内容正文:
物理大练习
一、选择题(共10小题,每小题3分,共计30分。第1-8题为单选,每小题只有一个选项符合题意;第9-10题为双选,每小题有两个选项符合题意,全部选对得3分,选对但不全得1分,错选得0分)
1. 如图展示的是大家熟悉的简单机械,其中,使用时费距离的是( )
A. 筷子 B. 托盘天平
C. 旗杆顶端的定滑轮 D. 螺丝钉
【答案】D
【解析】
【详解】A.筷子使用时动力臂小于阻力臂,使用时费力、省距离,故A不符合题意;
B.托盘天平属于等臂杠杆,既不省距离也不费距离,故B不符合题意;
C.旗杆顶端的定滑轮本质是等臂杠杆,只能改变力的方向,不省力也不费距离,故C不符合题意;
D.实质是变形的斜面,属于省力机械,拧入木板时,我们作用在螺旋转动方向的行程远大于螺丝钉进入木板的深度,省力但费距离,故D符合题意。
故选D。
2. 据史书记载:“老妪留下一金簪,二女均分起争端,阿舅用线水平吊,悬处分簪两不怨。”如图所示,若姐姐得到悬挂点左侧部分,左侧部分的重心在点,妹妹得到右侧部分,右侧部分重心在点,关于姐姐和妹妹谁分的金簪更重判断正确的是( )
A. 姐姐的重 B. 妹妹的重 C. 一样重 D. 无法判断
【答案】A
【解析】
【详解】金簪在水平位置支起平衡后,我们可以将金簪看成是一个杠杆,杠杆的两个力分别为两部分金簪的重力,其作用点分别在它们各自的重心上,较粗的那一头重心距支点较近,因此该力的力臂较小,而较细的一端重心位置距支点较远,因此力臂较大,由杠杆平衡条件可知,较粗的那一端较重。
故选A。
3. 如图所示,关于简单机械,下列说法不正确的是( )
A. 如图甲是一个费力杠杆
B. 如图乙使用定滑轮可以改变力的方向
C. 如图丙使用斜面可以省功
D. 如图丁使用滑轮组可以省力
【答案】C
【解析】
【详解】A.图甲为杠杆(如肱二头肌带动手臂运动),动力臂小于阻力臂,根据杠杆分类,动力臂小于阻力臂的是费力杠杆,故A正确,不符合题意;
B.定滑轮的实质是等臂杠杆,使用时不省力,但可以改变力的方向(如升旗时定滑轮改变拉力方向),故B正确,不符合题意;
C.斜面是省力机械,但根据功的原理,使用任何机械都不省功(省力必然费距离,总功等于有用功加额外功,不会小于有用功),故C错误,符合题意;
D.滑轮组由动滑轮和定滑轮组成,动滑轮可以省力,因此滑轮组能省力(省力程度取决于承担物重的绳子段数),故D正确,不符合题意。
故选C。
4. 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A. 温度为以下的物体不具有内能 B. 温度高的物体,含有的热量一定多
C. 物体的内能增加,可能是吸收了热量 D. 温度总是从高温物体传向低温物体
【答案】C
【解析】
【详解】A.一切物体在任何情况下都具有内能,温度为以下的物体也具有内能,故A错误;
B.热量是热传递过程中传递的能量,不能说物体含有热量,故B错误;
C.做功和热传递都可以改变物体的内能,物体的内能增加,可能是吸收了热量,故C正确;
D.热量总是从高温物体传向低温物体,热传递过程传递的不是温度,故D错误。
故选C。
5. “煮”的篆体写法如图所示,表示用火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是( )
A. 温泉泡澡 B. 钻木取火
C. 搓手取暖 D. 压缩空气
【答案】A
【解析】
【详解】改变物体内能的方式有两种:做功和热传递。 题中“煮”表示用火烧煮食物,是通过火将热量传递给食物,使食物的内能增加,温度升高,这属于通过热传递的方式改变物体的内能。
A.温泉泡澡,是热水将热量传递给人,使人的内能增加,感到温暖,属于热传递改变内能,故A符合题意;
B.钻木取火,是克服摩擦做功,将机械能转化为内能,使木头的温度升高而燃烧,属于做功改变内能,故B不符合题意;
C.搓手取暖,是双手克服摩擦做功,将机械能转化为内能,使手的温度升高,属于做功改变内能,故C不符合题意;
D.压缩空气,是对空气做功,将机械能转化为空气的内能,使空气的温度升高,属于做功改变内能,故D不符合题意。
故选A。
6. 成都平原地处青藏高原与龙泉山之间,形态呈不规则的长条状,自西南至东北绵延伸展。地势上,呈现出从西北至东南的倾斜趋势,平均海拔在600米左右。如下图左所示是成都某地的地形及其等高线图(闭合曲线由海拔高度相等的点连成,数字表示该处的海拔高度)。如下图右所示,研究人员正操作一架无人机对此地展开勘察,下列说法正确的是( )
A. 若山间的溪水由B点匀速流到A点,则其重力势能转化为动能
B. 无人机保持同一高度匀速盘旋过程中,机械能不变
C. 无人机从A点向上飞到B点的过程中,重力势能不变
D. 无人机从C点匀速爬升到D点的过程中,机械能不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.溪水由B点匀速流到A点时,速度不变、质量不变,因此动能不变;高度降低,重力势能减小,该过程重力势能没有转化为动能,故A错误;
B.无人机保持同一高度匀速盘旋时,质量不变、高度不变,重力势能不变;速度不变,动能不变,机械能保持不变,故B正确;
C.B点海拔高于A点,无人机从A点向上飞到B点的过程中,质量不变、高度增加,重力势能增大,故C错误;
D.无人机从C点匀速爬升到D点时,质量不变、速度不变,动能不变;高度升高,重力势能增大,机械能增大,故D错误。
故选B。
7. 西安的传统小吃“甑(zèng)糕”源自先秦蒸食器具“甑”与“鬲”,其中上半部的甑用于放置食物,下半部的鬲用于烧水。下列关于用木柴烧水的过程说法正确的是( )
A. 在加热鬲内的水的过程中,通过热传递的方式使水的内能增加
B. 停止加热后,随着水的温度降低,水的比热容逐渐变小
C. 木柴燃烧的过程,将内能转化成了化学能
D. 将木柴架空一些火能燃烧更旺,是提高了木柴的热值
【答案】A
【解析】
【详解】A.在加热鬲内水的过程中,高温火焰的热量通过鬲容器传递给水,这是通过热传递的方式增大水的内能,故A正确;
B.比热容是物质的固有特性,只和物质的种类、状态有关,和温度无关,水温降低时水的比热容不会改变,故B错误;
C.木柴燃烧的过程,将化学能转化为内能,故C错误;
D.热值是燃料的固有特性,仅和燃料种类有关,将木柴架空一些是为了让木柴充分接触空气,让木柴燃烧更充分,木柴的热值不会变化,故D错误。
故选A。
8. 某同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图线b所示,已知物体的质量为,所用动滑轮的质量为,绳子自由端的拉力F为,g取。在0~2 s的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 拉力F的功率为 B. 额外功为
C. 滑轮组的机械效率小于90% D. 绳子自由端移动速度为物体上升速度的3倍
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图线a可知,在0~2 s的过程中,绳子自由端移动的距离为
拉力做的总功为
拉力做功的功率为
故A错误;
B.物体的质量为,则物体的重力为
由图线b可知,在0~2s的过程中,物体上升的高度
则提升物体做的有用功为
则额外功为
故B错误;
C.滑轮组的机械效率为
故C正确;
D.由图线a可知,在0~2 s的过程中,绳子自由端移动的速度为
由图线b可知,在0~2s的过程中,物体上升的速度为
则绳子自由端移动速度为物体上升速度的倍,故D错误。
故选C。
9. 工人水平向右推动物体,物体以0.2 m/s的速度匀速前进,如图甲所示,AB=2 m,BC=3 m。水平推力F随物体到A点距离s变化的情况如图乙所示,忽略物体体积。关于工人推力做功和功率,说法正确的是( )
A. 在段做功为300 J B. 在段和段做功之比为
C. 在段做功的功率为18 W D. 在段和段做功的功率之比为
【答案】BD
【解析】
【详解】A.BC段做功,故A错误;
B.AB段做功
AB段和BC段做功之比,故B正确;
C.AB段做功的功率,故C错误;
D.BC段做功的功率
AB段和BC段做功的功率之比,故D正确。
故选BD。
10. 现有甲、乙、丙三种初温相同的液体,其中甲、乙为同种液体且,甲、丙为不同液体且,对它们分别加热,根据它们吸收的热量和升高的温度,在温度-热量图像上分别画出某时刻对应的三点甲、乙、丙,如图所示。由图像可以推断( )
A. B. C. D.
【答案】AD
【解析】
【详解】AB.甲、乙是同种液体,因此比热容相同;由图可知,二者升高相同的温度,吸收的热量。根据,可得,故A符合题意,B不符合题意;
CD.已知,由图可知,二者吸收相同的热量,升高的温度。根据,可得,故C不符合题意,D符合题意。
故选AD。
二、填空与作图题(共8小题,每空1分,每图2分,计25分)
11. 如图所示,用两个完全相同的滑轮匀速提升重力相同的物体,不计轴处摩擦。其中省力的是______装置图,机械效率高的是______装置图。如图丙,将穿好的鞋带两端向两边拉扯,鞋帮就会收紧,达到省力的效果,这与简单机械中__________(选填“杠杆”、“滑轮组”或“斜面”)的省力原理相同。
【答案】 ①. 甲 ②. 乙 ③. 滑轮组
【解析】
【详解】[1]甲图是动滑轮,可以省力,乙图是定滑轮,不能省力,因此省力的是甲装置图。
[2]由于两个滑轮都是匀速提升的是质量相等的物体,所以所做的有用功相同;使用乙图的定滑轮,不用对滑轮做额外功,使用甲图的动滑轮,要对滑轮做额外功,故乙装置图的机械效率高。
[3]穿好的鞋带两端向两边拉扯,鞋帮就会收紧,达到省力的效果,这与简单机械中滑轮组的省力原理相同。
12. 花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端,便可以轻松地剪断树枝。这时修枝剪刀属于___________(选填“省力”或“费力”)杠杆,修剪时将树枝尽量靠近支点可以使阻力臂更___________(选填“大”或“小”)。使用时,若在轴上加润滑油,则可以___________(选填“增大”或“减小”)剪刀的机械效率。
【答案】 ①. 省力 ②. 小 ③. 增大
【解析】
【详解】[1]剪刀属于杠杆,支点是点,动力作用在点,阻力作用在点,使用时动力臂大于阻力臂,因此是省力杠杆;
[2]修剪时将树枝尽量靠近支点可以使阻力臂更小,可更省力。
[3]使用时,若在轴上加润滑油,可以减小轴的摩擦,从而减小额外功,可以增大杠杆的机械效率。
13. 某科技小组测量斜面的机械效率,如图所示。在斜面上将一个重的物体拉到高处,物体沿斜面向上匀速直线运动时受到的摩擦力为,已知为,为,则沿斜面向上的拉力大小是________N,克服物体重力做的功是________J,斜面的机械效率是________。
【答案】 ①. 2 ②. 0.96 ③.
【解析】
【详解】克服重力做的有用功
斜面的额外功是克服摩擦力做的功,则额外功
拉力做的总功等于有用功加额外功
则拉力
斜面的机械效率是
14. 东风-61是我国的陆基洲际导弹,如图所示,导弹从A点加速上升到B点的过程中,导弹弹头的重力势能________;导弹在B点关闭发动机自由上升的过程中,导弹弹头的动能________,(均选填“增大”、“减小”或“不变”),导弹弹头在C点的机械能________(选填“>”、“=”或“<”)D点的机械能。
【答案】 ①. 增大 ②. 减小 ③. =
【解析】
【详解】导弹从A点加速上升到B点时,弹头质量不变,高度不断升高,因此重力势能增大。
关闭发动机后弹头自由上升时,质量不变,速度不断减小,因此动能减小。
C点处于大气层外,D点是导弹重新进入大气层的位置,弹头从C运动到D的过程中不受阻力,机械能守恒,因此C点的机械能等于D点的机械能。
15. 小明利用所学的物理知识,制作了“会跳的卡片”,如图所示。图甲是他制作的“会跳的卡片”,用手把它平压在桌面上,使橡皮筋伸长,迅速松手后,卡片就会弹跳起来。卡片跳起时,橡皮筋的________能转化为卡片的________能。小明还利用相同的橡皮筋和卡纸做了图乙、丙中的两张卡片,两卡片的豁口处深度相同,丙卡片的豁口间距较近,压平后________(选填“乙”或“丙”)图中卡片可以弹跳得更高一些。
【答案】 ①. 弹性势 ②. 动 ③. 乙
【解析】
【详解】卡片跳起时,伸长的橡皮筋要恢复原状,自身的弹性形变程度减小,弹性势能随之减小,同时卡片获得速度向上运动,动能增大,因此是橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能。
乙、丙使用完全相同的橡皮筋,豁口深度一致,压平后豁口间距更远的乙图,橡皮筋的伸长量更大,储存的弹性势能更多,松手后更多的弹性势能会转化为卡片的机械能,因此乙卡片能弹跳得更高。
16. 如图所示的踏碓是古代的舂米工具,由杵臼演变而来。用柱子架起一根木杠,木杠的一端装一块大石头,用脚连续踩踏木杠的另一端,石头就连续起落,去掉石臼中稻谷的皮。石头下落过程中,重力势能________(选填“变大”“变小”或“不变”),当杠杆平衡时,,,若不计杠杆自身重力及摩擦,则人对杠杆的作用力________N,它是________(选填“省力”或“费力”)杠杆。
【答案】 ①. 变小 ②. 360 ③. 费力
【解析】
【详解】石头下落过程中,质量不变,高度降低,所以重力势能变小。
当杠杆平衡时,根据杠杆平衡条件可得:
由于,且,所以该杠杆为费力杠杆。
17. 将质量同为的海水和沙子分别装在密闭绝热的真空箱内,利用相同的白炽灯在同等条件下模拟太阳加热,沙子加热后停止加热,根据实验数据得到了温度随时间的变化关系如图乙。海水和沙子升高的温度相同时,________吸收的热量多;时,海水吸收的热量为________J;海水和沙子的比热容之比为________。[已知]
【答案】 ①. 海水 ②. ③. 4:1
【解析】
【详解】由图像可以看出,两者都从升温到,海水的加热时间远长于沙子,相同加热条件下,加热时间越长代表吸收热量越多,因此海水吸收热量更多。
海水温度变化
海水吸收的热量为
由图像可以看出,两者都从升温到,海水加热时间为,沙子加热时间为,相同加热条件下,物质吸收的热量和加热时间成正比。质量m、温度变化量Δt均相同,根据,比热容c与吸收的热量Q成正比,即
18. 请按要求作图。
(1)如图1所示,工人使用滑轮组将重物提起,按要求完成作图。
(2)如图2所示,用杠杆提升重物,请在图中画出动力的力臂和阻力。
【答案】(1) (2)
【解析】
【小问1详解】
绳子一端固定在动滑轮的挂钩上,从右侧向上绕过定滑轮,再从左侧向下绕过动滑轮,最终绳子自由端在工人手中,据此作图。
【小问2详解】
动力臂:用虚线延长动力的作用线,从支点O向动力的作用线作垂线段,即为力臂,标注垂直符号和符号即可;
阻力:绳子对杠杆向下的拉力即为阻力,故在杠杆上悬挂重物的位置,沿绳子向下的方向画带箭头的线段,标注即可。
三、实验探究题(共4小题,每空1分,计28分)
19. 请完成下列填空。
(1)如图所示,用弹簧测力计沿竖直方向匀速向上拉动绳子的一端,使钩码缓缓上升,弹簧测力计的示数为________N;增加钩码数量,重复上述操作,该动滑轮的机械效率将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。若某颗卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图所示,椭圆线为人造卫星绕地球运行的轨迹,卫星从近地点向远地点运行时,________能转化为________能。
【答案】(1) ①. 1.5 ②. 增大
(2) ①. 动 ②. 重力势
【解析】
【小问1详解】
由左图可知,弹簧测力计分度值为0.1N,指针指在1N下5小格处,故示数为1.5N。
动滑轮的额外功主要来自动滑轮自重、摩擦等,根据可知,增加钩码数量时,额外功基本不变,有用功增大,因此机械效率增大。
【小问2详解】
卫星从近地点向远地点运行时,卫星的质量不变,速度减小,动能减小,高度增大,重力势能增大,因此动能转化为重力势能。
20. 如图是小丽探究动能大小的影响因素的实验场景:斜面上有两平行轨道,将两个相同的小球E、F从轨道上由静止释放,与放置在水平木板上的两个相同木块①、②发生碰撞,两个木块的初始位置到斜面底端的距离相等。
(1)如图所示,是为了探究物体的________对动能大小的影响。
(2)实验中是通过________来反映动能的大小。
(3)由图中场景可知,刚碰撞木块时小球________(选填“E”或“F”)的动能较大,木块滑行一段距离后停下来,木块的机械能转化成________能。
【答案】(1)速度 (2)木块被撞击后滑行的距离大小
(3) ①. E ②. 内
【解析】
【小问1详解】
实验中两个小球完全相同,即质量相等,但小球E在斜面上的释放高度更高,滑到水平面时的速度更大,因此是探究速度对动能大小的影响。
【小问2详解】
实验利用转换法,通过木块被小球推动后滑行的距离来间接反映小球动能的大小。
【小问3详解】
由图可知,木块①被小球E推动后滑行的距离更远,说明刚碰撞时小球E的动能更大;木块滑行过程中受到木板的摩擦力作用,克服摩擦做功,机械能会转化为内能,最终木块停下。
21. 同学们利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”,实验中所用钩码的质量均为。
(1)杠杆静止时的位置如图1甲所示,此时杠杆处于________(选填“平衡”或“不平衡”)状态。为了使杠杆静止时处于水平位置,接下来的操作是将杠杆的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)移动。杠杆水平平衡后,在实验过程中,________(选填“能”或“不能”)再调节平衡螺母。
(2)调节好杠杆后,小明按图乙进行实验,小红按图丙进行实验,你认为按图________进行实验更好,理由是便于测量________。
(3)同学们通过多次实验得到下表所示数据。根据实验数据可得出杠杆平衡条件:________________(用表格中的物理量符号表示)。
实验序号
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
1.0
20.0
2.0
10.0
2
1.5
10.0
1.0
15.0
3
2.0
15.0
3.0
10.0
(4)若将图丙中的弹簧测力计向左倾斜拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(5)实验结束后,小明同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是他利用图丁所示的装置进行探究,发现杠杆平衡条件不成立,其原因是________________________________。
(6)小红利用杠杆和钩码设计了一个测密度的装置。如图2所示,将容积为的轻质桶悬挂在杠杆的挂钩A下,调节杠杆在水平位置平衡。小桶中装满待测液体时,在杠杆的B点悬挂2个钩码,杠杆在水平位置平衡,则待测液体的密度是________。若要测量密度比该待测液体密度更大的液体,在原实验基础上,下列措施不可行的是________。
A.增大小桶的容积
B.杠杆支点固定,向右侧移动小桶
C.增加钩码质量
【答案】(1) ①. 平衡 ②. 右 ③. 不能
(2) ①. 丙 ②. 力臂
(3)
(4)变大 (5)杠杆自身的重力对实验结果产生了影响
(6) ①. ②. A
【解析】
【小问1详解】
杠杆的平衡状态指杠杆静止或匀速转动,图甲中杠杆静止,因此处于平衡状态;此时杠杆左端下沉、右端上翘,平衡螺母应向偏高的右侧调节;杠杆调平后,实验过程中不能再调节平衡螺母,否则会破坏已经调好的平衡状态,只能通过增减钩码、移动钩码位置使杠杆重新平衡。
【小问2详解】
图乙中弹簧测力计倾斜拉杠杆,拉力的力臂不在杠杆上,需要额外测量;图丙中弹簧测力计竖直向下拉杠杆,杠杆水平平衡时,拉力方向与杠杆垂直,力臂刚好与杠杆重合,可以直接从杠杆刻度上读出力臂大小,因此图丙实验更好,便于测量力臂。
【小问3详解】
对三组实验数据分别计算
可得杠杆平衡条件为。
【小问4详解】
弹簧测力计向左倾斜拉杠杆时,拉力方向不再与水平杠杆垂直,拉力的力臂会变小;根据杠杆平衡条件,阻力和阻力臂不变、动力臂减小时,动力需要变大,因此弹簧测力计示数变大。
【小问5详解】
图丁的支点不在杠杆中点,杠杆的自重对应的力臂不为零,杠杆自身重力会参与杠杆的平衡,干扰实验结果,因此会得出平衡条件不成立的错误结论。
【小问6详解】
设杠杆每格长度为,由图2可知,,由题意知单个钩码的质量为
单个钩码重力为
根据杠杆平衡条件,可得,代入数据得
解得,液体质量为
液体体积为
液体密度为
要测量密度更大的液体,即左侧阻力变大,对三个选项进行分析:
A.增大小桶容积,在液体密度更大时,更大的体积会使液体重力进一步增大,左侧阻力过大,无法通过原有钩码及力臂范围实现平衡,不可行;
B.支点固定,向右侧移动小桶会使左侧阻力臂变小,可匹配更大的左侧阻力,可行;
C.增加钩码质量,增大右侧动力,可匹配更大的左侧阻力,可行。
故选A。
22. 【项目背景】西安市冬季寒冷,城市集中供暖系统需要燃烧燃料加热管道中的循环液体,再将温暖输送到千家万户。为了提高供暖效率,工程师需要解决两个问题:①选择放热多的燃料;②选择能够吸收更多热量的管道循环液体。同学们利用如图装置帮助工程师完成探究实验,解决问题。
【项目一:探究不同物质吸热升温的现象】
(1)“探究不同物质吸热升温的现象”的实验,甲、乙虚线中应选择的器材组合是________(选填“A”、“B”、“C”、“D”中两项),实验前调整铁夹的位置,应先使________(选填“石棉网”或“温度计”)处于适当的高度。
(2)物质吸收热量的多少通过比较________(选填“温度计升高的示数”或“加热时间的长短”)来反映的。
(3)实验观察到加热相同时间,液体a升高的温度多,则________更适合做循环液体(选填“液体a”或“液体b”)。同学们发现人们除了集中供暖,也会使用通电后快速升温的电暖器辅助供暖,你认为电暖气中应充入的是________(选填“液体a”或“液体b”)。
【项目二:比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量】
(4)“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”的实验,甲、乙虚线中应选择的器材组合是________(选填“A”、“B”、“C”、“D”中两项)。
(5)①选用燃料a和燃料b进行实验,当燃料燃尽时,小明记下了各个时刻烧杯中的液体温度,绘制了如图甲所示的图像,则可初步判断燃料________的热值大。
②另一组的小华也用两套完全相同的装置进行实验,比较燃料c和燃料d的热值,并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水,在燃料燃尽后也画出了水的温度随时间变化的图像如图乙所示,燃料c在6min时水就沸腾了,分析图像可知燃料c燃尽后放出的热量________(选填“大于”“等于”或“小于”)燃料d燃尽后放出的热量;为了避免出现沸腾,请提出一条改进意见________________________________。
(6)你认为根据图乙________(选填“能”或“不能”)比较两种燃料热值的大小。
【答案】(1) ①. B、C ②. 石棉网
(2)加热时间的长短 (3) ①. 液体b ②. 液体a (4)A、D
(5) ①. b ②. 大于 ③. 减小燃料质量
(6)能
【解析】
【小问1详解】
探究不同物质吸热升温的现象,需要控制相同热源(选C,保证相同时间放出热量相同)、不同的吸热液体(选B)。
调整实验器材时要遵循“自下而上”的顺序,先根据酒精灯外焰高度固定石棉网,再调整温度计位置,确保实验装置安装合理。
【小问2详解】
本实验用相同热源,相同时间内热源放出的热量相同,因此用转换法,通过加热时间长短反映液体吸收热量的多少。
【小问3详解】
加热相同时间说明两种液体吸收热量相同,a升温更多,说明a的比热容更小,b的比热容更大。供暖循环液体需要在降低相同温度时放出更多热量,因此比热容大的b更合适。
电暖器需要快速升温,因此选比热容小、吸收少量热量就能快速升温的a。
【小问4详解】
比较不同燃料的热值,需要控制吸热液体相同(选A)、使用不同的燃料(选D),符合控制变量的要求。
【小问5详解】
从图甲可见,燃料燃尽后被加热的相同液体在燃料b加热下最终升温更高,说明燃料b放出的热量更多,因此b的热值更大。
图乙中燃料c燃尽后,水的末温比d加热的水更高,水的质量和初温相同,说明c放出的热量更多。
为了避免水沸腾,可以通过增加水的质量、减小燃料质量等方式,让水吸收的总热量不足以达到沸点。
【小问6详解】
燃料c加热的水沸腾、燃料d加热的水未沸腾,可证明相同质量的燃料c完全燃烧放热更多,因此能比较热值大小。
四、综合题(共3小题,计17分)
23. 图示为我国自主研制的水陆两栖飞机。某次测试中,飞机在水面上沿直线滑行,用时1 min。已知飞机发动机提供的水平推力大小为,方向与飞机滑行方向相同。
求此滑行过程中
(1)水平推力做的功;
(2)水平推力做功的功率。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
水平推力做的功为
【小问2详解】
水平推力做功的功率为
24. 如图所示,用滑轮组提升所受重力为的物体A,滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了,同时物体A被竖直匀速提升了,用时,滑轮组的额外功是(不计绳子重和摩擦)。求:
(1)提升物体做的有用功;
(2)拉力F的功率;
(3)滑轮组的机械效率。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
提升物体做的有用功
【小问2详解】
拉力所做的总功
拉力F的功率
【小问3详解】
滑轮组的机械效率为
25. 食物也是一种“燃料”,营养成分在人体细胞里与氧结合,提供细胞组织所需的能量。人体摄入的能量(营养师常称之为热量)过多或过少,都有损于健康。热量的单位有两种,一种是国际单位焦耳,简称“焦”;另一种是“卡路里”,简称“卡”,均被广泛使用在食物的营养计量和健身手册上。[]
(1)“卡”是这样规定的:在1个标准大气压下,将水温度升高1℃所需要吸收的热量,求1卡相当于多少焦?
(2)成年人每天的基础代谢热量约为卡,求这些热量相当于完全燃烧多少千克焦炭所放出的热量?()
(3)人体摄入了过多的能量往往希望通过运动消耗掉。质量为的小华同学吃了一块净含量的巧克力,巧克力的营养成分表上标有“每能量”,如果他从巧克力获得的能量全部用于克服重力做功,则他要爬________层楼(每层楼高,);小华同学在运动过程中,消耗体内积蓄的能量,少部分转化为机械能,大部分转化为内能,但体温基本保持不变,其原因是________________。
【答案】(1)4.2焦
(2)
(3) ①. ②. 人体运动过程中,产生的多余内能会通过出汗、呼吸等方式及时散发到体外,人体的产热和散热过程达到动态平衡,因此体温基本保持不变
【解析】
【小问1详解】
水的质量
水吸收的热量为
根据“卡”的定义,1卡相当于4.2焦。
【小问2详解】
成年人每天的基础代谢的总热量为
可得焦炭所放出的热量为
焦炭质量为
【小问3详解】
[1]50g巧克力提供的总能量
小华的重力
克服重力做的总功,可得总爬升高度为
每层楼高3m,总楼层数
[2]略。
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物理大练习
一、选择题(共10小题,每小题3分,共计30分。第1-8题为单选,每小题只有一个选项符合题意;第9-10题为双选,每小题有两个选项符合题意,全部选对得3分,选对但不全得1分,错选得0分)
1. 如图展示的是大家熟悉的简单机械,其中,使用时费距离的是( )
A. 筷子 B. 托盘天平
C. 旗杆顶端的定滑轮 D. 螺丝钉
2. 据史书记载:“老妪留下一金簪,二女均分起争端,阿舅用线水平吊,悬处分簪两不怨。”如图所示,若姐姐得到悬挂点左侧部分,左侧部分的重心在点,妹妹得到右侧部分,右侧部分重心在点,关于姐姐和妹妹谁分的金簪更重判断正确的是( )
A. 姐姐的重 B. 妹妹的重 C. 一样重 D. 无法判断
3. 如图所示,关于简单机械,下列说法不正确的是( )
A. 如图甲是一个费力杠杆
B. 如图乙使用定滑轮可以改变力的方向
C. 如图丙使用斜面可以省功
D. 如图丁使用滑轮组可以省力
4. 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )
A. 温度为以下的物体不具有内能 B. 温度高的物体,含有的热量一定多
C. 物体的内能增加,可能是吸收了热量 D. 温度总是从高温物体传向低温物体
5. “煮”的篆体写法如图所示,表示用火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是( )
A. 温泉泡澡 B. 钻木取火
C. 搓手取暖 D. 压缩空气
6. 成都平原地处青藏高原与龙泉山之间,形态呈不规则的长条状,自西南至东北绵延伸展。地势上,呈现出从西北至东南的倾斜趋势,平均海拔在600米左右。如下图左所示是成都某地的地形及其等高线图(闭合曲线由海拔高度相等的点连成,数字表示该处的海拔高度)。如下图右所示,研究人员正操作一架无人机对此地展开勘察,下列说法正确的是( )
A. 若山间的溪水由B点匀速流到A点,则其重力势能转化为动能
B. 无人机保持同一高度匀速盘旋过程中,机械能不变
C. 无人机从A点向上飞到B点的过程中,重力势能不变
D. 无人机从C点匀速爬升到D点的过程中,机械能不变
7. 西安的传统小吃“甑(zèng)糕”源自先秦蒸食器具“甑”与“鬲”,其中上半部的甑用于放置食物,下半部的鬲用于烧水。下列关于用木柴烧水的过程说法正确的是( )
A. 在加热鬲内的水的过程中,通过热传递的方式使水的内能增加
B. 停止加热后,随着水的温度降低,水的比热容逐渐变小
C. 木柴燃烧的过程,将内能转化成了化学能
D. 将木柴架空一些火能燃烧更旺,是提高了木柴的热值
8. 某同学用滑轮组提升物体,绳子自由端竖直移动的距离随时间变化的关系如图线a所示,物体上升的高度随时间变化的关系如图线b所示,已知物体的质量为,所用动滑轮的质量为,绳子自由端的拉力F为,g取。在0~2 s的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 拉力F的功率为 B. 额外功为
C. 滑轮组的机械效率小于90% D. 绳子自由端移动速度为物体上升速度的3倍
9. 工人水平向右推动物体,物体以0.2 m/s的速度匀速前进,如图甲所示,AB=2 m,BC=3 m。水平推力F随物体到A点距离s变化的情况如图乙所示,忽略物体体积。关于工人推力做功和功率,说法正确的是( )
A. 在段做功为300 J B. 在段和段做功之比为
C. 在段做功的功率为18 W D. 在段和段做功的功率之比为
10. 现有甲、乙、丙三种初温相同的液体,其中甲、乙为同种液体且,甲、丙为不同液体且,对它们分别加热,根据它们吸收的热量和升高的温度,在温度-热量图像上分别画出某时刻对应的三点甲、乙、丙,如图所示。由图像可以推断( )
A. B. C. D.
二、填空与作图题(共8小题,每空1分,每图2分,计25分)
11. 如图所示,用两个完全相同的滑轮匀速提升重力相同的物体,不计轴处摩擦。其中省力的是______装置图,机械效率高的是______装置图。如图丙,将穿好的鞋带两端向两边拉扯,鞋帮就会收紧,达到省力的效果,这与简单机械中__________(选填“杠杆”、“滑轮组”或“斜面”)的省力原理相同。
12. 花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端,便可以轻松地剪断树枝。这时修枝剪刀属于___________(选填“省力”或“费力”)杠杆,修剪时将树枝尽量靠近支点可以使阻力臂更___________(选填“大”或“小”)。使用时,若在轴上加润滑油,则可以___________(选填“增大”或“减小”)剪刀的机械效率。
13. 某科技小组测量斜面的机械效率,如图所示。在斜面上将一个重的物体拉到高处,物体沿斜面向上匀速直线运动时受到的摩擦力为,已知为,为,则沿斜面向上的拉力大小是________N,克服物体重力做的功是________J,斜面的机械效率是________。
14. 东风-61是我国的陆基洲际导弹,如图所示,导弹从A点加速上升到B点的过程中,导弹弹头的重力势能________;导弹在B点关闭发动机自由上升的过程中,导弹弹头的动能________,(均选填“增大”、“减小”或“不变”),导弹弹头在C点的机械能________(选填“>”、“=”或“<”)D点的机械能。
15. 小明利用所学的物理知识,制作了“会跳的卡片”,如图所示。图甲是他制作的“会跳的卡片”,用手把它平压在桌面上,使橡皮筋伸长,迅速松手后,卡片就会弹跳起来。卡片跳起时,橡皮筋的________能转化为卡片的________能。小明还利用相同的橡皮筋和卡纸做了图乙、丙中的两张卡片,两卡片的豁口处深度相同,丙卡片的豁口间距较近,压平后________(选填“乙”或“丙”)图中卡片可以弹跳得更高一些。
16. 如图所示的踏碓是古代的舂米工具,由杵臼演变而来。用柱子架起一根木杠,木杠的一端装一块大石头,用脚连续踩踏木杠的另一端,石头就连续起落,去掉石臼中稻谷的皮。石头下落过程中,重力势能________(选填“变大”“变小”或“不变”),当杠杆平衡时,,,若不计杠杆自身重力及摩擦,则人对杠杆的作用力________N,它是________(选填“省力”或“费力”)杠杆。
17. 将质量同为的海水和沙子分别装在密闭绝热的真空箱内,利用相同的白炽灯在同等条件下模拟太阳加热,沙子加热后停止加热,根据实验数据得到了温度随时间的变化关系如图乙。海水和沙子升高的温度相同时,________吸收的热量多;时,海水吸收的热量为________J;海水和沙子的比热容之比为________。[已知]
18. 请按要求作图。
(1)如图1所示,工人使用滑轮组将重物提起,按要求完成作图。
(2)如图2所示,用杠杆提升重物,请在图中画出动力的力臂和阻力。
三、实验探究题(共4小题,每空1分,计28分)
19. 请完成下列填空。
(1)如图所示,用弹簧测力计沿竖直方向匀速向上拉动绳子的一端,使钩码缓缓上升,弹簧测力计的示数为________N;增加钩码数量,重复上述操作,该动滑轮的机械效率将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。若某颗卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图所示,椭圆线为人造卫星绕地球运行的轨迹,卫星从近地点向远地点运行时,________能转化为________能。
20. 如图是小丽探究动能大小的影响因素的实验场景:斜面上有两平行轨道,将两个相同的小球E、F从轨道上由静止释放,与放置在水平木板上的两个相同木块①、②发生碰撞,两个木块的初始位置到斜面底端的距离相等。
(1)如图所示,是为了探究物体的________对动能大小的影响。
(2)实验中是通过________来反映动能的大小。
(3)由图中场景可知,刚碰撞木块时小球________(选填“E”或“F”)的动能较大,木块滑行一段距离后停下来,木块的机械能转化成________能。
21. 同学们利用如图所示的装置来探究“杠杆的平衡条件”,实验中所用钩码的质量均为。
(1)杠杆静止时的位置如图1甲所示,此时杠杆处于________(选填“平衡”或“不平衡”)状态。为了使杠杆静止时处于水平位置,接下来的操作是将杠杆的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)移动。杠杆水平平衡后,在实验过程中,________(选填“能”或“不能”)再调节平衡螺母。
(2)调节好杠杆后,小明按图乙进行实验,小红按图丙进行实验,你认为按图________进行实验更好,理由是便于测量________。
(3)同学们通过多次实验得到下表所示数据。根据实验数据可得出杠杆平衡条件:________________(用表格中的物理量符号表示)。
实验序号
动力/N
动力臂/cm
阻力/N
阻力臂/cm
1
1.0
20.0
2.0
10.0
2
1.5
10.0
1.0
15.0
3
2.0
15.0
3.0
10.0
(4)若将图丙中的弹簧测力计向左倾斜拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计的示数将________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
(5)实验结束后,小明同学提出,若支点不在杠杆的中点,杠杆的平衡条件是否仍然成立?于是他利用图丁所示的装置进行探究,发现杠杆平衡条件不成立,其原因是________________________________。
(6)小红利用杠杆和钩码设计了一个测密度的装置。如图2所示,将容积为的轻质桶悬挂在杠杆的挂钩A下,调节杠杆在水平位置平衡。小桶中装满待测液体时,在杠杆的B点悬挂2个钩码,杠杆在水平位置平衡,则待测液体的密度是________。若要测量密度比该待测液体密度更大的液体,在原实验基础上,下列措施不可行的是________。
A.增大小桶的容积
B.杠杆支点固定,向右侧移动小桶
C.增加钩码质量
22. 【项目背景】西安市冬季寒冷,城市集中供暖系统需要燃烧燃料加热管道中的循环液体,再将温暖输送到千家万户。为了提高供暖效率,工程师需要解决两个问题:①选择放热多的燃料;②选择能够吸收更多热量的管道循环液体。同学们利用如图装置帮助工程师完成探究实验,解决问题。
【项目一:探究不同物质吸热升温的现象】
(1)“探究不同物质吸热升温的现象”的实验,甲、乙虚线中应选择的器材组合是________(选填“A”、“B”、“C”、“D”中两项),实验前调整铁夹的位置,应先使________(选填“石棉网”或“温度计”)处于适当的高度。
(2)物质吸收热量的多少通过比较________(选填“温度计升高的示数”或“加热时间的长短”)来反映的。
(3)实验观察到加热相同时间,液体a升高的温度多,则________更适合做循环液体(选填“液体a”或“液体b”)。同学们发现人们除了集中供暖,也会使用通电后快速升温的电暖器辅助供暖,你认为电暖气中应充入的是________(选填“液体a”或“液体b”)。
【项目二:比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量】
(4)“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”的实验,甲、乙虚线中应选择的器材组合是________(选填“A”、“B”、“C”、“D”中两项)。
(5)①选用燃料a和燃料b进行实验,当燃料燃尽时,小明记下了各个时刻烧杯中的液体温度,绘制了如图甲所示的图像,则可初步判断燃料________的热值大。
②另一组的小华也用两套完全相同的装置进行实验,比较燃料c和燃料d的热值,并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水,在燃料燃尽后也画出了水的温度随时间变化的图像如图乙所示,燃料c在6min时水就沸腾了,分析图像可知燃料c燃尽后放出的热量________(选填“大于”“等于”或“小于”)燃料d燃尽后放出的热量;为了避免出现沸腾,请提出一条改进意见________________________________。
(6)你认为根据图乙________(选填“能”或“不能”)比较两种燃料热值的大小。
四、综合题(共3小题,计17分)
23. 图示为我国自主研制的水陆两栖飞机。某次测试中,飞机在水面上沿直线滑行,用时1 min。已知飞机发动机提供的水平推力大小为,方向与飞机滑行方向相同。
求此滑行过程中
(1)水平推力做的功;
(2)水平推力做功的功率。
24. 如图所示,用滑轮组提升所受重力为的物体A,滑轮组绳子自由端在拉力F作用下竖直匀速移动了,同时物体A被竖直匀速提升了,用时,滑轮组的额外功是(不计绳子重和摩擦)。求:
(1)提升物体做的有用功;
(2)拉力F的功率;
(3)滑轮组的机械效率。
25. 食物也是一种“燃料”,营养成分在人体细胞里与氧结合,提供细胞组织所需的能量。人体摄入的能量(营养师常称之为热量)过多或过少,都有损于健康。热量的单位有两种,一种是国际单位焦耳,简称“焦”;另一种是“卡路里”,简称“卡”,均被广泛使用在食物的营养计量和健身手册上。[]
(1)“卡”是这样规定的:在1个标准大气压下,将水温度升高1℃所需要吸收的热量,求1卡相当于多少焦?
(2)成年人每天的基础代谢热量约为卡,求这些热量相当于完全燃烧多少千克焦炭所放出的热量?()
(3)人体摄入了过多的能量往往希望通过运动消耗掉。质量为的小华同学吃了一块净含量的巧克力,巧克力的营养成分表上标有“每能量”,如果他从巧克力获得的能量全部用于克服重力做功,则他要爬________层楼(每层楼高,);小华同学在运动过程中,消耗体内积蓄的能量,少部分转化为机械能,大部分转化为内能,但体温基本保持不变,其原因是________________。
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