山东省德州禹城市2022-2023学年下学期期末复习测试八年级物理试题
一、选择题(共12题,每题3分,共36分)
1.(2022八下·宝安期末)下列说法符合实际情况的是( )
A.中学生的体重约为50N
B.把2个鸡蛋举高1m,克服重力做的功约为100J
C.标准大气压下,大拇指指甲盖承受的压力约为10N
D.大型起重机的机械效率可达到120%
【答案】C
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.中学生的质量约为50kg,重力约为
A不符合题意;
B.2个鸡蛋约1N,把2个鸡蛋举高1m,克服重力做的功约为
B不符合题意;
C.标准大气压为,大拇指指甲盖的面积约为,承受的压力约为
C符合题意;
D.大型起重机的机械效率不可能超过100%,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据常见物体的重力、做功多少、大气压力和机械效率大小,结合数据解答。
2.(2023八下·禹城期末)如图,同一木块在同一粗糙水平面上,在水平拉力F甲、F乙和F丙的作用下,以不同速度v1、v2、v3做匀速直线运动,且v1<v2<v3,其中图丙的木块上叠放一重物,下列说法正确的是( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙<F丙 D.F甲<F乙=F丙
【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】同一木块对接触面的压力相同,同一接触面粗糙程度相同,则木块受到的摩擦f甲=f乙。
丙图上叠放一个重物,则压力增大,那么木块受到的摩擦力f乙
比较可知:F甲=F乙<F丙。
故选C。
【分析】首先根据影响滑动摩擦力的因素比较三种情况下摩擦力的大小,再根据二力平衡的知识比较拉力的大小。
3.(2023八下·禹城期末)如图所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系如图所示,由图象可知t=1s时,和t=3s时所受摩擦力大小分别为( )
A.2N 6N B.2N 4N C.0N 4N D.0N 0N
【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用;增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】根据丙图可知,当t=1s时物体的速度为零,即处于静止状态,那么它受到的静摩擦力与推力相互平衡,因此此时摩擦力f=F=2N;
在4~6s内,物体做匀速直线运动,此时它受到的滑动摩擦力与推力相互平衡,即f'=F‘=4N;
在t=3s时物体做加速运动,但是它对地面的压力和接触面粗糙程度不变,即摩擦力不变,还是4N。
故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
【分析】根据二力平衡的知识分别计算出物体处于静止状态或匀速直线运动状态时受到的摩擦力,再根据影响滑动摩擦力的因素判断t=3s时摩擦力的大小。
4.(2023八下·禹城期末)如图所示,放在水平桌面上的轻质薄壁圆柱形容器A、B中分别盛有甲、乙两种液体,且m甲>m乙。现将两个完全相同的小球分别浸没在甲、乙液体中,且ρ球>ρ甲=ρ乙,液体无溢出。此时甲、乙液体对容器底部的压强变化量分别为Δp甲、Δp乙,容器对水平桌面的压强变化量分别为ΔpA、ΔpB,则( )
A.Δp甲/ΔpA一定大于Δp乙/ΔpB
B.Δp甲/ΔpA一定等于Δp乙/ΔpB
C.Δp甲/ΔpA一定小于Δp乙/ΔpB
D.Δp甲/ΔpA可能等于Δp乙/ΔpB
【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用
【解析】【解答】因为ρ球>ρ甲=ρ乙,所以小球在甲、乙液体中沉底;
则排开液体的体积;
小球浸没在液体中时,液面上升的高度:;
小球浸没在液体中时,容器对水平桌面的压力增加:ΔF=mg;
那么:;
因为液体的密度相等,两个小球完全相同,
所以,是一个定值。
故B正确,A、C、D错误。
故选B。
【分析】根据液体压强公式p=ρ液体gh和分析计算即可。
5.(2023八下·禹城期末)实心均匀正方体甲、乙按如图所示放置在水平桌面上,已知它们对桌面的压强相等。现将乙在桌面外的部分沿竖直方向切去,切去的比例为n。甲按相同比例n沿水平方向切去一部分,并将切去部分叠放在对方剩余的上方,此时甲、乙对桌面的压力分别为F甲、F乙,压强分别为p甲、p乙。关于压力、压强的大小关系,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】B
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【解答】未切割前,设甲、乙的重力分别为G甲、G乙,甲、乙的底面积分别为S甲、S乙;
由于桌面水平,则甲、乙对桌面的压力分别为F′甲=G甲,F′乙=G乙;
由图可知,甲的接触面积S甲大于乙的接触面积(1-n)S乙,且它们对桌面的压强相等,
则根据G=F=pS可知,甲的重力较大,即G甲>G乙;
由压强的定义式可得,未切割前,
甲、乙对桌面的压强分别为,;
甲、乙未切割前对桌面的压强相等,即;
化简可得:1-n=;
甲、乙切去比例均为n,并将切去部分叠放在对方剩余的上方,
则甲对桌面的压力变为:F甲=(1-n)G甲+nG乙,
乙对桌面的压力变为F乙=(1-n)G乙+nG甲;
F甲-F乙=[(1-n)G甲+nG乙]-[(1-n)G乙+nG甲]=(1-n)(G甲-G乙)-n(G甲-G乙)=(1-2n)(G甲-G乙);
由图可知,n<,所以F甲-F乙=(1-2n)(G甲-G乙)>0,即F甲>F乙;
切割并叠放后,甲对桌面的压强:,
乙对桌面的压强为:;
则p甲-p乙===
因为G甲>G乙,所以p甲-p乙<0,则p甲<p乙;
由此可知,A、C、D错误,而B正确;
故选B。
【分析】根据题意,分别明确各种情况下的拉力和受力面积,然后根据压强公式列式计算即可。
6.(2023八下·禹城期末)将密度为ρ甲的均匀圆锥体甲、盛有密度为ρ液的圆柱形容器乙放置于水平地面上,已知V甲=V液,h甲=h液=h,且甲对地面的压强等于液体对容器底部的压强。再将甲沿水平方向截去高度为Δh的部分,乙容器中抽出液体的深度也为Δh,如图所示,甲对地面压强的变化量为Δp甲、液体对乙容器底部压强的变化量为Δp液。下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ液 Δp甲可能小于Δp液
B.ρ甲<ρ液 Δp甲一定小于Δp液
C.ρ甲>ρ液 Δp甲可能小于Δp液
D.ρ甲>ρ液 Δp甲一定小于Δp液
【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用
【解析】【解答】AB.甲对地面的压强,
液体对容器底部的压强p液=ρ液gh,
甲对地面的压强等于液体对容器底部的压强
即p甲=p液,
那么:,
则ρ甲=3ρ液,故A、B错误,
对圆锥体来说,设原来半径为r甲,截去部分的底面积为S甲′,截去部分的半径为r甲′,
则;
甲对地面压强的变化量为:,
液体对乙容器底部压强的变化量为Δp液=ρ液gΔh,
因为Δh<h,所以,
则Δp甲一定小于Δp液,故D正确,C错误。
故选D。
【分析】先根据规则物体压强变形公式p=ρgh和得出甲与液体密度的关系,然后再根据密度与体积关系,判断质量关系,表示出甲、液体变化的压力,最后表示出变化的压强进行比较。
7.(2023八下·禹城期末)两个相同的容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球分别放入甲、乙液体中,两球静止时的情况如图所示.则下列说法正确的是( )
A.小球A在甲液体中受到的浮力相较与小球A在乙液体中受到的浮力较小
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.盛有甲液体的容器对桌面的压力较大
D.小球A的质量大于小球B的质量
【答案】A
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.A在甲中下沉,则浮力F甲A
C.根据图片可知,液体的体积V甲
故选A。
【分析】(1)根据浮沉条件比较小球A受到的浮力大小;
(2)根据浮沉条件比较液体密度的大小;
(3)根据F=G容器+G液体+G球分析容器对桌面的压力大小。
(4)根据m=ρV比较两个小球的质量大小。
8.(2022八下·深圳期末)将体积相等的立方体物块A和B分别放入两只盛水的。完全相同的溢水杯中,溢水杯放置在水平桌面上,物块静止时水面跟溢水口相平,如图甲和乙所示。下列判断中正确的是( )
A.A的密度比B的密度大
B.A和B受到的浮力大小相等
C.甲图中水对杯底的压力小于乙图中水对杯底的压力
D.甲.乙两图中溢水杯对桌面的压力大小相等
【答案】D
【知识点】液体压强的特点;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】AB.根据漂浮条件可知GA=FA浮,GB=FB浮
A、B排开水的体积VA排
可得FA浮
可知ρA<ρB
即A的密度比B的密度小,AB不符合题意;
C.由图甲、乙知,两只溢水杯中水的深度相同,由p=ρ液gh
得,容器底部所受水的压强p甲=p乙
由于两只溢水杯完全相同,则底面积相同,根据F=pS
可知水对杯底的压力相等,C不符合题意;
D.由阿基米德原理可知,物体A、B所受的浮力分别等于物体A、B排开水的重力,因此物体A、B的重力与它们排开水的重力相等,因此甲溢水杯的总重力等于乙溢水杯的总重力,即两溢水杯对桌面的压力大小相等,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】液体密度相同时,排开液体的体积越大, 物体受到的浮力越大;漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力;液体密度相同时,深度越深,液体压强越大。
9.(2023八下·禹城期末)如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置,实验前已调节杠杆在水平位置平面,在图示位置挂两个钩码。为使杠杆仍平衡在水平位置,下列判断正确的是( )
A.在A点施加向下的拉力能使杠杆平衡
B.在B点施加向上的拉力能使杠杆平衡
C.在C点挂4个钩码能使杠杆平衡
D.在D点挂1个钩码能使杠杆平衡
【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【解答】AB.A、B与阻力都在支点的左侧,此时只有施加向上的力,杠杆才能平衡,故A错误,B正确;
C.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到:2G×3L=nG×2L,解得:n=3,即在C点挂3个钩码,故C错误;
D.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到:2G×3L=nG×5L,解得:n=,即在D点挂个钩码,故D错误。
故选B。
【分析】(1)(2)当支点在杠杆的中间时,两个力的方向可以相同;当支点在杠杆的一侧时,两个力的方向必须相反,杠杆才可能平衡;
(3)(4)根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可。
10.(2022八下·廉江期末)利用如图所示的甲、乙两滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力和分别把质量相等的重物提升到相同的高度,则( )
A.力做功的功率小
B.甲、乙两个滑轮组的额外功相同
C.乙滑轮组的机械效率高
D.甲、乙两个滑轮组的总功相同
【答案】C
【知识点】功率的计算;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.两物体上升速度相同,所以甲绳自由端移动速度大于乙绳端移动速度,根据P===Fv
可知,拉力F1、F2相同,所以F1的功率大,A不符合题意;
C.甲滑轮组由3段绳子承担物重,所以s1=3h
则甲滑轮组的机械效率为η甲==
乙滑轮组由2段绳子承担物重,所以s2=2h
则乙滑轮组的机械效率η乙==
所以乙滑轮组的效率高,C符合题意;
BD.已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度,由公式W有=Gh=mgh
可知,两个滑轮组做的有用功相同;因为乙滑轮组的机械效率大,由η=可知相同时间,甲滑轮组做的总功较大,由W额=W总-W有
所以甲做的额外功较多,BD不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据力和速度的关系,计算功率的大小;根据动滑轮的重力和距离的乘积,计算额外功;根据拉力和物体的重力计算动滑轮的重力,判断额外功的大小。
11.(2023八下·禹城期末)边长为10Cm的正方体物块(ρ物<ρ水)放入水平桌面上的圆柱形容器底部,如图甲所示,逐渐向容器内倒入适量水(水未溢出),测量容器内水的深度h,分别计算出物块对应受到的浮力F浮,并绘制了如图乙(实线)所示的图象。更换一种液体重复上述实验,绘制了如图乙(虚线)所示的图象。下列选项不正确的是( )(g=10N/kg)
A.该物块重为9N
B.该物块密度为0.9×103kg/m3
C.h=5Cm时,物块分别在水中和液体中所受浮力之比3:2
D.h=11Cm时,物块在水中漂浮,在液体中处于沉底状态
【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.因ρ物<ρ水,
所以物体处于漂浮状态,
因物体漂浮时,受到的浮力和重力相等,
由图象可知,水的深度从h=9cm以后物体受到的浮力9N不再发生变化,
即此时物块开始漂浮
所以物体的重力G=F浮=9N,故A正确不合题意;
B.物块的体积:V=(0.1m)3=0.001m3,
物块的密度:,故B正确不合题意;
C.由图象可知,当h=10cm以后物体在液体中受到的浮力F浮′=6N不变,
因F浮′<G,
所以物体处于沉底状态,
因物体完全浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
液体的密度:,
当h=5cm时,二者都在液体中沉底,此时排开水、液体的体积相同,
所受浮力之比F浮:F浮'=ρ水gV排:ρ液gV排=ρ水:ρ液=1×103kg/m3:0.6×103kg/m3=5:3,
故C错误符合题意;
D.由A、C解答可知,h=11cm时,物块在水中处于漂浮状态,在液体中处于沉底状态,故D正确不合题意。
故选C。
【分析】(1)首先比较物块和水的密度大小,确定甲在水中的状态。由根据图像中水的深度从h=9cm以后物块受到的浮力9N不再发生变化,结合漂浮条件计算出物块的重力。
(2)根据公式G=mg=ρVg求物块的密度;
(3)由图象可知,当h=10cm以后物体在液体中受到的浮力不变,比较此时浮力和重力的的大小,从而确定此时物块的状态。进而确定此时物块排开液体的体积和自身的体积相等,利用F浮=ρ液gV排求液体的密度。当h=5cm时,物块分别在水中和液体中是部分浸入,排开水、液体的体积相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算二者受到的浮力之比。
(4)根据图像分析h=11cm时物体的状态。
12.(2023八下·禹城期末)现有一根形变不计、长为L的铁条AB和两根横截面积相同、长度分别为LA、LB的铝条A、B,将铝条A叠在铁条AB上,并使它们的右端对齐,然后把它们放置在三角形支架O上,AB水平平衡,此时OB的距离恰好为LA,如图所示。取下铝条A后,将铝条B按上述操作方法使铁条AB再次水平平衡,此时OB的距离为Lx.下列判断正确的是( )
A.若LA<LB<L,则LA<Lx< 成立
B.若LA<LB<L,则Lx> 成立
C.若LB<LA, <Lx<LA成立
D.若LB<LA,则Lx< 成立
【答案】A
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【解答】根据题意可知,将铝条a叠在铁条AB上,并使它们的右端对齐,然后把它们放置在三角形支架O上,AB水平平衡,此时OB的距离恰好为La,
(1)如下图所示,若La<Lb<L,用铝条b替换铝条a就相当于在铝条a左侧放了一段长为Lb-La、重为Gb-Ga的铝条,
这一段铝条的重心距B端的长度为,
而铁条AB和铝条a组成的整体的重心在支架原来的位置,距B端的长度为La,
要使铁条AB水平平衡,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,支架O应移到上述两个重心之间,
即La<Lx<,故A正确、B错误;
(2)如下图所示,若Lb<La,用铝条b替换铝条a就相当于从铝条a左侧截掉一段长为La-Lb、重为Ga-Gb的铝条,
也相当于距B端处施加一个竖直向上的力,其大小等于Ga-Gb,
由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,要使铁条AB水平平衡,支架O应向A端移动,则Lx>La,故C错误;
由Lb<La可知,Lx>La=>,故D错误。
故选A。
【分析】首先把原铁条和铝条a看做整体,原来水平平衡时整体的重心位于原支点处。当铝块变长或变短时,将变长部分看成一个增加的物体,将变短部分看做一个减少的物体,然后确定新支点,根据杠杆的平衡条件得出支点移动的方向,从而得出答案。
二、填空题(共6题,每空1分,共17分)
13.(2023八下·禹城期末)中国队获北京冬奥会短道速滑混合团体接力金牌。比赛交接棒时,“交棒”运动员用力推“接棒”运动员,“接棒”运动员便加速前进,这表明力能改变物体的 ;以看台为参照物,正在冲刺的运动员是 (选填“运动”或“静止”)的,其惯性 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【答案】运动状态;运动;不
【知识点】力的作用效果;惯性及其现象;参照物及其选择
【解析】【解答】(1)“接棒”运动员便加速前进,这表明力能改变物体的运动状态;
(2)以看台为参照物,正在冲刺的运动员的位置不断改变,因此是运动的。由于运动员的质量保持不变,因此它的惯性不变。
【分析】(1)力的作用效果:①改变物体的形状;②改变物体的运动状态;
(2)根据参照物的知识解答。惯性大小只与物体的质量大小有关。
14.(2023八下·禹城期末)我国自主研发建造的003号航母已于近日下水,被命名为“福建舰”(如图)。该舰排水量(指满载时排开水的质量)约8万吨,开创了常规动力航母使用电磁弹射器的先河。该舰满载时受到的浮力约是 N,它从长江口进入到东海,受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),其排水量 (选填“变大”、“变小”或“不变”),船身将 (选填“上浮一些”、“位置不变”或“下沉一些”)(g=10N/kg)。
【答案】8×108;不变;不变;上浮一些
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)福建舰满载时受到的浮力F浮力=G排=m排g=80000×103kg×10N/kg=8×108N;
(2)它从长江口进入到东海,它始终漂浮在水面上,它受到的浮力始终等于自身重力,因此浮力不变。排水量是出厂时设计好的,因此排水量不变。
(3)它从长江口进入到东海,水的密度变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,排开水的体积减小,即船身上浮一些。
【分析】(1)根据阿基米德原理F浮力=G排=m排g计算满载时受到的浮力;
(2)根据浮沉条件分析浮力的变化,根据排水量的定义判断它的变化;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析排开水的体积变化即可。
15.(2023八下·禹城期末)在长为20Cm均匀细木棱的一端缠绕一些细铜丝制成两个完全相同的简易密度计。现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中。如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同,从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 F乙(选填“>”、“<”或“=“),液体对容器底部的压强p甲 p乙(选填“>”、“<”或“=”)。若其在甲液体中露出液面的长度为10Cm,在乙液体中露出液面的长度为13Cm,当乙液体为水时,ρ甲= kg/m3。
【答案】=;<;0.7×103
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)根据图片可知,密度计始终漂浮在液面上,则它受到的浮力始终等于重力,因此浮力不变,即F甲=F乙;
(2)根据图片可知,排开液体的体积V甲>V乙,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度ρ甲<ρ乙。液面相平,根据p=ρ液gh可知,液体对容器底部受到的压强p甲
即F甲=F乙;
ρ液gV排=ρ水gV排;
ρ液V排=ρ水V排;
ρ液Sh浸=ρ水Sh浸';
ρ液h浸=ρ水h浸';
ρ液×(20cm-10cm)=103kg/m3×(20cm-13cm);
解得:ρ液= 0.7×103 kg/m3。
【分析】(1)根据漂浮条件比较密度计受到浮力的大小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小,根据p=ρ液gh分析容器底部受到水的压强变化。
(2)根据浮力不变,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排列式计算即可。
16.(2023八下·禹城期末) 一个竖直放置在水平桌面上的圆柱形容器内装有适量的水,现将挂在弹簧测力计下的金属块A浸没在水中(未与容器底和壁接触),金属块A静止时,弹簧测力计的示数为F1,如图甲所示;将木块B(B外包有一层体积和质量均不计的防水膜)放入水中,如图乙所示,静止后木块B露出水面的体积与浸在水中的体积之比为2:3;然后将挂在弹簧测力计下的金属块A放在木块B上面,使木块B刚好浸没在水中,如图丙所示,此时弹簧测力计的示数为F2;已知金属块A的体积与木块B的体积之比为9:10,则木块B的密度为 kg/m3,金属块A的体积为VA= (请用字母F1、F2、g、ρ水表示)。
【答案】0.6×103;
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)木块B在水中处于漂浮,静止后木块B露出水面的体积与浸在水中的体积之比为2:3;则:V排:VB=3:5;
木块受到的浮力:FB=GB,
即:ρ水VB排g=ρBVBg;
ρ水VB排=ρBVB;
103kg/m3×3=ρB×5;
解得:ρB=0.6×103kg/m3;
(2)将金属块A浸没在水中受到的浮力:FA=GA-F1=ρ水VAg,
则:GA=F1+ρ水VAg ①
将木块B放入水中,木块漂浮,木块受到的浮力:
FB=GB=mBg=ρBVBg=ρ水VBg ②
把金属块A放在木块B上,把AB当做一个整体分析,
FB′+F2=ρ水V排′g+F2=ρ水VBg+F2=GA+GB ③
①②③结合得出:
ρ水VBg+F2=ρ水VAg+F1+ρ水VBg,
即:ρ水VBg=ρ水VAg+F1-F2,
已知:VA:VB=9:10,
所以;
解得:。
【分析】(1)木块B漂浮在水面上时,根据漂浮条件F浮力=G,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排列式计算出B的密度。
(2)分别对甲、乙和丙中的物体进行受力分析,根据平衡力的知识列出平衡关系式,再将阿基米德原理、题目中给出的条件分别代入得到对应的方程,最后联立计算A的体积。
17.(2021九上·相城期中)如图所示,在粗糙水平面上,一轻质弹簧左端固定,右端连接一金属小球,弹簧在自然长度时,小球在O点,现通过小球压缩弹簧到A位置,由静止释放小球,小球从A点开始向右运动,最远运动到B点。则小球从A点到O点的过程中动能的变化情况为 ,长度AO OB(>/=/<)。
【答案】先变大后变小;>
【知识点】动能大小的比较;势能大小的比较
【解析】【解答】小球从A运动到O的过程中,受到水平向右的弹力、水平向左的摩擦力;开始一段时间内,弹力大于摩擦力,小球做加速运动,其速度不断增大,动能增大;当小球受到的弹力等于摩擦力时,小球的速度最大,动能最大;继续向右运动,弹簧的形变量减小,弹力减小,弹力小于摩擦力,小球做减速运动,动能变小,所以,小球从A点到O点的过程中动能先变大后变小。
把弹簧和小球看做一个整体,小球在A点时速度为0、高度为0,则小球的动能、重力势能和机械能均为0,此时弹簧由于被压缩而具有较大弹性势能;小球在整个运动过程中,需要克服摩擦做功,所以整体的机械能会转化为内能;小球最远运动到B点,此时小球的速度为0、高度为0,则小球的动能、重力势能和机械能均为0,但弹簧被拉长而具有一定的弹性势能;根据能量守恒定律可知,在A点时弹簧的弹性势能大于在B点时弹簧的弹性势能,所以在A点时弹簧的形变量较大,故可知AO大于OB。
【分析】小球从A点到O点的过程中速度先变大后变小,动能先变大后变小;在A点时弹簧的弹性势能大于在B点时弹簧的弹性势能,所以在A点时弹簧的形变量较大。
18.(2017·嘉定模拟)如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体A、B均重为20牛.当用力F1匀速提升物体A时,力F1为 牛;若物体B在10秒内匀速上升5米,力F2所做的功为 焦,其功率为 瓦.
【答案】20;100;10
【知识点】功率的计算;定滑轮及其工作特点;功的计算及应用
【解析】【解答】解:因为滑轮组、绳重和摩擦均不计,所以:
物体A使用的是定滑轮滑轮,不省力,拉力F1=20N;
物体A使用的是定滑轮,不省力,拉力F1=G=20N,
拉力所做的功W=F1s=20N×5m=100J,
拉力的功率P= = =10W.
故答案为:20;100;10.
【分析】在不考虑动滑轮重、绳重和摩擦的条件下,使用定滑轮时不省力,即F=G物,使用动滑轮可以省一半力,即F= G物;
不计滑轮重及摩擦,拉力F等于物体的重力G,根据W=Fs计算拉力所做的功;根据P= 计算拉力的功率.
三、作图题(共3题,每题2分,共6分)
19.(2019·鄂州)如图甲所示,小明用水平力F推放在水平地面的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示。请在甲图上画出t=2s时,木箱在水平方向上受力的示意图,并标明力的大小(O点为箱子的重心)。
【答案】解:如图所示:
【知识点】力的三要素及力的示意图;力与运动的关系;时间速度路程的图像分析
【解析】【解答】解:如图乙所示,木箱在2s时所受的推力为150N;
由v-t图象可知,在3~5s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力,则滑动摩擦力为100N;在1~3s内物体做加速直线运动,滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关,则滑动摩擦力仍然为100N,即在2s时的摩擦力为100N。
过O点分别沿水平向右和水平向左的方向画出推力和摩擦力的示意图,并标明其符号和大小,如图所示:
【分析】从两个图像分析运动状态、速度大小、推力大小,利用你的示意图画出即可.
20.(2023八下·禹城期末)图甲为2022年北京冬奥会上,我国运动员苏翊明沿斜坡滑雪的示意图,请在图乙中画出人正向下滑时的受到的重力和摩擦力的示意图。(忽略空气阻力)
【答案】
【知识点】力的三要素及力的示意图
【解析】【解答】运动员受到的重力竖直向下,它受到的摩擦力沿斜面向上,二者都作用在运动员的重心上,如下图所示:
【分析】根据图片确定力的大小、方向和作用点,然后沿力的方向画一条带箭头的线段即可。
21.(2022·宝安模拟)如图所示,台阶上的长木板ABC上放着一个重物,木板自重忽略不计。请在图中画出能将重物撬动的最小的力F和力臂l。
【答案】解:如图所示:
【知识点】杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】根据杠杆平衡条件可知,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小,因此当以AC为动力臂时,动力臂最长,所需动力最小,过A点作垂直于AC的力,方向向上,即为所需动力F,如图所示:
【分析】要使杠杆上的力最小,要求力臂最长。以支点到杠杆端点的连线为力臂时,力臂最长。根据阻力阻碍杠杆转动,动力使杠杆转动来确定阻力的方向和动力的方向。
四、实验题(共3题,每空1分,共20分)
22.(2018八下·海安期中)为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,某实验小组设计了如图(甲)所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A、B两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连,另一端固定在铁架台E、F上.后来经过讨论,完善了实验装置,如图(乙)所示.
(1)在理想情况下,B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 的示数,A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 的示数.(填“C”或“D”)
(2)在B下面放细圆木条的目的是 ,在A 上放钩码的目的是 .
(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对 ,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2.(填“运动”或“静止”)
(4)分析实验数据,若 ,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等.
【答案】(1)D;C
(2)用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响;增大压力
(3)静止
(4)F1=F2
【知识点】弹簧测力计及其使用;增大或减小摩擦的方法;探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)A、B两木块都保持静止,对A、B物体进行受力分析可知,A受到D弹簧测力计的拉力和B对A的静摩擦力,它们是一对平衡力、大小相等;B受到C弹簧测力计的拉力和A对B的静摩擦力,它们是一对平衡力,大小相等;(2)用滚动代替滑动可以减小摩擦力,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响;在A 上放钩码的目的是增大压力;(3)使A、B保持相对静止,弹簧测力计的示数等于静摩擦力的大小;(4)两个弹簧测力计的示数F1=F2,说明一对相互作用的静摩擦力大小相等.
【分析】(1)对物体进行受力分析,可知静摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,静摩擦力的大小等于弹簧测力计的拉力;(2)减小摩擦力的方法:减小压力,减小接触面的粗糙程度,使接触面脱离,用滚动代替滑动;(3)A、B保持相对静止时,弹簧测力计测出静摩擦力的大小;(4)根据测量静摩擦力的方法可知,若两个弹簧测力计的示数相等,则一对相互作用的静摩擦力大小也相等.
23.(2023八下·禹城期末)小明想利用弹簧测力计、石块、溢水杯等器材,探究浮力的大小与排开液体的重力的关系。
(1)如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤,合理的实验顺序是 。
(2)由此可知石块浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮= 。若F1、F2、F3、F4之间满足关系: ,则可说明浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开液体所受的重力。
(3)为了得到更普遍的结论,应该进行的操作是 。
(4)利用以上数据还可以求出石块密度的表达式为 (用图中所给字母表示,水的密度用ρ水表示)。
(5)另一实验小组在步骤乙的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其它步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到相同的结论。
【答案】(1)丁、甲、乙、丙
(2)F1-F2;F1-F2=F3-F4
(3)把石块部分浸入水中进行实验
(4)ρ水
(5)能
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)根据图片可知,实验的步骤为:
丁.用测力计测出空桶的重力;
甲.用测力计测出石块的重力;
乙.将石块浸没水中,排开的水用小桶收集,记下此时测力计的示数;
丙.用测力计测出桶和排出水的总重力。
则合理的实验顺序为: 丁、甲、乙、丙 。
(2)根据图片可知,石块浸没在水中受到的浮力:F浮力=G-F拉=F1-F2;
石块排开水的重力:G排=G总-G桶=F3-F4;
根据阿基米德原理F浮=G排得到:F1-F2=F3-F4;
(3)题目中已经完成了浸没水中的实验,则为了得到更普遍的结论,操作为:把石块部分浸入水中进行实验。
(4)石块的体积等于排开水的体积,即:;
石块的重力G=F1;
那么石块的密度:。
(5)另一实验小组在步骤乙的操作中,只将石块的一部分浸在水中,此时它受到的浮力偏小,排出水的重力也偏小,但是二者始终相等,因此能得到相同的结论。
【分析】(1)根据探究阿基米德原理实验的过程分析解答;
(2)根据F浮力=G-F拉计算浮力,根据G排=G总-G桶计算物体排开水的重力,根据阿基米德原理F浮=G排确定它们之间的关系。
(3)为了保证实验结论的普遍性,可以将石块浸在水中和浸没在水中多次进行实验;
(4)根据浮力,利用阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排计算石块的体积,根据密度公式计算石块的密度。
(5)根据探究阿基米德原理的实验方法判断。
24.(2023八下·禹城期末)体育课上,小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出,发现足球斜向上飞出的角度越大,球运动得越高,但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道:足球所做的运动叫做斜抛运动,其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做抛射角,抛出点到落地点的水平距离叫做射程,射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK= mv2,重力势能大小Ep=mgh,不计空气阻力,g=10N/kg,则:
(1)若将质量为0.4kg足球从地面踢出时,具有的动能是120J,踢出后能达到的最大高度是5m,则足球在最高点时具有的动能是 ;
(2)若足球的射程x与抛出速度、抛射角θ之间满足公式x= ,当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,足球的射程是 ;
(3)足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy,三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时,水平速度保持不变,竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10 m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,当足球的速度与水平方向夹角为30°角时,此时足球距地面的高度是 m。(小数点后保留2位数)
【答案】(1)100J
(2)40m
(3)3.33
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】(1)将地面的重力势能看作零,
则从地面踢出时足球具有的动能EK1=120J,具有的重力势能EP1=0J,
足球踢出后能达到的最大高度是5m,具有的重力势能EP2=mgh=0.4kg×10N/kg×5m=20J,
因不计空气阻力时足球的机械能守恒,
所以E1=E2,即:EK1+EP1=EK2+EP2,
120J+0J=EK2+20J;
解得:EK2=100J
则足球在最高点时具有的动能为100J;
(2)根据公式x= 得到:
当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,
足球的射程;
(3)若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,
则水平方向的速度vx=v′cos45°=
因足球在空中飞行时,水平速度保持不变,
所以,当足球的速度与水平方向夹角为30°角时,足球的速度,
因不计空气阻力时足球的机械能守恒,
所以,有EK1′+EP1′=EK2′+EP2′,即;
;
,
解得:h′≈3.33m。
【分析】(1)当只有重力做功或弹簧的弹力做功时,物体的机械能守恒。将地面上物体的重力势能看作零,据此可知足球具有的重力势能,足球踢出后能达到的最大高度是5m,根据EP=mgh求出此时足球具有的重力势能,不计空气阻力时足球的机械能守恒,据此得出等式即可求出足球在最高点时具有的动能;
(2)当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角踢出,根据射程公式求出足球的射程;
(3)若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,根据三角函数关系求出水平方向的速度,根据“足球在空中飞行时,水平速度保持不变”可知当足球的速度与水平方向夹角为30°角时水平方向的速度,再根据三角函数关系求出此时小球的速度,不计空气阻力时足球的机械能守恒,据此结合动能和重力势能的表达式得出等式即可求出此时足球距地面的高度。
25.(2023八下·禹城期末)如图,用小球和木块来探究“动能大小与哪些因素有关”。
(1)实验中是通过比较 来比较动能大小。
(2)本实验研究的动能是指____ (填序号)
A.小球在斜面上时的动能
B.小球撞击木块时的动能
C.小球撞击木块后木块的动能
(3)比较图A、B是为了研究动能大小与 的关系。
(4)小赵在实验时,先让质量为m的小球从斜面h高处由静止下滑,测出木块被撞击的距离为S1,接着他立即让同一小球从斜面h高处由静止下滑,测出木块被撞击的距离为S2,如图所示,则S1 S2(大于/小于/等于),你判断的依据是 (从能量角度解释)。
【答案】(1)木块在水平面上被撞击的距
(2)B
(3)速度
(4)大于;小球在运动过程中要克服摩擦力做功,机械能转化为内能
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】(1)实验中是通过比较木块在水平面上被撞击的距离来比较动能大小。
(2)根据W=fs可知,木块移动的距离越大,则克服阻力做功越大,那么小球的动能越大,因此本实验研究的动能是指小球在斜面上时的动能,故选B。
(3)根据图片可知,A、B两图中小球的质量相同,在斜面上的高度不同,即速度不同,则两图是为了研究动能大小与速度的关系。
(4)小球从同一斜面上同一高度滑下时,小球到达斜面底端时的动能相同。由于水平面上有阻力,因此小球在水平面上滚动时会有机械能转化为内能,即推动木块的距离减小,则:s1>s2,理由是:小球在运动过程中要克服摩擦力做功,机械能转化为内能。
【分析】(1)小球撞击水平面上的木块,木块在水平面上移动时克服阻力做功。根据W=fs可知,木块移动的距离越大,则克服阻力做功越大,那么小球的动能越大。
(2)根据前面的分析解答;
(3)根据图片确定A、B中哪个因素不同即可;
(4)比较小球撞击木块时的动能大小即可。
五、计算题(共3题,26题6分,27题7分,28题8分;共20分)
26.(2023八下·禹城期末)如图所示,实心均匀正方体甲、乙放置在水平地面上,它们的重力均为G,甲的边长A为3h,乙的边长B为2h。求:
(1) 正方体甲对地面的压强p甲;
(2)正方体甲、乙的密度之比ρ甲:ρ乙;
(3)若沿水平方向将甲、乙截去相同的厚度△h后,它们剩余部分对地面的压强p甲′和p乙′相等,请计算截去的厚度△h。
【答案】(1)解:正方体甲对地面的压力:F甲=G,
受力面积:S甲=A2=(3h)2=9h2,
则正方体甲对地面的压强:p甲= = ;
答:正方体甲对地面的压强为
(2)解:正方体甲的体积:V甲=A3=(3h)3=27h3,正方体乙的体积:V甲=B3=(2h)3=8h3,
实心均匀正方体甲、乙的重力均为G,根据G=mg可知质量均为m,
则正方体甲、乙的密度之比: = = = =8:27
答:正方体甲、乙的密度之比为8:27
(3)解:若沿水平方向将甲、乙截去相同的厚度Δh后,它们剩余部分对地面的压强p甲′和p乙′相等,
因为p= = = = = =ρgh,
所以ρ甲g(3h-Δh)=ρ乙g(2h-Δh),
解得,Δh= h。
答:截去的厚度为 h。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)首先根据 F甲=G 计算甲对地面的压力,再根据 S甲=A2 计算甲的受力面积,最后根据 计算甲对地面的压强。
(2)首先根据正方体的体积公式V=L3分别计算出甲和乙的体积,再根据G=mg计算出二者的质量,最后根据计算二者的密度之比。
(3)密度均匀,上下粗细一致的柱体,对地面的压强: 。据此根据剩余部分压强相等为等量条件列方程计算即可。
27.(2023八下·禹城期末)小敏利用轻质杠杆、刻度尺、金属块甲、小石块乙、圆柱形塑料容器、细线和适量的水测量小石块的密度,实验装置如图所示。以下是小敏的实验步骤:将金属块甲和小石块乙用细绳分别悬挂在杠杆A和D端,用细线做好的绳套系住杠杆某处后,移动绳套到O点时,杠杆恰好在水平位置平衡,用刻度尺测出AO间的距离为20Cm;将小石块乙完全浸没在水中,且不与塑料容器相接触,金属块甲移至B点,杠杆再次在水平位置平衡,用刻度尺测出AB间的距离为8Cm。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,请利用已知条件帮助小敏计算出小石块的密度。
【答案】解:根据杠杆平衡条件可知:将金属块甲和小石块乙用细绳分别悬挂在杠杆A和D端,用细线做好的绳套系住杠杆某处后,移动绳套到O点时,杠杆恰好在水平位置平衡。则根据杠杆平衡条件可得:m甲g OA=m乙g OD,即:m甲 OA=m乙 OD
将小石块乙完全浸没在水中,且不与塑料容器相接触,金属块甲移至B点,杠杆再次在水平位置平衡。则OB=OA-AB=20Cm-8Cm=12Cm,则根据杠杆平衡条件可得:
m甲g OB=(m乙-m排水)g OD。即:m甲 OB=(m乙-m排水) OD
由 可得, = . = = 整理可得:m乙=2.5m排水,
由ρ= 得,m=ρV,代入公式,ρ石 V乙=2.5ρ水 V排水,
由于小石块乙是完全浸没在水中,则:V排水=V乙,所以,ρ石=2.5ρ水=2.5×1.0×103kg/m3=2.5×103kg/m3。
答:小石块的密度为2.5×103kg/m3。
【知识点】阿基米德原理;杠杆的平衡条件
【解析】【分析】当金属块甲没有浸在水中时,作用在A端的拉力等于它的重力,力臂为OA;作用在D点的拉力等于小石块乙的重力,力臂为OD,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列出方程;
当金属块甲浸没在水中时,作用在A点的拉力等于金属块的重力与受到浮力的差,此时力臂为OB,而右端力和力臂不变,再次根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列出方程;
两个方程联立,结合密度公式G=mg=ρgV和阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排计算即可。
28.(2022八下·房山期末)如图所示,重为500N的工人站在水平地面上用滑轮组提起重为700N的物体,在物体匀速上升1m的过程中,绳子自由端竖直向下的拉力F做功800J。不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮重G动;
(2)工人站在地面上用这个滑轮组匀速提升不同质量物体的过程中,此滑轮组的最大机械效率η。
【答案】(1)解:不计绳重和摩擦,由图可知,承担物体绳子的段数n=2,绳子自由端移动的距离为s=nh=2×1m=2m
由W=Fs可知,拉力的大小为
由得,动滑轮的重为
答:动滑轮重为100N;
(2)解:因为人重500N,所以提供绳子自由端的最大拉力F=500N;由F′=500N得出最大物重G= nF-G动=2×500N-100N=900N
所以最大机械效率
答:滑轮组的最大机械效率为90%。
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】(1)根据公式W=Fs,求出拉力,再根据,求出动滑轮重;
(2)先根据G= nF-G动,求出物重,再根据,求出滑轮组的最大机械效率。
山东省德州禹城市2022-2023学年下学期期末复习测试八年级物理试题
一、选择题(共12题,每题3分,共36分)
1.(2022八下·宝安期末)下列说法符合实际情况的是( )
A.中学生的体重约为50N
B.把2个鸡蛋举高1m,克服重力做的功约为100J
C.标准大气压下,大拇指指甲盖承受的压力约为10N
D.大型起重机的机械效率可达到120%
2.(2023八下·禹城期末)如图,同一木块在同一粗糙水平面上,在水平拉力F甲、F乙和F丙的作用下,以不同速度v1、v2、v3做匀速直线运动,且v1<v2<v3,其中图丙的木块上叠放一重物,下列说法正确的是( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙<F丙 D.F甲<F乙=F丙
3.(2023八下·禹城期末)如图所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系、物体的运动速度v与时间t的关系如图所示,由图象可知t=1s时,和t=3s时所受摩擦力大小分别为( )
A.2N 6N B.2N 4N C.0N 4N D.0N 0N
4.(2023八下·禹城期末)如图所示,放在水平桌面上的轻质薄壁圆柱形容器A、B中分别盛有甲、乙两种液体,且m甲>m乙。现将两个完全相同的小球分别浸没在甲、乙液体中,且ρ球>ρ甲=ρ乙,液体无溢出。此时甲、乙液体对容器底部的压强变化量分别为Δp甲、Δp乙,容器对水平桌面的压强变化量分别为ΔpA、ΔpB,则( )
A.Δp甲/ΔpA一定大于Δp乙/ΔpB
B.Δp甲/ΔpA一定等于Δp乙/ΔpB
C.Δp甲/ΔpA一定小于Δp乙/ΔpB
D.Δp甲/ΔpA可能等于Δp乙/ΔpB
5.(2023八下·禹城期末)实心均匀正方体甲、乙按如图所示放置在水平桌面上,已知它们对桌面的压强相等。现将乙在桌面外的部分沿竖直方向切去,切去的比例为n。甲按相同比例n沿水平方向切去一部分,并将切去部分叠放在对方剩余的上方,此时甲、乙对桌面的压力分别为F甲、F乙,压强分别为p甲、p乙。关于压力、压强的大小关系,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
6.(2023八下·禹城期末)将密度为ρ甲的均匀圆锥体甲、盛有密度为ρ液的圆柱形容器乙放置于水平地面上,已知V甲=V液,h甲=h液=h,且甲对地面的压强等于液体对容器底部的压强。再将甲沿水平方向截去高度为Δh的部分,乙容器中抽出液体的深度也为Δh,如图所示,甲对地面压强的变化量为Δp甲、液体对乙容器底部压强的变化量为Δp液。下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ液 Δp甲可能小于Δp液
B.ρ甲<ρ液 Δp甲一定小于Δp液
C.ρ甲>ρ液 Δp甲可能小于Δp液
D.ρ甲>ρ液 Δp甲一定小于Δp液
7.(2023八下·禹城期末)两个相同的容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球分别放入甲、乙液体中,两球静止时的情况如图所示.则下列说法正确的是( )
A.小球A在甲液体中受到的浮力相较与小球A在乙液体中受到的浮力较小
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.盛有甲液体的容器对桌面的压力较大
D.小球A的质量大于小球B的质量
8.(2022八下·深圳期末)将体积相等的立方体物块A和B分别放入两只盛水的。完全相同的溢水杯中,溢水杯放置在水平桌面上,物块静止时水面跟溢水口相平,如图甲和乙所示。下列判断中正确的是( )
A.A的密度比B的密度大
B.A和B受到的浮力大小相等
C.甲图中水对杯底的压力小于乙图中水对杯底的压力
D.甲.乙两图中溢水杯对桌面的压力大小相等
9.(2023八下·禹城期末)如图所示为探究杠杆平衡条件的实验装置,实验前已调节杠杆在水平位置平面,在图示位置挂两个钩码。为使杠杆仍平衡在水平位置,下列判断正确的是( )
A.在A点施加向下的拉力能使杠杆平衡
B.在B点施加向上的拉力能使杠杆平衡
C.在C点挂4个钩码能使杠杆平衡
D.在D点挂1个钩码能使杠杆平衡
10.(2022八下·廉江期末)利用如图所示的甲、乙两滑轮组,在相同的时间内用大小相同的力和分别把质量相等的重物提升到相同的高度,则( )
A.力做功的功率小
B.甲、乙两个滑轮组的额外功相同
C.乙滑轮组的机械效率高
D.甲、乙两个滑轮组的总功相同
11.(2023八下·禹城期末)边长为10Cm的正方体物块(ρ物<ρ水)放入水平桌面上的圆柱形容器底部,如图甲所示,逐渐向容器内倒入适量水(水未溢出),测量容器内水的深度h,分别计算出物块对应受到的浮力F浮,并绘制了如图乙(实线)所示的图象。更换一种液体重复上述实验,绘制了如图乙(虚线)所示的图象。下列选项不正确的是( )(g=10N/kg)
A.该物块重为9N
B.该物块密度为0.9×103kg/m3
C.h=5Cm时,物块分别在水中和液体中所受浮力之比3:2
D.h=11Cm时,物块在水中漂浮,在液体中处于沉底状态
12.(2023八下·禹城期末)现有一根形变不计、长为L的铁条AB和两根横截面积相同、长度分别为LA、LB的铝条A、B,将铝条A叠在铁条AB上,并使它们的右端对齐,然后把它们放置在三角形支架O上,AB水平平衡,此时OB的距离恰好为LA,如图所示。取下铝条A后,将铝条B按上述操作方法使铁条AB再次水平平衡,此时OB的距离为Lx.下列判断正确的是( )
A.若LA<LB<L,则LA<Lx< 成立
B.若LA<LB<L,则Lx> 成立
C.若LB<LA, <Lx<LA成立
D.若LB<LA,则Lx< 成立
二、填空题(共6题,每空1分,共17分)
13.(2023八下·禹城期末)中国队获北京冬奥会短道速滑混合团体接力金牌。比赛交接棒时,“交棒”运动员用力推“接棒”运动员,“接棒”运动员便加速前进,这表明力能改变物体的 ;以看台为参照物,正在冲刺的运动员是 (选填“运动”或“静止”)的,其惯性 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
14.(2023八下·禹城期末)我国自主研发建造的003号航母已于近日下水,被命名为“福建舰”(如图)。该舰排水量(指满载时排开水的质量)约8万吨,开创了常规动力航母使用电磁弹射器的先河。该舰满载时受到的浮力约是 N,它从长江口进入到东海,受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),其排水量 (选填“变大”、“变小”或“不变”),船身将 (选填“上浮一些”、“位置不变”或“下沉一些”)(g=10N/kg)。
15.(2023八下·禹城期末)在长为20Cm均匀细木棱的一端缠绕一些细铜丝制成两个完全相同的简易密度计。现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中。如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同,从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 F乙(选填“>”、“<”或“=“),液体对容器底部的压强p甲 p乙(选填“>”、“<”或“=”)。若其在甲液体中露出液面的长度为10Cm,在乙液体中露出液面的长度为13Cm,当乙液体为水时,ρ甲= kg/m3。
16.(2023八下·禹城期末) 一个竖直放置在水平桌面上的圆柱形容器内装有适量的水,现将挂在弹簧测力计下的金属块A浸没在水中(未与容器底和壁接触),金属块A静止时,弹簧测力计的示数为F1,如图甲所示;将木块B(B外包有一层体积和质量均不计的防水膜)放入水中,如图乙所示,静止后木块B露出水面的体积与浸在水中的体积之比为2:3;然后将挂在弹簧测力计下的金属块A放在木块B上面,使木块B刚好浸没在水中,如图丙所示,此时弹簧测力计的示数为F2;已知金属块A的体积与木块B的体积之比为9:10,则木块B的密度为 kg/m3,金属块A的体积为VA= (请用字母F1、F2、g、ρ水表示)。
17.(2021九上·相城期中)如图所示,在粗糙水平面上,一轻质弹簧左端固定,右端连接一金属小球,弹簧在自然长度时,小球在O点,现通过小球压缩弹簧到A位置,由静止释放小球,小球从A点开始向右运动,最远运动到B点。则小球从A点到O点的过程中动能的变化情况为 ,长度AO OB(>/=/<)。
18.(2017·嘉定模拟)如图所示,不计滑轮重及摩擦,物体A、B均重为20牛.当用力F1匀速提升物体A时,力F1为 牛;若物体B在10秒内匀速上升5米,力F2所做的功为 焦,其功率为 瓦.
三、作图题(共3题,每题2分,共6分)
19.(2019·鄂州)如图甲所示,小明用水平力F推放在水平地面的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示。请在甲图上画出t=2s时,木箱在水平方向上受力的示意图,并标明力的大小(O点为箱子的重心)。
20.(2023八下·禹城期末)图甲为2022年北京冬奥会上,我国运动员苏翊明沿斜坡滑雪的示意图,请在图乙中画出人正向下滑时的受到的重力和摩擦力的示意图。(忽略空气阻力)
21.(2022·宝安模拟)如图所示,台阶上的长木板ABC上放着一个重物,木板自重忽略不计。请在图中画出能将重物撬动的最小的力F和力臂l。
四、实验题(共3题,每空1分,共20分)
22.(2018八下·海安期中)为了探究静摩擦力作用的相互性,并比较一对相互作用的静摩擦力的大小,某实验小组设计了如图(甲)所示的实验装置,整个装置放在水平桌面上,其中A、B两木块叠放在一起,两个轻质弹簧测力计C、D的一端与两木块相连,另一端固定在铁架台E、F上.后来经过讨论,完善了实验装置,如图(乙)所示.
(1)在理想情况下,B对A的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 的示数,A对B的静摩擦力的大小等于弹簧测力计 的示数.(填“C”或“D”)
(2)在B下面放细圆木条的目的是 ,在A 上放钩码的目的是 .
(3)实验中需向右缓慢移动铁架台F,在此过程中,应使A、B保持相对 ,整个装置静止后,读取两个弹簧测力计的示数F1、F2.(填“运动”或“静止”)
(4)分析实验数据,若 ,则静摩擦力的作用是相互的,且一对相互作用的静摩擦力大小相等.
23.(2023八下·禹城期末)小明想利用弹簧测力计、石块、溢水杯等器材,探究浮力的大小与排开液体的重力的关系。
(1)如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤,合理的实验顺序是 。
(2)由此可知石块浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮= 。若F1、F2、F3、F4之间满足关系: ,则可说明浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开液体所受的重力。
(3)为了得到更普遍的结论,应该进行的操作是 。
(4)利用以上数据还可以求出石块密度的表达式为 (用图中所给字母表示,水的密度用ρ水表示)。
(5)另一实验小组在步骤乙的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其它步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到相同的结论。
24.(2023八下·禹城期末)体育课上,小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出,发现足球斜向上飞出的角度越大,球运动得越高,但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道:足球所做的运动叫做斜抛运动,其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做抛射角,抛出点到落地点的水平距离叫做射程,射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小EK= mv2,重力势能大小Ep=mgh,不计空气阻力,g=10N/kg,则:
(1)若将质量为0.4kg足球从地面踢出时,具有的动能是120J,踢出后能达到的最大高度是5m,则足球在最高点时具有的动能是 ;
(2)若足球的射程x与抛出速度、抛射角θ之间满足公式x= ,当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,足球的射程是 ;
(3)足球运动的速度v可以分解成水平速度vx和竖直速度vy,三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时,水平速度保持不变,竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10 m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,当足球的速度与水平方向夹角为30°角时,此时足球距地面的高度是 m。(小数点后保留2位数)
25.(2023八下·禹城期末)如图,用小球和木块来探究“动能大小与哪些因素有关”。
(1)实验中是通过比较 来比较动能大小。
(2)本实验研究的动能是指____ (填序号)
A.小球在斜面上时的动能
B.小球撞击木块时的动能
C.小球撞击木块后木块的动能
(3)比较图A、B是为了研究动能大小与 的关系。
(4)小赵在实验时,先让质量为m的小球从斜面h高处由静止下滑,测出木块被撞击的距离为S1,接着他立即让同一小球从斜面h高处由静止下滑,测出木块被撞击的距离为S2,如图所示,则S1 S2(大于/小于/等于),你判断的依据是 (从能量角度解释)。
五、计算题(共3题,26题6分,27题7分,28题8分;共20分)
26.(2023八下·禹城期末)如图所示,实心均匀正方体甲、乙放置在水平地面上,它们的重力均为G,甲的边长A为3h,乙的边长B为2h。求:
(1) 正方体甲对地面的压强p甲;
(2)正方体甲、乙的密度之比ρ甲:ρ乙;
(3)若沿水平方向将甲、乙截去相同的厚度△h后,它们剩余部分对地面的压强p甲′和p乙′相等,请计算截去的厚度△h。
27.(2023八下·禹城期末)小敏利用轻质杠杆、刻度尺、金属块甲、小石块乙、圆柱形塑料容器、细线和适量的水测量小石块的密度,实验装置如图所示。以下是小敏的实验步骤:将金属块甲和小石块乙用细绳分别悬挂在杠杆A和D端,用细线做好的绳套系住杠杆某处后,移动绳套到O点时,杠杆恰好在水平位置平衡,用刻度尺测出AO间的距离为20Cm;将小石块乙完全浸没在水中,且不与塑料容器相接触,金属块甲移至B点,杠杆再次在水平位置平衡,用刻度尺测出AB间的距离为8Cm。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,请利用已知条件帮助小敏计算出小石块的密度。
28.(2022八下·房山期末)如图所示,重为500N的工人站在水平地面上用滑轮组提起重为700N的物体,在物体匀速上升1m的过程中,绳子自由端竖直向下的拉力F做功800J。不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮重G动;
(2)工人站在地面上用这个滑轮组匀速提升不同质量物体的过程中,此滑轮组的最大机械效率η。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.中学生的质量约为50kg,重力约为
A不符合题意;
B.2个鸡蛋约1N,把2个鸡蛋举高1m,克服重力做的功约为
B不符合题意;
C.标准大气压为,大拇指指甲盖的面积约为,承受的压力约为
C符合题意;
D.大型起重机的机械效率不可能超过100%,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据常见物体的重力、做功多少、大气压力和机械效率大小,结合数据解答。
2.【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】同一木块对接触面的压力相同,同一接触面粗糙程度相同,则木块受到的摩擦f甲=f乙。
丙图上叠放一个重物,则压力增大,那么木块受到的摩擦力f乙
比较可知:F甲=F乙<F丙。
故选C。
【分析】首先根据影响滑动摩擦力的因素比较三种情况下摩擦力的大小,再根据二力平衡的知识比较拉力的大小。
3.【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用;增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】根据丙图可知,当t=1s时物体的速度为零,即处于静止状态,那么它受到的静摩擦力与推力相互平衡,因此此时摩擦力f=F=2N;
在4~6s内,物体做匀速直线运动,此时它受到的滑动摩擦力与推力相互平衡,即f'=F‘=4N;
在t=3s时物体做加速运动,但是它对地面的压力和接触面粗糙程度不变,即摩擦力不变,还是4N。
故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
【分析】根据二力平衡的知识分别计算出物体处于静止状态或匀速直线运动状态时受到的摩擦力,再根据影响滑动摩擦力的因素判断t=3s时摩擦力的大小。
4.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用
【解析】【解答】因为ρ球>ρ甲=ρ乙,所以小球在甲、乙液体中沉底;
则排开液体的体积;
小球浸没在液体中时,液面上升的高度:;
小球浸没在液体中时,容器对水平桌面的压力增加:ΔF=mg;
那么:;
因为液体的密度相等,两个小球完全相同,
所以,是一个定值。
故B正确,A、C、D错误。
故选B。
【分析】根据液体压强公式p=ρ液体gh和分析计算即可。
5.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【解答】未切割前,设甲、乙的重力分别为G甲、G乙,甲、乙的底面积分别为S甲、S乙;
由于桌面水平,则甲、乙对桌面的压力分别为F′甲=G甲,F′乙=G乙;
由图可知,甲的接触面积S甲大于乙的接触面积(1-n)S乙,且它们对桌面的压强相等,
则根据G=F=pS可知,甲的重力较大,即G甲>G乙;
由压强的定义式可得,未切割前,
甲、乙对桌面的压强分别为,;
甲、乙未切割前对桌面的压强相等,即;
化简可得:1-n=;
甲、乙切去比例均为n,并将切去部分叠放在对方剩余的上方,
则甲对桌面的压力变为:F甲=(1-n)G甲+nG乙,
乙对桌面的压力变为F乙=(1-n)G乙+nG甲;
F甲-F乙=[(1-n)G甲+nG乙]-[(1-n)G乙+nG甲]=(1-n)(G甲-G乙)-n(G甲-G乙)=(1-2n)(G甲-G乙);
由图可知,n<,所以F甲-F乙=(1-2n)(G甲-G乙)>0,即F甲>F乙;
切割并叠放后,甲对桌面的压强:,
乙对桌面的压强为:;
则p甲-p乙===
因为G甲>G乙,所以p甲-p乙<0,则p甲<p乙;
由此可知,A、C、D错误,而B正确;
故选B。
【分析】根据题意,分别明确各种情况下的拉力和受力面积,然后根据压强公式列式计算即可。
6.【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用
【解析】【解答】AB.甲对地面的压强,
液体对容器底部的压强p液=ρ液gh,
甲对地面的压强等于液体对容器底部的压强
即p甲=p液,
那么:,
则ρ甲=3ρ液,故A、B错误,
对圆锥体来说,设原来半径为r甲,截去部分的底面积为S甲′,截去部分的半径为r甲′,
则;
甲对地面压强的变化量为:,
液体对乙容器底部压强的变化量为Δp液=ρ液gΔh,
因为Δh<h,所以,
则Δp甲一定小于Δp液,故D正确,C错误。
故选D。
【分析】先根据规则物体压强变形公式p=ρgh和得出甲与液体密度的关系,然后再根据密度与体积关系,判断质量关系,表示出甲、液体变化的压力,最后表示出变化的压强进行比较。
7.【答案】A
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.A在甲中下沉,则浮力F甲A
C.根据图片可知,液体的体积V甲
故选A。
【分析】(1)根据浮沉条件比较小球A受到的浮力大小;
(2)根据浮沉条件比较液体密度的大小;
(3)根据F=G容器+G液体+G球分析容器对桌面的压力大小。
(4)根据m=ρV比较两个小球的质量大小。
8.【答案】D
【知识点】液体压强的特点;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】AB.根据漂浮条件可知GA=FA浮,GB=FB浮
A、B排开水的体积VA排
可得FA浮
可知ρA<ρB
即A的密度比B的密度小,AB不符合题意;
C.由图甲、乙知,两只溢水杯中水的深度相同,由p=ρ液gh
得,容器底部所受水的压强p甲=p乙
由于两只溢水杯完全相同,则底面积相同,根据F=pS
可知水对杯底的压力相等,C不符合题意;
D.由阿基米德原理可知,物体A、B所受的浮力分别等于物体A、B排开水的重力,因此物体A、B的重力与它们排开水的重力相等,因此甲溢水杯的总重力等于乙溢水杯的总重力,即两溢水杯对桌面的压力大小相等,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】液体密度相同时,排开液体的体积越大, 物体受到的浮力越大;漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力;液体密度相同时,深度越深,液体压强越大。
9.【答案】B
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【解答】AB.A、B与阻力都在支点的左侧,此时只有施加向上的力,杠杆才能平衡,故A错误,B正确;
C.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到:2G×3L=nG×2L,解得:n=3,即在C点挂3个钩码,故C错误;
D.根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得到:2G×3L=nG×5L,解得:n=,即在D点挂个钩码,故D错误。
故选B。
【分析】(1)(2)当支点在杠杆的中间时,两个力的方向可以相同;当支点在杠杆的一侧时,两个力的方向必须相反,杠杆才可能平衡;
(3)(4)根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2计算即可。
10.【答案】C
【知识点】功率的计算;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.两物体上升速度相同,所以甲绳自由端移动速度大于乙绳端移动速度,根据P===Fv
可知,拉力F1、F2相同,所以F1的功率大,A不符合题意;
C.甲滑轮组由3段绳子承担物重,所以s1=3h
则甲滑轮组的机械效率为η甲==
乙滑轮组由2段绳子承担物重,所以s2=2h
则乙滑轮组的机械效率η乙==
所以乙滑轮组的效率高,C符合题意;
BD.已知滑轮组把质量相等的重物提升到相同的高度,由公式W有=Gh=mgh
可知,两个滑轮组做的有用功相同;因为乙滑轮组的机械效率大,由η=可知相同时间,甲滑轮组做的总功较大,由W额=W总-W有
所以甲做的额外功较多,BD不符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据力和速度的关系,计算功率的大小;根据动滑轮的重力和距离的乘积,计算额外功;根据拉力和物体的重力计算动滑轮的重力,判断额外功的大小。
11.【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.因ρ物<ρ水,
所以物体处于漂浮状态,
因物体漂浮时,受到的浮力和重力相等,
由图象可知,水的深度从h=9cm以后物体受到的浮力9N不再发生变化,
即此时物块开始漂浮
所以物体的重力G=F浮=9N,故A正确不合题意;
B.物块的体积:V=(0.1m)3=0.001m3,
物块的密度:,故B正确不合题意;
C.由图象可知,当h=10cm以后物体在液体中受到的浮力F浮′=6N不变,
因F浮′<G,
所以物体处于沉底状态,
因物体完全浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
液体的密度:,
当h=5cm时,二者都在液体中沉底,此时排开水、液体的体积相同,
所受浮力之比F浮:F浮'=ρ水gV排:ρ液gV排=ρ水:ρ液=1×103kg/m3:0.6×103kg/m3=5:3,
故C错误符合题意;
D.由A、C解答可知,h=11cm时,物块在水中处于漂浮状态,在液体中处于沉底状态,故D正确不合题意。
故选C。
【分析】(1)首先比较物块和水的密度大小,确定甲在水中的状态。由根据图像中水的深度从h=9cm以后物块受到的浮力9N不再发生变化,结合漂浮条件计算出物块的重力。
(2)根据公式G=mg=ρVg求物块的密度;
(3)由图象可知,当h=10cm以后物体在液体中受到的浮力不变,比较此时浮力和重力的的大小,从而确定此时物块的状态。进而确定此时物块排开液体的体积和自身的体积相等,利用F浮=ρ液gV排求液体的密度。当h=5cm时,物块分别在水中和液体中是部分浸入,排开水、液体的体积相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算二者受到的浮力之比。
(4)根据图像分析h=11cm时物体的状态。
12.【答案】A
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【解答】根据题意可知,将铝条a叠在铁条AB上,并使它们的右端对齐,然后把它们放置在三角形支架O上,AB水平平衡,此时OB的距离恰好为La,
(1)如下图所示,若La<Lb<L,用铝条b替换铝条a就相当于在铝条a左侧放了一段长为Lb-La、重为Gb-Ga的铝条,
这一段铝条的重心距B端的长度为,
而铁条AB和铝条a组成的整体的重心在支架原来的位置,距B端的长度为La,
要使铁条AB水平平衡,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,支架O应移到上述两个重心之间,
即La<Lx<,故A正确、B错误;
(2)如下图所示,若Lb<La,用铝条b替换铝条a就相当于从铝条a左侧截掉一段长为La-Lb、重为Ga-Gb的铝条,
也相当于距B端处施加一个竖直向上的力,其大小等于Ga-Gb,
由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,要使铁条AB水平平衡,支架O应向A端移动,则Lx>La,故C错误;
由Lb<La可知,Lx>La=>,故D错误。
故选A。
【分析】首先把原铁条和铝条a看做整体,原来水平平衡时整体的重心位于原支点处。当铝块变长或变短时,将变长部分看成一个增加的物体,将变短部分看做一个减少的物体,然后确定新支点,根据杠杆的平衡条件得出支点移动的方向,从而得出答案。
13.【答案】运动状态;运动;不
【知识点】力的作用效果;惯性及其现象;参照物及其选择
【解析】【解答】(1)“接棒”运动员便加速前进,这表明力能改变物体的运动状态;
(2)以看台为参照物,正在冲刺的运动员的位置不断改变,因此是运动的。由于运动员的质量保持不变,因此它的惯性不变。
【分析】(1)力的作用效果:①改变物体的形状;②改变物体的运动状态;
(2)根据参照物的知识解答。惯性大小只与物体的质量大小有关。
14.【答案】8×108;不变;不变;上浮一些
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)福建舰满载时受到的浮力F浮力=G排=m排g=80000×103kg×10N/kg=8×108N;
(2)它从长江口进入到东海,它始终漂浮在水面上,它受到的浮力始终等于自身重力,因此浮力不变。排水量是出厂时设计好的,因此排水量不变。
(3)它从长江口进入到东海,水的密度变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,排开水的体积减小,即船身上浮一些。
【分析】(1)根据阿基米德原理F浮力=G排=m排g计算满载时受到的浮力;
(2)根据浮沉条件分析浮力的变化,根据排水量的定义判断它的变化;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析排开水的体积变化即可。
15.【答案】=;<;0.7×103
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)根据图片可知,密度计始终漂浮在液面上,则它受到的浮力始终等于重力,因此浮力不变,即F甲=F乙;
(2)根据图片可知,排开液体的体积V甲>V乙,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度ρ甲<ρ乙。液面相平,根据p=ρ液gh可知,液体对容器底部受到的压强p甲(3)密度计受到的浮力不变,
即F甲=F乙;
ρ液gV排=ρ水gV排;
ρ液V排=ρ水V排;
ρ液Sh浸=ρ水Sh浸';
ρ液h浸=ρ水h浸';
ρ液×(20cm-10cm)=103kg/m3×(20cm-13cm);
解得:ρ液= 0.7×103 kg/m3。
【分析】(1)根据漂浮条件比较密度计受到浮力的大小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小,根据p=ρ液gh分析容器底部受到水的压强变化。
(2)根据浮力不变,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排列式计算即可。
16.【答案】0.6×103;
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)木块B在水中处于漂浮,静止后木块B露出水面的体积与浸在水中的体积之比为2:3;则:V排:VB=3:5;
木块受到的浮力:FB=GB,
即:ρ水VB排g=ρBVBg;
ρ水VB排=ρBVB;
103kg/m3×3=ρB×5;
解得:ρB=0.6×103kg/m3;
(2)将金属块A浸没在水中受到的浮力:FA=GA-F1=ρ水VAg,
则:GA=F1+ρ水VAg ①
将木块B放入水中,木块漂浮,木块受到的浮力:
FB=GB=mBg=ρBVBg=ρ水VBg ②
把金属块A放在木块B上,把AB当做一个整体分析,
FB′+F2=ρ水V排′g+F2=ρ水VBg+F2=GA+GB ③
①②③结合得出:
ρ水VBg+F2=ρ水VAg+F1+ρ水VBg,
即:ρ水VBg=ρ水VAg+F1-F2,
已知:VA:VB=9:10,
所以;
解得:。
【分析】(1)木块B漂浮在水面上时,根据漂浮条件F浮力=G,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排列式计算出B的密度。
(2)分别对甲、乙和丙中的物体进行受力分析,根据平衡力的知识列出平衡关系式,再将阿基米德原理、题目中给出的条件分别代入得到对应的方程,最后联立计算A的体积。
17.【答案】先变大后变小;>
【知识点】动能大小的比较;势能大小的比较
【解析】【解答】小球从A运动到O的过程中,受到水平向右的弹力、水平向左的摩擦力;开始一段时间内,弹力大于摩擦力,小球做加速运动,其速度不断增大,动能增大;当小球受到的弹力等于摩擦力时,小球的速度最大,动能最大;继续向右运动,弹簧的形变量减小,弹力减小,弹力小于摩擦力,小球做减速运动,动能变小,所以,小球从A点到O点的过程中动能先变大后变小。
把弹簧和小球看做一个整体,小球在A点时速度为0、高度为0,则小球的动能、重力势能和机械能均为0,此时弹簧由于被压缩而具有较大弹性势能;小球在整个运动过程中,需要克服摩擦做功,所以整体的机械能会转化为内能;小球最远运动到B点,此时小球的速度为0、高度为0,则小球的动能、重力势能和机械能均为0,但弹簧被拉长而具有一定的弹性势能;根据能量守恒定律可知,在A点时弹簧的弹性势能大于在B点时弹簧的弹性势能,所以在A点时弹簧的形变量较大,故可知AO大于OB。
【分析】小球从A点到O点的过程中速度先变大后变小,动能先变大后变小;在A点时弹簧的弹性势能大于在B点时弹簧的弹性势能,所以在A点时弹簧的形变量较大。
18.【答案】20;100;10
【知识点】功率的计算;定滑轮及其工作特点;功的计算及应用
【解析】【解答】解:因为滑轮组、绳重和摩擦均不计,所以:
物体A使用的是定滑轮滑轮,不省力,拉力F1=20N;
物体A使用的是定滑轮,不省力,拉力F1=G=20N,
拉力所做的功W=F1s=20N×5m=100J,
拉力的功率P= = =10W.
故答案为:20;100;10.
【分析】在不考虑动滑轮重、绳重和摩擦的条件下,使用定滑轮时不省力,即F=G物,使用动滑轮可以省一半力,即F= G物;
不计滑轮重及摩擦,拉力F等于物体的重力G,根据W=Fs计算拉力所做的功;根据P= 计算拉力的功率.
19.【答案】解:如图所示:
【知识点】力的三要素及力的示意图;力与运动的关系;时间速度路程的图像分析
【解析】【解答】解:如图乙所示,木箱在2s时所受的推力为150N;
由v-t图象可知,在3~5s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的滑动摩擦力和推力是一对平衡力,则滑动摩擦力为100N;在1~3s内物体做加速直线运动,滑动摩擦力只与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关,则滑动摩擦力仍然为100N,即在2s时的摩擦力为100N。
过O点分别沿水平向右和水平向左的方向画出推力和摩擦力的示意图,并标明其符号和大小,如图所示:
【分析】从两个图像分析运动状态、速度大小、推力大小,利用你的示意图画出即可.
20.【答案】
【知识点】力的三要素及力的示意图
【解析】【解答】运动员受到的重力竖直向下,它受到的摩擦力沿斜面向上,二者都作用在运动员的重心上,如下图所示:
【分析】根据图片确定力的大小、方向和作用点,然后沿力的方向画一条带箭头的线段即可。
21.【答案】解:如图所示:
【知识点】杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】根据杠杆平衡条件可知,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越长,动力越小,因此当以AC为动力臂时,动力臂最长,所需动力最小,过A点作垂直于AC的力,方向向上,即为所需动力F,如图所示:
【分析】要使杠杆上的力最小,要求力臂最长。以支点到杠杆端点的连线为力臂时,力臂最长。根据阻力阻碍杠杆转动,动力使杠杆转动来确定阻力的方向和动力的方向。
22.【答案】(1)D;C
(2)用滚动代替滑动,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响;增大压力
(3)静止
(4)F1=F2
【知识点】弹簧测力计及其使用;增大或减小摩擦的方法;探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)A、B两木块都保持静止,对A、B物体进行受力分析可知,A受到D弹簧测力计的拉力和B对A的静摩擦力,它们是一对平衡力、大小相等;B受到C弹簧测力计的拉力和A对B的静摩擦力,它们是一对平衡力,大小相等;(2)用滚动代替滑动可以减小摩擦力,减小桌面对B的摩擦力对实验造成的影响;在A 上放钩码的目的是增大压力;(3)使A、B保持相对静止,弹簧测力计的示数等于静摩擦力的大小;(4)两个弹簧测力计的示数F1=F2,说明一对相互作用的静摩擦力大小相等.
【分析】(1)对物体进行受力分析,可知静摩擦力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,静摩擦力的大小等于弹簧测力计的拉力;(2)减小摩擦力的方法:减小压力,减小接触面的粗糙程度,使接触面脱离,用滚动代替滑动;(3)A、B保持相对静止时,弹簧测力计测出静摩擦力的大小;(4)根据测量静摩擦力的方法可知,若两个弹簧测力计的示数相等,则一对相互作用的静摩擦力大小也相等.
23.【答案】(1)丁、甲、乙、丙
(2)F1-F2;F1-F2=F3-F4
(3)把石块部分浸入水中进行实验
(4)ρ水
(5)能
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)根据图片可知,实验的步骤为:
丁.用测力计测出空桶的重力;
甲.用测力计测出石块的重力;
乙.将石块浸没水中,排开的水用小桶收集,记下此时测力计的示数;
丙.用测力计测出桶和排出水的总重力。
则合理的实验顺序为: 丁、甲、乙、丙 。
(2)根据图片可知,石块浸没在水中受到的浮力:F浮力=G-F拉=F1-F2;
石块排开水的重力:G排=G总-G桶=F3-F4;
根据阿基米德原理F浮=G排得到:F1-F2=F3-F4;
(3)题目中已经完成了浸没水中的实验,则为了得到更普遍的结论,操作为:把石块部分浸入水中进行实验。
(4)石块的体积等于排开水的体积,即:;
石块的重力G=F1;
那么石块的密度:。
(5)另一实验小组在步骤乙的操作中,只将石块的一部分浸在水中,此时它受到的浮力偏小,排出水的重力也偏小,但是二者始终相等,因此能得到相同的结论。
【分析】(1)根据探究阿基米德原理实验的过程分析解答;
(2)根据F浮力=G-F拉计算浮力,根据G排=G总-G桶计算物体排开水的重力,根据阿基米德原理F浮=G排确定它们之间的关系。
(3)为了保证实验结论的普遍性,可以将石块浸在水中和浸没在水中多次进行实验;
(4)根据浮力,利用阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排计算石块的体积,根据密度公式计算石块的密度。
(5)根据探究阿基米德原理的实验方法判断。
24.【答案】(1)100J
(2)40m
(3)3.33
【知识点】动能和势能的大小变化
【解析】【解答】(1)将地面的重力势能看作零,
则从地面踢出时足球具有的动能EK1=120J,具有的重力势能EP1=0J,
足球踢出后能达到的最大高度是5m,具有的重力势能EP2=mgh=0.4kg×10N/kg×5m=20J,
因不计空气阻力时足球的机械能守恒,
所以E1=E2,即:EK1+EP1=EK2+EP2,
120J+0J=EK2+20J;
解得:EK2=100J
则足球在最高点时具有的动能为100J;
(2)根据公式x= 得到:
当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,
足球的射程;
(3)若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,
则水平方向的速度vx=v′cos45°=
因足球在空中飞行时,水平速度保持不变,
所以,当足球的速度与水平方向夹角为30°角时,足球的速度,
因不计空气阻力时足球的机械能守恒,
所以,有EK1′+EP1′=EK2′+EP2′,即;
;
,
解得:h′≈3.33m。
【分析】(1)当只有重力做功或弹簧的弹力做功时,物体的机械能守恒。将地面上物体的重力势能看作零,据此可知足球具有的重力势能,足球踢出后能达到的最大高度是5m,根据EP=mgh求出此时足球具有的重力势能,不计空气阻力时足球的机械能守恒,据此得出等式即可求出足球在最高点时具有的动能;
(2)当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角踢出,根据射程公式求出足球的射程;
(3)若足球在地面以10m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出,根据三角函数关系求出水平方向的速度,根据“足球在空中飞行时,水平速度保持不变”可知当足球的速度与水平方向夹角为30°角时水平方向的速度,再根据三角函数关系求出此时小球的速度,不计空气阻力时足球的机械能守恒,据此结合动能和重力势能的表达式得出等式即可求出此时足球距地面的高度。
25.【答案】(1)木块在水平面上被撞击的距
(2)B
(3)速度
(4)大于;小球在运动过程中要克服摩擦力做功,机械能转化为内能
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】(1)实验中是通过比较木块在水平面上被撞击的距离来比较动能大小。
(2)根据W=fs可知,木块移动的距离越大,则克服阻力做功越大,那么小球的动能越大,因此本实验研究的动能是指小球在斜面上时的动能,故选B。
(3)根据图片可知,A、B两图中小球的质量相同,在斜面上的高度不同,即速度不同,则两图是为了研究动能大小与速度的关系。
(4)小球从同一斜面上同一高度滑下时,小球到达斜面底端时的动能相同。由于水平面上有阻力,因此小球在水平面上滚动时会有机械能转化为内能,即推动木块的距离减小,则:s1>s2,理由是:小球在运动过程中要克服摩擦力做功,机械能转化为内能。
【分析】(1)小球撞击水平面上的木块,木块在水平面上移动时克服阻力做功。根据W=fs可知,木块移动的距离越大,则克服阻力做功越大,那么小球的动能越大。
(2)根据前面的分析解答;
(3)根据图片确定A、B中哪个因素不同即可;
(4)比较小球撞击木块时的动能大小即可。
26.【答案】(1)解:正方体甲对地面的压力:F甲=G,
受力面积:S甲=A2=(3h)2=9h2,
则正方体甲对地面的压强:p甲= = ;
答:正方体甲对地面的压强为
(2)解:正方体甲的体积:V甲=A3=(3h)3=27h3,正方体乙的体积:V甲=B3=(2h)3=8h3,
实心均匀正方体甲、乙的重力均为G,根据G=mg可知质量均为m,
则正方体甲、乙的密度之比: = = = =8:27
答:正方体甲、乙的密度之比为8:27
(3)解:若沿水平方向将甲、乙截去相同的厚度Δh后,它们剩余部分对地面的压强p甲′和p乙′相等,
因为p= = = = = =ρgh,
所以ρ甲g(3h-Δh)=ρ乙g(2h-Δh),
解得,Δh= h。
答:截去的厚度为 h。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)首先根据 F甲=G 计算甲对地面的压力,再根据 S甲=A2 计算甲的受力面积,最后根据 计算甲对地面的压强。
(2)首先根据正方体的体积公式V=L3分别计算出甲和乙的体积,再根据G=mg计算出二者的质量,最后根据计算二者的密度之比。
(3)密度均匀,上下粗细一致的柱体,对地面的压强: 。据此根据剩余部分压强相等为等量条件列方程计算即可。
27.【答案】解:根据杠杆平衡条件可知:将金属块甲和小石块乙用细绳分别悬挂在杠杆A和D端,用细线做好的绳套系住杠杆某处后,移动绳套到O点时,杠杆恰好在水平位置平衡。则根据杠杆平衡条件可得:m甲g OA=m乙g OD,即:m甲 OA=m乙 OD
将小石块乙完全浸没在水中,且不与塑料容器相接触,金属块甲移至B点,杠杆再次在水平位置平衡。则OB=OA-AB=20Cm-8Cm=12Cm,则根据杠杆平衡条件可得:
m甲g OB=(m乙-m排水)g OD。即:m甲 OB=(m乙-m排水) OD
由 可得, = . = = 整理可得:m乙=2.5m排水,
由ρ= 得,m=ρV,代入公式,ρ石 V乙=2.5ρ水 V排水,
由于小石块乙是完全浸没在水中,则:V排水=V乙,所以,ρ石=2.5ρ水=2.5×1.0×103kg/m3=2.5×103kg/m3。
答:小石块的密度为2.5×103kg/m3。
【知识点】阿基米德原理;杠杆的平衡条件
【解析】【分析】当金属块甲没有浸在水中时,作用在A端的拉力等于它的重力,力臂为OA;作用在D点的拉力等于小石块乙的重力,力臂为OD,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列出方程;
当金属块甲浸没在水中时,作用在A点的拉力等于金属块的重力与受到浮力的差,此时力臂为OB,而右端力和力臂不变,再次根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2列出方程;
两个方程联立,结合密度公式G=mg=ρgV和阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排计算即可。
28.【答案】(1)解:不计绳重和摩擦,由图可知,承担物体绳子的段数n=2,绳子自由端移动的距离为s=nh=2×1m=2m
由W=Fs可知,拉力的大小为
由得,动滑轮的重为
答:动滑轮重为100N;
(2)解:因为人重500N,所以提供绳子自由端的最大拉力F=500N;由F′=500N得出最大物重G= nF-G动=2×500N-100N=900N
所以最大机械效率
答:滑轮组的最大机械效率为90%。
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【分析】(1)根据公式W=Fs,求出拉力,再根据,求出动滑轮重;
(2)先根据G= nF-G动,求出物重,再根据,求出滑轮组的最大机械效率。