吉林省长春第五十二中学2022-2023学年九年级下学期物理期中试卷
一、单选题
1.(2023·吉林模拟)在物理学的发展过程中,许多物理学家做出了杰出的贡献。通过大量的实验研究得出电流流经电阻是会发热的科学家是( )
A.安培 B.奥斯特 C.欧姆 D.焦耳
2.(2023·吉林模拟)我们听到“开始答题”的铃声,主要传播介质是( )
A.空气 B.墙壁 C.地板 D.电线
3.(2019·日照)下列能源既是一次能源又是不可再生能源的是( )
A.石油 B.电能 C.风能 D.太阳能
4.(2020九上·铁锋期末)LED灯是一种新型的高效节能光源,不仅在保证亮度的基础上节能90%左右,它的核心元件是发光二极管,二极管由下列哪种材料制成( )
A.半导体材料 B.金属材料 C.陶瓷材料 D.超导体材料
5.(2023·吉林模拟)2021年11月7日,全国气温大幅下升,北方有的地方下起了大雪,在北方冬天常用热水向千家万户供暖,用水供暖,主是是利用了( )
A.质量大 B.密度小 C.比热容大 D.凝固点高
6.(2023·吉林模拟)为防止因超载或电动车进入而造成电梯安全事故,镇江某小区在电梯内安装了管控系统:当检测到电梯超载,或监控到电动车进入电梯时,电机不工作使电梯停止运行。电梯超载时开关将断开,电动车进入时开关将断开。则符合上述要求的电路是( )
A. B.
C. D.
7.(2023·吉林模拟)一则新闻中这样写道:磁性鞋带扣让你跟系鞋带说再见,如图所示。把鞋带裁剪到合适的长度,然后将模块串进去,这之后两边一碰即可牢牢地把鞋带系紧。下列说法正确的是( )
A.两模块相互接触的一侧一定是同名磁极
B.两模块相互接触的一侧一定是异名磁极
C.两模块中,其中一块有磁性,另一块可能是铁块
D.两模块中,其中一块有磁性,另一块可能是铜块
8.(2022·东昌府模拟)2022年全国疫情多点散发,医务人员所戴的护目镜上经常会起一层水雾,影响视线,如图所示。这些水雾的产生属于( )
A.熔化 B.凝固 C.液化 D.汽化
9.(2023·吉林模拟)如图所示,冬奥会后,一个滑雪爱好者以恒定的速度沿山坡滑下,在他向下匀速滑动过程中,下列说法中正确的是( )
A.人的机械能变大 B.人的机械能不变
C.人的机械能变小 D.人的机械能先变大后变小
10.(2023·吉林模拟)2021年12月9日,神舟十三号的航天员给我们示在轨工作生活场景的同时,也做了多个实验。如图所示是乒乓球在水中浮力消失的实验,对这个现象的解释最准确的说法是( )
A.乒乓球的质量为零,重力为零
B.乒乓球没有排开水,水对球没有压力
C.太空中失重状态下,水的密度小到零
D.太空中失重状态下,排开的水重力为零,浮力消失
二、填空题
11.(2023·吉林模拟)加油机给战斗机加油,如图所示,以加油机为参照物,战斗机是 (填“静止”或“运动”)的。如果战斗机在2s内飞行了0.4km,则它的速度是 m/s;战斗机在落地制动减速的过程,伴随着能量从机械能转化为 。内能散失到空气中,此过程能量的总和 ;散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车,这是因为能量的转移和转化具有 性。
12.(2022·崇义模拟)如图所示,是利用被磁化的缝衣针制成的简易指南针,若静止时针尖指向地磁的北极,则针尖是简易指南针的 极。此时,将指南针底座逆时针旋转270°,针尖静止时将指向地理位置的 方。
13.(2023·吉林模拟)如图所示,小明将塑料棒在自己的衣袖上摩擦后,然后将它靠近从水管中流出的水流(不接触)如图所示,此过程塑料棒和衣袖带的是 电荷,这是 现象,塑料棒吸引水流的现象说明力可以改变物体的 。
14.(2022九上·东台月考)停车场入口常用横杆来控制车辆的进出,如图甲,我们可以把该装置简化成如图乙的杠杆,该杠杆为 (选填“省力”“费力”)杠杆,若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,其重力G=120N,AB=2.8m,AO=0.3m,该杠杆的阻力臂为 m。要使横杆AB保持水平平衡,需在A端施加竖直向下的力F= N。
三、实验题
15.(2023·吉林模拟)在水平桌面上探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验如图所示:
(1)实验中,必须保持弹簧测力计沿水平方向 拉动木块;
(2)由甲、乙实验可探究滑动摩擦力与 的关系;由 实验可探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关;
(3)在甲实验中,将拉动木块的速度增大为原来的2倍,滑动摩擦力的大小 ;
(4)为保持弹簧测力计示数的稳定,将实验装置改成如图丁所示。但在拉出木板的过程中,弹簧测力计的示数仍然不稳定,可能原因是 ;
(5)在图丁中画出木块A在水平方向的受力示意图。
16.(2023·吉林模拟)如图在探究“产生感应电流的条件”实验中:
(1)实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流;
(2)导体AB不动,闭合开关,磁铁上下运动,电流表指针 偏转;
(3)该实验的结论是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做 运动时,导体中就会产生感应电流。在产生感应电流的实验中,将 能转化为电能;生活中的实例 。
17.(2023·吉林模拟)小跃同学在实验室测量金属块的密度。
(1)他将天平放在水平桌面上,并将游码移至横梁标尺左端的“0”刻度线上后,发现天平指针在分度盘标尺中央刻度线两侧左右摆动,摆动幅度如图甲所示,则他下一步应该将平衡螺母向 调节,直至天平的横梁平衡;
(2)他用调节好的天平测量金属块的质量。天平平衡后,右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图乙所示,则金属块的质量为 ;
(3)然后,小跃将金属块用细线系好用排水法测量其体积,量筒内水面的变化如图丙所示,则金属块的密度为 ;
(4)由于没有量筒,另一小组的小明用如下的方法测体积:
①在烧杯中倒满水,称出烧杯和水的总质量;
②将金属块轻轻放入装满水的烧杯中,金属块沉入杯底,烧杯溢出水后,将烧杯壁外的水擦干净,放在天平左盘上,称出此时烧杯、杯内金属块和水的总质量;
③写出金属密度的表达式: ;(用、、、来表示)
④若②操作中溢出水后,没有将烧杯壁外的水擦干净,这样的情况下测出的密度值将 (填“偏大”或“偏小”)。
18.(2023·吉林模拟)某同学(利用小桌、砝码、海绵)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请仔细观察并回答下列问题:
(1)该实验是通过 来显示压力的作用效果;
(2)由甲、乙两图所示实验现象可得出:受力面积一定时, 越大,压力作用效果越 ;
(3)该实验应用到 的实验方法;
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙 p丁(填“大于”、“小于”或“等于”)。
19.(2023·吉林模拟)小明利用“伏安法”测量未知电阻Rx的阻值,电源电压约为3V,Rx的阻值约为10Ω。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接,要求:滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表示数变小;
(2)闭合开关,两电表均无示数,将电压表接在变阻器两端时也无示数,但接在开关两端时有示数,则电路故障是 ;
(3)排除故障后,闭合开关移动变阻器的滑片P至某一位置,此时电压表示数为2.7V,电流表示数如图乙所示,则未知电阻Rx= Ω;
(4)若将待测电阻换成额定电压2.5V小灯泡测额定功率,通过小灯泡的电流随着它两端电压的变化如图丙所示,分析图像可知,当小灯泡两端的电压增大时,灯丝的电阻会 ,该小灯泡的额定功率为 W。
四、综合题
20.(2023·吉林模拟)如图是某饮水器原理图。饮水器容器内有密封绝缘的电热丝R1和热敏电阻Rx,只要水面到达如图所示的位置,接触开关S1就会导通。继电器开关S2的作用是当饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路。[已知c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路,Rx必须选用阻值随温度升高而 的热敏电阻;
(2)若想降低饮水器加热的最高温度,可将滑动变阻器R2的滑片向 调节;
(3)已知该饮水器中水的质量为10kg,当只有饮水器接入电路中时,它将水从20℃加热到100℃,通过电能表观察到饮水器消耗了1kW·h的电能。求该饮水器加热过程中的热效率 。
五、计算题
21.(2021·泸州)智能制造是第四次工业革命的核心技术,如图所示是为圆柱体涂抹防护油的智能装置。其外壳是敞口的长方体容器,距容器底面h0处固定一支撑板C,C的中心有一小圈孔,圆柱体放在支撑板C的正中央。长方体的左下角有注油口,防护油能够匀速注入长方体容器内部,当油的深度为0.175m时,圆柱体刚好浮起离开支撑板C。随着液面升高,圆柱体竖直上浮,当油面上升到压力传感器时,停止注油,此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力。已知h0=0.1m,小圆孔面积S0=8×10-3m2,圆柱体底面积S=2×10-2m2,圆柱体重I2N,支撑板C的厚度不计,g取10N/kg。求:
(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积;
(3)圆柱体的高度。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】发现电流热效应的科学家是焦耳,学生容易与电流磁效应的发现者奥斯特混淆,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】首先探究电流产生热量的影响因素的科学家是焦耳。
2.【答案】A
【知识点】声音的传播条件
【解析】【解答】考试时“开始答题”的铃声是通过空气传入同学们耳中,A符合题意。
故答案为:A。
【分析】人们听到声音是通过空气传播的。
3.【答案】A
【知识点】能源与可持续发展
【解析】【解答】解:A、石油属于不可再生资源,可以直接从自然界中获取,属于不可再生的一次能源,A符合题意;
B、电能是由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品,称为二次能源,B不符合题意;
C、风能可以直接从自然界中获取,并且可以在短时间内得到补充,属于可再生的一次能源,C不符合题意;
D、太阳能可以直接从自然界中获取,并且可以在短时间内得到补充,属于可再生的一次能源,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源
一次能源和二次能源:能否直接从自然界中获取.
4.【答案】A
【知识点】半导体特点及作用;纳米材料及其应用
【解析】【解答】ED灯的核心元件是发光二极管,发光二极管的主要材料是半导体材料/。
故答案为:A。
【分析】发光二极管是半导体。
5.【答案】C
【知识点】比热容
【解析】【解答】因为水具有较大的比热容,所以在相同条件下,水吸收和放出的热量比其他物质更多,更适合于作为北方取暖的工作物质,C符合题意。
故答案为:C。
【分析】水的比热容较大,在吸收热量后温度变化小。
6.【答案】A
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】当检测到电梯超载,或监控到电动车进入电梯时,电机不工作使电梯停止运行,说明两开关串联,两个都闭合才能工作,BCD不符合题意,A符合题意。
故答案为:A。
【分析】根据多个开关共同控制用电器时,开关和用电器串联连接。
7.【答案】C
【知识点】磁现象;磁性材料
【解析】【解答】ABC.两模块相互接触能吸引,可能是异名磁极,也可能是一块有磁性,另一块可能是铁块,但不可能是同名磁极,AB不符合题意,C符合题意;
D.磁体只能吸引铁、钴、镍等物质,不能吸引铜,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】磁极间同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;磁体可以吸引磁性材料。
8.【答案】C
【知识点】液化及液化放热
【解析】【解答】水雾是液态的小水滴,是医务人员呼吸时呼出的水蒸气遇到温度较低的护目镜液化形成的。C符合题意;ABD不符合题意。
故答案为:C。
【分析】液化:物质从气态变成液态的过程叫液化,液化要放热。使气体液化的方法有:降低温度和压缩体积。(液化现象如:“白气”、雾、等)
9.【答案】C
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】滑雪者在匀速滑动,说明他的的动能保持不变,但是滑雪者的高度在不断降低,其重力势能在不断减少,综合来看,人的机械能是在不断减小的,C符合题意,ABD不正确。
故答案为:C。
【分析】运动的物体克服阻力,消耗了机械能,机械能减小。
10.【答案】D
【知识点】重力及其大小的计算;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A.质量是物质的基本属性,不随位置的改变而改变,所以乒乓球的质量不为零。A不符合题意;
B.乒乓球放入水中后,挤走一部分水,所以并不是没有排开水,B不符合题意;
C.密度是物质的属性,不随位置改变,所以水的密度不会因为失重变为零,C不符合题意;
D.太空中完全失重状态下,重力消失,而浮力就等于物体排开水的重力,所以浮力也就消失了。D符合题意。
故答案为:D。
【分析】在失重状态下,物体不手重力,浸入液体中不手浮力。
11.【答案】静止;200;内能;不变;方向
【知识点】内能的概念;能量的转化或转移;能量守恒;速度公式及其应用;参照物及其选择
【解析】【解答】加油机给战斗机加油时,战斗机和加油机之间的位置没发生变化,所以战斗机是静止的。
战斗机的速度
战斗机在落地制动减速的过程,克服摩擦做功,机械能转化为内能,内能散失到空气中,此过程能量的总和是不变的。
散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车,这是因为能量的转移和转化具有方向性。
【分析】相对于参照物,没有位置变化是静止的;根据路程和时间的比值,计算速度;物体间相互摩擦时,机械能转化为内能;能量的转化具有方向性。
12.【答案】S;南
【知识点】磁现象;地磁场
【解析】【解答】静止时,针尖指向地磁的北极,根据异名磁极相互吸引可知,针尖是S极。
无论指南针的底座如何旋转,S极的指向是不变的,始终指向地磁的北极,但是地磁的北极在地理位置的南极附近,故针尖静止时将指向地理位置的南方。
【分析】指南针的南极指南;指南针指示南北受到地磁场的作用。
13.【答案】异种;摩擦起电;运动状态
【知识点】物体运动状态的变化;两种电荷;物体带电情况的判断
【解析】【解答】小明将塑料棒在自己的衣袖上摩擦后,然后将它靠近从水管中流出的水流(不接触)如图所示,水流靠近塑料棒 ,说明塑料棒与衣袖相摩擦带上电荷,这是摩擦起电现象,摩擦起电的过程是电子发生转移的过程,则此过程塑料棒和衣袖带的是异种电荷。
塑料棒吸引水流,水流靠近塑料棒的现象,说明力可以改变物体的运动状态。
【分析】电荷间异种电荷相互吸引;不同物体间相互摩擦使物体带电,是摩擦起电现象;力可以改变物体的运动状态。
14.【答案】费力杠杆;1.1;440
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用
【解析】【解答】图甲中,杠杆的动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。
横杆AB粗细相同、质量分布均匀,所以其重心C在几何中心上,支点为O,则OA就是动力臂,OC就是阻力臂,如图所示:
则阻力臂OC= AB-OA= ×2.8m-0.3m=1.1m
由杠杆的平衡条件可得F×OA=G×OC,
【分析】使用杠杆时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;根据杠杆上的力臂和力的大小,计算未知的力臂;根据已知的力和力臂,结合杠杆的平衡条件,计算力的大小。
15.【答案】(1)匀速直线
(2)压力大小;甲、丙
(3)不变
(4)木板表面的粗糙程度不同
(5)
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小,实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡知识,摩擦力大小等于拉力大小。
(2)由甲、乙两次接触面粗糙程度相同,压力不同,且压力越大,拉力也大,故研究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关;要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关,需要控制压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,图甲、丙符合题意。
(3)在甲实验中,将拉动木块的速度增大为原来的2倍,由于压力和接触面的粗糙程度都不变,滑动摩擦力的大小不变。
(4)根据影响摩擦力的因素可知,在压力不变的情况下,弹簧测力计的示数不稳定,即摩擦力是变化的,说明木板表面的粗糙程度不同。
(5)木板在拉力F的作用下向右运动,木块在木板上保持静止,则木块受到的滑动摩擦力与测力计拉力大小为平衡力,由二力平衡可得,摩擦力与拉力应大小相等,方向相反,摩擦力水平向右;如图所示:
【分析】 (1)探究摩擦力的影响因素时,拉动物体匀速直线运动;
(2)当接触面的粗糙程度相同时,可以探究滑动摩擦力和压力的关系;探究摩擦力和接触面的粗糙程度的关系时,需要保持压力相同;
(3)改变物体的运动速度时,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变;
(4) 接触面的粗糙程度不同时,滑动摩擦力不同;
(5)根据物体受到的拉力,和摩擦力方向,画出啦和摩擦力。
16.【答案】(1)电流表指针是否偏转
(2)不
(3)切割磁感线;机械;发电机
【知识点】产生感应电流的条件;探究电磁感应现象的实验
【解析】【解答】(1)实验中通过观察电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流。
(2)导体AB不动,闭合开关,磁铁上下运动,此时导体AB没有切割磁感线,电路中没有产生感应电流,电流表指针不偏转。
(3)该实验的结论是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流。
在产生感应电流的实验中,消耗机械能,获得电能,将机械能转化为电能,生活中应用这一原理的实例有发电机、动圈式话筒等。
【分析】 (1)通过观察灵敏电流计的指针可以判断是否有电流产生;
(2)产生感应电流时,导线必须切割磁感线;
(3)产生感应电流的条件是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动;电磁感应中将机械能转化为电能;实际应用有发电机。
17.【答案】(1)右
(2)89
(3)8.9
(4);偏大
【知识点】密度公式及其应用;固体密度的测量
【解析】【解答】(1)平放在水平桌面上,如图,指针摆动时,向左摆动4格,向右摆动2格,说明天平的右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动。
(2)砝码的质量为
游码所对的刻度值为4g,所以金属块的质量为
(3)金属块的体积等于排开水的体积为
金属块的密度为
(4)③根据题意可知,溢出水的质量为
由得,金属块的体积为
则金属块的密度为
④若②操作中溢出水后,没有将烧杯壁外的水擦干净,会造成溢出水的质量偏小,溢出水的体积偏小,金属块的体积偏小,金属块的质量是准确的,根据可知,这样的情况下测出的密度值将偏大。
【分析】(1)调节天平平衡时,平衡螺母左偏右调;
(2)根据天平上砝码和游码位置,测量质量;
(3)根据量筒中液面位置,测量质量;利用质量和体积的比值, 计算密度;
(4)根据物体排开液体的质量和密度的比值,计算体积,根据物体的质量和体积的比值, 计算密度。
18.【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)压力;明显
(3)控制变量法和转换法
(4)等于
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)实验中,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,用海绵的凹陷程度来反映压力作用效果。
(2)由甲、乙两图所示实验可知,受力面积相同而压力不同,压力越大,海绵凹陷程度越大,压力作用效果越明显。由此可得:受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)本实验中,用海绵的凹陷程度来反映压力作用效果,采用了转换法;压力的作用效果的影响因素是压力的大小和受力面积的大小,探究压力的作用效果和其中某一个因素的关系时,运用的是控制变量法。所以本实验中运用的实验方法是控制变量法和转换法。
(4)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,压力相同,受力面积相同时,压强相同。所以p乙=p丁。
【分析】(1)通过海绵的凹陷程度可以反应压力的作用效果;
(2)当受力面积一定时,压力越大, 压力的作用效果越明显;
(3)探究压力的作用效果时,利用了控制变量法和转换法;
(4)当压力和受力面积相同时,压强相等。
19.【答案】(1)
(2)开关断路
(3)9
(4)大;0.5
【知识点】欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验;电功率的计算
【解析】【解答】(1)滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表示数变小,即此时电路中的电阻变大,故变阻器右下接线柱连入电路中,且滑动变阻器应串联在电路中,如图所示:
(2)闭合开关,两电表均无示数,电路可能断路,将电压表接在变阻器两端时也无示数,说明变阻器之外的电路存在断路,但接在开关两端时有示数,则说明开关的之外的电路有断路,故电路故障是开关断路。
(3)电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由图乙知:电流表的示数为0.3A,由欧姆定律,未知电阻
(4)小灯泡灯丝的电阻受温度影响,由小灯泡的电流随着它两端电压的变化图像可以看出,当小灯泡两端的电压增大时,电流也在增大,通过欧姆定律知,电阻在增大,则当小灯泡两端的电压增大时,灯丝的电阻会变大。
该小灯泡的额定功率为
【分析】(1)测量电阻时,滑动变阻器一上一下和电阻串联,滑片远离下面的接线柱电阻变大;
(2)在串联电路中,电压表、电流表无示数,电压表测量以外的位置断路;
(3)根据电流表的量程和指针位置,测量电流,利用电压和电流的比值, 计算电阻;
(4)灯丝电阻随温度的升高而变大;根据电压和电流的乘积,计算电功率。
20.【答案】(1)变大
(2)右
(3)93.3%
【知识点】热量的计算;电路的动态分析
【解析】【解答】(1)为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路,即电磁铁对衔铁的吸引减小,电磁铁中的电流减小,在电压不变时,需要增大电路中的电阻,所以Rx必须选用阻值随温度升高而变大。
(2)若想降低饮水器加热的最高温度,要使饮水机提前切断加热电路,即S2打开,则电磁铁的磁性减弱,电磁铁的电流减小,控制电路的电阻增大,在电压不变时,所以要使滑动变阻器的电阻增大,所以向右滑动。
(3)水吸收的热量
消耗电能
饮水器加热过程中的热效率
【分析】(1)根据电路的工作要求,电磁铁中的电流减小,磁性变弱;
(2)在串联电路中,电磁铁电流减小,电阻变大;
(3)根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量;利用吸收的热量和消耗电能的比值, 计算电热效率。
21.【答案】(1)注油前,圆柱体对支撑板的压力等于圆柱体的重力,那么对支撑板的压强
答:注油前,圆柱体对支撑板C的压强为600Pa;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板时,浸入油中的深度h2=h1-h0=0.175m-0.1m=0.075m
则浸入油中的体积V排1=Sh2=2×10-2m2×0.075m=1.5×10-3m3
答:圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积为1.5×10-3m3;
(3)圆柱体刚好浮起离开支撑板时,所受的浮力等于其重力,即F浮1=G=12N
据阿基米德原理知,油的密度
停止注油时,圆柱体受到撑杆向下的压力、竖直向下的重力和竖直向上的浮力的作用处于静止状态,此时所受浮力F浮2=G+F压=12N+20N=32N
据阿基米德原理知,此圆柱体的体积与排开油的体积相等,那么圆柱体的体积
所以圆柱体的高度
答:圆柱体的高度为0.2m。
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)结合物体的质量,利用公式G=mg求解物体的重力。处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积;
(2)结合物体浸入的深度和横截面积求解体积;
(3)当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力;结合物体受到的浮力和排开液体的体积,利用阿基米德原理的变形公式求解液体的密度;结合物体的体积和横截面积求解深度。
吉林省长春第五十二中学2022-2023学年九年级下学期物理期中试卷
一、单选题
1.(2023·吉林模拟)在物理学的发展过程中,许多物理学家做出了杰出的贡献。通过大量的实验研究得出电流流经电阻是会发热的科学家是( )
A.安培 B.奥斯特 C.欧姆 D.焦耳
【答案】D
【知识点】焦耳定律
【解析】【解答】发现电流热效应的科学家是焦耳,学生容易与电流磁效应的发现者奥斯特混淆,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】首先探究电流产生热量的影响因素的科学家是焦耳。
2.(2023·吉林模拟)我们听到“开始答题”的铃声,主要传播介质是( )
A.空气 B.墙壁 C.地板 D.电线
【答案】A
【知识点】声音的传播条件
【解析】【解答】考试时“开始答题”的铃声是通过空气传入同学们耳中,A符合题意。
故答案为:A。
【分析】人们听到声音是通过空气传播的。
3.(2019·日照)下列能源既是一次能源又是不可再生能源的是( )
A.石油 B.电能 C.风能 D.太阳能
【答案】A
【知识点】能源与可持续发展
【解析】【解答】解:A、石油属于不可再生资源,可以直接从自然界中获取,属于不可再生的一次能源,A符合题意;
B、电能是由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品,称为二次能源,B不符合题意;
C、风能可以直接从自然界中获取,并且可以在短时间内得到补充,属于可再生的一次能源,C不符合题意;
D、太阳能可以直接从自然界中获取,并且可以在短时间内得到补充,属于可再生的一次能源,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】像水能、风能、太阳能、生物质能等都是能够源源不断的从自然界得到的能源叫可再生能源
一次能源和二次能源:能否直接从自然界中获取.
4.(2020九上·铁锋期末)LED灯是一种新型的高效节能光源,不仅在保证亮度的基础上节能90%左右,它的核心元件是发光二极管,二极管由下列哪种材料制成( )
A.半导体材料 B.金属材料 C.陶瓷材料 D.超导体材料
【答案】A
【知识点】半导体特点及作用;纳米材料及其应用
【解析】【解答】ED灯的核心元件是发光二极管,发光二极管的主要材料是半导体材料/。
故答案为:A。
【分析】发光二极管是半导体。
5.(2023·吉林模拟)2021年11月7日,全国气温大幅下升,北方有的地方下起了大雪,在北方冬天常用热水向千家万户供暖,用水供暖,主是是利用了( )
A.质量大 B.密度小 C.比热容大 D.凝固点高
【答案】C
【知识点】比热容
【解析】【解答】因为水具有较大的比热容,所以在相同条件下,水吸收和放出的热量比其他物质更多,更适合于作为北方取暖的工作物质,C符合题意。
故答案为:C。
【分析】水的比热容较大,在吸收热量后温度变化小。
6.(2023·吉林模拟)为防止因超载或电动车进入而造成电梯安全事故,镇江某小区在电梯内安装了管控系统:当检测到电梯超载,或监控到电动车进入电梯时,电机不工作使电梯停止运行。电梯超载时开关将断开,电动车进入时开关将断开。则符合上述要求的电路是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】串、并联电路的设计
【解析】【解答】当检测到电梯超载,或监控到电动车进入电梯时,电机不工作使电梯停止运行,说明两开关串联,两个都闭合才能工作,BCD不符合题意,A符合题意。
故答案为:A。
【分析】根据多个开关共同控制用电器时,开关和用电器串联连接。
7.(2023·吉林模拟)一则新闻中这样写道:磁性鞋带扣让你跟系鞋带说再见,如图所示。把鞋带裁剪到合适的长度,然后将模块串进去,这之后两边一碰即可牢牢地把鞋带系紧。下列说法正确的是( )
A.两模块相互接触的一侧一定是同名磁极
B.两模块相互接触的一侧一定是异名磁极
C.两模块中,其中一块有磁性,另一块可能是铁块
D.两模块中,其中一块有磁性,另一块可能是铜块
【答案】C
【知识点】磁现象;磁性材料
【解析】【解答】ABC.两模块相互接触能吸引,可能是异名磁极,也可能是一块有磁性,另一块可能是铁块,但不可能是同名磁极,AB不符合题意,C符合题意;
D.磁体只能吸引铁、钴、镍等物质,不能吸引铜,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】磁极间同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引;磁体可以吸引磁性材料。
8.(2022·东昌府模拟)2022年全国疫情多点散发,医务人员所戴的护目镜上经常会起一层水雾,影响视线,如图所示。这些水雾的产生属于( )
A.熔化 B.凝固 C.液化 D.汽化
【答案】C
【知识点】液化及液化放热
【解析】【解答】水雾是液态的小水滴,是医务人员呼吸时呼出的水蒸气遇到温度较低的护目镜液化形成的。C符合题意;ABD不符合题意。
故答案为:C。
【分析】液化:物质从气态变成液态的过程叫液化,液化要放热。使气体液化的方法有:降低温度和压缩体积。(液化现象如:“白气”、雾、等)
9.(2023·吉林模拟)如图所示,冬奥会后,一个滑雪爱好者以恒定的速度沿山坡滑下,在他向下匀速滑动过程中,下列说法中正确的是( )
A.人的机械能变大 B.人的机械能不变
C.人的机械能变小 D.人的机械能先变大后变小
【答案】C
【知识点】机械能及其转化
【解析】【解答】滑雪者在匀速滑动,说明他的的动能保持不变,但是滑雪者的高度在不断降低,其重力势能在不断减少,综合来看,人的机械能是在不断减小的,C符合题意,ABD不正确。
故答案为:C。
【分析】运动的物体克服阻力,消耗了机械能,机械能减小。
10.(2023·吉林模拟)2021年12月9日,神舟十三号的航天员给我们示在轨工作生活场景的同时,也做了多个实验。如图所示是乒乓球在水中浮力消失的实验,对这个现象的解释最准确的说法是( )
A.乒乓球的质量为零,重力为零
B.乒乓球没有排开水,水对球没有压力
C.太空中失重状态下,水的密度小到零
D.太空中失重状态下,排开的水重力为零,浮力消失
【答案】D
【知识点】重力及其大小的计算;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A.质量是物质的基本属性,不随位置的改变而改变,所以乒乓球的质量不为零。A不符合题意;
B.乒乓球放入水中后,挤走一部分水,所以并不是没有排开水,B不符合题意;
C.密度是物质的属性,不随位置改变,所以水的密度不会因为失重变为零,C不符合题意;
D.太空中完全失重状态下,重力消失,而浮力就等于物体排开水的重力,所以浮力也就消失了。D符合题意。
故答案为:D。
【分析】在失重状态下,物体不手重力,浸入液体中不手浮力。
二、填空题
11.(2023·吉林模拟)加油机给战斗机加油,如图所示,以加油机为参照物,战斗机是 (填“静止”或“运动”)的。如果战斗机在2s内飞行了0.4km,则它的速度是 m/s;战斗机在落地制动减速的过程,伴随着能量从机械能转化为 。内能散失到空气中,此过程能量的总和 ;散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车,这是因为能量的转移和转化具有 性。
【答案】静止;200;内能;不变;方向
【知识点】内能的概念;能量的转化或转移;能量守恒;速度公式及其应用;参照物及其选择
【解析】【解答】加油机给战斗机加油时,战斗机和加油机之间的位置没发生变化,所以战斗机是静止的。
战斗机的速度
战斗机在落地制动减速的过程,克服摩擦做功,机械能转化为内能,内能散失到空气中,此过程能量的总和是不变的。
散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车,这是因为能量的转移和转化具有方向性。
【分析】相对于参照物,没有位置变化是静止的;根据路程和时间的比值,计算速度;物体间相互摩擦时,机械能转化为内能;能量的转化具有方向性。
12.(2022·崇义模拟)如图所示,是利用被磁化的缝衣针制成的简易指南针,若静止时针尖指向地磁的北极,则针尖是简易指南针的 极。此时,将指南针底座逆时针旋转270°,针尖静止时将指向地理位置的 方。
【答案】S;南
【知识点】磁现象;地磁场
【解析】【解答】静止时,针尖指向地磁的北极,根据异名磁极相互吸引可知,针尖是S极。
无论指南针的底座如何旋转,S极的指向是不变的,始终指向地磁的北极,但是地磁的北极在地理位置的南极附近,故针尖静止时将指向地理位置的南方。
【分析】指南针的南极指南;指南针指示南北受到地磁场的作用。
13.(2023·吉林模拟)如图所示,小明将塑料棒在自己的衣袖上摩擦后,然后将它靠近从水管中流出的水流(不接触)如图所示,此过程塑料棒和衣袖带的是 电荷,这是 现象,塑料棒吸引水流的现象说明力可以改变物体的 。
【答案】异种;摩擦起电;运动状态
【知识点】物体运动状态的变化;两种电荷;物体带电情况的判断
【解析】【解答】小明将塑料棒在自己的衣袖上摩擦后,然后将它靠近从水管中流出的水流(不接触)如图所示,水流靠近塑料棒 ,说明塑料棒与衣袖相摩擦带上电荷,这是摩擦起电现象,摩擦起电的过程是电子发生转移的过程,则此过程塑料棒和衣袖带的是异种电荷。
塑料棒吸引水流,水流靠近塑料棒的现象,说明力可以改变物体的运动状态。
【分析】电荷间异种电荷相互吸引;不同物体间相互摩擦使物体带电,是摩擦起电现象;力可以改变物体的运动状态。
14.(2022九上·东台月考)停车场入口常用横杆来控制车辆的进出,如图甲,我们可以把该装置简化成如图乙的杠杆,该杠杆为 (选填“省力”“费力”)杠杆,若横杆AB粗细相同、质量分布均匀,其重力G=120N,AB=2.8m,AO=0.3m,该杠杆的阻力臂为 m。要使横杆AB保持水平平衡,需在A端施加竖直向下的力F= N。
【答案】费力杠杆;1.1;440
【知识点】杠杆的平衡分析法及其应用
【解析】【解答】图甲中,杠杆的动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆。
横杆AB粗细相同、质量分布均匀,所以其重心C在几何中心上,支点为O,则OA就是动力臂,OC就是阻力臂,如图所示:
则阻力臂OC= AB-OA= ×2.8m-0.3m=1.1m
由杠杆的平衡条件可得F×OA=G×OC,
【分析】使用杠杆时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆;根据杠杆上的力臂和力的大小,计算未知的力臂;根据已知的力和力臂,结合杠杆的平衡条件,计算力的大小。
三、实验题
15.(2023·吉林模拟)在水平桌面上探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验如图所示:
(1)实验中,必须保持弹簧测力计沿水平方向 拉动木块;
(2)由甲、乙实验可探究滑动摩擦力与 的关系;由 实验可探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关;
(3)在甲实验中,将拉动木块的速度增大为原来的2倍,滑动摩擦力的大小 ;
(4)为保持弹簧测力计示数的稳定,将实验装置改成如图丁所示。但在拉出木板的过程中,弹簧测力计的示数仍然不稳定,可能原因是 ;
(5)在图丁中画出木块A在水平方向的受力示意图。
【答案】(1)匀速直线
(2)压力大小;甲、丙
(3)不变
(4)木板表面的粗糙程度不同
(5)
【知识点】探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,拉力大小才等于摩擦力的大小,实验时,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动,根据二力平衡知识,摩擦力大小等于拉力大小。
(2)由甲、乙两次接触面粗糙程度相同,压力不同,且压力越大,拉力也大,故研究滑动摩擦力大小与压力大小是否有关;要探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度是否有关,需要控制压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,图甲、丙符合题意。
(3)在甲实验中,将拉动木块的速度增大为原来的2倍,由于压力和接触面的粗糙程度都不变,滑动摩擦力的大小不变。
(4)根据影响摩擦力的因素可知,在压力不变的情况下,弹簧测力计的示数不稳定,即摩擦力是变化的,说明木板表面的粗糙程度不同。
(5)木板在拉力F的作用下向右运动,木块在木板上保持静止,则木块受到的滑动摩擦力与测力计拉力大小为平衡力,由二力平衡可得,摩擦力与拉力应大小相等,方向相反,摩擦力水平向右;如图所示:
【分析】 (1)探究摩擦力的影响因素时,拉动物体匀速直线运动;
(2)当接触面的粗糙程度相同时,可以探究滑动摩擦力和压力的关系;探究摩擦力和接触面的粗糙程度的关系时,需要保持压力相同;
(3)改变物体的运动速度时,压力和接触面的粗糙程度不变,摩擦力不变;
(4) 接触面的粗糙程度不同时,滑动摩擦力不同;
(5)根据物体受到的拉力,和摩擦力方向,画出啦和摩擦力。
16.(2023·吉林模拟)如图在探究“产生感应电流的条件”实验中:
(1)实验中通过观察 来判断电路中是否有感应电流;
(2)导体AB不动,闭合开关,磁铁上下运动,电流表指针 偏转;
(3)该实验的结论是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做 运动时,导体中就会产生感应电流。在产生感应电流的实验中,将 能转化为电能;生活中的实例 。
【答案】(1)电流表指针是否偏转
(2)不
(3)切割磁感线;机械;发电机
【知识点】产生感应电流的条件;探究电磁感应现象的实验
【解析】【解答】(1)实验中通过观察电流表指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流。
(2)导体AB不动,闭合开关,磁铁上下运动,此时导体AB没有切割磁感线,电路中没有产生感应电流,电流表指针不偏转。
(3)该实验的结论是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就会产生感应电流。
在产生感应电流的实验中,消耗机械能,获得电能,将机械能转化为电能,生活中应用这一原理的实例有发电机、动圈式话筒等。
【分析】 (1)通过观察灵敏电流计的指针可以判断是否有电流产生;
(2)产生感应电流时,导线必须切割磁感线;
(3)产生感应电流的条件是:闭合电路的一部分导体,在磁场中做切割磁感线运动;电磁感应中将机械能转化为电能;实际应用有发电机。
17.(2023·吉林模拟)小跃同学在实验室测量金属块的密度。
(1)他将天平放在水平桌面上,并将游码移至横梁标尺左端的“0”刻度线上后,发现天平指针在分度盘标尺中央刻度线两侧左右摆动,摆动幅度如图甲所示,则他下一步应该将平衡螺母向 调节,直至天平的横梁平衡;
(2)他用调节好的天平测量金属块的质量。天平平衡后,右盘中所放砝码及游码在标尺上的位置如图乙所示,则金属块的质量为 ;
(3)然后,小跃将金属块用细线系好用排水法测量其体积,量筒内水面的变化如图丙所示,则金属块的密度为 ;
(4)由于没有量筒,另一小组的小明用如下的方法测体积:
①在烧杯中倒满水,称出烧杯和水的总质量;
②将金属块轻轻放入装满水的烧杯中,金属块沉入杯底,烧杯溢出水后,将烧杯壁外的水擦干净,放在天平左盘上,称出此时烧杯、杯内金属块和水的总质量;
③写出金属密度的表达式: ;(用、、、来表示)
④若②操作中溢出水后,没有将烧杯壁外的水擦干净,这样的情况下测出的密度值将 (填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)右
(2)89
(3)8.9
(4);偏大
【知识点】密度公式及其应用;固体密度的测量
【解析】【解答】(1)平放在水平桌面上,如图,指针摆动时,向左摆动4格,向右摆动2格,说明天平的右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动。
(2)砝码的质量为
游码所对的刻度值为4g,所以金属块的质量为
(3)金属块的体积等于排开水的体积为
金属块的密度为
(4)③根据题意可知,溢出水的质量为
由得,金属块的体积为
则金属块的密度为
④若②操作中溢出水后,没有将烧杯壁外的水擦干净,会造成溢出水的质量偏小,溢出水的体积偏小,金属块的体积偏小,金属块的质量是准确的,根据可知,这样的情况下测出的密度值将偏大。
【分析】(1)调节天平平衡时,平衡螺母左偏右调;
(2)根据天平上砝码和游码位置,测量质量;
(3)根据量筒中液面位置,测量质量;利用质量和体积的比值, 计算密度;
(4)根据物体排开液体的质量和密度的比值,计算体积,根据物体的质量和体积的比值, 计算密度。
18.(2023·吉林模拟)某同学(利用小桌、砝码、海绵)在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”时,实验过程如图所示,请仔细观察并回答下列问题:
(1)该实验是通过 来显示压力的作用效果;
(2)由甲、乙两图所示实验现象可得出:受力面积一定时, 越大,压力作用效果越 ;
(3)该实验应用到 的实验方法;
(4)该同学在实验时将图乙中的小桌和砝码又放到一块木板上,如图丁所示,则在乙、丁两种情况中小桌产生的压强p乙 p丁(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)压力;明显
(3)控制变量法和转换法
(4)等于
【知识点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】(1)实验中,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,用海绵的凹陷程度来反映压力作用效果。
(2)由甲、乙两图所示实验可知,受力面积相同而压力不同,压力越大,海绵凹陷程度越大,压力作用效果越明显。由此可得:受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)本实验中,用海绵的凹陷程度来反映压力作用效果,采用了转换法;压力的作用效果的影响因素是压力的大小和受力面积的大小,探究压力的作用效果和其中某一个因素的关系时,运用的是控制变量法。所以本实验中运用的实验方法是控制变量法和转换法。
(4)压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,压力相同,受力面积相同时,压强相同。所以p乙=p丁。
【分析】(1)通过海绵的凹陷程度可以反应压力的作用效果;
(2)当受力面积一定时,压力越大, 压力的作用效果越明显;
(3)探究压力的作用效果时,利用了控制变量法和转换法;
(4)当压力和受力面积相同时,压强相等。
19.(2023·吉林模拟)小明利用“伏安法”测量未知电阻Rx的阻值,电源电压约为3V,Rx的阻值约为10Ω。
(1)请用笔画线代替导线,完成图甲实物电路的连接,要求:滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表示数变小;
(2)闭合开关,两电表均无示数,将电压表接在变阻器两端时也无示数,但接在开关两端时有示数,则电路故障是 ;
(3)排除故障后,闭合开关移动变阻器的滑片P至某一位置,此时电压表示数为2.7V,电流表示数如图乙所示,则未知电阻Rx= Ω;
(4)若将待测电阻换成额定电压2.5V小灯泡测额定功率,通过小灯泡的电流随着它两端电压的变化如图丙所示,分析图像可知,当小灯泡两端的电压增大时,灯丝的电阻会 ,该小灯泡的额定功率为 W。
【答案】(1)
(2)开关断路
(3)9
(4)大;0.5
【知识点】欧姆定律及其应用;伏安法测电阻的探究实验;电功率的计算
【解析】【解答】(1)滑动变阻器的滑片P向左滑动时,电流表示数变小,即此时电路中的电阻变大,故变阻器右下接线柱连入电路中,且滑动变阻器应串联在电路中,如图所示:
(2)闭合开关,两电表均无示数,电路可能断路,将电压表接在变阻器两端时也无示数,说明变阻器之外的电路存在断路,但接在开关两端时有示数,则说明开关的之外的电路有断路,故电路故障是开关断路。
(3)电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由图乙知:电流表的示数为0.3A,由欧姆定律,未知电阻
(4)小灯泡灯丝的电阻受温度影响,由小灯泡的电流随着它两端电压的变化图像可以看出,当小灯泡两端的电压增大时,电流也在增大,通过欧姆定律知,电阻在增大,则当小灯泡两端的电压增大时,灯丝的电阻会变大。
该小灯泡的额定功率为
【分析】(1)测量电阻时,滑动变阻器一上一下和电阻串联,滑片远离下面的接线柱电阻变大;
(2)在串联电路中,电压表、电流表无示数,电压表测量以外的位置断路;
(3)根据电流表的量程和指针位置,测量电流,利用电压和电流的比值, 计算电阻;
(4)灯丝电阻随温度的升高而变大;根据电压和电流的乘积,计算电功率。
四、综合题
20.(2023·吉林模拟)如图是某饮水器原理图。饮水器容器内有密封绝缘的电热丝R1和热敏电阻Rx,只要水面到达如图所示的位置,接触开关S1就会导通。继电器开关S2的作用是当饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路。[已知c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(1)为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路,Rx必须选用阻值随温度升高而 的热敏电阻;
(2)若想降低饮水器加热的最高温度,可将滑动变阻器R2的滑片向 调节;
(3)已知该饮水器中水的质量为10kg,当只有饮水器接入电路中时,它将水从20℃加热到100℃,通过电能表观察到饮水器消耗了1kW·h的电能。求该饮水器加热过程中的热效率 。
【答案】(1)变大
(2)右
(3)93.3%
【知识点】热量的计算;电路的动态分析
【解析】【解答】(1)为了使继电器开关S2在饮水器内的水加热至沸腾后能自动切断加热电路,即电磁铁对衔铁的吸引减小,电磁铁中的电流减小,在电压不变时,需要增大电路中的电阻,所以Rx必须选用阻值随温度升高而变大。
(2)若想降低饮水器加热的最高温度,要使饮水机提前切断加热电路,即S2打开,则电磁铁的磁性减弱,电磁铁的电流减小,控制电路的电阻增大,在电压不变时,所以要使滑动变阻器的电阻增大,所以向右滑动。
(3)水吸收的热量
消耗电能
饮水器加热过程中的热效率
【分析】(1)根据电路的工作要求,电磁铁中的电流减小,磁性变弱;
(2)在串联电路中,电磁铁电流减小,电阻变大;
(3)根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量;利用吸收的热量和消耗电能的比值, 计算电热效率。
五、计算题
21.(2021·泸州)智能制造是第四次工业革命的核心技术,如图所示是为圆柱体涂抹防护油的智能装置。其外壳是敞口的长方体容器,距容器底面h0处固定一支撑板C,C的中心有一小圈孔,圆柱体放在支撑板C的正中央。长方体的左下角有注油口,防护油能够匀速注入长方体容器内部,当油的深度为0.175m时,圆柱体刚好浮起离开支撑板C。随着液面升高,圆柱体竖直上浮,当油面上升到压力传感器时,停止注油,此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力。已知h0=0.1m,小圆孔面积S0=8×10-3m2,圆柱体底面积S=2×10-2m2,圆柱体重I2N,支撑板C的厚度不计,g取10N/kg。求:
(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积;
(3)圆柱体的高度。
【答案】(1)注油前,圆柱体对支撑板的压力等于圆柱体的重力,那么对支撑板的压强
答:注油前,圆柱体对支撑板C的压强为600Pa;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板时,浸入油中的深度h2=h1-h0=0.175m-0.1m=0.075m
则浸入油中的体积V排1=Sh2=2×10-2m2×0.075m=1.5×10-3m3
答:圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积为1.5×10-3m3;
(3)圆柱体刚好浮起离开支撑板时,所受的浮力等于其重力,即F浮1=G=12N
据阿基米德原理知,油的密度
停止注油时,圆柱体受到撑杆向下的压力、竖直向下的重力和竖直向上的浮力的作用处于静止状态,此时所受浮力F浮2=G+F压=12N+20N=32N
据阿基米德原理知,此圆柱体的体积与排开油的体积相等,那么圆柱体的体积
所以圆柱体的高度
答:圆柱体的高度为0.2m。
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)结合物体的质量,利用公式G=mg求解物体的重力。处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积;
(2)结合物体浸入的深度和横截面积求解体积;
(3)当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力;结合物体受到的浮力和排开液体的体积,利用阿基米德原理的变形公式求解液体的密度;结合物体的体积和横截面积求解深度。