期末检测
(考试时间:90分钟 满分:100分)
一、单选题(共10小题,每小题3分,共30分)
1.诗句“小娃撑小艇,偷采白莲回。不解藏踪迹,浮萍一道开。”描述了生动活泼的池上景象。以下说法正确的是( )
A.使“小艇”前进的力是“小娃”施加的“撑”力
B.“浮萍一道开”说明力能改变物体的形状
C.“小娃”施加“撑”力的受力物体是“小艇”
D.“小娃”向后撑而小艇能前进说明力的作用是相互的
2.如图所示四个实例中,属于增大压强的是( )
3.近年来中国高铁已成为中国的“金名片”。如图所示为“复兴号”运行时的情景,关于“复兴号”列车,下列说法正确的是( )
A.列车进站时速度越来越小,是因为受到惯性作用
B.列车满员时有惯性,空载时没有惯性
C.列车运行的速度越大,列车的惯性越大
D.列车在任何状态下都具有惯性
4.如图甲是消防队员小王进行爬杆训练的示意图,在某次爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的v t图像如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.0至6 s内,小王沿杆匀速向上运动
B.6 s至15 s内,小王受到的摩擦力方向竖直向下
C.0至15 s内,小王爬杆的平均速度为0.48 m/s
D.15 s至18 s内,小王受到的摩擦力大小等于重力大小
5.关于大气压强,下列说法正确的是( )
A.托里拆利实验较准确地测出了大气压的数值
B.马德堡半球实验不能证明大气压的存在
C.高原地区煮饭要用高压锅是因为高原地区气压高,水温低
D.所有测量大气压的气压计都要用到水银来做测量物质
6.武威塔尔湾景区的索道缆车载着游客匀速上山,在上山的过程中,关于缆车的动能和重力势能的变化情况,下列说法正确的是( )
A.动能不变,重力势能增大 B.动能不变,重力势能减小
C.动能增大,重力势能增大 D.动能增大,重力势能减小
7.下列数据与事实相接近的是( )
A.一位成年人重约60 N
B.人步行的速度约为5 m/s
C.一名中学生双脚站立时对水平地面的压强约为1.6×104 Pa
D.将一个鸡蛋匀速举高1 m做功约为1 J
8.如图所示三个滑轮拉同一物体在水平面上做匀速直线运动,物体与地面的摩擦力为f,所用拉力分别为F1、F2和F3,那么下列各力间的关系正确的是( )
A.F1>F3>F2 B.F2C.F1>F2=F3 D.F1=F29.如图所示是“最速降线”简化结构示意图,现将a、b 两个完全相同的球 同时分别从直轨道和弧形轨道的起点由静止释放,结果弧形轨道上的 b 球先到达终点。在a、b两球从起点到终点的过程中重力做功分别为 W1和W2, 重力做功的功率分别为P1和P2,则下列说法正确的是( )
A.W1=W2 B.W1>W2
C.P1=P2 D.P1>P2
10.如图,水平桌面上两个相同的长方体玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p1和p2,两只玩具鸭所受的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为( )
A.p1=p2,F1>F2 B.p1=p2,F1<F2
C.p1>p2,F1>F2 D.p1<p2,F1<F2
二、多选题(共2小题,每小题4分,共8分)
11.工人师傅搬运货物时,在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面,将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15 s。已知车厢高1.5 m,木板长3 m,货物质量为60 kg,沿斜面所用的拉力为400 N,取g=10 N/kg,则下列说法正确的是( )
A.工人做的总功为900 J
B.工人做功的功率为80 W
C.货物沿斜面滑动时所受摩擦力为100 N
D.此斜面的机械效率为80%
12.取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示。下列说法正确的是( )
A.两次牙膏袋的质量m甲和m乙的大小关系是m甲=m乙
B.两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲>V乙
C.两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲D.两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲>p乙
三、填空题(共7小题,每空2分,共28分)
13.如图所示为中国甲骨文中的“射”字,宛如搭弓射箭。当用力拉弓弦时,弓弦因发生__ __(选填“弹性”或“塑性”)形变产生了弹力;在弹性限度内,形变程度越大,弹力越__ __。
14.跨路水渠利用了__ __原理使水流从路面下穿过,既不影响交通也不影响水流流动。如图所示是跨路水渠截面示意图,此时水是静止的,若在水中选取一液面MN,液面左侧受到水的压强为p左,右侧受到水的压强为p右,则p左__ __(选填“>”“<”或“=”)p右。
15.如图所示,某同学利用自制水气压计观察大气压随高度的变化。他拿着气压计从一楼走到三楼的过程中,细管中的水柱将__ __,由此可知大气压强随着高度的增加而__ __。
16.小兴利用如图所示的装置探究流体压强规律,图中a管和b管的上端开口。他首先向一个大水槽里灌满水,然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后a管和b管中水面的高度是ha__ __(选填“>”“<”或“=”)hb;再拔掉软木塞,水流出的过程中,a管和b管中水面的高度是ha__ __(选填“>”“<”或“=”)hb。
17.某小组同学使用了如图所示装置测滑动摩擦力。将A、B叠放、分别用弹簧测力计去拉,当A被匀速拉动时,弹簧测力计a示数为60 N,b示数为110 N,则B对A产生的摩擦力的方向是__ __,大小为__ __N。
18.2023年亚运会在杭州市隆重举行,各种自动化科技应用悉数亮相,如图所示。如果机器人在水平路面上以0.4 m/s的速度沿直线匀速运动10 m,它所受的重力为300 N,阻力为50 N,机器人的重力做功__ __J,牵引力功率为__ __W。
19.如图所示是我国第三艘航空母舰“福建舰”,其排水量约为8×104 t,该航空母舰满载时的总质量约为__ __kg,在海面航行时所受的浮力约为__ __N。(取g=10 N/kg)
四、作图题(共2小题,每小题2分,共4分)
20.某人站在小车里,随小车在水平地面上做匀速直线运动,画出人受力的示意图。
21.如图甲是一款压蒜器和其简化示意图。用压蒜器压蒜时,ABO可以看作一个杠杆,请在图乙中画出压蒜时作用在A点的最小动力F。
五、实验题(共2小题,每空1分,共13分)
22.留心处处皆学问!物理老师多次利用废弃的矿泉水瓶来进行实验。如图所示为实验其中的一部分。请你看图回答相关问题:
(1)如图1,用水平力轻轻推动矿泉水瓶底部时,瓶子沿桌面平稳移动;用等大的水平力轻推瓶颈,瓶子翻了。这说明力的作用效果与力的__ __(选填“大小”“方向”或“作用点”)有关;
(2)如图2,将矿泉水瓶装满水,然后在靠近其底部的地方开一个小孔,开始的时候,小孔中射出的水可以到达P1点,一会儿就只能到达P2点,最后越来越近只能到达 P3点,说明了液体内部压强与__ __有关;
(3)如图3中的图甲,将剪掉底的矿泉水瓶缓缓插入水中,发现瓶中的水面与水槽中的水面始终相平,这时瓶子与水槽构成一个__ __;这时将瓶盖拧紧,提起瓶子,但只要其下端不离开水面,瓶内的水就不会流出去,如图乙,该现象说明了__ __的存在;拧瓶盖时,发现盖侧面有一条条竖纹,竖纹的作用主要是在压力一定时,通过增大__ __来增大摩擦力;
(4)如图4所示,矿泉水瓶装水,接近装满时留一小气泡,并将瓶子水平放置,用手沿箭头方向猛推一下瓶子,气泡将__ __(选填“向后运动”“向前运动”或“保持静止状态”);
23.探究“杠杆的平衡条件”实验,如图所示(每个钩码重1 N)。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,这时应将平衡螺母向__ __(选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡;
(2)实验时,小王在图甲的A处挂2个钩码,可在B处挂__ __个钩码,使杠杆再次在水平位置保持平衡。这里再次调节杠杆在水平位置平衡的目的是__ __。接着,小王在AB处各增加一个相同的钩码,此时杠杆将__ __(选填“保持水平平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”);
(3)小王改用弹簧测力计在图乙中C位置斜向下拉,当杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计示数F2将__ __(选填“大于”“等于”或“小于”)1 N;
(4)如果小王又进行了如图丙所示的探究,考虑__ __的影响,发现用弹簧测力计在D点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,则弹簧测力计的示数应大于__ __N。
六、计算题(共2小题,共17分)
24.(8分)如图所示,一重为10 N的容器放在水平桌面上,容器内盛有质量为2 kg的水,容器的底面积为1×10-2 m2,弹簧测力计的挂钩上挂着一重为12 N,体积为400 cm3的物块,现将物块浸没于水中,容器内水面由15 cm上升到18 cm。求:(ρ液=1×103 kg/m3,取g=10 N/kg)
(1)物块放入水中后所受的浮力是多大,此时弹簧测力计的示数;
(2)物块放入水中前,容器底所受的水的压力;
(3)物块放入水中后,容器对桌面的压强。
25.(9分)如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体以1 m/s的速度拉至井口的装置图。已知井深12 m,物体重G=6×103 N,汽车重G车=3×104 N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103 N,汽车受到的阻力为车重的。求:
(1)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功;
(2)滑轮组的机械效率(保留一位小数);
(3)汽车牵引力,牵引力的功率。期末检测
(考试时间:90分钟 满分:100分)
一、单选题(共10小题,每小题3分,共30分)
1.诗句“小娃撑小艇,偷采白莲回。不解藏踪迹,浮萍一道开。”描述了生动活泼的池上景象。以下说法正确的是( D )
A.使“小艇”前进的力是“小娃”施加的“撑”力
B.“浮萍一道开”说明力能改变物体的形状
C.“小娃”施加“撑”力的受力物体是“小艇”
D.“小娃”向后撑而小艇能前进说明力的作用是相互的
2.如图所示四个实例中,属于增大压强的是( D )
3.近年来中国高铁已成为中国的“金名片”。如图所示为“复兴号”运行时的情景,关于“复兴号”列车,下列说法正确的是( D )
A.列车进站时速度越来越小,是因为受到惯性作用
B.列车满员时有惯性,空载时没有惯性
C.列车运行的速度越大,列车的惯性越大
D.列车在任何状态下都具有惯性
4.如图甲是消防队员小王进行爬杆训练的示意图,在某次爬杆训练中,小王沿杆竖直向上运动的v t图像如图乙所示。下列判断正确的是( C )
A.0至6 s内,小王沿杆匀速向上运动
B.6 s至15 s内,小王受到的摩擦力方向竖直向下
C.0至15 s内,小王爬杆的平均速度为0.48 m/s
D.15 s至18 s内,小王受到的摩擦力大小等于重力大小
由图乙可知,0至6 s内,速度不断增大,所以,小王沿杆加速向上运动,故A错误;6 s至15 s内,小王做匀速直线运动,处于平衡状态,受到平衡力作用,所以在竖直方向上受到的摩擦力和重力是一对平衡力,重力方向竖直向下,摩擦力方向竖直向上,故B错误;0至15 s内,小王爬杆的距离应为图线与时间轴围成的图形的面积,即s=6 s×0.6 m/s×+0.6 m/s×(15 s-6 s)=7.2 m,0至15 s时间内,小王爬杆的平均速度为v===0.48 m/s,故C正确;15 s至18 s内,小王做减速运动,受到的摩擦力小于重力,故D错误。
5.关于大气压强,下列说法正确的是( A )
A.托里拆利实验较准确地测出了大气压的数值
B.马德堡半球实验不能证明大气压的存在
C.高原地区煮饭要用高压锅是因为高原地区气压高,水温低
D.所有测量大气压的气压计都要用到水银来做测量物质
6.武威塔尔湾景区的索道缆车载着游客匀速上山,在上山的过程中,关于缆车的动能和重力势能的变化情况,下列说法正确的是( A )
A.动能不变,重力势能增大 B.动能不变,重力势能减小
C.动能增大,重力势能增大 D.动能增大,重力势能减小
7.下列数据与事实相接近的是( C )
A.一位成年人重约60 N
B.人步行的速度约为5 m/s
C.一名中学生双脚站立时对水平地面的压强约为1.6×104 Pa
D.将一个鸡蛋匀速举高1 m做功约为1 J
8.如图所示三个滑轮拉同一物体在水平面上做匀速直线运动,物体与地面的摩擦力为f,所用拉力分别为F1、F2和F3,那么下列各力间的关系正确的是( B )
A.F1>F3>F2 B.F2C.F1>F2=F3 D.F1=F2第一个滑轮为定滑轮,因为定滑轮的本质是一个等臂杠杆,所以拉力F1等于物体与地面的摩擦力f,即F1=f;第二个滑轮为动滑轮,理想状态下它能省一半的力,所以拉力F2是摩擦力f的一半,即F2=f;第三个滑轮为动滑轮,拉力F3作用在动滑轮的挂钩上,此时动滑轮费力省距离,由动滑轮的特点可知,F3=2f。比较可得:F29.如图所示是“最速降线”简化结构示意图,现将a、b 两个完全相同的球 同时分别从直轨道和弧形轨道的起点由静止释放,结果弧形轨道上的 b 球先到达终点。在a、b两球从起点到终点的过程中重力做功分别为 W1和W2, 重力做功的功率分别为P1和P2,则下列说法正确的是( A )
A.W1=W2 B.W1>W2
C.P1=P2 D.P1>P2
两球所受的重力相同,起点高度一样,终点高度也一样,则两球下落的高度相同,由W=Gh可知,到最低点时两球重力所做的功相同,即W1=W2,故A正确,B错误;b球先到达终点,b球所用的时间较少,由P=可知b球的功率较大,即P1<P2,故C、D错误。
10.如图,水平桌面上两个相同的长方体玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p1和p2,两只玩具鸭所受的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为( A )
A.p1=p2,F1>F2 B.p1=p2,F1<F2
C.p1>p2,F1>F2 D.p1<p2,F1<F2
甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水,玩具鸭放入后水的深度h仍然相同,根据p=ρgh可知水对容器底部的压强相等,即p1=p2;甲、乙两缸中装满了水,玩具鸭漂浮,浮力等于玩具鸭所受的重力,甲中玩具鸭所受重力大,所以甲缸中玩具鸭所受的浮力大,即F1>F2。故A符合题意。
二、多选题(共2小题,每小题4分,共8分)
11.工人师傅搬运货物时,在地面和卡车的车厢间倾斜放置一长木板搭成斜面,将地面上的货物沿斜面匀速拉上车厢用时15 s。已知车厢高1.5 m,木板长3 m,货物质量为60 kg,沿斜面所用的拉力为400 N,取g=10 N/kg,则下列说法正确的是( BC )
A.工人做的总功为900 J
B.工人做功的功率为80 W
C.货物沿斜面滑动时所受摩擦力为100 N
D.此斜面的机械效率为80%
工人做的总功为W总=Fs=400 N×3 m=1 200 J,故A错误;工人做功的功率P===80 W,故B正确;有用功W有用=Gh=60 kg×10 N/kg×1.5 m=900 J,额外功W额外=W总-W有用=1 200 J-900 J=300 J,货物沿斜面滑动时所受摩擦力f===100 N,故C正确;此斜面的机械效率η=×100%=×100%=75%,故D错误。
12.取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示。下列说法正确的是( AC )
A.两次牙膏袋的质量m甲和m乙的大小关系是m甲=m乙
B.两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲>V乙
C.两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲D.两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲>p乙
两次牙膏袋形状不同,质量相同,即m甲=m乙,故A正确;两图中牙膏所受的重力相同,图甲中牙膏沉底,受到的浮力小于重力;图乙中牙膏漂浮,所受的浮力等于重力,则图甲中牙膏所受的浮力小于图乙中牙膏所受的浮力,即F甲三、填空题(共7小题,每空2分,共28分)
13.如图所示为中国甲骨文中的“射”字,宛如搭弓射箭。当用力拉弓弦时,弓弦因发生__弹性__(选填“弹性”或“塑性”)形变产生了弹力;在弹性限度内,形变程度越大,弹力越__大__。
14.跨路水渠利用了__连通器__原理使水流从路面下穿过,既不影响交通也不影响水流流动。如图所示是跨路水渠截面示意图,此时水是静止的,若在水中选取一液面MN,液面左侧受到水的压强为p左,右侧受到水的压强为p右,则p左__=__(选填“>”“<”或“=”)p右。
15.如图所示,某同学利用自制水气压计观察大气压随高度的变化。他拿着气压计从一楼走到三楼的过程中,细管中的水柱将__上升__,由此可知大气压强随着高度的增加而__降低__。
16.小兴利用如图所示的装置探究流体压强规律,图中a管和b管的上端开口。他首先向一个大水槽里灌满水,然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后a管和b管中水面的高度是ha__=__(选填“>”“<”或“=”)hb;再拔掉软木塞,水流出的过程中,a管和b管中水面的高度是ha__>__(选填“>”“<”或“=”)hb。
由图可知,a管和b管的上端开口,底部连通,二者构成了连通器,松开铁夹,由连通器原理可知,稳定后a管、b管中水面等高,故ha=hb;拔掉软木塞后,水会向外流出,由于b管底部较细,水的流速较大,产生的压强小,所以b管水面比a管水面低,即a管的水面高度大于b管水面的高度,故ha>hb。
17.某小组同学使用了如图所示装置测滑动摩擦力。将A、B叠放、分别用弹簧测力计去拉,当A被匀速拉动时,弹簧测力计a示数为60 N,b示数为110 N,则B对A产生的摩擦力的方向是__水平向左__,大小为__60__N。
当A被匀速拉动时,A相对于B向右运动,所以A受到B对A水平向左的摩擦力;对B进行受力分析,当A被拉动时,B受到弹簧测力计a对B向左的拉力和A对B向右的摩擦力,由于B处于静止状态,所以A、B间的滑动摩擦力等于弹簧测力计a的示数,即f=60 N。
18.2023年亚运会在杭州市隆重举行,各种自动化科技应用悉数亮相,如图所示。如果机器人在水平路面上以0.4 m/s的速度沿直线匀速运动10 m,它所受的重力为300 N,阻力为50 N,机器人的重力做功__0__J,牵引力功率为__20__W。
19.如图所示是我国第三艘航空母舰“福建舰”,其排水量约为8×104 t,该航空母舰满载时的总质量约为__8×107__kg,在海面航行时所受的浮力约为__8×108__N。(取g=10 N/kg)
四、作图题(共2小题,每小题2分,共4分)
20.某人站在小车里,随小车在水平地面上做匀速直线运动,画出人受力的示意图。
如图所示
21.如图甲是一款压蒜器和其简化示意图。用压蒜器压蒜时,ABO可以看作一个杠杆,请在图乙中画出压蒜时作用在A点的最小动力F。
如图所示
五、实验题(共2小题,每空1分,共13分)
22.留心处处皆学问!物理老师多次利用废弃的矿泉水瓶来进行实验。如图所示为实验其中的一部分。请你看图回答相关问题:
(1)如图1,用水平力轻轻推动矿泉水瓶底部时,瓶子沿桌面平稳移动;用等大的水平力轻推瓶颈,瓶子翻了。这说明力的作用效果与力的__作用点__(选填“大小”“方向”或“作用点”)有关;
(2)如图2,将矿泉水瓶装满水,然后在靠近其底部的地方开一个小孔,开始的时候,小孔中射出的水可以到达P1点,一会儿就只能到达P2点,最后越来越近只能到达 P3点,说明了液体内部压强与__液体深度__有关;
(3)如图3中的图甲,将剪掉底的矿泉水瓶缓缓插入水中,发现瓶中的水面与水槽中的水面始终相平,这时瓶子与水槽构成一个__连通器__;这时将瓶盖拧紧,提起瓶子,但只要其下端不离开水面,瓶内的水就不会流出去,如图乙,该现象说明了__大气压(或“大气压强”)__的存在;拧瓶盖时,发现盖侧面有一条条竖纹,竖纹的作用主要是在压力一定时,通过增大__接触面粗糙程度__来增大摩擦力;
(4)如图4所示,矿泉水瓶装水,接近装满时留一小气泡,并将瓶子水平放置,用手沿箭头方向猛推一下瓶子,气泡将__向前运动__(选填“向后运动”“向前运动”或“保持静止状态”);
(1)用水平力轻推矿泉水瓶底部时,瓶子平稳移动,用等大的水平力轻推瓶颈,瓶子翻了,两次力的大小相同,力的作用点不同,使瓶子发生了不同的运动情况,说明力的作用效果与力的作用点有关。(2)由于液体内部压强随深度的增加而增大,所以当水从小孔射出时,随着水的减少,深度h变小,压强变小,则水射出的距离也变小,所以水射出的距离越来越近,最后只能到达P3点,从而说明了液体内部压强与液体深度有关。(3)将剪掉底的矿泉水瓶缓缓插入水中,瓶中的水面与水槽中的水面始终相平,这时瓶子与水槽构成一个连通器;将瓶盖拧紧,提起瓶子,但只要其下端不离开水面,瓶内的水就不会流出去,说明水面上方存在大气压;拧瓶盖时,发现盖侧面有一条条竖纹,竖纹的作用主要是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。(4)图4中,用手沿箭头方向猛推一下瓶子,瓶中的水由于惯性会“挤”向瓶底,因此气泡将向前运动。
23.探究“杠杆的平衡条件”实验,如图所示(每个钩码重1 N)。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,这时应将平衡螺母向__左__(选填“左”或“右”)端调节,直到杠杆在水平位置平衡;
(2)实验时,小王在图甲的A处挂2个钩码,可在B处挂__4__个钩码,使杠杆再次在水平位置保持平衡。这里再次调节杠杆在水平位置平衡的目的是__便于直接测量力臂__。接着,小王在AB处各增加一个相同的钩码,此时杠杆将__逆时针转动__(选填“保持水平平衡”“顺时针转动”或“逆时针转动”);
(3)小王改用弹簧测力计在图乙中C位置斜向下拉,当杠杆在水平位置平衡时,弹簧测力计示数F2将__大于__(选填“大于”“等于”或“小于”)1 N;
(4)如果小王又进行了如图丙所示的探究,考虑__杠杆自重__的影响,发现用弹簧测力计在D点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,则弹簧测力计的示数应大于__8__N。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,说明杠杆的右端重力较大,这时应将平衡螺母向左端调节,直到杠杆在水平位置平衡。(2)由杠杆平衡条件得,小王在图甲的A处挂2个钩码,可在B处挂的钩码个数为=4;杠杆平衡时,杠杆在水平位置平衡,力臂落在杠杆上,便于直接测量力臂;接着,小王在AB处各增加一个相同的钩码,此时杠杆左端力与力臂的乘积为3G钩码×2L=6G钩码L,杠杆右端力与力臂的乘积为5G钩码×L=5G钩码L,则此时杠杆左端会下沉,杠杆逆时针转动。(3)当测力计竖直向下拉时,由杠杆平衡条件得,测力计对杠杆的拉力为=1 N,小王改用弹簧测力计在图乙中C位置斜向下拉,当杠杆在水平位置平衡时,测力计的拉力的力臂减小,阻力与阻力臂的乘积不变,由杠杆平衡条件得,弹簧测力计示数F2将变大,即大于1 N。(4)图丙中不考虑杠杆自重对实验的影响时,由杠杆平衡条件得,测力计作用在D点的拉力为F3===8 N,图丙中杠杆的重力的作用线没有经过支点,此时杠杆的重力对实验结果产生影响,考虑杠杆自重对实验的影响,发现用弹簧测力计在D点竖直向上拉使杠杆仍然处于水平位置平衡时,测力计对杠杆的拉力与对应的力臂的乘积变大,而测力计的拉力的力臂不变,则测力计对杠杆的拉力变大,则弹簧测力计的示数应大于8 N。
六、计算题(共2小题,共17分)
24.(8分)如图所示,一重为10 N的容器放在水平桌面上,容器内盛有质量为2 kg的水,容器的底面积为1×10-2 m2,弹簧测力计的挂钩上挂着一重为12 N,体积为400 cm3的物块,现将物块浸没于水中,容器内水面由15 cm上升到18 cm。求:(ρ液=1×103 kg/m3,取g=10 N/kg)
(1)物块放入水中后所受的浮力是多大,此时弹簧测力计的示数;
(2)物块放入水中前,容器底所受的水的压力;
(3)物块放入水中后,容器对桌面的压强。
(1)物块浸没水中所受的浮力F浮=ρ液gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×400×10-6 m3=4 N,
此时弹簧测力计的示数是F示=G-F浮=12 N-4 N=8 N;
(2)物块放入水中前,容器底所受的水的压强p=ρ液gh=1×103 kg/m3×10 N/kg×0.15 m=1 500 Pa,
容器底受到的水的压力F=pS=1 500 Pa×1×10-2 m2=15 N;
(3)容器中水重G=mg=2 kg×10 N/kg=20 N,
物块放入水中后,容器对桌面的压力大小等于桌面对容器的支持力F压=F支=G容+G水+G物-F示=10 N+20 N+12 N-8 N=34 N,
物块放入水中后,容器对桌面的压强p′===3.4×103 Pa。
答:(1)物块放入水中后所受的浮力为4 N,此时弹簧测力计的示数为8 N;
(2)物块放入水中前,容器底所受的水的压力为15 N;
(3)物块放入水中后,容器对桌面的压强为3.4×103 Pa。
25.(9分)如图所示是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体以1 m/s的速度拉至井口的装置图。已知井深12 m,物体重G=6×103 N,汽车重G车=3×104 N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103 N,汽车受到的阻力为车重的。求:
(1)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功;
(2)滑轮组的机械效率(保留一位小数);
(3)汽车牵引力,牵引力的功率。
(1)由图可知,承担物重绳子的股数是n=3,拉力端移动距离s=3h=3×12 m=36 m,
汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功W总=Fs=2.2×103 N×36 m=7.92×104 J;
(2)滑轮组对物体做的有用功W有用=Gh=6×103 N×12 m=7.2×104 J,
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%≈90.9%;
(3)汽车受到的阻力f=G车=×3×104 N=3 000 N,
汽车做匀速直线运动,汽车的牵引力等于汽车受到的阻力加上对滑轮组的拉力F牵=F+f=2.2×103 N+3 000 N=5.2×103 N,
牵引力的功率P=F牵v车=5.2×103 N×3 m/s=1.56×104 W。
答:(1)将物体从井底拉至井口的过程中,汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功为7.92×104 J;(2)滑轮组的机械效率为90.9%;(3)汽车牵引力为5.2×103 N,牵引力的功率为1.56×104 W。