



廣東省深圳市光明區(qū)2021-2022學(xué)年八年級下學(xué)期期末學(xué)業(yè)水平調(diào)研檢測物理試題(word版含答案)
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這是一份廣東省深圳市光明區(qū)2021-2022學(xué)年八年級下學(xué)期期末學(xué)業(yè)水平調(diào)研檢測物理試題(word版含答案),共30頁。試卷主要包含了單選題,雙選題,作圖題,填空實驗題,計算題,綜合分析題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
?深圳市光明區(qū)2021-2022學(xué)年八年級下學(xué)期期末學(xué)業(yè)水平調(diào)研檢測物理試題(含答案和解析)
一、單選題(本題共5小題,每小題2分,共10分。在每小題的四個選項中,只有一個最符合題意。)
1.(2分)下列說法符合實際情況的是( ?。?br />
A.一只老母雞的重力約1N
B.青藏高原上水的沸點是100℃
C.中學(xué)生雙腳站立時對地面的壓強(qiáng)約100Pa
D.中學(xué)生爬一層樓克服自身重力做的功約1500J
2.(2分)深圳體育中考設(shè)置了多個選考科目供考生選擇,下列說法錯誤的是( ?。?br />
A.籃球項目中,籃球?qū)@板的壓力是由于籃球形變產(chǎn)生的
B.200m短跑項目中,考生跑到終點不能立即停下來是由于受到慣性力
C.投擲鉛球項目中,手將鉛球投擲出去說明力可以改變物體的運動狀態(tài)
D.引體向上項目中,單杠會向下彎曲,說明力可以改變物體形狀
3.(2分)在如圖所列舉的事例中,利用氣體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的是( ?。?br />
A.船閘
B.注射器
C.簡易噴霧器
D.自制氣壓計
4.(2分)將A、B兩個體積相同且不吸水的物體放入水中,靜止時如圖所示,A漂浮、B懸浮。以下說法正確的是( )
A.物體A大于物體B受到的浮力
B.物體A大于物體B的密度
C.物體A下表面小于物體B下表面受到的液體壓強(qiáng)
D.將物體B從水中取出并輕輕放在物體A上,物體A和B將會一起沉底
5.(2分)如圖所示的四種情景中,所使用的杠桿屬于費力杠桿的是( ?。?br />
A.食品夾 B.核桃夾
C.羊角錘 D.開瓶器
二、雙選題(本題共5個小題,每小題2分,共10分。每小題有兩個選項符合題意,漏選得1分,錯選不得分。)
(多選)6.(2分)如圖所示為足球在空中飛行時的情景,下列關(guān)于足球所受的重力說法正確的是( ?。?br />
A.大小不變 B.方向不變
C.沒有施力物體 D.沒有相互作用力
(多選)7.(2分)新能源汽車因環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢,成為人們?nèi)粘J褂玫闹匾煌üぞ?。假設(shè)某款新能源汽車在水平路面勻速行駛,對該過程下列說法正確的是( ?。?br />
A.汽車的重力就是汽車對地面的壓力
B.汽車的牽引力與汽車受到的阻力是一對平衡力
C.汽車的重力與地面對汽車的支持力是一對相互作用力
D.汽車對地面的壓力與地面對汽車的支持力是一對相互作用力
(多選)8.(2分)如圖所示兩個相同的密閉容器中裝有相同體積的水靜止放置于水平桌面上,圖甲中水對容器底部的壓強(qiáng)為p1,壓力為F1;圖乙中水對容器底部的壓強(qiáng)為p2,壓力為F2;則下列說法正確的是( ?。?br />
A.p1=p2 B.p1>p2 C.F1<F2 D.F1=F2
(多選)9.(2分)下列關(guān)于做功和功率的說法正確的是( )
A.力對物體做功越多,功率越大
B.力對物體做功時間越短,功率越大
C.力對物體做功越快,功率越大
D.單位時間內(nèi),力對物體做功越多,功率越大
(多選)10.(2分)如圖所示,在水平拉力F的作用下,物體沿水平地面做勻速直線運動,不計滑輪與繩子的質(zhì)量及它們之間的摩擦,已知物體的重力為20N,物體與地面間的摩擦力為10N,在拉力作用下物體水平勻速移動2m,所用時間2s。下列說法中正確的是( ?。?br />
A.拉力F的大小為5N B.拉力F的大小為10N
C.拉力做功為20J D.拉力的功率為20W
三、作圖題(本題共2小題,每小題2分,共4分。)
11.(2分)如圖所示是靜止懸掛在天花板的燈泡,請畫出燈泡受到重力和拉力的示意圖。
12.(2分)如圖所示,O點是杠桿的支點,杠桿左端懸掛一個重物,在A點處作出所施加的最小動力F及其力臂L,使得杠桿平衡。
四、填空實驗題(本大題共4小題,每空1分,共22分。)
13.(4分)小強(qiáng)為探究“阻力對物體運動的影響”,設(shè)計了如圖所示的斜面實驗。讓小車從斜面的頂端由靜止滑下,第一次將毛巾鋪在木板上如圖甲所示,第二次將棉布鋪在木板上如圖乙所示,第三次木板上不鋪任何物品如圖丙所示。
(1)小強(qiáng)每次都讓小車從斜面的頂端由靜止滑下,目的是使得小車到達(dá)水平面時的 相同。
(2)比較甲、乙、丙三次實驗,發(fā)現(xiàn)阻力越小,小車滑行的距離就越 ?。ㄟx填“大”或“小”),物體的運動狀態(tài)改變的越 (選填“快”或“慢”)。
(3)由此我們可以進(jìn)一步推測:當(dāng)小車從斜面頂端靜止滑下后,如果受到的阻力為零,小車將保持 。
14.(5分)課堂上同學(xué)們利用如圖所示的裝置探究杠桿的平衡條件。
(1)若實驗前,將杠桿安裝到支架上后靜止如圖甲所示,此時杠桿處于 狀態(tài)(選填“平衡”或“非平衡”),按實驗要求將杠桿調(diào)至水平平衡,可將杠桿的平衡螺母向 ?。ㄟx填“左”或“右”)調(diào)節(jié)。
(2)實驗時,施加的動力和阻力的方向都是豎直方向,這樣做的好處是: (填寫正確選項前的字母)。
A.方便測量力臂大小
B.消除杠桿自重對實驗的影響
(3)調(diào)節(jié)杠桿水平平衡后,小紅在杠桿上A點掛4個相同的鉤碼,如圖乙所示,為使杠桿重新水平平衡,應(yīng)在B點掛 個相同的鉤碼。
(4)小紅在杠桿兩端加減并移動鉤碼,使杠桿平衡,多次實驗并把數(shù)據(jù)記錄在表格中。小紅多次實驗的目的是 ?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.求平均值,減小誤差
B.尋找普遍性規(guī)律
15.(5分)小吳同學(xué)想對“阿基米德原理”進(jìn)行驗證,利用的實驗器材如下:彈簧測力計、溢水杯、小桶、水、鐵塊。
實驗步驟為:
步驟①:如圖甲,彈簧測力計調(diào)零后,測量空桶重力,彈簧測力計示數(shù)為F1;
步驟②:如圖乙,測量鐵塊重力,彈簧測力計示數(shù)為F2;
步驟③:如圖丙,溢水杯裝滿水,將鐵塊浸沒到溢水杯水中,彈簧測力計示數(shù)為F3;
步驟④:如圖丁,測量小桶和溢出水的總重力,彈簧測力計示數(shù)為F4。
(1)若等式 ?。ㄓ蒙鲜鏊鶞yF1、F2、F3、F4表示)成立,則初步驗證阿基米德原理成立。以下操作對實驗沒有影響的是 ?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.將步驟①放到步驟④之后
B.步驟③溢水杯未裝滿水
C.步驟③物體沒有完全浸沒
(2)在實驗過程中,小吳發(fā)現(xiàn)當(dāng)鐵塊逐漸浸入水中至一定深度處,測力計示數(shù)先減小后保持不變,靜止時如圖丙所示,說明物體所受浮力與 有關(guān),與 無關(guān)。
(3)小吳在某次實驗中,發(fā)現(xiàn)物體所受浮力略小于排開液體的重力,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是: 。
16.(8分)同學(xué)們利用實驗室的相關(guān)器材:海綿墊1個,木塊1個,等質(zhì)量的砝碼2個,木板1個,彈簧測力計1個,進(jìn)行了如下探究實驗。
(1)小張通過比較 兩圖可知壓力的作用效果與壓力的大小有關(guān);若小張想要用甲、丙兩圖探究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系,你認(rèn)為應(yīng)該如何操作 ?。患?、丁兩圖木塊對接觸面的壓強(qiáng)p甲 p丁(選填“<”,“>”或“=”)。
(2)小張利用該實驗的器材繼續(xù)探究“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”。
①如圖戊所示,彈簧測力計水平勻速拉動木塊,根據(jù) 條件,此時木塊與木板之間的滑動摩擦力為 N。
②取下木塊上的砝碼,重復(fù)①的操作,此時彈簧測力計的示數(shù)變小。由此說明,在 相同時, 越小,滑動摩擦力越小。
③如果把戊圖中的木塊立起來,用彈簧測力計勻速拉動木塊,發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)和戊圖中的一樣,說明滑動摩擦力的大小與 無關(guān)。
五、計算題(本大題共2小題,17題7分,18題9分,共16分。)
17.(7分)目前,連接光明區(qū)、寶安區(qū)、南山區(qū)的深圳地鐵13號線正在施工,小明路過建筑工地時,常會看到起重機(jī)在搬運重物,它的主體結(jié)構(gòu)是一個滑輪組(如圖所示)。假設(shè)滑輪組提起的重物重力G=540N,動滑輪重G動=60N,重物勻速上升的高度h=5m,不計繩重和摩擦,取g=10N/kg。請回答下列問題:
(1)有用功是多少;
(2)拉力F的大小;
(3)該滑輪組的機(jī)械效率是多少。
18.(9分)如圖是某同學(xué)利用U形壓強(qiáng)計改裝成的測液體密度的密度計,A為固定支架,保證扎有橡皮膜的探頭在不同的待測液體中深度均為4cm,U形管盛有水,為了便于讀數(shù),在U形管的右管里放有一個指示液面位置的實心紅色浮標(biāo),其質(zhì)量為1g,漂浮時剛好有一半體積浸沒在水中。初始時,U形管左右液面相平,在浮標(biāo)所對應(yīng)的位置a標(biāo)記為0,為了方便直接讀出數(shù)據(jù),在右管不同的位置標(biāo)記不同的密度值,忽略橡皮膜內(nèi)外的壓強(qiáng)差,取g=10N/kg,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)浮標(biāo)受到的浮力;
(2)浮標(biāo)的密度;
(3)當(dāng)橡皮膜放入某液體中,浮標(biāo)指示在b處,ab之間的高度差為1.6cm,計算b處的刻度值。
六、綜合分析題(本大題共1小題,共8分。)
19.(8分)閱讀材料,回答問題:
天宮空間站
2021年10月16日,神舟十三號載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接,這將開啟中國空間站迄今為止宇航員駐留時間最長的任務(wù)。為了激發(fā)青少年對科學(xué)的熱愛,航天員進(jìn)行了“天宮”授課活動,由于太空中的空間站能夠提供獨特的“完全失重”環(huán)境(物體在空間站運動時等效于不受重力),可以更有利于演示一些實驗現(xiàn)象。在直播中發(fā)現(xiàn)宇航員在用腳蹬天宮站的內(nèi)壁時,其會向相反方向運動,用手拉住扶手可以讓宇航員停下來,在上課時,王亞平向前拋出一個北京冬奧會的吉祥物“冰墩墩”,發(fā)現(xiàn)“冰墩墩”向前勻速直線運動,碰到空間站的艙壁后反彈回來如圖甲所示,王亞平還做了下面有趣的實驗,將一個普通的乒乓球按壓進(jìn)入水中,松手后發(fā)現(xiàn)乒乓球靜止在按壓位置如圖乙所示。
在結(jié)束為期6個月的飛行任務(wù)后,航天員于2022年4月16日成功返回地面,此次返回是我國首次采用“快速返回技術(shù)”,其離地面10km后降落過程簡化如下:返回艙在距離地面高度10km處,打開引導(dǎo)傘、減速傘、主傘,返回艙減速降落,在離地面1m左右時啟動反推發(fā)動機(jī),減速到2m/s左右的速度時抵達(dá)地面。
(1)航天員在空間站的慣性 ?。ㄟx填“小于”、“等于”或“大于”)在地球表面的慣性,請從所給的材料中找出哪個現(xiàn)象能夠直接反映出“力不是維持物體運動狀態(tài)”的原因,并用簡潔的語言描述出來 。
(2)乒乓球沒有上浮的原因是 ?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.乒乓球受到的浮力與重力二力平衡
B.乒乓球上下表面受到液體壓力差為零
(3)為了健身,航天員進(jìn)行下面哪種方式的運動最合理 ?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.跳遠(yuǎn)
B.跑步
C.引體向上
D.拉彈簧拉力器
(4)返回艙返回地面需要考慮大氣氣流、溫度、壓力等因素的影響,中國科學(xué)家因此制造了一個和返回艙相似的飛行器,模擬返回艙返回地面的情況,這是運用 ?。ㄟx填“控制變量法”或“等效替代法”)。
(5)從打開引導(dǎo)傘、減速傘、主傘到落到地面的過程中,宇航員的動能 ?。ㄟx填“增加”、“不變”或“減少”),重力勢能 ?。ㄟx填“增加”、“不變”或“減少”),假設(shè)宇航員質(zhì)量為50kg,在該過程中其重力做功為 J(取g=10N/kg)。
深圳市光明區(qū)2021-2022學(xué)年八年級下學(xué)期期末學(xué)業(yè)水平調(diào)研檢測物理試題參考答案與試題解析
一、單選題(本題共5小題,每小題2分,共10分。在每小題的四個選項中,只有一個最符合題意。)
1.(2分)下列說法符合實際情況的是( ?。?br />
A.一只老母雞的重力約1N
B.青藏高原上水的沸點是100℃
C.中學(xué)生雙腳站立時對地面的壓強(qiáng)約100Pa
D.中學(xué)生爬一層樓克服自身重力做的功約1500J
【分析】不同物理量的估算,有的需要憑借生活經(jīng)驗,有的需要簡單的計算,有的要進(jìn)行單位的換算,最后判斷最符合實際的是哪一個。
【解答】解:
A、一只老母雞的質(zhì)量約2kg,受到的重力約為G=mg=2kg×10N/kg=20N。故A不符合題意;
B、海拔越高、氣壓越低,沸點越低。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點為100℃,青藏高原上海拔較高、氣壓較低,故水的沸點低于100℃。故B不符合題意;
C、中學(xué)生的體重在G=500N左右,雙腳站立時與水平地面的接觸面積在0.04m2左右,雙腳對水平地面的壓強(qiáng)在p====1.25×104Pa左右。故C不符合題意;
D、中學(xué)生的體重約500N,一層樓的高度約3m,中學(xué)生爬一層樓克服自身重力做的功W=Gh=500N×3m=1500J。故D符合題意。
故選:D。
【點評】此題考查對生活中常見物理量的估測,結(jié)合對生活的了解和對物理單位的認(rèn)識,找出符合實際的選項即可。
2.(2分)深圳體育中考設(shè)置了多個選考科目供考生選擇,下列說法錯誤的是( )
A.籃球項目中,籃球?qū)@板的壓力是由于籃球形變產(chǎn)生的
B.200m短跑項目中,考生跑到終點不能立即停下來是由于受到慣性力
C.投擲鉛球項目中,手將鉛球投擲出去說明力可以改變物體的運動狀態(tài)
D.引體向上項目中,單杠會向下彎曲,說明力可以改變物體形狀
【分析】(1)物體發(fā)生彈性形變后,要恢復(fù)原狀,對與它接觸的物體有力的作用,這就是彈力;
(2)物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性,慣性不是力;
(3)(4)力可以改變物體的形狀,也可以改變物體的運動狀態(tài)。
【解答】解:
A、彈力是物體發(fā)生彈性形變后對與其接觸的物體發(fā)生的力,籃球?qū)@板的壓力是由于籃板形變產(chǎn)生的,故A正確;
B、200m短跑項目中,考生跑到終點不能立即停下來,是因為考生具有慣性,慣性不是力,不能說受到慣性力的作用,故B錯誤;
C、手將鉛球投擲出去,鉛球的運動狀態(tài)發(fā)生了變化,這說明力可以改變物體的運動狀態(tài),故C正確;
D、引體向上項目中,人對單杠有向下的拉力,單杠會向下彎曲,說明力可以改變物體形狀,故D正確。
故選:B。
【點評】本題考查了壓力、慣性、力的作用效果,屬于基礎(chǔ)題。
3.(2分)在如圖所列舉的事例中,利用氣體壓強(qiáng)與流速關(guān)系的是( )
A.船閘
B.注射器
C.簡易噴霧器
D.自制氣壓計
【分析】(1)上端開口,下部相連通的容器叫連通器;當(dāng)連通器內(nèi)的液體不流動時,各容器中的液面總是相平的;
(2)大氣壓的利用一般都是在某處使氣壓降低,然后在外界大氣壓的作用下,產(chǎn)生了某種效果;
(3)流體的壓強(qiáng)與流速的關(guān)系:流體在流速大的地方壓強(qiáng)小、在流速小的地方壓強(qiáng)大;
(4)自制氣壓計是大氣壓的平衡原理。
【解答】解:A、船閘利用了連通器原理,不是流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系,故A不符合題意;
B、吸藥液時,向后拉活塞,注射器內(nèi)氣壓減小,外界大氣壓壓著藥液從針頭進(jìn)入注射器內(nèi),故B不符合題意;
C、圖中吹B管吹氣時,A管上方空氣流速快、壓強(qiáng)小,水在大氣壓的作用下被壓向上方,因此,簡易噴霧器說明流體在流速大的地方壓強(qiáng)小,故C符合題意;
D、自制氣壓計利用了大氣壓的平衡原理,故D不符合題意。
故選:C。
【點評】本題考查涉及到增大壓強(qiáng)的方法、大氣壓在生活中的應(yīng)用,流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系等多個知識點,是一道綜合性較強(qiáng)的題目。
4.(2分)將A、B兩個體積相同且不吸水的物體放入水中,靜止時如圖所示,A漂浮、B懸浮。以下說法正確的是( ?。?br />
A.物體A大于物體B受到的浮力
B.物體A大于物體B的密度
C.物體A下表面小于物體B下表面受到的液體壓強(qiáng)
D.將物體B從水中取出并輕輕放在物體A上,物體A和B將會一起沉底
【分析】(1)根據(jù)阿基米德原理分析兩個物體受到的浮力的大小關(guān)系;
(2)根據(jù)物體的浮沉條件分析A、B密度的大小關(guān)系;
(3)根據(jù)p=ρgh分析物體A、B下表面受到的水的壓強(qiáng)的大小關(guān)系;
(4)根據(jù)整體密度與水的密度的關(guān)系分析整體的浮沉情況。
【解答】解:A、A、B物體的體積相同,B懸浮,A漂浮,A排開的水的體積小于B排開的水的體積,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,物體A小于物體B受到的浮力,故A錯誤;
B、A漂浮在水中,則A的密度小于水的密度;B懸浮在水中,則B的密度等于水的密度,所以物體A的密度小于B的密度,故B錯誤;
C、由圖可知,A的下表面所處水的深度小于B的下表面所處水的深度,根據(jù)p=ρ水gh可知,物體A下表面小于物體B下表面受到的水的壓強(qiáng),故C正確;
D、A的密度小于水的密度,B的密度等于水的密度,將物體B從水中取出并輕輕放在物體A上,AB整體的密度小于水的密度,所以物體A和B將會漂浮在水面上,故D錯誤。
故選:C。
【點評】本題考查了物體浮沉條件的應(yīng)用、阿基米德原理的應(yīng)用、液體內(nèi)部壓強(qiáng)計算公式的應(yīng)用,難度不大。
5.(2分)如圖所示的四種情景中,所使用的杠桿屬于費力杠桿的是( )
A.食品夾 B.核桃夾
C.羊角錘 D.開瓶器
【分析】結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗,先判斷杠桿在使用過程中,動力臂和阻力臂的大小關(guān)系,再判斷它是屬于哪種類型的杠桿。
【解答】解:A、食品夾在使用過程中,動力臂小于阻力臂,是費力杠桿,故A符合題意;
B、核桃夾在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故B不符合題意;
C、羊角錘在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故C不符合題意;
D、開瓶器在使用過程中,動力臂大于阻力臂,是省力杠桿,故D不符合題意。
故選:A。
【點評】此題考查的是杠桿的分類主要包括以下幾種:①省力杠桿,動力臂大于阻力臂;②費力杠桿,動力臂小于阻力臂;③等臂杠桿,動力臂等于阻力臂。
二、雙選題(本題共5個小題,每小題2分,共10分。每小題有兩個選項符合題意,漏選得1分,錯選不得分。)
(多選)6.(2分)如圖所示為足球在空中飛行時的情景,下列關(guān)于足球所受的重力說法正確的是( ?。?br />
A.大小不變 B.方向不變
C.沒有施力物體 D.沒有相互作用力
【分析】根據(jù)力產(chǎn)生的條件和特點以及重力的性質(zhì)分析。
【解答】解:A、當(dāng)足球在空中飛行時,質(zhì)量不變,由公式G=mg知,受到的重力大小不變,故A正確;
B、重力的方向始終是豎直向下的,與物體的位置和狀態(tài)無關(guān),故B正確;
C、重力的施力物體是地球,故C錯誤;
D、足球所受的重力與足球?qū)Φ厍虻奈κ且粚ο嗷プ饔昧?,故D錯誤;
故選:AB。
【點評】本題較為基礎(chǔ),理解記憶重力三要素以及力產(chǎn)生的條件即可。
(多選)7.(2分)新能源汽車因環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)勢,成為人們?nèi)粘J褂玫闹匾煌üぞ?。假設(shè)某款新能源汽車在水平路面勻速行駛,對該過程下列說法正確的是( ?。?br />
A.汽車的重力就是汽車對地面的壓力
B.汽車的牽引力與汽車受到的阻力是一對平衡力
C.汽車的重力與地面對汽車的支持力是一對相互作用力
D.汽車對地面的壓力與地面對汽車的支持力是一對相互作用力
【分析】(1)壓力是垂直壓在物體表面上的力,在水平的地面,壓力等于重力,壓力的方向是垂直于支撐面。重力的方向永遠(yuǎn)是豎直向下..
(2)二力平衡的條件:大小相等、方向相反、作用在同一個物體上,作用在同一條直線上;
(3)相互作用力的條件:大小相等、方向相反、作用在兩個物體上,作用在同一條直線上。
【解答】解:A、汽車的重力是由于地球的吸引產(chǎn)生的力,在水平面上,汽車對地面的壓力等于汽車的重力,但壓力和重力是兩個不同的概念,故A錯誤;
B、汽車在平直公路上勻速行駛時處于平衡狀態(tài),在水平方向上受到的阻力、牽引力是一對平衡力,故B正確;
C、汽車受到的重力和路面對汽車的支持力,大小相等、方向相反、作用在同一直線上、作用在同一物體上,是一對平衡力,故C錯誤;
D、汽車對地面的壓力與地面對汽車的支持力是兩個物體之間的相互作用,是一對相互作用力,故D正確。
故選:BD。
【點評】本題考查對二力平衡和相互作用力的認(rèn)識和理解,兩者的區(qū)別是看作用點是否在同一物體上。
(多選)8.(2分)如圖所示兩個相同的密閉容器中裝有相同體積的水靜止放置于水平桌面上,圖甲中水對容器底部的壓強(qiáng)為p1,壓力為F1;圖乙中水對容器底部的壓強(qiáng)為p2,壓力為F2;則下列說法正確的是( ?。?br />
A.p1=p2 B.p1>p2 C.F1<F2 D.F1=F2
【分析】(1)水的體積相同,根據(jù)容器的放置情況分析液面深度的大小關(guān)系,根據(jù)液體壓強(qiáng)公式可知水對杯底的壓強(qiáng)大小關(guān)系;
(2)液體產(chǎn)生的壓力與液體重力的關(guān)系為:當(dāng)液體的形狀是上下一樣粗細(xì)為直壁容器(如水平面上的圓柱體、長方體、正方體容器)時,對容器底的壓力等于液體重力即F=G;當(dāng)容器形狀是上粗下細(xì)時,對容器底的壓力小于液體重力,即F<G;當(dāng)容器形狀是上細(xì)下粗時,對容器底的壓力大于液體重力,即F>G。
【解答】解:兩個相同的密閉容器中裝有相同體積的水靜止放置于水平桌面上,甲容器上寬下窄,乙容器上窄下寬,則甲中水面的深度要大于乙中水面的深度,根據(jù)p=ρgh可知,甲容器底部受到的水的壓強(qiáng)大,即p1>p2;
容器中水的體積相同,質(zhì)量相同,重力相同,甲容器上寬下窄,則水對甲杯底部的壓力要小于水的重力;乙容器上窄下寬,則水對乙杯底部的壓力要大于水的重力,所以F1<F2。
故選:BC。
【點評】本題考查了液體產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小、壓力大小的關(guān)系,明確容器的形狀是解題的關(guān)鍵。
(多選)9.(2分)下列關(guān)于做功和功率的說法正確的是( )
A.力對物體做功越多,功率越大
B.力對物體做功時間越短,功率越大
C.力對物體做功越快,功率越大
D.單位時間內(nèi),力對物體做功越多,功率越大
【分析】物體在單位時間內(nèi)所做的功叫功率,用字母P表示;在物理學(xué)中,用功率來表示物體做功的快慢;公式為。
【解答】解:
A、根據(jù)可知,功率大小同時跟做功多少和做功時間有關(guān),因此做功越多,功率不一定越大,故A錯誤;
B、根據(jù)可知,功率大小同時跟做功多少和做功時間有關(guān),因此時間越短,功率不一定越大,故B錯誤;
C、物理學(xué)中,功率表示物體做功的快慢,力對物體做功越快,功率越大,故C正確;
D、根據(jù)可知,時間相同,力對物體做功越多,功率越大,故D正確;
故選:CD。
【點評】需熟記功率的基本概念,同時要注意區(qū)分功率與功的區(qū)別。
(多選)10.(2分)如圖所示,在水平拉力F的作用下,物體沿水平地面做勻速直線運動,不計滑輪與繩子的質(zhì)量及它們之間的摩擦,已知物體的重力為20N,物體與地面間的摩擦力為10N,在拉力作用下物體水平勻速移動2m,所用時間2s。下列說法中正確的是( )
A.拉力F的大小為5N B.拉力F的大小為10N
C.拉力做功為20J D.拉力的功率為20W
【分析】(1)不計滑輪與繩子的質(zhì)量及它們之間的摩擦,根據(jù)F=f得出拉力;
(2)根據(jù)s=2s物得出繩子自由端移動的距離,根據(jù)W=Fs得出拉力做的功,根據(jù)P=得出拉力的功率。
【解答】解:AB、不計滑輪與繩子的質(zhì)量及它們之間的摩擦,拉力F=f=×10N=5N,故A正確、B錯誤;
CD、繩子自由端移動的距離s=2s物=2×2m=4m,
拉力做的功W=Fs=5N×4m=20J,
拉力的功率P===10W,故C正確、D錯誤。
故選AC。
【點評】本題考查有關(guān)動滑輪的拉力、功和功率的計算,綜合性強(qiáng),難度適中。
三、作圖題(本題共2小題,每小題2分,共4分。)
11.(2分)如圖所示是靜止懸掛在天花板的燈泡,請畫出燈泡受到重力和拉力的示意圖。
【分析】吊燈受到兩個力,作用點都在重心,重力G的方向是豎直向下,拉力F的方向是豎直向上。根據(jù)力的示意圖的畫法畫出這兩個力即可。
【解答】解:從燈的重心,分別沿豎直向下和豎直向上的方向畫一條有向線段,并分別用G和F表示,即為其所受重力和拉力示意圖;
因為這兩個力是一對平衡力,所以,作圖時兩條線段長度要相等,如圖所示:
【點評】本題考查了力的示意圖的畫法,畫力的示意圖時,首先要分析物體的受力情況,能夠知道大小就要求出力的大小,在示意圖上標(biāo)出來。
12.(2分)如圖所示,O點是杠桿的支點,杠桿左端懸掛一個重物,在A點處作出所施加的最小動力F及其力臂L,使得杠桿平衡。
【分析】(1)根據(jù)杠桿平衡的條件可知,在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下,要使所用的動力最小,必須使動力臂最長。
(2)在通常情況下,連接杠桿支點和動力作用點這兩點所得到的線段最長,依此為動力臂,此時最省力。
【解答】解:
圖中O為支點,最小動力的作用點在A點,連接OA,即為最長動力臂,重物對杠桿的拉力是杠桿沿逆時針方向轉(zhuǎn)動,則動力應(yīng)使杠桿沿順時針轉(zhuǎn)動,要使杠桿平衡,動力方向應(yīng)向下,據(jù)此過A點垂直于OA向下畫出最小動力F的示意圖,如圖所示:
【點評】本題考查了最小動力和動力臂的畫法。杠桿中的最小動力,可以按照以下幾個步驟進(jìn)行:
(1)確定杠桿中的支點和動力作用點的位置;
(2)連接支點與動力作用點,得到最長的線段;
(3)經(jīng)過動力作用點做出與該線段垂直的直線;
(4)根據(jù)杠桿平衡原理,確定出使杠桿平衡的動力方向。
四、填空實驗題(本大題共4小題,每空1分,共22分。)
13.(4分)小強(qiáng)為探究“阻力對物體運動的影響”,設(shè)計了如圖所示的斜面實驗。讓小車從斜面的頂端由靜止滑下,第一次將毛巾鋪在木板上如圖甲所示,第二次將棉布鋪在木板上如圖乙所示,第三次木板上不鋪任何物品如圖丙所示。
(1)小強(qiáng)每次都讓小車從斜面的頂端由靜止滑下,目的是使得小車到達(dá)水平面時的 速度 相同。
(2)比較甲、乙、丙三次實驗,發(fā)現(xiàn)阻力越小,小車滑行的距離就越 大?。ㄟx填“大”或“小”),物體的運動狀態(tài)改變的越 慢 (選填“快”或“慢”)。
(3)由此我們可以進(jìn)一步推測:當(dāng)小車從斜面頂端靜止滑下后,如果受到的阻力為零,小車將保持 勻速直線運動 。
【分析】(1)小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下,小車到達(dá)水平面上時的速度相等;
(2)小車停下來的原因是小車受到了摩擦阻力,實驗中通過改變接觸面的粗糙程度來改變阻力的大小,阻力越小,小車運動的距離越遠(yuǎn);
(3)根據(jù)實驗推理法進(jìn)行分析。
【解答】解:(1)實驗時,每次都讓小車從斜面的頂端由靜止滑下,目的是使小車到達(dá)水平面時具有相同的速度;
(2)木板表面最光滑,阻力最小,小車在木板表面上滑行的距離最長,小車運動的距離就越遠(yuǎn),速度減小得越慢;
(3)通過實驗可知,接觸面越光滑,阻力越小,小車在水平面上滑行的越遠(yuǎn),速度減小得越慢,進(jìn)一步推理可得,如果受到的阻力為零,則速度不會減小,即小車將保持勻速直線運動。
故答案為:(1)速度;(2)大;慢(3)勻速直線運動。
【點評】本題是研究“阻力對物體運動影響”實驗,考查控制變量法、實驗推理法、力與運動的關(guān)系等知識。
14.(5分)課堂上同學(xué)們利用如圖所示的裝置探究杠桿的平衡條件。
(1)若實驗前,將杠桿安裝到支架上后靜止如圖甲所示,此時杠桿處于 平衡 狀態(tài)(選填“平衡”或“非平衡”),按實驗要求將杠桿調(diào)至水平平衡,可將杠桿的平衡螺母向 右?。ㄟx填“左”或“右”)調(diào)節(jié)。
(2)實驗時,施加的動力和阻力的方向都是豎直方向,這樣做的好處是: A?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.方便測量力臂大小
B.消除杠桿自重對實驗的影響
(3)調(diào)節(jié)杠桿水平平衡后,小紅在杠桿上A點掛4個相同的鉤碼,如圖乙所示,為使杠桿重新水平平衡,應(yīng)在B點掛 6 個相同的鉤碼。
(4)小紅在杠桿兩端加減并移動鉤碼,使杠桿平衡,多次實驗并把數(shù)據(jù)記錄在表格中。小紅多次實驗的目的是 B?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.求平均值,減小誤差
B.尋找普遍性規(guī)律
【分析】(1)調(diào)節(jié)杠桿平衡時,應(yīng)將平衡螺母向上翹的一端移動;實驗中調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡,力與杠桿垂直,避免杠桿自重對實驗的影響和便于測量力臂;
(2)實驗時要調(diào)節(jié)杠桿在水平位置平衡,使杠桿平衡的目的是便于測量力臂;
(3)根據(jù)杠桿的平衡條件分析解答;
(4)實驗中為了得到普遍規(guī)律,避免偶然性應(yīng)進(jìn)行多次測量。
【解答】解:(1)實驗前,將杠桿中點置于支架上,杠桿在如圖甲所示的位置靜止,這時杠桿處于平衡狀態(tài),接著應(yīng)把杠桿兩端的平衡螺母向右調(diào)節(jié),使杠桿在不掛鉤碼時,處于水平位置平衡;
(2)實驗時,施加的動力和阻力的方向都是豎直方向,此時力與力臂垂直,可從杠桿的標(biāo)尺上直接讀出對應(yīng)的力臂,即這樣操作是為了便于測量力臂,故選:A;
(3)杠桿調(diào)節(jié)平衡后,小紅在杠桿上的A點處掛4個鉤碼,若每個鉤碼重G,每個小格長L,
如圖乙所示,根據(jù)杠桿的平衡條件有:4G×3L=nG×2L,n=6,故應(yīng)在B點掛6個相同的鉤碼;
(3)小紅在杠桿兩端加減并移動鉤碼,使杠桿平衡,多次實驗并把數(shù)據(jù)記錄在表格中。多次實驗的目的是使實驗結(jié)論具有普遍性,避免偶然性,故選B:
故答案為:(1)平衡;右;(2)A;(3)B。
【點評】此題考查學(xué)生對于杠桿平衡條件的理解和掌握,利用杠桿平衡條件,可以求出力或力臂大小,也可以判斷杠桿是否平衡,或判斷力的大小變化等,杠桿平衡條件應(yīng)用很廣泛。
15.(5分)小吳同學(xué)想對“阿基米德原理”進(jìn)行驗證,利用的實驗器材如下:彈簧測力計、溢水杯、小桶、水、鐵塊。
實驗步驟為:
步驟①:如圖甲,彈簧測力計調(diào)零后,測量空桶重力,彈簧測力計示數(shù)為F1;
步驟②:如圖乙,測量鐵塊重力,彈簧測力計示數(shù)為F2;
步驟③:如圖丙,溢水杯裝滿水,將鐵塊浸沒到溢水杯水中,彈簧測力計示數(shù)為F3;
步驟④:如圖丁,測量小桶和溢出水的總重力,彈簧測力計示數(shù)為F4。
(1)若等式 F2﹣F3=F4﹣F1?。ㄓ蒙鲜鏊鶞yF1、F2、F3、F4表示)成立,則初步驗證阿基米德原理成立。以下操作對實驗沒有影響的是 C?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.將步驟①放到步驟④之后
B.步驟③溢水杯未裝滿水
C.步驟③物體沒有完全浸沒
(2)在實驗過程中,小吳發(fā)現(xiàn)當(dāng)鐵塊逐漸浸入水中至一定深度處,測力計示數(shù)先減小后保持不變,靜止時如圖丙所示,說明物體所受浮力與 排開液體的體積 有關(guān),與 浸入液體的深度 無關(guān)。
(3)小吳在某次實驗中,發(fā)現(xiàn)物體所受浮力略小于排開液體的重力,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是: 乙中讀取的彈簧測力計示數(shù)偏小或丙中讀取的彈簧測力計示數(shù)偏大 。
【分析】(1)用溢水法收集物體排開的水,將溢水杯裝滿水,然后將物體浸入水中,用其他容器(需先測出其重力)接住溢出的水,然后再測出裝有溢出的水的容器的總重力,兩者之差就是物體排開水的重力;根據(jù)稱重法測浮力大小,排開水的重力等于桶與水的總重力減去空桶的重力,比較F浮與G排的大小關(guān)系即可驗證阿基米德原理;
A.將步驟①放到步驟④之后,空桶中會殘余少許的水,導(dǎo)致空桶的重力變大,G排變??;
B.步驟③溢水杯未裝滿水,放入物體直至水上升到溢水口,水才溢出,導(dǎo)致小桶中水的重力小于物體受到的浮力;
C.步驟③物體沒有完全浸沒,但物體受到的浮力仍等于物體排開液體受到的重力,故對實驗沒有影響;
(2)當(dāng)鐵塊逐漸浸入水中至一定深度處,測力計示數(shù)先減小后保持不變,靜止時如圖丙所示,根據(jù)稱重法可知物體受到的浮力先變大后不變,說明物體所受浮力與排開液體的體積有關(guān),與浸入液體的深度無關(guān);
(3)根據(jù)稱重法可知F?。紽2﹣F3,若乙中讀取的彈簧測力計示數(shù)偏小或丙中讀取的彈簧測力計示數(shù)偏大,都會導(dǎo)致物體所受浮力略小于排開液體的重力。
【解答】解:(1)步驟①:如圖甲,彈簧測力計調(diào)零后,測量空桶重力,步驟②:如圖乙,測量鐵塊重力,步驟③:如圖丙,溢水杯裝滿水,將鐵塊浸沒到溢水杯水中,測量鐵塊此時受到的拉力,步驟④:如圖丁,測量小桶和溢出水的總重力。
根據(jù)稱重法,物體受到的浮力等于鐵塊重力減去鐵塊浸沒在水中時彈簧測力計的示數(shù),即:F?。紽2﹣F3,
排開水的重力等于桶與水的總重力減去空桶的重力,即:G排=F4﹣F1,比較F浮與G排的大小關(guān)系,如果關(guān)系式:F2﹣F3=F4﹣F1成立,即可驗證阿基米德原理;
A.將步驟①放到步驟④之后,空桶中會殘余少許的水,導(dǎo)致空桶的重力變大,G排變小,故對實驗有影響;
B.步驟③溢水杯未裝滿水,放入物體直至水上升到溢水口,水才溢出,導(dǎo)致小桶中水的重力小于物體受到的浮力,故對實驗有影響;
C.步驟③物體沒有完全浸沒,但物體受到的浮力仍等于物體排開液體受到的重力,故對實驗沒有影響,故選:C;
(2)當(dāng)鐵塊逐漸浸入水中至一定深度處,測力計示數(shù)先減小后保持不變,靜止時如圖丙所示,根據(jù)稱重法可知物體受到的浮力先變大后不變,說明物體所受浮力與排開液體的體積有關(guān),與浸入液體的深度無關(guān);
(3)根據(jù)稱重法可知F?。紽2﹣F3,若乙中讀取的彈簧測力計示數(shù)偏小或丙中讀取的彈簧測力計示數(shù)偏大,都會導(dǎo)致物體所受浮力略小于排開液體的重力。
故答案為:(1)F2﹣F3=F4﹣F1;C;(2)排開液體的體積;浸入液體的深度;(3)甲中讀取的彈簧測力計示數(shù)偏小或丙中讀取的彈簧測力計示數(shù)偏大。
【點評】本題是驗證阿基米德原理實驗,充分考查了學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度,關(guān)鍵是掌握阿基米德原理的內(nèi)容。
16.(8分)同學(xué)們利用實驗室的相關(guān)器材:海綿墊1個,木塊1個,等質(zhì)量的砝碼2個,木板1個,彈簧測力計1個,進(jìn)行了如下探究實驗。
(1)小張通過比較 甲、乙 兩圖可知壓力的作用效果與壓力的大小有關(guān);若小張想要用甲、丙兩圖探究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系,你認(rèn)為應(yīng)該如何操作 拿掉甲圖中的砝碼 ;甲、丁兩圖木塊對接觸面的壓強(qiáng)p甲?。健丁(選填“<”,“>”或“=”)。
(2)小張利用該實驗的器材繼續(xù)探究“滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)”。
①如圖戊所示,彈簧測力計水平勻速拉動木塊,根據(jù) 二力平衡 條件,此時木塊與木板之間的滑動摩擦力為 2.6 N。
②取下木塊上的砝碼,重復(fù)①的操作,此時彈簧測力計的示數(shù)變小。由此說明,在 接觸面的粗糙程度 相同時, 壓力 越小,滑動摩擦力越小。
③如果把戊圖中的木塊立起來,用彈簧測力計勻速拉動木塊,發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)和戊圖中的一樣,說明滑動摩擦力的大小與 受力面積大小 無關(guān)。
【分析】(1)壓力的作用效果與壓力大小和受力面積大小有關(guān),根據(jù)控制變量法分析;根據(jù)壓強(qiáng)公式比較壓強(qiáng)的大小。
(2)物體處于平衡狀態(tài)時,受到平衡力作用,相互平衡的兩個力大小相等,據(jù)此分析;彈簧測力計讀數(shù)時應(yīng)先看清分度值,
滑動摩擦力大小只與接觸面粗糙程度、壓力大小有關(guān),根據(jù)控制變量法分析。
【解答】解:(1)甲、乙兩圖受力面積大小相同,壓力大小不同,乙圖中壓力較大,海綿凹陷程度較大,通過比較甲、乙兩圖可知壓力的作用效果與壓力的大小有關(guān);
若要用甲、丙兩圖探究壓力的作用效果與受力面積的關(guān)系,應(yīng)控制壓力大小相同,故應(yīng)該拿掉甲圖中的砝碼;甲、丁兩圖中受力面積和壓力都相同,根據(jù)壓強(qiáng)公式可知,木塊對接觸面的壓強(qiáng)p甲=p丁。
(2)①如圖戊所示,彈簧測力計水平勻速拉動木塊,此時木塊處于平衡狀態(tài),所以拉力和滑動摩擦力是一對平衡力,根據(jù)二力平衡條件,則木塊與木板之間的滑動摩擦等于彈簧測力計的示數(shù),彈簧測力計的分度值是0.2N,示數(shù)為2.6N;即滑動摩擦力為2.6N。
②取下木塊上的砝碼,重復(fù)①的操作,接觸面的粗糙程度不變,壓力減小,此時彈簧測力計的示數(shù)變小,說明滑動摩擦力大小與壓力有關(guān),可得結(jié)論:在接觸面的粗糙程度相同時,壓力越小,滑動摩擦力越小。
③如果把戊圖中的木塊立起來,壓力大小和接觸面粗糙程度都不變,改變的是受力面積的大小,發(fā)現(xiàn)彈簧測力計的示數(shù)和戊圖中的一樣,說明滑動摩擦力的大小與受力面積大小無關(guān)。
故答案為:(1)甲、乙;拿掉甲圖中的砝碼;=;(2)①二力平衡;2.6;②接觸面的粗糙程度;壓力;③受力面積大小。
【點評】本題考查探究壓力的作用效果和探究影響滑動摩擦力大小的因素兩個實驗,難度不大,注意控制變量法的利用。
五、計算題(本大題共2小題,17題7分,18題9分,共16分。)
17.(7分)目前,連接光明區(qū)、寶安區(qū)、南山區(qū)的深圳地鐵13號線正在施工,小明路過建筑工地時,常會看到起重機(jī)在搬運重物,它的主體結(jié)構(gòu)是一個滑輪組(如圖所示)。假設(shè)滑輪組提起的重物重力G=540N,動滑輪重G動=60N,重物勻速上升的高度h=5m,不計繩重和摩擦,取g=10N/kg。請回答下列問題:
(1)有用功是多少;
(2)拉力F的大??;
(3)該滑輪組的機(jī)械效率是多少。
【分析】(1)利用W=Gh求工人做的有用功;
(2)由圖可知,n=3,不計摩擦和繩重,根據(jù)F=(G+G動)求出拉力的大小;
(3)根據(jù)η====求出機(jī)械效率的大小。
【解答】解:(1)有用功為:W有用=Gh=540N×5m=2700J;
(2)由圖可知,有三段繩子拉著動滑輪,則n=3;不計摩擦和繩重,則拉力的大小為:F=(G+G動)=×(540N+60N)=200N;
(3)滑輪組的機(jī)械效率為:η=====×100%=90%。
答:(1)有用功是2700J;
(2)拉力F的大小為200N;
(3)該滑輪組的機(jī)械效率是90%。
【點評】本題考查了有用功、繩子自由端的拉力、機(jī)械效率的計算,是一道簡單的計算題。
18.(9分)如圖是某同學(xué)利用U形壓強(qiáng)計改裝成的測液體密度的密度計,A為固定支架,保證扎有橡皮膜的探頭在不同的待測液體中深度均為4cm,U形管盛有水,為了便于讀數(shù),在U形管的右管里放有一個指示液面位置的實心紅色浮標(biāo),其質(zhì)量為1g,漂浮時剛好有一半體積浸沒在水中。初始時,U形管左右液面相平,在浮標(biāo)所對應(yīng)的位置a標(biāo)記為0,為了方便直接讀出數(shù)據(jù),在右管不同的位置標(biāo)記不同的密度值,忽略橡皮膜內(nèi)外的壓強(qiáng)差,取g=10N/kg,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)浮標(biāo)受到的浮力;
(2)浮標(biāo)的密度;
(3)當(dāng)橡皮膜放入某液體中,浮標(biāo)指示在b處,ab之間的高度差為1.6cm,計算b處的刻度值。
【分析】(1)(2)浮標(biāo)在水中漂浮,浮力等于自身的重力。已知浮力等于重力,根據(jù)此等式列出關(guān)系式,進(jìn)一步求出浮標(biāo)的密度。
(3)當(dāng)橡皮膜放入某液體中,浮標(biāo)指示在b處,ab之間的距離為1.6cm,可知道U形管左管液面下降1.6cm,右管液面上升1.6cm,即U形管內(nèi)兩管液面差為2個1.6cm,利用液體壓強(qiáng)公式求出兩管底部的壓強(qiáng)差即為橡皮膜放入某液體時中所受的壓強(qiáng)。橡皮膜處的液體壓強(qiáng)又等于p液=ρ液gh′(ρ液為液體的密度,h′為橡皮膜處的深度。)即可求出液體的密度,也就是b處的刻度值。
【解答】解:(1)浮標(biāo)漂浮,浮標(biāo)受到的浮力等于其重力,
所以浮標(biāo)受到的浮力:
F?。紾=mg=1×10﹣3kg×10N/kg=0.01N;
(2)因為F?。紾,
所以ρ水g =ρ浮標(biāo)gV,
所以ρ浮標(biāo)=ρ水=×1×103kg/m3=0.5×103kg/m3;
(3)橡皮膜處的液體壓強(qiáng)的大?。?br />
p液=Δp水=ρ水gΔh=ρ水g2h=103kg/m3×10N/kg×2×0.016m=320Pa,
因為p液=ρ液gh′,
所以b處的刻度值為:
ρ液===0.8×103kg/m3。
答:(1)浮標(biāo)受到的浮力為0.01N;
(2)浮標(biāo)的密度為0.5×103kg/m3;
(3)b處的刻度值為0.8×103kg/m3。
【點評】本題考查浮力、壓強(qiáng)、液體密度的計算,關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用,還要學(xué)會從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)。
六、綜合分析題(本大題共1小題,共8分。)
19.(8分)閱讀材料,回答問題:
天宮空間站
2021年10月16日,神舟十三號載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接,這將開啟中國空間站迄今為止宇航員駐留時間最長的任務(wù)。為了激發(fā)青少年對科學(xué)的熱愛,航天員進(jìn)行了“天宮”授課活動,由于太空中的空間站能夠提供獨特的“完全失重”環(huán)境(物體在空間站運動時等效于不受重力),可以更有利于演示一些實驗現(xiàn)象。在直播中發(fā)現(xiàn)宇航員在用腳蹬天宮站的內(nèi)壁時,其會向相反方向運動,用手拉住扶手可以讓宇航員停下來,在上課時,王亞平向前拋出一個北京冬奧會的吉祥物“冰墩墩”,發(fā)現(xiàn)“冰墩墩”向前勻速直線運動,碰到空間站的艙壁后反彈回來如圖甲所示,王亞平還做了下面有趣的實驗,將一個普通的乒乓球按壓進(jìn)入水中,松手后發(fā)現(xiàn)乒乓球靜止在按壓位置如圖乙所示。
在結(jié)束為期6個月的飛行任務(wù)后,航天員于2022年4月16日成功返回地面,此次返回是我國首次采用“快速返回技術(shù)”,其離地面10km后降落過程簡化如下:返回艙在距離地面高度10km處,打開引導(dǎo)傘、減速傘、主傘,返回艙減速降落,在離地面1m左右時啟動反推發(fā)動機(jī),減速到2m/s左右的速度時抵達(dá)地面。
(1)航天員在空間站的慣性 等于?。ㄟx填“小于”、“等于”或“大于”)在地球表面的慣性,請從所給的材料中找出哪個現(xiàn)象能夠直接反映出“力不是維持物體運動狀態(tài)”的原因,并用簡潔的語言描述出來 王亞平向前拋出一個北京冬奧會的吉祥物“冰墩墩”,發(fā)現(xiàn)“冰墩墩”向前勻速直線運動 。
(2)乒乓球沒有上浮的原因是 B?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.乒乓球受到的浮力與重力二力平衡
B.乒乓球上下表面受到液體壓力差為零
(3)為了健身,航天員進(jìn)行下面哪種方式的運動最合理 D?。ㄌ顚懻_選項前的字母)。
A.跳遠(yuǎn)
B.跑步
C.引體向上
D.拉彈簧拉力器
(4)返回艙返回地面需要考慮大氣氣流、溫度、壓力等因素的影響,中國科學(xué)家因此制造了一個和返回艙相似的飛行器,模擬返回艙返回地面的情況,這是運用 等效替代法?。ㄟx填“控制變量法”或“等效替代法”)。
(5)從打開引導(dǎo)傘、減速傘、主傘到落到地面的過程中,宇航員的動能 減少?。ㄟx填“增加”、“不變”或“減少”),重力勢能 減少?。ㄟx填“增加”、“不變”或“減少”),假設(shè)宇航員質(zhì)量為50kg,在該過程中其重力做功為 5×106J J(取g=10N/kg)。
【分析】(1)慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān),與位置無關(guān);物體的運動不需要力來維持;
(2)浮力產(chǎn)生的原因是浸入水中的物體受到液體對物體上下表面的壓力差;
(3)在空間站,物體處于完全失重狀態(tài),根據(jù)運動時是否受到重力的影響來分析;
(4)根據(jù)控制變量法和等效替代法的概念分析;
(5)動能的大小與質(zhì)量、速度有關(guān),重力勢能的大小與質(zhì)量、高度有關(guān);根據(jù)W=Gh求出所做的功。
【解答】解:(1)航天員在空間站時的質(zhì)量不變,慣性不變,所以航天員在空間站的慣性等于在地球表面的慣性;
太空中的空間站能夠提供獨特的“完全失重”環(huán)境,王亞平向前拋出一個北京冬奧會的吉祥物“冰墩墩”,發(fā)現(xiàn)“冰墩墩”向前勻速直線運動,“冰墩墩”不受力也能做勻速直線運動,所以物體的運動不需要力來維持;
(2)在太空中,物體都處于失重狀態(tài),乒乓球在水中靜止時,沒有受到水的壓力,所以不會受到浮力,故B正確;
(3)A、當(dāng)沒有重力時,人輕輕一跳就會躍出很遠(yuǎn),起不到鍛煉的作用,故A不合理;
B、沒有重力時,對跑步機(jī)就沒有壓力,也就沒有摩擦力,無法在跑步機(jī)上跑步,故B不合理;
C、沒有重力時,身體不受重力作用,用很小的力就可做引體向上,起不到鍛煉的作用,故C不合理;
D、沒有重力時,不影響用力拉彈簧,所以可以用拉力器進(jìn)行鍛煉,故D合理。
故選:D;
(4)中國科學(xué)家制造了一個和返回艙相似的飛行器來模擬返回艙返回地面的情況,這是等效替代法的應(yīng)用;
(5)從打開引導(dǎo)傘、減速傘、主傘到落到地面的過程中,宇航員質(zhì)量不變,速度變小,動能減少;質(zhì)量不變,高度變小,重力勢能減少;
在該過程中其重力做功為:W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×10000m=5×106J。
故答案為:(1)等于;王亞平向前拋出一個北京冬奧會的吉祥物“冰墩墩”,發(fā)現(xiàn)“冰墩墩”向前勻速直線運動;(2)B;(3)D;(4)等效替代法;(5)減少;減少;5×106J。
【點評】本題考查了慣性、力與運動的關(guān)系、動能和重力勢能的變化、功的計算、失重狀態(tài)、物理方法的應(yīng)用,考查的較全面。
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