C对木板的支持力为动力,木板的重力为阻力。用水平力F在水平地面由A端向B端缓慢匀速推动木块C的过程中,阻力和阻力臂不变,动力臂变短,根据杠杆平衡条件,动力即木块C对木板的支持力变大,根据相互作用力条件,木板对木块C的压力变大,则C对地面的压力也变大。木板AB相对于木块C向左运动,则木块C对木板AB的摩擦力水平向右。木块C各表面粗糙程度相同,木板和地面的粗糙程度均匀且相同,所以木板AB与木块C之间接触面的粗糙程度不变,因为木板对木块C的压力变大,所以木块C对木板AB的摩擦力变大;木块C对地面的压力大于木板对木块C的压力,接触面的粗糙程度相同,所以木块C下表面所受的摩擦力大于上表面所受的摩擦力;C对地面的压力变大,则地面对C的摩擦力变大,木板AB对C的摩擦力也变大,因为木块C匀速直线运动,所以推力F等于地面对C的摩擦力与木板AB对C的摩擦力之和,所以推力F变大;木块C匀速直线运动,推力F变大,根据可知推力F的功率变大。故②③正确,①④错误。
故B正确,ACD错误。
故选B。
10. 两个完全相同的烧杯中装入甲、乙两种液体,将A、B两个完全相同的小球放入液体中,现象如图所示,则下列分析正确的是( )
A. 甲、乙两种液体的密度关系ρ甲<ρ乙
B. 两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系p甲<p乙
C. 小球B受到烧杯底部的支持力可能为零
D. 小球A受到的浮力可能小于小球B受到的浮力
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图知,小球A在甲中漂浮,则;小球B在乙中沉底或悬浮,则;由于两个小球完全相同,则,所以,故A错误;
B.由图知,液体的深度相同,且,根据可知,两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系,故B错误;
C.由于小球B在乙中沉底或悬浮,所以当小球B悬浮时,浮力等于重力,小球B受到烧杯底部的支持力为零,故C正确;
D.小球A在甲中漂浮,则;小球B在乙中沉底或悬浮,则;两小球完全相同,质量相等,则,所以A受到的浮力大于或等于B受到的浮力,故D错误。
故选C。
11. 将图甲中AB两个相同的物体从粗糙程度相同的斜面底端匀速拉到顶端,做功情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 斜面可省功且倾斜程度越大,省功越多
B. A受到的拉力等于A受到的摩擦力
C. 对B做的有用功为2J
D. 右侧斜面的机械效率为66.7%
【答案】C
【解析】
【详解】A.斜面可以省力但不能省功,故A错误;
B.物体A受到的拉力、摩擦力和重力,在三个力的作用下做匀速直线运动,所以拉力和摩擦力不相等,故B错误;
C.由图可知,物体A做的有用功为2J,因为物体AB重力相同,上升的高度相同,所以对B做的有用功也相同,即对B做的有用功为2J ,故C正确;
D.已知对B做的有用功为2J,总功为2.5J,右侧斜面的机械效率为80%,故D错误。
故选C。
12. 如图甲所示,建筑工人用滑轮组提升重为285N的水泥桶,动滑轮重为15N,不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重。工人在将水泥桶匀速向上拉的过程中,水泥桶上升的高度h随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
①0~10s内建筑工人对绳的拉力所做的功为800J
②建筑工人对绳的拉力的功率为90W
③0~8s内滑轮组对水泥桶的拉力所做的功为720J
④提升该水泥桶时,此滑轮组的机械效率为95%
A. ①③ B. ②④
C. ②③ D. ②③④
【答案】B
【解析】
【详解】①②从图像可以看出,0~10s内,水泥桶上升的高度为3m,水泥桶匀速上升的速度为
根据滑轮组特点分析可得
解得,拉力为
0~10s内拉力移动的距离为
则0~10s内建筑工人对绳的拉力所做的功为
建筑工人对绳的拉力的功率为
故①错误,②正确;
③0~8s内滑轮组对水泥桶的拉力所做的功为
故③错误;
④提升该水泥桶时,此滑轮组的机械效率为
故④正确。
故选B。
二、填空题(每空1分,共12分)
13. 雨滴在竖直下落的过程中,由于受到重力和阻力的作用,一般要经历加速运动和匀速运动两个阶段,最终落到地面。如果有一滴雨滴所受的重力为,它在某时刻所受的阻力为,此时雨滴所受合力为___________ N,方向___________,雨滴在匀速下落过程中所受阻力为___________ N,方向___________。(假设雨滴在下落过程中质量不变,方向选填“竖直向上”或“竖直向下”)
【答案】 ①. 2×10-4 ②. 竖直向下 ③. 5×10-4 ④. 竖直向上
【解析】
【详解】[1]如果一滴雨滴所受的重力为,它在某时刻所受的阻力为,此时雨滴所受力的合力为
[2]此时雨滴所受合力的方向与重力的方向相同,即竖直向下。
[3]雨滴在匀速下落过程中,所受阻力与重力平衡,故雨滴所受的阻力为
[4]雨滴在匀速下落过程中,阻力方向与重力方向相反,即竖直向上。
14. 小明的父亲买了一个体积为300cm3的球形艺术品,小明用天平测得 此球的质量为240g。把它浸没在水中,放开手后,小球将___________(选填“下沉”“上浮”或“不动”),最终小球静止时,受到的浮力为 ___________N。(,g取10N/kg)
【答案】 ①. 上浮 ②. 2.4
【解析】
【详解】[1]球形艺术品的密度
则,根据浮沉条件可知,把它浸没在水中,放开手后,小球将上浮。
[2]最终小球静止时,小球将漂浮在水面上,受到的浮力为
15. 如图所示,用相同的滑轮安装成甲、乙两种装置,分别匀速提升两个质量相同的物体,绳端在相同时间内移动的距离相等。在提升过程中,若绳端拉力F1:F2=3:2,两物体的速度之比v1:v2=___________,有用功之比W有1:W有2=___________,机械效率之比η1:η2=___________。
【答案】 ①. 2:1 ②. 2:1 ③. 4:3
【解析】
【详解】[1]定滑轮既不省力也不省距离,能改变力的方向;动滑轮能省一半的力,多移动一倍距离,不能改变力的方向。
设物体的质量为m,绳端移动的距离为s,运动时间t,甲图中滑轮为定滑轮,由定滑轮的特点可知物体上升的高度
乙图中滑轮为动滑轮,由动滑轮的特点可知此时物体上升的高度
由可知,在时间一定时,速度与路程成正比,故物体的速度之比
[2]有用功是克服物体重力所做的功,物体质量相等,所以重力相等,故有用功之比
[3]总功之比
机械效率之比
16. 某商场的自动扶梯在电动机的带动下匀速上升。某次扶梯承载20人从商场一楼到二楼(高度为3m),用时6s,若20人总重1.2×104N,扶梯的机械效率为80%,则该过程中,扶梯对人做的有用功为___________J,扶梯电动机的输出功率为___________W。当到达二楼时,乘客不断减少,此时扶梯的机械效率将___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. ②. 7500 ③. 变小
【解析】
【详解】[1]扶梯对人做的有用功为克服重力所做的功
[2]电动机做的总功
电动机的输出功率
[3]当乘客减少时,在升高的高度相同的情况下,有用功减少,而克服扶梯自身重力所做的额外功不变,有用功在总功中所占的比例减小,因此机械效率会变小。
三、作图题(每小题3分,共6分)
17. 如图,一个用细线拴住的乒乓球在水中保持静止,画出乒乓球所受拉力和浮力的示意图。
【答案】
【解析】
【详解】乒乓球在水中受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力,竖直向下的拉力,在三个力的作用下处于平衡状态,有,所以乒乓球受到的浮力大于拉力,方向竖直向上,由此作出拉力与浮力的示意图,作用点均在乒乓球的重心,如图所示:
18. 如图,用棒提升重物,画出B点位置所用最小力F1和阻力F2的力臂l2。
【答案】
【解析】
【详解】根据杠杆平衡的条件(动力×动力臂 = 阻力×阻力臂),当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小。分析图片中的杠杆,可知杠杆的支点是棒与墙的连接点(图中左侧固定点),根据“动力臂越长,动力越小”,连接支点与B点的线段就是最长的动力臂 l1 ,过B点作动力臂l1的垂线,方向向上(因为要提升重物,力的方向应使棒绕支点转动提升重物),即为最小力F1;阻力F2是重物对棒的拉力,方向竖直向下,从支点向阻力F2的作用线作垂线,垂线段的长度就是阻力臂,如下图所示:
四、实验探究题(每空2分,共30分)
19. 小明利用若干个钩码(每个质量为50g)和弹簧测力计,探究杠杆的平衡条件。
(1)如图甲所示静止的杠杆处于___________状态(选填“平衡”或“非平衡”);
(2)调平后小明进行图乙实验,在A处挂了4个钩码,为使杠杆重新平衡,他应在B点挂___________相同的钩码;
(3)在图丙实验中,改用弹簧测力计拉杠杆,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计的示数为3.0N时,该拉力的作用点可能是___________点(多选,填“B”“C”“D”或“E”);
(4)如图丁,在杠杆左侧挂一质量不计的小桶,装满水,测力计示数为0.8N时,杠杆平衡,水的质量为___________g,保持小桶和弹簧测力计的位置不变,改装满另一种液体时,测力计示数变为1N,这种液体的密度为___________g/cm3(g取10N/kg)
【答案】(1)平衡 (2)6
(3)B、C、E (4) ①. 100 ②. 1.25
【解析】
【小问1详解】
当杠杆静止或者匀速转动时处于平衡状态,图甲中杠杆静止,处于平衡状态。
【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,根据杠杆的平衡条件可得
解得n=6,则需在B点挂6个钩码。
【小问3详解】
每个钩码质量为50g,根据杠杆的平衡条件可得
解得,拉力作用在C点竖直向上拉,力臂为2L;拉力作用在B点竖直向下拉,力臂为2L;拉力作用在E点倾斜向下拉,力臂也可以为2L;拉力作用在D点时力臂一定小于2L,所以该拉力的作用点可能是B、C、E点。
【小问4详解】
[1][2]由杠杆平衡条件可得
水的重力
水的质量
小桶的容积为
保持小桶和弹簧测力计的位置不变,改装满另一种液体时,测力计示数变为1N,由杠杆平衡条件可得
液体的重力
液体的质量为
这种液体的密度为
20. 小宁“探究影响浮力大小的因素”的实验过程如图所示,图中带有盖子的圆筒可以密封,圆筒中可以添加砝码(每个砝码重为1N)。
(1)通过比较图a和c,圆筒浸没在水中受到的浮力为___________N;通过比较图b和c,可知:物体所受浮力的大小与___________有关;通过比较图c和d,可知:物体所受浮力的大小与物体___________无关;
(2)小宁对a、b、c、d四个步骤进行了观察研究,能正确反映弹簧测力计的示数F和金属块下表面在水中的深度h关系的图象是如图中___________;(填写A、B、C、D序号,金属块未接触容器底)
A. B.
C. D.
(3)通过比较图c和e,发现浮力的大小与液体密度有关。小宁受启发利用圆筒自制一个如图所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计底部的距离;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到密度计底部的距离,则此溶液的密度___________。
【答案】(1) ①. 0.6 ②. 物体浸入液体的体积 ③. 物体重力
(2)D (3)1.2
【解析】
【小问1详解】
[1]图a中弹簧测力计分度值为0.1N,示数为1.4N,即放入一个砝码的圆筒重力为1.4N。图c中圆筒浸没在水中时,测力计示数为0.8N,根据称重法,圆筒浸没在水中受到的浮力为
[2]比较图b和c,只有物体排开液体的体积不同,测力计示数不同,由称重法可知物体受到的浮力不同,故可以得出:物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
[3]图d中,测力计示数为1.8N,则受到的浮力为
所以图c和d中浮力相等,只有物体的重力不同,说明物体所受浮力的大小与物体重力大小无关。
【小问2详解】
金属块下表面在水中的深度h越大,金属块浸没液体中的深度越大,则排开液体的体积越大,根据可得,金属块受到的浮力越大,则弹簧测力计的示数越小,当金属块完全浸没在液体中时,浮力不变,则弹簧测力计的示数不变,则弹簧测力计的示数F随着金属块下表面在水中的深度h的增大先减小后不变,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
【小问3详解】
密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变,则,即
若圆筒底面积为S,则
此溶液的密度为
21. 许多实验器材在物理的探究实验中多次实验,斜面就是其中之一,但用法不尽相同。请完成下列利用斜面进行实验的有关内容。
(1)甲实验中,为了便于测量小车在斜面上的运动时间,应使斜面保持___________(选填“较大”或“较小”)的坡度;
(2)乙实验,让小车从斜面的同一高度由静止下滑从而使小车到达水平面时的___________相同,根据实验现象合理推测,如果水平面上阻力为零,小车将保持___________状态;
(3)实验丙,若将物体A从斜面的不同高度由静止释放撞击同一木块,探究的是物体动能的大小与速度的关系,用___________显示物体A动能的大小;
(4)丁实验,物体重为4.5N,斜面长1.2m、高0.3m。用弹簧测力计沿斜面拉物体到高处,实验中弹簧测力计示数如图所示,则所测斜面的机械效率为___________。
【答案】(1)较小 (2) ①. 速度 ②. 匀速直线运动
(3)木块在水平面上滑行的距离
(4)45%
【解析】
【小问1详解】
斜面的倾角越小,小车的运动时间越长,为便于测量小车的运动时间,实验中,斜面应保持较小坡度。
【小问2详解】
[1]探究阻力对物体运动的影响,让小车从斜面的同一高度由静止下滑是为了控制小车到达水平面时的速度相等。
[2]如果水平面上阻力为零,小车的运动状态将保持不变,也将以到达水平面时的速度一直做匀速直线运动下去。
【小问3详解】
实验丙,若将物体A从斜面的不同高度由静止释放撞击同一木块,物体A到达水平面的速度不同,同一个物体A,质量一定,探究的是物体动能的大小与速度的关系,实验用转换法将物体的动能大小转换为木块移动的距离长度来显示。
【小问4详解】
图中弹簧测力计的分度值为0.1N,读数为2.5N;有用功为
拉力F对物体做的总功为
则斜面的机械效率
五、计算题(每小题8分,共16分)
22. 如图甲所示,工人用滑轮组运送货物,滑轮组的机械效率随物重变化的图像如图乙所示,10s内将重500N的物体匀速提升2m,不计绳重和摩擦。求:
(1)拉力做功的功率;
(2)此时该滑轮组的机械效率(保留一位小数)。
【答案】(1)
120W (2)
83.3%
【解析】
【小问1详解】
由图甲可知,该滑轮组由3段绳子承担物重和动滑轮重,即n=3,由图乙可知,当物重G1=400N时,滑轮组的机械效率η1=80%,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为
将G1=400N,η1=80%代入上式,可得
解得动滑轮的重力 G动 = 100N。
当提升G2=500N的物体时,绳子自由端的拉力为
绳子自由端移动的距离为s=nh=3×2m=6m
拉力做的总功为W总=Fs=200N×6m=1200J
拉力做功的功率为
【小问2详解】
当提升500N的物体时,所做的有用功为W有用=G2h=500N×2m=1000J
此时滑轮组的机械效率为
23. 某水下探测器的质量为,这个探测器底面有一个面积为的观测窗口。完成探测任务后探测器将漂浮在水面上,由起重装置将其匀速竖直吊离水面。起重装置起吊拉力的功率P随时间变化的图像如图所示,其中,,g取,问:
(1)该探测器的重力为多大?
(2)该探测器的观测窗口在水下深度处时,所承受的水的压力有多大?
(3)在时刻该探测器排开水的体积为多大?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
该探测器的重力
【小问2详解】
该探测器的观测窗口在水下深度处受到的压强
由可得,观测窗口所承受的水的压力
【小问3详解】
由图像可知,时刻探测器恰好离开水面。因探测器离开水面匀速竖直向上运动时处于平衡状态,受到的拉力和自身的重力是一对平衡力,所以起重装置起吊的拉力
起重装置拉力的功率
由可得,时刻起重装置拉力的功率
时刻起重装置的拉力
在时刻该探测器受到的浮力
由可得,在时刻该探测器排开水的体积
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