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专项素养综合全练(五)
密度的测量
1.【新素材·时事热点】(2022甘肃金昌中考改编)北京冬奥会开幕以来,吉祥物“冰墩墩”热度不减。我国南方某地被称为“世界陶瓷之都”,生产了陶瓷版“冰墩墩”“雪容融”摆件,非常可爱。小军有幸买到一个,他用以下方法测量了冰墩墩的密度。
(1)先将天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端的零刻度线处,调节 ,使指针指在分度盘的中线;
(2)将冰墩墩放在天平的左盘,在天平的右盘加减砝码并调节游码,天平平衡后,盘中砝码和游码的位置如图所示,则冰墩墩的质量m= g;
(3)小军测量冰墩墩的体积时发现冰墩墩放不进量筒,于是他把烧杯装满水,把冰墩墩放进烧杯完全浸入水中后,测得水流出了200 cm3,由此可计算出该冰墩墩的密度为 kg/m3(水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3);
(4)他查数据发现陶瓷密度为ρ陶瓷=2.38×103 kg/m3,他认为冰墩墩 实心的(选填“是”或“不是”)。
2.(2022江苏镇江中考改编)用实心陶瓷材质的某物体来估测香醋的密度。
图1 图2 图3 图4
(1)将天平放在水平桌面上并将游码归零后,若指针静止时位置如图1所示,则应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端调节。
(2)用天平测量该物体质量,当天平平衡时,右盘中的砝码和游码位置如图2所示,其质量为 g,体积为 cm3。(陶瓷材料的密度为2.7×103 kg/m3)
(3)如图3所示,在甲、乙两只烧杯中分别倒入适量香醋后,用天平测出烧杯乙和香醋的总质量m1=135.2 g。
(4)如图4所示,将物体用细线系住后放入烧杯甲中,在烧杯壁上标记液面的位置。
(5)将物体取出, ,测出烧杯乙及剩余香醋的总质量m2=102.8 g。
(6)根据以上实验数据,求得香醋的密度ρ= g/cm3。用本方案所测出的香醋密度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“相同”)。
3.【新素材·时事热点】(2022湖南怀化中考)为响应习近平总书记提出的乡村振兴战略,怀化市某乡积极发展本地特色养蜂产业。该乡的小张同学学习了密度知识后,了解到蜂蜜品质与密度有关,他和同学想在实验室测量自家蜂蜜的密度。
甲 乙 丙
(1)他首先应该把天平放在 上。
(2)小张调节平衡螺母使指针指在分度盘中央,如图甲所示,其做法错误之处是没有把 放在正确的位置。
(3)测量实验步骤如下:
①用天平测出蜂蜜和烧杯的总质量如图乙所示,则m总= g。
②将部分蜂蜜倒入量筒中,其体积如图丙所示,再用天平测出剩余蜂蜜和烧杯总质量为32.4 g,则所测蜂蜜的密度为 g/cm3。
(4)细心的同学发现量筒的侧壁上粘有蜂蜜,他们认真分析得出蜂蜜密度的测量值与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。
4.(2020河南中考)郑州市积极响应“国家黄河生态文明”战略,在沿黄地区大力发展石榴种植。小明发现他家的石榴比其他品种的石榴甜,汁更浓,想测一下石榴汁的密度。
(1)实验步骤如下:
①将空烧杯放在调好的天平上,测出其质量为40 g;
②在烧杯中倒入适量的石榴汁,将其放在天平左盘上,在右盘内添加砝码,当放入最小的5 g砝码时,天平右端下沉,接下来应进行的操作是 ,直到天平平衡,此时砝码质量及游码位置如图甲所示,则烧杯和石榴汁的总质量为 g;
③将烧杯中的石榴汁倒入量筒中,液面位置如图乙所示,则量筒中石榴汁的体积为 cm3;
④用上述测得的数据计算出石榴汁的密度为 kg/m3。
(2)分析实验过程,小丽认为,在步骤③中,由于烧杯中的石榴汁有残留,会使密度的测量结果 (选填“偏大”或“偏小”)。她提出只要将(1)中实验步骤的顺序稍作调整就能使测量结果更准确,合理的顺序是 (填写步骤序号)。
5.(2021内蒙古兴安盟中考)为预防新冠肺炎,某同学用密度为0.8 g/cm3的纯酒精配制浓度为75%的酒精。他查阅资料得知浓度为75%的医用酒精的密度为0.87 g/cm3,为检验自己配制的酒精是否合格,进行了如下实验和分析:
(1)将天平放在水平台上,将游码移至标尺左端的零刻度线处,调节横梁在水平位置平衡。将适量配制的酒精倒入烧杯中,测量烧杯和酒精的总质量。他将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,横梁指针如图甲所示,接下来他应该 ,直至横梁恢复平衡。
(2)测出烧杯和酒精的总质量为98 g 后,将烧杯中的一部分酒精倒入量筒中,如图乙所示,则量筒中酒精的体积为 cm3。
(3)再测量烧杯和剩余酒精的总质量,天平横梁平衡时如图丙所示,则烧杯和剩余酒精的总质量为 g。
(4)该同学配制的酒精密度为 g/cm3。为符合要求,他应该向已配制的酒精中添加适量的 (选填“纯酒精”或“水”)。
答案全解全析
1.(1)平衡螺母 (2)232 (3)1.16×103 (4)不是
解析 (1)调节天平平衡时,调节平衡螺母使指针指在分度盘的中线。(2)冰墩墩的质量m=100 g+100 g+20 g+10 g+2 g=232 g。(3)冰墩墩完全浸入水中,排开水的体积等于冰墩墩的体积,冰墩墩的体积V=V排=200 cm3,冰墩墩的密度ρ===1.16 g/cm3=1.16×103 kg/m3。(4)因为冰墩墩的密度比陶瓷的密度要小,在质量相等的情况下,冰墩墩的体积会比陶瓷的体积大,故冰墩墩不是实心的。
2.(1)左 (2)81 30 (5)将烧杯乙中的香醋倒入烧杯甲直至标记处 (6)1.08 偏大
解析 (1)将天平放在水平桌面上并将游码归零后,发现指针指在分度盘的中央刻度线右侧,则根据“左偏右调,右偏左调”的原则,此时应该将平衡螺母向左调,直至指针指在分度盘的中央刻度线。(2)物体的质量等于平衡时天平右盘的砝码的总质量与游码显示的质量之和,则从题图2可以读出物体的质量为50 g+20 g+10 g+1 g=81 g,根据ρ=可求得物体的体积V===30 cm3。(5)根据等效替代法,将物体取出后,应该将烧杯乙中的香醋倒入烧杯甲直至标记处。(6)烧杯乙倒入烧杯甲中的香醋的质量为135.2 g-102.8 g=32.4 g,其对应的体积即物体的体积,则可以求得香醋的密度ρ===1.08 g/cm3,由于物体取出时要带走一部分香醋,所以测得的香醋的质量要比真实值大一些,故求得的香醋的密度偏大。
3.(1)水平桌面 (2)游码 (3)①62.4 ②1.5 (4)偏大
解析 (1)测量前调节天平横梁平衡时,应把天平放在水平桌面上。(2)由题图甲可知,小张调节平衡螺母使指针指在分度盘中央时,没有先将游码移至标尺左端零刻度线处。(3)①由题图乙知,标尺的分度值为0.2 g,烧杯与蜂蜜的总质量m总=50 g+10 g+2.4 g=62.4 g;②量筒中蜂蜜的质量m=62.4 g-32.4 g=30 g,由题图丙知,倒入量筒中蜂蜜的体积V=20 mL=20 cm3,则所测蜂蜜的密度ρ===1.5 g/cm3。(4)测出蜂蜜和烧杯的总质量后,将蜂蜜沿量筒壁缓缓倒入量筒内测量其体积,会有一部分蜂蜜粘在量筒的内壁上,使得测量的蜂蜜体积偏小,根据密度公式可知,其密度偏大。
4.(1)②取下5 g的砝码,调节游码 62.4 ③20 ④1.12×103 (2)偏大 ②③①④
解析 (1)②在测量过程中天平右端下沉,说明砝码质量偏大,应当取下质量为5 g的砝码,再调节游码,直到天平平衡。烧杯和石榴汁的总质量为m总=60 g+2.4 g=62.4 g。③量筒中液面对应的示数为20 mL,即V=20 cm3。④石榴汁的质量m=62.4 g-40 g=22.4 g,密度ρ===1.12 g/cm3=1.12×103 kg/m3。(2)当将烧杯中的石榴汁倒入量筒时,由于烧杯中有汁液残留,会导致测出的体积偏小,密度会偏大。为了减小误差,应当先测石榴汁和烧杯的总质量,再测出石榴汁的体积,最后测出空烧杯质量,故合理的顺序是②③①④。
5.(1)取出最小的砝码,移动游码 (2)40 (3)62 (4)0.9 纯酒精
解析 (1)将砝码盒中最小的砝码放入右盘后,横梁指针偏向分度标尺的右侧,说明此时添加的最小砝码偏大,所以应该取出最小的砝码,移动游码;(2)量筒中酒精的体积为40 mL=40 cm3;(3)烧杯和剩余酒精的总质量m=50 g+10 g+2 g=62 g;(4)倒入量筒中酒精的质量m'=98 g-62 g=36 g,该同学配制的酒精的密度ρ===0.9 g/cm3,由于浓度为75%的医用酒精的密度为0.87 g/cm3,所以需要添加密度小的纯酒精。
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专项素养综合全练(一)
探究光的反射规律
1.(2022湖南长沙中考)为了探究光反射时的规律,小丽把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张可以绕ON翻折的纸板ABCD竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。她将一束光贴着纸板沿EO方向射向O点,在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。
甲
(1)如图甲所示,反射角的大小为 °。
(2)实验过程中,进行下列哪项操作后,在纸板上仍可以看到反射光 (单选)
A.如图乙所示,将纸板的右半部分向后翻折
B.如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转
C.如图丁所示,将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾倒
乙 丙 丁
2.(2022四川广元中考)小林在探究光的反射规律实验中,利用激光笔、可折转的光屏、平面镜和测量工具等器材,组装了如图所示的实验装置。
(1)小林让激光笔发出的激光沿右侧光屏入射到平面镜上的O点,先不折转光屏时,法线ON左侧光屏上能观察到反射光线,再将左侧光屏沿ON向后转动,左侧光屏上观察不到反射光线。这说明光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 平面上。
(2)小林使入射光线与平面镜间的夹角为60°时,测得反射角大小应为 。
3.(2022江苏泰州中考)小明用如图所示装置“探究光的反射规律”。
(1)表面粗糙的纸板应 立在水平平面镜上。让一束光紧贴纸板A射向镜面上的O点,在纸板B上呈现出反射光束,以ON为轴,把纸板B向后翻折,纸板B上反射光束消失。由此可初步得出:反射光线、入射光线和法线 。
(2)把纸板B翻折至能呈现反射光束的位置后,让纸板A上的入射光束绕O点顺时针转动,此过程中反射角的大小变化情况是 。
(3)若将图中纸板整体以底边EF为轴向后旋转45°后,纸板B上 (选填“能”或“不能”)呈现出反射光束,纸板A上的入射光束 (选填“能”或“不能”)在平面镜中成像。
4.(2022上海浦东新区期中)如图所示是“探究光的反射规律”的实验装置:在水平桌面水平放置一块平面镜,将一张白色硬纸片垂直于平面镜放置,将一束光贴着纸片沿AO方向射向平面镜,纸上呈现出反射光线沿OB方向。
(1)以法线ON为轴线,将白色硬纸板的F面绕法线ON旋转,此时反射光线的位置 (选填“发生”或“不发生”)变化。
(2)为了探究反射角与入射角之间的关系,实验时应进行的操作是 。
A.沿ON前后转动硬纸板E面 B.沿ON前后转动硬纸板F面
C.改变入射光线AO与ON之间的夹角 D.改变反射光线OB与ON之间的夹角
(3)小明在实验时,将纸板F沿ON向前或向后折,此时在纸板F上看不到反射光线。此实验现象说明 。
(4)小明在实验过程中将入射角大小和反射角的大小记录在表中,请回答下列问题:
实验次数 1 2 3
入射角 30° 45° 60°
反射角 30° 45° 60°
①根据实验次数1、2、3的数据,可以得到的结论是当光发生反射时, 。
②根据实验次数1、2、3的数据的变化关系可以发现:光发生反射时,随着入射角不断增大,反射角不断 (选填“增大”或“减小”),入射光线远离法线时,反射光线 (选填“靠近”或“远离”)法线。
(5)小明将入射光线改为沿BO方向,发现反射光线沿OA方向,这个现象说明 。
5.(2022福建福清期中)某实验小组在“探究光的反射规律”的实验中:
(1)将两块硬纸板A和B粘接起来,能沿ON折转,并将它们 放置在平面镜上,如图甲所示。让一束光贴着纸板A,沿EO射向O点,这时,站在不同位置的同学都能观察到反射光线出现在纸板 (选填“A”或“B”)上,这是因为光在纸板上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射。
(2)接着,他们多次改变光束的入射角度,测出入射角与反射角,并记录下数据,如表所示。由表中数据可以得出,光反射时,反射角 (选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。
实验次数 1 2 3 4
入射角 20° 30° 45° 60°
反射角 20° 30° 45° 60°
(3)如图乙所示,将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折转。实验时,在纸板B的 (选填“上半部分”或“下半部分”)不能观察到反射光线。这现象说明了光在反射时,反射光线、入射光线和法线在 。
甲乙
答案全解全析
1.(1)50 (2)B
解析 (1)反射光OF与法线ON的夹角为反射角,大小为50°。(2)光反射时,反射光线、入射光线与法线在同一平面内。题图乙中,入射光EO、法线ON在左侧纸板所在平面,而右侧纸板与左侧纸板不在同一平面,所以右侧纸板上没有反射光,A不符合题意。题图丙中,入射光EO、法线ON在左侧纸板所在平面,右侧纸板与左侧纸板在同一平面,所以右侧纸板上有反射光,B符合题意。题图丁中,ON不是法线,法线是过O点垂直于平面镜的直线,入射光EO与法线不在左侧纸板所在平面,而右侧纸板与左侧纸板在同一平面,所以右侧纸板上没有反射光,C不符合题意。
2.(1)同一 (2)30°
解析 (1)光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面上。(2)使入射光线与平面镜间的夹角为60° 时,入射角为30°,测得反射角大小应为30°。
3.(1)竖直 在同一平面内 (2)减小 (3)不能 能
解析 (1)将纸板竖直放置于水平平面镜上,目的是使反射光束可以在硬纸板上呈现;纸板B向后翻折,纸板B和纸板A不在同一平面内,纸板B上反射光束消失;说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。(2)纸板A上的入射光束绕O点顺时针转动,入射角减小,故反射角减小。(3)纸板整体向后旋转,反射光束仍在入射光束和法线所在的平面内,只不过纸板不在这个平面内,纸板B上不能呈现出反射光束。纸板A上的入射光束能在平面镜中成像。
4.(1)不发生 (2)C (3)反射光线、入射光线和法线在同一平面内 (4)①反射角等于入射角 ②增大 远离 (5)在反射现象中,光路是可逆的
解析 (1)将白色硬纸板的F面绕ON旋转,反射光线的位置不发生变化。(2)要探究反射角与入射角之间的关系,先让一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点,量出入射角和反射角的度数,然后改变光束的入射方向,再量出入射角和反射角的度数,所以应进行的操作是改变入射光线AO与ON之间的夹角。(3)将纸板F沿ON向前或向后折,是为了探究反射光线、入射光线是否在同一平面内,此时在纸板F上看不到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。(4)①由表可知,当光发生反射时,反射角等于入射角。②由表可知,随着入射角不断增大,反射角也随之增大;入射光线远离法线时,反射光线也远离法线。(5)光线原路返回,说明在反射现象中,光路是可逆的。
5.(1)垂直 B 漫 (2)等于 (3)上半部分 同一平面内
解析 (1)将两块硬纸板A和B粘接起来,能沿ON折转,并将它们垂直放置在平面镜上。让一束光贴着纸板A,沿EO射向O点,可观察到反射光线出现在纸板B上;实验时站在不同位置的同学都能看到反射光线,是由于光在纸板上发生了漫反射。(2)根据表格数据可知,反射角等于入射角。(3)将纸板B沿PQ剪开,把纸板B的上半部分向后折转,在纸板B的上半部分不能观察到反射光线,说明光在反射时,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
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专项素养综合全练(二)
探究平面镜成像特点
1.(2022北京中考)小京利用如图所示的装置及相同高度的蜡烛等器材探究平面镜成像特点,其中玻璃板和蜡烛竖直放置在水平桌面上,蜡烛的高度为6 cm,蜡烛与玻璃板之间的距离为10 cm。蜡烛通过玻璃板所成的像是 (选填“实”或“虚”)像,像的高度为 cm,像到玻璃板的距离为 cm。
2.【中华优秀传统文化】五代时期名士谭峭所著《化书》中,记载了照镜子时“影与形无异”的现象。关于平面镜成像的特点,小明用图1所示装置进行了探究。
(1)用玻璃板代替平面镜进行实验,目的是便于 。
(2)实验时应在 (选填“甲”或“乙”)侧观察蜡烛A所成的像;
(3)把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,说明平面镜所成的像与物体大小 ,证实了“影与形无异”。
(4)改变蜡烛A的位置,进行三次实验。用直线将物和像的位置连接起来,如图2所示,发现物和像的连线与镜面 ,用刻度尺测得像和物到镜面的距离相等。
(5)当蜡烛A远离玻璃板时,其像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(6)综上可得,平面镜所成的像与物体关于镜面 。
(7)蜡烛A的像,是它发出的光经玻璃板反射而形成的 像。若在玻璃板后放置一块木板,蜡烛A (选填“仍能”或“不能”)通过玻璃板成像。
3.(2022贵州六盘水中考改编)在“探究平面镜成像特点”的实验中,小明选择的实验器材有:薄玻璃板、两支蜡烛、刻度尺、火柴、白纸等。
(1)实验时,小明将白纸对折,如图甲所示,铺在水平桌面上,沿折痕画线作为玻璃板底边所在的位置,在实验过程中应始终保持其与纸面 。
(2)小明将点燃的蜡烛置于玻璃板前,透过玻璃板观察到蜡烛的像。然后将另一支未点燃的蜡烛放到像的位置,像与物完全重合,在白纸上记录此时两支蜡烛的位置,变换点燃蜡烛的位置,重复上述操作。将白纸上像和蜡烛位置的对应点连接,并测量点到平面镜的距离,如图乙所示。由此得出结论:像与物体到平面镜的 相等。
(3)小明在完成步骤(2)后发现,像和蜡烛位置的连线垂直于玻璃板。结合(2)的结论,小明认为:平面镜所成的像与物体关于镜面对称。你认为小明对这一规律的总结过程是否科学合理 ,原因是 。
答案全解全析
1.虚 6 10
解析 平面镜所成的像是虚像,与物体大小相等,所以蜡烛成像的高度等于蜡烛的高度,为6 cm。平面镜成像时,像距等于物距,所以像到玻璃板的距离等于蜡烛与玻璃板之间的距离,为10 cm。
2.(1)确定像的位置 (2)甲 (3)相等 (4)垂直 (5)不变 (6)对称 (7)虚 仍能
解析 (1)用玻璃板代替平面镜,目的是便于确定像的位置;(2)实验时应在物体一侧,即甲侧观察蜡烛A所成的像;(3)没有点燃的蜡烛和点燃蜡烛的像完全重合,说明像与物体大小相等;(4)平面镜所成像的大小与物体的大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体的连线与镜面垂直;(5)当蜡烛A远离玻璃板时,其像的大小不变;(6)平面镜所成的像与物体关于镜面对称;(7)平面镜成的像是虚像,在玻璃板后放置一块木板,不影响反射光线进入人的眼睛,在物体一侧仍能看到蜡烛A通过玻璃板所成的像。
3.(1)垂直 (2)距离 (3)见解析
解析 (1)玻璃板没有垂直于纸面放置时,像会偏上或偏下,无论怎样移动蜡烛都无法与像重合;(2)由图乙知,重复3次实验,每次试验中蜡烛及蜡烛的像到玻璃板的距离都相同,可得出结论,像与物体到平面镜的距离相等;(3)合理,因为小明每次实验对应的物和像大小相等,物和像的连线与镜面垂直,且物和像的距离相等,所以可得出结论:平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
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专项素养综合全练(四)
光学作图
1.(2022内蒙古赤峰中考)如图所示,在路灯(A点表示)的照射下,地面上出现了小树BC的影子BD,请根据光的直线传播知识画图确定点D的位置。
2.(2022贵州黔西南中考)阳光与水平面成60° 角射向地面,用平面镜使阳光竖直射入井底,在图中画出平面镜的位置,并标明反射角的度数。
3.(2022广西贵港中考)如图所示,一束光从水斜射入空气中,已知入射光AO,请画出它的反射光线OB和折射光线OC的大致方向。
4.(2022广东广州中考节选)如图,凸透镜的焦点为F,光心为O。
①在图中画出S点发出的光线a经过透镜光心后的光线。
② S点发出的一条光线经过透镜后与主光轴平行,在图中画出上述光路。
5.(2022黑龙江大庆中考)甲图是近视眼的成像示意图,其中晶状体相当于凸透镜,平行光经过晶状体等结构未会聚在视网膜上。请在乙图虚线框内画出适当的透镜,并将两条光线的光路补充完整,使光线会聚在视网膜上的a点。
6.(2022四川攀枝花中考)一束平行于主光轴的光,射向凸透镜后再经平面镜反射,请完成光路图。
7.(2020黑龙江绥化中考)如图所示,一束光AB从空气斜射向透明玻璃,请作出这束光的反射光线和大致的折射光线。(保留作图痕迹)
8.(2021四川广元中考)请根据给出的入射光线,画出经凹透镜后的折射光线,再画出折射光线经平面镜后的反射光线。
答案全解全析
1.如图所示
解析 因为光是沿直线传播的,当光照射到小树BC上时,光线被遮挡,在小树的右边形成影子BD。连接AC,并延长AC到水平地面,与水平地面交于D点,则BD为小树的影子。
2.如图所示
解析 因为太阳光竖直射入深井内,所以反射光线竖直向下,根据入射角等于反射角画出法线,过入射点画出法线的垂线,即平面镜的位置;因入射光线与水平面成60°,而反射光线是竖直向下的,所以入射光线与反射光线的夹角为60°+90°=150°,则反射角等于入射角,为75°。
3.如图所示
解析 由图知,NN'为法线,在法线的右侧空气中画出折射光线OC,注意折射角大于入射角;然后再根据反射角等于入射角画出反射光线OB。
4.如图所示
解析 ① S点发出的光线a经过透镜光心后,其传播方向不变;② S点发出的一条光线经过透镜后与主光轴平行,这说明该入射光线的反向延长线是过焦点的,据此做出入射光线和折射光线。
5.如图所示
解析 近视眼的晶状体较厚,会聚能力较强,看远处的物体时,将像成在视网膜的前面,为了使像正好成在视网膜上,需戴发散作用的凹透镜矫正。
6.如图所示
解析 平行于主光轴的光经凸透镜折射后折射光线通过焦点,该光线入射到平面镜,先画出法线,再根据反射角等于入射角在法线右侧画出反射光线。
7.如图所示
解析 首先过入射点垂直于界面作出法线,然后根据反射角等于入射角,在法线左侧的空气中作出反射光线;根据光从空气斜射入其他透明介质中时,折射角小于入射角,在法线左侧的玻璃中作出折射光线。
8.如图所示
解析 根据延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴射出,画出折射光线;过入射点作出法线,根据反射角等于入射角,作出反射光线。
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专项素养综合全练(三)
探究凸透镜成像的规律
1.(2022山东威海中考)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,光具座上依次摆放蜡烛、凸透镜和光屏,如图所示,此时烛焰在光屏上恰好成清晰等大的像(图中像未画出)。下列说法正确的是 ( )
A.凸透镜的焦距为20 cm
B.当蜡烛因燃烧逐渐变短,光屏上的像会逐渐向上移动
C.若遮挡凸透镜的一部分,光屏上将得不到完整的像
D.若在蜡烛和凸透镜之间放置一个远视镜,为得到清晰的像光屏应向右移动
2.(2022山东枣庄中考)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,这时烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法正确的是 ( )
A.凸透镜的焦距是20 cm
B.把蜡烛移至刻度尺10 cm处,凸透镜不动,移动光屏,能在光屏上得到清晰的像
C.把蜡烛移至刻度尺32 cm处,凸透镜不动,移动光屏,能在光屏上得到清晰的像。这与照相机的成像原理相同
D.把蜡烛移至刻度尺45 cm处,凸透镜不动,移动光屏,会再次在光屏上得到清晰的像
3.(2021江苏盐城中考)在探究凸透镜成像规律时,利用太阳光测量凸透镜的焦距,我们需要将凸透镜 太阳光。组装并调节实验器材,使烛焰和光屏的中央位于凸透镜的 上,目的是使像成在光屏的中央。如图所示,像成在了光屏的中央,此装置 (选填“有”或“没有”)按照要求调节。
4.(2021辽宁大连中考)某同学探究“物距大于二倍焦距时,凸透镜成像的虚实、正倒和大小”,实验器材有:光具座(光具座上的刻度尺范围是0~80 cm)、两个焦距均为10 cm 而口径大小不同的凸透镜、光屏、蜡烛、火柴。
甲 乙
(1)选择口径 (选填“大”或“小”)的凸透镜做实验比较好。
(2)实验装置如图甲所示,点燃蜡烛,调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在 上。
(3)实验中,该同学判断烛焰的像是实像,证据是 ;他判断烛焰的像是倒立的,那么像是图乙中的 (选填“A”“B”或“C”)。
(4)收集的实验信息如表:
凸透镜的焦距f=10 cm
实验次数 物距u/cm 像的虚实 像的正倒 像的大小 像距v/cm
1 25.00 实像 倒立 缩小 16.67
2 30.00 实像 倒立 缩小 15.00
3 35.00 实像 倒立 缩小 14.00
分析表中信息,可以得出的探究结论是 。
(5)从实验中发现,当物距逐渐变大时,像距逐渐变小。该同学利用本实验器材进一步探究“物距大于凸透镜二倍焦距时,像距与物距的关系”,预设的物距分别为25 cm、30 cm、35 cm、40 cm、45 cm、50 cm,按照这些预设值进行实验,对应的数据能否收集全,请说明理由: 。
5.(2022辽宁沈阳中考)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
甲
(1)为了探究蜡烛的烛焰能否在光屏上成实像,应该把凸透镜放在如图甲所示的 (选填“A”“B”或“C”)处。为了使像成在光屏中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏,使它们的中心在 ;
(2)如表是小雨设计的实验表格,请你在表格中横线处补全缺少的项目,小雨用焦距为10 cm的凸透镜做实验,蜡烛放到较远处,调整光屏到凸透镜的距离,直到烛焰在光屏上成清晰的实像,观察像的性质,同时测出此时物距和像距,把蜡烛向凸透镜移近一些,重复以上操作。把实验测出的数据和成像的性质填入表中;
物距u/cm 像的性质 像距v/cm
虚实 大小
30 实 缩小 15
20 实 等大 20
15 实 放大 30
(3)通过分析表中数据,可以得到规律:凸透镜成实像时,物距变小,像距 (选填“变大“变小”或“不变”);
(4)小雨换用如图乙所示焦距不同的A、B两个凸透镜中的一个再进行实验,当物距为15 cm时,移动光屏在光屏上得到清晰的像,测出像距为7.5 cm,结合表中的实验数据,可以判断出小雨这次实验用的是 (选填“A”或“B”)透镜;
乙
(5)凸透镜成像利用了光的折射,生活中存在由于光的折射而产生“错觉”的现象,如泳池水看起来变浅了,所以不能贸然下水,以免发生危险。如图丙所示,人眼在B点看到水中A点的像在A'点处,请完成人眼在B点看到A点的像的光路图。
丙
答案全解全析
1.B 图中u=v=20.0 cm,凸透镜成倒立、等大的实像,所以f=10.0 cm,A错误;过光心的入射光经凸透镜折射后传播方向不变,所以随着蜡烛燃烧变短,光屏上的像将向上移动,B正确;遮挡凸透镜的一部分,烛焰上任一点的光经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小不变,折射光减少,成的像变暗,C错误;远视眼镜是凸透镜,对光有会聚作用,为得到清晰的像,需将光屏靠近凸透镜,即左移,D错误。
2.B 图中物距为20.0 cm时,成倒立、等大的实像,所以焦距为10.0 cm,A错误;把蜡烛移至刻度尺10 cm处,物距为40.0 cm,大于两倍焦距,成倒立、缩小的实像,B正确;把蜡烛移至刻度尺32 cm处,此时物距为18.0 cm,大于一倍焦距小于两倍焦距,成倒立、放大的实像,而照相机成的是倒立、缩小的实像,C错误;把蜡烛移至刻度尺45 cm处,凸透镜不动,此时物距为5.0 cm,小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上,D错误。
3.正对 主光轴 没有
解析 利用太阳光测量凸透镜焦距,应让凸透镜正对太阳光;为了使像成在光屏中央,需要调整烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度,即使烛焰和光屏的中央位于凸透镜的主光轴上;由图知,烛焰、凸透镜和光屏的中心没有在同一高度上,没有按照要求调节。
4.(1)大 (2)同一高度 (3)能在光屏上成像 C (4)当物距大于二倍焦距时,像距在一倍焦距和二倍焦距之间,凸透镜成倒立、缩小的实像 (5)能,物距最大时,物像之间的距离小于光具座的长度
解析 (1)口径越大,通过凸透镜的光越多,成像就越清晰,实验效果越好;(2)烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度,像才能成在光屏的中心;(3)烛焰所成的像能被光屏承接,则该像是实像;凸透镜成实像时,像是倒立的,上下颠倒、左右颠倒,所以C是烛焰的像;(4)根据表中数据,凸透镜的焦距不变,当物距大于二倍焦距时,像距在一倍焦距和二倍焦距之间,凸透镜成倒立、缩小的实像;(5)凸透镜的焦距为10 cm,当物距大于二倍焦距时,像距在一倍焦距和二倍焦距之间;根据题意,最大物距为50 cm,二倍焦距为20 cm,50 cm+20 cm=70 cm<80 cm,所以利用该光具座能将对应数据收集全。
5.(1)B 同一高度 (2)正倒 (3)变大 (4)A (5)如图所示
解析 (1)为了实验中物距和像距的长度都能满足,应该把凸透镜放在光具座中点位置,即B处。为使像成在光屏中央,应调整烛焰中心、凸透镜的光心和光屏中心在同一高度。(2)像的性质主要是虚像和实像,像的正立和倒立,像的大小,因此表格中所缺的项为正倒。(3)由表中数据可知,物距变小时,像距变大。(4)当物距为15 cm时,像距为7.5 cm,可知物距大于二倍焦距,像距大于一倍焦距而小于二倍焦距,所以小雨这次实验用的A透镜。(5)人眼在B点看到水中A点的像在A'点处,所以先连接A'B,确定折射点,做出法线,然后连接A点到折射点,图中只有光线为实线,光的方向由A点射向B点。
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专项素养综合全练(十)
探究杠杆的平衡条件
1.(2022辽宁丹东中考)“探究杠杆的平衡条件”实验
甲 乙 丙
(1)如图甲所示,杠杆处于静止状态。为方便测量 ,应向 (选填“左”或“右”)调节螺母,使杠杆在水平位置平衡。
(2)给杠杆两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1,左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2;测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2;把F1、F2、l1、l2的数据填入表格中。改变动力F1和动力臂l1的大小,相应调节阻力F2和阻力臂l2,再做几次实验,实验数据如表所示。
次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 0.5 0.3 1 0.15
2 1.5 0.1 3 0.05
3 3 0.1 1.5 0.2
分析表中的数据得到杠杆的平衡条件: (用F1、l1、F2、l2表示)。
(3)如图乙所示,在 (选填“A”“B”或“C”)点竖直 (选填“向上”或“向下”)拉时,可使杠杆保持水平位置平衡,此时杠杆属于省力杠杆。
(4)在完成实验后,小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示,轻质杠杆可绕O点转动,它的中点挂有100 N的重物,在杠杆右端用竖直向上的力F= N,可使杠杆在水平位置平衡。
2.(2022湖南益阳中考)在探究“杠杆的平衡条件”的实验中:
(1)没有挂钩码时,杠杆静止时的状态如图甲所示,为了使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母应向 移动;
(2)杠杆在水平位置平衡后,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡。然后改变动力和动力臂,相应调节阻力和阻力臂,再做几次实验。再做几次实验的目的是 (填序号);
A.多次测量求平均值,减小误差 B.寻找规律的普遍性
(3)当货车所载货物重心太靠后时,货车会翘起来,如图乙所示,这样容易造成交通安全事故。若以后轮为支点,货物对货车压力F的力臂用L1表示,货车重力G的力臂用L2表示,货车之所以会翘起来,是因为FL1 GL2(选填“>”“=”或“<”)。
甲 乙
答案全解全析
1.(1)力臂 右 (2)F1l1=F2l2 (3)A 向上 (4)50
解析 (1)为方便测量力臂,应将杠杆调节到水平位置平衡,杠杆左端下沉,右端偏高,应将平衡螺母向右端调节;(2)分析表中的实验数据,杠杆平衡条件可表示为F1l1=F2l2;(3)要使杠杆属于省力杠杆,动力臂应大于阻力臂,应选择在A点施加竖直向上的力;(4)根据Fl1=Gl2,F==100 N×=50 N。
2.(1)右 (2)B (3)>
解析 (1)要使杠杆在水平位置平衡,平衡螺母应向上翘的右端移动;(2)多次改变力和力臂,获取多组实验数据是为了寻找规律的普遍性;(3)货车之所以会翘起来,说明FL1>GL2。
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专项素养综合全练(十三)
跨学科专题(二)
1.【跨学科·物理学与社会发展】(2022湖北荆州中考改编)推动“节能减排”工作,有助于实现国家提出的“碳达峰、碳中和”的目标。下列做法可取的是 ( )
A.实行垃圾分类回收利用 B.出行时尽量选择驾驶私家车
C.就餐时选择使用一次性餐具 D.大力发展火力发电
2.【跨学科·物理学与日常生活】(2022贵州黔东南中考)某校九年级的一名学生下晚自习后在骑自行车回家途中,迎面遇到一辆灯光非常刺眼的车辆。为了安全,他应该 ( )
A.迎着灯光继续行驶 B.闭眼缓慢行驶 C.停下车靠边避让 D.用手遮挡灯光行驶
3.【跨学科·物理学与工程实践】(2022江苏常州中考)如图所示为西汉时期的熊足青铜鼎。考古学家打造了一个仿制品进行实验:鼎内装较多水、盖上向外凸起的鼎盖、闭合锁扣,鼎下堆放干柴燃烧,当鼎外为1标准大气压时,鼎内的水在120 ℃沸腾,因此该鼎被誉为“古代高压锅”。下列事实中,不能导致“鼎内的水在120 ℃沸腾”的是 ( )
A.鼎盖厚实自重较大 B.鼎盖与鼎体结合处平整,密封性好
C.锁扣给鼎盖施加向下的压力 D.鼎内所装水的质量较大
4.【跨学科·物理学与工程实践】(2022浙江宁波中考)核酸检测采样时使用的“采样拭子”,其顶端是如图所示的植绒拭子,安全、无毒。有一种植绒方式是植绒机产生数万伏的高压静电,通过电子转移让喷头中的绒毛带上负电荷,然后在被植绒物体表面喷涂上胶黏剂,移动喷头靠近被植绒物体,绒毛在高压静电作用下从喷头中飞升到被植绒物体表面,呈垂直状植在涂有胶黏剂的物体表面。上述植绒过程中蕴含了许多科学知识,下列描述不合理的是 ( )
A.喷头中的绒毛带上负电荷,是由于绒毛得到了电子
B.以移动的喷头为参照物,被植绒物体是运动的
C.绒毛能在高压静电作用下运动,是由于能量可以创生
D.绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面,是由于力能改变物体的运动状态
5.【跨学科·物理学与日常生活】(2022山东淄博中考)如图是某小区使用的一种垃圾投放装置的示意图,人向下拉吊把就能打开垃圾桶桶盖,非常方便、卫生。下列说法正确的是 ( )
A.装置中的滑轮是动滑轮
B.装置中的滑轮改变了力的方向
C.绳子拉起桶盖时,桶盖可视为费力杠杆
D.蓝色垃圾桶看起来是蓝色,是因为它吸收蓝光
6.【跨学科·物理学与工程实践】(2021江苏常州中考)《天工开物》中写道“凡弓弦取食柘叶蚕茧”,指出用多股蚕丝作为弓的弦,这说明蚕丝 好,拉弯的弓把箭射出去,是把弓的 能转化为箭的 能。
答案全解全析
1.A 实行垃圾分类回收利用体现了节能的理念,A正确;出行时选择驾驶私家车增加了碳排放,B错误;使用一次性餐具浪费了国家资源,C错误;火力发电需要燃烧煤,增加了碳排放,D错误。
2.C 因为灯光比较刺眼,迎着灯光继续行驶、闭眼缓慢行驶、用手遮挡灯光行驶,会看不清前方道路,骑行时并不安全;停下车靠边避让,等车过去再骑车回家,比较安全,C符合题意。
3.D 鼎盖厚实,自重较大,能承受鼎内更大的气压,使鼎内水的沸点增大,A不符合题意;鼎盖与鼎体结合处平整,密封性好,有效防止漏气,增大鼎内气压,进而使鼎内水的沸点增大,B不符合题意;锁扣给鼎盖施加向下的压力,可使鼎盖承受更大的气压,进而使鼎内水的沸点增大,C不符合题意;鼎内所装水的质量较大,不能增大水的沸点,D符合题意。
4.C 喷头中的绒毛带上负电荷,是由于绒毛得到了电子,A合理;以移动的喷头为参照物,被植绒物体与喷头的位置不断变化,是运动的,B合理;能量不能被创生,也不能被消灭,能量是守恒的,总量不变,C不合理;绒毛从喷头中飞升到被植绒物体表面,是由于力能改变物体的运动状态,D合理。
5.B 两个滑轮的轴固定不动,所以该装置中的滑轮为定滑轮,定滑轮虽不省力,但可以改变力的方向,A错误,B正确;桶盖可视为杠杆,阻力为桶盖的重力,打开桶盖过程中,动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,C错误;不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的,蓝色垃圾桶只能反射太阳光中的蓝色光,其他颜色的光被吸收了,看起来是蓝色,D错误。
6.弹性 弹性势 动
解析 拉弓时,弦会发生弹性形变,用多股蚕丝作为弓的弦,这说明蚕丝弹性好;拉弯的弓具有弹性势能,箭射出去后具有机械能,这一过程中是弓的弹性势能转化为箭的动能。
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专项素养综合全练(七)
探究压力的作用效果与什么因素有关
1.(2022四川凉山中考)在“探究压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,某同学利用了多个完全相同的铁块和海绵进行了如图所示的实验。
(1)实验中通过观察海绵的 来比较压力作用效果;
(2)由 两图可以探究压力作用效果与压力大小的关系;
(3)对比乙、丙两图可以得出:当压力一定时, 越小,压力作用效果越明显;
(4)对比甲、丙两图,该同学认为压力作用效果与压力大小无关,他的观点是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是 。
2.如图,小明在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”的实验。
(1)实验中小明通过观察 来比较压力的作用效果。
(2)比较甲、乙两图所示实验,可得出结论: 。
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较图 所示实验。
(4)小明将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示,他发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出结论:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
3.(2021辽宁抚顺、本溪等中考)小平用一个长方体木块、弹簧测力计、两个相同的砝码和海绵等探究压力作用效果与什么因素有关:
(1)根据甲、乙两图,可知压力的作用效果与 大小有关。
(2)用甲、丙两图探究压力作用效果与受力面积的关系,应在丙图木块上放 个砝码。由此得出结论: 一定,受力面积越小,压力的作用效果越 。
(3)小平利用上述器材继续探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关:
①用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平桌面做匀速直线运动,弹簧测力计的示数如图丁所示。
②取下木块上的砝码,重复①的操作,弹簧测力计的示数为1.8 N。由此说明,接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越 。
③以不同的速度多次水平拉动木块,使它沿水平桌面做匀速直线运动,发现弹簧测力计的示数几乎不变,说明滑动摩擦力的大小与速度大小 。
答案全解全析
1.(1)凹陷程度 (2)甲、乙 (3)受力面积 (4)错误 比较时没有控制受力面积相同
解析 (1)根据转换法知,实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果;(2)探究压力作用效果与压力大小的关系,要控制受力面积相同,比较海绵的凹陷程度,故应选甲、乙两图;(3)对比乙、丙两图,压力相同,乙的受力面积小,海绵的凹陷程度大,压力的作用效果明显,故可得出结论,当压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;(4)对比甲、丙两图,在改变压力的同时,没有控制受力面积相同,根据控制变量法,不能得出压力作用效果与压力大小无关的结论。
2.(1)海绵的凹陷程度 (2)受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显 (3)甲、丙 (4)没有保持压力不变
解析 (1)实验中海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果。(2)比较甲、乙两图所示实验可知,受力面积相同,压力越大,海绵凹陷程度越大,故可得出结论:受力面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。(3)要得出“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,就要控制压力不变而受力面积不同,应选甲、丙两图。(4)探究压力作用效果和受力面积的关系时,应该保持压力不变。小明实验时没有保持压力不变,实验过程中压力和受力面积同时变化,无法研究压力作用效果和受力面积的关系。
3.(1)压力 (2)一 压力 明显 (3)②大 ③无关
解析 (1)比较甲、乙两次实验,受力面积一定,乙中压力大,海绵的凹陷程度大,压力的作用效果明显,即压力的作用效果与压力大小有关。(2)探究压力作用效果与受力面积的关系时,需要控制压力的大小相同,应在丙图木块上放一个砝码,由图知,压力一定时,受力面积越小,海绵的凹陷程度越大,压力的作用效果越明显。(3)①图丁中弹簧测力计的示数为2.4 N;②接触面粗糙程度一定,压力越大,滑动摩擦力越大;③滑动摩擦力的大小与速度大小无关。
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专项素养综合全练(九)
探究浮力的影响因素
1.如图所示,小李同学在做用称重法求浮力的实验时,依次做了如图所示实验。观察并分别比较图中有关数据可知:物体的重力是 N,当物体浸没在水中时,受到的浮力为 N,当物体浸没在酒精中时,受到的浮力为 N。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3,由乙、丙两图对比可知,物体所受浮力大小与 有关。
2.(2022江苏泰州中考)如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
(1)物块未浸入水中时,弹簧测力计示数如图甲所示,物块的重力为 N。
(2)小明将物块从图甲下降至图乙的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,还观察到 。由此初步分析得出:物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关。
(3)继续增大物块所处的深度,当它与容器底部接触后,弹簧测力计示数如图丙所示,此时物块受到的浮力为 N。
(4)为探究浮力与液体密度的关系,小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中,这样操作的目的是控制 相同;他发现液体密度改变,而物块受到的浮力变化却不明显,小明想出下列四种实验改进方案,其中不可行的是 。
A.换用体积更大的同种物块 B.换用密度比水小得多的液体
C.换用精确程度更高的测力计 D.利用现有器材进行多次实验
3.(2022新疆中考)如图所示为“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验装置。
实验过程如下:先将盛有盐水的容器放在电子秤上,然后用手提着系有细线的圆柱体将其缓缓地浸入盐水中(盐水足够深),同时记下圆柱体下表面所处的深度h和电子秤显示的相应的质量m,记录数据如表所示。已知圆柱体的高度为15 cm,当h=8 cm时,用弹簧测力计测得细线对圆柱体的拉力为1.2 N。(g取10 N/kg)
h/cm 0 2 4 6 8 10 12 …
m/kg 2.000 2.040 2.080 2.120 2.160 2.200 2.240 …
(1)实验过程中,电子秤示数逐渐增大时,细线对圆柱体的拉力逐渐 (选填“增大”或“减小”);
(2)当h=8 cm时,圆柱体受到的浮力大小为 (选填“21.6”或“1.6”)N。分析表中数据可知:圆柱体受到的浮力大小与浸入盐水的体积成 比;
(3)圆柱体的密度与盐水的密度之比为 。
4.(2022四川达州中考)某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块(不吸水)、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。
(1)如图所示的甲、乙、丙、丁四个实验步骤,最科学合理的实验顺序是 。
(2)根据图中的实验数据可求出石块的密度为 kg/m3(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)。
(3)兴趣小组的同学换用不同的物体(不吸液体)或液体按科学合理的顺序进行了多次实验,由实验数据得出F浮 (选填“>”“<”或“=”)G排,从而验证了阿基米德原理的正确性。
(4)图丁步骤中,小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强 (选填“逐渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”)。
(5)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,则图 步骤中可不使用弹簧测力计。
(6)其中一个同学每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,其他步骤无误,因而他会得出F浮 (选填“>”“<”或“=”)G排(小桶中液体所受重力)的结论。
5.(2023安徽合肥三十八中期中)小婷经常给爷爷泡茶,细心的她发现:茶叶刚放下时,有的漂在水面上,有的沉在水底,一段时间后会全部沉入水底。她想:“浮力大小与什么因素有关呢 ”她猜想:浮力大小可能与液体密度、物体浸在液体中的体积和浸在液体中的深度有关。为了验证以上猜想,小婷同学进行了如图甲所示的一系列实验:
甲
(1)比较①③⑤中的实验数据可知:物体浸没在水中所受的浮力 (选填“>”“<”或“=”)浸没在盐水中所受的浮力,两者对比可说明浮力大小与液体的密度有关;
(2)比较①②③中的实验数据可知:当物体浸入液体越深,所受的浮力变大。小婷立即得出:物体所受浮力大小与浸入液体中的深度有关,她的结论是错误的,理由是 ;
(3)如图乙所示,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体A浸入水后下表面到水面距离h的关系图像是 (填序号);
A B C D
乙
(4)综上所述,得出结论:浮力的大小跟 有关。
答案全解全析
1.4 0.8 0.6 液体密度
解析 由图可知,物体受到的重力与弹簧测力计对其的拉力是一对平衡力,所以物体的重力G=4 N。由称重法可知,当物体浸没在水中时,物体受到的浮力F浮=G-F拉=4 N-3.2 N=0.8 N。同理可得,当物体浸没在酒精中时,物体受到的浮力F浮'=G-F拉'=4 N-3.4 N=0.6 N。由乙、丙两图可知,物体浸入两液体中的深度相同,浸在两液体中的体积相同,两液体的密度不同,物体受到的浮力不同,因此物体所受浮力大小与液体密度有关。
2.(1)1.8 (2)水面上升 (3)0.8 (4)排开液体的体积 CD
解析 (1)题图甲中,物块的重力为1.8 N。(2)将物块从题图甲下降至题图乙的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,还观察到水面上升。(3)乙、丙两图,物块排开水的体积相等,受到水的浮力也相等,F浮=G-F=1.8 N-1 N=0.8 N。(4)把物块浸没到盐水中,这样操作的目的是控制排开液体的体积相同;根据F=ρ液gV排可知,物体在液体中所受浮力与ρ液和V排都有关,若使物块受到的浮力变化明显,A、B均可行,C、D不可行,故选C、D。
3.(1)减小 (2)1.6 正 (3)14∶15
解析 (1)电子秤示数增大,说明圆柱体下表面所处的深度h增大,圆柱体排开液体的体积增大,浮力增大,细线对圆柱体的拉力(F=G-F浮)逐渐减小。(2)当h=8 cm时,电子秤显示2.160 kg,对比h为0时,电子秤显示的示数为2.000 kg,故增加的质量Δm=m1-m0=2.160 kg-2.000 kg=0.160 kg,则电子秤增加的压力ΔF=Δmg=0.160 kg×10 N/kg=1.6 N,将水当成一个整体,这个整体受到了圆柱体对其的压力为1.6 N,则水对圆柱体的浮力为1.6 N。分析表中数据,浸没前,电子秤增加的示数是圆柱体下表面所处的深度的两倍,底面积固定,则电子秤增加的示数与圆柱体排开液体的体积成正比,而电子秤增加的压力大小等于水对圆柱体的浮力大小,故圆柱体受到的浮力大小与浸入盐水的体积成正比。(3)当h=8 cm时,圆柱体所受的浮力为1.6 N,此时用弹簧测力计测得细线对圆柱体的拉力为1.2 N,则圆柱体的重力G=F+F浮=1.2 N+1.6 N=2.8 N,设圆柱体的底面积为S,则圆柱体的密度ρ圆===,当h=8 cm时,圆柱体所受的浮力为1.6 N,则盐水的密度ρ盐水==,圆柱体的密度与盐水的密度之比==×=×=。
4.(1)丙、甲、丁、乙 (2)2.8×103 (3)= (4)一直不变 (5)丁 (6)>
解析 (1)为使小桶在接水之后可直接计算水的重力,应先测空桶重,然后再测出石块重,直接浸入水中观察测力计示数,最后测排出的水和小桶的总重,求排出的水重,故顺序是丙、甲、丁、乙;(2)由图甲、丁可知,石块的质量m石===0.28 kg,石块的体积V石=V排====1×10-4 m3,石块的密度ρ石===2.8×103 kg/m3;(3)因G排=G乙-G丙=2 N-1 N=1 N,F浮=1 N,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开液体的重力;(4)小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),水的深度不变,根据p=ρgh知水对杯底的压强不变;(5)如换用密度小于液体密度的物体实验,物体会漂浮在液面上,物体受到的浮力等于物重,图丁中可不使用弹簧测力计;(6)忘记将溢水杯中液体装满,则G排偏小,实验时认为G排=G溢,因而他会得出F浮>G排的结论。
5.(1)< (2)没有控制浸在液体中的体积相同 (3)B (4)排开液体的体积和液体的密度大小
解析 (1)由①③⑤的实验数据可知:物体的重力G=4 N,物体浸没在盐水中时,受到的的浮力,浸没在水中时,物体受的浮力,所以 ,即物体浸没在水中所受的浮力小于浸没在盐水中所受的浮力。(2)由①②③的实验数据可知,弹簧测力计的示数越来越小,根据称重法可知,物体受到的浮力变大;在研究浮力大小与深度的关系时,只控制了液体的密度不变,没有控制排开液体的体积相同,所以她的判断是错误的。(3)在浸没前,随着物体进入的深度逐渐变深,弹簧测力计的示数逐渐变小;浸没后,物体浸没深度逐渐变深,弹簧测力计的示数不变,故A、C、D不符合题意,B符合题意。(4)由①②③和①④⑤的实验数据可得出结论:浮力的大小跟物体排开液体的体积和液体密度有关。
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专项素养综合全练(十二)
跨学科专题(一)
1.【物理跨语文】《中国诗词大会》在央视综合频道播出,让我们分享诗词之美,感受诗词之趣。对于诗词中物理知识的解释,下列说法正确的是 ( )
A.“但愿人长久,千里共婵娟”,共赏的天上明月是平面镜所成的像
B.“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船”,“钟声到客船”说明空气能够传播声音
C.“绿树阴浓夏日长,楼台倒影入池塘”,“倒影”是光的折射形成的
D.“池水映明月,潭清疑水浅”,“水浅”是由光的反射造成的
2.【物理跨数学】科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量的是 ( )
A.压强 B.压力 C.功率 D.时间
3.【物理跨生物】(2022江苏常州中考)为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”,农业专家自制轻质拔草器,如图所示,将拔草器左下端的叉子插入植株根部,用手对拔草器施力,可将植株连根拔起。若拔同一植株,手施力最小的是 ( )
A B C D
4.【物理跨化学】如图所示,一密闭容器内放着一盆新鲜的绿色植物,它的右边放着一个装有澄清石灰水的烧杯,杯内悬浮着一塑料球(提示:绿色植物呼吸作用产生的二氧化碳会与石灰水反应,生成沉淀物,石灰水密度变小)。现将该容器放在黑暗处,问数天后小球将处于什么状态 ( )
A.漂浮 B.下沉 C.悬浮 D.无法判断
5.【物理跨体育】(2022江苏徐州中考)“引体向上”是我市体育中考今年新增的可选项目之一。在做引体向上时,如果身体匀速竖直上升,则所受的拉力 (选填“大于”“小于”或“等于”)重力;上升过程中,身体的重力势能 (选填“变大”“变小”或“不变”)。选考这个项目有优势的身体条件是 (写出一点)。
6.【物理跨生物】如图是人体肺的模型,当人体要吸气时,膈肌下降,胸廓容积扩大,肺内气压 ,外界富含氧气的新鲜空气经气道进入肺泡内进行气体交换;人体要呼气时,膈肌舒张,胸廓依靠弹性回收,肺内气压 (前两空均选填“增大”“减小”或“不变”),使交换后的含二氧化碳的气体排出体外,这样便构成了一次呼吸而使生命得以维持。
答案全解全析
1.B 天上明月是月球反射太阳光进入了人的眼睛,不是平面镜成像;声音的传播需要介质,“钟声到客船”说明空气能够传播声音;“倒影”是光的反射形成的虚像;“水浅”是由光的折射造成的现象。
2.B A图中横坐标表示受力面积,纵坐标表示压力,阴影部分面积等于压力和受力面积的乘积,由p=可知,压强等于压力和受力面积的比值,A错误;B图中横坐标表示受力面积,纵坐标表示压强,阴影部分面积等于压强和受力面积的乘积,由F=pS可知,压强和受力面积的乘积就是压力,B正确;C图中横坐标表示做功时间,纵坐标表示功,阴影部分面积等于功和做功时间的乘积,由P=可知,功率等于功和做功时间的比值,C错误;D图中横坐标表示功率,纵坐标表示功,阴影部分面积等于功率和功的乘积,由t=可知,做功时间等于功和功率的比值,D错误。
3.C 杠杆平衡条件是F阻L阻=F动L动。根据题意可知阻力大小F阻是不变的,要让动力F动最小,应该使L阻尽量小,L动尽量大。由题图可知C图中L阻最小,L动的长度最大,F动垂直于杠杆,F动最小。
4.B 塑料小球在石灰水中悬浮着,说明塑料小球所受浮力与重力相同。容器在黑暗处数天后,由于植物的呼吸作用产生的二氧化碳,与石灰水反应生成碳酸钙沉淀,使溶液密度变小,小球所受浮力变小,重力大于浮力,小球下沉。
方法点评 解题的关键是知道呼吸作用会产生二氧化碳,与石灰水反应生成碳酸钙,使溶液的密度变小。
5.等于 变大 体重小(或双臂有力量)
解析 身体匀速竖直上升,所受的重力与拉力平衡,大小相等。上升过程中,质量不变,高度变大,所以身体的重力势能变大。在“引体向上”项目中,需克服自身重力做功,所以自身重力越小,克服重力做的功越少,所以选考这个项目有优势的身体条件是体重小(或双臂有力量)。
6.减小 增大
解析 当人体吸气时,膈肌下降,胸廓容积扩大,肺随之扩张,肺容积增大,肺内气压减小,低于外界气压,外界富含氧气的新鲜空气经气道进入肺泡内进行气体交换;呼气时,膈肌舒张,胸廓依靠弹性回收,肺容积减小,肺内气压增大,使交换后的含二氧化碳的气体排出体外,这样便构成了一次呼吸而使生命得以维持。
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专项素养综合全练(六)
探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
1.【新素材·时事热点】(2022辽宁抚顺、葫芦岛中考)小玉观看2022年北京冬奥会,发现冰壶运动员在冰面上来去自如,是因为两只鞋底不同,如图甲所示。她猜想滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关。为了模拟运动员的鞋底,她选用了上下表面粗糙程度不同的木块,做了如下实验。
(1)如图乙所示,小玉用弹簧测力计,在水平桌面上, 拉动木块,此时弹簧测力计的示数为 N。
(2)将乙图中的木块 ,重复上述操作,弹簧测力计的示数为4.0 N;经分析可得出:当 一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越 。
(3)同组的小明想进一步验证小玉的结论是否正确,于是取来了10 g、50 g砝码各一个,进行了丙、丁实验(如图所示)。当进行丁实验时,弹簧测力计示数达到最大值时仍无法拉动木块。为了使用现有器材就能完成此实验,可采用的操作方法是 。
2.(2022山东淄博中考改编)小明用木块、木板、毛巾、玻璃板、砝码、弹簧测力计等器材探究影响滑动摩擦力大小的因素。
甲 乙 丙
丁 戊
(1)木块在水平面上被拉动时所受滑动摩擦力的大小无法直接测量,可拉动木块做匀速直线运动,此时滑动摩擦力的大小等于 的大小。
(2)实验过程如图所示(木块均做匀速直线运动),其中F5
②对比甲、丁、戊三次实验可知:压力相同时, ,滑动摩擦力越大。
(3)要探究滑动摩擦力大小跟物体运动速度是否有关,需要保持 和 不变,只改变 。
3.乐乐所在的小组做“探究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验,器材有:长方体木块(各表面的粗糙程度相同)、一面较光滑一面粗糙的长木板、弹簧测力计、钩码若干。
【设计实验】
(1)如图所示,乐乐用弹簧测力计水平拉动木块做 运动,此时木块所受的滑动摩擦力等于 N。
(2)由于影响滑动摩擦力大小的因素可能有多个,因此在探究某一因素对滑动摩擦力大小的影响时,应该采用的物理研究方法是 法。
【进行实验与收集数据】
小组已进行了4次实验,数据记录如表。
实验次数 压力情况 接触面的粗糙程度 滑动摩擦力F/N
1 木块平放 粗糙 2
2 木块平放 较光滑 1.6
3 木块平放+钩码 较光滑 1.8
4 木块侧放 粗糙 2
5 木块侧放 较光滑
【分析与论证】
(3)分析实验数据,由此得到的结论是滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关,而与接触面积的大小 ,由此推知,第5次实验中,滑动摩擦力大小应等于 N。
4.某实验小组为了探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关,进行了如下猜想:
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。
他们设计了如下实验:(长方体木块每个面的粗糙程度相同)
(1)如图甲,小芳同学用弹簧测力计斜向上拉动长方体木块,使木块在水平木板上做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数,即滑动摩擦力的大小。小明认为她的操作有误,此时的拉力与滑动摩擦力 (选填“相等”或“不相等”),因为这两个力不在 上。
(2)小芳纠正错误后,重新实验,记录1~3次实验数据如表。
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 木块与毛巾 木块+1个钩码 2.8
3 平放 木块与木板 木块+1个钩码
4 侧放 ① ② 2.0
①为了探究猜想A,应选择实验 (填序号);
②表格中第3次实验时,弹簧测力计的示数如图乙所示,为 N;
③由2与3两次实验可知: 。
(3)小明探究猜想C,设计并完成了第4次实验,分析表中的数据得出滑动摩擦力的大小与接触面积无关,表中第4次实验数据①②两处的信息忘记填写,请你帮他完成① 、② 。
答案全解全析
1.(1)匀速直线 2.4 (2)上下颠倒 压力 大 (3)将50 g砝码取下换成10 g砝码,重做实验
解析 (1)用弹簧测力计拉动木块水平匀速直线运动,木块受到的拉力与摩擦力大小相等;由图乙可知,弹簧测力计的示数为2.4 N。(2)将乙图中的木块上下颠倒,木块对木板的压力大小不变,接触面的粗糙程度变大,弹簧测力计的示数为4.0 N,可得当压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。(3)用50 g的砝码放到了木块的上方,弹簧测力计示数达到最大值时仍无法拉动木块,说明摩擦力太大,可选用10 g的砝码将50 g的换下,减小压力,从而减小摩擦。
2.(1)弹簧测力计示数(或弹簧测力计对木块的拉力) (2)①木块对木板 越大 ②接触面越粗糙 (3)压力大小 接触面的粗糙程度 物体做匀速直线运动的速度
解析 (1)用弹簧测力计水平匀速拉动木块,弹簧测力计的示数(或弹簧测力计对木块的拉力)的大小等于木块受到的摩擦力的大小。(2)①木块上增加砝码是为了增大木块对木板的压力;对比甲、乙、丙三次实验可知:在接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。②对比甲、丁、戊三次实验可知:压力相同时,接触面越粗糙,弹簧测力计的示数越大,滑动摩擦力越大。(3)探究滑动摩擦力大小是否和物体运动速度有关,应保持压力大小和接触面的粗糙程度一定,改变物体做匀速直线运动的速度。
3.(1)匀速直线 1.6 (2)控制变量 (3)无关 1.6
解析 (1)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,此时物体在水平方向上受到的滑动摩擦力和拉力大小相等,为1.6 N。(2)影响滑动摩擦力大小的因素可能有多个,在探究某一因素对滑动摩擦力大小的影响时,应该采用控制变量法。(3)由第1、4两次实验数据知,压力和接触面的粗糙程度相同,木块分别平放、侧放,滑动摩擦力大小都为2 N,所以滑动摩擦力大小与接触面积的大小无关;第2、5两次实验数据中压力和接触面的粗糙程度相同,所以由此推知,第5次实验和第2次实验的滑动摩擦力大小相等,等于1.6 N。
4.(1)不相等 同一直线 (2)①1、3 ②2.4 ③压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大 (3)①木块与木板 ②木块
解析 (1)图中小芳同学用弹簧测力计斜向上拉动长方体木块,拉力和滑动摩擦力不在同一直线上,大小不相等。(2)①探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系时,应控制其他因素不变,只改变压力的大小,因此应选择实验1、3;②图乙中弹簧测力计的分度值为0.2 N,示数为2.4 N;③实验2与3中压力相同,接触面的粗糙程度不同,弹簧测力计的示数不同,可得出的结论是压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。(3)探究滑动摩擦力大小与接触面积的关系,应控制接触面粗糙程度、压力情况相同,接触面积不同。比较第1、4两次实验可知,弹簧测力计示数相等,木块放置方法不同,因此第1次和第4次实验的接触面和压力情况应该一样,故第4次实验接触面,即①应该为木块与木板,压力情况即②应该为木块。
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专项素养综合全练(十一)
机械效率的测量
类型一 测杠杆的机械效率
1.(2023河北秦皇岛北戴河月考)某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。回答下列问题:
(1)本次实验中,若提升的钩码重一定,不计装置的摩擦,则影响杠杆机械效率的主要因素是 。
(2)该杠杆机械效率的表达式是 。(用题中给出的字母表示)
(3)若将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。请简要说明理由:
。
2.(2023江苏南通月考)小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖直向上拉动杠杆,使挂在杠杆下面的钩码缓慢上升。重为5 N的钩码挂在A点时,人的拉力F为4 N,钩码上升0.3 m时,动力作用点C上升0.5 m。
(1)求此时机械效率η1;
(2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,仍用该实验装置,将钩码移到B点,再次缓慢提升杠杆,使动力作用点C仍然上升0.5 m。问:人的拉力F与第一次相比 (选填“变大”“变小”或“不变”)。通过计算说明此时的机械效率η2与η1的大小关系。
类型二 测滑轮组的机械效率
3.(2023广东广州大学附中模拟)如图1所示,用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升1 m,拉力分别为F甲、F乙。此过程相关数据如图2所示,g取10 N/kg,则:
图1 图2
(1)物体M的质量为 kg;
(2)两个滑轮组此过程的机械效率的大小关系是η甲 η乙(选填“>” “<”或“=”);
(3)甲滑轮组 (选填“A”“B”或“C”)。
A.省力 B.费力 C.不省力也不费力
4.(2022湖北襄阳中考)某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率,相关数据记录在表中。
实验次数 钩码重G/N 钩码上升高度h/cm 拉力F/N 绳端移动距离s/cm 机械效率η
1 1.0 10 0.6 30 55.6%
2 2.0 10 1.0 30
3 4.0 10 1.6 30 83.3%
(1)实验中,使用滑轮组提升重物时,应竖直向上 拉动弹簧测力计;
(2)第二次实验中,滑轮组的机械效率为 ;
(3)分析1、2、3次实验数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物越 (选填“重”或“轻”),滑轮组的机械效率越高;
(4)小琪同学在仅改变提升物体速度的情况下,又做了上述第三次实验,结果会发现滑轮组的机械效率 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
类型三 测斜面的机械效率
5.(2021四川绵阳中考改编)用如图所示装置探究斜面省力大小及机械效率是否与斜面倾角、表面粗糙程度有关。甲、乙斜面倾角相等,与丙的不相等;甲、丙斜面表面粗糙程度相同,与乙的不相同。先用弹簧测力计竖直向上匀速缓慢提升重物0.24 m高,弹簧测力计示数F0=20.0 N;再分别在三个斜面上沿斜面向上匀速缓慢拉动这个重物到同一高度,弹簧测力计示数和斜面长度如表所示。
次数 斜面 弹簧测力计示数F/N 斜面长度L/m 省力大小ΔF/N(ΔF=F0-F) 机械效率η
1 甲 17.4 0.30 92.0%
2 乙 18.2 0.30 1.8 87.9%
3 丙 14.0 0.40 6.0
根据表中数据回答下列问题:
(1)斜面甲省力大小ΔF甲= N。
(2)斜面丙的机械效率η丙= %。
(3)比较1、2两次实验结果,可以认为 ;比较1、3两次实验结果,可以认为 。(均选填序号,有可能不止一项正确)
A.斜面省力大小与斜面倾角有关
B.斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关
C.斜面省力大小与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
D.斜面机械效率与斜面倾角有关
E.斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关
F.斜面机械效率与斜面倾角和表面粗糙程度都有关
答案全解全析
1.(1)杠杆自身的重力 (2)×100% (3)见解析
解析 (1)提升的钩码重一定,说明有用功一定,影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力。
(2)W有=Gh1,W总=Fh2,η=×100%=×100%。
(3)将悬挂点由A移至C,而O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则有用功不变,但杠杆重心上升的高度减小,额外功减小,总功减小,根据机械效率的公式η=×100%可知,杠杆的机械效率变大。
2.解析 (1)W有1=Gh=5 N×0.3 m=1.5 J;W总1=Fs=4 N×0.5 m=2 J,η1=×100%=×100%=75%。(2)钩码的悬挂点在A点时,G×OA+G杠杆×OC=F×OC;悬挂点移至B点时,G×OB+G杠杆×OC=F'×OC,OB
解析 (1)由图2可知,甲滑轮组的总功W总甲=1 200 J,额外功W额甲=800 J,则有用功W有甲=W总甲-W额甲=1 200 J-800 J=400 J,则物体M的重力GM===400 N,则物体M的质量m===40 kg。(2)由图2可知,甲滑轮组的总功为1 200 J,额外功为800 J,则甲滑轮组机械效率η甲=×100%=×100%=×100%≈33.3%;乙滑轮组的总功为800 J,额外功为400 J,则乙滑轮组机械效率η乙===×100%=50%,即η甲<η乙。(3)由图1可知,甲滑轮组动滑轮上有两段绳子承担物重,则绳子自由端移动的距离s=nh=2×1 m=2 m,甲滑轮组的总功W总甲=1 200 J,则自由端拉力F甲===600 N,由(1)可知物体M的重力GM=400 N,由F甲>GM可知,甲滑轮组费力,故A、C不符合题意,B符合题意。
4.(1)匀速直线 (2)66.7% (3)重 (4)不变
解析 (1)应该竖直向上匀速直线拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定;(2)η2=×100%=×100%=×100%≈66.7%;(3)使用同一滑轮组提升重物时,重物越重,滑轮组的机械效率越高;(4)影响机械效率的只有摩擦力、绳子重力、动滑轮重力,仅改变提升物体速度的情况下,滑轮组的机械效率不变。
5.(1)2.6 (2)85.7 (3)BE AD
解析 (1)斜面甲省力大小ΔF甲=F0-F甲=20.0 N-17.4 N=2.6 N。(2)竖直匀速提升时,弹簧测力计示数F0=20.0 N,所以物重G=F0=20.0 N,斜面丙的机械效率η丙==≈85.7%。(3)1、2两次实验,斜面倾角相等,斜面表面粗糙程度不相同,由表中数据知,ΔF甲>ΔF乙,能说明B项,即斜面省力大小与斜面表面粗糙程度有关,两次实验的机械效率η甲>η乙,能说明E项,即斜面机械效率与斜面表面粗糙程度有关。1、3两次实验,斜面表面粗糙程度相同,斜面倾角不相等,由表中数据可知,ΔF甲<ΔF丙,能说明A项,即斜面省力大小与斜面倾角有关,同时,由表中数据,η甲>η丙,能说明D项,即斜面机械效率与斜面倾角有关。
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专项素养综合全练(八)
探究液体压强与什么因素有关
1.【实验探究·新实验】(2022安徽中考)为探究液体压强与哪些因素有关,取一个空的透明塑料瓶,在瓶口扎上橡皮膜,将塑料瓶浸在液体中,橡皮膜向瓶内凹进得越多,表明液体的压强越大。
(1)将塑料瓶竖直地浸入水中,第一次瓶口朝上(如图甲),第二次瓶口朝下(如图乙),两次塑料瓶在水里的位置相同。图乙中的橡皮膜凹进得更多,则可得到的实验结论是同种液体中, ,液体的压强越大。
(2)若用体积相同的酒精(ρ酒精<ρ水)进行实验,如图丙所示,塑料瓶在酒精里的位置与图乙相同,则图 (选填“乙”或“丙”)中的橡皮膜凹进得更多。
2.【实验探究·新实验】(2022福建中考)在探究影响液体压强因素的实验中,用几根一端封有相同橡皮薄膜的玻璃管进行实验,在5号管中装入盐水,其他管中装入水,如图。
甲 乙 丙
(1)玻璃管下方薄膜鼓起的程度可反映液体 的大小。
(2)根据图甲中三支相同玻璃管薄膜鼓起的程度,猜想:液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或 有关。
(3)图乙中,4号管上段更粗,下段与2号管粗细相同,两管中水的总长度相同,发现两管薄膜鼓起的程度相同,可得:液体压强的大小与液体的质量、重力、体积都 。
(4)图丙中,5号管和2号管的液柱长度相等,利用5号管和2号管可探究液体压强与液体的 是否有关。
(5)为了探究液体长度对液体压强的影响,选用2号管和6号管进行实验,6号管水柱比2号管水柱长,实验时需控制两管水柱的 相等。
3.(2022山东滨州中考)在探究性学习活动中,某学习小组做了以下系列实验探究。
(1)探究影响压力作用效果的因素,该小组用一块海绵、一张小桌和一个砝码,做了如图甲所示实验。请根据 两图中的情景,提出一个要探究的问题: 。经过多次实验表明影响压力作用效果的因素是 。根据实验结论,建立了压强概念和压强的表达式p=。
A B C
甲 乙
(2)该小组取三个高度均为h,密度同为ρ的实心均匀物体A、B、C。A、C是圆柱体,B是长方体,A、B的底面积都为S,C的底面积为。把它们放在水平桌面的海绵上,如图乙所示,发现海绵被压下的深度相同。
该小组结合在(1)中得到的结论和表达式,分析出了A、B、C三个物体对海绵的压强均为p= (只写出结果),解释了“海绵被压下的深度相同”的原因。
(3)该小组研究液体内部的压强,用图丙A所示的器材进行实验探究。他们利用这些器材 (选填“能”或“不能”)探究液体的压强跟液体的深度、液体的密度有关。此过程用的实验方法是 (只写出一种)。
丙
该小组对液体压强的大小跟液体的深度、液体的密度之间的定量关系进一步思考。在图乙B容器内装有密度为ρ的液体,他们受到上面实验的启发,要想得到液面下深度h处的压强,可以设想这里有一个水平放置的“平面”,平面的面积为S。这个平面以上的液柱对平面的压力等于液柱所受的重力。因此,液面下深度h处的压强为p= (写出推导过程)。
(4)由(3)推导出的表达式, (选填“能”或“不能”)应用于大气压强。
4.(2019山东济宁中考)小明跟着爸爸去游泳,站在齐胸深的水中,感觉呼吸略微有些困难,越往深处感觉越明显,由此激发了他想研究水的压强特点的想法:
(1)图中是小明利用底部和侧壁套有橡皮膜的玻璃管倒入水后的实验现象,由此可说明 。
(2)如表是小明利用U形管压强计探究水内部压强时的几组数据。
序号 深度/cm 橡皮膜方向 压强计左右液面高度差/cm
1 5 朝上 4.9
2 5 朝下 4.9
3 5 朝侧面 4.9
4 10 朝侧面 9.7
5 15 朝侧面 14.6
根据表中的数据,请回答下列问题:
①比较前三组数据,可得出的结论: 。
②比较序号 的三组数据,可得出的结论是水的压强随深度的增加而增大。
(3)早在1648年,物理学家帕斯卡曾做过一个著名的实验,如图所示。结果,他只用了几杯水,就把木桶撑破了。此实验不仅证明了液体的压强与液体的深度有关,还说明了液体的压强与 无关。
(4)我国第一艘深海载人潜水器蛟龙号,是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器。当蛟龙号潜水器下潜到7 000 m深度时,所受海水的压强为 Pa(g取10 N/kg,ρ海水=1.03×103 kg/m3)。
答案全解全析
1.(1)深度越深 (2)乙
解析 (1)橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹得更明显,说明在液体密度一定时,深度越深,压强越大,液体压强随深度的增加而增大;(2)若用体积相同的酒精(ρ酒精<ρ水)进行实验,橡皮膜的深度相同,根据p=ρgh可知,橡皮膜在水中受到的压强大,所以题图乙中的橡皮膜凹进得更多。
2.(1)压强 (2)深度 (3)无关 (4)密度 (5)深度
解析 (1)通过橡皮膜鼓起的程度比较液体压强的大小,是转换法。(2)相同的1、2、3号管中装的液体种类相同,且管内液体的深度逐渐增加,相应的质量、体积、重力也逐渐增大,橡皮膜鼓起的程度逐渐增大,说明液体的压强可能与液体的质量、重力、体积或深度有关,所以猜想:液体的压强与液体的质量、重力、体积或深度有关。(3)比较2号管和4号管,4号管中液体的质量、体积、重力一定大于2号管,但二者橡皮膜鼓起的程度相同,说明液体的压强与质量、重力、体积无关,只与深度有关。(4)5号管中盐水和2号管中的水深度相同,盐水的密度大于水的密度,5号管橡皮膜鼓起的程度大,说明液体的压强与液体的密度有关。(5)为探究液体长度对液体压强的影响已知2号管和6号管是相同的两支玻璃管,内装液体的种类相同、长度不同,则还需要控制两管水柱的深度相同。
3.(1)A、B 压力作用效果可能与压力大小有关 压力大小、受力面积大小 (2)ρgh (3)能 控制变量法 ===ρgh (4)不能
解析 (1)根据A、B两图,压力的大小不同,受力面积相同,故探究的是压力的作用效果可能与压力的大小有关;B、C两图说明压力的作用效果与受力面积大小有关。(2)A、B、C三个物体对海绵的压强均为p====ρgh。(3)将压强计的探头放在a、b两点或c、d两点时,可探究液体的压强跟液体深度的关系;将探头放在不同液体中的b、c两点时,可探究液体的压强跟液体密度的关系;此实验方法为控制变量法;液面下深度h处的压强为p====ρgh。(4)大气压随着高度的变化而发生变化,大气的密度是变化的,故不能运用ρgh计算。
4.(1)液体对容器侧壁和底部都有压强 (2)①在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强相等 ②3、4、5 (3)液体体积(填“液体质量”也可) (4)7.21×107
解析 (1)由题图可知,左图橡皮膜向下凸出,右图橡皮膜向侧面凸出,这说明液体对容器底部和侧壁都有压强。(2)①序号1、2、3中液体的密度相同、橡皮膜所处深度相同,只有橡皮膜的方向不同,而压强计左右液面的高度差相同,因此可判断在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强相等。②研究液体压强与深度的关系,就要保持液体密度、橡皮膜的方向不变,只改变橡皮膜的深度,因此,要比较3、4、5三组数据。(3)帕斯卡演示的这个实验表明,液体的压强与液体的深度有关,与液体的质量、体积无关。(4)潜水器下潜到7 000 m深度处时受到的压强为p=ρ海水gh=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×7 000 m=7.21×107 Pa。
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