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华师大版九上第五单元《功和简单机械》达标检测卷
姓名:__________ 班级:__________考号:__________
题号 一 二 三 四 总分
评分
一、选择题(每题2分;共30分)
1.生活中有形形色色的杠杆,下列不属于同一类型杠杆的是( )
A.核桃夹 B.筷子
C.开瓶器 D.老虎钳
2.人们买汽车时会关注发动机(汽油机) 的性能,下列标注的发动机参数中,直接反映做功快慢的是( )
A.功率 B.效率 C.排量 D.转速
3.某天,小舟和小山在一起进行体育锻炼。小舟伸出健硕的手臂对小山说:“看,我能提起很重的物体哦!”(如图)小山竖起大拇指说:“真厉害!其实,你的前臂就是一根杠杆。”以下对于这根杠杆在提起重物的过程中,分析合理的是( )
A.前臂是一根省力杠杆 B.重物给前臂的力F2是动力
C.肱二头肌给桡骨的力F1是阻力 D.前臂杠杆的支点O在肘关节处
4.小明的质量为50kg,俯卧撑和跳绳是他热爱的两项运动。俯卧撑时他所受的重力可视为集中在A点,静止支撑时如图甲所示,此时地面对双手的支持力为F;跳绳时重心高度随时间变化的情况如图乙所示,若他跳绳1分钟克服重力做功的平均功率为P。则F和P分别为( )
A.295N,168.75W B.295N,135W
C.715N,168.75W D.715N,135W
5.如图,杠杆处于水平静止状态,杆重不计,则下列关系式中一定正确的是( )
A.FA OA=FB OB B.FA OA<FB OB
C. D.
6.如图,一块厚度、密度均匀的长方形水泥板放在水平地面上,用一竖直向上的力,欲使其一端抬离地面。下列说法正确的是( )
A.F甲>F乙,因为甲方法的动力臂短
B.F甲<F乙,因为乙方法的动力臂长
C.F甲>F乙,因为甲方法的阻力臂短
D.F甲=F乙,因为动力臂都是阻力臂的2倍
7.如图所示,某人通过滑轮提升重为G的重物,人由A到B的过程中,物体保持匀速上升,人对绳子的拉力为F,AB间水平距离为s,不计绳重和摩擦。则此过程中( )
A.F大小保持不变 B.人做的功为Gs
C.人做的功为Fs D.人做功的功率逐渐增大
8.如图所示,用三种不同的方式分别拉同一物体在相同水平地面上做匀速直线运动,所用拉力分别为F1、F2和F3,则它们的大小关系正确的是(不计滑轮重和绳子与滑轮间的摩擦)( )
A.F39.如图所示,分别使用滑轮或滑轮组匀速提升同一物体,滑轮质量均相等且G动小于G物,在相同的时间内物体被提升的高度也相等,不计绳重和摩擦,下列说法不正确的是( )
A.三个装置所做的有用功为W甲=W乙=W丙
B.绳子自由端移动的速度关系为v甲C.绳子自由端的拉力大小为F甲>F乙=F丙
D.三个装置的机械效率为η甲≥η乙=η丙
10.如图所示,竖直固定的测力计下端挂一个滑轮组,滑轮组下端挂有物体B,滑轮组绳的末端通过定滑轮沿水平方向与物体A相连。此时物体A在绳的水平拉力作用下向左做匀速直线运动,此时测力计的示数为450N;在物体B下加挂重为60N的物体C后,用水平向右的力F拉动物体A可使其沿水平桌面向右做匀速直线运动,此时物体B上升的速度大小为5cm/s。 已知每个滑轮重均为50N,若不计绳重及滑轮的摩擦,则下列说法中正确的是( )
A.物体A所受滑动摩擦力大小为100N
B.拉力F做功的功率为63W
C.物体B所受重力为400N
D.水平向右的力F的大小为400N
11.“建设美丽城市,优化市内交通”,宁波市计划建设地铁五号线。地铁的建造过程需要大型机械——盾构机。如图是地铁建设施工挖隧道的盾构机正面,下列关于工作中的盾构机说法正确的是( )
A.做的功越多,机械效率越高
B.做功多的盾构机,功率大
C.延长工作时间,可提高机械效率
D.做功越快的盾构机,功率越大
12.某四冲程汽油机的做功冲程如图所示,该汽油机工作时飞轮转速为1200 r/min,活塞面积为120平方厘米,气缸的冲程活塞移动长度为0.25m,做功冲程中气体对活塞的平均压强是8×105Pa,该汽油机的功率为( )
A.4.8×104W B.2.4×104W C.9.6×103W D.2.4×103W
13.2021年10月16日,“长征二号F遥十三”运载火箭托举“神舟十三号”载人飞船升空,开始了我国迄今为止时间最长的载人飞行。下列说法正确的是( )
A.火箭可选用液态氢作为燃料,是因为氢的比热容较大
B.加速上升的过程中,飞船的动能增大,重力势能也增大
C.太空中的温度很低,飞船的内能可能为零
D.燃料燃烧放出的热量全部用来做功
14.频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一,图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置,不计空气阻力,在小球下落的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球的重力势能逐渐增大
B.小球的机械能逐渐减小
C.小球的重力在ab段做功比在cd段多
D.小球的重力在ab段做功比在cd段慢
15.如图,在光滑的水平台面上,将一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断正确的是( )
A.小球的动能不断增加
B.弹簧的弹性势能不断减少
C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
二、填空题(每题1分;共19分)
16.如图所示,洗澡时当用喷头水平对着墙壁喷水,)头和握着喷头的手都会受到一个较大的、与喷水方向相反的作用力。请回答:
(1)这个作用在喷头上力的施力物体是 。
(2)若保持喷头离墙壁的距离不变,手握喷头的部位往下移动时,握喷头的手所受到的作用力大小将如何变化? 。
17.今年3月,中国山地自行车公开赛在常山“狂飙”开赛,小科也参加了本次比赛。在补给站,他选择了巧克力作为补给,因为它的主要成分是 ,是人体所需能量的主要来源。比赛过程中突遇障碍物,小科赶紧刹车,如图是自行车手闸示意图,当图中手对手闸的作用力F=10N时,刹车拉线受到力的大小为 N。
18.某同学发明一自动升降排水井盖(如图甲),暴雨时通过收集雨水实现井盖自动抬升(如图乙),加快路面雨水的排放。
(1)井盖抬升过程中,定滑轮的作用是 。
(2)某次排水过程中,重150牛的井盖被抬升0.1米。此过程中,克服井盖重力做功 焦。
(3)要使降水量稍小时就能抬升井盖,可采取的措施有: 。(写出一点)
19.如图所示,物体A重为200N,C、D滑轮重均为30N。物体B重为120N,它恰好能拉着A向右匀速运动,不计滑轮与绳子间摩擦。
(1)图中D为 (填“定”或“动”)滑轮。
(2)现用水平向左的拉力F作用于物体A,使物体B匀速上升,拉力F的大小为 N,物体A受到摩檫力的方向为 。(选填“水平向左”或“水平向右”)
20.长度均为20厘米的相同均质木块A、B平放在水平桌面上,从图示位置开始推木块。当F为3牛时,木块静止;当F为6牛时,木块A、B开始沿桌面做匀速直线运动,2秒后木块A掉落;继续推木块B使其仍做匀速直线运动直到掉落。
(1)推力为3牛时,AB整体受到摩擦力为 牛。
(2)A掉落后,B受到的摩擦力为 N。
(3)从开始推动到木块B掉落的过程中,推力共做功 焦。
21.实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出了一段距离。
(1)通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小,这种科学研究的方法与以下选项中的____相同。
A.用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱
B.用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙
C.探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同
D.判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定
(2)实验过程中,让质量不同的钢球从相同高度摆下,记录部分数据如下:
实验次数 钢球质量/g 钢球下摆高度/cm 木块滑行距离/cm
1 20 20 30
2 40 20 58
3 60 20
在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需要重做第3次实验,甲同学建议换用一个较大的木块,乙同学建议换同样材质但较长的木板,丙同学建议降低钢球下摆的高度,丁同学建议换用一个质量为50克钢球。你认为应当采用 的建议。
(3)钢球从最高点摆动到竖直位置的过程中,绳子的拉力对钢球有无做功?并说明原因
22.如图甲轻质弹簧原长为2L,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为m的物体由静止释放,当弹簧被压缩到静止时,弹簧长度为L。如图乙现将该弹簧水平放置,一端固定在A点,另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5L的光滑水平轨道,B端与半径为L的光滑半圆轨道BCD相切,用外力推动物块P,将弹簧压缩至长度L,然后释放,P开始沿轨道运动,问:
(1)从竖直放置在地面上的弹簧顶端,静止释放物块P,至弹簧被压缩后静止,物块P的重力势能转化为弹簧的 。(填能量形式)
(2)将弹簧压缩至长度L,然后放开,P开始沿轨道运动,能否到达“D”点? (填“能”或“否”)。物块P达到最高点时的机械能大小为 焦耳。
三、实验探究题(每空2分;共24分)
23.学习了杠杆知识后,小敏利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件,选择的器材有:铅笔、橡皮若干(每块橡皮质量为10g)、细线、刻度尺、弹簧测力计等。
(1)将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲。若想调节铅笔水平平衡,应该将细线向 (选填“左”或“右”)移动。
(2)调节水平平衡后,用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧,如图乙所示。做了几次实验后,将数据记录在如下表中。得出结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”
次数 动力F1(N) 支点到动力作用点的距离l1(m) 阻力F2(N) 支点到阻力作用点的距离l2(m)
1 0.2 0.04 0.4 0.02
2 0.2 0.04 0.1 0.08
3 0.3 0.05 0.3 0.05
小江认为该结论不正确,实验需进一步完善,则小江接下来的操作是 。
A.改变力的大小,测出支点到作用点的距离,测多组数据
B.改变力的方向,测出支点到力的作用线的距离,测多组数据
(3)铅笔水平平衡后,小敏不小心将前端细长的铅笔芯弄断了(如图丙),她立刻将铅笔稳住,并将铅笔芯放到左端细线下方固定(如图丁),则铅笔 。
A.右端下沉 B.左端下沉 C.仍然水平平衡
24.某兴趣小组在探究滑轮组工作的特点时,难以分析每股绳子的受力情况,李老师提供了如图甲所示的自制教具进行进一步探究。该装置中,每一股绳上都加装了相同的弹簧,观察并记录每根弹簧的长度如下表,
实验次数 重物 弹簧A的伸长量△LA/cm 弹簧B的伸长量△LB/cm 弹簧C的伸长量△LC/cm 弹簧D的伸长量△LD/cm
1 X 1.6 1.6 1.6 4.8
2 Y 2.1 2.1 2.1 6.3
3 Z 2.5 2.5 2.5
(1)分析表中数岩发现,当挂上某一重物时,弹簧A、B、C的伸长长度相等,我们可以得出的结论是: 。
(2)分析表中数据,发现它们之间有一定的定量关系:△LD= (用△LA、△LB、△Lc表示)。
(3)将滑轮组改成图乙绕线方式,并在下端挂上重物Z,则弹簧A的伸长长度△LA为 cm,(不计滑轮和绳子的重,以及滑轮和蝇子之何的摩擦)
25.为研究动能大小的影响因素有哪些,小明进行了如下实验:
Ⅰ.取一根塑料管,沿中间轴均匀地切成两个半凹型的塑料管;
Ⅱ.将两根半凹型的塑料管连接起来,如图所示,塑料管外标上刻度;
Ⅲ.将一颗钢珠从管口静止释放,观察并记录钢珠推动木块的距离。
(1)实验中是通过 来判断钢珠的动能大小;
(2)用半凹型的塑料管代替书本上的斜面进行实验,其好处是 ;
(3)小明用不同质量的小球在斜面上不同高度下滑,并记录木块距离,数据如表:
组别 1 2 3 4 5 6
小球质量/克 1 2 5 5 5 20
小球下滑高度/厘米 10 10 10 20 30 5
木块移动距离/厘米 2 4 10 20 30 ?
①根据1、2、3组实验得到的结论是: 。
②根据表中数据,推测第6组时,木块移动的距离应为 厘米。
26.提高机械效率,能够更充分地发挥机械设备的作用。“测量滑轮机械效率”实验装置如图甲、乙、丙所示(每个动滑轮重相同),得到三组实验装置的数据如表所示。
装置 甲 乙 丙
钩码重/N 2 2 4
钩码上升的高度/m 0.1 0.1 0.1
弹簧测力计示数/N 1.5 1.0 1.7
绳子自由端移动的距离/m 0.2 0.3 0.3
机械效率η 66.7% 66.7% 78.4%
(1)实验中应 拉动弹簧测力计。
(2)实验发现甲、乙两组的机械效率相等,出现这种现象,除了钩码和滑轮都一样重之外,实验中 都很小,可以忽略不计。
(3)比较乙、丙滑轮组,它们的效率是η乙<η丙,可知影响它们机械效率高低的因素是_______________
。
四、解答题(共27分)
27.(8分)如图甲是一款无人水下航行器,其内部装有控制系统、推进系统、摄像模块、电池模块,总质量为8千克,采用全封闭结构。它的底部还有一个活塞式浮力系统调节装置(如图乙),活塞位置可上下调节,从而改变航行器排开水的体积,以实现航行器在水中的上下运动或停留。某次测试时,航行器竖直上升并停留在水中的某个位置,该过程中速度随时间的变化关系如图丙所示。
(1)航行器在测试过程中停留在水中的某个位置时排开水的体积是多少?
(2)航行器在水中匀速上升这段时间内克服重力做功多少焦?
(3)当航行器在水下运动时,会受到水的阻力,根据丙图分析,航行器在第9秒时受到的浮力与重力的大小关系如何,请作出判断并说明理由。
28.(9分)在湖州看见美丽中国,美丽湖州吸引越来越多的外地游客驾车前来休闲度假。某房车的总质量为3×103千克,在一段平直的高速公路上匀速行驶3千米,用时2分钟,运动过程中受到的阻力为车重的0.1倍。高速公路上限速120千米/时。
(1)高速上限速,实际上是为了避免汽车的 (填选项)过大,减少车祸发生时的危害。
A.惯性 B.动能 C.势能 D.摩擦力
(2)通过计算判断该房车在此路段是否超速。
(3)计算在这3千米路程内房车牵引力所做的功。
29.(10分)如图是一款升降灯,重力锤约为3kg灯的质量约为2kg通过调节重力锤位置可调节灯的高度,从面满足人们的个性化需求。忽略绳重和所有摩擦。请回答以下问题:
(1)动滑轮A的重力是多少?
(2)小科在书房安装此灯后,觉得距离书桌太远,想将灯降下50cm,请问重力锤的重力势能将增加多少?
(3)在(2)的基础上,灯与重力锤的能量转化效率是多少?
答案解析部分
1.B
比较动力臂和阻力臂的大小,从而确定杠杆的分类。
A.使用核桃夹时,转轴相当于支点,核桃施加阻力,手施加动力,此时动力臂大于阻力臂,为省力杠杆;
B.使用筷子时,大拇指相当于支点,阻力作用在筷子的尖端,食指施加动力,此时动力臂小于阻力臂,为费力杠杆;
C.使用开瓶器时,开瓶器相当于轮轴,为省力杠杆;
D.使用老虎钳时,转轴相当于支点,阻力作用在刀口上,动力作用在手柄上。此时动力臂大于阻力臂,相当于省力杠杆。
因此不属于同一类杠杆的是B。
故选B。
2.A
根据功率的定义分析判断。
A.功率是表示物体做功快慢的物理量,故A符合题意;
B.效率等于机械做的有用功与燃料放热之比,反映机械性能的好坏,故B不合题意;
C.排量反映发动机的动力性能强弱,故C不合题意;
D.转速与做功快慢无关,故D不合题意。
故选A。
3.D
根据对杠杆要素的认识分析判断即可。
根据图片可知,用前臂提起重物时,肘关节固定不动,相当于杠杆的支点O。肱二头肌对桡骨产生的向上的拉力F1相当于动力,重物对前臂施加向下的力F2相当于阻力。由于此时动力臂小于阻力臂,因此前臂相当于一个费力杠杆,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
4.B
(1)用杠杆的平衡条件F1L1-F2L2可以求出地面对双手的支持力;
(2)利用公式W=Gh求解克服重力做一次的功,根据图乙可知1min内的跳绳次数和每次跳起的高度,根据W=Gh求1min内克服重力做的功,利用功率的公式计算功率的大小。(1)人的重力:G=mg=50kg×10N/kg=500N,
将人体看作一个杠杆,脚尖处为支点,重力为阻力,地面对手的支持力为动力,
根据杠杆的平衡条件F1L1-F2L2可得:F支×L1=G×L2,
即:F支×(1m+0.7m)=500N×1m,
解得:F支≈294N,即地面对双手的支持力F至少为294N;
(2)由图乙可知跳一次所用时间s,
1min内所跳的次数:,
起跳的最大高度h=0.09m;
克服重力做功:W=G nh=500N×180×0.09m=8100J;
1min内克服重力做功的平均功率:。
故选B。
5.D
杠杆处于静止状态,可根据杠杆平衡条件来进行分析。作动力臂,阻力臂可知
FB的力臂是OB,FA的力臂是OC,OCA、FAOA>FBOB,故A错误;
B、FAOA>FBOB,故B错误;
C、,故C错误;
D、FAOA>FBOB,所以,故D正确。
所以选:D。
6.D
根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析判断。
在抬起水泥板时,可将作用力对面的水泥板的边缘看做支点,水泥板的重力相当于阻力,作用在水泥板的正中间;作用在边缘上的力为动力。根据图片可知,无论动力作用在水泥板的长边上,还是短边上,动力臂始终都是阻力臂的2倍。根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,G×=F×L,解得:F=,即作用力都是相等的。
故选D。
7.A
(1)根据定滑轮的特点判断;
(2)(3)人的拉力所做的功等于客服重力做的功;
(4)根据分析功率的变化。
根据图片可知,滑轮固定不动,为定滑轮,而定滑轮不省力不费力,因此F始终等于物体的重力,它保持不变,故A正确;
不计绳重和摩擦,人的拉力做的功等于克服物体重力做的功,即W=Gh。而h等于绳子被拉长的距离,即虚线部分和竖直长度的差,与s无关,故B、C错误;
根据P=Fv=Gv可知,人做功的功率保持不变,故D错误。
故选A。
8.C
根据对滑轮的认识分析解答。
左:定滑轮不省力不费力,则F1=f;
中:动滑轮向左受到两个拉力,向右只受一个拉力,等于A受到的摩擦力。根据二力平衡的知识可知,2F2=f,即;
右:动滑轮水平向左受到两个拉力,都等于A受到的摩擦力,水平向右受到拉力F3。根据二力平衡的知识可知,2f=F3;
比较可知,F2故选C。
9.C
(1)根据W有=G物h判断;
(2)根据v=nv物判断;
(3)根据公式判断;
(4)根据公式判断。
根据图片可知,承担重力的绳子段数n分别为1、2、3。
A.根据W有=G物h可知,三个装置所做的有用功相等,故A正确不合题意;
B.根据v=nv物可知,三个装置自由端移动的速度分别为v物、2v物和3v物,故B正确不合题意;
C.根据公式可知,三个装置自由端的拉力分别为:G物、、,那么拉力大小依次为:F甲>F乙>F丙,故C错误符合题意;
D.根据公式可知,三个装置的机械效率 η甲≥η乙=η丙 ,故D正确不合题意。
故选C。
10.B
先对弹簧进行受力分析可知,弹簧测力计的示数等于受到竖直向下的力的合力,即两条绳子向下的拉力和一个定滑轮的重力;然后对与B相连的滑轮进行受力分析,即该滑轮受到竖直向下自身的重力和B的拉力的作用,受到竖直向上三条绳子的拉力;从而求出B的重力;然后根据物体A在绳的水平拉力作用下向左做匀速直线运动,根据二力平衡的条件求出摩擦力的大小;然后根据二力平衡条件和功率公式即可求出水平向右的拉力和功率的大小。根据图片可知,弹簧测力计的示数等于受到竖直向下的力的合力,即两条绳子向下的拉力和一个定滑轮的重力;
即:450N=50N+2F ①;
动滑轮受到三个向上的绳子上的拉力,自身的重力和B的重力产生的拉力,
即:3F=50N+GB ②;
①②联立解得:GB=550N,F=200N,故C错误;
根据二力平衡的知识可知,A受到的摩擦力f等于绳子上的拉力,即f=F=200N,故A错误;
在物体B下加挂重为60N的物体C后,物体A水平向右移动,
此时绳子上的力:F拉=;
那么此时水平向右的拉力F=F拉+f=220N+200N=420N,故D错误;
因为B上升的速度为0.05m/s,所以A的速度为v=3×0.05m/s=0.15m/s,
则拉力F的功率:P=Fv=420N×0.15m/s=63W,故B正确。
故选B。
11.D
(1)根据机械效率的定义判断;
(2)(4)根据功率的定义判断;
(3)根据机械效率的影响因素判断。
根据可知,当盾构机做的总功相同时,有用功越多,则机械效率越高,故A错误;
根据可知,当做功时间相同时,做功越多,则功率越大,故B错误;
工作时间对机械效率没有影响,故C错误;
功率是表示物体做功快慢的物理量,故D正确。
故选D。
12.B
首先根据F=pS计算出活塞受到的压力,再根据W=Fs计算出活塞做的功,最后根据计算汽油机的功率。
活塞受到的压力:F=pS=8×105Pa×(120×10-4m2)=9600N;
活塞做的功:W=Fs=9600N×0.25m=2400J;
每分钟做功:1200÷2=600次,
则汽油机的功率为:2.4×104W。
故选B。
13.B
(1)热值是表示燃料放热本领大小的物理量;
(2)动能与质量和速度有关,重力势能与质量和高度有关;
(3)一切物体都有内能;
(4)注意能量的损失。
A.火箭可选用液态氢作为燃料,是因为氢的热值较大,故A错误;
B.加速上升的过程中,飞船的质量不变,速度增大,则动能增大;质量不变,高度增大,则重力势能也增大 ,故B正确;
C.太空中的温度很低,飞船的内能很小,但是肯定不是零,故C错误;
D.燃料燃烧放出的热量会向外散失,不能全部用来做功,故D错误。
故选B。
14.D
由图可知,竖直下落的小球每隔相等时间的距离在变大,小球高度在减小。
A.重力势能与质量和高度有关,小球下落,质量不变,高度变小,所以小球重力势能逐渐减小,A错误;
B.不计空气阻力,机械能总量不变,B错误;
C.由W=Gh可知,ab段距离比cd段距离小,所以重力在ab段做功比在cd段小,C错误;
D.重力在ab段做功比在cd段小,由P=W/t可知,重力在ab段做功功率比在cd段小,即小球的重力在ab段做功比在cd段慢,D正确。
故答案为:D
15.D
(1)光滑的水平台面,且 AO=OB ,说明没有机械能转化为内能,小球的动能和弹簧的弹性势能守恒。弹簧的弹性势能变小,小球的动能变大。
(2)弹性势能的大小与物体的形变程度有关,形变程度越大,弹性势能越大。
(3)O点是弹簧保持原长时小球的位置,则 AO 段弹簧处于压缩状态, OB 段弹簧处于拉伸状态。小球从A→O,弹簧逐渐恢复原状,形变程度变小,弹性势能变小,转化为小球的动能,小球动能变大,到O点时弹簧恢复原长,势能为0,小球动能最大。从O→B,小球动能转化为弹簧弹性势能,弹簧被拉长,势能变大,小球动能减小。
A.小球从A位置运动到B位置的过程中,小球的动能先增大后减小,A错误;
B.小球从A位置运动到B位置的过程中,弹簧的弹性势能先减小后增大,B错误;
C.小球运动到O点时的动能最大,弹簧的弹性势能为0 ,C错误;
D.机械能守恒,所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,D正确。
故答案为:D
16.(1)水
(2)增大
(1)根据相互作用力的知识分析;
(2)根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2分析解答。
(1)喷头对水施加力的作用,同时水对喷头施加反作用力,因此喷头上力的施力物体是水。
(2)喷头与手接触的位置相当于支点,手对喷头施加动力,而水对喷头施加阻力。当手握喷头的位置往下移动时,阻力臂变长,而动力臂不变,根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,握喷头的手受到的作用力将增大。
17.糖;40
本题考查的是人体需要的营养物质,杠杆的平衡条件。
糖类是最主要的供能物质,人体进行各项生命活动所消耗的能量主要来自于糖类的氧化分解;
根据杠杆平衡条件,确定拉线受到的拉力。
(1)巧克力作为补给,因为它的主要成分是糖,是人体所需能量的主要来源。
(2)由杠杆平衡条件可得拉线受到的拉力:。
故答案为:糖;40。
18.(1)改变力的作用方向
(2)15
(3)调小排水口
(1)根据定滑轮的特点解答;
(2)根据W=Gh计算克服井盖重力做的功;
(3)根据井盖被抬起的原理分析。
(1)定滑轮的作用是不省力不费力,但能改变力的作用方向;
(2)克服井盖重力做功:W=Gh=150N×0.1m=15J;
(3)根据乙图可知,当外面的雨水流入水槽后,水槽的重力增大,两个定滑轮上绳子产生的拉力增大,于是对井盖向上的支持力增大,于是井盖被顶起来。当降水量较小时,水槽的重力偏小,井盖受到的支持力偏小,井盖不易抬起。此时可以减小排水口,从而减小水槽里水的排水量,增大雨水在里面的停留时间,从而增大水槽重力,进而抬起井盖。
19.(1)动
(2)150;水平向右
(1)固定不动,不随物体一起移动的滑轮为定滑轮;根据物体一起移动的滑轮为动滑轮。
(2)根据图片确定承担物重的绳子股数,再根据求出绳子自由端的拉力,再根据二力平衡的知识计算物体A所受摩擦力;
若用一水平向左的力F拉动物体A,再根据二力平衡的知识计算绳子上的拉力。(1)根据图片可知,D滑轮随物体一起上下运动,则D是动滑轮;而C滑轮固定不动,因此C是定滑轮;
(2)由图可知,承担物重的绳子股数n=2,
绳子自由端的拉力:;
物体A匀速运动,则拉力和摩擦力是一对平衡力,
所以物体A所受摩擦力:f=F=75N,
用一水平向左的力F拉动物体A,使物体B匀速上升,此时物体A受到摩擦力方向水平向右,
此时物体A受到水平向左的拉力F',水平向右绳子的拉力F和摩擦力f,
根据二力平衡的知识得到:F'=f+F=75N+75N=150N。
20.(1)3
(2)3
(3)1.2
(1)对AB进行受力分析,根据二力平衡的知识计算它们受到的摩擦力;
(2)根据影响滑动摩擦力的因素分析解答;
(3)根据W=Fs计算推力做的功。
(1)当推力为3N时,AB保持静止状态,则它们受到的摩擦力与推力平衡,那么整体受到的摩擦力f=F=3N。
(2)当推力为6N时,整体做匀速直线运动,则此时受到的摩擦力与推力相互平衡,即f'=F'=6N。摩擦力与压力大小成正比,当A掉落后,B对桌面的压力变成原来的一半,则此时B受到的摩擦力也变成原来的一半,即f''=6N×=3N。
(3)对于AB来说,当它们的重心到达桌面边缘时,再推物体就会下落。
当A下落时,AB共同向左移动10cm,这段推力做功W=Fs=6N×0.1m=0.6J;
当B下落时,B再向左移动20cm,这段推力做功W'=F's'=3N×0.2m=0.6J;
则推力功做功W总=W+W'=0.6J+.0.6J=1.2J。
21.(1)D
(2)乙丁
(3)没有,绳子的拉力与钢球运动方向垂直
转换法主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象
当力的方向与运动方向相同时,力做正功;当力的方向与运动方向相反时,力做负功;当力的方向与运动方向垂直时,力不做功
(1) 通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小是转换法
A. 用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱,是建立模型,A错误
B. 用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙,是类比法,B错误
C. 探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同,用了控制变量法,C错误
D. 用灯泡是否发光来确定电路中是否有电流,是转换法,D正确
故选D
(2)木块被撞后滑出木板,说明木板不够长,或者是动能太大了,因此可以换相同材质较长的木板,也可以减少钢球的质量,由于本实验控制钢球下摆高度相同,因此不能降低钢球下摆的高度,故应采用乙丁的建议
(3) 钢球运动的过程中运动方向为圆弧切线的方向,绳子拉力方向为沿着绳子的方向,绳子的拉力与钢球运动方向垂直,因此不做功
故答案为(1)D (2)乙丁 (3) 没有,绳子的拉力与钢球运动方向垂直
22.(1)弹性势能
(2)否;mgL
(1)物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能;
(2)①在物块运动的过程中,表面光滑,则没有机械能损失,将压缩后物体获得的动能与D点时的重力势能大小进行比较即可;
②根据机械能守恒计算物体到达最高点时的机械能即可。
(1)弹簧被压缩后发生弹性形变,从而产生弹性势能,因此物体的重力势能转化为弹簧的弹性势能。
(2)①根据甲图可知,当弹簧长度缩短L时,物体向下运动距离为L,那么弹簧的弹性势能等于物体减小的重力势能mgL。在乙图中,弹簧被压缩长度为L,则弹簧的弹性势能为mgL,转化为物块的机械能,那么物体此时的机械能为mgL。圆弧的半径为L,则D点高度为2L,那么D点时物体的重力势能为2mgL。比较可知,物体获得的机械能小于D点的重力势能,因此不能达到D点;
②表面是光滑的,则物块没有机械能损失,那么到达最高点时的机械能为mgL。
23.(1)左
(2)B
(3)A
在进行杠杆平衡的探究实验时,首先要调节杠杆使其在水平位置平衡,这样做的好处是力臂与杠杆重合,便于力臂的测量。为了能够使实验的结论具有普遍性规律,应多做几组实验。
(1)在调节杠杆在水平位置平衡时,如果调节支点的话,是哪边低往哪边调,从图中看出是左边低,因此细线应向左移动;
(2)由于力臂是从支点到力的作用线的距离,因此在实验的时候,我们可以改变力的方向,测出支点到力的作用线的距离,多测几组数据,从而得出结论,故选B;
(3)铅笔水平平衡后,如铅笔芯弄断了,将铅笔芯放在左端细线下方固定,相当于左边有一部分力的力臂减小了,因此左边力与力臂的乘积就小于右边力与力臂的乘积,故右端下沉,故选A。
故答案为:(1)左;(2)B;(3)A。
24.(1)滑轮组工作时,每股绳子受到的力的大小相同
(2)△LD=△LA +△LB+ △LC /△LD =3△LA
(3)3.75
(1)弹力的大小与伸长的长度成正比,即相同的弹簧,伸长的长度相同时,受到的拉力大小相等。
(2)将A、B、C三个弹簧的伸长长度与D伸长长度进行比较,确定它们之间的数量关系;
(3)首先根据甲图,理由F=计算出Z的重力,再根据乙图计算弹簧A受到的拉力,确定伸长的的长度。
(1)分析表中数岩发现,当挂上某一重物时,弹簧A、B、C的伸长长度相等,我们可以得出的结论是:滑轮组工作时,每股绳子受到的力的大小相同。
(2)根据第1和2组数据可知,A、B、C三根弹簧伸长的长度之和恰好等于D伸长的长度,即:。 △LD=△LA +△LB+ △LC (或△LD =3△LA)。
(3)设弹簧伸长1cm受到的拉力为F',
则物体Z挂在甲图中时,A、B、C三个弹簧产生的拉力为2.5F';
根据F=得到,Z的重力:G=nF=3×2.5F'=7.5F';
物体Z挂在乙图中时,弹簧A受到的拉力F''=;
则弹簧A伸长的长度:。
25.(1)木块移动的距离
(2)便于控制小球的运动方向
(3)小球速度一定时,动能大小与小球质量成正比;20
本题考查的是探究影响动能的因素。
(1)钢珠动能大小不能直接观察,而是通过钢珠推动木块运动距离来反映;
(2)根据控制变量法分析;
(3)根据表格中的数据分析木块移动的距离与小球下滑的高度、小球的质量的关系,然后得出答案。
(1)根据转换法可知,实验中通过钢珠推动木块运动距离来反映动能的大小;
(2)研究动能大小的影响因素有哪些时,用半凹型的塑料管代替书本上的斜面进行实验,其好处是便于控制小球的运动方向,即让小球准确撞击木块;
(3)分析第1、2两次实验数据可知,小球释放的高度相同,小球的质量变为原来的2.5倍,木块移动的距离变为原来的2.5倍;分析第2、3两次实验数据可知,小球的质量不变,释放的高度变为原来的2倍,木块移动的距离变为原来的2倍;说明小球速度一定时,动能大小与小球质量成正比;第5组实验数据相对于第1组实验数据,下滑的高度变为原来的一半,则木块移动的距离变为原来的倍,质量变为原来的10倍,所以第5组实验时纸盒移动的距离应为4cm×5=20cm。
故答案为:(1)木块移动的距离;(2)便于控制小球的运动方向;(3)小球速度一定时,动能大小与小球质量成正比;20。
26.(1)竖直向上匀速
(2)摩擦和绳重
(3)提升钩码的重力
(1)当弹簧测力计匀速向上运动时,绳子上受到的拉力等于弹簧测力计的示数;
(2)在实验中,绳子重力和摩擦都会对机械效率产生影响,当它们的数值很小时,可以忽略不计;
(3)根据表格分析影响机械效率的原因。
(1)实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。
(2)实验发现甲、乙两组的机械效率相等,出现这种现象,除了钩码和滑轮都一样重之外,实验中摩擦和绳重都很小,可以忽略不计。
(3)根据表格数据可知,丙中的钩码重力为4N,乙中的钩码重力为2N,即钩码重力丙>乙,而机械效率丙>乙,那么得到结论:提升钩码的重力。
27.(1)解:航行器在测试过程中停留在水中的某个位置时处于平衡状态,所受的浮力
F浮=G=mg=8kg×10N/kg=80N,
根据阿基米德原理可知V排=8×10﹣3m3;
(2)解:航行器在水中匀速上升这段时间内运动的路程h=vt=0.2m/s×(15s﹣6s)=1.8m,
克服重力做功W=Gh=80N×1.8m=144J;
(3)当航行器在水下运动时,会受到水的阻力。根据丙图分析,航行器在第9秒时处于平衡状态,受到竖直向上的浮力、阻力和竖直向下的重力的作用,受到的浮力小于重力。
(1)当航行器在水中悬浮时,它受到的浮力等于重力,然后根据阿基米德原理的变形式 V 计算排开时的体积;
(2)首先根据s=vt计算航行器匀速上升通过的路程,再根据W=Gh计算航行器克服重力做的功;
(3)根据丙图确定第9s时航行器的运动状态,然后根据平衡力的知识列出平衡关系式,最后再比较浮力和重力的大小。
28.(1)B
(2)v= =90千米/时
90千米时<120千米时,没有超速。
(3)因为匀速直线运动,所以F=f
f=0.1G=0.1mg=0.1×3×103千克×10牛/千克=3×103牛
W=Fs=3×103牛×3×103米=9×106焦
(1)动能与物态的质量和速度有关,即质量越大,速度越大,则动能越大;
(2)首先根据计算出房车行驶的速度,再与限速分析解答;
(3)首先根据f=0.1G计算房车受到的阻力,再根据二力平衡的知识F=f计算房车受到的牵引力,最后根据W=Fs计算牵引力做的功。
(1)在高速上,汽车的速度越大,则动能越大,发生碰撞时破坏力越大,因此高速上限速。
故选B。
29.(1)G灯=mg=2kg×10N/kg=20N
G锤=mg=3kg×10N/kg=30N
GA=2×20N-30N=10N
(2)重力锤重力势能=Gh=30N×(0.5m/2)=7.5J
(3)动滑轮A重力势能=Gh=10N×(0.5m/2)=2.5J
η=W有/W总=7.5J/(7.5J+2.5J)=75%
或η=W有/W总=W有/G灯·h=7.5J/20N×0.5m=75%
(1)轴的位置随被拉物体一起运动的滑轮称为动滑轮。动滑轮实质是动力臂等于2倍阻力臂的杠杆(省力杠杆)。它不能改变力的方向,但最多能够省一半的力,但是不省功。
(2)重力势能=重力x所处的高度;
(3)η=W有/W总 ;
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