| 名称 | 【精品解析】北京市清华大学附属中学2025-2026学年九年级上学期开学考试物理试题 |
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| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 12.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
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| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-11-26 00:00:00 | ||
C.F甲
40.(2025九上·北京开学考)一个用铝做成的空心金属球,用天平称得其质量为54g,用排水法测得其体积为30cm3。若把空心部分注满某密度的液体后,整个球的平均密度为该液体密度为 kg/m3。(已知
41.(2025九上·北京开学考)工地上用图1所示装置运送建筑材料,电动机拉动绳子的功率一定,电动机对绳子的拉力F随绳子自由端的速度ν变化的图像如图2所示。在用该装置匀速提升建筑材料A的过程中,A所处的高度h随时间t变化的图像如图3所示。已知A的质量为50kg、滑轮B和C的质量均为5kg,g取10N/kg。在匀速提升A 的过程中,电动机对绳子的拉力是 N,4~6s的时间段内滑轮组的额外功是 J。
42.(2025九上·北京开学考)小明设计了如图甲所示的装置测量液体密度。若容器中装水时,不吸水的实心圆柱体A 的高度 水面与圆柱的上表面刚好相平,下表面与圆柱形容器底的距离 。压力传感器可以显示物体B对其支撑面压力F的大小。现以400cm3/min 的速度将水抽出,40min恰能将水全部抽尽,压力传感器示数F随时间t变化的图像如图乙所示。已知圆柱形容器底面积 ,轻质细线无弹性但承受的拉力有一定限度。(忽略所有摩擦。)
(1)物体A 的密度是 g/cm3;
(2)在容器中装入其它液体,将A仍然浸没在液体中,根据压力传感器示数能够测得液体密度。该装置能够测量的最小液体密度是 g/cm3。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】增大压强的方法及其应用;减小压强的方法及其应用
【解析】【解答】选项 A:逃生锤锤头很尖,是减小受力面积,增大压强,不符合。
选项 B:载重车装很多车轮,是压力一定时增大受力面积,减小压强,符合题意。
选项 C:压路机碾轮质量大,是增大压力,增大压强,不符合
选项 D:吸管一端剪成斜口,是减小受力面积,增大压强,不符合
故选B。
【分析】本题关键是明确“增大/减小压强的两种方法”,通过分析每个实例的受力面积或压力变化,判断压强的改变方向。
2.【答案】C
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】阿基米德设想的杠杆是省力杠杆(动力臂大于阻力臂,用较小的力动重物)
选项 A(天平):等臂杠杆(动力臂=阻力臂),排除;
选项 B(筷子)、D(食品夹子):费力杠杆(动力臂<阻力臂),排除;
选项C(羊角锤):省力杠杆(动力臂>阻力臂),与阿基米德设想的杠杆类型一致,正确。
故选 C。
【分析】本题关键是明确杠杆分类的依据(动力臂与阻力臂的大小关系),通过分析各选项杠杆的动力臂和阻力臂,判断其属于省力、费力还是等臂杠杆,从而选出与阿基米德设想杠杆类型相同的选项。
3.【答案】D
【知识点】增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】这道题考査增大摩擦的方法,需结合“增大摩擦的两种途径(增大接触面粗糙程度、增大压力)“和“减小摩擦的方法(减小接触面粗糙程度、用滚动代替滑动、使接触面分离)"逐一分析选项:
选项 A:轴承用滚珠“滚动代替滑动”,属于减小摩擦;
选项 B:冰壶表面打磨光滑,是减小接触面粗糙程度,属于减小摩擦;
选项 C:磁悬浮列车“使接触面分离”,属于减小摩擦;
选项 D:自行车轮胎花纹“增大接触面粗糙程度”,属于增大摩擦。
故选D。
【分析】本题关键是明确增大、减小摩擦的不同方法,通过分析每个选项的措施类型(是增大还是减小摩擦的手段),选出符合“增大摩擦“的选项。
4.【答案】B
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】选项 A:运动员举杠铃不动,虽有力但杠铃未在力的方向上移动距离,不做功;
选项 B:雨滴下落时,重力方向竖直向下,雨滴在重力方向上移动了距离,重力做功;
选项 C:木块漂浮时,浮力方向竖直向上,但木块未在浮力方向上移动距离,浮力不做功;
选项 D:汽车行驶时,支持力方向竖直向上,汽车未在支持力方向上移动距离,支持力不做功。
故选 B。
【分析】本题核心是紧扣“力的方向与物体移动方向是否一致” 这一关键,判断每个选项是否同时满足做功的两个必要因素。
5.【答案】B
【知识点】液体压强的特点;连通器原理及其应用;大气压的综合应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】这道题考查连通器原理,需明确连通器的定义:上端开口、下端连通的容器,液体不流动时液面保持相平。据此分析选项:
选项 A(飞机机翼):利用流体压强与流速的关系(上方流速快、压强小,产生升力),与连通器无关;
选项 B(水池下的弯管):上端开口、下端连通,符合连通器结构特点,利用连通器原理防止异味上返;
选项C(拦河大坝):利用液体压强随深度增大而增大的特点(设计成上窄下宽),与连通器无关;
选项 D(用吸管喝饮料):利用大气压(吸管内气压减小,饮料在大气压作用下上升),与连通器无关。
故选B。
【分析】本题关键是把握连通器“上端开口、下端连通” 的结构本质,通过对比各选项的物理原理,选出符合连通器
定义的情景。
6.【答案】A
【知识点】机械能及其转化;力的作用效果;惯性及其现象
【解析】【解答】这道题考查惯性的概念及应用,核心是理解“惯性是物体保持原有运动状态的性质”,需逐一分析选项:
选项 A:汽车保持车距,是因为汽车具有惯性,刹车后不会立即停止,若车距过小易因惯性导致追尾,能用惯性解释;
选项 B:小球做匀速圆周运动,是因受到细线拉力(向心力)改变运动方向,与惯性无关;
选项 C:足球滚动变慢最终停下,是因受到摩擦力改变运动状态,与惯性无关;
选项 D:重物下落加速,是因重力改变运动状态(加速),与性无关。
故选A。
【分析】本题关键是明确“惯性是保持原有运动状态的性质”,区分开“惯性现象”与“力改变运动状态的现象”,从而
判断出能用惯性解释的选项。
7.【答案】C
【知识点】机械运动;分子热运动;分子间相互作用力
【解析】【解答】这道题考查分子动理论的核心概念,需结合“分子间隙、分子间作用力、扩散现象的本质”逐一分析选项:
选项 A:馒头被捏后体积减小是宏观结构的形变(如气孔被压缩),并非分子间间隙的微观体现,A错误。
选项 B:液体难被压缩说明分子间有斥力,但分子间同时存在引力,并非“只有斥力“,B错误。
选项C:扩散现象是分子无规则运动的表现,固体、液体、气体中的分子均在运动,因此扩散在三者中都能发生(如固体的铅金扩散、液体的墨水扩散、气体的气味扩散),C正确。
选项 D:灰尘飞舞是宏观颗粒的机械运动,并非微观分子的扩散(扩散是肉眼不可见的分子运动),D错误。
故选C。
【分析】题关键是区分“宏观现象”与“微观分子运动”,明确分子间同时存在引力和斥力,以及扩散现象在固液、气中均能发生的特点,从而判断选项正误。
8.【答案】D
【知识点】弹力;力的合成与应用;物理学方法
【解析】【解答】选项 A:实验利用的是“弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比”,而非“长度”,A 错误。
选项 B:每次将弹簧右端从 A拉至 B,是为了保证弹簧的形变效果相同(即合力的作用效果相同),属于控制
变量法的应用,B 正确。
选项 C:实验b中,与,是"“合成的两个分力”,并非作用在同一物体上的平衡力(平衡力需满足“同一物体、大小相等、方向相反、作用在同一直线”),C错误。
选项 D:实验c中,两个力沿同一直线反方向,合力为5N-1N=4N,D正确。
故选D。
【分析】本题围绕二力合成的实验原理(弹簧伸长与拉力的关系)、方法(控制变量法保证作用效果相同)、概念(平衡力与合力的区别)及计算(反方向二力的合力公式)展开,关键是明确“伸长量≠长度”、“分力合成≠平衡力”,并掌握同一直线反方向二力的合力计算方法。
9.【答案】A
【知识点】大气压强的测量方法;大气压强与高度的关系;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】这道题考查大气压的测量(托里拆利实验)、流体压强与流速的关系,以及气压随高度的变化,需逐一分析选项:
选项 A:对着乙图玻璃管上方吹气,管上方空气流速增大、压强减小,瓶内气压(大于外界气压)将液柱“压0升”,符合流体压强与流速的关系,A正确。
选项 B:托里拆利实验中,玻璃管倾斜时,水银柱长度变长但竖直高度不变(高度由大气压决定),B错误。
选项 C:甲槽内注入水银,大气压不变,因此管内外水银高度差不变,C错误。
选项 D:从山顶到山脚,大气压增大。甲图中水银柱高度上升;乙图中,外界大气压增大,瓶内气压不变,液柱下降,D 错误。
故选A。
本题核心是理解托里拆利实验中“水银柱高度由大气压决定”,流体压强与流速的关系,以及气压随高度变化对自制气压计的影响,通过对比各选项的物理原理判断正误。
10.【答案】A
【知识点】做功改变物体内能;热传递改变物体内能
【解析】【解答】这道题考查改变内能的方式(做功、热传递)及能量转化,需逐一分析选项:
选项 A:锯条锯木板时,锯条克服摩擦做功,机械能转化为内能,内能增加,属于做功改变内能,A正确。
选项 B:锯木板时,木板和锯条均因克服摩擦做功,内能都增加,并非木板内能减少,B错误。
选项 C:烧水时,水变热是通过热传递(火焰的热量转移给水)改变内能,并非做功,C错误。
选项 D:水蒸气顶起壶盖,是内能转化为机械能,而非机械能转化为内能,D错误。
故选A。
【分析】本题核心是明确“做功是机械能与内能的转化,热传递是内能的转移”,通过分析各选项的能量变化过程判断改变内能的方式及能量转化方向是否正确。
11.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】这道题考查浮力的计算(阿基米德原理)与物体浮沉条件,需结合“V排变化、重力变化、密度公式()”逐一分析选项:
选项A:第70天鸡蛋漂浮,浮力等于重力(),其质量最小,故浮力最小,A正确。
选项B:第57天悬浮(),第70天漂浮()。因,,重力不相等,故浮力不相等,B错误(为不正确选项)。
选项C:鸡蛋体积不变,质量持续减小,由可知,密度一直在变小,C正确。
选项D:第1天到第57天,鸡蛋从沉底到悬浮,始终等于鸡蛋体积()。根据阿基米德原理,、、均不变,故浮力一直相等,D正确。
故选B。
【分析】本题核心是结合“浮沉状态判断排与物的关系” “浮力与重力的关系” “密度公式”,分析浮力、密度的变化规律,关键在于区分“沉底/悬浮时排物,漂浮时排物”,以及“浮力与重力的等量关系(悬浮、漂浮时浮)”。
12.【答案】C
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】选项 A:从 O到C,运动员的重力势能不仅转化为动能,还转化为蹦床的弹性势能(C 点蹦床形变最大),并非全部转化为动能,A错误。
选项 B:从 0到C,运动员的机械能部分转化为蹦床的弹性势能,因此运动员的机械能不守恒(系统机械能守恒,但运动员自身机械能不守恒),B错误。
选项 C:从 A到 C,运动员对蹦床做功,机械能转化为蹦床的弹性势能,因此运动员的机械能减小,C正确。
选项 D:从A到C,先到B点时(重力=弹力)速度最大、动能最大,再从B到C(弹力>重力)速度减小,因此动能先增大后减小,并非一直减小,D错误。
故选C。
【分析】本题核心是分析“重力、弹力的受力变化对运动状态和能量转化的影响”,明确“机械能守恒的条件(只有重力或弹力做功)”,以及“动能、重力势能、弹性势能之间的转化关系”,从而判断各选项的正误。
13.【答案】D
【知识点】比热容的定义及其计算公式
【解析】【解答】A.从表格中可知,水和冰是同种物质,但状态不同,比热容也不同,所以同种物质的比热容不一定相同,故A错误;
B.一瓶酒精倒出一半后,酒精的种类和状态没有改变,其比热容也不会改变,仍为2.4×103J/(kg·℃),故B错误;
C.从表格数据可知,水的比热容远大于沙石的比热容,根据公式Q=cmΔt可知,若水和沙石的质量相同,那么水升高相同温度时需要吸收的热量更多,但在没有确定质量相同的情况下,无法判断谁吸收的热量更多,故C错误;
D.从表格中可知,铜的比热容小于铝的比热容,根据可知,当铝块和铜块的质量m相等且放出的热量Q相等时,温度变化Δt与比热容c成反比,所以铜块的温度变化更大,故D正确。
故选D。
【分析】A.比热容是物质的特性之一,与物质的种类和状态有关;
B.比热容与物质的质量无关,只与燃料的种类有关;
CD.根据热量计算公式Q=cmΔt分析判断。
14.【答案】C
【知识点】机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】这道题考查滑轮组的力学计算,核心是明确绳子段数,结合图像提取各时间段的拉力、速度、高度等信息,逐一分析选项:
选项A:0s-1s内,拉力,先由2s-3s的匀速状态求动滑轮重力(,解得动)。对物体受力分析,,,A错误。
选项B:1s~2s内,拉力,物体上升高度,绳子自由端移动距离,拉力做功,B错误。
选项C:2s~3s内,,机械效率,C正确。
选项D:2s~3s内,物体速度,绳子自由端速度,拉力功率,D错误。
故选C.
【分析】本题关键是确定绳子段数,通过匀速阶段求出动滑轮重力,再结合各时间段的物理量(拉力、高度、速度),分别计算支持力、做功、机械效率和功率,从而判断选项正误。
15.【答案】D
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】选项A:根据阿基米德原理 ,甲中小球排开水的体积等于小球体积(浸没或悬浮),乙中小球排开水的体积小于小球体积(漂浮),因此 乙,浮力 乙,A错误。
选项B:液体压强 ,两容器液面高度 相同,水的密度 相同,因此容器底部液体压强相等,B错误。
选项C:容器对桌面的压力等于“容器+水+小球”的总重力。甲中小球悬浮,(排开水的重力);乙中小球漂浮,。由于液面齐平,“原有水的体积 + 排开水的体积”相同,即总水的重力与小球重力的总和相等,容器相同,因此两容器对桌面的压力相等,C错误。
选项D:甲中小球浸没(悬浮或下沉),其密度 ;乙中小球漂浮,,因此 ,D正确。
故选D
【分析】本题核心是结合阿基米德原理、浮沉条件、液体压强公式和受力分析,逐一判断选项的逻辑合理性。
16.【答案】A,C
【知识点】机械能及其转化;热机;惯性及其现象;二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】选项 A:火箭加速上升时,卫星的动能(速度增大)和重力势能(高度升高)均增大,机械能(动能+势能)不断增大,A 正确。
选项 B:惯性是物体的固有属性,不是“力”,不能说”受到惯性的作用”。火箭加速是因为推力大于重力,B错误。
选项C:高压气体推火箭时,内能转化为机械能;内燃机做功冲程也是内能转化为机械能,能量转化相同,正确。
选项 D:火箭静止时,重力(地球对火箭的力)和火箭对地面的压力(火箭对地面的力)作用在不同物体上不是平衡力(平衡力需作用在同一物体上,如重力和地面对火箭的支持力),D错误。
故选AC。
【分析】本题核心是理解机械能变化、惯性的本质、能量转化类型、平衡力的条件,通过逐一辨析每个选项的物理原理,判断其正误。
17.【答案】B,D
【知识点】机械能及其转化;弹力;重力及其大小的计算;物体运动状态的变化
【解析】【解答】选项 A:重力是地球对物体的吸引力,只要物体在地球附近,就始终受重力,跳离地面的运动员仍受重力,A错误。
选项 B:物体对桌面的压力是由于物体发生弹性形变,要恢复原状而对桌面产生的力,因此压力由物体的弹性形变产生,B 正确。
选项C:物体受平衡力作用时,运动状态不变(匀速直线运动或静止),但机械能可能变化。例如,物体匀速上升时,受平衡力,动能不变但重力势能增加,机械能增大,C错误。
选项 D:力是改变物体运动状态的原因,因此物体运动状态发生改变时,一定受到力的作用,D正确。
故选BD。
【分析】本题核心是理解重力的普遍性、弹力的产生原因、平衡力与机械能的关系、力与运动状态的因果关系,通过逐一辨析每个选项的物理概念,判断其正误。
18.【答案】B,C
【知识点】速度与物体运动;压强的大小及其计算;物体的浮沉条件及其应用;功的计算及应用
【解析】【解答】选项A:根据压强公式 ,中学生体重约500N,双脚受力面积约0.04m2,计算得压强约 ,远小于 ,A错误。
选项B:鸡蛋质量约50g,重力 ,漂浮时浮力等于重力,故浮力约0.5N,B正确。
选项C:桌面高度约0.8m,做功 ,符合实际,C正确。
选项D:中学生正常步行速度约1.1m/s,10m/s远超出实际,D错误。
故选BC。
【分析】本题需结合生活实际,运用压强、浮力、功、速度的相关公式或常识,判断各选项物理量是否符合实际情况。
19.【答案】B,C
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】选项A:根据称重法,物体完全浸没时的浮力应为浮,而非,A错误。
选项B:阿基米德原理要求浮排,其中浮,排,若,则验证了原理,B正确。
选项C、D:若溢水杯未装满,物体排开的水不能全部溢出,导致排偏小,而浮力是准确的,因此会出现,C正确,D错误。
故选BC。
总结:本题关键是掌握“称重法测浮力”和“排开液体重力的计算方法”,并明确溢水杯未装满时对实验结果的影响(排开液体重力测量偏小)。
20.【答案】B,D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】选项A:甲图纯冰漂浮在水中,冰熔化后质量不变,且。根据漂浮条件,冰排开水的体积等于冰熔化后水的体积(),因此液面高度不变(),A错误。
选项B:乙图冰包裹泡沫,整体漂浮时浮力等于总重力()。冰熔化后,冰变水的体积与原排开体积相等,泡沫仍漂浮(浮力等于自身重力),总排开体积不变,液面高度不变(),B正确。
选项C:丙图冰包裹铁,冰熔化前整体漂浮(),熔化后铁下沉(),总浮力减小,排开体积减小。通过计算排开体积变化,代入数据得液面下降高度约0.34cm,并非0.39cm,C错误。
选项D:丁图中液体密度,冰漂浮时排开液体体积,冰熔化后水的体积。因液水,故水排冰,液面上升。计算体积变化,液面上升高度,D正确。
故选 BD。
【分析】本题核心是分析冰熔化前后浮力变化、排开液体体积变化,结合容器底面积计算液面高度变化,关键在于区分“纯冰、包裹漂浮物、包裹下沉物、不同液体”对液面的影响。
21.【答案】(1)
(2)匀速;5.4
【知识点】重力示意图;探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)重力的方向始终竖直向下,作用点在球的重心球心)。因此,从球心竖直向下画带箭头的线段标注“G”即可,示意图符合重力的方向和作用点要求。如图所示:
(2)为了准确测量木块受到的摩擦力大小,应沿水平方向匀速直线拉动木块,此时木块受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。如图所示,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为5.4N,则木块受到的摩擦力为5.4N。
【分析】本题核心是掌握重力的方向、二力平衡在摩擦力测量中的应用,以及弹簧测力计的读数方法,通过这些知识点逐一解决两小问。
(1)重力的方向总是竖直向下的,作用点在球的重心,如图所示:
(2)[1][2]为了准确测量木块受到的摩擦力大小,应沿水平方向匀速直线拉动木块,此时木块受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。如图所示,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为5.4N,则木块受到的摩擦力为5.4N。
22.【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)(b)和(c)
(3)=
【知识点】压强的大小及其计算;探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】 第(1)问:实验采用转换法,通过海绵的凹陷程度来直观反映压力的作用效果,凹陷程度越大,压力作用效果越明显。
第(2)问:探究“压力作用效果与受力面积的关系”时,需控制压力相同,改变受力面积。图甲中(b)和(c)实验,压力(小桌+砝码总重力)相同,受力面积(小桌腿 vs 小桌面)不同,因此选(b)和(c)。
第(3)问:根据压强公式,图甲(c)和图乙中,压力(小桌+砝码总重力)和受力面积(小桌面面积)均相同,因此压强。
【分析】本题核心是掌握“转换法、控制变量法”在实验中的应用,以及压强由“压力和受力面积”共同决定的本质,通过分析变量的控制和公式的应用即可得出结论。
(1)在探究 “压力作用效果与哪些因素有关” 的实验中,采用转换法,根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果(海绵凹陷程度越大,压力作用效果越明显)。
(2)要探究压力的作用效果与受力面积的关系,需控制压力大小相同,改变受力面积。图甲中(b)和(c)两次实验,压力大小相同(都有砝码),受力面积不同,所以通过图甲中(b)、(c)两次实验,能够得到压力的作用效果与受力面积有关的结论。
(3)根据压强公式,图甲(c)和图乙中,压力F相同(都有砝码和小桌的总重力),受力面积S相同(小桌面与海绵、木板的接触面积相同),所以压强大小相等,即。
23.【答案】(1)相等
(2)液体密度
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】第(1)问:图甲、乙、丙中,液体密度(水)、深度相同,仅探头朝向不同,U形管液面高度差相等,说明水中同一深度处各方向压强相等。
第 (2)问:图丙、丁中,探头深度相同,液体分别为水和盐水(密度不同),U形管液面高度差不同,说明液体内部压强与液体密度有关。
【分析】本题通过控制变量法,分别探究“同一深度各方向压强的关系"和“压强与液体密度的关系”,核心是明确实验中变量的控制与变化,从而得出液体内部压强的特点。
(1)比较甲乙丙实验发现,同一液体,探头的方向不同,液面的高度差相同,这说明相同液体同一深度处,各个方向的压强相等。
(2)比较丙、丁实验可知,深度相同时,在盐水中U形管两侧液面高度差更大,则在盐水中压强大于水中的压强,这说明液体压强与液体密度有关。
24.【答案】(1)右;便于测量力臂
(2);在阻力和阻力臂不变时,动力与动力臂的乘积不变
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】第(1)问:实验前杠杆左低右高,根据“哪端高平衡螺母向哪端调”,应将平衡螺母向右调节。杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂(此时力臂与杠杆重合,可直接从杠杆刻度读取)。
第(2)问:分析表格数据,动力与动力臂的乘积恒为(如,单位统一后规律一致),因此满足公式。由此得出结论:当阻力和阻力臂的乘积一定时,动力与动力臂成反比。
【分析】本题核心是掌握杠杆平衡实验的操作规范(平衡螺母调节、水平平衡的目的),并通过数据分析归纳动力与动力臂的定量关系,从而理解杠杆平衡的本质规律。
(1)[1]杠杆左端下沉,应将杠杆重心向右移,所以应将两端的平衡螺母向右调节,直至杠杆水平平衡。
[2]当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂是支点到力的作用线的距离,此时力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来,便于测量力臂。
(2)[1]根据实验数据
可得动力与动力臂的数据满足公式
[2]动力与动力臂的乘积保持不变,则可以得出结论:在阻力和阻力臂不变时,动力与动力臂的乘积不变。
25.【答案】(1)0.9
(2)越大
(3)见详解
(4)
实验次数 液体种类 金属块重力G/N 弹簧测力计示数/N 浮力/N
1 水
2 酒精混合液
(5)0.9
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1)利用称重法(),金属块重力,图(d)中测力计示数,故浮力浮。
(2)比较a、b、c三图,液体密度相同,排开液体体积,对应的浮力分别为、,说明浸在同一液体中,排开体积越大,浮力越大。
(3)探究浮力与深度的关系,需控制液体密度、排开体积相同,改变深度。操作:将金属块完全浸没在水中(如c图状态),改变其在水中的深度,观察弹簧测力计示数是否变化。
(4)探究浮力大小与液体密度得关系,需要记录不同密度里面物体所受到浮力大小,故设计的实验表格如下所示:
实验次数 液体种类 金属块重力G/N 弹簧测力计示数/N 浮力/N
1 水
2 酒精混合液
(5)由图a、c知金属块浸没在水中所受浮力
由得此时金属块排开水的体积
因为完全浸没,则图d中金属块排开的酒精混合液的体积
又由得酒精混合液的密度
【分析】本题核心是运用控制变量法探究浮力与排开体积、液体密度、深度的关系,结合称重法和阿基米德原理进行计算,需熟练掌握实验逻辑和公式推导。
(1)由图a可知,金属块重力G=3.0N,图d中弹簧测力计示数,根据称重法得图(d)中金属块受到的浮力
(2)比较a、b、c三图,液体都是水(密度相同),金属块排开水的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小。根据称重法
可知浮力逐渐增大。所以浸在同一液体中的物体,排开液体的体积越大,它受到的浮力越大。
(3)要探究浮力的大小与深度是否有关,需控制液体密度和排开液体体积相同,改变深度。所以应进行的操作是:将金属块浸没在水中,保证排开液体体积和液体密度不变,改变金属块在水中的深度,观察弹簧测力计的示数。
(4)探究浮力大小与液体密度得关系,需要记录不同密度里面物体所受到浮力大小,故设计的实验表格如下所示:
实验次数 液体种类 金属块重力G/N 弹簧测力计示数/N 浮力/N
1 水
2 酒精混合液
(5)由图a、c知金属块浸没在水中所受浮力
由得此时金属块排开水的体积
因为完全浸没,则图d中金属块排开的酒精混合液的体积
又由得酒精混合液的密度
26.【答案】(1)质量;加热时间
(2)水
(3)甲丙;温度计示数(水升高的温度也可)
【知识点】燃料的热值;探究不同物质的吸热能力
【解析】【解答】(1)甲乙实验比较水和色拉油的吸热能力,根据控制变量法,需控制水和色拉油的质量相同;实验中用相同的煤油灯加热,通过加热时间(转换法)表示液体吸收的热量(相同热源相同时间放热相同,液体吸热也相同)。
(2)相同加热时间内水和色拉油吸热相同,水的温度变化(58℃-25℃=33℃)小于色拉油的温度变化(78℃-25℃=53℃)。根据吸热能力的判断逻辑(质量相同、吸热相同时,温度变化小的物质吸热能力强),可知水的吸热能力更强。
(3)探究煤油和菜籽油的热值,需控制被加热的水的质量、初温相同,改变燃料种类,因此选择甲和丙两图;通过比较水升高的温度(或水的末温)来反映燃料完全燃烧放出热量的多少,进而比较热值大小(水升温越高,说明燃料放出热量越多,热值越大)
【分析】本题核心是运用控制变量法分别探究“不同物质的吸热能力" 和“燃料的热值",同时结合转换法将"吸热多少“热值大小” 转化为可观察的“加热时间””水的温度变化”,需熟练掌握实验的变量控制逻辑和原理。
(1)[1]根据控制变量法,探究不同物质的吸热能力,应控制物质种类以外的变量相同,改变物质的种类。即需要控制水和色拉油的质量相同。
[2]用相同的煤油灯加热,相同时间内煤油灯放出的热量相同,液体吸收的热量也相同,所以通过加热时间表示液体吸收热量(转换法,将吸热多少转换为加热时间长短)。
(2)相同质量的水和色拉油,用相同的煤油灯加热相同时间(吸收相同热量),水的温度升高得少,根据比热容的定义分析,当m相同,相同,,,,则,即水的吸热能力较强。
(3)[1]探究燃料 “煤油和菜籽油热值大小关系”,应控制被加热的液体相同(保证液体的质量、种类等相同),燃料不同,所以选择甲丙两图的装置进行实验(甲用煤油灯,丙用菜籽油灯,加热的都是水)。
[2]相同质量的煤油和菜籽油完全燃烧后,放出的热量被水吸收,根据,水的质量和比热容相同,所以通过比较水升高的温度(用温度计的示数变化)来比较燃料热值(水升高的温度越高,说明等质量的燃料放出的热量越多,燃料的热值越大)。
27.【答案】(1)80%
(2)提起物体重力;A
(3)无关
【知识点】机械效率的计算;滑轮(组)的机械效率;增大或减小机械效率的方法;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】(1)根据机械效率公式,代入实验2的数据(,,,),计算得。
(2)第1、2次实验中,动滑轮重和滑轮组结构不变,仅物重不同,机械效率不同,说明滑轮组的机械效率与提起物体重力有关。选项A“拼车”是通过增加有用功(增大物重类同)提高效率,与实验同理;B是减小额外功(减轻车重),C是减小摩擦(额外功),故选择A。
(3)第2、3次实验中,动滑轮重和物重相同,仅绕绳方式不同,但机械效率均为80%,说明滑轮组的机械效率与绕绳方式无关。
【分析】本题核心是运用控制变量法探究滑轮组机械效率与“物重、绕绳方式”的关系,结合机械效率公式进行计算,需明确实验中变量的控制逻辑,从而分析出影响机械效率的因素。
(1)[1]已知实验2时,钩码总重G为4N,钩码上升高度h为0.1m,测力计拉力F为1.67N,测力计移动距离s为0.3m,则
(2)[1]由第1次和第2次实验数据可知,当动滑轮重为G动与钩码上升高度为h一定时,钩码总重为G从2N变为4N,机械效率从66.7%变为80%,说明当滑轮组一定时,滑轮组的机械效率与提起物体重力有关。
[2]A.鼓励人们“拼车”出行,使汽车尽量装满人员,是在额外功相同时,人越多,有用功越多,机械效率越高,故A符合题意;
B.汽车制造厂用新材料减轻汽车重量,是通过减小额外功来增加机械效率,故B不符合题意;
C.经常给汽车做保养,保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦(额外功)来增加机械效率,故C不符合题意;
故选A。
(3)[1]由第2次和第3次实验数据可知,当滑轮与被提升的物体重力一定时,改变滑轮组绕绳方式,滑轮组的机械效率没有改变,说明了当滑轮与被提升的物体重力一定时,滑轮组的机械效率可能与滑轮组绕绳方式无关。
28.【答案】(1)木块被推动的距离的大小
(2)速度
(3)不能,没有控制小车到达斜面底端时的速度相同。
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;物理学方法
【解析】【解答】(1)动能大小无法直接测量,实验采用转换法,通过木块被推动的距离大小来体现小车动能的大小(推动距离越远,动能越大)
(2)同一小车质量相同,从不同高度滑下,到达水平面的速度不同,木块被撞出的距离不同,说明物体的动能与速度有关(控制质量,改变速度,运用控制变量法)。
(3)探究动能与质量的关系时,需控制速度相同(让小车从同一高度滑下)。该同学用质量不同的小车从不同高度滑下,没有控制速度这一变量,因此不能达到实验目的。
【分析】本题围绕动能实验的核心方法(转换法、控制变量法)展开,需明确实验中“动能的体现方式”及"变量的控制逻辑”,从而分析动能与速度、质量的关系。
(1)实验中用木块被推动的距离的大小来体现小车动能的大小,这种方法叫做转换法。
(2)让同一小车分别从不同高度由静止滑下,目的是为了改变小车到达斜面底端时的速度不同,从而探究物体的动能大小与速度的关系。
(3)探究物体动能与质量是否有关的实验中,应该让小车从同一高度由静止开始下滑,这样做的目的是控制速度相同。改变小车的质量,得出结论,当速度一定时,小车的质量越大,木块被推动的距离越大,说明小车的动能越大。
29.【答案】(1)重物
(2)所处高度;质量相同时,物体所处的高度越高,重力势能越大。
(3)A
【知识点】势能的影响因素;探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】(1)实验中是重物从高处落下撞击小桌,因此探究的是重物的重力势能。
(2)质量相同的重物从不同高度释放,控制了质量,改变了所处高度,探究重力势能与高度的关系。观察到高度越高,桌腿陷入沙子越深,得出结论:质量相同时,物体所处的高度越高,重力势能越大。
(3)选项 A“禁止高空抛物”,是因为物体高度越高重力势能越大,下落时危害越大,与实验结论(高度影响重力势能)直接相关;B涉及质量和动能,C是性,D是流体压强,故选择 A。
【分析】本题通过转换法(桌腿陷入沙子的深度反映重力势能大小)和控制变量法,探究了重力势能与“高度、质量”的关系,并结合生活现象考查结论的应用,需明确实验的变量控制逻辑及物理概念的本质联系。
(1)重力势能是物体由于被举高而具有的能,实验中是重物从高处落下,通过观察桌脚陷入细沙的深度来判断重物的重力势能大小,所以探究的是重物的重力势能。
(2)[1]将质量相同的重物从不同高度释放,控制了质量相同,改变的是高度,所以这是要探究物体重力势能大小与物体所处的高度的关系。
[2]质量相同的重物,从越高的地方释放,桌腿陷入沙子的深度越深,说明重物的重力势能越大。由此可得出结论:质量相同时,物体所处的高度越高,重力势能越大。
(3)A.禁止高空抛物,是因为同一物体高度越高,重力势能越大,下落时造成的危害越大,与实验结论(质量相同时,高度越高,重力势能越大)有关,故A符合题意;
B.大货车限载限速,限载是控制质量,限速是控制速度(与动能有关),和重力势能因高度影响的结论关联不大,故B不符合题意;
C.上车请系好安全带,是为了防止惯性带来的危害,与重力势能无关,故C不符合题意;
D.机翼上部总是凸起下部平滑,是利用流体压强与流速的关系产生升力,与重力势能无关,故D不符合题意。
故选A。
30.【答案】
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】步骤1:求石块的质量
设大烧杯的底面积为。
小烧杯单独漂浮时,浮力等于小烧杯的重力;
石块与小烧杯一起漂浮时,浮力等于小烧杯和石块的总重力。
因此,石块的重力等于两次漂浮时浮力的变化量,即:
由,可得石块的质量:
步骤2:求石块的体积
将石块放入大烧杯的水中沉底时,石块的体积等于它排开水的体积,即液面变化的体积:
步骤3:求石块的密度石
根据密度公式,代入和的表达式:
【分析】本题通过“漂浮条件求质量” “沉底排开体积求体积”,结合密度公式推导得出结果,核心是利用浮力与重力的关系和排开体积与物体体积的关系,消去大烧杯底面积后得到最终表达式。
31.【答案】解:明确浮沉与密度的关系
彩球体积相等(热胀冷缩可忽略),因此每个彩球的重力和体积固定。根据浮沉条件:
悬浮时,;
漂浮时,。
分析液体密度与温度的关系
题目中特殊液体的密度随温度升高而减小。
步对比彩球3和4的密度与温度
编号4的彩球悬浮,说明此时,对应温度为。
编号3的彩球漂浮,说明。结合“液球”,可得。
要使彩球3悬浮,需让液体密度减小到液球。由于液体密度随温度升高而减小,因此需要升高温度才能让液体密度减小到与相等。
综上,编号为3的彩球标牌上的温度值比大。
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】要分析编号为3的彩球温度与22℃的大小关系,需结合物体浮沉条件和液体密度随温度的变化规律展开推理:
彩球体积相等且热胀冷缩可忽略,因此每个彩球的自身密度球固定;特殊液体的密度随温度升高而减小(温度越高,液越小;温度越低,越大)。
编号4的彩球在22℃时悬浮,说明此时液体密度液与该彩球密度相等()。观察彩球位置,编号3在编号4的上方,根据浮沉状态可知。
要使满足当前浮沉状态,对应的液体密度液需大于液(只有液体密度更大,才能支撑密度更小的彩球处于该位置的浮沉状态)。结合液体密度与温度的关系,液体密度大对应温度低,因此可推导编号3的彩球温度与22℃的大小关系。
32.【答案】(1)超音速
(2)内能;升高
(3)密集
【知识点】做功改变物体内能
【解析】【解答】第(1)问:题干明确指出“只要飞机出口气流达到超音速就可以出现”马赫环,因此形成条件是气流达到超音速。
第(2)问:亮环处气体被压缩,属于机械能对气体做功,机械能转化为内能;内能增加导致温度升高,这是能量转化与温度变化的基本逻辑
第 (3)问:发动机喷出气流越快,压力波碰撞越频繁,马赫环的数量会越多,因此马赫环会更密集
【分析】本题核心是提取题干关键信息,结合“超音速条件“"机械能与内能转化” 等物理概念,分析马赫环的形成条件、能量转化及现象变化规律。
(1)根据材料第一段“只要飞机出口气流达到超音速就可以出现”可知,马赫环形成的条件需要气流达到超音速。
(2)[1][2]亮环是气体被压缩,该过程中,外界对气体做功,机械能转化为气体的内能,气体内能增大,温度升高。
(3)气流速度越快,激波形成频率越高,单位距离内激波数量增加,故马赫环更密集。
33.【答案】(1)解:零刻度线是秤盘为空时秤砣的位置。此时,小盆的重力为动力,秤砣的重力为阻力:
小盆质量,动力臂 ;
秤砣质量,阻力臂 。
根据杠杆平衡条件:
代入数值:
解得:
(2)解:放入物体后,小盆与物体的总重力为动力,秤砣的重力为阻力:
总质量 总盆物,动力臂 ;
秤砣质量 砣,阻力臂 。
根据杠杆平衡条件:
代入数值:
化简求解:
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】第 (1)问:零刻度时,秤盘(20g 小盆)与秤砣(6q 螺母)使杠杆平衡。根据杠杆平衡逻辑,小盆的“质量 x力臂(AO)"等于秤砣的“质量x力臂(d)”,由此可求出零刻度线与 0 点的距离d。
第(2) 问:放入物体后,秤盘总质量(小盆+物体)的“质量x力臂(AO)"与秤砣的“质量x力臂(BO)再次平衡。通过这一平衡关系,可推导出物体的质量。
总结:本题核心是运用杠杆平衡时“质量与力臂乘积相等”的逻辑,分别分析空秤和放物体的平衡状态,进而求解零刻度距离和物体质量。
(1)当秤盘中无其他物体时,杠杆平衡。设零刻度线与O点距离为 d,根据杠杆平衡条件,则有20 g ×10N/kg× 3 cm = 6 g ×10N/kg× d
解得d = 10 cm。
(2)放入质量为m的物体后,秤盘总质量为20g + m,秤砣距O点 12 cm;由杠杆平衡条件可得(20 g + m )×10N/kg× 3 cm = 6 g×10N/kg × 12 cm
解得物体质量m = 4 g。
34.【答案】(1)解:浮箭刚浮起时处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力等于重力,即 浮浮箭。
(2)解:根据阿基米德原理 浮水排,可得排开水的体积:
浮块底面积 浮块,因此水面高度:
(3)解:一刻钟(15min)滴水的质量为1200g,3刻钟滴水的质量根据密度公式得,其体积为
此时受水壶内的水面高度为
此时浮箭处于漂浮状态,浮箭排开水的体积为600cm3,浮箭进入水中的深度为
则“←3刻钟”在标尺上对应位置为
此时指针的位置如下图所示:
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】这道题围绕“漏刻”滴水计时工具,结合浮力平衡、阿基米德原理、液体体积与液面高度的关系展开,需分三步整体剖析:
(1)浮箭刚浮起时处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力等于重力,浮箭总重 6N,因此浮力为 6N。
(2)浮箭刚浮起时,浮力由排开水的重力提供(阿基米德原理)。先通过浮力公式F浮= p水gV排求出排开水的体积V排,再结合浮块底面积,计算水面高度h=,最终得水面高度为 2cm。
(3)先计算一刻钟(15min)滴水的体积,结合受水壶底面积求出水面上升高度;再推导“3 刻钟”(45min)的水面总上升高度,该高度即为浮箭(标尺)上升的刻度,从而确定“3 刻钟”在标尺上的位置。
总结:本题核心是利用漂浮条件、阿基米德原理分析浮節的浮力与排开体积的关系,再结合液体体积与液面高度的换算,将滴水时间转化为标尺刻度,体现了物理原理在古代计时工具中的应用逻辑。
(1)滴水后,当浮箭刚浮起时,受到的浮力与重力相等,即
(2)根据得,浮箭刚浮起时,排开水的体积
此时受水壶内的水面高度为
(3)一刻钟(15min)滴水的质量为1200g,3刻钟滴水的质量
根据密度公式得,其体积为
此时受水壶内的水面高度为
此时浮箭处于漂浮状态,浮箭排开水的体积为600cm3,浮箭进入水中的深度为
则“←3刻钟”在标尺上对应位置为
此时指针的位置如下图所示:
35.【答案】D
【知识点】力的概念及单位;力作用的相互性;二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】选项 A:水杯对词典的压力,受力物体是词典;水杯的重力,受力物体是水杯。二者性质、受力物体均不同因此“压力不是重力”,A 错误。
选项 B:水杯受到的支持力(受力物体是水杯)和水杯对词典的压力(受力物体是词典),作用在不同物体上,不满足平衡力“作用在同一物体”的条件,B 错误。
选项C:桌面对词典的支持力大小等于“词典重力+水杯压力”,因此词典的重力与桌面对它的支持力大小不相等,不是平衡力,C错误。
选项 D:桌面对词典的支持力和词典对桌面的压力,满足“大小相等、方向相反、作用在两个物体上、作用在同一直线”的相互作用力条件,D正确。
故选D。
【分析】本题核心是区分“平衡力”(作用在同一物体)和“相互作用力”(作用在两个物体),同时明确“压力与重力的本质区别”,通过分析每个力的受力物体、施力物体及大小关系即可得出结论。
36.【答案】C
【知识点】浮力及其产生原因;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】浮力方向:浮力方向始终竖直向上,三个小球的浮力方向相同,故选项A错误。
浮力大小(阿基米德原理):根据浮水排,三个小球体积相同。A漂浮,排球;B悬浮、C沉底,排排球。因此浮浮浮,选项C正确。
重力关系(浮沉条件):A漂浮,浮;B悬浮,浮;C沉底,浮。结合浮力大小关系,得,选项B错误。
密度关系(浮沉条件与密度的联系):漂浮时物水,悬浮时物水,沉底时物水。因此,选项D错误。
故选C。
【分析】本题核心是通过阿基米德原理比较排开体积进而得浮力大小,再结合浮沉条件分析重力、密度与浮沉的关系,最终判断选项C正确。
37.【答案】D
【知识点】液体压强计算公式的应用
【解析】【解答】液体压强由密度ρ和深度h共同决定,豆浆密度不变,因此只需比较各点的深度h。对于B、D 点:容器正放时,B点是“底面以上 1cm",其深度为“液面到 B点的距离”:容器倒置时,D 点是“底面以上 1cm”其深度为“液面到 D 点的距离”。
由于容器“上宽下窄”,正放时液面高度更高(豆浆体积不变,底面积小则高度大),因此B点的深度(液面到B 点的距离)大于D点的深度(液面到 D点的距离)
根据,深度越大,压强越大,故。
【分析】本题核心是利用液体压强公式,结合容器形状对液面高度的影响,比较 B、D点的深度,从而判断压强大最终得出选项D正确
38.【答案】D
【知识点】力作用的相互性;二力平衡的条件及其应用;平衡力的辨别;平衡状态的判断;力的合成与应用
【解析】【解答】选项 A:二力平衡要求“作用在同一物体上”,而E 作用于弹簧测力计,F,作用于 A,不满足“同一物体”条件,故 A错误。
选项 B:合力是针对“同一物体”的力的合成,马和马作用在不同物体上,无法谈"合力”,故 B错误。
选项C、D:相互作用力的大小与物体运动状态无关,无论A是否处于平衡状态,马和始终相等,故C错误,D 正确。
故选D 。
【分析】本题的核心考査目标是区分“相互作用力”与“二力平衡”“合力”等易混淆力学概念,解题的关键逻辑的是抓住"相互作用力作用在两个物体上”"二力平衡作用在同一物体上”的本质差异,同时明确“相互作用力的大小具有独立性,与物体运动状态无关”。题目通过设置与运动状态、力的合成相关的干扰选项,检验对力学基本规律的深层理解,重点考查对概念本质属性的辨析能力,是初中力学中“概念辨析类”题型的典型代表。
39.【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【解答】图中,正方体甲、乙对水平地面的压力相等,甲乙重力相等。边长分别为a甲切去相同厚度后,甲的底面积为:
乙的底面积为:
甲切去部分的重力为:
同理,乙切去部分的重力为:
乙切去部分叠放在甲上之后,甲对地面压强的增加量为
·····①
同理,甲切去部分叠放在乙上之后,乙对地面压强的增加量为
······②
最初甲乙对地压力相等,故质量相等,则有······③
①∶②结合③化简可得:
已知,,故,所得,
柱形固体压强p=ρgh,竖直切去部分后,对地面的压强不变,未切时,甲原来的压强大,甲增加的压强大,总压强甲更大,所以。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【分析】根据切去相同厚度,结合甲乙的边长,判断切去部分和总体积的比值;分析甲切去的重力大,切去部分后,剩余底面积的大小,利用,判断压强变化的大小;再根据原来压强的关系,判断叠放后压强的关系。
40.【答案】解:计算铝的体积
已知铝的质量 ,铝的密度 (由 转换而来)。
根据 ,铝的体积为:
计算空心部分的体积
金属球的总体积 ,因此空心部分体积:
计算注液后的总质量
注液后整个球的平均密度 ,总体积 。
根据 ,总质量为:
计算液体的质量
液体质量等于总质量减去铝的质量:
计算液体的密度
液体体积等于空心部分体积 。
根据 ,液体密度为:
综上,该液体的密度为 。
【知识点】密度公式及其应用
【解析】【分析】要解决这道题,需围绕空心物体的体积与质量关系、密度公式的变形应用展开整体剖析:
首先,明确解题逻辑链:
1. 求铝的实心体积:利用铝的质量和密度,通过算出铝的实心部分体积;
2. 求空心体积:总体积减去铝的实心体积,得到空心部分(即液体的体积);
3. 求注液后的总质量:利用平均密度和总体积,通过算出总质量;
4. 求液体质量:总质量减去铝的质量,得到液体质量;
5. 求液体密度:液体质量与空心体积的比值即为液体密度。
总结:本题核心是结合空心物体的体积分解(实心部分+空心部分)和密度公式的多次变形,通过“先算实心体积、再算空心体积,最后结合平均密度算液体质量与密度”的步骤,综合考查密度公式在空心物体问题中的应用逻辑。
41.【答案】200;200
【知识点】功率计算公式的应用;有用功和额外功
【解析】【解答】步骤1:确定滑轮组的绳子段数与电动机功率
由图1可知,动滑轮上有段绳子()。
从图2中取一组数据(如时,),根据功率公式 ,得电动机的功率:
步骤2:求电动机对绳子的拉力
由图3可知,物体A的速度 。
绳子自由端的速度 。
再由 ,得拉力:
步骤3:计算4~6s时间段内的额外功
时间与高度:4~6s的时间间隔 ;物体A上升的高度 。
有用功:。
总功:。
额外功:。
【分析】这道题围绕滑轮组、功率、功的综合应用展开,需从以下逻辑整体剖析:
首先,电动机功率恒定(由图2的图像可知,功率为定值)。
接着,分析滑轮组结构(绳子段数),结合图3的图像得到物体A的速度,进而推出绳子自由端的速度;再利用“功率恒定”,求出提升A时电动机的拉力。
最后,计算4~6s内的额外功:先算有用功(物体A的重力做功),再算总功(拉力做的功),通过“总功 - 有用功”得到额外功。
总结:本题核心是综合运用“功率公式、滑轮组的速度/力关系、功的计算”,通过“确定恒定功率→结合滑轮组参数求拉力→通过有用功与总功的差值求额外功”的步骤,考查力学知识的综合应用能力。
42.【答案】(1)1.75
(2)0.625
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理
【解析】【解答】(1)计算物体A的密度
步骤1:确定水的总体积与物体A的体积
抽水速度为,总抽水时间,因此水的总体积:
容器底面积,物体A的高度,下表面离容器底。水的总体积可表示为“容器内水的体积 = 容器底面积×(A的高度 + 下表面离底距离) - A的体积”,即:
代入数值:
解得A的体积:
步骤2:分析物体的受力与质量
从图乙可知,水抽完后(),压力传感器示数,此时物体B的重力(因为A不受浮力,细线拉力等于A的重力,支持力等于)。
初始时(),压力传感器示数,细线拉力。
物体A的受力:,其中浮力。
因此,A的重力:
A的质量:
步骤3:计算物体A的密度
(2)计算装置能测量的最小液体密度
步骤1:确定最大拉力
当液体密度最小时,浮力最小,细线拉力最大。从图乙可知,最小压力示数为,此时最大拉力:
步骤2:推导液体密度公式
物体A浸没时,受力平衡:,其中浮力。
整理得:
步骤3:代入数值计算
【分析】要解决这道题,需围绕浮力原理、力的平衡、密度公式及压力传感器的示数与受力的关系展开整体剖析:
第(1)问:求物体 A的密度
首先,通过抽水速度和时间算出总抽水量,结合容器和A的体积关系,求出A的横截面积和体积。然后,分析压力传感器的示数变化,结合力的平衡(A的重力、浮力、绳子拉力的关系),推导出A的重力和质量。
最后,通过“密度=质量/体积”的公式,计算出 A的密度。
第(2)问:求装置能测量的最小液体密度
需考虑绳子拉力的限度(最大拉力),此时浮力最小,对应的液体密度最小。
结合 A的重力、最大拉力、浮力的关系,利用浮力公式,推导得出最小液体密度。
总结:本题核心是综合运用浮力原理、力的平衡条件、密度公式,通过"分析抽水体积变化求几何量一结合压力传感器示数推导受力关系一建立方程求解密度”的步骤,考査力学与密度知识的综合应用能力,重点在于将压力传感器的示数转化为绳子的拉力,进而关联到 A的受力平衡与密度计算。
(1)由图乙可知,随水位下降,压力传感器示数应不断减小,在A脱离液面时达到稳定,而图乙中12min时示数突然增大,可推断此时绳子突然断开(达到了绳子的最大承受力),故12min后压力传感器的示数等于B所受的重力,即GB=F=200N
由图甲可知,水和圆柱体的总体积V=S(h0+h1)=400cm2×(40cm+20cm) =24000cm3
由于以400cm3/min的速度将水抽出,40min恰能将水全部抽出,则水的体积为V水=400cm3/min×40min=16000cm3
则圆柱体A的体积VA=V-V水=24000cm3-16000cm3=8000cm3
因为物体A不吸水,浸没时排开水的体积等于自身体积,即
V排=VA=8000cm3=8×10-3m3
依据阿基米德原理可得,A浸没时所受的浮力
由图乙可知,分析B的受力,当压力传感器示数F1=140N时,绳子的拉力F拉=GB-F1=200N-140N=60N
分析A的受力,受重力GA、绳子的拉力F拉和水的浮力F浮,则有GA=F拉+F浮=60N+80N=140N
物体A的质量
物体A的密度为
(2)12min时刻压力传感器的示数为F示=110N,此时绳子断裂,则绳子能承担的最大拉力F最大=GB-F示=200N-110N=90N
那么A所受浮力最小值为F最小=GA-F最大=140N-90N=50N
液体的最小密度
1 / 1北京市清华大学附属中学2025-2026学年九年级上学期开学考试物理试题
1.(2025九上·北京开学考)如图所示的实例中,为了减小压强的是( )
A. 逃生锤的锤头很尖
B.载重车装有很多车轮
C.压路机碾轮的质量很大
D.吸管的一端剪成斜口
【答案】B
【知识点】增大压强的方法及其应用;减小压强的方法及其应用
【解析】【解答】选项 A:逃生锤锤头很尖,是减小受力面积,增大压强,不符合。
选项 B:载重车装很多车轮,是压力一定时增大受力面积,减小压强,符合题意。
选项 C:压路机碾轮质量大,是增大压力,增大压强,不符合
选项 D:吸管一端剪成斜口,是减小受力面积,增大压强,不符合
故选B。
【分析】本题关键是明确“增大/减小压强的两种方法”,通过分析每个实例的受力面积或压力变化,判断压强的改变方向。
2.(2025九上·北京开学考)“给我一个支点和一根足够长的棍,我就能撬起整个地球。”下列生产和生活中的杠杆与阿基米德设想的杠杆属于同一类型的是( )
A.天平 B.筷子
C.羊角锤 D.食品夹子
【答案】C
【知识点】杠杆的分类
【解析】【解答】阿基米德设想的杠杆是省力杠杆(动力臂大于阻力臂,用较小的力动重物)
选项 A(天平):等臂杠杆(动力臂=阻力臂),排除;
选项 B(筷子)、D(食品夹子):费力杠杆(动力臂<阻力臂),排除;
选项C(羊角锤):省力杠杆(动力臂>阻力臂),与阿基米德设想的杠杆类型一致,正确。
故选 C。
【分析】本题关键是明确杠杆分类的依据(动力臂与阻力臂的大小关系),通过分析各选项杠杆的动力臂和阻力臂,判断其属于省力、费力还是等臂杠杆,从而选出与阿基米德设想杠杆类型相同的选项。
3.(2025九上·北京开学考)下列图示中的物体或情景,为了增大摩擦的是( )
A.轴承中的滚珠可以滚动
B.冰壶表面打磨得很光滑
C.磁悬浮列车车身不接触轨道
D.自行车轮胎表面的花纹凹凸不平
【答案】D
【知识点】增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】这道题考査增大摩擦的方法,需结合“增大摩擦的两种途径(增大接触面粗糙程度、增大压力)“和“减小摩擦的方法(减小接触面粗糙程度、用滚动代替滑动、使接触面分离)"逐一分析选项:
选项 A:轴承用滚珠“滚动代替滑动”,属于减小摩擦;
选项 B:冰壶表面打磨光滑,是减小接触面粗糙程度,属于减小摩擦;
选项 C:磁悬浮列车“使接触面分离”,属于减小摩擦;
选项 D:自行车轮胎花纹“增大接触面粗糙程度”,属于增大摩擦。
故选D。
【分析】本题关键是明确增大、减小摩擦的不同方法,通过分析每个选项的措施类型(是增大还是减小摩擦的手段),选出符合“增大摩擦“的选项。
4.(2025九上·北京开学考)关于是否做功,下列说法正确的是( )
A.运动员举着杠铃不动,运动员对杠铃做功
B.雨滴从高处落下,雨滴的重力对雨滴做功
C.木块漂浮在水面上,浮力对木块做功
D.汽车在水平公路上行驶,路面对汽车的支持力对汽车做功
【答案】B
【知识点】是否做功的判断
【解析】【解答】选项 A:运动员举杠铃不动,虽有力但杠铃未在力的方向上移动距离,不做功;
选项 B:雨滴下落时,重力方向竖直向下,雨滴在重力方向上移动了距离,重力做功;
选项 C:木块漂浮时,浮力方向竖直向上,但木块未在浮力方向上移动距离,浮力不做功;
选项 D:汽车行驶时,支持力方向竖直向上,汽车未在支持力方向上移动距离,支持力不做功。
故选 B。
【分析】本题核心是紧扣“力的方向与物体移动方向是否一致” 这一关键,判断每个选项是否同时满足做功的两个必要因素。
5.(2025九上·北京开学考)下列所示的情境中,利用了连通器原理的是( )
A.飞机机翼
B.水池下的弯管
C.拦河大坝
D.用吸管喝饮料
【答案】B
【知识点】液体压强的特点;连通器原理及其应用;大气压的综合应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】这道题考查连通器原理,需明确连通器的定义:上端开口、下端连通的容器,液体不流动时液面保持相平。据此分析选项:
选项 A(飞机机翼):利用流体压强与流速的关系(上方流速快、压强小,产生升力),与连通器无关;
选项 B(水池下的弯管):上端开口、下端连通,符合连通器结构特点,利用连通器原理防止异味上返;
选项C(拦河大坝):利用液体压强随深度增大而增大的特点(设计成上窄下宽),与连通器无关;
选项 D(用吸管喝饮料):利用大气压(吸管内气压减小,饮料在大气压作用下上升),与连通器无关。
故选B。
【分析】本题关键是把握连通器“上端开口、下端连通” 的结构本质,通过对比各选项的物理原理,选出符合连通器
定义的情景。
6.(2025九上·北京开学考)下列现象中,能用惯性来解释的是( )
A.汽车行驶时保持车距,防止造成追尾事故
B.用细线系住的小球做匀速圆周运动
C.在草地上滚动的足球越来越慢,最终停了下来
D.重物从高处下落时,越落越快
【答案】A
【知识点】机械能及其转化;力的作用效果;惯性及其现象
【解析】【解答】这道题考查惯性的概念及应用,核心是理解“惯性是物体保持原有运动状态的性质”,需逐一分析选项:
选项 A:汽车保持车距,是因为汽车具有惯性,刹车后不会立即停止,若车距过小易因惯性导致追尾,能用惯性解释;
选项 B:小球做匀速圆周运动,是因受到细线拉力(向心力)改变运动方向,与惯性无关;
选项 C:足球滚动变慢最终停下,是因受到摩擦力改变运动状态,与惯性无关;
选项 D:重物下落加速,是因重力改变运动状态(加速),与性无关。
故选A。
【分析】本题关键是明确“惯性是保持原有运动状态的性质”,区分开“惯性现象”与“力改变运动状态的现象”,从而
判断出能用惯性解释的选项。
7.(2025九上·北京开学考)下列说法中正确的是( )
A.馒头被捏后体积减小,说明分子之间有间隙
B.液体很难被压缩,说明分子间只有斥力
C.扩散现象在固体、液体、气体中都能发生
D.扫地后空气中飞舞着大量灰尘,这是扩散现象
【答案】C
【知识点】机械运动;分子热运动;分子间相互作用力
【解析】【解答】这道题考查分子动理论的核心概念,需结合“分子间隙、分子间作用力、扩散现象的本质”逐一分析选项:
选项 A:馒头被捏后体积减小是宏观结构的形变(如气孔被压缩),并非分子间间隙的微观体现,A错误。
选项 B:液体难被压缩说明分子间有斥力,但分子间同时存在引力,并非“只有斥力“,B错误。
选项C:扩散现象是分子无规则运动的表现,固体、液体、气体中的分子均在运动,因此扩散在三者中都能发生(如固体的铅金扩散、液体的墨水扩散、气体的气味扩散),C正确。
选项 D:灰尘飞舞是宏观颗粒的机械运动,并非微观分子的扩散(扩散是肉眼不可见的分子运动),D错误。
故选C。
【分析】题关键是区分“宏观现象”与“微观分子运动”,明确分子间同时存在引力和斥力,以及扩散现象在固液、气中均能发生的特点,从而判断选项正误。
8.(2025九上·北京开学考)探究“同一直线上的二力合成”实验中,将一根轻质弹簧的左端固定在O点,右端用细线连接弹簧测力计,a、b、c三次实验弹簧测力计的示数如图所示,下列说法正确的是( )
A.该实验利用了“弹性限度内,弹簧的长度与所受拉力成正比”的原理
B.每次将弹簧右端都从A拉至B,用到了控制变量的物理方法
C.实验b中,F1与F2是平衡力
D.实验c中弹簧的右端所受弹簧测力计拉力的合力是4N
【答案】D
【知识点】弹力;力的合成与应用;物理学方法
【解析】【解答】选项 A:实验利用的是“弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比”,而非“长度”,A 错误。
选项 B:每次将弹簧右端从 A拉至 B,是为了保证弹簧的形变效果相同(即合力的作用效果相同),属于控制
变量法的应用,B 正确。
选项 C:实验b中,与,是"“合成的两个分力”,并非作用在同一物体上的平衡力(平衡力需满足“同一物体、大小相等、方向相反、作用在同一直线”),C错误。
选项 D:实验c中,两个力沿同一直线反方向,合力为5N-1N=4N,D正确。
故选D。
【分析】本题围绕二力合成的实验原理(弹簧伸长与拉力的关系)、方法(控制变量法保证作用效果相同)、概念(平衡力与合力的区别)及计算(反方向二力的合力公式)展开,关键是明确“伸长量≠长度”、“分力合成≠平衡力”,并掌握同一直线反方向二力的合力计算方法。
9.(2025九上·北京开学考)下图中甲图为托里拆利实验图,乙图为自制气压计,说法正确的是( )
A.若对着乙图玻璃管上方水平吹气,玻璃管内的液柱会上升
B.将甲玻璃管稍微倾斜,管内的水银高度会变高
C.将甲槽内再注入少量水银,管内外高度差变高
D.将两个实验器材从山顶拿到山脚,则甲乙玻璃管内的液面都会上升
【答案】A
【知识点】大气压强的测量方法;大气压强与高度的关系;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】这道题考查大气压的测量(托里拆利实验)、流体压强与流速的关系,以及气压随高度的变化,需逐一分析选项:
选项 A:对着乙图玻璃管上方吹气,管上方空气流速增大、压强减小,瓶内气压(大于外界气压)将液柱“压0升”,符合流体压强与流速的关系,A正确。
选项 B:托里拆利实验中,玻璃管倾斜时,水银柱长度变长但竖直高度不变(高度由大气压决定),B错误。
选项 C:甲槽内注入水银,大气压不变,因此管内外水银高度差不变,C错误。
选项 D:从山顶到山脚,大气压增大。甲图中水银柱高度上升;乙图中,外界大气压增大,瓶内气压不变,液柱下降,D 错误。
故选A。
本题核心是理解托里拆利实验中“水银柱高度由大气压决定”,流体压强与流速的关系,以及气压随高度变化对自制气压计的影响,通过对比各选项的物理原理判断正误。
10.(2025九上·北京开学考)下列说法中正确的是( )
A.用锯条锯木板时,锯条发热,是用做功的方式使锯条的内能增加
B.用锯条锯木板时,木板的内能减少,锯条的内能增加
C.烧水时,水变热是通过做功的方式使内能增加
D.水壶里的水烧开时,水蒸气把壶盖顶起,是机械能转化为内能
【答案】A
【知识点】做功改变物体内能;热传递改变物体内能
【解析】【解答】这道题考查改变内能的方式(做功、热传递)及能量转化,需逐一分析选项:
选项 A:锯条锯木板时,锯条克服摩擦做功,机械能转化为内能,内能增加,属于做功改变内能,A正确。
选项 B:锯木板时,木板和锯条均因克服摩擦做功,内能都增加,并非木板内能减少,B错误。
选项 C:烧水时,水变热是通过热传递(火焰的热量转移给水)改变内能,并非做功,C错误。
选项 D:水蒸气顶起壶盖,是内能转化为机械能,而非机械能转化为内能,D错误。
故选A。
【分析】本题核心是明确“做功是机械能与内能的转化,热传递是内能的转移”,通过分析各选项的能量变化过程判断改变内能的方式及能量转化方向是否正确。
11.(2025九上·北京开学考)小冯每天测量同一个鸡蛋的质量,再把鸡蛋放入水中,观察它的浮沉情况后,取出放好。如图是他记录的部分数据及现象(鸡蛋的体积不变),下列判断不正确的是( )
第1天 第8天 第29天 第57天 第58天 第70天
质量m/g 66.8 66.2 64.4 62.0 61.9 60.8
鸡蛋在水中的位置
A.第70 天受到的浮力最小
B.第57天受到的浮力与第70天受到的浮力相等
C.从第1天到第70天过程中,鸡蛋的密度一直在变小
D.从第1天到第57天过程中,鸡蛋受到的浮力一直相等
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】这道题考查浮力的计算(阿基米德原理)与物体浮沉条件,需结合“V排变化、重力变化、密度公式()”逐一分析选项:
选项A:第70天鸡蛋漂浮,浮力等于重力(),其质量最小,故浮力最小,A正确。
选项B:第57天悬浮(),第70天漂浮()。因,,重力不相等,故浮力不相等,B错误(为不正确选项)。
选项C:鸡蛋体积不变,质量持续减小,由可知,密度一直在变小,C正确。
选项D:第1天到第57天,鸡蛋从沉底到悬浮,始终等于鸡蛋体积()。根据阿基米德原理,、、均不变,故浮力一直相等,D正确。
故选B。
【分析】本题核心是结合“浮沉状态判断排与物的关系” “浮力与重力的关系” “密度公式”,分析浮力、密度的变化规律,关键在于区分“沉底/悬浮时排物,漂浮时排物”,以及“浮力与重力的等量关系(悬浮、漂浮时浮)”。
12.(2025九上·北京开学考)如图为蹦床运动照片及其简化示意图,O点是运动员由最高点开始自由落下的起始位置,A点是蹦床不发生形变时的原位置,B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处,C点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力,则( )
A.从O点到C点的过程中,运动员减小的重力势能全都转化为动能
B.从O点到C点的过程中,运动员机械能守恒
C.从A 点到C点的过程中,运动员的机械能减小
D.从A 点到C点的过程中,运动员动能减小
【答案】C
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】选项 A:从 O到C,运动员的重力势能不仅转化为动能,还转化为蹦床的弹性势能(C 点蹦床形变最大),并非全部转化为动能,A错误。
选项 B:从 0到C,运动员的机械能部分转化为蹦床的弹性势能,因此运动员的机械能不守恒(系统机械能守恒,但运动员自身机械能不守恒),B错误。
选项 C:从 A到 C,运动员对蹦床做功,机械能转化为蹦床的弹性势能,因此运动员的机械能减小,C正确。
选项 D:从A到C,先到B点时(重力=弹力)速度最大、动能最大,再从B到C(弹力>重力)速度减小,因此动能先增大后减小,并非一直减小,D错误。
故选C。
【分析】本题核心是分析“重力、弹力的受力变化对运动状态和能量转化的影响”,明确“机械能守恒的条件(只有重力或弹力做功)”,以及“动能、重力势能、弹性势能之间的转化关系”,从而判断各选项的正误。
13.(2025九上·北京开学考)下表是一些物质的比热容。依据表格中的数据,下列说法正确的是( )
物质 比热容c/[J/(kg·℃)] 物质 比热容c/[J/(kg·℃)]
水 沙石 约
酒精 铝
冰 铜
A.同种物质的比热容一定相同
B.一瓶酒精倒出一半,瓶内剩余酒精的比热容变为
C.水和沙石升高相同的温度,水需要吸收的热量更多
D.质量相等的铝块和铜块,放出相等热量,铜块的温度变化大
【答案】D
【知识点】比热容的定义及其计算公式
【解析】【解答】A.从表格中可知,水和冰是同种物质,但状态不同,比热容也不同,所以同种物质的比热容不一定相同,故A错误;
B.一瓶酒精倒出一半后,酒精的种类和状态没有改变,其比热容也不会改变,仍为2.4×103J/(kg·℃),故B错误;
C.从表格数据可知,水的比热容远大于沙石的比热容,根据公式Q=cmΔt可知,若水和沙石的质量相同,那么水升高相同温度时需要吸收的热量更多,但在没有确定质量相同的情况下,无法判断谁吸收的热量更多,故C错误;
D.从表格中可知,铜的比热容小于铝的比热容,根据可知,当铝块和铜块的质量m相等且放出的热量Q相等时,温度变化Δt与比热容c成反比,所以铜块的温度变化更大,故D正确。
故选D。
【分析】A.比热容是物质的特性之一,与物质的种类和状态有关;
B.比热容与物质的质量无关,只与燃料的种类有关;
CD.根据热量计算公式Q=cmΔt分析判断。
14.(2025九上·北京开学考)为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度,设置了图甲所示的滑轮组装置.当用图乙所示随时间变化的数值向下的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图乙和丙所示.(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是
A.0s~1s内,地面对物体的支持力是70N
B.1s~2s内,拉力F做的功是62.5J
C.2s~3s内,滑轮组的机械效率是83.3%
D.2s~3s内,拉力F的功率是100W
【答案】C
【知识点】机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】这道题考查滑轮组的力学计算,核心是明确绳子段数,结合图像提取各时间段的拉力、速度、高度等信息,逐一分析选项:
选项A:0s-1s内,拉力,先由2s-3s的匀速状态求动滑轮重力(,解得动)。对物体受力分析,,,A错误。
选项B:1s~2s内,拉力,物体上升高度,绳子自由端移动距离,拉力做功,B错误。
选项C:2s~3s内,,机械效率,C正确。
选项D:2s~3s内,物体速度,绳子自由端速度,拉力功率,D错误。
故选C.
【分析】本题关键是确定绳子段数,通过匀速阶段求出动滑轮重力,再结合各时间段的物理量(拉力、高度、速度),分别计算支持力、做功、机械效率和功率,从而判断选项正误。
15.(2025九上·北京开学考)水平桌面上放有甲、乙两个都装有水的相同容器,现把两个形状和体积都相同的实心小球分别缓慢放入两容器中,两小球静止时液面恰好相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.两小球受到的浮力相等
B.甲容器底部所受液体压强大于乙
C.甲容器对水平桌面的压力大于乙
D.甲容器中小球的密度大于乙中小球密度
【答案】D
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】选项A:根据阿基米德原理 ,甲中小球排开水的体积等于小球体积(浸没或悬浮),乙中小球排开水的体积小于小球体积(漂浮),因此 乙,浮力 乙,A错误。
选项B:液体压强 ,两容器液面高度 相同,水的密度 相同,因此容器底部液体压强相等,B错误。
选项C:容器对桌面的压力等于“容器+水+小球”的总重力。甲中小球悬浮,(排开水的重力);乙中小球漂浮,。由于液面齐平,“原有水的体积 + 排开水的体积”相同,即总水的重力与小球重力的总和相等,容器相同,因此两容器对桌面的压力相等,C错误。
选项D:甲中小球浸没(悬浮或下沉),其密度 ;乙中小球漂浮,,因此 ,D正确。
故选D
【分析】本题核心是结合阿基米德原理、浮沉条件、液体压强公式和受力分析,逐一判断选项的逻辑合理性。
16.(2025九上·北京开学考)关于火箭发射过程中涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.火箭加速上升的过程中,火箭搭载的卫星的机械能不断增大
B.火箭向上加速运动是由于受到惯性的作用
C.高压气体将火箭推向太空的过程中,能量转化与内燃机的做功冲程相同
D.火箭在发射架上静止时所受的重力和火箭对地面的压力是一对平衡力
【答案】A,C
【知识点】机械能及其转化;热机;惯性及其现象;二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】选项 A:火箭加速上升时,卫星的动能(速度增大)和重力势能(高度升高)均增大,机械能(动能+势能)不断增大,A 正确。
选项 B:惯性是物体的固有属性,不是“力”,不能说”受到惯性的作用”。火箭加速是因为推力大于重力,B错误。
选项C:高压气体推火箭时,内能转化为机械能;内燃机做功冲程也是内能转化为机械能,能量转化相同,正确。
选项 D:火箭静止时,重力(地球对火箭的力)和火箭对地面的压力(火箭对地面的力)作用在不同物体上不是平衡力(平衡力需作用在同一物体上,如重力和地面对火箭的支持力),D错误。
故选AC。
【分析】本题核心是理解机械能变化、惯性的本质、能量转化类型、平衡力的条件,通过逐一辨析每个选项的物理原理,判断其正误。
17.(2025九上·北京开学考)对力的认识,下列说法正确的是( )
A.跳离地面的运动员不再受重力
B.物体对桌面的压力是物体发生弹性形变产生的
C.物体受平衡力作用,机械能一定不变
D.物体运动状态发生改变,一定受到力的作用
【答案】B,D
【知识点】机械能及其转化;弹力;重力及其大小的计算;物体运动状态的变化
【解析】【解答】选项 A:重力是地球对物体的吸引力,只要物体在地球附近,就始终受重力,跳离地面的运动员仍受重力,A错误。
选项 B:物体对桌面的压力是由于物体发生弹性形变,要恢复原状而对桌面产生的力,因此压力由物体的弹性形变产生,B 正确。
选项C:物体受平衡力作用时,运动状态不变(匀速直线运动或静止),但机械能可能变化。例如,物体匀速上升时,受平衡力,动能不变但重力势能增加,机械能增大,C错误。
选项 D:力是改变物体运动状态的原因,因此物体运动状态发生改变时,一定受到力的作用,D正确。
故选BD。
【分析】本题核心是理解重力的普遍性、弹力的产生原因、平衡力与机械能的关系、力与运动状态的因果关系,通过逐一辨析每个选项的物理概念,判断其正误。
18.(2025九上·北京开学考)下列数据符合实际情况的是( )
A.一名中学生站立时对水平地面的压强约为2×105Pa
B.一只鸡蛋漂浮在盐水中所受浮力约为0.5N
C.从地面捡起2kg物体放到桌面上,人做功约为16J
D.中学生正常步行的速度可达到10m/s
【答案】B,C
【知识点】速度与物体运动;压强的大小及其计算;物体的浮沉条件及其应用;功的计算及应用
【解析】【解答】选项A:根据压强公式 ,中学生体重约500N,双脚受力面积约0.04m2,计算得压强约 ,远小于 ,A错误。
选项B:鸡蛋质量约50g,重力 ,漂浮时浮力等于重力,故浮力约0.5N,B正确。
选项C:桌面高度约0.8m,做功 ,符合实际,C正确。
选项D:中学生正常步行速度约1.1m/s,10m/s远超出实际,D错误。
故选BC。
【分析】本题需结合生活实际,运用压强、浮力、功、速度的相关公式或常识,判断各选项物理量是否符合实际情况。
19.(2025九上·北京开学考)小何同学用如图所示的实验验证阿基米德原理,弹簧测力计下静止挂着物体示数为,物体完全浸没在溢水杯中时,示数为,称量出溢出的水与小烧杯总重为,再测量空烧杯的重力为,下列说法中正确的是( )
A.物体完全浸没时受到的浮力为
B.若,则该实验验证了阿基米德原理
C.若图甲中的溢水杯一开始并未装满,则实验结果会出现
D.若图甲中的溢水杯一开始并未装满,则实验结果会出现
【答案】B,C
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】选项A:根据称重法,物体完全浸没时的浮力应为浮,而非,A错误。
选项B:阿基米德原理要求浮排,其中浮,排,若,则验证了原理,B正确。
选项C、D:若溢水杯未装满,物体排开的水不能全部溢出,导致排偏小,而浮力是准确的,因此会出现,C正确,D错误。
故选BC。
总结:本题关键是掌握“称重法测浮力”和“排开液体重力的计算方法”,并明确溢水杯未装满时对实验结果的影响(排开液体重力测量偏小)。
20.(2025九上·北京开学考)四个相同的容器底面积为20cm2,四个容器中都漂浮着180g冰,有的冰中包裹有额外内容物,冰的密度为0.9g/cm3,冰熔化前液面高度均为h。熔化后甲、乙、丙、丁四个容器中的液体高度分别变为h1、h2、h3、h4,则下列判断正确的是( )
A.图甲中冰熔化后h1比h低1cm
B.图乙中的冰包裹有5g泡沫,密度为0.5g/cm3,则冰熔化后h2=h
C.图丙中的冰包裹有7.8g铁, 密度为7.8g/cm3, 则冰熔化后h3比h低0.39cm
D.图丁中的液体与水不相溶,密度为1.2g/cm3,则冰熔化后h4比h高1.5cm
【答案】B,D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】选项A:甲图纯冰漂浮在水中,冰熔化后质量不变,且。根据漂浮条件,冰排开水的体积等于冰熔化后水的体积(),因此液面高度不变(),A错误。
选项B:乙图冰包裹泡沫,整体漂浮时浮力等于总重力()。冰熔化后,冰变水的体积与原排开体积相等,泡沫仍漂浮(浮力等于自身重力),总排开体积不变,液面高度不变(),B正确。
选项C:丙图冰包裹铁,冰熔化前整体漂浮(),熔化后铁下沉(),总浮力减小,排开体积减小。通过计算排开体积变化,代入数据得液面下降高度约0.34cm,并非0.39cm,C错误。
选项D:丁图中液体密度,冰漂浮时排开液体体积,冰熔化后水的体积。因液水,故水排冰,液面上升。计算体积变化,液面上升高度,D正确。
故选 BD。
【分析】本题核心是分析冰熔化前后浮力变化、排开液体体积变化,结合容器底面积计算液面高度变化,关键在于区分“纯冰、包裹漂浮物、包裹下沉物、不同液体”对液面的影响。
21.(2025九上·北京开学考)
(1)请画出球在飞行过程中受到的重力示意图;
(2)为了准确测量木块受到的摩擦力大小,沿水平方向 拉动木块,当弹簧测力计示数稳定后如图所示,木块受到的摩擦力为 N。
【答案】(1)
(2)匀速;5.4
【知识点】重力示意图;探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)重力的方向始终竖直向下,作用点在球的重心球心)。因此,从球心竖直向下画带箭头的线段标注“G”即可,示意图符合重力的方向和作用点要求。如图所示:
(2)为了准确测量木块受到的摩擦力大小,应沿水平方向匀速直线拉动木块,此时木块受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。如图所示,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为5.4N,则木块受到的摩擦力为5.4N。
【分析】本题核心是掌握重力的方向、二力平衡在摩擦力测量中的应用,以及弹簧测力计的读数方法,通过这些知识点逐一解决两小问。
(1)重力的方向总是竖直向下的,作用点在球的重心,如图所示:
(2)[1][2]为了准确测量木块受到的摩擦力大小,应沿水平方向匀速直线拉动木块,此时木块受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,弹簧测力计的示数等于滑动摩擦力的大小。如图所示,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为5.4N,则木块受到的摩擦力为5.4N。
22.(2025九上·北京开学考)探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验如图甲所示。
(1)实验中根据 来比较压力的作用效果;
(2)通过图甲中 两次实验,能够得到的结论:压力的作用效果与受力面积有关;
(3)若此实验将海绵换成木板,比较图甲(c)中海绵受到的压强p1和图乙中木板受到的压强p2。其大小关系为p1 p2(选填“>”“=”“<”)。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)(b)和(c)
(3)=
【知识点】压强的大小及其计算;探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】 第(1)问:实验采用转换法,通过海绵的凹陷程度来直观反映压力的作用效果,凹陷程度越大,压力作用效果越明显。
第(2)问:探究“压力作用效果与受力面积的关系”时,需控制压力相同,改变受力面积。图甲中(b)和(c)实验,压力(小桌+砝码总重力)相同,受力面积(小桌腿 vs 小桌面)不同,因此选(b)和(c)。
第(3)问:根据压强公式,图甲(c)和图乙中,压力(小桌+砝码总重力)和受力面积(小桌面面积)均相同,因此压强。
【分析】本题核心是掌握“转换法、控制变量法”在实验中的应用,以及压强由“压力和受力面积”共同决定的本质,通过分析变量的控制和公式的应用即可得出结论。
(1)在探究 “压力作用效果与哪些因素有关” 的实验中,采用转换法,根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果(海绵凹陷程度越大,压力作用效果越明显)。
(2)要探究压力的作用效果与受力面积的关系,需控制压力大小相同,改变受力面积。图甲中(b)和(c)两次实验,压力大小相同(都有砝码),受力面积不同,所以通过图甲中(b)、(c)两次实验,能够得到压力的作用效果与受力面积有关的结论。
(3)根据压强公式,图甲(c)和图乙中,压力F相同(都有砝码和小桌的总重力),受力面积S相同(小桌面与海绵、木板的接触面积相同),所以压强大小相等,即。
23.(2025九上·北京开学考)用如图所示方案“探究液体内部压强的影响因素”。
(1)图甲乙丙三次实验探头朝向不同,说明水中同一深度处各方向压强 ;
(2)通过观察丙丁两次实验中U形管两侧液面高度差,可得液体内部压强与 有关。
【答案】(1)相等
(2)液体密度
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】第(1)问:图甲、乙、丙中,液体密度(水)、深度相同,仅探头朝向不同,U形管液面高度差相等,说明水中同一深度处各方向压强相等。
第 (2)问:图丙、丁中,探头深度相同,液体分别为水和盐水(密度不同),U形管液面高度差不同,说明液体内部压强与液体密度有关。
【分析】本题通过控制变量法,分别探究“同一深度各方向压强的关系"和“压强与液体密度的关系”,核心是明确实验中变量的控制与变化,从而得出液体内部压强的特点。
(1)比较甲乙丙实验发现,同一液体,探头的方向不同,液面的高度差相同,这说明相同液体同一深度处,各个方向的压强相等。
(2)比较丙、丁实验可知,深度相同时,在盐水中U形管两侧液面高度差更大,则在盐水中压强大于水中的压强,这说明液体压强与液体密度有关。
24.(2025九上·北京开学考)用图甲所示的装置探究“杠杆平衡时,动力与动力臂之间的关系”,保证杠杆左端挂的砝码质量和位置不变,通过正确的实验操作,得到下表中的数据。
动力臂L/m 6.0 3.0 2.0 1.5 1.2 1.0
动力 F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示位置,应将平衡螺母向 调节使杠杆在水平位置平衡,其目的是 ;
(2)多次实验,记录的数据如下表,可得动力与动力臂的数据满足公式: (用物理量和数据表示);于是得到实验结论: 。
【答案】(1)右;便于测量力臂
(2);在阻力和阻力臂不变时,动力与动力臂的乘积不变
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
【解析】【解答】第(1)问:实验前杠杆左低右高,根据“哪端高平衡螺母向哪端调”,应将平衡螺母向右调节。杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂(此时力臂与杠杆重合,可直接从杠杆刻度读取)。
第(2)问:分析表格数据,动力与动力臂的乘积恒为(如,单位统一后规律一致),因此满足公式。由此得出结论:当阻力和阻力臂的乘积一定时,动力与动力臂成反比。
【分析】本题核心是掌握杠杆平衡实验的操作规范(平衡螺母调节、水平平衡的目的),并通过数据分析归纳动力与动力臂的定量关系,从而理解杠杆平衡的本质规律。
(1)[1]杠杆左端下沉,应将杠杆重心向右移,所以应将两端的平衡螺母向右调节,直至杠杆水平平衡。
[2]当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂是支点到力的作用线的距离,此时力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来,便于测量力臂。
(2)[1]根据实验数据
可得动力与动力臂的数据满足公式
[2]动力与动力臂的乘积保持不变,则可以得出结论:在阻力和阻力臂不变时,动力与动力臂的乘积不变。
25.(2025九上·北京开学考)孙同学在探究影响浮力大小的因素时做了如下操作:
(1)图(d)中金属块受到的浮力为 N;
(2)比较a、b、c三图中弹簧测力计的示数可知,浸在同一液体中的物体,排开液体的体积越大,它受到的浮力 ;
(3)为了探究浮力的大小与深度是否有关,应该进行的操作是 ;
(4)孙同学在探究浮力大小与液体密度是否有关时进行了d图实验,请就该实验设计实验数据记录表格。
(5)利用图中的数据可以计算得到酒精混合液的密度为 g/cm3。
【答案】(1)0.9
(2)越大
(3)见详解
(4)
实验次数 液体种类 金属块重力G/N 弹簧测力计示数/N 浮力/N
1 水
2 酒精混合液
(5)0.9
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1)利用称重法(),金属块重力,图(d)中测力计示数,故浮力浮。
(2)比较a、b、c三图,液体密度相同,排开液体体积,对应的浮力分别为、,说明浸在同一液体中,排开体积越大,浮力越大。
(3)探究浮力与深度的关系,需控制液体密度、排开体积相同,改变深度。操作:将金属块完全浸没在水中(如c图状态),改变其在水中的深度,观察弹簧测力计示数是否变化。
(4)探究浮力大小与液体密度得关系,需要记录不同密度里面物体所受到浮力大小,故设计的实验表格如下所示:
实验次数 液体种类 金属块重力G/N 弹簧测力计示数/N 浮力/N
1 水
2 酒精混合液
(5)由图a、c知金属块浸没在水中所受浮力
由得此时金属块排开水的体积
因为完全浸没,则图d中金属块排开的酒精混合液的体积
又由得酒精混合液的密度
【分析】本题核心是运用控制变量法探究浮力与排开体积、液体密度、深度的关系,结合称重法和阿基米德原理进行计算,需熟练掌握实验逻辑和公式推导。
(1)由图a可知,金属块重力G=3.0N,图d中弹簧测力计示数,根据称重法得图(d)中金属块受到的浮力
(2)比较a、b、c三图,液体都是水(密度相同),金属块排开水的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小。根据称重法
可知浮力逐渐增大。所以浸在同一液体中的物体,排开液体的体积越大,它受到的浮力越大。
(3)要探究浮力的大小与深度是否有关,需控制液体密度和排开液体体积相同,改变深度。所以应进行的操作是:将金属块浸没在水中,保证排开液体体积和液体密度不变,改变金属块在水中的深度,观察弹簧测力计的示数。
(4)探究浮力大小与液体密度得关系,需要记录不同密度里面物体所受到浮力大小,故设计的实验表格如下所示:
实验次数 液体种类 金属块重力G/N 弹簧测力计示数/N 浮力/N
1 水
2 酒精混合液
(5)由图a、c知金属块浸没在水中所受浮力
由得此时金属块排开水的体积
因为完全浸没,则图d中金属块排开的酒精混合液的体积
又由得酒精混合液的密度
26.(2025九上·北京开学考)为“比较不同物质吸热的情况”,符同学组装了如图所示的实验装置。
(1)甲乙两装置中,需要水和色拉油的 相同,通过 表示液体吸收热量。
(2)初温均为25℃的水和色拉油,用相同的煤油灯加热10分钟后,水温上升至58℃,色拉油温上升至78℃,可知 的吸热能力较强(选填“水”或“色拉油”)。
(3)若要探究燃料“煤油和菜籽油热值大小关系”,应选择 两图的装置进行实验,相同质量的煤油和菜籽油完全燃烧后,通过比较 来比较燃料热值。
【答案】(1)质量;加热时间
(2)水
(3)甲丙;温度计示数(水升高的温度也可)
【知识点】燃料的热值;探究不同物质的吸热能力
【解析】【解答】(1)甲乙实验比较水和色拉油的吸热能力,根据控制变量法,需控制水和色拉油的质量相同;实验中用相同的煤油灯加热,通过加热时间(转换法)表示液体吸收的热量(相同热源相同时间放热相同,液体吸热也相同)。
(2)相同加热时间内水和色拉油吸热相同,水的温度变化(58℃-25℃=33℃)小于色拉油的温度变化(78℃-25℃=53℃)。根据吸热能力的判断逻辑(质量相同、吸热相同时,温度变化小的物质吸热能力强),可知水的吸热能力更强。
(3)探究煤油和菜籽油的热值,需控制被加热的水的质量、初温相同,改变燃料种类,因此选择甲和丙两图;通过比较水升高的温度(或水的末温)来反映燃料完全燃烧放出热量的多少,进而比较热值大小(水升温越高,说明燃料放出热量越多,热值越大)
【分析】本题核心是运用控制变量法分别探究“不同物质的吸热能力" 和“燃料的热值",同时结合转换法将"吸热多少“热值大小” 转化为可观察的“加热时间””水的温度变化”,需熟练掌握实验的变量控制逻辑和原理。
(1)[1]根据控制变量法,探究不同物质的吸热能力,应控制物质种类以外的变量相同,改变物质的种类。即需要控制水和色拉油的质量相同。
[2]用相同的煤油灯加热,相同时间内煤油灯放出的热量相同,液体吸收的热量也相同,所以通过加热时间表示液体吸收热量(转换法,将吸热多少转换为加热时间长短)。
(2)相同质量的水和色拉油,用相同的煤油灯加热相同时间(吸收相同热量),水的温度升高得少,根据比热容的定义分析,当m相同,相同,,,,则,即水的吸热能力较强。
(3)[1]探究燃料 “煤油和菜籽油热值大小关系”,应控制被加热的液体相同(保证液体的质量、种类等相同),燃料不同,所以选择甲丙两图的装置进行实验(甲用煤油灯,丙用菜籽油灯,加热的都是水)。
[2]相同质量的煤油和菜籽油完全燃烧后,放出的热量被水吸收,根据,水的质量和比热容相同,所以通过比较水升高的温度(用温度计的示数变化)来比较燃料热值(水升高的温度越高,说明等质量的燃料放出的热量越多,燃料的热值越大)。
27.(2025九上·北京开学考)在探究影响滑轮组机械效率高低的因素时,一位同学设计了如图所示的三个滑轮组,动滑轮重为G动,钩码总重为G,钩码上升高度为h,测力计拉力为F,测力计移动距离为s,机械效率为η,依次做1、2、3组实验,并将所测数据填入如下数据记录表中。
序号 G动/N G/N h/m F/N s/m η
1 1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 1 4 0.1 1.67 0.3
3 1 4 0.1 2.5 0.2 80%
(1)实验2的机械效率为 %。(百分号前保留至整数位。)
(2)由第1次和第2次实验数据可知,用滑轮组提升物体,当滑轮组和提起物体重力一定时,滑轮组的机械效率 与有关。汽车作为一种“机械”,提高效率对节能减排有重要意义,请你指出以下三种提高效率的方法中, 中的方法是与本实验同理的。
A.鼓励人们“拼车”出行,使汽车尽量装满人员
B.汽车制造厂用新材料减轻汽车重量
C.经常给汽车做保养,保持良好的润滑
(3)由第2次和第3次实验数据可知,用滑轮组提升物体,当滑轮与被提升的物体重力一定时,滑轮组的机械效率可能与滑轮组绕绳方式 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)80%
(2)提起物体重力;A
(3)无关
【知识点】机械效率的计算;滑轮(组)的机械效率;增大或减小机械效率的方法;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】(1)根据机械效率公式,代入实验2的数据(,,,),计算得。
(2)第1、2次实验中,动滑轮重和滑轮组结构不变,仅物重不同,机械效率不同,说明滑轮组的机械效率与提起物体重力有关。选项A“拼车”是通过增加有用功(增大物重类同)提高效率,与实验同理;B是减小额外功(减轻车重),C是减小摩擦(额外功),故选择A。
(3)第2、3次实验中,动滑轮重和物重相同,仅绕绳方式不同,但机械效率均为80%,说明滑轮组的机械效率与绕绳方式无关。
【分析】本题核心是运用控制变量法探究滑轮组机械效率与“物重、绕绳方式”的关系,结合机械效率公式进行计算,需明确实验中变量的控制逻辑,从而分析出影响机械效率的因素。
(1)[1]已知实验2时,钩码总重G为4N,钩码上升高度h为0.1m,测力计拉力F为1.67N,测力计移动距离s为0.3m,则
(2)[1]由第1次和第2次实验数据可知,当动滑轮重为G动与钩码上升高度为h一定时,钩码总重为G从2N变为4N,机械效率从66.7%变为80%,说明当滑轮组一定时,滑轮组的机械效率与提起物体重力有关。
[2]A.鼓励人们“拼车”出行,使汽车尽量装满人员,是在额外功相同时,人越多,有用功越多,机械效率越高,故A符合题意;
B.汽车制造厂用新材料减轻汽车重量,是通过减小额外功来增加机械效率,故B不符合题意;
C.经常给汽车做保养,保持良好的润滑。提高滑轮组机械效率的方法是通过减小摩擦(额外功)来增加机械效率,故C不符合题意;
故选A。
(3)[1]由第2次和第3次实验数据可知,当滑轮与被提升的物体重力一定时,改变滑轮组绕绳方式,滑轮组的机械效率没有改变,说明了当滑轮与被提升的物体重力一定时,滑轮组的机械效率可能与滑轮组绕绳方式无关。
28.(2025九上·北京开学考)用如图所示装置探究“动能大小的影响因素”。
(1)实验中用 来体现小车动能的大小;
(2)让同一小车分别从不同高度由静止滑下,发现木块被撞出的距离不同,说明物体的动能与物体的 有关;
(3)要探究物体动能与质量是否有关,某同学用质量不同的小车从不同高度由静止开始滑下,他是否能达到实验目的?请说明理由。
【答案】(1)木块被推动的距离的大小
(2)速度
(3)不能,没有控制小车到达斜面底端时的速度相同。
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;物理学方法
【解析】【解答】(1)动能大小无法直接测量,实验采用转换法,通过木块被推动的距离大小来体现小车动能的大小(推动距离越远,动能越大)
(2)同一小车质量相同,从不同高度滑下,到达水平面的速度不同,木块被撞出的距离不同,说明物体的动能与速度有关(控制质量,改变速度,运用控制变量法)。
(3)探究动能与质量的关系时,需控制速度相同(让小车从同一高度滑下)。该同学用质量不同的小车从不同高度滑下,没有控制速度这一变量,因此不能达到实验目的。
【分析】本题围绕动能实验的核心方法(转换法、控制变量法)展开,需明确实验中“动能的体现方式”及"变量的控制逻辑”,从而分析动能与速度、质量的关系。
(1)实验中用木块被推动的距离的大小来体现小车动能的大小,这种方法叫做转换法。
(2)让同一小车分别从不同高度由静止滑下,目的是为了改变小车到达斜面底端时的速度不同,从而探究物体的动能大小与速度的关系。
(3)探究物体动能与质量是否有关的实验中,应该让小车从同一高度由静止开始下滑,这样做的目的是控制速度相同。改变小车的质量,得出结论,当速度一定时,小车的质量越大,木块被推动的距离越大,说明小车的动能越大。
29.(2025九上·北京开学考)在探究“物体的重力势能大小与物体质量和被举高高度的关系”实验时,所用器材有:若干个质量不同的重物、装有适量沙子的透明沙箱、小桌,实验装置如图所示。把小桌腿朝下放在透明的沙箱中,让重物从高处落下,撞击小桌,观察桌腿陷入沙子的深度;
(1)实验中探究的是 (选填“重物”、“小桌”或“沙子”)的重力势能;
(2)将质量相同的重物从不同高度A、B、C三处由静止释放,且 这是要探究物体重力势能大小与物体 的关系;实验时,观察到桌腿陷入沙子的深度分别为hA'、hB'、hc',且 ,由此可得出结论 ;
(3)同学们在讨论重力势能与生活、生产的联系时,提出下列几种现象或应用,其中与本实验结论有关的是 。
A.禁止高空抛物 B.大货车限载限速
C.上车请系好安全带 D.机翼上部总是凸起下部平滑
【答案】(1)重物
(2)所处高度;质量相同时,物体所处的高度越高,重力势能越大。
(3)A
【知识点】势能的影响因素;探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】(1)实验中是重物从高处落下撞击小桌,因此探究的是重物的重力势能。
(2)质量相同的重物从不同高度释放,控制了质量,改变了所处高度,探究重力势能与高度的关系。观察到高度越高,桌腿陷入沙子越深,得出结论:质量相同时,物体所处的高度越高,重力势能越大。
(3)选项 A“禁止高空抛物”,是因为物体高度越高重力势能越大,下落时危害越大,与实验结论(高度影响重力势能)直接相关;B涉及质量和动能,C是性,D是流体压强,故选择 A。
【分析】本题通过转换法(桌腿陷入沙子的深度反映重力势能大小)和控制变量法,探究了重力势能与“高度、质量”的关系,并结合生活现象考查结论的应用,需明确实验的变量控制逻辑及物理概念的本质联系。
(1)重力势能是物体由于被举高而具有的能,实验中是重物从高处落下,通过观察桌脚陷入细沙的深度来判断重物的重力势能大小,所以探究的是重物的重力势能。
(2)[1]将质量相同的重物从不同高度释放,控制了质量相同,改变的是高度,所以这是要探究物体重力势能大小与物体所处的高度的关系。
[2]质量相同的重物,从越高的地方释放,桌腿陷入沙子的深度越深,说明重物的重力势能越大。由此可得出结论:质量相同时,物体所处的高度越高,重力势能越大。
(3)A.禁止高空抛物,是因为同一物体高度越高,重力势能越大,下落时造成的危害越大,与实验结论(质量相同时,高度越高,重力势能越大)有关,故A符合题意;
B.大货车限载限速,限载是控制质量,限速是控制速度(与动能有关),和重力势能因高度影响的结论关联不大,故B不符合题意;
C.上车请系好安全带,是为了防止惯性带来的危害,与重力势能无关,故C不符合题意;
D.机翼上部总是凸起下部平滑,是利用流体压强与流速的关系产生升力,与重力势能无关,故D不符合题意。
故选A。
30.(2025九上·北京开学考)雷同学利用一个大小烧杯、记号笔、刻度尺和适量的水测量石块的密度,当小烧杯在水中单独漂浮时液面高度为 h1,石块在小烧杯中与小烧杯一起漂浮时,液面高度为 h2,将石块从小烧杯中取出,直接放入大烧杯的水中沉底,液面高度为h3。已知水的密度为ρ0,则待测石块的密度ρ石= 。(用已知量和测量量表示)
【答案】
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】步骤1:求石块的质量
设大烧杯的底面积为。
小烧杯单独漂浮时,浮力等于小烧杯的重力;
石块与小烧杯一起漂浮时,浮力等于小烧杯和石块的总重力。
因此,石块的重力等于两次漂浮时浮力的变化量,即:
由,可得石块的质量:
步骤2:求石块的体积
将石块放入大烧杯的水中沉底时,石块的体积等于它排开水的体积,即液面变化的体积:
步骤3:求石块的密度石
根据密度公式,代入和的表达式:
【分析】本题通过“漂浮条件求质量” “沉底排开体积求体积”,结合密度公式推导得出结果,核心是利用浮力与重力的关系和排开体积与物体体积的关系,消去大烧杯底面积后得到最终表达式。
31.(2025九上·北京开学考)图甲为一彩球“温度计”,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,随着温度升高,这种液体的密度会减小。液体中有5个挂有温度标牌的彩球,彩球体积(包括标牌)相等,其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时,悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图,编号为4的彩球标牌所标温度值为22℃,请分析说明编号为3的彩球标牌上的温度值比22℃大还是小?
【答案】解:明确浮沉与密度的关系
彩球体积相等(热胀冷缩可忽略),因此每个彩球的重力和体积固定。根据浮沉条件:
悬浮时,;
漂浮时,。
分析液体密度与温度的关系
题目中特殊液体的密度随温度升高而减小。
步对比彩球3和4的密度与温度
编号4的彩球悬浮,说明此时,对应温度为。
编号3的彩球漂浮,说明。结合“液球”,可得。
要使彩球3悬浮,需让液体密度减小到液球。由于液体密度随温度升高而减小,因此需要升高温度才能让液体密度减小到与相等。
综上,编号为3的彩球标牌上的温度值比大。
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】要分析编号为3的彩球温度与22℃的大小关系,需结合物体浮沉条件和液体密度随温度的变化规律展开推理:
彩球体积相等且热胀冷缩可忽略,因此每个彩球的自身密度球固定;特殊液体的密度随温度升高而减小(温度越高,液越小;温度越低,越大)。
编号4的彩球在22℃时悬浮,说明此时液体密度液与该彩球密度相等()。观察彩球位置,编号3在编号4的上方,根据浮沉状态可知。
要使满足当前浮沉状态,对应的液体密度液需大于液(只有液体密度更大,才能支撑密度更小的彩球处于该位置的浮沉状态)。结合液体密度与温度的关系,液体密度大对应温度低,因此可推导编号3的彩球温度与22℃的大小关系。
32.(2025九上·北京开学考)当超音速空气射流在低压下从喷管排放到静止的高压空气中会出现马赫环,指的是导弹或飞机发动机尾部喷射出的火焰呈现出来一环一环的样子,这是由于气体在出口继续膨胀,然后受环境的压缩而产生的激波发光造成的。只要飞机出口气流达到超音速就可以出现,发动机地面试车就可以看到。马赫环可以出现在任何超音速排气中,无论是液体火箭发动机、固体火箭发动机或喷气发动机。
马赫环是怎么形成的?想象用吸管吹肥皂泡:如果吹得太用力,泡泡会抖动甚至破裂。类似地,当火箭发动机喷出超高速气体时:压力不匹配,喷出的气体压力如果和外界空气压力“打架”(比如喷得太猛或太弱),就会产生“压力波”。这些压力波在火焰里来回反弹、互相碰撞,导致气体有的地方被压缩(变热发光,亮环),有的地方膨胀(变冷变暗,暗环)。亮环和暗环交替排列,形成一串马赫环。
如果火箭尾焰的马赫环数量突然变少,可能发动机故障,比如燃料燃烧不充分喷出气流速度不够。工程师数一数马赫环的数量,就能知道火焰喷出的速度是否达标。
(1)马赫环形成的条件需要气流达到 ;
(2)马赫环的亮环处气体被压缩,机械能转化为 ,温度 ;
(3)发动机喷出气流越快,马赫环应该越 。(选填“密集”或“稀疏”)
【答案】(1)超音速
(2)内能;升高
(3)密集
【知识点】做功改变物体内能
【解析】【解答】第(1)问:题干明确指出“只要飞机出口气流达到超音速就可以出现”马赫环,因此形成条件是气流达到超音速。
第(2)问:亮环处气体被压缩,属于机械能对气体做功,机械能转化为内能;内能增加导致温度升高,这是能量转化与温度变化的基本逻辑
第 (3)问:发动机喷出气流越快,压力波碰撞越频繁,马赫环的数量会越多,因此马赫环会更密集
【分析】本题核心是提取题干关键信息,结合“超音速条件“"机械能与内能转化” 等物理概念,分析马赫环的形成条件、能量转化及现象变化规律。
(1)根据材料第一段“只要飞机出口气流达到超音速就可以出现”可知,马赫环形成的条件需要气流达到超音速。
(2)[1][2]亮环是气体被压缩,该过程中,外界对气体做功,机械能转化为气体的内能,气体内能增大,温度升高。
(3)气流速度越快,激波形成频率越高,单位距离内激波数量增加,故马赫环更密集。
33.(2025九上·北京开学考)小吕要自制一个简易杆秤,她用一根木制长筷子作为秤杆,在杠杆重心O点系一根细线作为提纽,将一个20g的小盆挂在秤杆的A 点作为秤盘,AO长度3cm,用细线系一个6g的螺母作为秤砣。秤盘中放入某物体后,调节秤砣位置至B点,杠杆重新平衡,BO长度12cm。求:
(1)杆秤零刻度线与O点距离d;
(2)放入秤盘中物体的质量。
【答案】(1)解:零刻度线是秤盘为空时秤砣的位置。此时,小盆的重力为动力,秤砣的重力为阻力:
小盆质量,动力臂 ;
秤砣质量,阻力臂 。
根据杠杆平衡条件:
代入数值:
解得:
(2)解:放入物体后,小盆与物体的总重力为动力,秤砣的重力为阻力:
总质量 总盆物,动力臂 ;
秤砣质量 砣,阻力臂 。
根据杠杆平衡条件:
代入数值:
化简求解:
【知识点】杠杆的平衡条件
【解析】【分析】第 (1)问:零刻度时,秤盘(20g 小盆)与秤砣(6q 螺母)使杠杆平衡。根据杠杆平衡逻辑,小盆的“质量 x力臂(AO)"等于秤砣的“质量x力臂(d)”,由此可求出零刻度线与 0 点的距离d。
第(2) 问:放入物体后,秤盘总质量(小盆+物体)的“质量x力臂(AO)"与秤砣的“质量x力臂(BO)再次平衡。通过这一平衡关系,可推导出物体的质量。
总结:本题核心是运用杠杆平衡时“质量与力臂乘积相等”的逻辑,分别分析空秤和放物体的平衡状态,进而求解零刻度距离和物体质量。
(1)当秤盘中无其他物体时,杠杆平衡。设零刻度线与O点距离为 d,根据杠杆平衡条件,则有20 g ×10N/kg× 3 cm = 6 g ×10N/kg× d
解得d = 10 cm。
(2)放入质量为m的物体后,秤盘总质量为20g + m,秤砣距O点 12 cm;由杠杆平衡条件可得(20 g + m )×10N/kg× 3 cm = 6 g×10N/kg × 12 cm
解得物体质量m = 4 g。
34.(2025九上·北京开学考)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。某学习小组制作了一个漏刻,装置如图1,播水壶不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间。测得圆筒形受水壶底面积600cm2,浮箭总重6N,长方体浮块的底面积300cm2、高3cm,一刻钟(15min)滴水的质量为1200g。受水壶内无水时,指针对应标尺的位置标记为“←开始滴水”。求:
(1)滴水至当浮箭刚浮起时,浮箭所受浮力;
(2)浮箭刚浮起时受水壶内的水面高度;
(3)图2的标尺上每一格表示1cm,请通过计算说明“3刻钟”对应的位置,并在标尺上对应位置标出“←3刻钟”。
【答案】(1)解:浮箭刚浮起时处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力等于重力,即 浮浮箭。
(2)解:根据阿基米德原理 浮水排,可得排开水的体积:
浮块底面积 浮块,因此水面高度:
(3)解:一刻钟(15min)滴水的质量为1200g,3刻钟滴水的质量根据密度公式得,其体积为
此时受水壶内的水面高度为
此时浮箭处于漂浮状态,浮箭排开水的体积为600cm3,浮箭进入水中的深度为
则“←3刻钟”在标尺上对应位置为
此时指针的位置如下图所示:
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】这道题围绕“漏刻”滴水计时工具,结合浮力平衡、阿基米德原理、液体体积与液面高度的关系展开,需分三步整体剖析:
(1)浮箭刚浮起时处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力等于重力,浮箭总重 6N,因此浮力为 6N。
(2)浮箭刚浮起时,浮力由排开水的重力提供(阿基米德原理)。先通过浮力公式F浮= p水gV排求出排开水的体积V排,再结合浮块底面积,计算水面高度h=,最终得水面高度为 2cm。
(3)先计算一刻钟(15min)滴水的体积,结合受水壶底面积求出水面上升高度;再推导“3 刻钟”(45min)的水面总上升高度,该高度即为浮箭(标尺)上升的刻度,从而确定“3 刻钟”在标尺上的位置。
总结:本题核心是利用漂浮条件、阿基米德原理分析浮節的浮力与排开体积的关系,再结合液体体积与液面高度的换算,将滴水时间转化为标尺刻度,体现了物理原理在古代计时工具中的应用逻辑。
(1)滴水后,当浮箭刚浮起时,受到的浮力与重力相等,即
(2)根据得,浮箭刚浮起时,排开水的体积
此时受水壶内的水面高度为
(3)一刻钟(15min)滴水的质量为1200g,3刻钟滴水的质量
根据密度公式得,其体积为
此时受水壶内的水面高度为
此时浮箭处于漂浮状态,浮箭排开水的体积为600cm3,浮箭进入水中的深度为
则“←3刻钟”在标尺上对应位置为
此时指针的位置如下图所示:
35.(2025九上·北京开学考)如图所示,小江同学将自己的水杯和英语词典叠放在书桌上,下列说法正确的是( )
A.水杯对词典的压力就是水杯的重力
B.水杯受到的支持力和水杯对词典的压力是一对平衡力
C.词典受到的重力和桌面对词典的支持力是一对平衡力
D.桌面对词典的支持力和词典对桌面的压力是一对相互作用力
【答案】D
【知识点】力的概念及单位;力作用的相互性;二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】选项 A:水杯对词典的压力,受力物体是词典;水杯的重力,受力物体是水杯。二者性质、受力物体均不同因此“压力不是重力”,A 错误。
选项 B:水杯受到的支持力(受力物体是水杯)和水杯对词典的压力(受力物体是词典),作用在不同物体上,不满足平衡力“作用在同一物体”的条件,B 错误。
选项C:桌面对词典的支持力大小等于“词典重力+水杯压力”,因此词典的重力与桌面对它的支持力大小不相等,不是平衡力,C错误。
选项 D:桌面对词典的支持力和词典对桌面的压力,满足“大小相等、方向相反、作用在两个物体上、作用在同一直线”的相互作用力条件,D正确。
故选D。
【分析】本题核心是区分“平衡力”(作用在同一物体)和“相互作用力”(作用在两个物体),同时明确“压力与重力的本质区别”,通过分析每个力的受力物体、施力物体及大小关系即可得出结论。
36.(2025九上·北京开学考)如图所示,A、B、C是三个体积相同的实心小球,放入水中后,A小球漂浮、B小球悬浮、C小球沉底。三个小球下列关系判断中,正确的是( )
A.三个小球所受浮力方向不同
B.三个小球重力关系为
C.三个小球所受的浮力关系为
D.三个小球密度关系为
【答案】C
【知识点】浮力及其产生原因;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】浮力方向:浮力方向始终竖直向上,三个小球的浮力方向相同,故选项A错误。
浮力大小(阿基米德原理):根据浮水排,三个小球体积相同。A漂浮,排球;B悬浮、C沉底,排排球。因此浮浮浮,选项C正确。
重力关系(浮沉条件):A漂浮,浮;B悬浮,浮;C沉底,浮。结合浮力大小关系,得,选项B错误。
密度关系(浮沉条件与密度的联系):漂浮时物水,悬浮时物水,沉底时物水。因此,选项D错误。
故选C。
【分析】本题核心是通过阿基米德原理比较排开体积进而得浮力大小,再结合浮沉条件分析重力、密度与浮沉的关系,最终判断选项C正确。
37.(2025九上·北京开学考)如图所示为一杯封口的豆浆正放与倒置的情况。容器正放时,液面以下1cm的A点,底面以上1cm的B点;容器倒置后,液面以下1cm的C点,底面以上1cm的D点。比较豆浆对A、B、C、D四个点产生的压强pA、pB、pC、pD的关系,正确的是( )
A.pA
【答案】D
【知识点】液体压强计算公式的应用
【解析】【解答】液体压强由密度ρ和深度h共同决定,豆浆密度不变,因此只需比较各点的深度h。对于B、D 点:容器正放时,B点是“底面以上 1cm",其深度为“液面到 B点的距离”:容器倒置时,D 点是“底面以上 1cm”其深度为“液面到 D 点的距离”。
由于容器“上宽下窄”,正放时液面高度更高(豆浆体积不变,底面积小则高度大),因此B点的深度(液面到B 点的距离)大于D点的深度(液面到 D点的距离)
根据,深度越大,压强越大,故。
【分析】本题核心是利用液体压强公式,结合容器形状对液面高度的影响,比较 B、D点的深度,从而判断压强大最终得出选项D正确
38.(2025九上·北京开学考)弹簧测力计下挂着物体A 上升,如图所示,A的重力为G,A对弹簧测力计的拉力为F1,弹簧测力计对A 的拉力为F2,下列说法中正确的是( )
A.若物体A匀速上升,则F1与F2二力平衡
B.若物体A匀速上升,F1与F2大小相等,方向相反,作用在同一直线上,因此合力为0
C.若物体A不是平衡状态,F1大于 F2
D.若物体A不是平衡状态,F1等于F2
【答案】D
【知识点】力作用的相互性;二力平衡的条件及其应用;平衡力的辨别;平衡状态的判断;力的合成与应用
【解析】【解答】选项 A:二力平衡要求“作用在同一物体上”,而E 作用于弹簧测力计,F,作用于 A,不满足“同一物体”条件,故 A错误。
选项 B:合力是针对“同一物体”的力的合成,马和马作用在不同物体上,无法谈"合力”,故 B错误。
选项C、D:相互作用力的大小与物体运动状态无关,无论A是否处于平衡状态,马和始终相等,故C错误,D 正确。
故选D 。
【分析】本题的核心考査目标是区分“相互作用力”与“二力平衡”“合力”等易混淆力学概念,解题的关键逻辑的是抓住"相互作用力作用在两个物体上”"二力平衡作用在同一物体上”的本质差异,同时明确“相互作用力的大小具有独立性,与物体运动状态无关”。题目通过设置与运动状态、力的合成相关的干扰选项,检验对力学基本规律的深层理解,重点考查对概念本质属性的辨析能力,是初中力学中“概念辨析类”题型的典型代表。
39.(2025九上·北京开学考)如图所示,实心均匀正方体甲、乙对水平地面的压力相等。现沿竖直方向切去相同厚度d,并将切去部分放在对方剩余部分的上方,则它们此时对地面的压力F甲、F乙,压强p甲、p乙的大小关系为( )
A.F甲