【精品解析】广东省深圳市宝安区2024-2025学年八年级下学期期末物理试题

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广东省深圳市宝安区2024-2025学年八年级下学期期末物理试题
1.“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”,描绘的是儿童放飞风筝的画面,如图,则( )
A.风筝飞得越高,所受重力越大
B.风筝飞得时快时慢不需要力的作用
C.风筝受到的重力和绳子的拉力是平衡力
D.线对风筝的拉力和风筝对线的拉力是相互作用力
【答案】D
【知识点】力的作用效果;力作用的相互性;重力及其大小的计算;二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】A.地球附近的所有物体都会受到重力作用,包括高空中的风筝。由于风筝的质量不变,其重力大小也不变。故A不符合题意。
B.根据牛顿第一定律,物体在不受力或受平衡力作用时将保持匀速直线运动或静止状态。力的作用是改变物体运动状态的原因,因此风筝飞行速度的变化必然受到力的作用。故B不符合题意。
C.风筝受到的重力和绳子的拉力方向不同,不在同一直线上,因此不构成平衡力。故C不符合题意。
D.根据牛顿第三定律,线对风筝的拉力与风筝对线的拉力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,且分别作用在两个相互作用的物体上,构成一对相互作用力。故D符合题意。
故正确答案是D。
【分析】1、重力:由于地球的吸引而使物体受到的力,大小为自身重力、方向竖直向下,作用点位于物体重心,公式为G=mg。
2、牛顿第一定律:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动。
3、平衡力的特点为:大小相同,方向相反,作用在同一个物体上。
4、相互作用力:作用力是相互的,施力物体也是受力物体。特点为大小相等、方向相反、作用在两个物体上。
2.拔火罐祛除湿气,是我国中医的一种治疗方法。如图所示,以罐为工具,利用燃烧排除罐内空气后扣在相关穴位上,罐就会吸附在皮肤表面。下列与拔火罐的原理相同的是( )
A.拦河大坝的坝体上窄下宽 B.啄木鸟有尖锐的喙
C.医生推动活塞给病人注射药液 D.用活塞式抽水机抽水
【答案】D
【知识点】增大压强的方法及其应用;液体压强的特点;大气压的综合应用
【解析】【解答】拔火罐的原理是:先将罐内空气加热使其膨胀排出部分气体,然后迅速将罐扣在皮肤上。待罐内空气冷却后压强降低,形成罐内气压小于外界大气压的状态,从而在外界大气压作用下将罐紧压在皮肤上。因此拔火罐主要利用的是大气压原理。
A.上窄下宽的拦河大坝设计,是基于液体压强随深度增加而增大的原理,与大气压无关,故A错误;
B.啄木鸟尖锐的喙是通过减小受力面积来增大压强的典型实例,故B错误;
C.医生注射药液时推动活塞依靠的是机械推力,故C错误;
D.抽水机工作时通过制造内部低压环境,利用外界大气压将水压入机内,故D正确。
故正确答案为D。
【分析】1、大气压的应用;吸盘是将吸盘内部的气压减小,导致外界大气压大于内部气压,将吸盘压在墙面,和吸管吸取饮料的原理相同;
2、压强的计算公式:P=F/S,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积;
3、液体压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大,在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强相同。
3.石碾(niǎn)是我国历史悠久的传统农业生产工具,能够对收获的粮食进行破碎、去壳等加工。如图为小朋友在游乐园体验推石碾乐趣的情景。下列说法正确的是(  )
A.图中被推动的石碾属于费力杠杆
B.手距离石碾中心越远,推动石碾越费力
C.石碾碾碎粮食,说明力可以改变物体的形状
D.停止用力,石碾就会停下来,说明力是维持物体运动的原因
【答案】C
【知识点】力的作用效果;牛顿第一定律;杠杆的平衡条件;杠杆的分类
【解析】【解答】A.石碾被推动时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A错误。
B.当手距离石碾中心越远时,动力臂增大,根据杠杆原理,所需的推力会减小,推动石碾更省力,故B错误。
C.粮食被石碾碾碎的过程,粮食的形状发生了改变,这说明力可以改变物体的形状,故C正确。
D.根据牛顿第一定律,物体的运动不需要力来维持。停止用力后石碾停下来是因为受到阻力的作用,故D错误。
正确答案是。
【分析】1、牛顿第一定律:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动;
2、省力杠杆:动力臂较长,所以动力较小,常见的例子有羊角锤、核桃夹;费力杠杆:动力臂较短,动力较大,常见的例子有镊子、筷子等,等臂杠杆:动力臂等于阻力臂的杠杆,常见的例子有:天平;
3、力的作用效果:力会使物体的运动状态和物体形状发生改变。
4.下列球类中,所受重力最接近 5N的是
A.一个篮球 B.一个乒乓球 C.一个铅球 D.一个羽毛球
【答案】A
【知识点】重力及其大小的计算
【解析】【解答】 由G=mg得,所受重力最接近5N物体的质量为:。
A.一个篮球的质量约500g,故A符合题意;
B.一个乒乓球的质量约3g,故B不符合题意;
C.一个铅球的质量约3kg,故C不符合题意;
D.一个羽毛球的质量约为5g,故D不符合题意。
故选A。
【分析】 根据重力和质量的关系G=mg求出重力是5N的物体的质量,结合对生活中常见物体的质量,排除有明显不符的选项;从选项中选出与题干质量接近的物体即可。
5.骑自行车是一种有氧运动.骑自行车上坡时往往要走形路线,如图所示。与走直线相比,选择形路线骑行的好处是(  )
A.省力 B.省距离 C.省功 D.省时间
【答案】A
【知识点】速度与物体运动;斜面及其应用;功的原理
【解析】【解答】AB.上坡的路相当于一个更长的斜面,骑自行车上坡时走S形路线增加了斜面的长度,所以与走直线相比,选择S形路线骑行更省力,而不能省距离,故A符合题意,B不合题意;
C.使用任何机械都不省功,故C不符合题意;
D.走S形路线时路程比走直线长,根据可知,在速度相同的情况下,所用时间t就越长,故D不合题意。
故选A。
【分析】AB.上坡的路相当于一个更长的斜面,骑自行车上坡时走S形路线增加了斜面的长度,据此分析判断;
C.根据功的原理判断;
D.根据分析判断。
6.端午节,深圳多地举办龙舟大赛。比赛时,运动员常采用坐姿或低蹲姿势划桨,如图所示,这样做的主要目的是(  )
A.增大龙舟的惯性 B.降低龙舟的重心以增加稳定性
C.减小龙舟底部受到的水的压强 D.减小龙舟受到浮力
【答案】B
【知识点】重心;惯性及其现象;液体压强计算公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 解:惯性的大小只与物体的质量有关,比赛中运动员常采用坐姿或低蹲姿势划桨,不能增大龙舟的惯性,龙舟比赛中,运动员常采用坐姿或低蹲姿势划桨,这样可以降低龙舟的重心,增加龙舟稳定性,此过程中龙舟的重力、浮力、小船底受到水的压强均不变,故B正确。
故选:B。
【方向】 (1)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小只与物体的质量有关;
(2)稳度是指物体处于平衡状态的稳定程度,稳度的大小由物体重心的高度和支撑面的大小决定;
(3)采用坐姿或低蹲姿势划,龙舟自重不变,浮力不变,排开液体的体积不变,浸没在液体中的深度不变,根据液体压强的特点分析。
7.立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。如图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受地面支持力F随时间t变化的关系,则(  )
A.该运动员受到的重力为900N
B.该运动员受到的重力为500N
C.在t2时刻运动员所受的合力为900N
D.他在t2时刻获得向上的最大速度
【答案】B
【知识点】速度与物体运动;二力平衡的条件及其应用;力的合成与应用
【解析】【解答】AB.,运动员下蹲后、蹬伸前处于静止状态, 重力和支持力平衡,则由图知道,运动员的重力,故A错误,B正确;
CD. 内,支持力,运动员所受合力向上,运动员向上运动,速度增大; 内,支持力,运动员所受合力向上,运动员向上运动,其速度增大, 内,支持力,运动员受到合力向下,运动员向上运动,速度减小;所以, 过程,运动员速度增大; 减速,故 获得最大速度,达最高点,在时刻运动员所受的合力为
故CD错误。
故选B。
【分析】1、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用,所以在时间,人处于静止状态,此受到的重力等于支持力;
2、力的合成与应用:两个力在同一直线上,方向相反,合力为两个力的代数差,方向相同,合力为两个力的代数和。0
3、力的方向和物体运动方向相同,则物体做加速运动,力的方向和物体运动方向相反,则物体做减速运动,题目中 过程,运动员速度和力的合成方向相同,则速度增大, 减速。
8.如图所示是跳台滑雪运动员在空中滑行的情景:
(1)运动员在空中滑翔时受到的力   (选填“是”或“不是”)平衡力,运动员特有的姿势与滑雪板的组合,能使他在空中滑行更远的距离,这是由于运动员背上的空气流速   (选填“大于”“小于”或“等于”)滑雪板下面的空气流速,从而产生向上的升力;
(2)滑雪板比较宽是通过增大   的方式减小压强。
【答案】(1)不是;大于
(2)受力面积
【知识点】平衡状态的判断;减小压强的方法及其应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1)运动员在空中滑翔过程中,其运动方向和速度不断变化,表明其处于非平衡状态,因此所受合力不为零,即受到的力不是平衡力。当运动员保持如图所示的姿势时,背部空气流速高于滑雪板下方的空气流速。流体流速越大压强越小,因此背部与滑雪板下方形成压强差,产生向上的升力。
(2)运动员使用滑雪板时,在压力恒定的情况下,通过增大与雪地的接触面积,可有效减小对雪面的压强。
【分析】1、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用;
2、压强和流速的关系:压强越大,流速越小,应用为飞机机翼上凸,空气流速快,导致压强较小,形成向上的升力;
3、压强的影响因素:公式为P=F/S,所以压强的大小和压力大小成正比,和受力面积成反比;压强大小于接触面材料无关,所以在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(1)[1] 运动员在空中滑翔时,运动方向和速度均变化,处于非平衡状态,因此受到的力不是平衡力;
[2]运动员如图所示的姿势,使背上流过的空气流速大于从滑雪板下面流过的空气流速,而气体在流速大的地方压强小、在流速小的地方压强大,从而产生向上的升力;
(2)运动员使用滑雪板,在压力一定时,增大了与雪地的受力面积,从而减小压强。
9.周末,小安在公园里练习轮滑,如图甲所示。当小安用力向   (选填“正前方”或“正后方”)蹬地时,他就会向正前方加速;当小安经过如图乙所示的“S”形弯道时,考虑到小安由于速度过大可能“冲出弯道”,应该在   两处增加防撞措施(均选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
【答案】正后方;AD
【知识点】力作用的相互性;惯性及其现象
【解析】【解答】 根据牛顿第三定律,力的作用是相互的。当小安向后蹬地时,地面会施加一个大小相等、方向相反的反作用力。这个向前的反作用力使小安获得加速度,从而向正前方运动。
在汽车拉力赛中,高速行驶的汽车在转弯时由于惯性会保持原有的直线运动状态。根据惯性原理,汽车在转弯时会产生向A、D两个方向运动的趋势,这增加了冲出赛道的风险。因此,为了保障安全,需要在A、D两处设置防撞设施。
【分析】相互作用力:作用力是相互的,施力物体也是受力物体。特点为大小相等、方向相反、作用在两个物体上;
惯性是物体的基本属性,只有物体重力有关,当物体速度发生变化时,由于惯性物体保持原来运动状态的属性,利用惯性的实例:运动员助跑起跳,乘车系安全带可以降低司机惯性带来的伤害,惯性不是力,不能用受到惯性、惯性力的作用进行表述。
10.学校举行了乒乓球比赛。比赛中运动员某次击球,球先后经过A、B、C三个位置,图甲为球的运动轨迹。图乙为球在位置A的机械能参数,球此时的机械能为   J,若图丙为球在位置C的机械能参数,则乒乓球在整个运动过程中,机械能   (选填“守恒”或“不守恒”),球在位置C的重力势能   (选填“>”“<”或“=”)球在位置A的重力势能。
【答案】1;不守恒;<
【知识点】势能的影响因素;机械能及其转化
【解析】【解答】(1)根据图片乙可知,球在位置A时,动能为,占比75%,
则此时的机械能为;
由图丙可知,球在位置C时,重力势能为,占比20%,
则此时的机械能为;
比较可知,机械能,所以机械能不守恒。
(2)由图甲可知,球的质量不变,且C点的高度小于A点,所以球在位置C的重力势能小于球在位置 A的重力势能。
【分析】(1)根据乙图确定A点时的动能大小和占比,据此计算A点时的机械能。同理,计算出C点时的机械能,然后比较大小即可;
(2)重力势能大小与物体的质量和高度有关,据此比较A点和C点重力势能大小。
11.如图所示,踢出去的足球在水平地面上向左滚动,请画出足球所受阻力和足球对地面的压力的示意图。
【答案】
【知识点】力的三要素及力的示意图;摩擦力的示意图;压力及重力与压力的区别
【解析】【解答】踢出去的足球在水平地面上向左滚动时,受到两个力的作用: 水平向右的阻力,其作用点可以画在足球的重心; 足球对地面的压力,方向垂直地面向下,作用在地面上,作用点应画在足球与地面的接触点。
【分析】压力的画法:物体对被压物体施加压力,作用点位于接触面上,方向指向被压物体,垂直被压物体;
摩擦力示意图:摩擦力和物体运动方向相反,作用于物体重心。
12.为了训练引体向上需要的臂力,小明在家时借助吊环进行锻炼,如图所示,以O为支点,为身体的重心,请画出小明受到的重力及其力臂l的示意图。
【答案】
【知识点】重力示意图;力臂的画法
【解析】【解答】 小明在家时借助吊环进行锻炼时, 重力的方向竖直向下,且作用在重心O1点。从重心O1开始竖直向下画一条带箭头的线段表示身体的G。 从支点O向重力的作用线作垂线段,即为重力的力臂l,如下图所示:
【分析】对物体进行受力分析,确定力的三要素,然后沿力的方向画带箭头的线段即可。从支点做力的作用线的垂线段,这就是对应的力臂。
13.为了探究“影响滑动摩擦力大小的因素”,小安选用木板、弹簧测力计、木块、砝码和细绳进行实验,其中,木块的几个侧面面积相等,但A面较光滑,B面切了3个长方形孔洞,C面较粗糙,如图甲所示。
(1)如图乙,沿水平方向拉动弹簧测力计,使木块在木板上做匀速直线运动,此时木块受到的滑动摩擦力为   N;
(2)实验中,小安发现弹簧测力计的示数不稳定,于是将实验装置进行了改进,如图丙,能达到改进目的的是   (选填“A”“B”或“C”);
(3)改进后,在某次实验中,木板运动的v-t图像如图丁所示。若用F1和F2分别表示0-t1和t2-t3时间内弹簧测力计的示数则可判断F1   F2,对应的功率P1   P2(以上两空均选填“>”“=”或“<”);
(4)将木块的A面朝下,在木块上放不同质量的砝码,测量对应的摩擦力大小,并绘制摩擦力f与木块对木板的压力F的关系图像如戊中的图像①;将木块的   面(选填“A”“B”或“C”)朝下,继续上述操作,可得到图像②。
【答案】(1)
(2)B
(3);
(4)C
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)根据图乙显示,当用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块时,测力计的分度值为,此时示数读数为,因此木块所受滑动摩擦力大小等于。
(2)实验过程中发现弹簧测力计示数不稳定,主要原因是难以维持木块匀速运动状态。分析三种操作方案:
A:测力计直接拉动木板,但匀速控制木板运动较为困难;
C:直接拉动木块同样难以保持匀速;
B:测力计固定拉动木块,同时外力拖动木板运动。此时木块相对地面静止,无论木板运动是否匀速,都不影响木块受力平衡,因此测力计示数能保持稳定,
故选择方案B最合理。
(3)由图可知,木块在和内运动的路程和时间均成正比,则木块做匀速直线运动,压力不变,接触面的粗糙程度相同,木块受到的滑动摩擦力相同,且拉力等于滑动摩擦力,即;由于和时间内速度不同,,根据可知,
(4)对比摩擦力图线可知,在相同压力条件下,②图线对应的摩擦力值始终大于①图线,说明②图线实验时接触面更粗糙。由此可推断,当木块C面朝下放置时,会测得更大的摩擦力值。
【分析】1、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用,所以弹簧测力计的拉力等于摩擦力;
2、从实验操作方面考虑,B图中用力水平拉动木块下面的长木板 不需要做匀速直线运动,原因为 滑动摩擦力大小与运动快慢无关,且可以稳定读数;
3、滑动摩擦力影响因素:控制压力相等的情况下,接触面表面越粗糙,滑动摩擦力越大;控制接触面粗糙程度相等的情况下,压力越大,滑动摩擦力越大。
4、功率的计算:公式为p=Fv。
(1)由图乙可知,用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块,弹簧测力计的分度值为,其示数大小为,木块受到的滑动摩擦力大小为。
(2)实验中,弹簧测力计的示数不稳定是很难保持木块作匀速运动,图A,测力计拉着木板运动,则很难保持木板做匀速运动,图C操作很难保持木块匀速运动,图B操作中,弹簧测力计拉着木块,用力拉动木板运动,则木块相对地面是静止的,无论木板是否匀速运动,对木块的运动状态无影响,所以弹簧测力计的示数会保持稳定,故B能达到目的。
(3)[1][2]由图可知,木块在和内运动的路程和时间均成正比,说明木块在和内均做匀速直线运动,同一木块在粗糙程度相同的水平面上运动,压力不变,接触面的粗糙程度相同,所以木块受到的滑动摩擦力相同,木块做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,所以拉力也相等,即;由于和时间内速度不同,,根据可知,。
(4)压力相同时,②图像的摩擦力大于①图像的摩擦力,说明接触面粗糙程度更大,所以木块C面朝下进行实验。
14.小安完成对压强计的测试和调整后,进行探究“液体压强与哪些因素有关”实验:
(1)气密性良好的U形管压强计   (选填“是”或“不是”)连通器;
(2)由甲、乙两图可知,同种液体内部的压强随深度的增加而   ;
(3)小安观察甲、乙两图发现,探头到烧杯底部的距离是不同的,于是想继续探究液体内部某点压强与该点到容器底部距离是否有关,则在甲、乙两图实验的基础上,还应进行的操作是   。
(4)完成实验后,小安对实验器材进行改装,两个压强计的U形管内装有不同液体C、D,其他均相同,将它们通过T形管连接在同一金属盒上,实验现象如图丙,则液体密度ρC   ρD,理由是   。
【答案】(1)不是
(2)变大
(3)取出甲中部分液体,直到金属盒的深度为7cm
(4)大于;右侧液体两管液面高度差大,根据可知,右侧液体密度小
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)下端连通且上端开口的装置属于连通器。而气密性良好的U形管压强计由于一端封闭,因此不符合连通器的定义。
(2)通过转换法可以观察到,液体压强的大小通过U形管两侧液面高度差来体现。对比甲、乙两图可见,甲图中橡皮膜所处深度较大,对应的U形管液面高度差也较大,表明液体压强更强。由此可得结论:在同种液体中,压强随深度增加而增大。
(3)小安注意到甲、乙两图中探头到烧杯底部的距离存在差异,因此计划进一步研究液体内部某点压强与该点到容器底部距离的关系。为控制变量,需保持液体密度和深度一致。乙图中橡皮膜深度h=19cm-12cm=7cm,故实验改进措施为:从甲图中取出部分液体,直至金属盒深度调整为7cm。
(4)[1][2]当两个装有不同液体C、D的U形管压强计通过T形管连接同一金属盒时,T形管内气体压强相等。观察到右侧U形管液面高度差较大,根据液体压强公式可知,右侧液体密度较小,即满足的关系。
【分析】1、连通器:上端开口相通,或底部相通的容器叫连通器,在连通器的液体保持同一水平,压强相等,应用:茶壶;回水弯管;船闸;
2、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大,在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强相同;
3、液体压强影响因素的试验:仪器有压强计、不同密度的液体,U型管;试验步骤:检查装置的气密性,方法为 按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化 明显,则气密性良好;使用控制变量法,探究压强和深度关系时,需要控制液体密度不变;
4、转换法:转换法:在物理实验中,某些物理量(动能、电能)难以直接观察,需要转换成容易观察的指标进行测量,如用通过观察U型管两边液面的高度差来表示探头处液体压强的大小。
(1)下端连通,上端开口的是连通器,气密性良好的U形管压强计,因一端封闭,不是连通器。
(2)由转换法可知,液体压强的大小用U形管两侧的液面高度差反映,由甲、乙两图可知,甲图中橡皮膜的深度大,U形管两侧的液面高度差大,即液体压强大,所以同种液体内部的压强随深度的增加而变大。
(3)小安观察甲、乙两图发现,探头到烧杯底部的距离是不同的,于是想继续探究液体内部某点压强与该点到容器底部距离是否有关,要控制液体的密度和深度相同,乙图中橡皮膜的深度为h=19cm-12cm=7cm
则在甲、乙两图实验的基础上,还应进行的操作是取出甲中部分液体,直到金属盒的深度为7cm。
(4)[1][2]两个压强计的U形管内装有不同液体C、D,其他均相同,将它们通过T形管连接在同一金属盒上,T形管中气体的压强是相同的,右侧液体两管液面高度差大,根据可知,右侧液体密度小,即液体密度。
15.某兴趣小组探究“浮力大小与哪些因素有关”时,提出如下猜想:
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关;
猜想2:与物体排开液体的体积有关;
猜想3:与液体的密度有关。
为验证上述猜想,小组用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块(磁力块可以根据需要组合)组成长方体物块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等,按照如图所示步骤进行实验:
(1)图乙中物块受到的浮力为    N;根据图甲、乙、丙的测量结果,小明认为猜想1是正确的,小安却认为不正确,小安的理由是   ;
(2)为了证明小安的想法,利用上述器材设计实验丁,根据甲、乙、丁的测量结果,可得:浮力大小与物体浸在液体中的深度无关,请在图丁中画出实验时长方体物块的放置图   ;
(3)由以上实验还可以算出盐水的密度为   g/cm3;(已知ρ水=1.0×103kg/m3)。
【答案】(1)0.2;没有控制排开液体体积相同
(2)
(3)1.25
【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)由图甲可知,弹簧测力计示数为1N,物体重力,由图乙可知,弹簧测力计示数为0.8N,根据称重法计算可知物体受到的浮力,根据控制变量法可知探究物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的深度是否有关时,变量为物体浸在液体中的深度,但由图乙、丙可知,没有控制物体排开液体的体积相同。
(2)图乙中物体排开液体体积等于两个小长方体磁力块的体积,将4个相同的小长方体磁力块组成长方体横着放,下方两个小长方体磁力块浸没在水中,控制了物体排开液体的体积相同,改变了物体浸在液体中的深度,如图所示:
(3)图丙中弹簧测力计的示数0.6N,根据称重法计算可知物体受到的浮力,物体的体积,同理可知图戊物体受到盐水的浮力Wie0.5N,物体排开盐水的体积等于物体的体积,盐水的密度。
【分析】1、称重法测量物体浮力:先测出物体的重力,然后将物体浸入水中,弹簧测力计的示数就会减小,减小的示数就是物体受到的浮力,
2、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
4、控制变量法:在物理实验中,存在多个影响因素共同决定某个物理量,在研究单一变量对试验结果的影响时,要保持非研究因素的相同,如探究物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的深度是否有关时,变量为物体浸在液体中的深度,但由图乙、丙可知,没有控制物体排开液体的体积相同。
(1)[1]由图甲可知,弹簧测力计的分度值为,则物体重力,由图乙可知,弹簧测力计示数,则物体受到的浮力
[2]探究物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的深度是否有关时,应控制液体的密度和物体排开液体的体积相同,改变物体浸在液体中的深度,但由图乙、丙可知,没有控制物体排开液体的体积相同。
(2)由图乙可知,物体排开液体体积等于两个小长方体磁力块的体积,因此可以将4个相同的小长方体磁力块组成的长方体横着放,让下面的两个小长方体磁力块浸没在水中,这样即控制了物体排开液体的体积相同,又改变了物体浸在液体中的深度,如图所示:
(3)由图丙可知弹簧测力计的示数,则物体受到的浮力
由可得物体的体积
由图戊可知弹簧测力计的示数,则物体受到盐水的浮力
物体排开盐水的体积等于物体的体积,也等于排开水的体积,由可得盐水的密度
16.科创小组开展了“自制质量测量仪”的项目化学习活动。
活动一:设计评价量表。
(1)同学们通过查阅资料、讨论,制定了如表所示的“质量测量仪”评价量表。则表中“★”的内容应该是   。
表:“质量测量仪”评价量表
评价指标 评价等级
优秀 良好 待改进
调零方式 两种(或以上)调零方式 ★ 不能调零
精确度 达到10g 达到20g 大于20g
量程 达到0.5kg 达到0.2kg 小于0.2kg
活动二:自制测力计测量物体的质量。
(2)同学们找到的材料如图甲所示,其中弹簧和橡皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙。你认为选择   (选填“弹簧”或“橡皮筋”)更合适。
(3)为提高“精确度”,应选用图乙中   (选填“a”“b”或“c”)弹簧制作测力计。标记刻度时,确定“0”和“2N”刻度后,两者之间分为10等份,则该测力计可测量的最小质量为    g。
(4)小组同学用制好的弹簧测力计测两个鸡蛋的质量,指针指在“0”刻度线开始的第6条刻度线(提示:0刻度线为第1条),则两个鸡蛋的质量为   kg(以上g取10N/kg)。
活动三:制作“浮力秤”。
(5)如图丙所示,选择轻质的圆柱形小筒,在其底部均匀地放上细沙,上端放一个轻质的秤盘。将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上。此时,浮力   (选填“<”“>”或“=”)小筒、细沙和空秤盘的总重力。
(6)当秤盘上未放物体时,用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为    g;在秤盘中只放入一个10g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度b,标记为10g;在秤盘中只放入一个20g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c,标记为20g;作好标记的小筒外侧,如图丁所示,a、b、c三个位置标记正确的是:   (选填“A”或“B”)。
(7)已知小筒底面积为20cm2,最大高度为15cm,小筒、细沙和空秤盘的总质量为50g,则该“浮力秤”的量程为    g。
(8)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的重力:如图戊所示,将五颗黄豆放在秤盘中,待秤筒稳定后,发现水面对应的位置没有与刻度线相平,认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度,可行改进措施有   。
活动四:制作简易杆秤。
(9)如图戌所示,用长50cm的硬木棒作为秤杆,用细线系一个20g的钩码作为秤砣,把空小盆挂在A点作为秤盘,在离A点5cm的B点挂粗绳作为提纽,调节秤砣位置使杆秤水平平衡,标记此时细线的位置,则该位置对应的质量刻度值为0,由于秤盘和秤杆有自重,故0刻度与B点   (选填“重合”或“不重合”)。
(10)在秤盘中逐个添加100g的砝码,当杆秤水平平衡时,记录细线的位置、标记相应的质量,再测出细线距离B点的长度(如表),根据表中数据,应将500g的刻度值标记在距离B点   cm处。
秤盘中砝码总质量/g 100 200 300 400
距离B点的长度/cm 8 14 20 26
(11)使用该简易杆秤测量物体质量时,不小心将一块橡皮泥粘在秤盘底,那么与物体的真实质量相比,测量结果将   (选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
活动五:交流与评价。
(12)误差分析:有同学了解到,不同地区,g值不同,则在以上几个自制质量测量仪中,g值的大小对测量结果有影响的是______。
A.测力计 B.浮力秤 C.简易杆秤 D.都无影响
(13)请同学们结合“质量测量仪”评价量表,在自制的“测力计”“浮力秤”“简易杆秤”中任选一个,对其量程进行评价。若评价为“优秀”,请说明理由;若不是“优秀”,请说明增大量程的方法   。
【答案】(1)一种调零方式
(2)弹簧
(3)a;20g
(4)0.1
(5)=
(6)0;A
(7)250
(8)加密刻度线
(9)不重合
(10)32
(11)偏大
(12)A
(13)使用弹簧测力计时,可以通过更换更粗的弹簧或使用多个弹簧并联来增加测力计的最大量程。
【知识点】质量及其特性;弹簧测力计及其使用;重力及其大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;杠杆的平衡条件
【解析】【解答】(1)调零方式的数量对测量准确性和操作便捷性有直接影响。具备两种或更多调零方式的仪器能提供更高的灵活性和测量精度;单一调零方式虽能满足基本需求,但灵活性不足;而无法调零的仪器在实际应用中会存在明显局限性,因此选择一种调零方式最为合适。
(2)弹簧材料在结构稳定性方面具有优势,其弹性特性不易受环境变化或长期使用影响,且便于通过实验和计算进行校准,从而保证测量精度。相比之下,橡皮筋的拉力-伸长量关系会引入更多测量不确定性和误差,因此选择弹簧作为测量元件更优。
(3) 弹簧a:呈现良好的线性关系且斜率较大,表明单位拉力下的形变量大,灵敏度高
弹簧b:虽保持线性关系但斜率较小,灵敏度相对较低
弹簧c:存在非线性特性,不适合高精度测量
综合比较,弹簧a因其优异的线性特性和高灵敏度,能显著提升测量精度,故选择a。
当选用弹簧a并完成刻度标定后:
设"0"至"2N"刻度分为10等份,则每份对应力值:
对应质量计算:
因此该测力计的最小可测质量为20克。
(4)根据刻度线分布:
第1至第6条刻度线含5个等份(0.2N/份),总拉力:
对应两个鸡蛋的重力为1N,则质量:
(5)根据浮沉条件:
当小筒漂浮时,所受浮力等于小筒、细沙及空秤盘的总重力。
(6)当秤盘上未放物体时,即所测的物体的质量为0,则用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为0。物体的质量越大,物体的重力越大,对秤盘的压力也越大,小桶的总重力变大,受到的浮力变大,排开水的体积变大,导致小筒外侧的水位上升得越高,因此,随着砝码质量的增加,水位标记的位置也应该逐渐上升,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(7)小筒的最大排水体积等于小筒的最大高度乘以底面积,即由得,最大排水质量
浮力秤的最大测量值等于小筒完全浸入水中时排开水的重量减去小筒、细沙和空秤盘的总质量,即最大测量值为
则该“浮力秤”的量程为250g。
(8) 若要增大浮力秤测量精度、减小分度值,可适当加密刻度标线,让刻度划分更细密,读数误差更小,从而提升测量精准度。
(9) 秤盘与秤杆自身存在重力,空载时,自身重力会形成向下的作用力,需依靠秤砣偏移至 B 点外侧,才能让杆秤保持平衡。因此,浮力秤的零刻度线不会与 B 点重合,二者位置存在偏差。
(10)由表格中数据得,随着砝码总质量的增加,细线距离B点的长度也在逐渐增加,且距离的增大量与质量的增大量的比值为定值,即由表格中数据可得,细线距离B点的长度与秤盘中砝码总质量的关系
则可得
当砝码的质量为500g对应的长度
(11) 当秤盘底部粘有橡皮泥后,相当于给秤盘增加了固定额外配重。称量物体时,该附加重力会一同参与平衡,最终测得的质量数值会包含橡皮泥的质量,造成测量结果大于物体实际质量。
(12) AD.弹簧测力计依靠拉力测质量,本质利用G=mg。物体质量不变时,g发生改变,物体重力随之改变,测力计示数也会改变,因此 A 符合题意,D 不符合题意;
B.浮力秤依据漂浮条件与浮力原理工作,重力、浮力公式中的g会相互抵消,g的变化对测量结果几乎无影响,故 B 不符合题意;
C.简易杆秤利用杠杆平衡条件工作,等式两侧均含有g,可直接约去,因此杆秤测量结果不受g值变化影响,
故 C 不符合题意。
故选A。
(13) 选择弹簧测力计:该测力计量程为 0.2kg,量程表现良好;分度值为 20g,测量精确度良好;具备调零功能,调零操作便捷,综合评定等级为良好。若要增大弹簧测力计量程,可更换劲度系数更大的粗弹簧,或将多根弹簧并联使用,以此提升测力计的最大测量值。
【分析】1、在实验中具备调零的实验仪器能够更好的满足实验要求;
2、弹簧测力计使用弹簧是由于弹簧在弹性限度内弹力和弹簧的伸长量成正比;
3、弹簧测力计灵敏则弹性系数小;
4、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
5、弹簧测力计:使用前弹簧测力计竖直调零,分度值为0.2N,重力方向竖直向下,据图读数,对钩码的拉力与弹簧测力计的弹簧轴线一致;
6、杠杆的平衡条件为:动力×动力臂=阻力×阻力臂;
7、若要增大弹簧测力计量程,可更换劲度系数更大的粗弹簧,或将多根弹簧并联使用,以此提升测力计的最大测量值。
(1)调零方式的数量直接影响测量的准确性和方便性,两种或以上的调零方式可以提供更多的灵活性和准确性,而一种调零方式虽然也能满足基本需求,但不如多种方式灵活,而不能调零的仪器显然在实际使用中会有较大的局限性,故答一种调零方式。
(2)弹簧的材料和结构通常更加稳定,不容易因为环境变化或使用时间的增加而失去原有的弹性特性,可以通过简单的实验和计算来校准测量仪,确保其精度。而橡皮筋的伸长量和拉力的关系会增加测量的不确定性和误差,故选弹簧。
(3)[1]弹簧a:伸长量与拉力的关系较为线性,且斜率较大,说明单位拉力下的伸长量较大,灵敏度高;弹簧b:伸长量与拉力的关系也较为线性,但斜率较小,说明单位拉力下的伸长量较小,灵敏度较低;弹簧c:伸长量与拉力的关系不是严格的线性关系,可能会有非线性的部分,不适合用于高精度的测量;因此a具有较好的线性关系和较高的灵敏度,能够提高测量的精确度,故选a。
[2]假设我们选择弹簧a,并且在标记刻度时,确定了“0”和“2N”刻度之间的距离,并将其分为10等份。每一份代表的拉力为
因此,的力对应的质量为
即测力计可测量的最小质量为20g。
(4)由题意可知,0刻度线为第1条,第1条至第6条刻度线之间有5个等份,由于每一份为0.2N,则弹簧测力计受到拉力为
则两个鸡蛋的重力为1N,则两个鸡蛋的质量为
(5)依题意得,小筒漂浮在水面上,由浮沉条件得,浮力等于小筒、细沙和空秤盘的总重力。
(6)[1]当秤盘上未放物体时,即所测的物体的质量为0,则用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为0。
[2]物体的质量越大,物体的重力越大,对秤盘的压力也越大,小桶的总重力变大,受到的浮力变大,排开水的体积变大,导致小筒外侧的水位上升得越高,因此,随着砝码质量的增加,水位标记的位置也应该逐渐上升,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(7)小筒的最大排水体积等于小筒的最大高度乘以底面积,即
由得,最大排水质量
浮力秤的最大测量值等于小筒完全浸入水中时排开水的重量减去小筒、细沙和空秤盘的总质量,即最大测量值为
则该“浮力秤”的量程为250g。
(8)为了提高浮力秤的精确度,则可以减小分度值,可以考虑加密刻度线,这样可以使得读数更加精确,提高测量的准确性。
(9)由于秤盘和秤杆有自重,即使秤盘中没有物品,秤盘和秤杆的自重也会产生一个向下的力矩,这使得秤砣需要在B点以外的位置才能使杆秤平衡。因此,0刻度线盘不会与B点重合,而是位于B点的某一侧,故选不重合。
(10)由表格中数据得,随着砝码总质量的增加,细线距离B点的长度也在逐渐增加,且距离的增大量与质量的增大量的比值为定值,即
由表格中数据可得,细线距离B点的长度与秤盘中砝码总质量的关系
则可得
当砝码的质量为500g对应的长度
(11)当秤盘底部粘有橡皮泥时,这相当于秤盘上额外增加了一个固定的重量,在测量物体质量时,这个额外的重量会被计入测量结果中,导致测量结果比物体的实际质量大。
(12)AD.测力计是通过测量物体对弹簧的拉力来间接测量物体的质量,如果g值变化,即使物体的质量不变,测力计的读数也会变化,故A符合题意,D不符合题意;
B.浮力秤是利用物体在流体中受到的浮力来测量物体的质量,而不是直接依赖于g值,因此,g值的变化对浮力秤的测量结果影响较小,故B不符合题意
C.简易杆秤是通过杠杆原理来测量物体的质量,杆秤的平衡条件是两边的力矩相等,由于g值在等式两边都出现,可以被消去,因此杆秤的测量结果不受g值变化的影响,故C不符合题意。
故选A。
(13)选择测力计,由于测力计的量程为0.2kg,量程等级为良好;测力计的分度值为20g,则精确度等级为良好;可以调零,调零方式等级为良好,所以可以评为“良好”;使用弹簧测力计时,可以通过更换更粗的弹簧或使用多个弹簧并联来增加测力计的最大量程。
17.如图为某航拍无人机,它采用4个电动机带动旋翼(螺旋桨)转动,对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能,携带的摄像机可以进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器。如表所示为该无人机的部分参数,g取10N/kg,求:
整机质量 2kg 四脚着地总面积 10cm2
最大上升速度 6m/s 最大上升速度时受到的空气阻力 10N
最大飞行速度 15m/s 悬停时每个电动机功率 50W
(1)该无人机受到的重力;
(2)静止在水平地面上时,无人机对地面的压强;
(3)某次执行任务,该无人机以最大速度上升20m,升力所做的功。
【答案】(1)解:由表格可知,无人机的质量为2kg,由G=mg可得无人机受到的重力
(2)解:无人机静止在水平地面上,对地面的压力和无人机的重力大小相等,则对地面的压力为
计算无人机对地面的压强
(3)解:无人机匀速上升,运动状态不变,处于平衡状态,受到的升力
升力做功
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)根据G=mg,计算物体的重力;
(2)根据,计算压强;
(3)根据运动方向,判断物体受到摩擦力方向,计算力的大小;根据W=Fs,计算做功多少。
(1)由表格可知,无人机的质量为2kg,由G=mg可得无人机受到的重力
(2)无人机静止在水平地面上,对地面的压力和无人机的重力大小相等,则对地面的压力为
由可得无人机对地面的压强
(3)无人机匀速上升,运动状态不变,处于平衡状态,受到的升力
升力做功
18.为了有效缓解停车难问题,人们建了一种塔式立体停车库。其运行原理如图所示,电动机通过钢绳拉动提升装置将车辆升降到指定层,然后用横移装置(图中未画出)将车辆送入或送出车位,从而达到立体存取车的目的。在某次停车时,质量为1.5t的某车辆以0.3m/s的速度被匀速提升6m后,再由横移装置将该车辆送入车位。若提升装置提升该车辆时的机械效率是50%,g取10N/kg,求:
(1)提升装置克服该车辆重力做的功;
(2)提升该车辆时,电动机对钢绳的拉力;
(3)电动机对钢绳做功的功率。
【答案】(1)解:某车质量为,重力为。
克服该车辆重力做的功。
(2)解:若提升装置提升该车辆时的机械效率是,则电动机对钢绳做的总功为。
由图可知,,电动机对钢绳的拉力为。
(3)解:某车辆以的速度被匀速提升6m后所用的时间为。
则电动机对钢绳做功的功率为。
【知识点】功率计算公式的应用;滑轮(组)的机械效率;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)某车质量为,根据G=mg计算其重力,结合做功公式W=Fs计算克服该车辆重力做的功;
(2)提升装置提升该车辆时的机械效率是,根据计算电动机对钢绳做的总功;动滑轮缠绕绳子数为4,电动机对钢绳的拉力为;
(3)某车辆以的速度被匀速提升6m,结合速度公式计算可知所用的时间;根据做功公式计算电动机对钢绳做功的功率。
(1)某车质量为,重力为
克服该车辆重力做的功
(2)若提升装置提升该车辆时的机械效率是,则电动机对钢绳做的总功为
由图可知,,电动机对钢绳的拉力为
(3)某车辆以的速度被匀速提升6m后所用的时间为
则电动机对钢绳做功的功率为
1 / 1广东省深圳市宝安区2024-2025学年八年级下学期期末物理试题
1.“儿童散学归来早,忙趁东风放纸鸢”,描绘的是儿童放飞风筝的画面,如图,则( )
A.风筝飞得越高,所受重力越大
B.风筝飞得时快时慢不需要力的作用
C.风筝受到的重力和绳子的拉力是平衡力
D.线对风筝的拉力和风筝对线的拉力是相互作用力
2.拔火罐祛除湿气,是我国中医的一种治疗方法。如图所示,以罐为工具,利用燃烧排除罐内空气后扣在相关穴位上,罐就会吸附在皮肤表面。下列与拔火罐的原理相同的是( )
A.拦河大坝的坝体上窄下宽 B.啄木鸟有尖锐的喙
C.医生推动活塞给病人注射药液 D.用活塞式抽水机抽水
3.石碾(niǎn)是我国历史悠久的传统农业生产工具,能够对收获的粮食进行破碎、去壳等加工。如图为小朋友在游乐园体验推石碾乐趣的情景。下列说法正确的是(  )
A.图中被推动的石碾属于费力杠杆
B.手距离石碾中心越远,推动石碾越费力
C.石碾碾碎粮食,说明力可以改变物体的形状
D.停止用力,石碾就会停下来,说明力是维持物体运动的原因
4.下列球类中,所受重力最接近 5N的是
A.一个篮球 B.一个乒乓球 C.一个铅球 D.一个羽毛球
5.骑自行车是一种有氧运动.骑自行车上坡时往往要走形路线,如图所示。与走直线相比,选择形路线骑行的好处是(  )
A.省力 B.省距离 C.省功 D.省时间
6.端午节,深圳多地举办龙舟大赛。比赛时,运动员常采用坐姿或低蹲姿势划桨,如图所示,这样做的主要目的是(  )
A.增大龙舟的惯性 B.降低龙舟的重心以增加稳定性
C.减小龙舟底部受到的水的压强 D.减小龙舟受到浮力
7.立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。如图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受地面支持力F随时间t变化的关系,则(  )
A.该运动员受到的重力为900N
B.该运动员受到的重力为500N
C.在t2时刻运动员所受的合力为900N
D.他在t2时刻获得向上的最大速度
8.如图所示是跳台滑雪运动员在空中滑行的情景:
(1)运动员在空中滑翔时受到的力   (选填“是”或“不是”)平衡力,运动员特有的姿势与滑雪板的组合,能使他在空中滑行更远的距离,这是由于运动员背上的空气流速   (选填“大于”“小于”或“等于”)滑雪板下面的空气流速,从而产生向上的升力;
(2)滑雪板比较宽是通过增大   的方式减小压强。
9.周末,小安在公园里练习轮滑,如图甲所示。当小安用力向   (选填“正前方”或“正后方”)蹬地时,他就会向正前方加速;当小安经过如图乙所示的“S”形弯道时,考虑到小安由于速度过大可能“冲出弯道”,应该在   两处增加防撞措施(均选填“A”、“B”、“C”或“D”)。
10.学校举行了乒乓球比赛。比赛中运动员某次击球,球先后经过A、B、C三个位置,图甲为球的运动轨迹。图乙为球在位置A的机械能参数,球此时的机械能为   J,若图丙为球在位置C的机械能参数,则乒乓球在整个运动过程中,机械能   (选填“守恒”或“不守恒”),球在位置C的重力势能   (选填“>”“<”或“=”)球在位置A的重力势能。
11.如图所示,踢出去的足球在水平地面上向左滚动,请画出足球所受阻力和足球对地面的压力的示意图。
12.为了训练引体向上需要的臂力,小明在家时借助吊环进行锻炼,如图所示,以O为支点,为身体的重心,请画出小明受到的重力及其力臂l的示意图。
13.为了探究“影响滑动摩擦力大小的因素”,小安选用木板、弹簧测力计、木块、砝码和细绳进行实验,其中,木块的几个侧面面积相等,但A面较光滑,B面切了3个长方形孔洞,C面较粗糙,如图甲所示。
(1)如图乙,沿水平方向拉动弹簧测力计,使木块在木板上做匀速直线运动,此时木块受到的滑动摩擦力为   N;
(2)实验中,小安发现弹簧测力计的示数不稳定,于是将实验装置进行了改进,如图丙,能达到改进目的的是   (选填“A”“B”或“C”);
(3)改进后,在某次实验中,木板运动的v-t图像如图丁所示。若用F1和F2分别表示0-t1和t2-t3时间内弹簧测力计的示数则可判断F1   F2,对应的功率P1   P2(以上两空均选填“>”“=”或“<”);
(4)将木块的A面朝下,在木块上放不同质量的砝码,测量对应的摩擦力大小,并绘制摩擦力f与木块对木板的压力F的关系图像如戊中的图像①;将木块的   面(选填“A”“B”或“C”)朝下,继续上述操作,可得到图像②。
14.小安完成对压强计的测试和调整后,进行探究“液体压强与哪些因素有关”实验:
(1)气密性良好的U形管压强计   (选填“是”或“不是”)连通器;
(2)由甲、乙两图可知,同种液体内部的压强随深度的增加而   ;
(3)小安观察甲、乙两图发现,探头到烧杯底部的距离是不同的,于是想继续探究液体内部某点压强与该点到容器底部距离是否有关,则在甲、乙两图实验的基础上,还应进行的操作是   。
(4)完成实验后,小安对实验器材进行改装,两个压强计的U形管内装有不同液体C、D,其他均相同,将它们通过T形管连接在同一金属盒上,实验现象如图丙,则液体密度ρC   ρD,理由是   。
15.某兴趣小组探究“浮力大小与哪些因素有关”时,提出如下猜想:
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关;
猜想2:与物体排开液体的体积有关;
猜想3:与液体的密度有关。
为验证上述猜想,小组用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块(磁力块可以根据需要组合)组成长方体物块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等,按照如图所示步骤进行实验:
(1)图乙中物块受到的浮力为    N;根据图甲、乙、丙的测量结果,小明认为猜想1是正确的,小安却认为不正确,小安的理由是   ;
(2)为了证明小安的想法,利用上述器材设计实验丁,根据甲、乙、丁的测量结果,可得:浮力大小与物体浸在液体中的深度无关,请在图丁中画出实验时长方体物块的放置图   ;
(3)由以上实验还可以算出盐水的密度为   g/cm3;(已知ρ水=1.0×103kg/m3)。
16.科创小组开展了“自制质量测量仪”的项目化学习活动。
活动一:设计评价量表。
(1)同学们通过查阅资料、讨论,制定了如表所示的“质量测量仪”评价量表。则表中“★”的内容应该是   。
表:“质量测量仪”评价量表
评价指标 评价等级
优秀 良好 待改进
调零方式 两种(或以上)调零方式 ★ 不能调零
精确度 达到10g 达到20g 大于20g
量程 达到0.5kg 达到0.2kg 小于0.2kg
活动二:自制测力计测量物体的质量。
(2)同学们找到的材料如图甲所示,其中弹簧和橡皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙。你认为选择   (选填“弹簧”或“橡皮筋”)更合适。
(3)为提高“精确度”,应选用图乙中   (选填“a”“b”或“c”)弹簧制作测力计。标记刻度时,确定“0”和“2N”刻度后,两者之间分为10等份,则该测力计可测量的最小质量为    g。
(4)小组同学用制好的弹簧测力计测两个鸡蛋的质量,指针指在“0”刻度线开始的第6条刻度线(提示:0刻度线为第1条),则两个鸡蛋的质量为   kg(以上g取10N/kg)。
活动三:制作“浮力秤”。
(5)如图丙所示,选择轻质的圆柱形小筒,在其底部均匀地放上细沙,上端放一个轻质的秤盘。将组装好的小筒和空秤盘,放入水中,并使它漂浮在水面上。此时,浮力   (选填“<”“>”或“=”)小筒、细沙和空秤盘的总重力。
(6)当秤盘上未放物体时,用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为    g;在秤盘中只放入一个10g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度b,标记为10g;在秤盘中只放入一个20g的砝码,用记号笔在小筒外侧水面位置画上刻度c,标记为20g;作好标记的小筒外侧,如图丁所示,a、b、c三个位置标记正确的是:   (选填“A”或“B”)。
(7)已知小筒底面积为20cm2,最大高度为15cm,小筒、细沙和空秤盘的总质量为50g,则该“浮力秤”的量程为    g。
(8)同学们利用制作好的浮力秤来测黄豆的重力:如图戊所示,将五颗黄豆放在秤盘中,待秤筒稳定后,发现水面对应的位置没有与刻度线相平,认为浮力秤的精确度不够。为提高浮力秤的精确度,可行改进措施有   。
活动四:制作简易杆秤。
(9)如图戌所示,用长50cm的硬木棒作为秤杆,用细线系一个20g的钩码作为秤砣,把空小盆挂在A点作为秤盘,在离A点5cm的B点挂粗绳作为提纽,调节秤砣位置使杆秤水平平衡,标记此时细线的位置,则该位置对应的质量刻度值为0,由于秤盘和秤杆有自重,故0刻度与B点   (选填“重合”或“不重合”)。
(10)在秤盘中逐个添加100g的砝码,当杆秤水平平衡时,记录细线的位置、标记相应的质量,再测出细线距离B点的长度(如表),根据表中数据,应将500g的刻度值标记在距离B点   cm处。
秤盘中砝码总质量/g 100 200 300 400
距离B点的长度/cm 8 14 20 26
(11)使用该简易杆秤测量物体质量时,不小心将一块橡皮泥粘在秤盘底,那么与物体的真实质量相比,测量结果将   (选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
活动五:交流与评价。
(12)误差分析:有同学了解到,不同地区,g值不同,则在以上几个自制质量测量仪中,g值的大小对测量结果有影响的是______。
A.测力计 B.浮力秤 C.简易杆秤 D.都无影响
(13)请同学们结合“质量测量仪”评价量表,在自制的“测力计”“浮力秤”“简易杆秤”中任选一个,对其量程进行评价。若评价为“优秀”,请说明理由;若不是“优秀”,请说明增大量程的方法   。
17.如图为某航拍无人机,它采用4个电动机带动旋翼(螺旋桨)转动,对下方空气施力的同时获得升力。该无人机设有一键起降和返航、空中悬停等功能,携带的摄像机可以进行高清拍摄并实时把信号传到遥控器显示器。如表所示为该无人机的部分参数,g取10N/kg,求:
整机质量 2kg 四脚着地总面积 10cm2
最大上升速度 6m/s 最大上升速度时受到的空气阻力 10N
最大飞行速度 15m/s 悬停时每个电动机功率 50W
(1)该无人机受到的重力;
(2)静止在水平地面上时,无人机对地面的压强;
(3)某次执行任务,该无人机以最大速度上升20m,升力所做的功。
18.为了有效缓解停车难问题,人们建了一种塔式立体停车库。其运行原理如图所示,电动机通过钢绳拉动提升装置将车辆升降到指定层,然后用横移装置(图中未画出)将车辆送入或送出车位,从而达到立体存取车的目的。在某次停车时,质量为1.5t的某车辆以0.3m/s的速度被匀速提升6m后,再由横移装置将该车辆送入车位。若提升装置提升该车辆时的机械效率是50%,g取10N/kg,求:
(1)提升装置克服该车辆重力做的功;
(2)提升该车辆时,电动机对钢绳的拉力;
(3)电动机对钢绳做功的功率。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】力的作用效果;力作用的相互性;重力及其大小的计算;二力平衡的条件及其应用
【解析】【解答】A.地球附近的所有物体都会受到重力作用,包括高空中的风筝。由于风筝的质量不变,其重力大小也不变。故A不符合题意。
B.根据牛顿第一定律,物体在不受力或受平衡力作用时将保持匀速直线运动或静止状态。力的作用是改变物体运动状态的原因,因此风筝飞行速度的变化必然受到力的作用。故B不符合题意。
C.风筝受到的重力和绳子的拉力方向不同,不在同一直线上,因此不构成平衡力。故C不符合题意。
D.根据牛顿第三定律,线对风筝的拉力与风筝对线的拉力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,且分别作用在两个相互作用的物体上,构成一对相互作用力。故D符合题意。
故正确答案是D。
【分析】1、重力:由于地球的吸引而使物体受到的力,大小为自身重力、方向竖直向下,作用点位于物体重心,公式为G=mg。
2、牛顿第一定律:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动。
3、平衡力的特点为:大小相同,方向相反,作用在同一个物体上。
4、相互作用力:作用力是相互的,施力物体也是受力物体。特点为大小相等、方向相反、作用在两个物体上。
2.【答案】D
【知识点】增大压强的方法及其应用;液体压强的特点;大气压的综合应用
【解析】【解答】拔火罐的原理是:先将罐内空气加热使其膨胀排出部分气体,然后迅速将罐扣在皮肤上。待罐内空气冷却后压强降低,形成罐内气压小于外界大气压的状态,从而在外界大气压作用下将罐紧压在皮肤上。因此拔火罐主要利用的是大气压原理。
A.上窄下宽的拦河大坝设计,是基于液体压强随深度增加而增大的原理,与大气压无关,故A错误;
B.啄木鸟尖锐的喙是通过减小受力面积来增大压强的典型实例,故B错误;
C.医生注射药液时推动活塞依靠的是机械推力,故C错误;
D.抽水机工作时通过制造内部低压环境,利用外界大气压将水压入机内,故D正确。
故正确答案为D。
【分析】1、大气压的应用;吸盘是将吸盘内部的气压减小,导致外界大气压大于内部气压,将吸盘压在墙面,和吸管吸取饮料的原理相同;
2、压强的计算公式:P=F/S,增加压强的方式有增加压力、减小受力面积、减小压强的方式有减小压力,增加受力面积;
3、液体压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大,在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强相同。
3.【答案】C
【知识点】力的作用效果;牛顿第一定律;杠杆的平衡条件;杠杆的分类
【解析】【解答】A.石碾被推动时,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A错误。
B.当手距离石碾中心越远时,动力臂增大,根据杠杆原理,所需的推力会减小,推动石碾更省力,故B错误。
C.粮食被石碾碾碎的过程,粮食的形状发生了改变,这说明力可以改变物体的形状,故C正确。
D.根据牛顿第一定律,物体的运动不需要力来维持。停止用力后石碾停下来是因为受到阻力的作用,故D错误。
正确答案是。
【分析】1、牛顿第一定律:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动;
2、省力杠杆:动力臂较长,所以动力较小,常见的例子有羊角锤、核桃夹;费力杠杆:动力臂较短,动力较大,常见的例子有镊子、筷子等,等臂杠杆:动力臂等于阻力臂的杠杆,常见的例子有:天平;
3、力的作用效果:力会使物体的运动状态和物体形状发生改变。
4.【答案】A
【知识点】重力及其大小的计算
【解析】【解答】 由G=mg得,所受重力最接近5N物体的质量为:。
A.一个篮球的质量约500g,故A符合题意;
B.一个乒乓球的质量约3g,故B不符合题意;
C.一个铅球的质量约3kg,故C不符合题意;
D.一个羽毛球的质量约为5g,故D不符合题意。
故选A。
【分析】 根据重力和质量的关系G=mg求出重力是5N的物体的质量,结合对生活中常见物体的质量,排除有明显不符的选项;从选项中选出与题干质量接近的物体即可。
5.【答案】A
【知识点】速度与物体运动;斜面及其应用;功的原理
【解析】【解答】AB.上坡的路相当于一个更长的斜面,骑自行车上坡时走S形路线增加了斜面的长度,所以与走直线相比,选择S形路线骑行更省力,而不能省距离,故A符合题意,B不合题意;
C.使用任何机械都不省功,故C不符合题意;
D.走S形路线时路程比走直线长,根据可知,在速度相同的情况下,所用时间t就越长,故D不合题意。
故选A。
【分析】AB.上坡的路相当于一个更长的斜面,骑自行车上坡时走S形路线增加了斜面的长度,据此分析判断;
C.根据功的原理判断;
D.根据分析判断。
6.【答案】B
【知识点】重心;惯性及其现象;液体压强计算公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】 解:惯性的大小只与物体的质量有关,比赛中运动员常采用坐姿或低蹲姿势划桨,不能增大龙舟的惯性,龙舟比赛中,运动员常采用坐姿或低蹲姿势划桨,这样可以降低龙舟的重心,增加龙舟稳定性,此过程中龙舟的重力、浮力、小船底受到水的压强均不变,故B正确。
故选:B。
【方向】 (1)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性的大小只与物体的质量有关;
(2)稳度是指物体处于平衡状态的稳定程度,稳度的大小由物体重心的高度和支撑面的大小决定;
(3)采用坐姿或低蹲姿势划,龙舟自重不变,浮力不变,排开液体的体积不变,浸没在液体中的深度不变,根据液体压强的特点分析。
7.【答案】B
【知识点】速度与物体运动;二力平衡的条件及其应用;力的合成与应用
【解析】【解答】AB.,运动员下蹲后、蹬伸前处于静止状态, 重力和支持力平衡,则由图知道,运动员的重力,故A错误,B正确;
CD. 内,支持力,运动员所受合力向上,运动员向上运动,速度增大; 内,支持力,运动员所受合力向上,运动员向上运动,其速度增大, 内,支持力,运动员受到合力向下,运动员向上运动,速度减小;所以, 过程,运动员速度增大; 减速,故 获得最大速度,达最高点,在时刻运动员所受的合力为
故CD错误。
故选B。
【分析】1、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用,所以在时间,人处于静止状态,此受到的重力等于支持力;
2、力的合成与应用:两个力在同一直线上,方向相反,合力为两个力的代数差,方向相同,合力为两个力的代数和。0
3、力的方向和物体运动方向相同,则物体做加速运动,力的方向和物体运动方向相反,则物体做减速运动,题目中 过程,运动员速度和力的合成方向相同,则速度增大, 减速。
8.【答案】(1)不是;大于
(2)受力面积
【知识点】平衡状态的判断;减小压强的方法及其应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】(1)运动员在空中滑翔过程中,其运动方向和速度不断变化,表明其处于非平衡状态,因此所受合力不为零,即受到的力不是平衡力。当运动员保持如图所示的姿势时,背部空气流速高于滑雪板下方的空气流速。流体流速越大压强越小,因此背部与滑雪板下方形成压强差,产生向上的升力。
(2)运动员使用滑雪板时,在压力恒定的情况下,通过增大与雪地的接触面积,可有效减小对雪面的压强。
【分析】1、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用;
2、压强和流速的关系:压强越大,流速越小,应用为飞机机翼上凸,空气流速快,导致压强较小,形成向上的升力;
3、压强的影响因素:公式为P=F/S,所以压强的大小和压力大小成正比,和受力面积成反比;压强大小于接触面材料无关,所以在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(1)[1] 运动员在空中滑翔时,运动方向和速度均变化,处于非平衡状态,因此受到的力不是平衡力;
[2]运动员如图所示的姿势,使背上流过的空气流速大于从滑雪板下面流过的空气流速,而气体在流速大的地方压强小、在流速小的地方压强大,从而产生向上的升力;
(2)运动员使用滑雪板,在压力一定时,增大了与雪地的受力面积,从而减小压强。
9.【答案】正后方;AD
【知识点】力作用的相互性;惯性及其现象
【解析】【解答】 根据牛顿第三定律,力的作用是相互的。当小安向后蹬地时,地面会施加一个大小相等、方向相反的反作用力。这个向前的反作用力使小安获得加速度,从而向正前方运动。
在汽车拉力赛中,高速行驶的汽车在转弯时由于惯性会保持原有的直线运动状态。根据惯性原理,汽车在转弯时会产生向A、D两个方向运动的趋势,这增加了冲出赛道的风险。因此,为了保障安全,需要在A、D两处设置防撞设施。
【分析】相互作用力:作用力是相互的,施力物体也是受力物体。特点为大小相等、方向相反、作用在两个物体上;
惯性是物体的基本属性,只有物体重力有关,当物体速度发生变化时,由于惯性物体保持原来运动状态的属性,利用惯性的实例:运动员助跑起跳,乘车系安全带可以降低司机惯性带来的伤害,惯性不是力,不能用受到惯性、惯性力的作用进行表述。
10.【答案】1;不守恒;<
【知识点】势能的影响因素;机械能及其转化
【解析】【解答】(1)根据图片乙可知,球在位置A时,动能为,占比75%,
则此时的机械能为;
由图丙可知,球在位置C时,重力势能为,占比20%,
则此时的机械能为;
比较可知,机械能,所以机械能不守恒。
(2)由图甲可知,球的质量不变,且C点的高度小于A点,所以球在位置C的重力势能小于球在位置 A的重力势能。
【分析】(1)根据乙图确定A点时的动能大小和占比,据此计算A点时的机械能。同理,计算出C点时的机械能,然后比较大小即可;
(2)重力势能大小与物体的质量和高度有关,据此比较A点和C点重力势能大小。
11.【答案】
【知识点】力的三要素及力的示意图;摩擦力的示意图;压力及重力与压力的区别
【解析】【解答】踢出去的足球在水平地面上向左滚动时,受到两个力的作用: 水平向右的阻力,其作用点可以画在足球的重心; 足球对地面的压力,方向垂直地面向下,作用在地面上,作用点应画在足球与地面的接触点。
【分析】压力的画法:物体对被压物体施加压力,作用点位于接触面上,方向指向被压物体,垂直被压物体;
摩擦力示意图:摩擦力和物体运动方向相反,作用于物体重心。
12.【答案】
【知识点】重力示意图;力臂的画法
【解析】【解答】 小明在家时借助吊环进行锻炼时, 重力的方向竖直向下,且作用在重心O1点。从重心O1开始竖直向下画一条带箭头的线段表示身体的G。 从支点O向重力的作用线作垂线段,即为重力的力臂l,如下图所示:
【分析】对物体进行受力分析,确定力的三要素,然后沿力的方向画带箭头的线段即可。从支点做力的作用线的垂线段,这就是对应的力臂。
13.【答案】(1)
(2)B
(3);
(4)C
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)根据图乙显示,当用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块时,测力计的分度值为,此时示数读数为,因此木块所受滑动摩擦力大小等于。
(2)实验过程中发现弹簧测力计示数不稳定,主要原因是难以维持木块匀速运动状态。分析三种操作方案:
A:测力计直接拉动木板,但匀速控制木板运动较为困难;
C:直接拉动木块同样难以保持匀速;
B:测力计固定拉动木块,同时外力拖动木板运动。此时木块相对地面静止,无论木板运动是否匀速,都不影响木块受力平衡,因此测力计示数能保持稳定,
故选择方案B最合理。
(3)由图可知,木块在和内运动的路程和时间均成正比,则木块做匀速直线运动,压力不变,接触面的粗糙程度相同,木块受到的滑动摩擦力相同,且拉力等于滑动摩擦力,即;由于和时间内速度不同,,根据可知,
(4)对比摩擦力图线可知,在相同压力条件下,②图线对应的摩擦力值始终大于①图线,说明②图线实验时接触面更粗糙。由此可推断,当木块C面朝下放置时,会测得更大的摩擦力值。
【分析】1、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用,所以弹簧测力计的拉力等于摩擦力;
2、从实验操作方面考虑,B图中用力水平拉动木块下面的长木板 不需要做匀速直线运动,原因为 滑动摩擦力大小与运动快慢无关,且可以稳定读数;
3、滑动摩擦力影响因素:控制压力相等的情况下,接触面表面越粗糙,滑动摩擦力越大;控制接触面粗糙程度相等的情况下,压力越大,滑动摩擦力越大。
4、功率的计算:公式为p=Fv。
(1)由图乙可知,用弹簧测力计水平向右匀速拉动木块,弹簧测力计的分度值为,其示数大小为,木块受到的滑动摩擦力大小为。
(2)实验中,弹簧测力计的示数不稳定是很难保持木块作匀速运动,图A,测力计拉着木板运动,则很难保持木板做匀速运动,图C操作很难保持木块匀速运动,图B操作中,弹簧测力计拉着木块,用力拉动木板运动,则木块相对地面是静止的,无论木板是否匀速运动,对木块的运动状态无影响,所以弹簧测力计的示数会保持稳定,故B能达到目的。
(3)[1][2]由图可知,木块在和内运动的路程和时间均成正比,说明木块在和内均做匀速直线运动,同一木块在粗糙程度相同的水平面上运动,压力不变,接触面的粗糙程度相同,所以木块受到的滑动摩擦力相同,木块做匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,所以拉力也相等,即;由于和时间内速度不同,,根据可知,。
(4)压力相同时,②图像的摩擦力大于①图像的摩擦力,说明接触面粗糙程度更大,所以木块C面朝下进行实验。
14.【答案】(1)不是
(2)变大
(3)取出甲中部分液体,直到金属盒的深度为7cm
(4)大于;右侧液体两管液面高度差大,根据可知,右侧液体密度小
【知识点】探究液体压强的特点实验
【解析】【解答】(1)下端连通且上端开口的装置属于连通器。而气密性良好的U形管压强计由于一端封闭,因此不符合连通器的定义。
(2)通过转换法可以观察到,液体压强的大小通过U形管两侧液面高度差来体现。对比甲、乙两图可见,甲图中橡皮膜所处深度较大,对应的U形管液面高度差也较大,表明液体压强更强。由此可得结论:在同种液体中,压强随深度增加而增大。
(3)小安注意到甲、乙两图中探头到烧杯底部的距离存在差异,因此计划进一步研究液体内部某点压强与该点到容器底部距离的关系。为控制变量,需保持液体密度和深度一致。乙图中橡皮膜深度h=19cm-12cm=7cm,故实验改进措施为:从甲图中取出部分液体,直至金属盒深度调整为7cm。
(4)[1][2]当两个装有不同液体C、D的U形管压强计通过T形管连接同一金属盒时,T形管内气体压强相等。观察到右侧U形管液面高度差较大,根据液体压强公式可知,右侧液体密度较小,即满足的关系。
【分析】1、连通器:上端开口相通,或底部相通的容器叫连通器,在连通器的液体保持同一水平,压强相等,应用:茶壶;回水弯管;船闸;
2、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大,在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强相同;
3、液体压强影响因素的试验:仪器有压强计、不同密度的液体,U型管;试验步骤:检查装置的气密性,方法为 按压探头的橡皮膜,U形管两边液面高度变化 明显,则气密性良好;使用控制变量法,探究压强和深度关系时,需要控制液体密度不变;
4、转换法:转换法:在物理实验中,某些物理量(动能、电能)难以直接观察,需要转换成容易观察的指标进行测量,如用通过观察U型管两边液面的高度差来表示探头处液体压强的大小。
(1)下端连通,上端开口的是连通器,气密性良好的U形管压强计,因一端封闭,不是连通器。
(2)由转换法可知,液体压强的大小用U形管两侧的液面高度差反映,由甲、乙两图可知,甲图中橡皮膜的深度大,U形管两侧的液面高度差大,即液体压强大,所以同种液体内部的压强随深度的增加而变大。
(3)小安观察甲、乙两图发现,探头到烧杯底部的距离是不同的,于是想继续探究液体内部某点压强与该点到容器底部距离是否有关,要控制液体的密度和深度相同,乙图中橡皮膜的深度为h=19cm-12cm=7cm
则在甲、乙两图实验的基础上,还应进行的操作是取出甲中部分液体,直到金属盒的深度为7cm。
(4)[1][2]两个压强计的U形管内装有不同液体C、D,其他均相同,将它们通过T形管连接在同一金属盒上,T形管中气体的压强是相同的,右侧液体两管液面高度差大,根据可知,右侧液体密度小,即液体密度。
15.【答案】(1)0.2;没有控制排开液体体积相同
(2)
(3)1.25
【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)由图甲可知,弹簧测力计示数为1N,物体重力,由图乙可知,弹簧测力计示数为0.8N,根据称重法计算可知物体受到的浮力,根据控制变量法可知探究物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的深度是否有关时,变量为物体浸在液体中的深度,但由图乙、丙可知,没有控制物体排开液体的体积相同。
(2)图乙中物体排开液体体积等于两个小长方体磁力块的体积,将4个相同的小长方体磁力块组成长方体横着放,下方两个小长方体磁力块浸没在水中,控制了物体排开液体的体积相同,改变了物体浸在液体中的深度,如图所示:
(3)图丙中弹簧测力计的示数0.6N,根据称重法计算可知物体受到的浮力,物体的体积,同理可知图戊物体受到盐水的浮力Wie0.5N,物体排开盐水的体积等于物体的体积,盐水的密度。
【分析】1、称重法测量物体浮力:先测出物体的重力,然后将物体浸入水中,弹簧测力计的示数就会减小,减小的示数就是物体受到的浮力,
2、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
4、控制变量法:在物理实验中,存在多个影响因素共同决定某个物理量,在研究单一变量对试验结果的影响时,要保持非研究因素的相同,如探究物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的深度是否有关时,变量为物体浸在液体中的深度,但由图乙、丙可知,没有控制物体排开液体的体积相同。
(1)[1]由图甲可知,弹簧测力计的分度值为,则物体重力,由图乙可知,弹簧测力计示数,则物体受到的浮力
[2]探究物体所受浮力的大小与物体浸在液体中的深度是否有关时,应控制液体的密度和物体排开液体的体积相同,改变物体浸在液体中的深度,但由图乙、丙可知,没有控制物体排开液体的体积相同。
(2)由图乙可知,物体排开液体体积等于两个小长方体磁力块的体积,因此可以将4个相同的小长方体磁力块组成的长方体横着放,让下面的两个小长方体磁力块浸没在水中,这样即控制了物体排开液体的体积相同,又改变了物体浸在液体中的深度,如图所示:
(3)由图丙可知弹簧测力计的示数,则物体受到的浮力
由可得物体的体积
由图戊可知弹簧测力计的示数,则物体受到盐水的浮力
物体排开盐水的体积等于物体的体积,也等于排开水的体积,由可得盐水的密度
16.【答案】(1)一种调零方式
(2)弹簧
(3)a;20g
(4)0.1
(5)=
(6)0;A
(7)250
(8)加密刻度线
(9)不重合
(10)32
(11)偏大
(12)A
(13)使用弹簧测力计时,可以通过更换更粗的弹簧或使用多个弹簧并联来增加测力计的最大量程。
【知识点】质量及其特性;弹簧测力计及其使用;重力及其大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;杠杆的平衡条件
【解析】【解答】(1)调零方式的数量对测量准确性和操作便捷性有直接影响。具备两种或更多调零方式的仪器能提供更高的灵活性和测量精度;单一调零方式虽能满足基本需求,但灵活性不足;而无法调零的仪器在实际应用中会存在明显局限性,因此选择一种调零方式最为合适。
(2)弹簧材料在结构稳定性方面具有优势,其弹性特性不易受环境变化或长期使用影响,且便于通过实验和计算进行校准,从而保证测量精度。相比之下,橡皮筋的拉力-伸长量关系会引入更多测量不确定性和误差,因此选择弹簧作为测量元件更优。
(3) 弹簧a:呈现良好的线性关系且斜率较大,表明单位拉力下的形变量大,灵敏度高
弹簧b:虽保持线性关系但斜率较小,灵敏度相对较低
弹簧c:存在非线性特性,不适合高精度测量
综合比较,弹簧a因其优异的线性特性和高灵敏度,能显著提升测量精度,故选择a。
当选用弹簧a并完成刻度标定后:
设"0"至"2N"刻度分为10等份,则每份对应力值:
对应质量计算:
因此该测力计的最小可测质量为20克。
(4)根据刻度线分布:
第1至第6条刻度线含5个等份(0.2N/份),总拉力:
对应两个鸡蛋的重力为1N,则质量:
(5)根据浮沉条件:
当小筒漂浮时,所受浮力等于小筒、细沙及空秤盘的总重力。
(6)当秤盘上未放物体时,即所测的物体的质量为0,则用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为0。物体的质量越大,物体的重力越大,对秤盘的压力也越大,小桶的总重力变大,受到的浮力变大,排开水的体积变大,导致小筒外侧的水位上升得越高,因此,随着砝码质量的增加,水位标记的位置也应该逐渐上升,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(7)小筒的最大排水体积等于小筒的最大高度乘以底面积,即由得,最大排水质量
浮力秤的最大测量值等于小筒完全浸入水中时排开水的重量减去小筒、细沙和空秤盘的总质量,即最大测量值为
则该“浮力秤”的量程为250g。
(8) 若要增大浮力秤测量精度、减小分度值,可适当加密刻度标线,让刻度划分更细密,读数误差更小,从而提升测量精准度。
(9) 秤盘与秤杆自身存在重力,空载时,自身重力会形成向下的作用力,需依靠秤砣偏移至 B 点外侧,才能让杆秤保持平衡。因此,浮力秤的零刻度线不会与 B 点重合,二者位置存在偏差。
(10)由表格中数据得,随着砝码总质量的增加,细线距离B点的长度也在逐渐增加,且距离的增大量与质量的增大量的比值为定值,即由表格中数据可得,细线距离B点的长度与秤盘中砝码总质量的关系
则可得
当砝码的质量为500g对应的长度
(11) 当秤盘底部粘有橡皮泥后,相当于给秤盘增加了固定额外配重。称量物体时,该附加重力会一同参与平衡,最终测得的质量数值会包含橡皮泥的质量,造成测量结果大于物体实际质量。
(12) AD.弹簧测力计依靠拉力测质量,本质利用G=mg。物体质量不变时,g发生改变,物体重力随之改变,测力计示数也会改变,因此 A 符合题意,D 不符合题意;
B.浮力秤依据漂浮条件与浮力原理工作,重力、浮力公式中的g会相互抵消,g的变化对测量结果几乎无影响,故 B 不符合题意;
C.简易杆秤利用杠杆平衡条件工作,等式两侧均含有g,可直接约去,因此杆秤测量结果不受g值变化影响,
故 C 不符合题意。
故选A。
(13) 选择弹簧测力计:该测力计量程为 0.2kg,量程表现良好;分度值为 20g,测量精确度良好;具备调零功能,调零操作便捷,综合评定等级为良好。若要增大弹簧测力计量程,可更换劲度系数更大的粗弹簧,或将多根弹簧并联使用,以此提升测力计的最大测量值。
【分析】1、在实验中具备调零的实验仪器能够更好的满足实验要求;
2、弹簧测力计使用弹簧是由于弹簧在弹性限度内弹力和弹簧的伸长量成正比;
3、弹簧测力计灵敏则弹性系数小;
4、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
5、弹簧测力计:使用前弹簧测力计竖直调零,分度值为0.2N,重力方向竖直向下,据图读数,对钩码的拉力与弹簧测力计的弹簧轴线一致;
6、杠杆的平衡条件为:动力×动力臂=阻力×阻力臂;
7、若要增大弹簧测力计量程,可更换劲度系数更大的粗弹簧,或将多根弹簧并联使用,以此提升测力计的最大测量值。
(1)调零方式的数量直接影响测量的准确性和方便性,两种或以上的调零方式可以提供更多的灵活性和准确性,而一种调零方式虽然也能满足基本需求,但不如多种方式灵活,而不能调零的仪器显然在实际使用中会有较大的局限性,故答一种调零方式。
(2)弹簧的材料和结构通常更加稳定,不容易因为环境变化或使用时间的增加而失去原有的弹性特性,可以通过简单的实验和计算来校准测量仪,确保其精度。而橡皮筋的伸长量和拉力的关系会增加测量的不确定性和误差,故选弹簧。
(3)[1]弹簧a:伸长量与拉力的关系较为线性,且斜率较大,说明单位拉力下的伸长量较大,灵敏度高;弹簧b:伸长量与拉力的关系也较为线性,但斜率较小,说明单位拉力下的伸长量较小,灵敏度较低;弹簧c:伸长量与拉力的关系不是严格的线性关系,可能会有非线性的部分,不适合用于高精度的测量;因此a具有较好的线性关系和较高的灵敏度,能够提高测量的精确度,故选a。
[2]假设我们选择弹簧a,并且在标记刻度时,确定了“0”和“2N”刻度之间的距离,并将其分为10等份。每一份代表的拉力为
因此,的力对应的质量为
即测力计可测量的最小质量为20g。
(4)由题意可知,0刻度线为第1条,第1条至第6条刻度线之间有5个等份,由于每一份为0.2N,则弹簧测力计受到拉力为
则两个鸡蛋的重力为1N,则两个鸡蛋的质量为
(5)依题意得,小筒漂浮在水面上,由浮沉条件得,浮力等于小筒、细沙和空秤盘的总重力。
(6)[1]当秤盘上未放物体时,即所测的物体的质量为0,则用记号笔在小筒外侧水面的位置画上一个刻度a,标记为0。
[2]物体的质量越大,物体的重力越大,对秤盘的压力也越大,小桶的总重力变大,受到的浮力变大,排开水的体积变大,导致小筒外侧的水位上升得越高,因此,随着砝码质量的增加,水位标记的位置也应该逐渐上升,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
(7)小筒的最大排水体积等于小筒的最大高度乘以底面积,即
由得,最大排水质量
浮力秤的最大测量值等于小筒完全浸入水中时排开水的重量减去小筒、细沙和空秤盘的总质量,即最大测量值为
则该“浮力秤”的量程为250g。
(8)为了提高浮力秤的精确度,则可以减小分度值,可以考虑加密刻度线,这样可以使得读数更加精确,提高测量的准确性。
(9)由于秤盘和秤杆有自重,即使秤盘中没有物品,秤盘和秤杆的自重也会产生一个向下的力矩,这使得秤砣需要在B点以外的位置才能使杆秤平衡。因此,0刻度线盘不会与B点重合,而是位于B点的某一侧,故选不重合。
(10)由表格中数据得,随着砝码总质量的增加,细线距离B点的长度也在逐渐增加,且距离的增大量与质量的增大量的比值为定值,即
由表格中数据可得,细线距离B点的长度与秤盘中砝码总质量的关系
则可得
当砝码的质量为500g对应的长度
(11)当秤盘底部粘有橡皮泥时,这相当于秤盘上额外增加了一个固定的重量,在测量物体质量时,这个额外的重量会被计入测量结果中,导致测量结果比物体的实际质量大。
(12)AD.测力计是通过测量物体对弹簧的拉力来间接测量物体的质量,如果g值变化,即使物体的质量不变,测力计的读数也会变化,故A符合题意,D不符合题意;
B.浮力秤是利用物体在流体中受到的浮力来测量物体的质量,而不是直接依赖于g值,因此,g值的变化对浮力秤的测量结果影响较小,故B不符合题意
C.简易杆秤是通过杠杆原理来测量物体的质量,杆秤的平衡条件是两边的力矩相等,由于g值在等式两边都出现,可以被消去,因此杆秤的测量结果不受g值变化的影响,故C不符合题意。
故选A。
(13)选择测力计,由于测力计的量程为0.2kg,量程等级为良好;测力计的分度值为20g,则精确度等级为良好;可以调零,调零方式等级为良好,所以可以评为“良好”;使用弹簧测力计时,可以通过更换更粗的弹簧或使用多个弹簧并联来增加测力计的最大量程。
17.【答案】(1)解:由表格可知,无人机的质量为2kg,由G=mg可得无人机受到的重力
(2)解:无人机静止在水平地面上,对地面的压力和无人机的重力大小相等,则对地面的压力为
计算无人机对地面的压强
(3)解:无人机匀速上升,运动状态不变,处于平衡状态,受到的升力
升力做功
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)根据G=mg,计算物体的重力;
(2)根据,计算压强;
(3)根据运动方向,判断物体受到摩擦力方向,计算力的大小;根据W=Fs,计算做功多少。
(1)由表格可知,无人机的质量为2kg,由G=mg可得无人机受到的重力
(2)无人机静止在水平地面上,对地面的压力和无人机的重力大小相等,则对地面的压力为
由可得无人机对地面的压强
(3)无人机匀速上升,运动状态不变,处于平衡状态,受到的升力
升力做功
18.【答案】(1)解:某车质量为,重力为。
克服该车辆重力做的功。
(2)解:若提升装置提升该车辆时的机械效率是,则电动机对钢绳做的总功为。
由图可知,,电动机对钢绳的拉力为。
(3)解:某车辆以的速度被匀速提升6m后所用的时间为。
则电动机对钢绳做功的功率为。
【知识点】功率计算公式的应用;滑轮(组)的机械效率;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)某车质量为,根据G=mg计算其重力,结合做功公式W=Fs计算克服该车辆重力做的功;
(2)提升装置提升该车辆时的机械效率是,根据计算电动机对钢绳做的总功;动滑轮缠绕绳子数为4,电动机对钢绳的拉力为;
(3)某车辆以的速度被匀速提升6m,结合速度公式计算可知所用的时间;根据做功公式计算电动机对钢绳做功的功率。
(1)某车质量为,重力为
克服该车辆重力做的功
(2)若提升装置提升该车辆时的机械效率是,则电动机对钢绳做的总功为
由图可知,,电动机对钢绳的拉力为
(3)某车辆以的速度被匀速提升6m后所用的时间为
则电动机对钢绳做功的功率为
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