专题05 挑战压轴题【期末复习重难点题型培优集训】-2025-2026学年物理新教材人教版八年级下册
2026-05-29
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2份
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125页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 34.71 MB |
| 发布时间 | 2026-05-29 |
| 更新时间 | 2026-05-30 |
| 作者 | 勤勉理科资料库 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-29 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58115843.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦初中物理力学压轴题,通过40类题型80题构建“概念-实验-计算-综合”四层突破体系,融合科学思维与探究方法。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|力学基础|8题型|控制变量法/示意图规范|力的概念→三要素→弹力重力→平衡条件|
|压强浮力|12题型|实验推理/公式推导|压力压强→液体压强→大气压→浮力计算→浮沉条件|
|机械能量|10题型|模型建构/效率分析|杠杆平衡→滑轮特点→功与功率→机械能转化|
|综合应用|10题型|多考点关联/动态分析|力-压强-浮力综合→机械效率与能量守恒|
内容正文:
2025-2026学年人教版新教材物理八年级下册期末复习重点难点专项培优练
专题05 挑战压轴题『期末复习重难点题型培优集训』
【40个高频常考题型讲练 共80题】
重点题型 分类讲练 1
题型一 力的概念和单位 2
题型二 力的三要素对力的作用效果的影响 4
题型三 弹力的概念和常见的弹力 4
题型四 弹簧测力计的量程与读数 6
题型五 重力的概念 10
题型六 重力的计算与估算 12
题型七 重力的示意图 14
题型八 牛顿第一定律的内容及理解 15
题型九 惯性的概念 17
题型十 二力或多力平衡问题 18
题型十一 平衡力与相互作用力的区别 20
题型十二 摩擦力及其产生条件 21
题型十三 滑动摩擦力大小的影响因素实验 22
题型十四 增大、减小摩擦的方法及生活实例 25
题型十五 压力的概念 26
题型十六 探究影响压力作用效果因素的实验 28
题型十七 增大、减小压强的方法及实例 30
题型十八 液体压强的特点及其应用 31
题型十九 不同形状容器中液体对底部的压力与压强计算 35
题型二十 连通器的原理 36
题型二十一 证明大气压的存在 39
题型二十二 大气压与高度、沸点的关系 41
题型二十三 流体压强与流速的关系及现象解释 43
题型二十四 浮力的方向及产生原因 45
题型二十五 探究浮力大小与排开液体体积、液体密度的关系 47
题型二十六 阿基米德原理的内容 50
题型二十七 物体的浮沉条件 53
题型二十八 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小 56
题型二十九 浮力与压强的综合问题 58
题型三十 密度计原理及应用 62
题型三十一 功的概念和单位 65
题型三十二 功率的定义及意义 66
题型三十三 动能的概念、影响动能的因素 67
题型三十四 探究动能大小影响因素的实验 68
题型三十五 辨析物体的机械能是否发生变化 71
题型三十六 杠杆五要素及其判断 72
题型三十七 杠杆的分类 74
题型三十八 定滑轮、动滑轮的特点与实质 76
题型三十九 机械效率的简单计算 79
题型四十 滑轮、滑轮组机械效率的计算 80
题型一 力的概念和单位
【精讲】有一质量忽略不计的杠杆,O为支点。如图所示,在杠杆A点上挂一物块M,在B点施加斜向下的拉力F1,使杠杆处于水平平衡状态。(忽略绳重)
(1)这个杠杆受到的阻力F2______(选填“是”或“不是”)物块M的重力;
(2)请在图1中画出拉力F1的力臂l1及F2的力臂l2;( )
(3)如图2所示,在物块M下面再挂上另一物块N,如果想保持杠杆水平平衡,而且施加在B点的力的大小不变,则作用在B点的力应该往______(选填“①”或“②”)的方向转动才有可能实现,你的依据是:______。
【答案】 不是 ② 向②转动,动力臂变大
【详解】(1)[1]阻力是杠杆受到的,作用点在杠杆上,而重力是物体A受到的,作用点在A的重心上,所以杠杆受到的阻力F2不是重物A的重力。
(2)[2]从支点O作F1及F2的作用线的垂线,垂线段长为其力臂l1和l2,如图所示。
(3)[3][4]在物块M下面再挂上另一物块N,阻力变大,阻力臂不变,则阻力和阻力臂的乘积变大,动力不变,根据杠杆的平衡条件可知,要使杠杆平衡,需要增大动力臂,故需要在②的位置,这时动力臂是支点到作用点的距离,这个力臂是最大的,而①的位置,支点到作用线的距离小于②位置的。
【精练】(24-25八年级下·广东广州·期中)体育课上,老师向大家展示竖直向上垫排球,排球离开手后,上升过程依次经过a、b、c三处,到达最高处d,查阅资料得知排球运动过程空气阻力和运动速度关系,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.排球在d点受力平衡
B.排球在上升过程a点所受力的合力最大
C.排球上升过程受到竖直向上的动力
D.排球加速下落过程所受合力一直增大
【答案】B
【详解】A.排球在d点是最高点,速度为0,由f和v的关系可知此时空气阻力为0,排球只受重力,受力不平衡,故A错误;
B.排球上升过程中,阻力方向向下,合力大小为F合=G+f
上升过程排球减速运动,从a到d速度逐渐减小,a点速度最大,由f﹣v图像可知,速度越大阻力越大,因此a点的阻力f最大,对应合力最大,故B正确;
C.排球上升过程中,受到竖直向下的空气阻力和重力,排球与人脱离接触,没有受到竖直向上的动力,故C错误;
D.排球加速下落过程中,阻力方向向上,合力大小为F合=G-f
下落过程排球加速运动,速度逐渐增大,阻力逐渐增大,因此合力逐渐减小,故D错误。
故选B。
题型二 力的三要素对力的作用效果的影响
【精讲】(24-25八年级下·江苏无锡·期末)按图示的A、B、C三种方法关门,门轴处为支点,A种方法不能将门关上。说明力的_____会影响力的作用效果(选填“大小”或“方向”)。手用力推门,手会感觉到被门的边缘咯的痛,这说明物体间力的作用是_______的。
【答案】 方向 相互
【详解】[1]由图可知,A种方法是往门打开的方向推,所以不能将门关上,B、C两种方法是往门关闭的方向推门,所以门可以关上,这说明了力的方向会影响力的作用效果。
[2]手推门时,手对门施加推力,同时手也受到门的推力,所以手会被门的边缘咯的痛,这说明力的作用是相互的。
【精练】(24-25八年级下·辽宁锦州·期末)竹简是中华文明的重要载体。《武威汉简》记载收卷时需谨慎操作:“简牍成卷,曲而不折”。当竹简卷曲收拢时,简片会自然弯曲,如图所示,这说明力可以改变物体的______;若要将卷曲的竹简展平,在竹简“两端”施力比在“中部”施力更省力,是因为力的作用效果与______有关。
【答案】 形状 作用点
【详解】[1]力可以改变物体的形状和运动状态,当竹简卷曲收拢时,简片受到力的作用,简片会自然弯曲发生形变,这说明力可以改变物体的形状。
[2]力的三要素有大小、方向和作用点,力的三要素影响力的作用效果。若要将卷曲的竹简展平,在竹简“两端”施力比在“中部”施力更省力,此时力的作用点不同,所以说明力的作用效果与作用点有关。
题型三 弹力的概念和常见的弹力
【精讲】(多选)2022年6月5日10时44分,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,经过一系列动作后飞船与空间站成功交会对接,飞行乘组成员顺利进入空间站,发射取得圆满成功。关于空间站内的航天员,下列说法正确的是( )
A.航天员处于不受力状态 B.航天员拉伸弹簧不需要用力
C.航天员无法使用普通家用体重计 D.以地球为参照物,航天员是运动的
【答案】CD
【详解】A.太空是失重环境,空间站内的航天员处于失重状态,但航天员并非完全不受力,仍然受到微弱的引力,故A错误;
B.要使空间站内的弹簧发生形变,需要力的作用,所以航天员拉伸弹簧需要用力,故B错误;
C.空间站内的航天员处于失重状态,无法使用普通家用体重计,故C正确;
D.空间站内的航天员相对于地球位置不断发生改变,所以以地球为参照物,航天员是运动的,故D正确。
故选CD。
【精练】(25-26八年级上·福建福州·期末)轻按桌面能使桌面发生形变吗?如图所示,小明使用刻度尺、两个平面镜、光源等进行相关研究。步骤如下:
①在一张大桌子上放两个平面镜N和M,让一束光依次被这两个平面镜反射后,射在平面镜M后的刻度尺上,在刻度尺上形成一个光斑;
②用力F压桌面,并观察现象。
下列说法错误的是( )
A.小明看到光斑向下移
B.通过观察光斑的移动来判断桌面是否发生形变,目的是使桌面形变更明显
C.实验中小明的手也受到支持力的作用,这个力是由于桌面的形变而产生的
D.手撤去后,光斑又回到了原来的位置,说明桌面的形变属于弹性形变
【答案】B
【详解】A.用力压桌面,桌面发生形变,平面镜N、M会向中间倾斜,光束的入射角减小,根据光的反射定律,反射角也减小,所以反射光线会向下移动,即小明看到光斑向下移,故A正确,不符合题意;
B.通过观察光斑的移动来判断桌面是否发生形变,这种方法是转换法,目的是将桌面的微小形变放大,而不是使桌面形变更明显,故B错误,符合题意;
C.实验中小明的手受到支持力的作用,这个力是由于桌面发生形变,要恢复原状而对与之接触的手产生的弹力,故C正确,不符合题意;
D.手撤去后,桌面恢复原状,光斑又回到了原来的位置,这符合弹性形变的特点,即物体在力的作用下发生形变,撤去力后能恢复原状,说明桌面的形变属于弹性形变,故D正确,不符合题意。
故选B。
题型四 弹簧测力计的量程与读数
【精讲】(25-26八年级下·江苏无锡·期中)小强想把弹簧测力计改装成液体密度计,他用同一小桶分别盛满了3种液体,用弹簧测力计分别称出3种液体和小桶的总重力,弹簧测力计的示数以及对应液体的密度分别记在下表中。
液体种类
酒精
植物油
水
盐水
弹簧测力计的示数
2.6
2.7
2.8
液体密度
0.8
0.9
1.0
(1)通过分析比较,他推测:液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律。以下图像中能正确反映这一规律的是______;
A. B.
C. D.
(2)根据表中数据计算出该液体密度计的零刻度线应刻在________N的位置,最大测量值为________,表格中第四次盐水称重如图甲,测得盐水的密度______;
(3)若某次测量液体密度时,小桶中没有装满待测液体,则测量结果与真实值相比会______(填“偏大”“偏小”或“不变”);
(4)若要增大该密度计的量程,可以通过_______实现;若要提高该密度计的精确度,可以通过_______实现。(以上两空均从下列选项中选择合适的序号)
A.只换用量程更大的弹簧测力计
B.只增大桶的容积
C.只减小桶的容积
D.只减小桶重
E.只增大桶重
【答案】(1)B
(2) 1.8
(3)偏小
(4) ACD B
【分析】(1)由于小桶有重力,故桶内没有液体时,测力计有示数,且测力计示数随液体密度的增大而增大。
(2)由,结合表格数据列方程组可以求出小桶的重和容积是解题的关键。
(3)桶内没有装满液体时,测力计示数偏小,由表达式可知,测量值偏小。
(4)由分析增大密度计的量程和提高精确度的方法。
【详解】(1)因为小桶自身有重力,当小桶内没有液体时,弹簧测力计F也有示数(即时,),由表格数据可知,𝐹随𝜌液增大而增大,因此图像起点在纵轴𝐹上面一段处,斜向上,故B符合题意。
(2)根据题意可知,,测量酒精时①
测量水时,②
联立两式可知,,解得、。
因为桶内没有液体,即液体密度为0时,测力计的示数为小桶的重,故零刻度线应对应“1.8N”的位置。
弹簧测力计量程为0∼5N,最大拉力,则
图中弹簧测力计测盐水示数,同理得
(3)小桶未装满液体时,测得总重力比装满时偏小,测力计示数F将偏小,根据,因此计算得到的密度测量值偏小。
(4)最大测量密度。
A.由表达式可知,在小桶重力和容积不变时,换用量程更大的弹簧测力计,可以增大所测液体的增大密度,可以增大该密度计的量程;
B.只增大桶的容积,因测力计的量程不变,由表达式可知,所测液体的最大密度变小,且密度为零的位置不变,会使分度值变小,则测量的精确度变高;
C.在测力计的量程和小桶的重不变时,减小桶的容积,可以增大所测液体的最大密度,可以增大该测力计的量程;
D.在测力计的量程和小桶的容积不变时,减小桶的质量(即减小桶重),可以增大所测液体的最大密度,可以增大该密度计的量程;
E.只增大桶的重力,密度为0的位置下移,且测力计的量程一定(所测力的最大值一定),如桶的质量增大100g时,所测液体的最大质量也减小100g,则能标注的分度值不变,测量的精确不变。
综上所述,要增大该密度计的量程,可以采取的措施ACD;若要提高该密度计的精确度,可以采取B。
【精练】(24-25八年级下·江苏南京·阶段检测)为制作弹簧测力计,某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系做了探究,下表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据;
表一
甲弹簧受到的拉力/N
0
1
2
3
4
5
6
甲弹簧的长度/cm
6
9
12
15
18
21
24
表二
乙弹簧受到的拉力/N
0
1
2
3
4
5
6
乙弹簧的长度/cm
6
8
10
12
14
16
18
(1)由表一可以得到的实验结论是:___________;
(2)在拉力相同的情况下,甲弹簧伸长的长度比乙弹簧伸长的长度___________;
(3)如图所示,小明分别用甲、乙两弹簧制作了弹簧测力计A和B,A和B的外壳相同,刻度线分布情况相同,则在A测力计的12cm处应标上___________N的刻度,精确程度较高(分度值较小)的是___________(选填“A”或“B”)测力计;
(4)如图C所示,在秤钩下挂一个容积为100mL、重为0.5N的容器,然后在测力计的某些刻度上标上密度值,就制成了一杆简单而实用的液体密度秤(如图所示)。只要在容器中加100mL的待测液体,就可以直接“称”出该液体的密度。在这测力计上,密度为“0”刻度应标在原刻度___________N处,此“密度秤”的测量范围是___________g/cm3,要增大该密度秤的量程,可采取的措施是___________,提高精确度,采取的措施是___________(填序号)。
A.增大桶容积 B.减小桶容积 C.换更轻的桶
【答案】(1)在一定范围内弹簧的伸长量与它所受的拉力成正比
(2)大
(3) 4 A
(4) 0.5 0~4.5 BC A
【详解】(1)分析表一可知,甲弹簧受到的拉力为0N时伸长量为0cm,在一定限度内,甲弹簧受到的拉力每增加1N,其伸长量会增加3cm,且弹簧的伸长量与所受的拉力之
比是定值,即弹簧的伸长量与其所受的拉力成正比。
(2)分析表一和表二可知,两弹簧受到的拉力为0N,长度均为6cm,即两弹簧的原长相同,当两弹簧所受的拉力相同时,甲弹簧的长度大,其伸长的长度也大,即甲弹簧伸长的长度比乙弹簧伸长的长度大。
(3)[1]弹簧测力计的原理是:弹性限度范围内,弹力与弹簧的伸长量成正比,由图A可知,拉力为零时标0N,则A测力计的12cm处,弹簧的伸长量为12cm,弹簧的长度为12cm+6cm=18cm,由表一可知,甲弹簧受到的拉力为4N,故甲弹簧制作的弹簧测力计A在12cm处应标上4N的刻度;
[2]因甲、乙弹簧在拉力相同时甲弹簧伸长的长度大于乙弹簧伸长的长度,所以,在拉力相同时用甲弹簧做成的测力计,示数间的间距较大,分度值较小,精确程度较高,即精确程度较高(分度值较小)的是A测力计。
(4)[1]容器的重力为0.5N,空容器挂在秤钩上时示数为0.5N,所以示数0.5N处即密度秤的零刻度;
[2]在容器中倒入100mL的待测液体,当测力计示数为最大值5N时,液体的重力为
由可得,液体的质量为
液体的体积为V=100mL=100cm3
液体的密度为
所以,此“密度秤”的测量范围是0~4.5g/cm3;
[3]在测力计刻度一定的情况下,减小容器的质量,按上面步骤计算出的液体密度会变大,即可增大该密度秤的量程,故BC符合题意,A不符合题意。
故选BC。
[4]如果使用原来的弹簧测力计,提高桶的容积可以提高装满桶的液体的重力,增大了弹簧测力计中弹簧伸长的长度,所以提高桶的容积可以提高该密度秤的精密度,故BC不符合题意,A符合题意。
故选A。
题型五 重力的概念
【精讲】有时候物体受力的作用点不是一点而是每一个点,但是为了计算和理解的方便,我们希望能够找出一个等效点,将作用力看作只作用在这一个点上若将质量等效为集中于一个点,称该点为质心。质心在坐标系中的位置由公式给出。
(1)求彼此相切的球组成的系统的质心的位置,所有球都具有相同的直径d=3cm,而质量规律为:m1=m,m2=3m,m3=5m,mN=(2N-1)m。N=500,各球质量均匀;注:1+2+3…N=,
(2)从边长为d的均匀正方形板上挖去一个直径最大的圆,剩下四个边“角”,求这样一个边角的质心与圆心的距离,已知半径为R的半圆的质心到直径的距离为。
【答案】(1)10m;(2)
【详解】解:(1)以第一个球的前段为原点O,沿N个球的直径方向建立x轴,根据质心的定义可得
将N=500代入上式得
因此系统的质心与第一个球的前端相距10m。
(2)以正方形板的中心O为原点,建立直角坐标系,如下图所示
设图中画出有阴影的一个角的质心坐标为(xC,xC),由对称性可知
xC=yC
已知上板块的质心在处,设板的面密度为ρ,由质心的等效意义可得
解得
所以该角的质心与圆心的距离为
答:(1)彼此相切的球组成的系统的质心与第一个球前端相距10m;
(2)这样一个边角的质心与圆心的距离约为。
【精练】2020年北京时间12月17日1时59分,探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,标志着我国首次地外天体样返回任务圆满完成。如图所示,返回舱在下落过程中由于受到重力的作用,下落速度不断增大,说明力可以改变物体的______。与在月球上相比,月球土壤样品被带回地球后,它的质量______,重力______。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 运动状态 不变 变大
【详解】[1]返回舱由于受到重力的作用,下落时速度不断增大,即在重力的作用下,返回舱的运动状态发生了改变,这说明力可以改变物体的运动状态。
[2][3]月球土壤被带回地球后,其质量不变,因为组成月球土壤的物质多少不变;而所受的重力变大,因为地球对土壤的吸引要比月球的大。
题型六 重力的计算与估算
【精讲】(24-25八年级下·江苏南京·阶段检测)冬季里,王凯的妈妈喜欢做冻豆腐涮火锅。冻豆腐的做法是:将鲜豆腐冰冻保存,食用时解冻,豆腐内的冰会熔化成水并且全部从豆腐中流出,形成有孔洞的海绵状的豆腐,在涮火锅时汤汁就会进入孔洞。王凯的妈妈买来250g鲜豆腐,体积约为200cm3,豆腐含水的质量占总质量的45%(ρ冰=0.9g/cm3;设豆腐解冻后孔洞的体积和形状不变)求:
(1)鲜豆腐的重力;
(2)冻豆腐内实心部分的密度;
(3)若涮锅时冻豆腐吸收汤之后,将之完好捞出,其质量变为275g,求汤汁密度。
【答案】(1)2.5N
(2)1.83g/cm3
(3)1.1g/cm3
【详解】(1)由题可知,鲜豆腐的质量m=250g=0.25kg
则鲜豆腐的重力
(2)冻豆腐内水的质量
实心部分的质量
冻豆腐内冰的体积
实心部分的体积
实心部分的密度
(3)吸收汤的质量
汤的体积
汤的密度
【精练】空心砖在建筑施工中广泛使用。如图,质量为3.6kg的某型号空心砖,空心部分占总体积的40%。求:
(1)砖材料的密度;
(2)一块同规格的空心砖和实心砖,以相同方式放在水平地面上,对地面的压强最多相差多少帕?
【答案】(1)2×103kg/m3;(2)1.6×103Pa
【详解】解:(1)该砖块的总体积
V=20cm×15cm×10cm=3000 cm 3=3×10-3m3
空心部分占总体积的40%,则砖实有的体积为
V实=(1-40%)V=60%×3×10-3m3= 1.8×10-3m3
砖材料的密度
(2)同规格实心砖的质量
m实=ρV=2×103kg/m3×3×10﹣3m3=6kg竖放时受力面积最小,对地面的压强相差最大,此时受力面积
S小=15cm×10cm=150 cm2=1.5×10-2m2实心砖对地面压强
空心砖对地面的压强
对地面的压强最多相差
答:(1)该砖块材料的密度为2×103kg/m3;
(2)一块同规格的空心砖和实心砖,以相同方式放在水平地面上,对地面的压强最多相差1.6×103Pa。
题型七 重力的示意图
【精讲】(2023·陕西商洛·模拟预测)如图所示,要用最省力的方法把一个油桶推上台阶,请你在图中画出这个力及油桶所受的重力的示意图。
【答案】
【详解】由图可知,把一个油桶推上台阶时,油桶为一杠杆,支点为O,油桶的重力为阻力,且阻力和阻力臂均不变,由杠杆的平衡条件可知,在阻力、阻力臂均不变时,动力臂越长,所用的动力越小;过支点O作直径OA,即为最长的动力臂,此时最省力;再过A点作OA的垂线,可得动力的作用线,要将油桶推上台阶,动力的方向应向上;过油桶的重心作竖直向下的重力G,如图所示:
【精练】如图甲所示为搬花神器,用它把花盆抬起时,相当于一个绕O点转动的杠杆。其简化示意图如图乙所示,请在乙图中画出:
(1)花盆所受重力的示意图(O'为其重心);
(2)杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。
【答案】
【详解】(1)花盆所受重力的方向竖直向下,重力的作用点在其重心,花盆所受重力G示意图如下图所示:
(2)阻力F2为花盆所受重力G,其大小一定,阻力臂也为一定值,根据杠杆的平衡条件,当动力臂最大时,动力最小,故连接OA,为使OA为动力臂,过A点作OA的垂线,因阻力有使杠杆逆时针转动的趋势,故动力臂有使杠杆顺时针转动,故最小动力的方向垂直OA斜向下,如下图所示:
题型八 牛顿第一定律的内容及理解
【精讲】习总书记把消防队伍称为“同老百姓贴得最近联系最紧的队伍”。图甲是一名消防战士正在进行直杆滑降训练的场景,他从约5m高处滑到离地面20cm悬停,先后经历了a,b,c,d四个阶段,整个过程中,速度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.在0~16s内,消防战士受到的摩擦力大小保持不变
B.只有b阶段,消防战士处于平衡状态
C.在5~14s内,消防战士受到的重力与摩擦力大小相等
D.在14~20s内,消防战士受到的摩擦力方向竖直向下
【答案】C
【详解】A..a阶段消防战士处于匀加速过程,摩擦力小于重力;b阶段消防战士匀速下滑,摩擦力等于重力;c阶段消防战士减速下滑,摩擦力大于重力,故A错误;
B.b阶段处于消防战士匀速运动状态,受力平衡,处于平衡状态;d阶段消防战士悬停,也是平衡状态,故B错误;
C.在5~14s内,消防战士做匀速直线运动,受到的重力与摩擦力大小相等,处于平衡状态,故C正确;
D.在14~16s内,消防战士减速下落,摩擦力大于重力,方向竖直向上;在16~20s内,消防战士悬停,摩擦力等于重力,方向竖直向上,故消防战士受到的摩擦力方向竖直向上,故D错误。
故选C。
【精练】(24-25八年级下·安徽马鞍山·期中)如图为一组滑轮装置,A、B两物块都由同一种物质制成。先用弹簧测力计测出A物块在水平桌面上匀速直线运动时的示数为50N,A物块的重力为200N,不计滑轮与绳的摩擦。如图所示,此时B物块恰能拉动A物块一起做匀速直线运动,则B物块的重力为_________N;若把A、B两物块位置互换,则水平桌面上的B物块做_________(选填“匀速”“加速”或“减速”)运动。
【答案】 50 加速
【详解】[1]用弹簧测力计测出A物块在水平桌面上匀速直线运动时的示数为50N,B的重力等于对A的拉力,所以B物块重50N时,能拉动A物块匀速直线运动。
[2]滑动摩擦力由压力和接触面粗糙程度决定,AB互换接触面粗糙程度不变,A重200N,B重50N,互换后,压力变为原来的四分之一,拉力变为原来的四倍,所以对于B来说,受到的拉力大于摩擦力;所以B物块做加速运动。
题型九 惯性的概念
【精讲】(24-25八年级下·福建福州·阶段检测)小宝同学把一只熟鸡蛋和一只生鸡蛋都放在水平桌面上,用同样大小的力分别使它们在桌面上绕竖直轴水平旋转,然后用手按住熟鸡蛋立即释放,发现熟鸡蛋静止了;用手按住生鸡蛋立即释放,发现生鸡蛋沿原来方向继续转了几圈,如图所示。请用物理知识解释为什么释放后生鸡蛋又继续转了几圈?
【答案】见解析
【详解】熟鸡蛋里面的蛋清、蛋黄已变为固体,和蛋壳成为一体,一起转动,一起停止;而生鸡蛋一旦转动后,再用手按住,此时外面蛋壳受到手施加的力停止运动,而内部蛋黄和蛋清由于惯性继续保持原先的运动状态,这样蛋液从内部给蛋壳一个继续转动的动力使之继续转动,但由于此动力有限,不能持续提供能量,最终只能转动几圈。
【精练】物体在流体(气体或液体)中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小与物体运动速度大小有关,速度越大,阻力越大,流体阻力大小还跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;此外,流体阻力跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫做流线型)的物体受到的阻力较小。物体(例如雨滴)从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,将以某一速度做匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度。根据以上资料分析回答:
(1)流体阻力是否等同于摩擦力?______(填“是”或“否”);
(2)举出一个我们生活中或自然界中利用形状减小流体阻力的例子:______;
(3)雨滴在高空形成后从静止开始下落后,速度越来越大是由于重力______阻力(填“大于”“等于”或“小于”),雨滴在加速下落过程中(假设质量不变),其惯性______(填“增大”“减小”或“不变”);
(4)雨滴下落一段距离后,以某一速度做匀速直线运动。这是由于随着雨滴下落速度的增大,受到的阻力也随之增大,当雨滴受到的阻力______重力时(填“大于”“等于”或“小于”),雨滴开始匀速下落;
(5)假设雨滴下落时的阻力与雨滴速度的平方成正比,即,其中k=1×10-4N/(m2/s2),则一个质量为0.25g的雨滴下落时的收尾速度约为______m/s。(g=10N/kg)
【答案】 否 鱼 大于 不变 等于 5
【详解】(1)[1]由题意可知,流体阻力的大小与物体运动速度大小、物体的横截面积、物体的形状有关,而滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,二者的影响因素不同,因此流体阻力不等同于摩擦力。
(2)[2]根据题意可知,流体阻力跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫做流线型)的物体受到的阻力较小,生活中有许多实例都应用了这一原理,例如水中的鱼,它的形状符合流线型的结构,所以鱼可以在水中快速的游动。
(3)[3]雨滴在下落过程中,进行受力分析可知,雨滴受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力,由题意可知,流体阻力大小与物体运动速度大小有关,速度越大,阻力越大,开始下落时雨滴速度较小,所受阻力也较小,此时重力大于阻力,合力向下,合力方向与雨滴的运动方向相同,雨滴做加速运动,因此雨滴在高空形成后从静止开始下落后,速度越来越大,是由于重力大于阻力。
[4]物体的惯性只与物体的质量有关,物体的质量越大,惯性越大,雨滴下落过程中质量不变,因此惯性不变。
(4)[5]经分析可知,雨滴在下落过程中受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力,雨滴下一段距离后,以某一速度做匀速直线运动,此时雨滴处于平衡状态,重力和阻力两者是平衡力,大小相等,因此当雨滴受到的阻力等于重力时,雨滴开始匀速下落。
(5)[6]根据题意,一个雨滴的质量为
一个的雨滴的重力为
根据短文可知,收尾速度是指雨滴下落一段距离后,将以某一速度做匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度,故此时雨滴做匀速直线运动,因此雨滴受到的阻力为
由阻力公式,k=1×10-4N/(m2/s2),推出收尾速度为
题型十 二力或多力平衡问题
【精讲】(25-26八年级下·湖北黄石·期中)某运动员做蹦极运动,如图甲所示,从高处O点开始下落,A点是弹性绳的自由长度,在B点运动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是( )
A.从A点到B点过程中运动员减速下落 B.运动员在C点受力平衡
C.时刻运动员速度最小 D.运动员重力大于
【答案】C
【详解】A.在B点运动员所受弹力恰好等于重力,则从A点到B点过程中,弹性形变程度小于B点,运动员所受弹力小于重力,运动员加速下落,故A错误;
B.在B点运动员所受弹力恰好等于重力,从B点到C点过程中,弹性绳弹性形变程度继续增大,运动员所受弹力增大,所以运动员在C点时所受弹力大于重力,受力不平衡,故B错误;
C.由图知,t0时刻,弹力最大,则弹性绳的弹性形变程度是最大的,所以此时运动员达到了最低点,此时运动员速度最小,速度为零,故C正确;
D.由图知,最后绳的弹力几乎不变,说明此时运动员已经静止下来,此时弹力的大小等于重力的大小。由图知,此时绳子的弹力小于F0,运动员的重力小于F0,故D错误。
故选C。
【精练】(多选)下列四幅图对应的说法错误的是( )
A.图甲中,某同学沿杆匀速向上爬升,该同学受到的摩擦力方向向上
B.图乙中,米受到的重力和筷子受到的摩擦力是一对相互作用力
C.图丙中,在力作用下使物体、一起向右做匀速直线运动,物体、之间一定有摩擦力
D.图丁中,重的小车至少要的水平方向的力才能推动它
【答案】BD
【详解】A.该同学做匀速直线运动时,他受到的摩擦力和重力相互平衡,即二者大小相等,方向相反。因为重力的方向竖直向下,所以摩擦力的方向竖直向上,故A正确,不符合题意;
B.相互作用力是两个物体之间相互施加的力,这两个力互为施力物体和受力物体。米受到的重力的施力物体是地球,而筷子受到的摩擦力的施力物体是米,故B错误,符合题意;
C. A受向右拉力F,因A做匀速运动故A受平衡力,故存在B对A向左的摩擦力,A、B间一定有摩擦力,故C正确,不符合题意;
D.推动小车需要克服的是地面对小车的摩擦力,重小车受到摩擦力大小不一定等于200N,故D错误,符合题意。
故选BD。
题型十一 平衡力与相互作用力的区别
【精讲】(24-25八年级下·江西·阶段检测)(多选)关于运动和力,下列说法正确的是( )
A.物体的运动状态发生改变,该物体一定受到力的作用
B.汽车启动后不会立即停下来,是因为汽车受到惯性的作用
C.小明将水桶从地面上提起来,手对水桶的作用力大小等于水桶对手的作用力大小
D.小明手提水桶时手上出现压痕,是由于水桶所受的重力作用在手上
【答案】AC
【详解】A.力是改变物体运动状态的原因,物体的运动状态发生改变,该物体一定受到力的作用,故A正确;
B.惯性是物体保持原有运动状态的性质,不是力,汽车启动后不会立即停下来,是因为汽车有惯性,故B错误;
C.小明将水桶从地面上提起来,手对水桶的作用力大小等于水桶对手的作用力大小是一对相互作用力,大小相等,故C正确;
D.手提水桶时手上出现压痕,是由于水桶对手有向下的压力,改变了手的形状,水桶所受的重力作用在于水桶自身,故D错误。
故选AC。
【精练】(多选)一段弹簧固定在水平桌面上,如图甲所示,将一个小球放在弹簧上使其处于静止状态(如图乙所示),用竖直向下的力F压小球至图丙位置,然后撤去力F,小球向上运动到A点后下落(如图丁所示),不计空气阻力的影响。则从撤去力F到小球运动到A点的过程中,下列说法中不正确的是( )
A.小球速度先变大后变小
B.小球在A点处于静止状态
C.小球离开弹簧到A点过程中只受重力作用
D.撤去力F瞬间小球受到向下的重力和向上的弹力,该二力平衡
【答案】BD
【详解】由题意知,乙图小球受到的重力等于弹簧的弹力;当将小球压至丙图时,弹力大于重力,小球向上做加速运动,到乙图位置时,弹力等于重力,速度最大,再向上运动,弹力小于重力,做减速运动;小球离开弹簧后,只受到重力作用,向上减速运动,到达最高点速度为零。
A.松手后,小球先加速后减速,故速度先变大后变小,故A正确,不符合题意;
B.静止状态需要受力平衡,合力为零,当小球在A点时速度为零,但受非平衡力,故B错误,符合题意;
C.小球离开弹簧到A点过程中只受重力作用,向上减速运动,故C正确,不符合题意;
D.撤去力F瞬间,小球受到的弹力大于重力,两个力大小不相等,不符合平衡力的条件,故D错误,符合题意。
故选BD。
题型十二 摩擦力及其产生条件
【精讲】(25-26八年级上·福建福州·期末)如图所示,水平桌面上叠放着A、B、C三个物体,在水平推力F的作用下与桌面相对静止,B物体受力个数为( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【答案】D
【详解】一切物体都有重力,则B受到重力作用;物体A叠放在B上,B受到A的压力;B叠放在C上,受到C的支持力;在水平推力F的作用下,受到向右的推力作用,保持静止状态,受到向左的摩擦力。所以B物体受到5个力的作用,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【精练】(24-25八年级下·广东揭阳·阶段检测)如图甲所示,完全相同的A、B两物块叠放在水平桌面上,用F1=80N的水平力作用在B物块上,A、B一起做匀速直线运动,此时B物块所受的摩擦力为___________ N;若将F2=80N的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们一起做匀速直线运动,则此时B物块所受的摩擦力为___________ N,桌面对A物块的摩擦力为___________ N。
【答案】 80 0 80
【详解】[1]甲图中,在水平方向上,B物块受到摩擦力和F1时,做匀速直线运动,所以在水平方向上受力平衡,所以和F1是一对平衡力,大小相等,即B物块所受的摩擦力
[2]乙图中,B物块和A物块一起匀速直线运动,所以B物块相对A物块没有发生运动、也没有运动的趋势,所以B物块不受到A物块施加的摩擦力,即B物块受到的摩擦力为零。
[3]乙图中,将B物块和A物块看作一个整体,这个整体在水平方向上受到桌面对A物块的摩擦力和F2作用,做匀速直线运动,所以在水平方向上受力平衡,所以和F2是一对平衡力,大小相等,所以桌面对A物块的摩擦力
题型十三 滑动摩擦力大小的影响因素实验
【精讲】小明在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面积有关
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关;
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
为了验证猜想,他利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。
(1)将玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计水平拉动木块做________运动,根据________原理,木块受到的滑动摩擦力________(选填“大于”、“等于”或“小于”)木块受到的拉力;
(2)小明查阅资料发现:物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数。该实验中木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为________;
(3)如图乙,小雨对实验装置进行了改进,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示;
①实验过程中,________(填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板;
②小雨用10N的力匀速拉动木板,此时拉力传感器的示数为4N,木板受到木块的摩擦力为________N,方向为________;木板受到地面的摩擦力为________N,方向为________。
【答案】(1) 匀速直线 二力平衡 等于
(2)1:2
(3) 不需要 4 水平向左 6 水平向左
【详解】(1)[1][2][3]为了测出滑动摩擦力的大小,实验中弹簧测力计需要沿水平拉动木块做匀速直线运动,此时木块处于平衡状态,根据二力平衡的原理,滑动摩擦力的大小等于木块受到的拉力。
(2)甲图中,木块在玻璃板上匀速运动时,弹簧测力计的示数为0.3N,根据二力平衡的原理,此时木块所受摩擦力也为0.3N,同理可得,当不改变压力F的大小时,木块在木板上运动时,弹簧测力计的示数为0.6N,此时木板所受摩擦力大小也为0.6N,物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值为动摩擦因数,因此实验中木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为
(3)[1][2][3]图乙中,木板可以不需要做匀速直线运动,因为拉动木板时,木块始终处于静止状态,受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,此时拉力传感器的示数为4N,拉力方向水平向左,根据二力平衡的原理,所以木块受到木板的摩擦力也为4N,方向水平向右,根据力的作用是相互的,木板受到木块给它的摩擦力也为4N,方向水平向左。
[4][5]小雨用10N的力匀速拉动木板水平向右运动,此时木板受力平衡,木板水平方向受到向右的拉力10N;受到木块给它的摩擦力4N,方向水平向左;还受到地面给它的水平向左的摩擦力。根据平衡力的特点,这三个力的大小满足,解得。
【精练】(24-25八年级下·河北廊坊·期中)如图所示的是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。小明所在小组用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、一块长木板和一条毛巾。
(1)要测出木块受到的摩擦力,需沿水平方向拉着木块在木板上做匀速直线运动,这样做利用了_____原理;
(2)甲、乙两次实验结束后,小明想进一步探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,进行了图丙所示的实验,当弹簧测力计示数达到最大值时仍没拉动木块。为了使用现有实验器材顺利完成此实验探究,你建议小明可采取的办法:_____。测出滑动摩擦力的大小,再和实验_____(选填“甲”或“乙”)进行比较;
(3)同组小红同学利用图丁a、b所示器材,即完全相同的A、B两正方体物块叠放在水平桌面上实验(以下操作中推力大小均可用弹簧测力计测出)。如图丁a,用的水平力作用在B 物块上,A、B一起做匀速直线运动,若将换为大小为的水平力,按如图作用在A物块上,它们仍能一起向前运动,则地面对A物块的摩擦力为_____N。A、B一起做的是_____(选填“匀速”或“变速”)直线运动。她在此基础上继续探究滑动摩擦力大小与接触面积大小是否有关,她应该先________,再用大小为的水平力推动A、B做匀速直线运动,测出大小,再与进行比较分析得出结论。
【答案】(1)二力平衡
(2) 取下木块上的砝码 甲
(3) 30 变速 将A、B并列放置在水平桌面上
【详解】(1)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可知,弹簧测力计的拉力才等于摩擦力的大小,可通过测力计示数得到摩擦力大小。
(2)[1][2]丙是为了探究摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,需使压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,由于摩擦力较大,测力计量程不够,可使丙的压力与甲相同进行探究,所以可以将丙实验中木块上的砝码取下,测出滑动摩擦力,再和甲实验进行比较。
(3)[1][2]a图,对B物块进行受力分析可知,在水平方向上B受到水平向右的推力F4,A对B水平向左的摩力,在这两个力的作用下B做匀速直线运动,故B物块所受的摩擦力等于推力F4,大小为30N;a图中,以A、B两物块的整体为对象,在水平方向上整体受到水平向右的推力F4,地面对整体向左的摩擦力,因A、B一起做匀速直线运动,所以,地面对整体向左的摩擦力为f地= F4=30N
也就是地面对A物块的摩擦力为30N。b图,若用F5=50N的水平力作用在A物块上,它们仍能一起向前运动,因物块A对地面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以地面对A物块的摩擦力不变,仍为30N,因为推力F5大于地面的摩擦力,此时A受力不平衡,A物块向右做加速直线运动,也就是说,A、B一起做的是变速直线运动。
[3]a图,对A、B物块整体进行受力分析可知,在水平方向上受到水平向右的推力F4,地面水平向左的摩擦力,在这两个力的作用下A、B物块整体做匀速直线运动;探究滑动摩擦力大小与接触面积大小是否有关,应改变接触面积大小,将A、B并列放置在水平桌面上,用力F6推动A、B做匀速直线运动,测出F6大小,并与图a进行比较,分析得出结论。
题型十四 增大、减小摩擦的方法及生活实例
【精讲】(24-25八年级下·陕西·期中)下列关于摩擦力的说法正确的是( )
A.用力推箱子没推动是因为推力小于摩擦力
B.静止的物体也可以受滑动摩擦力
C.两木块相对滑动得越快,滑动摩擦力就越大
D.滚动摩擦一定比滑动摩擦小
【答案】B
【详解】A.用力推箱子,没推动,此时的推力和摩擦力是一对平衡力,大小相同,故A错误;
B.静止的物体也可以受滑动摩擦力的作用,例如木块在地面上滑动,木块与地面间有滑动摩擦力,由于力的作用是相互的,地面受到木块施加的滑动摩擦力,但是地面是静止的,故B正确;
C.影响摩擦力大小的因素是压力大小和接触面的粗糙程度,与物体运动速度无关,故C错误;
D.相同条件下,滚动摩擦一定比滑动摩擦小,若条件不相同,滚动摩擦不一定比滑动摩擦小,故D错误。
故选B。
【精练】(24-25八年级下·陕西咸阳·期中)如图甲所示,小明用水平向右的推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F-t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v-t的变化情况如图丙所示,综合分析可知:木箱在5~6s内所受摩擦力为______N;0~1s内所受摩擦力的方向为_______;小明在推木箱过程中感觉很费劲,请你帮他想一个省力的办法:________。
【答案】 200 水平向左 在木箱下垫一个装有万向轮的平板车
【详解】[1]由v-t图像可知,3~5s木箱做匀速直线运动,滑动摩擦力与推力平衡,由F-t图像可知,3~5s木箱受到的推力,所以木箱受到的滑动摩擦力为
由v-t图像可知,5~6s木箱做减速运动,因为滑动摩擦力的大小与压力、接触面的粗糙程度以及材料有关,压力不变、接触面的粗糙程度以及材料不变,所以滑动摩擦力不变,故5~6s木箱所受的滑动摩擦力等于在3~5s内木箱受到的滑动摩擦力,大小为200N。
[2]由v-t图像可知,0~1s内木箱处于静止状态,此时木箱在水平方向上受到的推力与摩擦力是一对平衡力,方向相反,推力方向水平向右,则木箱所受摩擦力的方向水平向左。
[3]推动木箱过程中要克服地面对木箱的摩擦力,由于摩擦力较大,需要的推力较大,所以感觉很费劲,要省力些可以想办法减小摩擦力,在木箱下垫一个装有万向轮的平板车,使原来木箱与地面间的滑动摩擦变为车轮与地面间的滚动摩擦可以减小摩擦力。
题型十五 压力的概念
【精讲】(24-25八年级下·山东日照·期中)如图甲所示,一块质量分布均匀的长木板平放在水平桌面上,对长木板施加一个水平向右的力F,使木板沿着与桌子边缘平行的方向缓慢向右做直线运动,直到木板的长度伸出桌面时停止运动,此过程中木板对桌面的压强p与木板被推动的距离x的关系图象如图乙所示。已知木板宽为0.25m,下列判断正确的是( )
A.长木板的底面积为0.25m2
B.当x=0.26m时,木板对桌面的压强为37.5Pa
C.当x=0.2m时,木板对桌面的压力为9N
D.移动过程中,木板受到的摩擦力变小
【答案】B
【详解】A.木板的长度伸出桌面时停止运动,由图乙可知,木板移动0.1m以内,木板对桌面的压强不变,则木板没有伸出桌面,则木板伸出的长度为0.3m-0.1m=0.2m
则木板的总长度l=0.20m×4=0.80m
长木板的底面积为S=0.80m×0.25m=0.2m2
故A错误;
B.由图乙可知,木板没有伸出桌面对桌面的压强是30Pa,木板对桌面的压力F=pS=30Pa×0.2m2=6N
当x=0.26m时,受力面积为S1=(0.80m-0.26m+0.10m)×0.25m=0.16m2
由于木板的重心没有离开桌面,所以压力不变,则木板对桌面的压强为
故B正确;
C.当x=0.2m时,由于木板的重心没有离开桌面,所以木板对桌面的压力不变为6N,故C错误;
D.移动过程中,由于木板的重心没有离开桌面,木板对桌面的压力等于重力,大小不变,接触面的粗糙程度不变,所以木板受到的摩擦力不变,故D错误。
故选B。
【精练】(23-24八年级下·江苏无锡·期中)如图甲所示,水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒,筒底固定一根弹簧,将一小 球放置在弹簧上,静止时位于 A 点(如图乙)。现将小球下压至 B 点,并用此处的装置 锁定(如图丙)。解锁后,小球向上弹出筒口。下列说法正确的是( )
A.图乙中圆筒对桌面的压力小于图丙中的压力
B.解锁后到弹簧恢复原长的过程小球的速度是一直增大的
C.图丙中小球开始运动到脱离弹簧的过程中速度先变大后变小
D.图丙中小球开始运动到乙图的位置时小球受力不平衡
【答案】C
【详解】A.图乙、丙中,圆筒对桌面的压力都等于圆筒、弹簧、小球的总重力,所以, 图乙中圆筒对桌面的压力等于图丙中的压力,故A错误;
B.解锁后到弹簧恢复到对小球的弹力等于小球的重力的过程中,小球的速度是一直增大的,故B错误;
C.图丙中小球开始运动到弹力等于重力时,小球的速度最大,接下来小球的速度逐渐减小,则图丙中小球开始运动到脱离弹簧的过程中速度先变大后变小,故C正确;
D.依题意得,小球在图乙中静止,则此时小球处于平衡状态,小球受到的力是平衡力,故D错误。
故选C。
题型十六 探究影响压力作用效果因素的实验
【精讲】(23-24八年级下·云南·期中)小明和小华在沙滩上玩耍时,留下了大小和深浅不同的脚印,如图甲所示,由此他们产生了疑问:压力的作用效果到底与哪些因素有关呢?实验中选用海绵等器材及在水平桌面上进行a、b、c的实验过程图示。
(1)实验中,通过观察________________来比较压力的作用效果,这里应用到的科学方法是______________,本实验还可以用____________(填“硬木块”或“沙子”)代替海绵来完成实验;
(2)由图乙中的_________两次实验可知,压力的作用效果与受力面积有关;
(3)为探究压力作用的效果跟___________的关系,可通过图乙中a、b两次实验进行比较得出结论;
(4)如图丙所示,小华同学将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块,将左边部分移开后,发现剩余部分对泡沫的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他的结论____________; (选填“合理”或“不合理”)
(5)为了描述压力的作用效果,物理学当中定义了一个物理量一压强,即压力与受力面积之比。小华认为也可以用受力面积与压力的比值来比较压力的作用效果,根据所学的知识,小华的想法是___________(选填“正确”或“不正确”)的;
(6)通过图甲中文字说明及以上实验分析沙滩上的脚印,可知__________体重较小。
【答案】 海绵的凹陷程度 转换法 沙子 b、c 压力大小 不合理 正确 小华
【详解】(1)[1][2]实验中,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种方法叫做转换法。
[3]探究压力的作用效果与哪些因素有关时,一般选择较易发生形变的材料来显示压力的作用效果,硬木块与沙子比较,沙子更容易产生形变,所以用沙子代替海绵。
(2)[4] b、c两次实验压力相同,受力面积不同,海绵的凹陷程度不同,则说明压力的作用效果与受力面积有关。
(3)[5]a、b两图受力面积相同,压力大小不同,海绵的凹陷程度不同,可以用来探究压力作用的效果跟压力大小的关系。
(4)[6]小华的结论不合理,因为没有遵循单一变量原则,将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块后,两部分对泡沫的压力和与泡沫的接触面积都发生了变化,没有控制变量,所以不能比较压力作用效果与受力面积的关系,故得出的结论不合理。
(5)[7]正确;压力的作用效果即压强是表示单位面积上压力的大小的;虽然用受力面积与压力的比值来表示压强的话,当实际压强大的时候,这个数值会很小,不容易看出差别。我们通常采用我们认为最优的方式定义,但不能说其余方式不正确 。
(6)[8]小明的脚印较深说明产生的压强较大,脚印较大说明受力面积较大,由压强公式得压力可知,小明对沙滩的压力较大,因此小明的体重较大,小华的体重较小。
【精练】在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小文和小超利用小桌、海绵、砝码、木板,设计了如图甲、乙两个实验。
(1)小文和小超是根据海绵________来比较压力的作用效果的;
(2)根据图甲、乙两个实验得出的结论是:____________;
(3)后来小文又把小桌放到木板土,并把砝码放在小桌上,如图丙,发现小桌对木板的压力效果不够明显。于是通过对比图乙、丙两个实验,得出“受力面积相同时,压力越小,压力的作用效果越明显”的结论,你认为他的结论合理吗?________(选填“合理”、“不合理”),并请说明你认为合理或者不合理的原因是:____________;
(4)如果图丙中小桌对木板的压强是p,把相同的砝码也放一个在乙图的小桌上,则此时小桌对海绵的压强p乙_______p。(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
【答案】 凹陷程度 压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显 不合理 没有控制接触面材料相同 等于
【详解】(1)[1]小桌压在海绵上,海绵的凹陷程度越明显,则压力作用效果越大,即小文和小超是根据海绵凹陷程度来比较压力的作用效果的。
(2)[2]通过甲、乙两个实验可知,压力的大小相同时,乙图中受力面积较小,海绵的形变较大,所以压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(3)[3][4]他的结论不合理;对比乙丙可知:受力面积相同,压力不相同、接触面材料不同,一种材料是海绵,另一种材料是木材,形变大小不同,变量不唯一,因为没有控制接触面材料相同,不能得出“受力面积相同时,压力越小,压力的作用效果越明显”的结论。
(4)[5]从图丙可以看到,小桌对木板的压力大小等于小桌自身的重力和砝码的重力之和,即
小桌与木板的接触面积是S;当把相同的砝码也放一个在乙图的小桌上,则此时小桌对海绵的压力大小等于小桌自身的重力和砝码的重力之和,即
由上述可知,小桌与海绵的接触面积还是S;根据可知,乙、丙两图的压强,大小相等,即。
题型十七 增大、减小压强的方法及实例
【精讲】(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)下列四幅图选自中国古代科技著作《天工开物》,有关说法正确的是( )
A.“场中打稻”中通过摔打的方法能将稻粒从稻秆上打落下来是因为稻粒具有惯性
B.“赶稻及菽”中牛拉石碾的力与石碾拉牛的力是一对平衡力
C.“磨盘”中使用的石磨质量较大是为了增大对稻谷的压力
D.“六桨客船”中划水的船桨对水的作用力改变了客船的运动状态
【答案】A
【详解】A.“场中打稻”中,稻秆与稻粒一起向下运动,稻秆遇到障碍物时停止运动,而稻粒由于惯性,要保持原来的运动状态,从而与稻秆分离落下,故A正确;
B.“赶稻及菽”中牛拉石碾的力和石碾拉牛的力是一对相互作用力(作用在两个物体上),而不是平衡力(作用在同一物体上),故B错误;
C.“磨盘”中使用的石磨质量较大,是为了在受力面积一定时,通过增大压力来增大对稻谷的压强,故C错误;
D.“六桨客船”中划水的船桨对水施加向后的力,水对船桨施加向前的反作用力,这个反作用力改变了客船的运动状态,故D错误。
故选A。
【精练】(24-25八年级下·北京·期中)货车超载,很容易把路面压坏,由于不同承载能力的货车,配备的轮胎数量也不同(车轴不同),在桥梁入口前方,通常会看到如图所示的标志。标志牌上端的图标是“限制重量标志”,表示“车辆总质量超过数值的车辆,不得前行进入桥梁”;标志牌下端的图标是“限制轴重标志”,表示“限定每个车轴平均承载的质量,超过数值的车辆,不得前行进入桥梁”。下列说法中正确的是( )
A.每个车轴平均承载的质量越小,该货车的总质量就越小
B.每个车轴平均承载的质量越小,该货车对桥梁的压强就越小
C.总质量小于的货车,它的车轴平均承载的质量就小于
D.两种限制方式都是通过增大受力面积的方法来减小货车对桥梁的压强
【答案】B
【详解】A.每个车轴平均承载的质量越小,该货车的总质量不一定越小,货车的总质量还与车轴数量有关,故A错误;
B.每个车轴平均承载的质量越小,每个车轴平均承载的压力越小,根据可知,该货车对桥梁的压强就越小,故B正确;
C.由于不同承载能力的货车,配备的车轴数量不同,所以总质量小于49t的货车,由于没有已知车轴数量,不能判断车轴平均承载的质量,故C错误;
D.减小质量就可以减小压力,两种限制方式都是通过减小压力的方法来减小货车对桥梁的压强,故D错误。
故选B。
题型十八 液体压强的特点及其应用
【精讲】(24-25八年级下·重庆·阶段检测)(一)小明在“探究影响液体内部压强因素”活动中:
(1)如图甲所示,使用前用手指按压压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置是否________。实验过程中通过比较U形管两侧液面的________来比较液体内部压强的大小。
(2)图乙中,金属盒所处位置的深度为_________cm。
(3)比较丙、丁两图,可以得到:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强_______。
(4)比较________两图,可以得到:液体内部压强的大小还与液体的密度有关。
(5)在己图中,两个压强计的U形管内装有不同液体A、B,其他方面均相同,将它们通过T形管连接在同一金属盒上,实验现象如图所示,则液体密度ρA______ρB。
(二)小明课后还利用生活器材自制了薄壁实验箱继续实验。实验操作如下:
(6)如图a所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
(7)先在A箱中不断加水,实验现象如图b所示。
(8)然后在B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图c所示。若此时想要橡皮膜恢复原状,则可以采取的办法是________。
(9)小明还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图d所示,在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,直至橡皮膜恢复原状,用刻度尺测得此时h1、h2、h3的大小,则未知液体的密度ρ=_____。(用h1、h2、h3和ρ水表示)
【答案】 漏气 高度差 5 相等 丁、戊 > 向A中加水
【详解】(1)[1][2]为了能使实验顺利进行,使用前用手指按压压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的气密性。根据转换法,如图甲所示压强计是通过U形管中两侧液面的高度差来反映压强大小。
(2)[3]图乙中,金属盒所处位置的深度为
(3)[4]比较图丙和图丁橡皮膜所处液体的密度、液体的深度相同,橡皮膜的朝向不同,U形管中两侧液面的高度差相同,可得出结论:同种液体,同一深度,液体向各个方向的压强相等。
(4)[5]比较丁、戊两图,液体深度相同,液体密度不同,U形管两侧液面的高度差不相等,液体压强不同,可以得液体的压强与液体密度有关。
(5)[6]如图己,U形管内装有不同液体A、B,将它们通过T形管连接在同一金属盒上,U形管两侧液面高度差B大于A,但此时的压强是相同的,根据可知B液体密度较小,即。
(8)[7]由图c现象可知,内箱A中的水与外箱B中的盐水到橡皮膜的深度相同,但是橡皮膜向上形变,看得出盐水的压强更大。而盐水的密度大于水的密度,说明在液体深度相同时,液体的密度越大,产生的压强越大;要橡皮膜恢复原状,即两侧的压强相等,可以采取的办法是增加水的深度,向A中加水。
(9)[8]A容器中水对橡皮膜的压强为,由橡皮膜相平可知,橡皮膜两边压强相等,即
故未知液体的密度为
【精练】(24-25八年级下·上海·期末)如图所示是理论推导液体内部压强公式的示意图。
(1)如图(a)所示,研究A点受到的液体压强大小,在A点所处位置沿水平方向假想出一个受力面S,如图(b)所示。可用受力面S受到的液体压强大小代替A点受到的液体压强大小,其依据是同种液体,深度相同,液体压强______。(选填“相同”或“不同”)
(2)然后在受力面S上方假想出一段液柱,如图(c)所示,即可推导出液体压强公式。这种运用假想液柱研究问题的思想方法被称为______。(选填“控制变量法”“等效替代法”或“建立理想模型法”)请根据压强定义式推导出公式:______。
(3)小明想用液体压强公式计算蛟龙号上表面海水产生的压强,他查阅资料发现海水密度随深度的增大而增大,他______用公式计算蛟龙号上表面海水产生的压强。(选填“能”或“不能”)
(4)若图(a)为轻质薄壁柱形容器,底面积为,水的深度是0.2m,求:(g取10N/kg)
①容器中水的质量;______
②容器底部受到水的压强;______
③如图(d)是正方体金属块,边长为0.1m,若将该金属块垫在容器下方,地面受到压强的变化量等于原来容器对地面压强的2.5倍,求金属块质量。______
【答案】(1)相同
(2) 建立理想模型法
(3)不能
(4) 4kg 2000Pa 5kg
【详解】(1)同种液体在同一深度向各个方向压强相等。在研究A点压强时,在A点所处位置沿水平方向假想出的受力面S与A点深度相同,所以受力面S受到的液体压强大小可以代替A点受到的液体压强大小。
(2)[1]这种运用假想液柱研究问题的思想方法是建立理想模型法。
[2]推导过程如下:设液柱的底面积为S,高度为h,液体的密度为ρ。液柱的体积,液柱的质量
液柱的重力也就是对受力面的压力
根据压强定义式,代入可得
(3)液体压强公式的适用条件是液体密度均匀。由于海水密度随深度的增大而增大,不满足密度均匀这一条件,所以不能用该公式计算蛟龙号上表面海水产生的压强。
(4)[1]根据液体体积公式,计算水的体积
由密度公式,则水的质量
[2]根据液体压强公式,则容器底部受到水的压强
[3]原来容器对地面的压力
原来容器对地面的压强
压强的变化量
金属块的底面积
根据,可得
因为
所以金属块的质量
题型十九 不同形状容器中液体对底部的压力与压强计算
【精讲】(多选)如图所示,放在水平桌面上完全相同的圆柱形容器中,装有不同的两种液体甲、乙,在两容器中同一高度处分别有A、B两点,若A、B两点的压强相等,则下列说法正确的( )
A.两种液体的密度关系是
B.两种液体的质量关系是
C.两容器对水平桌面的压强关系是
D.两种液体对容器底的压力关系是
【答案】ACD
【详解】A.由图可知,,根据液体压强公式,由于A、B两点的压强相等,液体密度与深度成反比,所以,故A正确;
BD.根据,及液体压强公式,甲液体对容器底的压力
同理可得,乙液体对容器底的压力
因为A、B两点的压强相等,,且,所以,又因为两容器是完全相同的圆柱形容器,所以液体对容器底的压力等于液体的重力,根据,可得,故B错误,D正确。
C.液体对水平桌面的压力根据受力分析可知等于液体的重力加上容器的重力,根据以上分析可知,,由可得,,故C正确。
故选 ACD。
【精练】(多选)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
A.液体对容器底部的压强:
B.液体对容器底部的压力:
C.容器对桌面的压力:
D.容器对桌面的压强:
【答案】BD
【详解】AB.由题可知甲、乙两容器的底面积相同,又装有深度相同,质量相等的不同液体,即,由图可知,根据,则两种液体的密度关系。由可知,液体对容器底部的压强;由可知,液体对容器底部的压力,故A错误,B正确;
C.容器对水平桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,由题可知两容器质量相等,且装有相等质量的液体,所以容器对桌面的压力相等,即,故C错误;
D.由及可知,两容器对桌面的压强相等,即,故D正确。
故选BD。
题型二十 连通器的原理
【精讲】(24-25八年级下·吉林延边·期中)静静同学在“探究液体内部压强特点”的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)静静组装完压强计后,U形管两侧液面应______;此时用手轻按橡皮膜,现象如图甲所示,此时U形管______(选填“是”或“不是”)连通器;
(2)分析图乙A、B两图的实验现象,得出的结论是______;
(3)保持图乙B中探头的位置不变,只改变探头的朝向,U形管两侧液面的高度差将______(选填“变大”“不变”或“变小”);
(4)图乙中要探究液体压强与液体密度的关系,应选用______两图进行对比;
(5)聪明的静静想知道图乙C中的盐水密度是多少,于是设计了如图丙所示的实验装置。内外两个容器紧密粘合在一起,内部小容器的底部为一张弹性很好的橡皮膜,静静进行了如下操作:
①在内部小容器内装入适量待测盐水,发现橡皮膜向下凸出;
②在外部大容器内装入清水,直到橡皮膜变平,测出盐水深度h以及清水与盐水的液面高度差Δh;
③请你写出盐水的密度表达式:=______(用含有h、Δh和的式子表示)。
【答案】(1) 相平 不是
(2)见解析
(3)不变
(4)B、C
(5)
【详解】(1)[1]组装完压强计后,U形管两侧液面应相平,因为此时两侧液面上方的空气压强相等。
[2]此时的U形管下端连通,但上方有一端是密封的,不是连通器。
(2)图乙的A和B中,探头置于水中的不同深度,U形管两侧液面的高度差不同,且B中,探头的深度更深,U形管两侧液面高度差更大,所以可得:同种液体中,深度越深,压强越大。
(3)图乙B中,探头的位置不变,即在水中的深度不变,改变探头的朝向,U形管两侧液面高度差将不变,因为在液体的同一深度,各个方向的压强相等。
(4)要探究液体压强与液体密度的关系,应让探头置于不同密度的液体中的同一深度,应选用图乙中的B和C两图进行比较。
(5)小容器内装有盐水,外部大容器内装入清水,起到橡皮膜变平,此时橡皮膜所受的盐水和清水的压强相等,则
盐水的密度
【精练】(24-25八年级下·新疆乌鲁木齐·期中)八年级同学利用物理知识解答生活中的问题。
(1)一物体的质量为 60kg,它在地球表面受到重力为_______N(g取10N/kg),已知物体在月球表面受到重力是其在地 球表面受到重力的 ,则该物体在月球表面的重力为_______N,其质量为______ kg;
(2)打扫卫生时使用的洒水壶如图所示。用洒水壶提水时,用A把手;用洒水壶洒水时,用B把手,这 是运用了力的作用效果与力的 ___________有关的知识, 壶内水静止时,壶身和壶嘴内的水面相平,这是利用 了______原理,建筑工人盖房子时,利用铅垂线检查墙壁是否竖直,这是根据重力的方向总是______的原理设计的。检査所砌的墙面是否水平时,经常用如图所示的水平尺检查,当液体中空气 泡居中则表示墙面水平,若空气泡在A端, 则表示A端的墙面偏 ______(填“高”或“低”);
(3)《天工开物》中记载的“试弓定力”时的情景。该情景说明力可以改变物体的______,使弓弦发生 形变的力是______(填“弓受到的重力”或“钩对弓弦的拉力”或“弓弦对弓的拉力”)。
(4)如图是两边管子粗细相同、足够高的连通器,其水平细管足够长,中间有一个可无摩擦移动的活塞, 刚开始活塞固定不动 ,两管液面相平,左管液体是酒精 (ρ 酒精=0.8×103kg/m3),右管液体是水 (ρ 水=1×103kg/m3),现松开活塞,重新稳定后,右边液面变化了_______cm。(不考虑酒精和水接触时的扩散现象,即二者总体积不变)
【答案】(1) 600 100 60
(2) 作用点 连通器 竖直向下 高
(3) 形状 钩对弓弦的拉力
(4)1
【详解】(1)[1]已知物体的质量m=60kg,根据重力的计算公式,可得物体在地球表面受到的重力
[2]物体在月球表面受到的重力是在地球表面重力的,所以物体在月球表面受到的重力
[3]质量是物体的固有属性,不随位置的改变而改变,所以在月球上物体的质量仍为60kg。
(2)[1]用洒水壶提水时用A把手,洒水时用B把手,力的作用点不同,力的作用效果不同,这运用了力的作用效果与力的作用点有关的知识。
[2]连通器的原理是当连通器中装有同一种液体,且液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。壶内水静止时,壶身和壶嘴内的水面相平,这是利用了连通器原理。
[3]建筑工人利用铅垂线检查墙壁是否竖直,这是根据重力的方向总是竖直向下的原理设计的。
[4]当用水平尺检查墙面时,若空气泡在A端,说明A端的水少,即A端的墙面偏高。
(3)[1]力的作用效果有两种,改变物体的形状和改变物体的运动状态。“试弓定力”时,弓的形状发生了改变,说明力可以改变物体的形状。
[2]由图可知,秤钩对弓弦施加了向上的作用力,所以,使弓弦发生形变的力是钩对弓弦的拉力。
(4)松开活塞,右边的水的密度大,当深度相同时,右侧的水产生的压强较大,活塞向会左移动,设右侧水面下降,重新稳定后,左右两侧对底部的压强相等,故有,即
解得,所以右边液面变化了1cm。
题型二十一 证明大气压的存在
【精讲】(24-25八年级下·吉林长春·期中)小兰找来海绵,一个下半部分为圆柱形的塑料瓶,她在瓶内装入水并拧紧瓶盖,来探究“影响压力的作用效果的因素”,实验现象如图甲、乙所示。
(1)观察图甲、乙中的实验现象,可得出的结论:________。
(2)作图:请画出图甲中水对瓶壁A点处的压力的示意图________。
(3)拓展应用:
①若在塑料瓶中装满水,并拧紧瓶盖,在瓶的底部扎一个小孔,小孔中是否会有水流出?________。
②若所用塑料瓶的深度为20cm,瓶内水的质量为0.30kg。将塑料瓶正放在水平面上时,水对塑料瓶底部的压强为900Pa;将塑料瓶倒放在水平面上时,水对塑料瓶盖的压强为1400Pa。若在该塑料瓶内装满密度为的酒精,则酒精的质量________kg。
【答案】(1)当压力大小一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显
(2)
(3) 不会有水流出 0.4
【详解】(1)比较图甲和乙的实验现象,压力大小相同,乙图的受力面积小,海绵的凹陷程度大于甲图的凹陷程度,可以得出结论:当受力压力大小一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(2)压力的方向为垂直于接触面,指向被压物体,A点处的压力示意图如下:
(3)[1]若在塑料瓶中装满水,并拧紧瓶盖,在瓶的底部扎一个小孔,小孔内部只受水的压强,外部受大气压,水的压强远小于大气压,所以水不会流出。
[2]正放时,水柱为标准的圆柱体,此时水对瓶底的压强为900Pa,根据求得水柱高度
水的质量为0.30kg,由此可知每0.10kg水占圆柱体部分3cm高度。将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa,根据求得水深度
瓶子总高20cm,上方空心部分高度6cm,装满水需要0.2kg,由此可知整个瓶子装满水的质量为0.5kg,瓶子的容积
则装满酒精质量为
【精练】天气炎热时多喝水有益于身体健康,如图所示是某同学买瓶矿泉水时的情景。
(1)当该同学用手握住瓶子使瓶身竖直在空中静止不动时,瓶子受到的摩擦力和瓶子受到的________是一对平衡力;
(2)如图所示,矿泉水瓶盖侧面刻有凹凸不平的花纹,其目的是在用手拧开瓶盖时能________(填“增大”或“减小”)摩擦,便于旋开瓶盖。带有橡胶塞的口服液所配置的吸管,其表面也刻有棱状条纹,是利用了________,便于吸上口服液。
【答案】(1)重力
(2) 增大 大气压/大气压强
【详解】(1)瓶子竖直静止在空中,处于平衡状态,在竖直方向上受到的竖直向下的重力和手对它竖直向上的摩擦力是一对平衡力。
(2)矿泉水瓶盖侧面刻有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;
带有橡胶塞的口服液所配置的吸管表面刻有棱状条纹,使得吸管插入时空气能进入瓶内,从而利用大气压强将口服液压入口中。
题型二十二 大气压与高度、沸点的关系
【精讲】(24-25八年级下·湖南郴州·期中)如图所示是托里拆利实验过程,根据图示完成下面的问题。
(1)通过计算可知当时的气压为___________(,,答案保留两位小数);
(2)实验过程中,若将玻璃管倾斜,则管内外水银面的高度差___________;如果不小心使管内混入了少量空气,则管内外水银面的高度差将___________;若将此装置从山脚拿到山顶,则管内外水银面的高度差将___________。(均选填“变大”“变小”“不变”)
(3)某同学也利用此装置,把水银换成盐水,将玻璃管灌满盐水后倒插在盐水槽中,管内的盐水柱___________下降,这时在管顶开一个小孔,则盐水柱___________向上喷出。(均选填“会”或“不会”)
(4)某同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值时,测得此时管内外水银面的高度差为,如果此时在该实验室做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验,测得水的沸点将___________(选填“高于”“等于”或“低于”)100℃。
【答案】(1)
(2) 不变 变小 变小
(3) 不会 不会
(4)低于
【详解】(1)由图像可知,大气压所支持的水银柱的高度为
所以当时的气压为
(2)[1]由托里拆利实验装置的工作原理可知,大气压与所支持的液柱产生的压强大小相等;因为外部的大气压数值不变,根据液体压强计算公式可知,实验过程中,若将玻璃管倾斜,则管内外水银面的高度差不变。
[2]当管内混入了少量空气时,因管内少量的空气会产生一定的气压,则此时与水银柱产生的压强及外部大气压之间的关系为,所以水银柱产生的压强会小于外部大气压,表现为水银柱的高度会变小,所以,如果不小心使管内混入了少量空气,则管内外水银面的高度差将变小。
[3]已知大气压随海拔高度的增大而减小,若将此装置从山脚拿到山顶,根据液体压强计 算公式可知,大气压的减小使所支持的水银柱的高度也减小,所以,管内外水银面的高度差将变小。
(3)[1][2]已知此时大气压的数值约为,且盐水的密度略大于水的密度,所以此时的大气压所能支持的水柱的高度为
因为盐水密度稍大于水的密度,所以此时的大气压所能支持的盐水柱的高度稍小于10m,已知托里拆利装置的玻璃管总长约为1m,所以,仍利用此装置,只把水银换成盐水,将玻璃管灌满盐水后倒插在盐水槽中,管内的盐水柱不会下降,此时若在管顶开一个小孔,大气压会马上作用到盐水柱的顶端,使盐水柱由于重力作用而下降,所以,盐水柱不会向上喷出。
(4)已知管内外水银面的高度差为,根据托里拆利装置的实验原理得此时大气压的数值为
已知1标准大气压的数值为,且1标准大气压下水的沸点为100℃,所以此时的大气压数值小于1标准大气压;因为液体的沸点随液体表面气压的增大而升高,减小而降低,所以,如果此时在该实验室做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验,测得水的沸点将低于100℃。
【精练】某兴趣小组的同学在小瓶里装满带颜色的水,在橡皮塞上插进一根细玻璃管,使橡皮塞塞住瓶口,这就做了一个简易温度计,如图甲所示。
(1)将简易温度计分别放入温度不同的水中,观察到细管中液面的位置如图乙、丙所示,则图_________所反映的是放入温度较低的水中的情况。该温度计的原理是什么?_________要使温度计测量更准确,对玻璃管有什么要求?_________
(2)某同学换了一个瓶身大一些的瓶子制作了一个水气压计(如图丁)。可以从液柱高度的变化判断出不同高度处大气压强大小的变化情况。该气压计的制作时需要注意什么问题?_________使用时需要注意什么?_________从一楼走到31楼的楼顶,水柱的高度将怎样变化?_________
(3)另一位同学从书上找到戊图进行了复习,该实验的现象以及细管的作用分别是什么?
【答案】(1) 丙 液体的热胀冷缩 更细
(2) 瓶口必须密合,不能漏气 不要用手直接拿瓶子,以免瓶子受热,影响瓶内气体的压强 变高
(3)捏瓶身水上升到细管中,力越大上升越明显 将不易观察的瓶身的形变转换成细管中水面的上升
【详解】(1)[1]因为液体有热胀冷缩的性质,丙液柱高度低一些,因此丙图温度低一些。
[2]温度计的原理是液体的热胀冷缩。
[3]要使温度计测量更准确,玻璃管应做的更细,使液体受热膨胀时增大同样的体积,能升高更高的高度。
(2)[1]液柱有高度变化是由于瓶内外气压不一致导致的,所以制作时要保障瓶子的密封性,才能更好感知瓶内外的气压差,通过液柱高度变化反映出来。
[2]由于液体存在热胀冷缩的性质,所以使用时不要用手直接接触瓶子,避免温度对实验的影响。
[3]从1楼到31楼楼顶,由于高度越高,气压越低,所以外界气压逐渐降低,内部气压大于外部气压,将水柱往上压,水柱高度将变高。
(3)[1]捏瓶身,由于物体受力发生形变,瓶内容积变小,水上升到细管中,力越大上升越明显 将不易观察的瓶身的形变转换成细管中水面的上升。
题型二十三 流体压强与流速的关系及现象解释
【精讲】(24-25八年级下·广东佛山·期中)在大试管内装适量的水,将小试管轻轻地放入大试管内,再把大试管倒扣,如图所示,小试管会_______,若在A处开一小口,小试管会 _______,若在B处开一小口,小试管会_____(以上三空均选填“上升”、“下降”或“静止不动”)。
【答案】 上升 下降 下降
【解析】[1][2][3]由图可知,在大试管内装适量的水,将小试管轻轻地放入大试管内,再把大试管倒扣,此时水由于重力向下流,大试管顶端的压强减小,则小试管在大气压的作用下会上升;当A处开小口后,有气体进入,受到大气压的作用,小试管在重力和大气压的作用下会下降;在B处开口后,外部空气从B进入,大试管内气压也变为大气压,B点下方的水由于重力会流出,当小试管上方和下方的压强相同时,小试管由于重力会下降。
【精练】(24-25八年级下·福建泉州·期中)为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,小李采用如图所示装置进行实验。
(1)实验过程中通过U形管两侧液面的高度差反映探头受到的液体____________;
(2)实验前,小李检查实验装置时发现:按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化_________(选填“明显”或“不明显”),则说明这套实验装置漏气;
(3)调节好装置进行实验,比较图乙、丙可知,当深度一定时,液体内部压强与________有关;
(4)在图丙中保持探头的位置不变,改变探头的方向,U形管两液面的高度差将________,说明同种液体同一深度的各处各个方向的压强大小相等;
(5)如图丁所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当小李向玻璃管中吹气时,U形管内液面较低的是________侧(选填“a”或“b”);
(6)小李还自创了如图戊装置,用于测量液体的密度:他在左侧加入适量的水,在右侧倒入待测液体,直至橡皮膜相平,分别测量左侧水面到橡皮膜中心的深度和右侧待测液体液面到橡皮膜中心的深度;小李根据测量的物理量推导得出待测液体密度的表达式_________(表示水的密度)。
【答案】(1)压强
(2)不明显
(3)液体密度
(4)不变
(5)b
(6)
【详解】(1)实验中通过比较U形管左右两边玻璃管中的液面的高度差来比较液体压强,压强越大,U形管液面高度差越大,这用到了转换法。
(2)若压强计的气密性不好,软管中的气体和大气相通,等于大气压强,橡皮膜受到压强时,软管内的气体压强不会发生变化,U形管两边液面高度变化不明显。
(3)由图乙、丙可知,橡皮膜的深度相同,液体的密度不同,U形管两侧高度差不同,则液体压强不同,说明液体的压强与液体的密度有关。
(4)同种液体同一深度,液体向各个方向的压强相等,所以在图丙中保持探头的位置不变,改变探头的方向,U形管两液面的高度差将不变。
(5)在丁图中,从左侧管口沿水平方向用力吹气时,左管上端的空气流速快、压强小,右管上端空气流速小、压强大;由于大气压强的作用,液体从右侧压入左侧一部分,所以侧液面将升高,侧将降低。
(6)因为橡皮膜相平,所以橡皮膜左侧和右侧的压强相等时,根据液体压强公式,由可得,,则待测液体密度的表达式。
题型二十四 浮力的方向及产生原因
【精讲】(2024·贵州贵阳·二模)(多选)把装有适量水的量筒倒置在水槽里的水中,量筒口未接触水槽底部,量筒中的水面高于水槽中的水面,且水面是静止的,如图所示。将量筒缓慢向上提(量筒口未离开水面),则在这个过程中( )
A.量筒内、外水面的高度差保持不变
B.对量筒施加的提力逐渐变大
C.水槽底内表面受到的压强逐渐变小
D.水槽所受合力变小
【答案】BC
【详解】A.量筒倒置,内部不是真空,气体对内部液体也有压强,所以静止时
p筒气体+p水柱(量筒)=p大气
也就是
p筒气+ρgh(水柱相对液面)=p大气
在量筒逐渐上提过程中,假设量筒内水柱相对量筒位置不变,则水柱h增大,即p水柱增大,所以p筒气体减小,则量筒内气体积增大,所以假设错误,也就是筒内液面不会相对量筒不变,应当下降;假设筒内水柱高度相对外面液面高度差h不变,根据上面的压强平衡关系式,ρ水gh不变,则p筒气也不变,如果h不变,量筒内气体体积肯定增加,压强减小,又产生矛盾,假设也不成立,所以量筒上提的过程中,量筒液面h相对于外面液面高度差增大,即h逐渐增大;量筒液面h相对于量筒高度降低,即量筒内气体体积增大,压强减小,故A不符合题意;
B.烧杯和水作为整体对放入其中的量筒施加了一个向上的浮力,在竖直方向上量筒受到的重力等于向上受到的浮力和向上的提力。当向上提量筒时,量筒浸入水中的体积减少,所以受到的浮力逐渐变少,因此对量筒施加的提力逐渐变大,故B符合题意;
C.由于烧杯中的水面下降所以根据p=ρgh,密度与g不变高度减小压强也会减小,故C符合题意;
D.量筒缓慢向上提起时,水槽整体保持静止状态,属于平衡状态,受到的合力一直为零,故D不符合题意。
故选BC。
【精练】(多选)在一支平底试管内装入适量铁砂,然后先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,静止后两烧杯液面相平,如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度大
B.试管在乙液体比在甲液体里排开的液体质量小
C.烧杯底部所受液体的压强,甲烧杯比乙烧杯小
D.在甲、乙两种液体中试管底部所受液体压强一样大
【答案】CD
【详解】A.同一支装入适量的铁砂的平底试管在两液体中都漂浮,试管受到的浮力
F甲=F乙=G
由图可知,排开的液体体积V甲>V乙,由F浮=ρ液gV排可知
ρ甲<ρ乙
故A错误;
B.由阿基米德原理可得
F浮=G排=m排g
且F甲=F乙,所以,两试管排开液体的质量相等,故B错误;
C.已知ρ甲<ρ乙,两烧杯的液面相平,则液体的深度相同,根据p=ρgh知,甲烧杯底比乙烧杯底受到的压强小,故C正确;
D.由浮力产生的原因可知,物体受到的浮力等于物体上、下表面受到液体的压力差,而试管上表面受到的压力为0,所以
F浮=F下表面-F上表面=F下表面
因两试管受到的浮力相等,所以两试管下表面受到的液体压力相等,由 可得,甲、乙两种液体中试管底部所受液体压强一样大,故D正确。
故选CD。
题型二十五 探究浮力大小与排开液体体积、液体密度的关系
【精讲】(24-25八年级下·江西九江·期末)科学探究是初中物理课程内容的重要组成部分,探究的形式可以是多种多样的。
实验一:探究浮力大小与哪些因素有关。
某兴趣小组的同学,用同一物体进行了如图所示的操作,记下物体静止时弹簧测力计的示数。图甲中物体未放入前溢水杯装满水,物体浸没后用量筒测出溢出水的体积,如图丁所示。
(1)为了探究浮力的大小与液体密度的关系,应选择图中___________两图;
(2)该小组同学通过比较F1和F2的大小,得到“浮力大小与物体浸没的深度有关”的结论,产生错误的原因是____________________。
(3)物体浸没在水中时所受浮力大小为___________N,盐水的密度为___________kg/m3(ρ水=1.0×103kg/m3)。
实验二:验证阿基米德原理实验装置。如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上。在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小杯,在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。
(4)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块浸没水中(如图甲→乙→丙),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲_________(选填“大于”“等于”或“小于”)F丙。
(5)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面如图丁,可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为_________N,此时浮力的测量数值比真实数值将_________(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)甲、丙
(2)物体接触了容器底
(3) 0.5
(4)等于
(5) 1.2 偏大
【详解】(1)探究浮力大小与液体密度的关系,应控制排开液体的体积等其他条件相同,故应选择甲、丙两图。
(2)乙中物体接触容器底,受到了烧杯对物体的支持力,则弹簧测力计示数变小,由称重法可得,浮力偏大,所以产生错误结论。
(3)[1]由图丁可知,物体排开液体的体积
浸没在水中时受到的浮力
[2]物体的重力
物体浸没在盐水中时的浮力
盐水的密度
(4)甲图中弹簧测力计的示数,丙图中,由阿基米德原理可知,物体排开液体的重力等于物体受到的浮力,则弹簧测力计的拉力
故
(5)[1]丁图中,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计示数
丙图中,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计示数为3.2N,则物体浸没时的拉力,则丙中物体受到的浮力
[2]从水中拿出时,物体上沾有水,则弹簧测力计示数偏大,故所测的浮力偏大。
【精练】(24-25八年级下·云南昆明·期中)如图所示,物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。
(1)AB两图中,B中的弹簧测力计示数变小,说明浸在水中的物体受到________作用。B、C两图中弹簧测力计示数不同,说明了物体在同种液体中所受到的浮力大小跟________有关。
(2)比较________两图可得出结论:物体受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关;在整个实验过程,下列选项中正确反映浮力F和物体下表面在水中的深度h关系的图像是________。(物体未接触容器底)
A. B.
C. D.
(3)D图中物体所受浮力大小为________N,由D、E两图发现物体所受浮力的大小等于物体________________。
(4)在实验中,排除测量误差因素的影响,某兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因:________________。
(5)金属块的密度为________。
【答案】(1) 浮力 物体排开液体的体积
(2) CD C
(3) 1.0 排开液体所受重力的大小
(4)溢水杯未装满水(溢出的水有洒出,未全部装入小桶中)
(5)
【详解】(1)[1]B中的弹簧测力计示数变小,说明浸在水中的物体受到浮力作用。
[2]B、C两图中,液体的密度相同,金属块排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,说明物体在同种液体中所受到的浮力大小跟排开液体的体积有关。
(2)[1]要得出物体受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关,应控制液体的密度和排开液体的体积相同,改变金属块浸没的深度,由图可知,C、D两图符合,故选CD。
[2]随着金属块浸入水的深度增大,金属块排开水的体积增大,受到的浮力增大,当金属块完全浸没时,排开水的体积不变,受到的浮力不变,所以浮力F与深度的关系是先增大后不变。
故选C。
(3)[1]由图A可知,弹簧测力计的示数F=2.7N,金属块的重力G = F =2.7N,由图D可知,金属块浸入水中时弹簧测力计的示数F′=1.7N,则D图中金属块受到的浮力F浮=G-F′=2.7N-1.7N=1.0N
[2]由E图可知,金属块排开水的重力G排=1.4N-0.4N=1N,则F浮′=G排,即由实验发现物体所受的浮力等于物体排开液体的重力。
(4)金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,原因可能是溢水杯未装满水(溢出的水有洒出,未全部装入小桶中)。
(5)金属块的质量
物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,由可得,金属块的体积
金属块的密度
题型二十六 阿基米德原理的内容
【精讲】(25-26八年级下·重庆·期中)水能产生比自身重力更大的浮力吗?为了解决这一疑问,小蜀将重、边长为的正方体木块,放在一薄壁柱形容器中央,木块与容器底部不紧密贴合,缓慢向容器中加水,当木块刚好漂浮时,水对容器底的压力为。下列说法中错误的是( )
A.容器的底面积与木块的底面积之比为5∶4
B.此时木块受到的浮力是水的重力的4倍
C.若想让水产生的浮力是其自重的50倍,可换用底面积为的容器
D.若接着将木块竖直向上拉动,容器对桌面的压强将会减小
【答案】D
【详解】A.因为漂浮时浮力等于重力,即
所以排开水的体积为
则木块浸入水中的深度为
水对容器底的压力公式为
代入数据求容器底面积为
因此底面积之比为,故A正确,不符合题意;
B.因为容器内水的重力为
所以浮力与水的重力之比,故B正确,不符合题意;
C.若浮力是水重的50倍,即
代入得
水的重力公式为
代入数据得容器的面积为
即,故C正确,不符合题意;
D.木块向上拉动1cm,排开水体积减少量为
则浮力减少量(等于容器对桌面的压力减少量)为
因此容器对桌面的压强减小量为,故D错误,符合题意。
故选D。
【精练】(25-26八年级下·四川成都·期中)(多选)如图所示,圆柱体甲和装有适量某液体的圆柱形容器乙的底面积之比为9∶10,把它们平放在同一水平桌面上。在甲物体上,沿水平方向截取一段长为的物体,并平稳放入容器乙中,用力使物体刚好浸没在液体中,且使物体不与容器乙接触(液体无溢出);截取后,甲、乙对桌面的压强随截取长度的变化关系如图丙所示。已知甲的密度为,容器乙的壁厚和质量均忽略不计,下列说法正确的是( )
A.圆柱体甲截取前和容器乙中的液体质量之比为18∶5
B.圆柱体甲截取前对桌面的压强为
C.容器乙中液体的密度为
D.时,乙容器底受到液体的压强为
【答案】AB
【详解】B.已知条件:,,由图丙得:时,,;时,。
均匀圆柱体对水平桌面的压强,截取长度后,剩余压强
代入时,时,得:
整理得:
即。 截取前甲的压强
故B正确。
A.同时可得甲原高度,推导正确。
水平桌面压强,截取前:,
因此质量比:
即,故A正确;
C.A刚好浸没在液体中,外力作用在A上,A不接触容器,容器乙对桌面的压力增加量等于A对液体的反作用力,大小等于浮力,即
时,乙压强增加
因此: 代入数据得:
故C错误;
D.圆柱形容器中,液体对容器底的压强增加量等于
原液体压强,因此总压强:
故D错误。
故选AB。
题型二十七 物体的浮沉条件
【精讲】(24-25八年级下·山东济宁·期末)小南发现他家鱼缸中的鱼,在鱼鳍和鱼尾不动时,也能实现上浮和下沉,于是他买了一款“仿生鱼”(如图甲所示),研究鱼在鱼鳍和鱼尾不动时,上浮和下沉的原理。下面是他的实践过程,请帮助他完成下列内容:
[项目分解]
(1)研究仿生鱼的结构
(2)研究鱼在水中不动时也能实现上浮和下沉的原因
[项目实施]
(1)研究仿生鱼的结构
小南把仿生鱼拆卸后发现,仿生鱼内部有一个可以自动充气和放气的类似于鱼腹中“鱼鳔”的装置。当向鱼腹充气时,仿生鱼的腹部就会变大,放气时仿生鱼腹部变小。
(2)探究鱼在水中不动时也能实现上浮和下沉的原因
小南发现控制仿生鱼的鱼鳍和鱼尾不动时,只需控制自动充气装置,改变鱼的体积,就可以实现仿生鱼上浮和下沉。他猜想仿生鱼受到的浮力可能与其浸没的___________(选填“质量”或“体积")有关,于是他设计如图乙所示实验。已知物块甲和乙为重力相同但体积不同的物体,乙和丙是体积相同密度不同的两种物质。为了验证自己的猜想是否正确,他应选择___________两个物块进行实验。通过分析数据得出:鱼在水中不动时若想上浮,只需___________(选填“增大”或“减小”)鱼鳔的体积。
[项目拓展]
(3)随着科技的发展,潜水打捞技术日渐成熟,“潜水浮袋”(与鱼在水中改变体积类似,在水中打捞后体积自动变大)越来越多地被人们应用于潜水打捞。如图丙所示为潜水员使用“潜水浮袋”打捞沉物的情景。该物体需要2800N的拉力才能被打捞上来,一个“潜水浮袋”充气后的体积约为0.1m3,重力约为20N,水的密度为1.0×103kg/m3 ,至少需要___________个“潜水浮袋”才能让沉物浮上水面。
【答案】 体积 甲、乙 增大 3
【详解】[1]仿生鱼通过充气和放气改变腹部体积,而鱼鳍、鱼尾不动时,其浸没在水中的体积等于排开水的体积,改变体积也就改变排开水的体积,从而改变了浮力,实现了上浮和下沉,因此,猜想浮力与浸没的体积有关。
[2]验证“浮力与浸没体积的关系”需遵循控制变量法,已知“物块甲和乙重力相同但体积不同”,满足“控制重力、改变体积”的条件;而乙和丙体积相同但密度不同,重力也不同,无法控制重力变量,因此应选择甲、乙两个物块。
[3]根据阿基米德原理,当鱼鳔体积增大时,鱼的总体积增大,浸没时排开水的体积增大,浮力随之增大。当浮力大于鱼的总重G时,根据浮沉条件可知,鱼会在合力作用下上浮。因此,鱼想上浮需增大鱼鳔的体积。
[4]已知潜水浮袋排开水的体积,水的密度为,根据阿基米德原理,一个潜水浮袋所受的浮力
潜水浮袋重力,潜水浮袋竖直向上的拉力
拉动物体所需要的拉力,所需潜水浮袋个数
潜水浮袋个数只能是整数,所以是3个。
【精练】如图所示,在薄壁柱形容器中装有一定质量的水,将物体A、金属块B按甲、乙、丙三种方式分别放入水中,待A、B静止时,A浸入水中的深度分别为13cm、8cm、2cm,图甲中A恰好浸没。已知A的底面积为200cm2,容器的底面积为400cm2,则下列说法错误的是( )
A.甲图中,A下表面受到的水的压力为26N
B.乙、丙两图中,水对容器底部的压强相差了300Pa
C.乙图中,AB间绳子上的拉力为10N
D.金属块B的密度为2.2×103kg/m3
【答案】C
【详解】A.A下表面受到的水的压强为
A下表面受到的水的压力为
故A正确,不符合题意;
B.乙、丙两图中,乙比丙多浸入体积为
乙比丙液面高
水对容器底部的压强相差
故B正确,不符合题意;
C.A在乙中比在丙中多浸没了6cm,绳拉力等于多浸没部分产生的浮力,为
故C错误,符合题意;
D.甲乙都漂浮,浮力等于总重力,也就是甲图中A下表面受到的水的压力,总重力为
甲图B完全露出,乙图A露出一部分,浮力相同,所以B体积为
VB=SA(h1-h2)=0.02m2×0.05m=10-3m3
丙图A漂浮,浮力等于重力为
所以B重力
GB=26N-4N=22N
金属块B的密度为
故D正确,不符合题意。
故选C。
题型二十八 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
【精讲】(多选)如图所示,放在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,将同一木块分别放入两容器中,木块静止时两容器中液面相平。下列判断正确的是( )
A.木块在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中受到的浮力
B.木块排开甲液体的重力大
C.乙液体的密度比甲液体的密度大
D.在甲液体中木块底部受到的压力大于在乙液体中木块底部受到的压力
【答案】ACD
【详解】A.木块在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮条件: 漂浮时,物体受到的浮力等于自身的重力,即 。 因为是同一木块,重力相同,所以木块在甲、乙液体中受到的浮力相等,故A正确;
B.根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,即。 因为 ,所以,即木块排开甲、乙液体的重力相等,故B错误;
C.根据阿基米德原理 , 已知因为 ,且从图中能看出, 所以,即乙液体的密度比甲液体的密度大,故C正确;
D.甲中木块悬浮,底部受到向上的压力,顶部受到向下的压力。乙中木块漂浮,顶部不受液体压力,浮力等于底部向上的压力。两者浮力相等,甲中,乙中。所以,故D正确。
故选ACD。
【精练】(24-25八年级下·全国·课后作业)苗苗在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。
实验器材:刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。
实验步骤如下:
①用刻度尺测出竹筷的长度L;
②在竹筷的下端缠上适量的细铅丝;
③把自制的密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度(如下图所示);
④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度。
根据上面的步骤回答下列问题:
(1)竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是________(选填“降低重心”或“增大支撑面”),使竹筷能________漂浮在液面上。
(2)密度计是利用浮力________重力的条件工作的,竹筷下表面受到水的压强________竹筷下表面受到盐水的压强。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
(3)被测液体的密度越大,密度计露出液面的体积________(选填“越小”或“越大”)。
(4)被测盐水的密度表达式为________________(不计铅丝体积,水的密度用表示)。
(5)小军用吸管也制作了一个密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大。为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是________。
A.换大的容器盛放液体做实验 B.换稍粗点的吸管(质量不变)制作密度计
C.适当增加密度计的配重 D.将吸管适当剪短
【答案】(1) 降低重心 竖直
(2) 等于 等于
(3)越大
(4)
(5)C
【详解】(1)[1][2]重心越低,稳度越大,故竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是降低重心,使竹筷能竖直漂浮在液面。
(2)[1]密度计是利用物体漂浮条件工作的,密度计不管放入哪种液体中,都是漂浮,浮力等于自身的重力。
[2]浮力的产生原因:“浮力的大小等于浸入液体中的物体上下表面的压力差”可知由于浮力相等,所以相等,故竹筷下表面受到水的压强等于竹筷下表面受到盐水的压强。
(3)据可知,同一密度计,在不同液体中的浮力相同,液体密度越大,排开液体的体积就越小,露出液面的体积越大。
(4)在水中时,在盐水中时,因为浮力相等,所以;即被测盐水的密度为
(5)为了使测量结果更准确,使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,即要求密度计放入某液体中时,密度计竖直浸入液体的深度变大,设密度计浸入液体深度为h,底面积为S,因为密度计漂浮在液体中,,又因为,即,所以当一定时,可适当增大配重,用更细的吸管,故C正确,B错误;换用大的容器不会使密度计相邻两刻度线之间的距离变大,故A错误;将吸管适当剪短,对刻度间距无影响,故D错误。
故选C。
题型二十九 浮力与压强的综合问题
【精讲】(25-26八年级下·重庆·期中)如图所示,两个足够高的薄壁圆柱形容器A、B(质量均不计)竖直放在水平地面上,在A容器中注入16 cm深的水后,将棱长为10 cm的正方体放入水中,正方体静止时漂浮且的体积露出水面,B容器中装有某种未知的液体,液面与A容器中放入正方体后的液面相平,液体对B容器底产生的压强为1400 Pa,已知A、B容器的底面积都为200 cm2。求:
(1)请画出A容器中的正方体所受力的示意图;
(2)正方体的重力;
(3)B容器中液体的密度;
(4)为了使A、B两容器底受到的液体压强相等,现将正方体切去一部分放入B容器中,剩余部分仍浸在A容器的水中(忽略正方体带出的液体),则正方体切去部分的体积是多少。
【答案】(1)
(2)8N
(3)
(4)
【详解】(1)正方体静止漂浮在水面上,处于平衡状态,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力,两个力是平衡力,大小相等(根据第二问都为8N)、方向相反,作用点都画在正方体重心即可。
(2)正方体棱长
则正方体体积
排开水的体积
根据阿基米德原理,正方体受到的浮力
正方体漂浮,。
(3)已知A容器底面积,原有水深,原有水的体积
放入正方体后,A容器液面高度
B容器液面与A相平,已知液体对B底压强,由液体压强公式变形得
(4)正方体密度
由于,切去部分放入B中将沉底。
设切去部分体积为ΔV,A容器为圆柱形容器,容器底受到的压力等于水的重力加剩余正方体的重力,水的重力
因此A底压强
B容器原有液体体积
放入切去部分后,B底压强
由,约去S得
正方体切去部分的体积
【精练】(25-26八年级下·湖北武汉·期中)小明设计了如图透明薄壁轻质长方体容器(容器足够高且不计质量),其底面积为240 cm2。容器内用厚度不计的隔板(隔板与容器壁接触完好,不漏水)固定在正中间B位置,将容器分成甲、乙两部分,容器底部的隔板上开有小圆孔、小圆孔的面积为1 cm2,小圆孔用橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强大小不相等时,其形状发生改变,忽略橡皮膜形变对水的体积造成的影响。现往甲部分注入6 cm深的水,乙部分注入12 cm深的水,容器中水的重力为21.6 N。求:
(1)容器对地面的压强;
(2)橡皮膜两侧所受的压力差;
(3)若将隔板往左移动,固定到甲部分的中间D位置,再往乙部分轻轻放入实心均匀圆柱体M,待M静止后,发现橡皮膜变平,整个容器对水平地面的压强变化量是放入M前后水对乙部分底部压强变化量的2倍,求圆柱体M的重力。
【答案】(1)900 Pa
(2)0.06 N
(3)19.2 N
【分析】容器轻质不计质量,对地面的压力等于水的总重力,用总重力除以容器总底面积就能算出容器对地面的压强;根据甲乙两侧的水深差算出橡皮膜两侧的压强差,再用压强差乘以橡皮膜的小圆孔面积得到两侧的压力差;算出容器内水的总体积,隔板移到D点后甲乙两部分的底面积分别变为和,计算甲和乙中水的深度,再往乙部分轻轻放入实心均匀圆柱体M,橡皮膜变平说明两侧水深相等,计算出水对乙部分底部的压强变化量,根据整个容器对水平地面的压强变化量是放入M前后水对乙部分底部压强变化量的2倍,即可求出圆柱体M的重力。
【详解】(1)由题意,容器不计质量,容器对水平地面的压力等于水的总重力,即,容器总底面积根据固体压强公式得
(2)甲乙两侧水的深度差
根据液体压强公式,橡皮膜两侧的压强差
橡皮膜面积,根据压力公式,压力差
(3)原隔板在容器正中间,因此甲乙初始底面积,可得甲水体积
乙水体积
隔板左移后,D位于原甲区域的中点,因此甲的新底面积,乙的新底面积
移动隔板后,未放入M时,甲的水深
乙的水深
放入M后橡皮膜变平,说明橡皮膜两侧压强相等,液体密度相同,因此两侧深度相等;甲水体积不变,深度仍为12cm,故乙的深度变为12cm,乙的深度变化量
水对乙底部的压强变化量
由题意得容器对地面压强变化量
容器对水平地面增加的压力等于圆柱体M的重力,因此
题型三十 密度计原理及应用
【精讲】在“测量液体的密度”实验中:选择天平、量筒以及烧杯等器材测量汽水的密度。
【过程・方法】
①将天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度线处,旋转平衡螺母,直到天平横梁平衡。
②如图甲所示,用天平测出烧杯的质量为_____g;
③将汽水倒入量筒中,待气泡消除测出其体积为20cm3;
④将汽水倒入烧杯中,用天平测出汽水和烧杯的总质量为81.2g;
⑤算出汽水的密度为_____g/cm3。
【交流・评估】
小组同学交流,实验中使用量筒测量汽水体积时,正确的读数方法应是图乙中的_____(选填图中序号)。小组同学认为上述实验步骤所测出的密度会比实际密度偏小。为了减小实验误差,研究讨论后,决定对上述实验过程重新排序进行测量,新的排序步骤应为_____。
【探索・实践】
实验小组继续探索,只选择天平和容积为V的两个完全相同的汽水瓶等器材,就可以测出汽水的密度,他们将两个汽水瓶分别装满汽水和水,放在已调节平衡的天平左右两盘,移动游码使天平再次平衡,游码在标尺上对应的刻度为m0,如图丙所示,则汽水的密度_____(用字母V、m0和来表示)。
实验小组继续探索,用不同的粗细均匀吸管制成的密度计,竖直漂浮在水中时的情形,其中密度计_____(选填“①”、“②”或“③”)在测量其他液体密度时结果更精确。
【答案】 61.4 0.99 ② ①④③②⑤ ②
【详解】[1]由图甲可知,标尺分度值为0.2g,游码在标尺上所对的质量为1.4g,所以烧杯的质量为
[2]烧杯中汽水的质量为
汽水的密度为
[3]读数时视线要与液面相平,即正确的读数方法应是图乙中的②;俯视读数时会偏大,仰视读数时会偏小。
[4]步骤③④中将量筒中的汽水倒入烧杯中,量筒内部会有残留,导致烧杯中汽水质量偏小,由可知,密度会偏小;所以正确操作应是将步骤②③④调换,先测烧杯和汽水的总质量,然后测汽水体积,再测倒入量筒后烧杯和剩余汽水的质量,即①④③②⑤。
[5]图丙中汽水的质量等于水的质量加上游码位置对应标尺的示数,即
所以汽水的密度为
[6]密度计的特点是刻度不均匀,上疏下密,上小下大,而且分度值越小越准确;深度越深,相邻两密度值的间距越大,由题图丁可知,密度计②所处的深度最深,相邻两密度值的间距最大,测量值最准确。
【精练】(24-25八年级下·江苏无锡·阶段检测)小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝,制成一支自制密度计,用它来测量液体密度,测量过程中杯内液体总量没有变化。
(1)当密度计在杯中_________时,液面高度在A处(如图甲)。此时,密度计受到的浮力________重力。
(2)使用中,小柯发现细铁丝很容易滑落,于是他改变这段细铁丝的形状,并把铁丝置于玻璃管内,再次测量同一杯液体密度(如图乙),杯中液面将________(填“上升”、“下降”或“仍在A处”)。
(3)制成了四个密度计如图所示,正确的是________。小明用正确的吸管密度计来测量某种液体的密度,已知吸管的横截面积为S,浸入水中的深度为H,浸入另一种液体中时,吸管在液体中的深度是h,则该液体的密度是________。
(4)若小明用刻度尺测出1 g/cm3 和0.9 g/cm3 的刻度线间的距离为0.8cm,则该密度计竖直漂浮时在水中的深度为________cm。
(5)实验中小明要在吸管上标出数据1.0、0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(单位g/cm3,下同),首先应通过实验先标出________数据的刻度线,其余的再利用上述关系式进行计算,标出刻度线。要使密度计的两条刻度线之间的距离大一些,以使测量结果更精确,可适当________配重(选填增大/减小)。
【答案】(1) 漂浮 等于
(2)仍在A处
(3) 乙
(4)7.2
(5) 1.0 增大
【详解】(1)[1][2]如图所示,密度计在杯中漂浮时,受平衡力作用,浮力等于重力。
(2)改变这段细铁丝的形状,重力不变,把铁丝置于玻璃管内,再次测量同一杯液体密度,仍处于漂浮状态,浮力等于重力,即浮力不变;根据公式,排开液体的体积不变,所以杯中液面不变,仍在A处。
(3)[1]由于吸管密度计在液体中均漂浮,所以,浮力不变,由公式,故密度计浸入液体的深度,h与成反比;则液体密度越大浸入液体的深度越小,故刻度值上小下大、且刻度不均匀;由图可知乙上端刻度小,下端刻度大,且刻度不均匀,故乙正确,甲丙丁错误。
故选乙。
[2]吸管密度计在两种液体中均漂浮,所以,由公式,则
即,故液体的密度为
(4)由上题可知,故
根据题意
故
解得该密度计竖直漂浮时在水中的深度为。
(5)[1]要在吸管上标出数据1.0、0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线,首先应通过实验先标出1.0数据的刻度线,其余的再利用上述关系式进行计算,标出其他刻度线。
[2]小题3可知,密度计浸入液体的深度
即和S在不变的情况下,若增大h,则G增大,因此可以增大配重,使简易密度计的两刻度线之间的距离大一些。
题型三十一 功的概念和单位
【精讲】如图甲所示,水平地面上的物体,受到始终保持水平的推力F作用,其F-t和v-t的图像分别如乙、丙所示。由图可知,9~12s内,物体受到的水平推力为___________N,物体移动的距离为___________m,物体克服摩擦力做的功是___________J。
【答案】 6 9 54
【详解】[1][2][3]由丙图知,在9~12s内,物体以3m/s的速度做匀速运动,物体移动的距离为
由乙图可知,在9~12s内,水平推力为6N,由图丙可知,在9~12s内,物体做匀速运动,则摩擦力等于推力,克服摩擦力做功
【精练】如题图所示,用F=20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动,若推力F对物体做了40J的功,则在这一过程中( )
A.克服摩擦力做功一定为40J B.克服重力做功一定为80J
C.物体一定运动了2m D.物体一定受到了两对平衡力作用
【答案】C
【详解】C.根据W=Fs可得,物体运动的距离,故C符合题意;
AD.由题意可知,用F=20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动,物体不一定做匀速直线运动,则物体不一定受到了平衡力作用,故摩擦力不一定是20N,则克服摩擦力做功不一定为40J,故AD不符合题意;
B.物体在重力的方向没有移动距离,故重力做的功为0,故B不符合题意。
故选C。
题型三十二 功率的定义及意义
【精讲】如下图所示,质量一定的木块放在粗糙程度不同的水平桌面上,,木块在水平恒力F的作用下由静止从A运动到C,在AB过程中做加速运动,在BC过程中做匀速运动。下列说法正确的是( )
A.木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力
B.木块通过AB段所用的时间等于通过BC段所用的时间
C.水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功
D.水平拉力F在AB段做功的功率大于在BC段做功的功率
【答案】C
【详解】A.木块在段做加速运动,木块受力不平衡,则木块受到的摩擦力小于水平拉力的大小,即 ,木块在段做匀速运动,此时木块受力平衡,则木块受到的摩擦力大小等于水平拉力的大小,即 ,因水平拉力大小不变,所以木块在段受到的摩擦力小于木块在段的摩擦力,故A错误;
B.段木块做加速运动,速度逐渐增大;段做匀速运动,速度保持不变(且段的速度是段加速后的末速度)。已知,根据,段平均速度小于段速度,因此段所用时间更长,故B错误;
C.木块在段和段运动的距离相等,拉力是恒力,则根据可知,水平拉力在段做的功等于在段做的功,故C正确;
D.由题知,木块在段做加速运动,在段做匀速运动,整个过程中速度的变化是连续的(即在段木块是以到达点时的速度做匀速运动),所以木块在段的平均速度小于段的速度,拉力是恒力,则根据公式 可知,水平拉力在段的功率小于在段的功率,故D错误。
故选C。
【精练】一辆赛车在跌宕起伏道路行驶,先后完成匀速、快加速、慢减速行驶过程,若该赛车输出功率P恒定,则能近似描述牵引力F随时间t变化的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】赛车输出功率P恒定,由公式可得,匀速运动时,速度不变时,牵引力不变;快加速运动时,速度快速增加,牵引力快速减少;慢减速运动时,速度慢慢减少,牵引力也慢慢增加;故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
题型三十三 动能的概念、影响动能的因素
【精讲】(23-24八年级下·安徽淮北·期末)在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中,让铁球从斜面上由静止释放,撞击静止在水平面上的木块,使木块移动一段距离,如图甲和图乙所示。
(1)实验中可以根据___________来判断铁球的动能大小;
(2)实验中让不同小球从斜面同一高度处由静止滑下,目的是___________;
(3)由图甲和图乙所示的实验现象得到的结论是___________;
(4)如图丙所示的是高速公路上的限速牌,对不同车型限速不一样。限速实质上是限制车辆行驶时的动能,因为动能越大,汽车做功的本领越 ___________ ,潜在的危害就越大。
【答案】 木块被推动距离的远近 使它们到达水平面的速度相同 速度相同时,质量越大,动能越大 大
【详解】(1)[1]实验中通过观察木块被撞击后木块被推动距离的远近来判断铁球动能的大小。
(2)[2]实验中让不同小球从斜面同一高度处由静止滑下的目的就是为了使小球到达水平面的初速度相同,以达到控制一个变量,研究另一个变量的目的。
(3)[3]比较甲乙两图可以看出,小球质量不同,下落高度相同,质量大的小球推动木块的距离较远,故可得出结论:速度相同的不同物体,质量越大,动能越大。
(4)[4]车辆限速行驶就是为了降低速度,减小动能,因为动能越大,汽车做功的本领越大,当发生碰撞时,速度越大的产生的破坏越大。
【精练】(24-25八年级下·云南玉溪·期中)(多选)农民在精选谷种时,常用一种叫“风车”的农具进行分选。在同一风力作用下,谷种(饱满稻谷)和瘪谷(空壳)都从洞口水平飞出,结果谷种和瘪谷落地点不同,自然分开,如图所示。若不计空气阻力,且离开洞口后不受风力影响,下列分析正确的是( )
A.谷种的落地点是M
B.谷种的落地点是N
C.谷种飞出洞口后受到了非平衡力的作用
D.若增大风车的风力,谷种和瘪谷落地点的水平距离都会变大
【答案】BCD
【详解】AB.谷种和瘪谷在相同风力作用下被推到洞口的过程中,风力一样大,推的距离也相同,根据W=Fs,知风力对谷种和瘪谷做的功相同,两者获得的动能相同,但由于谷种质量大,可知其初速度较小,出洞口,由于没有空气阻力,它们的落地时间相同,但速度快的话,相同时间运动的路程远,所以瘪谷落到M处,谷种的落地点是N,故A错误,B正确;
C.谷种飞出洞口后,做曲线运动,运动方向改变,所以一定处于非平衡状态,则受到了非平衡力的作用,故C正确;
D.若增大风车的风力,风力对谷种和瘪谷做功增加,两者获得的动能增大,初速度变大,水平运动的水平距离都会随之增大,故D正确。
故选BCD。
题型三十四 探究动能大小影响因素的实验
【精讲】(24-25八年级下·广东梅州·阶段检测)小强利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定相同角度θ的同一高度位置,然后都由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,将与静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L 都相同,θ1<θ2, 球A、B的质量分别为mA、mB(mA <mB)。
(1)本实验中通过比较__________反映小球撞击木块C时的动能大小,这种研究方法叫__________(选填“控制变量法”或“转换法”);
(2)如图甲、乙所示,同时释放A、B时,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的__________无关(选填“高度”或“质量”)。同时观察到 B球能将木块C撞得更远,由此可得出结论:小球的动能大小与__________(选填“速度”“高度”或“质量”)有关;
(3)增大小球B 与竖直方向的角度如图丙,此时到达竖直位置时的速度__________(填“大于”,“小于”或“等于”)图乙中小球B到达竖直位置时的速度。图乙、丙所示,图丙中木块C滑行得更远些,可得出结论:小球的动能大小与__________(选填“速度”或“质量”)有关;
(4)若水平面绝对光滑且足够长,木块C 被撞击后,它将做__________(选填“减速”“匀速”或“加速”)直线运动;
(5)有同学在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丁所示,利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放,撞击同一木块。该实验方案是否可行?答:__________(选填“可行”或“不可行”)。
【答案】(1) 木块C移动的距离 转换法
(2) 质量 质量
(3) 大于 速度
(4)匀速
(5)不可行
【详解】(1)[1][2]实验中,小球具有的动能不同,对木块C做功不同,木块C被撞击后移动的距离也不同,所以通过比较木块C移动的距离反映小球撞击木块C时动能的大小。这是转换法的应用。
(2)[1]甲乙中,小球A、B的质量不同,开始摆动时的高度相同,在整个过程中,并排摆动且相对静止,说明整个摆动过程中,两个小球的速度相同,所以小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的质量无关。
[2]B的质量比A的大,撞击时,两小球的速度相等,而B将木块C撞得更远,说明B撞击C时,所具有的动能比A的大,所以小球动能的大小与质量有关。
(3)[1][2]增大小球B与竖直方向的角度如图丙,小球B被举得更高,重力势能更大,转化为的动能更大,此时到达竖直位置时的速度大于图乙中小球B到达竖直位置时的速度。图乙、丙所示,图丙中木块C滑行得更远些,说明质量相同时,速度越大,动能越大,可得出结论:小球的动能大小与速度有关。
(4)水平面绝对光滑且足够长,木块被撞击后,不受阻力作用,其速度不会发生改变,将做匀速直线运动。
(5)观察图丁的装置可知,若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放,撞击同一木块,撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来,而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关,故弹簧势能相同,转化出的动能相同,因此,木块最终移动的距离相同,这样是不能完成实验目的。
【精练】(2025八年级下·内蒙古·专题练习)如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,将小钢球从同一斜面上由静止开始滚下,推动放在水平桌面上的同一小木块向前移动一段距离后停下完成甲、乙、丙所示的三次实验,其中h1>h2=h3,mA=mB<mC。
(1)小钢球的动能大小是通过______来反映的,这种研究问题的方法叫做__________法;
(2)分析比较甲和乙两组实验可知,物体质量相同时,_________;
(3)分析比较乙和丙两组实验,B、C两球从同一斜面同一高度静止下滑的目的是____________;
(4)若桌面过于光滑,则______(选填“更利于”或“不利于”)探究得出结论;
(5)若利用这个装置探究牛顿第一定律,让同一小球从斜面的同一高度由静止滑下,小球在木板上比在毛巾上运动的距离远,小球克服木板的摩擦力做的功为W1,小球克服毛巾的摩擦力做的功为W2,则W1______W2(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1) 小木块移动的距离 转换
(2)速度越大,动能越大
(3)使B、C两球到达水平面时的速度相同
(4)不利于
(5)=
【详解】(1)[1][2]在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,钢球动能的大小不容易直接观察比较,可以让钢球推动木块做功,通过比较木块移动的距离,来反应钢球动能的大小,这种研究问题的方法,叫做转换法。
(2)分析比较甲和乙两组实验可知,质量相同的A、B两个小球,从不同高度处滚下,A球开始滚下的高度更高,A球到达水平面时速度会更大,A球推动木块移动的距离更长,说明A球的动能更大,于是总结结论:物体质量相同时,速度越大,动能越大。
物体质量相同时,
(3)分析比较乙和丙两组实验,质量不同的B、C两球从同一斜面同一高度静止下滑,可以探究动能与质量的关系,按照控制变量的要求,此时许控制两球速度相同,B、C两球从同一斜面同一高度静止下滑,目的就是:使B、C两球到达水平面时的速度相同。
(4)桌面过于光滑,木块会从桌面另一端滑落,无法通过木块移动距离判断小球具有动能大小。所以,桌面过于光滑,不便于探究得出结论。
(5)让同一小球从斜面的同一高度由静止滑下,小球到达斜面底端速度相同,动能相同,最终小球停止,速度变为0,动能变为0,小球在水面上滑动的过程要克服摩擦力做功,要消耗机械能,这两次消耗的机械能相等,这两次克服摩擦力做的功相等。所以,小球克服木板的摩擦力做的功为W1,克服毛巾的摩擦力做的功为W2,W1=W2。
题型三十五 辨析物体的机械能是否发生变化
【精讲】如图是一位运动员在蹦床比赛中的示意图,某时刻他从A点自由下落,与水平床面在B点接触,他能到达的最低点为C。下列说法正确的是( )
A.运动员在C点时的动能最大
B.运动员在B点时的机械能最大
C.从A到B的过程,运动员的重力势能全部转化为动能
D.从A到C的过程,运动员减小的机械能大于蹦床增加的弹性势能
【答案】D
【详解】A.运动员从B到C的过程中,一开始重力大于蹦床的弹力,速度还在增大,当重力等于弹力时速度达到最大,之后弹力大于重力,速度减小,到C点时速度为0,动能为0,所以C点动能不是最大,故A错误;
B.从A到B的过程中,克服阻力做功,机械能转化为内能,在A点的机械能最大,故B错误;
C.从A到B的过程中,运动员下落时会受到空气阻力的作用,重力势能除了转化为动能,还有一小部分会因为克服空气阻力做功转化为其它形式的能,不是全部转化为动能,故C错误;
D.从A到C的过程中,运动员减小的机械能一部分转化为蹦床的弹性势能,另一部分因为克服空气阻力做功转化为其它形式的能,所以运动员减小的机械能等于蹦床增加的弹性势能加上转化的其它形式的能,也就是运动员减小的机械能大于蹦床增加的弹性势能,故D正确。
故选D。
【精练】(多选)2025年,“赣超联赛”引发广泛关注,激发了江西各地校园足球的参与热情。如图甲为某校园足球比赛中球员传球后,足球在空中运动的一段轨迹,图乙为该足球落地后的弹跳过程。关于以上两过程的说法不正确的是( )
A.足球从A点运动至B点的过程中,脚对球继续做功
B.足球运动至B点时,重力势能最大,动能为零
C.C、F两点为同一高度,足球在C点处的机械能大于在F点处的机械能
D.足球从D点至E点的过程中,重力势能全部转化为动能
【答案】ABD
【详解】A.由于惯性,足球从A点运动至B点的过程中,球员没有对球施加力,所以对球不做功,故A错误,符合题意;
B.足球达到最高点,此时高度最大,重力势能最大。同时,足球在B点仍有水平方向的速度,动能不为零,故B错误,符合题意;
C.由图乙可知,足球跳起的高度逐渐变小,说明足球的机械能是逐渐变小的,则足球在C点处的机械能大于在F点处的机械能,故C正确,不符合题意;
D.从D点到E点,足球高度降低,重力势能减少,同时,速度增加,动能增加。但由于空气阻力的存在,部分重力势能会转化为内能,而不是全部转化为动能,故D错误,符合题意。
故选ABD。
题型三十六 杠杆五要素及其判断
【精讲】如图所示,质量不计的晾晒架钩在竖直固定的支撑物上,挂上衣服后,晾晒架可看成以O为支点的杠杆,A、B、C、D四点在同一水平线上。当把重为3.6N的衣服挂在_______(选填“B”“C”或“D”)点时,作用在A点的阻力最大,最大值为_______N,阻力的方向是_______。
【答案】 D 6.8 水平向右
【详解】[1][2][3]由图示知,晾晒架可看作绕O点转动的杠杆,衣服对晾晒架的作用力相当于动力,A点受到的作用力相当于阻力,当动力和阻力臂不变时,据杠杆的平衡条件知,动力臂越大,阻力越大。所以同一件衣服挂在D点时,作用在A点的阻力最大,阻力是A点受到的作用力,方向水平向右。衣服重为3.6N,阻力臂为0.18m,动力臂为0.34m,则有
解得阻力的最大值F=6.8N。
【精练】(24-25八年级下·河南周口·期末)小雨去药店买药时,看到医生用如图所示的小杆秤称中药,在秤盘中放入药材后用手提起提绳,移动秤砣的位置,就能使小杆秤在水平位置静止。小雨想杠杆在什么条件下能平衡呢?于是带领物理实践小组的同学借助器材进行了探究。
(1)小雨发现小杆秤实质是一个杠杆,其主要结构由秤杆、秤钩A、提纽(B、C)、秤砣D组成,如图甲所示。杆秤在使用过程中,提绳处是杠杆的___________;
(2)实验前,杠杆水平静止如图乙所示,将杠杆左下角的物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆___________保持水平位置静止(选填“仍能”或“不能”);
(3)实验时,小雨在杠杆两边挂上钩码后出现了如图丙所示的现象,在不增减钩码的前提下,要使杠杆恢复水平平衡,小雨的操作是移动左侧钩码,她应该向___________(选填“左移动”或“右移动”)钩码,移动___________小格。
(4)小雨利用身边物品来探究杠杆的平衡条件如图丁所示,铅笔水平平衡后,不小心将前端的铅笔芯弄断了,她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到右端细线下固定,则松手后铅笔( )
A.左端下沉 B.右端下沉 C.仍然水平平衡
(5)实验结束后,小雨对杆秤开展了拓展研究:在称量货物时,使用提纽___________(选填“B”或“C”),该杆秤的称量范围更大。若该杆秤配套的秤砣D有磨损,称量货物时杆秤显示的质量将比被测货物的真实质量偏___________(选填“大”或“小”)。
【答案】(1)支点
(2)仍能
(3) 左移动 一
(4)A
(5) C 大
【详解】(1)杠杆绕着转动的点即为杠杆的支点,如图甲所示,提绳处是杠杆的支点。
(2)图甲杠杆的重力作用线过支点,将杠杆左下角物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆的重力作用线仍过支点,所以杠杆在水平位置仍能静止。
(3)[1][2]如图丙所示,右侧下沉,说明右侧力臂与右侧钩码的乘积较大,若一个钩码的重力为G,设杠杆的一个小格为l,根据杠杆平衡条件可得
所以只要将左侧钩码向左移动一格,杠杆会恢复水平平衡。
(4)铅笔水平平衡后,将铅笔稳住,并将断裂的铅笔芯放到右端细线上方固定,如图所示,铅笔芯所放位置的力臂小于原位置的力臂,根据杠杆平衡条件可知,其不会保持平衡,而是左端会下沉,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(5)[1]由图示可知,使用提钮C时,与使用提钮B相比,秤砣的力臂变大,物体的力臂变小,由杠杆的平衡条件可得
所以使用提纽C,该杆秤的称量范围更大。
[2]当秤砣有磨损,相当于秤砣的质量减小,重力也减小,根据杠杆的平衡条件知,在阻力和阻力臂不变时,动力减小,动力臂增大,所以测量结果偏大了。
题型三十七 杠杆的分类
【精讲】(25-26八年级上·四川达州·开学考试)图甲是小明手拉拉杆箱静止时的情形,图乙为其示意图。小明施加在拉杆顶端A点的拉力为,方向与OA成夹角;B点为拉杆箱的重心。已知拉杆箱总重为,长为,长为,与地面成角。下列说法正确的是( )
A.拉杆箱此时相当于费力杠杆
B.力的大小为80N
C.若拉杆箱保持图乙所示的情况,使拉力方向逆时针旋转,则A点的拉力增大
D.若与拉杆的夹角不变,拉杆箱与地面的夹角越大,使拉杆箱保持静止时所需的力越大
【答案】B
【详解】A.由图乙可知,拉杆箱此时的动力臂大于阻力臂,相当于省力杠杆,故A错误;
B.由杠杆平衡条件得,力的大小为
故B正确;
C.若拉杆箱保持图乙所示的情况,使拉力方向逆时针旋转,则A点的拉力对应的力臂变大,由杠杆平衡条件得,A点的拉力减小,故C错误;
D.若与拉杆的夹角不变,拉杆箱与地面的夹角越大,箱子的重力不变,重力对应的力臂越短,拉力的力臂不变,由杠杆平衡条件得,使拉杆箱保持静止时所需的力越小,故D错误。
故选B。
【精练】如图所示是活塞式抽水机工作原理的示意图。活塞与圆筒紧密接触但可以上下滑动, A、B 是只能向上开启的阀门。将手柄COD看作杠杆,用力压C点,活塞被提起,低处的水进入圆筒,已知杠杆D处受到的阻力为300N,OC间距离为0.6m,OD间距离为0.15m。下列说法正确的是( )
A.活塞式抽水机利用大气压强工作,可将水抽到10楼的高度
B.提起活塞时,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞下方气压小于外界的大气压
C.提起活塞时,手作用在C点,此杠杆一定为省力杠杆
D.提起活塞时,手作用在杠杆C点的最小力大小至少为75N, 方向竖直向上
【答案】B
【详解】AB.提起活塞时,阀门A受到向下的大气压的作用而关闭,此时活塞以下部分圆筒内部的气体体积变大,压强变小,小于外界大气压,于是大气压把水压进圆筒。1个标准大气压的大小约为,据得,可将水抽到的高度约为
一层楼的高度约为3m,活塞式抽水机大概可将水抽到3层楼的高度,故A错误,B正确;
C.提起活塞时,手作用在C点,即动力作用在C点,作用在D点的力竖直向下,为阻力,当作用在C点的力垂直于OC,则动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,当作用在C点的力不是垂直于OC,则动力臂不一定大于阻力臂,不一定是省力杠杆,故C错误;
D.提起活塞时,当手作用在C点的对应的力臂最大为OC时,对应的动力最小,据杠杆的平衡条件有
解得最小动力F=75N,方向垂直于OC向下,当OC在水平方向时,最小动力方向竖直向下,故D错误。
故选B。
题型三十八 定滑轮、动滑轮的特点与实质
【精讲】(25-26八年级下·全国·周测)(多选)高速铁路的输电线(如图甲所示),无论冬、夏,都需要绷直,以保障列车受电弓与输电线的良好接触。图乙所示的是输电线的牵引装置工作原理图,钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣,每个坠砣重力为150N,若某段时间内坠砣串下降了20cm,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.滑轮A为动滑轮,滑轮B为定滑轮
B.钢绳上的拉力为150N
C.输电线P端受到的拉力大小为
D.输电线P端向左移动了10cm
【答案】CD
【详解】A.图中滑轮A为定滑轮,滑轮B为动滑轮,故A错误。
B.30个坠砣的总重力,钢绳上的拉力,故B错误。
C.由图可知,,图中坠砣挂在钢绳的自由端,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,可得,则输电线P端受到的拉力大小,故C正确。
D.图中坠砣挂在钢绳的自由端,且,则坠砣串下降的高度,则输电线P端向左移动的距离,故D正确。
故选CD。
【精练】(24-25八年级下·辽宁大连·期末)如图甲所示,是某校外科技小组设计的“空气密度变化的显示器”。将一空心金属球与配重,通过细线悬挂在滑轮上。调节配重质量,使二者恰好能保持静止。再用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气或向外抽出空气,此时就可以根据金属球或配重运动状态的变化情况,来粗略地显示出容器内空气密度的大小变化。已知容器的容积为,金属球的重力为4N、体积为。g取,不计配重、滑轮、弹簧测力计和细线的体积,不计机械的自重和摩擦。请回答下列问题:
(1)在图甲中,所用的滑轮属于______滑轮(选填“定”或“动”);
(2)当气泵工作适当时间后,发现空心金属球由原来的静止状态变为向下运动了,这说明此时容器内的空气密度______了;(选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)与实心相比,选用空心金属球的好处是:在质量一定时,空心金属球的______更大,从而能更灵敏地显示出空气密度的大小变化;
(4)在图甲中,若金属球和配重均静止时容器内的空气密度为,则此时配重的质量为______ kg;
(5)该小组设计一种新方案:原来器材不变,演示器的玻璃容器内部改进成如图乙所示的结构,用弹簧测力计来显示空气密度的大小变化。现容器内的空气密度为,则弹簧测力计的示数为______ N。若通过气泵向玻璃容器内压入空气,则当压入______ kg的空气时,演示器中弹簧测力计的示数会变化。
【答案】(1)定
(2)变小
(3)体积
(4)
(5)
【详解】(1)在图甲中,滑轮的轴固定不动,是定滑轮。
(2)当气泵工作适当时间后,发现空心金属球由原来的静止状态变为向下运动了,说明此时空心金属球受到的浮力变小了,空心金属球排开空气的体积不变,根据阿基米德原理可知,此时容器内的空气密度的变小。
(3)与实心相比,选用空心金属球的好处是:在质量一定时,由密度公式可知,空心金属球的体积越大,从而能更灵敏地显示出空气密度的大小变化。
(4)由阿基米德原理可得,金属球受到空气的浮力为
由力的平衡条件可知,金属球对左侧细线拉力为
则配重受到的重力为
由得,配重的质量为
(5)[1]由的计算可知,金属球对定滑轮左侧拉力为
滑轮和细线的重力不计,定滑轮两边绳子拉力向下且相等,弹簧测力计的拉力向上,由力的平衡条件可得,测力计的示数为
[2]压入气体后,气体的密度增大,金属球受到的浮力增大,弹簧测力计的示数减小,当测力计的示数变化,即变为
此时绳子的拉力为
依据力的平衡条件可知,压入空气后金属球受到的浮力为
由阿基米德原理可得,此时空气的密度为
此时容器中空气的体积为
由得,压入空气的质量为
题型三十九 机械效率的简单计算
【精讲】如图甲是《天工开物》中记载的在井上汲水的桔槔,其示意图如图乙,轻质杠杆的支点O距左端,距右端。在杠杆左端悬挂重力为的物体A,右端挂一物体B,杠杆在水平位置平衡时,物体B对地面的压力为。若用该桔槔将物体B匀速提升的过程中,其机械效率为87.5%。
(1)物体B的重力是多大?
(2)提升物体B所做的额外功是多少?
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)根据杠杆平衡条件 可得,杠杆在水平位置平衡,即,杠杆右端绳子对B的拉力
物体B静止在地面上,受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和竖直向上的支持力的作用,处于平衡状态。地面对B的支持力与B对地面的压力是一对相互作用力,大小相等,即
物体B所受的重力
(2)所做的有用功
根据公式可得,所做的总功
提升物体B所做的额外功
【精练】(25-26八年级下·全国·随堂练习)图甲所示的是农民捣谷用的“舂”,图乙是其结构示意图。AOB为碓(duì)杆,O为支点,AO长1.5m,OB长0.3m,舂相当于简单机械中的________杠杆。A处连接着碓头,脚踏碓杆的B处可使碓头升高,抬起脚,碓头会落下去击打稻谷。若碓头的重力为30N,每踩一次碓头上升的高度为60cm,则每踩一次克服碓头重力做的功是________J。若1min将B处踩下30次,舂的机械效率为60%,则人做功的功率是________W。
【答案】 费力 18 15
【详解】[1][2][3]由图乙可知,动力臂,阻力臂,因为动力臂小于阻力臂,所以舂相当于简单机械中的费力杠杆;已知碓头的重力,碓头上升的高度,则每踩一次克服碓头重力做的功;将B处踩下30次,克服碓头重力做的有用功为,已知舂的机械效率为60%,则人做的总功,人做功的功率为。
题型四十 滑轮、滑轮组机械效率的计算
【精讲】为了进一步理解所学知识,某物理兴趣小组组装了如图所示的装置。一辆质量为3kg的玩具电动小车放置在粗糙水平桌面上,其与桌面间的滚动摩擦力为20N,一根不可伸长的细绳一端固定在小车尾部,另一端依次跨过定滑轮、动滑轮后固定在O点,两滑轮质量都为0.5kg。当小车向右运动,借助细绳、滑轮带动质量为2kg的物体以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升,不计细绳与两滑轮之间的摩擦,不考虑空气阻力,求:
(1)滑轮组在5秒内对物体做的有用功。
(2)细绳的拉力F。
(3)滑轮组的机械效率。
(4)玩具电动小车牵引力的功率P。
【答案】(1)10J
(2)12.5N
(3)80%
(4)6.5W
【分析】根据滑轮组的工作原理,计算细绳的拉力、滑轮组对物体做的有用功、滑轮组的机械效率以及玩具电动小车牵引力的功率。
【详解】(1)由题意可知,物体5s内上升的高度
物体的重力
滑轮组在5s内做的有用功
(2)由题意可知,动滑轮的重力
由图可知,动滑轮由2段绳子承担,即,不计绳与滑轮间的摩擦,可得绳子的拉力
(3)由题图可知,绳子自由端移动的距离
总功
滑轮组的机械效率
(4)由题意可知,玩具电动小车的速度
小车做匀速直线运动,牵引力等于绳子拉力与滚动摩擦力之和,即
玩具电动小车牵引力的功率
【精练】(25-26八年级下·全国·随堂练习)某同学测量滑轮组的机械效率的实验装置如图所示。实验时把重7.2N的物体吊在滑轮上,向上缓慢拉动弹簧测力计,测出物体上升的高度为0.1m,图中弹簧测力计的示数为________N,滑轮组的机械效率为________%。如果用此滑轮组提升另一个重力为10N的物体,它的机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 3 80 变大
【详解】[1]弹簧测力计的示数为3N(结合滑轮组的受力特点,以及7.2N的物重,能推出拉力为3N)。
[2]滑轮组的机械效率:, 滑轮组的绳子段数,则,代入数值:, 所以滑轮组的机械效率为80%。
[3]用此滑轮组提升重力为10N的物体时,额外功基本不变,有用功增加,机械效率变大。
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专题05 挑战压轴题『期末复习重难点题型培优集训』
【40个高频常考题型讲练 共80题】
重点题型 分类讲练 1
题型一 力的概念和单位 2
题型二 力的三要素对力的作用效果的影响 3
题型三 弹力的概念和常见的弹力 4
题型四 弹簧测力计的量程与读数 4
题型五 重力的概念 7
题型六 重力的计算与估算 8
题型七 重力的示意图 8
题型八 牛顿第一定律的内容及理解 9
题型九 惯性的概念 10
题型十 二力或多力平衡问题 10
题型十一 平衡力与相互作用力的区别 11
题型十二 摩擦力及其产生条件 12
题型十三 滑动摩擦力大小的影响因素实验 12
题型十四 增大、减小摩擦的方法及生活实例 14
题型十五 压力的概念 14
题型十六 探究影响压力作用效果因素的实验 15
题型十七 增大、减小压强的方法及实例 16
题型十八 液体压强的特点及其应用 17
题型十九 不同形状容器中液体对底部的压力与压强计算 19
题型二十 连通器的原理 19
题型二十一 证明大气压的存在 21
题型二十二 大气压与高度、沸点的关系 22
题型二十三 流体压强与流速的关系及现象解释 23
题型二十四 浮力的方向及产生原因 23
题型二十五 探究浮力大小与排开液体体积、液体密度的关系 24
题型二十六 阿基米德原理的内容 26
题型二十七 物体的浮沉条件 27
题型二十八 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小 28
题型二十九 浮力与压强的综合问题 29
题型三十 密度计原理及应用 31
题型三十一 功的概念和单位 32
题型三十二 功率的定义及意义 33
题型三十三 动能的概念、影响动能的因素 34
题型三十四 探究动能大小影响因素的实验 34
题型三十五 辨析物体的机械能是否发生变化 36
题型三十六 杠杆五要素及其判断 37
题型三十七 杠杆的分类 38
题型三十八 定滑轮、动滑轮的特点与实质 38
题型三十九 机械效率的简单计算 40
题型四十 滑轮、滑轮组机械效率的计算 41
题型一 力的概念和单位
【精讲】有一质量忽略不计的杠杆,O为支点。如图所示,在杠杆A点上挂一物块M,在B点施加斜向下的拉力F1,使杠杆处于水平平衡状态。(忽略绳重)
(1)这个杠杆受到的阻力F2______(选填“是”或“不是”)物块M的重力;
(2)请在图1中画出拉力F1的力臂l1及F2的力臂l2;( )
(3)如图2所示,在物块M下面再挂上另一物块N,如果想保持杠杆水平平衡,而且施加在B点的力的大小不变,则作用在B点的力应该往______(选填“①”或“②”)的方向转动才有可能实现,你的依据是:______。
【精练】(24-25八年级下·广东广州·期中)体育课上,老师向大家展示竖直向上垫排球,排球离开手后,上升过程依次经过a、b、c三处,到达最高处d,查阅资料得知排球运动过程空气阻力和运动速度关系,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.排球在d点受力平衡
B.排球在上升过程a点所受力的合力最大
C.排球上升过程受到竖直向上的动力
D.排球加速下落过程所受合力一直增大
题型二 力的三要素对力的作用效果的影响
【精讲】(24-25八年级下·江苏无锡·期末)按图示的A、B、C三种方法关门,门轴处为支点,A种方法不能将门关上。说明力的_____会影响力的作用效果(选填“大小”或“方向”)。手用力推门,手会感觉到被门的边缘咯的痛,这说明物体间力的作用是_______的。
【精练】(24-25八年级下·辽宁锦州·期末)竹简是中华文明的重要载体。《武威汉简》记载收卷时需谨慎操作:“简牍成卷,曲而不折”。当竹简卷曲收拢时,简片会自然弯曲,如图所示,这说明力可以改变物体的______;若要将卷曲的竹简展平,在竹简“两端”施力比在“中部”施力更省力,是因为力的作用效果与______有关。
题型三 弹力的概念和常见的弹力
【精讲】(多选)2022年6月5日10时44分,搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,经过一系列动作后飞船与空间站成功交会对接,飞行乘组成员顺利进入空间站,发射取得圆满成功。关于空间站内的航天员,下列说法正确的是( )
A.航天员处于不受力状态 B.航天员拉伸弹簧不需要用力
C.航天员无法使用普通家用体重计 D.以地球为参照物,航天员是运动的
【精练】(25-26八年级上·福建福州·期末)轻按桌面能使桌面发生形变吗?如图所示,小明使用刻度尺、两个平面镜、光源等进行相关研究。步骤如下:
①在一张大桌子上放两个平面镜N和M,让一束光依次被这两个平面镜反射后,射在平面镜M后的刻度尺上,在刻度尺上形成一个光斑;
②用力F压桌面,并观察现象。
下列说法错误的是( )
A.小明看到光斑向下移
B.通过观察光斑的移动来判断桌面是否发生形变,目的是使桌面形变更明显
C.实验中小明的手也受到支持力的作用,这个力是由于桌面的形变而产生的
D.手撤去后,光斑又回到了原来的位置,说明桌面的形变属于弹性形变
题型四 弹簧测力计的量程与读数
【精讲】(25-26八年级下·江苏无锡·期中)小强想把弹簧测力计改装成液体密度计,他用同一小桶分别盛满了3种液体,用弹簧测力计分别称出3种液体和小桶的总重力,弹簧测力计的示数以及对应液体的密度分别记在下表中。
液体种类
酒精
植物油
水
盐水
弹簧测力计的示数
2.6
2.7
2.8
液体密度
0.8
0.9
1.0
(1)通过分析比较,他推测:液体密度与弹簧测力计示数之间有一定的规律。以下图像中能正确反映这一规律的是______;
A. B.
C. D.
(2)根据表中数据计算出该液体密度计的零刻度线应刻在________N的位置,最大测量值为________,表格中第四次盐水称重如图甲,测得盐水的密度______;
(3)若某次测量液体密度时,小桶中没有装满待测液体,则测量结果与真实值相比会______(填“偏大”“偏小”或“不变”);
(4)若要增大该密度计的量程,可以通过_______实现;若要提高该密度计的精确度,可以通过_______实现。(以上两空均从下列选项中选择合适的序号)
A.只换用量程更大的弹簧测力计
B.只增大桶的容积
C.只减小桶的容积
D.只减小桶重
E.只增大桶重
【精练】(24-25八年级下·江苏南京·阶段检测)为制作弹簧测力计,某物理实验小组对弹簧的伸长与拉力的关系做了探究,下表是他们利用甲、乙两根不同的弹簧做实验时所记录的数据;
表一
甲弹簧受到的拉力/N
0
1
2
3
4
5
6
甲弹簧的长度/cm
6
9
12
15
18
21
24
表二
乙弹簧受到的拉力/N
0
1
2
3
4
5
6
乙弹簧的长度/cm
6
8
10
12
14
16
18
(1)由表一可以得到的实验结论是:___________;
(2)在拉力相同的情况下,甲弹簧伸长的长度比乙弹簧伸长的长度___________;
(3)如图所示,小明分别用甲、乙两弹簧制作了弹簧测力计A和B,A和B的外壳相同,刻度线分布情况相同,则在A测力计的12cm处应标上___________N的刻度,精确程度较高(分度值较小)的是___________(选填“A”或“B”)测力计;
(4)如图C所示,在秤钩下挂一个容积为100mL、重为0.5N的容器,然后在测力计的某些刻度上标上密度值,就制成了一杆简单而实用的液体密度秤(如图所示)。只要在容器中加100mL的待测液体,就可以直接“称”出该液体的密度。在这测力计上,密度为“0”刻度应标在原刻度___________N处,此“密度秤”的测量范围是___________g/cm3,要增大该密度秤的量程,可采取的措施是___________,提高精确度,采取的措施是___________(填序号)。
A.增大桶容积 B.减小桶容积 C.换更轻的桶
题型五 重力的概念
【精讲】有时候物体受力的作用点不是一点而是每一个点,但是为了计算和理解的方便,我们希望能够找出一个等效点,将作用力看作只作用在这一个点上若将质量等效为集中于一个点,称该点为质心。质心在坐标系中的位置由公式给出。
(1)求彼此相切的球组成的系统的质心的位置,所有球都具有相同的直径d=3cm,而质量规律为:m1=m,m2=3m,m3=5m,mN=(2N-1)m。N=500,各球质量均匀;注:1+2+3…N=,
(2)从边长为d的均匀正方形板上挖去一个直径最大的圆,剩下四个边“角”,求这样一个边角的质心与圆心的距离,已知半径为R的半圆的质心到直径的距离为。
【精练】2020年北京时间12月17日1时59分,探月工程嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆,标志着我国首次地外天体样返回任务圆满完成。如图所示,返回舱在下落过程中由于受到重力的作用,下落速度不断增大,说明力可以改变物体的______。与在月球上相比,月球土壤样品被带回地球后,它的质量______,重力______。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
题型六 重力的计算与估算
【精讲】(24-25八年级下·江苏南京·阶段检测)冬季里,王凯的妈妈喜欢做冻豆腐涮火锅。冻豆腐的做法是:将鲜豆腐冰冻保存,食用时解冻,豆腐内的冰会熔化成水并且全部从豆腐中流出,形成有孔洞的海绵状的豆腐,在涮火锅时汤汁就会进入孔洞。王凯的妈妈买来250g鲜豆腐,体积约为200cm3,豆腐含水的质量占总质量的45%(ρ冰=0.9g/cm3;设豆腐解冻后孔洞的体积和形状不变)求:
(1)鲜豆腐的重力;
(2)冻豆腐内实心部分的密度;
(3)若涮锅时冻豆腐吸收汤之后,将之完好捞出,其质量变为275g,求汤汁密度。
【精练】空心砖在建筑施工中广泛使用。如图,质量为3.6kg的某型号空心砖,空心部分占总体积的40%。求:
(1)砖材料的密度;
(2)一块同规格的空心砖和实心砖,以相同方式放在水平地面上,对地面的压强最多相差多少帕?
题型七 重力的示意图
【精讲】(2023·陕西商洛·模拟预测)如图所示,要用最省力的方法把一个油桶推上台阶,请你在图中画出这个力及油桶所受的重力的示意图。
【精练】如图甲所示为搬花神器,用它把花盆抬起时,相当于一个绕O点转动的杠杆。其简化示意图如图乙所示,请在乙图中画出:
(1)花盆所受重力的示意图(O'为其重心);
(2)杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。
题型八 牛顿第一定律的内容及理解
【精讲】习总书记把消防队伍称为“同老百姓贴得最近联系最紧的队伍”。图甲是一名消防战士正在进行直杆滑降训练的场景,他从约5m高处滑到离地面20cm悬停,先后经历了a,b,c,d四个阶段,整个过程中,速度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.在0~16s内,消防战士受到的摩擦力大小保持不变
B.只有b阶段,消防战士处于平衡状态
C.在5~14s内,消防战士受到的重力与摩擦力大小相等
D.在14~20s内,消防战士受到的摩擦力方向竖直向下
【精练】(24-25八年级下·安徽马鞍山·期中)如图为一组滑轮装置,A、B两物块都由同一种物质制成。先用弹簧测力计测出A物块在水平桌面上匀速直线运动时的示数为50N,A物块的重力为200N,不计滑轮与绳的摩擦。如图所示,此时B物块恰能拉动A物块一起做匀速直线运动,则B物块的重力为_________N;若把A、B两物块位置互换,则水平桌面上的B物块做_________(选填“匀速”“加速”或“减速”)运动。
题型九 惯性的概念
【精讲】(24-25八年级下·福建福州·阶段检测)小宝同学把一只熟鸡蛋和一只生鸡蛋都放在水平桌面上,用同样大小的力分别使它们在桌面上绕竖直轴水平旋转,然后用手按住熟鸡蛋立即释放,发现熟鸡蛋静止了;用手按住生鸡蛋立即释放,发现生鸡蛋沿原来方向继续转了几圈,如图所示。请用物理知识解释为什么释放后生鸡蛋又继续转了几圈?
【精练】物体在流体(气体或液体)中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小与物体运动速度大小有关,速度越大,阻力越大,流体阻力大小还跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;此外,流体阻力跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫做流线型)的物体受到的阻力较小。物体(例如雨滴)从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,将以某一速度做匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度。根据以上资料分析回答:
(1)流体阻力是否等同于摩擦力?______(填“是”或“否”);
(2)举出一个我们生活中或自然界中利用形状减小流体阻力的例子:______;
(3)雨滴在高空形成后从静止开始下落后,速度越来越大是由于重力______阻力(填“大于”“等于”或“小于”),雨滴在加速下落过程中(假设质量不变),其惯性______(填“增大”“减小”或“不变”);
(4)雨滴下落一段距离后,以某一速度做匀速直线运动。这是由于随着雨滴下落速度的增大,受到的阻力也随之增大,当雨滴受到的阻力______重力时(填“大于”“等于”或“小于”),雨滴开始匀速下落;
(5)假设雨滴下落时的阻力与雨滴速度的平方成正比,即,其中k=1×10-4N/(m2/s2),则一个质量为0.25g的雨滴下落时的收尾速度约为______m/s。(g=10N/kg)
题型十 二力或多力平衡问题
【精讲】(25-26八年级下·湖北黄石·期中)某运动员做蹦极运动,如图甲所示,从高处O点开始下落,A点是弹性绳的自由长度,在B点运动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动)。下列判断正确的是( )
A.从A点到B点过程中运动员减速下落 B.运动员在C点受力平衡
C.时刻运动员速度最小 D.运动员重力大于
【精练】(多选)下列四幅图对应的说法错误的是( )
A.图甲中,某同学沿杆匀速向上爬升,该同学受到的摩擦力方向向上
B.图乙中,米受到的重力和筷子受到的摩擦力是一对相互作用力
C.图丙中,在力作用下使物体、一起向右做匀速直线运动,物体、之间一定有摩擦力
D.图丁中,重的小车至少要的水平方向的力才能推动它
题型十一 平衡力与相互作用力的区别
【精讲】(24-25八年级下·江西·阶段检测)(多选)关于运动和力,下列说法正确的是( )
A.物体的运动状态发生改变,该物体一定受到力的作用
B.汽车启动后不会立即停下来,是因为汽车受到惯性的作用
C.小明将水桶从地面上提起来,手对水桶的作用力大小等于水桶对手的作用力大小
D.小明手提水桶时手上出现压痕,是由于水桶所受的重力作用在手上
【精练】(多选)一段弹簧固定在水平桌面上,如图甲所示,将一个小球放在弹簧上使其处于静止状态(如图乙所示),用竖直向下的力F压小球至图丙位置,然后撤去力F,小球向上运动到A点后下落(如图丁所示),不计空气阻力的影响。则从撤去力F到小球运动到A点的过程中,下列说法中不正确的是( )
A.小球速度先变大后变小
B.小球在A点处于静止状态
C.小球离开弹簧到A点过程中只受重力作用
D.撤去力F瞬间小球受到向下的重力和向上的弹力,该二力平衡
题型十二 摩擦力及其产生条件
【精讲】(25-26八年级上·福建福州·期末)如图所示,水平桌面上叠放着A、B、C三个物体,在水平推力F的作用下与桌面相对静止,B物体受力个数为( )
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
【精练】(24-25八年级下·广东揭阳·阶段检测)如图甲所示,完全相同的A、B两物块叠放在水平桌面上,用F1=80N的水平力作用在B物块上,A、B一起做匀速直线运动,此时B物块所受的摩擦力为___________ N;若将F2=80N的水平力按如图乙所示作用在A物块上,它们一起做匀速直线运动,则此时B物块所受的摩擦力为___________ N,桌面对A物块的摩擦力为___________ N。
题型十三 滑动摩擦力大小的影响因素实验
【精讲】小明在“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
猜想a:滑动摩擦力的大小与接触面积有关
猜想b:滑动摩擦力的大小与接触面的压力有关;
猜想c:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关
为了验证猜想,他利用弹簧测力计、两个完全相同的木块、木板、玻璃板、细线等器材进行了如图甲所示的4次操作。
(1)将玻璃板和木板固定,每次操作均用弹簧测力计水平拉动木块做________运动,根据________原理,木块受到的滑动摩擦力________(选填“大于”、“等于”或“小于”)木块受到的拉力;
(2)小明查阅资料发现:物体受到的滑动摩擦力大小与接触面压力大小的比值反映了接触面的粗糙程度,称为动摩擦因数。该实验中木块与玻璃板间的动摩擦因数跟木块与木板间的动摩擦因数之比为________;
(3)如图乙,小雨对实验装置进行了改进,木板放在水平桌面上,木块叠放在木板上,细线一端连接木块,另一端连接固定的拉力传感器。向右拉动木板,水平细线的拉力大小通过拉力传感器的示数显示;
①实验过程中,________(填“需要”或“不需要”)匀速拉动木板;
②小雨用10N的力匀速拉动木板,此时拉力传感器的示数为4N,木板受到木块的摩擦力为________N,方向为________;木板受到地面的摩擦力为________N,方向为________。
【精练】(24-25八年级下·河北廊坊·期中)如图所示的是“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。小明所在小组用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、一块长木板和一条毛巾。
(1)要测出木块受到的摩擦力,需沿水平方向拉着木块在木板上做匀速直线运动,这样做利用了_____原理;
(2)甲、乙两次实验结束后,小明想进一步探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,进行了图丙所示的实验,当弹簧测力计示数达到最大值时仍没拉动木块。为了使用现有实验器材顺利完成此实验探究,你建议小明可采取的办法:_____。测出滑动摩擦力的大小,再和实验_____(选填“甲”或“乙”)进行比较;
(3)同组小红同学利用图丁a、b所示器材,即完全相同的A、B两正方体物块叠放在水平桌面上实验(以下操作中推力大小均可用弹簧测力计测出)。如图丁a,用的水平力作用在B 物块上,A、B一起做匀速直线运动,若将换为大小为的水平力,按如图作用在A物块上,它们仍能一起向前运动,则地面对A物块的摩擦力为_____N。A、B一起做的是_____(选填“匀速”或“变速”)直线运动。她在此基础上继续探究滑动摩擦力大小与接触面积大小是否有关,她应该先________,再用大小为的水平力推动A、B做匀速直线运动,测出大小,再与进行比较分析得出结论。
题型十四 增大、减小摩擦的方法及生活实例
【精讲】(24-25八年级下·陕西·期中)下列关于摩擦力的说法正确的是( )
A.用力推箱子没推动是因为推力小于摩擦力
B.静止的物体也可以受滑动摩擦力
C.两木块相对滑动得越快,滑动摩擦力就越大
D.滚动摩擦一定比滑动摩擦小
【精练】(24-25八年级下·陕西咸阳·期中)如图甲所示,小明用水平向右的推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F-t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v-t的变化情况如图丙所示,综合分析可知:木箱在5~6s内所受摩擦力为______N;0~1s内所受摩擦力的方向为_______;小明在推木箱过程中感觉很费劲,请你帮他想一个省力的办法:________。
题型十五 压力的概念
【精讲】(24-25八年级下·山东日照·期中)如图甲所示,一块质量分布均匀的长木板平放在水平桌面上,对长木板施加一个水平向右的力F,使木板沿着与桌子边缘平行的方向缓慢向右做直线运动,直到木板的长度伸出桌面时停止运动,此过程中木板对桌面的压强p与木板被推动的距离x的关系图象如图乙所示。已知木板宽为0.25m,下列判断正确的是( )
A.长木板的底面积为0.25m2
B.当x=0.26m时,木板对桌面的压强为37.5Pa
C.当x=0.2m时,木板对桌面的压力为9N
D.移动过程中,木板受到的摩擦力变小
【精练】(23-24八年级下·江苏无锡·期中)如图甲所示,水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒,筒底固定一根弹簧,将一小 球放置在弹簧上,静止时位于 A 点(如图乙)。现将小球下压至 B 点,并用此处的装置 锁定(如图丙)。解锁后,小球向上弹出筒口。下列说法正确的是( )
A.图乙中圆筒对桌面的压力小于图丙中的压力
B.解锁后到弹簧恢复原长的过程小球的速度是一直增大的
C.图丙中小球开始运动到脱离弹簧的过程中速度先变大后变小
D.图丙中小球开始运动到乙图的位置时小球受力不平衡
题型十六 探究影响压力作用效果因素的实验
【精讲】(23-24八年级下·云南·期中)小明和小华在沙滩上玩耍时,留下了大小和深浅不同的脚印,如图甲所示,由此他们产生了疑问:压力的作用效果到底与哪些因素有关呢?实验中选用海绵等器材及在水平桌面上进行a、b、c的实验过程图示。
(1)实验中,通过观察________________来比较压力的作用效果,这里应用到的科学方法是______________,本实验还可以用____________(填“硬木块”或“沙子”)代替海绵来完成实验;
(2)由图乙中的_________两次实验可知,压力的作用效果与受力面积有关;
(3)为探究压力作用的效果跟___________的关系,可通过图乙中a、b两次实验进行比较得出结论;
(4)如图丙所示,小华同学将物块B沿竖直方向切成大小不同的两块,将左边部分移开后,发现剩余部分对泡沫的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他的结论____________; (选填“合理”或“不合理”)
(5)为了描述压力的作用效果,物理学当中定义了一个物理量一压强,即压力与受力面积之比。小华认为也可以用受力面积与压力的比值来比较压力的作用效果,根据所学的知识,小华的想法是___________(选填“正确”或“不正确”)的;
(6)通过图甲中文字说明及以上实验分析沙滩上的脚印,可知__________体重较小。
【精练】在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验中,小文和小超利用小桌、海绵、砝码、木板,设计了如图甲、乙两个实验。
(1)小文和小超是根据海绵________来比较压力的作用效果的;
(2)根据图甲、乙两个实验得出的结论是:____________;
(3)后来小文又把小桌放到木板土,并把砝码放在小桌上,如图丙,发现小桌对木板的压力效果不够明显。于是通过对比图乙、丙两个实验,得出“受力面积相同时,压力越小,压力的作用效果越明显”的结论,你认为他的结论合理吗?________(选填“合理”、“不合理”),并请说明你认为合理或者不合理的原因是:____________;
(4)如果图丙中小桌对木板的压强是p,把相同的砝码也放一个在乙图的小桌上,则此时小桌对海绵的压强p乙_______p。(选填“小于”、“等于”或“大于”)。
题型十七 增大、减小压强的方法及实例
【精讲】(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)下列四幅图选自中国古代科技著作《天工开物》,有关说法正确的是( )
A.“场中打稻”中通过摔打的方法能将稻粒从稻秆上打落下来是因为稻粒具有惯性
B.“赶稻及菽”中牛拉石碾的力与石碾拉牛的力是一对平衡力
C.“磨盘”中使用的石磨质量较大是为了增大对稻谷的压力
D.“六桨客船”中划水的船桨对水的作用力改变了客船的运动状态
【精练】(24-25八年级下·北京·期中)货车超载,很容易把路面压坏,由于不同承载能力的货车,配备的轮胎数量也不同(车轴不同),在桥梁入口前方,通常会看到如图所示的标志。标志牌上端的图标是“限制重量标志”,表示“车辆总质量超过数值的车辆,不得前行进入桥梁”;标志牌下端的图标是“限制轴重标志”,表示“限定每个车轴平均承载的质量,超过数值的车辆,不得前行进入桥梁”。下列说法中正确的是( )
A.每个车轴平均承载的质量越小,该货车的总质量就越小
B.每个车轴平均承载的质量越小,该货车对桥梁的压强就越小
C.总质量小于的货车,它的车轴平均承载的质量就小于
D.两种限制方式都是通过增大受力面积的方法来减小货车对桥梁的压强
题型十八 液体压强的特点及其应用
【精讲】(24-25八年级下·重庆·阶段检测)(一)小明在“探究影响液体内部压强因素”活动中:
(1)如图甲所示,使用前用手指按压压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置是否________。实验过程中通过比较U形管两侧液面的________来比较液体内部压强的大小。
(2)图乙中,金属盒所处位置的深度为_________cm。
(3)比较丙、丁两图,可以得到:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强_______。
(4)比较________两图,可以得到:液体内部压强的大小还与液体的密度有关。
(5)在己图中,两个压强计的U形管内装有不同液体A、B,其他方面均相同,将它们通过T形管连接在同一金属盒上,实验现象如图所示,则液体密度ρA______ρB。
(二)小明课后还利用生活器材自制了薄壁实验箱继续实验。实验操作如下:
(6)如图a所示,实验箱分为内箱A与外箱B,内箱A固定在外箱B的内侧,内箱A下部有一圆形孔C,并在圆孔C上蒙上了一层橡皮膜,此时橡皮膜是平的。
(7)先在A箱中不断加水,实验现象如图b所示。
(8)然后在B箱中加入一定量盐水,盐水和水的液面相平,实验现象如图c所示。若此时想要橡皮膜恢复原状,则可以采取的办法是________。
(9)小明还利用薄壁实验箱测量出某未知液体的密度,如图d所示,在A箱中加入水,在B箱中加入某未知液体,直至橡皮膜恢复原状,用刻度尺测得此时h1、h2、h3的大小,则未知液体的密度ρ=_____。(用h1、h2、h3和ρ水表示)
【精练】(24-25八年级下·上海·期末)如图所示是理论推导液体内部压强公式的示意图。
(1)如图(a)所示,研究A点受到的液体压强大小,在A点所处位置沿水平方向假想出一个受力面S,如图(b)所示。可用受力面S受到的液体压强大小代替A点受到的液体压强大小,其依据是同种液体,深度相同,液体压强______。(选填“相同”或“不同”)
(2)然后在受力面S上方假想出一段液柱,如图(c)所示,即可推导出液体压强公式。这种运用假想液柱研究问题的思想方法被称为______。(选填“控制变量法”“等效替代法”或“建立理想模型法”)请根据压强定义式推导出公式:______。
(3)小明想用液体压强公式计算蛟龙号上表面海水产生的压强,他查阅资料发现海水密度随深度的增大而增大,他______用公式计算蛟龙号上表面海水产生的压强。(选填“能”或“不能”)
(4)若图(a)为轻质薄壁柱形容器,底面积为,水的深度是0.2m,求:(g取10N/kg)
①容器中水的质量;______
②容器底部受到水的压强;______
③如图(d)是正方体金属块,边长为0.1m,若将该金属块垫在容器下方,地面受到压强的变化量等于原来容器对地面压强的2.5倍,求金属块质量。______
题型十九 不同形状容器中液体对底部的压力与压强计算
【精讲】(多选)如图所示,放在水平桌面上完全相同的圆柱形容器中,装有不同的两种液体甲、乙,在两容器中同一高度处分别有A、B两点,若A、B两点的压强相等,则下列说法正确的( )
A.两种液体的密度关系是
B.两种液体的质量关系是
C.两容器对水平桌面的压强关系是
D.两种液体对容器底的压力关系是
【精练】(多选)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
A.液体对容器底部的压强:
B.液体对容器底部的压力:
C.容器对桌面的压力:
D.容器对桌面的压强:
题型二十 连通器的原理
【精讲】(24-25八年级下·吉林延边·期中)静静同学在“探究液体内部压强特点”的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)静静组装完压强计后,U形管两侧液面应______;此时用手轻按橡皮膜,现象如图甲所示,此时U形管______(选填“是”或“不是”)连通器;
(2)分析图乙A、B两图的实验现象,得出的结论是______;
(3)保持图乙B中探头的位置不变,只改变探头的朝向,U形管两侧液面的高度差将______(选填“变大”“不变”或“变小”);
(4)图乙中要探究液体压强与液体密度的关系,应选用______两图进行对比;
(5)聪明的静静想知道图乙C中的盐水密度是多少,于是设计了如图丙所示的实验装置。内外两个容器紧密粘合在一起,内部小容器的底部为一张弹性很好的橡皮膜,静静进行了如下操作:
①在内部小容器内装入适量待测盐水,发现橡皮膜向下凸出;
②在外部大容器内装入清水,直到橡皮膜变平,测出盐水深度h以及清水与盐水的液面高度差Δh;
③请你写出盐水的密度表达式:=______(用含有h、Δh和的式子表示)。
【精练】(24-25八年级下·新疆乌鲁木齐·期中)八年级同学利用物理知识解答生活中的问题。
(1)一物体的质量为 60kg,它在地球表面受到重力为_______N(g取10N/kg),已知物体在月球表面受到重力是其在地 球表面受到重力的 ,则该物体在月球表面的重力为_______N,其质量为______ kg;
(2)打扫卫生时使用的洒水壶如图所示。用洒水壶提水时,用A把手;用洒水壶洒水时,用B把手,这 是运用了力的作用效果与力的 ___________有关的知识, 壶内水静止时,壶身和壶嘴内的水面相平,这是利用 了______原理,建筑工人盖房子时,利用铅垂线检查墙壁是否竖直,这是根据重力的方向总是______的原理设计的。检査所砌的墙面是否水平时,经常用如图所示的水平尺检查,当液体中空气 泡居中则表示墙面水平,若空气泡在A端, 则表示A端的墙面偏 ______(填“高”或“低”);
(3)《天工开物》中记载的“试弓定力”时的情景。该情景说明力可以改变物体的______,使弓弦发生 形变的力是______(填“弓受到的重力”或“钩对弓弦的拉力”或“弓弦对弓的拉力”)。
(4)如图是两边管子粗细相同、足够高的连通器,其水平细管足够长,中间有一个可无摩擦移动的活塞, 刚开始活塞固定不动 ,两管液面相平,左管液体是酒精 (ρ 酒精=0.8×103kg/m3),右管液体是水 (ρ 水=1×103kg/m3),现松开活塞,重新稳定后,右边液面变化了_______cm。(不考虑酒精和水接触时的扩散现象,即二者总体积不变)
题型二十一 证明大气压的存在
【精讲】(24-25八年级下·吉林长春·期中)小兰找来海绵,一个下半部分为圆柱形的塑料瓶,她在瓶内装入水并拧紧瓶盖,来探究“影响压力的作用效果的因素”,实验现象如图甲、乙所示。
(1)观察图甲、乙中的实验现象,可得出的结论:________。
(2)作图:请画出图甲中水对瓶壁A点处的压力的示意图________。
(3)拓展应用:
①若在塑料瓶中装满水,并拧紧瓶盖,在瓶的底部扎一个小孔,小孔中是否会有水流出?________。
②若所用塑料瓶的深度为20cm,瓶内水的质量为0.30kg。将塑料瓶正放在水平面上时,水对塑料瓶底部的压强为900Pa;将塑料瓶倒放在水平面上时,水对塑料瓶盖的压强为1400Pa。若在该塑料瓶内装满密度为的酒精,则酒精的质量________kg。
【精练】天气炎热时多喝水有益于身体健康,如图所示是某同学买瓶矿泉水时的情景。
(1)当该同学用手握住瓶子使瓶身竖直在空中静止不动时,瓶子受到的摩擦力和瓶子受到的________是一对平衡力;
(2)如图所示,矿泉水瓶盖侧面刻有凹凸不平的花纹,其目的是在用手拧开瓶盖时能________(填“增大”或“减小”)摩擦,便于旋开瓶盖。带有橡胶塞的口服液所配置的吸管,其表面也刻有棱状条纹,是利用了________,便于吸上口服液。
题型二十二 大气压与高度、沸点的关系
【精讲】(24-25八年级下·湖南郴州·期中)如图所示是托里拆利实验过程,根据图示完成下面的问题。
(1)通过计算可知当时的气压为___________(,,答案保留两位小数);
(2)实验过程中,若将玻璃管倾斜,则管内外水银面的高度差___________;如果不小心使管内混入了少量空气,则管内外水银面的高度差将___________;若将此装置从山脚拿到山顶,则管内外水银面的高度差将___________。(均选填“变大”“变小”“不变”)
(3)某同学也利用此装置,把水银换成盐水,将玻璃管灌满盐水后倒插在盐水槽中,管内的盐水柱___________下降,这时在管顶开一个小孔,则盐水柱___________向上喷出。(均选填“会”或“不会”)
(4)某同学在物理实验室利用托里拆利实验测量大气压强的值时,测得此时管内外水银面的高度差为,如果此时在该实验室做“探究水在沸腾前后温度变化的特点”实验,测得水的沸点将___________(选填“高于”“等于”或“低于”)100℃。
【精练】某兴趣小组的同学在小瓶里装满带颜色的水,在橡皮塞上插进一根细玻璃管,使橡皮塞塞住瓶口,这就做了一个简易温度计,如图甲所示。
(1)将简易温度计分别放入温度不同的水中,观察到细管中液面的位置如图乙、丙所示,则图_________所反映的是放入温度较低的水中的情况。该温度计的原理是什么?_________要使温度计测量更准确,对玻璃管有什么要求?_________
(2)某同学换了一个瓶身大一些的瓶子制作了一个水气压计(如图丁)。可以从液柱高度的变化判断出不同高度处大气压强大小的变化情况。该气压计的制作时需要注意什么问题?_________使用时需要注意什么?_________从一楼走到31楼的楼顶,水柱的高度将怎样变化?_________
(3)另一位同学从书上找到戊图进行了复习,该实验的现象以及细管的作用分别是什么?
题型二十三 流体压强与流速的关系及现象解释
【精讲】(24-25八年级下·广东佛山·期中)在大试管内装适量的水,将小试管轻轻地放入大试管内,再把大试管倒扣,如图所示,小试管会_______,若在A处开一小口,小试管会 _______,若在B处开一小口,小试管会_____(以上三空均选填“上升”、“下降”或“静止不动”)。
【精练】(24-25八年级下·福建泉州·期中)为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,小李采用如图所示装置进行实验。
(1)实验过程中通过U形管两侧液面的高度差反映探头受到的液体____________;
(2)实验前,小李检查实验装置时发现:按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化_________(选填“明显”或“不明显”),则说明这套实验装置漏气;
(3)调节好装置进行实验,比较图乙、丙可知,当深度一定时,液体内部压强与________有关;
(4)在图丙中保持探头的位置不变,改变探头的方向,U形管两液面的高度差将________,说明同种液体同一深度的各处各个方向的压强大小相等;
(5)如图丁所示,橡皮管和玻璃管侧壁管口相连通,当小李向玻璃管中吹气时,U形管内液面较低的是________侧(选填“a”或“b”);
(6)小李还自创了如图戊装置,用于测量液体的密度:他在左侧加入适量的水,在右侧倒入待测液体,直至橡皮膜相平,分别测量左侧水面到橡皮膜中心的深度和右侧待测液体液面到橡皮膜中心的深度;小李根据测量的物理量推导得出待测液体密度的表达式_________(表示水的密度)。
题型二十四 浮力的方向及产生原因
【精讲】(2024·贵州贵阳·二模)(多选)把装有适量水的量筒倒置在水槽里的水中,量筒口未接触水槽底部,量筒中的水面高于水槽中的水面,且水面是静止的,如图所示。将量筒缓慢向上提(量筒口未离开水面),则在这个过程中( )
A.量筒内、外水面的高度差保持不变
B.对量筒施加的提力逐渐变大
C.水槽底内表面受到的压强逐渐变小
D.水槽所受合力变小
【精练】(多选)在一支平底试管内装入适量铁砂,然后先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,静止后两烧杯液面相平,如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度大
B.试管在乙液体比在甲液体里排开的液体质量小
C.烧杯底部所受液体的压强,甲烧杯比乙烧杯小
D.在甲、乙两种液体中试管底部所受液体压强一样大
题型二十五 探究浮力大小与排开液体体积、液体密度的关系
【精讲】(24-25八年级下·江西九江·期末)科学探究是初中物理课程内容的重要组成部分,探究的形式可以是多种多样的。
实验一:探究浮力大小与哪些因素有关。
某兴趣小组的同学,用同一物体进行了如图所示的操作,记下物体静止时弹簧测力计的示数。图甲中物体未放入前溢水杯装满水,物体浸没后用量筒测出溢出水的体积,如图丁所示。
(1)为了探究浮力的大小与液体密度的关系,应选择图中___________两图;
(2)该小组同学通过比较F1和F2的大小,得到“浮力大小与物体浸没的深度有关”的结论,产生错误的原因是____________________。
(3)物体浸没在水中时所受浮力大小为___________N,盐水的密度为___________kg/m3(ρ水=1.0×103kg/m3)。
实验二:验证阿基米德原理实验装置。如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上。在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小杯,在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。
(4)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块浸没水中(如图甲→乙→丙),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲_________(选填“大于”“等于”或“小于”)F丙。
(5)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面如图丁,可以计算出图丙中金属块所受到的浮力约为_________N,此时浮力的测量数值比真实数值将_________(选填“偏大”或“偏小”)。
【精练】(24-25八年级下·云南昆明·期中)如图所示,物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。
(1)AB两图中,B中的弹簧测力计示数变小,说明浸在水中的物体受到________作用。B、C两图中弹簧测力计示数不同,说明了物体在同种液体中所受到的浮力大小跟________有关。
(2)比较________两图可得出结论:物体受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关;在整个实验过程,下列选项中正确反映浮力F和物体下表面在水中的深度h关系的图像是________。(物体未接触容器底)
A. B.
C. D.
(3)D图中物体所受浮力大小为________N,由D、E两图发现物体所受浮力的大小等于物体________________。
(4)在实验中,排除测量误差因素的影响,某兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因:________________。
(5)金属块的密度为________。
题型二十六 阿基米德原理的内容
【精讲】(25-26八年级下·重庆·期中)水能产生比自身重力更大的浮力吗?为了解决这一疑问,小蜀将重、边长为的正方体木块,放在一薄壁柱形容器中央,木块与容器底部不紧密贴合,缓慢向容器中加水,当木块刚好漂浮时,水对容器底的压力为。下列说法中错误的是( )
A.容器的底面积与木块的底面积之比为5∶4
B.此时木块受到的浮力是水的重力的4倍
C.若想让水产生的浮力是其自重的50倍,可换用底面积为的容器
D.若接着将木块竖直向上拉动,容器对桌面的压强将会减小
【精练】(25-26八年级下·四川成都·期中)(多选)如图所示,圆柱体甲和装有适量某液体的圆柱形容器乙的底面积之比为9∶10,把它们平放在同一水平桌面上。在甲物体上,沿水平方向截取一段长为的物体,并平稳放入容器乙中,用力使物体刚好浸没在液体中,且使物体不与容器乙接触(液体无溢出);截取后,甲、乙对桌面的压强随截取长度的变化关系如图丙所示。已知甲的密度为,容器乙的壁厚和质量均忽略不计,下列说法正确的是( )
A.圆柱体甲截取前和容器乙中的液体质量之比为18∶5
B.圆柱体甲截取前对桌面的压强为
C.容器乙中液体的密度为
D.时,乙容器底受到液体的压强为
题型二十七 物体的浮沉条件
【精讲】(24-25八年级下·山东济宁·期末)小南发现他家鱼缸中的鱼,在鱼鳍和鱼尾不动时,也能实现上浮和下沉,于是他买了一款“仿生鱼”(如图甲所示),研究鱼在鱼鳍和鱼尾不动时,上浮和下沉的原理。下面是他的实践过程,请帮助他完成下列内容:
[项目分解]
(1)研究仿生鱼的结构
(2)研究鱼在水中不动时也能实现上浮和下沉的原因
[项目实施]
(1)研究仿生鱼的结构
小南把仿生鱼拆卸后发现,仿生鱼内部有一个可以自动充气和放气的类似于鱼腹中“鱼鳔”的装置。当向鱼腹充气时,仿生鱼的腹部就会变大,放气时仿生鱼腹部变小。
(2)探究鱼在水中不动时也能实现上浮和下沉的原因
小南发现控制仿生鱼的鱼鳍和鱼尾不动时,只需控制自动充气装置,改变鱼的体积,就可以实现仿生鱼上浮和下沉。他猜想仿生鱼受到的浮力可能与其浸没的___________(选填“质量”或“体积")有关,于是他设计如图乙所示实验。已知物块甲和乙为重力相同但体积不同的物体,乙和丙是体积相同密度不同的两种物质。为了验证自己的猜想是否正确,他应选择___________两个物块进行实验。通过分析数据得出:鱼在水中不动时若想上浮,只需___________(选填“增大”或“减小”)鱼鳔的体积。
[项目拓展]
(3)随着科技的发展,潜水打捞技术日渐成熟,“潜水浮袋”(与鱼在水中改变体积类似,在水中打捞后体积自动变大)越来越多地被人们应用于潜水打捞。如图丙所示为潜水员使用“潜水浮袋”打捞沉物的情景。该物体需要2800N的拉力才能被打捞上来,一个“潜水浮袋”充气后的体积约为0.1m3,重力约为20N,水的密度为1.0×103kg/m3 ,至少需要___________个“潜水浮袋”才能让沉物浮上水面。
【精练】如图所示,在薄壁柱形容器中装有一定质量的水,将物体A、金属块B按甲、乙、丙三种方式分别放入水中,待A、B静止时,A浸入水中的深度分别为13cm、8cm、2cm,图甲中A恰好浸没。已知A的底面积为200cm2,容器的底面积为400cm2,则下列说法错误的是( )
A.甲图中,A下表面受到的水的压力为26N
B.乙、丙两图中,水对容器底部的压强相差了300Pa
C.乙图中,AB间绳子上的拉力为10N
D.金属块B的密度为2.2×103kg/m3
题型二十八 物体在不同液体中的浮沉比较浮力和密度的大小
【精讲】(多选)如图所示,放在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,将同一木块分别放入两容器中,木块静止时两容器中液面相平。下列判断正确的是( )
A.木块在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中受到的浮力
B.木块排开甲液体的重力大
C.乙液体的密度比甲液体的密度大
D.在甲液体中木块底部受到的压力大于在乙液体中木块底部受到的压力
【精练】(24-25八年级下·全国·课后作业)苗苗在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。
实验器材:刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。
实验步骤如下:
①用刻度尺测出竹筷的长度L;
②在竹筷的下端缠上适量的细铅丝;
③把自制的密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度(如下图所示);
④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度。
根据上面的步骤回答下列问题:
(1)竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是________(选填“降低重心”或“增大支撑面”),使竹筷能________漂浮在液面上。
(2)密度计是利用浮力________重力的条件工作的,竹筷下表面受到水的压强________竹筷下表面受到盐水的压强。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
(3)被测液体的密度越大,密度计露出液面的体积________(选填“越小”或“越大”)。
(4)被测盐水的密度表达式为________________(不计铅丝体积,水的密度用表示)。
(5)小军用吸管也制作了一个密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大。为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是________。
A.换大的容器盛放液体做实验 B.换稍粗点的吸管(质量不变)制作密度计
C.适当增加密度计的配重 D.将吸管适当剪短
题型二十九 浮力与压强的综合问题
【精讲】(25-26八年级下·重庆·期中)如图所示,两个足够高的薄壁圆柱形容器A、B(质量均不计)竖直放在水平地面上,在A容器中注入16 cm深的水后,将棱长为10 cm的正方体放入水中,正方体静止时漂浮且的体积露出水面,B容器中装有某种未知的液体,液面与A容器中放入正方体后的液面相平,液体对B容器底产生的压强为1400 Pa,已知A、B容器的底面积都为200 cm2。求:
(1)请画出A容器中的正方体所受力的示意图;
(2)正方体的重力;
(3)B容器中液体的密度;
(4)为了使A、B两容器底受到的液体压强相等,现将正方体切去一部分放入B容器中,剩余部分仍浸在A容器的水中(忽略正方体带出的液体),则正方体切去部分的体积是多少。
【精练】(25-26八年级下·湖北武汉·期中)小明设计了如图透明薄壁轻质长方体容器(容器足够高且不计质量),其底面积为240 cm2。容器内用厚度不计的隔板(隔板与容器壁接触完好,不漏水)固定在正中间B位置,将容器分成甲、乙两部分,容器底部的隔板上开有小圆孔、小圆孔的面积为1 cm2,小圆孔用橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强大小不相等时,其形状发生改变,忽略橡皮膜形变对水的体积造成的影响。现往甲部分注入6 cm深的水,乙部分注入12 cm深的水,容器中水的重力为21.6 N。求:
(1)容器对地面的压强;
(2)橡皮膜两侧所受的压力差;
(3)若将隔板往左移动,固定到甲部分的中间D位置,再往乙部分轻轻放入实心均匀圆柱体M,待M静止后,发现橡皮膜变平,整个容器对水平地面的压强变化量是放入M前后水对乙部分底部压强变化量的2倍,求圆柱体M的重力。
题型三十 密度计原理及应用
【精讲】在“测量液体的密度”实验中:选择天平、量筒以及烧杯等器材测量汽水的密度。
【过程・方法】
①将天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度线处,旋转平衡螺母,直到天平横梁平衡。
②如图甲所示,用天平测出烧杯的质量为_____g;
③将汽水倒入量筒中,待气泡消除测出其体积为20cm3;
④将汽水倒入烧杯中,用天平测出汽水和烧杯的总质量为81.2g;
⑤算出汽水的密度为_____g/cm3。
【交流・评估】
小组同学交流,实验中使用量筒测量汽水体积时,正确的读数方法应是图乙中的_____(选填图中序号)。小组同学认为上述实验步骤所测出的密度会比实际密度偏小。为了减小实验误差,研究讨论后,决定对上述实验过程重新排序进行测量,新的排序步骤应为_____。
【探索・实践】
实验小组继续探索,只选择天平和容积为V的两个完全相同的汽水瓶等器材,就可以测出汽水的密度,他们将两个汽水瓶分别装满汽水和水,放在已调节平衡的天平左右两盘,移动游码使天平再次平衡,游码在标尺上对应的刻度为m0,如图丙所示,则汽水的密度_____(用字母V、m0和来表示)。
实验小组继续探索,用不同的粗细均匀吸管制成的密度计,竖直漂浮在水中时的情形,其中密度计_____(选填“①”、“②”或“③”)在测量其他液体密度时结果更精确。
【精练】(24-25八年级下·江苏无锡·阶段检测)小柯在一根一端密封的空心玻璃管下端绕上一段细铁丝,制成一支自制密度计,用它来测量液体密度,测量过程中杯内液体总量没有变化。
(1)当密度计在杯中_________时,液面高度在A处(如图甲)。此时,密度计受到的浮力________重力。
(2)使用中,小柯发现细铁丝很容易滑落,于是他改变这段细铁丝的形状,并把铁丝置于玻璃管内,再次测量同一杯液体密度(如图乙),杯中液面将________(填“上升”、“下降”或“仍在A处”)。
(3)制成了四个密度计如图所示,正确的是________。小明用正确的吸管密度计来测量某种液体的密度,已知吸管的横截面积为S,浸入水中的深度为H,浸入另一种液体中时,吸管在液体中的深度是h,则该液体的密度是________。
(4)若小明用刻度尺测出1 g/cm3 和0.9 g/cm3 的刻度线间的距离为0.8cm,则该密度计竖直漂浮时在水中的深度为________cm。
(5)实验中小明要在吸管上标出数据1.0、0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(单位g/cm3,下同),首先应通过实验先标出________数据的刻度线,其余的再利用上述关系式进行计算,标出刻度线。要使密度计的两条刻度线之间的距离大一些,以使测量结果更精确,可适当________配重(选填增大/减小)。
题型三十一 功的概念和单位
【精讲】如图甲所示,水平地面上的物体,受到始终保持水平的推力F作用,其F-t和v-t的图像分别如乙、丙所示。由图可知,9~12s内,物体受到的水平推力为___________N,物体移动的距离为___________m,物体克服摩擦力做的功是___________J。
【精练】如题图所示,用F=20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动,若推力F对物体做了40J的功,则在这一过程中( )
A.克服摩擦力做功一定为40J B.克服重力做功一定为80J
C.物体一定运动了2m D.物体一定受到了两对平衡力作用
题型三十二 功率的定义及意义
【精讲】如下图所示,质量一定的木块放在粗糙程度不同的水平桌面上,,木块在水平恒力F的作用下由静止从A运动到C,在AB过程中做加速运动,在BC过程中做匀速运动。下列说法正确的是( )
A.木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力
B.木块通过AB段所用的时间等于通过BC段所用的时间
C.水平拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功
D.水平拉力F在AB段做功的功率大于在BC段做功的功率
【精练】一辆赛车在跌宕起伏道路行驶,先后完成匀速、快加速、慢减速行驶过程,若该赛车输出功率P恒定,则能近似描述牵引力F随时间t变化的图像是( )
A. B.
C. D.
题型三十三 动能的概念、影响动能的因素
【精讲】(23-24八年级下·安徽淮北·期末)在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中,让铁球从斜面上由静止释放,撞击静止在水平面上的木块,使木块移动一段距离,如图甲和图乙所示。
(1)实验中可以根据___________来判断铁球的动能大小;
(2)实验中让不同小球从斜面同一高度处由静止滑下,目的是___________;
(3)由图甲和图乙所示的实验现象得到的结论是___________;
(4)如图丙所示的是高速公路上的限速牌,对不同车型限速不一样。限速实质上是限制车辆行驶时的动能,因为动能越大,汽车做功的本领越 ___________ ,潜在的危害就越大。
【精练】(24-25八年级下·云南玉溪·期中)(多选)农民在精选谷种时,常用一种叫“风车”的农具进行分选。在同一风力作用下,谷种(饱满稻谷)和瘪谷(空壳)都从洞口水平飞出,结果谷种和瘪谷落地点不同,自然分开,如图所示。若不计空气阻力,且离开洞口后不受风力影响,下列分析正确的是( )
A.谷种的落地点是M
B.谷种的落地点是N
C.谷种飞出洞口后受到了非平衡力的作用
D.若增大风车的风力,谷种和瘪谷落地点的水平距离都会变大
题型三十四 探究动能大小影响因素的实验
【精讲】(24-25八年级下·广东梅州·阶段检测)小强利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定相同角度θ的同一高度位置,然后都由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,将与静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L 都相同,θ1<θ2, 球A、B的质量分别为mA、mB(mA <mB)。
(1)本实验中通过比较__________反映小球撞击木块C时的动能大小,这种研究方法叫__________(选填“控制变量法”或“转换法”);
(2)如图甲、乙所示,同时释放A、B时,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的__________无关(选填“高度”或“质量”)。同时观察到 B球能将木块C撞得更远,由此可得出结论:小球的动能大小与__________(选填“速度”“高度”或“质量”)有关;
(3)增大小球B 与竖直方向的角度如图丙,此时到达竖直位置时的速度__________(填“大于”,“小于”或“等于”)图乙中小球B到达竖直位置时的速度。图乙、丙所示,图丙中木块C滑行得更远些,可得出结论:小球的动能大小与__________(选填“速度”或“质量”)有关;
(4)若水平面绝对光滑且足够长,木块C 被撞击后,它将做__________(选填“减速”“匀速”或“加速”)直线运动;
(5)有同学在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置改进成如图丁所示,利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放,撞击同一木块。该实验方案是否可行?答:__________(选填“可行”或“不可行”)。
【精练】(2025八年级下·内蒙古·专题练习)如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,将小钢球从同一斜面上由静止开始滚下,推动放在水平桌面上的同一小木块向前移动一段距离后停下完成甲、乙、丙所示的三次实验,其中h1>h2=h3,mA=mB<mC。
(1)小钢球的动能大小是通过______来反映的,这种研究问题的方法叫做__________法;
(2)分析比较甲和乙两组实验可知,物体质量相同时,_________;
(3)分析比较乙和丙两组实验,B、C两球从同一斜面同一高度静止下滑的目的是____________;
(4)若桌面过于光滑,则______(选填“更利于”或“不利于”)探究得出结论;
(5)若利用这个装置探究牛顿第一定律,让同一小球从斜面的同一高度由静止滑下,小球在木板上比在毛巾上运动的距离远,小球克服木板的摩擦力做的功为W1,小球克服毛巾的摩擦力做的功为W2,则W1______W2(选填“>”“=”或“<”)。
题型三十五 辨析物体的机械能是否发生变化
【精讲】如图是一位运动员在蹦床比赛中的示意图,某时刻他从A点自由下落,与水平床面在B点接触,他能到达的最低点为C。下列说法正确的是( )
A.运动员在C点时的动能最大
B.运动员在B点时的机械能最大
C.从A到B的过程,运动员的重力势能全部转化为动能
D.从A到C的过程,运动员减小的机械能大于蹦床增加的弹性势能
【精练】(多选)2025年,“赣超联赛”引发广泛关注,激发了江西各地校园足球的参与热情。如图甲为某校园足球比赛中球员传球后,足球在空中运动的一段轨迹,图乙为该足球落地后的弹跳过程。关于以上两过程的说法不正确的是( )
A.足球从A点运动至B点的过程中,脚对球继续做功
B.足球运动至B点时,重力势能最大,动能为零
C.C、F两点为同一高度,足球在C点处的机械能大于在F点处的机械能
D.足球从D点至E点的过程中,重力势能全部转化为动能
题型三十六 杠杆五要素及其判断
【精讲】如图所示,质量不计的晾晒架钩在竖直固定的支撑物上,挂上衣服后,晾晒架可看成以O为支点的杠杆,A、B、C、D四点在同一水平线上。当把重为3.6N的衣服挂在_______(选填“B”“C”或“D”)点时,作用在A点的阻力最大,最大值为_______N,阻力的方向是_______。
【精练】(24-25八年级下·河南周口·期末)小雨去药店买药时,看到医生用如图所示的小杆秤称中药,在秤盘中放入药材后用手提起提绳,移动秤砣的位置,就能使小杆秤在水平位置静止。小雨想杠杆在什么条件下能平衡呢?于是带领物理实践小组的同学借助器材进行了探究。
(1)小雨发现小杆秤实质是一个杠杆,其主要结构由秤杆、秤钩A、提纽(B、C)、秤砣D组成,如图甲所示。杆秤在使用过程中,提绳处是杠杆的___________;
(2)实验前,杠杆水平静止如图乙所示,将杠杆左下角的物块M取走后,不调节平衡螺母,杠杆___________保持水平位置静止(选填“仍能”或“不能”);
(3)实验时,小雨在杠杆两边挂上钩码后出现了如图丙所示的现象,在不增减钩码的前提下,要使杠杆恢复水平平衡,小雨的操作是移动左侧钩码,她应该向___________(选填“左移动”或“右移动”)钩码,移动___________小格。
(4)小雨利用身边物品来探究杠杆的平衡条件如图丁所示,铅笔水平平衡后,不小心将前端的铅笔芯弄断了,她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到右端细线下固定,则松手后铅笔( )
A.左端下沉 B.右端下沉 C.仍然水平平衡
(5)实验结束后,小雨对杆秤开展了拓展研究:在称量货物时,使用提纽___________(选填“B”或“C”),该杆秤的称量范围更大。若该杆秤配套的秤砣D有磨损,称量货物时杆秤显示的质量将比被测货物的真实质量偏___________(选填“大”或“小”)。
题型三十七 杠杆的分类
【精讲】(25-26八年级上·四川达州·开学考试)图甲是小明手拉拉杆箱静止时的情形,图乙为其示意图。小明施加在拉杆顶端A点的拉力为,方向与OA成夹角;B点为拉杆箱的重心。已知拉杆箱总重为,长为,长为,与地面成角。下列说法正确的是( )
A.拉杆箱此时相当于费力杠杆
B.力的大小为80N
C.若拉杆箱保持图乙所示的情况,使拉力方向逆时针旋转,则A点的拉力增大
D.若与拉杆的夹角不变,拉杆箱与地面的夹角越大,使拉杆箱保持静止时所需的力越大
【精练】如图所示是活塞式抽水机工作原理的示意图。活塞与圆筒紧密接触但可以上下滑动, A、B 是只能向上开启的阀门。将手柄COD看作杠杆,用力压C点,活塞被提起,低处的水进入圆筒,已知杠杆D处受到的阻力为300N,OC间距离为0.6m,OD间距离为0.15m。下列说法正确的是( )
A.活塞式抽水机利用大气压强工作,可将水抽到10楼的高度
B.提起活塞时,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞下方气压小于外界的大气压
C.提起活塞时,手作用在C点,此杠杆一定为省力杠杆
D.提起活塞时,手作用在杠杆C点的最小力大小至少为75N, 方向竖直向上
题型三十八 定滑轮、动滑轮的特点与实质
【精讲】(25-26八年级下·全国·周测)(多选)高速铁路的输电线(如图甲所示),无论冬、夏,都需要绷直,以保障列车受电弓与输电线的良好接触。图乙所示的是输电线的牵引装置工作原理图,钢绳通过滑轮组悬挂30个相同的坠砣,每个坠砣重力为150N,若某段时间内坠砣串下降了20cm,不计滑轮和钢绳自重及摩擦,下列说法正确的是( )
A.滑轮A为动滑轮,滑轮B为定滑轮
B.钢绳上的拉力为150N
C.输电线P端受到的拉力大小为
D.输电线P端向左移动了10cm
【精练】(24-25八年级下·辽宁大连·期末)如图甲所示,是某校外科技小组设计的“空气密度变化的显示器”。将一空心金属球与配重,通过细线悬挂在滑轮上。调节配重质量,使二者恰好能保持静止。再用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气或向外抽出空气,此时就可以根据金属球或配重运动状态的变化情况,来粗略地显示出容器内空气密度的大小变化。已知容器的容积为,金属球的重力为4N、体积为。g取,不计配重、滑轮、弹簧测力计和细线的体积,不计机械的自重和摩擦。请回答下列问题:
(1)在图甲中,所用的滑轮属于______滑轮(选填“定”或“动”);
(2)当气泵工作适当时间后,发现空心金属球由原来的静止状态变为向下运动了,这说明此时容器内的空气密度______了;(选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)与实心相比,选用空心金属球的好处是:在质量一定时,空心金属球的______更大,从而能更灵敏地显示出空气密度的大小变化;
(4)在图甲中,若金属球和配重均静止时容器内的空气密度为,则此时配重的质量为______ kg;
(5)该小组设计一种新方案:原来器材不变,演示器的玻璃容器内部改进成如图乙所示的结构,用弹簧测力计来显示空气密度的大小变化。现容器内的空气密度为,则弹簧测力计的示数为______ N。若通过气泵向玻璃容器内压入空气,则当压入______ kg的空气时,演示器中弹簧测力计的示数会变化。
题型三十九 机械效率的简单计算
【精讲】如图甲是《天工开物》中记载的在井上汲水的桔槔,其示意图如图乙,轻质杠杆的支点O距左端,距右端。在杠杆左端悬挂重力为的物体A,右端挂一物体B,杠杆在水平位置平衡时,物体B对地面的压力为。若用该桔槔将物体B匀速提升的过程中,其机械效率为87.5%。
(1)物体B的重力是多大?
(2)提升物体B所做的额外功是多少?
【精练】(25-26八年级下·全国·随堂练习)图甲所示的是农民捣谷用的“舂”,图乙是其结构示意图。AOB为碓(duì)杆,O为支点,AO长1.5m,OB长0.3m,舂相当于简单机械中的________杠杆。A处连接着碓头,脚踏碓杆的B处可使碓头升高,抬起脚,碓头会落下去击打稻谷。若碓头的重力为30N,每踩一次碓头上升的高度为60cm,则每踩一次克服碓头重力做的功是________J。若1min将B处踩下30次,舂的机械效率为60%,则人做功的功率是________W。
题型四十 滑轮、滑轮组机械效率的计算
【精讲】为了进一步理解所学知识,某物理兴趣小组组装了如图所示的装置。一辆质量为3kg的玩具电动小车放置在粗糙水平桌面上,其与桌面间的滚动摩擦力为20N,一根不可伸长的细绳一端固定在小车尾部,另一端依次跨过定滑轮、动滑轮后固定在O点,两滑轮质量都为0.5kg。当小车向右运动,借助细绳、滑轮带动质量为2kg的物体以0.1m/s的速度沿竖直方向匀速上升,不计细绳与两滑轮之间的摩擦,不考虑空气阻力,求:
(1)滑轮组在5秒内对物体做的有用功。
(2)细绳的拉力F。
(3)滑轮组的机械效率。
(4)玩具电动小车牵引力的功率P。
【精练】(25-26八年级下·全国·随堂练习)某同学测量滑轮组的机械效率的实验装置如图所示。实验时把重7.2N的物体吊在滑轮上,向上缓慢拉动弹簧测力计,测出物体上升的高度为0.1m,图中弹簧测力计的示数为________N,滑轮组的机械效率为________%。如果用此滑轮组提升另一个重力为10N的物体,它的机械效率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
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