2022—2023学年(上)九年级开学检测物理试题
一、选择题(本大题有7小题,每小题3分,共21分)
1. 下列对常见物理量的估计正确的是( )
A. 人感到舒适温度为39℃
B. 普通中学生的重力约为200N
C. 将两个鸡蛋举高1m,对鸡蛋做的功约为1J
D. 现在考场内的气压约为
2. 下列现象中,力对物体做功的是( )
A. 甲图中人提箱子静止不动 B. 乙图中人用力但没有推动木块
C. 丙图中人提水桶沿水平地面匀速运动 D. 丁图中人将箱子从地面抬到车箱上
3. 关于功、功率、机械效率,下列说法正确是( )
A. 作用在物体上的力越大,该力对物体做的功越多
B. 机械做功越多,机械功率越大
C. 机械的功率越大,机械效率越高
D. 机械做功越快,机械的功率越大
4. 汽车是现代生活中的代步工具之一、关于汽车,下列说法中正确的是( )
A. 车对地面的压力与车受到的重力是一对平衡力
B. 使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
C. 轮胎上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D. 车行驶的速度越快,具有的重力势能越大
5. 年月日,我国第三艘航母“福建舰”下水,开始了三航母时代,彰显了我国海军强大的军事实力。关于航母下列说法正确的是( )
A. 当“福建舰”航母上的舰载机起飞后,航母所受浮力不变
B. 水面舰艇多采用前后编队而不是近距离并排行驶,是为了避免相“吸”而发生碰撞
C. 作战飞机在加速升空过程中,动能转化为重力势能,机械能保持不变
D. 潜水艇在下潜过程中,受到海水的压强不变
6. 同学们梳理了书中与压强知识相关的实验,如图所示,其中分析正确的是( )
A. 甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,海绵凹陷越明显
B. 乙图实验,当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差变大
C. 丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积,不能估测大气压强的值
D. 丁图实验,向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
7. 两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的s-t图象如图,根据图象,下列判断正确的是( )
A. 两次物体运动的速度:v1
C. 0~8s两次拉力对物体做功的功率:P1>P2
D. 0~8s两次拉力对物体所做的功:W1=W2
二、填空题(本大题有7小题,每空1分,共21分)
8. 物质是由___________组成的,它又是由原子组成的,如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图,由图可知,原子核外带负电的___________在绕核转动;质子和中子都是___________(选填“可”或“不可”)再分的微粒。
9. 某品牌抽取式面巾纸,表面有褶皱或压痕,对折成形,叠套压实,封装在塑料袋里。使用时打开塑料袋封口,闻到面巾纸淡淡的香味,这是______现象。抽出第一张面巾纸,就会顺利地带起第2张、第3张,……,上一张面巾纸带起下一张面巾纸,主要依靠相邻两张面巾纸之间的______力。沿水平桌面匀速推动整袋面巾纸的过程中,整袋面巾纸的重力______(选填“做”或“不做”)功。
10. 生活中蕴含着很多物理知识:用吸管吸饮料,是利用___________的作用;司机开车时要系好安全带,是因为刹车时司机由于___________会继续向前运动,易造成伤害;高速公路上的汽车在行驶过程中,不允许超过最大限制速度。从物理角度看,这样做的目的是为了减小汽车的___________(选填“惯性”或“动能”)
11. 中国是世界上最早发明和使用弓箭的国家之一、当弓被拉弯时,发生了 ___________形变,向斜上方射出去的箭由于具有较大的 ___________能,所以会飞行很远,当箭到达最高点时,若不受任何力,箭将 ___________(填“做匀速直线运动”、“静止”或“落向地面”)。
12. 2022年6月5日10时44分,长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,成功将神舟十四号载人飞行器送入太空,神舟十四号加速升空的过程中(忽略燃料质量变化),它的动能______,重力势能______,机械能______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
13. 如图所示,小华利用斜面拉一重50N木块到0.3m高处,木块沿斜面向上移动1m,共耗时10s。已知拉力为20N,则小华做的有用功为 ___________J,拉力的功率为 ___________W,斜面的机械效率为 ___________。
14. 用如图所示的滑轮组将重为120N的物体竖直匀速提升5m,绳子自由端的拉力为50N,则此过程中拉力所做的功为______J,机械效率为______,若增大所提物体的重力,此滑轮组的机械效率将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
三、作图题(第(1)问2分,第(2)问2分,第(3)问3分,共7分)
15. 画出图中悬停在空中的无人机受力的示意图。
16. 在图中画出滑轮组最省力的绕线方式。
17. 如图甲所示,孙悟空肩上的金箍棒可看做杠杆,其简图如图乙。图中,O为支点,O′为金箍棒重心位置,A为动力F的作用点。请在图中画出作用在A点的最小动力F的示意图及其力臂l。
四、实验题(本大题有3小题,每空1分,共20分)
18. 某同学在学习“长度、时间、温度和力的测量”时,有如下情形:
(1)如图甲所示,停表的读数是______s;
(2)如图乙所示,该物体的长度是______cm;
(3)如图丙所示,温度计的读数是______ ℃;
(4)如图丁所示,弹簧测力计的原理是:在一定范围内,弹簧的______与所受拉力成正比,如图所示:图中弹簧测力计的分度值为______N,手施加的拉力大小为______N。
19. 在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验时,小明设计了如图甲、乙、丙所示的实验装置来进行实验,钢球从斜面由静止自由释放,撞击水平面上的木块,木块在水平面上运动并推动木块移动,如图甲所示。
(1)如图甲、乙,小明选用大小不同的钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下,目的是______,实验中动能大小通过______来反映;
(2)比较甲、乙两图的实验,是探究动能大小和______的关系,探究动能大小与另一个物理量的关系,应比较______两图的实验;
(3)小明实验时,若让同一钢球从斜面相同高度处滚下,推动木块在粗糙程度不同的水平面上移动,小明发现水平面越光滑,木块移动的距离越______(选填“远”或“近”),若水平面绝对光滑,木块将______;
(4)小红同学发现木块移动的距离没有其他同学的明显,认为是木块太重的原因造成的,为了验证猜测,小红设计了如图丁所示的“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的方案,经过多次实验,记录实验数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5
木块对木板的压力F/N 2 3 4 5 6
弹簧测力计读数F1/N 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
根据表中测量数据可以得出,当接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越______。
20. 同学们利用沙子、小桌、重物、透明的箱子进行实验探究。
(1)如图1所示,把小桌放在透明的沙箱中,让重物从高处落下,撞击小桌,观察桌腿陷入沙子的深度,探究重力势能的大小与哪些因素有关:
①实验探究的是______(填“重物”或“小桌”)的重力势能;
②通过实验,发现同一个重物从不同高度落下,高度越高,能够对外做功越______,说明它的重力势能越______;
③若要探究重力势能与质量的关系,应换用不同的重物,让它们从______高度落下,观察桌腿陷入沙子的深度。
(2)把重物按图2所示方式分别放在小桌上,观察小桌陷入沙子的深度,探究压力作用效果与什么因素有关:
①在分析压力作用效果与压力大小的关系时,应选择______两次实验进行比较;
②在分析压力作用效果与受力面积大小的关系时,应选择______两次实验进行比较;
(3)上述探究过程中都是通过观察桌腿陷入沙子的深度来得出要探究的问题,在物理中称之为转换法,请举出一个也用到这种方法的实验______。
四、计算题(本大题有2小题,第19题6分,第20题7分,共13分)
21. 如图甲所示,重的小车受到的水平推力,在水平地面上做直线运动,其距离随时间变化的图像如图乙所示。
(1)小车运动的速度多大?
(2)内人对小车做多少功?功率是多大?
22. 如图所示为一款号称最轻便的可折叠的空气自行车,它由尼龙材料通过3D打印制作而成,它的质量为1.2kg。当一个质量为58.8kg的骑手骑着该自行车在水平路面匀速前进时,车速为5m/s,所受阻力为总重的0.1倍,当该骑手骑行30分钟时,求:
(1)该骑手骑车时的功率;
(2)该骑手所做的功。
六、综合能力题(本大题有3小题,每空1分,共18分)
23. 小华在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。
(1)实验中要竖直向上______拉动弹簧测力计,使物体升高,小华同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法______(选填“正确”或“不正确”);
(2)表格中,①②两处的数据应该是______和______;
实验次序 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 01 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 ① ②
(3)通过比较______(填实验次序)两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子股数无关;
(4)通过比较______(填实验次序)两次实验数据得出结论:用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(5)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中可以提高机械效率的是______。
A.增加物体提升的高度
B.加快提升物体的速度
C.减小动滑轮的重力
D.减小物体的重力
24. 在2022年北京冬奥会中,谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中腾空而起的画面如图甲所示,小明观看其夺冠之后用两块三角形积木搭建成两个斜面AB、CD,并将其固定在实验室水平桌面上,准备再利用毛巾、棉布和一个小金属球来探究“阻力对滑雪跳跃距离的影响”,实验过程如下:
(1)第一次实验:小明将小球放在M点下滑,小球最终落在位置3;
(2)第二次实验:小明在斜面CD的表面铺上棉布,将小球仍放在M点下滑,小球最终落在位置2。为了使结论准确,两次实验中小球都要从M点______滑下。通过第一、第二两次实验,小明发现小球受到的阻力越小,飞出的距离______;
(3)第三次实验:小明在斜面CD的表面铺上毛巾,仍将小球放在M点下滑,最后发现小球在斜面CD上并没有滚动到D点,于是他将小球放到更高的位置进行第四次实验,小球最终落在位置1,由此可知,小球的______(填“质量”或“速度”)也会影响飞出的距离。这是因为小球放置的位置越高,具有的______能越大,到达BC段的______能就越大,能克服CD段阻力做的功就越多。
25. 阅读下列两则材料,按要求回答问题。
a.亚洲极限运动锦标赛上,有“神奇小子”之称的张智勇力压众多好手,勇夺BMX小轮车街区赛的第三名。
本次比赛属于平地花式赛,它最基本的动作有后轮点地跳、前轮点地跳、擦轮、定车、飘、过桥等,赛场上,运动员首先用力蹬车加速上升,越过最高坡道,而后又疾驰而下,跨过不同坡道,不断上升、下降,最终冲向终点,比赛过程中,优秀运动员一次可跨越几个坡道。
(1)运动员用力蹬车可加速上升,表明力可以______,到达坡道最高点时车仍要继续向前运动,这是因为车具有______;
(2)运动员骑车离地飞跃到最高点时,受力______(选填“平衡”或“不平衡”);
b.骄傲啊,我的祖国!在中华民族“飞天梦”的“神舟十号”飞船顺利升空的这个过程中:
(1)“神舟十号”进入太空轨道后,在绕地球轨道运行时,______平衡状态(选填“处于”或“不处于”);
(2)“神舟十号”与“天宫一号”对接后,在外太空中处于“完全失重”状态,若宇航员在“天宫一号”太空舱中进行下列科学实验,其中不能完成的是______(选填序号);
A.用秒表测量时间
B.用天平测量物体的质量
C.用弹簧测力计测量两手之间的拉力
D.用温度计测量温度
(3)利用火箭将“神舟十号”飞船发射升空时,不断地向后喷射高温的燃气,使火箭携“神舟十号”飞船加速上升的力的施力物体是______(选填“空气”“燃气”或“飞船”)。
答案和解析
一、选择题(本大题有7小题,每小题3分,共21分)
1. 下列对常见物理量的估计正确的是( )
A. 人感到的舒适温度为39℃
B. 普通中学生的重力约为200N
C. 将两个鸡蛋举高1m,对鸡蛋做的功约为1J
D. 现在考场内的气压约为
【答案】C
【解析】
【详解】A.人感到的舒适温度约为,故A错误;
B.中学生的质量约为50kg,其重力
故B错误;
C.一个鸡蛋的重力0.5N左右,把个鸡蛋举高1m做功约为
故C正确;
D.现在考场内的气压约为个标准大气压,即,故D错误。
故选C。
2. 下列现象中,力对物体做功的是( )
A. 甲图中人提箱子静止不动 B. 乙图中人用力但没有推动木块
C. 丙图中人提水桶沿水平地面匀速运动 D. 丁图中人将箱子从地面抬到车箱上
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲图中人提箱子静止不动,人用力,但箱子没有在力的方向上移动距离,没有做功,故A不符合题意;
B.乙图中人用力但没有推动木块,因为没有在力的方向上移动距离,所以没有做功,故B不符合题意;
C.人提水桶沿水平地面匀速运动,人给水桶一个竖直力,而水桶水平移动没有在力的方向上通过的距离,所以没有做功,故C不符合题意;
D.人将箱子从地面抬到车箱上,给箱子一个力,并且在力的方向上通过了一段距离,人对箱子做了功,故D符合题意。
故选D。
3. 关于功、功率、机械效率,下列说法正确的是( )
A. 作用在物体上的力越大,该力对物体做的功越多
B. 机械做功越多,机械的功率越大
C. 机械的功率越大,机械效率越高
D. 机械做功越快,机械的功率越大
【答案】D
【解析】
【详解】A.功的大小等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积,作用在物体上的力越大,但不知道物体在力的方向上通过的距离,无法判断该力对物体做的功多少。故A错误;
BD.功率是描述做功快慢的物理量,机械做功越快,机械的功率越大,其数值等于功与做功所用时间的比。做功越多,但做功时间未知,无法判断功率的大小。故B错误,D正确;
C.物理学中,将有用功与总功的比值叫作机械效率,机械效率的大小与功率大小无关。机械的功率越大,说明该机械做功快,不能说明机械效率高。故C错误。
故选D
4. 汽车是现代生活中的代步工具之一、关于汽车,下列说法中正确的是( )
A. 车对地面的压力与车受到的重力是一对平衡力
B. 使用安全带和安全气囊是为了减小惯性
C. 轮胎上有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
D. 车行驶的速度越快,具有的重力势能越大
【答案】C
【解析】
【详解】A.车对地面的压力与车受到的重力,两个力的方向相同,不是一对平衡力,故A错误;
B.安全带和安全气囊是为了减小惯性带来的危害,惯性大小只与质量有关,质量不变,惯性不变,故B错误;
C.轮胎上凹凸不平的花纹是通过增大接触面的粗糙程度的方法来增大摩擦,故C正确;
D.车的质量不变,车行驶的速度越快,动能越大,重力势能大小与速度大小无关,故D错误。
故选C。
5. 年月日,我国第三艘航母“福建舰”下水,开始了三航母时代,彰显了我国海军强大的军事实力。关于航母下列说法正确的是( )
A. 当“福建舰”航母上的舰载机起飞后,航母所受浮力不变
B. 水面舰艇多采用前后编队而不是近距离并排行驶,是为了避免相“吸”而发生碰撞
C. 作战飞机在加速升空过程中,动能转化为重力势能,机械能保持不变
D. 潜水艇在下潜过程中,受到海水的压强不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.当福建舰航母上的舰载飞机起飞后,航母的总重力减小,根据漂浮条件,其浮力等于其自身的重力,所以浮力减小,故A错误;
B.舰艇并排行驶时,舰艇带动其周围的水随船向前运动,使舰艇内侧之间的水流速度大于舰艇外侧的水流速度;因为水的流速越大,压强越小,水的流速越小压强越大,所以舰艇内外测的水存在压强差,水的压强差使两舰艇靠近,进而发生碰撞,为了避免舰艇相“吸”碰撞,所以不采用“并排”护航,故B正确;
C.作战飞机在加速升空过程中,飞机的质量不变,高度变大,重力势能变大,速度变大,动能变大,所以机械能增大,故C错误;
D.潜水艇在下潜过程中,海水的密度一定,潜水艇所处的深度不断增大,根据可知,受到海水的压强变大,故D错误。
故选B。
6. 同学们梳理了书中与压强知识相关的实验,如图所示,其中分析正确的是( )
A. 甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,海绵凹陷越明显
B. 乙图实验,当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差变大
C. 丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力和吸盘的面积,不能估测大气压强的值
D. 丁图实验,向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
【答案】B
【解析】
【详解】A.如甲图实验,装有水的瓶子竖放在海绵上,瓶中水越少,瓶子对海绵的压力越小,受力面积不变,海绵的凹陷程度压力的作用效果越不明显,故A错误;
B.如乙图实验,当压强计的探头在水中深度逐渐增大时,探头受到水的压强变大,则U形管两边液面高度差变大,故B正确;
C.如丙图实验,测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力F和吸盘的面积S,根据可估测大气压强的值,故C错误;
D.丁图实验,向外拉活塞,试管内气压减小,水再一次沸腾说明水的沸点降低了,可知气压减小,水的沸点降低,故D错误。
故选B。
7. 两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的s-t图象如图,根据图象,下列判断正确的是( )
A. 两次物体运动的速度:v1
C. 0~8s两次拉力对物体做功的功率:P1>P2
D. 0~8s两次拉力对物体所做的功:W1=W2
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图象可知,在相同时间内,物体第一次通过的路程大于第二次通过的路程,所以v1>v2;故A错误;
B.同一物体的重力不变,对水平面的压力不变;在同一水平面上运动,接触面的粗糙程度相同,故两次拉动物体时,物体受到的摩擦力相等;由图象可知,两次物体都做匀速直线运动,说明物体受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以,两次物体所受的拉力
F1=F2=f
故B错误;
CD.由图象可知,0~8s物体第一次通过的路程为0.8m,第二次通过的路程为0.4m,又知两次拉力相等,根据W=Fs可知W1=2W2;0~8s,时间相同,且W1>W2;根据可知,0~8s两次拉力对物体做功的功率:P1>P2;故C正确,D错误。
故选C。
二、填空题(本大题有7小题,每空1分,共21分)
8. 物质是由___________组成的,它又是由原子组成的,如图是用来说明原子及原子核结构情况的示意图,由图可知,原子核外带负电的___________在绕核转动;质子和中子都是___________(选填“可”或“不可”)再分的微粒。
【答案】 ①. 分子 ②. 电子 ③. 可
【解析】
【详解】[1]物质是由大量的分子、原子构成的,数目大,体积小。
[2]原子由带正电的原子核和带负电的电子组成的,原子核又分为带正电的质子和不带电的中子组成的。
[3]质子和中子还可以分成夸克,所以质子和中子都是可以再分的微粒。
9. 某品牌抽取式面巾纸,表面有褶皱或压痕,对折成形,叠套压实,封装在塑料袋里。使用时打开塑料袋封口,闻到面巾纸淡淡的香味,这是______现象。抽出第一张面巾纸,就会顺利地带起第2张、第3张,……,上一张面巾纸带起下一张面巾纸,主要依靠相邻两张面巾纸之间的______力。沿水平桌面匀速推动整袋面巾纸的过程中,整袋面巾纸的重力______(选填“做”或“不做”)功。
【答案】 ①. 扩散 ②. 摩擦 ③. 不做
【解析】
【详解】[1]打开塑料袋封口,闻到面巾纸淡淡香味,这是扩散现象,是分子在不停地做无规则运动的结果。
[2]根据题意知道,抽取式面巾纸是叠套压实,表面有褶皱或压痕,说明接触面粗糙且有压力,当抽出第一张面巾纸时,两张纸之间则存在相对运动,所以,上一张面巾纸带起下一张面巾纸,主要依靠相邻两张面巾纸之间的摩擦力。
[3]整袋面巾纸的重力方向竖直向下,当沿水平桌面匀速推动整袋面巾纸的过程中,整袋面巾纸没有在重力的方向运动,故不做功。
10. 生活中蕴含着很多物理知识:用吸管吸饮料,是利用___________的作用;司机开车时要系好安全带,是因为刹车时司机由于___________会继续向前运动,易造成伤害;高速公路上的汽车在行驶过程中,不允许超过最大限制速度。从物理角度看,这样做的目的是为了减小汽车的___________(选填“惯性”或“动能”)
【答案】 ①. 大气压 ②. 惯性 ③. 动能
【解析】
【详解】[1]用吸管吸饮料,吸气时会减小管内压强,饮料在大气压强作用下被压入嘴里。
[2]司机在开车时,原来和车一起向前运动,紧急刹车时,车的速度急剧减小,而司机由于惯性,继续向前运动,易造成伤害,所以司机开车时要系好安全带。
[3]在质量一定时,速度越大,动能越大,越不容易刹车,所以汽车在行驶过程中,不允许超过最大限制速度。
11. 中国是世界上最早发明和使用弓箭的国家之一、当弓被拉弯时,发生了 ___________形变,向斜上方射出去的箭由于具有较大的 ___________能,所以会飞行很远,当箭到达最高点时,若不受任何力,箭将 ___________(填“做匀速直线运动”、“静止”或“落向地面”)。
【答案】 ①. 弹性 ②. 动 ③. 做匀速直线运动
【解析】
【详解】[1]弓被拉弯时,弓发生了弹性形变,撤去外力,弓能恢复原状
[2]向斜上方射出去的箭,由于弓的弹性势能转化为箭的动能,箭具有较大的动能,也具有较大的速度,所以会飞行很远。
[3]向斜上方射出去的箭,当箭到达最高点时,箭只有水平向前的速度,竖直方向的速度为零,若不受任何力,箭将沿水平方向做匀速直线运动。
12. 2022年6月5日10时44分,长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,成功将神舟十四号载人飞行器送入太空,神舟十四号加速升空的过程中(忽略燃料质量变化),它的动能______,重力势能______,机械能______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 ①. 变大 ②. 变大 ③. 变大
【解析】
【详解】[1][2][3]忽略燃料质量变化,神舟十四号加速升空的过程中,其质量不变,速度变大,距离地面的高度增加,故其动能变大,重力势能变大,因机械能为动能与势能之和,故其机械能也变大。
13. 如图所示,小华利用斜面拉一重50N的木块到0.3m高处,木块沿斜面向上移动1m,共耗时10s。已知拉力为20N,则小华做的有用功为 ___________J,拉力的功率为 ___________W,斜面的机械效率为 ___________。
【答案】 ①. 15 ②. 2 ③. 75%
【解析】
【详解】[1]拉力做的有用功为
[2]拉力做的总功
拉力的功率
[3]斜面的机械效率
14. 用如图所示的滑轮组将重为120N的物体竖直匀速提升5m,绳子自由端的拉力为50N,则此过程中拉力所做的功为______J,机械效率为______,若增大所提物体的重力,此滑轮组的机械效率将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 750 ②. 80% ③. 变大
【解析】
【详解】[1]由题意可知,物体提升的高度为h=5m,动滑轮上有三股绳子承重,则绳子自由端移动的距离为
s=3h=3×5m=15m
由W=Fs可得,拉力做的总功为
W总=Fs=50N×15m=750J
[2]滑轮组所做的有用功为
W有=Gh=120N×5m=600J
则滑轮组的机械效率为
[3]若增大所提物体的重力,则将物体提升相同高度时,克服滑轮组所做的额外功不变,而克服物体重力所做的有用功增加,故滑轮组的机械效率变大。
三、作图题(第(1)问2分,第(2)问2分,第(3)问3分,共7分)
15. 画出图中悬停在空中的无人机受力的示意图。
【答案】
【解析】
【详解】无人机悬停在空中,受到了向下的重力,和向上的升力,故过重心竖直向下画一条线段,并在末端标上向下的箭头和G,即为重力,过重心向上画一条等长的线段,并在末端标上向上箭头和F,即为升力,故如图所示:
16. 在图中画出滑轮组最省力的绕线方式。
【答案】
【解析】
【详解】要使滑轮组最省力,需要承担物重的绳子段数最多,所以要从动滑轮绕起,由三段绳子来承担物重,如图所示:
17. 如图甲所示,孙悟空肩上的金箍棒可看做杠杆,其简图如图乙。图中,O为支点,O′为金箍棒重心位置,A为动力F的作用点。请在图中画出作用在A点的最小动力F的示意图及其力臂l。
【答案】
【解析】
【详解】金箍棒的重心在O′点,重力的方向总是竖直向下,重力的示意图如图所示;以O点为支点,在A处用力最小,则其力臂最大,最大值为OA,则最小动力F的方向垂直OA,及其力臂l,如图所示:
四、实验题(本大题有3小题,每空1分,共20分)
18. 某同学在学习“长度、时间、温度和力的测量”时,有如下情形:
(1)如图甲所示,停表的读数是______s;
(2)如图乙所示,该物体的长度是______cm;
(3)如图丙所示,温度计的读数是______ ℃;
(4)如图丁所示,弹簧测力计的原理是:在一定范围内,弹簧的______与所受拉力成正比,如图所示:图中弹簧测力计的分度值为______N,手施加的拉力大小为______N。
【答案】 ①. 337.5 ②. 2.40 ③. -31 ④. 伸长量 ⑤. 0.2 ⑥. 2.4
【解析】
【详解】(1)[1]由图甲可知,小表盘的分度值为0.5min,指针位于5min和6min之间,偏向6min一侧,故小表盘的读数为5min,大表盘的分度值为0.1s,读数为37.5s,故该停表的示数为
t=5min+37.5s=337.5s
(2)[2]由图乙可知,刻度尺的分度值为0.1cm,物体的左侧与刻度尺的1.00cm刻度线对齐,物体的右侧与刻度值的3.40cm刻度线对齐,故该物体的长度为
L=3.40cm-1.00cm=2.40cm
(3)[3]由图丙可知,温度计的分度值为1℃,且温度计的刻度值从下到上逐渐减小,故可知此时温度小于0℃,则此时温度计的示数为-31℃。
(4)[4]在弹簧的弹性限度内,弹簧的伸长量与所受拉力成正比,弹簧测力计就是利用该原理制成的。
[5][6]由图丁可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,由图可知,手施加的拉力大小为2.4N。
19. 在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验时,小明设计了如图甲、乙、丙所示的实验装置来进行实验,钢球从斜面由静止自由释放,撞击水平面上的木块,木块在水平面上运动并推动木块移动,如图甲所示。
(1)如图甲、乙,小明选用大小不同的钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下,目的是______,实验中动能大小通过______来反映;
(2)比较甲、乙两图的实验,是探究动能大小和______的关系,探究动能大小与另一个物理量的关系,应比较______两图的实验;
(3)小明实验时,若让同一钢球从斜面相同高度处滚下,推动木块在粗糙程度不同的水平面上移动,小明发现水平面越光滑,木块移动的距离越______(选填“远”或“近”),若水平面绝对光滑,木块将______;
(4)小红同学发现木块移动的距离没有其他同学的明显,认为是木块太重的原因造成的,为了验证猜测,小红设计了如图丁所示的“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的方案,经过多次实验,记录实验数据如表:
实验次数 1 2 3 4 5
木块对木板的压力F/N 2 3 4 5 6
弹簧测力计读数F1/N 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
根据表中测量数据可以得出,当接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越______。
【答案】 ①. 使钢球到达水平面时的速度相同 ②. 木块滑行距离的长短 ③. 质量 ④. 甲丙 ⑤. 远 ⑥. 一直做匀速直线运动 ⑦. 大
【解析】
【详解】(1)[1]钢球从斜面释放的高度越大,钢球到达水平面时的速度就越大,故可知小明选用大小不同的钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下,目的是使钢球到达水平面时的速度相同。
[2]钢球到达水平面后,会撞击木块使得木块向前滑行,钢球的动能越大,撞击木块后木块滑行的距离也越远,故实验中动能大小是通过木块滑行距离的长短来反映。
(2)[3]由甲、乙两图可知,钢球的质量不同,而钢球从斜面释放的高度相同,故可知是探究动能大小和质量的关系。
[4]要探究动能大小与速度的关系时,用控制钢球的质量不变,改变钢球从斜面释放的高度,故可知应比较甲丙两图的实验。
(3)[5]水平面越光滑,木块所受摩擦力越小,则木块的速度减小得越慢,故木块移动的距离越远。
[6]若水平面绝对光滑,物体在水平方向上不受力,木块将做匀速直线运动。
(4)[7]由表中数据可知,随着木块与木板之间的压力逐渐增大,木块所受弹簧测力计的拉力逐渐增大,则木块所受滑动摩擦力也逐渐增大,故可知当接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
20. 同学们利用沙子、小桌、重物、透明的箱子进行实验探究。
(1)如图1所示,把小桌放在透明的沙箱中,让重物从高处落下,撞击小桌,观察桌腿陷入沙子的深度,探究重力势能的大小与哪些因素有关:
①实验探究的是______(填“重物”或“小桌”)的重力势能;
②通过实验,发现同一个重物从不同高度落下,高度越高,能够对外做功越______,说明它的重力势能越______;
③若要探究重力势能与质量的关系,应换用不同的重物,让它们从______高度落下,观察桌腿陷入沙子的深度。
(2)把重物按图2所示方式分别放在小桌上,观察小桌陷入沙子的深度,探究压力作用效果与什么因素有关:
①在分析压力作用效果与压力大小的关系时,应选择______两次实验进行比较;
②在分析压力作用效果与受力面积大小的关系时,应选择______两次实验进行比较;
(3)上述探究过程中都是通过观察桌腿陷入沙子的深度来得出要探究的问题,在物理中称之为转换法,请举出一个也用到这种方法的实验______。
【答案】 ①. 重物 ②. 多 ③. 大 ④. 相同 ⑤. 甲、乙 ⑥. 乙、丙 ⑦. 见解析
【解析】
【详解】(1)①[1]实验中,重物从高处落下撞击小桌,通过小桌下陷的深度判定重物重力势能的大小,探究的是重物的重力势能。
②[2][3]同一个重物的质量不变,从不同高度落下,高度越高,能够对外做功越多,小桌下陷的深度越大,说明它的重力势能越大。
③[4]若要探究重力势能与质量的关系,应换用不同的重物,控制相同的高度,所以让它们从相同高度落下,观察桌腿陷入沙子的深度。
(2)①[5]在分析压力作用效果与压力大小的关系时,应控制受力面积大小相同,改变压力的大小,故应选择甲、乙两次实验进行比较。
②[6]在分析压力作用效果与受力面积大小的关系时,应控制压力大小相同,改变受力面积大小,故应选择乙、丙两次实验进行比较。
(3)[7]在探究动能的大小与哪些因素有关时,让木球从一定高度滚下推动木块向前移动,通过观察木块被推动的距离的远近判断动能的大小,应用的方法是转换法。
四、计算题(本大题有2小题,第19题6分,第20题7分,共13分)
21. 如图甲所示,重的小车受到的水平推力,在水平地面上做直线运动,其距离随时间变化的图像如图乙所示。
(1)小车运动的速度多大?
(2)内人对小车做多少功?功率是多大?
【答案】(1)1.2m/s;(2)960J,96W
【解析】
【详解】解:(1)由图像可知,小车在推力的作用下做匀速直线运动,当时,,小车的速度为
(2)由图可知,内小车通过的路程为12m,则人对小车做功为
人对小车做功功率为
答:(1)小车运动的速度为1.2m/s;
(2)内人对小车做功960J,功率是96W。
22. 如图所示为一款号称最轻便的可折叠的空气自行车,它由尼龙材料通过3D打印制作而成,它的质量为1.2kg。当一个质量为58.8kg的骑手骑着该自行车在水平路面匀速前进时,车速为5m/s,所受阻力为总重的0.1倍,当该骑手骑行30分钟时,求:
(1)该骑手骑车时的功率;
(2)该骑手所做的功。
【答案】(1)300W;(2)5.4×105J
【解析】
【详解】解:(1)自行车和骑手的总质量为
m=1.2kg+58.8kg=60kg
自行车和骑手总重力为
G=mg=60kg×10N/kg=600N
所受阻力为
f=0.1G=0.1×600N=60N
该自行车在水平路面匀速前进,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,大小相等
F=f=60N
该骑手骑车时的功率为
P=Fv=60N×5m/s=300W
(2)骑行时间为
t=30min=1800s
该骑手所做的功
W=Pt=300W×1800s=5.4×105J
答:(1)该骑手骑车时的功率为300W;
(2)该骑手所做的功为5.4×105J。
六、综合能力题(本大题有3小题,每空1分,共18分)
23. 小华在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。
(1)实验中要竖直向上______拉动弹簧测力计,使物体升高,小华同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法______(选填“正确”或“不正确”);
(2)表格中,①②两处的数据应该是______和______;
实验次序 钩码重力G/N 钩码上升高度h/m 绳端拉力F/N 绳端移动距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 2.7 0.2 74%
2 4 0.1 1.8 0.3 74%
3 8 0.1 3.1 0.3 86%
4 8 0.1 2.5 ① ②
(3)通过比较______(填实验次序)两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组机械效率与绳子股数无关;
(4)通过比较______(填实验次序)两次实验数据得出结论:用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高;
(5)结合生产生活实际,用滑轮组提升重物时,下列选项中可以提高机械效率的是______。
A.增加物体提升的高度
B.加快提升物体的速度
C.减小动滑轮的重力
D.减小物体的重力
【答案】 ①. 匀速 ②. 不正确 ③. 0.4 ④. 80% ⑤. 1、2 ⑥. 2、3 ⑦. C
【解析】
【详解】(1)[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,则由二力平衡可知,此时弹簧测力计的示数等于拉力大小。
[2]如果在弹簧测力计静止时读出了数据,由于没有克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦,所以测力计示数偏小,故他的想法是不正确的。
(2)[3][4]由图丁可知,此时动滑轮上有四股绳子承重,故绳子自由端移动的距离为
s=0.1m×4=0.4m
故滑轮组的机械效率为
故①②两处的数据应该是0.4和80%。
(3)[5]由1、2两次实验数据可知,重物的重力不变时,绳子的股数不同,而滑轮组的机械效率相同,故可得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子股数无关。
(4)[6]由2、3两次实验数据可知,滑轮组相同,重物的重力增大,滑轮组的机械效率也增大,故可得出结论:用同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(5)[7]A.增加物体提升的高度时,滑轮组所做的有用功和额外功均会增加,滑轮组的机械效率不会增加,故A不符合题意;
B.加快提升物体的速度,克服动滑轮所做的额外功不会减小,故滑轮组的机械效率不会增加,故B不符合题意;
C.减小动滑轮的重力,可以减小克服动滑轮重力所做的额外功,可以提升滑轮组的机械效率,故C符合题意;
D.减小物体的重力后,提升相同高度时,克服物体重力所做的有用功减小,而克服动滑轮重力所做的额外功不变,故滑轮组的机械效率减小,故D不符合题意。
故选C。
24. 在2022年北京冬奥会中,谷爱凌在自由式滑雪女子大跳台比赛中腾空而起的画面如图甲所示,小明观看其夺冠之后用两块三角形积木搭建成两个斜面AB、CD,并将其固定在实验室水平桌面上,准备再利用毛巾、棉布和一个小金属球来探究“阻力对滑雪跳跃距离的影响”,实验过程如下:
(1)第一次实验:小明将小球放在M点下滑,小球最终落在位置3;
(2)第二次实验:小明在斜面CD的表面铺上棉布,将小球仍放在M点下滑,小球最终落在位置2。为了使结论准确,两次实验中小球都要从M点______滑下。通过第一、第二两次实验,小明发现小球受到的阻力越小,飞出的距离______;
(3)第三次实验:小明在斜面CD的表面铺上毛巾,仍将小球放在M点下滑,最后发现小球在斜面CD上并没有滚动到D点,于是他将小球放到更高的位置进行第四次实验,小球最终落在位置1,由此可知,小球的______(填“质量”或“速度”)也会影响飞出的距离。这是因为小球放置的位置越高,具有的______能越大,到达BC段的______能就越大,能克服CD段阻力做的功就越多。
【答案】 ①. 静止 ②. 越远 ③. 速度 ④. 重力势 ⑤. 动
【解析】
【详解】(2)[1]探究“阻力对滑雪跳跃距离的影响”,要控制物体的速度相同,只改变阻力的大小。第二次实验:小明在斜面CD的表面铺上棉布,将小球仍放在M点下滑,小球最终落在位置2。为了使结论准确,两次实验中小球都要从M点由静止滑下。
[2]第二次实验,小明在斜面CD的表面铺上棉布后小球受到的阻力变大,第一次实验小球受到的阻力小,故通过第一、第二两次实验,小明发现小球受到的阻力越小,飞出的距离越远。
(3)[3][4][5]他将小球放到更高的位置进行第四次实验,则小球下滑到水平面的速度较大,小球最终落在位置1,由此可知,小球的速度(小球的质量不变)也会影响飞出的距离。这是因为小球放置的位置越高,由于小球的质量不变,具有的重力势能越大,到达BC段小球的重力势能为0,小球的动能就越大,能克服CD段阻力做的功就越多。
25. 阅读下列两则材料,按要求回答问题。
a.亚洲极限运动锦标赛上,有“神奇小子”之称的张智勇力压众多好手,勇夺BMX小轮车街区赛的第三名。
本次比赛属于平地花式赛,它最基本的动作有后轮点地跳、前轮点地跳、擦轮、定车、飘、过桥等,赛场上,运动员首先用力蹬车加速上升,越过最高坡道,而后又疾驰而下,跨过不同坡道,不断上升、下降,最终冲向终点,比赛过程中,优秀运动员一次可跨越几个坡道。
(1)运动员用力蹬车可加速上升,表明力可以______,到达坡道最高点时车仍要继续向前运动,这是因为车具有______;
(2)运动员骑车离地飞跃到最高点时,受力______(选填“平衡”或“不平衡”);
b.骄傲啊,我的祖国!在中华民族“飞天梦”的“神舟十号”飞船顺利升空的这个过程中:
(1)“神舟十号”进入太空轨道后,在绕地球轨道运行时,______平衡状态(选填“处于”或“不处于”);
(2)“神舟十号”与“天宫一号”对接后,在外太空中处于“完全失重”状态,若宇航员在“天宫一号”太空舱中进行下列科学实验,其中不能完成的是______(选填序号);
A.用秒表测量时间
B.用天平测量物体的质量
C.用弹簧测力计测量两手之间的拉力
D.用温度计测量温度
(3)利用火箭将“神舟十号”飞船发射升空时,不断地向后喷射高温的燃气,使火箭携“神舟十号”飞船加速上升的力的施力物体是______(选填“空气”“燃气”或“飞船”)。
【答案】 ①. 改变物体的运动状态 ②. 惯性 ③. 不平衡 ④. 不处于 ⑤. B ⑥. 燃气
【解析】
【详解】a.(1)[1]运动员用力蹬车时,会对车施加作用力,使得车加速上升,说明力可以改变物体的运动状态。
[2]到达坡道最高点时车由于具有惯性,会保持原来的运动状态,故会继续向前运动。
(2)[3]运动员骑车离地飞跃到最高点时,运动员和车只受到重力作用,故受力不平衡。
b.(1)[4]“神舟十号”进入太空轨道后,在绕地球轨道运行时,运动方向发生了改变,故不处于平衡状态。
(2)[5]A.用秒表测量时间与重力无关,则宇航员在“天宫一号”太空舱中用秒表测量时间可以完成,故A不符合题意;
B.物体和砝码在太空舱中处于失重状态,天平的左右盘无论放多少物体,天平都是平衡的,所以在太空舱中无法用天平测量物体的质量,故B符合题意;
C.弹簧测力计是利用弹簧的弹力测量力的大小的,与重力无关,故在太空舱中可以用弹簧测力计测量两手之间的拉力,故C不符合题意;
D.温度计是利用液体的热胀冷缩规律测量物体的温度的,与重力无关,故在太空舱中可以用温度计测量温度,故D不符合题意。
故选B。
(3)[6]利用火箭将“神舟十号”飞船发射升空时,不断地向后喷射高温的燃气,飞船同时会受到燃气向上的反作用力,使得飞船加速上升,故使火箭携“神舟十号”飞船加速上升的力的施力物体是燃气