湖南省衡阳市耒阳市南阳中学2021-2022学年八年级下学期期中物理试卷(解析版)
一、单项选择题(共12小题,每小题3分,共36分,每题有且仅有1个正确选项)
1.牛顿看到苹果落在地上得到启发,经过计算后发现了万有引力。下列和万有引力属于同一种力的是( )
A.绳子拉着马不让马脱缰的力
B.物体放在传送带上,推动物体向前的力
C.苹果砸在草地上,使草地变形的力
D.让水往低处流的力
2.如图,重力的质量的关系图应是( )
A. B.
C. D.
3.下列数值,最不接近实际生活的是( )
A.10N的鸡蛋
B.读数为5.2N的弹簧测力计
C.在月球上75kg的宇航员
D.人体受到的20000N的大气压力
4.如图所示,4个完全相同的弹簧,形变量最大的是( )
A.F1=5N B.F2=5N
C.F3=15N D.F4=10N
(多选)5.根据牛顿第一定律,下列说法错误的是( )
A.一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态的性质
B.物体的运动一定需要力来维持
C.物体只要受力就不会保持匀速直线运动或者静止状态
D.牛顿第一定律无法在现实中验证
(多选)6.物理学是一个不断发现不断前进的过程,下列说法中正确的是( )
A.斜面实验说明了运动停止的原因
B.马德堡半球实验详细计算了大气压强
C.帕斯卡裂桶实验证明了液体的压强和液体的体积有关
D.托里拆利实验证明了大气压存在
7.新冠疫情中,各医院采用了“负压”技术,防止院内空气向外界扩散,所谓“负压”指室内的气压低于室外的标准大气压,下列属于“负压”的是( )
A.760mm汞柱的重力压强 B.马里亚纳海沟的压强
C.青藏高原上的空气压强 D.1个标准大气压
8.关于压力和压强,以下说法正确的是( )
A.物体的对接触面的压力等于物体的重力
B.液体的压强和液体的体积无关
C.空气的流速越快,压力越大
D.空气的压力一定比水的压力要小
9.已知月球的重力是地球重力的,现有一名宇航员,在地球上的质量为60kg,则他在月球上的质量和重力分别为( )
A.60kg 588N B.60kg 100N C.10kg 100N D.60kg 98N
10.相同的两个烧杯内,分别装入了相同体积的水和酒精,已知ρ水>ρ酒精,则装水杯子杯底的压强p1和装酒精杯子杯底的压强p2关系是( )
A.无法确定 B.p1=p2 C.p1>p2 D.p1<p2
11.现有两个正方体容器,边长之比为2:3,现将两个容器内各自装入密度比为3:2的液体后(恰好都装满),则两个容器底所受的液体压强比值为( )
A.3:2 B.1:1 C.1:2 D.4:9
12.如图所示,密闭的容器里有3层不相溶的液体,其分界线恰好是点A和点B所在的水平线,已知3种液体的密度比值从上往下依次为1:2:3,h1=1m,h2=0.2m,h3=0.3m,则现在容器内A平面、B平面和容器底的压强比值为( )
A.pA:pB:p底=2:7:12 B.pA:pB:p底=2:12:15
C.pA:pB:p底=2:12:21 D.pA:pB:p底=2:15:27
二、双项选择题(共4小题,每小题3分,共12分,每题均有2个符合题意,全部选择正确得3分,有漏选或少选得2分,有选择错误得0分)
(多选)13.下面情况中,物体属于匀速直线运动或静止的是( )
A. B.
C. D.
(多选)14.如图所示,一辆小车在水平的地面匀速行驶,现车内的A端有一弹簧与一木块相连接。在某时刻,木块突然向右运动,问此时小车可能的运动情况是( )
A.小车向A端做加速运动 B.小车向A端做减速运动
C.小车向B端做加速运动 D.小车向B端做减速运动
15.如图是托里拆利实验的流程,关于托里拆利实验,说法正确的是( )
A.托里拆利实验可以把水银替换成水,其余器材不变,由此计算大气压强
B.向上移动玻璃管,水银柱的高度不变
C.实验中用的玻璃管越粗,水银柱高度越低
D.标准大气压指760mm水银柱的压力
(多选)16.如图所示,甲、乙两物体平放在水平地面上,现两物体各受到来自两个方向的力F甲和F乙,现有F甲=F乙,则下列说法正确的是( )
A.若两物体保持静止,则两物体受到的阻力相等
B.若没有其他力的作用,两物体会保持静止状态
C.若地面光滑,两物体也可能保持静止状态
D.若F甲≠F乙,两物体一定会运动
三、填空与作图题(共7小题,共15分,其中作图题每小题2分,填空题每空1分)
17.(2分)如图,画出小球的所受的重力示意图。
18.(2分)如图,画出小球所受的力的示意图。
19.液体内部的压强受到液体 和 的影响,已知三峡大坝的正常蓄水位为175m,则三峡大坝所受的最大压强约为 。
20.(1分)现有一装有水的容器如图所示(C平面处密封),待容器内液体处于平衡状态后,A、B、C三平面所受水的压强大小关系为 。
21.(2分)在探究阻力对运动的影响时,要保证小车从斜面的同一高度下滑,只改变平面的粗糙程度,这种实验方法叫做 ,使用这种方法还可以探究同种阻力情况下,速度对运动距离的影响,具体操作是 。
22.物体的重量跟物体的质量 ,质量为20kg的物体,受到的重力为 N,重力的方向是 。
23.(2分)空载的汽车相对于满载的汽车更 (选填“容易”或“难”)停下来,因为 。
四、实验探究题(共3小题,每空1分,作图2分,共17分)
24.(7分)小李同学在探究“压力对滑动摩擦力大小的影响”实验中,将一个质量为1kg的物块垂直压在墙面上(如图1),然后改变压力的大小,并用弹簧测力计拉动物块使其做向上的匀速直线运动。设弹簧测力计的拉力为F,记录数据后得到如表中的数据:
实验次数 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
F压/N 1 2 4 8 16
F/N 10.5 11 12 14 18
(1)在网格图2中,作出压力F压与摩擦力f的关系图像(以f为纵坐标,F压为横坐标)。
(2)小李做使用弹簧测力计测量并计算摩擦力的原理是 。
(3)实验前,小李发现有3个弹簧测力计可供选择,应选择 。
A.量程0~20N,分度值1N
B.量程0~20N,分度值0.5N
C.量程15N,分度值0.1N
(4)由表格所给数据,可知滑动摩擦力f的方向是 ,f与F压的关系是 。
(5)实验做完后,小李用20N的压力压住物体使物体静止在墙面上不动,则物体受到的摩擦力为 。
25.(4分)初169班决定重做托里拆利实验,但是因为学校实验室里没有水银,小龙便建议同学们用水代替水银,现请你帮他们解决下列问题(ρ水=1g cm﹣3,ρ水银=13.6g cm﹣3,取标准大气压强=1×105Pa):
(1)若想用水替换水银,同学们需要准备的玻璃管长度至少应为 m。
(2)若同学们在杭州和兰州依次做这个实验,两次得到的水柱高度关系是 。
(3)实验中,小宋不小心打破了玻璃管上端,玻璃管内的水柱高度会 (选填“上升”、“下降”、“不变”)。
(4)做完实验后,小梁提议用植物油替代水再做一次,若其他条件不变,同学们 (选填“能”或“不能”)观测到一样的现象。(已知ρ油=0.8×103kg m﹣3)
26.(6分)为了探究二力平衡,小刘设计了一个实验(如图),小车左右两端均为重物,回答下列问题:
(1)实验过程中,发现当两边重物质量相同时,物体保持静止,说明 。
(2)当左端重物质量大于右端重物质量时,小车 运动。
(3)小吴认为,用木块代替小车更好,你认为 (选填“小刘”、“小吴”)的设计更好,原因是 。
(4)实验开始前,应确定小车两端连接重物的细线 (选填“在同一直线上”或“在同一高度上”),原因是 。
五、综合题(共3小题,第27题4分,第28题8分,第29题8分,共20分)
27.(4分)水平地面上有一个质量为2t的汽车在匀速行驶,车受到的阻力为车重的0.05,求:
(1)当汽车上有4名平均质量为60kg的乘客时,汽车受到的阻力。
(2)若汽车空载,汽车发动机需要提供多大的牵引力才能让汽车运动?
28.(8分)调查研究表明,当发生车祸,汽车落入水中时,乘客和驾驶员想第一时间打开车门摇下玻璃,游到水面上,反而无法在短时间内脱出,延误了黄金逃生时间。为此,交警提醒:发生此类情况时,应尽快用破窗锤打破车窗,待车内灌入一定量水后再游出。已知汽车的车门平均面积为1m2,大气压强为1×105Pa,假设汽车车门密封性良好,车窗的面积为车门面积的40%,试计算:
(1)当汽车落入15m深的水中时,需要多大的力才能打开车门?
(2)已知破窗锤的底端面积约为0.1cm2,顶端面积约为1cm2,至少需要使用多大的才能破开车窗?(按照我国汽车安全标准,车窗能承受的最大压强约为2.1×107Pa)
(3)解释为什么要等车内灌入一定量水后才能脱出?
29.(8分)U形管常用来测量液体的压强与密度,具体使用方法为:将U形管内装满已知密度的液体,然后把U形管的一端连接橡皮管和小薄片。等U形管内液体平衡后,把橡皮管和小薄片放入待测液体中,待U形管左右两端读数稳定后,读出高度差,即可计算出U形管两端的压强差。现有一未知液体σ放入底面积为S的烧杯中,将U形管内装入已知密度为ρ的已知液体α,待液体α的液面稳定后,把连接U形管左端的橡皮管和小薄片放入装有未知液体σ的烧杯底,深度为H,待U形管中液体α再次稳定时,读出U形管左端液体液面读数h1和U形管右端液体液面读数h2,试计算:
(1)未知液体σ的密度。
(2)所用的未知液体σ的质量。
参考答案与试题解析
一、单项选择题(共12小题,每小题3分,共36分,每题有且仅有1个正确选项)
1.牛顿看到苹果落在地上得到启发,经过计算后发现了万有引力。下列和万有引力属于同一种力的是( )
A.绳子拉着马不让马脱缰的力
B.物体放在传送带上,推动物体向前的力
C.苹果砸在草地上,使草地变形的力
D.让水往低处流的力
【分析】任何两个物体之间,都有一种互相吸引的力,叫作万有引力。
【解答】解:A、绳子拉着马不让马脱缰的力是弹力,故A错误;
B、物体放在传送带上,推动物体向前的力是传送带对物体向前的摩擦力,故B错误;
C、苹果砸在草地上,使草地变形的力是弹力,故C错误;
D、让水往低处流的力是地球对水的吸引力,是万有引力,故D正确。
故选:D。
【点评】掌握由万有引力的概念是解答本题的关键。
2.如图,重力的质量的关系图应是( )
A. B.
C. D.
【分析】根据重力G和质量m的关系图象为过原点的直线分析。
【解答】解:根据G=mg知,物体所受的重力与它的质量成正比,重力G和质量m的关系图象为过原点的直线。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选:A。
【点评】本题考查了物体重力大小与质量的关系,关键是图象分析。
3.下列数值,最不接近实际生活的是( )
A.10N的鸡蛋
B.读数为5.2N的弹簧测力计
C.在月球上75kg的宇航员
D.人体受到的20000N的大气压力
【分析】不同物理量的估算,有的需要凭借生活经验,有的需要简单的计算,有的要进行单位的换算,最后判断最符合实际的是哪一个.
【解答】解:A、一个鸡蛋重力大约为0.5N,20个鸡蛋约为10N,故A正确;
B、0~10N的弹簧测力计可以读出5.2N的力,故B正确;
C、在地球上为75kg的宇航员,在月球上的质量也为75kg,质量不随物体的位置、物态、形状变化,故C正确;
D、人体的表面积大约为1.5~2m2,1标准大气压p=105Pa,压力F=pS=105Pa×2m2=2×105N,故D错误。
故选:D。
【点评】估测是一种科学的近似计算,它不仅是一种常用的解题方法和思维方法,而且是一种重要的科学研究方法,在生产和生活中也有着重要作用.
4.如图所示,4个完全相同的弹簧,形变量最大的是( )
A.F1=5N B.F2=5N
C.F3=15N D.F4=10N
【分析】在弹性限度内,弹簧所受的拉力越大,伸长越长;当弹簧处于平衡状态时,两侧所受力的大小相等。
【解答】解:图中每一根弹簧两侧所受力的大小都相等,根据在弹性限度内,弹簧所受的拉力越大,伸长越长可知,C中弹簧受到的拉力大于其它三根弹簧受到的拉力,所以形变量最大的是C。
故选:C。
【点评】本题考查了对弹簧受力情况与伸长量之间关系的判断,属基础题,难度不大。
(多选)5.根据牛顿第一定律,下列说法错误的是( )
A.一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态的性质
B.物体的运动一定需要力来维持
C.物体只要受力就不会保持匀速直线运动或者静止状态
D.牛顿第一定律无法在现实中验证
【分析】(1)牛顿第一定律告诉我们:物体在不受力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,实际上不受力的物体是不存在的,物体在受到平衡力作用时,其合外力为零,物体会保持静止状态或匀速直线运动状态。
(2)牛顿第一定律不能用实验直接验证,但经受了实践的检验,是大家公认的力学基本定律之一。
【解答】解:A、牛顿第一定律说明:一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质,故A的说法正确。
B、根据牛顿第一定律可知,力是改变物体运动状态的原因,物体的运动不需要力来维持,故B的说法错误。
C、物体在受到平衡力作用时,其合外力为零,物体会保持静止状态或匀速直线运动状态,故C的说法错误。
D、牛顿第一定律是在实验的基础上进一步的推理概括出来的科学理论,不是直接通过实验得出的,也无法在现实中验证,故D的说法正确。
故选:BC。
【点评】牛顿第一定律是重要的力学定律,也叫惯性定律,揭示了力与运动的关系,即力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因。
(多选)6.物理学是一个不断发现不断前进的过程,下列说法中正确的是( )
A.斜面实验说明了运动停止的原因
B.马德堡半球实验详细计算了大气压强
C.帕斯卡裂桶实验证明了液体的压强和液体的体积有关
D.托里拆利实验证明了大气压存在
【分析】(1)托里拆利实验最早测出了大气压的值;马德堡半球实验证明了大气压的存在;
(2)液体内部的压强随深度的增加而增大;
(3)力是改变物体运动状态的原因。
【解答】解:A、斜面实验说明了运动停止的原因,是因为物体受到阻力作用,故A正确;
B、马德堡半球实验证明了大气压的存在,不能精确地测出大气压的值,故B错误;
C、帕斯卡裂桶实验证明了液体的压强和液体的深度有关,与液体的体积无关,故C错误;
D、托里拆利实验既能证明大气压的存在,也能测出大气压强的大小,故D正确。
故选:AD。
【点评】掌握大气压的存在和测量、力与运动的关系以及液体压强与深度的关系,在平时的学习过程中,要善于运用物理知识来解释一些日常现象,从而为解答此类题积累经验。
7.新冠疫情中,各医院采用了“负压”技术,防止院内空气向外界扩散,所谓“负压”指室内的气压低于室外的标准大气压,下列属于“负压”的是( )
A.760mm汞柱的重力压强 B.马里亚纳海沟的压强
C.青藏高原上的空气压强 D.1个标准大气压
【分析】所谓“负压”指市内的气压低于室外的标准大气压,分析各个选项中气压关系进行判断。
【解答】解:A、760mm汞柱的重力压强等于标准大气压,故A不符合题意;
B、马里亚纳海沟的压强大于标准大气压,故B不符合题意;
C、青藏高原海拔较高,气压较低,即青藏高原上的空气压强小于标准大气压,故C符合题意;
D、1个标准大气压,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】“负压病房”属于结合生活热点的题目,平时学习中要注意生活热点中出现的物理现象,这种热点现象是中考里经常考查的。
8.关于压力和压强,以下说法正确的是( )
A.物体的对接触面的压力等于物体的重力
B.液体的压强和液体的体积无关
C.空气的流速越快,压力越大
D.空气的压力一定比水的压力要小
【分析】(1)只有物体放在水平面上,物体对水平面的压力等于重力;
(2)根据p=ρgh可知,液体压强与液体密度和液体深度有关;
(3)在气体和液体中,流速大的位置压强小;
(4)根据F=pS=ρghS可知,液体压力与液体密度和液体深度及受力面积有关。
【解答】解:A、对于水平面上的物体,对地面的压力是由于重力产生的,压力大小等于重力大小;其它情况与物重不一定有直接关系,故A错误;
B、液体的压强公式p=ρ液gh,该公式说明液体压强只与液体的密度和深度有关,和液体的体积无关,故B正确;
C、空气的流速越大,压强越小,故C错误;
D、根据F=pS=ρghS可知,液体压力与液体密度和液体深度及受力面积有关,不确定液体深度及受力面积的情况下,无法判断哪个压力更小,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查了压力的概念、液体压强的概念和特点、流体压强与流速的关系,稍有难度,但只要细心,就能正确解答。
9.已知月球的重力是地球重力的,现有一名宇航员,在地球上的质量为60kg,则他在月球上的质量和重力分别为( )
A.60kg 588N B.60kg 100N C.10kg 100N D.60kg 98N
【分析】物体所含物质的多少叫质量,物体的一种基本属性,与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关;
物体由于地球的吸引而受到的力叫重力,公式G=mg,其中G表示重力,单位是N;m表示质量,单位是kg;g取9.8N/kg,粗略计算时,可取g=10N/kg。
【解答】解:物体的一种基本属性,与物体的状态、形状、温度、所处的空间位置的变化无关,所以地球上质量是60kg的宇航员,在月球上的质量仍然是60kg;
因为月球对其表面物体的引力只有地球对地面物体引力的六分之一,所以宇航员在月球上的重力为:
G月=G地=mg=×60kg×9.8N/kg=98N。
故选:D。
【点评】本题考查了质量是物体的一种属性,它不随物体的形状、状态、位置的改变而改变;地球和月球上重力的计算,属于较简单知识。
10.相同的两个烧杯内,分别装入了相同体积的水和酒精,已知ρ水>ρ酒精,则装水杯子杯底的压强p1和装酒精杯子杯底的压强p2关系是( )
A.无法确定 B.p1=p2 C.p1>p2 D.p1<p2
【分析】已知两个相同的容器中水和酒精的体积相等,则液体的深度相等,根据p=ρgh和液体的密度可知它们对容器底压强的关系。
【解答】解:两个相同的容器中水和酒精的体积相等,则液体的深度相等,
因为p=ρgh,且ρ水>ρ酒精,
所以水对容器底的压强大于酒精对容器底的压强,即p1>p2。
故选:C。
【点评】本题考查了液体压强公式的应用,关键是知道两液体体积相同、装入相同的容器时液体的深度相同。
11.现有两个正方体容器,边长之比为2:3,现将两个容器内各自装入密度比为3:2的液体后(恰好都装满),则两个容器底所受的液体压强比值为( )
A.3:2 B.1:1 C.1:2 D.4:9
【分析】根据p=ρgh可知两个容器底所受的液体压强比值。
【解答】解:根据p=ρgh可知两个容器底所受的液体压强比值:==×=×=1:1。
故选:B。
【点评】本题考查液体压强的计算,难度不大。
12.如图所示,密闭的容器里有3层不相溶的液体,其分界线恰好是点A和点B所在的水平线,已知3种液体的密度比值从上往下依次为1:2:3,h1=1m,h2=0.2m,h3=0.3m,则现在容器内A平面、B平面和容器底的压强比值为( )
A.pA:pB:p底=2:7:12 B.pA:pB:p底=2:12:15
C.pA:pB:p底=2:12:21 D.pA:pB:p底=2:15:27
【分析】根据p=ρ液gh分别计算A点的液体压强、B点的液体压强和容器底受到的总的液体压强,再进行比值即可。
【解答】解:设三种液体从上到下密度分别为ρ1、ρ2、ρ3,
A平面液面深度为h2,则A平面处的液体压强pA=ρ1gh2;
B平面处的液体压强由两部液体分产生,pB=pA+ρ2g(h1﹣h2﹣h3)=ρ1gh2+ρ2g(h1﹣h2﹣h3);
容器底部受到的液体压强由三部分液体产生,p底=pA+PB+ρ3gh3=ρ1gh2+ρ2g(h1﹣h2﹣h3)+ρ3gh3;
故容器内A平面、B平面和容器底的压强比值=ρ1gh2:[ρ1gh2+ρ2g(h1﹣h2﹣h3)]:[ρ1gh2+ρ2g(h1﹣h2﹣h3)+ρ3gh3]=2:12:21。
故选:C。
【点评】本题考查液体压强的计算,注意液体密度和深度都不相同。
二、双项选择题(共4小题,每小题3分,共12分,每题均有2个符合题意,全部选择正确得3分,有漏选或少选得2分,有选择错误得0分)
(多选)13.下面情况中,物体属于匀速直线运动或静止的是( )
A. B.
C. D.
【分析】如果物体受到力的作用,处于匀速直线运动或静止状态的物体受到的力是平衡力,一对平衡力必须符合四个条件:大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上;物体在平衡力的作用下处于平衡状态。
【解答】解:如果物体受到力的作用,处于匀速直线运动或静止状态的物体受到的力是平衡力。
A、图中两个力不在一条直线上,不是一对平衡力,故A错误;
B、图中两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,故B正确;
C、图中两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力,故C正确;
D、图中两个力不在一条直线上,不是一对平衡力,故D错误。
故选:BC。
【点评】熟知二力平衡的条件,能对照图示做出判断,再根据是否受力平衡,得出物体是否处于平衡状态。
(多选)14.如图所示,一辆小车在水平的地面匀速行驶,现车内的A端有一弹簧与一木块相连接。在某时刻,木块突然向右运动,问此时小车可能的运动情况是( )
A.小车向A端做加速运动 B.小车向A端做减速运动
C.小车向B端做加速运动 D.小车向B端做减速运动
【分析】一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,叫惯性,物体的运动状态改变时,一定是受到了非平衡力的作用,据此分析其运动情况。
【解答】解:由题意知,原来小车做匀速直线运动,木块、弹簧也随小车一起做匀速直线运动,此时弹簧处于原长状态。
若某一时刻,木块突然向右运动,弹簧变为拉伸状态,小车有两种可能:一是小车向左加速,木块由于惯性保持原来的运动状态,所以相对于车身向右运动;二是小车向右减速,木块由于惯性保持原来的运动状态,所以相对于车身向右运动,综上所述,AD符合题意。
故选:AD。
【点评】本题考查了物体在非平衡状态时的运动情况,要利用惯性进行分析,要注意有两种可能性,属于易错题。
15.如图是托里拆利实验的流程,关于托里拆利实验,说法正确的是( )
A.托里拆利实验可以把水银替换成水,其余器材不变,由此计算大气压强
B.向上移动玻璃管,水银柱的高度不变
C.实验中用的玻璃管越粗,水银柱高度越低
D.标准大气压指760mm水银柱的压力
【分析】(1)在托里拆利实验中,玻璃管内外水银面的高度差反映了大气压强的大小;玻璃管内水银柱产生的压强等于大气压强,p大气=p水银=ρ水银gh;
(2)水银柱的高度取决与外界大气压的大小;
(3)760mm水银柱产生的压强就为一标准大气压。
【解答】解:A、由于大气压不变,若换用密度比水银小的水做实验,由h=,大气压能支撑的液柱高度会增大,大于玻璃管的长度,无法完成实验,故A错误;
BC、水银柱的高度取决与外界大气压的大小,与玻璃管的位置和粗细无关,故B正确、C错误;
D、一标准大气压指760mm水银柱产生的压强,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了托里拆利实验相关知识,属于基础知识的考查。
(多选)16.如图所示,甲、乙两物体平放在水平地面上,现两物体各受到来自两个方向的力F甲和F乙,现有F甲=F乙,则下列说法正确的是( )
A.若两物体保持静止,则两物体受到的阻力相等
B.若没有其他力的作用,两物体会保持静止状态
C.若地面光滑,两物体也可能保持静止状态
D.若F甲≠F乙,两物体一定会运动
【分析】平衡状态是指物体保持静止或匀速直线运动,处于平衡状态的物体受到的合力为0。物体受非平衡力作用时,运动状态将会改变。
【解答】解:A、若两物体保持静止,两物体受到到的合力为0,F甲=F乙,则两物体静摩擦力的作用相等,故A正确;
B、若没有其他力的作用,两物体受非平衡力作用,将各自做加速运动,故B错误;
C、若地面光滑,F甲=F乙,两物体受到到的合力为0,两物体可能会保持静止,故C正确;
D、两物体在水平方向上受到拉力和摩擦力的作用,若F甲≠F乙,两物体可能会运动,也可能静止,故D错误。
故选:AC。
【点评】本题考查了学生对平衡状态的认识,知道物体处于静止或匀速直线运动状态才是平衡状态是关键。
三、填空与作图题(共7小题,共15分,其中作图题每小题2分,填空题每空1分)
17.(2分)如图,画出小球的所受的重力示意图。
【分析】根据重力的方向是竖直向下的,过重心做竖直向下的力即可。
【解答】解:重力的方向是竖直向下的,过重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
【点评】本题考查了重力的示意图的作法。不管物体怎样运动,重力的方向总是竖直向下的。
18.(2分)如图,画出小球所受的力的示意图。
【分析】对小球进行受力分析,并画出所受力的示意图;重力方向竖直向下,绳的拉力沿绳子向右,空气阻力方向与小球运动方向相反。
【解答】解:小球受到的重力方向始终竖直向下,受到拉力方向沿绳子向右,空气阻力方向与小球运动方向相反,作用点都标在小球的重心上,如图所示:
【点评】本题考查了力的示意图的画法,要注意所画力的作用点和方向,并注意在线段末端标明所画力的符号。
19.液体内部的压强受到液体 密度 和 深度 的影响,已知三峡大坝的正常蓄水位为175m,则三峡大坝所受的最大压强约为 1.75×106 。
【分析】(1)液体内部的压强与液体的密度和深度有关;
(2)利用p=ρgh求出三峡大坝所受的最大压强。
【解答】解:液体内部的压强受到液体密度和深度的影响;
三峡大坝所受的最大压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×175m=1.75×106Pa。
故答案为:密度;深度;1.75×106。
【点评】本题考查液体内部压强的影响因素以及液体压强的计算,是一道基础题。
20.(1分)现有一装有水的容器如图所示(C平面处密封),待容器内液体处于平衡状态后,A、B、C三平面所受水的压强大小关系为 pA=pB<pC 。
【分析】根据p=ρgh分析三个平面所受的压强的大小关系。
【解答】解:根据图片可知,A、B平面的深度为0,C平面的深度不为0;水的密度不变,根据p=ρgh可知,三个平面所受的压强的大小关系为:pA=pB<pC。
故答案为:pA=pB<pC。
【点评】本题考查了液体内部压强计算公式的应用,属于基础题。
21.(2分)在探究阻力对运动的影响时,要保证小车从斜面的同一高度下滑,只改变平面的粗糙程度,这种实验方法叫做 控制变量法 ,使用这种方法还可以探究同种阻力情况下,速度对运动距离的影响,具体操作是 控制接触面的粗糙程度相同,使相同的小车从斜面的不同高度滑下 。
【分析】利用控制变量法进行分析。
【解答】解:实验中为了使小车到达水平面时具有相同的初速度,应该每次让小车从斜面顶端由静止滑下,只改变平面的粗糙程度,这用到了控制变量法;
为了探究速度对运动距离的影响,应该控制接触面的粗糙程度相同,使相同的小车从斜面的不同高度滑下。
故答案为:控制变量法;控制接触面的粗糙程度相同,使相同的小车从斜面的不同高度滑下。
【点评】本题探究的阻力对物体运动的影响实验是理解牛顿第一定律的基础,采用控制变量法。
22.物体的重量跟物体的质量 成正比 ,质量为20kg的物体,受到的重力为 196 N,重力的方向是 竖直向下 。
【分析】(1)物体的重力和质量成正比;
(2)根据重力G=mg计算即可;
(3)重力的方向是竖直向下。
【解答】解:(1)重力和质量的比值不变,物体的重力与质量成正比;
(2)20kg的物体受到的重力G=mg=20kg×9.8N/kg=196N;
(3)重力的方向是竖直向下。
故答案为:成正比;196;竖直向下。
【点评】本题是探究重力和质量的关系,难度不大。
23.(2分)空载的汽车相对于满载的汽车更 容易 (选填“容易”或“难”)停下来,因为 空载的汽车质量小、惯性小 。
【分析】一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,叫惯性,惯性的大小只与物体的质量有关。
【解答】解:惯性的大小与物体的质量有关,空载的汽车质量小、惯性小,所以空载的汽车相对于满载的汽车更容易停下来。
故答案为:容易;空载的汽车质量小、惯性小。
【点评】理解惯性的概念和影响因素,并能利用惯性来解释生活中的现象,是解答此类题的关键。
四、实验探究题(共3小题,每空1分,作图2分,共17分)
24.(7分)小李同学在探究“压力对滑动摩擦力大小的影响”实验中,将一个质量为1kg的物块垂直压在墙面上(如图1),然后改变压力的大小,并用弹簧测力计拉动物块使其做向上的匀速直线运动。设弹簧测力计的拉力为F,记录数据后得到如表中的数据:
实验次数 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
F压/N 1 2 4 8 16
F/N 10.5 11 12 14 18
(1)在网格图2中,作出压力F压与摩擦力f的关系图像(以f为纵坐标,F压为横坐标)。
(2)小李做使用弹簧测力计测量并计算摩擦力的原理是 二力平衡 。
(3)实验前,小李发现有3个弹簧测力计可供选择,应选择 B 。
A.量程0~20N,分度值1N
B.量程0~20N,分度值0.5N
C.量程15N,分度值0.1N
(4)由表格所给数据,可知滑动摩擦力f的方向是 竖直向下 ,f与F压的关系是 f=0.5F压 。
(5)实验做完后,小李用20N的压力压住物体使物体静止在墙面上不动,则物体受到的摩擦力为 10N 。
【分析】(1)根据G=mg求出物体的重力,在竖直方向上的拉力与物体受到的重力和摩擦力为一对平衡力,根据表中数据得出每次实验对应的摩擦力大小,规定坐标的标度,根据描点法作图;
(2)根据二力平衡的条件分析;
(3)在不超过量程的条件,尽可能选择小量程的测力计;
(4)滑动摩擦力与物体相对运动的方向相反;
根据(1)求出摩擦力大小和对应的压力大小,找出f与F压的关系;
(5)根据二力平衡知识分析。
【解答】解:(1)物体的重力为:
G=mg=1kg×10N/kg=10N;
在竖直方向上的拉力与物体受到的重力和摩擦力为一对平衡力,故有:f=F﹣G;
据此得出实验中对应的摩擦力为0.5N、1N、2N、4N、8N,据此在坐标系中找出对应的点连线,如下所示:
(2)根据上面的分析,小李做使用弹簧测力计测量并计算摩擦力的原理是二力平衡;
(3)在不超过量程的条件,尽可能选择小量程的测力计,根据表中力的大小,
故选:B;
(4)用弹簧测力计拉动物块使其做向上的匀速直线运动,可知滑动摩擦力f的方向是竖直向下;
根据(1)求出摩擦力大小和对应的压力大小,故f与F压的关系是f=0.5F压。
(5)实验做完后,小李用20N的压力压住物体使物体静止在墙面上不动,则物体在竖直方向受到平衡力的作用,受到的摩擦力等于重力大小,为10N。
故答案为:(1)见解析中的图;
(2)二力平衡;
(3)B;
(4)f=0.5F压;
(5)10N。
【点评】在探究“压力对滑动摩擦力大小的影响”实验,考查数据分析归纳结论的能力和二力平衡的知识,有一定难度。
25.(4分)初169班决定重做托里拆利实验,但是因为学校实验室里没有水银,小龙便建议同学们用水代替水银,现请你帮他们解决下列问题(ρ水=1g cm﹣3,ρ水银=13.6g cm﹣3,取标准大气压强=1×105Pa):
(1)若想用水替换水银,同学们需要准备的玻璃管长度至少应为 10.336 m。
(2)若同学们在杭州和兰州依次做这个实验,两次得到的水柱高度关系是 h杭州>h兰州 。
(3)实验中,小宋不小心打破了玻璃管上端,玻璃管内的水柱高度会 下降 (选填“上升”、“下降”、“不变”)。
(4)做完实验后,小梁提议用植物油替代水再做一次,若其他条件不变,同学们 能 (选填“能”或“不能”)观测到一样的现象。(已知ρ油=0.8×103kg m﹣3)
【分析】(1)玻璃管内水银柱产生的压强等于大气压强,根据p大气=p水银=ρ水银gh水银=ρ水gh水来计算水柱的高度,管中水的高度即为管子的最短长度;
(2)气压跟海拔有关,海拔越高,气压越低;
(3)打破了玻璃管上端,管内的水银与外界的大气相通,玻璃管和水银槽组成连通器;
(4)植物油密度比水小,大气压能支持的液体比水柱更高。
【解答】解:(1)玻璃管内水银柱或水柱产生的压强等于大气压强,根据p大气=p水银=ρ水银gh水银=ρ水gh水来知水柱的高度为:
h水===10.336m,即玻璃管至少为10.336m。
(2)气压跟海拔有关,海拔越高,气压越低,杭州比兰州海拔更低,气压更高,两次得到的水柱高度关系是h杭州>h兰州;
(3)打破了玻璃管上端时,管内的水银与外界的大气相通,玻璃管和水银槽组成连通器,则管内的水银会立即下降,直到液面相平;
(4)植物油密度比水小,大气压能支持的液体比水柱更高,用植物油替代水再做一次,若其他条件不变,同学们能观测到一样的现象。
故答案为:(1)10.336;(2)h杭州>h兰州;(3)下降;(4)能。
【点评】本题考查了托里拆利实验的原理﹣﹣大气压与管内水银柱压强是相等的,难度适中。
26.(6分)为了探究二力平衡,小刘设计了一个实验(如图),小车左右两端均为重物,回答下列问题:
(1)实验过程中,发现当两边重物质量相同时,物体保持静止,说明 小车水平方向受到的力大小相等,方向相反 。
(2)当左端重物质量大于右端重物质量时,小车 向左端 运动。
(3)小吴认为,用木块代替小车更好,你认为 小刘 (选填“小刘”、“小吴”)的设计更好,原因是 可以减小摩擦力对实验的影响 。
(4)实验开始前,应确定小车两端连接重物的细线 在同一直线上 (选填“在同一直线上”或“在同一高度上”),原因是 小车会转动 。
【分析】(1)桌面光滑,小车在水平面上受到两个水平拉力作用,当两盘砝码相等时,小车受到的拉力相等,小车静止;
(2)当左端重物质量大于右端重物质量时,则小车受到左端的拉力大,据此判断;
(3)木块放在水平桌面上,木块和桌面之间存在摩擦力,实验要考虑摩擦力,使实验比较复杂;
(4)当水平方向的两个拉力不在同一直线上时,小车转动。
【解答】解:(1)向两吊盘中加砝码,当两盘中的质量相等时,小车在水平方向受到的拉力大小相等,小车停止。
两个力分别向左和向右,此时两个力的方向相反;
(2)当左端重物质量大于右端重物质量时,则小车受到左端的拉力大,所以小车将向左端运动;
(3)实验用小车时,小车与桌面间的摩擦为滚动摩擦;若用木块代替小车,木块与桌面之间的摩擦为滑动摩擦;由于滚动摩擦小于滑动摩擦,因此使用小车效果更好一些,即小刘设计较好;理由是可以减小摩擦力对实验的影响;
(4)实验开始前,应确定小车两端连接重物的细线在同一直线上,否则小车会转动。
故答案为:(1)小车水平方向受到的力大小相等,方向相反;(2)向左端;(3)小刘;可以减小摩擦力对实验的影响;(4)在同一直线上;小车会转动。
【点评】此题是“探究二力平衡的条件”的实验,要掌握二力平衡条件和探究二力大小和方向关系的方法。
五、综合题(共3小题,第27题4分,第28题8分,第29题8分,共20分)
27.(4分)水平地面上有一个质量为2t的汽车在匀速行驶,车受到的阻力为车重的0.05,求:
(1)当汽车上有4名平均质量为60kg的乘客时,汽车受到的阻力。
(2)若汽车空载,汽车发动机需要提供多大的牵引力才能让汽车运动?
【分析】(1)根据G=mg得到乘客和车的总重力,由阻力和车重的关系得到阻力的大小;
(2)汽车匀速行驶时,牵引力和阻力是平衡力,根据二力平衡的条件得到牵引力的大小。
【解答】解:(1)乘客和车的总重力:G=mg=(2000kg+4×60kg)×10N/kg=22400N,
汽车匀速行驶时所受的阻力:f=0.05G=0.05×22400N=1120N;
(2)若汽车空载,汽车的重力:G车=m车g=2000kg×10N/kg=20000N,
汽车匀速行驶时所受的阻力:f=0.05G车=0.05×20000N=1000N,
汽车匀速行驶时,牵引力和阻力是平衡力,牵引力:F=f=1000N。
答:(1)当汽车上有4名平均质量为60kg的乘客时,汽车受到的阻力是1120N;
(2)若汽车空载,汽车发动机需要提供1000N的牵引力才能让汽车运动。
【点评】本题考查阻力和二力平衡的条件的应用,属于综合题。
28.(8分)调查研究表明,当发生车祸,汽车落入水中时,乘客和驾驶员想第一时间打开车门摇下玻璃,游到水面上,反而无法在短时间内脱出,延误了黄金逃生时间。为此,交警提醒:发生此类情况时,应尽快用破窗锤打破车窗,待车内灌入一定量水后再游出。已知汽车的车门平均面积为1m2,大气压强为1×105Pa,假设汽车车门密封性良好,车窗的面积为车门面积的40%,试计算:
(1)当汽车落入15m深的水中时,需要多大的力才能打开车门?
(2)已知破窗锤的底端面积约为0.1cm2,顶端面积约为1cm2,至少需要使用多大的才能破开车窗?(按照我国汽车安全标准,车窗能承受的最大压强约为2.1×107Pa)
(3)解释为什么要等车内灌入一定量水后才能脱出?
【分析】(1)利用p=ρgh求出15m深处水的压强,利用p=求出打开车门的力的大小;
(2)利用F=pS求出至少需要使用多大的才能破开车窗;
(3)由于最初轿车沉入水中时,车内没有进去水,此时车外水的压强大于车内空气的压强,由这个压强差产生一个向车内方向的压力差,待水进入车厢后,随着车内水面升高车内的压强随之增大,故车内外的压强差变小了。
【解答】解:(1)15m深的水中的汽车受到水的压强为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×15m=1.5×105Pa;
车门所受水的压力:F=pS=1.5×105Pa×1m2=1.5×105N,
根据力的相互作用可知需要1.5×105N的力才能打开车门;
(2)破开车窗的力:F′=p′S′=2.1×107Pa×0.1×10﹣4m2=210N;
(3)轿车沉入水中时,水对车的压强大于车内空气的压强,会产生一个向车内方向的压力差,因此打不开车门,待水进入车厢后,随着车内水面升高,液体压强随深度的增加而增大,即此时车内的压强增大了,这样车内外的压强差变小,这样就可以打开车门逃生了。
答:(1)当汽车落入15m深的水中时,需要1.5×105N的力才能打开车门;
(2)至少需要使用210N的力才能破开车窗;
(3)轿车沉入水中时,水对车的压强大于车内空气的压强,会产生一个向车内方向的压力差,因此打不开车门,待水进入车厢后,随着车内水面升高,液体压强随深度的增加而增大,即此时车内的压强增大了,这样车内外的压强差变小,这样就可以打开车门逃生了。
【点评】本题考查液体压强公式、压强定义式的灵活运用,最后一问有一定难度。
29.(8分)U形管常用来测量液体的压强与密度,具体使用方法为:将U形管内装满已知密度的液体,然后把U形管的一端连接橡皮管和小薄片。等U形管内液体平衡后,把橡皮管和小薄片放入待测液体中,待U形管左右两端读数稳定后,读出高度差,即可计算出U形管两端的压强差。现有一未知液体σ放入底面积为S的烧杯中,将U形管内装入已知密度为ρ的已知液体α,待液体α的液面稳定后,把连接U形管左端的橡皮管和小薄片放入装有未知液体σ的烧杯底,深度为H,待U形管中液体α再次稳定时,读出U形管左端液体液面读数h1和U形管右端液体液面读数h2,试计算:
(1)未知液体σ的密度。
(2)所用的未知液体σ的质量。
【分析】(1)根据U形管左端液体液面读数和右端液体液面读数求出U形管的液面高度差;利用p=ρgh求出左右两管液体α产生的压强差;即为未知液体H深处产生的压强;然后利用p=ρgh求出未知液体的密度;
(2)利用V=SH求出未知液体的体积,利用密度公式求出未知液体的质量。
【解答】解:(1)U形管左右两侧的液面高度差:Δh=h2﹣h1,
左右两管液体α产生的压强差:Δp=ρgΔh=ρg(h2﹣h1),
小薄片在未知液体的H深度处受到的压强:p=Δp=ρg(h2﹣h1),
由p=ρgh可知,未知液体的密度:ρ′===;
(2)烧杯内未知液体的体积:V=SH,
由ρ=可知,所用的未知液体的质量:m=ρ′V=×SH=。
答:(1)未知液体的密度为;
(2)所用的未知液体的质量为。
【点评】本题考查液体压强的计算以及密度公式的应用,本题为字母运算的题目,有一定的难度。
