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2024-2025学年上海市浦东新区张江中学教育集团八年级(下)月考物理试卷(5月份)
一、选择题
1.(2018 皇姑区一模)下列装置中,不是利用大气压强工作的是( )
A.用注射器注射药液 B.吸管吸饮料
C.吸盘挂钩 D.吸尘器
2.(2025春 浦东新区月考)如图所示的工具中,在使用时属于省力杠杆的是( )
A.
B.
C.
D.
3.(2014 无锡)下列实例中,人对物体做功的是( )
A.举重运动员将杠铃举起
B.人推车,车未动
C.足球被踢后,在草地上滚动一段距离
D.学生背着书包在水平路面上匀速前进
4.(2014 金华)如图,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦),图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是( )
A.F1=F2 B.F3=F4 C.F1=F3 D.F2=F4
5.(2024春 奉贤区期中)如图所示,O为轻质硬直杠杆OA的支点,在杠杆的A点悬挂着一个重物G,在B点施加一个方向始终与杠杆成a角度的动力F,使杠杆从竖直位置匀速转动到水平位置的过程中,下列表述正确的是( )
A.动力F始终在变大 B.动力F先变大再变小
C.杠杆始终为省力杠杆 D.杠杆始终为费力杠杆
6.(2021 长宁区二模)如图所示,甲、乙为两个实心正方体,它们对水平地面的压强相等。若在两个正方体的上部,沿水平方向分别截去相同高度的部分,它们切去的质量为Δm甲和Δm乙、剩余的质量为m甲′和m乙′,则( )
A.Δm甲一定小于Δm乙,m甲′一定小于m乙′
B.Δm甲可能小于Δm乙,m甲′一定小于m乙′
C.Δm甲一定小于Δm乙,m甲′可能小于m乙′
D.Δm甲可能小于Δm乙,m甲′可能小于m乙′
二、填空题
7.(2020秋 闵行区期末)物理知识在生活中有若广泛应用,图所示的各实例中,应用连通器原理的是 ;利用大气压强的是: ;利用阿基米德原理的是 。(均选填字母)
8.(2020秋 浦东新区期末)某种白酒的密度为0.9×103千克/米3,表示每立方米这种白酒的 为0.9×103千克,若一瓶这种白酒的体积为5×10﹣4米3,则其质量为 千克;若用掉半瓶白酒,则剩余白酒的 (选填“质量”、“体积”或“密度”)不变。
9.(2025春 浦东新区月考)如图是使用手机和自拍杆自拍时的示意图,自拍杆可以看作是一个 (选填“省力”或“费力”)杠杆(O为支点)。已知自拍杆长1m(质量忽略不计),手机对杆竖直向下的作用力F2=3N,图中L1=10cm,L2=80cm,则手垂直于杆的动力F1= N,拍摄需要伸长自拍杆时,若保持F1的作用点、方向及支点位置不变,则F1大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
10.(2023 大东区模拟)如图甲是一种落地式海报架,图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆,水平向右的风将其吹倒的瞬间,支点是 (选填“B”或“C”);若要使海报架抵抗更大的风力,可适当 (选填“增大”或“减小”)∠BAC角度的大小。
11.(2025春 浦东新区月考)如图所示,将体积为1×10 6米3、重为4.9牛的实心物块A用细绳拴着浸没在水中,若A下表面离水面的距离为0.2米,则下表面受到水的压强为 帕。若将细绳剪断,待物体静止后,物体A受到的浮力 ,容器对水平地面的压强 (后两空选填“变大”“不变”或“变小”)。
12.(2025春 浦东新区月考)如图所示,用200N的拉力拉着物体A、B在水平面上匀速向左运动,A与滑轮相连的绳子所受的拉力为A所受摩擦力的4倍,若不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦,则B与地面间的摩擦力为 N。若A物体在2秒内前进了1米,则直接拉B物体的绳子对B物体做功为 焦,功率为 瓦。
13.(2025 闵行区二模)高铁站的候车区一般在地面上标有黄色警戒线,称为安全线,主要起到提醒和警示作用。为了明确设置安全线的原因,小航查阅资料后获得如下信息:
①液体和气体没有一定的形状,都具有流动性,因此统称为流体;
②列车进站时会带动周围的气体流动,且车速越大,气体流动速度越大;
③如果乘客与列车靠的过近,存在被列车“吸”过去的危险;
④不同运行速度的列车对应安全线到站台边缘的距离如表所示。
列车速度 安全线到站台边缘的距离
不大于120千米/小时 1.0米
120千米/小时至160千米/小时 1.5米
160千米/小时至200千米/小时 2.0米
请根据相关材料,回答下列问题。
(1)乘客被列车“吸”过去是源于乘客和列车之间的气压 。根据上述材料信息还可知:流体压强和流速有关,随着流体流速增大,流体压强将 。(均选填“增大”或“减小”)
(2)流体压强和流速的关系应用非常广泛,文丘里流量计可用于测量有压管道天然气流量,其结构示意图如图所示。
(a)若有压管道内天然气没有流动,则文丘里管内液面高度差为 。
(b)当文丘里管内液面高度差为Δh时,查阅相关资料可知此时截面S1、S2位置的流速差为Δv,则该有压管道内天然气的流速大小为 。(用S1、S2、Δv的代数式表示)
三、作图题
14.(2025 虹口区一模)如图,重为8牛的物体静止在水平地面上,请用力的图示法画出其对地面的压力F。
15.(2022 滨湖区校级二模)如图甲所示,为一款压蒜神器,简化的示意图乙中O点为支点,F2为杠杆所受阻力。请在乙图中画出压蒜时,作用在A点的最小动力F1和阻力臂L2。
16.(2009 相城区一模)如图,杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态,L1为F1的力臂,请在图中作出力F1和L2,F2的力臂L2。
三、综合题
17.(2025 宝山区模拟)体积为2×10﹣3米3的小球,浸没在水中,求:小球受到的浮力F浮。
18.(2025春 浦东新区月考)跳绳是初中毕业生体育测试的项目之一,小宇同学想利用所学的物理知识估测自己平时跳绳时克服重力的功率(不计绳重)。
(1)用体重秤测量 (填物理量名称与其对应物理量符号)(下同);
(2)估测自己平均每次跳起的高度h;
(3)用 (填实验器材)记录跳n次所用的 ;
(4)数据处理:功率P= (用上述的物理量符号表示)。
19.(2025春 闵行区期中)2022年北京冬奥会中国队雪车的制造应用了碳纤维复合材料,该新型材料的密度不到钢的四分之一,但抗拉强度一般是钢的7﹣9倍。碳纤维还具有耐高温、耐腐性、韧性好、导电性好等特征,目前,碳纤维越来越显示出在工业上的广阔应用前景。
①碳纤维材料已被广泛应用在羽毛球拍上,这种应用与下列碳纤维的哪种物理属性无关( )
A.密度小
B.抗拉强度高
C.韧性好
D.导电性好
②小明利用一小块碳纤维材料测量碳纤维的密度,他测得其质量为18g,体积为10cm3,他用到的实验原理是 ,密度为 kg/m3。
③碳纤维制造的自行车整体更为轻便,现有某品牌碳纤维自行车架(如图),质量为1.8kg。若用密度为7900kg/m3的钢材料制作同一车架,求该钢制车架的质量。
20.(2025春 浦东新区月考)小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中,采用了如图甲所示的实验装置(实验中所用钩码均相同,杠杆质量均匀,相邻刻度线之间的距离相等)。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示,此时杠杆处于 (选填“平衡”“不平衡”)状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应向 (选填“左”“右”)调节平衡螺母。使杠杆在水平位置平衡,目的是 。
(2)图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡,小明尝试在A点下方再加2个相同的钩码,为使杠杆保持水平平衡,应将B点的钩码向右移动 个格;
(3)小明又尝试用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码,并始终竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,此过程中弹簧测力计的示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”);(不计阻力影响)
(4)如图丁所示,为小华在科技创新大赛中,利用杠杆设计的可以直接测量液体密度的“密度天平”。其制作过程和原理如下:选择一根长1m的杠杆,使其中点置于支架上,调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡。在左侧离中点10cm的A位置用细线固定一个质量为100g、容积为50cm3的容器。右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码(细线的质量忽略不计)。测量时往容器中加满水,移动钩码使悬挂点距支点 cm处杠杆在水平位置平衡,该“密度天平”的量程为 g/cm3,若将钩码的质量适当增大,该“密度天平”的量程将 。(选填“增大”“减小”或“不变”)
21.(2025春 浦东新区月考)有一质量分布均匀的长方体甲,其密度、底面积、高度的数据如下表所示:
密度(kg/m3) 底面积(m2) 高度(m)
0.8×103 5×10﹣4 1
(1)求甲的质量m甲。
(2)薄壁柱形容器乙放置在水平桌面上,容器足够高,现将甲放入其中,再向乙中缓慢注入水,如图所示,当甲所受浮力等于其重力时:
①求乙中水的最小深度h水min。
②沿水平方向切去甲露出水面的部分,若乙的底面积为2×10﹣3m2,当甲静止时,求水对容器底部压强的变化量Δp水。
2024-2025学年上海市浦东新区张江中学教育集团八年级(下)月考物理试卷(5月份)
参考答案与试题解析
一.选择题(共6小题)
题号 1 2 3 4 5 6
答案 A B A B A A
一、选择题
1.(2018 皇姑区一模)下列装置中,不是利用大气压强工作的是( )
A.用注射器注射药液 B.吸管吸饮料
C.吸盘挂钩 D.吸尘器
【考点】大气压的综合应用.版权所有
【专题】应用题;气体的压强、流体压强与流速的关系.
【分析】大气压的应用大多是利用内外的气压差,所以要判断是否是大气压的应用,要注意有没有形成这个“气压差”。
【解答】解:A、用注射器注射药液时,是在外力的作用下将药液注入的,故A与大气压无关。
B、用吸管吸饮料时,吸出吸管中的部分空气,使吸管内的气压减小,瓶中饮料在大气压的作用下,上升通过吸管进入口中,故B利用了大气压的作用;
C、首先用力将挂衣钩的吸盘紧压在墙壁上,将塑料吸盘中的空气排出,通过手的挤压排出了吸盘内的气体,使内部气压小于外界大气压,这样外界大气压将挂衣钩压在墙壁上,故C利用了大气压;
D、用吸尘器吸尘土时,吸出管中的部分空气,使吸管内的气压减小,尘土在大气压的作用下进入吸尘器中,故D利用了大气压。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对生活和实验中常见工具、器材原理的掌握和了解,要知道这些工具、器材都是物理原理在生活中的实际应用。
2.(2025春 浦东新区月考)如图所示的工具中,在使用时属于省力杠杆的是( )
A.
B.
C.
D.
【考点】杠杆的分类.版权所有
【专题】简单机械;理解能力.
【分析】结合图片和生活经验,先判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
【解答】解:A、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂。属于费力杠杆,故A 不符合题意;
B、核桃夹在使用过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B符合题意;
C、镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故C不符合题意;
D、天平在使用过程中,动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆,故D不符合题意。
故选:B。
【点评】此题考查的是杠杆的分类主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
3.(2014 无锡)下列实例中,人对物体做功的是( )
A.举重运动员将杠铃举起
B.人推车,车未动
C.足球被踢后,在草地上滚动一段距离
D.学生背着书包在水平路面上匀速前进
【考点】力是否做功的判断.版权所有
【专题】功、功率、机械效率.
【分析】解答此题要知道做功的两个必要因素为:一是作用在物体上的力;二是物体在这个力的方向上产生距离。
【解答】解:A、举重运动员将杠铃举起,杠铃在力的作用下移动了距离,力对物体做功,符合题意;
B、人推车,车未动,有力而无距离,没有做功,不符合题意;
C、足球被踢后,在草地上滚动一段距离,没有力作用在物体上,力对物体没有做功,不符合题意;
D、学生背着书包在水平路面上匀速前进,虽然有力也有距离,但不是在力的方向上,力与距离垂直,没有做功,不符合题意;
故选:A。
【点评】解决本题要掌握做功的两个必要因素,二者缺一不可。
4.(2014 金华)如图,用同一滑轮匀速提升同一重物(不计摩擦),图中F1、F2、F3、F4之间的大小关系正确的是( )
A.F1=F2 B.F3=F4 C.F1=F3 D.F2=F4
【考点】定滑轮;动滑轮的计算.版权所有
【专题】简单机械.
【分析】根据定滑轮不省力,动滑轮省一半力的特点进行分析即可。
【解答】解:甲图是一个动滑轮,能够省一半的力,故F1=(G物+G动);当拉力与竖直方向有夹角,由于夹角越大,拉力越大,所以F2>F1;
乙图是定滑轮,只能改变力的方向,不省力也不费力,故F3=F4=G物。
故选:B。
【点评】本题主要考查了定滑轮和动滑轮的特点;定滑轮只能改变力的方向,不省力;而动滑轮省一半的力,但是,会费距离。
5.(2024春 奉贤区期中)如图所示,O为轻质硬直杠杆OA的支点,在杠杆的A点悬挂着一个重物G,在B点施加一个方向始终与杠杆成a角度的动力F,使杠杆从竖直位置匀速转动到水平位置的过程中,下列表述正确的是( )
A.动力F始终在变大 B.动力F先变大再变小
C.杠杆始终为省力杠杆 D.杠杆始终为费力杠杆
【考点】杠杆的动态平衡分析.版权所有
【专题】应用题;图析法;简单机械.
【分析】作出动力的力臂OC,根据杠杆的平衡条件分析。
【解答】解:杠杆的支点为O,作出动力的力臂OC,如下图1所示:轻质硬直杠杆不计其重力,故阻力为G;在B点施加一个方向始终与杠杆成a角度的动力F,故动力臂OC=cosα×OB,保持不变,在杆从竖直位置匀速转动到水平位置的过程中,阻力臂l2变化为范围为0﹣OA,如图2、3所示:
根据杠杆的平衡条件Fl1=Gl2,即F×OC=Gl2,
动力F=,
因动力臂OC不变,阻力臂在逐渐变大,动力F始终在变大,A正确,B错误;
因阻力臂l2变化为范围为0﹣OA,当动力臂OC大于阻力臂时,为省力杠杆;
当动力臂OC小于阻力臂时,为费力杠杆;故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查杠杆的平衡条件,关键是力臂的分析。有一定难度。
6.(2021 长宁区二模)如图所示,甲、乙为两个实心正方体,它们对水平地面的压强相等。若在两个正方体的上部,沿水平方向分别截去相同高度的部分,它们切去的质量为Δm甲和Δm乙、剩余的质量为m甲′和m乙′,则( )
A.Δm甲一定小于Δm乙,m甲′一定小于m乙′
B.Δm甲可能小于Δm乙,m甲′一定小于m乙′
C.Δm甲一定小于Δm乙,m甲′可能小于m乙′
D.Δm甲可能小于Δm乙,m甲′可能小于m乙′
【考点】p=ρgh计算规则柱体的压强.版权所有
【专题】定性思想;压强、液体的压强;应用能力.
【分析】由于两个物体都是规则的实心柱状物体,可利用p=ρgh先判断出两个物体的密度大小,截取相同的高度h,表示出截取的质量并比较大小;然后表示出切除相同高度后,剩余部分对水平面的压强,再做比较。
【解答】解:由于正方体静止在水平地面上,对地面的压力F=G,
根据p======ρgL,
由于甲乙正方体对水平地面产生的压强相等,即p甲=p乙,
则p甲=ρ甲gL甲,p乙=ρ乙gL乙,由图可知,L甲<L乙,则有ρ甲>ρ乙;
截取相同的高度h,即截取的质量为:
Δm甲=ρ甲L2甲h,Δm乙=ρ乙L2乙h,其中ρ甲L甲=ρ乙L乙,因为L甲<L乙,所以Δm甲<Δm乙;
剩余的甲物体对水平面的压强:p甲′=ρ甲g(L甲﹣h)=p甲﹣ρ甲gh;
剩余的乙物体对水平面的压强:p乙′=ρ乙g(L乙﹣h)=p乙﹣ρ乙gh;
由于ρ甲>ρ乙,即ρ甲gh>ρ乙gh;
所以p甲﹣ρ甲gh<p乙﹣ρ乙gh,即p甲′<p乙′;
因为L甲<L乙,所以L甲2<L乙2,
根据F=pS知甲乙剩余的压力F甲′<F乙′;
在水平面上压力等于重力,所以G甲′<G乙′;
由G=mg知m甲′<m乙′,故A正确。
故选:A。
【点评】此题是典型的柱状固体的压强问题,要根据已知条件,灵活选用压强计算式p=和p=ρgh(适用于实心柱体对支撑面的压强)进行分析解答。
二、填空题
7.(2020秋 闵行区期末)物理知识在生活中有若广泛应用,图所示的各实例中,应用连通器原理的是 b ;利用大气压强的是: c ;利用阿基米德原理的是 a 。(均选填字母)
【考点】连通器原理;大气压的综合应用;阿基米德原理的理解.版权所有
【专题】应用题;其他综合题;应用能力.
【分析】根据图中的结构特点,分析其所应用的原理,逐一做出判断即可。
【解答】解:液体密度计就是应用阿基米德原理制成的。
船闸是由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。若船要从上游驶向下游,先打开上游阀门,使闸室和上游构成连通器,水相平后,打开上游闸门,船驶入闸室;然后打开下游阀门,使下游和闸室构成连通器,闸室和下游水位相平时,打开下游闸门,船驶入下游。
拔火罐时,先把酒精在罐内烧一下,罐内空气受热排出,此时迅速把罐扣在皮肤上,使罐内气体温度升高,等到罐内的空气冷却后压强降低,小于外面的大气压,外面的大气压就将罐紧紧地压在皮肤上。
综上所述:应用连通器原理的是b;应用大气压强的是c;应用阿基米德原理的是a。
故答案为:b;c;a。
【点评】此题考查连通器、阿基米德原理和大气压的应用,搞清楚图示各实例的应用原理是关键。
8.(2020秋 浦东新区期末)某种白酒的密度为0.9×103千克/米3,表示每立方米这种白酒的 质量 为0.9×103千克,若一瓶这种白酒的体积为5×10﹣4米3,则其质量为 0.45 千克;若用掉半瓶白酒,则剩余白酒的 密度 (选填“质量”、“体积”或“密度”)不变。
【考点】密度的简单计算;密度是物质的特性.版权所有
【专题】计算题;密度及其应用;应用能力.
【分析】(1)白酒的密度为0.9×103千克/米3,表示了白酒这种物质在单位体积时的质量;
(2)已知这种白酒的体积,由密度公式变形可求得其质量,密度是物质的一种特性,同种物质密度不变。
【解答】解:(1)某种白酒的密度为0.9×103千克/米3,表示的意思是每立方米这种白酒的质量为0.9×103千克;
(2)已知这种白酒的体积V酒=5×10﹣4m3,
由ρ=可得
其质量m酒=ρ酒V酒=0.9×103kg/m3×5×10﹣4m3=0.45kg;
密度是物质的一种特性,若用掉半瓶白酒,其质量和体积减小,但密度不变。
故答案为:质量;0.45;密度。
【点评】此题考查了对密度概念的理解,以及对密度公式的应用;要对两个物理量有深刻的认识,质量是物质的属性,密度是物质的一种特性;并熟练应用密度的公式处理问题。
9.(2025春 浦东新区月考)如图是使用手机和自拍杆自拍时的示意图,自拍杆可以看作是一个 费力 (选填“省力”或“费力”)杠杆(O为支点)。已知自拍杆长1m(质量忽略不计),手机对杆竖直向下的作用力F2=3N,图中L1=10cm,L2=80cm,则手垂直于杆的动力F1= 24 N,拍摄需要伸长自拍杆时,若保持F1的作用点、方向及支点位置不变,则F1大小将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【考点】杠杆的平衡条件的计算;杠杆的动态平衡分析;杠杆的分类.版权所有
【专题】应用题;简单机械;应用能力.
【分析】(1)在使用杠杆时,动力臂>阻力臂的为省力杠杆,动力臂<阻力臂的为费力杠杆,动力臂=阻力臂的为等臂杠杆。
(2)根据动力×动力臂=阻力×阻力臂得出动力F1大小;
(3)根据已知条件,根据杠杆的平衡条件分析。
【解答】解:(1)由题可知,动力臂为10cm=0.1m,阻力臂为80cm=0.8m,动力臂<阻力臂,所以自拍杆为费力杠杆。
(2)由杠杆的平衡条件可列式:F1L1=F2L2,
即F1×0.1m=3N×0.8m,解得F1=24N。
(3)伸长自拍杆时,若保持F1的作用点、方向及支点位置不变,则可得阻力不变、动力臂不变、阻力臂变大,根据杠杆的平衡条件可得,动力将变大。
故答案为:费力;24;变大。
【点评】本题考查杠杆的分类及杠杆平衡条件的运用。
10.(2023 大东区模拟)如图甲是一种落地式海报架,图乙是海报架的侧视结构示意图。若视海报架为杠杆,水平向右的风将其吹倒的瞬间,支点是 C (选填“B”或“C”);若要使海报架抵抗更大的风力,可适当 增大 (选填“增大”或“减小”)∠BAC角度的大小。
【考点】杠杆及其五要素;杠杆的概念;杠杆的力臂;杠杆在生活中的应用.版权所有
【专题】简单机械;应用能力.
【分析】(1)可绕固定点(轴)转动的硬棒是杠杆,杠杆绕着转动的固定点叫支点;
(2)根据杠杆平衡原理分析使海报架抵抗更大的风力要求时∠BAC角度的变化。
【解答】解:(1)根据图片可知,水平向右的风将其吹倒的瞬间,只有C点不动,故支点为C点;
(2)从支点到动力作用线的距离叫动力臂,重力G的力臂L2,如图所示:
根据图片可知,∠BAC角度越大,重力G的力臂L2越长,重力G大小不变,根据杠杆平衡原理F1L1=F2L2可知,此时可承受更大的阻力,故若要使海报架抵抗更大的风力,应增大∠BAC角度。
故答案为:C;增大。
【点评】本题考查了杠杆五要素中支点概念、杠杆平衡条件的应用,有一定的难度。
11.(2025春 浦东新区月考)如图所示,将体积为1×10 6米3、重为4.9牛的实心物块A用细绳拴着浸没在水中,若A下表面离水面的距离为0.2米,则下表面受到水的压强为 1960Pa 帕。若将细绳剪断,待物体静止后,物体A受到的浮力 不变 ,容器对水平地面的压强 变大 (后两空选填“变大”“不变”或“变小”)。
【考点】阿基米德原理的定性分析;固体压强的比较大小;液体压强的公式及计算.版权所有
【专题】浮力;分析、综合能力.
【分析】(1)已知A下表面到水面的距离是0.2m,则根据液体压强公式p=ρgh可计算出下表面受到的水的压强;
(2)由物体的体积和重力,可以计算出物体的密度,由此可以判断物体的浮沉情况,再根据F浮=ρ水gV排可算出浮力;
(3)物体重力大于浮力,剪断绳子后,容器底所受压力增大,容器对水平面的压力增大,容器底面积不变,所以容器对水平面的压强增大。
【解答】解:
由题可知,A下表面距离水面0.2m,则下表面受到水的压强为:
p=ρ液gh=1.0×103×9.8N/kg×0.2m=1960Pa;
物体的重力G=4.9N,根据G=mg=ρVg可得:4.9N=ρ物×9.8N/kg×1×10 6m3;解得ρ物=5×105kg/m3>ρ水,
则剪断细绳后,A物体在水中将下沉,静止时沉底,则V排=VA,排开液体的体积不变,故浮力不变;
由于物体重力大于浮力,剪断绳子后,容器底所受压力增大,容器对水平面的压力增大,容器底面积不变,所以容器对水平面的压强增大。
故答案为:1960Pa;不变;变大。
【点评】本题综合考查了浮力、液体压强、物体的浮沉条件,是一个综合性的题。
12.(2025春 浦东新区月考)如图所示,用200N的拉力拉着物体A、B在水平面上匀速向左运动,A与滑轮相连的绳子所受的拉力为A所受摩擦力的4倍,若不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦,则B与地面间的摩擦力为 80 N。若A物体在2秒内前进了1米,则直接拉B物体的绳子对B物体做功为 160 焦,功率为 80 瓦。
【考点】功率的计算;动滑轮的计算;功的简单计算.版权所有
【专题】简单机械;功、功率、机械效率;应用能力.
【分析】已知A受到水平向左的拉力,A做匀速直线运动,水平方向上受到向左的拉力和向右的拉力、摩擦力平衡,根据力的平衡条件和题意求得A受到的摩擦力和A受到的绳子向右的拉力;
由图可知,该滑轮为动滑轮,不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦,直接拉B物体的绳子拉力等于动滑轮左端绳子拉力的一半,由力的平衡条件可得B与地面间的摩擦力;
B物体移动的距离等于A物体移动距离的2倍,根据W=Fs求直接拉B物体的绳子对B物体做的功,根据P=求得直接拉B物体的绳子对B物体做功的功率。
【解答】解:已知A受到水平向左的拉力F=200N,此时A做匀速直线运动,水平方向上受到向左的拉力和向右的拉力、摩擦力平衡,根据力的平衡条件和题意可得:F=F′+fA,
即:200N=4fA+fA,
解得A所受摩擦力为fA=40N,
则A受到的绳子向右的拉力,即动滑轮左端绳子拉力为F′=4fA=160N,
由图可知,该滑轮为动滑轮,不计滑轮重、绳重及滑轮装置摩擦,
则直接拉B物体的绳子拉力等于动滑轮左端绳子拉力的一半,即FB=F′=×160N=80N,
此时B做匀速直线运动,由力的平衡条件可得,B与地面间的摩擦力:fB=FB=80N;
B物体移动的距离等于A物体移动距离的2倍,即:sB=sA=2×1m=2m,
直接拉B物体的绳子对B物体做的功:W=FBsB=80N×2m=160J,
功率:P===80W。
故答案为:80;160;80。
【点评】本题考查功、功率的计算,以及力的平衡条件、动滑轮特点的应用,难度适中。
13.(2025 闵行区二模)高铁站的候车区一般在地面上标有黄色警戒线,称为安全线,主要起到提醒和警示作用。为了明确设置安全线的原因,小航查阅资料后获得如下信息:
①液体和气体没有一定的形状,都具有流动性,因此统称为流体;
②列车进站时会带动周围的气体流动,且车速越大,气体流动速度越大;
③如果乘客与列车靠的过近,存在被列车“吸”过去的危险;
④不同运行速度的列车对应安全线到站台边缘的距离如表所示。
列车速度 安全线到站台边缘的距离
不大于120千米/小时 1.0米
120千米/小时至160千米/小时 1.5米
160千米/小时至200千米/小时 2.0米
请根据相关材料,回答下列问题。
(1)乘客被列车“吸”过去是源于乘客和列车之间的气压 减小 。根据上述材料信息还可知:流体压强和流速有关,随着流体流速增大,流体压强将 减小 。(均选填“增大”或“减小”)
(2)流体压强和流速的关系应用非常广泛,文丘里流量计可用于测量有压管道天然气流量,其结构示意图如图所示。
(a)若有压管道内天然气没有流动,则文丘里管内液面高度差为 0 。
(b)当文丘里管内液面高度差为Δh时,查阅相关资料可知此时截面S1、S2位置的流速差为Δv,则该有压管道内天然气的流速大小为 v1= 。(用S1、S2、Δv的代数式表示)
【考点】流体压强与流速的关系.版权所有
【专题】气体的压强、流体压强与流速的关系;分析、综合能力.
【分析】液体和气体都具有流动性,统称为流体.如:空气、水等.流体流动时的压强称作流体压强.空气和水流动时有快有慢,流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。
【解答】解:(1)乘客被列车“吸”过去是源于乘客和列车之间的气压减小。根据上述材料信息可知:流体压强和流速有关,随着流体流速增大,流体压强将减小。因为列车进站时带动周围气体流动,使乘客与列车之间的空气流速变大,根据流体压强与流速的关系,此处压强变小,而乘客身后的空气流速相对较小,压强大,从而产生一个推向列车的压力差,导致乘客有被“吸”过去的危险。
(2)(a)若有压管道内天然气没有流动,则文丘里管内液面高度差为0。因为天然气不流动时,管道内各处压强相等,根据连通器原理,文丘里管内液面应保持水平,高度差为0。
(b)根据伯努利方程和连续性方程,对于水平放置的文丘里管,有S1v1=S2v2,已知流速差Δv=v2﹣v1,联立解关于v1的方程得:v1=。
故答案为:(1)减小;减小;(2)(a)0;(b)v1=。
【点评】本题考查了液体与压强的关系。
三、作图题
14.(2025 虹口区一模)如图,重为8牛的物体静止在水平地面上,请用力的图示法画出其对地面的压力F。
【考点】画力的图示;压力的大小.版权所有
【专题】作图题;压强、液体的压强.
【分析】画力的图示要先分析力的大小,方向和作用点,再确定标度,按照力的图示要求画出这个力。
【解答】解:物体放在水平地面上,压力的大小与物体的重力大小相等,F=G=8N,方向垂直于地面向下,作用点在地面,设定标度为4N,压力的图示如图:
【点评】注意压力的作用点在地面,方向与地面垂直,标度必须能被力的大小整除,最后要标明力的大小。
15.(2022 滨湖区校级二模)如图甲所示,为一款压蒜神器,简化的示意图乙中O点为支点,F2为杠杆所受阻力。请在乙图中画出压蒜时,作用在A点的最小动力F1和阻力臂L2。
【考点】杠杆的最小动力;力和力臂的画法.版权所有
【专题】作图题;简单机械;应用能力.
【分析】(1)力臂的概念:力臂是指从支点到力的作用线的距离。
(2)杠杆平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂(F1L1=F2L2),在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小。
【解答】解:
(1)反向延长F2画出阻力作用线,从支点O作阻力F2作用线的垂线,则支点到垂足的距离为阻力臂L2;
(2)由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可知,在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小;图中支点在O点,因此OA作为动力臂最长;在压土豆时,动力的方向应该向下,过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图,如图所示:
。
【点评】本题的解题关键是通过杠杆的平衡条件得出:在阻力跟阻力臂的乘积一定时,动力臂越长,动力越小的结论。
16.(2009 相城区一模)如图,杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态,L1为F1的力臂,请在图中作出力F1和L2,F2的力臂L2。
【考点】力和力臂的画法.版权所有
【专题】作图题.
【分析】力臂的画法:过支点作垂直于力的作用线的垂线段(即力臂);根据力与力臂的关系作出动力和阻力臂。
【解答】解:过动力臂(L1)的末端做垂直于动力臂的作用力(即动力F1);过支点作垂直于阻力(F2)的垂直作用线(即阻力臂).如图所示:
【点评】知道力与力臂的关系,会根据力臂的画法作出相应的力或力臂。
三、综合题
17.(2025 宝山区模拟)体积为2×10﹣3米3的小球,浸没在水中,求:小球受到的浮力F浮。
【考点】利用阿基米德原理进行简单计算.版权所有
【专题】计算题.
【分析】知道小球的体积(浸没在水中排开水的体积),利用阿基米德原理求小球受到的浮力。
【解答】解:∵小球浸没于水中,
∴v排=v=2×10﹣3m3,
F浮=ρ水gv排=1×103kg/m3×9.8N/kg×2×10﹣3m3=19.6N。
答:小球受到水的浮力为19.6N。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用,利用好隐含条件物体浸没水中时v排=v是本题的关键。
18.(2025春 浦东新区月考)跳绳是初中毕业生体育测试的项目之一,小宇同学想利用所学的物理知识估测自己平时跳绳时克服重力的功率(不计绳重)。
(1)用体重秤测量 质量m (填物理量名称与其对应物理量符号)(下同);
(2)估测自己平均每次跳起的高度h;
(3)用 秒表 (填实验器材)记录跳n次所用的 时间t ;
(4)数据处理:功率P= (用上述的物理量符号表示)。
【考点】功率的测量实验.版权所有
【专题】实验题;功、功率、机械效率;实验基本能力.
【分析】根据跳绳时克服重力的功率为P==分析所测量的物理量及所用工具。
【解答】解:设跳n次所用的时间t,跳绳时克服重力的功率
P==;
(1)用体重秤测量自己的质量m;
(2)估测自己平均每次跳起的高度h;
(3)用秒表记录跳n次所用的时间t;
(4)数据处理:功率P=。
故答案为:(1)质量m;(3)秒表;(4)。
【点评】本题估测自己平时跳绳时克服重力的功率,关系是明确测量原理。
19.(2025春 闵行区期中)2022年北京冬奥会中国队雪车的制造应用了碳纤维复合材料,该新型材料的密度不到钢的四分之一,但抗拉强度一般是钢的7﹣9倍。碳纤维还具有耐高温、耐腐性、韧性好、导电性好等特征,目前,碳纤维越来越显示出在工业上的广阔应用前景。
①碳纤维材料已被广泛应用在羽毛球拍上,这种应用与下列碳纤维的哪种物理属性无关( D )
A.密度小
B.抗拉强度高
C.韧性好
D.导电性好
②小明利用一小块碳纤维材料测量碳纤维的密度,他测得其质量为18g,体积为10cm3,他用到的实验原理是 ρ= ,密度为 1.8×103 kg/m3。
③碳纤维制造的自行车整体更为轻便,现有某品牌碳纤维自行车架(如图),质量为1.8kg。若用密度为7900kg/m3的钢材料制作同一车架,求该钢制车架的质量。
【考点】密度公式的变形运用计算质量和体积;物质的物理属性.版权所有
【专题】密度及其应用;分析、综合能力.
【分析】(1)根据羽毛球拍在使用时的要求,结合碳纤维材料的特点可做出判断;
(2)知道质量和体积,根据密度公式可求出碳纤维材料的密度;
(3)由公式ρ=求出碳纤维自行车架的体积,若用密度为7.9×103kg/m3锰钢材料制作同一车架,体积不变,根据密度公式可求出车架的质量。
【解答】解:(1)羽毛球拍要求其质量小、弹性好、韧性好,这样既可节省运动员的体力也可以更结实耐用,因此碳纤维材料广泛应用在羽毛球拍上,这种应用与碳纤维密度小、弹性好、韧性好的性质密切相关,而导电性对羽毛球拍来讲是无关因素,故选D;
(2)测量是质量和体积,原理是ρ=即密度,碳纤维的密度:ρ===1.8g/cm3=1.8×103kg/m3;
(3)碳纤维自行车车架的体积:V车=V'===1×10﹣3m3;
若用密度为7.9×103kg/m3锰钢材料制作同一车架,车架的质量:
m钢=ρ钢V车=7.9×103kg/m3×1×10﹣3m3=7.9kg。
答:(1)D;
(2)ρ=;1.8×103;
(3)钢制车架的质量为7.9kg。
【点评】本题考查密度公式的应用,属于中档题。
20.(2025春 浦东新区月考)小明在探究“杠杆平衡条件”的实验中,采用了如图甲所示的实验装置(实验中所用钩码均相同,杠杆质量均匀,相邻刻度线之间的距离相等)。
(1)实验前,杠杆静止在如图甲所示,此时杠杆处于 平衡 (选填“平衡”“不平衡”)状态,为了使杠杆在水平位置平衡,应向 左 (选填“左”“右”)调节平衡螺母。使杠杆在水平位置平衡,目的是 测量力臂 。
(2)图乙中杠杆恰好处于水平位置平衡,小明尝试在A点下方再加2个相同的钩码,为使杠杆保持水平平衡,应将B点的钩码向右移动 2 个格;
(3)小明又尝试用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码,并始终竖直向下拉弹簧测力计,使杠杆从水平位置缓慢转过一定角度,此过程中弹簧测力计的示数会 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”);(不计阻力影响)
(4)如图丁所示,为小华在科技创新大赛中,利用杠杆设计的可以直接测量液体密度的“密度天平”。其制作过程和原理如下:选择一根长1m的杠杆,使其中点置于支架上,调节两边螺母使杠杆在水平位置平衡。在左侧离中点10cm的A位置用细线固定一个质量为100g、容积为50cm3的容器。右侧用细线悬挂一质量为50g的钩码(细线的质量忽略不计)。测量时往容器中加满水,移动钩码使悬挂点距支点 30 cm处杠杆在水平位置平衡,该“密度天平”的量程为 0~3 g/cm3,若将钩码的质量适当增大,该“密度天平”的量程将 增大 。(选填“增大”“减小”或“不变”)
【考点】探究杠杆的平衡条件;探究杠杆的平衡条件的实验中杠杆自重的影响;探究杠杆的平衡条件的实验中杠杆水平平衡的原因.版权所有
【专题】实验题;探究型实验综合题;实验基本能力.
【分析】(1)杠杆静止或匀速转动是处于平衡状态;实验前发现杠杆静止时,左端高,则杠杆的重心在支点的右侧,为了使杠杆在水平位置平衡,据此分析;
(2)根据杠杆平衡条件求解;
(3)用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码,并始终竖直向下拉弹簧测力计,结合数学知识可知,则支点左、右两侧动力臂和阻力臂之比与原来相等,由杠杆平衡条件分析;
(4)根据密度公式得出容积为50cm3的容器加满水时水的质量,从而得出左侧的总质量;
根据杠杆的平衡条件公式得出l2大小;
根据题意钩码移动至最右端,该“密度天平”达到最大量程,由杠杆的平衡条件得出测量的液体的最大密度;钩码的质量适当增大,说明杠杆一侧的力增大,在力臂关系相同的情况下,另一侧的力也会增大,据此回答。
【解答】解:(1)杠杆静止或匀速转动是处于平衡状态,实验前,杠杆静止此时杠杆处于平衡状态;
实验前发现杠杆静止时,左端高,则杠杆的重心在支点的右侧,为了使杠杆在水平位置平衡,接下来应将杠杆左端或右端的平衡螺母向左调节,目的是便于测量力臂。
(2)设杠杆的一个小格为L,一个钩码重为G,为使杠杆保持水平平衡,根据杠杆平衡条件可得(3G+2G)×2L=2G×nL
解得:n=5
为使杠杆保持水平平衡,应将B点的钩码向右移动2个格。
(3)用弹簧测力计代替B点悬挂的钩码,并始终竖直向下拉弹簧测力计,结合数学知识可知,则支点左、右两侧动力臂和阻力臂之比与原来相等,由杠杆平衡条件可知,在阻力不变时,即弹簧测力计的示数不变。
(4)容积为50cm3的容器加满水时水的质量为
m水=ρ水V=1g/cm3×50cm3=50g,
左侧的质量为
m1=100g+50g=150g=0.15kg
根据杠杆的平衡条件公式F1l1=F2l2得
m1gl1=m2gl2,
即0.15kg×0.1cm=0.05kg×l2,
解得l2=0.3m=30cm,
根据题意钩码移动至最右端,该“密度天平”达到最大量程,O点距最右端的距离为l2,容器的质量为m容,容器中加满液体的质量为m11,由杠杆的平衡条件得
(m11+m容)gl1=m2gl22
即(ρ×50×10﹣6m3+0.1kg)×0.1m=0.05kg×0.5m
ρ=3×103kg/m3=3g/cm3
所以“密度天平”的量程为 0~3g/cm3。
当钩码的质量适当增大时,说明杠杆一侧的力增大,另一侧的力也会增大,即该“密度天平”的量程将增大。
故答案为:(1)左;(2)2;(3)不变;(4)30;0﹣3;增大。
【点评】本题探究“杠杆平衡条件”,考查操作过程及杠杆平衡条件的运用,有一定难度。
21.(2025春 浦东新区月考)有一质量分布均匀的长方体甲,其密度、底面积、高度的数据如下表所示:
密度(kg/m3) 底面积(m2) 高度(m)
0.8×103 5×10﹣4 1
(1)求甲的质量m甲。
(2)薄壁柱形容器乙放置在水平桌面上,容器足够高,现将甲放入其中,再向乙中缓慢注入水,如图所示,当甲所受浮力等于其重力时:
①求乙中水的最小深度h水min。
②沿水平方向切去甲露出水面的部分,若乙的底面积为2×10﹣3m2,当甲静止时,求水对容器底部压强的变化量Δp水。
【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;物体浮沉条件;密度公式的变形运用计算质量和体积;液体压强的变化量问题.版权所有
【专题】浮力;分析、综合能力.
【分析】(1)从表格中可读出甲的底面积和高度,利用V=Sh可求出甲的体积,已知甲的密度,根据密度公式的变形式m=ρV可求出甲的质量;
(2)①当甲所受浮力等于其重力时,甲漂浮,浮力等于重力,此时乙中水的最小深度为h水min,
则ρ水gSh水min=ρ物gV算出乙中水的最小深度h水min;
②沿水平方向切去甲露出水面的部分,根据ΔF=ΔG=ρ物gΔV=ρ物gS(h﹣h水min)算出减小液体的压力,由压强公式算出水对容器底部压强的变化量。
【解答】解:(1)甲物体的体积为:V甲=S甲h甲=5×10﹣4m2×1m=5×10﹣4m3,
由ρ==可得甲的质量为:m甲=ρ甲V甲=0.8×103kg/m3×5×10﹣4m3=0.4kg;
(2)①当甲所受浮力等于其重力时,甲漂浮,浮力等于重力,此时乙中水的最小深度为h水min,
则ρ水gSh水min=ρ物gV,代入数据有:1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m2×h水min=0.8×103kg/m3×5×10﹣4m3×10N/kg;
解得乙中水的最小深度h水min=0.8m;
②沿水平方向切去甲露出水面的部分,减小液体压力ΔF=ΔG=ρ物gΔV=ρ物gS(h﹣h水min)=0.8×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m2×(1m﹣0.8m)=0.8N,
水对容器底部压强的变化量Δp===400Pa。
答:(1)甲的质量m甲为0.4kg;
(2)①乙中水的最小深度h水min为0.8m;
②水对容器底部压强的变化量Δp水为400Pa。
【点评】本题考查了密度公式、浮沉条件以及阿基米德原理公式的应用,是一道难题。
考点卡片
1.密度的简单计算
【知识点的认识】
公式:ρ=
【命题方向】
考查测量平均速度的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:小蓝将一个质量为54g的实心小球放入盛满水的杯子中,小球沉入杯底,溢出水的质量为20g,则该小球的体积为 20 cm3,密度为 2.7×103 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)
分析:溢出水的体积即为小球的体积,利用密度公式分别计算溢出水的体积和小球的密度。
解析:解:溢出水的体积即为小球的体积,已知溢出水的质量为20g,根据密度公式,溢出水的体积V溢水===20cm3;
已知小球质量为54g,小球的体积等于溢出水的体积,根据密度公式,小球的密度ρ球====2.7g/cm3=2.7×103kg/m3。
故答案为:20;2.7×103。
点评:本题考查密度公式的应用,难度不大。
【解题方法点拨】
利用密度公式计算时要注意单位的统一。
质量用kg,则体积用m3,密度单位为kg/m3
质量用g,则体积用cm3,密度单位为g/cm3
2.密度公式的变形运用计算质量和体积
【知识点的认识】
计算密度的公式:ρ=
计算物体的质量:m=ρV
计算物体的体积:V=
【命题方向】
考查密度公式的变形运用计算质量和体积。
例:中秋国庆长假期间,小斌与家人到白狼上游玩,在游玩的路上捡到了一块小石头,他想知道这种石头的密度。于是他用天平测出小石头的质量为60g,再把小石头放入装满水的溢水杯中,测得溢出水的质量是20g。求:
(1)溢出的水的体积;
(2)这种石头的密度;
(3)若有一块石碑使用此种石头制成的,质量为60kg,则整个石碑所用材料的体积是多少?(水的密度为1.0×103kg/m3)
分析:(1)根据V水=得出小石头溢出水的体积;
(2)小石头的体积等于溢出水的体积,根据密度公式得出小石头的密度;
(3)根据V石碑=得出石碑所用材料的体积。
解析:解:(1)小石头溢出水的体积V水===20cm3;
(2)小石头的体积等于溢出水的体积,即V盖=V水=20cm3,
因此小石头的密度ρ===3g/cm3;
(3)石碑所用材料的体积V石碑===2×10﹣2m3。
答:(1)溢出的水的体积为20cm3;
(2)这种石头的密度为3g/cm3;
(3)若有一块石碑使用此种石头制成的,质量为60kg,则整个石碑所用材料的体积是2×10﹣2m3。
点评:本题考查难度公式的应用,是一道综合题。
【解题方法点拨】
利用密度公式计算时要注意单位的统一。
质量用kg,则体积用m3,密度单位为kg/m3
质量用g,则体积用cm3,密度单位为g/cm3
3.密度是物质的特性
【知识点的认识】
密度是物质单位体积的质量,是一种物质的特性,只与物质种类有关状态有关,与物质的质量与体积无关。不管多大或者多重的东西,只要是这种物质构成的,那么它的密度就等于这种物质的密度,不管是无限大的物质还是无限小的这种物质,密度都是不变的。
【命题方向】
考查测量平均速度的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:一支粉笔使用一段时间后,它的质量会 变小 (选填“变大”,“变小”或“不变”)。在使用过程中粉笔的密度 不变 (选填“变大”,“变小”或“不变”)。
分析:质量是物体本身的一种属性,只有在所含物质的多少发生变化时才会改变,如果只是改变了形状、状态、温度、位置则不会发生改变;密度是物质的一种特性,每种物质都有自己的密度,不同物质的密度一般不同,质量、体积的变化一般不会引起密度的变化,只有气体在膨胀和被压缩时,密度会发生明显的变化。
解析:解:(1)一支粉笔使用一段时间后,所含物质变少,质量变小;
(2)同种物质在同种状态下,密度不变,故一支粉笔使用一段时间后密度不变。
故答案为:变小;不变。
点评:熟知质量、密度的概念及其特性是解此类题的基础。
【解题方法点拨】
概念性知识,牢记即可。
4.画力的图示
【知识点的认识】
画力的图示主要涉及以下几个步骤:
1.确定受力物体:首先需要明确哪个物体是力的作用对象。
2.确定力的作用点:在受力物体上找到力的作用点,通常这个点位于物体与施力物体接触的地方。
3.确定力的方向:明确力的方向,这是通过 箭头的方向来表示的。
4.选择标度:选择一个标度,用来表示力的大小。这个标度应该能够反映出力的大小与线段长度的比例关系。
5.绘制线段:从力的作用点开始,沿力的方向画一条线段。线段的长度应根据选定的标度和力的大小来确定。
6.添加箭头和标注:在线段的末端添加箭头,以表明力的方向。同时,在示意图附近标出力的大小或力的符号。
【命题方向】
常考作图题,根据题意画力的图示。
例:如图,用力的图示法在图中画出物体受到3N的支持力F。
分析:要画出其受到的支持力的图示,首先要求出其受到的支持力的值;根据二力平衡的条件结合物体的重力即可求得其受到的支持力,从而可以用力的图示法表示出物体受到的支持力。
解析:解:物体静止在水平面上,处于平衡状态,所以受到的竖直向下的重力和桌面竖直向上的支持力是一对平衡力,两者大小相等,支持力的作用点在物体重心,取一段长度为1.5N的标度,作图如图所示:
点评:力的图示与力的示意图的画法不同,它要求更精确。在画力的图示时,一定要附上标度。
【解题方法点拨】
力的图示法则是一种更为精确和详细的表示方法, 用于对力的精确计算和分析。 它不仅用来描述力的三要素, 还通过比例尺来定量地表示力的大小。 在图示法中, 箭头的长度是根据比例尺来绘制的, 可以准确地反映力的大小。 此外, 图示法还会标注力的单位, 以进一步明确力的大小
5.压力的大小
【知识点的认识】
压力计算公式是:
(1)F=G(压力与重力平衡)
(2)F=F′(压力与外力平衡)
(3)F=PS。其中P为压强,S为作用面积。
6.p=ρgh计算规则柱体的压强
【知识点的认识】
公式p=ρgh的适用范围:
这个公式只适用于计算静止液体的压强,不适用于计算固体的压强,尽管有时固体产生压强恰好也等于p=ρgh,例如:将一密度均匀,高为h的圆柱体放在水平桌面上,桌面受到的压强:P=F/S=G/S=mg/S=ρgSh/S=ρgh。但这只是一种特殊情况,不能由此认为固体对支持物产生压强都可以用p=ρgh来计算。但对液体来说无论容器的形状如何都可以用p=ρgh计算液体内某一深度的压强。
【命题方向】
压强的计算,主要是运用公式及其变形解决有关问题,另外,压强的计算常常与密度公式,重力公式相联系,体现了知识的综合性,所以常成为中考的热点。
例:如图所示,等高的均匀实心长方体A、B放在水平桌面上,质量分别为m和3m,底面积分别为3S和S;若沿竖直方向切割长方体A,沿水平方向切割长方体B,要使两长方体A、B剩余部分对桌面的压强相等,则长方体A、B剩余的高度之比为( )
A.1:3
B.3:1
C.9:1
D.1:9
分析:知道长方体A、B的质量,且物体对水平面的压力大小等于自身的重力,利用重力公式分别表示出长方体A、B对桌面的压力;知道两物体的底面积,根据压强公式求出原来两长方体对桌面的压强之比;
均匀实心长方体对桌面的压强:p======ρgh,结合原来两长方体对桌面的压强之比和两长方体等高求出长方体A、B的密度之比;
若沿竖直方向切割长方体A,沿水平方向切割长方体B,则长方体A剩余的高度仍然为h,设B剩余的高度为hB,且切割后物体的密度不变,再根据题意和公式p=ρgh求出长方体A、B剩余的高度之比。
解析:解:由题知,长方体A、B的质量分别为m和3m,其底面积分别为3S和S,
因物体对水平面的压力大小等于自身的重力,
则A对桌面的压力为FA=GA=mg,B对桌面的压力为FB=GB=3mg,
则原来两长方体对桌面的压强之比为:==×=×=;
均匀实心长方体对桌面的压强:p======ρgh,
因原来长方体A、B等高,且pA:pB=1:9,
所以根据p=ρgh可知长方体A、B的密度之比为ρA:ρB=pA:pB=1:9;
原来长方体A、B等高,设原来高度均为h,
若沿竖直方向切割长方体A,沿水平方向切割长方体B,则长方体A剩余的高度仍然为h,设B剩余的高度为hB,且切割后物体的密度不变,
要使两长方体A、B剩余部分对桌面的压强相等,
根据p=ρgh可得:ρAgh=ρBghB,
则==,即长方体A、B剩余的高度之比为9:1,故C正确。
故选:C。
点评:本题考查了压强公式的综合应用,求出长方体A、B的密度之比是解题的前提和关键,注意均匀实心柱体对水平面的压强也可以利用公式p=ρgh进行分析和判断。
【解题方法点拨】
要注意公式p=ρgh的适用范围。
7.固体压强的比较大小
【知识点的认识】
准确判断压力、受力面积及其变化:固体压强的大小与压力的大小、受力面积有关。中考中对于压强的考查,往往在同一情境中出现多个力、多个面积发生变化的情景。要想准确的比较、计算压强的大小,找准产生压强的压力和该压力的受力面积是关键。我们审题时要抓住“谁对谁的压强”,找到压力的施力物体和受力物体,以及这两个物体的接触面积就可以准确判断压力和受力面积。利用公式p=,采用控制变量法。
【命题方向】
比较压力的大小是各省、市中考物理的热点,考题常以填空、选择等形式出现。只有加强这方面的训练,全面提高分析问题和解决问题的能力,才能在中考时取得好成绩。
例:小明同学将三个完全相同的长方体木块竖放在水平面上,将图中的阴影部分切去,剩余部分对水平面的压强值依次为p甲、p乙、p丙,则长方体甲对水平面的压强跟切去前相比 不变 (选填“增大”“减小”或“不变”);在这三个压强值中最小的是 p乙 。
分析:根据p======ρgh比较压强的大小变化;首先比较甲、乙、丙对地面压力的大小,然后根据p=比较它们对水平地面的压强的大小关系。
解析:解:将图中的阴影部分切去,根据p======ρgh可知,高度不变,压强不变;长方体乙对地面的压力的减小比例小大于受力面积的减小比例,所以压强变小;长方体丙对地面的压力的减小比例小于受力面积的减小比例,所以压强变大。所以剩余部分对水平面的压强中最小的是p乙。
故答案为:不变;p乙。
点评:判断压强的变化,不但考虑压力的变化,同时还要考虑受力面积的变化。
【解题方法点拨】
掌握比较压强大小的方法以及对公式的熟练应用是关键。
8.液体压强的公式及计算
【知识点的认识】
1、计算液体压强的公式是p=ρgh.可见,液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。运用液体压强的公式计算时,必须注意相关知识理解,以免造成干扰。确定深度时要注意是指液体与大气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向上的距离(那叫“高度”)。
2、液体压强中隐含“密度不同”的有关计算:
由液体的压强公式p=ρgh可知,液体的压强大小取决于液体的密度和深度,深度的不同比较直观,一眼可以看到,而密度不同需引起注意,有时直接给出物质不同,密度不同,有时则隐含着密度不同,需要自己发现。
3、液体对容器底的压强、压力与容器对支持面的压强、压力的计算方法:
液体对容器底的压强和压力与容器对支持面的压强和压力不是一同事。
(1)液体内部压强是由液体的重力产生的,但液体对容器底的压力并不一定等于液体的重力,而等于底面积所受的压强乘以受力面积,因此,处理液体内部问题时,先求压强再算压力。
(2)容器对支持面的压力和压强,可视为固体问题 处理,先分析压力大小,再根据p=计算压强大小。
【命题方向】
液体压强的计算,题型常见的有填空、选择、计算及探究题。
例:面积为1m2的水平桌面正中央放着一个平底鱼缸,内外底面积均为100cm2;缸内有3kg的水和一条100g的鱼,水的深度为20cm,忽略鱼缸厚度和质量,求:
(1)水对鱼缸底的压强;
(2)水对鱼缸底产生的压力;
(3)鱼缸对桌面产生的压强。
分析:(1)根据p=ρgh求水对鱼缸底的压强;
(2)根据p=求出水对鱼缸底产生的压力;
(3)根据G=mg求鱼和水的重力,鱼缸对水平桌面的压力大小等于鱼缸、水和鱼的总重力,根据p=求出鱼缸对桌面产生的压强。
解析:解:(1)水对鱼缸底的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)鱼缸的底面积S=100cm2=0.01m2,
则水对缸底产生的压力:F=pS=2×103Pa×0.01m2=20N;
(3)鱼的重力:G鱼=m鱼g=0.1kg×10N/kg=1N,
水的重力:G水=m水g=3kg×10N/kg=30N,
鱼缸对桌面的压力:F'=G总=1N+30N=31N,
鱼缸对桌面产生的压强:p'===3100Pa。
答:(1)水对鱼缸底的压强为2×103Pa;
(2)水对鱼缸底产生的压力为20N;
(3)鱼缸对桌面产生的压强为3100Pa。
点评:本题考查了液体压强和固体压强的计算方法,同时出现固、液体压力压强,要注意先后顺序:液体,先计算压强(p=ρgh),后计算压力(F=pS);固体,先计算压力(在水平面上F=G),后计算压强(p=)。
【解题方法点拨】
(1)液体的压强与液体的深度和密度有关,因此计算时关键找到“液体”的深度和密度。当容器是柱形容器时,液体对容器底部压力等于液体重力时,先判断压力等于重力后利用p=F/S求压强。
(2)液体的压强公式,对于固体来说,不能直接应用此公式,但对于长方体、正方体、圆柱体等规则形状的物体来说,经过推导以后可以使用。
(3)找出题目中隐含条件是解本题的关键。
(4)一些题按常规方法比较,很复杂。重要是抓住问题的关键:容器内液体体积不变。结合图形分析、比较,得出结论。
9.液体压强的变化量问题
【知识点的认识】
(1)要计算规则容器底部所受液体压强的变化,一般思路是:先根据浮力的变化,利用阿基米德原理算出V排的变化,再根据V排的变化和容器底面积算出液体深度的变化,最后根据液体压强公式p=ρgh计算出容器底部所受液体压强的变化。
(2)最简单的思路是:先求出浮力的变化,根据力的作用是相互的,容器底部所受液体压力的变化就等于浮力的变化,再结合容器的底面积,利用压强公式p=F/S计算出容器底部所受液体压强的变化。
【命题方向】
考查液体压强变化量的计算,综合性较强,难度较大。
例:如图所示,放置在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器,高为h1,底面积为S1=100cm2,甲容器内装有水,圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度为h2=9cm,底面积为S2=20cm2,密度为ρ2。乙容器内装有质量为m,密度为ρ3的某种液体(ρ2>ρ3)。忽略物体吸附液体等次要因素,
,求:
(1)物体浸没水底时所受的浮力大小;
(2)将物体从甲容器底部竖直缓慢提升,直到物上表面高出水面4cm时停止,求水对容器底部的压强变化量;
(3)将物体从甲容器取出后,再缓慢放入乙容器内,为保证液体不会溢出,乙容器内液体的最大质量m(用ρ3、h1、h2、S1、S2表示)。
分析:(1)根据体积公式求出圆柱体的体积,根据阿基米德原理求出物体浸没在水中受到的浮力;
(2)根据体积关系求出提起物体后水面下降的高度,根据Δp=ρ水gΔh求出水对容器底部的压强变化量;
(3)因为ρ2>ρ3,物体浸没在液体中,根据体积关系求出液体的体积,根据密度公式求出液体的质量。解析:解:(1)圆柱形实心物体的体积:V柱=S2h2=20cm2×9cm=180cm3=1.8×10﹣4m3,
物体浸没水底时,排开水的体积:V排=V柱=1.8×10﹣4m3,
则物体浸没水底时所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1.8×10﹣4m3=1.8N;
(2)当物体提升到物体上表面高出水面4cm时,水面下降的高度:Δh===0.8cm=0.008m,
则这个过程中,水对容器底部的压强变化量:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m=80Pa;
(3)因为ρ2>ρ3,液体最多时,物体浸没在液体中,
此时乙容器内液体的体积:V3=V乙﹣V柱=S1h1﹣S2h2,
由ρ=可知,液体的质量:m=ρ3V3=ρ3(S1h1﹣S2h2),
液体质量m的取值范围为:m≤ρ3V3=ρ3(S1h1﹣S2h2)。
答:(1)物体浸没水底时所受的浮力为1.8N;
(2)这个过程中,水对容器底部的压强变化量为80Pa;
(3)乙容器内液体质量m的取值范围为m≤ρ3V3=ρ3(S1h1﹣S2h2)。点评:本题考查密度公式、重力公式、液体压强公式、阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,难度较大。
【解题方法点拨】
容器底部受到压强的变化量Δp=ρ液gΔh,Δh为液体深度的变化量(h2﹣h1),即物体放入后深度与放入前的差
10.连通器原理
【知识点的认识】
上端开口不连通,下部连通的容器叫做连通器.连通器的原理可用液体压强来解释.若在U形玻璃管中装有同一种液体,在连通器的底部正中设想有一个小液片AB.假如液体是静止不流动的.左管中之液体对液片AB向右侧的压强,一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压强.因为连通器内装的是同一种液体,左右两个液柱的密度相同,根据液体压强的公式p=ρgh可知,只有当两边液柱的高度相等时,两边液柱对液片AB的压强才能相等.所以,在液体不流动的情况下,连通器各容器中的液面应保持相平.
【命题方向】
判断是否为连通器。
例:如图所示是家里常用的水壶,壶嘴与壶身构成一个 连通器 ;壶内水静止时,壶身与壶嘴的水位 相平 ,茶壶盖上有一个小孔,使用时,若用手堵住这个小孔,则不能倒出茶水,这是由于 大气压强 的作用。
分析:茶壶是个连通器,壶嘴和壶身构成了一个连通器,壶嘴和壶身的液面是相平的,故放低壶嘴,水就会从壶嘴处流出。但要构成连通器,就要求连通器的各部分上端是开口的,所以壶身上方不能用壶盖盖严实了,必须开个小孔。
解析:解:茶壶的壶嘴和壶身构成上端开口,底部连通的容器叫连通器,连通器中装同种液体,液体静止时液面是相平的。
茶壶盖上有一个小孔,作用是使壶内与壶外的大气相通,在重力的作用下,水才容易倒出,若用手指堵住小孔,在大气压强的作用下,茶水不容易流出来。
故答案为:连通器;相平;大气压强。
点评:该题考查了连通器原理在生活中的应用,同时也考查了大气压的综合应用,难度不大。
【解题方法点拨】
连通器的性质主要体现在当几个底部互相连通的容器注入同一种液体且液体不流动时,各容器中的液面总是保持在同一水平面上
11.大气压的综合应用
【知识点的认识】
大气压的综合应用主要涉及到多个方面, 包括生活用品、 天气影响、 人体影响、 液体沸点的影响以及体积与压强的关系。
【命题方向】
考查对大气压强的理解,以及对大气压强现象的解释和应用。
例:如图,较坚硬的塑料桶里装有水,大、小两个口都有盖。为了把水从桶口快速、流畅地倒出来,最合理的做法是( )
A.只打开小口,让水从小口流出
B.只打开大口,让水从大口流出
C.两个口都打开,让水从大口流出
D.两个口都打开,让水从大、小两个口同时流出
分析:根据倒水时,出水口表面有大气压,如果上方没有气压,则水不能流出分析。
解析:解:倒水时,出水口表面有大气压,如果上方没有气压,则水不能流出,因而最快的方法是两个口都打开,保证液面上方也有大气压,让水从大口流出可以加快速度。
故选:C。
点评:本题考查大气压的应用,属于基础题。
【解题方法点拨】
知道什么是大气压强,大气压强产生的原因,大气压强与高度的关系及其他原因与气压的影响来解题.
12.流体压强与流速的关系
【知识点的认识】
液体和气体都具有流动性,统称为流体.如:空气、水等.流体流动时的压强称作流体压强.空气和水流动时有快有慢,流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大.
【命题方向】
联系生活实际用流体压强与流速的关系解释现象是命题方向,一般出现选择题、填空题或简答题.
例:下列事例中能够说明流体压强与流速关系的是( )
A.拦河坝设计成下宽上窄
B.高压锅容易把食物煮熟
C.用漏斗向下吹气乒乓球不下落
D.飞机飞行时机翼受到升力
分析:(1)液体内部压强随着深度的增加而增大;
(2)气压越大,沸点越高,气压越小,沸点越低;
(3)流体流速越大的位置,压强越小。解析:解:A、液体内部压强随着深度的增加而增大,即越往下面,河水的压强越大,所以拦河坝设计成下宽上窄,故A错误;
B、高压锅是利用了液体的沸点随压强的增大而增大的原理制成的,故B错误;
C、用漏斗向下吹气,乒乓球上方空气流速变快,压强变小,下方空气流速慢,压强较小,产生向上的压强差,所以乒乓球不下落,故C正确;
D、飞机的机翼呈现流线型,故飞机在运动时,其机翼上方的空气流速快,压强小,而机翼下方的空气流速慢,压强大,故机翼受到一个向上的压强,所以飞机能起飞,故D正确。
故选:CD。
点评:本题四个选项考查了多个方面的知识,此类选择题是中考题中最常见的,是能较全面的考查基础知识的综合题。
【解题方法点拨】
流体流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。解这些题目的关键是明确哪个地方流速较其他地方快。
13.阿基米德原理的理解
【知识点的认识】
(1)内容:浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。阿基米德原理又名浮力定律,是指浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力,而与物体浸在液体中的深度、物体的质量、密度及物体的形状无关。
(2)公式:浸在液体里的物体受的浮力,大小等于物体排开的液体的重力。用公式表示为F浮=G排=ρ液gV排
①F浮=G排=ρ液gV排,式中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。
②阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。
【命题方向】
考查阿基米德原理内容的理解,以及利用阿基米德原理计算浮力的大小。
例:我国首艘10万屯级智慧渔业大型工船“国信1号”。它的排水量为1.3×105t,满载时排开海水的体积为 1.26×105 m3;满载时工船受的浮力为 1.3×109 N;海面下2m深处海水的压强为 2.06×104 Pa。(ρ水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
分析:(1)根据ρ=可求出满载时排开海水的体积;
(2)根据F浮=G排=m排g可求出满载时工船所受的浮力;
(3)根据p=ρgh可求出海面下2m深处海水的压强。
解析:解:(1)根据ρ=可得满载时排开海水的体积为:V排==≈1.26×105m3;
(2)满载时工船所受的浮力为:F浮=G排=m排g=1.3×105×103kg×10N/kg=1.3×109N;
(3)海面下2m深处海水的压强为:p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×2m=2.06×104Pa。
故答案为:1.26×105;1.3×109;2.06×104。
点评:本题主要考查密度公式、阿基米德原理以及液体压强公式的应用,灵活运用公式是解题的关键。
【解题方法点拨】
理解阿基米德原理的内容,并会用公式计算浮力的大小。
14.阿基米德原理的定性分析
【知识点的认识】
运用阿基米德原理进行定性分析时,运用控制变量法,先找到相同的量,再利用公式F浮=ρ水gV排进行分析即可。
【命题方向】
考查阿基米德原理的定性分析。
例:将甲、乙、丙三个体积相同的小球放在水中,小球静止时的情况如图所示,则三个小球中所受浮力最小的是( )
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
分析:已知体积的关系,利用阿基米德原理公式可判断出它们所受浮力最小的是哪一个。
解析:解:因为体积相同,丙物下沉,乙物悬浮,甲物体漂浮,丙和乙排开水的体积相同,甲漂浮,甲排开水的体积最小,根据公式F浮=ρ水gV排可知,甲受到的浮力最小。
故选:A。
点评:本题考查浮力公式的应用,关键知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。
【解题方法点拨】
熟练运用阿基米德定理的公式,重点是分析题目中的相同的条件。
15.利用阿基米德原理进行简单计算
【知识点的认识】
①F浮=G排=ρ液gV排,式中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。
②阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。
【命题方向】
考查运用阿基米德原理进行计算。
例:如图所示,小芳用手将重2N、体积为2.3×10﹣4m3的苹果浸没在水中,则松手后苹果最终静止时,苹果受到的浮力大小为 2 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
分析:(1)根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排求出苹果所受浮力;
(2)根据苹果重力与浮力的大小关系可知苹果的浮沉状态;
(3)苹果静止后处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件可知苹果受到的浮力大小。
解析:解:苹果浸没在水中时,排开水的体积等于苹果的体积,即:V排=V=2.3×10﹣4m3,
苹果浸没时受到的浮力为:
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.3×10﹣4m3=2.3N;
浸没在水中的苹果,受到的浮力F浮=2.3N,而重力G=2N,
比较可知:F浮>G,故松手后苹果将上浮,最终苹果会漂浮在水面上,此时受到的浮力等于苹果的重力,即:F浮′=G=2N。
故答案为:2。
点评:熟练运用阿基米德原理的公式和物体的受力情况,是解答此题的关键。
【解题方法点拨】
根据题目所给信息,判断用称重法,压力差法,阿基米德原理法中的哪一种。
16.物体浮沉条件
【知识点的认识】
物体浮沉条件:
(1)当物体的密度小于液体的密度时,物体所受的浮力大于重力,因此物体会上浮。
(2)当物体的密度等于液体的密度时,物体所受的浮力等于重力,物体将保持悬浮状态。
(3)当物体的密度大于液体的密度时,物体所受的浮力小于重力,因此物体将下沉。
【命题方向】
考查物体的浮沉条件。
例:甲、乙两个实心球体放入足够深的某种液体中平衡后,所受的浮力之比为F甲:F乙=3:5,若甲、乙两球的密度之比为ρ甲:ρ乙=2:3,体积之比为V甲:V乙=3:4,则( )
A.甲、乙都沉底
B.甲悬浮,乙沉底
C.甲漂浮,乙沉底
D.甲、乙都漂浮在液面上
分析:知道甲、乙两物体的密度关系和体积关系,可以得出两物体的质量关系、重力关系;知道浸没时受到的浮力关系,据此利用排除法选择正确答案。
解析:解:已知:甲、乙两球的密度之比为ρ甲:ρ乙=2:3,体积之比为V甲:V乙=3:4,
根据ρ=可得:m甲:m乙=ρ甲V甲:ρ乙V乙=2×3:3×4=1:2,
若甲、乙都漂浮在液面上,甲、乙受到的浮力:
F甲:F乙=G甲:G乙=m甲:m乙=1:2,不符合题意,故D错误;
若甲、乙都沉在水底或甲悬浮在液体中、乙沉底,甲乙物体排开液体的体积等于本身的体积,
则甲、乙受到的浮力:
F甲:F乙=ρ液V甲g:ρ液V乙g=V甲:V乙=3:4,不符合题意,故A、B错;
已知F甲:F乙=3:5,V甲:V乙=3:4,
根据F浮=ρ液gV排可知,V甲排:V乙排=F甲:F乙=3:5,
则V甲排<V乙排,即甲排开液体的体积少,
所以,甲漂浮,乙沉底,故C正确。
故选:C。
点评:本题考查了学生对阿基米德原理和漂浮条件的掌握和运用,利用好排除法做选择题!
【解题方法点拨】
比较重力与浮力的大小,或者液体密度的大小来判断物体的浮沉。
17.力是否做功的判断
【知识点的认识】
力学里所说的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离.
我们要注意不做功的三种情况:
(1)物体受力,但物体没有在力的方向上通过距离,此情况叫“劳而无功”.
(2)物体移动了一段距离,但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动),此情况叫“不劳无功”.
(3)物体既受到力,又通过一段距离,但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动),此情况叫“垂直无功”
【命题方向】
从力做功的必要因素,与之相对的不做功的情况是命题的重点,但是从做功的必要因素也可能直接命题。
例:下列有关力做功的说法中正确的是( )
A.篮球由高处下落重力没有做功
B.把水桶从地面上提起来,提水桶的力做了功
C.小车在水平路面前进,重力对小车做了功
D.汽车静止在水平路面上,汽车受到的支持力做了功
分析:做功的两个必要因素:①作用在物体上的力;②物体在力的方向上通过的距离。
解析:解:A、篮球由高处下落,在重力的方向上通过了距离,重力做了功,故A错误;
B、把水桶从地面上提起来,有力施加在水桶上,水桶在力的方向上通过了距离,所以提水桶的力做了功,故B正确;
C、小车在水平路面前进,重力的方向是竖直向下的,移动的方向是水平的,所以重力没有对小车做功,故C错误;
D、静止在水平桌面上的汽车,没有在支持力的方向上通过距离,所以受到的支持力不做功,故D错误。
故选:B。
点评:掌握力是否做功的判断方法,特别是有力、有距离,力对物体不一定做功,需要深刻理解做功的两个必要因素。
【解题方法点拨】
要理解力做功的必要因素.与之对应的不做功的情况.
18.功的简单计算
【知识点的认识】
功是中学物理中一个重要概念,功能关系是解决力学问题的重要途径之一.因此,正确理解功的内涵和外延,正确把握求功的方法是解决力学问题的基础.
1、公式法:对于恒力的功,通常利用功的定义式W=FS进行计算.
2、功率法:功跟完成这些功所需时间的比值,叫做功率.对于一段时间内外力的功,有时可以直接利用W=Pt求出功
【命题方向】
功的计算是中考命题的重点,一般以考查的题型较多,计算题是重点。
例:一名同学用20N的水平推力推重为100N的超市购物车,购物车由静止开始沿水平方向前进了5m,在这个过程中重力做功为 0 J,推力做功为 100 J。
分析:(1)做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是在力的方向上移动的距离;
(2)知道推力大小、购物车在推力方向上移动的距离,利用W=Fs求推力做的功;
解析:解:购物车在水平地面上运动,在重力的方向上没有移动距离,所以重力不做功,即做功为0J。
推力做功为:W=Fs=20N×5m=100J。
故答案为:0;100。
点评:本题考查了功的计算和做功的两个必要因素,属于基础题。
【解题方法点拨】
理解计算功的方法,尤其要把握好知识点,熟悉公式的变形求功,然后才能正确运用这些规律和原理进行分析或计算,并通过练习和运用达到对物理知识的进一步理解和掌握.初中物理关于功的计算公式有多个,它们之间有什么区别,如何正确运用是解题关键.
19.功率的计算
【知识点的认识】
(1)功率:在物理学中,功与做功所用时间之比叫做功率。功率是表示物体做功快慢的物理量。
(2)功率的公式:P=(其中P表示功率,W表示功,t表示时间)
(3)计算功率的另一个公式:P=Fv,即物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力F所做功的功率可表示为Fv.(其中F表示物体所受的拉力,v表示物体运动的速度)
a.推导:由P=,联立W=Fs,得P===Fv。
由该公式可知:在功率P一定时,力F与速度v成反比。
b.应用:当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。
【命题方向】
考查功率的计算题,常结合功、速度、效率等其他知识综合考查学。
例:我国自主研发的5G新能源无人驾驶拖拉机,标志着我国农业自动化迈出了新的一步。在某次耕作时,该拖拉机在平直公路上匀速行驶600m用时60s,匀速行驶过程中受到阻力为600N。求:
(1)拖拉机的速度;
(2)拖拉机牵引力做的功;
(3)拖拉机做功的功率。
分析:(1)根据v=得到在平直公路上行驶过程中,拖拉机的速度;
(2)该拖拉机在平直公路上匀速行驶,处于平衡状态,牵引力和阻力是平衡力,由二力平衡条件可知牵引力的大小,根据W=Fs得到该拖拉机牵引力做的功;
(3)根据P=得到拖拉机做功的功率。
解析:解:(1)拖拉机的速度为:
;
(2)该拖拉机在平直公路上匀速行驶,处于平衡状态,牵引力和阻力是平衡力,牵引力的大小:F=f=600N,
发动机的牵引力做功:W=Fs=600N×600m=3.6×105J;
(3)拖拉机做功的功率为:
P===6×103W。
答:(1)拖拉机的速度为10m/s;
(2)拖拉机牵引力做的功为3.6×105J;
(3)拖拉机做功的功率为6×103W。
点评:本题考查速度、做功、功率等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用。
【解题方法点拨】
(1)功率的定义式是指平均功率,即在t时间内的平均功率,而不是某一时刻的瞬时功率。
(2)功率的定义式P=可以变形为:W=Pt和t=,可分别用于求功和时间。当P一定时,W与t成正比,则=;当W一定时,P与t成反比,则=;当t一定时,W与P成正比,则=。
(3)利用公式P=Fv时要注意以下几点:a.拉力F必须是恒力,且物体运动的速度应不变;b.计算时,v的单位必须用m/s,这样算出的功率单位才是w;c.速度v跟拉力F必须对应,即v必须是受到拉力的物体在拉力的方向上移动的速度。在解决一些有关运动物体的功率问题时,应用此公式解题会更简便。
20.功率的测量实验
【知识点的认识】
由P=可知,要测功率,必须测物体(或机械)所做的功W和完成这些功所用的时间t.物体所做的功一般不能直接测出,应测出功的两个必要因素,即作用在物体上的力的大小以及物体沿这个力的方向所通过的距离.
【命题方向】
根据生活列出测量功率所需的物理量;设计出测量方案求出功率.
例:小明同学想测出自己从一楼跑到三楼做功的功率,如图所示。
(1)测量所需要的测量工具有: 台秤(或磅秤) 、 秒表 、 米尺 。
(2)小明同学设计的实验步骤如下,其中多余的是 B 。
A.测出自身的质量m;
B.测出楼梯的总长度L;
C.测出一楼到三楼的竖直高度h;
D.测出上楼所用的时间t;
E.算出上楼的功率P。
(3)小明同学爬楼的功率的表达式是P= 。(用题中所给物理量表示)
(4)下列选项中是小明同学上楼的功率,较合理的是 B 。
A.2W
B.200W
C.20000W
D.2000000W
分析:(1)根据P=
==分析还需要的器材;
(2)由(1)分析,需要测量的是物理量,从而确定不需要测量物理量;
(3)由(1)知,小明同学爬楼的功率的表达式;
(4)估计小明的质量,根据G=mg可以得到体重,1层楼的高度在3m左右,爬一层楼的时间大约10s,据此计算爬上3楼的功率。
解析:解:(1)测出自己从一楼跑到三楼做功的功率,根据P=
==;
故实验中要用台秤测出小明的质量,用米尺测出楼层的高度,用秒表来测量所用的时间,故还需要的器材有:台秤(或磅秤)、秒表、米尺;
(2)由(1)分析,需要测量的是小明的质量、楼高、上楼时间,最后算出上楼的功率P,不需要测量的是楼梯的长度L,因此多余的步骤是B;
(3)由(1)知,小明同学爬楼的功率的表达式是P=;
(4)已知小明的质量,可以得到体重,1层楼的高度在3m左右,爬一层楼的时间大约10s,据此计算爬上2楼的功率:
P====150W,故B选项最接近。
故答案为:(1)台秤(磅秤);秒表;米尺;(2)B;(3);(4)B。
点评:本题结合实际考查了功率的测量及物理量的估算,关键是明白实验的原理。
【解题方法点拨】
由于功率的大小无法直接测量,所以我们通过测量拉力、移动距离等可直接测量的量再利用功率的公式求得功率,主要需注意题中有哪些物理量是与功率有关的.
21.杠杆及其五要素
【知识点的认识】
(1)定义:杠杆是在力的作用下能够让某个固定点转动的硬棒
(2)五要素:
支点:杠杆绕着转动的固定点。
动力:使杠杆转动的力。
阻力:阻碍杠杆转动的力。
动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离。
阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离。
22.杠杆的概念
【知识点的认识】
(1)定义:杠杆是在力的作用下能够让某个固定点转动的硬棒
(2)五要素:
支点:杠杆绕着转动的固定点。
动力:使杠杆转动的力。
阻力:阻碍杠杆转动的力。
动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离。
阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离。
【命题方向】
考查杠杆的概念。
例:一根硬棒在力的作用下如果能绕着 某一固定 点转动,这根硬棒就叫杠杆。这个点就叫 支点 ,阻碍杠杆转动的力叫 阻力 。
分析:需要从杠杆的定义和杠杆五要素的定义上来找出固定的答案。
解析:解:杠杆是指一根能够绕某一固定点转到的硬棒。这个点叫做支点。阻力是指阻碍杠杆转动的力。
故答案为:某一固定,支点,阻力。
点评:本题考查学生对杠杆定义和杠杆五要素的背诵情况。
【解题方法点拨】
记忆性知识,牢记即可。
23.杠杆的力臂
【知识点的认识】
五要素:
支点:杠杆绕着转动的固定点。
动力:使杠杆转动的力。
阻力:阻碍杠杆转动的力。
动力臂:从支点到动力作用线的垂直距离。
阻力臂:从支点到阻力作用线的垂直距离。
【命题方向】
考查杠杆的力臂的概念以及动力臂的判断。
例:关于力臂,下面说法中正确的是( )
A.从支点到动力作用点的距离叫做动力臂
B.力臂一定在杠杆上
C.从支点到动力作用线的距离叫做动力臂
D.力臂的大小不可能为零
分析:力臂是从支点到力的作用线的距离,简单地说,就是“点到线”的距离,而不是“点”到“点”的距离;
当力的作用线通过支点时,力臂为零。力臂不一定是杠杆的长度,也不一定在杠杆上。
解析:解:AC、从支点到动力作用线的距离叫动力臂,不是支点与动力作用点的之间的距离,故A错误,C正确;
B、力臂不一定是杠杆的长度,也不一定在杠杆上,故B错误;
D、当力的作用线通过支点时,其力臂为零,故D错误。
故选:C。
点评:本题的解题关键是了解力臂的定义以及对于力的作用线通过支点时其力臂为零的理解和掌握。
【解题方法点拨】
记忆性知识,牢记即可。
24.力和力臂的画法
【知识点的认识】
力臂的画法:
(1)首先在杠杆的示意图上,确定支点O.
(2)画好动力作用线及阻力作用线,画的时候要用虚线将力的作用线适当延长.
(3)在从支点O向力的作用线作垂线,在垂足处画出直角,从支点到垂足的距离就是力臂.用三角板的一条直角边与力的作用线重合,让另一条直角边通过交点,从支点向力的作用线画垂线,作出动力臂和阻力臂,在旁边标上字母,l1和l2分别表示动力臂和阻力臂.
【命题方向】
力臂的画法,判断是什么力臂都是命题方向。
例:如图是使用螺丝刀撬图钉的示意图,请在图中画出动力F1的力臂l1。
分析:从支点到动力作用线的距离叫动力臂。
解析:解:图中的O点为支点,从O点向力F1的作用线引垂线段l1,如图所示:
。
点评:本题考查的是力臂的作法,属于基础题目。
【解题方法点拨】
画杠杆示意图时应注意:
(1)阻力作用点应画在杠杆上.有部分同学认为阻力由石头的重力产生,所以阻力作用点应画在石头重心上,这是错误的.
(2)确定阻力方向.当动力使杠杆绕支点顺时针转动时,阻力一定使杠杆逆时针转动.
(3)力臂不一定在杠杆上.力臂可用虚线画出并用大括号标明,也可用实线画出.
25.探究杠杆的平衡条件
【知识点的认识】
实验步骤:
(l)实验前要调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置平衡,其目的是使杠杆的重心落在支点上,从而消除杠杆的重力对平衡的影响。在实验过程中,不允许再旋动两端的螺母。
(2)在已调节平衡的杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆平衡.支点两边的钩码重力分别是动力F1和阻力F2,用刻度尺量出杠杆平衡时的动力臂L1和阻力臂L2。改变力和力臂的数值,多次实验,并将实验数据填入表格。
注意事项:实验中使杠杆在水平位置平衡是为了方便测力臂。
实验结论:杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂,可写作F1L1=F2L2。
【命题方向】
考查究杠杆的平衡条件的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:在“探究杠杆平衡条件”的实验中,使用的钩码质量均相等,杠杆上每格长度均相等。
(1)为了使图甲中的杠杆在水平位置平衡,可以将杠杆右侧平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节。
(2)实验时,在已调平的杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码,调节钩码的位置,使其在水平位置重新平衡,使杠杆在水平位置平衡的目的是便于 测量力臂 。
(3)在杠杆两侧多次换用不同数量的钩码,并改变钩码在杠杆上的位置,使杠杆在水平位置平衡,得到实验数据如下表。
分析表中的数据,得到杠杆的平衡条件是 F1L1=F2L2 。
(4)本次探究经过多次实验的目的是 B 。
A.减小实验误差
B.寻找普遍规律
(5)如图乙所示,用弹簧测力计先后在a、b位置拉杠杆上的同一点C,使杠杆都在水平位置平衡,当弹簧测力计从a位置转到b位置时,其示数会 变大 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
分析:(1)杠杆左端下沉,说明杠杆的重心在支点左侧,调节平衡螺母应使杠杆重心右移;(2)测量过程中使杠杆在水平位置平衡,力臂在杠杆上,便于测量力臂大小;
(3)杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂;(4)为了得到普遍规律,避免偶然性,实验中应多次测量;
(5)根据杠杆平衡的条件,通过判断力臂的大小关系,可以比较力的大小关系。
解析:解:(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(左端和右端的均可)向右调节;(2)测量过程中使杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用点的距离就是力臂,所以使杠杆在水平位置平衡的目的是便于测量力臂;
(3)分析表格中的数据知0.5N×20.0cm=1.0N×10.0cm,
1.0N×15.0cm=1.5N×10.0cm,
1.5N×10.0cm=0.5N×30.0cm,
故可得出杠杆平衡的条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1L1=F2L2;(4)通过分析表格中数据得到杠杆平衡的普遍规律,所以多次实验的目的是得到杠杆平衡的普遍规律,避免偶然性,故选:B;
(5)当测力计从a位置转到b位置时,拉力F力臂变小,要保持杠杆仍在水平位置平衡,根据杠杆的平衡条件,因阻力和阻力臂不变,则拉力将变大,即弹簧测力计的示数将变大。
故答案为:(1)右;(2)测量力臂;(3)F1L1=F2L2;(4)B;(5)变大。
点评:本题考查了探究杠杆平衡条件的实验过程,包含对杠杆平衡条件的理解、实际操作、实验方法、数据分析等,考查较为全面,是我们应该掌握的重点实验。
【解题方法点拨】
利用科学探究的要素(提出问题;猜想与假设;制定计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作.)去探究.
26.探究杠杆的平衡条件的实验中杠杆自重的影响
【知识点的认识】
杠杆水平平衡的目的主要是为了便于测量力臂,同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响
【命题方向】
考查探究杠杆的平衡条件的实验前调节杠杆平衡。
例:张洋同学在探究杠杆平衡条件的实验中,在杠杆没有处于水平平衡时,就在杠杆上挂钩码进行实验,小旭认为这样操作会对实验产生以下影响,你认为正确的是:( )
①杠杆自身重力可能会对实验产生影响
②可能不便于测量力臂或出现力臂测量错误
③无法得出杠杆平衡条件
A.①②
B.①③
C.②③
D.①②③
分析:调节杠杆两端的螺母,使杠杆在不挂钩码时处于水平平衡状态,这时杠杆的重心在支点上,使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响,且便于测量力臂。
解析:解:
①杠杆没有调平就挂上钩码进行实验,杠杆的重心不在支点上,杠杆的自重对杠杆平衡产生影响,故①正确;
②③杠杆不在水平位置平衡,力臂不在杠杆上,不便于测量力臂,不便于得出杠杆的平衡条件,但在测量方法正确时可以得出杠杆的平衡条件。故②正确、③错误。
故选:A。
点评:本题考查了杠杆平衡的条件,杠杆在水平位置平衡后,支点到力的作用线的距离就是力臂,因此在此实验中我们应调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,以便直接读出力臂。
【解题方法点拨】
理解杠杆水平平衡的目的。
27.探究杠杆的平衡条件的实验中杠杆水平平衡的原因
【知识点的认识】
杠杆水平平
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