内容正文:
2025-2026学年第一学期10月单元练习试卷
九年级物理学科
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分,每小题只有一个选项符合题意)
1. 使用各种简单机械,可以使我们的工作和生活更省力、更方便。下列工具中属于省力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 托盘天平
C. 钳子 D. 镊子
2. 下列关于功率的说法,正确的是( )
A. 做功所用时间越短,功率越大
B. 单位时间内所做的功越多,功率越大
C. 速度越大,功率越大
D. 功率大的机器所做的功一定比功率小的机器多
3. 下列情景中,人对物体做功的是( )
A. 司机用力推汽车,汽车不动 B. 人推自行车前进
C. 学生背着书包在水平路面上匀速前进 D. 足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
4. 如图所示,开关闭合后,电路中可能发生的情况是( )
A. 灯L1发光,灯L2不发光
B. 电池被烧坏
C. L1灯不发光,灯L2发光
D. L2灯丝被烧坏
5. 在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间,橡胶塞被推出,管口出现大量“白气”,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 水变热的过程,其内能是通过做功的方式改变的
B. 橡胶塞被推出的过程中,水的内能全部转化为塞子的机械能
C. 水蒸气推出橡胶塞的过程中,水蒸气的内能减小
D. 管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的
6. 利用图示甲、乙装置 ( 燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出) ,可完成两个实验:实验一“探究不同物质吸热升温的现象”,实验二“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”.下列关于这两个实验的说法正确的是( )
A. 实验一时,烧杯中应装入质量相等的同种液体
B. 实验二时,烧杯中应装入质量相等的不同液体
C. 实验一时,在燃烧皿中放入同种燃料,用秒表记录加热时间
D. 实验二时,在燃烧皿中放入不同燃料,用秒表记录燃料燃尽所用时间
7. 如图甲所示,虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组,工人利用该滑轮组,用200N竖直向上的拉力F,将物体匀速提高3m,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,已知动滑轮重120N,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A. 绳子自由端移动的速度为0.5m/s B. 工人做的有用功为360J
C. 该滑轮组的机械效率为80% D. 拉力F的功率为100W
8. 杆秤是我国古代乃至近现代常用的测量质量的工具。如图所示,使用杆秤时,将重物悬挂在秤钩上,提起提纽并移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,N点对应的读数即为重物的质量。若不计秤杆、秤钩的质量和一切摩擦,则关于该杆秤,说法正确的是( )
A. 该杆秤上的刻度线分布是不均匀的
B. 减小秤砣质量可以增大杆秤的量程
C. 称量时,若秤杆B端向上翘起,则应将秤砣向A端移动
D. 读数时,若发现秤砣沾有油污,则测量值会偏小
9. 关于如图所示的电路,下列说法中不正确的是( )
A. 开关、都断开,、串联
B. 开关、都闭合,、并联
C. 开关断开、闭合,、串联
D. 开关断开、闭合,只有能发光
10. 如图所示是电影《哪吒1》中哪吒与敖丙踢毽子的场景,下列说法正确的是( )
A. 敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态
B. 敖丙踢出毽子后,毽子在空中飞行,是因为敖丙在持续对毽子做功
C. 毽子运动到最高点时受平衡力作用
D. 毽子从低到高的运动过程中,重力势能转化成动能
11. 小明在研究并联电路的电流规律时,根据如图所示电路图连接好电路,并闭合开关S和S1。电源电压不变,当他再闭合开关S2时,电流表示数变化正确的是( )
A. 电流表A1的示数变大
B. 电流表A的示数变小
C. 电流表A与电流表A2的示数差值不变
D. 电流表A与电流表A1的示数差值不变
12. 粗细均匀的长木棒右端固定在墙壁的转轴上,长木棒可绕O点上下自由转动,将正方体木块A置于长木棒的正下方,长木棒恰好水平平衡(如图所示),用水平推力F将A缓慢匀速向右推动,在推动过程中,推力F将( )
A. 大小不变 B. 逐渐增大 C. 逐渐减小 D. 先增加后减小
二、填空题(每空1分,共29分)
13. 如图所示,这是我国古老的医疗技法——刮痧,当用刮痧板在身体上刮动时,身体会感觉到热,这是通过___________的方式增加身体的内能;刮痧时要在皮肤上涂一些药油,当体表温度升高后,药油渗入人体的速度___________(选填“增大、减小、不变”)。
14. 如图是兄弟二人抬水的场景。扁担相当于杠杆,若以哥哥的肩为支点,弟弟对扁担的作用力是动力,哥哥将水桶悬挂点向自己移动一段距离,动力臂______,阻力臂______,弟弟对扁担的作用力______。(填变化情况)
15. 某充电手提灯被广泛应用于各种户外夜间搜索、巡查、抢修等场景:
(1)将它接在家庭电路中充电时,它在充电电路中相当于________;
(2)该手提灯的密封塑料外壳具有一定的防水功能,这是为了防止水进入其内部造成_______路;
(3)给手提灯充电时,________能转化为充电灯电池的________能。
16. 下图是某公司设置在海底的一个数据中心,它运行时产生的热量被水吸收,可以很好地解决冷却降温的问题,这是利用了水的______较大的特点。通常情况下,与相同质量的其他物质相比,在升高相同的温度时,水吸收的热量较______,冷却效果较好。
17. 《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置,其简化模型如图所示,O为支点,OM:ON=1:2,M端用绳子悬挂重200 N的物体,在端用竖直向下的拉力在内使物体缓慢上升了,忽略杠杆和绳的自重,则该杠杆是___________杠杆;杠杆在水平位置平衡时端受到的拉力大小为___________;端绳子拉力对物体做功的功率为___________。
18. 图甲为坐姿划船训练器械,图乙是其原理简化图。已知动滑轮质量为10kg,配重质量为50kg,不计绳重和摩擦。某次训练过程中,运动员两只手分别从A、B端同时施加拉力将配重匀速提起,每分钟提升配重15次,每次配重上升0.8m。配重匀速提升过程中,A端绳子的拉力为___________N,该滑轮组的机械效率是___________,该运动员的平均功率为_________W,配重匀速上升时的机械能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g取10N/Kg)
19. 如图所示的电路中,只闭合S时,___________两个灯泡串联;当开关S、S1、S2均闭合时(将电流表正负接线柱对调),___________两个灯泡并联,此时电流表测的是灯泡___________中的电流。
20. 某摩旅骑行爱好者摩托车在某次旅程中消耗汽油3 kg,这些汽油完全燃烧能放出的热量为___________J,若汽油机的效率为30%,则汽油机做的有用功为___________J;下图为该摩托车的单缸四冲程汽油机某个冲程的能量流向图,由此可以判断该汽油机正处于___________(选填“A”、“B”、“C”、“D”)图的冲程;
A.B.C.D.
21. 如图是某次测量中电流表负接线柱接线情况及电流表示数,电流表正接线柱的接线未画出,若已知通过导线ab的电流大小为0.6A,则通过导线cd的电流大小可能是______A或______A(写出其中两种情况)。
22. 图a所示的斜拉桥,可逐步简化成图b、c、d的模型。
(1)分析d图斜拉桥的受力情况可知,若把桥面看成以O点为支点的杠杆,则属于___________杠杆;
(2)为了减小钢索承受的拉力,可适当___________(选填“升高”“降低”)钢索悬挂点在桥塔上的高度,理由是:___________。
三、解答题(共47分)
23. 根据题目要求作图。
(1)工人站在地面用如图所示滑轮组提升重物,请画出工人使用滑轮组的正确绕线。
(2)图中利用羊角锤撬钉子,在锤柄A点处画出所施加的最小动力和其力臂l。
(3)在图中虚线框内填入电池与电流表的电路符号,使灯泡及电流表能正常工作。
(4)按要求连接下图的电路,要求:、并联,电流表测干路上的电流。
24. 叉车常用于货物的转运,如图所示。叉车在内将质量为的货箱匀速竖直提升,取,求此过程中:
(1)货箱的速度;
(2)叉车对货箱所做的功;
(3)叉车对货箱所做功的功率。
25. 太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示,某家庭太阳能热水器阳光照射时,平均每小时吸收的太阳能,若热水器吸收8h的太阳能,可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容,天然气的热值。求:
(1)水吸收的热量;
(2)该太阳能热水器的效率;
(3)若这些水吸收的热量由天然气来提供,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要多少m3的天然气。
26. 如图所示,在探究“杠杆的平衡条件”实验中,小敏选用了下面的器材:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量均为50 g的钩码若干个。
(1)实验前为了方便测量力臂,应将杠杆调节到___________位置平衡,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆如图甲所示,这时应将平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)端调节;
(2)经过实验,获得了如表数据:
实验号
动
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
10
1
5
2
2
15
1.5
20
3
1.5
10
3
5
a、根据实验数据可得出杠杆平衡条件是:___________(用公式表示)。
b、小敏多次测量并记录数据的目的是:____________________________________________。
(3)用弹簧测力计在处竖直向下拉,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计向右侧慢慢倾斜时(如图丙所示),弹簧测力计的示数将逐渐___________(选填“变大”“变小”或“不变”),这是因为_________________________________。
(4)请根据杠杆平衡条件思考,要使一个车轮滚上台阶(如图丁所示),应沿着___________(填写字母)方向推车轮最省力。
27. 在我们初中物理课本中,多次利用斜面进行探究实验,如图所示。
(1)甲、乙实验都有让物体从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤,这样操作的目的是:使物体滑到斜面底端时,保持___________相同;
(2)由图甲推理:当小车在水平面上所受阻力为零时,小车将做___________运动;
(3)图甲中,小车在水平面上三次滑行过程中,在___________(选填“毛巾”“棉布”或“木板”)表面克服阻力做功的功率最大;
(4)小萌在水平路面上骑自行车时发现这样的现象:车速度越大,停止蹬车后滑行距离越远;于是她做了如图乙的探究实验,让小球从斜面上由静止下滑,撞击置于水平木板上的木块,观察木块被撞后移动的距离。以下A、B两种操作,你认为正确的是( )(填写字母);
A. 用质量相同的小球从斜面的不同高度自由滑下
B. 用质量不同的小球从斜面的相同高度自由滑下
(5)由(4)探究实验可以得出的结论是:动能大小与___________有关。
28. 在练习使用电流表的实验中:
(1)连接电路时开关应___________;
(2)小邓同学连接的电路如图甲所示,则电流表测的是灯___________的电流。合上开关后,如果电流表的示数如图乙所示,则读数是___________A;
(3)同桌小刘闭合开关后,发现电流表的指针偏转如图丙所示,原因是_________________________________。
29. 小华在家里学习烧饭做菜的过程中,经常要加热食用油和水。因此,她对一些物理现象有了一定的认识,她猜想食用油的比热容比水的小。
(1)下列能够支持她这一猜想的一个事实是( )(填字母)。
A. 食用油能把食物炸得焦黄,而水不能
B. 食用油能漂在水面上
C. 食用油比水难蒸发
D. 相同条件下,加热时食用油比水热得快
(2)为了验证自己的猜想,小华进行如下探究:将水和食用油分别装在两个相同的烧杯中,用两个相同的酒精灯加热,每隔2min记录一次温度。
①图甲是小华的实验装置,其中有一处明显错误,请指出错误之处:_________。
②纠正错误后继续实验,实验中用_________表示物质吸热的多少。
③小华根据记录的实验数据,绘制了如图乙所示的温度随时间变化的关系图像,由图像可知_________的比热容较大。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则食用油的比热容为_________J/(kg·℃)。
30. 我国航天技术已达到世界领先水平。在跨学科实践课上,某小组开展了“制作火箭模型”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
(1)了解火箭的相关知识:
喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机,广泛用作飞行器的动力装置,按燃料燃烧时所需要的来源,可分为两大类:一类是火箭发动机,另一类是空气喷气发动机。如图甲为涡轮喷气发动机(属于空气喷气发动机的一种),压缩后的混合气体在燃烧室燃烧,燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出,其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。
如图乙为火箭发动机的工作原理图,火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似,主要的差别是:火箭自带燃料和氧化剂如图乙,涡轮喷气发动机只带燃料,利用空气做氧化剂,同涡轮喷气发动机相比较,火箭发动机的最大特点是:它自身既带燃料,又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,不需要从周围大气层中汲取氧气,所以它不但能在大气层内也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。火箭发动机可用于航天器推进,也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的都是火箭发动机。
如图丙,2024年4月25日20时59分,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,3名航天员顺利进入太空。
(2)制作并发射:火箭模型小组的同学制作了水火箭并进行发射,如图丁的图一,图二是其结构示意图,对水火箭打气,打开阀门,水向下喷出,水火箭一飞冲天。使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的_________冲程相同。水火箭起飞用到的物理原理是:__________________。当水火箭上升至最高点时,此时水火箭受到__________(选填“平衡力”或“非平衡力”)。
(3)项目评估:各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛,发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测量______________________________来评选出“最佳飞行奖”。(写出一种方法即可)
(4)项目拓展思考:
①如图丙所示是火箭发射时的情景,下列说法正确的是__________;
A.火箭点火升空离开发射台期间,重力势能不变
B.涡轮喷气发动机可用于各种宇宙飞行器中
C.火箭升空过程中,燃料燃烧释放的内能全部转化为火箭的机械能
D.火箭升空过程中外壳温度会上升,这是通过做功的方式增加了外壳的内能
②一架飞机搭载的涡轮喷气发动机,其部分参数如表,表中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比。已知飞机所受空气阻力与运行速度平方的关系如图戊所示,当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中,此时需要_________t的航空燃油。
热效率
40%
推进效率
60%
航空燃油热值q
5.0×107J/kg
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2025-2026学年第一学期10月单元练习试卷
九年级物理学科
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分,每小题只有一个选项符合题意)
1. 使用各种简单机械,可以使我们的工作和生活更省力、更方便。下列工具中属于省力杠杆的是( )
A. 筷子 B. 托盘天平
C. 钳子 D. 镊子
【答案】C
【解析】
【详解】A.在使用筷子时,支点在筷子的上端,动力作用点在筷子中部,阻力作用点在筷子的下端夹取物体的位置。此时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故A不符合题意;
B.托盘天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,它是等臂杠杆,故B不符合题意;
C.使用钳子时,支点在钳子的转轴处,动力作用在钳子的手柄上,阻力作用在钳口处夹物体的位置。此时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C符合题意;
D.使用镊子时,支点在镊子的上端,动力作用点在镊子的中部,阻力作用点在镊子的下端夹取物体的位置。此时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D不符合题意。
故选C。
2. 下列关于功率的说法,正确的是( )
A. 做功所用时间越短,功率越大
B. 单位时间内所做的功越多,功率越大
C. 速度越大,功率越大
D. 功率大的机器所做的功一定比功率小的机器多
【答案】B
【解析】
【详解】A.功率,功率大小与做功多少和所用的时间有关,做功所用时间越短,功率不一定越大,故A错误;
B.根据功率,单位时间内所做的功越多,功率越大,故B正确;
C.由公式P=Fv可知,因作用力大小未知,速度越大,功率不一定越大,故C错误;
D.由于做功时间未知,所以由W=Pt可知,功率大的机器所做的功不一定多,故D错误。
故选B。
3. 下列情景中,人对物体做功的是( )
A. 司机用力推汽车,汽车不动 B. 人推自行车前进
C. 学生背着书包在水平路面上匀速前进 D. 足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
【答案】B
【解析】
【详解】A.司机用力推汽车但汽车不动,虽然有力作用在物体上,但物体没有在力的方向上移动距离,不符合做功的条件,故A不符合题意;
B.人推自行车前进时,人对自行车施加了推力,并且自行车在推力方向上移动了距离,满足做功的两个必要条件,故B符合题意;
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进时,虽然有力作用在书包上,但书包的移动方向与力的方向垂直(支持力竖直向上,移动方向水平),在力的方向上没有移动距离,故C不符合题意;
D.足球被踢后,在草地上滚动时,人对足球没有力的作用,由于足球具有惯性,继续运动,此时人对足球没有做功,故D不符合题意。
故选B。
4. 如图所示,开关闭合后,电路中可能发生的情况是( )
A. 灯L1发光,灯L2不发光
B. 电池被烧坏
C. L1灯不发光,灯L2发光
D. L2灯丝被烧坏
【答案】B
【解析】
【详解】开关断开时,两灯泡并联,均发光。当开关闭合时,会形成电源短路,会损坏电源,电池被烧坏,两灯泡均无电流通过,两灯均不发光,但灯泡不会损坏,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
5. 在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,将水加热一段时间,橡胶塞被推出,管口出现大量“白气”,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 水变热的过程,其内能是通过做功的方式改变的
B. 橡胶塞被推出的过程中,水的内能全部转化为塞子的机械能
C. 水蒸气推出橡胶塞的过程中,水蒸气的内能减小
D. 管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的
【答案】C
【解析】
【详解】A.水变热是通过热传递(酒精灯加热)改变内能,不是做功,故A错误;
B.橡胶塞被推出时,内能转化为机械能,但有热量散失,不是全部转化,故B错误;
C.水蒸气推出橡胶塞,水蒸气对外做功,水蒸气内能减小,故C正确;
D.“白气”是水蒸气液化形成的小水滴,不是汽化,故D错误。
故选C。
6. 利用图示甲、乙装置 ( 燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出) ,可完成两个实验:实验一“探究不同物质吸热升温的现象”,实验二“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”.下列关于这两个实验的说法正确的是( )
A. 实验一时,烧杯中应装入质量相等的同种液体
B. 实验二时,烧杯中应装入质量相等的不同液体
C. 实验一时,在燃烧皿中放入同种燃料,用秒表记录加热时间
D. 实验二时,在燃烧皿中放入不同燃料,用秒表记录燃料燃尽所用时间
【答案】C
【解析】
【详解】A.实验一“探究不同物质吸热升温的现象”,烧杯中应装入质量相等的不同液体,故A错误;
B.实验二“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”,烧杯中应装入质量相等的同种液体,故B错误;
C.实验一时,“探究不同物质吸热升温的现象”,在燃烧皿中放入同种燃料,用秒表记录加热时间,用加热时间反映液体吸热的多少,故C正确;
D.实验二时,“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”,在燃烧皿中放入不同燃料,燃料充分燃烧后,用温度计记录烧杯中液体的温度,故D错误.
7. 如图甲所示,虚线框内是两个滑轮连成的滑轮组,工人利用该滑轮组,用200N竖直向上的拉力F,将物体匀速提高3m,物体和绳子自由端的运动情况如图乙所示,已知动滑轮重120N,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是( )
A. 绳子自由端移动的速度为0.5m/s B. 工人做的有用功为360J
C. 该滑轮组的机械效率为80% D. 拉力F的功率为100W
【答案】C
【解析】
【详解】A.滑轮组省力费距离,由图乙可知,内,物体匀速提高,绳子自由端匀速移动,则绳子自由端移动的速度
故A错误;
B.物体提高,绳子自由端移动,则动滑轮上承担物重的绳子段数
不计绳重和摩擦,由可得,物体的重力
工人做的有用功
故B错误;
C.工人做的总功
该滑轮组的机械效率
故C正确;
D.拉力的功率
故D错误。
故选C。
8. 杆秤是我国古代乃至近现代常用的测量质量的工具。如图所示,使用杆秤时,将重物悬挂在秤钩上,提起提纽并移动秤砣,当秤杆在水平位置平衡时,N点对应的读数即为重物的质量。若不计秤杆、秤钩的质量和一切摩擦,则关于该杆秤,说法正确的是( )
A. 该杆秤上的刻度线分布是不均匀的
B. 减小秤砣质量可以增大杆秤的量程
C. 称量时,若秤杆B端向上翘起,则应将秤砣向A端移动
D. 读数时,若发现秤砣沾有油污,则测量值会偏小
【答案】D
【解析】
【详解】设左端物体拉力为,右端秤砣的拉力为。
A.根据杠杆平衡条件,则有,和是个定值,则和成正比,所以杆秤上的刻度线分布均匀,故A错误;
B.,减小秤砣质量,即减小,则的最大值减小,即杆秤的量程减小,故B错误;
C.称量时,若秤杆B端向上翘起,即,则应该将秤砣向B端移动,增大才能使杆秤恢复平衡,故C错误;
D.乘积不变,秤砣沾有油污,即变大,则根据,对应的减小,则测量值会偏小,故D正确。
故选D。
9. 关于如图所示的电路,下列说法中不正确的是( )
A. 开关、都断开,、串联
B. 开关、都闭合,、并联
C. 开关断开、闭合,、串联
D. 开关断开、闭合,只有能发光
【答案】C
【解析】
【详解】A.开关S1、S2都断开,灯泡L2所在支路断路,电流从电源正极出发,经过灯泡L1、L3回到电源负极,所以灯泡L1、L3串联,故A正确,不符合题意;
B.开关S1、S2都闭合,灯泡L1被短路,电流从电源正极出发后分支,一支经灯泡L3、另一支经灯泡L2、开关S2,然后共同经S1回到电源负极,则L2、L3并联,故B正确,不符合题意;
CD.开关断开、闭合,灯泡L2所在支路断路,灯泡L1被短路,电流从电源正极出发经灯泡L3回到电源负极,电路为只有L3的简单电路,只有能发光,故C不正确,符合题意,D正确,不符合题意。
故选C。
10. 如图所示是电影《哪吒1》中哪吒与敖丙踢毽子的场景,下列说法正确的是( )
A. 敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态
B. 敖丙踢出毽子后,毽子在空中飞行,是因为敖丙在持续对毽子做功
C. 毽子运动到最高点时受平衡力作用
D. 毽子从低到高的运动过程中,重力势能转化成动能
【答案】A
【解析】
【详解】A.敖丙将毽子踢飞,对毽子施加了力的作用,毽子的运动状态发生了改变,这说明敖丙对毽子的作用力改变了毽子的运动状态,故A正确;
B.敖丙踢出毽子后,毽子由于惯性在空中飞行,此时敖丙对毽子没有力的作用,不对毽子做功,故B错误;
C.当毽子运动到最高点时,具有水平方向的速度,受到竖直向下的重力以及向后的阻力,这两个力方向不是相反的,也不共线,不是一对平衡力,所以毽子运动到最高点时受平衡力作用,故C错误;
D.毽子从低到高的运动过程中,质量不变,速度减小,动能减小;高度变大,重力势能增大,所以此过程动能转化为重力势能,故D错误。
故选A。
11. 小明在研究并联电路的电流规律时,根据如图所示电路图连接好电路,并闭合开关S和S1。电源电压不变,当他再闭合开关S2时,电流表示数变化正确的是( )
A. 电流表A1的示数变大
B. 电流表A的示数变小
C. 电流表A与电流表A2的示数差值不变
D. 电流表A与电流表A1的示数差值不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.闭合开关S和S1时,电路为R1的简单电路,电流表A1、A测通过R1的电流;再闭合开关S2时,R1与R2并联,电流表A1测R1支路的电流,电流表A2测R2支路的电流,电流表A测干路电流。因并联电路中各支路独立工作,所以,闭合开关S2前后,通过R1的电流不变,即电流表A1的示数不变,故A错误;
B.因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,闭合开关S2后,干路电流变大,故B错误;
C.因为电流表A与电流表A2的示数差值等于R1支路的电流,由于通过R1的电流不变,所以电流表A与电流表A2的示数差值不变,故C正确;
D.因电流表A与电流表A1示数的差值等于R2支路的电流,由于闭合开关S2后,R2支路的电流变大,所以电流表A与电流表A1的示数差值变大,故D错误。
故选C。
12. 粗细均匀的长木棒右端固定在墙壁的转轴上,长木棒可绕O点上下自由转动,将正方体木块A置于长木棒的正下方,长木棒恰好水平平衡(如图所示),用水平推力F将A缓慢匀速向右推动,在推动过程中,推力F将( )
A. 大小不变 B. 逐渐增大 C. 逐渐减小 D. 先增加后减小
【答案】B
【解析】
【详解】以木板为研究对象,在竖直方向上木板受重力G和木块对它的支持力FN,支点为O,设木板长为l,支持力FN的力臂为L,由杠杆的平衡条件可得:
在木块逐渐向右移动的过程中,支持力FN的力臂L逐渐变小,由上式可知FN逐渐变大;根据力的作用是相互的可知,木板对木块的压力逐渐变大,由此可知,木块和木板间、木块和地面间的摩擦力逐渐变大,由力的平衡条件可知,水平推力逐渐变大。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
二、填空题(每空1分,共29分)
13. 如图所示,这是我国古老的医疗技法——刮痧,当用刮痧板在身体上刮动时,身体会感觉到热,这是通过___________的方式增加身体的内能;刮痧时要在皮肤上涂一些药油,当体表温度升高后,药油渗入人体的速度___________(选填“增大、减小、不变”)。
【答案】 ①. 做功 ②. 增大
【解析】
【详解】改变内能的方式有做功和热传递两种。刮痧板在身体上刮动时,摩擦力对皮肤做功,将机械能转化为内能,使身体温度升高,这是通过做功的方式增加内能。
分子的热运动剧烈程度和温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散速度就越快,因此体表温度升高后,药油渗入人体的速度增大。
14. 如图是兄弟二人抬水的场景。扁担相当于杠杆,若以哥哥的肩为支点,弟弟对扁担的作用力是动力,哥哥将水桶悬挂点向自己移动一段距离,动力臂______,阻力臂______,弟弟对扁担的作用力______。(填变化情况)
【答案】 ①. 不变 ②. 变小 ③. 变小
【解析】
【详解】[1][2]支点到力的作用线的距离叫力臂。以哥哥的肩为支点,哥哥将水桶悬挂点向自己移动一段距离,弟弟到哥哥的距离不变,则动力臂不变;水桶到哥哥的距离变小,则阻力臂变小。
[3]根据杠杆的平衡条件可知,动力臂及阻力不变(水桶对扁担的拉力不变),阻力臂变小,则动力会变小,即弟弟对扁担的作用力变小。
15. 某充电手提灯被广泛应用于各种户外夜间搜索、巡查、抢修等场景:
(1)将它接在家庭电路中充电时,它在充电电路中相当于________;
(2)该手提灯的密封塑料外壳具有一定的防水功能,这是为了防止水进入其内部造成_______路;
(3)给手提灯充电时,________能转化为充电灯电池的________能。
【答案】(1)用电器 (2)短
(3) ①. 电 ②. 化学
【解析】
【小问1详解】
充电手提灯接在家庭电路中充电时,它消耗电能,相当于用电器。
【小问2详解】
水是导体,水进入手提灯内部,会导致手提灯短路,电源烧毁,损坏用电器。
【小问3详解】
[1][2]给手提灯充电的过程,消耗电能,得到化学能,即将电能转化为化学能储存起来。
16. 下图是某公司设置在海底的一个数据中心,它运行时产生的热量被水吸收,可以很好地解决冷却降温的问题,这是利用了水的______较大的特点。通常情况下,与相同质量的其他物质相比,在升高相同的温度时,水吸收的热量较______,冷却效果较好。
【答案】 ①. 比热容 ②. 多
【解析】
【详解】[1]在海底的数据中心,是利用水的比热容较大,质量相同时,在升高相同温度时水能吸收较多的热量,从而可以更好地带走数据中心产生的热量,起到冷却降温的作用。
[2]水的比热容大,与相同质量的其他物质相比,在升高相同的温度时,水吸收的热量较多,冷却效果较好。
17. 《天工开物》中记载了我国古代的井上施工装置,其简化模型如图所示,O为支点,OM:ON=1:2,M端用绳子悬挂重200 N的物体,在端用竖直向下的拉力在内使物体缓慢上升了,忽略杠杆和绳的自重,则该杠杆是___________杠杆;杠杆在水平位置平衡时端受到的拉力大小为___________;端绳子拉力对物体做功的功率为___________。
【答案】 ①. 省力 ②. 100 ③. 50
【解析】
【详解】因动力臂大于阻力臂,故该杠杆为省力杠杆。
由杠杆平衡条件得N端受到的拉力为
M端绳子拉力对物体做的功为
M端绳子拉力对物体做功的功率为
18. 图甲为坐姿划船训练器械,图乙是其原理简化图。已知动滑轮质量为10kg,配重质量为50kg,不计绳重和摩擦。某次训练过程中,运动员两只手分别从A、B端同时施加拉力将配重匀速提起,每分钟提升配重15次,每次配重上升0.8m。配重匀速提升过程中,A端绳子的拉力为___________N,该滑轮组的机械效率是___________,该运动员的平均功率为_________W,配重匀速上升时的机械能________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g取10N/Kg)
【答案】 ①. 300 ②. 83.3% ③. 120 ④. 增大
【解析】
【详解】[1]从图乙可知,该滑轮组由一个动滑轮和两个定滑轮组成,且动滑轮上有2段绳子承担物重。动滑轮和配重的总重力G总=G动+G配=m动g+m配g=10kg×10N/kg+50kg×10N/kg=600N
不计绳重和摩擦,则A端绳子的拉力
[2]该滑轮组的机械效率
[3]提升一次配重,所做有用功W有=G配h=50kg×10N/kg×0.8m=400J
运动员1分钟做功15次,总共做的有用功W=15W有=15×400J=6000J
运动员做的总功
运动员做功的平均功率
[4]配重匀速上升时,速度不变,质量不变,所以动能不变;高度增加,质量不变,所以重力势能增大。因为机械能等于动能与势能之和,动能不变,重力势能增大,所以配重的机械能增大。
19. 如图所示的电路中,只闭合S时,___________两个灯泡串联;当开关S、S1、S2均闭合时(将电流表正负接线柱对调),___________两个灯泡并联,此时电流表测的是灯泡___________中的电流。
【答案】 ①. L1、L3 ②. L1、L2 ③. L2
【解析】
【详解】[1]如图所示,当开关S闭合,S1、S2断开时,灯泡L2处于开路状态,灯泡L1、L3首尾相连属于串联。
[2][3]当开关S、S1、S2均闭合时,灯泡L3被短路,灯泡L1、L2有共同的结点,属于并联,此时电流表与灯泡L2串联,所以电流表测的是灯泡L2中的电流。
20. 某摩旅骑行爱好者摩托车在某次旅程中消耗汽油3 kg,这些汽油完全燃烧能放出的热量为___________J,若汽油机的效率为30%,则汽油机做的有用功为___________J;下图为该摩托车的单缸四冲程汽油机某个冲程的能量流向图,由此可以判断该汽油机正处于___________(选填“A”、“B”、“C”、“D”)图的冲程;
A.B.C.D.
【答案】 ①. ②. ③. B
【解析】
【详解】汽油完全燃烧放出的热量为
汽油机做的有用功为
由能量流向可知,该冲程将机械能转化为内能,是压缩冲程。
分析四个冲程:
A图:进气门打开、排气门关闭,活塞下行,是吸气冲程。
B图:两个气门均关闭,活塞上行,是压缩冲程。
C图:两个气门均关闭,火花塞点火,活塞下行,是做功冲程。
D图:排气门打开、进气门关闭,活塞上行,是排气冲程。
所以对应B图的冲程。
21. 如图是某次测量中电流表负接线柱接线情况及电流表示数,电流表正接线柱的接线未画出,若已知通过导线ab的电流大小为0.6A,则通过导线cd的电流大小可能是______A或______A(写出其中两种情况)。
【答案】 ①. 1.14 ②. 2.1
【解析】
【详解】[1][2]电流表正接线柱的接线未画出,则电流表可能选用0~3A的量程,也可能选用0~0.6A的量程,则其示数可能为2.7A或0.54A。
①若电流表示数为2.7A,则大于通过导线ab的电流0.6A,若导线cd为支路,则电流表处在干路上,由并联电路的电流规律可得通过导线cd的电流为
Icd=2.7A-0.6A=2.1A
若导线cd为干路,则电流表处在支路上,由并联电路的电流规律可得通过导线cd的电流为
Icd=2.7A+0.6A=3.3A
②若电流表示数为0.54A,则小于通过导线ab的电流0.6A,电流表不可能处在干路,所以若导线ab为干路,则通过导线cd的电流为
Icd=0.6A-0.54A=0.06A
若导线ab为支路,则通过导线cd的电流为
Icd=0.6A+0.54A=1.14A
22. 图a所示的斜拉桥,可逐步简化成图b、c、d的模型。
(1)分析d图斜拉桥的受力情况可知,若把桥面看成以O点为支点的杠杆,则属于___________杠杆;
(2)为了减小钢索承受的拉力,可适当___________(选填“升高”“降低”)钢索悬挂点在桥塔上的高度,理由是:___________。
【答案】(1)省力 (2) ①. 升高 ②. 见解析
【解析】
【小问1详解】
力臂是支点到力的作用线的垂直距离;过O点作力F1的作用线的垂线,即为力F1的力臂l1,过O点作力F2的作用线的垂线,即为力F2的力臂l2,如图所示:
由图可知,l1>l2,根据杠杆平衡条件可知,F1<F2,桥面属于省力杠杆。
【小问2详解】
[1][2]阻力不变,阻力臂不变,阻力与阻力臂的乘积不变,根据杠杆平衡条件可知,为了减小钢索承受的拉力,可增大动力臂,可适当升高悬挂点在桥塔上的高度,因此理由是:阻力不变,阻力臂不变,动力臂变大,从而减小钢索承受的拉力。
三、解答题(共47分)
23. 根据题目要求作图。
(1)工人站在地面用如图所示滑轮组提升重物,请画出工人使用滑轮组的正确绕线。
(2)图中利用羊角锤撬钉子,在锤柄A点处画出所施加的最小动力和其力臂l。
(3)在图中虚线框内填入电池与电流表的电路符号,使灯泡及电流表能正常工作。
(4)按要求连接下图的电路,要求:、并联,电流表测干路上的电流。
【答案】(1) (2)
(3) (4)
【解析】
【小问1详解】
工人站在地面用如图所示滑轮组提升重物,绳子自由端应从定滑轮出来,拉力的方向向下;因此绳子的起点应固定在定滑轮上,向下绕过动滑轮,再向上绕过定滑轮,绳子从定滑轮出来连接到工人手上。
【小问2详解】
羊角锤的O点为支点,钉子对羊角锤的阻力和阻力臂不变,由杠杆的平衡条件可知,要使动力最小,动力臂必须最大,连接OA为最长的动力臂l,过A点作垂直OA向左的有向线段,标上力的符号F,即为最小的动力F。
【小问3详解】
若右侧虚线框内为电流表,左侧虚线框内为电源,闭合开关,灯泡L2被短路,不能发光,不符合题意;若左虚线框内为电流表,右侧虚线框内为电源,闭合开关,两灯泡并联,电流表测通过L1的电流,使灯泡及电流表能正常工作,因此左侧虚线框内为电流表,右侧虚线框内为电源。
【小问4详解】
要求两个灯泡并联,电流表测干路上的电流;电流从电源正极流出,过开关后分两支,一支过灯泡L1,另一支过灯泡L2,汇合后经电流表,回电源负极;第1根导线连接开关右端接线柱与灯泡L1右端的接线柱,第2根导线连接灯泡L1和灯泡L2左端的接线柱。
24. 叉车常用于货物的转运,如图所示。叉车在内将质量为的货箱匀速竖直提升,取,求此过程中:
(1)货箱的速度;
(2)叉车对货箱所做的功;
(3)叉车对货箱所做功的功率。
【答案】(1)0.3m/s
(2)
(3)900W
【解析】
【小问1详解】
货箱的速度
【小问2详解】
叉车对货箱所做的功
【小问3详解】
叉车对货箱所做功的功率
25. 太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一,如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示,某家庭太阳能热水器阳光照射时,平均每小时吸收的太阳能,若热水器吸收8h的太阳能,可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容,天然气的热值。求:
(1)水吸收的热量;
(2)该太阳能热水器的效率;
(3)若这些水吸收的热量由天然气来提供,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要多少m3的天然气。
【答案】(1);(2)37.5%;(3)0.6m3
【解析】
【详解】解:(1)水吸收的热量为
(2)太阳能热水器在8h内吸收的热量为
所以,太阳能热水器的效率为
(3)若这些热量由天然气提供
则所需天然气的体积
答:(1)水吸收的热量为。
(2)该太阳能热水器的效率为37.5%;
(3)若这些水吸收的热量由天然气来提供,假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要多少0.6m3的天然气。
26. 如图所示,在探究“杠杆的平衡条件”实验中,小敏选用了下面的器材:杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量均为50 g的钩码若干个。
(1)实验前为了方便测量力臂,应将杠杆调节到___________位置平衡,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆如图甲所示,这时应将平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)端调节;
(2)经过实验,获得了如表数据:
实验号
动
动力臂
阻力
阻力臂
1
0.5
10
1
5
2
2
15
1.5
20
3
1.5
10
3
5
a、根据实验数据可得出杠杆平衡条件是:___________(用公式表示)。
b、小敏多次测量并记录数据的目的是:____________________________________________。
(3)用弹簧测力计在处竖直向下拉,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计向右侧慢慢倾斜时(如图丙所示),弹簧测力计的示数将逐渐___________(选填“变大”“变小”或“不变”),这是因为_________________________________。
(4)请根据杠杆平衡条件思考,要使一个车轮滚上台阶(如图丁所示),应沿着___________(填写字母)方向推车轮最省力。
【答案】(1) ①. 水平 ②. 右
(2) ①. ②. 寻找普遍规律
(3) ①. 变大 ②. 当弹簧测力计向右侧倾斜时,弹簧测力计拉力的力臂减小,支点左侧力与力臂的大小不变,则拉力变大
(4)B
【解析】
【小问1详解】
用悬挂钩码的方式对杠杆施加力,作用力的方向是竖直向下的。当杠杆在水平位置平衡时,作用力力臂与杠杆重合,便于测量。
图甲中,杠杆左低右高,为使杠杆水平平衡,应向右调节平衡螺母。
【小问2详解】
第1次实验
第2次实验
第3次实验
通过对数据分析发现每次实验,动力与动力臂之积等于阻力与阻力臂之积,因此杠杆平衡条件为
多次调节杠杆处于平衡状态,测量每次作用力与力臂数值,根据大量数据总结普遍规律,避免结论的偶然性。
【小问3详解】
力臂等于支点到作用力作用线垂直线段长度。当测力计向右倾斜时,测力计对杠杆动力力臂是在变小的,在阻力与阻力臂都不变的情况下,如果还要保持杠杆平衡,根据可知,需要加大动力。
【小问4详解】
此时可将车轮视为一个杠杆,车轮与台阶接触点为支点。要想最省力,即要动力臂最大。过力的作用点的直径为最大力臂,力作用线要与力臂垂直,即应沿着B方向推车轮。
27. 在我们初中物理课本中,多次利用斜面进行探究实验,如图所示。
(1)甲、乙实验都有让物体从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤,这样操作的目的是:使物体滑到斜面底端时,保持___________相同;
(2)由图甲推理:当小车在水平面上所受阻力为零时,小车将做___________运动;
(3)图甲中,小车在水平面上三次滑行过程中,在___________(选填“毛巾”“棉布”或“木板”)表面克服阻力做功的功率最大;
(4)小萌在水平路面上骑自行车时发现这样的现象:车速度越大,停止蹬车后滑行距离越远;于是她做了如图乙的探究实验,让小球从斜面上由静止下滑,撞击置于水平木板上的木块,观察木块被撞后移动的距离。以下A、B两种操作,你认为正确的是( )(填写字母);
A. 用质量相同的小球从斜面的不同高度自由滑下
B. 用质量不同的小球从斜面的相同高度自由滑下
(5)由(4)探究实验可以得出的结论是:动能大小与___________有关。
【答案】(1)速度 (2)匀速直线
(3)毛巾 (4)A
(5)速度
【解析】
【小问1详解】
甲乙实验中,让物体从斜面的同一高度自由下滑,是为了使物体滑到斜面底端时,保持速度相同。
【小问2详解】
由图甲可知,木板表面最光滑,小车运动时受到的阻力最小,小车在木板表面上通过的距离最长,速度减小得最慢,进一步推理可得:如果小车在水平面上所受阻力为零,则速度不再减小,小车将做匀速直线运动。
【小问3详解】
小车下滑到水平面的速度相同,动能相同,最终的速度为0,动能为0,在水平面滑行的过程中,小车克服阻力做功,将动能转化成内能,小车在水平面上三次滑行过程中,克服摩擦力做功相同,因为在毛巾表面速度减小的最快,运动距离最短,即克服摩擦力做功时间最短,根据可知,在毛巾表面克服阻力做功的功率最大。
【小问4详解】
车速度越大,停止蹬车后滑行距离越远,研究的是车滑行距离与车速的关系,应要控制车的质量相同,速度不同;根据题意知,乙实验应探究物体动能大小与速度的关系,实验中应控制小球的质量不变,改变速度的大小,故应用质量相同的小球从斜面的不同高度自由滑下。
故选A。
【小问5详解】
探究速度与动能大小的实验中,小球质量相同,从斜面不同高度滑下,达到水平面的初速度不同,木块被撞击后滑行的距离不同,说明小球撞击木块前具有的动能不同,可以得出的结论是,动能大小与速度有关。
28. 在练习使用电流表的实验中:
(1)连接电路时开关应___________;
(2)小邓同学连接的电路如图甲所示,则电流表测的是灯___________的电流。合上开关后,如果电流表的示数如图乙所示,则读数是___________A;
(3)同桌小刘闭合开关后,发现电流表的指针偏转如图丙所示,原因是_________________________________。
【答案】(1)断开 (2) ①. L2 ②. 0.26
(3)电流表正负接线柱接反了
【解析】
【小问1详解】
连接电路时,开关断开可以保护电路。
【小问2详解】
由电路图,两灯泡并联,电流表与灯泡L2在支路上串联,所以测量的是灯泡L2的电流。
如图乙,电流表的量程选用的是,分度值为,电流表的读数为
【小问3详解】
如图丙,电流表接入电路后指针反偏,说明电流表的正负接线柱接反了。
29. 小华在家里学习烧饭做菜的过程中,经常要加热食用油和水。因此,她对一些物理现象有了一定的认识,她猜想食用油的比热容比水的小。
(1)下列能够支持她这一猜想的一个事实是( )(填字母)。
A. 食用油能把食物炸得焦黄,而水不能
B. 食用油能漂在水面上
C. 食用油比水难蒸发
D. 相同条件下,加热时食用油比水热得快
(2)为了验证自己的猜想,小华进行如下探究:将水和食用油分别装在两个相同的烧杯中,用两个相同的酒精灯加热,每隔2min记录一次温度。
①图甲是小华的实验装置,其中有一处明显错误,请指出错误之处:_________。
②纠正错误后继续实验,实验中用_________表示物质吸热的多少。
③小华根据记录的实验数据,绘制了如图乙所示的温度随时间变化的关系图像,由图像可知_________的比热容较大。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃),则食用油的比热容为_________J/(kg·℃)。
【答案】(1)D (2) ①. 没有控制水和食用油的质量相同 ②. 加热时间 ③. 水 ④. 2.1×103
【解析】
【小问1详解】
比热容是反映物质吸热能力的物理量,比热容越小,物质吸收相同热量时温度升高越快,或升高相同温度时吸收的热量越少。
A.食用油能把食物炸焦黄而水不能,是因为食用油的沸点远高于水的沸点,标准大气压下水沸点100℃,食用油沸点通常200℃以上,与比热容无关,故A不符合题意;
B.食用油漂在水面上,是因为食用油的密度小于水的密度,属于密度特性,与比热容无关,故B不符合题意;
C.食用油比水难蒸发,是因为食用油的分子间作用力较大、挥发性较弱,与比热容无关,故C不符合题意;
D.相同条件下加热时食用油比水热得快,说明在吸收相同热量时,食用油的温度升高更快,根据比热容的物理意义,这表明食用油的吸热能力较弱,即比热容比水小,能支持小华的猜想,故D符合题意。
故选D。
【小问2详解】
[1]探究不同物质的比热容大小,需根据控制变量法保证除物质种类不同外,其他影响实验的因素均相同,包括物质的质量、初温、加热源规格、烧杯规格等。图甲装置中,两个烧杯内的水和食用油体积相同,由于水和食用油的密度不同,则烧杯中水和食用油的质量不相等,因此明显错误是没有控制水和食用油的质量相同。
[2]实验中使用两个相同的酒精灯加热,不考虑热量损失时,相同规格的酒精灯在相同时间内释放的热量相同,物质吸收的热量等于酒精灯释放的热量。因此,加热时间越长,物质吸收的热量越多,可用加热时间表示物质吸热的多少,采用了转换法。
[3][4]由温度随时间变化的图像可知,水和食用油从20℃升高到60℃,升高相同温度,水的加热时间为8min,食用油的加热时间为4min,即水吸收的热量多,故水的比热容大。
由转换法,水吸收的热量是食用油的2倍,根据Q=cmΔt可知,在质量和升高的温度相同时,吸收热量的与比热容成正比,故
30. 我国航天技术已达到世界领先水平。在跨学科实践课上,某小组开展了“制作火箭模型”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
(1)了解火箭的相关知识:
喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机,广泛用作飞行器的动力装置,按燃料燃烧时所需要的来源,可分为两大类:一类是火箭发动机,另一类是空气喷气发动机。如图甲为涡轮喷气发动机(属于空气喷气发动机的一种),压缩后的混合气体在燃烧室燃烧,燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出,其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。
如图乙为火箭发动机的工作原理图,火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似,主要的差别是:火箭自带燃料和氧化剂如图乙,涡轮喷气发动机只带燃料,利用空气做氧化剂,同涡轮喷气发动机相比较,火箭发动机的最大特点是:它自身既带燃料,又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,不需要从周围大气层中汲取氧气,所以它不但能在大气层内也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。火箭发动机可用于航天器推进,也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的都是火箭发动机。
如图丙,2024年4月25日20时59分,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,3名航天员顺利进入太空。
(2)制作并发射:火箭模型小组的同学制作了水火箭并进行发射,如图丁的图一,图二是其结构示意图,对水火箭打气,打开阀门,水向下喷出,水火箭一飞冲天。使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的_________冲程相同。水火箭起飞用到的物理原理是:__________________。当水火箭上升至最高点时,此时水火箭受到__________(选填“平衡力”或“非平衡力”)。
(3)项目评估:各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛,发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测量______________________________来评选出“最佳飞行奖”。(写出一种方法即可)
(4)项目拓展思考:
①如图丙所示是火箭发射时的情景,下列说法正确的是__________;
A.火箭点火升空离开发射台期间,重力势能不变
B.涡轮喷气发动机可用于各种宇宙飞行器中
C.火箭升空过程中,燃料燃烧释放的内能全部转化为火箭的机械能
D.火箭升空过程中外壳温度会上升,这是通过做功的方式增加了外壳的内能
②一架飞机搭载的涡轮喷气发动机,其部分参数如表,表中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比。已知飞机所受空气阻力与运行速度平方的关系如图戊所示,当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中,此时需要_________t的航空燃油。
热效率
40%
推进效率
60%
航空燃油热值q
5.0×107J/kg
【答案】 ①. 压缩 ②. 物体间力的作用是相互的 ③. 非平衡力 ④. 离地飞行的时间 ⑤. D ⑥. 1.08
【解析】
【详解】(2)[1]使用打气筒打气时,通过做功增大气体的内能,将机械能转化为内能,与汽油机的压缩冲程相同。
[2]水火箭向下喷水,给水一个向下的力,由于物体间力的作用是相互的,则水给火箭一个向上的力,使得火箭能够起飞。
[3]水火箭竖直上升到最高点时只受重力作用,因而受力不平衡,即受非平衡力。
(3)[4]水火箭在竖直方向上升的高度不容易测量,可测量水火箭离地飞行的时间,飞行时间越长,竖直方向的上升高度越高。
(4)①[5] A.火箭点火升空离开发射台期间,质量不变,高度增大,重力势能增大,故A错误;
B.涡轮喷气式发动机需要大气中的氧气做氧化剂,不适合在真空中运行的宇宙飞行器,故B错误;
C.火箭升空过程中,燃料燃烧释放的内能只有部分转化为火箭运动的机械能,有部分热量损失,故C错误;
D.火箭上升过程中,需克服空气阻力做功,使火箭外壳温度升高,这是通过做功的方式增加了外壳的内能,故D正确。
故选D。
②[6]由图戊可知,飞机飞行时所受的阻力与速度的平方成正比,设, 把,,代入上式得,所以当时,飞机飞行受到得阻力
飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的距离
飞机克服阻力所做得功
飞机在水平方向上匀速飞行时,所以飞机飞行0.5h推力做的功
获得的机械能
需要的内能
需要航空燃油的质量
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