内容正文:
八年物理C
(本试卷共24道题,考试时间80分钟 满分80分)
考生注意:所有试题必须在答题卡指定区域内作答,在本试卷上作答无效
一、选择题(本题共9小题,每小题2分,共18分。在每小题给出的四个选项中,第1—6题只有一个符合题目要求,选对得2分;第7—9小题有多项符合题目要求,全部选对得2分,选对但不全得1分,多选、错选不得分)
1. 如图所示,在提袋子的过程中,人手受到一个向下的拉力,这个力的施力物体是( )
A. 人 B. 绳子 C. 袋子 D. 地球
2. 题图为“F1”赛道局部路段示意图,为了保障车手的安全,赛道的某些位置需要加设防护设施,图中最需要加设防护设施的是( )
A. M处 B. N处 C. P处 D. Q处
3. 如图所示,在国产动漫电影《哪吒》中,哪吒酷爱踢毽子。在考虑空气阻力的情况下,下列关于踢出的毽子在空中减速上升和加速下落过程中的说法正确的是( )
A. 上升过程中毽子的动能增加
B. 上升过程中毽子的重力势能增大
C. 下落过程中毽子的动能转化为重力势能
D. 整个过程中毽子的机械能守恒
4. 如图所示的用具中,在使用时属于费力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 撬棍
C. 核桃夹 D. 开瓶器
5. 如图所示,将一个小金桔和一个大李子放入盐水中,静止时小金桔漂浮、大李子沉底,已知李子的质量更大,则下列说法中正确的是( )
A. 小金桔所受的重力大于它的浮力
B. 小金桔所受浮力更大
C. 两者所受浮力一样大
D. 李子所受浮力更大
6. 如图所示,一个未装满水的密闭瓶子正立放在水平桌面上,水瓶对桌子的压力为F甲,水对瓶底的压强为p甲;然后将它倒立放在水平桌面上,如图所示,水瓶对桌子的压力为F乙,水对瓶盖的压强为p乙。下列判断正确的是( )
A. F甲=F乙 p甲<p乙 B. F甲>F乙 p甲=p乙
C. F甲=F乙 p甲>p乙 D. F甲<F乙 p甲<p乙
7. 如图所示是乒乓球比赛时的情景,下列说法不正确的是( )
A. 击球时,球拍对球的力大于球对球拍的力
B. 乒乓球在空中飞行时不受力的作用
C. 停止击球后,球最终会停下来,说明物体的运动需要力来维持
D. 空中向前运动的乒乓球,假设一切外力消失,乒乓球将做匀速直线运动
8. 如图所示是活塞式抽水机工作原理的示意图,下列说法中正确的是( )
A. 抽水机是利用大气压来工作的
B. 当活塞从圆筒底部被向上提起时,阀门A打开
C. 在一标准大气压下,活塞式抽水机提升水的理论最大高度约为10.3 m
D. 活塞向上提起时,活塞上部的圆筒和排水管是连通器
9. 如图所示是古人汲水用的桔槔,横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,已知,在横杆的A点用细杆连接着一个重为20N的木桶,在B点绑着一个重为300N的配重。木桶入水前,杆AB在水平位置平衡时,人对细杆施加竖直方向的力为,人对水平地面的压强为;装满水的木桶出水后(桶外壁沾水忽略不计),杆AB在水平位置再次平衡时,人对细杆施加竖直方向的力为,、的大小相等。不计横杆、细杆和绳子的自重,且汲水过程中细杆始终竖直,已知人的重力为500N,两只脚与地面接触的总面积为,下列判断正确的是( )
A. 人对细杆施加的力为180N
B. 人对水平地面的压强为7400Pa
C. 装满水时,木桶和水的总重力为260N
D. 若配重为1060N,此人无法使用该桔槔汲水
二、填空题(本题共6题,每空1分,共12分)
10. 如图所示,把两个乒乓球用细线悬挂起来,在两个乒乓球的中间向下吹气,这两个乒乓球会___________(选填“靠近”或“远离”),说明两球中间流动的气体压强___________(选填“大于”“等于”或“小于”)两球外侧的气体压强。
11. 如图甲所示,小明同学用200 N的水平推力推重为500 N的木箱在10秒内水平移动了2米,重力对木箱做的功是___________J;如图乙所示,在木箱的底部垫上几根圆木后,小明同学能轻松地推动木箱了,这是通过___________的方法来减小摩擦力的。
12. 在图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力随时间变化的图像。若不计水的阻力(g=10 N/kg),则石料的质量为___________kg;浸没在水中后受到的浮力为___________N。
13. 某同学练习排球垫球时,排球离开胳膊后竖直上升,到达最高点后竖直下落。已知排球所受的重力为2.8 N,若排球所受的空气阻力大小恒为0.5 N,方向始终与运动方向相反。则关于排球下落过程中,所受合力大小为_________N,方向_________。
14. 明代宋应星在《天工开物》中记载了一种农业生产汲水装置-辘轳,沿用至今。下图甲是一种辘轳,转动提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,从而提起水桶。如图乙是它的杠杆示意图,使用它的好处是可以省_________。设大轮与小轮的半径比为3∶1,水桶受到的总重力为90牛(不计摩擦和井绳的粗细、自重),使之在图乙中水平位置平衡时,作用在C点的最小力为_________N。
15. 如图所示,水平桌面上两个相同的容器中分别装有甲、乙两种液体,将边长分别为2 cm和3 cm的A、B两个正方体,按图示方式放入液体中,待静止后,B刚好浸没在甲液体中,A刚好浸没在乙液体中,且两容器中液面恰好相平。已知甲液体为水,现将甲液体中的正方体A从正方体B上方取下放入水中,此时正方体A沉底,正方体B有露出水面,则液体乙的密度=_________g/cm³,正方体B的密度=_________g/cm³。(=1.0 g/cm³,g=10 N/kg)
三、作图题(本题共2题,每小题2分,共4分)
16. 如图甲所示,将干红枣放入烧杯中,漂浮在水面,图乙中点A为红枣的重心,请在图乙中画出红枣所受重力和浮力的示意图。
17. 如图所示,O点为杠杆的支点,拉力F作用在杠杆B点。请根据拉力F的力臂L画出拉力F;
四、实验题(本题共4小题,共23分)
18. 冰壶运动是冬奥会的比赛项目,某同学了解到冰壶运动员所穿的一只鞋的鞋底较光滑,方便运动员在冰面上滑行;另一只鞋的鞋底则较粗糙,具有防滑功能,方便运动员停止或启动。为了了解其中的奥秘,某实验小组进行了“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。他们提出了如下猜想:
猜想一:滑动摩擦力的大小与压力的大小有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
小组选择了如下器材:粗糙程度不同的长木板、木块、砝码、弹簧测力计等进行了如图甲、乙、丙所示的实验;
(1)实验过程中,应该用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做_________运动,此时木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)比较图甲、丙可知,当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越_________;
(3)像本实验这样,研究某物理量与多个变量的关系采用的物理学研究方法是________法。
(4)该小组在实验中发现较难保持木块匀速运动,导致弹簧测力计示数不稳定。于是他们改进实验,如图丁所示,固定弹簧测力计,拉动表面平整的长木板。实验过程_________(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
(5)该小组还了解到,两种鞋底分别是塑料和橡胶,为此他们还提出了猜想三:滑动摩擦力的大小还与接触面的_________有关。
19. 小明设计并制作了如图1所示的简易压强计,用于“探究液体压强与哪些因素有关”。
(1)如图1所示,按压后松开橡皮膜,发现液柱上下移动灵活,说明该简易压强计的_________(选填“气密性良好”或“漏气”)。
(2)简易压强计探头橡皮膜分别在图2、图3、图4中所受压强为、、;通过比较图2、图3两次实验可知():_________相同时,液体密度越大,液体压强越大。
简易压强计探头橡皮膜在图3、图4中所受压强的大小关系为_________(选填“>”“<”或“=”)。
(3)为探究液体压强与容器底面积的关系,小明在图5所示的两个底面积不同的容器中装入初始深度相同的水,再将探头分别浸入水中与容器底等距离处(水均未溢出且探头外壁沾水忽略不计),通过比较两次液体压强的大小得出液体压强与容器底面积是否有关。此实验设计不合理之处是_________。
(4)如图所示,现有如下器材:一个带有阀门的“U”形管,铁架台(带有夹持附件),注射器(带有橡胶软管,可供抽气用),一把刻度尺,两只分别盛有足量水和浓盐水的烧杯;试用上述器材测量烧杯中的浓盐水的密度,补充实验步骤以及结果的表达式。(水密度用表示,浓盐水密度用表示)
①将“U”形管开口竖直向下固定在铁架台上,两个管口分别插入盛有水和浓盐水的烧杯中;
②打开阀门;用注射器从抽气口抽出适量空气后,待两管中的液面升高一定高度后,关闭阀门;
③用刻度尺测量左管内外水面高度差;
用刻度尺测量_________。
④待测盐水的密度为:_________。(用已知和测得的物理量符号表示)
20. 小明和小丽一起 “探究浮力大小与哪些因素有关”。
(1)小明根据生活经验提出以下猜想:①可能与液体的密度有关;②可能与物体的密度有关;③可能与物体浸入液体的深度有关。
小丽发现用手把一个空矿泉水瓶压入水中,矿泉水瓶浸入的体积越大越费力,于是小丽猜想:④浮力的大小可能与物体浸在液体中的___________有关。
(2)小丽把物体挂在弹簧测力计下进行实验,实验步骤如图所示,则
①图甲中物体的重力___________N;
②图丙中浸没在水中的物体受到的浮力是___________N;
③图乙中物体浸在水中的体积与物体体积的比,___________。
④图丁中,所用盐水密度为___________g/cm³。()
(3)探究“物体在浸没后,所受的浮力大小与物体浸入液体的深度是否有关”时,小明选择了如图丙、如图丁所示的弹簧测力计的示数进行比较,他认为,物体在图丁中所处的深度大,弹簧测力计示数小,所以浮力大,浮力大小与物体浸没后浸入液体的深度有关。他的结论是___________(选填“正确”或“不正确”)。
21. 小明在做“探究杠杆的平衡条件”的实验,每个钩码重均为0.5 N,杠杆每小格长5 cm。
(1)实验开始前,杠杆如图所示,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向_________调节;
(2)杠杆水平平衡后,在A点处悬挂两个钩码,如图所示,弹簧测力计对杠杆施加向下的拉力,保持钩码的数量和弹簧测力计拉力作用线到支点的距离不变,改变钩码悬挂的位置,始终保持杠杆水平平衡,多次实验,测得的数据如表所示,下表设计不合理的地方是 _________;
实验序号
1
0.5
20
1
10
2
1
20
1
20
3
1.5
20
1
30
4
2
20
1
40
5
2.5
20
1
50
(3)如图所示,小明竖直向上拉动弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为___________N;
(4)如图所示是同一规格的三把内六角扳手,内六角扳手在使用时相当于一个_________(选填“省力”或“费力”)杠杆,小明用A扳手拆螺丝时拧不动,应该换用扳手___________(选填“B”或“C”)才可能拧动螺丝。
(5)如图所示,小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽,将细杆分成6等份,并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0,1,2,3,4,5,6”,然后在两端对称安装合适的螺母。支架(未画出)支撑在任一标记处时,都要重新调节螺母,使细杆不挂物体时在水平位置平衡。现把重为2 N的物体悬挂在标记“6”处,若“1”“2”“3”“4”的位置都可作为支点(支架支撑的位置),在其他标记处悬挂最大容积为800 mL、重为1 N的小桶,通过改变支架支撑的位置和小桶悬挂的位置,并调整小桶内的水量,可以有________种方案使细杆在水平位置平衡。(,)
五、综合应用题(本题共3小题,共23分)
22. 2026年3月,我国自主研发的新一代超大型油船交付使用,如图甲所示,其满载排水量约为35万吨,船长约333米,船宽60米,甲板面积超过1.8万平方米,型深30米,从船底到驾驶室接近20层楼高,是名副其实的“巨无霸”。在一次航行中,从某一时刻开始,船受到水平方向的牵引力随时间的变化关系和船的运动速度随时间的变化关系如图乙所示,求:(,)
(1)该船底某点距水面20 m深,则该点受到水的压强是多少?
(2)这艘船满载时,船受到水对它的浮力是多少?
(3)船在匀速航行的50 s中,牵引力做的功是多少?
23. 如图所示,把重为40 N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端,斜面长2 m,高0.8 m,沿斜面的推力为20 N。求:
(1)斜面的机械效率是多少?
(2)此过程中物体受到的摩擦力为多少。
24. 在跨学科实践活动中,为了检验一瓶100 mL的消毒酒精是否合格(密度0.86~0.88 g/cm³视为合格),小明制作了一支简易密度计。主要材料有密度为0.86 g/cm³和0.88 g/cm³的酒精、直径3 mm和13 mm的吸管、铜丝、记号笔、橡皮泥等。
【原理】
(1)密度计在酒精中竖直___________(选填“悬浮”“漂浮”或“下沉”),密度计所受的浮力大小___________它所受的自重。
【设计及制作】
(2)小明将吸管底端用橡皮泥密封住,并缠绕一些铜丝;将密度计分别置于密度为和的酒精中静止时,如图甲所示,各作一标记线,两条标记线间的距离越长,越容易观察分辨,故制作密度计时应选直径___________mm的吸管。制作完成的密度计如图乙所示,则标记线A对应的酒精密度是___________g/cm³。
【测量】
(3)小明将制作好的密度计放入待检验的酒精中静止时,如图丙所示,可判断该消毒酒精是___________(选填“合格”或“不合格”)的。
【拓展】
(4)如图丁所示,小明又用废弃的塑料笔芯制作了一个简易密度计,笔尾的横截面积为0.2 cm²。使它直立漂浮在密度为1.0 g/cm³的水中,液面位于笔芯的M位置,M到笔尾的距离为2.5 cm。使它漂浮在密度为1.2 g/cm³的盐水中,液面位于笔芯的N位置,N到笔尾的距离为4 cm。图中M、N的位置未标出。则这个简易密度计总体积为___________cm³;提高该密度计的精度的方法___________(写出一种即可)。
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八年物理C
(本试卷共24道题,考试时间80分钟 满分80分)
考生注意:所有试题必须在答题卡指定区域内作答,在本试卷上作答无效
一、选择题(本题共9小题,每小题2分,共18分。在每小题给出的四个选项中,第1—6题只有一个符合题目要求,选对得2分;第7—9小题有多项符合题目要求,全部选对得2分,选对但不全得1分,多选、错选不得分)
1. 如图所示,在提袋子的过程中,人手受到一个向下的拉力,这个力的施力物体是( )
A. 人 B. 绳子 C. 袋子 D. 地球
【答案】B
【解析】
【详解】在提袋子的过程中,手与绳子接触,人手受到一个向下的拉力,这个力的施力物体是绳子,即绳子给手施加一个向下的拉力。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2. 题图为“F1”赛道局部路段示意图,为了保障车手的安全,赛道的某些位置需要加设防护设施,图中最需要加设防护设施的是( )
A. M处 B. N处 C. P处 D. Q处
【答案】A
【解析】
【详解】赛车具有惯性,即保持运动状态不变的性质,在M处向左转,有向右冲出道路的趋势;在P处向左转,有向右冲出道路的趋势;在N处向右转,有向左冲出道路的趋势;在Q处沿直线运动,没有向侧方冲出道路的趋势;所以,图中最需要加设防护设施的是M处,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3. 如图所示,在国产动漫电影《哪吒》中,哪吒酷爱踢毽子。在考虑空气阻力的情况下,下列关于踢出的毽子在空中减速上升和加速下落过程中的说法正确的是( )
A. 上升过程中毽子的动能增加
B. 上升过程中毽子的重力势能增大
C. 下落过程中毽子的动能转化为重力势能
D. 整个过程中毽子的机械能守恒
【答案】B
【解析】
【详解】A.上升过程毽子减速,速度减小,质量不变,动能减小,故A错误;
B.上升过程毽子高度不断增加,质量不变,重力势能增大,故B正确;
C.下落过程毽子高度降低、速度增大,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能,故C错误;
D.考虑空气阻力,毽子克服空气阻力做功,机械能会不断转化为内能,机械能不守恒,故D错误。
故选B。
4. 如图所示的用具中,在使用时属于费力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 撬棍
C. 核桃夹 D. 开瓶器
【答案】A
【解析】
【详解】筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,撬棍、核桃夹、开瓶器在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;故选A。
5. 如图所示,将一个小金桔和一个大李子放入盐水中,静止时小金桔漂浮、大李子沉底,已知李子的质量更大,则下列说法中正确的是( )
A. 小金桔所受的重力大于它的浮力
B. 小金桔所受浮力更大
C. 两者所受浮力一样大
D. 李子所受浮力更大
【答案】D
【解析】
【详解】A.小金桔漂浮在盐水中且保持静止,所受浮力与重力是一对平衡力,即,故A错误;
BCD.李子沉在容器底部时,除重力、浮力外,还受到容器底部向上的支持力,可知,因此李子所受浮力小于自身重力。在同一种盐水中,物体所受浮力的大小取决于它排开盐水的体积。由图可知,李子完全浸没,排开盐水的体积大于小金桔漂浮时浸入盐水的体积,所以李子所受浮力更大。故D正确,BC错误。
故选D。
6. 如图所示,一个未装满水的密闭瓶子正立放在水平桌面上,水瓶对桌子的压力为F甲,水对瓶底的压强为p甲;然后将它倒立放在水平桌面上,如图所示,水瓶对桌子的压力为F乙,水对瓶盖的压强为p乙。下列判断正确的是( )
A. F甲=F乙 p甲<p乙 B. F甲>F乙 p甲=p乙
C. F甲=F乙 p甲>p乙 D. F甲<F乙 p甲<p乙
【答案】A
【解析】
【详解】瓶子正放、倒放时,对桌子的压力均等于瓶子的重力,瓶子的重力不变,则
瓶子正放时水的深度小于倒放时水的深度,由得
故A正确,BCD错误。
故选A。
7. 如图所示是乒乓球比赛时的情景,下列说法不正确的是( )
A. 击球时,球拍对球的力大于球对球拍的力
B. 乒乓球在空中飞行时不受力的作用
C. 停止击球后,球最终会停下来,说明物体的运动需要力来维持
D. 空中向前运动的乒乓球,假设一切外力消失,乒乓球将做匀速直线运动
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.击球时,球拍对球的力与球对球拍的力是一对相互作用力,两者大小相等,故A错误;
B.乒乓球在空中飞行时,受到竖直向下的重力和空气阻力的作用,并非不受力,故B错误;
C.停止击球后,球最终会停下来,是因为球受到阻力的作用,阻力改变了球的运动状态,使运动的球停下来,故C错误;
D.空中向前运动的乒乓球,假设一切外力消失,由牛顿第一定律可知,乒乓球将保持原来的运动状态做匀速直线运动,故D正确。
本题选不正确的,故选ABC。
8. 如图所示是活塞式抽水机工作原理的示意图,下列说法中正确的是( )
A. 抽水机是利用大气压来工作的
B. 当活塞从圆筒底部被向上提起时,阀门A打开
C. 在一标准大气压下,活塞式抽水机提升水的理论最大高度约为10.3 m
D. 活塞向上提起时,活塞上部的圆筒和排水管是连通器
【答案】ACD
【解析】
【详解】A.活塞式抽水机是依靠大气压将水压入圆筒实现抽水,故A正确;
B.当活塞向上提起时,活塞下方压强减小,下方阀门B被大气压推开,而活塞上的阀门A在上方水的压力作用下关闭,故B错误;
C.一标准大气压
根据得活塞式抽水机提升水的理论最大高度约为,故C正确;
D.活塞向上提起时,活塞上部的圆筒和排水管相互连通,且都开口与大气相通,符合连通器的定义,故D正确。
故选ACD。
9. 如图所示是古人汲水用的桔槔,横杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动,已知,在横杆的A点用细杆连接着一个重为20N的木桶,在B点绑着一个重为300N的配重。木桶入水前,杆AB在水平位置平衡时,人对细杆施加竖直方向的力为,人对水平地面的压强为;装满水的木桶出水后(桶外壁沾水忽略不计),杆AB在水平位置再次平衡时,人对细杆施加竖直方向的力为,、的大小相等。不计横杆、细杆和绳子的自重,且汲水过程中细杆始终竖直,已知人的重力为500N,两只脚与地面接触的总面积为,下列判断正确的是( )
A. 人对细杆施加的力为180N
B. 人对水平地面的压强为7400Pa
C. 装满水时,木桶和水的总重力为260N
D. 若配重为1060N,此人无法使用该桔槔汲水
【答案】BD
【解析】
【详解】A.由杠杆平衡条件可得,端受到的竖直向下的力
木桶入水前,因,人需对细杆施加向下的拉力,由得
故A错误;
B.人对细杆施加向下的力,细杆也会对人施加向上的力它们大小相等,即,所以此时人对地面的压力
所以人对地面的压强
故B正确。
C.装满水后,人对细杆的力,若人是向下拉细杆,则有,由此得,相当于没有装水,故此情况不合理;
若人向上拉细杆,则有
由此得木桶和水的总重力
故C错误;
D.若配重为,平衡时端需受力
木桶入水前,人需施加向下的拉力
因人重,人对细杆的最大的力为,,所以人无法通过细杆使木桶入水,故D正确。
故选BD。
二、填空题(本题共6题,每空1分,共12分)
10. 如图所示,把两个乒乓球用细线悬挂起来,在两个乒乓球的中间向下吹气,这两个乒乓球会___________(选填“靠近”或“远离”),说明两球中间流动的气体压强___________(选填“大于”“等于”或“小于”)两球外侧的气体压强。
【答案】 ①. 靠近 ②. 小于
【解析】
【详解】当向两乒乓球中间吹气时,中间空气流速加快,导致该区域压强减小,由于外侧空气压强不变,在内外压强差的作用下,两球会向中间靠近;
两球靠近,说明两球受到向内的作用力,即内侧压强小于外侧压强,两球中间气体流速快,所以中间流动的气体压强小于外侧的气体压强。
11. 如图甲所示,小明同学用200 N的水平推力推重为500 N的木箱在10秒内水平移动了2米,重力对木箱做的功是___________J;如图乙所示,在木箱的底部垫上几根圆木后,小明同学能轻松地推动木箱了,这是通过___________的方法来减小摩擦力的。
【答案】 ①. 0 ②. 滚动代替滑动
【解析】
【详解】木箱所受的重力的方向是竖直向下的,木箱沿水平方向移动了距离,力与距离垂直,不做功,故重力对木箱做的功是0。
在木箱下垫几根圆木,变滑动摩擦力为滚动摩擦力,摩擦力减小,这是通过用滚动代替滑动的方法来减小摩擦力的。
12. 在图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力随时间变化的图像。若不计水的阻力(g=10 N/kg),则石料的质量为___________kg;浸没在水中后受到的浮力为___________N。
【答案】 ①. 400 ②. 1000
【解析】
【详解】由图乙可知,段石料还未浸入水中,此时钢绳拉力等于石料的重力,即
石料质量
段石料已经完全浸没在水中,此时钢绳拉力
不计水的阻力,根据称重法可知,则浮力
13. 某同学练习排球垫球时,排球离开胳膊后竖直上升,到达最高点后竖直下落。已知排球所受的重力为2.8 N,若排球所受的空气阻力大小恒为0.5 N,方向始终与运动方向相反。则关于排球下落过程中,所受合力大小为_________N,方向_________。
【答案】 ①. 2.3 ②. 竖直向下
【解析】
【详解】排球下落时,重力方向竖直向下,空气阻力方向与运动方向相反,为竖直向上,同一直线上方向相反的两个力,合力大小等于两力之差,即合力的大小为
由于重力大小大于阻力大小,合力方向与重力方向一致,即竖直向下。
14. 明代宋应星在《天工开物》中记载了一种农业生产汲水装置-辘轳,沿用至今。下图甲是一种辘轳,转动提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,从而提起水桶。如图乙是它的杠杆示意图,使用它的好处是可以省_________。设大轮与小轮的半径比为3∶1,水桶受到的总重力为90牛(不计摩擦和井绳的粗细、自重),使之在图乙中水平位置平衡时,作用在C点的最小力为_________N。
【答案】 ①. 力 ②.
【解析】
【详解】由图乙可知,点为支点,动力作用在大轮上,阻力作用在小轮上,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,使用它的好处是可以省力;
由图可知,阻力等于水桶受到的总重力,阻力臂为的长度,根据杠杆平衡条件可知,当作用在点的力臂最大时,力最小,当作用在点的力竖直向下时,力臂最大,为的长度,根据杠杆平衡条件可知
大轮与小轮的半径比为,即
则
15. 如图所示,水平桌面上两个相同的容器中分别装有甲、乙两种液体,将边长分别为2 cm和3 cm的A、B两个正方体,按图示方式放入液体中,待静止后,B刚好浸没在甲液体中,A刚好浸没在乙液体中,且两容器中液面恰好相平。已知甲液体为水,现将甲液体中的正方体A从正方体B上方取下放入水中,此时正方体A沉底,正方体B有露出水面,则液体乙的密度=_________g/cm³,正方体B的密度=_________g/cm³。(=1.0 g/cm³,g=10 N/kg)
【答案】 ①. 3.375 ②. 0.6
【解析】
【分析】甲容器中取下A后B处于漂浮状态,根据阿基米德原理列等式求解;
甲容器中初始A、B整体的漂浮状态,乙容器中A、B整体的漂浮状态,因为整体浮力都等于A、B总重力,可列等式求解。
【详解】B漂浮在水中时排开水的体积
漂浮时浮力等于自身重力,即
联立两式得
A的体积
B的体积
甲图中,A、B整体漂浮,B刚好浸没,A、B受到的总浮力等于A、B的总重力
乙图中,A、B整体仍漂浮,A刚好浸没,A、B受到的总浮力仍等于A、B的总重力
联立两式得
得
三、作图题(本题共2题,每小题2分,共4分)
16. 如图甲所示,将干红枣放入烧杯中,漂浮在水面,图乙中点A为红枣的重心,请在图乙中画出红枣所受重力和浮力的示意图。
【答案】
【解析】
【详解】红枣漂浮在水面,处于平衡状态,重力和浮力是一对平衡力,二者大小相等,都作用在重心上;故从红枣的重心分别竖直向下、竖直向上画两条等长的线段,分别表示重力和浮力。据此作图。
17. 如图所示,O点为杠杆的支点,拉力F作用在杠杆B点。请根据拉力F的力臂L画出拉力F;
【答案】
【解析】
【详解】过力臂的右端,作的垂线,这条垂线与杠杆交于B点,因为阻力和动力在杠杆支点的同一侧,所以动力的方向应与阻力方向相反,阻力为图中物体施加在A点的向下的拉力,则动力为以B点为起点,沿垂线作出的向上的拉力,据此作图。
四、实验题(本题共4小题,共23分)
18. 冰壶运动是冬奥会的比赛项目,某同学了解到冰壶运动员所穿的一只鞋的鞋底较光滑,方便运动员在冰面上滑行;另一只鞋的鞋底则较粗糙,具有防滑功能,方便运动员停止或启动。为了了解其中的奥秘,某实验小组进行了“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。他们提出了如下猜想:
猜想一:滑动摩擦力的大小与压力的大小有关;
猜想二:滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关。
小组选择了如下器材:粗糙程度不同的长木板、木块、砝码、弹簧测力计等进行了如图甲、乙、丙所示的实验;
(1)实验过程中,应该用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做_________运动,此时木块所受滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)比较图甲、丙可知,当压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越_________;
(3)像本实验这样,研究某物理量与多个变量的关系采用的物理学研究方法是________法。
(4)该小组在实验中发现较难保持木块匀速运动,导致弹簧测力计示数不稳定。于是他们改进实验,如图丁所示,固定弹簧测力计,拉动表面平整的长木板。实验过程_________(选填“需要”或“不需要”)匀速拉动长木板。
(5)该小组还了解到,两种鞋底分别是塑料和橡胶,为此他们还提出了猜想三:滑动摩擦力的大小还与接触面的_________有关。
【答案】(1)匀速直线
(2)大 (3)控制变量
(4)不需要 (5)材料
【解析】
【小问1详解】
当木块沿水平方向做匀速直线运动时,木块处于平衡状态,根据二力平衡,此时滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的拉力大小
【小问2详解】
甲、丙实验中压力相同,丙接触面更粗糙,弹簧测力计示数更大,因此可得结论:压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【小问3详解】
滑动摩擦力和多个因素有关,实验中每次只改变一个变量,控制其他变量不变,这种研究方法是控制变量法,是探究多因素问题的常用方法。
【小问4详解】
改进实验后,木块固定,相对于桌面始终处于静止状态,无论长木板是否匀速运动,木块都受力平衡,滑动摩擦力始终等于弹簧测力计拉力,因此不需要匀速拉动长木板
【小问5详解】
两种鞋底的制作材料分别是塑料和橡胶,材料不同,因此猜想滑动摩擦力的大小与接触面的材料有关。
19. 小明设计并制作了如图1所示的简易压强计,用于“探究液体压强与哪些因素有关”。
(1)如图1所示,按压后松开橡皮膜,发现液柱上下移动灵活,说明该简易压强计的_________(选填“气密性良好”或“漏气”)。
(2)简易压强计探头橡皮膜分别在图2、图3、图4中所受压强为、、;通过比较图2、图3两次实验可知():_________相同时,液体密度越大,液体压强越大。
简易压强计探头橡皮膜在图3、图4中所受压强的大小关系为_________(选填“>”“<”或“=”)。
(3)为探究液体压强与容器底面积的关系,小明在图5所示的两个底面积不同的容器中装入初始深度相同的水,再将探头分别浸入水中与容器底等距离处(水均未溢出且探头外壁沾水忽略不计),通过比较两次液体压强的大小得出液体压强与容器底面积是否有关。此实验设计不合理之处是_________。
(4)如图所示,现有如下器材:一个带有阀门的“U”形管,铁架台(带有夹持附件),注射器(带有橡胶软管,可供抽气用),一把刻度尺,两只分别盛有足量水和浓盐水的烧杯;试用上述器材测量烧杯中的浓盐水的密度,补充实验步骤以及结果的表达式。(水密度用表示,浓盐水密度用表示)
①将“U”形管开口竖直向下固定在铁架台上,两个管口分别插入盛有水和浓盐水的烧杯中;
②打开阀门;用注射器从抽气口抽出适量空气后,待两管中的液面升高一定高度后,关闭阀门;
③用刻度尺测量左管内外水面高度差;
用刻度尺测量_________。
④待测盐水的密度为:_________。(用已知和测得的物理量符号表示)
【答案】(1)气密性良好
(2) ①. 深度 ②. <
(3)实验中没有控制液体深度一定
(4) ①. 右管内外盐水液面的高度差 ②.
【解析】
【小问1详解】
按压后松开橡皮膜,液柱可以上下灵活移动,说明装置密封不漏气,气密性良好。
【小问2详解】
图2、图3中探头橡皮膜的深度相同,液体密度不同,盐水中的液柱高度较高,因此可得出深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
图4探头深度比图3更深,根据可知,同种液体深度越深,压强越大,故
【小问3详解】
要探究液体压强与容器底面积的关系,必须控制液体密度、探头深度相同;由于探头浸入液体中,距离容器底等距离时,底面积小的会引起液体上升的高度大,导致探头在液体中的深度不同,因此无法得出液体压强与容器底面积是否有关。
【小问4详解】
实验中根据液体压强对两侧的压强进行比较,故用刻度尺测量左管内外水面高度差;用刻度尺测量右管内外盐水液面的高度差。
由于U形管内部气压相同,两侧液体产生的压强相等,即,根据可知,,解得。
20. 小明和小丽一起 “探究浮力大小与哪些因素有关”。
(1)小明根据生活经验提出以下猜想:①可能与液体的密度有关;②可能与物体的密度有关;③可能与物体浸入液体的深度有关。
小丽发现用手把一个空矿泉水瓶压入水中,矿泉水瓶浸入的体积越大越费力,于是小丽猜想:④浮力的大小可能与物体浸在液体中的___________有关。
(2)小丽把物体挂在弹簧测力计下进行实验,实验步骤如图所示,则
①图甲中物体的重力___________N;
②图丙中浸没在水中的物体受到的浮力是___________N;
③图乙中物体浸在水中的体积与物体体积的比,___________。
④图丁中,所用盐水密度为___________g/cm³。()
(3)探究“物体在浸没后,所受的浮力大小与物体浸入液体的深度是否有关”时,小明选择了如图丙、如图丁所示的弹簧测力计的示数进行比较,他认为,物体在图丁中所处的深度大,弹簧测力计示数小,所以浮力大,浮力大小与物体浸没后浸入液体的深度有关。他的结论是___________(选填“正确”或“不正确”)。
【答案】(1)体积 (2) ①. 4.8 ②. 2 ③. 7∶10 ④. 1.2
(3)不正确
【解析】
【小问1详解】
空矿泉水瓶压入水中,浸入体积越大,越费力,说明浮力越大,因此猜想浮力大小与物体浸在液体中排开液体的体积有关。
【小问2详解】
弹簧测力计分度值为,甲图中指针读数为,即物体重力。
根据称重法,丙中物体浸没在水中的浮力
乙中物体受到的浮力
根据,液体密度相同时
物体浸没在水中时,物体体积
物体浸没在盐水中浮力
则盐水密度
【小问3详解】
探究浮力与浸没后深度的关系时,需要控制液体密度和排开体积相同,丙是水、丁是盐水,液体密度不同,变量不唯一,因此结论不正确。
21. 小明在做“探究杠杆的平衡条件”的实验,每个钩码重均为0.5 N,杠杆每小格长5 cm。
(1)实验开始前,杠杆如图所示,要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向_________调节;
(2)杠杆水平平衡后,在A点处悬挂两个钩码,如图所示,弹簧测力计对杠杆施加向下的拉力,保持钩码的数量和弹簧测力计拉力作用线到支点的距离不变,改变钩码悬挂的位置,始终保持杠杆水平平衡,多次实验,测得的数据如表所示,下表设计不合理的地方是 _________;
实验序号
1
0.5
20
1
10
2
1
20
1
20
3
1.5
20
1
30
4
2
20
1
40
5
2.5
20
1
50
(3)如图所示,小明竖直向上拉动弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数为___________N;
(4)如图所示是同一规格的三把内六角扳手,内六角扳手在使用时相当于一个_________(选填“省力”或“费力”)杠杆,小明用A扳手拆螺丝时拧不动,应该换用扳手___________(选填“B”或“C”)才可能拧动螺丝。
(5)如图所示,小明在一根均匀硬质细杆上挖出等间距的5道细凹槽,将细杆分成6等份,并分别在细杆两端和凹槽处标记出“0,1,2,3,4,5,6”,然后在两端对称安装合适的螺母。支架(未画出)支撑在任一标记处时,都要重新调节螺母,使细杆不挂物体时在水平位置平衡。现把重为2 N的物体悬挂在标记“6”处,若“1”“2”“3”“4”的位置都可作为支点(支架支撑的位置),在其他标记处悬挂最大容积为800 mL、重为1 N的小桶,通过改变支架支撑的位置和小桶悬挂的位置,并调整小桶内的水量,可以有________种方案使细杆在水平位置平衡。(,)
【答案】(1)左 (2)物理量没有单位
(3)2.5 (4) ①. 省力 ②. C
(5)9
【解析】
【小问1详解】
图中杠杆静止,处于平衡状态。杠杆左高右低,说明杠杆右端沉,为使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向左调节。
【小问2详解】
在设计表格时,每个物理量都应有对应的单位,但表格中力、力臂都没有单位。
【小问3详解】
已知杠杆每小格的长度,每个钩码重0.5N,此时钩码重1.5N,距离支点5格(即 0.25m);弹簧测力计距离支点3格(即 0.15m)。则根据,有:,解得。
【小问4详解】
图示的内六角扳手,相当于轮轴(动力作用在轮上,阻力作用在轴上),则动力臂大于阻力臂,相当于省力杠杆。图中,C扳手的最大动力臂比 A长,B的比 A短,故在其他条件都相同时,C比 A更省力,B比 A更费力。小明想用最小的力拧动螺丝,则应该选择扳手C。
【小问5详解】
细杆被等分为6段,标记0~6,相邻标记间距设为L。小桶最大可装水重
小桶总重范围
小桶可悬挂位置:除“6”外的所有标记点,但不能挂在支点上(否则力臂为0,无意义),也不能与重物同侧导致无法平衡。杠杆平衡条件,我们逐个以“1、2、3、4”为支点,计算小桶可悬挂的位置及对应的所需重力是否范围内。
情况一:支点在“4”处时,重物在“6”处,重物力臂(在支点右侧),故小桶必须挂在支点左侧,才能平衡。
计算各位置所需 :挂在“3”时力臂为1L,故 ,;挂在“2”时力臂为2L,;挂在“1”时力臂为3L ,;挂在“0”时力臂为 4L ,。
故有4个可行位置:0,1,2,3
同理可得,
情况二:支点在“3”处,有3个可行位置:0,1,2
情况三:支点在“2”处,有2个可行位置:0,1
情况四:支点在“1”处,没有可行位置
汇总所有可行方案总计 种
五、综合应用题(本题共3小题,共23分)
22. 2026年3月,我国自主研发的新一代超大型油船交付使用,如图甲所示,其满载排水量约为35万吨,船长约333米,船宽60米,甲板面积超过1.8万平方米,型深30米,从船底到驾驶室接近20层楼高,是名副其实的“巨无霸”。在一次航行中,从某一时刻开始,船受到水平方向的牵引力随时间的变化关系和船的运动速度随时间的变化关系如图乙所示,求:(,)
(1)该船底某点距水面20 m深,则该点受到水的压强是多少?
(2)这艘船满载时,船受到水对它的浮力是多少?
(3)船在匀速航行的50 s中,牵引力做的功是多少?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
水的压强是
【小问2详解】
这艘船满载时,船受到水对它的浮力是
【小问3详解】
由图乙可知,内,船匀速航行,航行的距离为
由图乙可知,内,牵引力为,牵引力做的功是
23. 如图所示,把重为40 N的物体从斜面底端匀速推到斜面顶端,斜面长2 m,高0.8 m,沿斜面的推力为20 N。求:
(1)斜面的机械效率是多少?
(2)此过程中物体受到的摩擦力为多少。
【答案】(1)80% (2)4N
【解析】
【小问1详解】
有用功是克服物体重力所做的功
总功是推力 F 沿斜面方向推动物体所做的功
斜面的机械效率
【小问2详解】
额外功是克服摩擦力所做的功
由额外功得
24. 在跨学科实践活动中,为了检验一瓶100 mL的消毒酒精是否合格(密度0.86~0.88 g/cm³视为合格),小明制作了一支简易密度计。主要材料有密度为0.86 g/cm³和0.88 g/cm³的酒精、直径3 mm和13 mm的吸管、铜丝、记号笔、橡皮泥等。
【原理】
(1)密度计在酒精中竖直___________(选填“悬浮”“漂浮”或“下沉”),密度计所受的浮力大小___________它所受的自重。
【设计及制作】
(2)小明将吸管底端用橡皮泥密封住,并缠绕一些铜丝;将密度计分别置于密度为和的酒精中静止时,如图甲所示,各作一标记线,两条标记线间的距离越长,越容易观察分辨,故制作密度计时应选直径___________mm的吸管。制作完成的密度计如图乙所示,则标记线A对应的酒精密度是___________g/cm³。
【测量】
(3)小明将制作好的密度计放入待检验的酒精中静止时,如图丙所示,可判断该消毒酒精是___________(选填“合格”或“不合格”)的。
【拓展】
(4)如图丁所示,小明又用废弃的塑料笔芯制作了一个简易密度计,笔尾的横截面积为0.2 cm²。使它直立漂浮在密度为1.0 g/cm³的水中,液面位于笔芯的M位置,M到笔尾的距离为2.5 cm。使它漂浮在密度为1.2 g/cm³的盐水中,液面位于笔芯的N位置,N到笔尾的距离为4 cm。图中M、N的位置未标出。则这个简易密度计总体积为___________cm³;提高该密度计的精度的方法___________(写出一种即可)。
【答案】(1) ①. 漂浮 ②. 等于
(2) ①. 3 ②. 0.86
(3)合格 (4) ①. 2.3 ②. 笔头处缠绕适量的金属丝(合理即可)
【解析】
【小问1详解】
密度计的工作原理是漂浮,密度计在酒精中竖直漂浮,静止时所受浮力大小等于自身重力。
【小问2详解】
密度计始终漂浮,满足
推导可得两次浸入的深度差
横截面积越小,越大,两条标记线间距越大,越容易观察分辨,因此选直径的吸管;
根据可得,液体密度越小,越大,浸入深度越大,液面标记线越靠上。A在B上方,对应密度更小,因此A对应。
【小问3详解】
待检验酒精的液面在A(对应)和B(对应)之间,说明酒精密度在的合格范围内,因此消毒酒精合格。
【小问4详解】
设密度计总体积为,密度计漂浮,笔尾在上,露出液面体积为(为液面到笔尾的距离),在水中,即①
在盐水中,即 ②
①②联立解得
根据深度差 可知,提高精度需要增大标记线间距,减小密度计的横截面积或增大密度计自重可以增大相邻刻度的间距,因此方法为增大笔尾配重(笔头处缠绕适量的金属丝)或换用更细(横截面积更小)的密度计。
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