2023-2024 学年 浙教版科学九年级上册 3.3 能量转化的量度 同步练习

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名称 2023-2024 学年 浙教版科学九年级上册 3.3 能量转化的量度 同步练习
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资源类型 试卷
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科目 科学
更新时间 2023-10-25 14:37:51

文档简介

2023-2024 学年 浙教版科学九年级上册 3.3 能量转化的量度 同步练习
一、选择题
1.(2023九上·杭州开学考)如图用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是(不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦)(  )
A.地面对A的摩擦力为3N
B.绳子拉物体A的功率为2W
C.物体B受到的摩擦力为3N,方向水平向左
D.在运动过程中若将拉力F增大到12N,弹簧测力计的示数也增大
【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用;动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】单独对B受力分析,根据二力平衡条件求出A对B的摩擦力的大小;根据物体间力的作用是相互的得出B对A的摩擦力的大小;
A处于静止状态,水平方向上受力平衡,根据力的平衡求出A受到地面的摩擦力的大小;根据求出绳子拉动A的功率的大小;
滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关。
【解答】AC.B静止处于平衡状态,水平方向上受到向左的拉力和A给它的右向的摩擦力的作用,由力的平衡条件可得,B受到的摩擦力f=F示=3N,方向水平向右;
由于物体间力的作用是相互的,B对A的摩擦力的方向水平向左,大小为3N;
A沿水平方向向右做匀速直线运动,A在水平方向上受力平衡;图中的滑轮为动滑轮,2段绳子向左的拉力与F平衡,即2F绳=F,则;
则地面对A的摩擦力f'=F绳-f=5N-3N=2N,故AC错误;
B.绳子拉物体A的功率:,故B正确;
D.在运动过程中若将拉力F增大,但是AB间的压力大小和接触面的粗糙程度不变,则AB间的摩擦力不变,且物体B仍然静止,由二力平衡条件可知,测力计的示数不变,仍为3N,故D错误。
故答案为:B。
2.(2023·杭州模拟)如图甲所示,重为5N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动,铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示,若铁块受到的摩擦力为2N。下列说法中正确的是(  )
A.磁性平板对铁块的吸引力等于5N
B.0~2s内拉力F等于7N
C.2~6s内拉力F等于5N
D.2~6s内拉力F做了84J的功
【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;力与运动的关系;功的计算公式的应用
【解析】【分析】(1)对铁块进行受力分析,从而确定铁块受到吸引力的大小;
(2)(3)对铁块进行受力分析,根据平衡力的知识分析拉力F的大小变化;
(4)根据s=vt计算铁块移动的距离,再根据W=Fs计算拉力对铁块做的功。
【解答】A.磁性平板对铁块的吸引力在水平方向,而铁块的重力在竖直方向,二者肯定不是平衡力,那么二者之间应该没有关系,即暂时无法确定吸引力的大小,故A错误;
C.2-6s内铁块竖直向上做匀速直线运动,它受到向上的拉力,向下的重力和摩擦力。根据平衡力的知识得到:F=G+f=5N+2N=7N,故C错误;
B.0-2s内铁块做加速运动,此时它受到的合力向上,即拉力F>G+f,那么F>7N,故B错误;
D.2-6s内铁块移动的距离s=vt=3m/s×4s=12m,则拉力对铁块做功:W=Fs=7N×12m=84J,故D正确。
故选D。
3.(2023·杭州模拟)对一些生活常识的认知是科学素养的重要方面,下列估测中比较贴近事实的是(  )
A.家庭电路日光灯正常工作时的电流约为2A
B.把一个鸡蛋举高1m做功约为0.5J
C.冬天洗澡水的温度约为70℃
D.头发的平均生长速度约为0.2米/月
【答案】B
【知识点】估测;功的计算公式的应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】功率P=UI ;功W=FS
【解答】A. 一般日光灯的功率约为20w左右,故正常工作时的电流,A错误
B. 一个鸡蛋的质量约为50g=0.05Kg,G=mg=0.05Kg×10N/Kg=0.5N,W=FS=Gh=0.5N×1m=0.5J,B正确
C. 冬天洗澡水的温度约为40℃,C错误
D. 头发的平均生长速度约为0.2毫米/月,D错误
故答案为B
4.(2023·宁波)如图所示,小宁用竖直向上的拉力F提升物体,使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N,动滑轮重为0.25N,不计绳重和摩擦,这一过程中,下列说法错误的是(  )
A.绳子自由端移动速度为0.05m/s B.拉力F的大小为0.625N
C.拉力F做功为0.125J D.该滑轮的机械效率为80%
【答案】A
【知识点】功的计算公式的应用;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算;机械效率的计算
【解析】【分析】(1)根据图片确定承担重力的绳子段数n,然后根据s=nh计算绳子自由端移动的距离,再根据计算自由端移动的速度;
(2)根据计算拉力大小;
(3)根据W总=Fs计算拉力做功;
(4)根据计算滑轮组的机械效率。
【解答】根据图片可知,承担重力的绳子段数n=2,则自由端移动的距离s=nh=2×0.1m=0.2m。
那么自由端移动的速度,故A错误符合题意;
拉力为,故B正确不合题意;
拉力做的功:W总=Fs=0.625N×0.2m=0.125J,故C正确不合题意;
该滑轮的机械效率:,故D正确不合题意。
故选A。
5.(2023·镇海模拟)如图是我国拥有完全知识产权的第三代核电机组——华龙一号3号机组的内穹顶吊装过程,分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对穹顶做功量(用斜影表示)的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】力是否做功的判断;功的计算公式的应用
【解析】【分析】功=力x在力的方向上通过的距离。
【解答】上升过程中对穹顶做功,平移过程中不做功。
故答案为:A
6.(2023·台州)某同学研究滑轮的作用,用重为0.2牛的滑轮,把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下,拉力F做的功为(  )
A.0焦 B.1.1焦 C.2.2焦 D.4.4焦
【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用
【解析】【分析】 动滑轮特点:使用动滑轮能省一半力,费距离。这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍,即费距离,不能改变力的方向。
【解答】;
故答案为:C
7.(2023·浦江模拟)如图所示是孩子们在练习足球绕杆射球的场景。下列说法中正确的是(  )
A.小明带球绕杆的过程中,人对足球没有做功
B.小科在绕杆的时候因球速过快,造成惯性过大
C.小军射出的球撞到门柱后反弹,说明力能改变物体的运动状态
D.小轩踢出的球在减速运动过程中,球受到的摩槟力一直在变小
【答案】C
【知识点】力的作用效果;惯性;影响摩擦力大小的因素;力是否做功的判断
【解析】【分析】滑动摩擦力的大小与接触的粗糙程度和压力大小有关,接触面越粗糙,滑动摩檫力越大;压力大小越大,滑动摩擦力越大; 做功的条件是物体受到力的作用,并且在力的方向上移动一段距离;惯性是物体维持静止或者匀速直线运动的状态的性质,惯性只和物体的质量有关;
【解答】A. 做功的条件是物体受到力的作用,并且在力的方向上移动一段距离,所以小明带球绕杆的过程中,人对足球有做功,A错误;
B. 惯性只和物体的质量有关,所以小科在绕杆的时候因球速过快,但是他的惯性不会变,B错误;
C. 小军射出的球撞到门柱后反弹,说明力能改变物体的运动状态 ,正确;
D. 小轩踢出的球在减速运动过程中,球受到的摩槟力一直不变,因为滑动摩擦力的大小与接触的粗糙程度和压力大小有关,和运动速度无关,D错误;
故答案为:C.
8.(2022·杭州模拟)生活中经常对一些物理量进行估测,下列数值最接近实际情况的是(  )
A.将一枚鸡蛋举过头顶做功约为10J
B.教室里日光灯正常发光通过的电流约为5A
C.一个中学生走路时对地面压强约8000Pa
D.通常人安静时脉搏跳动一次的时间约为0.8s
【答案】D
【知识点】时间的测量;压强的大小及其计算;功的计算公式的应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据W=Gh估算;
(2)根据P=UI计算通过日光灯的电流;
(3)根据公式进行估算;
(4)根据人的心率计算。
【解答】A.一枚鸡蛋的重力大约0.5N,正常人举手的高度大约2m,则将一枚鸡蛋举过头顶做功约为:W=Gh=mgh=0.05kg×10N/kg×2m=1J,故A错误;
B.教室里日光灯的额定功率在40W左右,正常发光时的电流在左右,故B错误;
C.中学生的体重在500N左右,走路时与地面的接触面积大约250cm2=0.025m2,对水平地面的压强为,故C错误;
D.正常情况下,人的脉搏1min跳动的次数在75次左右,跳动一次的时间约:=0.8s,故D正确。
故选D。
9.(2023·浙江模拟)如图所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同的速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是F甲和F乙,拉力做功的功率分别是P甲和P乙。若不计摩擦、动滑轮重和绳重,则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是(  )
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】C
【知识点】功率计算公式的应用;动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】根据动滑轮的特点比较拉力的大小和上升速度的大小,再根据P=Fv比较甲乙的功率大小。【解答】由题知,两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重,提升物体的重相同,
甲图,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,即F甲=2G;
乙图,拉力作用在绳子自由端,省一半的力,即F乙=G,故F甲>F乙,A、D错误;
物体上升的速度相同,则拉力端的速度分别为:v甲=v物,v乙=2v物,
甲图拉力的功率:P甲=F甲v甲=2G×v物=Gv物;
乙图拉力的功率:P乙=F乙v乙=G×2v物=Gv物,故P甲=P乙,C正确,B错误。
故选C。
10.(2023·杭州模拟)如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面,一小球由A点以速度v沿轨道滚下,经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析正确的是(  )
A.整个过程只有重力在对小球做功
B.小球在A,B两点具有的动能相同
C.小球在A,B,C三点的速度大小关系是VA>VB>VC
D.小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
【答案】C
【知识点】力是否做功的判断;动能和势能的大小变化
【解析】【分析】(1)做功的条件是:有力,且沿力的方向运动一段距离;
(2)由于受到的阻力,所以小球下落过程中,有机械能的损失,根据“机械能=动能+重力势能”判断;
(3)根据动能和重力势能的转化判断速度大小变化;
(4)注意摩擦对机械能大小的影响。【解答】A.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A错误;
B.A、B两点高度相同,所以重力势能相等,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,机械能减小,故在A、B两点具有的动能不同,故B错误;
C.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C正确;
D.要克服摩擦力做功,机械能减小,故在A点具有的机械能大于它在C点具有的机械能,故D错误。
故选C。
二、填空题
11.(2023九上·杭州开学考)一只木箱放在水平地面上,地面上各处粗糙程度相同。对木箱施加一个方向不变的水平推力F(如图甲);F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图像如图乙所示。
(1)由图象可知当t=1s时,木箱处于   状态;
(2)2 4s内,木箱所受摩擦力大小为    N;
(3)4 6s内,推力F对木箱做功的功率为    W。
【答案】(1)静止
(2)2
(3)8
【知识点】力与图象的结合;摩擦力的存在;功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)由v-t图象可知,0~2s内木箱的速度,然后判断t=1s时木箱的状态;
(2)根据由F-t图象求出物体受到的拉力,然后由二力平衡的条件求出摩擦力的大小;
(3)根据图象读出在4s~6s内木箱受到的推力和对应的速度,根据求出推力F对木箱做功的功率。
【解答】(1)由v-t图象可知,0~2s时木箱运动的速度为0,则木箱处于静止状态,所以,当t=1s时,木箱处于静止状态;
(2)由v-t图象可知,在4s~6s物体做匀速直线运动,处于平衡状态,由F-t图象可知在4s~6s拉力F=2N,由平衡条件可得滑动摩擦力f=F=2N,由v-t图象可知,物体在2~4秒做匀加速运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,因为压力和接触面的粗糙程度不变,因此物体受到的摩擦力仍是2N;
(3)在4s~6s内,由F-t图象可知,木箱受到的推力为2N,由v-t图象可知,木箱以4m/s的速度做匀速直线运动,
则推力F对木箱做功的功率。
故答案为:(1)静止;(2)2;(3)8。
12.有一斜面长L=4m,高h=2.5m。工人用平行于斜面向上的150N的拉力F,将重200N的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么工人做的功为   J;物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为   N.
【答案】600;25
【知识点】力是否做功的判断;功的计算公式的应用
【解析】【分析】人对物体所做的功等于施加力的大小与在力的方向上通过的距离的乘积。
【解答】 工人做的功 =FS=150N·4m=600J;
摩擦力做的功加上物体重力做的负功=拉力所做的功,故Wf+WG=W总
即600J=f·L+G·h,f=25N
13.(2023·宁波模拟)2022 年“世界水日”主题为"Groundwater- Making the Invisible Visible"(珍惜地下水,珍视隐藏的资源)。
(1)实验室除去粗盐中难溶性杂质的主要实验步骤有:溶解、   、蒸发。
(2)除去粗盐水中的杂质CaCl2、MgCl2、Na2SO4可依次加入过量的NaOH、   、Na2CO3溶液;分离出沉淀后,再加入适量盐酸,其作用是   
【答案】(1)过滤
(2)BaCl2;除去多余的氢氧化钠和碳酸钠
【知识点】功的计算公式的应用;功率
【解析】【分析】(1)固液分离时采取过滤的方式;
(2)除杂过程中需遵循除杂不添杂的原则,即不引入新的杂质。
【解答】(1) 除去粗盐中难溶性杂质 ,需在溶解后过滤;
(2)加入氢氧化钠除去氯化镁,加入氯化钡除去硫酸钠,加入盐酸除去多余的氢氧化钠和碳酸钠 。
14.(2022·萧山模拟)如图所示,一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连,质量为m的物体,以一定的速度从A点出发,最高到达离水平面高度为h的C点,然后下滑,经B点后停在D点,D点恰为AB的中点。(息略空气阻力)
(1)物体从A点到B点的过程中,受到的摩擦力方向是水平向   。
(2)物体从B点到C点的过程中,能量转化的情况是   。
(3)物体从A点出发到停在D点的过程中,克服摩擦力做功的大小是   (用题目提供的字母符号表示),
【答案】(1)左
(2)动能转换为重力势能
(3)3mgh
【知识点】影响摩擦力大小的因素;力是否做功的判断;动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】(1)摩擦力的方向的判断方法为与其相对运动方向相反;
(2)动能和重力势能在一定状态下可以相互转换;
(3)功=力x在力的作用下移动过的距离;
【解答】(1) A点到B点的过程中 ,相对于地面运动方向向右,故摩擦力方向向左;
(2) 物体从B点到C点的过程中,物体被提高,故能量转化的情况是动能转换为重力势能;
(3 )在最高点C时,其速度为0,由C-D的远动状态可知,Wcd=mgh,从整段分析,受到滑动摩擦力的路径为AD,DB,BD,故 克服摩擦力做功的大小是3mgh 。
15.(2023九下·永嘉月考)府东路过江通道是连接我县瓯北与鹿城区的重要工程,该通道以隧道跨越瓯江。工程现已开工,将使用盾构机(如图)挖掘隧道。
(1)盾构机前部的刀盘上有很多刀片,转动时能轻易切入泥土、岩石。各刀片都呈尖利的形状,这是利用   的方法来增大压强。
(2)盾构机在地下掘进时为了防止偏离,采用了激光自动导向系统,这主要是利用了   的性质。
(3)由于盾构机体积极为庞大,需将其拆成多个部件吊装到施工现场。已知部件总质量3×104千克,部件水平平移10米,再竖直下降20米,则部件重力做功   焦
【答案】(1)减小受力面积
(2)光在同种均匀介质中沿直线传播
(3)3×106
【知识点】光的直线传播及应用;增大或减小压强的方法;功的计算公式的应用
【解析】【分析】(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积;
(2)光在同一种均匀介质中沿直线传播,例如小孔成像、影子、日食和月食等,还有激光准直和排队等。
(3)根据W=Gh计算部件的重力做功。
【解答】(1)各刀片都呈尖利的形状,这是利用减小受力面积的方法来增大压强。
(2)盾构机在地下掘进时为了防止偏离,采用了激光自动导向系统,这主要是利用了光在同种均匀介质中沿直线传播的性质。
(3)部件重力做功:W=Gh=3×104kg×10N/kg×20m=6×106J。
三、实验探究题
16.(2023九上·杭州期末)斜面是一种简单机械,在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力,那么斜面省力情况与哪些因素有关呢?(使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定,比值越小,越省力)
小明做了如下猜想:
猜想1:与斜面的表面材料有关;
猜想2:与斜面的倾斜程度有关;
猜想3:与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想,利用如图所示的装置进行了实验。实验中物体在斜面上做匀速直线运动,相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1(θ1>θ) θ2(θ2>θ1)
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重 G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力 F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
(1)物体从斜面底端沿斜面匀速拉到顶端过程中,倾斜角度越大,机械效率   (选填“越高”、“越低”或“不变”);
(2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是:   ;
(3)小明通过实验验证猜想3是错误的,他的依据是    ;
(4)完成实验后,小明还想知道实验1中物体在斜面上受到的摩擦力f的大小。已知斜面倾角θ时,斜面长1m、高0.5m,分析可知f=   N。
【答案】(1)越高
(2)在其他条件相同时(在接粗面粗糙程度相同时),斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力
(3)比较1、3、4几次实验,沿斜面的拉力与物体的重力的比值相等
(4)0.35
【知识点】功的计算公式的应用;斜面及其工作特点
【解析】【分析】(1)当斜面倾斜角度增大时,根据压力的变化分析摩擦力的变化,再根据W额=fL分析额外功的变化,最后根据公式分析机械效率的变化。
(2)分析实验1、5、6中那些因素相同,哪个因素不同,根据控制变量法的要求描述结论。
(3)根据控制变量法的要求选择对照实验分析;
(4)根据W总=FL计算出总功,根据W有=Gh计算出有用功,根据W额=W总-W有计算出额外功,最后根据计算出摩擦力f。
【解答】(1)斜面的倾斜角度越大,则斜面受到的压力减小,那么物体受到的摩擦力减小。根据W额=fL可知,斜面做的额外功减小。根据W=Gh可知,斜面做的有用功不变,根据可知,此时斜面的机械效率越高。
(2)在实验1、5、6中,其它条件都相同,只有倾斜角度不同,那么得到结论:在其他条件相同时(在接粗面粗糙程度相同时),斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力。
(3)验证猜想3,即探究斜面的省力情况与物体重力是否有关时,可以控制斜面角度和接触面的粗糙程度相同,只改变物体重力,故选实验1、3、4。计算出三组实验中拉力和重力的比值几乎都相同,那么猜想3是错误的。
(4)斜面做的总功:W总=FL=1.35N×1m=1.35J;
斜面做的有用功为:W有=Gh=2N×0.5m=1J;
斜面做的额外功:W额=W总-W有=1.35J-1J=0.35J;
则物体受到的摩擦力:。
17.(2022九上·义乌期中)风车是利用风力做功的装置。小科制作了一架小风车,他想粗略测定风车在一定风速下 做功的功率,实验装置如图所示。
(1)除了图中的实验器材,还必需的测量工具有:天平、   
(2)实验时逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m,则风车做功的功率 P=    (表达式中的物理量均用符号表示);
(3)如果选用较    (填“粗重”或“细轻”)的线做实验,则测得风车的功率值将偏小;
【答案】(1)秒表,刻度尺
(2)mgh/t
(3)粗重
【知识点】功的计算公式的应用;功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据实验过程确定要测量的物理量,据此确定需要的器材;
(2)根据功的公式W=Gh,结合公式分析计算;
(3)如果使用的线较粗,那么线的重力较大,会导致回形针上升的速度减小,所用时间变长,根据可知测得风车功率的变化。
【解答】(1)要测量风车做功的功率,需要测量运动时间、高度和回形针的重力,那么需要的器材为:天平、秒表和刻度尺。
(2)风车做功为W=Gh=mgh;
那么风车做功的功率:。
(3)如果选用较粗重的线做实验,则测得风车的功率值将偏小。
18.(2022·舟山模拟)小科在电视中看到古代士兵射箭时往往处按一定角度斜向上射出,而不是水平射出,如图甲。他猜想可能是以某个角度射出时箭矢运动的距离最远。为了验证自己的猜想,小科在教室里找到了一个带指针的大量角器(指针可以绕A点转动,方便指示角度)、原长为7cm的橡皮筋和一些粉笔头,并把橡皮筋的一端固定在指针上,如图乙所示。
(1)从拉动橡皮筋把粉笔头弹出去,直至粉笔头落地。选出整个过程中有对粉笔头做功的力______。
A.橡皮筋对粉笔头的弹力 B.粉笔头受到的重力
C.人对橡皮筋的拉力 D.橡皮筋受到重力
(2)请你利用提供的仪器设计实验来验证小科的猜想   。
【答案】(1)B
(2)将图乙中的装置固定在墙上,每次时橡皮筋伸长的长度相同,使粉笔头以不同的角度射出,射出方向与水平方向的夹角θ可由量角器读出,记录粉笔头运动的水平距离和射出角度。
【知识点】实验方案设计与评价;力是否做功的判断
【解析】【分析】(1)做功的两个要素:①作用在物体上的力;②物体在力的方向上通过的距离;
(2)探究箭矢运动的距离与角度的关系时,必须控制其它因素相同,而改变射出时的角度,然后比较,寻找二者之间的关系,据此分析解答。
【解答】(1)在整个过程中,作用在粉笔头上的力就只有它自身的重力,且粉笔头在重力的方向上通过距离,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
(2)利用提供的仪器设计实验来验证小科的猜想:将图乙中的装置固定在墙上,每次时橡皮筋伸长的长度相同,使粉笔头以不同的角度射出,射出方向与水平方向的夹角θ可由量角器读出,记录粉笔头运动的水平距离和射出角度。
四、解答题
19.(2020九上·黄岩期中) 2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准,小金买了一辆按新国标生产的电动自行车(如图),部分参数如表所示,已知小金质量为60千克,假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。
项目 参数
最高车速(千来/小时) 25
整车质量(千克) 40
电动自行车最大功率(瓦) 400
(1)车轮上刻花纹的目的是   ;
(2)小金在水平公路上骑电动自行车,匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功?
(3)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为多少?
【答案】(1)增大摩擦力
(2)解:因电动车在水平的路面上匀速行驶时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力
F '=f=0.08G=0.08×1000N=80N,
匀速行驶10千米过程中克服阻力做的功:W=Fˊs=80N×10×103m=8×105J
(3)解:根据知,匀速行驶时的车速:
【知识点】二力平衡的条件及其应用;增大或减小摩擦的方法;功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)增大摩擦力的方法:①增大压力;②增大接触面的粗糙程度;
(2)首先根据f=0.08G计算电动车受到的阻力,再根据二力平衡的知识计算电动车受到的牵引力,最后根据 W=Fs 计算克服阻力做的功。
(3)根据公式 计算电动车匀速行驶受到的车速。
【解答】(1)车轮上刻花纹的目的是通过增大接触面粗糙程度的方式增大摩擦力。
20.(2023九下·义乌模拟)如图1为大型全通透载客潜水器“寰岛蛟龙1号”,填补了国内观光潜水器的空白,具有里程碑的意义。该观光潜水器最大下潜深度40米,未搭乘乘客时的质量为23.9吨。
(1)该潜水器在下潜过程中,受到水的压强如何变化?   。
(2)潜水器在载人的过程中一直静止在海面上,若此时潜水器上有5人,总质量为300千克,计算该潜水器排开水的体积为多少?(ρ水取1×103千克/米3)
(3)若潜水器在水下运动时,所受海水阻力与速度的关系如图2所示。当它在水下以0.2米/秒的水平速度匀速前进了10秒,则在此过程中潜水器的水平推力做了多少功?
【答案】(1)受到的水压逐渐增大;
(2)潜水器在载人的过程中一直静止漂浮在海面上,F浮=G总=m总g=(300kg+23.9×1000kg)×10N/Kg=2.42×105N;
由F浮=ρ液gV排可知,潜水器浸没在水中时排开的体积为V排=F浮/ρ水g=2.42×105N/(1×103kg/m3×10N/kg)=24.2m3
(3)当速度为0.2m/s时,潜水艇受到的阻力是250N,因为匀速直线运动,阻力等于推力等于250N;
所以W =FS =250N×0.2m/s×10s=500J ;
【知识点】液体的压强;影响液体压强大小的因素;浮力产生的原因;浮力大小的计算;功的计算公式的应用
【解析】【分析】 影响液体压强的因素:深度,液体的密度(与容器的形状,液体的质量体积无关);液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增大,同种液体在同一深度的各处,各个方向的压强大小相等;不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。”公式:液体压强:p=ρgh;浸入静止流体中的物体受到一个浮力,其大小等于该物体所排开的流体重量,方向竖直向上并通过所排开流体的形心。这结论是阿基米德首先提出的,故称阿基米德原理。
【解答】(1)液体压强与液体的密度和液体的深度有关,液体密度越大,深度越深,液体的压强越大,所以该潜水器在下潜过程中,深度越来越深,所以受到的水压越来越大。
21.(2023·镇海模拟)在一底面积为4m2的圆柱形深井底部,有一体积为2m3,密度为1×104kg/m3的贵重物体,现用如图所示的装置将去打捞上来,若牵引车以0.6m/s的速度匀速向右行驶,通过滑轮组将物体由井底开始往上拉,30s后井底受到的水的压强恰好变化了2.5×103Pa,(忽略动滑轮和绳子的重力及滑轮与绳子之间的摩擦,g取10N/kg)求:
(1)物体的重力;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力;
(3)牵引车行驶了30s后,物体被提升的高度;
(4)物体露出水面前,物体受到绳子拉力的功率;
(5)牵引车行驶了30s时,牵引车对绳子的拉力。
【答案】(1)物体浸没在水中时,V排=V物=2m3,
受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×2m3×10N/kg=2×104N
(2)由图知,n=2,
物体上升速度v物=1/2v车=1/2×0.6m/s=0.3m/s,
物体被提升的高度:h=v物×t= 0.3m/s×30s=9m
(3)物体露出水面前,物体受到绳子拉力:
F拉=G物-F浮=2×105N-2×104N=1.8×105N,
P=F拉v物=1.8×105N×0.3m/s=5.4×104 W
(4)30s后井底受到水的压强恰好变化了2.5×103Pa
即△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×△h=2.5×103Pa,
水面下降了△h=0.25m,
排开水的体积减小值:
△V排=S△h=4m2×0.25m=1m3,
V排’= V排,
此时物体受到的浮力:
F浮’= F浮= ×2×104N=1×104N,
(5)忽略动滑轮和绳子的重力及滑轮与绳子之间的摩擦,牵引车对绳子的拉力:
F= (G物一F浮’)= (2×105N-1×104N)=9.5×104N
【知识点】重力的大小;阿基米德原理;浮力大小的计算;功的计算公式的应用
【解析】【分析】
(1)物体重力=密度x体积xg,故利用G=mg= ρ物V物g求出重力即可;
(2) 物体浸没在水中时其排开液体的体积等于自身物体的体积,再利用浮力公式即可求解浸没时所受浮力大小;
(3)其为动滑轮,故高度为绳子拉过距离的1/2 ,故可先求出绳子移动的距离,其一半为物体上升的高度;
(4)物体露出水面前,物体受到绳子拉力的功率 为绳子的拉力与物体速度大小的乘积;
(5) 30s后井底受到水的压强恰好变化了2.5×103Pa,故说明此时水面下降了,即物体露出水面一定体积,通过水下降的高度求出变化的的体积,即求出现在所受浮力大小,再通过受力分析求出此时拉力大小。
1 / 12023-2024 学年 浙教版科学九年级上册 3.3 能量转化的量度 同步练习
一、选择题
1.(2023九上·杭州开学考)如图用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.4m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N。下列说法正确的是(不计滑轮、弹簧测力计、绳重及滑轮摩擦)(  )
A.地面对A的摩擦力为3N
B.绳子拉物体A的功率为2W
C.物体B受到的摩擦力为3N,方向水平向左
D.在运动过程中若将拉力F增大到12N,弹簧测力计的示数也增大
2.(2023·杭州模拟)如图甲所示,重为5N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上,在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动,铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示,若铁块受到的摩擦力为2N。下列说法中正确的是(  )
A.磁性平板对铁块的吸引力等于5N
B.0~2s内拉力F等于7N
C.2~6s内拉力F等于5N
D.2~6s内拉力F做了84J的功
3.(2023·杭州模拟)对一些生活常识的认知是科学素养的重要方面,下列估测中比较贴近事实的是(  )
A.家庭电路日光灯正常工作时的电流约为2A
B.把一个鸡蛋举高1m做功约为0.5J
C.冬天洗澡水的温度约为70℃
D.头发的平均生长速度约为0.2米/月
4.(2023·宁波)如图所示,小宁用竖直向上的拉力F提升物体,使物体在2s内匀速上升了0.1m已知物体重为1N,动滑轮重为0.25N,不计绳重和摩擦,这一过程中,下列说法错误的是(  )
A.绳子自由端移动速度为0.05m/s B.拉力F的大小为0.625N
C.拉力F做功为0.125J D.该滑轮的机械效率为80%
5.(2023·镇海模拟)如图是我国拥有完全知识产权的第三代核电机组——华龙一号3号机组的内穹顶吊装过程,分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对穹顶做功量(用斜影表示)的是(  )
A. B.
C. D.
6.(2023·台州)某同学研究滑轮的作用,用重为0.2牛的滑轮,把2牛的钩码匀速提升1米。在不计绳重和摩擦的情况下,拉力F做的功为(  )
A.0焦 B.1.1焦 C.2.2焦 D.4.4焦
7.(2023·浦江模拟)如图所示是孩子们在练习足球绕杆射球的场景。下列说法中正确的是(  )
A.小明带球绕杆的过程中,人对足球没有做功
B.小科在绕杆的时候因球速过快,造成惯性过大
C.小军射出的球撞到门柱后反弹,说明力能改变物体的运动状态
D.小轩踢出的球在减速运动过程中,球受到的摩槟力一直在变小
8.(2022·杭州模拟)生活中经常对一些物理量进行估测,下列数值最接近实际情况的是(  )
A.将一枚鸡蛋举过头顶做功约为10J
B.教室里日光灯正常发光通过的电流约为5A
C.一个中学生走路时对地面压强约8000Pa
D.通常人安静时脉搏跳动一次的时间约为0.8s
9.(2023·浙江模拟)如图所示,用同一个动滑轮先后提升同一物体,使物体以相同的速度匀速上升相同的高度,所用的力分别是F甲和F乙,拉力做功的功率分别是P甲和P乙。若不计摩擦、动滑轮重和绳重,则F甲与F乙、P甲与P乙之间的大小关系是(  )
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
10.(2023·杭州模拟)如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面,一小球由A点以速度v沿轨道滚下,经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析正确的是(  )
A.整个过程只有重力在对小球做功
B.小球在A,B两点具有的动能相同
C.小球在A,B,C三点的速度大小关系是VA>VB>VC
D.小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
二、填空题
11.(2023九上·杭州开学考)一只木箱放在水平地面上,地面上各处粗糙程度相同。对木箱施加一个方向不变的水平推力F(如图甲);F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图像如图乙所示。
(1)由图象可知当t=1s时,木箱处于   状态;
(2)2 4s内,木箱所受摩擦力大小为    N;
(3)4 6s内,推力F对木箱做功的功率为    W。
12.有一斜面长L=4m,高h=2.5m。工人用平行于斜面向上的150N的拉力F,将重200N的物体从底端匀速拉到斜面顶端。那么工人做的功为   J;物体沿斜面匀速向上运动时所受的摩擦阻力为   N.
13.(2023·宁波模拟)2022 年“世界水日”主题为"Groundwater- Making the Invisible Visible"(珍惜地下水,珍视隐藏的资源)。
(1)实验室除去粗盐中难溶性杂质的主要实验步骤有:溶解、   、蒸发。
(2)除去粗盐水中的杂质CaCl2、MgCl2、Na2SO4可依次加入过量的NaOH、   、Na2CO3溶液;分离出沉淀后,再加入适量盐酸,其作用是   
14.(2022·萧山模拟)如图所示,一段粗糙程度相同的水平面和一个光滑的圆弧槽在B点处相连,质量为m的物体,以一定的速度从A点出发,最高到达离水平面高度为h的C点,然后下滑,经B点后停在D点,D点恰为AB的中点。(息略空气阻力)
(1)物体从A点到B点的过程中,受到的摩擦力方向是水平向   。
(2)物体从B点到C点的过程中,能量转化的情况是   。
(3)物体从A点出发到停在D点的过程中,克服摩擦力做功的大小是   (用题目提供的字母符号表示),
15.(2023九下·永嘉月考)府东路过江通道是连接我县瓯北与鹿城区的重要工程,该通道以隧道跨越瓯江。工程现已开工,将使用盾构机(如图)挖掘隧道。
(1)盾构机前部的刀盘上有很多刀片,转动时能轻易切入泥土、岩石。各刀片都呈尖利的形状,这是利用   的方法来增大压强。
(2)盾构机在地下掘进时为了防止偏离,采用了激光自动导向系统,这主要是利用了   的性质。
(3)由于盾构机体积极为庞大,需将其拆成多个部件吊装到施工现场。已知部件总质量3×104千克,部件水平平移10米,再竖直下降20米,则部件重力做功   焦
三、实验探究题
16.(2023九上·杭州期末)斜面是一种简单机械,在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力,那么斜面省力情况与哪些因素有关呢?(使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定,比值越小,越省力)
小明做了如下猜想:
猜想1:与斜面的表面材料有关;
猜想2:与斜面的倾斜程度有关;
猜想3:与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想,利用如图所示的装置进行了实验。实验中物体在斜面上做匀速直线运动,相关的记录如表。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角 θ θ θ θ θ1(θ1>θ) θ2(θ2>θ1)
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重 G/N 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力 F/N 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
(1)物体从斜面底端沿斜面匀速拉到顶端过程中,倾斜角度越大,机械效率   (选填“越高”、“越低”或“不变”);
(2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是:   ;
(3)小明通过实验验证猜想3是错误的,他的依据是    ;
(4)完成实验后,小明还想知道实验1中物体在斜面上受到的摩擦力f的大小。已知斜面倾角θ时,斜面长1m、高0.5m,分析可知f=   N。
17.(2022九上·义乌期中)风车是利用风力做功的装置。小科制作了一架小风车,他想粗略测定风车在一定风速下 做功的功率,实验装置如图所示。
(1)除了图中的实验器材,还必需的测量工具有:天平、   
(2)实验时逐渐增加挂在细线下的回形针数量,直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m,则风车做功的功率 P=    (表达式中的物理量均用符号表示);
(3)如果选用较    (填“粗重”或“细轻”)的线做实验,则测得风车的功率值将偏小;
18.(2022·舟山模拟)小科在电视中看到古代士兵射箭时往往处按一定角度斜向上射出,而不是水平射出,如图甲。他猜想可能是以某个角度射出时箭矢运动的距离最远。为了验证自己的猜想,小科在教室里找到了一个带指针的大量角器(指针可以绕A点转动,方便指示角度)、原长为7cm的橡皮筋和一些粉笔头,并把橡皮筋的一端固定在指针上,如图乙所示。
(1)从拉动橡皮筋把粉笔头弹出去,直至粉笔头落地。选出整个过程中有对粉笔头做功的力______。
A.橡皮筋对粉笔头的弹力 B.粉笔头受到的重力
C.人对橡皮筋的拉力 D.橡皮筋受到重力
(2)请你利用提供的仪器设计实验来验证小科的猜想   。
四、解答题
19.(2020九上·黄岩期中) 2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准,小金买了一辆按新国标生产的电动自行车(如图),部分参数如表所示,已知小金质量为60千克,假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。
项目 参数
最高车速(千来/小时) 25
整车质量(千克) 40
电动自行车最大功率(瓦) 400
(1)车轮上刻花纹的目的是   ;
(2)小金在水平公路上骑电动自行车,匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功?
(3)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为多少?
20.(2023九下·义乌模拟)如图1为大型全通透载客潜水器“寰岛蛟龙1号”,填补了国内观光潜水器的空白,具有里程碑的意义。该观光潜水器最大下潜深度40米,未搭乘乘客时的质量为23.9吨。
(1)该潜水器在下潜过程中,受到水的压强如何变化?   。
(2)潜水器在载人的过程中一直静止在海面上,若此时潜水器上有5人,总质量为300千克,计算该潜水器排开水的体积为多少?(ρ水取1×103千克/米3)
(3)若潜水器在水下运动时,所受海水阻力与速度的关系如图2所示。当它在水下以0.2米/秒的水平速度匀速前进了10秒,则在此过程中潜水器的水平推力做了多少功?
21.(2023·镇海模拟)在一底面积为4m2的圆柱形深井底部,有一体积为2m3,密度为1×104kg/m3的贵重物体,现用如图所示的装置将去打捞上来,若牵引车以0.6m/s的速度匀速向右行驶,通过滑轮组将物体由井底开始往上拉,30s后井底受到的水的压强恰好变化了2.5×103Pa,(忽略动滑轮和绳子的重力及滑轮与绳子之间的摩擦,g取10N/kg)求:
(1)物体的重力;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力;
(3)牵引车行驶了30s后,物体被提升的高度;
(4)物体露出水面前,物体受到绳子拉力的功率;
(5)牵引车行驶了30s时,牵引车对绳子的拉力。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用;动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】单独对B受力分析,根据二力平衡条件求出A对B的摩擦力的大小;根据物体间力的作用是相互的得出B对A的摩擦力的大小;
A处于静止状态,水平方向上受力平衡,根据力的平衡求出A受到地面的摩擦力的大小;根据求出绳子拉动A的功率的大小;
滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关。
【解答】AC.B静止处于平衡状态,水平方向上受到向左的拉力和A给它的右向的摩擦力的作用,由力的平衡条件可得,B受到的摩擦力f=F示=3N,方向水平向右;
由于物体间力的作用是相互的,B对A的摩擦力的方向水平向左,大小为3N;
A沿水平方向向右做匀速直线运动,A在水平方向上受力平衡;图中的滑轮为动滑轮,2段绳子向左的拉力与F平衡,即2F绳=F,则;
则地面对A的摩擦力f'=F绳-f=5N-3N=2N,故AC错误;
B.绳子拉物体A的功率:,故B正确;
D.在运动过程中若将拉力F增大,但是AB间的压力大小和接触面的粗糙程度不变,则AB间的摩擦力不变,且物体B仍然静止,由二力平衡条件可知,测力计的示数不变,仍为3N,故D错误。
故答案为:B。
2.【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;力与运动的关系;功的计算公式的应用
【解析】【分析】(1)对铁块进行受力分析,从而确定铁块受到吸引力的大小;
(2)(3)对铁块进行受力分析,根据平衡力的知识分析拉力F的大小变化;
(4)根据s=vt计算铁块移动的距离,再根据W=Fs计算拉力对铁块做的功。
【解答】A.磁性平板对铁块的吸引力在水平方向,而铁块的重力在竖直方向,二者肯定不是平衡力,那么二者之间应该没有关系,即暂时无法确定吸引力的大小,故A错误;
C.2-6s内铁块竖直向上做匀速直线运动,它受到向上的拉力,向下的重力和摩擦力。根据平衡力的知识得到:F=G+f=5N+2N=7N,故C错误;
B.0-2s内铁块做加速运动,此时它受到的合力向上,即拉力F>G+f,那么F>7N,故B错误;
D.2-6s内铁块移动的距离s=vt=3m/s×4s=12m,则拉力对铁块做功:W=Fs=7N×12m=84J,故D正确。
故选D。
3.【答案】B
【知识点】估测;功的计算公式的应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】功率P=UI ;功W=FS
【解答】A. 一般日光灯的功率约为20w左右,故正常工作时的电流,A错误
B. 一个鸡蛋的质量约为50g=0.05Kg,G=mg=0.05Kg×10N/Kg=0.5N,W=FS=Gh=0.5N×1m=0.5J,B正确
C. 冬天洗澡水的温度约为40℃,C错误
D. 头发的平均生长速度约为0.2毫米/月,D错误
故答案为B
4.【答案】A
【知识点】功的计算公式的应用;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算;机械效率的计算
【解析】【分析】(1)根据图片确定承担重力的绳子段数n,然后根据s=nh计算绳子自由端移动的距离,再根据计算自由端移动的速度;
(2)根据计算拉力大小;
(3)根据W总=Fs计算拉力做功;
(4)根据计算滑轮组的机械效率。
【解答】根据图片可知,承担重力的绳子段数n=2,则自由端移动的距离s=nh=2×0.1m=0.2m。
那么自由端移动的速度,故A错误符合题意;
拉力为,故B正确不合题意;
拉力做的功:W总=Fs=0.625N×0.2m=0.125J,故C正确不合题意;
该滑轮的机械效率:,故D正确不合题意。
故选A。
5.【答案】A
【知识点】力是否做功的判断;功的计算公式的应用
【解析】【分析】功=力x在力的方向上通过的距离。
【解答】上升过程中对穹顶做功,平移过程中不做功。
故答案为:A
6.【答案】C
【知识点】功的计算公式的应用
【解析】【分析】 动滑轮特点:使用动滑轮能省一半力,费距离。这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离是钩码升高的距离的2倍,即费距离,不能改变力的方向。
【解答】;
故答案为:C
7.【答案】C
【知识点】力的作用效果;惯性;影响摩擦力大小的因素;力是否做功的判断
【解析】【分析】滑动摩擦力的大小与接触的粗糙程度和压力大小有关,接触面越粗糙,滑动摩檫力越大;压力大小越大,滑动摩擦力越大; 做功的条件是物体受到力的作用,并且在力的方向上移动一段距离;惯性是物体维持静止或者匀速直线运动的状态的性质,惯性只和物体的质量有关;
【解答】A. 做功的条件是物体受到力的作用,并且在力的方向上移动一段距离,所以小明带球绕杆的过程中,人对足球有做功,A错误;
B. 惯性只和物体的质量有关,所以小科在绕杆的时候因球速过快,但是他的惯性不会变,B错误;
C. 小军射出的球撞到门柱后反弹,说明力能改变物体的运动状态 ,正确;
D. 小轩踢出的球在减速运动过程中,球受到的摩槟力一直不变,因为滑动摩擦力的大小与接触的粗糙程度和压力大小有关,和运动速度无关,D错误;
故答案为:C.
8.【答案】D
【知识点】时间的测量;压强的大小及其计算;功的计算公式的应用;电功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据W=Gh估算;
(2)根据P=UI计算通过日光灯的电流;
(3)根据公式进行估算;
(4)根据人的心率计算。
【解答】A.一枚鸡蛋的重力大约0.5N,正常人举手的高度大约2m,则将一枚鸡蛋举过头顶做功约为:W=Gh=mgh=0.05kg×10N/kg×2m=1J,故A错误;
B.教室里日光灯的额定功率在40W左右,正常发光时的电流在左右,故B错误;
C.中学生的体重在500N左右,走路时与地面的接触面积大约250cm2=0.025m2,对水平地面的压强为,故C错误;
D.正常情况下,人的脉搏1min跳动的次数在75次左右,跳动一次的时间约:=0.8s,故D正确。
故选D。
9.【答案】C
【知识点】功率计算公式的应用;动滑轮及其工作特点
【解析】【分析】根据动滑轮的特点比较拉力的大小和上升速度的大小,再根据P=Fv比较甲乙的功率大小。【解答】由题知,两装置都不计摩擦、动滑轮重和绳重,提升物体的重相同,
甲图,拉力作用在动滑轮的轴上,费一倍的力,即F甲=2G;
乙图,拉力作用在绳子自由端,省一半的力,即F乙=G,故F甲>F乙,A、D错误;
物体上升的速度相同,则拉力端的速度分别为:v甲=v物,v乙=2v物,
甲图拉力的功率:P甲=F甲v甲=2G×v物=Gv物;
乙图拉力的功率:P乙=F乙v乙=G×2v物=Gv物,故P甲=P乙,C正确,B错误。
故选C。
10.【答案】C
【知识点】力是否做功的判断;动能和势能的大小变化
【解析】【分析】(1)做功的条件是:有力,且沿力的方向运动一段距离;
(2)由于受到的阻力,所以小球下落过程中,有机械能的损失,根据“机械能=动能+重力势能”判断;
(3)根据动能和重力势能的转化判断速度大小变化;
(4)注意摩擦对机械能大小的影响。【解答】A.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A错误;
B.A、B两点高度相同,所以重力势能相等,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,机械能减小,故在A、B两点具有的动能不同,故B错误;
C.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C正确;
D.要克服摩擦力做功,机械能减小,故在A点具有的机械能大于它在C点具有的机械能,故D错误。
故选C。
11.【答案】(1)静止
(2)2
(3)8
【知识点】力与图象的结合;摩擦力的存在;功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)由v-t图象可知,0~2s内木箱的速度,然后判断t=1s时木箱的状态;
(2)根据由F-t图象求出物体受到的拉力,然后由二力平衡的条件求出摩擦力的大小;
(3)根据图象读出在4s~6s内木箱受到的推力和对应的速度,根据求出推力F对木箱做功的功率。
【解答】(1)由v-t图象可知,0~2s时木箱运动的速度为0,则木箱处于静止状态,所以,当t=1s时,木箱处于静止状态;
(2)由v-t图象可知,在4s~6s物体做匀速直线运动,处于平衡状态,由F-t图象可知在4s~6s拉力F=2N,由平衡条件可得滑动摩擦力f=F=2N,由v-t图象可知,物体在2~4秒做匀加速运动,受到的摩擦力为滑动摩擦力,因为压力和接触面的粗糙程度不变,因此物体受到的摩擦力仍是2N;
(3)在4s~6s内,由F-t图象可知,木箱受到的推力为2N,由v-t图象可知,木箱以4m/s的速度做匀速直线运动,
则推力F对木箱做功的功率。
故答案为:(1)静止;(2)2;(3)8。
12.【答案】600;25
【知识点】力是否做功的判断;功的计算公式的应用
【解析】【分析】人对物体所做的功等于施加力的大小与在力的方向上通过的距离的乘积。
【解答】 工人做的功 =FS=150N·4m=600J;
摩擦力做的功加上物体重力做的负功=拉力所做的功,故Wf+WG=W总
即600J=f·L+G·h,f=25N
13.【答案】(1)过滤
(2)BaCl2;除去多余的氢氧化钠和碳酸钠
【知识点】功的计算公式的应用;功率
【解析】【分析】(1)固液分离时采取过滤的方式;
(2)除杂过程中需遵循除杂不添杂的原则,即不引入新的杂质。
【解答】(1) 除去粗盐中难溶性杂质 ,需在溶解后过滤;
(2)加入氢氧化钠除去氯化镁,加入氯化钡除去硫酸钠,加入盐酸除去多余的氢氧化钠和碳酸钠 。
14.【答案】(1)左
(2)动能转换为重力势能
(3)3mgh
【知识点】影响摩擦力大小的因素;力是否做功的判断;动能和势能的转化与守恒
【解析】【分析】(1)摩擦力的方向的判断方法为与其相对运动方向相反;
(2)动能和重力势能在一定状态下可以相互转换;
(3)功=力x在力的作用下移动过的距离;
【解答】(1) A点到B点的过程中 ,相对于地面运动方向向右,故摩擦力方向向左;
(2) 物体从B点到C点的过程中,物体被提高,故能量转化的情况是动能转换为重力势能;
(3 )在最高点C时,其速度为0,由C-D的远动状态可知,Wcd=mgh,从整段分析,受到滑动摩擦力的路径为AD,DB,BD,故 克服摩擦力做功的大小是3mgh 。
15.【答案】(1)减小受力面积
(2)光在同种均匀介质中沿直线传播
(3)3×106
【知识点】光的直线传播及应用;增大或减小压强的方法;功的计算公式的应用
【解析】【分析】(1)增大压强的方法:①增大压力;②减小受力面积;
(2)光在同一种均匀介质中沿直线传播,例如小孔成像、影子、日食和月食等,还有激光准直和排队等。
(3)根据W=Gh计算部件的重力做功。
【解答】(1)各刀片都呈尖利的形状,这是利用减小受力面积的方法来增大压强。
(2)盾构机在地下掘进时为了防止偏离,采用了激光自动导向系统,这主要是利用了光在同种均匀介质中沿直线传播的性质。
(3)部件重力做功:W=Gh=3×104kg×10N/kg×20m=6×106J。
16.【答案】(1)越高
(2)在其他条件相同时(在接粗面粗糙程度相同时),斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力
(3)比较1、3、4几次实验,沿斜面的拉力与物体的重力的比值相等
(4)0.35
【知识点】功的计算公式的应用;斜面及其工作特点
【解析】【分析】(1)当斜面倾斜角度增大时,根据压力的变化分析摩擦力的变化,再根据W额=fL分析额外功的变化,最后根据公式分析机械效率的变化。
(2)分析实验1、5、6中那些因素相同,哪个因素不同,根据控制变量法的要求描述结论。
(3)根据控制变量法的要求选择对照实验分析;
(4)根据W总=FL计算出总功,根据W有=Gh计算出有用功,根据W额=W总-W有计算出额外功,最后根据计算出摩擦力f。
【解答】(1)斜面的倾斜角度越大,则斜面受到的压力减小,那么物体受到的摩擦力减小。根据W额=fL可知,斜面做的额外功减小。根据W=Gh可知,斜面做的有用功不变,根据可知,此时斜面的机械效率越高。
(2)在实验1、5、6中,其它条件都相同,只有倾斜角度不同,那么得到结论:在其他条件相同时(在接粗面粗糙程度相同时),斜面的倾斜程度越小,提升物体越省力。
(3)验证猜想3,即探究斜面的省力情况与物体重力是否有关时,可以控制斜面角度和接触面的粗糙程度相同,只改变物体重力,故选实验1、3、4。计算出三组实验中拉力和重力的比值几乎都相同,那么猜想3是错误的。
(4)斜面做的总功:W总=FL=1.35N×1m=1.35J;
斜面做的有用功为:W有=Gh=2N×0.5m=1J;
斜面做的额外功:W额=W总-W有=1.35J-1J=0.35J;
则物体受到的摩擦力:。
17.【答案】(1)秒表,刻度尺
(2)mgh/t
(3)粗重
【知识点】功的计算公式的应用;功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据实验过程确定要测量的物理量,据此确定需要的器材;
(2)根据功的公式W=Gh,结合公式分析计算;
(3)如果使用的线较粗,那么线的重力较大,会导致回形针上升的速度减小,所用时间变长,根据可知测得风车功率的变化。
【解答】(1)要测量风车做功的功率,需要测量运动时间、高度和回形针的重力,那么需要的器材为:天平、秒表和刻度尺。
(2)风车做功为W=Gh=mgh;
那么风车做功的功率:。
(3)如果选用较粗重的线做实验,则测得风车的功率值将偏小。
18.【答案】(1)B
(2)将图乙中的装置固定在墙上,每次时橡皮筋伸长的长度相同,使粉笔头以不同的角度射出,射出方向与水平方向的夹角θ可由量角器读出,记录粉笔头运动的水平距离和射出角度。
【知识点】实验方案设计与评价;力是否做功的判断
【解析】【分析】(1)做功的两个要素:①作用在物体上的力;②物体在力的方向上通过的距离;
(2)探究箭矢运动的距离与角度的关系时,必须控制其它因素相同,而改变射出时的角度,然后比较,寻找二者之间的关系,据此分析解答。
【解答】(1)在整个过程中,作用在粉笔头上的力就只有它自身的重力,且粉笔头在重力的方向上通过距离,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
(2)利用提供的仪器设计实验来验证小科的猜想:将图乙中的装置固定在墙上,每次时橡皮筋伸长的长度相同,使粉笔头以不同的角度射出,射出方向与水平方向的夹角θ可由量角器读出,记录粉笔头运动的水平距离和射出角度。
19.【答案】(1)增大摩擦力
(2)解:因电动车在水平的路面上匀速行驶时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力
F '=f=0.08G=0.08×1000N=80N,
匀速行驶10千米过程中克服阻力做的功:W=Fˊs=80N×10×103m=8×105J
(3)解:根据知,匀速行驶时的车速:
【知识点】二力平衡的条件及其应用;增大或减小摩擦的方法;功率计算公式的应用
【解析】【分析】(1)增大摩擦力的方法:①增大压力;②增大接触面的粗糙程度;
(2)首先根据f=0.08G计算电动车受到的阻力,再根据二力平衡的知识计算电动车受到的牵引力,最后根据 W=Fs 计算克服阻力做的功。
(3)根据公式 计算电动车匀速行驶受到的车速。
【解答】(1)车轮上刻花纹的目的是通过增大接触面粗糙程度的方式增大摩擦力。
20.【答案】(1)受到的水压逐渐增大;
(2)潜水器在载人的过程中一直静止漂浮在海面上,F浮=G总=m总g=(300kg+23.9×1000kg)×10N/Kg=2.42×105N;
由F浮=ρ液gV排可知,潜水器浸没在水中时排开的体积为V排=F浮/ρ水g=2.42×105N/(1×103kg/m3×10N/kg)=24.2m3
(3)当速度为0.2m/s时,潜水艇受到的阻力是250N,因为匀速直线运动,阻力等于推力等于250N;
所以W =FS =250N×0.2m/s×10s=500J ;
【知识点】液体的压强;影响液体压强大小的因素;浮力产生的原因;浮力大小的计算;功的计算公式的应用
【解析】【分析】 影响液体压强的因素:深度,液体的密度(与容器的形状,液体的质量体积无关);液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增大,同种液体在同一深度的各处,各个方向的压强大小相等;不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。”公式:液体压强:p=ρgh;浸入静止流体中的物体受到一个浮力,其大小等于该物体所排开的流体重量,方向竖直向上并通过所排开流体的形心。这结论是阿基米德首先提出的,故称阿基米德原理。
【解答】(1)液体压强与液体的密度和液体的深度有关,液体密度越大,深度越深,液体的压强越大,所以该潜水器在下潜过程中,深度越来越深,所以受到的水压越来越大。
21.【答案】(1)物体浸没在水中时,V排=V物=2m3,
受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×2m3×10N/kg=2×104N
(2)由图知,n=2,
物体上升速度v物=1/2v车=1/2×0.6m/s=0.3m/s,
物体被提升的高度:h=v物×t= 0.3m/s×30s=9m
(3)物体露出水面前,物体受到绳子拉力:
F拉=G物-F浮=2×105N-2×104N=1.8×105N,
P=F拉v物=1.8×105N×0.3m/s=5.4×104 W
(4)30s后井底受到水的压强恰好变化了2.5×103Pa
即△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×△h=2.5×103Pa,
水面下降了△h=0.25m,
排开水的体积减小值:
△V排=S△h=4m2×0.25m=1m3,
V排’= V排,
此时物体受到的浮力:
F浮’= F浮= ×2×104N=1×104N,
(5)忽略动滑轮和绳子的重力及滑轮与绳子之间的摩擦,牵引车对绳子的拉力:
F= (G物一F浮’)= (2×105N-1×104N)=9.5×104N
【知识点】重力的大小;阿基米德原理;浮力大小的计算;功的计算公式的应用
【解析】【分析】
(1)物体重力=密度x体积xg,故利用G=mg= ρ物V物g求出重力即可;
(2) 物体浸没在水中时其排开液体的体积等于自身物体的体积,再利用浮力公式即可求解浸没时所受浮力大小;
(3)其为动滑轮,故高度为绳子拉过距离的1/2 ,故可先求出绳子移动的距离,其一半为物体上升的高度;
(4)物体露出水面前,物体受到绳子拉力的功率 为绳子的拉力与物体速度大小的乘积;
(5) 30s后井底受到水的压强恰好变化了2.5×103Pa,故说明此时水面下降了,即物体露出水面一定体积,通过水下降的高度求出变化的的体积,即求出现在所受浮力大小,再通过受力分析求出此时拉力大小。
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