重庆市史迪威外语学校2023-2024学年九年级上学期入学物理试卷
一、单选题(本大题共14小题,共42.0分)
1.(2023九上·重庆市开学考)初三年级的诚诚同学,对生活中的一些物理量估计正确的是( )
A.诚诚双脚站立时对地面的压强约为
B.诚诚游泳时受到的浮力约为
C.诚诚把物理书从地面捡到课桌上所做的功大约为
D.诚诚爬楼梯的功率约为
【答案】C
【知识点】功率的计算;压强的大小及其计算;浮力大小的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A:诚诚的重力约500N,双脚面积约0.05m2,所以双脚站立时对地面的压强约为,A错误;
B:诚诚游泳时处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,约500N,B错误;
C:物理书约1N,课桌高度约1m,所以诚诚把物理书从地面捡到课桌上所做的功大约为,C正确;
D:一层楼高约3m,诚诚爬楼梯克服重力做功约,爬楼时间约10s,所以爬楼的功率约为,D错误。故选C。
【分析】根据对人的重力和脚的面积估算,由计算对地面的压强。漂浮时浮力等于重力。由物理书重力和课桌高度的估算,由W=Gh估算捡书过程中做的功。对人的重力,楼层高度和爬楼时间的估算,根据估算爬楼过程中的功率。
2.(2023九上·滕州开学考)下列现象用分子动理论解释,其中正确的是( )
A.石灰石能被粉碎成粉末,说明物质是由分子组成的
B.墨水在热水中比在冷水中扩散快,说明温度越高,分子运动越剧烈
C.用手捏海绵,海绵的体积变小了,说明分子间有间隙
D.扫地时尘土飞扬,说明分子在不停地运动
【答案】B
【知识点】分子动理论基本观点
【解析】【解答】A:石灰石能被粉碎成粉末,粉末不是分子,不能说明物质由分子组成,A错误;
B:墨水在热水中比在冷水中扩散快,说明温度越高,分子运动越剧烈,B正确;
C:用手捏海绵,海绵的体积变小了,这是海绵之间有空隙,是宏观现象,C错误;
D:扫地时尘土飞扬,是宏观机械运动,D错误。
故选B。
【分析】分子动理论的内容是:(1)物质是由大量分子组成的;(2)分子永不停息地做无规则热运动;(3)分子之间存在着相互作用的引力和斥力;(4)分子间有间隙。
3.(2022九上·綦江期中)有关电现象,下列说法正确的是( )
A.毛皮与橡胶棒摩擦后,毛皮带正电
B.验电器的工作原理是异种电荷相互排斥
C.电路中只要有电源,就一定有持续的电流
D.摩擦起电的实质是通过摩擦创造了电荷
【答案】A
【知识点】两种电荷;电荷间的相互作用规律;有持续电流的条件
【解析】【解答】A.当毛皮与橡胶棒摩擦后,毛皮上的电子转移到了橡胶棒上,故毛皮因失去电子带正电,A符合题意;
B.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,B不符合题意;
C.形成持续电流的条件一是电路中有电源,二是电路是通路;电路中只有电源,而电路是断路也不能形成持续的电流,C不符合题意;
D.摩擦起电的原因是不同物质的原子核束缚核外电子的能力不同,束缚核外电子能力强的得到电子带负电,能力弱的失电子带正电,摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】毛皮与橡胶棒后,失去电子带正电;带电体间同种电荷相互排斥;持续电流产生的条件是:有电压、电路闭合。
4.(2023九上·重庆市开学考)连通器在日常生活中应用广泛,下列应用事例中,哪个不是利用连通器原理工作的( )
A.茶壶
B.盆景自动给水装置
C.锅炉水位计
D.乳牛自动喂水器
【答案】B
【知识点】连通器原理
【解析】【解答】A.茶壶的壶嘴和壶身底部想通,上端开口,是连通器,A错误;
B.盆景自动给水装置是利用了大气压原理,B正确;
C.锅炉水位计和锅炉构成连通器,方便观察锅炉中水位高低,C错误;
D.乳牛自动喂水器的两个储水容器构成连通器,D错误。
故选B。
【分析】上端开口,底部连通的是连通器。自动给水装置中储水容器的瓶口被水密封,在大气压作用下瓶中水不会流入下方容器中。
5.(2023九上·重庆市开学考)科技是强国的支撑,关于图中我国取得的科技成就说法正确的是( )
A.长征二号遥十六运载火箭加速升空过程中机械能不变
B.神舟十六载人飞船在太空中航行时受到浮力作用
C.大飞机机翼上凸下平,上方空气流速快压强变小从而获得向上的升力
D.雪龙号破冰船“首柱削尖”的构造是为了减小受力面积从而减小压强
【答案】C
【知识点】机械能及其转化;增大压强的方法及其应用;流体压强与流速的关系;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A:长征二号遥十六运载火箭加速升空过程中动能和重力势能增大,所以机械能增大,A错误;
B:太空中是真空环境,神舟十六载人飞船在太空中航行时不受到浮力作用,B错误;
C: 大飞机机翼上凸下平,上方空气流速快压强变小从而获得向上的升力,C正确;
D:雪龙号破冰船“首柱削尖”的构造是为了减小受力面积从而增大压强,D错误。
故选C。
【分析】火箭加速升空过程中速度增大,高度增大,动能和重力势能增大。浸入空气或者液体中的物体才会受到浮力。流体流速大的位置压强小。生活中可以通过减小受力面积增大压强。
6.(2022九上·巨野期中)一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇。使用时,有时需要各自独立工作,有时需要它们同时工作,如图所示的电路,你认为符合上述要求的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】照明灯和换气扇,有时需要各自独立工作,所以它们必须是并联的,并且要各有开关控制,所以ABD不符合题意,只有C符合题意。
故答案为:C。
【分析】串联电路中,电流的路径只有一条,各元件顺次逐个连接;并联电路中,电流有多条路径,且互不影响,开关与控制部分串联,根据串并联电路的特点进行分析。
7.(2023九上·重庆市开学考)如图是关于浮力知识的一些应用实例,其中说法正确的是( )
A.图中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变小
B.图中巨轮能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图中液体的密度越大,密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图中气球是因为填充了密度大于空气的气体而上浮
【答案】B
【知识点】浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A:图中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中排开液体体积不变,所受浮力逐渐不变,A错误;
B:图中巨轮能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积,B正确;
C:图中密度计始终是漂浮的,密度计受到的浮力始终等于密度计的重力,C错误;
D:图中气球是因为填充了密度小于空气的气体而上浮,D错误。
故选B。
【分析】潜水艇处于浸没状态,下潜时排开液体体积不变,由可知潜艇所受浮力逐渐不变。轮船是利用空心法增大排开液体的体积来增大浮力的 。密度计在所有液体中都必须漂浮才能进行测量。热气球是利用气球内密度小于空气密度原理升空的。
8.(2023·郴州)如图所示,水平桌面上甲、乙两相同的容器装有体积相等的不同液体。将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中,静止时两容器中的液面保持相平,则( )
A.物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力
B.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
C.甲、乙两容器的底部受到液体的压强相等
D.甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
【答案】A
【知识点】液体压强的特点;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】容器中液体的体积相同,放入物体后,液面高度相同,说明物体A和B排开液体的体积相同,而物体A是漂浮的,A的体积大于B的体积,根据m=ρV,A的质量大于B的质量,A的重力大于B的重力,A受到的浮力等于A的重力,B悬浮,受到的浮力等于B的重力,物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力,A符合题意;
B.物体A的密度小于甲液体的密度,物体B的密度等于乙液体的密度,所以甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度,B不符合题意;
C.根据p=ρgh,甲容器的底部受到液体的压强大于乙容器的底部受到液体的压强,C不符合题意;
D.根据F=pS,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】漂浮的物体密度小于液体密度;悬浮物体的密度等于液体密度;漂浮和悬浮的物体受到的浮力等于物体的重力。
9.(2023九上·重庆市开学考)用如图所示的滑轮组,在内将重为的物体沿水平方向匀速移动了,所用的拉力大小为,不计绳重和动滑轮自重及滑轮间的摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端沿水平方向移动了
B.绳对物体的拉力为
C.克服物体所受摩擦力做的功为
D.拉力的功率为
【答案】C
【知识点】功率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;有用功和额外功
【解析】【解答】A:绳子自由端沿水平方向移动了,A错误;
B:由滑轮组特点得绳对物体的拉力为,B错误;
C:物体受到的摩擦力为f=FA=750N,所以克服物体所受摩擦力做的功为,C正确;
D:拉力做的功为,拉力F的功率为,D错误。
故选C。
【分析】滑轮组中先判断动滑轮上绳子的段数n,绳子移动的距离为,拉力的大小为,由W=Fs计算力做的功,由计算功率的大小。
10.(2023九上·南川开学考)如图所示,体积相同的甲、乙实心均匀圆柱体放在水平地面上,且对地面的压强相等。现将甲、乙分别从上部沿水平方向切去相同体积,剩余部分对水平地面的压力、,对水平地面的压强、关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】A
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【解答】由题意可知,甲、乙实心均匀圆柱体的体积相同,对地面的压强相同,切去相同的体积,则切去甲、乙的高度比和原来甲、乙的高度比相同,所以压强变化量也相同,即,所以剩余部分对地面的压强仍相等,由图可知,,根据F=pS可知,剩余部分对地面的压力,故A正确,BCD错误。
故答案为:A。
【分析】首先通过已知条件得出切去甲、乙的高度比和原来甲、乙的高度比相同,从而得出压强变化量相同,然后通过甲、乙底面积大小利用F=pS得出对地面的压力大小。
11.(2023九上·重庆市开学考)如图所示,底面积为的圆柱形容器置于水平桌面上,柱形物体被细线拉住静止在水中,该物体下表面受到的压力为,上表面受到的压力为;剪断细线物体静止后,液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了,下列判断正确的是( )
A.剪断绳子前,若向容器中加水,物体所受浮力增大
B.剪断细线后,容器对水平桌面的压强变大
C.剪断细线后,物体静止时所受浮力大小为
D.该物体的密度为
【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A:剪断绳子前,物体处于浸没状态,若向容器中加水,物体排开液体体积不变,所以物体所受浮力不变,A错误;
B:剪断细线后,容器对水平桌面的压力和受力面积都不变,所以压强不变,B错误;
C:剪断细线前物体受到的浮力为,由阿基米德原理可得物体的体积为剪断细线后,容器中水深度减小量为,露出水面的体积为,物体静止时排开液体体积为,所以剪断细线后物体所受浮力大小为,C正确;
D:剪断细线后物体漂浮,物体的重力为,物体质量为该物体的密度为,D错误。
故选C。
【分析】物体处于浸没状态,只要液体密度不变,则物体所受浮力不变。剪断细线后,容器对水平桌面的压力仍等于水、容器、物体的总重力,由对桌面的压强不变。剪断细线前物体体积等于排开液体体积,物体受到的浮力为物体上下表面受到的液体压力差,由阿基米德原理可得物体的体积。剪断细线后,物体漂浮,浮力等于重力,液体对容器底面的压强减少量是因为物体由部分体积露出水面外,即露出水面的体积为,物体总体积减去露出水面的体积为排开液体体积,由阿基米德原理求出剪断细线后受到的浮力。
12.(2023九上·重庆市开学考)如图,底面积为的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。体积为的木块漂浮在水面上,有的体积露出水面,如图甲。现将一底面积为、体积为的合金块放在木块上方,木块恰好有的体积浸入水中,如图乙,再将从上取下来,直接放入容器中,如图丙。下列说法正确的是( )
A.木块受到的重力为
B.丙图中水对容器底部的压强相对于乙图减小了
C.合金块的密度为
D.丙图中物块对容器底部的压强为
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.A漂浮,A受到的重力等于浮力,即,A错误;
C.图乙中A受到的浮力等于AB总重力,所以,所以,,所以,C错误;
B.图丙相对图乙水深度减小量为,所以压强减小量为,B错误;
D.图丙中B受到的浮力为,由力的平衡的B对容器的压力为,物块对容器底部的压强为,D正确。
故选D。
【分析】图甲中A的重力等于A受到的浮力。图乙中A受到的浮力等于AB总重力。图丙中排开液体体积为B的体积加上A排开液体体积,图丙中A排开液体体积和图甲中是相同的,水对容器底的压强变化量由水的深度变量计算,水的深度变化量满足。由力的平衡求出B对容器的压力,然后由压强计算公式求出B对容器的压强。
13.(2023九上·重庆市开学考)如图甲所示,装有水的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,弹簧测力计拉着实心柱体重物浸在水中,重物上表面与水面相平,已知重物底面积为,容器底面积为,测力计拉着重物从图甲位置开始缓慢竖直上升,测力计所受拉力随重物底部到容器底部的距离变化的关系图线如图乙,不计水的阻力。下列说法正确的是( )
A.重物浸没在水中时所受浮力为
B.重物的密度为
C.水对容器底部的最小压强为
D.重物的高度为
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.由图乙可知重物浸没在水中时所受浮力为,A错误;
B.物体浸没时排开液体体积等于物体体积,所以,物体重力为,所以物体密度为,B错误;
C.物体离开水后容器底受到的压强最小,即,C正确;
D.A上升的高度为,因为,解得,D错误。
故选C。
【分析】关键是读懂图乙。h=0.1m时时物体A刚好离开水面,物体A处于浸没状态,h=0.3m时,物体刚好全部离开水面,弹簧测力计的拉力等于物体A的重力。A排开水的体积变化量为。
14.(2023九上·重庆市开学考)质量不计的轻薄容器横截面积为,装有深的某种液体,如图甲所示;横截面积为且质量分布均匀的圆柱体乙放在水平地面上,现沿水平方向截去厚度为的部分,放入甲的容器中,柱体保持竖直方向不变,甲容器对地面的压强随所截取厚度的变化如图丙所示,则以下说法中,不正确的是( )
A.液体密度为
B.乙柱体的密度为
C.当时,乙柱体对容器底的压强为
D.的值为
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.圆柱没有放入容器时,由图丙可知容器对地面的压强为,不计容器重力,所以,,A不符合题意;
B.由图可知时,容器对地面的压力为,容器对地面的压力为液体和圆柱体的总重力,即,液体重力为,所以圆柱的重力为,圆柱体的密度为,B不符合题意;
C.时,乙柱体刚好和容器底接触,对底面刚好没有压力,此后液体不会溢出,所以时乙柱体对容器底的压力为,则对容器底的压强为,C不符合题意;
D.时容器对地面的压力为,D符合题意。
故选D。
【分析】考查压力、压强和浮力的综合应用,关键是读懂图丙的含义。
(1)由丙图可知,不放入柱体时,容器对地面的压强为0.8X103Pa,根据F=pS求出容器对地面的压力,不计容器的质量,即可求出容器中液体的重力,已知容器中液体的深度和容器的横截面积,根据V=Sh求出容器中液体的体积,根据密度公式可求出液体的密度;
(2)由丙图可知,当截去厚度从12cm开始至20cm过程中,放入甲的容器中,容器对地面的压强始终不变,则乙柱体漂浮在液体中,且从截去厚度从12cm开始,放入甲的容器中,液体刚好充满容器,由丙图读出此时甲容器对地面的压强,根据F=pS求出甲容器对地面的压力,即可求出此时切去的柱体的重力,根据V= Sh求出厚度为12cm的柱体的体积,再根据密度公式求出柱体的密度;
(3)由丙图可知,当截去厚度从20cm开始,放入甲的容器中,容器对地面的压强开始增大,则柱体接触到容器底,不再有液体排出,则柱体受到的重力等于排开液体的重力,据此求出容器的深度,根据求出此时容器中液体的重力,再根据求出30cm高的柱体的重力,即可求出此时容器对地面的压力,再根据求出容器对地面的压强;
(4)当h=25cm时,柱体受到的浮力等于20cm高的柱体的重力,根据求出乙柱体对容器底的压强。
二、填空题(本大题共6小题,共12.0分)
15.(2023九上·重庆市开学考)历史上著名证明大气压存在的实验是德国的 实验;能量与功的国际单位相同,都是以英国物理学家 的名字来命名的。
【答案】马德堡半球;焦耳
【知识点】大气压强的存在;功
【解析】【解答】历史上著名证明大气压存在的实验是德国的马德堡半球实验;能量与功的国际单位相同,都是以英国物理学家焦耳的名字来命名的。
【分析】马德堡半球实验证明了大气压存在,能量和功的单位都是焦耳,简称焦。
16.(2022九上·龙江月考)如图所示当S1闭合S2断开时电路是 路;当开关S1和S2都闭合时电路是 路.
【答案】通;短
【知识点】电路的三种状态
【解析】【解答】由图知,当开关S1闭合、S2断开时,电流从电源正极出发,经过灯泡L、S1回到负极,电路是通路;当开关S1、S2都闭合时,电流从正极出发,经过S2回到负极,发生电源短路.
【分析】用电器中有电流通过,是通路;导线和用电器并联,用电器短路。
17.(2023九上·重庆市开学考)如图是勤勤自制的一个简易气压计,在温度不变的情况下,勤勤坐电梯将该气压计从一楼拿到十楼的过程中,将观察到玻璃管内的液柱高度 选填“升高”、“降低”或“不变”;电梯轿厢在匀速上升的过程中,其机械能 选填“增大”、“减小”或“不变”。
【答案】升高;增大
【知识点】大气压强与高度的关系
【解析】【解答】在温度不变的情况下,勤勤坐电梯将该气压计从一楼拿到十楼的过程中,外界气压减小,将观察到玻璃管内的液柱高度升高;电梯轿厢在匀速上升的过程中,动能不变,重力势能增大,其机械能增大。
【分析】外界气压减小,瓶内气压大于外界气压,液柱会上升。匀速上升,动能不变,高度增加,重力势能增大,机械能等于动能和重力势能之和,所以机械能增大。
18.(2023九上·重庆市开学考)如图所示,一个容器放在水平地面上,容器内所放长方体冰块全部熔化成水后,对容器底部的压强 ,容器对水平地面的压力 。填“变大”“变小”或“不变”
【答案】变小;不变
【知识点】压力及重力与压力的区别;压强的大小及其计算
【解析】【解答】冰块对容器底的压强为,全部熔化成水后,水对容器底部的压强为,因为,,所以。容器对水平地面的压力等于冰块和容器总重力,冰熔化成水后重力不变,所以冰全部熔化成水后容器对地面的压力不变。
【分析】全部熔化成水后容器底受到水的压力只能是以容器为底面积上方的水的重力,即,由比较熔化前后容器底受到的压强大小。
19.(2023九上·重庆市开学考)如图甲是天工开物中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔,其原理如图乙,轻质杠杆用细线悬挂于点,点挂边长为、密度为的正方体,点挂边长为实心正方体,::,杠杆在水平位置平衡时,静止在空中,对水平地面的压强为,则正方体的重力为 ;再将正方体浸没在水中未接触到容器底,保持杠杆在水平位置平衡,要使对水平地面的压强仍为,可将物体沿竖直方向切去的质量为 。
【答案】200;0.8
【知识点】浮力大小的计算;杠杆的平衡条件
【解析】【解答】C的体积为,C的重力为,地面对C的支持力为,由力的平衡得A点受到的拉力为由杠杆平衡条件得,D的重力为。D浸没水中受到的浮力为,由力的平衡得B点受到的拉力为。由杠杆平衡条件得A点受到的拉力为,设切下的底面积为S,所以,由力的平衡得,代入数据解得,所以切下的质量为。
【分析】(1)先求出C的重力,由力的平衡求出A点受到的拉力,由杠杆平衡条件求出B点受到的拉力,B点受到的拉力等于D的重力;
(2)D浸没后,求出D受到的浮力,由力的平衡求出B点受到的拉力,利用杠杆平衡条件求出A点受到的拉力,由力的平衡列出等式即可求出切下的质量。
20.(2023九上·重庆市开学考)如图甲,一足够高的容器底面积为。厚度不可忽略的空杯靠一根轻质细杆固定悬空于容器当中,杯子高度为。现沿着容器边缘缓慢倒入一定量的水,细杆对杯子的作用力与所加水的质量的大小变化关系如图乙。当加入水时,水对容器底的压力为 ;若在加入水时,轻轻取走细杆,待液面重新静止后,水对容器底部的压强为 。
【答案】10;2900
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】由图乙可知水面刚好到杯子底部时,加水的质量是1kg,现在水对容器底的压力等于水的重力,即;
水面到达杯子底部前,杠的弹力等于杯的重力,即。水面到达杯底后,继续加水,杯受到的浮力增大,在某处浮力等于杯的重力,在某处浮力将大于重力。当水面到达杯口时杆的弹力为,方向竖直向下,由力的平衡得,排开水的体积为,杯子的底面积为。容器底面积与杯子底面积之差为。从水面到达杯底直至杯口过程中,加入水的体积为,所以加入水的质量为。继续加水,水进入杯中,杆的弹力减小,当杆的弹力为零时,继续加水,浮力减小,杆给杯子一个向上的弹力,直到杯子全部浸没时,杆的弹力为,此时杯受到的浮力为。继续加水,杯子排开水的体积不变,当加水2.3kg时,进入杯中水是0.3kg,杯中水对杯子的压力为,由力的平衡得杆对杯子的作用力为,方向竖直向下。取走杆后,杯子静止,杯处于漂浮,容器底受到的压力等于杯子和水的总重力,所以,所以水对容器底的压强为。
【分析】由图乙可知水面刚好到杯子底部时,水对容器底的压力等于水的重力;水面到达杯子底部前,杠的弹力等于杯的重力,即。水面到达杯底后,继续加水,杯受到的浮力增大,在某处浮力等于杯的重力,在某处浮力将大于重力。当水面到达杯口时杆的弹力为,由力的平衡得,由阿基米德原理可以求出排开水的体积,杯子的底面积为。容器底面积与杯子底面积之差为。从水面到达杯底直至杯口过程中,加入水的体积为,可求出加入水的质量为。继续加水,水进入杯中,杆的弹力减小,当杆的弹力为零时,继续加水,浮力减小,杆给杯子一个向上的弹力,直到杯子全部浸没时,杆的弹力为,此时杯受到的浮力为。继续加水,杯子排开水的体积不变,当加水2.3kg时,进入杯中水是0.3kg,杯中水对杯子的压力为,由力的平衡得杆对杯子的作用力为。取走杆后,杯子静止,杯处于漂浮,容器底受到的压力等于杯子和水的总重力,所以,所以水对容器底的压强为。
三、作图题(本大题共2小题,共2.0分)
21.(2023九上·重庆市开学考)“节约用水,人人有责”,大家都应养成随手关闭水龙头的好习惯。水龙头手柄可视为如图所示杠杆,为支点,为阻力,请画出关闭水龙头的最小动力的示意图。
【答案】
【知识点】力臂的画法;杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】连接水龙头末端点和O点,即为最长动力臂,根据利于力臂垂直画出最小动力F1如图:
【分析】动力臂最大时,动力最小。
22.(2023九上·重庆市开学考)如图所示,重力为的小球漂浮在水面上。请画出该小球所受浮力的示意图。
【答案】
【知识点】浮力的示意图
【解析】【解答】浮力方向竖直向上,浮力和重力是一对平衡力,浮力示意图如图:
【分析】浮力方向始终竖直向上,画示意图时作用点画在重心。
四、实验探究题(本大题共3小题,共22.0分)
23.(2023九上·重庆市开学考)诚诚想要探究“动能的大小与哪些因素有关”,做了图所示的实验;
(1)小球从光滑斜面上某一高处自由滚到斜面底端时忽略空气阻力,小球的 能转化为动能。小球动能的大小可通过观察 的大小来判断,这种研究方法是 选填“控制变量法”或“转换法”;
(2)若要研究动能大小与速度的关系应该选择 两个图进行比较;
(3)在研究小球动能与质量的关系时,勤勤提议可以在光滑的水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度,分别弹出质量不同的小球去撞击木块,如图丁所示。撞击木块时小球的动能 选填“相等”或“不相等”,该方案 选填“正确”或“错误”。
【答案】(1)重力势;木块被推出距离;转换法
(2)甲、乙
(3)相等;错误
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】(1)、小球从光滑斜面上某一高处自由滚到斜面底端时忽略空气阻力,小球的重力势能能转化为动能。小球动能的大小可通过观察木块被推出的距离的大小来判断,这种研究方法是转换法;
(2)、若要研究动能大小与速度的关系应该,控制小球质量相同,所以选择甲乙两个图进行比较;
(3)、如图丁所示,弹簧的弹性势能转化为小球的动能,初始时弹簧的弹性势能相同,所以撞击木块时的动能相同。要研究动能与质量关系,需要控制速度相同,该方案中撞击木块时小球的速度不同,质量也不同,所以不能探究动能与质量的关系。
【分析】(1)、小球从光滑斜面下滑,小球的重力势能能转化为动能。木块被推出的距离越远,表明小球具有的动能越大;
(2)、若要研究动能大小与速度的关系应该,控制小球质量相同;
(3)、弹簧的弹性势能转化为小球的动能,所以撞击木块时的动能相同。图丁中撞击木块时小球的速度不同,质量也不同,有两个变量。
24.(2023九上·重庆市开学考)立立用如图所示装置进行了“探究液体压强的影响因素”实验。
(1)组装好压强计上的形管 选填“属于”或“不属于”连通器;
(2)在使用压强计前,立立发现形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是____ 选填“”或“”,使形管左右两侧的水面相平;
A.将右侧支管中高出的水倒出 B.取下软管重新安装
(3)比较图中的乙、丙两图,可以得到液体压强和 有关;
(4)已知图丁中形管左右两侧水面的高度差,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为 ;若保持图丁中探头的位置不动,向盐水中缓慢加入适量清水,可观察到形管中的高度差 选填“变大”、“变小”或“不变”;
(5)立立结合探究得到的液体压强规律,查阅了相关的资料,设计了测量盐水密度的方案,如图戊所示,请帮他将实验步骤补充完整:
如图戊所示,用细线和橡皮膜把玻璃管一端扎紧,向管内倒入适量的水,用刻度尺测出管中水面到橡皮膜底部的距离记为;
如图戊所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至橡皮膜变为水平,用刻度尺测出 的距离记为;
按照该实验过程,所测盐水的密度 用、和表示,此测量结果会偏 选填“大”或“小”。
【答案】(1)不属于
(2)B
(3)深度
(4);变大
(5)烧杯中盐水面到下管口;;小
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)U型管上端只有一端开口,不是连通器;
(2)在使用压强计前,立立发现形管左右两侧的水面有一定的高度差,说明U型管有堵塞,所以应该取下软管重新安装,B正确。
故选B。
(3)乙、丙两图中液体密度相同,橡皮膜在液体不同深度,所以可以得到液体压强和液体深度有关;
(4)图丁中橡皮管内气体的压强与大气压强之差为。保持图丁中探头的位置不动,向盐水中缓慢加入适量清水,容器底受到的压强增大,由于橡皮膜下方液体深度不变,橡皮膜下方液体的压强变小,所以橡皮膜上方液体压强增大,所以可观察到形管中的高度差变大;
(5)如图戊所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至橡皮膜变为水平,用刻度尺测出烧杯中盐水面到下管口的距离h2;所以有,则。因为图B中稳定后,橡皮膜由向下凸变为水平,所以h2偏大,则测量值偏小。
【分析】(1)连通器必须是上端都开口,下端连通的容器;
(2)U型管堵塞,在使用压强计前,形管左右两侧的水面会有一定的高度差;
(3)根据控制变量法进行分析;
(4)图丁中橡皮管内气体的压强与大气压强之差为液柱高度差产生的压强。容器底受到的压强等于橡皮膜上方和下方液体压强之和;
(5)测量原理是。
25.(2023九上·重庆市开学考)达达想利用如图所示的器材进行浮力及密度相关的实验探究。
(1)通过对比甲图中、和可得到浮力与 有关,不添加任何器材,利用图甲中的实验器材 选填“能”或“不能”初步验证水中的阿基米德原理;
(2)根据实验数据可知物体浸没在盐水中所受的浮力为 ,盐水密度为 ;若在每次测量前弹簧测力计都指在零刻度线上方同一位置,则计算的盐水密度 选填“偏大”、“偏小”或“不变”;
(3)如果将盛水的柱形烧杯换成梯形容器,如图乙所示,再将物体按上述操作进行实验,则物体放入水的过程中物体所受浮力大小随下降高度的变化图像是下列选项中的 选填“”、“”或“”;
(4)达达利用实验得到的结论,通过如图的方法测量了一块鹅卵石的密度:
将空烧杯放入盛有适量水的柱形玻璃容器中,如图甲所示,用刻度尺测量出水深;
将鹅卵石直接放入水中,如图乙所示,用刻度尺测量出水深;
将鹅卵石从水中拿出轻轻放入空烧杯中,如图丙所示,用刻度尺测量出水深;
达达根据测量过程计算出鹅卵石的密度 用题目中所给的物理符号及表示;在实验后的分析中发现,步骤鹅卵石放入水中时,溅出了部分的水不考虑附着在杯壁上的水,则测出鹅卵石的密度 。选填“偏大”、“偏小”或“不变”
【答案】(1)物体排开的液体的体积;不能
(2);;不变
(3)C
(4);偏大
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由ABC可知浮力与物体排开的液体的体积有关。图中器材不能测量排开液体重力,所以不能验证阿基米德原理;
(2)物体浸没在盐水中所受的浮力为。由AC可得浸没水中受到的浮力为,物体浸没时,排开液体体积等于物体体积,由可得,所以。若在每次测量前弹簧测力计都指在零刻度线上方同一位置,计算的浮力大小不变,则计算的盐水密度不变。
(3)图乙中容器上小下大,当物体浸入水中,物体下降相同高度,排开液体体积逐渐变大,即浮力变化的越来越快,C符合题意。
故选C。
(4)由甲乙得石头的体积为,由甲丙得石头的重力为,所以石头的质量为,所以石头的密度为。 如果步骤鹅卵石放入水中时,溅出了部分的水不考虑附着在杯壁上的水,h2偏小,则测出鹅卵石的密度偏大。
【分析】(1)要验证阿基米德原理,需要测量浮力和排开液体重力;
(2)物体浸没时,排开液体体积等于物体体积,满足等式,即可求出盐水密度。若在每次测量前弹簧测力计都指在零刻度线上方同一位置,是利用计算浮力大小,每次没有调零的已经都减去了,不影响测量结果。
(3)图乙中容器上小下大,随着h增大,排开液体体积逐渐变大,即浮力变化的越来越快。
故选C。
(4)由甲乙得石头的体积为,由甲丙得石头的重力为,根据重力与质量关系求出质量,由密度公式可以求出密度。 如果步骤鹅卵石放入水中时,溅出了部分的水,h2偏小,则测出鹅卵石的密度偏大。
五、计算题(本大题共3小题,共22.0分)
26.(2023九上·重庆市开学考)新能源汽车是未来汽车发展的趋势。如图是一款纯电动汽车,整车质量为,车轮与地的总接触面积为。若该车在某水平路段匀速直线行驶了,受到水平方向的阻力为车总重的倍车上人员的重力忽略不计。求:
(1)该车静止在水平路面上时对地的压强;
(2)牵引力在此路段所做的功。
【答案】(1)解:车上人员的重力忽略不计,该车静止在水平路面上时对地的压力:,
则该车静止在水平路面上时对地的压强:;
答:该车静止在水平路面上时对地的压强为;
(2)解: 由题意可得车在水平方向上所受的阻力:,
因为汽车匀速直线行驶时,牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,
所以,在牵引力方向上行驶的距离,
则牵引力在此路段所做的功:。
答:牵引力在此路段所做的功为。
【知识点】压强的大小及其计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)该车静止在水平路面上时对地的压力,则该车静止在水平路面上时对地的压强:;
(2)车所受的阻力,牵引力和阻力是一对平衡力则,牵引力在此路段所做的功。
27.(2023九上·重庆市开学考)如图所示,质量为的小悟站在高台上竖直向上匀速拉动绳子,脚与地面的总接触面积为,已知提升货物重,物体移动的速度为,小悟对绳的拉力为,不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮的重力;
(2)拉力的功率;
(3)若小悟站的位置能承受的最大压强为,求该滑轮组所能提升物体的最大机械效率。
【答案】(1)解:图可知,承担重物的绳子股数,不计绳重和摩擦,绳端的拉力为:
则动滑轮的重力为;
答:动滑轮的重力为;
(2)解:绳端移动的速度为;
根据可知,拉力的功率为;
答:拉力的功率为;
(3)解: 当人站的位置承受的压强为时,人对地面的压力为;
地面对人的支持力和人对地面的压力是相互作用力,则地面对人的支持力为;
人的重力为;
小悟对绳的最大拉力为;
物体的最大重力为;
滑轮组的最大机械效率为:。
答:若小悟站的位置能承受的最大压强为,该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为。
【知识点】功率的计算;滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算;有用功和额外功
【解析】【分析】(1)承担重物的绳子股数,不计绳重和摩擦,由求出动滑轮重力;
(2)绳端移动的速度为,拉力的功率为;
(3)人对地面的压力为;则地面对人的支持力为;由重力与质量关系求出人的重力,由力的平衡求出小悟对绳的最大拉力为;由求出物体的最大重力;滑轮组的最大机械效率为。
28.(2023九上·重庆市开学考)小理同学为了研究文物打捞过程,建立了如图甲所示模型进行分析。用底面积为,高度为的柱形容器模拟湖泊,用一个边长的正方体泡沫浮漂模拟打捞船,浮漂中含有一个小型电动机可以收拉细线,浮漂受到的总重力,用一个高,底面积为的长方体物块模拟湖底文物,的密度为。开始时,浮漂漂浮,物块沉底,将上的细线与连接,细线刚好拉直无拉力,此时水面高度为。然后打开电动机开关,牵引线开始自动匀速收缩,直到的上表面和的下表面接触时停止,如图乙是拉力随着时间变化的图像。求:
(1)时所受到浮力;
(2)的大小;
(3)打捞过程需要多长时间。
【答案】(1)解:处于漂浮状态,由二力平衡得:。
答:时所受到浮力为;
(2)解:因为浸没在水中,所以的体积等于排开水的体积: ;
根据阿基米德原理得所受浮力为:;
的质量为:;
的重力为:;
当绳子拉力增大到能够刚好拉动。对进行受力分析得:。
答:的大小为;
(3)解: 由图乙可得,开始拉绳子到刚好拉动时,所用时间为:;
对受力分析得所受浮力为:;
根据阿基米德原理的公式可得排开水的体积为:;
浸入的深度为:;
时,排开水的体积为:;
浸入的深度为:;
两次排开水体积差为:;
故容器中水位上升高度为:;
时,绳子的长度为:;
刚好拉动时,绳子的长度为:;
故内绳子收缩的长度为:;
故绳子收缩的速度为:;
从刚开始拉动到的上表面和的下表面接触所用时间为:;
故打捞过程需要时间为:。
答:打捞过程需要。
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)时漂浮,则浮力等于重力;
(2)因为浸没在水中,所以的体积等于排开水的体积,根据阿基米德原理得所受浮力为;由已知条件求出B的重力,当绳子拉力增大到能够刚好拉动。由力的平衡得。
(3)打捞过程分为几个阶段,第一 阶段是绳子从没有拉力到刚好要将B拉起时,时间由图乙可得。在这个过程中,A会浸没更多,通过受力分析和计算得到A此时的浮力,从而求出浸没的深度和容器液面上升的高度。第二阶段为B匀速上升的过程,此时A保持不动。而B匀速上升的距离为第一阶段结束后,容器液面的总高度减去A浸没的深度和B的高度,就是等于B上表面到A的下表面的距离。
1 / 1重庆市史迪威外语学校2023-2024学年九年级上学期入学物理试卷
一、单选题(本大题共14小题,共42.0分)
1.(2023九上·重庆市开学考)初三年级的诚诚同学,对生活中的一些物理量估计正确的是( )
A.诚诚双脚站立时对地面的压强约为
B.诚诚游泳时受到的浮力约为
C.诚诚把物理书从地面捡到课桌上所做的功大约为
D.诚诚爬楼梯的功率约为
2.(2023九上·滕州开学考)下列现象用分子动理论解释,其中正确的是( )
A.石灰石能被粉碎成粉末,说明物质是由分子组成的
B.墨水在热水中比在冷水中扩散快,说明温度越高,分子运动越剧烈
C.用手捏海绵,海绵的体积变小了,说明分子间有间隙
D.扫地时尘土飞扬,说明分子在不停地运动
3.(2022九上·綦江期中)有关电现象,下列说法正确的是( )
A.毛皮与橡胶棒摩擦后,毛皮带正电
B.验电器的工作原理是异种电荷相互排斥
C.电路中只要有电源,就一定有持续的电流
D.摩擦起电的实质是通过摩擦创造了电荷
4.(2023九上·重庆市开学考)连通器在日常生活中应用广泛,下列应用事例中,哪个不是利用连通器原理工作的( )
A.茶壶
B.盆景自动给水装置
C.锅炉水位计
D.乳牛自动喂水器
5.(2023九上·重庆市开学考)科技是强国的支撑,关于图中我国取得的科技成就说法正确的是( )
A.长征二号遥十六运载火箭加速升空过程中机械能不变
B.神舟十六载人飞船在太空中航行时受到浮力作用
C.大飞机机翼上凸下平,上方空气流速快压强变小从而获得向上的升力
D.雪龙号破冰船“首柱削尖”的构造是为了减小受力面积从而减小压强
6.(2022九上·巨野期中)一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇。使用时,有时需要各自独立工作,有时需要它们同时工作,如图所示的电路,你认为符合上述要求的是( )
A. B. C. D.
7.(2023九上·重庆市开学考)如图是关于浮力知识的一些应用实例,其中说法正确的是( )
A.图中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变小
B.图中巨轮能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图中液体的密度越大,密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图中气球是因为填充了密度大于空气的气体而上浮
8.(2023·郴州)如图所示,水平桌面上甲、乙两相同的容器装有体积相等的不同液体。将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中,静止时两容器中的液面保持相平,则( )
A.物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力
B.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
C.甲、乙两容器的底部受到液体的压强相等
D.甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
9.(2023九上·重庆市开学考)用如图所示的滑轮组,在内将重为的物体沿水平方向匀速移动了,所用的拉力大小为,不计绳重和动滑轮自重及滑轮间的摩擦,下列说法正确的是( )
A.绳子自由端沿水平方向移动了
B.绳对物体的拉力为
C.克服物体所受摩擦力做的功为
D.拉力的功率为
10.(2023九上·南川开学考)如图所示,体积相同的甲、乙实心均匀圆柱体放在水平地面上,且对地面的压强相等。现将甲、乙分别从上部沿水平方向切去相同体积,剩余部分对水平地面的压力、,对水平地面的压强、关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
11.(2023九上·重庆市开学考)如图所示,底面积为的圆柱形容器置于水平桌面上,柱形物体被细线拉住静止在水中,该物体下表面受到的压力为,上表面受到的压力为;剪断细线物体静止后,液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了,下列判断正确的是( )
A.剪断绳子前,若向容器中加水,物体所受浮力增大
B.剪断细线后,容器对水平桌面的压强变大
C.剪断细线后,物体静止时所受浮力大小为
D.该物体的密度为
12.(2023九上·重庆市开学考)如图,底面积为的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。体积为的木块漂浮在水面上,有的体积露出水面,如图甲。现将一底面积为、体积为的合金块放在木块上方,木块恰好有的体积浸入水中,如图乙,再将从上取下来,直接放入容器中,如图丙。下列说法正确的是( )
A.木块受到的重力为
B.丙图中水对容器底部的压强相对于乙图减小了
C.合金块的密度为
D.丙图中物块对容器底部的压强为
13.(2023九上·重庆市开学考)如图甲所示,装有水的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,弹簧测力计拉着实心柱体重物浸在水中,重物上表面与水面相平,已知重物底面积为,容器底面积为,测力计拉着重物从图甲位置开始缓慢竖直上升,测力计所受拉力随重物底部到容器底部的距离变化的关系图线如图乙,不计水的阻力。下列说法正确的是( )
A.重物浸没在水中时所受浮力为
B.重物的密度为
C.水对容器底部的最小压强为
D.重物的高度为
14.(2023九上·重庆市开学考)质量不计的轻薄容器横截面积为,装有深的某种液体,如图甲所示;横截面积为且质量分布均匀的圆柱体乙放在水平地面上,现沿水平方向截去厚度为的部分,放入甲的容器中,柱体保持竖直方向不变,甲容器对地面的压强随所截取厚度的变化如图丙所示,则以下说法中,不正确的是( )
A.液体密度为
B.乙柱体的密度为
C.当时,乙柱体对容器底的压强为
D.的值为
二、填空题(本大题共6小题,共12.0分)
15.(2023九上·重庆市开学考)历史上著名证明大气压存在的实验是德国的 实验;能量与功的国际单位相同,都是以英国物理学家 的名字来命名的。
16.(2022九上·龙江月考)如图所示当S1闭合S2断开时电路是 路;当开关S1和S2都闭合时电路是 路.
17.(2023九上·重庆市开学考)如图是勤勤自制的一个简易气压计,在温度不变的情况下,勤勤坐电梯将该气压计从一楼拿到十楼的过程中,将观察到玻璃管内的液柱高度 选填“升高”、“降低”或“不变”;电梯轿厢在匀速上升的过程中,其机械能 选填“增大”、“减小”或“不变”。
18.(2023九上·重庆市开学考)如图所示,一个容器放在水平地面上,容器内所放长方体冰块全部熔化成水后,对容器底部的压强 ,容器对水平地面的压力 。填“变大”“变小”或“不变”
19.(2023九上·重庆市开学考)如图甲是天工开物中记载的三千多年前在井上汲水的桔槔,其原理如图乙,轻质杠杆用细线悬挂于点,点挂边长为、密度为的正方体,点挂边长为实心正方体,::,杠杆在水平位置平衡时,静止在空中,对水平地面的压强为,则正方体的重力为 ;再将正方体浸没在水中未接触到容器底,保持杠杆在水平位置平衡,要使对水平地面的压强仍为,可将物体沿竖直方向切去的质量为 。
20.(2023九上·重庆市开学考)如图甲,一足够高的容器底面积为。厚度不可忽略的空杯靠一根轻质细杆固定悬空于容器当中,杯子高度为。现沿着容器边缘缓慢倒入一定量的水,细杆对杯子的作用力与所加水的质量的大小变化关系如图乙。当加入水时,水对容器底的压力为 ;若在加入水时,轻轻取走细杆,待液面重新静止后,水对容器底部的压强为 。
三、作图题(本大题共2小题,共2.0分)
21.(2023九上·重庆市开学考)“节约用水,人人有责”,大家都应养成随手关闭水龙头的好习惯。水龙头手柄可视为如图所示杠杆,为支点,为阻力,请画出关闭水龙头的最小动力的示意图。
22.(2023九上·重庆市开学考)如图所示,重力为的小球漂浮在水面上。请画出该小球所受浮力的示意图。
四、实验探究题(本大题共3小题,共22.0分)
23.(2023九上·重庆市开学考)诚诚想要探究“动能的大小与哪些因素有关”,做了图所示的实验;
(1)小球从光滑斜面上某一高处自由滚到斜面底端时忽略空气阻力,小球的 能转化为动能。小球动能的大小可通过观察 的大小来判断,这种研究方法是 选填“控制变量法”或“转换法”;
(2)若要研究动能大小与速度的关系应该选择 两个图进行比较;
(3)在研究小球动能与质量的关系时,勤勤提议可以在光滑的水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度,分别弹出质量不同的小球去撞击木块,如图丁所示。撞击木块时小球的动能 选填“相等”或“不相等”,该方案 选填“正确”或“错误”。
24.(2023九上·重庆市开学考)立立用如图所示装置进行了“探究液体压强的影响因素”实验。
(1)组装好压强计上的形管 选填“属于”或“不属于”连通器;
(2)在使用压强计前,立立发现形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是____ 选填“”或“”,使形管左右两侧的水面相平;
A.将右侧支管中高出的水倒出 B.取下软管重新安装
(3)比较图中的乙、丙两图,可以得到液体压强和 有关;
(4)已知图丁中形管左右两侧水面的高度差,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为 ;若保持图丁中探头的位置不动,向盐水中缓慢加入适量清水,可观察到形管中的高度差 选填“变大”、“变小”或“不变”;
(5)立立结合探究得到的液体压强规律,查阅了相关的资料,设计了测量盐水密度的方案,如图戊所示,请帮他将实验步骤补充完整:
如图戊所示,用细线和橡皮膜把玻璃管一端扎紧,向管内倒入适量的水,用刻度尺测出管中水面到橡皮膜底部的距离记为;
如图戊所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至橡皮膜变为水平,用刻度尺测出 的距离记为;
按照该实验过程,所测盐水的密度 用、和表示,此测量结果会偏 选填“大”或“小”。
25.(2023九上·重庆市开学考)达达想利用如图所示的器材进行浮力及密度相关的实验探究。
(1)通过对比甲图中、和可得到浮力与 有关,不添加任何器材,利用图甲中的实验器材 选填“能”或“不能”初步验证水中的阿基米德原理;
(2)根据实验数据可知物体浸没在盐水中所受的浮力为 ,盐水密度为 ;若在每次测量前弹簧测力计都指在零刻度线上方同一位置,则计算的盐水密度 选填“偏大”、“偏小”或“不变”;
(3)如果将盛水的柱形烧杯换成梯形容器,如图乙所示,再将物体按上述操作进行实验,则物体放入水的过程中物体所受浮力大小随下降高度的变化图像是下列选项中的 选填“”、“”或“”;
(4)达达利用实验得到的结论,通过如图的方法测量了一块鹅卵石的密度:
将空烧杯放入盛有适量水的柱形玻璃容器中,如图甲所示,用刻度尺测量出水深;
将鹅卵石直接放入水中,如图乙所示,用刻度尺测量出水深;
将鹅卵石从水中拿出轻轻放入空烧杯中,如图丙所示,用刻度尺测量出水深;
达达根据测量过程计算出鹅卵石的密度 用题目中所给的物理符号及表示;在实验后的分析中发现,步骤鹅卵石放入水中时,溅出了部分的水不考虑附着在杯壁上的水,则测出鹅卵石的密度 。选填“偏大”、“偏小”或“不变”
五、计算题(本大题共3小题,共22.0分)
26.(2023九上·重庆市开学考)新能源汽车是未来汽车发展的趋势。如图是一款纯电动汽车,整车质量为,车轮与地的总接触面积为。若该车在某水平路段匀速直线行驶了,受到水平方向的阻力为车总重的倍车上人员的重力忽略不计。求:
(1)该车静止在水平路面上时对地的压强;
(2)牵引力在此路段所做的功。
27.(2023九上·重庆市开学考)如图所示,质量为的小悟站在高台上竖直向上匀速拉动绳子,脚与地面的总接触面积为,已知提升货物重,物体移动的速度为,小悟对绳的拉力为,不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮的重力;
(2)拉力的功率;
(3)若小悟站的位置能承受的最大压强为,求该滑轮组所能提升物体的最大机械效率。
28.(2023九上·重庆市开学考)小理同学为了研究文物打捞过程,建立了如图甲所示模型进行分析。用底面积为,高度为的柱形容器模拟湖泊,用一个边长的正方体泡沫浮漂模拟打捞船,浮漂中含有一个小型电动机可以收拉细线,浮漂受到的总重力,用一个高,底面积为的长方体物块模拟湖底文物,的密度为。开始时,浮漂漂浮,物块沉底,将上的细线与连接,细线刚好拉直无拉力,此时水面高度为。然后打开电动机开关,牵引线开始自动匀速收缩,直到的上表面和的下表面接触时停止,如图乙是拉力随着时间变化的图像。求:
(1)时所受到浮力;
(2)的大小;
(3)打捞过程需要多长时间。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】功率的计算;压强的大小及其计算;浮力大小的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A:诚诚的重力约500N,双脚面积约0.05m2,所以双脚站立时对地面的压强约为,A错误;
B:诚诚游泳时处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,约500N,B错误;
C:物理书约1N,课桌高度约1m,所以诚诚把物理书从地面捡到课桌上所做的功大约为,C正确;
D:一层楼高约3m,诚诚爬楼梯克服重力做功约,爬楼时间约10s,所以爬楼的功率约为,D错误。故选C。
【分析】根据对人的重力和脚的面积估算,由计算对地面的压强。漂浮时浮力等于重力。由物理书重力和课桌高度的估算,由W=Gh估算捡书过程中做的功。对人的重力,楼层高度和爬楼时间的估算,根据估算爬楼过程中的功率。
2.【答案】B
【知识点】分子动理论基本观点
【解析】【解答】A:石灰石能被粉碎成粉末,粉末不是分子,不能说明物质由分子组成,A错误;
B:墨水在热水中比在冷水中扩散快,说明温度越高,分子运动越剧烈,B正确;
C:用手捏海绵,海绵的体积变小了,这是海绵之间有空隙,是宏观现象,C错误;
D:扫地时尘土飞扬,是宏观机械运动,D错误。
故选B。
【分析】分子动理论的内容是:(1)物质是由大量分子组成的;(2)分子永不停息地做无规则热运动;(3)分子之间存在着相互作用的引力和斥力;(4)分子间有间隙。
3.【答案】A
【知识点】两种电荷;电荷间的相互作用规律;有持续电流的条件
【解析】【解答】A.当毛皮与橡胶棒摩擦后,毛皮上的电子转移到了橡胶棒上,故毛皮因失去电子带正电,A符合题意;
B.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,验电器的工作原理是同种电荷相互排斥,B不符合题意;
C.形成持续电流的条件一是电路中有电源,二是电路是通路;电路中只有电源,而电路是断路也不能形成持续的电流,C不符合题意;
D.摩擦起电的原因是不同物质的原子核束缚核外电子的能力不同,束缚核外电子能力强的得到电子带负电,能力弱的失电子带正电,摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】毛皮与橡胶棒后,失去电子带正电;带电体间同种电荷相互排斥;持续电流产生的条件是:有电压、电路闭合。
4.【答案】B
【知识点】连通器原理
【解析】【解答】A.茶壶的壶嘴和壶身底部想通,上端开口,是连通器,A错误;
B.盆景自动给水装置是利用了大气压原理,B正确;
C.锅炉水位计和锅炉构成连通器,方便观察锅炉中水位高低,C错误;
D.乳牛自动喂水器的两个储水容器构成连通器,D错误。
故选B。
【分析】上端开口,底部连通的是连通器。自动给水装置中储水容器的瓶口被水密封,在大气压作用下瓶中水不会流入下方容器中。
5.【答案】C
【知识点】机械能及其转化;增大压强的方法及其应用;流体压强与流速的关系;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A:长征二号遥十六运载火箭加速升空过程中动能和重力势能增大,所以机械能增大,A错误;
B:太空中是真空环境,神舟十六载人飞船在太空中航行时不受到浮力作用,B错误;
C: 大飞机机翼上凸下平,上方空气流速快压强变小从而获得向上的升力,C正确;
D:雪龙号破冰船“首柱削尖”的构造是为了减小受力面积从而增大压强,D错误。
故选C。
【分析】火箭加速升空过程中速度增大,高度增大,动能和重力势能增大。浸入空气或者液体中的物体才会受到浮力。流体流速大的位置压强小。生活中可以通过减小受力面积增大压强。
6.【答案】C
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】照明灯和换气扇,有时需要各自独立工作,所以它们必须是并联的,并且要各有开关控制,所以ABD不符合题意,只有C符合题意。
故答案为:C。
【分析】串联电路中,电流的路径只有一条,各元件顺次逐个连接;并联电路中,电流有多条路径,且互不影响,开关与控制部分串联,根据串并联电路的特点进行分析。
7.【答案】B
【知识点】浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A:图中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中排开液体体积不变,所受浮力逐渐不变,A错误;
B:图中巨轮能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积,B正确;
C:图中密度计始终是漂浮的,密度计受到的浮力始终等于密度计的重力,C错误;
D:图中气球是因为填充了密度小于空气的气体而上浮,D错误。
故选B。
【分析】潜水艇处于浸没状态,下潜时排开液体体积不变,由可知潜艇所受浮力逐渐不变。轮船是利用空心法增大排开液体的体积来增大浮力的 。密度计在所有液体中都必须漂浮才能进行测量。热气球是利用气球内密度小于空气密度原理升空的。
8.【答案】A
【知识点】液体压强的特点;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】容器中液体的体积相同,放入物体后,液面高度相同,说明物体A和B排开液体的体积相同,而物体A是漂浮的,A的体积大于B的体积,根据m=ρV,A的质量大于B的质量,A的重力大于B的重力,A受到的浮力等于A的重力,B悬浮,受到的浮力等于B的重力,物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力,A符合题意;
B.物体A的密度小于甲液体的密度,物体B的密度等于乙液体的密度,所以甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度,B不符合题意;
C.根据p=ρgh,甲容器的底部受到液体的压强大于乙容器的底部受到液体的压强,C不符合题意;
D.根据F=pS,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】漂浮的物体密度小于液体密度;悬浮物体的密度等于液体密度;漂浮和悬浮的物体受到的浮力等于物体的重力。
9.【答案】C
【知识点】功率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;有用功和额外功
【解析】【解答】A:绳子自由端沿水平方向移动了,A错误;
B:由滑轮组特点得绳对物体的拉力为,B错误;
C:物体受到的摩擦力为f=FA=750N,所以克服物体所受摩擦力做的功为,C正确;
D:拉力做的功为,拉力F的功率为,D错误。
故选C。
【分析】滑轮组中先判断动滑轮上绳子的段数n,绳子移动的距离为,拉力的大小为,由W=Fs计算力做的功,由计算功率的大小。
10.【答案】A
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【解答】由题意可知,甲、乙实心均匀圆柱体的体积相同,对地面的压强相同,切去相同的体积,则切去甲、乙的高度比和原来甲、乙的高度比相同,所以压强变化量也相同,即,所以剩余部分对地面的压强仍相等,由图可知,,根据F=pS可知,剩余部分对地面的压力,故A正确,BCD错误。
故答案为:A。
【分析】首先通过已知条件得出切去甲、乙的高度比和原来甲、乙的高度比相同,从而得出压强变化量相同,然后通过甲、乙底面积大小利用F=pS得出对地面的压力大小。
11.【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A:剪断绳子前,物体处于浸没状态,若向容器中加水,物体排开液体体积不变,所以物体所受浮力不变,A错误;
B:剪断细线后,容器对水平桌面的压力和受力面积都不变,所以压强不变,B错误;
C:剪断细线前物体受到的浮力为,由阿基米德原理可得物体的体积为剪断细线后,容器中水深度减小量为,露出水面的体积为,物体静止时排开液体体积为,所以剪断细线后物体所受浮力大小为,C正确;
D:剪断细线后物体漂浮,物体的重力为,物体质量为该物体的密度为,D错误。
故选C。
【分析】物体处于浸没状态,只要液体密度不变,则物体所受浮力不变。剪断细线后,容器对水平桌面的压力仍等于水、容器、物体的总重力,由对桌面的压强不变。剪断细线前物体体积等于排开液体体积,物体受到的浮力为物体上下表面受到的液体压力差,由阿基米德原理可得物体的体积。剪断细线后,物体漂浮,浮力等于重力,液体对容器底面的压强减少量是因为物体由部分体积露出水面外,即露出水面的体积为,物体总体积减去露出水面的体积为排开液体体积,由阿基米德原理求出剪断细线后受到的浮力。
12.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.A漂浮,A受到的重力等于浮力,即,A错误;
C.图乙中A受到的浮力等于AB总重力,所以,所以,,所以,C错误;
B.图丙相对图乙水深度减小量为,所以压强减小量为,B错误;
D.图丙中B受到的浮力为,由力的平衡的B对容器的压力为,物块对容器底部的压强为,D正确。
故选D。
【分析】图甲中A的重力等于A受到的浮力。图乙中A受到的浮力等于AB总重力。图丙中排开液体体积为B的体积加上A排开液体体积,图丙中A排开液体体积和图甲中是相同的,水对容器底的压强变化量由水的深度变量计算,水的深度变化量满足。由力的平衡求出B对容器的压力,然后由压强计算公式求出B对容器的压强。
13.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.由图乙可知重物浸没在水中时所受浮力为,A错误;
B.物体浸没时排开液体体积等于物体体积,所以,物体重力为,所以物体密度为,B错误;
C.物体离开水后容器底受到的压强最小,即,C正确;
D.A上升的高度为,因为,解得,D错误。
故选C。
【分析】关键是读懂图乙。h=0.1m时时物体A刚好离开水面,物体A处于浸没状态,h=0.3m时,物体刚好全部离开水面,弹簧测力计的拉力等于物体A的重力。A排开水的体积变化量为。
14.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.圆柱没有放入容器时,由图丙可知容器对地面的压强为,不计容器重力,所以,,A不符合题意;
B.由图可知时,容器对地面的压力为,容器对地面的压力为液体和圆柱体的总重力,即,液体重力为,所以圆柱的重力为,圆柱体的密度为,B不符合题意;
C.时,乙柱体刚好和容器底接触,对底面刚好没有压力,此后液体不会溢出,所以时乙柱体对容器底的压力为,则对容器底的压强为,C不符合题意;
D.时容器对地面的压力为,D符合题意。
故选D。
【分析】考查压力、压强和浮力的综合应用,关键是读懂图丙的含义。
(1)由丙图可知,不放入柱体时,容器对地面的压强为0.8X103Pa,根据F=pS求出容器对地面的压力,不计容器的质量,即可求出容器中液体的重力,已知容器中液体的深度和容器的横截面积,根据V=Sh求出容器中液体的体积,根据密度公式可求出液体的密度;
(2)由丙图可知,当截去厚度从12cm开始至20cm过程中,放入甲的容器中,容器对地面的压强始终不变,则乙柱体漂浮在液体中,且从截去厚度从12cm开始,放入甲的容器中,液体刚好充满容器,由丙图读出此时甲容器对地面的压强,根据F=pS求出甲容器对地面的压力,即可求出此时切去的柱体的重力,根据V= Sh求出厚度为12cm的柱体的体积,再根据密度公式求出柱体的密度;
(3)由丙图可知,当截去厚度从20cm开始,放入甲的容器中,容器对地面的压强开始增大,则柱体接触到容器底,不再有液体排出,则柱体受到的重力等于排开液体的重力,据此求出容器的深度,根据求出此时容器中液体的重力,再根据求出30cm高的柱体的重力,即可求出此时容器对地面的压力,再根据求出容器对地面的压强;
(4)当h=25cm时,柱体受到的浮力等于20cm高的柱体的重力,根据求出乙柱体对容器底的压强。
15.【答案】马德堡半球;焦耳
【知识点】大气压强的存在;功
【解析】【解答】历史上著名证明大气压存在的实验是德国的马德堡半球实验;能量与功的国际单位相同,都是以英国物理学家焦耳的名字来命名的。
【分析】马德堡半球实验证明了大气压存在,能量和功的单位都是焦耳,简称焦。
16.【答案】通;短
【知识点】电路的三种状态
【解析】【解答】由图知,当开关S1闭合、S2断开时,电流从电源正极出发,经过灯泡L、S1回到负极,电路是通路;当开关S1、S2都闭合时,电流从正极出发,经过S2回到负极,发生电源短路.
【分析】用电器中有电流通过,是通路;导线和用电器并联,用电器短路。
17.【答案】升高;增大
【知识点】大气压强与高度的关系
【解析】【解答】在温度不变的情况下,勤勤坐电梯将该气压计从一楼拿到十楼的过程中,外界气压减小,将观察到玻璃管内的液柱高度升高;电梯轿厢在匀速上升的过程中,动能不变,重力势能增大,其机械能增大。
【分析】外界气压减小,瓶内气压大于外界气压,液柱会上升。匀速上升,动能不变,高度增加,重力势能增大,机械能等于动能和重力势能之和,所以机械能增大。
18.【答案】变小;不变
【知识点】压力及重力与压力的区别;压强的大小及其计算
【解析】【解答】冰块对容器底的压强为,全部熔化成水后,水对容器底部的压强为,因为,,所以。容器对水平地面的压力等于冰块和容器总重力,冰熔化成水后重力不变,所以冰全部熔化成水后容器对地面的压力不变。
【分析】全部熔化成水后容器底受到水的压力只能是以容器为底面积上方的水的重力,即,由比较熔化前后容器底受到的压强大小。
19.【答案】200;0.8
【知识点】浮力大小的计算;杠杆的平衡条件
【解析】【解答】C的体积为,C的重力为,地面对C的支持力为,由力的平衡得A点受到的拉力为由杠杆平衡条件得,D的重力为。D浸没水中受到的浮力为,由力的平衡得B点受到的拉力为。由杠杆平衡条件得A点受到的拉力为,设切下的底面积为S,所以,由力的平衡得,代入数据解得,所以切下的质量为。
【分析】(1)先求出C的重力,由力的平衡求出A点受到的拉力,由杠杆平衡条件求出B点受到的拉力,B点受到的拉力等于D的重力;
(2)D浸没后,求出D受到的浮力,由力的平衡求出B点受到的拉力,利用杠杆平衡条件求出A点受到的拉力,由力的平衡列出等式即可求出切下的质量。
20.【答案】10;2900
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】由图乙可知水面刚好到杯子底部时,加水的质量是1kg,现在水对容器底的压力等于水的重力,即;
水面到达杯子底部前,杠的弹力等于杯的重力,即。水面到达杯底后,继续加水,杯受到的浮力增大,在某处浮力等于杯的重力,在某处浮力将大于重力。当水面到达杯口时杆的弹力为,方向竖直向下,由力的平衡得,排开水的体积为,杯子的底面积为。容器底面积与杯子底面积之差为。从水面到达杯底直至杯口过程中,加入水的体积为,所以加入水的质量为。继续加水,水进入杯中,杆的弹力减小,当杆的弹力为零时,继续加水,浮力减小,杆给杯子一个向上的弹力,直到杯子全部浸没时,杆的弹力为,此时杯受到的浮力为。继续加水,杯子排开水的体积不变,当加水2.3kg时,进入杯中水是0.3kg,杯中水对杯子的压力为,由力的平衡得杆对杯子的作用力为,方向竖直向下。取走杆后,杯子静止,杯处于漂浮,容器底受到的压力等于杯子和水的总重力,所以,所以水对容器底的压强为。
【分析】由图乙可知水面刚好到杯子底部时,水对容器底的压力等于水的重力;水面到达杯子底部前,杠的弹力等于杯的重力,即。水面到达杯底后,继续加水,杯受到的浮力增大,在某处浮力等于杯的重力,在某处浮力将大于重力。当水面到达杯口时杆的弹力为,由力的平衡得,由阿基米德原理可以求出排开水的体积,杯子的底面积为。容器底面积与杯子底面积之差为。从水面到达杯底直至杯口过程中,加入水的体积为,可求出加入水的质量为。继续加水,水进入杯中,杆的弹力减小,当杆的弹力为零时,继续加水,浮力减小,杆给杯子一个向上的弹力,直到杯子全部浸没时,杆的弹力为,此时杯受到的浮力为。继续加水,杯子排开水的体积不变,当加水2.3kg时,进入杯中水是0.3kg,杯中水对杯子的压力为,由力的平衡得杆对杯子的作用力为。取走杆后,杯子静止,杯处于漂浮,容器底受到的压力等于杯子和水的总重力,所以,所以水对容器底的压强为。
21.【答案】
【知识点】力臂的画法;杠杆中最小力的问题
【解析】【解答】连接水龙头末端点和O点,即为最长动力臂,根据利于力臂垂直画出最小动力F1如图:
【分析】动力臂最大时,动力最小。
22.【答案】
【知识点】浮力的示意图
【解析】【解答】浮力方向竖直向上,浮力和重力是一对平衡力,浮力示意图如图:
【分析】浮力方向始终竖直向上,画示意图时作用点画在重心。
23.【答案】(1)重力势;木块被推出距离;转换法
(2)甲、乙
(3)相等;错误
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】(1)、小球从光滑斜面上某一高处自由滚到斜面底端时忽略空气阻力,小球的重力势能能转化为动能。小球动能的大小可通过观察木块被推出的距离的大小来判断,这种研究方法是转换法;
(2)、若要研究动能大小与速度的关系应该,控制小球质量相同,所以选择甲乙两个图进行比较;
(3)、如图丁所示,弹簧的弹性势能转化为小球的动能,初始时弹簧的弹性势能相同,所以撞击木块时的动能相同。要研究动能与质量关系,需要控制速度相同,该方案中撞击木块时小球的速度不同,质量也不同,所以不能探究动能与质量的关系。
【分析】(1)、小球从光滑斜面下滑,小球的重力势能能转化为动能。木块被推出的距离越远,表明小球具有的动能越大;
(2)、若要研究动能大小与速度的关系应该,控制小球质量相同;
(3)、弹簧的弹性势能转化为小球的动能,所以撞击木块时的动能相同。图丁中撞击木块时小球的速度不同,质量也不同,有两个变量。
24.【答案】(1)不属于
(2)B
(3)深度
(4);变大
(5)烧杯中盐水面到下管口;;小
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)U型管上端只有一端开口,不是连通器;
(2)在使用压强计前,立立发现形管左右两侧的水面有一定的高度差,说明U型管有堵塞,所以应该取下软管重新安装,B正确。
故选B。
(3)乙、丙两图中液体密度相同,橡皮膜在液体不同深度,所以可以得到液体压强和液体深度有关;
(4)图丁中橡皮管内气体的压强与大气压强之差为。保持图丁中探头的位置不动,向盐水中缓慢加入适量清水,容器底受到的压强增大,由于橡皮膜下方液体深度不变,橡皮膜下方液体的压强变小,所以橡皮膜上方液体压强增大,所以可观察到形管中的高度差变大;
(5)如图戊所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至橡皮膜变为水平,用刻度尺测出烧杯中盐水面到下管口的距离h2;所以有,则。因为图B中稳定后,橡皮膜由向下凸变为水平,所以h2偏大,则测量值偏小。
【分析】(1)连通器必须是上端都开口,下端连通的容器;
(2)U型管堵塞,在使用压强计前,形管左右两侧的水面会有一定的高度差;
(3)根据控制变量法进行分析;
(4)图丁中橡皮管内气体的压强与大气压强之差为液柱高度差产生的压强。容器底受到的压强等于橡皮膜上方和下方液体压强之和;
(5)测量原理是。
25.【答案】(1)物体排开的液体的体积;不能
(2);;不变
(3)C
(4);偏大
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由ABC可知浮力与物体排开的液体的体积有关。图中器材不能测量排开液体重力,所以不能验证阿基米德原理;
(2)物体浸没在盐水中所受的浮力为。由AC可得浸没水中受到的浮力为,物体浸没时,排开液体体积等于物体体积,由可得,所以。若在每次测量前弹簧测力计都指在零刻度线上方同一位置,计算的浮力大小不变,则计算的盐水密度不变。
(3)图乙中容器上小下大,当物体浸入水中,物体下降相同高度,排开液体体积逐渐变大,即浮力变化的越来越快,C符合题意。
故选C。
(4)由甲乙得石头的体积为,由甲丙得石头的重力为,所以石头的质量为,所以石头的密度为。 如果步骤鹅卵石放入水中时,溅出了部分的水不考虑附着在杯壁上的水,h2偏小,则测出鹅卵石的密度偏大。
【分析】(1)要验证阿基米德原理,需要测量浮力和排开液体重力;
(2)物体浸没时,排开液体体积等于物体体积,满足等式,即可求出盐水密度。若在每次测量前弹簧测力计都指在零刻度线上方同一位置,是利用计算浮力大小,每次没有调零的已经都减去了,不影响测量结果。
(3)图乙中容器上小下大,随着h增大,排开液体体积逐渐变大,即浮力变化的越来越快。
故选C。
(4)由甲乙得石头的体积为,由甲丙得石头的重力为,根据重力与质量关系求出质量,由密度公式可以求出密度。 如果步骤鹅卵石放入水中时,溅出了部分的水,h2偏小,则测出鹅卵石的密度偏大。
26.【答案】(1)解:车上人员的重力忽略不计,该车静止在水平路面上时对地的压力:,
则该车静止在水平路面上时对地的压强:;
答:该车静止在水平路面上时对地的压强为;
(2)解: 由题意可得车在水平方向上所受的阻力:,
因为汽车匀速直线行驶时,牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,
所以,在牵引力方向上行驶的距离,
则牵引力在此路段所做的功:。
答:牵引力在此路段所做的功为。
【知识点】压强的大小及其计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)该车静止在水平路面上时对地的压力,则该车静止在水平路面上时对地的压强:;
(2)车所受的阻力,牵引力和阻力是一对平衡力则,牵引力在此路段所做的功。
27.【答案】(1)解:图可知,承担重物的绳子股数,不计绳重和摩擦,绳端的拉力为:
则动滑轮的重力为;
答:动滑轮的重力为;
(2)解:绳端移动的速度为;
根据可知,拉力的功率为;
答:拉力的功率为;
(3)解: 当人站的位置承受的压强为时,人对地面的压力为;
地面对人的支持力和人对地面的压力是相互作用力,则地面对人的支持力为;
人的重力为;
小悟对绳的最大拉力为;
物体的最大重力为;
滑轮组的最大机械效率为:。
答:若小悟站的位置能承受的最大压强为,该滑轮组所能提升物体的最大机械效率为。
【知识点】功率的计算;滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算;有用功和额外功
【解析】【分析】(1)承担重物的绳子股数,不计绳重和摩擦,由求出动滑轮重力;
(2)绳端移动的速度为,拉力的功率为;
(3)人对地面的压力为;则地面对人的支持力为;由重力与质量关系求出人的重力,由力的平衡求出小悟对绳的最大拉力为;由求出物体的最大重力;滑轮组的最大机械效率为。
28.【答案】(1)解:处于漂浮状态,由二力平衡得:。
答:时所受到浮力为;
(2)解:因为浸没在水中,所以的体积等于排开水的体积: ;
根据阿基米德原理得所受浮力为:;
的质量为:;
的重力为:;
当绳子拉力增大到能够刚好拉动。对进行受力分析得:。
答:的大小为;
(3)解: 由图乙可得,开始拉绳子到刚好拉动时,所用时间为:;
对受力分析得所受浮力为:;
根据阿基米德原理的公式可得排开水的体积为:;
浸入的深度为:;
时,排开水的体积为:;
浸入的深度为:;
两次排开水体积差为:;
故容器中水位上升高度为:;
时,绳子的长度为:;
刚好拉动时,绳子的长度为:;
故内绳子收缩的长度为:;
故绳子收缩的速度为:;
从刚开始拉动到的上表面和的下表面接触所用时间为:;
故打捞过程需要时间为:。
答:打捞过程需要。
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)时漂浮,则浮力等于重力;
(2)因为浸没在水中,所以的体积等于排开水的体积,根据阿基米德原理得所受浮力为;由已知条件求出B的重力,当绳子拉力增大到能够刚好拉动。由力的平衡得。
(3)打捞过程分为几个阶段,第一 阶段是绳子从没有拉力到刚好要将B拉起时,时间由图乙可得。在这个过程中,A会浸没更多,通过受力分析和计算得到A此时的浮力,从而求出浸没的深度和容器液面上升的高度。第二阶段为B匀速上升的过程,此时A保持不动。而B匀速上升的距离为第一阶段结束后,容器液面的总高度减去A浸没的深度和B的高度,就是等于B上表面到A的下表面的距离。
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