一、选择题 1、图11中力s,拉力为
水平拉动重为G的物体A在水平路面匀速移动了s。改用滑轮组拉动A在同一路面匀速移动了
(如图12)。此过程滑轮组( )
A.总功为 B. 额外功为 C. 机械效率为 D. 额外功为
2、如图所示,压在杯底的乒乓球,上浮时会弹离水面.下列说法正确的是( )
A.乒乓球上浮过程中,受到的浮力始终不变 B.乒乓球弹离水面后上升,是由于水的浮力作用 C.乒乓球上浮过程中,水对杯底的压强始终不变 D.乒乓球上浮过程中,水对杯底的压强先不变,后减小
3、小明同学梳理了教材中相关的力学知识,如图所示,其中分析错误的是( )
A.
所砌墙壁与重垂线平行时,说明墙壁竖直
B.
锤柄向下撞击凳子时,锤头由于惯性就紧套在锤柄上
C.
木块运动越快,它受到的摩擦力就越小
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D.
用力压或拉弹簧时,弹簧形状发生了变化,说明力可以改变物体的形状
4、如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F﹣t和v﹣t图像分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.当t=2s时,物体处于静止状态,摩擦力是0 B.当t=3s时,物体受到摩擦力是7 N C.4﹣6s内,拉力F做的功是20 J D.2﹣4s内,物体的机械能保持不变
5、如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置.开始时通过小球压缩弹簧到A位置(已知AO=OB),释放小球,研究小球在水平方向上的受力和运动情况,则( )
A.小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大 B.小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小 C.小球运动到B点时将停止运动并保持静止 D.小球在运动过程中所受弹力的方向保持不变
6、在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其它球,以下说法正确的是( )
A.在水平桌面滚动的球受到了重力,重力对它做了功 B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功 C.桌面对球的支持力做了功
D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功
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7、如图所示,滑滑梯是我们儿时喜欢的游戏,下列对小梦滑滑梯过程分析正确的是 A.下滑过程中,小梦相对地面是静止的 B.下滑过程中,小梦的动能转化我重力势能 C.小梦躺着比坐着下滑受力面积大,见笑了摩擦力
D.下滑过程中,所有的力突然全部消失,小梦将做匀速直线运动
8、如图所示实验装置,甲重16 N,乙重12 N,静止时不计弹簧测力计自重,则弹簧测力计的示数是
A.16 N B.12 N C.28 N D.4 N
9、在每年一度的长春瓦萨国际冰雪节上,净月潭滑雪场都会举办滑雪运动。在滑雪运动中涉及的现象和对应的表述错误的是( )
A、滑雪板做的宽大——减小压强 B、人从山顶滑下——重力对人做功
C、人到达山脚不能马上停下来——受到惯性作用 D、利用滑雪杖撑地前进——物体间力的作用是相互的 二、填空题
10、如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示,则0~3s ,F对物体做的功为 J,3~6s物体受摩擦力大小为 N。
11、某个热气球充气后体积为3000m3,则该热气球所受的浮力为 N(g取10N/kg,空气密度取1.29kg/m3); 如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图。杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动,已知AO∶OB=3∶2,悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为200N,悬挂在B端的配重所受的重力为80N.当杠杆AB在水平位置平衡时,加在配重下面绳端的竖直向下的拉力F是 N(不计杆重和绳重)。
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三、作图题
12、如图所示,水平地面有一快速运动的物体,当它遇到一表面粗糙的斜坡时,由于惯性,它将继续沿斜坡滑行一段,请在图中画出该物体向上滑行时的受力示意图.
13、如图所示,物体A与平板小车一起在水平面上向左做匀速直线运动,当小车受外力突然减速时.请画出物体A的受力示意图.
四、计算题
14、如图为打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置,已知货箱重6500N,动滑轮总重500N,声音在海水中的传播速度1500m/s.在海上用超声波测位仪向海底垂直发射声波,经过0.04s后收到声波.(不计绳重和摩擦,g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)
求:(1)沉船在水下的深度为多少?
(2)海水对沉船产生的压强是多少?(不计沉船的高) (3)货箱离开水面匀速上升过程中,定滑轮的机械效率是多少?
(4)当货箱在水面下匀速时,如果绳子自由端的拉力为1000N,那么货箱的体积是多少?(不计动滑轮体积)
15、某课外科技小组的同学对自动冲水装置进行了研究(如图所示).该装置主要由水箱、浮球B、盖板C和一个可以绕O点自由转动的硬杆OB构成,AC为连接硬杆与盖板的细绳.随着水位的上升,盖板C所受的压力
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和浮球B所受的浮力均逐渐增加,当浮球B刚好浸没到水中时,硬杆OB处于水平状态,盖板C恰好被打开,水箱中的水通过排水管排出.经测量浮球B的体积为1×10﹣3m3,盖板的横截面积为6×10﹣3m2,O点到浮球球心的距离为O点到A点距离的3倍.不计硬杆、盖板以及浮球所受的重力以及盖板的厚度.求:(g=10N/kg) (1)水箱内所能注入水的最大深度;
(2)在你以上的计算中忽略了硬杆、盖板以及浮球的重力,如果考虑它们的重力,你认为设计时应采取哪些措拖可保证自动冲水装置正常工作?(写出一种措施即可)
16、如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由不计重力的滑轮C、D,长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成。物块A通过细绳与滑轮C相连,物块B通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动,杠杆始终在水平位置平衡,且MO∶ON=1∶2。已知物块A的密度为1.5×103kg/m3,底面积为0.04m2,高1 m ,物块B的重力为100N。滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,g取10N/kg。求:
(1)当物块A的顶部刚没入水面时,底部受到水的压强大小; (2)当物块A的顶部刚没入水面时,物块A所受的拉力大小;
(3)若水位发生变化,当电子秤的示数为55 N时,求物块A浸入水中的深度。
五、实验,探究题
17、小明和小红使用不同器材分别对盐水的密度进行了测量. (1)请将他们的实验过程补充完整.
小明利用烧杯、形状不规则的塑料块(密度比水小)、刻度尺和水(ρ水已知)测量盐水密度的过程如下: ①两个相同的烧杯中倒入适量的水、盐水,用刻度尺分别测出水深为h1、盐水深h2; ②______.
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③计算盐水密度的表达式为:ρ=______.
(2)小红手边的测量工具只有刻度尺.利用身边的器材设计出一个实验方案.首先找一根直硬棒,用细线系在O点吊起,硬棒在水平位置平衡,然后将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E,如图所示.下面是小红测出ρ盐水的部分实验步骤,请你按照小红的实验思路,将实验步骤补充完整. ①用刻度尺测出OE的长度L;
②把金属块B浸没在盐水中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡; ③______.
④用上述测量出的物理量和题中的已知量计算ρ盐水的表达式为:ρ盐水=______.
18、小明所在学习小组在验证“阿基米德定律”的实验中,选择溢水杯、水、弹簧测力计、铁块、小桶、细线等器材进行实验,具体操作步骤如下: A.测出铁块所受重力G; B.测出空桶所受重力G1; C.将溢水杯中装满水;
D.把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在水中,让溢出的水全部流入小桶中,读出测力计示数F; E.测出小桶和被排开水的总重G2;
F.记录分析数据,归纳总结实验结论,整理器材
(1)以上步骤中,若得到 (填写题中对应数据的字母),说明验证实验是成功的.
(2)若想测量小木板所受浮力和体积的大小,学习小组设计如图的实验:现将小木块挂在弹簧测力计下,测力计示数为F1,再将定滑轮用吸盘固定在烧杯底(滑轮质量不计),弹簧测力计通过定滑轮拉着木块浸没在水中静止时,示数为F2,其中定滑轮的作用是 ,此时木块所受浮力F浮= ,木块的体积V木= (用字母表示)
19、(2015•荆州)张胜同学到楚王墓景区游玩,在景区他捡到一个形状不规则、不溶于水的物体,在实验室他
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进行了如下操作.
(1)他将该物体放入装有适量水的透明玻璃杯中,发现物体下沉至杯底,如图(甲),说明该物体的密度 水的密度,物体对杯底的压力 物体的重力(以上两空选填“大于”、“等于”或“小于”); (2)张胜往杯中逐渐加盐并搅拌,直至观察到待测到物体悬浮,随即停止加盐,如图(乙);
(3)张胜取出待测物体,用调好的天平测杯子和盐水的总质量,如图(丙),天平的读数为 g; (4)将玻璃杯中的盐水全部倒入量筒,如图(丁),量筒内盐水的体积为 mL; (5)事先张胜用天平测出了空玻璃杯的质量为63.8g,通过以上实验,可以得到待测物体的密度为 kg/m3.
20、小明在完成“动手动脑学物理”时,认识了密度计.将其放入液体中,当它竖立静止时,与液面相交的读数即为待测液体的密度.
(1)如图甲、乙所示,让同一支密度计分别静止在水和酒精中,密度计受到的浮力 _________(选填“变大”、“变小”或“不变”);装水的容器是_________(选填“甲”或“乙”).
(2)小明将一只铅笔的下端缠绕了适量铜丝,初步做成了一支密度计(如图丙); 为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0g/cm3; b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9g/cm3;
c.像标示弹簧测力计刻度的方法一样,他以两刻度线间的长度表示0.1g/cm3将整个铅笔均匀标上刻度; d.他将做好的密度计放入酒精中进行检验,发现液面明显不在0.8g/cm3刻度处.
①如丙图所示,小明制作的密度计,你认为刻度0.9应该在_________点(选填“p”或“q”).
②在实验步骤c中,小明这样均匀标示刻度对不对?_________,若被测液体的密度为ρ液,密度计浸入被测液体的深度为h(如图丁)、自制密度计的质量为m铅笔的横截面积为s,请你推导出h与ρ液的关系式_________(用给定的字母表示推导结果)
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参 一、选择题 1、D
2、D【考点】阿基米德原理;惯性;液体压强计算公式的应用.
【分析】(1)乒乓球在上浮过程中,分两个过程:一是全浸入水中的上升过程,二是露出水面到脱离水面;分析两个过程排开水的体积变化,利用阿基米德原理F浮=ρ水V排g得出受到的浮力变化; (2)乒乓球脱离水面上升,动能转化为重力势能;
(3)乒乓球在上浮过程中,分两个过程:一是全浸入水中的上升过程,二是露出水面到脱离水面;分析两个过程水的深度变化,利用液体压强公式p=ρgh得出水对杯底的压强变化. 【解答】解:
A、乒乓球在上浮过程中,先是全浸入水中的上升过程,此过程排开水的体积不变,由F浮=ρ水V排g可知受到的浮力不变;然后是露出水面到脱离水面,此过程排开水的体积变小,由F浮=ρ水V排g可知受到的浮力变小;所以乒乓球在上浮过程中,受到的浮力先不变、后变小,故A错;
B、乒乓球弹离水面后不再受浮力作用,乒乓球因为动能转化为重力势能而上升,故B错;
CD、乒乓球上浮过程中,先是全浸入水中的上升过程,此过程排开水的体积不变,水的深度不变,由p=ρgh可知水对杯底的压强不变;然后是露出水面到脱离水面,此过程排开水的体积变小,水的深度变小,由p=ρgh可知水对杯底的压强变小;所以乒乓球在上浮过程中,水对杯底的压强先不变、后变小,故C错、D正确. 故选D.
3、C【考点】重力的方向;力的作用效果;惯性;摩擦力大小的影响因素. 【分析】(1)重力的方向是竖直向下的,利用此原理制成了重锤线; (2)一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质,叫做惯性; (3)摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关; (4)力的作用效果是改变物体的形状或改变物体的运动状态.
【解答】解:A、重力的方向是竖直向下的,应用于重锤线,检查墙壁是否垂直;故A正确;
B、当锤柄向下撞击凳子时,锤柄由运动变为静止,锤头由于惯性继续向下运动,就紧套在锤柄上;故B正确; C、木块与木板间的压力和粗糙程度不变,摩擦力大小不变,与木块的运动速度无关;故C错误; D、用力压或拉弹簧时,弹簧由于受力而形状发生了变化,说明力可以改变物体的形状;故D正确. 故选:C.
【点评】本题综合考查了重力的方向、惯性、影响摩擦力大小的因素、力的作用效果等知识的掌握情况,要注重对实验的理解和分析,这是学习的重点内容之一. 4、C5、A 6、B.7、D 8、B 9、C 二、填空题
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10、0 4
11、 3.87×104 (1分) 220 (1分) 三、作图题 12、如图
13、【考点】力的示意图.
【分析】(1)小车突然减速,速度减小,由于惯性木块保持原来的速度继续运动,木块相对于平板向左滑动或有左向左滑动的趋势;
(2)木块受竖直向下的重力G、竖直向上平板的支持力F、水平向后的摩擦力f作用,从力的作用点,沿力的作用线作出力的示意图.
【解答】解:(1)小车突然减速后,木块相对于平板向左滑动或有左向左滑动的趋势,在水平方向上受摩擦力的作用,方向向右,
(2)在竖直方向上,木块受重力G和支持力F的作用,并且这两个力是一对平衡力,如图所示.
【点评】根据惯性判断出木块向左滑动或有左向左滑动的趋势、对木块正确受力分析、掌握力的示意图的作法是正确解题的关键. 四、计算题
14、【考点】液体的压强的计算;阿基米德原理;滑轮(组)的机械效率.
【分析】(1)已知超声波在海水中传播的速度以及传播的时间,利用S=vt可以得到沉船所在的深度; (2)已知海水的密度和沉船所在的深度,利用P=ρgh计算受到的压强;
(3)货箱出水后,克服重力做的功是有用功,克服动滑轮重是额外功,已知货箱和动滑轮重,利用η
=可以得到滑轮组的机械效率;
(4)已知作用在动滑轮上的绳子股数和自由端的拉力以及动滑轮的重力,可以得到滑轮组对水下货箱的拉力;已知货箱重力和滑轮组对它的拉力,可以得到货箱受到的浮力;已知浮力和海水的密度,利用公式V=V排
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=
得到货箱的体积.
【解答】解:
(1)沉船所在的深度为S=v××t=1500m/s××0.04s=30m;
(2)海水受到的压强为P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa;
(3)货箱出水后滑轮组的机械效率为η==≈92.9%;
(4)滑轮组对水下货箱的拉力为F拉=5F﹣G0=5×1000N﹣500N=4500N 货箱在水下受到的浮力为F浮=G﹣F拉=6500N﹣4500N=2000N
货箱的体积为V=V排==答:
(1)沉船所在的深度为30m; (2)海水受到的压强为3×105Pa;
(3)货箱出水后滑轮组的机械效率约为92.9%; (4)货箱的体积为0.2m3.
15、【解答】解:(1)当浮球B刚好浸没到水中时,排开水的体积和自身的体积相等, 则浮球B受到的浮力:
F浮=ρgV排=ρgVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N, 此时硬杆OB处于水平状态,由杠杆的平衡条件可得: FAOA=F浮OB, 则盖板受到绳子的拉力: FA=
F浮=3×10N=30N,
盖板C恰好被打开时,处于平衡状态,受到绳子的拉力和液体对盖板的压力是一对平衡力, 所以,水对盖板的压力F压=FA=30N, 由p=
可得,盖板受到水的压强:
p===5000Pa,
由p=ρgh可得,水箱内所能注入水的最大深度:
h=
=
=0.5m;
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=0.2m3.
(2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时,绳子对盖板的拉力减小, 根据杠杆的平衡条件可知,要使盖板被打开,应增大绳子的拉力,
可以增大浮球体积增大浮力的大小(或“使杠杆的OB段比OA段更长一些”). 答:(1)水箱内所能注入水的最大深度为0.5m;
(2)考虑硬杆、盖板以及浮球的重力时,保证自动冲水装置正常工作可以增大浮球体积增大浮力的大小(或“使杠杆的OB段比OA段更长一些”). 16、解析:(1)物块A底部受到水的压强: p=ρ水gh=1.0×103kg/m3
N/kg
m=1.0×104Pa 。
m=0.04m3。
(2)物块A排开水的体积V排=VA=Sh=0.04 m2
物块A受到的浮力F浮=ρ水g V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N。 物块A受到的重力GA=ρAg VA=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=600N。 物块A受到的拉力F=GA- F浮=600N -400N=200N。 . (3)细绳BN对物块
的拉力FN=GB- F示=100N -55N=45N .
细绳DM对杠杆的拉力FM=物块A受到的浮力
FN=2×45N=90N。
(1分)
物块A排开水的体积===0.024 m3。.
物块A浸入水中的深度h’= ==0.6m。
【名师点评】电子秤是目前市场上常用的称量工具,此题以电子秤显示水库水位装置切入,意在考查滑轮、杠杆、浮力、平衡条件、液体压强、重力等知识点。 五、实验,探究题
17、【考点】液体的密度测量实验.
【分析】(1)塑料块密度比水小,在水和盐水中均处于漂浮状态,所受浮力相等,即排开水和盐水的质量相等,结合阿基米德原理和密度公式可表示出盐水的密度;
(2)掌握杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂.据杠杆两次平衡列出等式,可知需要测量OD的长度; 根据杠杆两次平衡列出等式是解决此题的关键.杠杆第二次平衡时要用到浮力知识:把金属块B浸没在待测盐水中,C点所受的拉力等于金属块的重力减去金属块所受到的浮力.将所列等式进行变形,即可得出盐水的密
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度的表达式.
【解答】解:(1)要得到盐水的密度,需表示出塑料块在水、盐水中漂浮时,排开水、盐水的体积,故可将塑料块先后放入水和盐水中,用刻度尺分别测出水深为h3,盐水深为h4; 塑料块在水中漂浮:G=F1=ρ水gV1=ρ水g(h3﹣h1)S, 塑料块在盐水中漂浮G=F2=ρ盐水gV2=ρ盐水g(h4﹣h2)S, 盐
水
的
密
度
:
ρ
盐
水
====;
(2)③根据杠杆平衡条件可知:把金属块B浸没在待测油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡时:
(mB﹣m排)•OC=mA•OD.
所以应该用刻度尺测出OD的长度L1.
④根据杠杆平衡条件得:将已知密度为ρ的金属块B挂在硬棒左端C处,另外找一个重物A挂在硬棒右端,调节重物A的位置,使硬棒在水平位置平衡,此时重物挂在硬棒上的位置为E时:mB•OC=mA•OE. 由ρ=
得:m=ρv,又用刻度尺测出OE的长度L0.
根据杠杆平衡条件得:ρ•vB•OC=mA•L0.
故:vB•OC=.
把金属块B浸没在待测油中,把重物A从E处移动到D处时,硬棒再次在水平位置平衡;且用刻度尺测出OD的长度L1.
根据杠杆平衡条件得:(mB﹣m排)•OC=mA•L1. 即:(ρ•vB﹣ρ盐水•vB)•OC=mA•L1. ρ•vB•OC﹣ρ盐水•vB•OC=mA•L1. mA•L0﹣ρ盐水•vB•OC=mA•L1.
盐水的密度:ρ盐水==mA(L0﹣L1)•
=.
故答案为:(1)②将塑料块先后放入水和盐水中,用刻度尺分别测出水深为h3,盐水深为h4;③
;(2)③用刻度尺测出OD的长度L1;④ρ盐水=
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.
【点评】本题是非常规题,难度较大,联系到浮力知识才能解答,以后做题要多读几遍题目,认真思考,培养综合解答问题的能力!
18、【考点】探究浮力大小的实验.
【分析】(1)根据阿基米德原理结合所测数据计算F浮与G排并进行比较;
(2)使用定滑轮,不能省力,只能改变力的方向,所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力,根据平衡力可知F浮=G+F拉求出浮力;根据F浮=ρ水gV排求出木块的体积. 【解答】解:
(1)根据实验数据计算浮力与排开水的重力,
浮力等于铁块重力G减去铁块浸没在水中时弹簧测力计的示数F,即:F浮=G﹣F; 排开水的重力G排等于桶与水的总重力G2减去空桶的重力G1,即:G排=G2﹣G1; 比较F浮与G排的大小关系可得:G﹣F=G2﹣G1;
(2)根据定滑轮的特点可知,使用定滑轮,不能省力,只能改变力的方向,所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力,图中所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用,根据平衡力可知,浮力为:F浮=F1+F2,根据F浮=ρ水gV排可知,木块的体积为:
V木=V排==.
故答案为:(1)G﹣F=G2﹣G1;(2)改变力的方向;F1+F2;19、 解:
(1)物体在水中下沉,说明此时物体密度大于水;
物体沉在水底时,受到浮力的作用,所以对底部的压力小于重力; (3)由图丙知,天平的读数为m=100g+20g+1g=121g.
(4)由图丁知,量筒的分度值为1ml,量筒的读数为55mL=55cm3. (5)盐水的质量m=121g﹣63.8g=57.2g,
.
盐水的密度ρ===1.04g/cm3=1.04×103kg/m3.
因为物体在盐水中悬浮,所以物体的密度等于盐水的密度,为1.04×103kg/m3. 故答案为:
(1)大于;小于;(3)121;(4)55;(5)1.04×103.
20、(1)不变;乙 (2)p;不对;h=
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P
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