内容正文:
物理统练一
一、单选题:本大题共15小题,共30分。
1. 在国际单位制中,功的单位是( )
A. 牛顿 B. 焦耳 C. 瓦特 D. 帕斯卡
2. 如图所示,下列实例中,为了减小摩擦的是( )
A. 轮胎凹凸不平
B. 磁悬浮列车
C. 瓶盖上有竖条纹
D. 举重运动员手上擦镁粉
3. 如图所示的实例,为了增大压强的是( )
A. 逃生锤的锤头很尖 B. 提物器手持部分较宽
C. 铁轨铺在枕木上 D. 滑雪板做得较宽
4. 下列工具正常使用时属于省力杠杆的是( )
A. 钓鱼杆 B. 羊角锤
C. 笤帚 D. 筷子
5. 2023年5月10日,天舟六号货运飞船成功发射,如图所示。天舟六号加速升空过程中,关于能量变化说法正确的是( )
A. 重力势能增大,动能增大
B. 重力势能减小,动能减小
C. 重力势能增大,机械能减小
D. 重力势能减小,机械能不变
6. 运动员站在水平地面上静止等待起跑,下列说法正确的是( )
A. 运动员受到的重力和地面对运动员的支持力是一对相互作用力
B. 运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力是一对平衡力
C. 运动员受到的重力和运动员对地面的压力是一对平衡力
D. 运动员受到的重力和地面对运动员的支持力是一对平衡力
7. 关于功、功率、机械效率说法正确的是( )
A. 功率越大,做功越快,机械效率越大
B. 做功越少,功率越小,机械效率越小
C. 功率越大,反映做功越快,与机械效率无关
D. 机械效率越大,表明它做的功越多
8. 灯泡L1和L2连接在同一电路中,下列可以确认两灯并联的是( )
A. 两灯亮度不同 B. 通过两灯的电流相等
C. 通过两灯的电流不相等 D. 两灯都亮时,将L1拧下来后,L2不亮
9. 下面关于惯性的说法中,正确的是( )
A. 运动的物体具有惯性,静止的物体没有惯性
B. 物体运动的速度越大,它的惯性越大
C. 物体受到外力越大时,它的惯性就越大
D. 物体的质量越大,它的惯性越大
10. 如图所示,体积相等铜、铁、铝三个实心球,用细线拴住,全部浸没在水中时三根细线的拉力大小,下列说法正确的是
A. 一样大 B. 栓铝球的细线上的拉力大
C. 栓铁球的细线上的拉力大 D. 栓铜球的细线上的拉力大
11. 2023年3月11日下午,“探索一号”科考船搭载着“奋斗者”号载人潜水器,圆满完成国际首次环大洋洲载人深潜科考任务,标志着“奋斗者”号载人潜水器运维体系走向成熟、稳定。若海水密度保持不变,下列说法正确的是( )
A. “奋斗者”号上浮至露出水面过程中,所受海水浮力逐渐变大
B. “奋斗者”号进入海水中逐渐下潜过程中,所受海水压强不变
C. “奋斗者”号在水面下下潜过程中,排开海水的质量逐渐变大
D. “奋斗者”号在水中下潜时,所受浮力等于其排开海水的重力
12. 下表给出了在常温常压下一些物质的密度,请阅读后判断下面的一些结论,其中正确的是( )
物质
密度/
物质
密度/
水
冰
煤油
干松木
酒精
铜
水银
铅
A. 固体的密度都比液体的大
B. 同种物质,密度一定相同,不同物质,密度一定不同
C. 相同体积的实心铜块和实心铅块,铜块的质量比铅块的质量小
D. 若一个容器能装下1kg的水,则同样的条件下,它也能装下1kg的煤油
13. 将质量为100g的物体投入盛有100mL酒精的量筒中(已知ρ酒精=0.8×103 kg/m3),物体静止后,酒精液面上升到200mL刻度线处,则该物体在量筒中的情况是( )
A. 物体沉在量筒底部
B. 物体漂浮在酒精液面上
C. 物体悬浮在酒精中
D. 条件不足,无法确定
14. 在粗细均匀的木棒一端缠绕一些铜丝制成一个简易密度计,标好刻度后将自制简易密度计分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 密度计的原理是:物体漂浮时,浮力大小等于重力
B. 简易密度计的刻度不均匀
C. 图甲中液体的密度小于图乙中液体的密度
D. 密度计刻度越靠上示数越大
15. 底面积为100cm2、质量为200g、足够高的薄壁柱形容器置于水平地面上,内装10cm深的水。将质量为200g、底面积为40cm2、高为10cm的匀质长方体物块放入水中,稳定后物块状态如图甲所示。再对物块施加一个竖直向下的力F,使之完全浸入水中如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 将物块完全压入水中,力F的大小为4N
B. 施加力F后水对容器底的压强增大了200Pa
C. 甲图中容器对水平地面的压强为1200Pa
D. 乙图中水对容器底的压力为16N
二、多选题:本大题共5小题,共10分。
16. 关于图所示的四个实例,下列说法正确的是( )
A. 人跑步时,鞋底与地面间的摩擦是有害的,因此要设法减小这个摩擦
B. 拿着自制气压计乘坐电梯,从20层下降到1层,细玻璃管中的液柱会下降
C. 向玻璃管中吹风时,细管内气体流速较大,压强较小,因此B管的液面会上升
D. 穿旱冰鞋的人用手推墙,她会远离墙壁运动,这说明物体间力的作用是相互的
17. 下列关于电路的说法中,正确的是( )
A. 电源是提供电荷的装置 B. 开关是控制电能传输的装置
C. 用电器是消耗电流的装置 D. 导线是传输电能的装置
18. 信阳毛尖是中国十大名茶之一,也是河南省著名特产之一、小明在和爸爸一起泡茶的过程中发现,将干燥的茶叶放入杯子,刚将热水倒入杯子时,茶叶浮在水面上部;过了一段时间,茶叶舒展开吸水又沉入水底。下列说法正确的是( )
A. 茶叶漂浮在水面上时,浮力等于重力
B. 茶叶沉入杯底是由于浮力变小
C. 水对杯底的压力等于水的重力
D. 茶叶完全浸没后下沉的过程中,水对杯底的压强不变
19. 如图所示是物理知识应用的四个实例,其中说法正确的是( )
A. 长期压在一起的铅板和金板互相渗入,说明分子在不停地做无规则运动
B. 飞机机翼是利用流体压强与流速关系的原理设计的
C. 热机的做功冲程可以将内能转化成机械能
D. 船闸是利用大气压工作的
20. 小亮将杆秤改造成了如图所示的“密度秤”。AOB可视为轻质杠杆,O为支点,棱长为10 cm的正方体M通过轻质细线悬挂于A点,AO的距离为10 cm,重为5 N的秤砣Q通过轻质细线悬挂在杠杆C上。当M浸没在不同液体中,移动Q使得杠杆水平平衡时,在Q悬挂的位置标上相应液体的密度。小亮通过实验,将距O点80 cm的B点标记为了“0”。不计支点处摩擦,不考虑吸附液体等次要因素,下列说法正确的是( )
A. 悬挂着的物体M所受重力为4 N B. 若将M切去一半,测量范围减小
C. 该密度秤的测量范围为 0~4 g/cm3 D. 该密度秤的刻度分布是均匀的
三、实验探究题:本大题共5小题,每空2分,共44分。
21. 小明利用微小压强计探究液体内部压强与哪些因素有关。
(1)为了使每次实验U形管两侧液面的高度差更明显,应该___________(选填字母)。
A. 使用内径更细的U形管 B. 使用内径更粗的U形管
C. U形管内换成密度更大的液体 D. U形管内换成密度更小的液体
(2)小华探究液体内部压强的特点后,还希望测出某盐水的密度,于是又做了如下操作:
①将两端开口的玻璃管的一端扎上橡皮膜并倒入水,底端橡皮膜向下微微凸起,用刻度尺测出玻璃管中水柱的高度为h1(如图乙所示);
②将玻璃管缓慢插入装有盐水烧杯中,直到橡皮膜表面___________,测出管底到盐水液面高度为h2(如图丙所示);
③待测盐水密度表达式=___________(用、h1、h2表示,忽略橡皮膜形变对h1影响)
22. 在探究杠杆平衡条件时,所用杠杆刻度均匀,每个钩码的重力均为0.5N。
(1)实验开始前,杠杆处于静止状态,如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)移动;
(2)调节杠杆水平平衡后,在A点挂上4个钩码,在B点用弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,如图乙所示,此时测力计的示数是______N;
(3)如图丙所示,A点仍悬挂4个钩码,用弹簧测力计在B点沿着BP斜向上拉,使杠杆仍在水平位置平衡。与图乙所示相比,拉力F的力臂______(选填“变大”“变小”或“不变”),弹簧测力计的示数______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
23. 小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题.
(1)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与_______的关系;根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为________N.
(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关.对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而_________,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度___________.
(3)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为____kg/m3.
24. 许多实验器材在物理实验中被重复利用,斜面就是其中之一,请完成下面利用斜面进行探究实验的有关问题;
(1)如图甲所示利用斜面探究阻力对物体运动的影响,小车从斜面___________(“相同”或“不同”)高度由静止滑下,在毛巾、棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止,其中在木板上阻力较小,滑行距离较远。由实验推理得出,如果小车在水平面上受到的阻力为零,小车将做___________运动;
(2)如图乙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,让小球A从斜面的不同高度由静止开始滚下,到达水平面时撞击木块B,这是为了探究动能与___________的关系。小球动能大小通过___________来反映。
25. 某小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示, 实验装置如图甲、乙、丙、丁所示。
(1)实验中应沿竖直方向___________缓慢拉动弹簧测力计。
(2)分析表中数据可知,第2次实验是用图___________所示装置做的;第3次实验是用图___________所示装置做的。
实验次序
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
2.7
0.2
74%
2
4
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.1
3.1
0.3
86%
4
8
0.1
2.5
0.4
80%
(3)比较第2、3两次实验得出结论:同一滑轮组,滑轮组的机械效率与___________有关。实验中使用了不同的滑轮组,还多次改变提升的物重来测量滑轮组的机械效率,目的是___________。(填字母)
A.减小摩擦
B.多次测量求平均值减小误差
C.获得多组数据归纳出物理规律
(4)用同一滑轮组匀速提升重力不同的物体,该滑轮组的机械效率η与所提升物体的重力G的关系图像正确的是___________(不计绳重和摩擦)。
A. B. C. D.
四、计算题:本大题共2小题,25(4)3分,26(3)3分,其余每问2分,共16分。
26. 用弹簧测力计挂着一个长方体金属块,沿竖直方向缓慢浸入盛有适量水的圆柱形平底薄壁容器中,直至完全浸没(水未溢出),如图甲所示。通过实验得出金属块下表面浸入水中的深度h与其排开水的体积V排的关系,如图乙所示。已知金属块的质量为0.4kg,容器的底面积与金属块的底面积之比为5:1,水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)金属块所受的重力;
(2)金属块的下表面浸入水中的深度为2cm时,弹簧测力计的示数;
(3)金属块刚浸没时,金属块底部受到水的压强;
(4)金属块浸没后与金属块浸入之前比较,水对容器底部的压强增加了多少。
27. 我国的高铁规模雄踞世界第一,高铁技术处在世界最前沿。高铁运行的动力来源是电力系统提供的电能,列车消耗电能主要用于两部分:一是为电机提供动力,二是为车厢内各种用电器提供电能。列车运行时,会受到不同种类的阻力,其中空气阻力影响最大,车速越大,列车受到的空气阻力就越大,导致需要电机提供的牵引力越大,耗电越快。如图所示为某列车试验阶段所受空气阻力f随速度v变化的关系图像。该列车以350 km/h的速度在水平直轨道上运行,所受空气阻力占总阻力的80%,忽略车厢内用电器的耗电
(1)求列车受到的总阻力的大小。
(2)求列车运行1 h电机牵引力做的功。
(3)若该列车仍以350 km/h的速度在水平直轨道上运行,但受到的总阻力减小5%,求列车运行1 h电机牵引力做功的减少量。
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物理统练一
一、单选题:本大题共15小题,共30分。
1. 在国际单位制中,功的单位是( )
A. 牛顿 B. 焦耳 C. 瓦特 D. 帕斯卡
【答案】B
【解析】
【详解】A.牛顿是力的单位,不是功的单位,故A不符合题意;
B.焦耳是功和能量的单位,在国际单位制中,功的单位是焦耳,故B符合题意;
C.瓦特是功率的单位,不是功的单位,故C不符合题意;
D.帕斯卡是压强的单位,不是功的单位,故D不符合题意。
故选B。
2. 如图所示,下列实例中,为了减小摩擦的是( )
A. 轮胎凹凸不平
B. 磁悬浮列车
C. 瓶盖上有竖条纹
D. 举重运动员手上擦镁粉
【答案】B
【解析】
【详解】ACD.轮胎凹凸不平、瓶盖上有竖条纹、手上擦镁粉,均是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,故ACD不符合题意;
B.磁悬浮列车利用磁力使列车与轨道分离,通过使接触面分离的方法减小摩擦,故B符合题意。
故选B。
3. 如图所示的实例,为了增大压强的是( )
A. 逃生锤的锤头很尖 B. 提物器手持部分较宽
C. 铁轨铺在枕木上 D. 滑雪板做得较宽
【答案】A
【解析】
【详解】A. 逃生锤的锤头很尖,是通过减小受力面积来增大压强,故A符合题意;
B. 提物器手持部分较宽,是通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C. 铁轨铺在枕木上,是通过增大受力面积来减小压强,故C不符合题意;
D. 滑雪板做得较宽,是通过增大受力面积来减小压强,故D不符合题意。
故选A。
4. 下列工具正常使用时属于省力杠杆的是( )
A. 钓鱼杆 B. 羊角锤
C. 笤帚 D. 筷子
【答案】B
【解析】
【详解】A.钓鱼竿在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故A不符合题意;
B.羊角锤在使用时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B符合题意;
C.笤帚在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故C不符合题意;
D.筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D不符合题意。
故选B。
5. 2023年5月10日,天舟六号货运飞船成功发射,如图所示。天舟六号加速升空过程中,关于能量变化说法正确的是( )
A. 重力势能增大,动能增大
B. 重力势能减小,动能减小
C. 重力势能增大,机械能减小
D. 重力势能减小,机械能不变
【答案】A
【解析】
【详解】天舟六号货运飞船加速升空过程中,其质量不变,高度升高,速度增大,因此其重力势能增大,动能增大,机械能增大,故A正确,BCD错误。
故选A。
6. 运动员站在水平地面上静止等待起跑,下列说法正确的是( )
A. 运动员受到的重力和地面对运动员的支持力是一对相互作用力
B. 运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力是一对平衡力
C. 运动员受到的重力和运动员对地面的压力是一对平衡力
D. 运动员受到的重力和地面对运动员的支持力是一对平衡力
【答案】D
【解析】
【详解】A.运动员静止,处于平衡状态,运动员受到的重力和地面对运动员的支持力都作用在运动员身上、大小相等 、方向相反、作用在同一直线上,是一对平衡力,故A错误;
B.运动员对地面的压力和地面对运动员的支持力,性质相同,同时产生,是一对相互作用力,故B错误;
C.重力作用在运动员、压力作用在地面,受力物体不同,方向也相同,不符合平衡力条件,故C错误;
D.二者都作用在运动员身上、大小相等、方向相反、在同一直线上,满足平衡力条件,故D正确。
故选D。
7. 关于功、功率、机械效率说法正确的是( )
A. 功率越大,做功越快,机械效率越大
B. 做功越少,功率越小,机械效率越小
C. 功率越大,反映做功越快,与机械效率无关
D. 机械效率越大,表明它做的功越多
【答案】C
【解析】
【详解】功率是单位时间内做的功的多少,是表示做功快慢的物理量,功率大小与做功多少和时间有关;机械效率是有用功与总功的比值.
A、功率大,说明做功快,但不能说明机械效率越大,故A错误;
B、功率大小与做功多少和时间无关,做功少,功率不一定小,机械效率不一定小,故B错误;
C、功率越大,反映做功越快,与机械效率无关,故C正确;
D、机械效率越大,说明有用功与总功的比值大,做功不一定多,故D错误;
故选C.
8. 灯泡L1和L2连接在同一电路中,下列可以确认两灯并联的是( )
A. 两灯亮度不同 B. 通过两灯的电流相等
C. 通过两灯的电流不相等 D. 两灯都亮时,将L1拧下来后,L2不亮
【答案】C
【解析】
【详解】A.灯泡亮度与两灯的串联和并联没有关系,无法通过灯泡亮度判断两灯的连接方式,故A不符合题意;
B.串联电路电流处处相等,并联电路中两灯规格相同时电流也相等,无法确认并联,故B不符合题意;
C.串联电路电流一定相等,若通过两灯的电流不相等,说明两灯一定不是串联,只能是并联,故C符合题意;
D.拧下其中一灯另一灯不亮,说明两灯互相影响,为串联电路,故D不符合题意。
故选C。
9. 下面关于惯性的说法中,正确的是( )
A. 运动的物体具有惯性,静止的物体没有惯性
B. 物体运动的速度越大,它的惯性越大
C. 物体受到外力越大时,它的惯性就越大
D. 物体的质量越大,它的惯性越大
【答案】D
【解析】
【详解】解答:A. 惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性,A错.
BC. 惯性大小与运动状态、速度大小、受力大小等因素都没有关系,BC错.
D. 惯性大小只与物体本身的质量有关系,物体的质量越大,它的惯性就越大.D对.
点睛:解答本题需掌握:惯性是物体的固有属性,一切物体都有惯性,惯性大小只和物体的质量有
10. 如图所示,体积相等铜、铁、铝三个实心球,用细线拴住,全部浸没在水中时三根细线的拉力大小,下列说法正确的是
A. 一样大 B. 栓铝球的细线上的拉力大
C. 栓铁球的细线上的拉力大 D. 栓铜球的细线上的拉力大
【答案】D
【解析】
【分析】(1)知道三球的体积相同,又知密度大小,根据重力公式可知三球重力关系;(2)知道三球的体积相同(浸没水中排开水的体积关系),利用阿基米德原理得出受到水的浮力大小关系;(3)实心球浸没在水中时,细线所受的拉力加上受到水的浮力等于实心球重,据此比较三球全部浸没在水中时,细线所受的拉力的大小关系。
【详解】三球的体积相同,ρ铜>ρ铁>ρ铝,由G=mg=ρVg可知
G铜>G铁>G铝
三实心球的体积相同,实心球浸没与水中,V排=V球,由F浮=ρ水V排g可知,三球受到水的浮力
F铜=F铁=F铝
实心球浸没在水中,受到细线的拉力,水的浮力和重力作用,其关系为
F拉+F浮=G
即
F拉=G−F浮
三球受的浮力相同,重力大小关系为
G铜>F铁>F铝
所以细线所受的拉力的大小
F铜拉>F铁拉>F铝拉
故选D。
11. 2023年3月11日下午,“探索一号”科考船搭载着“奋斗者”号载人潜水器,圆满完成国际首次环大洋洲载人深潜科考任务,标志着“奋斗者”号载人潜水器运维体系走向成熟、稳定。若海水密度保持不变,下列说法正确的是( )
A. “奋斗者”号上浮至露出水面过程中,所受海水浮力逐渐变大
B. “奋斗者”号进入海水中逐渐下潜过程中,所受海水压强不变
C. “奋斗者”号在水面下下潜过程中,排开海水的质量逐渐变大
D. “奋斗者”号在水中下潜时,所受浮力等于其排开海水的重力
【答案】D
【解析】
【详解】A.“奋斗者”号在上浮过程中,在露出水面之前,排开的海水的体积不变,海水的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力不变;在露出水面的过程中,排开的海水的体积变小,海水的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力变小,故A错误;
B.潜水器在下潜的过程中,深度增加,由p=ρgh可知,潜艇受到海水的压强变大,故B错误;
C.潜水器浸没海水中后继续下潜过程中,排开海水的体积不变,海水密度不变,根据m=ρV可知, 排开海水的质量不变,故C错误;
D.“奋斗者”号在水下作业时,根据阿基米德原理可知,所受浮力等于其排开海水的重力,故D正确。
故选D。
12. 下表给出了在常温常压下一些物质的密度,请阅读后判断下面的一些结论,其中正确的是( )
物质
密度/
物质
密度/
水
冰
煤油
干松木
酒精
铜
水银
铅
A. 固体的密度都比液体的大
B. 同种物质,密度一定相同,不同物质,密度一定不同
C. 相同体积的实心铜块和实心铅块,铜块的质量比铅块的质量小
D. 若一个容器能装下1kg的水,则同样的条件下,它也能装下1kg的煤油
【答案】C
【解析】
【详解】A.从表中可以看出,固体的密度不一定都比液体的大,比如:冰的密度小于水的密度,干松木的密度小于水的密度,故A错误;
B.不同物质,密度可能相同,比如:煤油和酒精的密度相同,故B错误;
C.由表中数据可知,铜的密度比铅的密度小,相同体积的实心铜块和实心铅块,由可知,铜块的质量比铅块的质量小,故C正确;
D.由表格中数据可知,水的密度大于煤油的密度,由可知,质量相同的水和煤油,水的体积小于煤油的体积,所以最多能装1kg水的瓶子,不能装下1kg的煤油,故D错误。
故选C。
13. 将质量为100g的物体投入盛有100mL酒精的量筒中(已知ρ酒精=0.8×103 kg/m3),物体静止后,酒精液面上升到200mL刻度线处,则该物体在量筒中的情况是( )
A. 物体沉在量筒底部
B. 物体漂浮在酒精液面上
C. 物体悬浮在酒精中
D. 条件不足,无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】物体的质量
m=100g=0.1kg
物体的重力为
G=mg=0.1kg×9.8N/kg=0.98N
物体排开酒精的体积
V排=200mL-100mL=100mL=100cm3=1×10-4m3
物体受到的浮力
F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×9.8N/kg×1×10-4m3=0.784N
∵
F浮<G
∴物体将沉在量筒底部。
综上所述可知选项B、C、D都不正确。
故选A。
14. 在粗细均匀的木棒一端缠绕一些铜丝制成一个简易密度计,标好刻度后将自制简易密度计分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 密度计的原理是:物体漂浮时,浮力大小等于重力
B. 简易密度计的刻度不均匀
C. 图甲中液体的密度小于图乙中液体的密度
D. 密度计刻度越靠上示数越大
【答案】D
【解析】
【详解】A.密度计在不同液体中漂浮时处于平衡状态,受到的浮力等于它的重力,故A正确,A不符合题意;
B.密度计在不同液体中,受到的浮力等于它的重力,则有
密度跟浸入的深度成反比,根据反比例函数特性,则简易密度计的刻度不均匀,故B正确,B不符合题意;
C.密度计在不同液体中,受到的浮力等于它的重力,图甲中比图乙中排开液体的体积大,则甲中液体的密度比乙中的小,故C正确,C不符合题意;
D.密度计刻度越靠,表示浸入得越深,排开液体体积越大,密度越小,故D错误,D符合题意。
故选D。
15. 底面积为100cm2、质量为200g、足够高的薄壁柱形容器置于水平地面上,内装10cm深的水。将质量为200g、底面积为40cm2、高为10cm的匀质长方体物块放入水中,稳定后物块状态如图甲所示。再对物块施加一个竖直向下的力F,使之完全浸入水中如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 将物块完全压入水中,力F的大小为4N
B. 施加力F后水对容器底的压强增大了200Pa
C. 甲图中容器对水平地面的压强为1200Pa
D. 乙图中水对容器底的压力为16N
【答案】B
【解析】
【详解】A.物块的质量
m=200g=0.2kg
物块完全压入水中排开水的体积
V排=V=40cm3×10cm=400cm3=4×10﹣4m3
物块浸没时受到的浮力
F乙浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×4×10﹣4m3×10N/kg=4N
由于物块受力平衡,则压力
F=F乙浮﹣G=3N﹣2N=2N
故A错误;
B.图甲中
F甲浮=G=2N
施加力F后,物块受到的浮力增加量
ΔF浮=F乙浮﹣F甲浮=4N﹣2N=2N,
根据F浮=ρ水V排g可得排开水的体积增大量
则水的深度增大量
则容器底受到压强增大值
Δp水=ρ水gΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
故B正确;
C.容器重力
G容=m容g=0.2kg×10N/kg=2N
原来水的重力
G水=ρ水V水g=1×103kg/m3×100×10﹣4m2×0.1m×10N/kg=10N
容器对桌面的压力
F′=G容+G水+G=2N+10N+2N=14N
容器对桌面的压强
D.图乙中水的深度
h′=h水+Δh=10cm+2cm=12cm=0.12m
水对容器底的压强
p水=ρ水gh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa
水对容器底的压力
F″=p水S容=1200Pa×100×10﹣4m2=12N
故D错误。
故选B。
二、多选题:本大题共5小题,共10分。
16. 关于图所示的四个实例,下列说法正确的是( )
A. 人跑步时,鞋底与地面间的摩擦是有害的,因此要设法减小这个摩擦
B. 拿着自制气压计乘坐电梯,从20层下降到1层,细玻璃管中的液柱会下降
C. 向玻璃管中吹风时,细管内气体流速较大,压强较小,因此B管的液面会上升
D. 穿旱冰鞋的人用手推墙,她会远离墙壁运动,这说明物体间力的作用是相互的
【答案】BCD
【解析】
【详解】A.人跑步时,鞋底与地面间的摩擦是有利的,没有摩擦力脚会打滑,因此要设法增大这个摩擦,故A错误;
B.自制气压计的原理:瓶内大气压等于外部大气压与管内水压之和,由于外界大气压随高度的降低而增大,可知从20层下降到1层,外界大气压增大,瓶内的大气压不变,则细玻璃管中的液柱会下降,故B正确;
C.由于向玻璃管中吹风时,细管内气体流速较大,压强较小,A管的液面会下降,B管的液面会上升,故C正确;
D.穿旱冰鞋的人用手推墙,同时墙也给人一个反作用力,人会远离墙壁运动,这说明物体间力的作用是相互的,故D正确。
故选BCD。
17. 下列关于电路的说法中,正确的是( )
A. 电源是提供电荷的装置 B. 开关是控制电能传输的装置
C. 用电器是消耗电流的装置 D. 导线是传输电能的装置
【答案】BD
【解析】
【详解】A.电源是提供电压(或电能)的装置,导体本身存在自由电荷,故A错误;
B.开关控制电路通断,即可控制电能是否传输,故B正确;
C.用电器是消耗电能的装置,电流是电荷的定向移动形成的,不会被消耗,故C错误;
D.导线用于连接电路各元件,作用是传输电能,故D正确。
故选BD。
18. 信阳毛尖是中国十大名茶之一,也是河南省著名特产之一、小明在和爸爸一起泡茶的过程中发现,将干燥的茶叶放入杯子,刚将热水倒入杯子时,茶叶浮在水面上部;过了一段时间,茶叶舒展开吸水又沉入水底。下列说法正确的是( )
A. 茶叶漂浮在水面上时,浮力等于重力
B. 茶叶沉入杯底是由于浮力变小
C. 水对杯底的压力等于水的重力
D. 茶叶完全浸没后下沉的过程中,水对杯底的压强不变
【答案】AD
【解析】
【详解】A.物体漂浮时处于平衡状态,由浮沉条件得,故A正确;
B.茶叶吸水后自身重力增大,舒展开后变大,由可知浮力变大,当重力大于浮力时茶叶下沉,并非浮力变小导致,故B错误;
C.题干未说明容器为柱形,如果杯子的形状是口大底小,水对杯底的压力小于水的重力,故C错误;
D.茶叶完全浸没后下沉时不变,液面高度不变,由可知,水对杯底的压强不变,故D正确。
故选AD。
19. 如图所示是物理知识应用的四个实例,其中说法正确的是( )
A. 长期压在一起的铅板和金板互相渗入,说明分子在不停地做无规则运动
B. 飞机机翼是利用流体压强与流速关系的原理设计的
C. 热机的做功冲程可以将内能转化成机械能
D. 船闸是利用大气压工作的
【答案】ABC
【解析】
【详解】A.长期压在一起的铅板和金板互相渗入,属于扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故A正确;
B.机翼形状上凸下平,上方空气流速大压强小,下方流速小压强大,产生向上的升力,故B正确;
C.做功冲程中高温高压燃气推动活塞做功,将内能转化为机械能,故C正确;
D.船闸的上游与闸室、下游与闸室分别构成连通器,是利用连通器原理工作的,故D错误。
故选ABC。
20. 小亮将杆秤改造成了如图所示的“密度秤”。AOB可视为轻质杠杆,O为支点,棱长为10 cm的正方体M通过轻质细线悬挂于A点,AO的距离为10 cm,重为5 N的秤砣Q通过轻质细线悬挂在杠杆C上。当M浸没在不同液体中,移动Q使得杠杆水平平衡时,在Q悬挂的位置标上相应液体的密度。小亮通过实验,将距O点80 cm的B点标记为了“0”。不计支点处摩擦,不考虑吸附液体等次要因素,下列说法正确的是( )
A. 悬挂着的物体M所受重力为4 N B. 若将M切去一半,测量范围减小
C. 该密度秤的测量范围为 0~4 g/cm3 D. 该密度秤的刻度分布是均匀的
【答案】CD
【解析】
【分析】利用B点标记密度为 0,此时物体不受浮力,由杠杆平衡求出物体M重力; 秤砣移至支点O时,右侧力矩为0,A 端拉力为零,浮力等于物体重力,求出最大可测液体密度,得到密度测量区间; 将 M 切半时,重力和体积同比例减半,分析最大可测密度以及密度量程变化; 列出杠杆平衡的通用表达式,整理得到液体密度和秤砣力臂的函数关系,判断刻度分布特点。
【详解】A.当液体密度为0时,M不受浮力,Q在B点。由杠杆平衡条件 可得 ,即
得 ,故A错误;
BC.当Q移至O点时,阻力臂为0,杠杆平衡时 A 点拉力为 0,浮力等于物体重力,此密度秤液体密度测量范围达到最大值。由杠杆平衡条件可知A端拉力为0,即 。
测量范围为0~4 g/cm³;
若将M切去一半,
当时,
测量范围仍为0~4 g/cm³,故B错误,C正确;
D.设Q距O点距离为。由杠杆平衡条件 ,即
得
与成一次函数关系,刻度分布均匀,故D正确。
故选CD。
三、实验探究题:本大题共5小题,每空2分,共44分。
21. 小明利用微小压强计探究液体内部压强与哪些因素有关。
(1)为了使每次实验U形管两侧液面的高度差更明显,应该___________(选填字母)。
A. 使用内径更细的U形管 B. 使用内径更粗的U形管
C. U形管内换成密度更大的液体 D. U形管内换成密度更小的液体
(2)小华探究液体内部压强的特点后,还希望测出某盐水的密度,于是又做了如下操作:
①将两端开口的玻璃管的一端扎上橡皮膜并倒入水,底端橡皮膜向下微微凸起,用刻度尺测出玻璃管中水柱的高度为h1(如图乙所示);
②将玻璃管缓慢插入装有盐水烧杯中,直到橡皮膜表面___________,测出管底到盐水液面高度为h2(如图丙所示);
③待测盐水密度表达式=___________(用、h1、h2表示,忽略橡皮膜形变对h1影响)
【答案】(1)D (2) ①. 没有凹凸 ②.
【解析】
【小问1详解】
根据液体压强公式,当探头受到的压强一定时,U形管内液体的密度越小,两侧液面的高度差就越大,现象更明显;而U形管的内径粗细不会改变液面高度差,因此选D。
【小问2详解】
当橡皮膜表面变平,没有凹凸时,橡皮膜受到管内水向下的压强,和管外盐水向上的压强大小相等,二力平衡,才能通过压强相等的关系推导盐水密度。
橡皮膜相平时内外压强相等,即
可得盐水密度表达式为
22. 在探究杠杆平衡条件时,所用杠杆刻度均匀,每个钩码的重力均为0.5N。
(1)实验开始前,杠杆处于静止状态,如图甲所示。为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向______(选填“左”或“右”)移动;
(2)调节杠杆水平平衡后,在A点挂上4个钩码,在B点用弹簧测力计竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,如图乙所示,此时测力计的示数是______N;
(3)如图丙所示,A点仍悬挂4个钩码,用弹簧测力计在B点沿着BP斜向上拉,使杠杆仍在水平位置平衡。与图乙所示相比,拉力F的力臂______(选填“变大”“变小”或“不变”),弹簧测力计的示数______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 左 ②. 1 ③. 变小 ④. 变大
【解析】
【详解】(1)[1]如图,杠杆左端高右端低,说明右端较重,为使杠杆在水平位置平衡,应将右端的平衡螺母向左移动。
(2)[2]根据杠杆平衡条件得
4×0.5N×4L=F×8L
解得,此时测力计的示数是
F=1N
(3)[3][4] 如图丙所示,A点仍悬挂4个钩码,用弹簧测力计在B点沿着BP斜向上拉,使杠杆仍在水平位置平衡;与图乙所示相比,支点到拉力作用线的距离变小,即拉力F的力臂变小,此时,阻力和阻力臂不变,根据杠杆平衡条件可得,动力变大,所以,弹簧测力计的示数变大。
23. 小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题.
(1)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与_______的关系;根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为________N.
(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关.对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而_________,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度___________.
(3)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为____kg/m3.
【答案】 ①. 液体密度 ②. 2.4 ③. 增大 ④. 无关 ⑤. 1.2×103
【解析】
【详解】(1) [1]观察C与E两图,发现只有物体浸入液体的密度发生了变化,故它研究的是浮力的大小与液体密度的关系;
[2]根据A与E两图可知,物体在空气中时测力计的示数为8N,在盐水中测力计的示数为5.6N,故物体在盐水中受到的浮力为
F浮盐=8N-5.6N=2.4N;
(2) [3][4]浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大,当排开水的体积相同时,浮力的大小与深度无关;
(3) [5]由图C可知,物体全部浸没在水中时的测力计示数为6N,太可计算出物体在水中时的浮力为
F浮水=8N-6N=2N,
则由F浮盐=2.4N,可得ρ盐水gV排=2.4N,由F浮水=2N,可得ρ水gV排=2N,联立两式,解之得ρ盐水=1.2×103kg/m3.
24. 许多实验器材在物理实验中被重复利用,斜面就是其中之一,请完成下面利用斜面进行探究实验的有关问题;
(1)如图甲所示利用斜面探究阻力对物体运动的影响,小车从斜面___________(“相同”或“不同”)高度由静止滑下,在毛巾、棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止,其中在木板上阻力较小,滑行距离较远。由实验推理得出,如果小车在水平面上受到的阻力为零,小车将做___________运动;
(2)如图乙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,让小球A从斜面的不同高度由静止开始滚下,到达水平面时撞击木块B,这是为了探究动能与___________的关系。小球动能大小通过___________来反映。
【答案】(1) ①. 相同 ②. 匀速直线
(2) ①. 速度 ②. 木块B被推动的距离
【解析】
【小问1详解】
小车从斜面相同高度静止滑下,保证小车到达水平面时速度相同。
在毛巾、棉布、木板等表面上运动不同的距离后停止,其中在木板上阻力较小,速度减小得最慢,滑行距离较远。推理出小车在水平面上受到的阻力为零,小车的速度将不会减小,小车将做匀速直线运动。
【小问2详解】
小球A从斜面的不同高度由静止开始滚下,会导致撞击木块B前的速度不同,小球A的动能不同,这是为了探究动能与速度的关系。
小球的动能越大,对木块B做功越多,木块B被推动的距离越大,故可以根据木块B被推动的距离来反映小球动能的大小。
25. 某小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示, 实验装置如图甲、乙、丙、丁所示。
(1)实验中应沿竖直方向___________缓慢拉动弹簧测力计。
(2)分析表中数据可知,第2次实验是用图___________所示装置做的;第3次实验是用图___________所示装置做的。
实验次序
钩码重G/N
钩码上升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
2.7
0.2
74%
2
4
0.1
1.8
0.3
74%
3
8
0.1
3.1
0.3
86%
4
8
0.1
2.5
0.4
80%
(3)比较第2、3两次实验得出结论:同一滑轮组,滑轮组的机械效率与___________有关。实验中使用了不同的滑轮组,还多次改变提升的物重来测量滑轮组的机械效率,目的是___________。(填字母)
A.减小摩擦
B.多次测量求平均值减小误差
C.获得多组数据归纳出物理规律
(4)用同一滑轮组匀速提升重力不同的物体,该滑轮组的机械效率η与所提升物体的重力G的关系图像正确的是___________(不计绳重和摩擦)。
A. B. C. D.
【答案】(1)匀速 (2) ①. 乙 ②. 丙
(3) ①. 所提升物体重力 ②. C (4)B
【解析】
【小问1详解】
实验中沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计时,系统处于平衡状态,弹簧测力计的示数稳定,大小等于拉力,才能准确测出拉力的数值。
【小问2详解】
利用公式计算承担物重的绳子段数。第2次实验
即有3段绳子拉着动滑轮,对应图乙的装置。
第3次实验
物重比第2次更大,对应图丙(挂了2个钩码、同样3段绳的装置)。
【小问3详解】
第2、3次实验使用的是同一滑轮组,只有提升的物重不同,机械效率不同,因此结论是:同一滑轮组的机械效率与提升物体的重力有关。
本实验多次改变物重、换用不同滑轮组,目的是获取多组数据,归纳出普遍的物理规律,不是为了减小摩擦,也不是测量同一个定值来求平均减小误差,因此选C。
【小问4详解】
不计绳重和摩擦时,滑轮组机械效率
物重增大时,机械效率会随之升高,但不成正比,且额外功的占比随物重增大逐渐减小,效率的增长速度逐渐放缓,曲线向上凸起,对应图B。
四、计算题:本大题共2小题,25(4)3分,26(3)3分,其余每问2分,共16分。
26. 用弹簧测力计挂着一个长方体金属块,沿竖直方向缓慢浸入盛有适量水的圆柱形平底薄壁容器中,直至完全浸没(水未溢出),如图甲所示。通过实验得出金属块下表面浸入水中的深度h与其排开水的体积V排的关系,如图乙所示。已知金属块的质量为0.4kg,容器的底面积与金属块的底面积之比为5:1,水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)金属块所受的重力;
(2)金属块的下表面浸入水中的深度为2cm时,弹簧测力计的示数;
(3)金属块刚浸没时,金属块底部受到水的压强;
(4)金属块浸没后与金属块浸入之前比较,水对容器底部的压强增加了多少。
【答案】(1)4N;(2)3.8N;(3)500Pa;(4)100Pa
【解析】
【详解】解:(1)由题意可得,金属块受到的重力为
G=mg=0.4kg×10N/kg=4N
(2)由题图乙可知,当h=2cm时,金属块排开水的体积V排=20×10-6m3,此时金属块受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-6m3=0.2N
弹簧测力计的示数为
F拉=G-F浮=4N-0.2N=3.8N
(3)由题图乙可知,当h=5cm时,金属块刚好浸没,即金属块的高度为5cm,此时金属块底部受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-2m=500Pa
(4)金属块的底面积为
容器的底面积为
S=5S金=5×10cm2=50cm2
增加的压力等于水对金属块的浮力,则
△F=F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10-6m3=0.5N
水对容器底部增加的压强为
答:(1)金属块的重力为4N;
(2)示数为3.8N;
(3)水的压强为500Pa;
(4)压强增加了100Pa。
27. 我国的高铁规模雄踞世界第一,高铁技术处在世界最前沿。高铁运行的动力来源是电力系统提供的电能,列车消耗电能主要用于两部分:一是为电机提供动力,二是为车厢内各种用电器提供电能。列车运行时,会受到不同种类的阻力,其中空气阻力影响最大,车速越大,列车受到的空气阻力就越大,导致需要电机提供的牵引力越大,耗电越快。如图所示为某列车试验阶段所受空气阻力f随速度v变化的关系图像。该列车以350 km/h的速度在水平直轨道上运行,所受空气阻力占总阻力的80%,忽略车厢内用电器的耗电
(1)求列车受到的总阻力的大小。
(2)求列车运行1 h电机牵引力做的功。
(3)若该列车仍以350 km/h的速度在水平直轨道上运行,但受到的总阻力减小5%,求列车运行1 h电机牵引力做功的减少量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
由图知该列车速度为 350 km/h 时空气的阻力为,故列车受到的总阻力的大小为
【小问2详解】
列车在水平轨道上做匀速直线运动,牵引力等于总阻力,即
列车运行的距离为
电机牵引力做的功为
【小问3详解】
若该列车仍以350 km/h 的速度在水平直轨道上运行,但受到的总阻力减小5%,列车在水平轨道上仍做匀速直线运动,牵引力仍等于总阻力,牵引力的减小量为
列车运行1h电机牵引力做功的减小量为
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