【精品解析】四川省重点名校2024-2025学年八年级下学期期末真题 B 卷突破物理试卷

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四川省重点名校2024-2025学年八年级下学期期末真题 B 卷突破物理试卷
一、多选题(每小题2分,共10分,每小题有两个或者两个以上选项符合题目要求,错选得0分,选对但不全得1分)
1.小明同学梳理了教材中相关的力学知识,如图所示,下列选项中分析正确的是(  )。
A.在甲图中,磁铁的吸引力使铁球运动方向发生变化,说明力可以改变物体的运动状态
B.在乙图中,人向前跑步时,要用力向后蹬地,说明物体间力的作用是相互的
C.在丙图中,锤柄向下撞击凳子时,锤头受到惯性就牢牢套在锤柄上了
D.在丁图中,拉动木块的速度越快,木块与木板间的摩擦力就越大
2.如图所示,叠放在一起的物体A和B,在水平恒力F的作用下一起向右做匀速直线运动,则下列说法中正确的是(  )
A.物体A不受摩擦力
B.物体B对地面的压力和地面对它的支持力是一对平衡力
C.若增大拉力F,则物体B与地面间的摩擦力不变
D.若物体B遇到障碍物突然停止,则物体A向右倾
3.如图所示,质地均匀粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上。已知它们的密度之比 对地面的压强之比 则(  )。
A.它们的高度之比 B.它们的高度之比
C.它们的质量之比 D.它们的质量之比
4.在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有 的体积露出水面,如图乙所示。下列说法不正确的是(  )。
A.木块的密度是0.
B.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3
C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是5:2
D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
5.如图甲是用动滑轮运送物体A的装置示意图,绳子自由端竖直移动的距离s随时间t变化的关系如图乙所示。已知物体A重300 N,卷扬机对绳子的拉力 F 做功的功率为400 W。在0s~20s的过程中,下列说法中正确的是(  )。
A.绳子自由端移动的速度为2m /s
B.卷扬机对绳子的拉力 F 为150 N
C.动滑轮做的有用功为8 000 J
D.动滑轮提升物体A 的机械效率为75%·
二、综合应用题(共2小题,第6小题4分,第7小题6分,共10分)
6.在学过摩擦力知识后,小明想探究:摩擦力大小是否与压力、重力都有关系 他利用如图所示的装置进行探究实验。实验步骤如下:
①把金属盒放在质量不计的白纸上,读出台式测力计示数;拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数;
②将质量不计的氢气球系在金属盒上,读出台式测力计示数;拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数;
③再往金属盒注入适量的沙子,使台式测力计示数与步骤①中的示数相等,拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数。
实验相关数据如表:
实验序号 台式测力计示数. 金属盒总重力G/N 弹簧测力计示数.
① 4.8 4.8 1.8
② 3.2   1.2
③ 4.8 6.4 1.8
(1)此实验是根据   原理测出摩擦力大小的。
(2)与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比,拉动白纸进行实验具有容易操作的优点,具体体现在:   。(写出一条即可)
(3)请你补齐上表中空格处的数据,其值为   N。
(4)实验步骤③中是通过   来改变金属盒总重力的。
(5)比较实验步骤   (选填序号)的数据,说明摩擦力大小与重力无关。
7.如图甲所示,底面积为 的容器内装有适量的某种液体,A为圆柱形木块,质量为400g,其底面积为 C为压力传感器,用F 表示压力传感器的示数,h表示木块A的下表面与液面的距离。小明同学想利用此装置探究 F与h的关系,他先把木块A放入液体中,当木块A静止时,测得木块A的下表面与液面的距离为h1,小明再用轻杆 B向下压,逐渐改变h的大小,并记录下与之相对应的压力F的数值,依据数据得到了如图乙所示的F-h图像,此过程中液体始终没有溢出。(不计传感器C和轻杆B的重力和体积,g取10 N/kg)
(1)求物体A的密度。
(2)求容器内液体的密度。
(3)若此时液面距离容器底部0.16 m,求容器底部受到的液体压强。
答案解析部分
1.【答案】A,B
【知识点】力的作用效果;力作用的相互性;惯性及其现象;增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】A、甲图中,磁铁的吸引力使铁球的运动方向发生变化。运动方向的改变属于运动状态的改变,说明力可以改变物体的运动状态,该选项分析正确。
B、乙图中,人向前跑步时,用力向后蹬地,脚对地面施加向后的力,同时地面对脚施加向前的力,使人向前运动。这体现了物体间力的作用是相互的,该选项分析正确。
C、丙图中,锤柄向下撞击凳子时,锤柄突然停止,锤头由于惯性继续向下运动,从而套在锤柄上。注意:惯性是物体的固有属性,不能说“受到惯性”,只能说“具有惯性”,该选项表述错误。
D、丁图中,木块与木板间的摩擦力是滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与拉动速度无关,该选项分析错误。
故答案为:AB。
【分析】1、力的作用效果:力可以改变物体的形状,也可以改变物体的运动状态(运动状态包括速度大小和运动方向)。
2、力的作用是相互的:一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对这个物体施加大小相等、方向相反的力。
3、惯性:物体保持原来运动状态不变的性质,是物体的固有属性,只能说“具有惯性”,不能说“受到惯性”或“惯性力”。
4、滑动摩擦力的影响因素:滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体的运动速度、接触面积大小无关。
2.【答案】A,C,D
【知识点】力与运动的关系
【解析】【解答】A. AB一起做匀速直线运动,之间没有相对运动的趋势,所以AB之间没有摩擦力,即物体A不受摩擦力,A符合题意;
B. 物体B对地面的压力和地面对它的支持力,两图相互作用,是一对相互作用力,没有作用在一个物体上,不是平衡力,B不符合题意;
C. 摩擦力由压力接触面的粗糙程度决定,两个因素都不变,所以若增大拉力F时,物体B与地面间的摩擦力是不变的,C符合题意;
D. 若物体B遇到障碍物突然停止,物体A底部由于受摩擦力而停止运动,物体A上部由于惯性,会继续保持向运动,所以物体A向右倾,D符合题意;
故答案为:ACD。
【分析】二力平衡的条件是:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
相互作用力的条件:作用在两个物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
影响摩擦力的因素是:压力和接触面的粗糙程度。根据一切物体都有保持原来运动状态的性质来分析木块的运动状态.
3.【答案】B,C
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;液体压强的计算
【解析】【解答】对于质地均匀、粗细相同的实心圆柱体,放在水平地面上时,对地面的压强公式可推导为:
已知,,由p=ρgh可得:,代入已知比例解得:即hA:hB=2:3 ,选项B正确,A错误。
两圆柱体粗细相同,故底面积SA=SB。
质量m=V =Sh,因此:,由于SA=SB,代入ρA:ρB=1:2、hA:hB=2:3,即mA:mB=1:3 ,选项C正确,D错误。
故答案为:BC。
【分析】1、柱形固体压强公式推导
水平面上的均匀柱体,对地面的压强可直接用p=ρgh计算,该公式仅适用于质地均匀、竖直放置的柱体(圆柱、长方体等),此时压力等于重力,底面积不变,压强与密度和高度成正比。
2、压强、密度、高度的比例关系
利用p=gh建立比例式,消去公共物理量(如g),即可求解未知量的比值,核心是控制变量和比例运算。
3、质量与密度、体积的关系
质量公式m=V ,对于底面积相同的柱体,体积V=Sh,因此质量比可转化为密度比与高度比的乘积。
4、水平地面上的压力与重力的关系
静止在水平地面上的物体,对地面的压力等于自身重力,即F=G=mg ,这是推导压强公式的前提条件。
4.【答案】C,D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】木块最终漂浮,有的体积露出水面,即浸入水中的体积为:V排乙=V木-V木=V木
A、乙图中木块漂浮,浮力等于重力:F浮乙=G木
根据阿基米德原理:水gV排乙=木gV木
代入V排乙=V木:水gV木=木gV木,约去g和V木:木=水=0.6kg/m3,A正确,不符合题意。
B、甲图中木块完全浸没,V排甲=V木,浮力:F浮甲=水gV木,乙图中V排乙=V木,浮力:F浮乙=水gV木,浮力之比:即F浮甲:F浮乙=5:3,B正确,不符合题意。
C、甲图中木块受力平衡:F浮甲=G木+F拉,已知G木=F浮乙=F浮甲,代入得:F拉=F浮甲-G木=F浮甲-F浮甲=F浮甲,因此拉力与浮力之比:,即比值为2:5,而非选项中的5:2,C错误,符合题意。
D、容器对桌面的压力等于容器、水、木块的总重力:甲、乙两图中,容器、水、木块的总重力均为G容+G水+G木,且细线拉力是系统内力,不影响整体压力。因此甲、乙两图中容器对桌面的压力相等,选项说“甲小于乙”,D错误,符合题意。
故答案为:CD。
【分析】1、阿基米德原理:F浮=液gV排,浮力大小与液体密度和排开液体的体积成正比。
2、物体的浮沉条件:漂浮时:F浮=G物,且物<液;悬浮/浸没时:本题中浸没时受拉力,F浮>G物。
3、受力平衡分析:浸没的物体受浮力、重力、拉力作用,合力为零,即F浮=G物+F拉。
4、整体法分析压力:容器对水平桌面的压力等于容器、液体、物体的总重力,系统内力(如细线拉力)不影响整体压力大小。
5、比例计算:利用浮力公式和受力平衡,推导不同状态下浮力、拉力、重力的比值关系。
5.【答案】A,D
【知识点】功率的计算;速度公式及其应用;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】 动滑轮装置,绳子段数n=2;物体重力GA=300N;拉力功率P=400W;由乙图:t=20s时,绳子自由端移动距离s=40m
A、速度公式:,A正确。
B、功率公式P=Fv,变形得:,拉力为200N,不是150N。B错误。
C、动滑轮中,物体上升高度:
有用功:W有用=GAh=300N20m=6000J,有用功为6000J,不是8000J。C错误。
D、总功:W总=Pt=400W20s=8000J
机械效率:,D正确。
故答案为:A、D。
【分析】1、速度公式:,用于从s-t图像中计算绳子自由端的速度。
2、功率公式:,可通过功率和速度直接计算拉力,或通过功率和时间计算总功。
3、动滑轮的特点:绳子自由端移动距离s=nh(n为承担物重的绳子段数,本题n=2),物体上升高度是绳子移动距离的一半。
4、有用功与总功:有用功:克服物体重力做的功W有用=Gh
总功:拉力做的功W总=Fs=Pt
5、机械效率:,反映动滑轮的工作效率。
6.【答案】(1)二力平衡
(2)弹簧测力计示数稳定,便于读数
(3)4.8
(4)向金属盒内添加沙子
(5)①③
【知识点】二力平衡的条件及其应用;探究影响摩擦力大小因素的实验;控制变量法与探究性实验方案
【解析】【解答】(1)实验中金属盒保持静止,水平方向上受到弹簧测力计的拉力和白纸对它的滑动摩擦力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上,符合二力平衡的条件,因此摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)直接拉动金属盒时,需要控制金属盒做匀速直线运动,操作难度大,且弹簧测力计示数不稳定;而拉动白纸时,无论白纸是否做匀速运动,金属盒始终保持静止,受力始终平衡,弹簧测力计示数稳定,便于读数。
(3)步骤②中,台式测力计的示数F1=3.2N,这个示数等于金属盒对白纸的压力。步骤①中压力F1=4.8N时,摩擦力F2=1.8N,根据滑动摩擦力公式 f=uF压,可得接触面粗糙程度u=。因此步骤②中摩擦力 f=0.3753.2=1.2N,表格中空白处为金属盒总重力,根据实验逻辑,步骤②中金属盒总重力与步骤①相同,为4.8N。
(4)步骤③的目的是改变金属盒的总重力,同时保持台式测力计示数(即压力)与步骤①相同。因此实验中通过向金属盒内添加沙子的方式,增加金属盒的总重力,同时维持压力不变。
(5)要探究摩擦力与重力的关系,需要控制压力大小和接触面粗糙程度相同,改变重力大小。步骤①和③中,台式测力计示数(压力)均为4.8N,金属盒总重力不同(4.8N和6.4N),但弹簧测力计示数(摩擦力)均为1.8N,说明摩擦力大小与重力无关。
故答案为:(1)二力平衡;(2)弹簧测力计示数稳定,便于读数;(3)4.8;(4)向金属盒内添加沙子;(5)①③。
【分析】1、二力平衡条件:作用在同一物体上的两个力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,这两个力相互平衡。本实验中利用金属盒静止时的二力平衡,间接测量滑动摩擦力的大小。
2、滑动摩擦力的影响因素:滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体的重力、运动速度、接触面积等无关。本实验通过控制变量法,验证了摩擦力与重力无关,只与压力有关。
3、控制变量法:在探究多个因素对某一物理量的影响时,每次只改变其中一个因素,控制其他因素不变,从而研究被改变因素对物理量的影响。本题中探究摩擦力与重力的关系时,控制压力和接触面粗糙程度不变,改变重力大小。
4、实验改进的优点:将“拉动木块匀速运动”改为“拉动接触面”,利用物体静止时受力平衡,使弹簧测力计示数稳定,无需控制匀速运动,降低了操作难度,提高了实验的可操作性和准确性。
7.【答案】(1)(1)木块A放入液体中,当木块A静止时,A受到的重力与浮力是一对平衡力,此时压力F=0,由图像可知, 当物体A 受压力逐渐浸入液体中时,A的重力 GA、压力 F、浮力 F浮三个力平衡,可知 根据 可知,当A 浸没时浮力不再增加,所以此时F保持不变,由图像可知当 10 cm后,F'=6N不变,则A的总高度 ,木块 A 的体积 则木块A 的密度
答:物体A的密度
(2)由F=0时,A 处于漂浮状态,
根据 可得,容器内液体的密度ρ液 =
答:液体密度为
(3)容器底部受到的液体压强 10 N/kg×0.16m=1.6×103 Pa。
答:容器底部受到的液体压强为
【知识点】密度公式及其应用;液体压强的计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)当压力传感器示数F=0时,木块漂浮,浮力与重力平衡,由图像得此时浸入深度h1=4cm。
当木块完全浸没后,浮力不再增大,压力传感器示数保持不变,由图像得木块总高度h2=10cm。
木块为圆柱体,底面积S2=100cm2,计算体积VA=S2h2=100cm210cm=110-3m3。
已知木块质量mA=400g,用密度公式算出密度。
受力平衡(漂浮状态):物体漂浮时,重力与浮力为一对平衡力,大小相等,此时额外压力为0。
圆柱体积计算:V=Sh,利用底面积与高度计算柱体体积。
密度公式:,已知质量和体积计算物体密度。
图像信息提取:通过F-h图像的转折点(压力不再变化的位置)判断物体的总高度。
(2)木块漂浮时,浮力等于重力,即F浮=GA=mAg=4N。
此时排开液体的体积V排=S2h1=100cm24cm=410-4m3。
代入阿基米德原理公式F浮=液gV排,变形后算出液体密度.
阿基米德原理:浸在液体中的物体所受浮力等于排开液体的重力,公式为F浮=液gV排,可用于计算液体密度或排开体积。
漂浮条件的应用:利用漂浮时浮力等于重力的特点,建立等式求解液体密度。
(3)已知液面到容器底部的深度h=0.16m,液体密度液,代入液体压强公式p=液gh,算出容器底部受到的液体压强。
液体压强公式:p=液gh,适用于计算静止液体内部某一深度的压强,其中h为液面到该位置的垂直距离。
1 / 1四川省重点名校2024-2025学年八年级下学期期末真题 B 卷突破物理试卷
一、多选题(每小题2分,共10分,每小题有两个或者两个以上选项符合题目要求,错选得0分,选对但不全得1分)
1.小明同学梳理了教材中相关的力学知识,如图所示,下列选项中分析正确的是(  )。
A.在甲图中,磁铁的吸引力使铁球运动方向发生变化,说明力可以改变物体的运动状态
B.在乙图中,人向前跑步时,要用力向后蹬地,说明物体间力的作用是相互的
C.在丙图中,锤柄向下撞击凳子时,锤头受到惯性就牢牢套在锤柄上了
D.在丁图中,拉动木块的速度越快,木块与木板间的摩擦力就越大
【答案】A,B
【知识点】力的作用效果;力作用的相互性;惯性及其现象;增大或减小摩擦的方法
【解析】【解答】A、甲图中,磁铁的吸引力使铁球的运动方向发生变化。运动方向的改变属于运动状态的改变,说明力可以改变物体的运动状态,该选项分析正确。
B、乙图中,人向前跑步时,用力向后蹬地,脚对地面施加向后的力,同时地面对脚施加向前的力,使人向前运动。这体现了物体间力的作用是相互的,该选项分析正确。
C、丙图中,锤柄向下撞击凳子时,锤柄突然停止,锤头由于惯性继续向下运动,从而套在锤柄上。注意:惯性是物体的固有属性,不能说“受到惯性”,只能说“具有惯性”,该选项表述错误。
D、丁图中,木块与木板间的摩擦力是滑动摩擦力。滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与拉动速度无关,该选项分析错误。
故答案为:AB。
【分析】1、力的作用效果:力可以改变物体的形状,也可以改变物体的运动状态(运动状态包括速度大小和运动方向)。
2、力的作用是相互的:一个物体对另一个物体施力时,另一个物体也同时对这个物体施加大小相等、方向相反的力。
3、惯性:物体保持原来运动状态不变的性质,是物体的固有属性,只能说“具有惯性”,不能说“受到惯性”或“惯性力”。
4、滑动摩擦力的影响因素:滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体的运动速度、接触面积大小无关。
2.如图所示,叠放在一起的物体A和B,在水平恒力F的作用下一起向右做匀速直线运动,则下列说法中正确的是(  )
A.物体A不受摩擦力
B.物体B对地面的压力和地面对它的支持力是一对平衡力
C.若增大拉力F,则物体B与地面间的摩擦力不变
D.若物体B遇到障碍物突然停止,则物体A向右倾
【答案】A,C,D
【知识点】力与运动的关系
【解析】【解答】A. AB一起做匀速直线运动,之间没有相对运动的趋势,所以AB之间没有摩擦力,即物体A不受摩擦力,A符合题意;
B. 物体B对地面的压力和地面对它的支持力,两图相互作用,是一对相互作用力,没有作用在一个物体上,不是平衡力,B不符合题意;
C. 摩擦力由压力接触面的粗糙程度决定,两个因素都不变,所以若增大拉力F时,物体B与地面间的摩擦力是不变的,C符合题意;
D. 若物体B遇到障碍物突然停止,物体A底部由于受摩擦力而停止运动,物体A上部由于惯性,会继续保持向运动,所以物体A向右倾,D符合题意;
故答案为:ACD。
【分析】二力平衡的条件是:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
相互作用力的条件:作用在两个物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
影响摩擦力的因素是:压力和接触面的粗糙程度。根据一切物体都有保持原来运动状态的性质来分析木块的运动状态.
3.如图所示,质地均匀粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上。已知它们的密度之比 对地面的压强之比 则(  )。
A.它们的高度之比 B.它们的高度之比
C.它们的质量之比 D.它们的质量之比
【答案】B,C
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;液体压强的计算
【解析】【解答】对于质地均匀、粗细相同的实心圆柱体,放在水平地面上时,对地面的压强公式可推导为:
已知,,由p=ρgh可得:,代入已知比例解得:即hA:hB=2:3 ,选项B正确,A错误。
两圆柱体粗细相同,故底面积SA=SB。
质量m=V =Sh,因此:,由于SA=SB,代入ρA:ρB=1:2、hA:hB=2:3,即mA:mB=1:3 ,选项C正确,D错误。
故答案为:BC。
【分析】1、柱形固体压强公式推导
水平面上的均匀柱体,对地面的压强可直接用p=ρgh计算,该公式仅适用于质地均匀、竖直放置的柱体(圆柱、长方体等),此时压力等于重力,底面积不变,压强与密度和高度成正比。
2、压强、密度、高度的比例关系
利用p=gh建立比例式,消去公共物理量(如g),即可求解未知量的比值,核心是控制变量和比例运算。
3、质量与密度、体积的关系
质量公式m=V ,对于底面积相同的柱体,体积V=Sh,因此质量比可转化为密度比与高度比的乘积。
4、水平地面上的压力与重力的关系
静止在水平地面上的物体,对地面的压力等于自身重力,即F=G=mg ,这是推导压强公式的前提条件。
4.在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有 的体积露出水面,如图乙所示。下列说法不正确的是(  )。
A.木块的密度是0.
B.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3
C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是5:2
D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
【答案】C,D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】木块最终漂浮,有的体积露出水面,即浸入水中的体积为:V排乙=V木-V木=V木
A、乙图中木块漂浮,浮力等于重力:F浮乙=G木
根据阿基米德原理:水gV排乙=木gV木
代入V排乙=V木:水gV木=木gV木,约去g和V木:木=水=0.6kg/m3,A正确,不符合题意。
B、甲图中木块完全浸没,V排甲=V木,浮力:F浮甲=水gV木,乙图中V排乙=V木,浮力:F浮乙=水gV木,浮力之比:即F浮甲:F浮乙=5:3,B正确,不符合题意。
C、甲图中木块受力平衡:F浮甲=G木+F拉,已知G木=F浮乙=F浮甲,代入得:F拉=F浮甲-G木=F浮甲-F浮甲=F浮甲,因此拉力与浮力之比:,即比值为2:5,而非选项中的5:2,C错误,符合题意。
D、容器对桌面的压力等于容器、水、木块的总重力:甲、乙两图中,容器、水、木块的总重力均为G容+G水+G木,且细线拉力是系统内力,不影响整体压力。因此甲、乙两图中容器对桌面的压力相等,选项说“甲小于乙”,D错误,符合题意。
故答案为:CD。
【分析】1、阿基米德原理:F浮=液gV排,浮力大小与液体密度和排开液体的体积成正比。
2、物体的浮沉条件:漂浮时:F浮=G物,且物<液;悬浮/浸没时:本题中浸没时受拉力,F浮>G物。
3、受力平衡分析:浸没的物体受浮力、重力、拉力作用,合力为零,即F浮=G物+F拉。
4、整体法分析压力:容器对水平桌面的压力等于容器、液体、物体的总重力,系统内力(如细线拉力)不影响整体压力大小。
5、比例计算:利用浮力公式和受力平衡,推导不同状态下浮力、拉力、重力的比值关系。
5.如图甲是用动滑轮运送物体A的装置示意图,绳子自由端竖直移动的距离s随时间t变化的关系如图乙所示。已知物体A重300 N,卷扬机对绳子的拉力 F 做功的功率为400 W。在0s~20s的过程中,下列说法中正确的是(  )。
A.绳子自由端移动的速度为2m /s
B.卷扬机对绳子的拉力 F 为150 N
C.动滑轮做的有用功为8 000 J
D.动滑轮提升物体A 的机械效率为75%·
【答案】A,D
【知识点】功率的计算;速度公式及其应用;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】 动滑轮装置,绳子段数n=2;物体重力GA=300N;拉力功率P=400W;由乙图:t=20s时,绳子自由端移动距离s=40m
A、速度公式:,A正确。
B、功率公式P=Fv,变形得:,拉力为200N,不是150N。B错误。
C、动滑轮中,物体上升高度:
有用功:W有用=GAh=300N20m=6000J,有用功为6000J,不是8000J。C错误。
D、总功:W总=Pt=400W20s=8000J
机械效率:,D正确。
故答案为:A、D。
【分析】1、速度公式:,用于从s-t图像中计算绳子自由端的速度。
2、功率公式:,可通过功率和速度直接计算拉力,或通过功率和时间计算总功。
3、动滑轮的特点:绳子自由端移动距离s=nh(n为承担物重的绳子段数,本题n=2),物体上升高度是绳子移动距离的一半。
4、有用功与总功:有用功:克服物体重力做的功W有用=Gh
总功:拉力做的功W总=Fs=Pt
5、机械效率:,反映动滑轮的工作效率。
二、综合应用题(共2小题,第6小题4分,第7小题6分,共10分)
6.在学过摩擦力知识后,小明想探究:摩擦力大小是否与压力、重力都有关系 他利用如图所示的装置进行探究实验。实验步骤如下:
①把金属盒放在质量不计的白纸上,读出台式测力计示数;拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数;
②将质量不计的氢气球系在金属盒上,读出台式测力计示数;拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数;
③再往金属盒注入适量的沙子,使台式测力计示数与步骤①中的示数相等,拉动白纸的过程中,读出弹簧测力计的示数。
实验相关数据如表:
实验序号 台式测力计示数. 金属盒总重力G/N 弹簧测力计示数.
① 4.8 4.8 1.8
② 3.2   1.2
③ 4.8 6.4 1.8
(1)此实验是根据   原理测出摩擦力大小的。
(2)与直接用弹簧测力计拉动金属盒测量摩擦力相比,拉动白纸进行实验具有容易操作的优点,具体体现在:   。(写出一条即可)
(3)请你补齐上表中空格处的数据,其值为   N。
(4)实验步骤③中是通过   来改变金属盒总重力的。
(5)比较实验步骤   (选填序号)的数据,说明摩擦力大小与重力无关。
【答案】(1)二力平衡
(2)弹簧测力计示数稳定,便于读数
(3)4.8
(4)向金属盒内添加沙子
(5)①③
【知识点】二力平衡的条件及其应用;探究影响摩擦力大小因素的实验;控制变量法与探究性实验方案
【解析】【解答】(1)实验中金属盒保持静止,水平方向上受到弹簧测力计的拉力和白纸对它的滑动摩擦力,这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线、同一物体上,符合二力平衡的条件,因此摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)直接拉动金属盒时,需要控制金属盒做匀速直线运动,操作难度大,且弹簧测力计示数不稳定;而拉动白纸时,无论白纸是否做匀速运动,金属盒始终保持静止,受力始终平衡,弹簧测力计示数稳定,便于读数。
(3)步骤②中,台式测力计的示数F1=3.2N,这个示数等于金属盒对白纸的压力。步骤①中压力F1=4.8N时,摩擦力F2=1.8N,根据滑动摩擦力公式 f=uF压,可得接触面粗糙程度u=。因此步骤②中摩擦力 f=0.3753.2=1.2N,表格中空白处为金属盒总重力,根据实验逻辑,步骤②中金属盒总重力与步骤①相同,为4.8N。
(4)步骤③的目的是改变金属盒的总重力,同时保持台式测力计示数(即压力)与步骤①相同。因此实验中通过向金属盒内添加沙子的方式,增加金属盒的总重力,同时维持压力不变。
(5)要探究摩擦力与重力的关系,需要控制压力大小和接触面粗糙程度相同,改变重力大小。步骤①和③中,台式测力计示数(压力)均为4.8N,金属盒总重力不同(4.8N和6.4N),但弹簧测力计示数(摩擦力)均为1.8N,说明摩擦力大小与重力无关。
故答案为:(1)二力平衡;(2)弹簧测力计示数稳定,便于读数;(3)4.8;(4)向金属盒内添加沙子;(5)①③。
【分析】1、二力平衡条件:作用在同一物体上的两个力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,这两个力相互平衡。本实验中利用金属盒静止时的二力平衡,间接测量滑动摩擦力的大小。
2、滑动摩擦力的影响因素:滑动摩擦力的大小只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体的重力、运动速度、接触面积等无关。本实验通过控制变量法,验证了摩擦力与重力无关,只与压力有关。
3、控制变量法:在探究多个因素对某一物理量的影响时,每次只改变其中一个因素,控制其他因素不变,从而研究被改变因素对物理量的影响。本题中探究摩擦力与重力的关系时,控制压力和接触面粗糙程度不变,改变重力大小。
4、实验改进的优点:将“拉动木块匀速运动”改为“拉动接触面”,利用物体静止时受力平衡,使弹簧测力计示数稳定,无需控制匀速运动,降低了操作难度,提高了实验的可操作性和准确性。
7.如图甲所示,底面积为 的容器内装有适量的某种液体,A为圆柱形木块,质量为400g,其底面积为 C为压力传感器,用F 表示压力传感器的示数,h表示木块A的下表面与液面的距离。小明同学想利用此装置探究 F与h的关系,他先把木块A放入液体中,当木块A静止时,测得木块A的下表面与液面的距离为h1,小明再用轻杆 B向下压,逐渐改变h的大小,并记录下与之相对应的压力F的数值,依据数据得到了如图乙所示的F-h图像,此过程中液体始终没有溢出。(不计传感器C和轻杆B的重力和体积,g取10 N/kg)
(1)求物体A的密度。
(2)求容器内液体的密度。
(3)若此时液面距离容器底部0.16 m,求容器底部受到的液体压强。
【答案】(1)(1)木块A放入液体中,当木块A静止时,A受到的重力与浮力是一对平衡力,此时压力F=0,由图像可知, 当物体A 受压力逐渐浸入液体中时,A的重力 GA、压力 F、浮力 F浮三个力平衡,可知 根据 可知,当A 浸没时浮力不再增加,所以此时F保持不变,由图像可知当 10 cm后,F'=6N不变,则A的总高度 ,木块 A 的体积 则木块A 的密度
答:物体A的密度
(2)由F=0时,A 处于漂浮状态,
根据 可得,容器内液体的密度ρ液 =
答:液体密度为
(3)容器底部受到的液体压强 10 N/kg×0.16m=1.6×103 Pa。
答:容器底部受到的液体压强为
【知识点】密度公式及其应用;液体压强的计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)当压力传感器示数F=0时,木块漂浮,浮力与重力平衡,由图像得此时浸入深度h1=4cm。
当木块完全浸没后,浮力不再增大,压力传感器示数保持不变,由图像得木块总高度h2=10cm。
木块为圆柱体,底面积S2=100cm2,计算体积VA=S2h2=100cm210cm=110-3m3。
已知木块质量mA=400g,用密度公式算出密度。
受力平衡(漂浮状态):物体漂浮时,重力与浮力为一对平衡力,大小相等,此时额外压力为0。
圆柱体积计算:V=Sh,利用底面积与高度计算柱体体积。
密度公式:,已知质量和体积计算物体密度。
图像信息提取:通过F-h图像的转折点(压力不再变化的位置)判断物体的总高度。
(2)木块漂浮时,浮力等于重力,即F浮=GA=mAg=4N。
此时排开液体的体积V排=S2h1=100cm24cm=410-4m3。
代入阿基米德原理公式F浮=液gV排,变形后算出液体密度.
阿基米德原理:浸在液体中的物体所受浮力等于排开液体的重力,公式为F浮=液gV排,可用于计算液体密度或排开体积。
漂浮条件的应用:利用漂浮时浮力等于重力的特点,建立等式求解液体密度。
(3)已知液面到容器底部的深度h=0.16m,液体密度液,代入液体压强公式p=液gh,算出容器底部受到的液体压强。
液体压强公式:p=液gh,适用于计算静止液体内部某一深度的压强,其中h为液面到该位置的垂直距离。
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