摘要:
**基本信息**
以生活与科技情境为载体,覆盖力学核心知识点,注重概念应用与综合计算,强化物理观念与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|力与运动|1,12,29|情境作图+概念辨析|从力的作用效果到平衡条件,构建运动与力的关系|
|压强浮力|6,8,20,25|生活应用+计算分析|压强公式→浮力原理→密度综合,形成逻辑链条|
|简单机械|7,9,26,27|杠杆平衡+机械效率|从定/动滑轮特点到滑轮组计算,体现模型建构|
|功和能|2,4,11,23|能量转化+功率计算|功的定义→机械能转化→效率分析,强化能量观念|
内容正文:
期末冲刺卷(综合题30道)
1.如图是运动会的射箭比赛场景,射箭运动员用力拉弓弦时,弓弦被手拉弯,说明力可以改变物体的___________,施力物体是___________。松手后,箭被射出,说明力可以改变物体的___________。请画出运动员左手受到的力的示意图___________。
2.跳台滑雪运动中,运动员从助滑开始,直到下落至着陆坡的运动过程中经过了各个不同的位置,如图所示,不考虑空气阻力和摩擦。
(1)在A到B的过程中,运动员所受的重力做功,使_______能转变为_______能;
(2)运动员克服自身重力做功,使其重力势能增加的阶段是:_______
①AB段 ②BC段 ③CD段 ④DE段
(3)下列说法正确的是:( )
A.在DE段运动员不受力的作用,仅仅依靠惯性运动;
B.在BC段,运动员受到重力和轨道施加的弹力作用,此弹力不做功;
C.运动员在D点的速度为零
D.从A到E的全过程中,重力势能一直减少,动能不断增加。
3.冰壶又称掷冰壶,冰上溜石,是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目。玩冰壶,首先要有“三大件”:冰壶、冰壶鞋和冰壶刷。
(1)一个冰壶受到重力大约为180牛,冰壶在冰面上水平向右滑行,受到20牛的摩擦力,请在图中画出冰壶对冰面压力的示意图;
(2)冰壶运动员的两只鞋底不同,右脚穿的“蹬冰鞋”摩擦力大,左脚穿的“滑行鞋”摩擦力小,则鞋底有更深的花纹的是________脚(选填“左”或“右”)。如图所示,在AB过程中,投手用水平方向的力推冰壶,使冰壶在粗糙程度相同的水平冰面上做匀速直线运动,人对冰壶的推力________冰面对冰壶的摩擦力;撤去推力,冰壶在BC过程中所受摩擦力________(选填“变大”、“变小”或“不变”);在CD过程中,队友刷冰使之熔化形成水膜,从而________摩擦。
4.阅读下面材料,回答问题。
《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作,书中记载着大量的古代农业机械,其中一段这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一顷于视内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧。”如图甲为文中记载的筒车,图乙为筒车的简化示意图。
(1)筒车工作时是把水的____能转化为____能;
(2)取水筒的容积越大,筒车旋转一周提升的水就越多,那么对进入接水槽的水所做的功越___;当水流变湍急后,筒车提升水的功率会变___;
(3)若接水槽离取水处高4m,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次可取水4 kg,筒车旋转一周所用时间为60s,水流冲击筒车的总功率为40W,筒车旋转一周取水的机械效率为__。(接水槽离倒水处的高度忽略不计,g取10N/kg)
5.“玉兔二号”月球车在月球背面留下属于中国的第一道印记。登月前,在水平地面上进行测试,月球车的质量为135kg,车轮与地面接触的总面积为;
(1)测试时,月球车对水平地面的压强;
(2)登月后,月球车在月球上的质量是否发生变化?简述理由。
6.如图为某学校专用校车,车的总质量为5×103kg,车轮胎与地面的总接触面积为2×103cm2,这辆校车以20m/s的速度在一段平直公路上匀速行驶5min,所受阻力约为车重的0.2倍,试求:
(1)若以20m/s的速度匀速通过该路段,汽车的牵引力是多少?
(2)若某段路面最大承受压强为2.6×105Pa,则该校车还可最大装载多少t的货物?
7.使用定滑轮可以______,使用动滑轮可以______。如图甲、乙两个滑轮组,______(选填“甲”或“乙”)滑轮组更省力,两个滑轮组绳子之间的摩擦力忽略不计,动滑轮均重10N,如果物体A重50N,则______N,如果物体B重80N,则______N,如果,则物体B的重力为______。
8.如图所示,小梦和所穿滑雪板的总重力与小明的重力相同,小明陷入雪中,而小梦却未陷入。请回答下列问题:
(1)小梦的滑雪板对雪地的压力______ (选填“大于”“小于”或“等于”)小明对雪地的压力。小梦的滑雪板对雪地的压强______ (选填“大于”“小于”或“等于”)小明对雪地的压强;
(2)若小梦的质量为50kg,每块滑雪板质量为0.5kg、滑雪板长1.5m、宽10cm。人站在滑雪板上时,滑雪板对雪地的压力为多少______?
(3)滑雪板对雪地的压强为多少______?(g取10N/kg)
9.图甲是某居民楼前的无障碍通道,一位中年人正用轮椅推着他年迈的母亲缓缓上行,图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大小,小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。(g取10N/kg)
(1)使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐,正确测量B点高度,结果如图乙为___________cm;
(2)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象,进行了如下操作:
①正确使用弹簧测力计,测出小车重为2.0N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置并___________,然后沿斜面方向匀速拉动小车,如图乙所示,弹簧测力计示数为0.3N;
③计算出将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为___________J;利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率为___________;
(3)在小车上逐渐添加重物,测出小车的总重G,测出沿斜面匀速拉动小车需要的力,计算出拉小车从A点到B点所做的功;计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功。以功为纵坐标,以小车总重为横坐标,建立平面直角坐标系,作出和与小车总重G的关系图像,分别如图丙中的线段a和b;
①由图像可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重___________(选填“有关”或“无关”);
②若这位母亲的质量为56kg,所坐的轮椅质量为20kg,则中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,力的大小为___________N。
10.三峡大坝是三峡水电站的主体工程,也是当今世界上最大的水利枢纽建筑之一。三峡船闸首级人字闸门每扇门高约40m,宽约20m,如果平放在地面上,有两个篮球场大。倘若水压在闸门上,即使有10万人每人都用1000N的力来顶着门,也挡不住水的压力,为此,三峡船闸的闸门足有3m厚,被誉为“天下第一门”。假设当船闸内水位差达到最大时,门外水的深度为30m,门内水的深度为5m(g取10N/kg,)。求:
(1)三峡船闸是一项非常巨大的工程,其基本原理是_______;
(2)门外水对门底部的压强是多少_______?
(3)门内外水对门底部的压强差是多少_______?
11.2021年6月17日9时22分,搭载神舟十二号载人飞船的长征二号运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火发射,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,成功与天和核心舱对接,标志着中国人首次进入自己的空间站。之后,天和核心舱沿椭圆轨道环绕地球运行,只有动能和势能的相互转化,因此机械能守恒。
(1)载人飞船随火箭升空10min后距离地球约200km,则它的平均速度约 ___________km/h;
(2)特制的太空专用笔从地球带入空间站,笔的惯性 ___________(填“变大”“变小”或“不变”);
(3)天和核心舱沿椭圆轨道从远地点向近地点运动的过程中,其动能 ___________(填“减小”、“增大”或“不变”)。
12.周末小钱帮爸爸搬装修用的大理石板材。
(1)如图所示,将一块板材放在水平地面上,画出地面受到的压力;
(2)当板材平放在水平地面上时,它对地面的压力( )自身的重力;
A.大于 B.等于 C.小于
(3)若将其由平放改为竖放,板材对地面的压力将( )
A.变大 B.变小 C.不变
(4)若将其由平放改为竖放,板材对地面的压强将( )
A.变大 B.变小 C.不变
(5)若将该板材放在门口斜坡上,如图所示,板材对斜坡的压力方向为______(选填“A”“B”“C”或“D”),在此压力作用下发生形变的是______(选填“板材”或“斜坡”)。
13.弹簧凭借其弹性特性,从微小电子元件到大型机械系统,弹簧的应用无处不在。在日常生活、工业生产和科技领域都扮演着重要角色。弹簧的特点就是在拉伸或压缩时都要产生反抗外力作用的弹力,而且形变越大,产生的弹力越大;一旦外力消失,形变也消失。物理学家胡克研究得出结论:在弹性限度内,弹簧的形变量与它受到的拉力(或压力)成正比。弹簧基于其弹性变形的特性,主要有测量、缓冲减震、储能与释放、复位功能、控制运动等功能。弹簧在生产和生活中有许多应用,如弹簧测力计、玩具里的弹簧发条、健身器材的拉力器等。
(1)胡克的结论是___________,使用弹簧测力计时注意不能超过它的量程,是为了避免超过弹簧的___________。
(2)如图是小明研究弹簧长度与所受拉力大小关系时记录数据的表格,分析数据可知弹簧原长度是___________cm,空格中的数据是___________N。请你根据表格中的数据,写出弹簧伸长量ΔL与它受到的拉力F的关系式___________。
钩码重/N
0
0.5
1.0
2.0
2.5
弹簧长度/cm
5
6
7
8
9
10
(3)再列举一个应用弹簧的实例:___________(与文中实例不同)。
14.如图所示,李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央,对此过程的分析,下列说法正确的是 ( )
A.重力对文具盒做了功
B.摩擦力变大
C.文具盒对桌面的压强变大
D.推力F对文具盒做了功
理由______。
15.小华同学参观现代养鸡场时,发现养鸡场里的家禽自动喂水器如图所示.他认为其中包含了许多物理知识,请你说出两条:
①___________________________________② ___________________________________
16.世界杯历史上第一座可完全拆解、可再利用的体育场“974球场”,由974个“中国造”的集装箱拼装而成。如图所示是吊起集装箱及吊车滑轮组的简化图。现将质量为的集装箱匀速提升4m,用时8s,钢丝绳拉力F的功率为,g取。求:
(1)滑轮A的作用是___________ ;
(2)钢丝绳拉力F所做的有用功;___________
(3)滑轮组的机械效率。___________
17.如图所示,天问一号2021年5月15日成功着陆于火星(Mars)乌托邦平原南部预选着陆区,中国首次火星探测任务取得圆满成功。探测器着陆火星表面是一个艰巨的挑战,需在7分钟内,使探测器的时速降至0.主要通过四个阶段来减速。第一阶段气动减速;第二阶段降落伞减速;第三阶段动力减速,探测器反推发动机点火工作,速度减至3.6m/s;第四阶段着陆缓冲,将探测器悬停在空中,对火星表面观察,寻找合适的位置着陆。当探测器到达火星后,放出“祝融号”巡视车,车上面携带了大量的仪器,例如天线、导航相机、反射镜、太阳能帆板电池等等,完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作,为下一步探测打好基础。
(1)大家仔细观察,你会发现“祝融号”巡视车的轮子都采用宽大的履带式,请你从物理学角度说明原因。
(2)请你说出上述短文叙述中,一个与物理知识相关的设计,并说出这样设计的原因、原理或者作用。
18.小明了解到深圳一家科技公司推出了一款背包飞行器,以下是相关简介,请回答问题:
(一)光启马丁飞行包——让你变身“钢铁侠”
光启马丁飞行包是一款单人背包式飞行器,空重为200kg,它由汽油发动机提供动力,带动两个扇形螺旋桨转动,飞行员通过操纵改变螺旋桨的方向、转速,实现进退、上下、左右及俯仰飞行,它的工作原理是利用相互作用力。
该飞行器采用了无人飞行控制系统、零空速悬停技术,即在空中双手松开操纵杆之后,飞行器就会在空中悬停,等待下一步操作。
该飞行包的最大飞行高度1000米,飞行速度为74km/h,载重120公斤,续航时间30分钟。
(1)以下所示的飞行器中,与背包飞行器原理相同的是______。
A.孔明灯 B.直升机 C.风筝 D.飞艇
(2)某次飞行测试时,总质量为320kg的飞行器悬停在空中,则此时飞行器提供的升力为______N。(g取10N/kg)
(二)降落系统的设计与实践
该飞行器的驾驶舱可以在撞击时保护飞行员的安全,还配备了弹射降落伞系统。如果遇到特殊情况,飞行器无法正常降落时,可以关闭动力源,同时打开降落伞,利用空气阻力减小下降速度,从而避免驾驶者快速落地造成伤害。为了给飞行器设计面积合适的降落伞,研究人员对降落伞所受阻力与降落伞的伞面面积、下落速度之间的关系进行了探究,他们分别将伞面面积和总重不同的圆形降落伞,从高处下落,测出最终匀速下落时的速度(即收尾速度),实验结果如表所示:
伞面面积:S(m2)
0.2
0.2
0.4
0.6
伞和物总重:G(N)
1.6
3.6
12.8
4.8
收尾速度:(m/s)
2
3
4
2
收尾速度的平方:(m2/s2)
4
9
16
4
(3)分析表中的数据可知:当伞面面积一定时,降落伞所受的空气阻力与______(选填“收尾速度”或“收尾速度的平方”)成正比。
(4)综合分析表中的数据,可以得出降落伞所受的空气阻力与伞面面积、收尾速度的关系是:______(用S、表示),按总质量320kg计算,要使该飞行器的收尾速度不超过5m/s,则降落伞的面积至少为______m2。
19.将如图乙所示的平底薄壁直圆筒状的空杯,放在如图甲的饮料机的水平杯座上接饮料。杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图像如图丙所示,饮料机饮料出口的横截面积S1=0.8×10-4m2,饮料流出速度v=0.5m/s,杯深H=0.1m,杯底面积S2=3×10-3m2。则:(g=10N/kg)
(1)该饮料杯的质量为______kg;
(2)该饮料的密度为______kg/m3;
(3)饮料装满杯子,需要多少______秒。
20.学习了跨学科实践《潜艇》后,小华同学了解到如图甲所示是某核潜艇,下潜深度可达到350m,完全下潜到海面下的排水量为,已知:,g取10N/kg。不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成
B.核潜艇是通过改变自身体积实现浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下,潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层,此时海水密度突然变小,将会给核潜艇带来安全隐患,为确保安全,应立即采取的措施是______。
(3)核潜艇所受的海水阻力与航速的平方的关系如图乙所示,当核潜艇航速为8m/s时,核潜艇所受的海水阻力为______N。
(4)核潜艇浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为,此时核潜艇的总重力是______N。
21.阅读短文,回答下列问题。
小孔大用
中学生常用的中性笔笔帽上的小孔是出于保护青少年的安全,确保如果有人误吞笔帽时仍有空间进行呼吸,因此也被称为“救命孔”(如图甲、乙)。国家因此制定了相关标准,书写笔、记号笔、修正笔和水彩笔的笔帽应符合下列3条规定中的至少一条:1:笔帽尺寸足够大。2:笔帽上需要有一个横截面积至少为××平方毫米的通气小孔。3:笔帽上的小孔最小通气量为1.36×10﹣4m3/s。
(1)中性笔握手的位置上有一层橡胶是为了 _______ (选填“增大”或“减小”)笔与手之间的摩擦,笔尖滚珠与纸面之间的摩擦是 _______ (选填“滑动”“滚动”或“静”)摩擦;
(2)医学上抢救气管异物堵塞的标准方法是:急救者从背后环抱患者,用力向患者上腹部施压,从而排出异物,这种方法被称为“生命的拥抱”。此法的科学原理是:一定温度下,一定质量的气体体积变小时,压强 _______ (选填“增大”或“减小”);
(3)中性笔笔帽上的小孔会使笔帽内外的气压 _______ (选填“相同”或“不同”),摘笔帽时更容易;若不小心吸入笔帽,人体在用力吸气时通过该笔帽通气孔的气体平均流速可达20m/s。为确保生命安全,人体与外界通气量要达到国标要求的最小通气量,则通气孔的横截面积至少为 ________ mm2;
(4)若不小心将没有通气孔的笔帽吸入气管,由于气管堵塞导致肺内气压比外界小,若医生至少需要1N的力作用在笔帽上才能将笔帽取出。笔帽的横截面积约为0.8×10﹣4m2,则此时肺内气压大约是 _____________ Pa。(外界气压p0=1.0×105Pa)
22.中国自行研制的“新光华”号半潜船,堪称海上“大力神叉车”,它的甲板面积,有两个足球场那么大。甲板与水面相平时,排开水的质量达10万吨。它通过本身压载水的调整,把巨大的甲板潜入水中,再用拖轮将所要承运的超大货物(如钻井平台、舰船、甚至航母)拖行到“新光华”甲板正上方,定位后,用压缩空气将压载水舱里的水排出一部分,船身变轻,甲板上浮,将货物托起。
(1)当“新光华”半潜船船身从最大潜深上升至甲板与海平面相平的过程中,船身底部所受水的压强________。(选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)当“新光华”半潜船在水面上做匀速直线运动时,水平推进器提供的动力为3×106N时,总输出功率达到24000kW。
①求“新光华”航行速度________。
②求“新光华”航行2h通过的距离________。
(3)图乙是“新光华”半潜船正在进行跨海大桥的工程建设。整体桥梁ABC质量为m,重心O位于跨度为80m的两个桥墩的中点。此时甲板上的托举塔顶端P刚好接触桥梁,且PD=20m。当压载水舱里的水再排出6×103m3时,桥梁的一端刚好离开桥墩D,求桥梁ABC质量m为多少________?
23.自行车是我们熟悉的交通工具。
(1)当人骑自行车下坡时,速度越来越快,是由于下坡时人与自行车的__________能转化为_______能;
(2)某人骑自行车在平直水平路面上以5m/s的速度匀速行驶,自行车所受阻力为14N,在10s内自行车克服阻力做的功为______J,功率为______W;
(3)自行车的车把相当于轮轴,是一个_________(选填“省力”或“费力”)机械。如图是自行车手闸示意图,当图中手对车闸的作用力F=12N时,刹车拉线受到力的大小为______N。
24.阅读下面短文,回答问题
失重现象
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物处于静止和匀速下降,再让其加速下降,同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同——就等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然间减小了。
老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面压力就小于人受到的重力”,小勇在老师指导下到电梯内做失重实验,如图甲。他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台。如图乙所示。在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,描绘出了体重秤的示数随时间t的变化图像如图丙所示(已知小勇的实际质量为60kg,g取10N/kg)。
课后小勇和同学们查资料还了解到;当电梯更快向下加速时,体重秤的示数为零,即说明他对体重秤的压力为零,我们称这种现象为完全失重现象。失重状态下的航天员曾试着将身体悬浮在空间,用双臂向前划和向上滑,结果不像在水中那样前进和上浮,而是一动也没动。这是因为身体没有接触外界物体,没有反推力,所以人不会动。
(1)根据图丙分析,小勇在___________段时间内处于失重状态(选填“”,“”,“”)此时他对秤台的压力是___________N,小勇处于失重状态时,秤台对小勇的支持力与小勇的重力___________(填“是”或“不是”)一对平衡力;
(2)物体处于完全失重状态,是指物体___________(选填序号:①质量为零②重力为零③受到的支持力或拉力为零)。
25.两个相同的烧杯如图所示,甲杯盛盐水(液面未画出),乙杯盛水,两杯杯底受到的液体压强相等(已知:ρ水=1.0×103kg/m3,且ρ盐水>ρ水,g=10N/kg)。
(1)画出甲杯内液面的大致位置______;
(2)乙杯水深度为0.2m,则乙杯杯底受到水的压强为______Pa;
(3)如果往甲杯加入水,请分析甲杯底受到的液体压力大小的变化______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
26.图(a)是利用桔槔在井中汲水的情境。图(b)是桔槔的杠杆模型,其中长长。
(1)若空水桶重为,石头重为。要使杠杆在水平位置静止,则人至少要对系水桶的绳子施加多大的力?
(2)若水桶装满水后的总重为,石头重为,则把装水后的水桶从水井中拉起时,人需要给绳子向上的拉力吗?若无需拉力,请分析说明;若需要拉力,请计算拉力大小。
27.为了防止小麦被虫蛀,需要把小麦运到二楼顶的平台上进行晾晒,为了节时省力小华设计了如图所示的滑轮组装置,将一袋装有质量为小麦的袋子匀速拉到二楼顶的平台上进行晾晒,用时,已知每层楼房高度均为,滑轮A、B、C的重力分别为30N、15N、15N,(不计绳重、袋子重和摩擦,g取)。
(1)该滑轮组的优点是既可以__________,又可以改变__________。
(2)小华拉力的功率为多少________?
(3)该滑轮组的机械效率是多少_______?(百分号前保留一位小数)
28.小明同学利用一根木筷、物体M、托盘和烧杯自制简易密度秤,主要制作步骤如下:
①如图所示,将烧杯放入A端的盘中,改变物体M悬挂点的位置至B,使木筷在水平位置静止;
②在A端的烧杯内注入体积为V0的水,改变物体M悬挂点的位置至C,使木筷在水平位置再次静止,在C点标注水的密度值为1.0g/cm3;
③在A端的烧杯内注入体积为V0的其它液体,重复步骤②,在密度秤上标注刻度。
(1)从制作的步骤上分析,小明制作密度秤的原理是______。
(2)B点所标密度值为______;要在该密度秤上标出密度为0.5g/cm3的刻度线,则所标刻度线______(选填“在”或“不在”)BC的中间位置。
(3)小明发现他所制成的密度秤相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度秤测量液体密度时误差较大,请你设计一种改进方案______。
(4)小明最终所制成的密度秤,OA的长度为5cm,OB的长度为4cm,OD的长度为24cm,每次测量时在A端烧杯内均倒入体积为100cm3的液体,该密度秤所能测量的液体的最大密度为2g/cm3,则物体M的质量为多少?______
29.质量为2千克的物块置于水平地面上,在水平拉力F的作用下向右沿直线运动,如图所示,已知拉力F拉的大小为8牛。()
(1)求物块受到的重力G。
(2)若物块受到水平方向的合力大小为3N,方向水平向右,求物体受到的滑动摩擦力Ff的大小,并在图中画出滑动摩擦力Ff的力的示意图。
(3)为使物块能沿水平方向做匀速直线运动,小明和同学讨论之后得到以下几种方案:
A.增加一个水平向左的拉力F0
B.沿水平方向切去物块的一部分
C.增加地面的粗糙程度
以上方案中可行的操作是_________,请选出所有可能的选项,并针对可能的方案,写出选择的理由:_________。
(4)若将拉力撤去,物块会做减速运动,最后停下来。小明认为这是因为物块失去了拉力,所以才会慢慢停下来。你_________小明同学的观点(选填“同意”或“不同意”),理由是:_________。
30.如图甲所示,蓝鲸1号是我国研制的世界最先进的深水半潜式钻井平台。某同学制作了蓝鲸1号的模型,如图乙所示。该模型底部有2个相同的长方体浮箱,每个浮箱底面积为,高10cm,每个浮箱内有体积为的空心部分,可装液体。两个浮箱上共有4根相同的均匀长方体立柱,每根立柱的横截面积为,高30cm,每根立柱内有体积为的空心部分,可装液体。整个模型空重60N。该同学将该模型的2个浮箱全部装满水,放入底面积为的薄壁柱形容器中,如图丙所示,模型底部通过4根相同的轻质细绳均匀固定在容器底部,使其保持竖立,此时细绳刚好被拉直。请回答下列问题:(g取,,)
(1)当2个浮箱全部装满水时,整个模型的总重为多少?
(2)在图丙的基础上,将每根立柱装满酒精,再将浮箱中的水全部排到容器中,最终,每根绳子的拉力为多大?
(3)蓝鲸1号在执行工作任务时,向浮箱和立柱内注入压载水,浮箱和立柱下沉。浮箱只淹没在海中某一水深处,平台呈半潜状态。作业完成后,排出浮箱和立柱内的水,平台浮起。请写出一种与蓝鲸1号下沉和上浮原理相同的实例。
(4)蓝鲸1号是自航式半潜式钻井平台。当它从东海启程驶往南海作业点的过程中,它受到的浮力如何变化,为什么?它从东海驶入南海是将略上浮还是略下沉,为什么?(已知东海海水的密度大于南海海水的密度,蓝鲸1号的质量不变)
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参考答案
1. 形状 手/右手 运动状态
【详解】[1][2][3]力的作用效果有:改变物体的形状、改变物体的运动状态。用力拉弓弦时,弓弦被手拉弯,形状发生了改变,说明力可以改变物体的形状。弓弦被手拉弯,所以使弓弦变弯的力的施力物体是手(右手)。松手后,箭被射出,箭由静止变运动,运动状态发生了改变,说明力可以改变物体的运动状态。
[4]运动员左手将弓往前推,由于物体间力的作用是相互的,弓对手有向后的拉力,如图所示:
2.(1) 重力势能 动能
(2)②③
(3)B
【详解】(1)运动员由位置A到B的运动过程中是由高处向低处运动,运动员的质量不变,高度变小,速度变大,若不考虑摩擦和空气阻力,运动员所受的重力做功,使重力势能转化为动能。
(2)运动员由位置B到C和位置C到D的运动过程中是由低处向高处运动,克服重力做功,动能转化为重力势能,在这两个阶段重力势能增加,故选②③。
(3)A.在DE段运动员受重力作用,故A错误;
B.在BC段,运动员受到重力和轨道施加的弹力作用,此弹力始终与运动员运动方向垂直,所以弹力不做功,故B正确
C.运动员在D点有水平速度,故C错误;
D.A到E的全过程中,运动员质量不变,高度有升有降,所以重力势能不是一直减少,速度有时变大有时变小,动能也是有增有减,故D错误。
故选B。
3.(1)
(2) 右 等于 不变 减小
【详解】(1)冰壶对冰面压力垂直于冰面向下,大小等于冰壶的重力,作用点在接触面的中心,据此作图。
(2)因为“蹬冰鞋”摩擦力大,“滑行鞋”摩擦力小,而花纹越深,接触面越粗糙,摩擦力越大,所以鞋底有更深花纹的是右脚。
冰壶在粗糙程度相同的水平冰面上做匀速直线运动,处于平衡状态,水平方向上受到人对冰壶的推力和冰面对冰壶的摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相等,所以人对冰壶的推力等于冰面对冰壶的摩擦力。
撤去推力,冰壶在BC过程中,压力大小和接触面的粗糙程度都不变,根据影响滑动摩擦力大小的因素可知,所受摩擦力不变。在CD过程中,队友刷冰使之熔化形成水膜,使接触面分离,从而减小摩擦。
4.(1) 动 重力势
(2) 多 大
(3)80%
【详解】(1)[1][2]筒车工作时,消耗水的动能,将水提升到高处,是把水的动能转化为重力势能。
(2)[1]取水筒的容积越大,筒车旋转一周提升的水就越多,提升水的重力越大,由可知,对进入接水槽的水所做的功越多。
[2]当水流变湍急后,筒车旋转一周的时间变短,功的大小不变,由可知,筒车提升水的功率会变大。
(3)水流取水一次做的总功
将水举到高处对水做的有用功
筒车旋转一周取水的机械效率
5.(1)
(2)不变,因为质量是物体本身的性质,与位置无关
【详解】(1)测试时,月球车对水平地面的压力
F=G=mg=135kg×10N/kg=1350N
月球车对水平地面的压强
(2)由于质量是物体的性质,质量的大小与物体的位置无关,所以月球车登月后,月球车在月球上的质量不发生变化。
6.(1)
(2)
【详解】(1)校车以的速度匀速行驶时处于平衡状态,牵引力和受到的阻力是一对平衡力,二力大小相等,汽车的牵引力等于受到的阻力,因此汽车的牵引力是
(2)已知小车的总质量为,某段路面最大承受压强为,由压强公式可得,地面能承受的最大压力为
由可得,地面能承受的最大质量为
则该校车还可最大装载货物质量为
7. 改变力的方向 省力 乙 30 30 290N
【详解】[1]定滑轮是等臂杠杆,不能省力,但可以改变力的方向。
[2]动滑轮是省力杠杆,可以省力。
[3]由图可知,甲受力绳子股数为2,拉力等于滑轮和物体总重的二分之一;乙的受力绳子股数为3,拉力等于滑轮和物体总重的三分之一,所以乙更省力。
[4]甲中拉力大小为
[5]乙中拉力大小为
[6]若,则物体B的重力
解得
8. 等于 小于 510N 1700Pa
【详解】(1)[1]在水平雪地上,人对雪地的压力等于重力,由于小梦和所穿滑雪板的总重力与小明的重力相同,所以小梦的滑雪板对雪地的压力等于小明对雪地的压力。
[2]小明陷入雪中,而小梦却未陷入,说明小梦的滑雪板对雪地的压强小于小明对雪地的压强
(2)[3]小梦和滑雪板的总重力为
则人站在滑雪板上时,滑雪板对雪地的压力等于小梦与滑雪板的总重力,即
(3)[4]滑雪板对雪地的压强
9.(1)9.00
(2) 调零 0.3 60%
(3) 无关 114
【详解】(1)刻度尺上1cm之间有10个小格,所以一个小格代表的长度是0.1cm,即1mm,此刻度尺的分度值为1mm,使刻度尺“0”刻度线与水平地面对齐,B点所处高度为9.00cm。
(2) [1]弹簧测力计使用前指针要指向零刻度线,如果没指向零刻度线,需要校零。
[2]由图可知,弹簧测力计的分度值是0.02N,弹簧测力计的示数为0.3N; 将小车从A点拉到B点的过程中,拉力做的功
W总=Fs=0.3N×1m=0.3J
[3]利用斜面将小车从水平地面提升到B点时所做的有用功
W有用=Gh=2.0N×9.00×10-2m=0.18J
机械效率
(3)[1]从图像读出当小车的总重G增大到5N时,拉小车从A点到B点所做的功W1=0.75J,竖直向上将小车从水平地面提升到B点所做的功W2=0.45J,利用斜面将小车从水平地面提升到B点时的机械效率
η′=η,所以由图像可知:用该通道斜面提升物体时的机械效率与物重无关。
[2]这位母亲和所坐的轮椅总重力
G总=m总g=(56kg+20kg)×10N/kg=760N中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,从A点到B点所做的有用功
W有用′=Gh=760N×9.00×10-2m=68.4J由得,中年人用沿着通道斜面方向的力推轮椅匀速上坡时,从A点到B点所做的总功
由W=Fs得,力的大小
10.(1)连通器
(2)
(3)
【详解】(1)打开阀门时,船闸的上端开口,底部连通是一个连通器,水静止时水面相平,船顺利通过,船闸是利用连通器原理工作的。
(2)由得门外水对门底部的压强
(3)门内水对门底部的压强为
门内外水对门底部的压强差为
11. 1200 不变 增大
【详解】(1)[1]载人飞船的平均速度
(2)[2]惯性的大小只与质量有关,太空专用笔从地球带入空间站,质量不变,故笔的惯性不变。
(3)[3]天和核心舱沿椭圆轨道从远地点向近地点运动的过程中,机械能不变,重力势能转化为动能,重力势能减小,动能增大。
12.(1)
(2)B
(3)C
(4)A
(5) B 斜坡
【详解】(1)板材对地面的压力垂直指向地面,作用在接触面的中心处,作图如下:
(2)当板材平放在水平地面上时,板材受到的重力和支持力相互平衡,大小相等。板材受到的支持力和板材对地面的压力是一对相互作用力,大小相等。所以当板材平放在水平地面上时,它对地面的压力等于自身重力。故B符合题意,AC不符合题意。
故选B。
(3)若将板材由平放改为竖放,板材对地面的压力不变,大小始终等于其自身重力。故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(4)若将板材由平放改为竖放,板材对地面的压力不变,受力面积变小,根据,板材对地面的压强将变大,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(5)[1]若将该板材放在门口斜坡上,如图所示,板材对斜坡的压力方向垂直指向被压物体,所以压力方向为B。
[2]力可以使物体发生形变,板材对斜坡的压力的受力物体是斜坡,所以在此压力作用下发生形变的是斜坡。
13.(1)
在弹性限度内,弹簧的形变量与所受的拉力(或压力)成正比
弹性限度
(2)
5
1.5
ΔL=2F
(3)
汽车减震器
【详解】(1)胡克定律指出,在弹性限度内,弹簧的形变量与所受外力成正比。若超过弹性限度,弹簧会发生塑性形变,无法恢复原状,因此使用弹簧测力计时需避免超过量程,即不能超过弹簧测力计中弹簧的弹性限度。
(2)[1]当拉力为0N时,弹簧长度为5cm,即原长为5cm。
[2]拉力每增加0.5N,弹簧长度增加1cm,故拉力为1.5N时对应长度8cm。
[3]分析表格数据可知,弹簧伸长量ΔL(cm)与拉力F(N)的关系为ΔL=2F(例如:F=1N时,ΔL=2cm;F=1.5N时,ΔL=3cm;符合表格数据)。
(3)弹簧在汽车减震器中用于缓冲震动,属于缓冲减震功能的应用,与题目中已列实例不重复。
14. D 文具盒在推力的方向上运动了一段距离,所以,推力对文具盒做了功
【详解】[1]A.文具盒没有在重力的方向上通过距离,所以重力没有对文具盒做功。A选项错误;
B.文具盒对桌面的压力没有变化,接触面的粗糙程度没有变化,所以文具盒受到的摩擦力没有变化。B选项错误;
C.文具盒在运动的过程中,与桌面的接触面积变大,根据压强公式可以知道,它对桌面的压强变小。C选项错误;
D.文具盒在推力的方向上运动了一段距离,所以,推力对文具盒做了功。
故选D。
[2]做功有两个必要的因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离。文具盒在推力的方向上运动了一段距离,所以,推力对文具盒做了功。
15. 浮力 (液体)压强(或者连通器原理)
【详解】(1)浮子漂浮在水面上,包含了浮力的知识.
(2)由图可知盛水的容器和A、B、C三个喂水器上端开口,底部相连通,构成了连通器.
16. 改变力的方向
【详解】(1)[1]图中滑轮A是定滑轮,作用是改变力的方向。
(2)[2]集装箱的重力
钢丝绳拉力F所做的有用功
(3)[3]拉力的做的总功
滑轮组的机械效率
17.见解析
【详解】(1)巡视车的轮子都采用宽大的履带式,是在巡视车对地面压力不变的情况下,通过增大受力面积,减小它对地面的压强。
(2)气动减速:探测器受到大气摩擦力的作用,力可以改变物体的运动状态,使其减速;降落伞减速:降落伞受到大气的阻力作用,力可以改变物体的运动状态,使探测器减速;动力减速:反推发动机向下喷气,由于力的作用是相互的,喷出的气体对天问一号产生向上的反推力,力可以改变物体的运动状态,使探测器减速。
18.(1)B
(2)3200
(3)收尾速度的平方
(4) 64
【详解】(1)背包飞行器的原理是:螺旋桨对空气施加力,根据力的作用是相互的,空气给螺旋桨向上的反作用力获得升力,该原理和直升机相同。孔明灯、飞艇靠空气浮力升空,风筝靠流体压强差获得升力,故选B。
(2)飞行器悬停时受力平衡,升力等于总重力,
(3)降落伞匀速下落时,空气阻力等于总重力,当伞面面积一定时,对比前两组数据:,
比值恒定,因此伞面面积一定时,空气阻力与收尾速度的平方成正比。
(4)对表格中任意一组数据推导可得比例系数,因此空气阻力的关系式为
飞行器总重力
收尾速度不超过,匀速下落时
降落伞的面积
19. 0.09 1.2×103 7.5
【详解】(1)[1]由图丙可知,空杯对杯座的压力为0.9N,则空杯的重力为0.9N,根据可知,杯子的质量为
(2)[2]杯深H=0.1m,杯底面积S2=3×10-3m2,则饮料的体积为
空杯的重力为0.9N,装满饮料的总重力为4.5N,则饮料的重力为
此时饮料的质量为
根据可知,饮料的密度为
(3)[3]饮料机饮料出口的横截面积S1=0.8×10-4m2,装满杯子饮料的体积为3×10-4m3,则出饮料的高度为
饮料装满杯子,需要的时间为
20.(1)D
(2)从水舱中向外排水
(3)
(4)
【详解】(1)A.核潜艇在水下需要承担较大的压强,所以潜水艇的外壳用硬度大的特种钢材制成的,故A错误;
B.核潜艇是通过改变自身重力实现上浮和下沉的,故B错误;
C.核潜艇悬浮和漂浮时排开水的体积不相同,由可知,所受的浮力不相等,故C错误;
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,液体的密度减小,由可知,所受的浮力变小,故D正确。
故选D。
(2)因为潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的,所以此时将潜艇水舱向外排水,使潜艇受到的重力小于浮力,实现上浮。
(3)由图乙可知,当航速的平方为100m2/s2时,核潜艇受到的阻力,当核潜艇航速为6m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为
(4)完全下潜到海面下后的浮力为
则根据阿基米德原理可知
潜艇浮出海面处于漂浮时,排开水的体积
由可知,此时潜艇的总重量
21.(1) 增大 滚动
(2)增大
(3) 相同 6.8
(4)8.75×104
【详解】(1)[1]中性笔握手的位置上有一层橡胶是压力不变时,通过增大接触面的粗糙程度,增大笔与手之间的摩擦。
[2]写字时,笔尖的滚珠在纸面滚动,笔尖滚珠与纸面之间的摩擦是滚动摩擦。
(2)一定温度下,一定质量的气体体积变小时,由得,气体的密度增大,压强增大。
(3)[1]中性笔笔帽上的小孔会使笔帽内外气体相同,笔帽内外的气压相同,摘笔帽时更容易。
[2]若不小心吸入笔帽,人体在用力吸气时通过该笔帽通气孔的气体平均流速可达20m/s,笔帽上的小孔最小通气量为1.36×10﹣4m3/s,为确保生命安全,人体与外界通气量要达到国标要求的最小通气量,则通气孔的面积至少为
(4)医生用1N的力作用在笔帽上将笔帽取出,此时笔帽受到的压强为
则此时肺内气压大约是
22.(1)变小
(2) 8m/s 57.6km
(3)9×106kg
【详解】(1)根据液体压强公式,船身从最大潜深上升至甲板与海平面相平的过程中,船身底部所处深度变小,水的密度不变,g不变,所以船身底部所受水的压强变小。
(2)[1]水平推进器提供的动力为3×106N时,总输出功率达到24000kW,航行速
[2]航行2h通过的距
(3)排出水的质量
依题意得,托举塔顶端对ABC的支持力等于排出水的重力
以E为支点,根据杠杆平衡条件,
即
解得。
23. 重力势 动 700 70 省力 48
【详解】(1)[1][2]当人骑自行车下坡时,质量不变,高度降低,重力势能变小,速度增加,动能增加,所以该过程中,重力势能转化为动能。
(2)[3][4]自行车在水平方向上移动的距离为
克服阻力做功为
功率为
(3)[5]自行车的车把,动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡的条件可知,动力小于阻力,所以为省力机械。
[6]根据杠杆平衡的条件可求,刹车拉线受到的力为
24. 450 不是 受到的支持力或拉力为零
【详解】(1)[1]根据图丙分析,小勇在段时间内,质量变小,处于失重状态。
[2]此时他对秤台的压力是
[3]小勇处于失重状态时,秤台对小勇的支持力与小勇的重力大小不相等,不是一对平衡力。
(2)[4]由材料信息得,当电梯更快向下加速时,体重秤的示数为零,即说明他对体重秤的压力为零,我们称这种现象为完全失重现象,则说明物体处于完全失重状态,物体对水平面的压力为0,此时物体受到的支持力或拉力为零。
25. 2×103Pa 变大
【详解】(1)[1]已知
ρ盐水>ρ水
它们对容器底部的压强相等,根据公式p=ρgh可知,液体密度越大,深度会越小,盐水的深度小于水的深度,如图所示;
(2)[2]乙杯杯底受到水的压强为
p乙=ρ水gh乙=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
(3)[3]如果往甲杯加入水,甲杯中液体的重力变大,甲杯底受到的液体压力大小等于液体重力的大小,所以甲杯底受到的液体压力变大。
26.(1)
(2)见解析
【详解】(1)由杠杆的平衡条件得
人对绳子的拉力为
(2)若水桶装满水后的总重为,石头重为,此时动力臂与阻力臂之比为
此时动力和动力臂的乘积为
阻力和阻力臂的乘积为
即动力和动力臂的乘积阻力和阻力臂的乘积,所以无需拉力。
27.(1) 省力 力的方向
(2)45W
(3)93.3%
【详解】(1)定滑轮不能省力但可以改变力的方向,动滑轮可以省力,但不能改变力的方向,滑轮组既可以省力,又可以改变力的方向。
(2)物体上升速度
如图由3根绳拉着动滑轮,即,绳子自由端速度
一袋小麦的重力
不计绳重、袋子重和摩擦,小华的拉力
拉力的功率
(3)小华做的有用功
小华做的总功
该滑轮组的机械效率
28. F1l1=F2l2 0 在 增大阻力或减小秤砣的质量 0.05kg/50g
【详解】(1)[1]从制作的步骤上分析,小明制作密度秤的原理是杠杆平衡条件
F1l1=F2l2
(2)[2]烧杯中没有放水时,即所装液体的密度为零,改变物体M悬挂点的位置至B,使木筷在水平位置静止,故此时B点所标密度值0。
[3]设液体密度为ρ液,OB的长度为L,根据杠杆平衡条件可得
(ρ液V0g+G烧杯)×AO=GM×L
所以
V0、g、G烧杯、AO、GM为常数,故得到被测液体的密度ρ液与OB的长度L之间的函数关系,为一次函数关系,由函数关系知:液体密度与提钮到秤舵的距离成正比,因此密度秤的刻度是均匀的;因为B为0刻度线,C为1.0g/cm3,0.5g/cm3在0和1.0g/cm3之间,故0.5g/cm3的标刻度线在BC的中间位置。
(3)[4]要想密度秤相邻两刻度线之间的距离变大,即增大动力臂的长度,根据杠杆的平衡条件,在阻力臂不变的情况下,可以增大阻力或减小秤砣的质量。
(4)[5]已知该密度秤所能测量的液体的最大密度为2g/cm3,由G=mg=ρgV可得所测液体的最大重力
G液=ρ液最大gV液=2×103kg/m3×10N/kg×1×10−4m3=2N
当物体M挂在杠杆上的D点时,该密度秤测量液体的密度最大,由杠杆的平衡条件可得
(G液+G烧杯)×AO=GM×OD
即
(2N+ G烧杯)×5cm=GM×24cm①
由图可知,当所装液体的密度为零,物体M悬挂点的位置在B,由杠杆的平衡条件可得
G烧杯×AO=GM×OB
即
G烧杯×5cm=GM×4cm②
①②两式联立可得
GM=0.5N
物体M的质量为
29.(1)19.6N
(2)5N,
(3) AC A:增加一个水平向左的拉力,使拉力与摩擦力的合力等于,当等于原来的合力时,物块所受合力为零,做匀速直线运动;C:增加地面的粗糙程度,在压力不变时,滑动摩擦力增大,当滑动摩擦力等于拉力时,物块所受合力为零,做匀速直线运动。
(4) 不同意 因为将拉力撤去后,物块还受到摩擦力的作用,是摩擦力改变了物块的运动状态,而不是因为失去拉力才慢慢停下来
【详解】(1)根据重力计算公式,其中,,则物块受到的重力
(2)因为物块向右运动,所以滑动摩擦力方向水平向左。已知拉力,合力大小为且方向水平向右,根据同一直线上二力的合成,当二力方向相反时,合力等于二力之差,即,所以滑动摩擦力
滑动摩擦力的示意图:作用点在物块重心,方向水平向左,大小为5N,画图时从重心向左画一条带箭头的线段并标上。如下图:
(3)[1]A.增加一个水平向左的拉力,此时拉力与摩擦力的合力等于,当等于原来的合力时,物块所受合力为零,能做匀速直线运动,故A符合题意;
B.沿水平方向切去物块的一部分,物块对地面的压力减小,根据滑动摩擦力与压力有关(在接触面粗糙程度不变时,压力越小,滑动摩擦力越小),滑动摩擦力变小,而拉力不变,此时拉力大于摩擦力,物块不能做匀速直线运动,故B不符合题意;
C.增加地面的粗糙程度,在压力不变时,滑动摩擦力增大,当滑动摩擦力等于拉力时,物块所受合力为零,能做匀速直线运动,故C符合题意。
故选AC。
[2] A:增加一个水平向左的拉力,使拉力与摩擦力的合力等于,当等于原来的合力时,物块所受合力为零,做匀速直线运动;C:增加地面的粗糙程度,在压力不变时,滑动摩擦力增大,当滑动摩擦力等于拉力时,物块所受合力为零,做匀速直线运动。
(4)[1][2]不同意,因为将拉力撤去后,物块还受到摩擦力的作用,是摩擦力改变了物块的运动状态,而不是因为失去拉力才慢慢停下来。
30.(1)
(2)1N
(3)潜艇
(4)见解析
【详解】(1)每个浮箱内有体积为1800cm3的空心部分,则两个浮箱装满水后水的重力
G水=m水g=ρ水V总g=1×103kg/m3×2×1800×10-6m3×10N/kg=36N
则整个模型总重
G总=G水+G模=36N+60N=96N
(2)每个立柱有1000cm3的空心部分,四个相同的均匀立柱共有4000cm3的空心部分,装满酒精后,酒精的总重力
原先模型保持竖立,细绳刚好被拉直。排完水加满酒精,则绳子的拉力
F=G水-G酒精=36N-32N=4N
模型底部有4根相同的轻质细绳,则每根绳子拉力为1N。
(3)由题意可知,蓝鲸1号在执行工作任务时,向浮箱和立柱内注入压载水,浮箱和立柱下沉;作业完成后,排出浮箱和立柱内的水,平台浮起,所以蓝鲸1号是通过改变自身重力来实现上浮和下潜的,与潜水艇下沉和上浮的原理相同。
(4)蓝鲸1号受到的浮力大小不变,原因是它始终处于漂浮状态,所受浮力始终等于其重力,重力不变,受到的浮力大小不变;蓝鲸1号从东海驶入南海将略下沉,原因是南海海水的密度小于东海海水的密度,所受浮力不变,由阿基米德原理可知,其排开水的体积变大,故将略下沉。
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