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第三节 跨学科实践：关注材料的应用
一、单选题
1．小明同学是军事迷，他对我国建造航母飞行甲板所用材料的物理属性做了初步研究。查阅资料得知，航母甲板材料应能承受舰载飞机的重量和冲击力，且表面应涂有特殊涂层，能够抵御海水和盐雾的侵蚀，以及抗击舰载飞机喷气发动机排出的高温尾气，并确保舰载飞机在湿滑条件下安全起降。下列关于航母甲板材料分析不正确的是（　　）
A．甲板材料应选用强度大的高强度钢
B．为了能耐受更大的冲击力，甲板的厚度越大越好
C．甲板涂层材料应具有良好的耐腐蚀性
D．甲板涂层材料不仅耐高温还具有增大摩擦的性能
2．下列对生活中的物理现象及其原因分析，错误的是（　　）
A．游泳后，从水中出来感觉较冷，是由于水蒸发时吸热
B．冬天，窗玻璃上出现冰花，是由于水蒸气发生了凝华
C．夏天，常用干冰给食品保鲜，利用了干冰熔化吸热
D．冬天，在保存蔬菜的菜窖里放几桶水，利用了水凝固放热
3．用两个完全相同的滑轮，分别按如图所示的甲、乙两种方式将重为G的物体匀速提升相同的高度。下列判断正确的是（不计绳重与摩擦）（　　）
A．两次的拉力F甲C．绳子自由端移动的距离s甲=s乙 D．两次所做的总功W甲>W乙
4．打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等
B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0
C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等
D．篮球在整个过程中机械能守恒
5．小柯用图中装置提升重为400牛的物体，不计摩擦和滑动自重，下列说法正确的是（　　）
A．两个滑轮均为定滑轮
B．人将绳子拉过1米，物体也上升1米
C．物体匀速上升时，人对绳子的拉力为200牛
D．使用该装置不能省力，但能改变力的方向
6．“空杯心态”象征意义是“做事的前提是先要有好心态”。如图所示，一个空玻璃水杯在水平餐桌上处于静止状态，下列说法中正确的是（　　）
A．水杯对餐桌的压力和餐桌对水杯的支持力是一对平衡力
B．地球对水杯的重力和餐桌对水杯的支持力的合力为零
C．地球对水杯的重力和餐桌对水杯的支持力是一对相互作用力
D．当桌面有点倾斜时，水杯受到的重力的方向总是垂直向下的
7．坐在考场中的你，对自身和周围环境进行了估测，其中最接近事实的是（　　）
A．考场里的日光灯正常工作的电流约为4A
B．监考老师带着试卷以正常速度步入考场，其速度大约是1.1km/h
C．拿到期待已久的物理试卷，心情激动，此时心跳1次的时间约为0.1s
D．做到这个题目时，感觉自己状态良好，此时体温大约为36.5℃
8．如图是小红帮妈妈洗水果时的情景，她发现不同的水果在水中静止时所处位置不同，下列说法正确的是（　　）
A．苹果漂浮在水面上，说明它受到的浮力比受到的重力大
B．葡萄沉底时，受到的浮力等于它排开水的重力
C．葡萄在下沉过程中所受水的压强不变
D．葡萄沉底，说明葡萄不受浮力
9．下列现象中，由光的反射形成的是（　　）
A．湖中倒影
B．筷子在水面处“弯折”
C．雨后彩虹
D．树荫下的圆形光斑
10．“学中做，做中学”是陶行知主张的重要学习理念。小明用吸管进行多项科学实践活动，如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．把吸管的一端做得很尖，是为了减小压强
B．用吸管自制液体温度计，利用了液体热胀冷缩的性质
C．用吸管自制密度计，密度计浸入液体深度越大，所测液体密度越大
D．用吸管对着两个乒乓球中间吹气，乒乓球向左右散开
二、多选题
11．如图所示，在一节物理课堂上，老师展示了同一个鸡蛋先后放在清水甲和盐水乙中最终稳定的情形，且水和盐水的深度相同。下列说法中正确的是（　　）
A．鸡蛋在水中受到的浮力比盐水中受到的浮力小
B．水对容器底部的压强等于盐水对容器底部的压强
C．鸡蛋排开水的重力大小等于鸡蛋所受的重力大小
D．鸡蛋的密度小于盐水的密度
12．滑板车是小朋友喜爱的一种玩具，如图是小明站在滑板车上静止在水平路面上的情景。下列说法正确的是（　　）
A．小明和滑板车静止时不具有惯性
B．小明受到的重力和地面对滑板车的支持力是一对平衡力
C．地面对滑板车的支持力是由于地面发生形变产生的
D．滑板车对小明的支持力和小明对滑板车的压力是一对相互作用力
13．测量液体密度的仪器叫做密度计（如图甲），将其插入被测液体中，待静止后直接读取液面处的刻度值。有两支完全相同的简易密度计（在木棒的一端缠绕一些铜丝制成的），现将它们分别放入盛有不同液体的两个相同烧杯中，如图乙、丙所示，当它们竖直静止在液体中时，液面高度相同。下列相关判断正确的是（　　）
A．乙图烧杯中的密度计受到的浮力较大
B．乙图烧杯中液体的密度比丙图烧杯中液体的密度大
C．图乙中杯底所受液体压强小于图丙中杯底所受液体压强
D．图甲中密度计越靠近下方的刻度，其相应的密度数值越大
三、填空题
14．高铁是中国科技发展的一张靓丽名片，至2023年底，中国高速铁路营业总里程达4.5万千米，请完成下列问题。（g取10N/kg）
（1）高铁列车能够平稳运行的一个主要原因是钢轨采用无缝焊接，其中的应力放散（为了使温度应力控制在一定范围内，避免钢轨强度和线路稳定性被破坏而采取定期放松夹板和扣件，是放散应力的措施）工序能有效防止无缝钢轨因气候变化而发生的　 　现象；
（2）下表为G66高铁列车从武汉到北京的运行时刻表，列车由郑州东站驶往北京西站的平均速度是多少km/h？（结果只保留整数）　 　
站次 站名 到达时间 开车时间 停留 天数 运行时间 里程
1 武汉站 始发站 7︰40 0分钟 1 0分 0
2 郑州东站 9︰13 9︰16 3分钟 1 1小时33分 536km
3 北京西站 11︰35 终点站 0分钟 1 3小时55分 1229km
（3）G66次列车总重约为450t，静止时列车与铁轨的接触面积为150mm2，求列车静止时对铁轨的压强；　 　
（4）若列车以额定功率8000kW、速度360km/h匀速行驶100km，行驶过程中列车提供牵引力是多少？　 　
15．小华的爸爸需要使用密度范围为1.0~1.2g/cm3的除垢剂清洁管道。为了验证爸爸某次配制的除垢剂是否符合要求，小华利用天平、量筒等器材测量除垢剂的密度。
（1）小华将天平放在水平实验台上并将游码归零后发现，指针在分度盘上的位置如图甲所示，为了使横梁平衡，他接下来的操作应该是　 　；
（2）将适量除垢剂倒入烧杯中，用天平测量烧杯和除垢剂的总质量，当天平平衡时，所用的砝码和游码的位置如图乙所示，则烧杯和除垢剂的总质量为　 　g；
（3）将烧杯中的除垢剂全部倒入量筒中，测量结果如图丙所示，则量筒中的除垢剂的体积为　 　cm3；
（4）用天平测量出倒空后的烧杯的质量为37.6g，则小华爸爸所配制的除垢剂的密度为　 　g/cm3，该除垢剂　 　（选填“符合”或“不符合”）要求；
（5）若小华将烧杯中的除垢剂倒入量筒中时，有部分附着在量筒壁上，则密度的测量结果会　 　（选填“偏大”或“偏小”）。
16．如图所示，古筝是我国的一种传统弦乐器，古筝校音时把弦调紧点，是为了改变发出声音的　 　，古筝和琵琶合奏《春江花月夜》时，人们能分辨出古筝和琵琶演奏的声音，主要是依据声音的　 　不同。
四、复合题
17．小明想比较聚酯棉材料和海绵材料的隔音性能，做了如题图所示的探究实验.
（1）小明分别用两种材料做了如图甲所示的正方体隔音盒，该制作的错误之处是　 　.改正错误后，小明在安静的环境下，先用手机播放同样大小音量的声音，再将手机先后置于这两种材料制成的隔音盒中，用噪声分贝仪在距隔音盒不同距离的位置测量接收的声音音量，如图乙所示，得出的数据如题表所示.
材料 聚酯棉 海绵
距离/m l 2 3 l 2 3
音量/dB 54.3 49.1 46.6 61.7 55.8 53.4
（2）利用数据进行比较，　 　材料的隔音性能更强.
（3）本探究实验中多次测量数据的目的是　 　.
（4）手机发声时，隔音盒也在振动，说明声音可以传递　 　.
（5）在图乙实验中，若没有噪声分贝仪或其他能接收声音的检测设备，小明可以怎样完成探究实验 　 　(写出一种方案).
18．小华在探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）实验前没有挂钩码时．调节平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，其主要目的是　 　．
（2）实验中，用装置A的方式悬挂钩码，杠杆也能水平平衡（杠杆上每格等距），但老师建议同学不宜采用这种方式．该种方式的不足主要是因为 ．
A．一个人无法独立操作
B．力臂与杠杆不重合
C．力和力臂数目过多，不易得出结论
D．杠杆受力不平衡
（3）若用装置B进行实验，则此时弹簧测力计的示数是　 　N；将弹簧测力计沿虚线方向拉，仍然使杠杆在原来的位置平衡，弹簧测力计的示数将　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）．
（4）请设计出记录实验数据的表格：
（5）请分析说明用装置B做实验的好处　 　．
19．小明在学习物理时发现，仅用一个带胶塞的玻璃瓶和一根细玻璃管和适量水就能完成物理课本上的多个实验．
（1）实验一：将玻璃瓶装满水，把细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入瓶中，沿着不同的方向用力捏瓶，观察到细管中水面高度　 　，说明　 　．
（2）实验二：将玻璃瓶装入适量水，把细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入瓶中，从管子上端吹入少量气体，使瓶内水沿玻璃管上升到瓶口以上，这样就做成一个简易气压计，若拿着它从楼下到楼上，会看到玻璃管内水柱　 　（选填“上升”或“下降”），说明　 　．
20．某实验小组为了探究“滑动摩擦力的大小与什么因素”有关，他们先做出了如下猜想：
A．可能与压力的大小有关；
B．可能与接触面的粗糙程度有关；
C．可能与接触面积有关。
接着他们利用长方体木块（每个面的粗糙程度相同）、长木板、弹簧测力计、毛巾和钩码，设计并进行了如图所示的实验：
（1） 实验中，应用弹簧测力计拉动木块沿水平方向做　 　运动。
（2）改变实验条件，他们收集到的信息如下表：
实验次数 木块放置方法 接触面 压力情况 弹簧测力计示数F/N
① 平放 木块与木板 木块 2.0
② 平放 木块与木板 木块+1个钩码 　
③ 平放 木块与毛巾 木块+1个钩码 2.8
④ 侧放 a b 2.0
为探究猜想A，应选择实验次数 　 　（填序号）；表格中第②次实验弹簧测力计的示数如图所示为　 　N；由②③两次实验可知：　 　。
（3） 为验证猜想C，小明设计并完成了第④次实验，并分析表中的记录得出：滑动摩擦力的大小与接触面积无关。表中第④次实验a、b两处的信息他忘记填写了，请你帮他完成a　 　、b　 　。
21．如图所示为一固定的柱形管道，底部活塞与管内壁接触良好且无摩擦，活塞上连有一硬杆，活塞和硬杆共重10N．管道中淤塞着密度为3×103kg/m3的某种液体，现将一滑轮组固定在硬杆上，利用滑轮组将其中的液体逐渐提出，已知活塞上方液体深度为80cm，活塞面积为50cm2，绳端拉力的功率为30W，活塞移动的速度为0.2m/s．（g=10N/kg）
（1）求管道中液体对活塞的压力．
（2）求绳端的拉力为多少？
（3）求滑轮组的效率为多少？（保留一位小数）
22．小明利用可绕固定轴转动的方格磁性板和茶色玻璃板，以及两个相同的铁棋子A和B、量角器等器材，自制了如图甲所示实验装置来探究平面镜成像特点。
（1）使用带方格的磁性板的优点是便于确定像和物的　 　关系；
（2）在玻璃板前放一个棋子A，将另一个相同的棋子B放到玻璃板后，发现它能与棋子A在平面镜中所成的像重合，说明平面镜所成像的大小和物的大小　 　；
（3）不改变棋子A和B在磁性板上的位置，只将玻璃板转过一定角度，如图乙，若要让棋子B与棋子A在平面镜中的像重新重合，应转动右侧磁性板使其与玻璃板的夹角　 　左侧磁性板与玻璃板的夹角；
（4）小汽车的前挡风玻璃一般都是倾斜的，其优点之一就是驾驶员在前挡风玻璃中所成像的位置在驾驶员的　 　，对驾驶员的干扰较小（前挡风玻璃可近似看作平板玻璃）。
23．在探究“水的沸腾”实验中：
（1）如图所示的装置，实验中有一处错误，是　 　．烧杯上加盖的目的是　 　加热到沸腾时间，该实验的组装顺序是　 　（填“由上到下”或“由下到上”）．
（2）改正错误后，继续实验，记录的数据如表．分析表中数据可知，烧杯内水面上方气压　 　1标准大气压．
时间/min … 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
温度/℃ … 92 93 94 95 96 97 98 98 98 98 98
（3）水沸腾后，烧杯上方出现大量“白气”，和“白气”的形成过程相同的是　 　（选填序号）．
①冰②霜③雾④雪．
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】科学探索；新材料的特点及应用
2．【答案】C
【知识点】熔化与熔化吸热特点；蒸发及其现象；升华及升华吸热；凝华及凝华放热
3．【答案】B
【知识点】滑轮组及其工作特点
4．【答案】C
【知识点】机械能及其转化
5．【答案】C
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算
6．【答案】B
【知识点】重力的方向；平衡力的辨别
7．【答案】D
【知识点】温度及温度计的使用与读数；时间的估测；速度与物体运动；电流和电流的单位换算
8．【答案】B
【知识点】液体压强的特点；浮力及其产生原因；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用
9．【答案】A
【知识点】光的直线传播及其应用；光的反射；光的折射现象及其应用；光的色散
10．【答案】B
【知识点】温度及温度计的使用与读数；增大压强的方法及其应用；流体压强与流速的关系；浮力的利用
11．【答案】A,D
【知识点】液体压强计算公式的应用；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用
12．【答案】C,D
【知识点】力作用的相互性；惯性及其现象；二力平衡的条件及其应用；平衡力的辨别
13．【答案】C,D
【知识点】液体压强计算公式的应用；阿基米德原理；物体的浮沉条件及其应用
14．【答案】热胀冷缩；299km/h；3×1010Pa；80000N
【知识点】功率计算公式的应用；速度公式及其应用；重力及其大小的计算；压强的大小及其计算
15．【答案】左；82.4；40；1.12；符合；偏大
【知识点】液体密度的测量
16．【答案】音调；音色
【知识点】音调及音调与频率的关系；音色
17．【答案】（1）两种材料的厚度不同
（2）聚酯棉
（3）使结论更具有普遍性
（4）能量
（5）比较人刚好听不到手机在这两种材料的隔音盒里发出声音时离隔音盒的距离
【知识点】声与能量传递；新材料的特点及应用
18．【答案】（1）避免杠杆重力对杠杆转动的影响并且便于测量力臂的长度
（2）C
（3）1.8；变大
（4）设计是实验表格如下：
实验次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm
1
2
3
（5）用弹簧测力计竖直向下拉杠杆时，由于测力计的力可以连续变化，容易得到所需要的力，不需要调整力臂，所以这种方法很容易使杠杆平衡
【知识点】探究杠杆的平衡条件实验
19．【答案】（1）升高；力可以改变物体的形状
（2）上升；大气压随高度的增加而减小
【知识点】力的作用效果；大气压强与高度的关系
20．【答案】（1）匀速直线
（2）①②；2.4；压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大
（3）木块与木板；木块
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
21．【答案】（1）解：液体对活塞的压强：
p=ρgh=3×103kg/m3×10N/kg×0.8m=2.4×104Pa，
由p= 可得，管道中液体对活塞的压力：
F液=pS=2.4×104Pa×50×10﹣4m2=120N
（2）解：由图可知，n=3，则绳端移动的速度：
v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s，
由P= = =Fv可得，绳端的拉力：
F= = =50N
（3）解：因圆柱形容器内液体对容器底部的压力和液体的重力相等，
所以，柱形管道内液体的重力：
G液=F液=120N，
活塞和硬杆、液体的总重力：
G=G液+G活塞和硬杆=120N+10N=130N，
则滑轮组的效率：
η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%≈86.7%．
【知识点】压强的大小及其计算；滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
22．【答案】（1）位置
（2）相等
（3）等于
（4）前方偏上
【知识点】探究平面镜成像的特点
23．【答案】（1）温度计的玻璃泡碰到了烧杯底；缩短；由下到上
（2）低于
（3）③
【知识点】探究水的沸腾实验
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