2024年新中考科学二轮复习 专题 01 力学易错题(含解析)

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2024年新中考科学二轮复习 专题 01 力学易错题(含解析)

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2024 新中考二轮复习 01 力学易错题
模块一 运动和力
1. 惯性与牛顿第一定律
(1)基本概念
① 惯性:物体保持静止或匀速直线运动状态的性质
② 牛顿第一定律:物体在没有受到外力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态
(2)要点说明
① 惯性的大小只与物体的质量有关,与物体的运动状态、受力情况、形态变化均无关
② 一切物体都具有惯性,但不能错把惯性说成“惯性力”或“受到惯性作用”
③ 在解释由惯性产生的现象时应注意一定的顺序
I.确定研究对象
II.研究对象原来所处的运动状态
III.发生了什么样的变化
IV.由于惯性研究对象要保持原来的运动状态,于是出现了相应的现象
④ 物体的运动状态改变,一定受到力的作用,物体受到力的作用时,运动状态不一定发生改变
2. 相互作用力与平衡力
(1)相互作用力与平衡力的特点
① 一对相互作用力:等大、反向、异体、共线,同时产生、同时消失
② 一对平衡力:等大、反向、共体、共线,没有依存关系
(2)要点说明
① 需要紧扣相互作用力和平衡力的特点来判断两个力之间的关系
② 在对同一情景中的多个物体进行受力分析时,要分别做出不同物体的受力示意图
3. 摩擦力
(1)基本概念
① 摩擦力的产生条件:物体接触并挤压,接触面粗糙,有相对运动或相对运动的趋势
② 摩擦力的大小:滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度和压力大小有关,静摩擦力大小则会在一定范围内变化
③ 摩擦力的方向:与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反
(2)要点说明
① 两物体间的压力越大,摩擦力不一定越大
② 摩擦力是阻碍相对运动但并不是阻碍运动,其方向既可与物体运动方向相反,也可与物体运动方向相同
③ 静止的物体可以受到滑动摩擦力作用,运动的物体可以受到静摩擦力的作用
④ 滑动摩擦力大小与物体间相对运动的速度大小无关,在分析滑动摩擦力相关问题时,要注意其方向的变化
(3)与摩擦力相关的典型问题
① 水平与竖直模型
② 传送带与斜面模型
4. 受力分析
(1)受力分析步骤
① 第一步首先确定研究对象,即根据题意弄清需要对哪个物体或哪个整体进行受力分析
② 在具体分析受力过程中,先分析重力,其次是跟研究对象接触的物体对其施加的弹力(拉力、压力、推力、支持力等),最后由研究对象的运动或运动趋势分析摩擦力
③ 要根据研究对象的运动状态和平衡力的知识来检验此受力分析是否正确
(2)受力分析方法
① 隔离法:把研究对象从周围物体中隔离出来,分析有哪些物体对它施加力的作用
② 整体法:取多个物体作为一个整体当研究对象,分析其它物体对这个整体对象施加
的力
小吴、小王和小杨在一艘速度为v的做匀速直线运动的海轮上玩抛球游戏。小吴以速度v将球竖直上抛,小王以速度v将球竖直下抛,小杨以速度v将球垂直于海轮航行方向水平抛出。若球落地时,落地点均在船上,且不计任何阻力。则下列说法正确的是(  )
A.小吴抛出的球落地点距离抛出点的正下方最远
B.小杨抛出的球落地点距离抛出点的正下方最远
C.他们三个抛出的球落地点均在抛出点的正下方
D.只有小杨抛出的球落地点在抛出点的正下方
如图所示,一木块立在光滑的水平平板小车上,并随小车一起沿粗糙的水平地面向右做匀速直线运动,当小车突然加速,车上的木块将(  )
A.也跟着小车加速运动 B.向左平滑出小车,落地后向左倾倒
C.向左倾倒在小车上 D.向左平滑出小车,落地后向右倾倒
在一辆小车的车厢顶用细绳竖直悬挂一个小球,小球与竖直且光滑的车厢壁刚好接触,如图所示。则在下列哪种情况下,小球只受到两个力作用且这两个力不能相互平衡(  )
A.小车处于静止状态 B.小车向右做匀速运动
C.小车向右做加速运动 D.小车向右做减速运动
如图所示,用大小为8N的水平拉力F拉上表面粗糙程度各处相同的物体A,使其在水平地面上以1m/s匀速运动,当物体B静止不动时,与水平绳相连的弹簧测力计的示数为3N保持不变(不计绳和弹簧测力计重),下列说法正确的是(  )
A.水平拉力F与地面对A的摩擦力是一对平衡力
B.A对B的摩擦力方向水平向右,大小为8N
C.若A以2m/s匀速运动,拉力F将变大
D.地面A的摩擦力方向水平向左,大小为5N
如图所示,长木板放在水平桌面上,木块放在长木板上,砝码放在木块上。现用2N的力F水平拉木块,木块、砝码、长木板均保持静止,此状态下,下列说法正确的是(  )
A.木块对砝码的摩擦力为2N
B.木块受的重力和支持力是一对平衡力
C.桌面对长木板的摩擦力为2N
D.桌面对长木板的摩擦力为0
如图所示,斜劈A放在固定的斜面上,其上表面水平,物体B放在A上,在A和B一起沿斜面匀速下滑的过程中(  )
A.A对B无支持力
B.A、B之间无摩擦力
C.A对B的摩擦力方向水平向左
D.A对B的摩擦力方向沿斜面向上
模块二 压强和浮力
1. 压强的计算与比较
(1)对压强计算公式p = 的理解
① F:接触面间的压力大小,与重力的大小不一定相等,很多情况下需要结合受力分析判断压力的大小
② S:两物体间相互接触的总面积,并非一定是物体的某个表面的面积,且在实际进行计算时候要注意情景,如计算汽车在水平路面上静止时对地面的压强,接触面积应为所有轮胎与地面接触的总面积,计算时单位取m2,需要注意单位换算
(2)对推导计算公式p = ρgh的理解
① 推导过程:p = = = = = ρgh
② 适用说明:柱状且质量分布均匀的物体自由的置于水平桌面上,ρ指物体的密度,h指柱状物体的高度
(3)典型的切割问题:如图所示,质量分布均匀的立方体对地面的压强的大小为p0,以纵切、横切、斜切的方式切去一部分后剩余部分对地面的压强分别为pA、pB、pC、和pD
2. 液体压力压强的分析
(1)对液体压强分析与计算的说明
① p =ρ液gh:ρ液指液体的密度,h为液面到待分析点的深度,实际应用中经常用来比较液体压强的大小
② p = :经常使用变化式即F=pS来比较或计算液体压力的大小,对于柱状均匀容器,其底部所受的液体压力等于液体的重力,即F=pS=ρ液ghS=ρ液gV液=G液
(2)典型的容器问题:如图所示,三个容器中所盛的液体重力分别为G1、G2和G3,液体对容器底部的压力分别为F1、F2和F3
3. 阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开的液体受到的重力
(2)说明:浮力的大小只跟物体排开液体的重力有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关
4. 浮力常见问题与结论
(1)漂浮问题:如图所示,物体漂浮于液面上,物体密度为ρ物、体积为V物、露出液面的体积为V露,液体密度为ρ液
① 物体密度与液体密度的关系: =
② 使物体完全浸没所需要施加的竖直向下的作用力:F=ρ液gV露
(2)称重法:如图所示,三种情况下弹簧测力计的示数分别为F1、F2和F3,物体密度、水的密度、未知液体的密度分别为ρ物、ρ水和ρ未知
① 物体密度与水的密度关系:ρ物 =
② 未知液体密度与水的密度关系:ρ未知 =
(3)浮力大小的比较:如图所示,甲容器中三物块质量相等,乙容器中三物块的体积相等,C沉在容器底部
① 甲图中三物块所受的浮力大小关系:F浮A=F浮B>F浮C
② 乙图中三物块所受的浮力大小关系:F浮A(4)浮力秤与密度计的比较
① 用途:浮力秤用来测量物体的质量,密度计用来测量液体的密度
② 刻度特点:浮力秤刻度值上大下小,刻度分布均匀,密度计刻度值上小下大,刻度分布不均匀,上疏下密
(5)容器注水问题:如图甲所示,物体静止于容器底部且ρ物<ρ水,向容器缓慢加水
① 图乙:物体所受浮力与容器中液面高度的关系
② 图丙:容器中液面高度与所加入的水的体积关系
一本九年级科学课本平放在水平桌面上时,它对桌面的压强最接近下列的数值为(  )
A.0.5 Pa B.5 Pa C.50 Pa D.500 Pa
如图,某工厂用传送带传送工件,将工件(其重心为O)由图示位置从静止放到水平向右匀速运动的传送带上,则传送带受到的压力F、压强p及工件受到的摩擦力f随时间变化的图象正确的是(  )
A. B. C. D.
如图甲所示,水平桌面上盛满水的容器中放有一个钢珠。把木块轻轻放入容器中,木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是(  )
A.钢珠不受浮力作用
B.木块受到的浮力大于钢珠受到的浮力
C.两图中容器对桌面的压强相等
D.两图中水对容器底的压强不相等
如图所示,在溢水杯中装满水,将挂在弹簧测力计下的铁块缓慢放入水中,从铁块下表面刚刚接触水面直至测力计示数为零的过程中(  )
A.铁块受到的浮力一直变大
B.溢水杯底部受到水的压力一直变大
C.弹簧测力计对手的拉力先变小,后变大
D.桌面受到溢水杯的压强先不变,后变大
把木块放入装满水的溢水杯中,溢出水的体积为V1(如图甲);用细针将该木块全部压入水中,溢出水的总体积为V2(如图乙),忽略细针的体积。则(  )
A.木块的质量为ρ水V2
B.缓慢下压木块的过程中,溢水杯底部受到水的压强变大
C.木块全部压入水中静止时,细针对木块的压力大小为ρ水gV2
D.木块的密度为
小王将边长为10cm的正方体物块放在烧杯的底部,然后逐渐向烧杯中倒入水,通过测量烧杯中水的深度h,同时计算出物块受到的浮力F浮,绘制了如图所示的F浮-h图象。之后他将烧杯中的水倒掉,换成另一种未知液体重复上述操作,同样绘制了F浮-h图象。已知实际操作中水和另一液体均未溢出。
(1)当烧杯中水的深度为12cm时,物块处于   状态,在另一种液体中,当烧杯中
液体的深度为12cm时,物块处于   状态。(均填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)
(2)物块重为   N,若物块的密度为ρ物,液体的密度为ρ液,则ρ物:ρ液=   。
某学校综合实践活动小组利用弹簧测力计、合金块、细线、已知密度的多种液体、笔、纸等,设计改装成一支密度计。他们的做法是:在弹簧测力计下面挂一个大小适度的合金块,分别将合金块完全浸没在水和煤油中,静止时弹簧测力计示数如图所示,在弹簧测力计刻度盘上标上密度值。再将合金块分别完全浸没在不同的校验液体中,重复上述操作,反复校对检验。这样就制成一支测定液体密度的“密度计”。(煤油的密度为0.8×103kg/m3)
(1)合金块的密度为 kg/m3。。
(2)改装的密度计刻度 (填“是”或“不是”)均匀的,改装后密度计的分度值为 kg/m3,决定密度计量程大小的关键因素是 。
(3)密度为2.0×103kg/m3的刻度应该标在弹簧测力计的 N刻度处。
模块三 功和机械
1. 机械能转化与守恒典型问题
(1)抛球模型:如图所示,A、B两小球完全相同,在同一高度处以大小相同的速度将两小球抛出,不计空气阻力,两小球所能上升的最大高度分别为HA和HB,则HA>HB
(2)摆球模型:如图所示,摆球从A点静止释放,小球可到达的右侧最高点为B点,则由图可知,小球从A点运动至B点的过程中,小球的动能先增大后减小,小球的机械能一直减小
(3)弹簧模型
① 竖直方向:如图所示,小球自弹簧正上方一定高度处由静止下落,小球落到弹簧上并将弹簧压缩到最低点的过程中(弹簧在弹性限度内),小球的动能先增大后减小,当小球所受重力和弹簧对小球的弹力为平衡力时小球动能最大
② 水平方向:如图所示,弹簧一端与墙壁相连,另一端连接着物块,在物块上作用一水平向左的压力使弹簧压缩一定程度(弹簧在弹性限度内),撤去压力后,物块可向右运动,在物块从最左端向最右端运动的过程中,其动能先增大后减小,当物块所受摩擦力与弹簧对物块的弹力为平衡力时物块动能最大
2. 功和功率
(1)功的计算:W=Fs,s表示物体在力的方向上通过的距离,要注意不做功的几种情况
(2)功率的计算:P = = Fv,当应用P = Fv时,注意v的单位取m/s
3. 杠杆
(1)对杠杆的认识:杠杆可直可曲,形状任意,在分析杠杆问题时,必须首先确定杠杆的五要素,有些情况下可以通过想象杠杆的转动情况或去除约束条件来确定支点
(2)杠杆平衡条件的应用
① 杠杆的最小动力:当阻力、阻力臂一定时,动力臂越长动力越小,故解决问题的关键在于确定最大动力臂,另外还要注意施加动力的方向
② 杠杆的动态平衡:化动为静,粗略做出起始和中间特殊位置的杠杆五要素示意图,明确动力臂或阻力臂的变化情况,结合杠杆平衡条件分析动力和其它要素的变化情况
③ 杠杆平衡的临界问题:如图所示,临界情况下轻质杠杆可分别绕A点和B点转动,为使杠杆平衡,当杠杆右端所挂配重不变时,重物M应在杠杆右端一定范围内移动,当重物所挂位置不变时,重物的M质量应在一定范围内变化
④ 杠杆与浮力的综合:如图所示,将物体N浸没于水中后,需要将其从B位置移动至C位置杠杆能重新平衡,对于此类问题,需要列出物体浸没前后的杠杆平衡表达式来完成对相关量的求解,即GMLOA=GNLOB,GMLOA=(GN-F浮)LOC
⑤ “双支点”模型:如图所示,横杆自重为G,左、右两端支撑点对横杆的支持力大小分别为F1和F2,可分别以A端和B端为支点列出杠杆平衡表达式,分析F1、F2与G的关系,亦可知道横杆重心的位置
3. 滑轮
(1)动滑轮两种使用方式的比较:如图所示,使用同一动滑轮在两种情况下提升同一重物上升相同的高度h,F1和F2分别为两种情况下的拉力大小,s1和s2分别为两种情况下绳子自由端移动的距离,η1和η2分别为两种情况下滑轮的机械效率,不计绳重和摩擦
(2)滑轮与摩擦力结合的问题:如图所示,在拉力F的作用下,物块A向左做匀速直线运动,物块B相对地面静止,此时弹簧测力计的示数为F0,A对B、B对A的摩擦力大小分别为fAB与fBA,地面对A的摩擦力大小为f,不计绳与滑轮的摩擦
将甲、乙两个相同的小球,在相同的高度处,分别以v甲和v乙(v甲>v乙)的速度竖直向上抛出,不计空气阻力。下列说法正确的是(  )
A.抛出瞬间,两个球具有的动能相等
B.在空中运动过程中,甲球的机械能始终大于乙球的机械能
C.两个球落回到抛物点处,甲球动能等于乙球动能
D.两个小球到达最高点时速度为0,达到平衡状态
在粗糙程度相同的水平面上,手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置,松手后,木块最终静止在图乙所示位置。下列说法中正确的是(  )
A.向右压缩弹簧的过程中,弹簧的弹性势能减小
B.弹簧恢复原状过程中,弹簧的弹性势能增大
C.木块离开弹簧后减速运动过程中,水平面对木块的阻力减小
D.松手后弹簧将木块推出去,木块的动能是弹簧的弹性势能转化来的
一辆汽车在平直的公路上做直线运动,其v﹣t图象如图所示,汽车在第10s时已行驶了150m,速度达到了20m/s,随后匀速前进,若汽车在行驶过程中所受阻力大小始终为2000N,以下说法正确的是(  )
A.在0﹣20s内汽车的平均速度为15m/s
B.在0﹣10s内汽车的牵引力大小恒为2000N
C.在10﹣20s内汽车牵引力做的功为4×105J
D.在10﹣20s内汽车牵引力做功的功率为4×105W
汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P0,牵引力为F0;t1时刻开始,司机减小了油门,使汽车保持恒定功率P行驶,到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,速度为v。已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变,汽车牵引力F随时间t变化的图像如图所示,则(  )
A.v=2v0 B.F0=2f
C.t1至t2时间内,汽车做加速运动 D.t2时刻之后,汽车将保持功率行驶
如图所示,AO=40厘米,BO=20厘米,拉力F=3牛,并与水平方向成30°角。若在木棒B端悬挂体积为100厘米3的物体G,并将它浸没在水中,木棒恰好平衡,则物体的重力应为(g取10N/kg)(  )
A.3牛 B.4牛 C.5牛 D.6牛
用图示装置探究杠杆的平衡条件,保持左侧的钩码个数和位置不变,使右侧弹簧测力计的作用点A固定,改变测力计与水平方向的夹角θ,动力臂L也随之改变,所作出的“F﹣θ”图象和“F﹣L”图象中,正确的是(  )
A. B. C. D.
如图所示物体A重力为20牛,用滑轮组分别按甲、乙两种方法提升重物和水平移动。A物体在水平面滑动时受到的摩擦力为15N,F1=12N,F2=6N,A物体在10s内匀速移动的距离均为0.6m,则在该过程中,下列分析正确的是(  )
A.甲的机械效率等于乙的机械效率 B.F1做功比F2做功慢
C.两种方法中所做的有用功一样多 D.甲图中动滑轮的重力一定为4N
如图所示,物体A的重力为180N,物体B的重力为15N,物体A受到一个水平向右的拉力F,拉力F的功率为3W,在拉力F的作用下,物体B在2s内匀速上升0.3m。不计滑轮、绳子的自重及它们之间的摩擦。下列说法错误的是(  )
A.拉力F大小为40N
B.2s内,物体B克服重力做功4.5J
C.拉力F做的功等于物体B克服重力做的功
D.物体A向右做匀速直线运动的速度为0.075m/s
例1.B
解:任何物体都具有惯性,即当球脱离手以后,仍具有原来的速度(即海轮的速度v);故当小吴以速度v将球竖直上抛,小王以速度v将球竖直下抛时,小球仍会落回原地;而小杨以速度v将球垂直于海轮航行方向水平抛出时,小球将离开原地点,即距离抛出点的正下方最远。
故ACD错误;B正确;
故选:B。
练1.1.D
解:车加速前,木块和小车一起向右作匀速直线运动,并且木块和小车具有共同的速度,当小车突然加速时,由于木块在光滑的接触面上,不受摩擦力的作用,因此木块由于惯性,还要保持原来大小不变的速度向右作匀速直线运动,所以相对于小车向左平滑出;
落地后,由于惯性,木块相对地面运动速度继续向右,下部受到地面摩擦力向左,上部由于惯性继续向右运动,所以向左平滑出小车,落地后向右倾倒。
故选:D。
练1.2.C
解:A、小车处于静止状态,受两个力,但这两个力是平衡力,故A不符合题意;
B、小车向右作匀速运动,小球也随之作匀速运动,受平衡力的作用,故B不符合题意;
C、小车向右作加速运动,小球也随之作加速运动,受非平衡力的作用,故C符合题意;
D、小车突然减速时,由于惯性,小球会继续向前运动,从而和车厢壁接触发生挤压,车厢壁会对小球产生向左的支持力。因此小球受三个力的作用,故D不符合题意。
故选:C。
例2.D
解:因B静止时处于平衡状态,水平方向受到绳子向左的拉力和A对B向右的摩擦力是一对平衡力,
所以,A对B水平向右摩擦力f=F示=3N,故B错误;
又因A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对相互作用力,
所以,B对A的摩擦力方向水平向左,大小为3N,
因物体A做匀速直线运动时,受到水平向右的拉力和水平向左B对A的摩擦力、地面的摩擦力处于平衡状态,
所以,由力的合成可得:fB对A+f地=F,
则地面对A水平向左的摩擦力:f地=F﹣fB对A=8N﹣3N=5N,故D正确;
由水平拉力F与地面对A的摩擦力大小不相等,所以二力不是一对平衡力,故A错误;
因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与运动速度的大小无关,
所以,若A以2m/s匀速运动时,水平向左B对A的摩擦力、地面的摩擦力均不变,则拉力F将不变,故C错误。
故选:D。
练2.1.C
解:A、用2N的力F水平拉木块,木块、砝码、长木板均保持静止,此状态下,砝码相对木块静止,砝码没有运动趋势,所以,砝码不受摩擦力,即木块对砝码的摩擦力为0N,故A错误;
B、长木板对木块的支持力和木块的重力大小不相等,所以它们不是一对平衡力,故B错误;
CD、用2N的力F水平拉木块,木块与长木板之间有相对运动趋势,则木块受摩擦力作用;木块静止,摩擦力等于拉力,则长木板对木块的摩擦力f=F=2N,根据力的作用是相互的,木块对长木板的摩擦力也是2N,由于长木板静止,处于平衡状态,即桌面对长木板的摩擦力为2N,故C正确,D错误。
故选:C。
练2.2.B
解:(1)物体B放在A上,物体B对物体A有压力,因物体间力的作用是相互的,所以A对B有支持力,故A错误。
(2)A和B一起沿斜面匀速下滑的过程中,B相对A没有运动也没有运动趋势,所以A、B之间不存在摩擦力,故B正确。
A、B之间不存在摩擦力,就无法谈摩擦力的方向,故CD错误。
故选:B。
例3.C
练3.1.C
解:A、将工件由图示位置从静止放到水平向右匀速运动的传送带上,由于存在摩擦,在水平方向上工件受到水平向右的摩擦力,工件将会做加速运动,则摩擦力大小会发生变化,不是一条直线,当工件随传送带一起匀速直线运动时,摩擦力为0,故A错误;
B、将工件由图示位置从静止放到水平向右匀速运动的传送带上,此时物体对传送带的压力等于物体的重力,压力大小保持不变,故B错误;
CD、压力不变,工件向右运动,与传送带的接触面积变大,根据p=可知,压强与接触面积成反比,压强会变小,故C正确,D错误。
故选:C。
例4.C
解:A、钢珠浸没在水中,也受浮力作用,故A错误;
B、因不知道木块和钢珠排开水的体积关系,所以由F浮=ρgV排可知,无法比较木块和钢珠受到的浮力关系,故B错误;
C、两图中容器对桌面的压力等于容器、水和物体的总重力;
比较甲、乙两图可知,乙图中减少的水的重力,即为木块排开水的重力,
而木块漂浮,则F浮=G木,根据阿基米德原理可知F浮=G排,
所以G木=G排,即木块的重力等于排开水的重力(即溢出水的重力),
所以两图中容器对桌面的压力相等,底面积相同,由p=可知,两图中容器对桌面的压强相等,故C正确;
D、已知容器中装满水,把木块轻轻放入容器中,虽然有水溢出,但水的深度不变,由p=ρgh可知,两图中水对容器底的压强相等,故D错误;
故选:C。
练4.1.D
解:A、从铁块下表面刚刚接触水面到铁块浸没在水中的过程,铁块排开水的体积不断变大,根据F浮=ρgV排知,浮力逐渐变大;铁块浸没后继续下沉的过程中,铁块排开水的体积不再变化,根据F浮=ρgV排知,浮力不再变化,故A错误;
B、从铁块下表面刚刚接触水面直至测力计示数为零的过程中,水的深度不变,根据p=ρgh知,溢水杯底部受到水的压强不变,杯底的面积不变,根据F=pS可知,杯底受到水的压力不变,故B错误;
C、在铁块向下运动并与底部接触之前,弹簧测力计对手的拉力等于铁块与测力计的总重力减去铁块受到的浮力(即F拉=G总﹣F浮);由于浮力先变大后不变,所以测力计对手的拉力先变小后不变;
铁块接触溢水杯底部直至测力计示数为零的过程中,由于铁块受到溢水杯底部的支持力作用,所以弹簧测力计对手的拉力F拉′=G总﹣F浮﹣F支,则拉力再减小;
由此可知,整个过程中弹簧测力计对手的拉力先变小,后不变,再变小,故C错误;
D、从铁块下表面刚刚接触水面到铁块下表面刚刚接触溢水杯底部,且对底部没有压力的过程中,铁块受到的浮力先变大后不变,但始终等于其排开水的重力,此时溢水杯对桌面的压力:F压=G杯和水+F浮﹣G排水(其中G杯和水为溢水杯和剩余水的总重力,G排水为溢出水的重力),可知溢水杯对桌面的压力始终不变,根据p=知,溢水杯对桌面的压强不变;
当铁块接触溢水杯底部,且对底部产生压力的过程中,由于不再有水溢出,且铁块对溢水杯底部有压力,所以溢水杯对桌面的压力变大,根据p=知,溢水杯对桌面的压力压强变大;
由此可知,整个过程中桌面受到溢水杯的压强先不变,后变大,故D正确。
故选:D。
练4.2. D
解:(1)木块静止地漂浮在水面上时,F浮=G;
因为木块所受到的浮力F浮=ρ水gV1,所以ρ水gV1=mg,
木块的质量m=ρ水V1;
木块完全浸入水中时所排开水的体积等于木块的体积,
由题意知木块的体积V=V2,
则木块的密度:ρ==;故A错误,故D正确;
(2)缓慢下压木块的过程中,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh可知,溢水杯底部受到水的压强不变,故B错误;
(3)木块完全浸没后的浮力:
F浮′=ρ水gV2,
木块完全浸没时,由力的平衡条件可得:
F浮′=F压+G木,
所以手对木块的压力(最大压力):
F压=F浮′﹣G木=ρ水gV2﹣mg=ρ水gV2﹣ρ水V1g=ρ水g(V2﹣V1),故C错误;
故选:D。
例5. (1)漂浮;沉底;(2)8;8:7
解:(1)正方体物块的边长为10cm,由图知,当烧杯中水的深度h≥8cm时,物块受到的浮力为8N不变,说明此时正方体处于漂浮状态(浮力等于重力),即当烧杯中水的深度为12cm时,物块处于漂浮状态;
可知物体的重力为8N,在另一种液体中,当烧杯中水的深度h≥10cm时,物块受到的浮力为7N不变,因7N小于8N,故物体沉在容器的底部,即当烧杯中液体的深度为12cm时,物块处于沉底状态;
(2)根据阿基米德原理,物块在液体中浸没时受到的浮力:
F液=ρ液gV排=ρ液gV物﹣﹣﹣﹣﹣①,
物块在水中漂浮时,根据漂浮的规律:
F水=G
由阿基米德原理:
F水=ρ水gV排水
即F水=ρ水g×l2h
故有ρ水g×l2h=ρ物gV物﹣﹣﹣﹣②,
②÷①得:===8:7。
故答案为:(1)漂浮;沉底;(2)8;8:7。
练5.1. (1)4×103;(2)是;0.2×103;合金块的密度;(3)2
解:(1)根据称重法测浮力F=G﹣F浮和阿基米德原理有:
3.0N=G﹣ρ水gV=G﹣1.0×103kg/m3×10N/kg×V﹣﹣﹣﹣①
3.2N=G﹣ρ煤油gV=G﹣0.8×103kg/m3×10N/kg×V﹣﹣﹣﹣②;
由①②得:V=10﹣4 m3;G=4N,
合金块的密度:
ρ===4×103kg/m3;
(2)由②得:F示=4N﹣ρ液×10N/kg×10﹣4 m3;
故待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系:
ρ液=4×103kg/m3﹣F示×103 kg/(N m3)﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
由③知,
ρ液与F示为一次函数关系,改装的密度计刻度是均匀的;
由③知,当F示=4N时,ρ液=0;
当F示=0时,ρ液=4×103kg/m3;0﹣4N之间有20个格,
改装后密度计的分度值为:
=0.2×103kg/m3;
由③知,决定密度计量程大小的关键因素是合金块的密度;
(3)把ρ液=2.0×103kg/m3代入③得:F示=2.0N,即密度为2.0×103kg/m3的刻度应该标在弹簧测力计的2.0N位置处。
答:(1)合金块的密度为4×103kg/m3;
(2)待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系式为ρ液=4×103kg/m3﹣F示×103 kg/(N m3),改装的密度计刻度是均匀的;改装后密度计的分度值是=0.2×103kg/m3;决定密度计量程大小的关键因素是合金块的密度;
(3)计算说明密度为2.0×103kg/m3的刻度应该标在弹簧测力计2N的位置。
例6.B
解:A、甲、乙两个相同的小球,由于向上抛出的速度不同,所以质量相同,速度不同,故动能不同,故不符合题意;
B、两球的质量相同,高度相同,即重力势能相同,但由于甲的速度快,所以甲球的动能大,故甲球的机械能大于乙球的机械能;在不计空气阻力的情况下,无能量的损失,所以整个过程中甲球的机械能始终大于乙球的机械能,故符合题意;
C、由于甲球的机械能始终大于乙球的机械能,所以两个球落回到抛物点处,甲球动能大于乙球动能,故不符合题意;
D、两个小球到达最高点时速度为0,即此时只受到了重力的作用,不是平衡力,不是平衡状态,故不符合题意;
故选:B。
练6.1.D
解:A、向右压缩弹簧的过程中,弹簧的形变变大,所以弹簧的弹性势能增大,故A错误;
B、弹簧恢复原状过程中,弹簧的形变变小,所以弹簧的弹性势能减小,故B错误;
C、木块从被弹簧弹离至最终静止的过程中,受到水平面的摩擦阻力,导致其速度减小,但木块对水平地面的压力和接触面的粗糙程度都不变,所以摩擦力的大小是不变的,故C错误;
D、松手后弹簧将木块推出去的过程中,弹簧的弹性势能减小,木块的动能增加,所以木块的动能是弹簧的弹性势能转化来的,故D正确。
故选:D。
例7.C
解:A、由图象可知,汽车在10~20s内做匀速运动,其速度为v2=20m/s,
汽车在10~20s内行驶的路程s2=v2t=20m/s×10s=200m,
在0~20s内行驶的总路程s=s1+s2=150m+200m=350m,
则在0~20s内汽车的平均速度v===17.5m/s,故A错误;
B、由图象可知,在0~10s内,汽车做加速运动,牵引力大于阻力,即牵引力大于2000N,故B错误;
C、汽车在10~20s内做匀速运动,处于平衡状态,牵引力等于阻力,即F=f=2000N,
则牵引力做的功:W2=Fs2=2000N×200m=4×105J,故C正确;
D、汽车在10~20s内牵引力做功的功率:P2===4×104W,故D错误。
故选:C。
练7.1.D
解:
由题知,在t1时刻以前,汽车以速度v0匀速行驶,发动机功率为P0,牵引力为F0,且有P0=F0v0 ①;
在t1时刻,司机减小了油门,汽车的功率突然减小为P,在该瞬间汽车的速度不变(仍为v0),牵引力由F0突然减小为,所以有P= v0②,由①②可知P=(即汽车的功率突然减小为原来的一半)。
AD.由题可知,t1时刻后汽车的功率保持恒定;由前面分析知,汽车的功率将保持不变,故D正确;
到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,速度为v;由图可知,汽车再次做匀速运动时的牵引力与最初做匀速运动的牵引力大小相等,均为F0;
根据P=Fv可得第二次做匀速直线运动时的速度:v====v0 ;故A错误;
B.汽车做匀速直线运动时,牵引力与阻力平衡,所以F0=f,故B错误;
C.由图可知,t1至t2时间内,汽车受到的牵引力增大,功率不变,由P=Fv可得,汽车行驶的速度减小,所以汽车做减速运动,故C错误;
故选:D。
例8.B
解:过支点O做动力作用线的垂线段,即动力臂L,如下图所示:
根据图示可知,L=OA=×40cm=20cm;
由杠杆平衡的条件可得B端拉力:FB===3N。
物体G受到的浮力:F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N,
则物体的重力:G=FB+F浮=3N+1N=4N。
故选:B。
练8.1.C
解:动力F和θ的关系,当F从水平→90°→水平,F对应的动力臂,先变小后变大,所以A错误,当θ等于90°时动力最小但不为零,所以B错误,根据杠杆平衡条件:
FL=F2L2得,F=,则F和L成反比,所以C正确。
故选:C。
例9.A
解:甲图中n=2,绳子自由端运动距离:s绳=2h物=2×0.6m=1.2m;
有用功为:W有=Gh=20N×0.6m=12J;
总功为:W总=F1s=12N×1.2m=14.4J;
机械效率为:η==≈83.3%,
额外功为:W额=W总﹣W有=14.4J﹣12J=2.4J;
在不计绳重和摩擦的情况下,可以根据F=(G+G动)求出甲图中动滑轮的重力,但由于题中没有说明不计绳重和摩擦,所以不能求出动滑轮的重力,故D错误;
乙图中n=3,绳子自由端运动距离L绳=3L物=3×0.6m=1.8m;
有用功为:W有=fL物=15N×0.6m=9J;
总功为:W总=F2L绳=6N×1.8m=10.8J;
其机械效率为:η==≈83.3%;
由以上计算可知,两滑轮组的有用功不相等,总功不相等,而机械效率是相等的,故A正确,C错误;
时间相同,总功不同,则拉力做功的功率不同,即拉力做功的快慢不同,故B错误。
故选:A。
练9.1.C
解:
AD、物体上升速度v物===0.15m/s,由图知,n=2,拉力F端移动速度v=v物=×0.15m/s=0.075m/s;由P===Fv可得拉力F===40N,故AD正确;
B、2s内,物体B克服重力做功W有用=Gh=15N×0.3m=4.5J,故C正确;
C、拉力做的总功W总=Pt=3W×2s=6J,所以拉力F做的功大于物体B克服重力做的功,故C错。
故选:C。
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