内容正文:
物理思维发展与提升练习
(满分100分,时间90分钟)
一、选择题:(本大题共10个小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求,请将其字母标号填入下表相应题号的空格内)
1. 和平年代的英雄,世界上最帅的“逆行者”消防员(如图),一身装备重量相当于一名10岁儿童的体重,据此可知消防员一身装备的重力约为( )
A. 3N B. 30N C. 300N D. 3000N
2. 如图是小梦同学打乒乓球时的情景,乒乓球在空中飞行过程中( )
A. 不受力的作用
B. 运动状态不断的发生改变
C. 受到球拍的作用力
D. 若外力全部消失,它一定沿水平方向做匀速直线运动
3. 小红在厨房里劳动时,发现了许多与物理知识有关的现象,下列说法不正确的是( )
A. 瓷砖表面的吸盘式挂钩,是利用大气压将吸盘紧压在瓷砖表面
B. 切菜的刀刃磨得很锋利是为了增大压强
C. 抽油烟机能将油烟吸走,是因为空气流速越大的位置,压强越大
D. 茶壶的壶身和壶嘴构成了连通器
4. 小明在家温习功课时,看到书桌上叠放着一摞书本(图甲),他想若将杯中的水(图乙)看做一摞书,再将其中一本书当作自己,则会感受到:越在下层挤压越厉害。根据这种感受,可猜想液体压强具有什么特点( )
A. 液体压强随液体深度的增加而增大 B. 液体压强随液体密度的增加而增大
C. 液体压强随液体体积的增大而增大 D. 液体压强与容器的形状有关
5. 日常生活中,人们常用吸管“吸”饮料。下列事例中与人们用吸管“吸”饮料物理原理不相同的是( )
A. 注射器注射药液 B. 活塞式抽水机
C. 拔火罐 D. 盆景自动供水装置
6. 家里的浴室中,为了防止地面沾水使人打滑跌倒,下列采取的措施中不合理的是( )
A. 浴室铺上带有凹凸花纹的地砖 B. 人沐浴时穿的拖鞋鞋底带有花纹
C. 地上铺上防滑垫 D. 沐浴时赤脚进出浴室
7. 如图所示,取两个玻璃杯,将乒乓球放入左边杯子中。将两个玻璃杯口对口地放在同一水平面上,杯口之间距离大约为1cm。双手扶稳杯子,对准两个杯口中间用力吹气,则乒乓球( )
A. 向左杯的杯口处运动 B. 向左杯的杯底处运动
C. 静止不动 D. 向上跳起
8. 如图所示,是公交车上用于紧急情况下破窗逃生的安全锤,遇到危险时我们应用安全锤圆锥形的尖端敲打玻璃上方边缘最中间的地方,安全锤的一端设计为圆锥形尖端可以在敲玻璃时( )
A. 减小对玻璃的压强 B. 增大对玻璃的压强
C. 减小对玻璃的压力 D. 增大对玻璃的压力
9. 微雨四五点,春风九十里。2023年4月27日我校初三学子奔赴韶山开展以“追寻伟人足迹,追光砥砺前行”为主题的研学实践活动。如图所示,巨大的毛泽东铜像屹立在大理石基座正中央,同学们在伟人铜像前庄重宣誓“砥砺前行,不负韶华”。下列说法正确的是( )
A. 基座受到的重力和地面对基座的支持力是一对平衡力
B. 基座对地面的压力和地面对基座的支持力是一对平衡力
C. 铜像对基座的压力和基座对铜像的支持力是一对相互作用力
D. 基座对地面的压力和基座对铜像的支持力是一对相互作用力
10. 如图,所受重力为8N、放在水平地面上的物体A在F=6N的力的作用下向右做直线运动,它受到地面对它向左的摩擦力大小为1N,则物体A在水平方向上受到的合力大小为( )
A. 5N B. 8N C. 7N D. 9N
11. 小雯周末在家做家务,想清理沙发下面的杂物,于是她用平行于水平地面的力推沙发,但没有推动,在上述过程中( )
A. 人对沙发的推力与地面对沙发的摩擦力大小相等
B. 地面对沙发没有摩擦力的作用
C. 人对沙发的推力和沙发对人的推力是一对平衡力
D. 沙发受到的重力与地面对沙发的支持力是一对相互作用力
12. 小明沿水平方向推箱子前行,推力为F,如图甲所示。推箱子过程中,其F-t和v-t的图像分别如图乙、丙所示。则下列判断不正确的是( )
A. 0~3s,箱子受到摩擦力大小为3N B. t=5s时,箱子受到摩擦力大小为9N
C. 3~9s,箱子受到摩擦力大小不变 D. 9~12s,箱子受到合外力为0
二、实验探究(本大题共5个小题,13小题8分,14小题12分,15小题9分,16小题4分,17小题4分,共37分)
13. 在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验过程中,用弹簧测力计拉着物块沿水平方向做___________运动,目的是使滑动摩擦力___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数。
(2)比较1、2两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与___________有关;比较2、3两次实验,可以得出的结论是:___________。
(3)下列现象中,利用了上述步骤(2)中结论的是___________(选填字母)。
A. 把书包带做得宽些
B. 体操运动员在手上涂镁粉
C. 刹车时用力捏自行车的手闸
D. 移动很重的石块时,在地上铺设滚木
(4)小芳同学将实验方法进行了改进,实验装置如图乙所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动,此时木块受到的摩擦力的大小为___________N。这样改进的好处是___________。
(5)如图丙所示,另一小组用弹簧测力计拉着一小木板从桌面上a位置匀速运动到b位置弹簧测力计示数不变,可得出结论滑动摩擦力的大小与___________无关。
14. 夏季汛期来临,暴雨后洪水流入水库会导致水位急剧上升,此时需开闸泄洪,避免出现溃坝的危险。创新小组了解到液体压强太大会导致溃坝,他们想利用图所示的压强计来探究“液体压强与哪些因素有关”
(1)为了使实验现象明显,探头的橡皮膜应选用___________(薄或厚)的,U形管中的液体应选择___________(有色或无色)的。通过U形管两侧___________来表示液体内部压强的大小,这种方法叫___________法;
(2)使用压强计前,用手指轻压探头的橡皮膜,是为了检查实验装置的___________。若U形管两侧的液面升降灵活,说明该压强计___________(漏气或不漏气);
(3)使用压强计前,发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,为了使U形管两侧液面相平,正确的操作方法是___________;(A、将高出的水倒出;B、取下软管重新安装)
次数
液体种类
探头朝向
探头浸入深度/cm
U形管液面高度差/cm
1
水
向上
5
4.9
2
水
向下
5
4.9
3
水
向左
5
4.9
4
水
向下
8
7.8
5
水
向下
12
11.8
6
浓盐水
向下
8
8.6
(4)①比较245实验得出的结论:___________;
②分析表中4、6两组数据,说明液体压强还与___________有关。为使得出的结论具有普遍性,接下来的操作是___________;
(5)在图所示的实验中,小雯保持探头位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,发现U形管两侧液面的高度差变大了,于是得出“同一深度,液体的密度越大,压强越大”的结论。她的结论是___________(可靠或不可靠)的,理由是___________。
15. 探究阻力对物体运动的影响
积雪会给路面行驶的汽车带来潜在的危险,因为路面湿滑,汽车的制动距离不易控制,容易发生交通事故。汽车的制动距离与地面的粗糙程度有什么关系呢?创新小组设计了如图所示的实验、利用表面粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板等器材对该问题进行探究。
(1)实验时,让同一小车从斜面的___________(选填“同一”或“不同”)高度由静止滑下,目的是使小车到达水平面的___________相同。
(2)实验中,通过改变___________来改变小车运动时受到的阻力大小,通过观察___________来判断阻力对物体运动的影响。
(3)小车在水平面上运动时,受到的力是___________(选填“平衡力”或“非平衡力”),此过程中小车的运动状态___________(选填“会”或“不会”)改变。
(4)由图可知,小车在___________表面受到的阻力最小。进一步推理可得出结论:如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为0,它将做___________,说明物体的运动___________(选填“需要”或“不需要”)力来维持。
16. 小明和同学打乒乓球时,注意到乒乓球不小心滚到台下后,落地点时远时近。小明思考:若运动着的小球从桌上滚落后,小球的落地点到桌子的水平距离可能与哪些因素有关呢?他的猜想如下:
猜想一:可能与小球离开桌面的速度大小有关。
猜想二:可能与桌子的高度H有关。
小明选取了钢球及高度可调的桌子与斜面组成如图所示的装置,进行了实验,得到的数据如表(表中h为小球从斜面开始下落时距离桌面的高度)。
序号
小球高度h/m
桌面的高度H/m
落地点到桌子的水平距离s/m
1
0.1
0.8
0.42
2
0.1
1
0.54
3
0.1
1.2
0.65
4
0.2
1.2
0.96
(1)为验证猜想一,小明应如何操作才能做到小球离开桌面的速度不同?___________。
(2)为了探究猜想二,可选取___________序号的实验进行比较,分析数据可得到的具体结论是:___________。
(3)若小球在离开水平桌面的同时受到的外力全部消失,则小球会___________。
17. 妈妈想给家里卫生间选购一款防滑地垫,市面上现有两种材质相同但表面花纹不同的防滑地垫甲和乙。小亮想比较这两种地垫的防滑性能哪个更好,请你帮助他设计一个实验方案进行探究。
三、综合应用(18、19题每空一分;20小题2分;21小题4分;22小题5分;23小题4分;24小题6分,共27分)
18. 蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动,如图蹦极者从平台起跳到下落到最低点的过程中,橡皮绳发生______(选填“弹性”或“塑性”)形变。在下落过程中,蹦极者所受重力的大小______(选填“变大”、“变小”或“不变”),所受重力的方向总是______的。
19. 如图所示的是一种爬杆机器人,机器人质量2kg,当它沿杆竖直向上匀速爬行过程中,机器人所受摩擦力为______N,方向______;当机器人以较快的速度匀速上爬时,所受的摩擦力______。(选填:“变大”、“变小”或“不变”)。
20. 重20N的物体静止在水平地面上,请在图中画出物体受到的力。
21. 小明在成长笔记中记录了如下错题,请你帮他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录
错题改正
把气球放在手掌和手指之间保持静止,请你观察气球左右两侧的形变并解释这个现象。
答案:根据,由于左侧压力比右侧大,左侧受力面积比右侧小,所以,左侧压强比右侧大,故左侧形变更明显。
错误之处:_______________
错误原因:_______________
正确解答:_______________
22. 洗手液瓶中的按压式吸液结构,如图所示。
(1)按压式瓶盖的工作原理和___________(选填“活塞式抽水机”、“船闸”)的工作原理相同;
(2)如图所示,活塞向上运动时,___________阀门打开,洗手液在___________的作用下、流入储液筒,此时瓶中气压___________储液筒中气压;(选填“大于”“小于”或“等于”)
(3)活塞向下运动时,进液阀门在___________(“大气”或“液体”)压强的作用下关闭。
23. 小晋乘坐公交时,看到车上的提示语:“车辆启动,请抓好扶手;车辆停稳后,再有序下车。”小晋发现公交车向前启动时,人会向后方倾斜;车辆刹车时,人会向前方倾斜。请你选择其中一个现象,运用所学的物理知识解释其中的道理。
温馨提示:24小题,解题过程要有必要的文字说明、计算公式和演算步骤,只写最后结果不得分。
24. 如图是嫦娥五号探测器静止在水平月球表面时的情景,已知探测器的质量为135kg,在月球上的重力只有在地球上的,探测器车轮与月面间总的受力面积为200cm2,探测器在水平月球表面匀速行驶时受到的阻力是重力的0.2倍,求:
(1)探测器在月球上受到的重力;(g=10N/kg)
(2)探测器对月球表面的压强,
(3)探测器在水平月球表面匀速行驶时的牵引力。
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物理思维发展与提升练习
(满分100分,时间90分钟)
一、选择题:(本大题共10个小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中只有一项符合题目要求,请将其字母标号填入下表相应题号的空格内)
1. 和平年代的英雄,世界上最帅的“逆行者”消防员(如图),一身装备重量相当于一名10岁儿童的体重,据此可知消防员一身装备的重力约为( )
A. 3N B. 30N C. 300N D. 3000N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】一名儿童的质量约为30kg,所受到的重力为
G=mg=30kg10N/kg=300N
据此消防员一身装备的重力约为300N。
故选C。
2. 如图是小梦同学打乒乓球时的情景,乒乓球在空中飞行过程中( )
A. 不受力的作用
B. 运动状态不断的发生改变
C. 受到球拍的作用力
D. 若外力全部消失,它一定沿水平方向做匀速直线运动
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.乒乓球在空中飞行过程中受重力,故A不符合题意;
B.乒乓球在空中飞行过程中方向变化,所以运动状态不断发生改变,故B符合题意;
C.乒乓球在空中飞行过程中不受球拍的作用力,故C不符合题意;
D.若外力全部消失,它一定沿原来方向做匀速直线运动,不一定水平,故D不符合题意。
故选B。
3. 小红在厨房里劳动时,发现了许多与物理知识有关的现象,下列说法不正确的是( )
A. 瓷砖表面的吸盘式挂钩,是利用大气压将吸盘紧压在瓷砖表面
B. 切菜的刀刃磨得很锋利是为了增大压强
C. 抽油烟机能将油烟吸走,是因为空气流速越大的位置,压强越大
D. 茶壶的壶身和壶嘴构成了连通器
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.吸盘紧压在光滑的瓷砖表面上,吸盘内的空气被排出,大气压就把吸盘紧压在了墙上,在挂钩上可以挂衣服,利用了大气压,故A正确,不符合题意;
B.菜刀的刀刃薄是为了在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,容易把菜切断,故B正确,不符合题意;
C.抽油烟机能将油烟吸走,是因为空气流速越大的位置,压强越小,故C错误,符合题意;
D.茶壶的壶身和壶嘴上端开口、底部连通,构成连通器,故D正确,不符合题意。
故选C。
4. 小明在家温习功课时,看到书桌上叠放着一摞书本(图甲),他想若将杯中的水(图乙)看做一摞书,再将其中一本书当作自己,则会感受到:越在下层挤压越厉害。根据这种感受,可猜想液体压强具有什么特点( )
A. 液体压强随液体深度的增加而增大 B. 液体压强随液体密度的增加而增大
C. 液体压强随液体体积的增大而增大 D. 液体压强与容器的形状有关
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】把杯中的水看做一摞书,这摞书的上表面看做水面,越在下层挤压越厉害,说明压强越大,越在下层相当于在水中深度越深,说明在液体中深度越深压强越大。
故选A。
5. 日常生活中,人们常用吸管“吸”饮料。下列事例中与人们用吸管“吸”饮料物理原理不相同的是( )
A. 注射器注射药液 B. 活塞式抽水机
C. 拔火罐 D. 盆景自动供水装置
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】用吸管吸饮料的原理是先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里;
A.医生用针筒把药水推入病人肌肉中,药水是在人的推力作用下,向前流动而进入病人体内,与大气压无关,故A符合题意;
B.活塞式抽水机抽水时,通过活塞上移使抽水机内水面上方的气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,故B不符合题意;
C.拔火罐时,先把酒精在罐内烧一下,罐内空气受热膨胀,此时迅速把罐扣在皮肤上,等到罐内的空气冷却后压强降低,罐内气压小于外面的大气压,大气压就将罐紧紧地压在皮肤上,所以拔火罐利用的是大气压原理,故C不符合题意;
D.随着水的蒸发,盆景内水减少,当瓶口刚露出水面时,会有少量空气进入瓶中,瓶内气压增大,瓶内的水会下降流出一部分,使瓶外水位重新升高,瓶口继续没入水中,空气不再进入,如此反复,所以盆景自动供水装置利用的是大气压强,故D不符合题意。
故选A。
6. 家里的浴室中,为了防止地面沾水使人打滑跌倒,下列采取的措施中不合理的是( )
A. 浴室铺上带有凹凸花纹的地砖 B. 人沐浴时穿的拖鞋鞋底带有花纹
C. 地上铺上防滑垫 D. 沐浴时赤脚进出浴室
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.浴室铺上带有凹凸花纹的地砖使接触面更粗糙,从而增大摩擦,故A不符合题意;
B.拖鞋鞋底有凹凸花纹也是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的,故B不符合题意;
C.浴室地上铺上防滑垫也可以增大接触面的粗糙程度,从而增大摩擦,故C不符合题意;
D.沐浴时赤脚进出浴室,脚底比较光滑,再加上脚底与地面间有一层水隔开,使摩擦力更小,容易摔倒,故D符合题意。
故选D。
7. 如图所示,取两个玻璃杯,将乒乓球放入左边杯子中。将两个玻璃杯口对口地放在同一水平面上,杯口之间距离大约为1cm。双手扶稳杯子,对准两个杯口中间用力吹气,则乒乓球( )
A. 向左杯的杯口处运动 B. 向左杯的杯底处运动
C. 静止不动 D. 向上跳起
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】当从杯口吹气时,杯口的空气流动速度大,压强小,杯底处空气流速小,压强大,乒乓球在压强差的作用下,受到压力差的作用向左边杯口处靠拢,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
8. 如图所示,是公交车上用于紧急情况下破窗逃生的安全锤,遇到危险时我们应用安全锤圆锥形的尖端敲打玻璃上方边缘最中间的地方,安全锤的一端设计为圆锥形尖端可以在敲玻璃时( )
A. 减小对玻璃的压强 B. 增大对玻璃的压强
C. 减小对玻璃的压力 D. 增大对玻璃的压力
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】安全锤一端设计为圆锥形尖端,这样在敲击玻璃时,因为受力面积很小,根据公式得安全锤对玻璃的压强很大,使玻璃发生破碎。
故选B。
9. 微雨四五点,春风九十里。2023年4月27日我校初三学子奔赴韶山开展以“追寻伟人足迹,追光砥砺前行”为主题的研学实践活动。如图所示,巨大的毛泽东铜像屹立在大理石基座正中央,同学们在伟人铜像前庄重宣誓“砥砺前行,不负韶华”。下列说法正确的是( )
A. 基座受到的重力和地面对基座的支持力是一对平衡力
B. 基座对地面的压力和地面对基座的支持力是一对平衡力
C. 铜像对基座的压力和基座对铜像的支持力是一对相互作用力
D. 基座对地面的压力和基座对铜像的支持力是一对相互作用力
【答案】C
【解析】
【详解】A.基座受到的重力和地面对基座的支持力大小不相等,不是一对平衡力,故A错误;
B.基座对地面的压力和地面对基座的支持力作用在两个物体上,不是一对平衡力,故B错误;
C.塑像对基座的压力和基座对塑像的支持力,作用在两个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线,是一对相互作用力,故C正确;
D.基座对地面的压力和基座对塑像的支持力大小不相等,不是一对相互作用力,故D错误。
故选:C。
10. 如图,所受重力为8N、放在水平地面上的物体A在F=6N的力的作用下向右做直线运动,它受到地面对它向左的摩擦力大小为1N,则物体A在水平方向上受到的合力大小为( )
A. 5N B. 8N C. 7N D. 9N
【答案】A
【解析】
【详解】物体A在水平方向上受到水平向右的力F和地面对它向左的摩擦力f,它们方向相反,受到的合力大小等于这两个力的大小之差,故合力大小
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
11. 小雯周末在家做家务,想清理沙发下面的杂物,于是她用平行于水平地面的力推沙发,但没有推动,在上述过程中( )
A. 人对沙发的推力与地面对沙发的摩擦力大小相等
B. 地面对沙发没有摩擦力的作用
C. 人对沙发的推力和沙发对人的推力是一对平衡力
D. 沙发受到的重力与地面对沙发的支持力是一对相互作用力
【答案】A
【解析】
【详解】A.人对沙发的推力与地面对沙发的摩擦力使沙发处于平衡状态,两力使平衡力,大小相等,故A符合题意;
B.沙发相等地面由相对运动的趋势,则地面对沙发有摩擦力的作用,故B不符合题意;
C.人对沙发的推力和沙发对人的推力作用在两个相互的物体上,是一对相互作用力,故C不符合题意;
D.沙发受到的重力与地面对沙发的支持力使沙发在竖直方向保持静止,两力是平衡力,故D不符合题意。
故选A。
12. 小明沿水平方向推箱子前行,推力为F,如图甲所示。推箱子过程中,其F-t和v-t的图像分别如图乙、丙所示。则下列判断不正确的是( )
A. 0~3s,箱子受到摩擦力大小为3N B. t=5s时,箱子受到摩擦力大小为9N
C. 3~9s,箱子受到摩擦力大小不变 D. 9~12s,箱子受到合外力为0
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图丙可知,0~3s,箱子处于静止状态,根据二力平衡可知,水平方向上推力等于摩擦力,由图乙可知,0~3s,推力为3N,因此箱子受到的摩擦力为3N,故A正确,不符合题意;
BCD.由图丙可知,9~12s,箱子做匀速直线运动,处于平衡状态,箱子受到合外力为0,此时推力等于滑动摩擦力,由图乙可知,此时的推力为6N,因此滑动摩擦力为6N;在3~12s,箱子始终处于运动状态,箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度都不变,因此摩擦力始终不变,因此在t=5s时,箱子受到摩擦力大小仍为6N,故CD正确,不符合题意,B错误,符合题意。
故选B。
二、实验探究(本大题共5个小题,13小题8分,14小题12分,15小题9分,16小题4分,17小题4分,共37分)
13. 在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小英做了如图甲所示的三次实验。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验过程中,用弹簧测力计拉着物块沿水平方向做___________运动,目的是使滑动摩擦力___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)弹簧测力计的示数。
(2)比较1、2两次实验,是为了探究滑动摩擦力大小与___________有关;比较2、3两次实验,可以得出的结论是:___________。
(3)下列现象中,利用了上述步骤(2)中结论的是___________(选填字母)。
A. 把书包带做得宽些
B. 体操运动员在手上涂镁粉
C. 刹车时用力捏自行车的手闸
D. 移动很重的石块时,在地上铺设滚木
(4)小芳同学将实验方法进行了改进,实验装置如图乙所示:将弹簧测力计一端固定,另一端钩住木块,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向右运动,此时木块受到的摩擦力的大小为___________N。这样改进的好处是___________。
(5)如图丙所示,另一小组用弹簧测力计拉着一小木板从桌面上a位置匀速运动到b位置弹簧测力计示数不变,可得出结论滑动摩擦力的大小与___________无关。
【答案】(1) ①. 匀速直线 ②. 等于
(2) ①. 压力大小 ②. 在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大
(3)B (4) ①. 2.8 ②. 不需要控制长木板做匀速直线运动,便于读数
(5)接触面积大小
【解析】
【小问1详解】
实验中必须用弹簧测力计拉着物块沿水平方向做匀速直线运动,这是为了满足二力平衡的前提条件,此时物块在水平方向上受到的拉力与长木板对它的滑动摩擦力是一对平衡力。
根据二力平衡的知识可知,当物块处于匀速直线运动状态时,其受力达到平衡,因此物体受到的滑动摩擦力大小在数值上等于弹簧测力计的拉力示数。
【小问2详解】
观察第1次和第2次实验可知,两者使用了相同的长木板,即控制了接触面粗糙程度相同,但第2次在木块上增加了砝码,改变了压力,故此步骤是为了探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。
对比第2次和第3次实验,木块上的压力保持相同,但第3次换用了表面更加粗糙的长木板,同时观察到弹簧测力计的示数变大 。采用控制变量法分析即可得出结论:在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【小问3详解】
步骤(2)中得出的后半部分结论是滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关,体操运动员在手上涂镁粉,是在压力一定的情况下,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,符合该实验结论,故B符合题意;选项A利用了压强知识,选项C是通过增大压力改变摩擦,选项D是变滑动为滚动以减小摩擦,均与该特定结论不符。
故选B。
【小问4详解】
观察图乙中的弹簧测力计,其分度值为0.1N,指针指示在2N下方的第8个小格,因此读数为2.8N,且由于木块相对地面保持静止,受力平衡,因此其受到的滑动摩擦力大小直接等于此时测力计的拉力示数。
改进后的实验将测力计固定,通过拉动下方的长木板进行实验,此时无论长木板是否做匀速直线运动,木块始终处于静止的平衡状态,这种改进的最大好处是不需要长木板必须做匀速直线运动,且弹簧测力计指针稳定不动,极大地方便了准确读数。
【小问5详解】
如图丙所示,木板从a位置运动到b位置的过程中,木板逐渐伸出桌面,导致其与桌面的实际接触面积在不断减小,但该过程中木板对桌面的压力和两者的接触面粗糙程度均未改变,弹簧测力计的示数也保持不变,由此证明滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
14. 夏季汛期来临,暴雨后洪水流入水库会导致水位急剧上升,此时需开闸泄洪,避免出现溃坝的危险。创新小组了解到液体压强太大会导致溃坝,他们想利用图所示的压强计来探究“液体压强与哪些因素有关”
(1)为了使实验现象明显,探头的橡皮膜应选用___________(薄或厚)的,U形管中的液体应选择___________(有色或无色)的。通过U形管两侧___________来表示液体内部压强的大小,这种方法叫___________法;
(2)使用压强计前,用手指轻压探头的橡皮膜,是为了检查实验装置的___________。若U形管两侧的液面升降灵活,说明该压强计___________(漏气或不漏气);
(3)使用压强计前,发现U形管左右两侧的液面有一定的高度差,为了使U形管两侧液面相平,正确的操作方法是___________;(A、将高出的水倒出;B、取下软管重新安装)
次数
液体种类
探头朝向
探头浸入深度/cm
U形管液面高度差/cm
1
水
向上
5
4.9
2
水
向下
5
4.9
3
水
向左
5
4.9
4
水
向下
8
7.8
5
水
向下
12
11.8
6
浓盐水
向下
8
8.6
(4)①比较245实验得出的结论:___________;
②分析表中4、6两组数据,说明液体压强还与___________有关。为使得出的结论具有普遍性,接下来的操作是___________;
(5)在图所示的实验中,小雯保持探头位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,发现U形管两侧液面的高度差变大了,于是得出“同一深度,液体的密度越大,压强越大”的结论。她的结论是___________(可靠或不可靠)的,理由是___________。
【答案】(1) ①. 薄 ②. 有色 ③. 液面高度差 ④. 转换
(2) ①. 气密性 ②. 不漏气
(3)B (4) ①. 同种液体,深度越深,液体压强越大 ②. 液体密度 ③. 换用不同密度的液体进行多次实验
(5) ①. 不可靠 ②. 没有控制液体深度不变
【解析】
【小问1详解】
探头橡皮膜选用“薄”的,因为薄橡皮膜在液体压强作用下形变更明显,便于观察;
U形管中液体选择“有色”的,可使液面高度差更清晰,便于观察实验现象;
实验中通过U形管两侧液面高度差来表示液体内部压强的大小——这种将不易直接测量的物理量转换为易观察的现象的方法,称为转换法。
【小问2详解】
使用压强计前,用手指轻压探头橡皮膜,若U形管两侧液面升降灵活,说明装置不漏气;若液面无明显变化,则说明漏气。目的是检查实验装置的气密性;
【小问3详解】
若U形管两侧液面有高度差,是因为软管内气压与外界大气压不平衡,正确操作是取下软管重新安装,使软管内气压与外界大气压相等,从而使两侧液面相平,故选B。
【小问4详解】
比较2、4、5组实验数据:液体种类均为水(密度相同), 探头朝向均为向下(方向相同), 探头深度不同(5cm、8cm、12cm),U形管液面高度差不同(4.9cm、7.8cm、11.8cm),可得出结论:同种液体,深度越深,液体压强越大;
分析4、6组数据:探头深度均为8cm(深度相同), 液体种类不同(水和浓盐水,密度不同), U形管液面高度差不同(7.8cm、8.6cm), 说明液体压强还与液体密度有关;
为使结论具有普遍性,需换用不同密度的液体进行多次实验。
【小问5详解】
小雯的结论不可靠,因为保持探头位置不变时,向容器内加入浓盐水,液体深度会增大,此时液体密度和深度均发生变化,未控制深度不变,无法得出“同一深度,液体密度越大,压强越大”的结论。
15. 探究阻力对物体运动的影响
积雪会给路面行驶的汽车带来潜在的危险,因为路面湿滑,汽车的制动距离不易控制,容易发生交通事故。汽车的制动距离与地面的粗糙程度有什么关系呢?创新小组设计了如图所示的实验、利用表面粗糙程度不同的毛巾、棉布、木板等器材对该问题进行探究。
(1)实验时,让同一小车从斜面的___________(选填“同一”或“不同”)高度由静止滑下,目的是使小车到达水平面的___________相同。
(2)实验中,通过改变___________来改变小车运动时受到的阻力大小,通过观察___________来判断阻力对物体运动的影响。
(3)小车在水平面上运动时,受到的力是___________(选填“平衡力”或“非平衡力”),此过程中小车的运动状态___________(选填“会”或“不会”)改变。
(4)由图可知,小车在___________表面受到的阻力最小。进一步推理可得出结论:如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为0,它将做___________,说明物体的运动___________(选填“需要”或“不需要”)力来维持。
【答案】(1) ①. 同一 ②. 速度
(2) ①. 水平面的粗糙程度 ②. 小车在水平面上滑行的距离
(3) ①. 非平衡力 ②. 会
(4) ①. 木板 ②. 匀速直线运动 ③. 不需要
【解析】
【小问1详解】
探究阻力对物体运动的影响时,需要采用控制变量法,因此必须让同一小车从斜面的同一高度由静止开始滑下。
让小车从同一高度滑下的目的是为了使小车到达水平面时具有相同的初始速度,从而排除速度因素对滑行距离的干扰。
【小问2详解】
实验中依次铺设毛巾、棉布和木板,正是通过改变水平面的粗糙程度,来改变小车运动时受到的阻力大小。
实验采用了转换法,通过观察小车在水平面上滑行距离的远近,来直观判断阻力对物体运动的影响。
【小问3详解】
小车在水平面上运动时,因受到摩擦阻力的作用使得速度逐渐减小,此时所受的合力不为零,属于非平衡力。
由于小车在水平方向上受到非平衡力的作用,其运动速度大小在不断发生改变,因此小车的运动状态会改变。
【小问4详解】
由实验现象可知,木板表面最光滑,小车在其表面上滑行的距离最远,说明小车在木板表面受到的阻力最小。
在实验事实的基础上进行科学推理,若水平面绝对光滑,小车受到的阻力为0,其速度将不会减小,它将永远做匀速直线运动。
小车在不受阻力时能持续保持匀速直线运动状态,这充分说明力是改变物体运动状态的原因,而物体的运动不需要力来维持。
16. 小明和同学打乒乓球时,注意到乒乓球不小心滚到台下后,落地点时远时近。小明思考:若运动着的小球从桌上滚落后,小球的落地点到桌子的水平距离可能与哪些因素有关呢?他的猜想如下:
猜想一:可能与小球离开桌面的速度大小有关。
猜想二:可能与桌子的高度H有关。
小明选取了钢球及高度可调的桌子与斜面组成如图所示的装置,进行了实验,得到的数据如表(表中h为小球从斜面开始下落时距离桌面的高度)。
序号
小球高度h/m
桌面的高度H/m
落地点到桌子的水平距离s/m
1
0.1
0.8
0.42
2
0.1
1
0.54
3
0.1
1.2
0.65
4
0.2
1.2
0.96
(1)为验证猜想一,小明应如何操作才能做到小球离开桌面的速度不同?___________。
(2)为了探究猜想二,可选取___________序号的实验进行比较,分析数据可得到的具体结论是:___________。
(3)若小球在离开水平桌面的同时受到的外力全部消失,则小球会___________。
【答案】(1)让小球从斜面的不同高度自由滚下
(2) ①. 1、2、3 ②. 小球离开桌面的速度相同时,桌子的高度越高,落地点到桌子的水平距离越远
(3)沿水平方向做匀速直线运动
【解析】
【小问1详解】
使小球从斜面的不同高度由静止自由滑下,可使小球离开桌面的速度不同。
【小问2详解】
探究小球的落地点到球台的水平距离s可能与桌面的高度H有关时,需要控制小球离开桌面的速度相同,桌子的高度不同,所以需要对比1、2、3的实验数据,根据数据可知,在小球离开桌面的速度相同时,桌子高度越高,小球的落地地点距离球台的水平距离越大。
【小问3详解】
若小球在离开水平桌面的同时受到的外力全部消失,由于惯性,小球保持原有运动状态不变,即沿水平方向做匀速直线运动。
17. 妈妈想给家里卫生间选购一款防滑地垫,市面上现有两种材质相同但表面花纹不同的防滑地垫甲和乙。小亮想比较这两种地垫的防滑性能哪个更好,请你帮助他设计一个实验方案进行探究。
【答案】实验器材:弹簧测力计,大小适中的带挂钩的木块一个。
实验步骤:用弹簧测力计沿水平方向拉着木块分别在甲、乙两种地垫上做匀速直线运动,分别记下测力计的示数F1、F2。
实验结论:若F1>F2,则甲地垫防滑效果好;若F1<F2,则乙地垫防滑效果好。
【解析】
【详解】略
三、综合应用(18、19题每空一分;20小题2分;21小题4分;22小题5分;23小题4分;24小题6分,共27分)
18. 蹦极是一项非常刺激的户外休闲活动,如图蹦极者从平台起跳到下落到最低点的过程中,橡皮绳发生______(选填“弹性”或“塑性”)形变。在下落过程中,蹦极者所受重力的大小______(选填“变大”、“变小”或“不变”),所受重力的方向总是______的。
【答案】 ①. 弹性 ②. 不变 ③. 竖直向下
【解析】
【分析】
【详解】[1]蹦极绳具有弹性,当蹦极者从平台起跳到下落到最低点的过程中,人对蹦极绳有向下的拉力,蹦极绳发生了弹性形变。
[2][3]物体受到的重力与其质量成正比,蹦极者的质量不变,所以其重力不变,重力的方向是竖直向下的。
19. 如图所示的是一种爬杆机器人,机器人质量2kg,当它沿杆竖直向上匀速爬行过程中,机器人所受摩擦力为______N,方向______;当机器人以较快的速度匀速上爬时,所受的摩擦力______。(选填:“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 19.6 ②. 竖直向上 ③. 不变
【解析】
【分析】
【详解】[1][2]机器人受到的重力竖直向下,在竖直向上匀速爬行时摩擦力与重力平衡,摩擦力等于重力为
f=G=mg=2kg×9.8N/kg=19.6N
受摩擦力方向竖直向上。
[3]机器人在竖直向上匀速爬行时摩擦力与重力平衡,重力不变,摩擦力不变。
20. 重20N的物体静止在水平地面上,请在图中画出物体受到的力。
【答案】
【解析】
【详解】物体静止,受到的重力和支持力平衡,所以,重力方向竖直向下,支持力方向竖直向上。
21. 小明在成长笔记中记录了如下错题,请你帮他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录
错题改正
把气球放在手掌和手指之间保持静止,请你观察气球左右两侧的形变并解释这个现象。
答案:根据,由于左侧压力比右侧大,左侧受力面积比右侧小,所以,左侧压强比右侧大,故左侧形变更明显。
错误之处:_______________
错误原因:_______________
正确解答:_______________
【答案】 ①. 压力大小判断错误 ②. 不清楚二力平衡条件 ③. 根据二力平衡的条件,气球处于静止状态,左右两侧受到的压力是一对平衡力,大小相等。根据,在压力大小相同时,气球左侧受力面积小,压强大,形变明显;气球右侧受力面积大,压强小,形变不明显。
【解析】
【详解】[1]把气球放在手掌和手指之间保持静止时,左右两侧的压力是相同的,所以压力大小判断错误。
[2]在气球静止时,手掌和手指对气球的压力是一对平衡力,大小相等,错误原因是不清楚二力平衡条件。
[3]略。
22. 洗手液瓶中的按压式吸液结构,如图所示。
(1)按压式瓶盖的工作原理和___________(选填“活塞式抽水机”、“船闸”)的工作原理相同;
(2)如图所示,活塞向上运动时,___________阀门打开,洗手液在___________的作用下、流入储液筒,此时瓶中气压___________储液筒中气压;(选填“大于”“小于”或“等于”)
(3)活塞向下运动时,进液阀门在___________(“大气”或“液体”)压强的作用下关闭。
【答案】(1)活塞式抽水机
(2) ①. 进液 ②. 大气压 ③. 大于
(3)液体
【解析】
【小问1详解】
按压式瓶盖的工作原理是,按压瓶盖,瓶内气体被压缩,压强变大,大于外界大气压,洗手液在内外气压差的作用下被“吸”上来,利用的是气体的压强。抽水机抽水,通过活塞上移使抽水机内水面上方的气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,利用了大气压,符合题意;船闸是利用连通器的原理工作的,与大气压无关。
【小问2详解】
活塞向上运动时,体积变大,储液筒中气压变小,此时瓶中气压大于储液筒中气压,进液阀门打开,洗手液在大气压的作用下流入储液筒。
【小问3详解】
活塞向下运动时,储液筒内压强增大,进液阀门在大气压的作用下关闭,出液阀门打开,液体从出液管排出。
23. 小晋乘坐公交时,看到车上的提示语:“车辆启动,请抓好扶手;车辆停稳后,再有序下车。”小晋发现公交车向前启动时,人会向后方倾斜;车辆刹车时,人会向前方倾斜。请你选择其中一个现象,运用所学的物理知识解释其中的道理。
【答案】现象1:公交车向前启动时,人会向后方倾斜。
解释:人和公交车原来都处于静止状态,当公交车向前启动时,人的脚受车厢地板摩擦力的作用,运动状态发生改变,随着公交车一起向前运动 ;而人的上半身由于具有惯性,仍要保持原来的静止状态。因此,人会向后方倾斜。
现象2:车辆刹车时,人会向前方倾斜。
解释:人和公交车原来一起处于向前运动的状态。当刹车时,人的脚受车厢地板摩擦力的作用,运动状态发生改变,随着公交车一起减速,而人的上半身由于具有惯性,仍要保持原来的向前运动状态。因此,人会向前方倾斜。
【解析】
【详解】略
温馨提示:24小题,解题过程要有必要的文字说明、计算公式和演算步骤,只写最后结果不得分。
24. 如图是嫦娥五号探测器静止在水平月球表面时的情景,已知探测器的质量为135kg,在月球上的重力只有在地球上的,探测器车轮与月面间总的受力面积为200cm2,探测器在水平月球表面匀速行驶时受到的阻力是重力的0.2倍,求:
(1)探测器在月球上受到的重力;(g=10N/kg)
(2)探测器对月球表面的压强,
(3)探测器在水平月球表面匀速行驶时的牵引力。
【答案】(1)225N;(2)1.125×104Pa;(3)45N
【解析】
【分析】
【详解】解:(1)探测器在月球上受到的重力
(2)探测器对月球水平月球表面的压力
F=G月=225N
探测器车轮与月面间总的受力面积
S=200cm2=2×10-2m2
探测器对月球表面的压强
(3)因为探测器在水平月球表面匀速行驶,所以牵引力等于阻力为
F牵==0.2G月=0.2×225N=45N
答:(1)探测器在月球上受到的重力225N;
(2)探测器对月球表面的压强1.125×104Pa;
(3)探测器在水平月球表面匀速行驶时的牵引力45N。
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