2023年初二物理力学综合题(有解析)
2023年初二物理力学综合题
第8章 运动和力
1.电动平衡车是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保产物。如图所示,当人驾驶平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.平衡车处于非平衡状态 B.人对平衡车的压力和地面对平衡车的支持力是一对相互作用力
C.平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力
D.人所受的重力与平衡车对人的支持力是一对平衡力
2.在水平路上前进的小车,顶棚上用细线悬挂一个小球(如图所示),则该小车现在可能处于什么运动状态( )
A.向右运动,正在刹车 B.向左运动,正在加速
C.向左运动,正在匀速 D.向左运动,正在减速
3.如图所示,物块A、B叠放在固定的斜面C上,若A、B一起沿斜面匀速下滑(A、B保持相对静止),设A、B间的摩擦力为F1,BC间的摩擦力为F2,则( )
A.F1≠0,F2=0 B.F1≠0,F2≠0 C.F1=0,F2=0 D.F1=0,F2≠0
4.如图所示,用大小为F的力将一个长方体物块压在竖直墙面上保持静止,物块受到的摩擦力为f1,减小压力,使物块沿竖直墙面匀速下滑,物块受到的摩擦力为f2,关于f1和f2的大小和方向说法正确的是( )
A.f1>f2 两个摩擦力都竖直向上 B.f1=f2 f1竖直向下,f2竖直向上
C.f1>f2 f1竖直向下,f2竖直向上 D.f1=f2 两个摩擦力都竖直向上
(多选)5.水平推力F作用在物体A上,A、B一起向右匀速运动。下列说法正确的是( )
A.物体A受到推力大于B对A的摩擦力 B.A对B的摩擦力大小等于B对地面的摩擦力大小
C.物体A对B的压力与地面对B的支持力是一对平衡力 D.B受到地面的摩擦力的大小等于F
6.A、B、C叠放在一起,在水平力FA=FB=10N的作用下以相同的速度v沿水平方向向左匀速滑动,如图所示。那么此时物体A受到的摩擦力方向为 ,作用于C的摩擦力大小为 N。
7.在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小明做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面做 运动,根据 原理,可知滑动摩擦力的大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)拉力的大小。
(2)比较甲图1、2两次实验,得出结论: 。
(3)刚开始小明做甲图第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力为 N。
(4)甲图第2次实验中,若增大弹簧测力计的拉力,此时木块A所受滑动摩擦力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),木块上面的砝码 (“受”或“不受”)摩擦力。
第九章 压强
8.用吸管“吸”饮料,与此现象的物理原理相同的是( )
A.与头发摩擦过的气球能“吸”起纸屑 B.拔火罐时罐子“吸”在皮肤上
C.削平的铅柱挤压后会“吸”在一起 D.刚从冰箱里拿出的冰棒会“吸”住舌头
9.如图所示,甲、乙两实心均匀正方体分别放置在同一水平桌面上,它们对桌面的压强相等,现分别在两个正方体的上部沿水平方向切去一部分,以下判断正确的是( )
A.若剩余的高度相等,则甲被切去的质量一定多 B.若剩余的质量相等,则甲被切去的厚度可能多
C.若切去的高度相等,则甲被切去的质量可能多 D.若切去的质量相等,则甲被切去的厚度一定多
10.如图所示,实心均匀正方体乙边长为4cm,放置在水平面上,实心均匀正方体甲边长为2cm,放置在乙的正上方,若沿水平方向切去正方体甲的一半厚度,使正方体甲剩余部分对乙的压强等于正方体乙对水平面的压强,则原来正方体甲、乙的密度之比ρ甲:ρ乙= 。
11.一个底部为正方形,底面积为2×10﹣2m2的薄壁柱形容器放在水平桌面中央,容器高为0.12m,内盛有0.1m深的水,如图所示,另有一质量为2.5kg,体积为1×10﹣3m3的实心正方体A,则图中水对容器底部的压强为 ;将实心正方体A放入容器中后,容器对桌面的压强的变化量为 (g取10N/kg)。
12.如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100cm2容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9m2,则容器底对桌面的压强为 Pa,水对容器底的压力为 N.(g取10N/kg)
13.小明同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)如图所示,水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞 时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值表达式为p= 。
(2)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值 (偏大/偏小/不变)。
(3)由于注射器活塞与筒壁间摩擦带来的影响,导致测得的大气压值误差较大,为了消除这一因素的影响,请设计实验并写出修正后大气压的值表达式 。
14.我校每年都要举行足球比赛,一次比赛中小明同学踢出的任意球绕过人墙,进入球门,这类球俗称香蕉球。假设足球的轨迹如图所示。你认为足球飞行过程中左侧还是右侧相对空气的速度大?
第十章 浮力
15.如图所示,三个完全相同的烧杯,分别装有体积相同的甲、乙、丙三种液体,将烧杯放在同一个水槽中静止时,下列说法正确的是( )
A.三个烧杯所受浮力相等 B.乙液体的密度最大
C.水对丙液体所在烧杯下表面的压力最大 D.甲液体对烧杯底部压强最大
16.底面积为100cm2的烧杯中装有适量水。当金属块浸没在水中静止时,如图甲所示,弹簧测力计的示数F1=3.4N,水对杯底的压强为p1;当金属块总体积的露出水面静止时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为F2,水对杯底的压强为p2;若p1、p2之差为50Pa,g取10N/kg,则( )
A.金属块的体积V金是2×10﹣3m3 B.弹簧测力计的示数F2是5.4N
C.金属块的密度是2.7×103kg/m3 D.金属块受到的重力是6.8N
17.如图所示,金属块A通过轻绳系于木块C的下方,静止在水中;金属块B平放在木块D的上表面,静止在水面上。已知长方体木块C和D密度、体积、形状均完全相同,密度是水密度的一半,它们的上表面均正好与水面相平;金属块A和B的体积、形状完全相同,它们各自的体积是单个木块体积的一半,则A、B的密度之比为( )
A.3:1 B.2:1 C.6:1 D.4:1
18.如图所示,体积为1×10﹣3m3,材料相同的两个金属球,分别连接在弹簧的一端,弹簧的另一端固定在容器的底部。第一个装置内是水,弹簧对球向上的弹力为69N,第二个装置内是某种液体,弹簧对球向上弹力为71N,则该种液体的密度为 kg/m3.(g取10N/kg)
19.如图甲所示,水平面上有一个薄壁圆柱形容器,容器中装有一定质量的水,现将一质量m的物块放入容器中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中的体积为物块体积的,则木块的密度为 ;如图乙用力缓慢向下压物块直至使物块恰好浸没在水中,此时力F的大小为 。(已知水的密度为ρ水)
20.如图甲所示,弹簧测力计一端固定,另一端挂一正方体合金块浸没在装有水的圆柱形容器中,容器底部有一个由阀门控制的出水口。打开阀门缓慢放水,此过程中合金块始终不与容器底部接触。弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示。若弹簧测力计的拉力每改变1N,弹簧长度就对应改变1cm,容器底面积是500cm2,开始时物体上表面距液面6cm。当合金块只有一半浸在水中时,弹簧测力计的示数为 N;从开始放水到打开阀门20s时,放出水的质量是 kg。
21.如图甲所示,一个不计外壁厚度且足够高的柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2、高为12cm均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根细绳连在一起。现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示,此时容器中水的深度为9cm。已知细绳长度为L=8cm,求:
(1)当木块A对容器底部的压力刚好为0时,A受到的浮力为多少N。
(2)木块A的密度为多少kg/m3。
(3)若继续缓慢向容器中加水,当容器中的水的总质量为4.5kg时,停止加水,如图丙所示。此时将与A相连的细绳剪断,求细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化量位多少Pa。(整个过程中无水溢出)
(4)将绳子换为原长为10cm的轻质弹簧(不计弹簧的体积),从容器中没有水到加水至A刚好浸没,容器对桌面的压强增大多少Pa?(在一定范围内,弹簧受到的拉力每增大1N,弹簧的长度就伸长1cm)
第十一章 功和机械能
22.下列四幅图片所描述的情景中,人对物体不做功的是( )
A.手托鸡蛋上升 B.搬而未动
C.人拉车前进 D.人将油桶推到仓库中
23.《民法典》将“高空抛物”视为违法行为,高空抛物危害极大。高空抛落的重物在下落过程中,下列说法正确的是( )
A.速度不变 B.动能增大 C.势能增大 D.机械能增大
24.如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上,小球由A点以速度v沿轨道滚下,经过右侧等高点B后到达最高点C.下列分析不正确的是( )
A.小球在A、B、C三点的速度大小关系是vc<vB<vA
B.小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功
C.小球在A、B两点具有的重力势能相同 D.整个过程只有重力对小球做功
(多选)25.图甲所示的铁块重力为4N,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,在拉力F的作用下竖直向上运动。当拉力6N时,速度v与时间t的关系图象如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.铁块受到三个力的作用 B.铁块受到的摩擦力大小为2N,方向竖直向下
C.重力的功率为0.8W D.4s内拉力F做功是7.2J
26.2022年12月31日,宜宾智轨开始载客试运营,开通了智轨T2线路,全长约18km,若电车某次跑完全程需要40min,则电车的平均速度为 km/h,智轨采用了能量回收系统,例如电车下坡时,为了保持匀速运动,会带动发电机发电进行“刹车”,即将 能转化为电能供电车使用,更加节能环保。
27.暴雨天,在山体滑坡的地方,极易发生泥石流,原因之一是,在雨水的作用下,滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的 减小了,泥石流在向下游流动的过程中,重力势能转化为动能。与相同流速的水流相比,由于相同体积泥石流的质量较大,故具有的 能较大,其造成的破坏和损失更大,因此,暴雨天,尤其在山体滑坡的地方,要加强防范泥石流灾害。
28.已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh,动能表达式为Ek=mv2;其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10N/kg。如图所示,雪道与水平冰面上B处平滑地连接,小明乘雪橇在A处由静止开始下滑,经B处后在水平冰面上滑至C处停止,已知A处离冰面高度h=9.8m,BC距离s=40m,小明与雪橇的总质量m=80kg,不计空气阻力和AB雪道上的摩擦力,求:
(1)小明与雪橇在雪道A处的机械能。
(2)小明滑到B处的速度。
(3)雪橇与水平冰面间的摩擦力大小。
第十二章 简单机械
29.如图所示的工具中,属于费力杠杆的是( )
A.托盘天平B.核桃夹子 C.羊角锤D.食品夹
30.如图所示A物体重力为20N,用滑轮组分别按甲、乙两种方法提升和水平移动物体A.物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N,F1=12N,F2=6N,A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m。则在该过程中,下列分析正确的是( )
A.两种方法中所做的总功一样 B.F1做功与F2做功快慢相等
C.甲的机械效率等于乙的机械效率 D.甲图中动滑轮的重力为4N
31.如图,小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中,在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体,改变物体M悬挂点B的位置,当杠杆在水平位置平衡时,在M悬挂点处标出相应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中,正确的是( )
A.每次倒入空桶的液体质量相同 B.密度秤的刻度不均匀
C.增大 M 的质量,秤的量程会减小 D.悬点 O 适当左移,秤的量程会增大
32.如图所示,重为500N的某人站在重为350N的木板上,木板成水平状态,整个装置在空中保持静止,每个滑轮自重为50N,不计摩擦和绳重,则人对木板的压力大小为 N。
33.如图所示,质量为3.0×103kg的卡车,以9.0×103W的功率沿与水平地面成37°角的斜坡匀速向上爬行,已知斜坡的机械效率为80%。则爬坡时牵引力F= N;卡车速度v= m/s。(其中sin37°=0.6,cos37°=0.8)
34.课题研究小组提供了一把家中的旧杆秤(秤砣遗失),杆秤的刻度大多数模糊不清,只有5kg和6kg的刻度清晰可辨。小组成员对杆秤的外形进行了测量,测量结果如图所示。已知秤杆和挂钩的总质量为1kg,则秤砣质量是 kg,杆秤重心(含挂钩)在杆秤提纽的 (选填“左”或“右”)侧,距提纽 cm。
35.如图所示,是一个工地上运建材的装置图,用滑轮组拉着重800N的小车A沿水平方向匀速运动,货车受到的摩擦力是货车重力的0.2倍。在32s内物体移动8m,拉力F做的功为1680J(滑轮的大小可以忽略不计),求:
(1)小车A受到绳子的水平拉力F1;(2)拉力F的大小;(3)滑轮组的机械效率。
参考答案与试题解析
1.电动平衡车是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保产物。如图所示,当人驾驶平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,下列说法正确的是( )
A.平衡车处于非平衡状态
B.人对平衡车的压力和地面对平衡车的支持力是一对相互作用力
C.平衡车所受的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力
D.人所受的重力与平衡车对人的支持力是一对平衡力
【解答】解:
A、平衡车在水平路面上做匀速直线运动时,平衡车处于平衡状态,故A错误;
B、人对平衡车的压力和地面对平衡车的支持力,都作用在平衡车上,所以不是一对相互作用力,故B错误;
D、平衡车和人的总重力等于地面对平衡车的支持力,则平衡车受到的重力与地面对它的支持力大小不相等,所以它们不是一对平衡力,故C错误;
D、人所受的重力与平衡车对人的支持力,二力的大小相等、方向相反、作用在同一物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力,故D正确;
故选:D。
2.在水平路上前进的小车,顶棚上用细线悬挂一个小球(如图所示),则该小车现在可能处于什么运动状态( )
A.向右运动,正在刹车 B.向左运动,正在加速
C.向左运动,正在匀速 D.向左运动,正在减速
【解答】解:
用细线悬挂的小球不摆动时,说明小车做匀速直线运动,图中小球向左摆,则可能有两种情况:
一是车向右行驶时,突然加速,则小球由于惯性仍保持原来的运动状态,会向左摆;
二是车向左行驶时,突然减速,则小球由于惯性仍保持原来的运动状态,会向左摆。
故选:D。
3.如图所示,物块A、B叠放在固定的斜面C上,若A、B一起沿斜面匀速下滑(A、B保持相对静止),设A、B间的摩擦力为F1,BC间的摩擦力为F2,则( )
A.F1≠0,F2=0 B.F1≠0,F2≠0 C.F1=0,F2=0 D.F1=0,F2≠0
【解答】解:A、B一起沿斜面匀速下滑且A、B保持相对静止,但A相对于B之间有相对运动的趋势;故A与B之间存在静摩擦力,即F1≠0;
A与B在斜面上匀速下滑,将A与B视为整体,则整体相对于C发生了相对运动,则BC之间产生了滑动摩擦力,即F2≠0;
故B正确,ACD错误;
故选:B。
4.如图所示,用大小为F的力将一个长方体物块压在竖直墙面上保持静止,物块受到的摩擦力为f1,减小压力,使物块沿竖直墙面匀速下滑,物块受到的摩擦力为f2,关于f1和f2的大小和方向说法正确的是( )
A.f1>f2 两个摩擦力都竖直向上
B.f1=f2 f1竖直向下,f2竖直向上
C.f1>f2 f1竖直向下,f2竖直向上
D.f1=f2 两个摩擦力都竖直向上
【解答】解:物块处于静止状态时,在竖直方向上受两个力,即竖直向下的重力和竖直向上的墙对木块的静摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相同,所以f1=G;
物块沿竖直墙面匀速下滑,在竖直方向上受两个力,即竖直向下的重力和竖直向上的墙对木块的滑动摩擦力,这两个力是一对平衡力,大小相同,所以f2=G;
由此可知,f1=f2,故D正确。
故选:D。
(多选)5.水平推力F作用在物体A上,A、B一起向右匀速运动。下列说法正确的是( )
A.物体A受到推力大于B对A的摩擦力
B.A对B的摩擦力大小等于B对地面的摩擦力大小
C.物体A对B的压力与地面对B的支持力是一对平衡力
D.B受到地面的摩擦力的大小等于F
【解答】解:
A.对物体A受力分析,物体A水平方向上受到B对A的摩擦力和推力F,由于物体A做匀速直线运动,所以物体A受到的推力和摩擦力为一对平衡力,所以物体A受到的推力等于B对A的摩擦力,故A错误;
B.对物体B受力分析,物体B水平方向上受到A对B的摩擦力和地面对B的摩擦力,由于物体B做匀速直线运动,所以物体B受到A对B的摩擦力和地面对B的摩擦力为一对平衡力,所以A对B的摩擦力等于地面对B的摩擦力;B对地面的摩擦力和地面对B的摩擦力为一对相互作用力,大小相等,所以A对B的摩擦力等于B对地面的摩擦力大小,故B正确;
C.对物体B受力分析,物体B竖直方向上受到A对B的压力、自身的重力和地面对B的支持力,这三个力为平衡力,故C错误;
D.把A、B看成整体,水平方向上受到地面的摩擦力和推力F,这两个力为一对平衡力,所以B受到地面的摩擦力的大小等于F,故D正确。
故选:BD。
6.A、B、C叠放在一起,在水平力FA=FB=10N的作用下以相同的速度v沿水平方向向左匀速滑动,如图所示。那么此时物体A受到的摩擦力方向为 水平向左 ,作用于C的摩擦力大小为 0 N。
【解答】解:(1)由图知,物体A受到水平向右、大小为10N的拉力,因为物体A处于匀速运动状态,所以A受平衡力,则A受到B的水平向左、大小为10N的摩擦力作用,即fA=FA=10N;
(2)由于B和A一起向左做匀速直线运动,并且B受到水平向左的拉力和A对B水平向右的摩擦力大小相等,所以C对B的摩擦力大小为零(否则B不能做匀速直线运动),根据物体间力的作用是相互的可知,B对C的摩擦力大小也为零。
故答案为:水平向左;0。
7.在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,小明做了如图甲所示的三次实验,用到了一个弹簧测力计、一个木块、一个砝码、两个材料相同但表面粗糙程度不同的长木板。实验中第1次和第2次用相同的长木板,第3次用表面更加粗糙的长木板。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面做 匀速直线 运动,根据 二力平衡 原理,可知滑动摩擦力的大小 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)拉力的大小。
(2)比较甲图1、2两次实验,得出结论: 在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大 。
(3)刚开始小明做甲图第1次实验时控制不好力度,拉力随时间变化的图像如图乙所示,木块的速度随时间变化的图像如图丙所示,则木块在第7s时的摩擦力为 3 N。
(4)甲图第2次实验中,若增大弹簧测力计的拉力,此时木块A所受滑动摩擦力 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”),木块上面的砝码 受 (“受”或“不受”)摩擦力。
【解答】解:(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面做匀速直线运动,根据二力平衡知识,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小.
(2)比较1、2两次实验,接触面粗糙程度相同,压力大小不相同,第2次实验,压力大滑动摩擦力较大,故得出结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)由图丙知,2~6s做匀速直线运动,由图乙知,受到的拉力为3N,即滑动摩擦力大小,因压力大小和接触面的粗糙程度不变,故滑动摩擦力也不变,则木块在第7s时的摩擦力为3N;
(4)丙图中,若增大弹簧测力计的拉力,因木块A对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度不变,则木块A所受滑动摩擦力大小不变;
由于此时拉力F大于木块A受到的摩擦力,所以木块A向右加速运动;此时木块A上面的砝码有相对运动的趋势,故此时砝码受摩擦力的作用。
故答案为:(1)匀速直线;等于;(2)在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;(3)3;(4)不变;受.
8.用吸管“吸”饮料,与此现象的物理原理相同的是( )
A.与头发摩擦过的气球能“吸”起纸屑
B.拔火罐时罐子“吸”在皮肤上
C.削平的铅柱挤压后会“吸”在一起
D.刚从冰箱里拿出的冰棒会“吸”住舌头
【解答】解:用吸管吸饮料的原理是:先把吸管内的空气吸走,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,此现象与大气压有关;
A、与头发摩擦过的气球会带电,能吸引轻小的纸屑,故A不符合题意;
B、拔火罐使用时,是大气压将罐紧紧地压在皮肤上,这是由于大气压强的作用引起的,故B符合题意;
C、削平的铅柱压紧后能“吸”在一起,是因为分子间有引力的作用,故C不符合题意;
D、刚从冷冻室拿出的冰棒会“吸”住舌头,是因为舌头上的水遇到比较冷的冰棍凝固为冰,属于凝固现象,故D不符合题意。
故选:B。
9.如图所示,甲、乙两实心均匀正方体分别放置在同一水平桌面上,它们对桌面的压强相等,现分别在两个正方体的上部沿水平方向切去一部分,以下判断正确的是( )
A.若剩余的高度相等,则甲被切去的质量一定多
B.若剩余的质量相等,则甲被切去的厚度可能多
C.若切去的高度相等,则甲被切去的质量可能多
D.若切去的质量相等,则甲被切去的厚度一定多
【解答】解:设正方体的棱长为L,则正方体对水平地面的压强:
p======ρgL,
因p甲=p乙,
所以,ρ甲gL甲=ρ乙gL乙,即ρ甲L甲=ρ乙L乙,
由图可知:L甲<L乙,则ρ甲>ρ乙;
A、若剩余的高度h相等,则切去部分的质量分别为:
Δm甲=ρ甲L甲2(L甲﹣h),Δm乙=ρ乙L乙2(L乙﹣h),
且ρ甲L甲=ρ乙L乙,
又因为L甲<L乙,则L甲﹣h<L乙﹣h,
所以可知被切去的质量Δm甲<Δm乙,故A错误;
B、若剩余的质量相等,则
ρ甲L甲2L甲剩余=ρ乙L乙2L乙剩余,
把ρ甲L甲=ρ乙L乙代入可得:
L甲L甲剩余=L乙L乙剩余,
把L甲<L乙代入上式可得:
L甲剩余>L乙剩余,
因甲的边长小于乙的边长,且甲剩余的厚度大于乙剩余的厚度,
所以,乙被切去的厚度多,故B错误;
C、若切去的高度Δh相等,则切去部分的质量分别为:
Δm甲=ρ甲L甲2Δh,Δm乙=ρ乙L乙2Δh,
因L甲<L乙,ρ甲L甲=ρ乙L乙,
所以,Δm甲<Δm乙,
即乙被切去的质量多,故C错误;
D、若切去的质量相等,由Δm=ρΔV=ρSΔL=ρL2ΔL可得:
ρ甲L甲2ΔL甲=ρ乙L乙2ΔL乙,
把ρ甲L甲=ρ乙L乙代入上式可得:
L甲ΔL甲=L乙ΔL乙,
把L甲<L乙代入上式可得:
ΔL甲>ΔL乙,即甲被切去的厚度一定多,故D正确;
故选:D。
10.如图所示,实心均匀正方体乙边长为4cm,放置在水平面上,实心均匀正方体甲边长为2cm,放置在乙的正上方,若沿水平方向切去正方体甲的一半厚度,使正方体甲剩余部分对乙的压强等于正方体乙对水平面的压强,则原来正方体甲、乙的密度之比ρ甲:ρ乙= 16:3 。
【解答】解:设实心均匀正方体的密度分别为ρ甲、ρ乙,
若沿水平方向切去正方体甲的一定厚度后,正方体甲剩余部分高度为h=1cm,
则正方体甲剩余部分对乙的压力为F甲′=G甲′=m甲′g=ρ甲V甲′g=ρ甲L甲2hg=ρ甲L甲2g,
所以,正方体甲剩余部分对乙的压强p甲′===ρ甲hg,
正方体乙对水平面的压力为F乙′=G乙+G甲′=m乙g+m甲′g=ρ乙V乙g+ρ甲V甲′g=ρ乙L乙3g+ρ甲L甲2hg,
所以,正方体乙对水平面的压强p乙′===ρ乙L乙g+ρ甲g,
由题意可知:p甲′=p乙′,
则:ρ甲hg=ρ乙L乙g+ρ甲g,
即:ρ甲h(1﹣)=ρ乙L乙,
所以,ρ甲h(L乙2﹣L甲2)=ρ乙L乙3,
16:3由于甲、乙的边长分别为L甲=2cm,L乙=4cm,h=1cm,则==。
故答案为:16:3
11.一个底部为正方形,底面积为2×10﹣2m2的薄壁柱形容器放在水平桌面中央,容器高为0.12m,内盛有0.1m深的水,如图所示,另有一质量为2.5kg,体积为1×10﹣3m3的实心正方体A,则图中水对容器底部的压强为 1000Pa ;将实心正方体A放入容器中后,容器对桌面的压强的变化量为 950Pa (g取10N/kg)。
【解答】解:
水对容器底的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
正方体A的密度ρA===2.5×103kg/m3;
物体A的密度大于水的密度,将实心正方体A浸没在图(a)的水中后下沉,则V排=V=1×10﹣3m3,
则水面上升的高度:Δh===0.05m,
由于容器的高度为0.12m,已装0.1m深的水,水溢出,
溢出水的高度h溢出=0.1m+0.05m﹣0.12m=0.03m,
溢出水的质量m溢=ρV溢=1.0×103kg/m3×0.03m×2×10﹣2m2=0.6kg,
所以,ΔF=GA﹣G溢=mAg﹣m溢g=(mA﹣m溢)g=(2.5kg﹣0.6kg)×10N/kg=19N;
容器对地面压强的变化量:Δp===950Pa。
故答案为:1000Pa;950Pa。
12.如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100cm2容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9m2,则容器底对桌面的压强为 6000 Pa,水对容器底的压力为 100 N.(g取10N/kg)
【解答】解:(1)容器底对桌面的压力:
F容=G总=(m容+m水)g=(1kg+5kg)×10N/kg=60N,
容器底对桌面的压强:
p容===6000Pa;
(2)由图可知,容器内水的深度:
h=100cm=1m,
水对容器底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa;
水对容器底的压力:
F=pS=1×104Pa×100×10﹣4m2=100N。
故答案为:6000;100。
13.小明同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)如图所示,水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器的活塞 开始滑动 时,记下弹簧测力计的示数F,用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L,则大气压的值表达式为p= 。
(2)实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值 偏小 (偏大/偏小/不变)。
(3)由于注射器活塞与筒壁间摩擦带来的影响,导致测得的大气压值误差较大,为了消除这一因素的影响,请设计实验并写出修正后大气压的值表达式 将活塞推至注射器顶端时,拔掉橡皮帽,匀速拉动活塞,则测力计示数即为摩擦力大小f,p= 。
【解答】解:
(1)当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,因此需要记录此时的示数F;注射器是一个圆柱体形状,因此,应量出其刻度部分的长度,再读出有刻度部分的容积V,得出活塞的面积S=,将测量结果代入压强公式得:p===;
(2)注射器内空气没有排干净或橡皮帽漏气,则测得的大气压值都偏小;
(3)将密封的注射器筒的橡皮帽去掉,然后根据针筒活塞匀速拉动,此时活塞受力平衡,则测力计的示数等于摩擦力大小为f,则压力为F﹣f,大气压p===。
故答案为:(1)开始滑动;; (2)偏小;(3)将活塞推至注射器顶端时,拔掉橡皮帽,匀速拉动活塞,则测力计示数即为摩擦力大小f,p=。
14.我校每年都要举行足球比赛,一次比赛中小明同学踢出的任意球绕过人墙,进入球门,这类球俗称香蕉球。假设足球的轨迹如图所示。你认为足球飞行过程中左侧还是右侧相对空气的速度大?
【解答】答:由图可知,足球在运动过程中,逐渐向右侧偏移,说明右侧的压强小,根据流体压强与流速的关系可知,右侧相对空气的速度大。
15.如图所示,三个完全相同的烧杯,分别装有体积相同的甲、乙、丙三种液体,将烧杯放在同一个水槽中静止时,下列说法正确的是( )
A.三个烧杯所受浮力相等
B.乙液体的密度最大
C.水对丙液体所在烧杯下表面的压力最大
D.甲液体对烧杯底部压强最大
【解答】解:
A、由图可知:V甲排<V丙排<V乙排;由F浮=ρgV排可知:烧杯所受的浮力:F乙>F丙>F甲,故A错误;
B、由图可知,三个烧杯都漂浮在水面上,根据F浮=G物可知:烧杯与液体的总重力:G乙>G丙>G甲,由于烧杯相同,所以三种液体的重力关系:G乙液>G丙液>G甲液,
由G=mg可知,液体的质量关系:m乙液>m丙液>m甲液,
由于三种液体的体积相同,由ρ=可得,ρ乙液>ρ丙液>ρ甲液,故B正确;
C、浮力等于液体对浸在其中的物体向上、向下的压力差,由于烧杯上表面没有受到水向下的压力,所以水对烧杯下表面的压力等于浮力,所以乙烧杯所受浮力最大,水对乙液体所在烧杯下表面的压力最大,故C错误;
D、由B可得G乙液>G丙液>G甲液,对烧杯的压力F乙最大,烧杯的底面积S相等,由p=可得乙液体对烧杯底部压强最大,故D错误。
故选:B。
16.底面积为100cm2的烧杯中装有适量水。当金属块浸没在水中静止时,如图甲所示,弹簧测力计的示数F1=3.4N,水对杯底的压强为p1;当金属块总体积的露出水面静止时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为F2,水对杯底的压强为p2;若p1、p2之差为50Pa,g取10N/kg,则( )
A.金属块的体积V金是2×10﹣3m3
B.弹簧测力计的示数F2是5.4N
C.金属块的密度是2.7×103kg/m3
D.金属块受到的重力是6.8N
【解答】解:(1)∵p=ρgh,
∴水面降低的高度:
Δh===5×10﹣3m,
金属块体积排开水的体积:
V水=SΔh=100×10﹣4m2×5×10﹣3m=5×10﹣5m3,
∵V水=,
∴V金=4×5×10﹣5m3=2×10﹣4m3,故A不正确;
(2)在图甲和图乙中,金属块受力如图1和2所示:
由于两次金属块都处于平衡状态,则有:
F1+F浮=G,F2+F浮′=G;
图甲中金属块受到的浮力为:
F浮=ρ水gV物=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
∴金属受到的重力为G=3.4N+2N=5.4N,故D不正确;
图乙中物体受到的浮力为:
F浮′=F浮=1.5N,
∴F2=5.4N﹣1.5N=3.9N,故B不正确;
(3)金属的密度为:
ρ====2.7×103kg/m3,故C正确。
故选:C。
17.如图所示,金属块A通过轻绳系于木块C的下方,静止在水中;金属块B平放在木块D的上表面,静止在水面上。已知长方体木块C和D密度、体积、形状均完全相同,密度是水密度的一半,它们的上表面均正好与水面相平;金属块A和B的体积、形状完全相同,它们各自的体积是单个木块体积的一半,则A、B的密度之比为( )
A.3:1 B.2:1 C.6:1 D.4:1
【解答】解:根据题意可知:设木块C和D的体积为V,则木块密度ρ木=ρ水,金属块A和B的体积VA=VB=V;
当金属块A通过轻绳系于木块C的下方,静止在水中;由于金属块A和木块C全部浸没水中,
则:GC+GA=F浮1,
即:ρ木gV+ρAgVA=ρ水g(V+VA),
所以,ρ水gV+ρAg×V=ρ水g(V+V),
整理得:ρA=2ρ水;
金属块B平放在木块D的上表面,静止在水中;由于木块D全部浸没水中,
则:GD+GB=F浮2,
即:ρ木gV+ρBgVD=ρ水gV,
所以,ρ水gV+ρBg×V=ρ水gV,
整理得:ρB=ρ水;
所以,ρA:ρB=2ρ水:ρ水=2:1。
故选:B。
18.如图所示,体积为1×10﹣3m3,材料相同的两个金属球,分别连接在弹簧的一端,弹簧的另一端固定在容器的底部。第一个装置内是水,弹簧对球向上的弹力为69N,第二个装置内是某种液体,弹簧对球向上弹力为71N,则该种液体的密度为 0.8×103 kg/m3.(g取10N/kg)
【解答】解:小球受到重力、弹力以及浮力作用,而弹力大小等于重力与浮力的差;
在水中时,小球的重力G=F浮水+F弹水=ρ水gV排+F弹水=1000kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3+69N=79N,
在某种液体中,小球所受的浮力F浮液=G﹣F弹液=79N﹣71N=8N,
所以液体的密度ρ===0.8×103kg/m3。
故答案为:0.8×103。
19.如图甲所示,水平面上有一个薄壁圆柱形容器,容器中装有一定质量的水,现将一质量m的物块放入容器中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中的体积为物块体积的,则木块的密度为 ρ水 ;如图乙用力缓慢向下压物块直至使物块恰好浸没在水中,此时力F的大小为 mg 。(已知水的密度为ρ水)
【解答】解:(1)如图甲中物块漂浮在水面上,物体受到的浮力和自身的重力相等,所以物体的重力G木=F浮=ρ水gV排=ρ水g×V,则ρ木gV=ρ水g×V,所以,ρ木=ρ水;
(2)由图乙可知,物体浸没,则物体受到的浮力F浮′=ρ水gV=ρ木gV=G木=mg,
此时物体处于静止状态,受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、压力F处于平衡状态,
则图乙位置时力F=F浮′﹣G木=mg﹣mg=mg。
故答案为:ρ水;mg。
20.如图甲所示,弹簧测力计一端固定,另一端挂一正方体合金块浸没在装有水的圆柱形容器中,容器底部有一个由阀门控制的出水口。打开阀门缓慢放水,此过程中合金块始终不与容器底部接触。弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示。若弹簧测力计的拉力每改变1N,弹簧长度就对应改变1cm,容器底面积是500cm2,开始时物体上表面距液面6cm。当合金块只有一半浸在水中时,弹簧测力计的示数为 11 N;从开始放水到打开阀门20s时,放出水的质量是 12 kg。
【解答】解:(1)前5s弹簧测力计的示数F示=6N,
20s后弹簧测力计的示数不变,合金块已经离开水面,可见合金块重力G=16N,
合金块浸没水中受到的浮力:
F浮=G﹣F示=16N﹣6N=10N,
当合金块只有一半浸在水中时,受到的浮力F浮1=F浮=×10N=5N,
此时弹簧测力计的示数F示1=G﹣F浮1=16N﹣5N=11N;
(2)前5s内合金块浸没水中,流出水的体积:
V1=500cm2×6cm=3000cm3,
由ρ=,可得,前5s内流出水的质量:
m1=ρV1=1g/cm3×3000cm3=3000g=3kg;
前5s弹簧测力计的示数F示=6N,
20s后弹簧测力计的示数不变,合金块已经离开水面,可见合金块重力G=16N,
已经求得合金块浸没水中受到的浮力:F浮=10N,
因为F浮=ρ水V排g,合金块浸没水中,所以合金块的体积:
V合金块=V排===0.001m3,
所以合金块的体积:V合金块=V=0.001m3,
因为合金块为正方体,
所以合金块的边长为a===0.1m=10cm,
因为合金块浸没水中受到的浮力为10N,
所以合金块从上表面露出水面到全露出,弹簧测力计减小的示数为10N,
由题知,弹簧测力计的拉力每改变1N,弹簧长度就对应改变1cm,则弹簧伸长了10cm,
水面下降的高度:
h=10cm+10cm=20cm,
流出水的体积:
V2=500cm2×h﹣V合金块=500cm2×20cm﹣1000cm3=9000cm3,
该过程流出水的质量:
m2=ρV2=1g/cm3×9000cm3=9000g=9kg;
总共流出水的质量:
m=m1+m2=3kg+9kg=12kg。
故答案为:11;12。
21.如图甲所示,一个不计外壁厚度且足够高的柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2、高为12cm均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根细绳连在一起。现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示,此时容器中水的深度为9cm。已知细绳长度为L=8cm,求:
(1)当木块A对容器底部的压力刚好为0时,A受到的浮力为多少N。
(2)木块A的密度为多少kg/m3。
(3)若继续缓慢向容器中加水,当容器中的水的总质量为4.5kg时,停止加水,如图丙所示。此时将与A相连的细绳剪断,求细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化量位多少Pa。(整个过程中无水溢出)
(4)将绳子换为原长为10cm的轻质弹簧(不计弹簧的体积),从容器中没有水到加水至A刚好浸没,容器对桌面的压强增大多少Pa?(在一定范围内,弹簧受到的拉力每增大1N,弹簧的长度就伸长1cm)
【解答】解:(1)已知木块A的底面积S木=100cm2,
由乙图可知:当木块A对容器底部的压力刚好为0,水的深度为h水=9cm;
则木块A排开水的体积:
V排=S木h水=100cm2×9cm=900m3=9×10﹣4m3,
木块受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×9×10﹣4m3×10N/kg=9N;
(2)木块A的体积:V木=S木h木=100cm2×12cm=1200cm3=1.2×10﹣3m3,
由于木块A对容器底部的压力刚好为0,木块A处于漂浮,则G=F浮=9N,
由G=mg=ρVg可得木块的密度:
ρ木===0.75×103kg/m3;
(3)木块A对容器底部的压力刚好为0时,由ρ=可得所加水的体积为:
V水1===1.8×10﹣3m3=1800cm3;
由乙图可知:V水1=(S容﹣S木)h水,(其中h水=9cm)
则容器的底面积为:
S容=+S木=+100cm2=300cm2;
再次加水后容器中水的总体积为:
V水2===4.5×10﹣3m3=4500cm3;
如上图丙中可知,木块下表面以下水的体积(图中红线以下)为:
V1=S容L=300cm2×8cm=2400cm3,
则红线以上水的体积为:
V2=V水2﹣V1=4500cm3﹣2400cm3=2100cm3,
设此时木块浸入水的深度为h′,则V2=(S容﹣S木)h′,
所以,木块浸入水的深度:
h′===10.5cm,
此时木块排开水的体积为:
V排′=S木h′=100cm2×10.5cm=1050cm3;
若将细线剪断,木块将上浮,当木块静止时漂浮如上图丁,
由于图丁与图甲中的木块都是漂浮,则木块受到的浮力相等,排开水的体积相等,
所以,细线剪断后木块漂浮时,其排开水的体积为:
V排″=V排=900cm3,
细绳剪断前、剪断后,排开水的体积变化量:
ΔV排=V排′﹣V排″=1050cm3﹣900cm3=150cm3,
则水的深度变化量:
Δh===0.5cm=5×10﹣3m,
所以,水对容器底部压强的变化量:
Δp=ρ水gΔh=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m=50Pa;
(4)实心长方体木块A刚好浸没时到的浮力:
F浮全=ρ水V排全g=ρ水VAg=1×103kg/m3×12×100×10﹣6m3×10N/kg=12N;
而A的重力为9N,因浮力大于重力,故弹簧伸长,A受竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用及弹簧对A竖直向下的拉力T作用,因此时A处于静止状态,受平衡力的作用,即GA+T=F浮全;
则木块A浸没时弹簧对A的拉力:
T=F浮全﹣GA=12N﹣9N=3N,
因在一定范围内,弹簧受到的拉力每增大1N,弹簧的长度就伸长1cm,
所以此时弹簧与原长相比伸长了3cm,则弹簧的总长为:L=10cm+3cm=13cm,
故A下底面以下水的体积:
V3=S容L=300cm2×13cm=3900cm3,
故A下底面以上水的体积:
V4=(S容﹣SA)h木=(300cm2﹣100cm2)×12cm=2400cm3,
加水的总体积为:
V=V3+V4=3900cm3+2400cm3=6300cm3,
故从容器中没有水到A刚好浸没,需加水的质量:
m加水=ρ水V=1×103kg/m3×6300×10﹣6m3=6.3kg,
此时与容器中没有水、但有木块相比,增大的压力ΔF=G加水=m加水g=6.3kg×10N/kg=63N,
则容器对桌面的压强增大量:Δp===2100Pa。
答:(1)A受到的浮力为9N;
(2)木块A的密度为0.75×103kg/m3;
(3)细绳剪断前、剪断后木块静止时,水对容器底部压强的变化量为50Pa。
(4)容器对桌面的压强增大2100Pa。
22.下列四幅图片所描述的情景中,人对物体不做功的是( )
A.手托鸡蛋上升 B.搬而未动
C.人拉车前进 D.人将油桶推到仓库中
【解答】解:A、手托鸡蛋上升,力的作用下,鸡蛋上升了一段距离,力对物体做功,故A错误;
B、用力搬石头,没有搬动,物体在力的作用下没有移动距离,力对物体不做功,故B正确;
C、人拉车前进,在力的作用下,车前进了一段距离,力对物体做功,故C错误;
D、人将油桶推到仓库中,在力的作用下,油桶前进了一段距离,力对物体做功,故D错误。
故选:B。
23.《民法典》将“高空抛物”视为违法行为,高空抛物危害极大。高空抛落的重物在下落过程中,下列说法正确的是( )
A.速度不变 B.动能增大 C.势能增大 D.机械能增大
【解答】解:高空抛落的重物在下落过程中,重物的质量不变,速度变大,动能变大,高度变小,重力势能变小;物体克服空气阻力做功,机械能转化为内能,机械能变小,故B正确。
故选:B。
24.如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上,小球由A点以速度v沿轨道滚下,经过右侧等高点B后到达最高点C.下列分析不正确的是( )
A.小球在A、B、C三点的速度大小关系是vc<vB<vA
B.小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功
C.小球在A、B两点具有的重力势能相同
D.整个过程只有重力对小球做功
【解答】解:A、小球运动过程中,要克服摩擦力做功,机械能减小,小球质量不变,故小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA>vB>vC,故A正确;
B、A、B两点高度相同,所以重力势能相等,速度不同,动能不同;在粗糙的弧形轨道上受摩擦力,要克服摩擦力做功,所以小球下落过程中,减小的动能全部用来克服摩擦力做功,所以小球在A、B两点的动能之差等于小球从A点到B点克服摩擦力做的功,故B正确;
C、小球在A、B两点的高度相同,质量相同,具有的重力势能相同;故C正确;
D、小球受到竖直向下的重力的作用,下落中,移动了距离,小球的重力是做功的,因为是粗糙的弧形轨道,所以受摩擦力,要克服摩擦力做功,故D错误;
故选:D。
(多选)25.图甲所示的铁块重力为4N,被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上,在拉力F的作用下竖直向上运动。当拉力6N时,速度v与时间t的关系图象如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.铁块受到三个力的作用
B.铁块受到的摩擦力大小为2N,方向竖直向下
C.重力的功率为0.8W
D.4s内拉力F做功是7.2J
【解答】解:A、铁块受到磁性平板的吸引力、磁性平板对铁块弹力的作用,在竖直方向上,铁块受到自身的重力、竖直向上的拉力和磁性平板对铁块的摩擦力的作用,共受到5个力的作用,故A错误;
B、由乙图可知,铁块在竖直方向上运动时,速度保持0.2m/s不变,因此铁块做匀速直线运动,则铁块受到平衡力的作用;铁块在竖直方向上受到竖直向下的重力G、竖直向下的摩擦力f和竖直向上的拉力F,根据平衡力的条件可得,铁块受到摩擦力大小:f=F﹣G=6N﹣4N=2N,故B正确;
C、由图乙中读出铁块运动的速度v=0.2m/s,重力的功率:P====Gv=4N×0.2m/s=0.8W,故C正确;
D、由v=可知,铁块4s内通过的路程:s=vt=0.2m/s×4s=0.8m,4s内拉力F做功:W=Fs=6N×0.8m=4.8J,故D错误。
故选:BC。
26.2022年12月31日,宜宾智轨开始载客试运营,开通了智轨T2线路,全长约18km,若电车某次跑完全程需要40min,则电车的平均速度为 27 km/h,智轨采用了能量回收系统,例如电车下坡时,为了保持匀速运动,会带动发电机发电进行“刹车”,即将 机械 能转化为电能供电车使用,更加节能环保。
【解答】解:宜宾智轨开始载客试运营,开通了智轨T2线路,全长约18km,若电车某次跑完全程需要40min,则电车的平均速度为:;
智轨采用了能量回收系统,例如电车下坡时,为了保持匀速运动,会带动发电机发电进行“刹车”,即将机械能转化为电能供电车使用,更加节能环保。
故答案为:27;机械。
27.暴雨天,在山体滑坡的地方,极易发生泥石流,原因之一是,在雨水的作用下,滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的 摩擦力 减小了,泥石流在向下游流动的过程中,重力势能转化为动能。与相同流速的水流相比,由于相同体积泥石流的质量较大,故具有的 动 能较大,其造成的破坏和损失更大,因此,暴雨天,尤其在山体滑坡的地方,要加强防范泥石流灾害。
【解答】解:在雨水的作用下,滑坡处的泥石与地面(泥石)之间的接触面变得光滑了,故摩擦力减小了;
泥石流在向下游流动的过程中,高度减小,重力势能减小,速度变大,动能变大,所以是重力势能转化为动能,与相同流速的水流相比,由于相同体积泥石流的质量较大,故具有的动能较大,其造成的破坏和损失更大,因此,暴雨天,尤其在山体滑坡的地方,要加强防范泥石流灾害。
故答案为:摩擦力;动。
28.已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh,动能表达式为Ek=mv2;其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10N/kg。如图所示,雪道与水平冰面上B处平滑地连接,小明乘雪橇在A处由静止开始下滑,经B处后在水平冰面上滑至C处停止,已知A处离冰面高度h=9.8m,BC距离s=40m,小明与雪橇的总质量m=80kg,不计空气阻力和AB雪道上的摩擦力,求:
(1)小明与雪橇在雪道A处的机械能。
(2)小明滑到B处的速度。
(3)雪橇与水平冰面间的摩擦力大小。
【解答】解:(1)由题意知,小明与雪橇在雪道上A处的机械能为动能与重力势能之和,在A处的速度为0,动能为0,
因此小明与雪橇在雪道上A处的机械能等于重力势能,故EA=Ep=mgh=80kg×10N/kg×9.8m=7840J;
(2)由题意知,小明乘雪橇从A点下滑到B点的过程中,机械能是守恒的,则Ek=Ep,
即m=7840J,所以:vB==14m/s;
(3)雪橇滑至C处停止克服摩擦力做功,机械能全部转化为内能,摩擦力做功W=fs=7840J,
故雪橇与水平冰面间的摩擦力为:f===196N。
答:(1)小明与雪橇在雪道A处的机械能是7840J;
(2)小明滑到B处的速度是14m/s;
(3)雪橇与水平冰面间的摩擦力大小是196N。
29.如图所示的工具中,属于费力杠杆的是( )
A.托盘天平 B.核桃夹子
C.羊角锤 D.食品夹
【解答】解:A、托盘天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,是等臂杠杆,不省力也不费力;
B、核桃夹子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
C、羊角锤在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;
D、食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;
故选:D。
30.如图所示A物体重力为20N,用滑轮组分别按甲、乙两种方法提升和水平移动物体A.物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N,F1=12N,F2=6N,A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m。则在该过程中,下列分析正确的是( )
A.两种方法中所做的总功一样
B.F1做功与F2做功快慢相等
C.甲的机械效率等于乙的机械效率
D.甲图中动滑轮的重力为4N
【解答】解:
(1)甲图中n=2,绳子自由端运动距离:s绳=2h物=2×0.6m=1.2m;
有用功为:W有甲=Gh=20N×0.6m=12J;
总功为:W总甲=F1s=12N×1.2m=14.4J;
机械效率为:η==≈83.3%,
在不计绳重和摩擦的情况下,可以根据F=(G+G动)求出甲图中动滑轮的重力,但由于题中没有说明不计绳重和摩擦,所以不能求出动滑轮的重力,故D错误;
(2)乙图中n=3,绳子自由端运动距离L绳=3L物=3×0.6m=1.8m;
有用功为:W有乙=fL物=15N×0.6m=9J;
总功为:W总乙=F2L绳=6N×1.8m=10.8J;
其机械效率为:η==≈83.3%;
由以上计算可知,两滑轮组的总功不相等,而机械效率是相等的,故C正确,A错误;
时间相同,总功不同,则拉力做功的功率不同,即拉力做功的快慢不同,故B错误。
故选:C。
31.如图,小明用一轻质杠杆自制简易密度秤的过程中,在A端的空桶内分别注入密度已知的不同液体,改变物体M悬挂点B的位置,当杠杆在水平位置平衡时,在M悬挂点处标出相应液体的密度值。下列关于密度秤制作的说法中,正确的是( )
A.每次倒入空桶的液体质量相同
B.密度秤的刻度不均匀
C.增大 M 的质量,秤的量程会减小
D.悬点 O 适当左移,秤的量程会增大
【解答】解:
A、在液体体积相同时,液体的密度越大,质量越大,因此只有每次倒入空桶的液体体积相同,才能通过杠杆平衡条件得出液体质量的大小,从而判断液体密度的情况,故A错误;
B、根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2,当阻力臂和动力一定时,动力臂与阻力的大小成正比,因此,密度秤的刻度是均匀的,故B错误;
C、增大M的质量,根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2,秤的量程会增大,故C错误;
D、悬点O适当左移,则左侧力臂减小,根据杠杆的平衡条件可知,在左侧力与力臂乘积不变的情况下,左侧的力可以更大一些,即秤的量程会相应增大,故D正确。
故选:D。
32.如图所示,重为500N的某人站在重为350N的木板上,木板成水平状态,整个装置在空中保持静止,每个滑轮自重为50N,不计摩擦和绳重,则人对木板的压力大小为 300 N。
【解答】解:人的重力500N+木板的重力350N+下面的滑轮的重力50N=900N,读图可知,这900N都由最上面的滑轮承担,而且左右拉力相等。因此,上面滑轮右侧的拉力为450N,减去下面滑轮的自重50N,等于400N.这400N又由两段绳子平均分担,因此,人手处的拉力为200N.于是得出,人对木板的压力=人的重力500N﹣绳子拉人手的力200N=300N。
故答案为:300。
33.如图所示,质量为3.0×103kg的卡车,以9.0×103W的功率沿与水平地面成37°角的斜坡匀速向上爬行,已知斜坡的机械效率为80%。则爬坡时牵引力F= 2.25×104 N;卡车速度v= 0.4 m/s。(其中sin37°=0.6,cos37°=0.8)
【解答】解:(1)斜坡为直角三角形,与水平地面成37°角,设斜坡高度为hm,底边长为am,斜坡长为Lm,
则根据sin37°=0.6,cos37°=0.8,以及勾股定理可得:
=0.6,
=0.8,
(am)2+(hm)2=(Lm)2,
联立以上三式可解得,斜坡高度为h=0.6m,斜坡长为L=1m,
则有用功W有用=Gh=mgh=3.0×103kg×10N/kg×0.6m=1.8×104J,
根据η=可得,总功:W总===2.25×104J,
根据W=Fs可得,爬坡时牵引力:F===2.25×104N。
(2)因为P===Fv,
所以爬坡时的速度:v===0.4m/s。
故答案为:2.25×104;0.4。
34.课题研究小组提供了一把家中的旧杆秤(秤砣遗失),杆秤的刻度大多数模糊不清,只有5kg和6kg的刻度清晰可辨。小组成员对杆秤的外形进行了测量,测量结果如图所示。已知秤杆和挂钩的总质量为1kg,则秤砣质量是 2 kg,杆秤重心(含挂钩)在杆秤提纽的 左 (选填“左”或“右”)侧,距提纽 2 cm。
【解答】解:(1)我们用杆秤称物体时,物体在提纽的左侧,秤砣在提纽的右侧,从图可知,5kg到6kg质量增加了1kg,而杠杆的长增加了2cm,杆秤上的刻度是均匀的,所以,从0刻度线到5kg的位置,杠杆的长应该为10cm,即零刻度线在提纽的右侧,所以该杆秤的重心应该在提纽的左侧。(因为0刻度线处要挂称砣才能使杠杆在水平位置平衡)
该杆秤的重心在提纽的左侧,设杆秤的重心到提纽的距离为S,秤砣的质量为m,杆秤的质量为m杆,
由杠杆的平衡条件G左L左=G右L右可知,
5kg×g×4cm+m杆×g×S=m×g×11cm,
6kg×g×4cm+m杆×g×S=m×g×(11cm+2cm),
化简得:5kg×4cm+m杆×S=m×11cm,①
6kg×4cm+m杆×S=m×(11cm+2cm),②
解①②可得:m=2kg;
(2)从图可知,5kg到6kg质量增加了1kg,而杠杆的长增加了2cm,杆秤上的刻度是均匀的,所以,从0刻度线到5kg的位置,杠杆的长应该为10cm,即零刻度线在提纽的右侧,所以该杆秤的重心应该在提纽的左侧。(因为0刻度线处要挂称砣才能使杠杆在水平位置平衡)
所以5kg×g×4cm+1kg×g×S=2kg×g×11cm,解得,S=2cm,即该杆秤的重心距提纽2cm。
故答案为:2;左;2。
35.如图所示,是一个工地上运建材的装置图,用滑轮组拉着重800N的小车A沿水平方向匀速运动,货车受到的摩擦力是货车重力的0.2倍。在32s内物体移动8m,拉力F做的功为1680J(滑轮的大小可以忽略不计),求:
(1)小车A受到绳子的水平拉力F1;
(2)拉力F的大小;
(3)滑轮组的机械效率。
【解答】解:(1)货车受的摩擦力f=0.2G=0.2×800N=160N,
因为货车做的是匀速直线运动,所以它受的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以货车受到绳子的水平拉力F1=f=160N;
(2)从图中可知n=2,
拉力F移动距离s′=2s=2×8m=16m,
根据W=Fs可知拉力F===105N;
(3)拉力做的有用功W有用=F1s=160N×8m=1280J,
滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%≈76.2%。
答:(1)小车A受到绳子的水平拉力F1为160N;
(2)拉力F的大小为105N;
(3)滑轮组的机械效率为76.2%。
精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
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