2023年陕西省九年级物理中考模拟题分项选编:功和机械能
一、单选题
1.(2023·陕西咸阳·统考一模)冰上龙舟是传统龙舟项目的创新与延伸,更具速度与激情。如图所示,队员们使用冰钎推冰面使龙舟在水平冰面上快速前进。下列说法正确的是( )
A.冰钎推冰面龙舟快速前进说明力可以改变物体的运动状态
B.龙舟在比赛过程中始终处于平衡状态
C.龙舟在水平冰面上前进的过程中,重力对龙舟做了功
D.龙舟冲过终点不能立即停止是由于受到惯性的作用
2.(2023·陕西渭南·统考一模)如图,用大小相等的拉力F,分别沿竖直方向和水平方向拉物体,物体的运动方向始终和拉力方向保持一致。已知运动时间tab>tcd,运动距离sab=scd,比较(a)(b)两种情况下拉力所做的功和功率( )
A.ab段做的功较多
B.ab段和cd段做的功一样多
C.ab段功率较大
D.ab段和cd段功率一样大
3.(2023·陕西西安·模拟预测)2022北京冬奥会自由式滑雪男子空中技巧决赛,中国名将、两届世锦赛冠军齐广璞挑战难度系数5.0的超高难度动作并发挥出色拿到129分!齐广璞首夺奥运金牌,为中国代表团夺得第七金,并同时实现职业生涯大满贯!齐广璞精彩瞬间定格如图。下列分析正确的是( )
A.队服上的中国红鲜艳夺目,是因为衣服吸收了红光
B.运动员在沿倾斜赛道下滑过程中,重力势能不变
C.滑雪板可以减小运动员对雪地的压强
D.运动员在沿倾斜赛道加速下滑过程中,运动状态保持不变
4.(2023·陕西宝鸡·统考模拟预测)改革开放以来,我国的航天事业得到了空前的发展,并取得了举世瞩目的成就.如图所示,为我国神舟号飞船返回舱减速降落的情景.返回舱在此过程中 ( )
A.动能减小,重力势能减小 B.动能增大,重力势能增大
C.动能不变,重力势能减小 D.动能减小,重力势能不变
5.(2023·陕西西安·统考一模)2022年卡塔尔世界杯为全球带来一场足球盛宴,下列有关说法正确的是( )
A.一个足球的质量约为5kg
B.守门员扑出足球,说明力可以改变物体的形状
C.以滚动的足球为参照物,球门是运动的
D.足球在下落过程中,重力势能不变,动能变大
6.(2023·陕西汉中·模拟预测)中考体育即将来临,同学们在体育课进行实心球投掷训练,如图所示A→B表示实心球离开手之前的运动轨迹;B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹,空气阻力忽略不计。下列分析正确的是( )
A.实心球从A→B的过程中,实心球的运动状态保持不变
B.实心球到达最高点C时,它将处于平衡状态
C.实心球从B→C→D过程中,没有力对它做功
D.实心球从C→D过程中,实心球的重力势能转化为动能
7.(2023·陕西安康·统考一模)如图所示的擦窗机器人,它的“腹部”有一个吸盘,当“擦窗机器人”的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,由于大气压的作用,它能牢牢地“吸”在竖直的玻璃上。下列说法正确的是( )
A.擦窗户玻璃时,它相对地面是静止的
B.擦窗机器人静止在竖直玻璃板上,真空泵不断将空气抽出,擦窗机器人受到的摩擦力不变
C.工作时,吸盘内的气压大于外界大气压
D.沿水平方向匀速擦玻璃时,擦窗机器人的机械能增大
8.(2023·陕西宝鸡·统考一模)滑板运动是全运会的一个项目。如图所示,滑板运动员正在刻苦训练。下列说法正确的是( )
A.地面的影子是由光的反射形成的
B.受重力作用,运动员在斜面加速下滑,说明力是维持运动的原因
C.运动员从斜面下滑过程中重力势能减小
D.滑板上的滑轮是为了增大摩擦
二、填空题
9.(2023·陕西延安·模拟预测)冬奥会场馆内,一名志愿者正在搬运一长方体器材箱,从边线开始向右水平移动一段距离,如图(a)所示,他对器材的水平推力为300N,箱子运动过程中的位置(s)与时间(t)关系图像如图(b)所示。4s内箱子的平均速度为____ m/s;4s内志愿者克服摩擦力做功的功率为_____ W;若将两个规格相同的器材箱水平并排放置,一起匀速推动,与推动一个器材箱相比,志愿者施加的推力将______(选题“增大”“不变”或“减小”);如果有一个与箱子质量相等的物体,被天宫二号宇航员在空间站舱内板面上推动,推力与板面平行,物体所受摩擦力是其在地球表面的______倍。(物体在空间站所受的引力约是在地球表面的0.9倍)
10.(2023·陕西榆林·模拟预测)如图为一款太阳能概念车,它通过硅太阳能电池将太阳能转化为电能并驱动汽车前进。
材料 锰铜 铝合金 钛合金 碳纤维
性能(强度) 强 较弱 较强 强
密度/kg m-3 7.9×103 3.0×103 4.5×103 1.6×103
(1)若该车身的材料要求强度高且轻便,则表中最理想的材料是________;
(2)若该车质量是400 kg;车上载有人和物品质量共100 kg,车轮与地面的总接触面积为2.0×10-2 m2,该车对水平地面的压强为多大?( )
(3)该车行驶时牵引力的功率为5000W,在30min内匀速行驶36km,车受到的阻力为多少牛? ( )
11.(2023·陕西渭南·模拟预测)清晨城市清洁车在平直路面上边匀速前进边工作。
(1)清洁车在路面上前行并将地面上的落叶吸入车内,若不计油量消耗,清洁车的机械能将______(选填“增大”、“减小”或“不变”),地面叶吸入车内是利用了空气流速越大的地方______原理。
(2)清洁车静止在水平路面上时,清洁车所受重力与路面对清洁车的支持力是一对______。
(3)汽油机是汽车的“心脏”,四冲程汽油机的______冲程实现了内能向机械能的转化。
12.(2023·陕西安康·模拟预测)低碳出行,共享单车给人们带来快捷与便利。如图所示,为某同学在水平路面上骑行共享单车时的情景,他用力蹬脚踏板后,车子加速前进,此过程中,单车的动能 _______,惯性 _______(选填“变大”、“不变”或“变小”);以他骑行的共享单车为参照物,该同学是 _______(选填“运动”或“静止”)的。
13.(2023·陕西咸阳·模拟预测)2022年12月1日20时09分,我国神舟十四号载人飞船在完成为期六个多月的在轨运行后成功着陆。在飞船进入黑障区时与大气摩擦温度达到2000多摄氏度,因此飞船外表材料要具有很好的_______(选填“隔热性”或“导热性”)。在距离地面10公里时减速伞、降落主伞打开进行减速,减速过程中飞船的重力势能_______。在距离地面1米时,反推发动机点火向下喷气,利用力的作用是_______的原理,减小返回舱对地面的冲击力,保证航天英雄平安着陆。
14.(2023·陕西商洛·模拟预测)2022年第24届冬季奥林匹克运动会在“一起向未来”的愿景里取得圆满成功。
(1)北京冬奥会采用二十四节气进行倒计时,华夏大地的魅力风光和冰雪键儿的运动场景交相辉映。“霜降”节气,霜的形成是 _____现象(填物态变化名称),该过程 _____(填“吸收”或“放出”)热量。
(2)如图所示,冬奥会开幕式上惊艳的一幕,一重3t的奥运五环“破冰而出”。奥运五环被匀速升至13m高,拉力对奥运五环所做的功的功率为1×104W。则拉力对五环做功时间为 _____秒。奥运五环上升过程中机械能的增加量 _____(填“小于”、“等于”或“大于”)重力势能的增加量(g=10N/kg)。
15.(2023·陕西铜川·模拟预测)排球运动员扣球时,感到手部疼痛,说明力的作用是____________,同时排球会变瘪,说明力可以使物体发生____________。若不计空气阻力,当排球向下运动时,其机械能将____________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
16.(2023·陕西延安·统考一模)苏翊鸣在北京冬奥会上夺得单板滑雪男子大跳台金牌的比赛中,沿山坡匀速滑下时,它的机械能 ______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
三、实验题
17.(2023·陕西延安·模拟预测)如图1所示,小明在工地上看到打桩机上被举高的重锤能将桩打入地下。在学习了重力势能的知识后,小明知道了这是由于被举高的重锤具有重力势能。那么什么因素会影响重力势能的大小呢?对这个问题,小明提出了如下猜想。
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关。
猜想二:物体的重力势能与物体所在高度有关。
为了验证上述猜想,他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验。如图2所示,将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上,把铁块从距桌面某一高度由静止释放,撞击桌面的中心部位,记录桌腿进入沙子的深度。
(1)实验中通过比较__________来判断物体重力势能的大小,依据是铁块对小桌_________越多,铁块具有的重力势能就越大;
(2)钦块在空中下落的过程中,将重力势能转化为_________能;
(3)按上述方案进行实验,其实验数据如表所示
实验序号 铁块质量m/g 铁块距桌面的高度H/cm 桌腿进入沙子的深度h/cm
① 20 20 1.9
② 20 30 2.9
③ 20 40 3.8
④ 30 20 2.9
⑤ 40 20 4.1
为了验证猜想一,需选择表中_________(填实验序号)三组数据进行分析;分析表中①②③的实验数据,可得出的结论是_________;
(4)小明根据实验现象认为:铁块撞击小桌进入沙子一段距离后都要停下来,所以铁块,小桌所具有的机械能最终都消失了,你认为小明的观点是_________(选“正确”或“错误”)的,理由是_________。
18.(2023·陕西西安·模拟预测)篮球运动员传球时,篮球撞击地面后能准确反弹到远处队友手中,小楠觉得好奇:篮球撞击地面后,反弹方向与哪些因素有关呢?与同学讨论后,他们觉得可以用弹性小球代替篮球,对小球撞击水平地面后的反弹方向进行探究,并提出了三种猜想。
猜想1:与小球撞击地面前是否旋转有关;
猜想2:与小球撞击地面时的入射方向有关;
猜想3:与地面的粗糙程度有关;
(1)对于猜想1,联想到旋转的乒乓球打到了台球后,反弹的路线发生明显变化,由此判断猜想1是______的;
夹角α 20.0° 30.0° 45.0° 60.0° 70.0°
夹角β 玻璃地面 25.5° 34.7 49.2° 63.5° 72.8°
木板地面 28.6° 37.3° 51.6° 65.4° 74.1°
水泥地面 30.9° 39.2° 53.9° 67.5° 76.6°
(2)为验证猜想2和3,同学们设计了如图甲所示的装置,每次都让弹性小球从压缩了相同长度的弹簧的下端,由静止弹出并撞击地面,分别改变地面的粗糙程度和小球的入射方向与地面的夹角α,测出小球撞击地面后的反弹方向与地面的夹角β,记录数据如下表。
①对于猜想2,分析数据可得β与α的定性关系是:______,说明该猜想是正确的;
②对于猜想3,小虎认为:表中α一定时,各次测得的β不等,这是由测量误差引起的,所以猜想3是错误的。你______(选填“赞成”或“不赞成”)小虎的观点,理由是:______;
(3)用每隔s曝光一次的频闪照相机拍摄到某次小球从地面O位置反弹至D位置的照片,如图乙所示;
①请同学们用手边的毫米刻度尺测量出图乙中小球在O、D两位置时球心间距,为______cm;
②小球是从图乙中的______(选填“A”、“B”或“C”)位置开始入射的;
(4)同学们分析:当α一定时,随着地面粗糙程度变小,β值与α越接近,由此推理,如果地面没有摩擦,则β与α应相等,请写出一个用此思想方法研究问题的实例:______。
19.(2023·陕西咸阳·模拟预测)斜面在生活中常见,在物理实验中也常有,以下物理实验都用到了斜面.
(1)如图甲所示利用斜面测平均速度,为了提高实验测量的准确度,可以_____斜面坡度,让小车从斜面顶端由静止开始滑下.
(2)如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响,小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动不同的距离后停止,此过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3,它们的关系是_____.
(3)如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与_____的关系.
20.(2023·陕西宝鸡·模拟预测)小明在玩“水枪”玩具时,发现“水枪”水平放置,如果推动活塞的速度越快,水枪离地面的高度越高,水就会射得越远。据此他提出了如下猜想:“在空中水平抛出的物体,落地的水平距离s与抛出的初速度v及抛出点离地面的高度h有关。”为验证猜想,小明找来了如图所示装置进行实验。
(1)水平槽上有一气泡水平仪,当液体中空气泡居中,表示实验装置水平。若空气泡在右端,为保证实验装置水平,应将调节升降旋钮使左边的桌面___________(选填“升高”或“降低”);
(2)在小球从斜槽上由静止滚下的过程中,小球的___________能转化为___________能;
(3)不调节升降旋钮,分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止滚下,如图所示。分别测出小球落地的水平距离、、,发现,这表明:在空中水平抛出的物体,在___________相同时,抛出的初速度越大,落地的水平距离越___________;
(4)调节升降旋钮,逐步降低抛出点离地面的高度,分别为,每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下,目的是保持小球运动到水平面时的___________大小相同,分别测出小球落地的水平距离、、,发现;
(5)现实生活中,在水平飞行的飞机上,向地面投放的物资的运动情况,类似于图中水平面上落下的小球的运动。飞行员要想物资投放的更远(忽略空气阻力和风力的影响),可采用的方法是___________(答出一种方法即可)。
四、计算题
21.(2023·陕西榆林·模拟预测)如图是一款水陆两栖车,这款车兼具车和船的性能,在陆地上靠8个轮子运行,到了较深的积水区域或河道,轮子变为划水部件,跟螺旋桨一起推动车体前进。假设在某次工作中,车内乘坐4人,车与人的总质量为1000kg,在水平地面上静止时,车轮胎与地面的总接触面积为0.1m2,g取10N/kg。求此工作过程中:
(1)该车静止漂浮在水面上时受到的浮力为______N。车轮胎上有凹凸不平的花纹,这是为了______(选填“增大”或“减小”)轮胎与地面之间的摩擦。
(2)该车在水平地面上静止时,对地面的压强为多大?( )
(3)若该车以18km/h的速度在水上匀速行驶时,受到的阻力是车总重的0.12倍,则此时动力做功的功率约为多大?( )
22.(2023·陕西商洛·模拟预测)“海斗号”自主遥控水下机器人由中国科学院沈阳自动化研究所研发,最大潜深达10767米。海斗号成为我国首台下潜深度超过万米并进行科考应用的无人自主潜水器,海斗号总质量为35t,体积为60m3。(此前国内下潜深度最大的载人潜水器为蛟龙号,ρ海水≈1×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)海斗号在我国首次万米深渊科考航次中,累计下潜七次,其中五次下潜是深度大于8000米的深渊科考应用,求第一次下潜到8000米时海斗号所受海水压强的大小;
(2)海斗号下潜到8000米后打开探照灯,摄像头通过观测孔了解8000米处深海的秘密,假设观测孔的面积为4dm2,求此时观测孔所受海水压力的大小;
(3)海斗号在完成某次任务后,匀速直线上升返回海面。若海斗号在水中以0.5m/s的速度匀速上浮,求浮力做功的功率和海斗号所受海水阻力大小。(设海斗号所受海水阻力大小不变)
23.(2023·陕西渭南·模拟预测)如图所示,水平地面上有一个扫地机器人,它通过安装在身体底部的三个轮子与地面接触,清扫中利用软毛刷和吸气孔收集灰尘,遇到障碍物能够自动改变方向继续行进,某次机器人开始扫地1min后遇到障碍原地旋转20s,然后继续扫地2min,总行驶路程为36m.已知机器人质量为3.8kg,圆形身体半径为0.2m,三个轮子与地面接触的总有效面积为2×10﹣4m2,行进中受地面的摩擦阻力大小恒为10N,忽略灰尘质量、毛刷支撑以及气流的影响,取g=10N/kg。求:
(1)机器人清扫工作中对地面的压强;
(2)机器人在本次清扫工作中的平均速度;
(3)若机器人某段时间以0.5m/s的速度做匀速直线运动,计算机器人该段时间内牵引力的功率。
24.(2023·陕西咸阳·模拟预测)张老师买了一辆电动自行车,如图所示,该电动自行车整车质量为30kg,可以电动骑,也可以脚踏骑行,电动骑最高速度为25km/h。(g=10N/kg)
(1)新国标对电动车的整车质量、最高速度都进行了限制,这样做主要是为了防止车的 ___________较大,以减小行车危险。
(2)张老师的质量为50kg,电动自行车每个车轮与地面的接触面积为40cm2,当张老师在水平路面上骑电动自行车时对水平地面的压强有多大?( )
(3)张老师在水平路面上骑着该自行车做直线运动的v﹣t图像如图乙所示,若电动自行车在匀速运动过程中动力的功率为360W,匀速骑行5min过程中,电动自行车的动力做了多少功?动力为多大?( )
五、综合题
25.(2023·陕西安康·统考一模)如图的天鲲号是亚洲最大的重型白航绞吸船,“天鲲号”全船长140m,宽27.8m,最大挖深35m,总装机功率25843kW,设计每小时挖泥6000m3,绞刀额定功率6600kW。满载排水量17000t,最大排距15000m。(河水密度取1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)
(1)以最大挖深工作时,前端绞刀受到河水的压强是多少?___________
(2)满载时,天鲲号受到的浮力是多少___________?若天鲲号从海洋中驶入内河,则船身将 ___________(选填“上浮一些”“下沉一些”或“保持不变”)。
(3)若某段工作时间内,“天鲲号”的泥泵输出功率恒为1×104kW,排泥量为1.4m3/s,排泥管的横截面积为0.7m2,则泥泵对排泥管内泥浆的推力为多大?___________
26.(2023·陕西西安·统考一模)某建筑师设计出了一种能漂浮在水中的城市(如图甲所示),漂浮城市装有动力装置,可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达360m,占地270万平方米,可容纳多达4万居民。酒店、商店这里都一应俱全。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为8×108W,请回答下列问题。
(1)当漂浮城市漂浮在水面上时,其受到的浮力_________自身重力;
(2)假如某班有50位平均质量为50kg的中学生从岸上进入漂浮城市参观,则漂浮城市此时排开水的重力增加多少_________?
(3)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如图乙所示,漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如图丙所示,则:
①从第50s到100s内牵引力做的功为多少_________?
②漂浮城市在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率为多少_________?
参考答案:
1.A
【详解】A.力可以改变物体的形状和运动状态,队员们使用冰钎推冰面龙舟快速前进说明力可以改变物体的运动状态,故A正确;
B.龙舟在比赛过程中速度会随着队员们的用力情况而变化,因此龙舟并不是始终处于平衡状态,故B错误;
C.龙舟在水平冰面上前进的过程中,在重力的方向上并没有移动距离,因此,重力对龙舟不做功,故C错误;
D.龙舟冲过终点不能立即停止是由于龙舟具有惯性,惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,不是力,不能说受到惯性的作用,故D错误。
故选A。
2.B
【详解】AB.根据可知,拉力相同,在力的方向上移动的距离相同,故ab段和cd段做的功一样多,故A不符合题意;B符合题意;
CD.可知,ab段和cd段做的功一样多,运动时间tab>tcd,故ab段功率较小,故CD不符合题意。
故选B。
3.C
【详解】A.不透明物体只反射与自身颜色相同的光,吸收其他颜色的光,队服上的中国红鲜艳夺目,是因为衣服反射了红光,吸收其他颜色的光,故A错误;
B.运动员在沿倾斜的赛道下滑时,质量不变,其高度减小,重力势能不断减小,故B错误;
C.滑雪板一般都做得宽大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对雪地的压强,防止陷入雪地,故C正确;
D.运动员在下滑过程中,速度不断变大,其运动状态发生改变,故D错误。
故选C。
4.A
【详解】回舱减速降落的过程中,质量不变,速度变小,高度变小,则返回舱的动能减小、重力势能减小,故A正确、BCD错误,故应选A.
5.C
【详解】A.一个足球的质量在0.5kg左右,故A错误;
B.守门员扑出足球,足球的运动状态发生了变化,说明力可以改变物体的运动状态,故B错误;
C.以滚动的足球为参照物,球门与足球之间发生了位置的变化,球门是运动的,故C正确;
D.足球在下落过程中,质量不变,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,故D错误。
故选C。
6.D
【详解】A.实心球从A→B的过程中,实心球的运动方向、运动速度发生了改变,运动状态改变,故A错误;
B.实心球到达最高点C时,竖直方向的速度为0,但水平方向有速度,此时实心球只受重力的作用,受力不平衡,不会处于静止状态,故B错误;
C.实心球因重力作用而下降,重力对其做功,故C错误;
D.实心球从C→D过程中,实心球的质量不变,速度变大,动能变大,高度变小,重力势能变小,是重力势能转化为动能,故D正确。
故选D。
7.B
【详解】A.擦窗户玻璃时,“擦窗机器人”相对地面之间发生了位置的变化,是运动的,故A错误;
B.真空泵不断将空气抽出,“擦窗机器人”静止时处于平衡状态,即受力平衡,在竖直方向上摩擦力和重力平衡,则摩擦力大小等于重力大小,重力不变,摩擦力保持不变,故B正确;
C.吸盘内的空气被排出,吸盘内的气压小于外界大气压,故C错误;
D.沿水平方向匀速擦玻璃时,擦窗机器人的质量不变,高度不变,速度不变,重力势能和动能都不变,所以机械能不变,故D错误。
故选B。
8.C
【详解】A.地面的影子是由光的直线传播形成的,故A错误;
B.受重力作用,运动员在斜面加速下滑,说明力是改变物体运动状态的原因,故B错误;
C.运动员从斜面下滑过程中,质量不变,高度变小,重力势能减小,故C正确;
D.滑轮鞋下的轮子,是用滚动摩擦代替滑动摩擦来减小摩擦,故D错误。
故选C。
9. 0.5 150
增大 0.9
【详解】[1]由图可知,4s内箱子的平均速度
[2]水平推力为300N,4s内志愿者克服摩擦力做功的功率
P=Fv=300N×0.5m/s=150W
[3]将两个规格相同的器材箱水平并排放置,器材箱对水平面的压力增大,滑动摩擦力的大小与压力大小与接触面粗糙程度有关,接触面粗糙程度不变,压力大小变大,所以滑动摩擦力变大,匀速运动时,滑动摩擦力的大小等于推力大小,所以推力大小增大。
[4]由题意可知,物体在空间站所受的引力约是在地球表面的0.9倍,所以物体在空间站受到的重力为地球上受到重力的0.9倍,即物体对水平面的压力大小为地球上的0.9倍,则物体所受摩擦力是其在地球表面的0.9倍。
10. 碳纤维 2.5×105Pa 250N
【详解】解:(1)[1]因车身的材料要求强度高且轻便,根据表中信息可知密度最小、强度最强的材料是碳纤维,所以表中最理想的材料是碳纤维;
(2)[2]该车对水平面的压力
F=G=mg=(400kg+100kg)×10N/kg=500N
故该车对水平地面的压强
(3)[3]该车行驶的速度
根据可得
因为车匀速直线行驶,所以车受到的阻力
答:(1)该车身的材料要求强度高且轻便,最理想的材料是碳纤维;
(2)该车对水平地面的压强为2.5×105Pa;
(3)车受到的阻力为250N。
11. 增大 压强小 平衡力 做功
【详解】(1)[1][2]清洁车在路面.上前行并将地面上的落叶吸入车内,此过程中,由于车的质量变大,故扫地车的动能增大,重力势能增大,机械能增大;清洁车在工作时,由于转动的扇叶处气体的流速大,压强小,从而在周围大气压的作用下将地面上的落叶吸入车内。
(2)[3]清洁车匀速行驶,重力与地面的支持力是一对平衡力。
(3)[4]四冲程汽油机的做功冲程实现了内能向机械能的转化。
12. 变大 不变 静止
【详解】[1]此过程中,单车速度变大,质量不变,单车的动能变大。
[2]惯性大小只与质量有关,加速后,单车的惯性不变。
[3]以他骑行的共享单车为参照物,该同学与自行车没有位置变化,是静止的。
13. 隔热性 减少 相互
【详解】[1]由材料知,在飞船进入黑障区时与大气摩擦温度达到2000多摄氏度,因此为了保护飞船内部设备和人员的安全,飞船外表材料要具有很好的隔热性。
[2]减速过程中飞船的速度变小,高度降低,质量不变,所以飞船的动能减少,重力势能减少。
[3]反推发动机点火后,气体向下喷出,因物体间力的作用是相互的,所以气体给返回舱一个向上的反作用力,使返回舱速度减小,从而平稳着陆。
14. 凝华 放出 39 等于
【详解】(1)[1][2]“霜降”节气,霜是由空气中的水蒸气遇冷凝华形成,是凝华现象,该过程放出热量。
(2)[3][4]根据题意可知,奥运五环重力为
G=mg=3t×10N/kg=3000kg×10N/kg=3×104N
拉力对奥运五环所做的功为
W=Gh=3×104N×13m=3.9×105J
根据可得,拉力对五环做功时间为
奥运五环上升过程中质量不变,速度不变,故动能不变,高度增加,故重力势能增加,动能和势能统称机械能,因此机械能的增加量等于重力势能的增加量。
15. 相互的 形变 不变
【详解】[1]排球运动员扣球时,手给球一个力的作用,同时球给手一个力的作用,感到手部疼痛,说明力的作用是相互的。
[2]力的作用效果为可以改变物体的形状、可以改变物体的运动状态,排球变瘪,这说明力可以使物体发生形变。
[3]当排球向下运动时,质量不变,高度减小,重力势能减小;速度增大,动能增大,重力势能转化为动能,若忽略空气阻力,机械能守恒,即机械能大小保持不变。
16.变小
【详解】运动员从山坡上匀速滑下,运动员的质量保持不变,由于运动员的速度也没变,所以动能不变;高度降低了,重力势能减小;机械能等于动能与势能的和,由于动能不变,重力势能变小,所以机械能变小。
17. 桌腿陷入沙坑的深度 做功 动 ①④⑤ 在质量一定时,高度越高,重力势能越大 错误 木块克服摩擦做功,机械能转化为内能
【详解】(1)[1][2]该实验方法是转换法,实验中通过桌腿进入沙子中的深度越深,说明铁块对小桌做功越多,物体的重力势能越大,所以实验中通过桌腿陷入沙坑的深度来反映重力势能的大小。
(2)[3]不计空气阻力,物体从高处加速下落过程中,质量不变,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,是重力势能转化为动能。
(3)[4]要验证猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关,要控制物体所在高度相同,改变物体的质量进行实验,故应选择①④⑤三组数实验据进行分析。
[5]选择①②③组实验数据可知,物体的质量相同,铁块下落的高度不同,高度越高,桌腿进入沙子的深度越深,重力势能越大,故结论为:在质量一定时,高度越高,重力势能越大。
(4)[6][7]小车推动木块移动一段距离后都要停下来,是因为水平面有摩擦力,木块克服摩擦做功,机械能转化为其他形式的能,而不是机械能消失了,故小明的观点是错误的。
18. 正确 当地面的粗糙程度一定时,小球的入射方向与地面的夹角α越大,小球撞击地面后的反弹方向与地面的夹角β就越大 不赞成 见解析 32.00 C 探究阻力对物体运动的影响
【详解】(1)[1]旋转的乒乓球打到球台后,反弹的路线发生明显变化,说明小球撞击水平地面后的反弹方向与小球撞击地面前是否旋转有关,由此判断猜想1是正确的。
(2)①[2]由表中数据知道,当地面的粗糙程度一定时,小球的入射方向与地面的夹角α越大,小球撞击地面后的反弹方向与地面的夹角β就越大,由此验证猜想2是正确的。
②[3][4]如果是由误差引起的,则不管地面的粗糙程度如何变化,小球撞击地面后的反弹方向与地面的夹角β可能偏大也可能偏小,但分析表中数据发现,当小球的入射方向与地面的夹角a一定时,接触面越粗糙,小球撞击地面后的反弹方向与地面的夹角β越大,说明β是受接触面粗程度的影响,而不是误差造成的。
(3)①[5]因为用毫米刻度尺测量,估读到分度值的下一位,故数据记录为3.20cm;用刻度尺测出图中小球的直径为
4mm=0.4cm
则图中O、D两位置球心间距离大约是
即8个小球的直径,已知小球的实际直径4cm,所以O、D两位置球心间距离为
s=8×4cm=32.00cm
②[6]分忻表中数据知道,小球的入射方向与地面的夹角α始终小于小球撞击地面后的反弹方向与地面的夹角β,由此判断小球是从图乙中C位置开始入射的。
(4)[7]探究阻力对物体运动的影响时发现,水平面越光滑,小车受到的阻力越小,小车在水平面上运动的距离越远,由此推理如果水平面绝对光滑,小车受到的阻力为零,小车将做匀速直线运动,这个实例也用到了科学推理的方法。
19. 降低 速度
【详解】(1) 如图甲所示利用斜面测平均速度,为了提高实验测量的准确度,可以降低斜面坡度,让小车从斜面顶端由静止开始滑下.
(2)实验中,小车的质量始终不变,小车到达水平面时的速度相同,因此,小车具有的动能相同,也就是说,小车的做功能力是相同的,最终克服阻力做的功也是相等的;即
(3)如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与速度的关系.
20. 升高 重力势 动 抛出点离地面的高度 远 速度 增加飞机的速度或提高飞机的高度
【详解】(1)[1]气泡水平仪的原理:当液体中空气泡居中,表示装置水平。若空气泡在右端,则右端高左端低,应将调节升降旋钮,升高左边的桌面,使得实验装置水平。
(2)[2][3]小球从斜槽滚下,高度降低,所以重力势能减小,速度变大,动能变大。
(3)[4][5]根据控制变量法的要求,保持抛出点离地面的高度不变,分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止滚下,如图所示。分别测出小球落地的水平距离、、,发现,这说明了空中水平抛出的物体,落地的水平距离与速度有关,速度越大,则平抛的距离越远。
(4)[6]调节升降旋钮,逐步降低抛出点离地面的高度,分别为,每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下,主要目的是,保持小球运动到水平面时的速度大小相同。
(5)[7]影响投放距离的因素有速度和高度,故行员要想物资投放的更远,可采用的方法是增加飞机的速度、提高飞机的高度。
21. 1×104 增大 1×105Pa 6000W
【详解】解:(1)因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,该车静止漂浮在水面上时受到的浮力
车轮胎上有凹凸不平的花纹,这是通过增大接触面的粗糙程度来增大轮胎与地面之间的摩擦。
(2)该车在水平地面上静止时,对地面的压力
对地面的压强
(3)因该车在水上匀速行驶时处于平衡状态,受到的动力和阻力是一对平衡力,所以,此时动力
该车在水上匀速行驶时的速度
则此时动力做功的功率
答:(1)该车静止漂浮在水面上时受到的浮力为;轮胎上有凹凸不平的花纹,这是为了增大轮胎与地面之间的摩擦;
(2)该车在水平地面上静止时,对地面的压强为;
(3)此时动力做功的功率约为6000W。
22.(1)8×107Pa;(2)3.2×106N;(3)3×105W,2.5×105N
【详解】解:(1)第一次下潜到8000米时海斗号所受海水的压强
p=ρ海水gh=1×103kg/m3×10N/kg×8000m=8×107Pa
(2)观测孔的面积
S=4dm2=4×10﹣2m2
由可得,此时观测孔所受海水的压力
F=pS=8×107Pa×4×10﹣2m2=3.2×106N
(3)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以海斗号所受的浮力
F浮=ρ海水gV排=ρ海水gV=1×103kg/m3×10N/kg×60m3=6×105N
浮力做功的功率
P=F浮v=6×105N×0.5m/s=3×105W
因海斗号匀速直线上升返回海面时,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、阻力作用处于平衡状态,由海斗号受到的合力为零可得
F浮=G+f=mg+f
则海斗号所受海水的阻力
f=F浮-mg=6×105N-35×103kg×10N/kg=2.5×105N
答:(1)第一次下潜到8000米时海斗号所受海水的压强为8×107Pa;
(2)此时观测孔所受海水的压力为3.2×106N;
(3)浮力做功的功率为3×105W,海斗号所受海水的阻力为2.5×105N。
23.(1);(2);(3)5W
【详解】(1)机器人对水平地面的压力为
机器人对地面的压强为
(2)机器人行驶的总路程
所用总时间为
则机器人在本次清扫工作中的平均速度
(3)因为机器人做匀速直线运动,所以牵引力与阻力平衡,则
由和可得,机器人牵引力的功率为
答:(1)机器人清扫工作中对地面的压强为;
(2)机器人在本次清扫工作中的平均速度为;
(3)机器人该段时间内牵引力的功率5W。
24. 动能 1×105Pa 1.08×105J; 54N
【详解】(1)[1]由于物体的质量越大,速度越大,具有的动能越大,因此,新国标对电动车的整车质量、最高速度进行限制,主要是为了防止车的动能较大,以减小行车危险;
(2)[2]张老师骑电动自行车时对路面的压力
F=G总=(m人+m车)g=(50kg+30kg)×10N/kg=800N
对水平地面的压强为
(3)[3]匀速骑行5min过程中,电动自行车的动力做功
W=Pt=360W×5×60s=1.08×105J
由图可知匀速骑行时的速度为24km/h,5min行驶的路程为
电动自行车的动力为
25. 3.5×105Pa 1.7×108N 下沉一些 5×106N
【详解】(1)[1]最大挖深35m,则前端绞刀的最大深度h=35m,前端绞刀受到河水的压强
p=ρ河水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×35m=3.5×105Pa
(2)[2]“天鲲号”满载排水量
m排=17000t=1.7×104t=1.7×107kg
由阿基米德原理可得,“天鲲号”满载时所受浮力
F浮=G排=m排g=1.7×107kg×10N/kg=1.7×108N
[3]挖泥船从海洋驶入内河中,根据浮沉条件可知,漂浮时受到的浮力等于物体的重力,所以挖泥船受到的浮力不变,由于海水密度大于河水的密度,根据
F浮=ρ液gV排
可知,排开河水的体积变大,即船身将下沉一些。
(3)[4]由题意可得排泥的速度为
泥泵对排泥管内泥浆的推力
26. 等于 2.5×104N 2×1010J 50%
【详解】(1)[1]因为漂浮城市漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件可知,浮力等于重力。
(2)[2]漂浮城市增加的浮力就是50位中学生的重力,一个同学的重力是
G=mg=50kg×10N/kg=500N
所以漂浮城市增加的浮力为
F浮=50G=50×500N=2.5×104N
(3)[3]从速度v与时间t图上看出,50s到100s时物体做匀速直线运动,物体处于平衡状态,即物体所受到的阻力大小与拉力F大小相等,从F的大小与时间t的关系图,50s到100s时,拉力F=8×108N,由速度与时间图可知,50s到100s时物体做匀速直线运动,v=0.5m/s,而
t=100s﹣50s=50s
牵引力F做的功为
W=Fs=Fvt=8×108N×0.5m/s×50s=2×1010J
[4]由W=Pt得,转化效率为