1. 2012年10月15日,奥地利著名极限运动员鲍姆加特纳乘坐热气球从距地面高度约39km的高空跳下,并成功着陆.如图所示.该热气球由太空舱,绳索和气囊三部分组成.气囊与太空舱之间利用绳索连接.在加热过程中气囊中气体受热膨胀.密度变小,一部分气体逸出,当热气球总重力小于浮力时便开始上升.
假定鲍姆加特纳是在竖直方向上运动的,并经历了以下几个运动阶段:他首先乘坐热气球从地面开始加速上升到离地高h1=1km处,此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F1=3002.5N;接着再匀速上升到离地面高h2=38km处,此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F2=3000N;然后再减速上升到离地高h3=39km处,此阶段绳索对太空舱向上的总拉力恒为F3=2997.5N;他在上升过程用时t1=1×104s,在离地高39km处立即跳下.自由下落t2=4min后速度已超过音速,最后打开降落伞,又用时t3=16min又安全到达地面.忽略髙度对g的影响,取g=10N/kg.求:
①从离开地面到安全返回地面的整个过程中,运动员的平均速度是多少?(结果取整数) ②在热气球上升过程中.绳索对太空舱向上的总拉力做功的平均功率是多少?
③当热气球上升到离地高20km处.若热气球总质量(含气囊里面气体)m=7.18×104kg,整个热气球的体积V=8×105m3,整个热气球受到的空气阻力f=2×103N,不考虑气流(或风) 对热气球的影响.则此高度处的空气密度是多少?
【答案】①7m/s;②1.17×104W;③0.09kg/m3.
【解析】①从离开地面到安全返回地面的过程中,运动员的总路程为s=2h3=2×39km=78km=7.8×104m;
从离开地面到安全返回地面的过程中,运动员的总时间t=t1+t2+t3=1×104s+4×60s+16×60s=1.12×104s;
从离开地面到安全返回地面的过程中,运动员的平均速度为v=
=7m/s.
②在热气球上升阶段,绳索对太空舱向上的总拉力做功有三个阶段: 第一阶段:W1=F1h1=3002.5N×1000m=3.0025×106J,
第二阶段:W2=F2(h2﹣h1)=3000N×(38000m﹣1000m)=1.11×108J,
第三阶段:W3=F3(h3﹣h2)=2997.5N×(39000m﹣38000m)=2.9975×106J;
上升过程中拉力共做功W=W1+W2+W3=3.0025×106J+1.11×108J+2.9975×106J=1.17×108J, 在整个上升过程中总拉力的平均功率为P=
=1.17×104W;
③当热气球上升到离地高20km处.热气球的总重力为G=mg=7.18×104kg×10N/kg=7.18×105N, 此时热球匀速上升,受平衡力作用,热气球受到的空气浮力为F浮=G+f=7.18×105N+2×103N=7.2×105N, 而F浮=ρ空气gV排,得空气的密度为ρ空气=
=0.09kg/m3.
【考点】变速运动的平均速度;二力平衡条件的应用;功率的计算;阿基米德原理;
2. 如图所示,在水平力F的作用下,物体A紧贴在竖直的墙上并处于静止状态。若改变F的大小,
则下列判断有可能正确的是( )
A.若适当增大F,则物体与墙之间的摩擦力增大 B.若适当增大F,则物体与墙之间的摩擦力不变 C.若适当减小F,则物体与墙之间的摩擦力减小 D.若适当减小F,则物体与墙之间的摩擦力不变
【答案】BCD
【解析】由于物体A现在处于静止状态,A的重力与其受到的墙壁对它的摩擦力是平衡力,它们大小相等,若适当增大F,A仍会处于静止状态,故它受到的仍是平衡力,摩擦力与重力的大小仍相等,故摩擦力不会增大,而是保持不变,A不对,B正确;
若适当减小F,则物体A仍可能处于静止状态,此时A受到的摩擦力仍等于重力的大小,故D正确;若物体A下滑,由于滑动摩擦力与压力的大小有关,压力减小时摩擦力会减小,所以这种情况下物体与墙壁之间的摩擦力会减小,C也是正确的。 【考点】平衡力,静摩擦与滑动摩擦。
3. 假设实心球体在空中下落时受到空气阻力大小正比球体半径与球体速度的乘积。现有实心木球甲、乙和实心铁球丙从高空由静止下落,如图19所示,三球的半径关系为R甲>R乙>R丙,若三球匀速到达地面的速度分别为v1、v2和v3,则下列结论有可能正确的是( )
A.V3>v1>v2
B.v1>v2>v3
C.v1>v3>v2
D.v1=v2=v3
【答案】ABC
【解析】设球的半径为R,由题意可得,球下落时所受空气的阻力为f=kRv,由于匀速到达地面,故球所受的重力与阻力相等,即f=G,即kRv=ρgπR3,故球下落的速度v=
,对于甲、
乙来说,它们的密度是相等的,故半径大的落地速度较大,即v1>v2,对于甲、丙或乙、丙而言,由于密度不同,半径也不同,故存在着既可能比甲、乙的速度大,也可能比甲、乙的速度小,所以ABC都是正确的,选项D说三个球的速度相等是不对的。 【考点】力的平衡。
4. 如图男孩打弹弓的情景,你能联想到哪些物理知识?(至少写出两条)
(1) ; (2) .
【答案】(1)力可以改变物体的形状.
(2)橡皮筋的弹性势能转化为子弹的动能.
【解析】结合图片和生活经验,可从动能和势能的变化方面;力的作用效果;弹性势能的大小跟物体发生弹性形变大小有关,弹性形变越大,具有的弹性势能越大等方面入手提出物理知识. (1)男孩拉开弹弓,使橡皮筋发生形变,即力可以改变物体的形状.
(2)男孩拉开弹弓,使橡皮筋发生形变,产生弹性势能,松手后,橡皮筋对子弹做功,使子弹的速度增加,即动能增加,故消耗了弹性势能,产生了动能,即橡皮筋的弹性势能转化为子弹的动能.
(3)弹弓的橡皮筋被拉得越长,子弹射得越远,即物体的弹性形变越大弹性势能就越大. 【考点】动能和势能的转化与守恒;力的作用效果
点评:此题是一道开放题,考查学生的发散思维,要密切结合力的作用效果和动能和势能的转化,方可解答.
5. 随着我国经济的不断增长,国防力量也在加强,我国第一艘航空母舰“辽宁号”已正式交接.根据某航母的主要参数值列式计算:(g=10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)
主要参数值 航母总质量(包括舰载飞机) 6×107kg 每架舰载飞机的质量 5150kg 每架舰载飞机与甲板的总接触面积 5000cm2 航母正常航行速度 54km/h 航母以正常航行速度行驶时所受阻力 3.6×108N 求:(1)求每架舰载飞机对甲板的压强. (2)求航母所受的总重力和浮力的大小.
(3)若航母以正常航行速度匀速从甲地开往乙地,行驶了540km.求此过程中航母牵引力的功率.
(4)若其中一架舰载飞机起飞后,求航母排开海水的体积减少了多少? 【答案】(1)(2) (3)(4) 【解析】(1)飞机对航母甲板的压力等于飞机重力: F= =\"5150kg×10N/kg=\" N, 飞机对甲板的压强:
(2)航母总重力包括航母和舰载机:,
航母在海上必须处于漂浮状态,浮力等于重力,
(3)航母在匀速行驶时平衡,牵引力等于阻力,,
牵引力的功率:
N,
(4)起飞一架舰载机,重力减小 =\"5150kg×10N/kg=\" 根据航母漂浮海面浮力等于重力,因此浮力也减小N, 根据浮力计算公式 体积减小
6. 一辆质量为6 t的载货汽车,在平直的公路上以90 km/h的速度匀速行驶30 min,汽车受到的阻力为车重的0.06倍。(g =\"10\" N/kg) (1)汽车所受重力是多少?
(2)汽车牵引力做的功是多少?
(3)汽车有6个轮子,每个轮子与地面的接触面积约为 250 cm2,汽车对地面的压强约是多大? 【答案】(1)6×104 N (2)1.62×108 J (3)4×105 Pa 【解析】(1)已知:汽车的质量为:; 故汽车的重力. (2)汽车运动时的阻力;
因为汽车做匀速直线运动,匀速直线运动是一种平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小是相等的; 所以,牵引力 通过的距离:
做的功:
(3)汽车静止在水平地面上时对地面的压力地面的受力面积; 汽车对水平地面的压强
;
.
【考点】重力的计算;压强的大小及其计算;功的计算。
点评:此题综合考查的是重力、压强的计算、功的计算;解答此题的关键是根据平衡力的知识来判断汽车前进的牵引力的大小.
7. 通过多年的努力,今年5月,我国正式获得北极圈观察员国身份。破冰船是赴北极考察的重要工具。如图是我国“雪龙”号破冰船。该破冰船自身质量约10000吨,满载时总质量约20000吨,在普通海域最大航速为36千米/小时,在1米厚冰层海域破冰航速1米/秒。已知破冰船在最大航速时受到的阻力为1.5×106牛,在1米厚冰层海域破冰前行所受的阻力为l.5×l07牛。试计算:
(1)“雪龙”号破冰船在普通海域以最大航速航行1昼夜通过的距离; (2)“雪龙”号在1米厚冰层海域破冰前行1000米,克服阻力所做的功;
(3)破冰时,船头的一部分压在冰面上,利用巨大的压强使冰层破裂。若船头压在冰面上的受力面积是10米2,冰面受到的压力为破冰船满载时总重力的0.1倍。那么船对冰面的压强是多少。 【答案】(1) 8千米(2) 15×1010焦(3) 2×106帕 【解析】(1)由速度的计算公式可得,
船在普通海域以最大航速航行1昼夜通过的距离s=vt=36千米/小时×24小时=8千米; (2)克服阻力做的功W=Fs=1.5×107牛×1000米=15×1010焦;
(3)由题意可知,破冰船对冰面的压力F=0.1G=0.1mg=0.1×2×107千克×10牛/千克=2×107牛; 故船对冰面的压强p=
=2×106帕;
(1)欲求距离,根据速度的计算公式,应该知道速度和时间,速度已知,时间为1昼夜,则距离可求;(2)欲求功,应该知道动力和距离,动力就等于阻力,距离是已知的,故功可求;(3)欲求压强应该知道压力和接触面积,压力和面积都可以由已知条件得出,故压强可求出。
8. 有A、B两个密度分别为ρA、ρB的实心正方体,它们所受的重力分别为GA和GB,它们的边长之比为2∶1,它们的密度之比为3∶4。如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的圆柱形容器,分别装入体积相同的水合酒精,此时水对甲容器底部的压强为P1,酒精对乙容器底部的压强为P2。将物体A和B分别放入甲、乙两容器的液体中,物体A漂浮,有1/4的体积露出水面。液体静止时,物体A、B所受浮力分别为FA和FB,此时甲容器对桌面的压强增加了P3,乙容器对桌面的压强增加了P4,已知酒精密度是水密度的0.8倍。下列判断正确的是
A.P3∶P4=1∶6 B.P1∶P2=5∶6 C.FA∶FB=15∶2 D.FA∶FB=5∶2 【答案】C
【解析】1、因为甲、乙两个相同的圆柱形容器,分别装入体积相同的水和酒精, 所以h酒=h水 。所以,因此B错误。 2、因为LA:LB=2:1,所以VA:VB=8:1
又因为ρA:ρB=3∶4,所以GA:GB=mA:mB=ρAVA:ρB VB=6:1 所以
,所以A错误
3、由题知,物体A漂浮,有的体积露出水面,则:
∴ρA=ρ水
∴物体B在酒精中下沉, FB=ρ酒精V排g=ρ酒精VBg,
所以C正确,D错误 选C
【考点】重力公式、密度公式、压强公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件
点评:本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、压强公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,本题为选择题,实质是一道复杂的计算题,要通过计算确定三量的具体关系再进行判断.
9. 如图所示,滑板运动员沿水平地面向前匀速滑行,在横杆前相对滑板竖直向上起跳,人与滑板分离,分别从杆的上、下通过,忽略人和滑板在运动中受到的阻力.则下列说法错误的是( )
A.起跳上升过程中,重力势能转化为动能
B.匀速滑行时,滑板所受重力小于地面对滑板的支持力 C.由于惯性,人越过杆后仍将落在滑板上
D.以滑板为参照物,运动员在水平方向的速度始终是0
【答案】A
【解析】A、起跳上升过程中,速度越来越小,高度越来越大,动能转化为重力势能,所以A错误;
B、在匀速运动时,运动员和滑板的总重力与地面对它们的支持力是一对平衡力,所以滑板所受重力小于地面对滑板的支持力,所以B正确;
C、由于惯性,人继续向前运动,越过杆后仍将落在滑板上,所以C正确;
D、起跳的时候,以滑板为参照物,运动员在水平方向上没有移动,所以速度始终是0 , 所以D正确 所以选A.
【考点】能量转化、平衡力
点评:本题考查动能和重力势能的影响因素、二力平衡的判断、惯性和参照物的有关问题,考查的知识点比较多,充分利用了生活中常见的现象,说明了物理来自于生活
10. 小明家的小汽车如图甲所示,他查阅了说明书上的有关参数:
汽车总质量 600 kg 额定功率 90kW 2每个轮胎与地面的接触面积 50cm 百公里耗油量 10L 33汽油密度 O.75×10kg/m 请根据有关参数求解下列问题.(g取10 N/kg) (1)小汽车行驶100 km,它的耗油量为多少千克?
(2)小汽车静止在水平路面上时,它对路面的压强多大?
(3)若小汽车以恒定的额定功率启动做直线运动,运动过程中受到的阻力不变,运动的速度v与时间t的关系如图乙所示。则在0—5s时间内,小汽车发动机做了多少功? 小汽车运动过程中受到的阻力多大?
(4)小明观察到汽车尾部安装有丙图所示的装置,爸爸告诉他这叫气流偏导器,当汽车快速行驶时,能提高汽车的抓地性能,保证行车安全。小明听后一头雾水,你能运用物理道理帮他解释
清楚吗?
【答案】(1)7.5kg(2)(3)3000N(4)由于气流偏导器上表面平直,下表面凸起,所以当汽车高速行驶时,流过气流偏导器上方的空气速度较慢,压强较大;而流过气流偏导器下方的空气速度较快,压强较小,这样偏导器上下方所受的压力差形成了一个向下的力,从而使车对地面的压力增大,摩擦力也随之增大,提高了车轮的抓地性能。 【解析】(1)消耗汽油体积: , ;
(2)∵小汽车静止在水平路面上, ∴, ,
; (3), 当汽车匀速行驶时,P=Fv,根据图得:∴
,
汽车匀速行驶,小汽车在行驶过程中受到的阻力.
(4)由于气流偏导器上表面平直,下表面凸起,所以当汽车高速行驶时,流过气流偏导器上方的空气速度较慢,压强较大;而流过气流偏导器下方的空气速度较快,压强较小,这样偏导器上下方所受的压力差形成了一个向下的力,从而使车对地面的压力增大,摩擦力也随之增大,提高了车轮的抓地性能。(点到为止)
【考点】压强的大小及其计算;功的计算;功率的计算;流体压强与流速的关系.
点评:本题考查了学生对压强公式、密度公式、功率公式、二力平衡条件的掌握和运用,计算固体压强时,注意受力面积的计算(四个轮子与地面的接触面积),利用好功率推导公式P=Fv计算.
11. 小明上完体育课后,买了一瓶饮料.
(1)饮料瓶标签上有“净含量400g”字样,他想知道饮料的密度,还需测量的物理量是 ,应选用的测量工具是 .
(2)当用手握住竖直的饮料瓶不动,如图甲,瓶受到摩擦力的方向 ,大小 (大于/等于/小于)瓶的重力.
(3)拧瓶盖时,发现瓶盖侧面有一条条竖纹,如图乙,竖纹的作用主要是 .
(4)利用此饮料瓶和玻璃小瓶可以做成“浮沉子”,如图丙,当用力挤压饮料瓶时,玻璃小瓶会 (上浮/下沉).
【答案】体积,量筒,向上,等于,增大摩擦力,下沉 【解析】(1)饮料瓶标签上已标出了饮料的质量,从密度公式
可知,要想知道饮料的密度,
还需测量的物理量是体积,在实验室里用量筒测量体积.
(2)瓶子静止不动,处于平衡状态,在竖直方向上,瓶子受到的摩擦力和重力是一对平衡力,所以大小相等、方向相反,故摩擦力的方向竖直向上,其大小等于瓶的重力.
(3)瓶盖上的竖条纹,增大了手与瓶盖之间的粗糙程度,从而增大了两者之间的摩擦.这样便于旋开或旋紧瓶盖.
(4)挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,气压增大,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,所以小瓶会下沉.
【考点】液体密度的测量;力的作用效果;增大或减小摩擦的方法;阿基米德原理.
点评:本题考查的是对密度公式、气体压强和体积的关系、静摩擦力、二力平衡条件的理解和运用,以及增大摩擦力的方法,生活中处处有物理,要善于观察和思考.
12. 如图所示,一根长10m粗细不均匀的金属路灯杆,放在水平地面上。工人竖直向下用力F1拉甲滑轮组的绳端,使路灯杆的A端恰好离开地面时,人对地面的压力为N1,匀速略微向上提起路灯杆的过程中,滑轮组的机械效率保持不变为η1;当该工人竖直向下用力F2拉乙滑轮组的绳端,使路灯杆的B端恰好离开地面时,人对地面的压力为N2,匀速略微向上提起路灯杆的过程中,滑轮组的机械效率保持不变为η2;N1∶N2 =4∶5,F1∶F2 =9∶5,η1∶η2 =10∶9。每个动滑轮重均为50N,滑轮组的绳重、绳的伸长和轮轴间摩擦可以忽略,g = 10N/kg。
求:(1)工人重G人。
(2)路灯杆重G杆。
(3)起重机将路灯杆保持水平状态吊起时,钢缆应系在何处?
【答案】(1)工人重625N;(2)路灯杆重1000N;(3)起重机将路灯杆保持水平状态吊起时,钢缆应系在距A端2m处。
【解析】以人、动滑轮以及杠杆为研究对象进行受力分析,并画出相应的图示;人受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力和拉力;动滑轮受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力、拉力作用;根据杠杆平衡的条件列出关系式。人、滑轮都处于平衡状态,因此根据平衡力的特点、杠杆平衡的条件分别表示出人、滑轮以及杠杆受到各力的关系式,并根据η=
表示出滑轮组的机
械效率;将已知条件:AB=10m; G甲=100N; G乙=50N; N1:N2=4:5;F1:F2=9:5;η1:η2=10:9;代入列出的关系式中,解之即可求出:工人重G人、路灯杆重G杆以及杠杆的重心。 解:受力分析图正确
用甲滑轮组拉A端:
用乙滑轮组拉B端:
用甲滑轮组拉A端:
G人= F1+N1 ① 4F1=(FA+G甲)② FA×AB=G杆×CB③
④
用乙滑轮组拉B端:
G人= F2+N2 ⑤ 2F2=(FB+G乙)⑥
FB×AB=G杆×(AB—CB)⑦
⑧
⑨ ⑩
⑾
将AB=\"10\" m G甲=100N G乙=50N 代入上式
解出:(1)G人= 625N (2) G杆= 1000N
(3)将路灯杆保持水平状态吊起时钢缆应系在距A端2 m处 。 【考点】此题考查的是杠杆的平衡条件。
点评:本题是综合性很强的题目,考查了重力公式、机械效率公式、平衡状态的判断以及杠杆平衡的条件,本题关键:一是正确进行受力分析;二是根据图示,并结合相关知识列出关系式,然后解之即可。
13. 某校科技小组的同学设计了一个从水中打捞物体的模型,如图所示。其中D、E、G、H都是定滑轮,M是动滑轮,杠杆BC可绕O点在竖直平面内转动,OC∶OB=3∶4。杠杆BC和细绳的质量均忽略不计。人站在地面上通过拉绳子提升水中的物体A,容器的底面积为300 cm2。人的质量是70 kg,通过细绳施加竖直向下的拉力F1时,地面对他的支持力是N1,A以0.6m/s的速度匀速上升。当杠杆到达水平位置时物体A总体积的五分之二露出液面,液面下降了50cm,此时拉力F1的功率为P1;人通过细绳施加竖直向下的拉力F2时,物体A以0.6m/s的速度匀速上升。当物体A完全离开液面时,地面对人的支持力是N2,拉力F2的功率为P2。已知A的质量为75kg, N1∶N2=2∶1,忽略细绳与滑轮的摩擦以及水对物体的阻力,g取10N/kg。求:
⑴当物体露出液面为总体积的五分之二时,物体所受的浮力; ⑵动滑轮M受到的重力G; ⑶P1∶P2的值。
【答案】(1)225N (2)100N (3)8:11
【解析】在此题中,从物体A的受力情况入手,根据平衡力知识以及阿基米德原理,可求出A受到的浮力;再对滑轮的受力进行分析,结合动滑轮及定滑轮知识,逐一分析题目中涉及的力;再结合人对地面的压强知识及杠杆的平衡条件分析出压力在此题中的情况;统筹考虑以上与力有关的知识,结合平衡力、浮力、滑轮、杠杆、压强知识所涉及的公式原理等可最终解决此题. 具体:(1)当物体露出液面为总体积的五分之二时,水面下降了50cm,从而可求减小的排开水的体积;也就是物体总体积的五分之二;物体的体积V=S×△h×=300×10-4m2×0.5m×=0.0375m3;
此时物体排开水的体积为V排=V=×0.0375m3=0.0225m3;
物体所受的浮力F浮=ρgV排=1000kg/m3×10N/kg×0.0225m3=225N; 答:当物体露出液面为总体积的五分之二时,物体所受的浮力为225N;
(2)A的受力情况如图甲:受到重力GA、拉力FA1和浮力F浮1作用,且处于平衡状态; 则有:FA1=GA-F浮1=750N-225N=525N;
当A完全离开水面时,仍受到重力GA、拉力FA2作用,且处于平衡状态,设杠杆与水平面所成夹角为∠B;
则有:FA2=GA
动滑轮B的受力情况如图乙,FA1与FA1′相等(相互作用力),FA2与FA2′相等(相互作用力); 则有:A全浸时FC1=G动+2FA1=G动+1050N…① A一半浸没时FC2=G动+2FA2=G动+2000N…②
C的受力情况如图丙,FC1与FC1′相等,FC2与FC2′相等(相互作用力); 由已知条件和式①、式②可得:FD1=(G动+FC1)=(2G动+1050N)…③ FD2=(G动+FC2)=(2G动+2000N)…④
杠杆的受力情况如图丁,
由杠杆平衡条件可知:FD•OD=F1•OE,FD1与FD1′相等(相互作用力),FD2与FD2′相等(相互作用力),代入已知条件和式③、式④,可得: F1=F2=
•FD1=FD1=(2G动+1050N)…⑤ •FD2=FD2=(2G动+2000N)…⑥
解得::G动=100N
答:动滑轮M受到的重力G为100N;
(3)对人进行受力分析如图戊,F1与F1′相等(相互作用力): P1=F1V=(2G动+1050N)V P2=F2V=(2G动+2000N)V
答:P1:P2的值为8:11.
【考点】浮力大小的计算;滑轮组绳子拉力的计算;重力的计算;杠杆的平衡条件;功率的计算 点评:此题综合性很强,且难度很大;解答时,从分析受力入手,再将题目进行分解:浮力问题、滑轮问题、杠杆平衡条件问题、压强问题;将四类问题通过力有机的结合在一起,充分利用题目的已知条件,就可解答此题.
14. 如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图。该装置主要由滑轮C、D,物体A、B以及轻质杠杆MN组成。物体A通过细绳与滑轮C相连,物体B通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动,杠杆始终在水平位置平衡,且MO:MN=1:3。物体B受到的重力为100N,A的底面积为0.04m2,高1 m。当物体A恰好浸没在水中时,物体B对电子秤的压力为F1;若水位下降至物体A恰好完全露出水面时,物体B对电子秤的压力为F2,已知:每个滑轮的重力为20N,F1﹕F2=27﹕7。滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,g取10N/kg。
求:
(1)物体A的底部距水面深为0.75 m时,A受到的浮力F浮。 (2)物体A的密度ρA。
,
(3)如果把细绳由N端向左移动到N处,电子秤的示数恰好为零,NN‘﹕MN =17﹕60,此时物体A露出水面的体积V露。
【答案】(1)300N(2)1.5×103kg/m3(3)0.02m3
【解析】已知A的底面积和距离水面的深度,根据公式F浮=ρ水gSh0可求A受到的浮力;当A恰好完全浸没在水中时,对各个物体进行受力分析得出等量关系;当A恰好完全露出水面时:对各个物体进行受力分析得出等量关系;各个关系式联立解出A的密度;当把N移到N′处时对各个物体进行受力分析得出等量关系;求出A所受浮力的大小;最后根据浮力公式求出A排开水的体积,进一步求出A露出水面的体积。 解:(1)由阿基米德原理可知: (2)当A恰好完全浸没在水中时:受力分析
图
对A和动滑轮C受力分析如图1(a):……………⑴ 对动滑轮D受力分析如图1(b):……………⑵ 对杠杆MN受力分析如图1(c)所示:……………⑶ 对B受力分析如图1(d):……………⑷ 当A恰好完全露出水面时:
对A和动滑轮C受力分析如图2(a):……………⑸ 对动滑轮D受力分析如图2(b):……………⑹ 对杠杆MN受力分析如图2(c)所示:……………⑺ 对B受力分析如图2(d):……………⑻ 又因为: ……………⑼ 解⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼得:GA=600N……………⑽
(3)当把N移到N′处时:
对A和动滑轮C受力分析如图3(a):……………⑾ 对动滑轮D受力分析如图3(b):……………⑿ 对杠杆MN受力分析如图3(c)所示:……………⒀ 对B受力分析如图3(d):……………⒁ 解⑽⑾⑿⒀⒁得:F浮3=200N
【考点】此题考查是浮力、密度、体积等的计算。
点评:本题的关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对物体进行受力分析,本题难度很大,解题时一定要认真仔细。
15. 一绝缘细绳的一端与可绕O点转动的轻质杠杆的E端相连,另一端绕过滑轮D与C与滑动变阻器的滑片P相连;B为一可导电的轻质弹簧,如图所示接入电路中,一端通过绝缘绳固定在地面上,另一端与滑片P相连;一人站在地面上拉住与杠杆H端相连的细绳。已知电源电压为8V,灯泡标有“6V、3W”字样,人的质量为70kg,人与地面的接触面积为150cm2,。当开关S闭合、人对绳子拉力最小时,电流表的示数为,且滑片刚好位于滑动变阻器的a端;当人对绳子拉力最大时,电流表示数为,且,滑动变阻器的阻值与弹簧所受拉力的关系如下表所示:
0 2 4 6 8 10 12 14 …… 0.5 50.5 100.5 150.5 200.5 250.5 300.5 350.5 …… 若不计杠杆、弹簧、滑片、细绳的重力,不计摩擦,不计弹簧电阻。整套装置始终处于平衡状态,物体A始终不离开地面。灯泡电阻不变,且不会被烧坏。取g=10N/kg。则下列选项中错误的是
A.人的拉力最大时,滑动变阻器接入电路的阻值是12Ω B.物体A的质量是60kg
C.人的拉力最大时,人对地面的压强是 D.当灯泡正常发光时,物体A对地面的压力是400N 【答案】C
【解析】1)根据灯泡的铭牌结合和电功率公式可计算灯泡的电阻,人拉力最小时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,根据欧姆定律计算此时的电流,根据I1:I2=2:1可知人拉力最大时的电流,根据串联电路电阻规律进一步计算滑动变阻器接入电路的阻值.
(2)从表中可知人的拉力最小或最大时弹簧所受拉力,最小时绳子仅用于提起了动滑轮,最大时则仅用于动滑轮和物体,根据动滑轮的实质计算物体A所受重力,根据重力公式可计算物体A的质量是多少.
(3)根据杠杆平衡条件可计算拉力最大时人对绳的拉力为F,根据压强公式可计算人的拉力最大时人对地面的压强是多少.
(4)根据电功率公式计算灯泡正常发光时电路中的电流,根据欧姆定律计算滑动变阻器接入的电阻,查表得此时绳子的拉力,进一步计算物体A对地面的压力. 解:(1)灯泡的电阻:
人拉力最小时,滑动变阻器阻值R1=0,此时电流
人拉力最大时的电流:
滑动变阻器阻值:
所以A正确;
(2)人的拉力最小时,由R1=0,查表得:F1=0.5N 此时绳子仅用于提起了动滑轮,则动滑轮的重 G动=2F1=2×0.5N=1N;
人的拉力最大时,由R2=12Ω,查表得:F2=300.5N; 物体A所受重力GA=2F2﹣G动=2×300.5N﹣1N=600N; 则物体A的质量
所以B正确;
(3)人的拉力最大时,人对绳的拉力为F0,由杠杆平衡条件可知:F0•H0=F2•EO所以
人对地的压强
所以C错误;
(4)灯泡正常发光时,电路中的电流为
滑动变阻器接入的电阻
物体A对地面的压力FA=GA+G动﹣2F3=600N+1N﹣2×100.5N=400N. 所以D正确.
【考点】压强的大小及、杠杆、滑轮组的计算;质量的估测
16. 质量为60kg的小明站在水平地面上,利用如图甲所示装置提升物体A。物体A的质量mA为74kg,底面积SA为2×10-2m2。当小明施加竖直向下的拉力为F1时,物体A未被拉动,此时物体A对地面的压强p为5×103Pa,小明对地面的压强为p1;当小明施加竖直向下的拉力为F2时,物体A恰好匀速上升,拉力F2做的功随时间变化的图象如图乙所示。小明对地面的压强为p2,且p1:p2=\"16:\" 15。已知B、C、D、E四个滑轮的质量相同,不计绳重和摩擦,g取10N/kg。求:
(1)当小明施加竖直向下的拉力F1时,物体A对地面的压力FN; (2)每个滑轮所受的重力G0;
(3)小明施加竖直向下的拉力F2时,物体上升的速度。
【答案】(1)100N;(2)N;(3)0.05m/s
【解析】(1)知道物体A对地面的压强和受力面积,利用压强公式求物体A对地面的压力; G人=gm=10N/kg×60kg=600N GA= gm=10N/kg×74kg=740N
(1) FN=ps=5×103pa×2×10-2m2=100N
(2)小明用力F1时,以物体A和滑轮B为研究对象进行受力分析,如图1设绳对滑轮B的拉力为FB ;小明用力F2时,受力分析如图2所示,设绳对滑轮B的拉力为FB‘
由图1和图2可得:
FB=(GA+G0-FN)= (740N+ G0-100N)= G0+320N ① FB‘=(GA+G0)= G0+370N ②
当小明用力分别为F1和F2时,以滑轮C为研究对象,进行受力分析,如图3、4所示,
由图3可得:
F1= (G0+FB) 将①.带入得: F1=G0+160N ③ 由图4可得:
F2= (G0+FB’) 将.②带入得: F2=G0+185N ④
以人为研究对象分别进行受力分析,如图5、图6所示,
由图5可得:N=P1S=G人-F1 将③带入得:P1S=440N-G0 ⑤ 由图6得:N’= P2S=G人-F2 将④带入得:P2S=415N-G0 ⑥ 由
以及⑤、⑥可得:G0=
N
(3)由图像乙可得:P=45W 由④可得F2=\"225N\" 所v=
【考点】滑轮组绳子拉力的计算;速度的计算;力的合成与应用
点评:本题考查了使用滑轮组拉力的计算、速度的计算,对三种情况进行受力分析,列方程求解
是本题的关键.
17. 如图所示,用带有水桶的滑轮组把水从蓄水池中提到h=7m高的阳台,空水桶B的质量为2kg,POQ为固定支架,轻质杠杆MN可绕固定支点O转动,OM:ON=5:1,A为正方体配重,底面积为10-2m2,用绳索与杠杆N端相连,并保持杠杆水平。小明用力F1可匀速提升一满桶水,用力F2可匀速提升半桶水,且F1-F2=150N,F1:F2=32:17,(不计定滑轮的质量、绳子的质量及
轮与轴的摩擦,g=10N/kg)求:
(1)水桶的容积;
(2)提升半桶水时滑轮组的机械效率;
(3)若提升满桶水从水面到阳台用时70s,则小明做功的功率为多少? (4)提升满桶水与半桶水时,配重A对水平地面的压强差为多少? 【答案】(1)0.09m3 (2)88.2% (3)96W (4)1.5×105Pa
【解析】根据滑轮组的拉力和重力之间的关系求出拉力的大小,再根据G=mg=求出水桶的容积;根据
求出功率;先求出压力的变化量
g的变形公式
求出机械效率;根据W=FS求出拉力做的功,再根据P=W/t,然后根据P=F/S求出压强的变化量;
(1分)
(1)当小明用力F1提升一桶水时 当小明用力F2提升半桶水时因为 F1-F2=150N 所以m3 (2)因为
N 所以
-=150N 解之
900N
解之 88.2%
N F1=320N F2=170N
(3)W1=F1S1=320N×3×7m=6720J; (4)FM=N F’N=N
N
=1.5×105Pa
N; F’M=340N
96W
【考点】有用功、总功、机械效率的计算、压强的计算
点评:此题涉及到功、机械效率、功率、压强的计算,知识点较多,难度较大。
18. 汽车是我们熟悉的交通工具,它给我们的生活提供了便利,促进了社会经济的发展。某型号四轮汽车质量为1.6×103Kg,每个轮子与地面的接触面积为0.02m2,当它以15m/s的速度在平直路面上匀速行驶时,受到的阻力为600N,每行驶100Km消耗汽油量为8L。完全燃烧1L汽油释放的能量为3.6×107J(取g=10N/Kg)。求: (1)汽车静止时对路面的压强。
(2)汽车以15m/s的速度匀速行驶时,牵引力的功率。 (3) 汽车以15m/s的速度匀速行驶时,汽车的效率。 【答案】(1)2×105Pa (2)9×103W (3)20.8%
【解析】知道汽车质量求重力、对地面的压力,利用压强公式求压强;知道阻力,根据二力平衡求牵引力,再利用功率公式求解;知道牵引力做功(有用功),完全燃烧汽油释放的能量(总功)计算汽车的效率;(1)汽车对地面压强:
(2)牵引力功率:
P=W/t=Fv=fv=600N×15m/s=9×103W
(3)若汽车行驶100Km,汽油燃烧放出的热量 Q放=3.6×107J/L×8L=2.88×108J
因为汽车匀速直线运动,所以F=\"f=600N\" 汽车牵引力做的功
W=FS=600N×105m=6×107J 汽车的效率:
【考点】本题考查重力的计算、压强的大小及其计算、能量利用效率、功率的计算、
点评:解决本题的关键是熟知重力的计算、压强的计算、功的计算和效率的计算,计算压强时注意受力面积有几个。
19. 如图所示是某同学做俯卧撑时的示意图,他的质量为56kg。身体可视为杠杆,O点为支点.A点为其身体重心。每次俯卧撑他肩膀向上撑起40cm。(4分 g=10N/kg )(1) 该同学所受重力是多少?(2)若0B=1.0m,BC=0.4m,求地面对双手支持力的大小.(3)若他一分钟可完成30个俯卧撑,其功率多大?
【答案】(1)560N (2) 400N (3) 80W
【解析】根据G=mg求出重力大小;根据杠杆平衡条件求出地面对支持力的大小;根据P=W/t求出功率的大小。
(1)G=mg=56kg×10N/kg=560N (2)F(OC)=G(OB)得560N×1m=F×1.4m,所以F=\"400N\" (3)P=W/t=400N×0.4m×30/60S=80W
20. 我国自行研发的纯电动中巴车的质量约为2000kg,静止时轮胎与路面接触的总面积约0.2m2,以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时的输出功率约72kW,g取10N/kg. (1)中巴车所受的重力是多少?
(2)静止时中巴车对路面的压强是多少?
(3)中巴车以30m/s匀速行驶时,所受阻力是多少?
(4)中巴车改用汽油机作动力,以72kW的输出功率行驶1h,至少要燃烧多少升汽油?(汽油的热值为3.2×107J/L)
【答案】(1)2×104N (2)1×105Pa (3)2400N (4)27
【解析】已知中巴车的质量约为2000kg,g取10N/kg,利用公式G=mg代入数值就可以计算出中巴车的重力;已知中巴车静止时轮胎与路面接触的总面积约0.2m2,又因为中巴车受到的压力等于它的重力,利用公式P=\"F/S\" 就可以计算出中巴车对路面的压强;已知中巴车的速度是
30m/s,匀速行驶时的输出功率约是72kW,利用公式P=\"W\" /t =FV的变形就可以计算出牵引力;已知输出功率是72kW,行驶时间是10min,可利用W=Pt计算出功,根据此中巴车改用效率为30%的汽油机作动力求出Q,最后利用Q=Vq计算出汽油的体积. (1)G=mg=2000kg×10N/kg=2×104N;F=G=2×104N; P=\"F\" /S =2×104N /0.2m2 =1×105Pa; (2)P=72kW=72000W;
由P=\"W/\" t =Fv得:F=\"P/\" v =\"72000W\" /30m/s =2400N. (3)P=72kW=72000W,t=1h=3600s; 由P=\"W/\" t 得:
W=Pt=72000W×3600s=2.592×108J;
因为此中巴车改用效率为30%的汽油机作动力,即Q=\"W\" /30% =2.592×108J /30% =8.×108J; 由Q=Vq得:
V=\"Q\" /q =8.×108J /3.2×107J/L=27L.
21. 据《广西日报》报道,我省公路桥梁不堪重负,超限超载车辆每年碾出亿元“窟窿”。国家规定,载重汽车对地面的压强应控制在7×105pa以内。我省路政执法人员在某段公路稽查到一辆超载的六轴水泥罐装车,车货总质量高达100 t ,该车轮胎与地面接触的总面积约为0.8m2,求: (1)该车以20m/s的速度匀速行使36m所需的时间是多少? (2)该车受到的总重力是多大?(1t=103kg) (3)该车对地面的压强是多少?
【答案】(1)1.8s (2)106N (3)1.25×106pa
【解析】解:(1)、t=s/v=36m/20m/s=1.8s(2分) (2)、G=mg=100×103kg×10N/kg=106N(2分) (3)、P=F/s=G/s=106N /0.8m2=1.25×106pa (3分)
22. 如图所示,水池池壁是一个斜面,池里装有深度为4m的水,池底a点到水面b点之间的距离l为10m。现要将一块边长为0. 1m的正方体铁块从池底a点匀速拉到b点,此过程中斜面的机械效率为70%。已知:ρ水=1.0×103kg/m3和ρ铁=8.0×103kg/m3。求:
(1)铁块在池底时上表面受到水对它的压力 (2)将铁块从池底a点拉到b点所做的有用功 (3)拉动过程中铁块所受的阻力
【答案】(1)390N (2)280J (3)12N 【解析】(1) 铁块的上表面受到的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×(4-0.1)m=3.9×104pa (2分) 铁块的上表面受到的压力为:
F=PS=3.9×104pa×(0.1m)2=390N (1分) (2)铁块受到的重力为:
G=mg=ρ铁V铁g=8.0×103kg/m3×(0.1m)3×10N/kg=80N (1分) 铁块在水中受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10N (1分) 对铁块所做的有用功为:
W有=(G-F浮)h=(80-10)N×4m=280J (1分) (3)根据机械效率公式求出总功为:
W总=W有/η=280J/70%=400J (1分) 求出额外功为:
W额=W总-W有=400J-280J=120J (1分) 拉动过程中铁块所受的阻力为:
f= W额/l=120J/10m=12N (1分)
23. 如图所示是某型号的电动巡逻车,其主要技术参数如表所示。已知该电动巡逻车在水平路面上匀速行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍,电动机能把80%的电能用来牵引巡逻车克服阻力做功。总质量为120kg的两名巡警乘坐该车,在水平路面上以额定功率匀速行驶10min。求:
⑴电动机消耗了多少电能? ⑵巡逻车通过了多少路程? ⑶若轮胎与地面的总接触面积是,巡逻车停止时,人和车对地面的压强是多大?()
【答案】(1)1.8106J(2)4500m(3)1105Pa
【解析】本题涉及的知识是二力平衡、能量转化、效率、功和压强等。(1)电动机消耗电能,可由公式求出;(2)先根据求出有用功,再根据二力平衡求出牵引力F,然后根据公式
求出巡逻车通过的路程;(3)利用求出的总重力和总接触面积根据公式
。
,
, ,
。
。
求出人和车对地面的压强。 (1)电动机消耗电能为(2)巡逻车克服阻力做功人和车总重力为
巡逻车匀速行驶时的牵引力为巡逻车10min通过的路程为(3)巡逻车对地面的压强为
24. 重60N的物体在15N的水平拉力作用下,经过10s(秒),沿水平地面向右匀速直线前进6m。在这一过程,通过分析求:
(1)物体运动的速度;(3分)
(2)物体受到滑动摩擦力的大小和方向;(3分) (3)拉力做功和功率。(3分) 【答案】(1)(2)15N 方向水平向左(3)90J 9W 【解析】(1)物体的速度
(3分)
(2)由于物体做匀速直线运动,滑动摩擦力与水平拉力平衡(1分),所以滑动摩擦力的大小为15N(1分),方向水平向左(1分);
(3)拉力做的功W=FS=15N×6m=90J (2分) 拉力做功的功率
(1分)
25. 斜面长15m的电动传送机把质量30kg的货物送至8m的高处(如下图甲所示).货物在这
过程中的s-t图象如图乙(g=10N/kg),求:
(1)货物在0至5s的运动情况是
(2)传送带运转时,货物的运动速度是 m/s
(3)在第5秒到第20秒这段时间内,传送机的功率 w 【答案】静止 1 160
【解析】有图像可知,在0至5s内,随着时间的增加,路程一直为零。所以物体处于静止状态。由图像可看出时间t=15s,路程s=15m,根据υ=\" S\" / t=\"15m/15s=1\" m/s。根据P =\" W\" / t=Gh/t=mgh/t=30kg×10N/kg×8m/15S=160W.
26. (6分)如图所示,工人用滑轮组提升重200N的物体,所用的拉力为125N,物体在5s内匀
速上升2m.求:
(1)绳子自由端移动的速度; (2)滑轮组的机械效率; (3)拉力的功率.
【答案】(1)0.8m/s (2)80% (3)100W 【解析】由题意已知条件 (1)(2)(3)
或,
27. 如图所示的“自动给水装置”,是用一个装满水的塑料瓶子倒放在盆景中,瓶口刚好被水浸没。其瓶中水面能高于盆内水面,主要是由于( ) A.大气压的作用 B.瓶的重力作用 C.水的浮力作用 D.瓶的支持力的作用
【答案】A
【解析】在一个标准大气压下,大气压可以支持约10.3m高的水柱.瓶中水面能高于盆内水面不会流出来,正是因为盆景中的水与大气相通,是大气压支持着瓶内的水不会流出来. 故选A.
28. 如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0 -tl时间木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t2后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:当用F=5.3牛的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为 ▲ 牛;若用F=5.8牛的水平拉力拉木块,
木块所受摩擦力大小为 ▲ 牛。
【答案】5.3 5.1
【解析】分析:(1)力的作用效果有两个:①力可以改变物体的形状即使物体发生形变.②力可以改变物体的运动状态,包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化.
(2)静止或做匀速直线运动的物体将受到平衡力的作用; (3)滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度和压力大小有关.
解答:解:(1)当用F=5.3牛的水平拉力拉静止的木块时,静止的木块在水平方向上受到平衡
力的作用;即拉力与静摩擦力是一对平衡力,其大小相等;故木块所受摩擦力大小为5.3N; (2)木块在t2后处于匀速直线运动状态,所受拉力F=5.1N,与滑动摩擦力是一对平衡力,故摩擦力f=5.1N;当用F=5.8牛的水平拉力拉木块时,木块将做加速运动,而木块所受摩擦力大小不会变化,因为压力和粗糙程度都未变,故摩擦力大小仍为5.1N. 故答案为:(1)5.3N;(2)5.1N.
29. 建设中的洋浦跨海大桥全长3.3km,汽车行驶速度按 80km/h 设计,则该桥建成后 (1)假设允许行人上桥,请你估算:如果你按正常速度走完该桥需要多长时间。(6分) (2)若桥头上有如图所示的载重总质量标志牌,请你通过计算说明重为4×10 5N的大货车是否超过此桥的限载标准(g取10N/kg)。
(3) 请用物理学的术语解释,为什么要对通过公路桥的梁的机动车的载重总质量和速度进行 ( 分别答出一条即可 ) 。
【答案】(1)估计人正常行走的速度合理并计算出即可。
(2)解: G=mg=3×10 4 kg×10N/kg=3×10 5 N 因为 4×10 5 N>3×10 5 N 所以大货车超过此桥的限载标准。或 m=\" G/\" g =4×10 4 kg[>3×10 4 kg, 所以大货车超过此桥的限载标准。 (3)略
【解析】分析:(1)正常人步行的速度约为1m/s,根据公式t=
可求时间.
(2)根据公式算出大桥的载重的总重力,再与大货车的重力进行比较.
(3)质量越大,惯性越大,若速度快,刹车就困难,易造成交通事故的发生;质量越大,对桥面的压力就越大,容易对桥面造成破坏. 解答:解:(1)t=
=
=3300s.
答:按正常速度走完该桥需要3300s.
(2)G=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N,
因为4×105N>3×105N所以大货车超过此桥的限载标准. 答:大货车超过此桥的限载标准.
(3)机动车的质量越大,速度越大时,动能就越大,且质量越大时,车的惯性越大,使刹车困难,易造成交通事故的发生,同时质量越大,对桥面的压力越大,对桥面的压强就越大,容易对桥面造成破坏.
30. (6分)质量为20kg的物体,以2 m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动,它受到的阻力是物体重力的0.25倍。求: (1)物体受到的重力; (1)在5 s内前进的距离;
(2)作用在物体上的水平拉力是多少?(取g=10N/kg) 【答案】
【解析】略
31. .如图所示,正方体合金块A的边长为0.2m,把它挂在以O为支点的轻质杠杆的M点处,在A的下方放置一个同种材料制成的边长为0.1m的立方体B,物体B放置在水平地面上;OM:
ON=1:3。一个重为0N的人在杠杆的N点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡,此时A对B的压强为1.4×104Pa,人对水平地面的压强为1.45×104Pa;若人用力F2=80N仍使杠杆在水平位置平衡,此时物体B对地面的压强为p。已知人单独站在水平地面上,对地面的压强为
1.6×104 Pa.(g取10N/kg)求:
(1)力F1的大小; (2)合金块的密度; (3)压强p的大小。 【答案】(1)
……………………………...1分
F1=G人—p1S=0N—1.45×104Pa×0.04m2=\"60N\" .......................1分 (2)杠杆在水平位置平衡时,有: OMFA=ONF1 FA=3F1=3×60N=180N×104Pa GA=320N
………………..2分
(3)当F2=80N时,杠杆在水平位置平衡 OMFA‘=ONF2
FA‘=3F2=3×80N=240N
GA=FA‘+ NA =240N+ NA =\"320N \" NA=80N A对B的压力 F压=80N
GB=ρVB=4.0×103kg/m3×(0.1)-3=40N
×104Pa .....................................3分 【解析】略
32. (1)如图是列车上售食品的手推车,当前轮遇到障碍物时,售货员向下按扶把,使手推车前轮
向上翘起,请画出售货员所用的最小动力及其力臂。(2分)
(2)在图中画出滑轮组最省力的绕线方式(2分)
(3)如图电路所示,请在图中相关接线柱间添加一根导线,使这三盏灯成为并联方式,且开关
同时控制三盏灯。(2分)
【答案】
【解析】析:(1)首先应找到本题的支点在后轮的着地点;其次知道使手推车前轮向上翘起,阻力为手推车的重力,阻力臂为支点到重力作用线的距离,阻力与阻力臂的乘积是定值;最后能根据杠杆平衡条件,会用数学方法分析出动力臂最长时动力最小,能突破:支点到动力的作用点的距离为动力臂时力臂最长.
(2)图中滑轮组由一个动滑轮和一个定滑轮组成,有两种绕线方法,承担重物的绳子的根数越多越省力.
(3)原图是开关闭合后只有一个灯泡工作;其余灯泡被短路;加上一条线后,开关控制干路,三盏灯并联.
解答:解:(1)支点在后轮的着地点如图,动力的作用点在手握车把的地方,连接支点与动力的作用点,为最长的动力臂,用大括号标出,标上字母符号L1;
在动力作用点处垂直动力臂斜向下画出动力,标上字母符号F1,如图所示:
(2)图中滑轮组有两种绕线方法,一种是由两根绳子承担重物,一种是由三根绳子承担重物,
要想最省力,应选用三根绳子承担的绕法,即从动滑轮开始缠绕,如图所示.
(3)从正极开始连接,经过开关后分支,一支经L1回到负极;一支经L2回到负极;另一支经L3
回到负极;如图:
33. 如图11是一种新型圆规。它一脚的末端装有吸盘,使用时可将其固定在黑板上,另一脚末端的粉笔通过螺母固定,螺母上刻有细小花纹是为了增大__________,作图时,转动手柄便可在黑板上画出漂亮的圆, 画圆时它是 的(省力/费力),粉笔与黑板间的摩擦是 摩擦(选:滑动、滚动、静)。
、
【答案】摩擦力,费力,滑动摩擦
【解析】分析:(1)摩擦力的概念是:两个互相接触的物体,当它们做相对运动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫摩擦力.根据两个物体的运动情况不同,可将摩擦力分为三种:当一个物体在另一个物体表面滑动时,产生的摩擦力叫滑动摩擦力;当一个物体在另一个物体表面滚动时,产生的摩擦力叫滚动摩擦力;当两个物体未发生相对运动,但有相对运动趋势时,产生的摩擦力叫静摩擦力.抓住物体的运动情况,可判断题目中各属于何种摩擦力. (2)摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关;
(3)杠杆根据其省力和费力情况,可分为省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆.
解答:解:(1)螺母上刻有细小花纹是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
(2)转动手柄便可在黑板上画出漂亮的圆,画圆时动力臂小于阻力臂,故是费力杠杆; (3)用粉笔在黑板上写字时,粉笔在黑板表面滑动,它们之间间的摩擦是滑动摩擦; 故答案为:(1)摩擦力;(2)费力;(3)滑动.
点评:此题考查了影响摩擦力的因素、摩擦力的种类以及杠杆的分类,关键是分析出物体发生的相对运动是何种运动方式--滑动、滚动、有运动趋势(相对静止);再根据杠杆的动力臂与阻力臂之间关系,判断杠杆的种类.
34. 张弓射箭,弓由于受到________施加的力的作用而发生弹性形变,当弓在恢复形变过程中对箭施加了一个________力的作用,箭改变了________而被射出.离开弓后,箭由于________而继续运动,在运动过程中,又因受到________力的作用,运动的________不断地改变. 【答案】人手 弹 运动状态 惯性 重 状态
【解析】分析:此题综合性很强,关键是要分清拉力、弹力和重力几个概念,以及力的作用效果. 解:力的作用效果有:(1)使物体发生形变;(2)使物体的运动状态发生改变. 人手施加的拉力作用在弓箭上时使物体发生了形变; 弹力作用在弓箭上时,弓箭由静止状态变为运动状态;
当箭离开弓以后,不再受到弹力的作用,但由于惯性它要保持原有的运动状态,继续飞行; 弓箭在飞行过程中要受到地球的重力作用,所以运动的状态不断地改变,最终箭将落向地面. 故分别填:人手 弹 运动状态 惯性 重 状态.
点评:此题主要考查学生对力的三要素能够影响力的作用效果、及对惯性、重力两个知识点的理解和掌握.如果对有关概念把握不准,很容易混淆.
35. 2010年5月31日,一场特大暴雨突袭广西某市,致使该市某中学一千多名师生被洪水围困!某部官兵利用冲锋舟为学校师生开辟了水上生命线,该冲锋舟自重为0.6×104N,满载时排开水的体积为1.5m3,吃水深度为0.5m。(已知ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg),求:(1)冲锋舟满载时底部所受水的压强多大?(2分)(2)冲锋舟满载时所受的浮力是多少?(2分)
(3)假设每人的平均质量为60kg,为保证安全,冲锋舟最多能承载多少人?(4分) 【答案】(1)冲锋舟底部0.5m深处所受水的压强为
(2)冲锋舟满载时所受的浮力为
(3)冲锋舟满载时,设人的总重为G人,有即:
求得:G人=0.9×104N 由题意知
所以冲锋舟最多能承载的人数为 n=
=
=15(人)
【解析】略
36. (10分)2007年2月28日,从乌鲁木齐驶往阿克苏的5806次列车遭遇特大沙尘暴,列车从第1节车厢到第11节车厢相继被吹翻。看了这个报道后,某研究小组为探索沙尘暴的威力,进行了模拟研究。如图为测定沙尘暴风力的实验装置图,其中AB是一段水平放置的长为L的光滑均匀电阻丝,电阻丝阻值较大,一质量和电阻都不计的细长金属丝一端固定于O点,另一端悬挂球P,无风时细金属丝竖直,恰与电阻丝在B点接触,有风时细金属丝将偏离竖直方向,细金属丝与电阻丝始终保持良好的导电接触。研究小组的同学对此装置分析中,知道金属球单位面积上所受到的水平风力大小与电压表的读数成正比,空气密度为1.3kg/m3,沙的密度为
2.5×103kg/m3。他们对决定金属球单位面积上所受到的风力大小的因素,进行了如下的实验研究:
①在含沙量相同条件下,改变风速,记录不同风速下电压表的示数如下:
风速(m/s) 5 10 15 20 电压表示数(V) 0.6 2.4 5.4 9.6 ②在风速大小相同条件下,改变风中空气的含沙量,记录不同含沙量下电压表的示数如下:
含沙量(kg/m3) 1.1 2.2 3.3 4.4 2.3 3.5 4.6 5.8 电压表示数(V) (1)根据上述实验结果,试推导出单位面积上所受到的风力大小的关系式?(设比例系数为k) (2)若(1)中的比例系数k的大小为0.5,已知:车厢的高度为3m,车厢的长度为25m,车厢质量为50t,铁轨间距为1.5m,1m3沙尘暴中含沙尘2.7kg,请根据(1)中的关系式计算当时的风速至少为多大? 【答案】(1), =
v≈41m/s(2分)
,(2分)
,为含有沙尘的空气密度。(2分)
【解析】略
37. (6分)一质量为6kg的石块,沉在装水的容器底部,某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m,但石块没有露出水面,如图所示,已知绳的自由端拉力为25N,求石块在上升过程中: (1)石块受到的浮力为多少?
(2)绳的自由端拉力做功为多少?
(3)动滑轮的机械效率为多少? (ρ石=3×103kg/m3)
【答案】(1)20N,(2)50J (3)80%
【解析】分析:(1)知道石块的质量和密度,利用密度公式求石块的体积,因为石块浸没在水中,所以排开水的体积等于石块体积,再利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排求出石块受到的浮力; (2)图中使用的是动滑轮,则s=2h,求出拉力移动的距离,又知道拉力大小,利用W=Fs求绳的自由端拉力做功;
(3)知道石块的质量,利用重力公式求石块的重,此时石块重等于石块受到的浮力加上动滑轮对石块的拉力,据此求出动滑轮对石块的拉力,可求利用动滑轮做的有用功,再利用效率公式求动滑轮的机械效率. 解答:解:(1)∵ρ=∴石块的体积: V=
=2×10-3m3,
,
∵石块浸没水中, ∴V排=V=2×10-3m3, 石块受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N; (2)由图知,绳子自由端移动的距离: s=2h=2×1m=2m, 绳的自由端拉力做功: W总=Fs=25N×2m=50J; (3)石块重:
G=mg=6kg×10N/kg=60N ∵G=F拉+F浮,
∴F拉=G-F浮=60N-20N=40N, ∴利用动滑轮做的有用功: W有=F拉h=40N×1m=40J, 动滑轮的机械效率: η=
=80%.
答:(1)石块受到的浮力为20N;(2)绳的自由端拉力做功为50J;(3)动滑轮的机械效率为80%.
38. 2011年法国网球公开赛中,我国选手李娜勇夺桂冠,成为该项国际赛事的亚洲第一人,在网球运动中所涉及的物理现象解释错误的是( )
A.网球与球拍撞击时,球拍发生形变是因为力改变了物体的形状 B.网球撞击球拍的力和球拍对网球的弹力是一对平衡力 C.网球离开球拍后能继续飞行是由于网球具有惯性 D.飞行的网球最终落向地面是因为受到重力的作用
【答案】B
【解析】A、力的作用效果有两个:一是可以改变物体的形状,二是可以改变物体的运动状态.球拍发生形变是因为力的作用.故A正确;
B、网球撞击球拍的力和球拍对网球的弹力是一对相互作用力,不是平衡力.故B错误; C、网球离开球拍后继续飞行是由于网球具有惯性.故C正确;
D、力可以改变物体的运动状态.网球向下落是因为受到向下的重力的作用.故D正确; 故选B
39. 阅读下列材料,按要求回答问题。 小轮车
2011年5月20日,亚洲小轮车锦标赛在江苏开赛。
小轮车是指车轮半径为20英寸的自行车。车身一般采用合金材料制成,可以承受从几米高的地方快速落下的冲力。车把可以转动360度,前后轮都装有供脚踩的“火箭筒”等。
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。车手们的精彩表现给市民带来了速度、力量与美的享受。
(1)小轮车的坐垫呈马鞍型,它能够增大坐垫与人体的接触面积,以减小臀部所受的 ,小轮车的车身可以承受从几米高的地方快速落下的冲力又能轻松的完成点地跳、跨越坡道等花式动作,所以车身一般采用密度小、 大的合金材料制成。
(2)运动员用力蹬车可加速上升,表明力可以改变物体的 ,到达坡道最高点时自行车仍要继续向前运动,这是因为自行车具有
(3)运动员骑车离地飞跃到最高空时,受力 (选填“平衡”或“不平衡”)。 【答案】(1)压强、硬度 (2)运动状态 惯性 (3)不平衡
【解析】1、减小压力或增大受力面积,可以减小压强,小车的坐垫呈马鞍型,是为了减小压强. 2、硬度大的物质抗冲击、挤压的能力强,不易损坏,因此制造小车应选用硬度大的材料. 3、运动员对小车的作用力可以改变小车的运动状态. 4、小车由于惯性要保持原来的状态继续运动.
5、一对平衡力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,分析运动员骑车飞跃到高空的受力情况,做出判断.
解:(1)增大坐垫与人体的接触面积,可以以减小臀部所受的压强.小轮车的车身可以承受从几米高的地方快速落下的冲力又能轻松的完成点地跳、跨越坡道等花式动作,这要求制作小轮车的材料质量小,抗外力作用的能力强,需要般采用密度小、硬度大的合金材料制成.
(2)运动员用力蹬车可加速上升,车在力的作用下运动状态变了,所以力可以改变物体的运动状态.到达坡道最高点自行车由于惯性仍要继续向前运动.
(3)运动员骑车离地飞跃到最高空时,只受竖直向下的重力作用,受力不平衡. 故答案为:(1)压强;硬度.(2)运动状态,惯性.(3)不平衡.
40. 我们都知道,石头放在水中是要下沉的,那么,你见过能浮在水面上的石头吗?在我国的长白山的天池,就有这种石头,这就是著名的长白山浮石。有资料显示:浮石是由火山玻璃、矿物和气泡所组成,浮石中的气泡可达岩石总体积的70%以上,因而它的平均密度小于水的密度,这样可以像船一样浮于水面之上了。
康康在暑假里随父母到了长白山游玩了天池。他也拾到了两块长白石,但当他将这两石头放入水中时,却发现除了其中的一块石头能浮在水面上外,另外一块石头却沉入了水底。于是他把这些石头带回家,做了以下探究过程。
(1)康康用天平测其能沉入水底的那一块石头的质量,整个操作过程完全正确,所用砝码和游码位置如图所示.用量筒测其这块石头的体积,量筒中水面的位置如图所示,则所测石头的质量为________克,体积为________厘米3,石头的密度为________千克/米
3
.
(2)由于路途遥远,康康发现能浮在水面的那块石头破碎成了几小块,于是他利用天平和量筒,使用同上的测量方法,描绘出了破碎后的这几小块石头的m—V关系图像(如图7所示),则:
①体积是4厘米3的石头质量是多少克? ②这些石头的密度是多少千克/米3?
【答案】(1)43克,40厘米3,1.075×103千克/米3。(2)2克,0.5×103千克/米3。 【解析】:(1)石块质量m=40g+3g=43g;石块体积V=100ml-60ml=40ml=40cm3; 石块密度ρ=
=1.075g/cm3=1.075×103kg/m3;故答案为:43;40;1.075×103.
=0.5g/cm3=0.5×103kg/m3;
(2)体积是4厘米3的石头质量是2g;这些石头的密度是ρ1=
答:体积是4厘米3的石头质量是2g;这些石头的密度是0.5×103千克/米3.
点评:本题考查密度公式的应用,牢记测固体密度的基本方法:用天平测质量,用量筒测体积,用ρ=
算密度
41. (9分)某型号挖掘机的实物图(甲) 和作业范围图(乙)以及部分相关数据表,如下图所示。挖掘机在4s内将装满铲斗的密度为1.6×l03kg/m3的泥土,从最大挖掘深度处送到位于最大卸料高度的装载车上。 取g=10N/kg,求:
(1)挖掘机静止在水平地面上不工作时(如图甲),对地面的压强。 (2)铲斗内泥土的质量。
(3)移送泥土的过程中,挖掘机对泥土所做的功。
(4)移送泥土的过程中,发动机的总功率是40kW,此过程挖掘机的机械效率。
【答案】
【解析】分析:(1)根据挖掘机静止在水平地面上不工作时的质量可求出其重力,此时重力即为压力,从表中数据可知其受力面积为4m2,然后利用压强公式即可求出答案.
(2)已知泥土的密度,从表中数据可知铲斗的容积,利用密度公式变形即可求出铲斗内泥土的质量.
(3)移送泥土的过程中,挖掘机对泥土所做的功.是指对泥土的重力做功,那么在重力的方向上移动的距离是最大挖掘深度和最大卸料高度之和,然后利用W=Gh即可求出挖掘机对泥土所做的功.
(4)先根据发动机的总功率是40kW求出挖掘机在4s内做的总功,再利用η=可求出此过程挖掘机的机械效率. 解:(1)压强P=
=1.25×104Pa;
×100%.即
(2)泥土的质量m=ρV=1.6×103kg/m3×0.5m3=800kg;
(3)对泥土做功W有=Gh=mgh=800kg×10N/kg×(3m+5m)=6.4×104J; (4)挖掘机的发动机4s内做的总功W总=Pt=4×104W×4s=1.6×105J; 挖掘机的机械效率η=
=40%.
答:(1)挖掘机静止在水平地面上不工作时(如图甲),对地面的压强为1.25×104Pa; (2)铲斗内泥土的质量为800kg;
(3)移送泥土的过程中,挖掘机对泥土所做的功为6.4×104J; (4)此过程挖掘机的机械效率为40%.
点评:此题涉及到压强的大小及其计算,功的计算,重力的计算,功的计算,机机械效率的计算等知识点,认真审题,从图表中发现相关信息是解题的关键.
42. 物体从光滑的斜面滑下的过程中(不计空气阻力),受到的力有( ) A.重力和支持力 B.重力、支持力和下滑力 C.重力、下滑力和摩擦力 D.重力和下滑力
【答案】A
【解析】物体从光滑的斜面滑下的过程中(不计空气阻力),受到的力有重力和支持力(物体不受下滑力)选A
43. 有一质量为0.12千克的圆柱体空玻璃瓶,按如图12所示方式放置在水平桌面上,它的底面
积为2.94×10-3米2,当瓶内装满水时,瓶和水的总质量为0.45千克,求:
(1)玻璃瓶内水的体积。
(2)装满水后玻璃瓶对水平桌面的压强。
(3)在此空瓶中装入一些金属颗粒,测得瓶和金属颗粒的总质量为0.51千克。若再在这个瓶中装满水,此时瓶、金属颗粒和水的总质量为0.79千克,求金属颗粒的密度。 【答案】(1)V水=m水/ρ水 1分 =(0.45千克-0.12千克)/103千克/米3 1分
-
=3.3×104米3 1分
(2)P=F/S 1分
-
=(0.45千克×9.8牛/千克)/ 2.94×103米2 1分 =1500帕 1分
(3)m金=m瓶+金-m瓶=0.51千克-0.12千克=0.39千克 1分 V金=V水-V水′
-
=3.3×104米3 -〔(0.79千克 -0.51千克)/(103千克/米3)〕
-
=5×105米3 1分
-
ρ金=m金/ V金.=0.39千克/(5×105米3)=7.8×103千克/米3 1分 【解析】略
44. 边长为0.1m质量均匀的正方体物体M,单独放在水平地面上对地面的压强为。如图所示装置,横杆可绕固定点在竖直平面内转动,系在横杆B端的细绳绕过动滑轮,动滑轮连着物体M。用力F在A点竖直向上提横杆时,横杆在水平位置平衡,此时物体M对地面的压强为
,若仍用力F在距离A点0.1m处竖直向上提横杆,使横杆仍在水平位置平衡,此时物
体A对地面压强为,已知横杆上AB部分的长为0.2m,,g取10N/kg,不计
横杆质量、绳质量和摩擦。则
A.物体M的质量为54kg B.物体M的密度为C.力F的大小为32N D.动滑轮的质量为1kg
【答案】C
【解析】A、S=0.1m×0.1m=0.01m2,
物体的重力G=F=pS=5.4×103Pa×0.01m2=54N, 物体的质量m=G/g=5.4kg,故A错;
B、物体M的密度:ρ=m/v=5.4×103kg/m3,故B错; CD、设动滑轮的重力为G动,
当在杠杆A端施加F大小的力杠杆平衡时,地面受到的压强为1.8×103Pa,地面受到的拉力为F’=p’S=1.8×103Pa×0.01m2=18N,
滑轮对物体的拉力为F1=G-F’=54N-18N=36N, ∵不计横杆质量、绳质量和摩擦, ∴杠杆B端受到的拉力: FB=1/2(F1+G动)
∵AB:OA=1:3,AB=0.2m ∴OA=0.6m,OB=0.8m, 根据杠杆平衡条件得, FB×OB=F×OA,
即:1/2(F1+G动)×OB=F×OA,1/2(36N+G动)×0.8m=F×0.6m-------①
若仍用力F在距离A点0.1m处竖直向上提横杆,使横杆仍在水平位置平衡,物体对地面的压强减小,压力减小,一定是增大了动力臂,所以拉力向左移动了0.1m,
当在杠杆A端施加F大小的力杠杆平衡时,地面受到的压强为1.0×103 Pa,地面受到的拉力为F″=p″S=1.0×103 Pa×0.01m2=10N,
滑轮对物体的拉力为F2=G-F″=54N-10N=44N, 杠杆B端受到的拉力: FB′=1/2(F2+G动) 根据杠杆平衡条件得: FB×OB=F×OA′,
即:1/2(F2+G动)×OB=F×OA′,
1/2(44N+G动)×0.8m=F×(0.6m+0.1m)-------② 得G动=12N,F=32N,
所以动滑轮质量m=1.2kg,故C错、D正确 故选D.
45. 质量为60kg的小明站在水平地面上,利用如图所示装置提升物体A。物体A的质量mA为72kg,底面积SA为2×10-2m2。当小明施加竖直向下的拉力为F1时,物体A未被拉动,此时物体A对地面的压强p为5×103Pa,小明对地面的压强为p1;当小明施加竖直向下的拉力为F2时,物体A恰好匀速上升,小明对地面的压强为p2,且p1:p2=\"16:\" 15。已知B、C、D、E四个滑轮
的质量相同,不计绳重和摩擦,g取10N/kg。求:
(1)当小明施加竖直向下的拉力F1时,物体A对地面的压力FN; (2)每个滑轮所受的重力G0;
(3)当小明施加竖直向下的拉力F2时,整个装置的机械效率η。 【答案】(1)依据公式p=
,可知FN=pS=5×103Pa×2×10-2m2=\"100N \" ---------- 2分
(2)当小明施加竖直向下的拉力F1时,物体A、滑轮B、滑轮C及小明的受力情况如答图7所示。
TA1=GA- FN′=720N-100N=620N F1=
小明对地面的压强p1=
当小明施加竖直向下的拉力F2时,物体A、滑轮B、滑轮C及小明的受力情况如答图8所示。
F2=
小明对地面的压强p2=
动滑轮受到的重力G0=\"60N \" ---------- 3分 (3)拉力F2=
=225N
设物体A被提升的高度为h,则滑轮C上升的高度hC=2h, 绳端上升的距离s=2hC=4h η=
---------- 2分
【解析】略
46. 有一弹簧测力计放在水平桌面上,两位同学各拉测力计的一端,使测力计在桌面上静止,测力计的示数为5 N,忽略该测力计与桌面间的摩擦,则两位同学所用的力( )
D.分别为5 N和10
A.均为5 N B.均为10 N C.均为2.5 N
N
【答案】A
【解析】用弹簧测力计测量力的大小时,一般将测力计一端固定,另一端挂物体或施力,此时弹簧测力计示数表示出物重或拉力大小。测力计静止,说明两端受到的拉力大小相等。故选项A正确。
47. 如图所示,将一个体积为1.0×10-3m3、重6N的木块用细线系在底面积为400cm2的圆柱形容器的底部。当容器中倒入足够的水使木块被浸没时,求:(g=10N/kg) (1)木块浸没在水中受到的 浮力
(2)剪断细线后,木块处于静止时,木块露出水面的体积多大 (3)木块露出水面处于静止后,容器底部所受水的压强减小了多少
【答案】
【解析】
48. 如图2所示,底面积不同的圆柱形容器A和B分别盛有甲、乙两种液体,两液面相平
且甲的质量大于乙的质量。若在两容器中分别加入原有液体后,液面仍保持相平.则此 时液体对各自容器底部的压强PA、PB的压力FA、FB的关系是( ) A.PA<PB FA=FB B.PA<PB FA>FB C.PA>PB FA=FB D.PA>PB FA>FB
【答案】D
【解析】
49. 如图4所示,是一种指甲刀的结构示意图,下列说法正确的是 ( )
A.ABC是一个省力杠杆
B.D处刀刃较薄,可以增大压力
C.杠杆ABC上有粗糙的花纹,可以减小摩擦
D.指甲刀只有两个杠杆,一个省力杠杆,一个费力杠杆
【答案】A
【解析】
50. 如图,点O为支点,在图中画出使杠杆保持平衡的最小的力
【答案】如图
【解析】使用杠杆最省力的问题,当阻力和阻力臂一定时,动力臂越大越省力。去定了动力的作用点后,要比较不同方向的力的力臂。
51. 小明用如图所示的装置探究用动滑轮匀速提升物体时,加在绳子自由端的拉力F与所提升物体重力G的关系。在实验过程中,小明将实验数据记录在了表格中。请你认真分析表格中的数据,
归纳出拉力F与重力G的关系。则力F与重力G的关系式是 。(2分)
G / N 1 2 3 4 5 6 F / N 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 G动 / N 0.8 1.4 1.9 2.4 2.9 3.4 【答案】F=(G+G动)/2 或2F=G+G动
【解析】分析:这是个实验题,要根据题目中的图确定滑轮为动滑轮,然后根据动滑轮的特点解题,并能从复杂的数据表中利用数学的归纳知识,找到相关的力学解析式. 解答:解:真分析表格中的数据可得:
①当G为1N,G动为0.8N时,F为0.9N.符合的数学关系式:2×0.9=0.8+1; ②当G为2N,G动为0.8N时,F为1.4N.符合的数学关系式:2×1.4=0.8+2; ③当G为3N,G动为0.8N时,F为1.9N.符合的数学关系式:2×1.9=0.8+3; 以此类推④⑤⑥:可得到力F与重力G的关系式是:F=(G+G动)/2, 即2F=G+G动
故答案:2F=G+G动
52. 近日,德国科学家发明了一种“机器鸟”(图8),只要轻轻施加推力“放飞”它,它就可以自主地上下扇动翅膀飞行,“机器鸟”由碳纤维材料制成,质量仅450g,可以推断:碳纤维材料的密度很 (选填“大”或“小”),这只“聪明鸟”在空中沿水平方向滑翔时受到的升力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)重力;鸟身采用流线型设计是因为流体的速度越大,压强越 (选填“大”或
“小”).
【答案】小,等于, 小;
【解析】分析:相同体积时,物体的密度越小,质量越小,需要是升力越小. “聪明鸟”在空中沿水平方向滑翔,竖直方向上受到的升力和重力是相同的. 流体的流速越大,流体压强越小.
解答:解:相同体积时,碳纤维材料的密度很小,“机器鸟”飞行时需要的升力也很小,便于飞行. “聪明鸟”在空中沿水平方向滑翔,竖直方向上受到的升力和竖直向下的重力是一对平衡力,大小相等.
鸟身采用流线型设计是因为流体的速度越大,压强越小,产生了向上的升力作用,才能飞行. 故答案为:小;等于;小.
53. 如图所示的用具中,属于省力杠杆的是
【答案】C
【解析】A、筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆; B、镊子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆; C、起子在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆; D、食品夹在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆; 故选C.
54. 简要说明下列事实所运用的物理知识:
① 人推车,车也推人。 ;
② 在重物下垫上几根圆棍,推起来省力多了。 ; ③、用重垂线检查墙体是否竖直 . 【答案】
【解析】【考点】力作用的相互性;重力的方向;增大或减小摩擦的方法. 专题:应用题.
分析:①当一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力的作用是相互的.
②在重物下垫上几根圆棍,使物体与地面之间的摩擦由滑动摩擦变为了滚动摩擦,由此入手分析. ③将墙壁的竖直与重力的方向是竖直向下联系起来.
解答:解:①人推车,人给车一个作用力;车也推人,车对人也施加了一个作用力,由此体现了力的作用是相互的.
②原来推动重物时,重物与地面之间的摩擦是滑动摩擦,在重物下垫上几根圆棍后,将滑动摩擦变为滚动摩擦,可以减小摩擦力.
③重力的方向是竖直向下的,当悬挂重锤的细线与墙壁表面平行时,墙壁就是竖直的,否则就墙壁就是倾斜的.
故答案为:①力的作用是相互的;②变滑动摩擦为滚动摩擦,可以减小摩擦力;③重力的方向总是竖直向下的.
点评:(1)当物体间产生力的作用时,一个物体在施加力的同时,必然也要受到另一个物体对它施加的力,这两个力是作用力与反作用力,两者大小相等,方向相反,并且在同一直线上. (2)利用重力的方向竖直向下不仅可以检测墙壁是否竖直,还可以用来检测窗台是否水平.
55. 如图5甲所示,完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上,在12N的水平拉力F1作用下,A、B一起作匀速直线运动,若将A、B紧靠着放在水平桌面上,用水平力F2推A使它们一起匀速运动,则推力F2= N.
【答案】12
【解析】A和B叠放在水平桌面上和A、B紧靠着放在同一水平桌面上,两种情况下A和B对水平桌面的压力都等于A和B的重力,重力不变,压力不变.两种情况下木块和水平桌面粗糙程度不变,滑动摩擦力不变.
推动木块匀速直线运动,水平方向的推力和滑动摩擦力是平衡力,滑动摩擦力不变,推力不变,
F2=F1=12N.
56. 如图7所示,小华同学穿着旱冰鞋用力向前推墙,她将向后运动,此时选取的参照物是_________,上述现象包含的物理知识有:
①__________________________________________________________ ②__________________________________________________________ 【答案】墙 (1)力的作用是相互的(2)力可以改变物体的运动状态
【解析】分析:解决此题要从力的作用是相互的,力可以改变物体的运动状态和参照物及其选择等方面入手分析.
解答:解:小华用力向前推墙,她将向后运动,说明小华对墙有作用力时,墙也对小华有力的作用;
墙也对小华的作用力改变了小华的运动状态; 小华向后运动,说明他选取的参照物是墙.
故答案为:墙;(1)力的作用是相互的(2)力可以改变物体的运动状态。
57. 小强推着小车在水平地面上前进,如果小车在20s内了匀速前进了10m,则小车的运动速度为 m/s;如果水平推力为10N,则在此过程中小强对小车做的功为 J,功率是 W 【答案】0.5 100 5 【解析】小车的运动速度
小强对小车做的功为W=FS=10×10=100J 功率
,
故答案为:0.5,100,5
58. 下面是对日常生活中一些物体的质量和长度的估计,其中最接近实际的是( ) A.正常成年人的鞋子的长度约为42cm B.一个普通鸡蛋的质量约为0.3kg C.一支普通铅笔的质量约为500g D.初中物理课本的长度约为0.26m
【答案】D
【解析】A、正常成年人的鞋子的长度约为20cm左右,不符合实际; B、一只鸡蛋的质量约50g,该选项说法错误,不符合实际;
C、500g即1斤,一支普通铅笔的质量绝达不到1斤,不符合实际; D、初中物理课本的长度约为0.26m,最接近于真实值,符合实际. 故选D.
59. 在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中。
(1)小明的三次实验情况分别如图20中的甲、乙、丙所示。实验时,用弹簧测力计拉木块在水平木板(或毛巾)上做匀速直线运动,根据______知识可知,这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)小明在探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时,利用图20中甲、乙两组数据比较得出:“压力越大,滑动摩擦力就越大”的结论。你认为他这样对比这两组数据就得出这样的结论对吗?______。你的理由是:___________。
(3)请你根据小明这三次实验情况设计一个实验数据记录表格,并填写相关内容
(4)从图20中甲、丙两组数据比较,你能得出的结论是:_______________ 【答案】(1)二力平衡
(2)不对 没有控制接触面的粗糙程度相同 (3)如表格
(4)当压力大小一定时,接触面越粗糙,摩擦力就越大
实验次数
接触面材料
压力
拉力F/N
摩擦力/N
1
木块与木板
木块重
3.6
3.6
2
木块与毛巾
木块和砝码重
7.2
7.2
3
木块与毛巾
木块重
5.4
5.4
【解析】分析:(1)实验中研究的是木块受到的滑动摩擦力的大小,弹簧测力计测量的是木块的受到的拉力,只有木块做匀速直线运动时拉力的大小才等于摩擦力;
(2)在研究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系时,必须控制接触面的粗糙程度相同,否则就是错误的;
(3)实验数据记录表格就是把小明三次实验操作中不同因素和相同因素放在一起展现; (4)比较甲丙两组数据,抓住相同因素和不同因素就可以得出结论.
解答:解:(1)用弹簧测力计匀速拉动木块时,木块做匀速直线运动受到的力是平衡力,根据二力平衡的知识,此时摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块拉力的大小;
(2)甲乙两图压力大小和接触面的粗糙程度都不相同,因此无法研究摩擦力大小和压力大小的关系;要研究摩擦力和压力大小的关系,必须控制接触面的粗糙程度相同,把乙图中的毛巾面换成木板面;
(3)实验表格如下图;
(4)甲、丙两图实验中木块对接触面的压力不变,丙图中毛巾面比木板的表面粗糙,所以研究的是摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,能够得出在压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大的结论.
故答案为:(1)二力平衡;(2)不对、没有控制接触面的粗糙程度相同;(3)如下表;
实验次数
接触面材料
压力
拉力F/N
摩擦力/N
1
木块与木板
木块重
3.6
3.6
2
木块与毛巾
木块和砝码重
7.2
7.2
3
木块与毛巾
木块重
5.4
5.4
(4)当压力大小一定时,接触面越粗糙,摩擦力就越大.
60. 在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验中。
(1)小明的三次实验情况分别如图20中的甲、乙、丙所示。实验时,用弹簧测力计拉木块在水平木板(或毛巾)上做匀速直线运动,根据______知识可知,这时滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)小明在探究“滑动摩擦力的大小与压力的关系”时,利用图20中甲、乙两组数据比较得出:“压力越大,滑动摩擦力就越大”的结论。你认为他这样对比这两组数据就得出这样的结论对吗?______。你的理由是:___________。
(3)请你根据小明这三次实验情况设计一个实验数据记录表格,并填写相关内容
(4)从图20中甲、丙两组数据比较,你能得出的结论是:_______________ 【答案】(1)二力平衡
(2)不对 没有控制接触面的粗糙程度相同 (3)如表格
(4)当压力大小一定时,接触面越粗糙,摩擦力就越大
实验次数
接触面材料
压力
拉力F/N
摩擦力/N
1
木块与木板
木块重
3.6
3.6
2
木块与毛巾
木块和砝码重
7.2
7.2
3
木块与毛巾
木块重
5.4
5.4
【解析】分析:(1)实验中研究的是木块受到的滑动摩擦力的大小,弹簧测力计测量的是木块的受到的拉力,只有木块做匀速直线运动时拉力的大小才等于摩擦力;
(2)在研究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系时,必须控制接触面的粗糙程度相同,否则就是错误的;
(3)实验数据记录表格就是把小明三次实验操作中不同因素和相同因素放在一起展现; (4)比较甲丙两组数据,抓住相同因素和不同因素就可以得出结论.
解答:解:(1)用弹簧测力计匀速拉动木块时,木块做匀速直线运动受到的力是平衡力,根据二力平衡的知识,此时摩擦力的大小等于弹簧测力计对木块拉力的大小;
(2)甲乙两图压力大小和接触面的粗糙程度都不相同,因此无法研究摩擦力大小和压力大小的关系;要研究摩擦力和压力大小的关系,必须控制接触面的粗糙程度相同,把乙图中的毛巾面换成木板面;
(3)实验表格如下图;
(4)甲、丙两图实验中木块对接触面的压力不变,丙图中毛巾面比木板的表面粗糙,所以研究的是摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系,能够得出在压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大的结论.
故答案为:(1)二力平衡;(2)不对、没有控制接触面的粗糙程度相同;(3)如下表;
实验次数
接触面材料
压力
拉力F/N
摩擦力/N
1
木块与木板
木块重
3.6
3.6
2
木块与毛巾
木块和砝码重
7.2
7.2
3
木块与毛巾
木块重
5.4
5.4
(4)当压力大小一定时,接触面越粗糙,摩擦力就越大.
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