湖南省长沙市中雅培萃中学2020-2021学年九年级上学期物理入学考试试卷
1.(2020九上·长沙开学考)下列选项中,所受重力大约是2N的物体是( )
A.单个新冠病毒(COYID﹣19) B.一部智能手机
C.一名中学生 D.一只口罩
2.(2020九上·长沙开学考)如图所示是医疗机器人抱着病人在水平地面上匀速前行的情景。下列说法正确的是( )
A.病人的重力就是病人对机器人的压力
B.机器人的重力和地面对机器人的支持力是一对平衡力
C.机器人对地面的压力与地面对机器人的支持力是一对相互作用力
D.机器人对病人支持力和病人的重力是一对相互作用力
3.(2020九上·长沙开学考)如图所示,甲、乙两位同学坐在向左匀速行驶的列车上,在他们之间的匀速行驶的水平桌面上有一个静止的鸡蛋.如果列车突然刹车,则桌上的鸡蛋( )
A.向甲滚动 B.向乙滚动 C.静止不动 D.在原地转动
4.(2020九上·长沙开学考)2020 年 5 月 5 日,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。图是火箭发射升空时的情景,以下说法正确的是( )
A.火箭上升过程中动能不变,重力势能增大
B.火箭升空中机械能守恒
C.火箭升空过程中动能增大,机械能增大
D.火箭升空时受到惯性力的作用
5.(2020九上·长沙开学考)如图所示的四个场景中,下列说法正确的是( )
A. 托里拆利实验。将玻璃管倾斜时,管内外水银面高度差会变大
B. 吸盘能够紧紧吸在墙上是由于吸盘有粘性
C. 将玻璃杯中装满水,用硬纸片盖住,倒置杯子,纸片不掉;杯子倾斜,纸片不会掉落
D. 将装满水的试管用薄片盖住管口,倒置在水中,拿掉薄片,管中的水会从管口流出
6.(2020九上·长沙开学考)近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检査拆除力度 遮阳伞虽能遮挡阳光,但存在安全隐患,当电动车快速行驶时,如图所示,下列说法正确的是( )
A.遮阳伞上边空气流速小,压强小,伞面被向下压
B.遮阳伞下边空气流速大,压强小,伞面被向上吸
C.遮阳伞上边空气流速大,压强大,伞面被向下压
D.遮阳伞下边空气流速小,压强大,伞面被向上吸
7.(2020九上·长沙开学考)将同一压强计的金属盒先后放入甲、乙两种液体中,现象如图所示.这两种液体的密度大小关系是( )
A.甲液体的密度一定等于乙液体的密度
B.甲液体的密度一定大于乙液体的密度
C.甲液体的密度一定小于乙液体的密度
D.无法判断
8.(2020九上·长沙开学考)小明将两个完全相同的物体A、B,分别放在甲、乙两种液体中,A、B处于如图所示的漂浮状态,且此时液面处于同一水平高度。由此可判断( )
A.甲液体密度小于乙液体密度
B.物体A、B下表面所受液体压强相等
C.甲液体对容器底部的压强小于乙液体对容器底部的压强
D.A物体受到的浮力小于B物体受到的浮力
9.(2020九上·长沙开学考)甲、乙两台机器,功率之比为2∶3,工作时间之比为1∶3,则它们所做功之比为( )
A.2∶9 B.2∶1 C.3∶2 D.3∶1
10.(2020九上·长沙开学考)老师常用小磁块将纸片固定在白板上,如图,一块磁块和纸片质量分别为 M 和 m,则下列说法正确的是( )
A.纸片受到磁块对它向上的摩擦
B.磁块对纸片的摩擦力大小为(M+m)g
C.纸片受到白板对它向下的摩擦
D.白板对纸片的摩擦力大小为(M+m)g
11.(2020九上·长沙开学考)如图所示,一个重为600N的物体,通过滑轮组在25N拉力作用下匀速直线运动了2m。已知物体受到的滑动摩擦力为60N,以下说法正确的是( )
A.绳子自由端移动了4m B.拉力做了100J的功
C.滑轮组的额外功为120J D.该滑轮组的机械效率为80%
12.(2020九上·长沙开学考)如图所示,某工程队在一次施工作业中,以恒定速度沿竖直方向将质量为5×103kg的圆柱形实心工件从深水中吊起至距水面某一高度.不计水的阻力,根据绳子作用在工件上端的拉力F的功率P随工件上升高度h变化的图象.则下列说法错误的是( )
A.工件上升的速度大小为0.4m/s
B.当工件露出水面一半时所受的浮力大小为5000N
C.工件的体积为1m3
D.工件的横截面积为1.25m2
13.(2020九上·长沙开学考)如图,在跳水比赛中,运动员对跳板施力的同时,跳板也对运动员施了力,但这两个力的作用效果不同,前者改变了跳板的 ;后者改变运动员的 。
14.(2020九上·长沙开学考)2020 年 5 月 16 日 11 时 53 分,“玉兔二号”月球车结束了寒冷且漫长的月夜休眠,受光照自主唤醒,迎来了第 18 月昼工作期。如图所示,月球车有六个宽大的车轮,这是为了 压强;车轮表面有凹凸不平的纹路,这是为了 摩擦。
15.(2020九上·长沙开学考)如图所示,烧杯内盛有某种液体,把一体积为1× 10-4m3的铝块用细线系在弹簧测力计下浸没在液体中,静止时弹簧测力计的示数为1.5N,已知铝的密度为2.7×103kg/m3。则铝块在液体中受到的浮力等于 N,液体的密度为 kg/m3。
16.(2020九上·长沙开学考)大山同学在体育考试中用 60N 的力投出的实心球在空中画了一条优美的弧线,实心球落下是因为受到 作用。若实心球重为
20N,大山投出了 6m 的距离,球最高点距地面
3m。则实心球从最高点到落地过程中,它所受的力做的功为 J(不计空气阻力)。
17.(2020九上·长沙开学考)如图所示,是小李刚泡好的一壶茶;浮在水面上的茶叶受到的浮力 它受到的重力;过一段时间后,茶叶逐渐下沉,茶叶密度 水的密度(均选填“大于”“小于”或“等于”)
18.(2020九上·长沙开学考)如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上。已知甲乙对地面的压强相等,已知两正方体边长的关系为:h甲=1.5h乙,若将甲叠加到乙上,乙对地面的压强与原来乙对地面的压强之比为 。若沿水平方向分别截去相同高度的部分,则剩余部分对水平地面的压强关系是 p甲 p乙(选填“>”“<”或“=”)。
19.(2020九上·长沙开学考)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验时,同学们利用小桌海绵、砝码等器材做了如图所示的实验。
(1)同学们是根据 来比较压力的作用效果的。
(2)通过比较乙丙两图的实验,得到的结论:压力一定时, ,压力的作用效果越明显。本实验主要采用的研究方法是 。
(3)小明将图乙中的小桌和砝码放到一块木板上,如图丁所示,图乙中海绵受到的压强 p乙和图丁中木板受到的压强
p丁的大小关系为 p乙 p丁(选填“>”、“<”或“=”)。
20.(2020九上·长沙开学考)测量如图所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表。
实验次数 钩码重力 G/N 钩码上升高度h/cm 拉力 F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η
1 1.0 5 15 55.6%
2 1.5 5 0.8 15
3 2.0 5 1.0 15 66.7%
4 2.0 10 1.0 30 66.7%
(1)第 1 次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为 N。
(2)第 2 次实验时滑轮组的机械效率是 。
(3)分析 1、2、3 次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物受到的重力越 (选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析 3、4 次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 (选填“有 关“或“无关”)。
21.(2020九上·长沙开学考)在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,班里的“物理小博士”为同学们做了如图 1 所示的一组实验。
(1)已知该液体是水,如图 1B 中物体受到的浮力是 N。图 1 中物体的密度为 kg/m3(ρ水=1×103kg/m3、g=10N/kg)。
(2)小博士从 BC 图得到结论:浮力的大小跟物体浸入液体的体积有关,从 图(填字母)得到结论:浮力的大小跟物体浸入液体的深度无关。
(3)小明认为根据 BC 两幅图,物体在浸没前,浮力的大小既跟物体浸入液体的体积有关,又跟深度有关。为了回答小明的问题,小博士又做了下列实验:他把物体换用一个如图 2 所示带刻度线(横向和纵向各有一条中位线)的长方体金属块,重新做浸没前的实验。发现两次测量弹簧测力计的示数相等,证明浮力的大小与 无关。
22.(2020九上·长沙开学考)一辆装满货物的汽车总质量为5×103kg,发动机的功率为 7×104W,该汽车在平直公路上匀速行驶了10min,已知汽车所受阻力是车总重的0.1倍。求:(g取10N/kg)
(1)汽车的总重力;
(2)汽车的牵引力;
(3)这段时间内汽车的牵引力做了多少功?
23.(2020九上·长沙开学考)如图是某科技小组从水池中匀速提起物体的装置示意图,每个滑轮重力为100N,绳子所能承受的最大拉力为140N。均匀实心正方体物块的密度为2.5×103kg/m3,边长为20cm。已知水池底面积为600cm2,当该物体完全浸没时,水池的高度为30cm。(ρ水=1×103kg/m3、g=10N/kg。绳重和摩擦、水对物块的阻力均忽略不计)问:
(1)物体完全浸没时所受浮力的大小。
(2)物体未露出水面时,人的拉力F。
(3)绳刚好被拉断时,水池底部受到的液体压强。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】重力及其大小的计算
【解析】【解答】A.单个新冠病毒的质量非常小,其重力远小于2N,A不符合题意;
B.一部智能手机的重力大约在1N~3N,B符合题意;
C.一名中学生的重力大约是500N,C不符合题意;
D.一只口罩的重力大约为0.05N,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】该题目考查的是物体重力的估计,可以先估计物体的质量,再利用重力公式求解物体的重力。
2.【答案】C
【知识点】平衡力的辨别
【解析】【解答】A.病人的重力施力物体是地球,病人对机器人的压力施力物体是人,二者不相同,A不符合题意;
B.机器人的重力和地面对机器人的支持力大小不相等,不是一对平衡力,B不符合题意;
C.机器人对地面的压力与地面对机器人的支持力分别作用在两个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对相互作用力,C符合题意;
D.机器人对病人支持力和病人的重力作用在同一个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对平衡力,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】平衡力和相互作用力的区别在于是否作用在同一物体上,两个等大反向的力作用在同一物体上,即位平衡力,作用在不同物体上即为相互作用力。
3.【答案】A
【知识点】惯性及其现象
【解析】【解答】:鸡蛋原来随列车一起向左匀速运动,当列车突然刹车随,鸡蛋由于惯性,要保持原来的运动状态不变,继续向左运动,即向甲滚动,故A正确,BCD错误。
故选A。
【分析】惯性是保持原来运动状态不变的性质;明白鸡蛋原来随列车一起向左匀速运动,是解题的关键。
4.【答案】C
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】ABC.火箭上升过程中,质量不变,速度增加,动能增大;高度升高,重力势能增大,机械能增大,不守恒,AB不符合题意,C符合题意;
D.火箭升空时需要的动力由液体氢燃烧是释放的内能提供,且惯性是物体的一种属性,不是一种力,不能说是惯性力作用,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】运动的物体具有动能,物体的质量越大、速度越大,物体的动能就越大;物体如果受到除重力里外其他的力,那么物体的机械能发生改变,除重力以外的力对物体做正功,物体的机械能增加。
5.【答案】C
【知识点】大气压强的存在
【解析】【解答】A.在托里拆利实验的玻璃管倾斜放置时,玻璃管内的水银柱高度不变,长度会变长,A不符合题意;
B.吸盘能够紧紧吸在墙上是由于吸盘内气压小于外界大气压,在大气压的作用下被紧紧压在墙壁上,B不符合题意;
C.杯中装满水后倒置或倾斜,纸片都不会掉下来,是因为被大气压给“支持”住了,即大气压向各个方向都有压强,C符合题意;
D.一标准大气压大约是1.0×105Pa,它相当于约10m高的水产生的压强,水槽液面上受到大气压的作用,试管内只有水产生的压强,大气压远大于瓶中的水产生的压强,所以水被大气压托着,不会流出,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】托里拆利测量大气压的实验,试管上空是真空,那么外界的大气压就等于液体产生的压强,管子倾斜液面高度不变,吸盘在大气压的作用下被压在墙面上。
6.【答案】D
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【解答】伞的形状是上方凸起的,当气流经过时,上方的流速大,压强小,下方的流速小,压强大,伞下方的气压大于伞上方的气压,这样就会产生一个向上的升力,使伞容易被风吸起来,使电动车不能平稳行驶。
故答案为:D。
【分析】该题目考查的是流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
7.【答案】B
【知识点】液体压强计算公式的应用
【解析】【解答】由图获悉,两U形管中页面高度差相同,可知金属盒处于不同液体的不同深度时,压强相等.根据 得 ,乙中深度深其液体密度小.
故答案为:B.
【分析】根据液体压强与液体密度和深度的关系,运用 进行分析推断.
8.【答案】B
【知识点】液体压强的特点;浮力大小的计算
【解析】【解答】AD.两个完全相同的物体A、B,则两物体的重力相同,A、B分别放入两杯中,两物体漂浮,受到的浮力F=G,故两物体受到的浮力相同,即F浮A=F浮B,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,因B排开液体的体积大,故为ρ甲>ρ乙,A、D不符合题意;
B.因为两个完全相同的物体A、B,则两物体的重力相同,所受的浮力相等,所以上下表面所受的压力差相等,上表面所受液体压力都为0,因此物体A、B下表面所受液体压强相等,B符合题意;
C.静止时甲、乙液面刚好相平,即容器底部的深度相同,图中甲乙两种液体的密度ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh可知,两烧杯底部所受液体的压强分别为p甲>p乙,C不符合题意。
故答案为:B。
【分析】液体压强和液体密度、深度有关,漂浮的物体受到的浮力和重力相等,浮力和液体密度有关,和排开液体的体积有关。
9.【答案】A
【知识点】功的计算及应用
【解析】【解答】根据公式P= 得
故答案为:A。
【分析】结合机器的功率和工作时间,利用公式W=Pt求解外力做功。
10.【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;摩擦力的大小;摩擦力的方向
【解析】【解答】A.磁块相对于纸片有向下滑的趋势,则纸片对磁块的摩擦力向上,根据力的相互性,纸片受到磁块对它向下的摩擦力,A不符合题意;
B.磁块受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,磁块对纸片的摩擦力大小为Mg,B不符合题意;
CD.纸片相对于白板有向下滑的趋势,纸片受到白板对它向上的摩擦力、磁块对它向下的摩擦力、向下的重力,即白板对纸片的摩擦力大小为(M+m)g,C不符合题意、D符合题意。
故答案为:D。
【分析】物体处于平衡状态,合外力为零,相互平衡的两个力,要大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上。
11.【答案】D
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮(组)的机械效率;有用功和额外功
【解析】【解答】A.由图可知,滑轮组上绳子承担对物体拉力的绳子段数为3,则绳子自由端移动距离
A不符合题意;
B.拉力做的功为总功
B不符合题意;
C.物体克服摩擦做的功为有用功
则滑轮组的额外功
C不符合题意;
D.滑轮组的机械效率
D符合题意。
故答案为:D。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系,用滑轮组移动物体,拉力作的功为总功,克服摩擦力做的功为有用功,两者相除即为机械效率。
12.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.由图象知,工件离开水面后拉力的功率为:P1=20kW=20000W,此时拉力等于重力,根据F1=G=mg=5000kg×10N/kg=50000N;根据 得,工件匀速上升的速度: ,A正确,不符合题意;
B.根据图像,工件全部浸在水中时,拉力的功率为;P2=16kW=16000W;则此时拉力大小为: ;
则浸没时受到浮力为:F浮=G-F2=50000N-40000N=10000N;
浮力与排开水的体积成正比,所以当工件露出水面一半时所受的浮力大小为 ,B正确,不符合题意;
C.根据 得,工件的体积为 ,C正确,不符合题意;
D.由图象可知工件高为:h=12m-10m=2m;所以工件的横街面积是 ,D错误,符合题意.
故答案为:D
【分析】物体做匀速运动,拉力等于物体的重力,结合功率和拉力大小利用公式P=Fv求解速度;结合物体的重力和拉力大小求解浮力;结合物体受到的浮力和排开液体的体积。
13.【答案】形状;运动状态
【知识点】力的作用效果
【解析】【解答】运动员对跳板施力的时候,跳板会变弯,所以是形状发生了变化;跳板对运动员施力时,将运动员弹起,使运动员的运动状态发生变化。
【分析】力的作用效果有两个,改变物体的形状,改变物体的运动状态。
14.【答案】减小;增大
【知识点】增大或减小摩擦的方法;减小压强的方法及其应用
【解析】【解答】月球车有六个宽大的车轮,这是在压力相同时通过增大受力面积,以减小压强。车轮表面有凹凸不平的纹路,这是在压力不变时,通过增加接触面的粗糙度以增大摩擦。
【分析】通过压强公式p=F/S可以看出,减小压强可以通过减小压力和增加受力面积实现;减小摩擦力可以通过减小接触面粗糙程度、减小压力和变滑动摩擦为滚动摩擦的方式来减小。
15.【答案】1.2;1.2×103
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】铝块所受的重力是G=mg=ρVg=2.7×103kg/m3×1×10-4m3 ×10N/kg=2.7N
则铝块在液体中受到的浮力为F浮=G-F示=2.7N-1.5N=1.2N根据 ,液体的密度为 =1.2×103 kg/m3
【分析】求解浮力的大小,可以利用称重法求解;结合物体受到的浮力和排开液体的体积,利用阿基米德原理的变形公式求解液体的密度。
16.【答案】重力;60
【知识点】重力及其大小的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】实心球落下是因为受到重力作用,方向竖直向下,重力改变其运动状态。实心球从最高点到落地过程中受到重力作用,在重力方向上移动了3m,则做功为
【分析】重力是由于地球对物体的吸引而产生的力,方向竖直向下;求解外力做功,利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可,即W=Fs。
17.【答案】等于;大于
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】茶叶漂浮在水面受到的浮力等于茶叶的重力。过一段时间后,由于此时茶叶受到的浮力小于茶叶重力,会逐渐下沉,下沉过程中排开水的体积不变,根据 可知,茶叶密度大于水的密度。
【分析】当物体受到的浮力大于重力时,物体上浮直至漂浮;当物体受到的浮力小于重力时,物体会下沉直至沉底。
18.【答案】13:4;>
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【解答】乙的体积
则甲的体积
甲乙对地面的压强相等,且h甲=1.5h乙
根据p=ρgh可知ρ乙=1.5ρ甲
乙对地面的压强
将甲叠加到乙上,乙对地面的压强
乙对地面的压强与原来乙对地面的压强之比 由[1]知乙的密度大于甲的密度,且甲乙对地面的压强相等,现沿水平方向分别截去相同高度的部分,根据p=ρgh可知乙截去部分的压强要比甲大,故甲剩余部分对水平地面的压强比乙剩余部分对水平地面的压强大,即p甲>p乙
【分析】处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积。
19.【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)受力面积越小;控制变量法
(3)=
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)同学们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的,凹陷程度越大则压力的作用效果越明显。(2)通过比较乙丙两图的实验,得到的结论:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。本实验主要采用的研究方法是控制变量法,控制压力或接触面积来研究。(3)由压强公式 可知,图乙、丙中压力相同,接触面积相同,则海绵受到的压强和木板受到的压强的大小关系为p乙=p丁。
【分析】(1)探究影响压力作用效果的因素时,用到了转化法,物体形变量越大,压力作用效果越明显,压强越大;
(2)压强与受力面积和压力大小有关系,压力越大,受力面积越小,力的作用效果越明显,压强越大;
(3)压强与压力大小和受力面积大小有关,两者相同,压力的作用效果也想同。
20.【答案】(1)0.6
(2)62.5%
(3)大;无关
【知识点】滑轮(组)机械效率的测量实验
【解析】【解答】(1)第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,测力计的分度值为0.1N,则示数为0.6N。(2)第2次实验时滑轮组的机械效率为 (3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物受到的重力越大,则滑轮组的机械效率越高。分析3、4次实验的数据可知,钩码上升高度不同但机械效率相同,即滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
【分析】(1)观察弹簧测力计的量程和分度值,根据指针的位置读数即可;
(2)用滑轮组提升物体,拉力作的功为总功,克服重力做的功为有用功,两者相除即为机械效率;
(3)结合公式求解机械效率的表达式,通过分析表达式分析影响滑轮组机械效率的因素。
21.【答案】(1)0.5;
(2)DE
(3)物体浸入液体的深度
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)根据称重法可知,如图1B中物体受到的浮力为 如图1D中物体受到的浮力为
物体体积为
则图1中物体的密度为 (2)从DE图可知,物体浸没在液体中,深度不同但所受浮力相同,故可得到结论:浮力的大小跟物体浸入液体的深度无关。(3)由图可知物体浸入的深度不同,但浮力相同,则证明浮力的大小与物体浸入液体的深度无关。
【分析】(1)求解浮力的大小,可以利用称重法求解,结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解物体排开水的体积,结合密度公式求解物体的密度;
(2)探究深度对浮力的影响,需要改变分度不同,保持提她条件不同;
(3)液体密度越大,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大,与深度无关。
22.【答案】(1)解:装满货物的汽车总重力为
答:汽车的总重力是5×104N;
(2)解:由于汽车做匀速直线运动,即处于平衡状态,所以,由二力平衡条件知道,汽车的牵引力F=f=0.1G=0.1×5×104 N=5000 N
答:汽车的牵引力是5000 N;
(3)解:由 知道牵引力所做的功是W=Pt=7×104 W×10×60s=4.2×107 J
答:这段时间内汽车的牵引力做了4.2×107 J功。
【知识点】重力及其大小的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的力,方向竖直向下,重力大小与质量的关系为G=mg;
(2)结合阻力与重力的关系求解牵引力,汽车平衡,牵引力等于阻力;
(3)结合汽车的功率利用公式W=Pt求解牵引力做功即可。
23.【答案】(1)解:物体完全浸没时所受浮力的大小为
答:物体完全浸没时所受浮力的大小为80N
(2)解:物体的重力为
滑轮组中n=2,物体未露出水面时,对物体受力分析可知
滑轮组中
则人的拉力F为
答:物体未露出水面时,人的拉力F为110N
(3)解:绳刚好被拉断时,物体上端绳的拉力为
此时物体受到的浮力为
则物体排开水的体积为
则水面下降的高度为
此时水池底部受到的液体压强为
答:绳刚好被拉断时,水池底部受到的液体压强为
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算;滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】(1)结合物体排开液体的体积,利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求解物体受到的浮力即可;
(2)分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系;
(3)求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度。
1 / 1湖南省长沙市中雅培萃中学2020-2021学年九年级上学期物理入学考试试卷
1.(2020九上·长沙开学考)下列选项中,所受重力大约是2N的物体是( )
A.单个新冠病毒(COYID﹣19) B.一部智能手机
C.一名中学生 D.一只口罩
【答案】B
【知识点】重力及其大小的计算
【解析】【解答】A.单个新冠病毒的质量非常小,其重力远小于2N,A不符合题意;
B.一部智能手机的重力大约在1N~3N,B符合题意;
C.一名中学生的重力大约是500N,C不符合题意;
D.一只口罩的重力大约为0.05N,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】该题目考查的是物体重力的估计,可以先估计物体的质量,再利用重力公式求解物体的重力。
2.(2020九上·长沙开学考)如图所示是医疗机器人抱着病人在水平地面上匀速前行的情景。下列说法正确的是( )
A.病人的重力就是病人对机器人的压力
B.机器人的重力和地面对机器人的支持力是一对平衡力
C.机器人对地面的压力与地面对机器人的支持力是一对相互作用力
D.机器人对病人支持力和病人的重力是一对相互作用力
【答案】C
【知识点】平衡力的辨别
【解析】【解答】A.病人的重力施力物体是地球,病人对机器人的压力施力物体是人,二者不相同,A不符合题意;
B.机器人的重力和地面对机器人的支持力大小不相等,不是一对平衡力,B不符合题意;
C.机器人对地面的压力与地面对机器人的支持力分别作用在两个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对相互作用力,C符合题意;
D.机器人对病人支持力和病人的重力作用在同一个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,是一对平衡力,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】平衡力和相互作用力的区别在于是否作用在同一物体上,两个等大反向的力作用在同一物体上,即位平衡力,作用在不同物体上即为相互作用力。
3.(2020九上·长沙开学考)如图所示,甲、乙两位同学坐在向左匀速行驶的列车上,在他们之间的匀速行驶的水平桌面上有一个静止的鸡蛋.如果列车突然刹车,则桌上的鸡蛋( )
A.向甲滚动 B.向乙滚动 C.静止不动 D.在原地转动
【答案】A
【知识点】惯性及其现象
【解析】【解答】:鸡蛋原来随列车一起向左匀速运动,当列车突然刹车随,鸡蛋由于惯性,要保持原来的运动状态不变,继续向左运动,即向甲滚动,故A正确,BCD错误。
故选A。
【分析】惯性是保持原来运动状态不变的性质;明白鸡蛋原来随列车一起向左匀速运动,是解题的关键。
4.(2020九上·长沙开学考)2020 年 5 月 5 日,为我国载人空间站工程研制的长征五号B运载火箭在海南文昌首飞成功,正式拉开我国载人航天工程“第三步”任务的序幕。图是火箭发射升空时的情景,以下说法正确的是( )
A.火箭上升过程中动能不变,重力势能增大
B.火箭升空中机械能守恒
C.火箭升空过程中动能增大,机械能增大
D.火箭升空时受到惯性力的作用
【答案】C
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】ABC.火箭上升过程中,质量不变,速度增加,动能增大;高度升高,重力势能增大,机械能增大,不守恒,AB不符合题意,C符合题意;
D.火箭升空时需要的动力由液体氢燃烧是释放的内能提供,且惯性是物体的一种属性,不是一种力,不能说是惯性力作用,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】运动的物体具有动能,物体的质量越大、速度越大,物体的动能就越大;物体如果受到除重力里外其他的力,那么物体的机械能发生改变,除重力以外的力对物体做正功,物体的机械能增加。
5.(2020九上·长沙开学考)如图所示的四个场景中,下列说法正确的是( )
A. 托里拆利实验。将玻璃管倾斜时,管内外水银面高度差会变大
B. 吸盘能够紧紧吸在墙上是由于吸盘有粘性
C. 将玻璃杯中装满水,用硬纸片盖住,倒置杯子,纸片不掉;杯子倾斜,纸片不会掉落
D. 将装满水的试管用薄片盖住管口,倒置在水中,拿掉薄片,管中的水会从管口流出
【答案】C
【知识点】大气压强的存在
【解析】【解答】A.在托里拆利实验的玻璃管倾斜放置时,玻璃管内的水银柱高度不变,长度会变长,A不符合题意;
B.吸盘能够紧紧吸在墙上是由于吸盘内气压小于外界大气压,在大气压的作用下被紧紧压在墙壁上,B不符合题意;
C.杯中装满水后倒置或倾斜,纸片都不会掉下来,是因为被大气压给“支持”住了,即大气压向各个方向都有压强,C符合题意;
D.一标准大气压大约是1.0×105Pa,它相当于约10m高的水产生的压强,水槽液面上受到大气压的作用,试管内只有水产生的压强,大气压远大于瓶中的水产生的压强,所以水被大气压托着,不会流出,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】托里拆利测量大气压的实验,试管上空是真空,那么外界的大气压就等于液体产生的压强,管子倾斜液面高度不变,吸盘在大气压的作用下被压在墙面上。
6.(2020九上·长沙开学考)近期交警部门加大对电动车安装遮阳伞的检査拆除力度 遮阳伞虽能遮挡阳光,但存在安全隐患,当电动车快速行驶时,如图所示,下列说法正确的是( )
A.遮阳伞上边空气流速小,压强小,伞面被向下压
B.遮阳伞下边空气流速大,压强小,伞面被向上吸
C.遮阳伞上边空气流速大,压强大,伞面被向下压
D.遮阳伞下边空气流速小,压强大,伞面被向上吸
【答案】D
【知识点】流体压强与流速的关系
【解析】【解答】伞的形状是上方凸起的,当气流经过时,上方的流速大,压强小,下方的流速小,压强大,伞下方的气压大于伞上方的气压,这样就会产生一个向上的升力,使伞容易被风吸起来,使电动车不能平稳行驶。
故答案为:D。
【分析】该题目考查的是流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
7.(2020九上·长沙开学考)将同一压强计的金属盒先后放入甲、乙两种液体中,现象如图所示.这两种液体的密度大小关系是( )
A.甲液体的密度一定等于乙液体的密度
B.甲液体的密度一定大于乙液体的密度
C.甲液体的密度一定小于乙液体的密度
D.无法判断
【答案】B
【知识点】液体压强计算公式的应用
【解析】【解答】由图获悉,两U形管中页面高度差相同,可知金属盒处于不同液体的不同深度时,压强相等.根据 得 ,乙中深度深其液体密度小.
故答案为:B.
【分析】根据液体压强与液体密度和深度的关系,运用 进行分析推断.
8.(2020九上·长沙开学考)小明将两个完全相同的物体A、B,分别放在甲、乙两种液体中,A、B处于如图所示的漂浮状态,且此时液面处于同一水平高度。由此可判断( )
A.甲液体密度小于乙液体密度
B.物体A、B下表面所受液体压强相等
C.甲液体对容器底部的压强小于乙液体对容器底部的压强
D.A物体受到的浮力小于B物体受到的浮力
【答案】B
【知识点】液体压强的特点;浮力大小的计算
【解析】【解答】AD.两个完全相同的物体A、B,则两物体的重力相同,A、B分别放入两杯中,两物体漂浮,受到的浮力F=G,故两物体受到的浮力相同,即F浮A=F浮B,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,因B排开液体的体积大,故为ρ甲>ρ乙,A、D不符合题意;
B.因为两个完全相同的物体A、B,则两物体的重力相同,所受的浮力相等,所以上下表面所受的压力差相等,上表面所受液体压力都为0,因此物体A、B下表面所受液体压强相等,B符合题意;
C.静止时甲、乙液面刚好相平,即容器底部的深度相同,图中甲乙两种液体的密度ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh可知,两烧杯底部所受液体的压强分别为p甲>p乙,C不符合题意。
故答案为:B。
【分析】液体压强和液体密度、深度有关,漂浮的物体受到的浮力和重力相等,浮力和液体密度有关,和排开液体的体积有关。
9.(2020九上·长沙开学考)甲、乙两台机器,功率之比为2∶3,工作时间之比为1∶3,则它们所做功之比为( )
A.2∶9 B.2∶1 C.3∶2 D.3∶1
【答案】A
【知识点】功的计算及应用
【解析】【解答】根据公式P= 得
故答案为:A。
【分析】结合机器的功率和工作时间,利用公式W=Pt求解外力做功。
10.(2020九上·长沙开学考)老师常用小磁块将纸片固定在白板上,如图,一块磁块和纸片质量分别为 M 和 m,则下列说法正确的是( )
A.纸片受到磁块对它向上的摩擦
B.磁块对纸片的摩擦力大小为(M+m)g
C.纸片受到白板对它向下的摩擦
D.白板对纸片的摩擦力大小为(M+m)g
【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;摩擦力的大小;摩擦力的方向
【解析】【解答】A.磁块相对于纸片有向下滑的趋势,则纸片对磁块的摩擦力向上,根据力的相互性,纸片受到磁块对它向下的摩擦力,A不符合题意;
B.磁块受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力,磁块对纸片的摩擦力大小为Mg,B不符合题意;
CD.纸片相对于白板有向下滑的趋势,纸片受到白板对它向上的摩擦力、磁块对它向下的摩擦力、向下的重力,即白板对纸片的摩擦力大小为(M+m)g,C不符合题意、D符合题意。
故答案为:D。
【分析】物体处于平衡状态,合外力为零,相互平衡的两个力,要大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上。
11.(2020九上·长沙开学考)如图所示,一个重为600N的物体,通过滑轮组在25N拉力作用下匀速直线运动了2m。已知物体受到的滑动摩擦力为60N,以下说法正确的是( )
A.绳子自由端移动了4m B.拉力做了100J的功
C.滑轮组的额外功为120J D.该滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【知识点】滑轮组及其工作特点;滑轮(组)的机械效率;有用功和额外功
【解析】【解答】A.由图可知,滑轮组上绳子承担对物体拉力的绳子段数为3,则绳子自由端移动距离
A不符合题意;
B.拉力做的功为总功
B不符合题意;
C.物体克服摩擦做的功为有用功
则滑轮组的额外功
C不符合题意;
D.滑轮组的机械效率
D符合题意。
故答案为:D。
【分析】分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系,用滑轮组移动物体,拉力作的功为总功,克服摩擦力做的功为有用功,两者相除即为机械效率。
12.(2020九上·长沙开学考)如图所示,某工程队在一次施工作业中,以恒定速度沿竖直方向将质量为5×103kg的圆柱形实心工件从深水中吊起至距水面某一高度.不计水的阻力,根据绳子作用在工件上端的拉力F的功率P随工件上升高度h变化的图象.则下列说法错误的是( )
A.工件上升的速度大小为0.4m/s
B.当工件露出水面一半时所受的浮力大小为5000N
C.工件的体积为1m3
D.工件的横截面积为1.25m2
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.由图象知,工件离开水面后拉力的功率为:P1=20kW=20000W,此时拉力等于重力,根据F1=G=mg=5000kg×10N/kg=50000N;根据 得,工件匀速上升的速度: ,A正确,不符合题意;
B.根据图像,工件全部浸在水中时,拉力的功率为;P2=16kW=16000W;则此时拉力大小为: ;
则浸没时受到浮力为:F浮=G-F2=50000N-40000N=10000N;
浮力与排开水的体积成正比,所以当工件露出水面一半时所受的浮力大小为 ,B正确,不符合题意;
C.根据 得,工件的体积为 ,C正确,不符合题意;
D.由图象可知工件高为:h=12m-10m=2m;所以工件的横街面积是 ,D错误,符合题意.
故答案为:D
【分析】物体做匀速运动,拉力等于物体的重力,结合功率和拉力大小利用公式P=Fv求解速度;结合物体的重力和拉力大小求解浮力;结合物体受到的浮力和排开液体的体积。
13.(2020九上·长沙开学考)如图,在跳水比赛中,运动员对跳板施力的同时,跳板也对运动员施了力,但这两个力的作用效果不同,前者改变了跳板的 ;后者改变运动员的 。
【答案】形状;运动状态
【知识点】力的作用效果
【解析】【解答】运动员对跳板施力的时候,跳板会变弯,所以是形状发生了变化;跳板对运动员施力时,将运动员弹起,使运动员的运动状态发生变化。
【分析】力的作用效果有两个,改变物体的形状,改变物体的运动状态。
14.(2020九上·长沙开学考)2020 年 5 月 16 日 11 时 53 分,“玉兔二号”月球车结束了寒冷且漫长的月夜休眠,受光照自主唤醒,迎来了第 18 月昼工作期。如图所示,月球车有六个宽大的车轮,这是为了 压强;车轮表面有凹凸不平的纹路,这是为了 摩擦。
【答案】减小;增大
【知识点】增大或减小摩擦的方法;减小压强的方法及其应用
【解析】【解答】月球车有六个宽大的车轮,这是在压力相同时通过增大受力面积,以减小压强。车轮表面有凹凸不平的纹路,这是在压力不变时,通过增加接触面的粗糙度以增大摩擦。
【分析】通过压强公式p=F/S可以看出,减小压强可以通过减小压力和增加受力面积实现;减小摩擦力可以通过减小接触面粗糙程度、减小压力和变滑动摩擦为滚动摩擦的方式来减小。
15.(2020九上·长沙开学考)如图所示,烧杯内盛有某种液体,把一体积为1× 10-4m3的铝块用细线系在弹簧测力计下浸没在液体中,静止时弹簧测力计的示数为1.5N,已知铝的密度为2.7×103kg/m3。则铝块在液体中受到的浮力等于 N,液体的密度为 kg/m3。
【答案】1.2;1.2×103
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】铝块所受的重力是G=mg=ρVg=2.7×103kg/m3×1×10-4m3 ×10N/kg=2.7N
则铝块在液体中受到的浮力为F浮=G-F示=2.7N-1.5N=1.2N根据 ,液体的密度为 =1.2×103 kg/m3
【分析】求解浮力的大小,可以利用称重法求解;结合物体受到的浮力和排开液体的体积,利用阿基米德原理的变形公式求解液体的密度。
16.(2020九上·长沙开学考)大山同学在体育考试中用 60N 的力投出的实心球在空中画了一条优美的弧线,实心球落下是因为受到 作用。若实心球重为
20N,大山投出了 6m 的距离,球最高点距地面
3m。则实心球从最高点到落地过程中,它所受的力做的功为 J(不计空气阻力)。
【答案】重力;60
【知识点】重力及其大小的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】实心球落下是因为受到重力作用,方向竖直向下,重力改变其运动状态。实心球从最高点到落地过程中受到重力作用,在重力方向上移动了3m,则做功为
【分析】重力是由于地球对物体的吸引而产生的力,方向竖直向下;求解外力做功,利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可,即W=Fs。
17.(2020九上·长沙开学考)如图所示,是小李刚泡好的一壶茶;浮在水面上的茶叶受到的浮力 它受到的重力;过一段时间后,茶叶逐渐下沉,茶叶密度 水的密度(均选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】等于;大于
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】茶叶漂浮在水面受到的浮力等于茶叶的重力。过一段时间后,由于此时茶叶受到的浮力小于茶叶重力,会逐渐下沉,下沉过程中排开水的体积不变,根据 可知,茶叶密度大于水的密度。
【分析】当物体受到的浮力大于重力时,物体上浮直至漂浮;当物体受到的浮力小于重力时,物体会下沉直至沉底。
18.(2020九上·长沙开学考)如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上。已知甲乙对地面的压强相等,已知两正方体边长的关系为:h甲=1.5h乙,若将甲叠加到乙上,乙对地面的压强与原来乙对地面的压强之比为 。若沿水平方向分别截去相同高度的部分,则剩余部分对水平地面的压强关系是 p甲 p乙(选填“>”“<”或“=”)。
【答案】13:4;>
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【解答】乙的体积
则甲的体积
甲乙对地面的压强相等,且h甲=1.5h乙
根据p=ρgh可知ρ乙=1.5ρ甲
乙对地面的压强
将甲叠加到乙上,乙对地面的压强
乙对地面的压强与原来乙对地面的压强之比 由[1]知乙的密度大于甲的密度,且甲乙对地面的压强相等,现沿水平方向分别截去相同高度的部分,根据p=ρgh可知乙截去部分的压强要比甲大,故甲剩余部分对水平地面的压强比乙剩余部分对水平地面的压强大,即p甲>p乙
【分析】处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积。
19.(2020九上·长沙开学考)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验时,同学们利用小桌海绵、砝码等器材做了如图所示的实验。
(1)同学们是根据 来比较压力的作用效果的。
(2)通过比较乙丙两图的实验,得到的结论:压力一定时, ,压力的作用效果越明显。本实验主要采用的研究方法是 。
(3)小明将图乙中的小桌和砝码放到一块木板上,如图丁所示,图乙中海绵受到的压强 p乙和图丁中木板受到的压强
p丁的大小关系为 p乙 p丁(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)受力面积越小;控制变量法
(3)=
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)同学们是根据海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果的,凹陷程度越大则压力的作用效果越明显。(2)通过比较乙丙两图的实验,得到的结论:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。本实验主要采用的研究方法是控制变量法,控制压力或接触面积来研究。(3)由压强公式 可知,图乙、丙中压力相同,接触面积相同,则海绵受到的压强和木板受到的压强的大小关系为p乙=p丁。
【分析】(1)探究影响压力作用效果的因素时,用到了转化法,物体形变量越大,压力作用效果越明显,压强越大;
(2)压强与受力面积和压力大小有关系,压力越大,受力面积越小,力的作用效果越明显,压强越大;
(3)压强与压力大小和受力面积大小有关,两者相同,压力的作用效果也想同。
20.(2020九上·长沙开学考)测量如图所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表。
实验次数 钩码重力 G/N 钩码上升高度h/cm 拉力 F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η
1 1.0 5 15 55.6%
2 1.5 5 0.8 15
3 2.0 5 1.0 15 66.7%
4 2.0 10 1.0 30 66.7%
(1)第 1 次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为 N。
(2)第 2 次实验时滑轮组的机械效率是 。
(3)分析 1、2、3 次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物受到的重力越 (选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析 3、4 次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 (选填“有 关“或“无关”)。
【答案】(1)0.6
(2)62.5%
(3)大;无关
【知识点】滑轮(组)机械效率的测量实验
【解析】【解答】(1)第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,测力计的分度值为0.1N,则示数为0.6N。(2)第2次实验时滑轮组的机械效率为 (3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物受到的重力越大,则滑轮组的机械效率越高。分析3、4次实验的数据可知,钩码上升高度不同但机械效率相同,即滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
【分析】(1)观察弹簧测力计的量程和分度值,根据指针的位置读数即可;
(2)用滑轮组提升物体,拉力作的功为总功,克服重力做的功为有用功,两者相除即为机械效率;
(3)结合公式求解机械效率的表达式,通过分析表达式分析影响滑轮组机械效率的因素。
21.(2020九上·长沙开学考)在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,班里的“物理小博士”为同学们做了如图 1 所示的一组实验。
(1)已知该液体是水,如图 1B 中物体受到的浮力是 N。图 1 中物体的密度为 kg/m3(ρ水=1×103kg/m3、g=10N/kg)。
(2)小博士从 BC 图得到结论:浮力的大小跟物体浸入液体的体积有关,从 图(填字母)得到结论:浮力的大小跟物体浸入液体的深度无关。
(3)小明认为根据 BC 两幅图,物体在浸没前,浮力的大小既跟物体浸入液体的体积有关,又跟深度有关。为了回答小明的问题,小博士又做了下列实验:他把物体换用一个如图 2 所示带刻度线(横向和纵向各有一条中位线)的长方体金属块,重新做浸没前的实验。发现两次测量弹簧测力计的示数相等,证明浮力的大小与 无关。
【答案】(1)0.5;
(2)DE
(3)物体浸入液体的深度
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)根据称重法可知,如图1B中物体受到的浮力为 如图1D中物体受到的浮力为
物体体积为
则图1中物体的密度为 (2)从DE图可知,物体浸没在液体中,深度不同但所受浮力相同,故可得到结论:浮力的大小跟物体浸入液体的深度无关。(3)由图可知物体浸入的深度不同,但浮力相同,则证明浮力的大小与物体浸入液体的深度无关。
【分析】(1)求解浮力的大小,可以利用称重法求解,结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解物体排开水的体积,结合密度公式求解物体的密度;
(2)探究深度对浮力的影响,需要改变分度不同,保持提她条件不同;
(3)液体密度越大,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大,与深度无关。
22.(2020九上·长沙开学考)一辆装满货物的汽车总质量为5×103kg,发动机的功率为 7×104W,该汽车在平直公路上匀速行驶了10min,已知汽车所受阻力是车总重的0.1倍。求:(g取10N/kg)
(1)汽车的总重力;
(2)汽车的牵引力;
(3)这段时间内汽车的牵引力做了多少功?
【答案】(1)解:装满货物的汽车总重力为
答:汽车的总重力是5×104N;
(2)解:由于汽车做匀速直线运动,即处于平衡状态,所以,由二力平衡条件知道,汽车的牵引力F=f=0.1G=0.1×5×104 N=5000 N
答:汽车的牵引力是5000 N;
(3)解:由 知道牵引力所做的功是W=Pt=7×104 W×10×60s=4.2×107 J
答:这段时间内汽车的牵引力做了4.2×107 J功。
【知识点】重力及其大小的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的力,方向竖直向下,重力大小与质量的关系为G=mg;
(2)结合阻力与重力的关系求解牵引力,汽车平衡,牵引力等于阻力;
(3)结合汽车的功率利用公式W=Pt求解牵引力做功即可。
23.(2020九上·长沙开学考)如图是某科技小组从水池中匀速提起物体的装置示意图,每个滑轮重力为100N,绳子所能承受的最大拉力为140N。均匀实心正方体物块的密度为2.5×103kg/m3,边长为20cm。已知水池底面积为600cm2,当该物体完全浸没时,水池的高度为30cm。(ρ水=1×103kg/m3、g=10N/kg。绳重和摩擦、水对物块的阻力均忽略不计)问:
(1)物体完全浸没时所受浮力的大小。
(2)物体未露出水面时,人的拉力F。
(3)绳刚好被拉断时,水池底部受到的液体压强。
【答案】(1)解:物体完全浸没时所受浮力的大小为
答:物体完全浸没时所受浮力的大小为80N
(2)解:物体的重力为
滑轮组中n=2,物体未露出水面时,对物体受力分析可知
滑轮组中
则人的拉力F为
答:物体未露出水面时,人的拉力F为110N
(3)解:绳刚好被拉断时,物体上端绳的拉力为
此时物体受到的浮力为
则物体排开水的体积为
则水面下降的高度为
此时水池底部受到的液体压强为
答:绳刚好被拉断时,水池底部受到的液体压强为
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算;滑轮组及其工作特点
【解析】【分析】(1)结合物体排开液体的体积,利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求解物体受到的浮力即可;
(2)分析该滑轮组中与动滑轮接触的绳子的段数,分析拉力与阻力的大小关系和自由端移动距离与物体移动距离的关系;
(3)求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度。
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