人教版物理八年级下册 期末实验计算题压轴试卷检测题(WORD版含答案)(45)
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人教版物理八年级下册期末实验计算题压轴试卷检测题(WORD版含答案)(6)
一、实验题计算题压轴题等
1.如图所示,放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重5N,底面积100cm2,弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块,现将物块浸没水中,容器内水面由12cm上升到20cm。
求:
(1)物块的密度;
(2)物块受到的浮力;
(3)物块浸没水中后,容器对桌面的压强。
2.如图所示是某车站厕所的自动冲水装置,圆柱体浮筒A的底面积为400cm2、高为
0.2m,盖片B的面积为60cm2(盖片B的质量,厚度不计)。
连接AB是长为0.3m、体积和质量都不计的硬杆。
当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被撇开,水通过排水管流出冲洗厕所。
(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
请解答下列问题:
(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对水箱底部的压强是多少?
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是多少?
(3)浮筒A的重量是多少?
200cm的圆柱体容器中,向容器3.一边长为10cm的正方体木块,用细线拉着置于底面积为2
中逐渐加水当木块恰好漂浮在水面上时,木块有6cm的高度露出水面,且细线刚好拉直,如图所示,求:
(1)木块漂浮时受到的浮力
(2)当切去露出来的部分后,细线恰好被拉断,求细线能承受的最大拉力: (3)细线拉断后,物块静止时,求容器底受到水压强的变化量。
4.如图甲所示,在一个长方体容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m 的实心正方体物块A ,当容器中水的深度为20cm 时,物块A 有3/5的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(即没有发生形变)(已知3
3
1.010kg /m ρ=⨯水)。
求:
(1)物块A 受到的浮力大小; (2)物块A 的密度大小;
(3)若往容器中缓慢加水(水未溢出)至物块A 恰好浸没时,立即停止加水,相比加水之前,此时水对容器底部压强的增加量p 大小。
(已知缓慢加水的过程中,弹簧受到的拉力F 跟弹簧的伸长量L 关系如图乙所示)
5.身高相同的兄弟二人在帮奶奶打扫卫生时,用一根重力不计的均匀扁担抬起一桶水(已知桶和水的总质量为20kg ),扁担长1.6m ,水桶挂在距离哥哥肩膀0.6m 处(我们可将扁担简化成如图所示的杠杆),求:
(1)两人静止站立时,哥哥肩膀对扁担的支持力是多少?
(2)若在抬水前,哥哥一人用竖直向上的力从地面将这桶水提起20cm 高,然后水平向前行走了5m ,则在此过程中,哥哥对这桶水做了多少功?(g 取10N/kg )
6.如图甲所示装置中,物体甲重G 甲=150N ,滑轮重G 轮=50N ,人重G 人=650N .轻杆AB 可以绕O 点转动,且OA :OB =5:9。
不计轴摩擦和绳重,当轻杆AB 在水平位置时,整个装置处于平衡状态,地面对物体乙的支持力为F 1=210N 。
求: (1)物体乙受到的重力G 乙。
(2)若用物体丙替换物体甲,并在物体乙的下方连接一个弹簧,如图乙所示,当轻杆AB在水平位置时,整个装置处于平衡状态,弹簧对物体乙的作用力为F2=780N.此时地面对人的支持力F3是多少。
7.如图所示,站在地面上的工人师傅利用滑轮组提升重为900N物体,10秒内物体匀速上升的高度为1m,工人师傅的拉力F为400N,不计摩擦和绳重。
求:
(1)10s内做的有用功;
(2)拉力F的功率;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)若工人师傅的重力为700N,双脚与地面的接触面积为500cm2,匀速提升重为1200N的重物时(如图所示),工人师傅对地面的压强。
8.建筑工地上,工人用如图所示的装置将重为500N的建材从地面匀速送到10m高处,所用拉力为300N,时间为10s。
不计摩擦和绳重。
求:
(1)工人做功的功率;
(2)此过程中该装置的机械效率;
(3)如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物,需要用多大的拉力?
9.如图所示,一轻质杠杆的B端挂一质量为10千克的物体,A端用一细绳将杠杆系于地上,细绳与杠杆间的夹角为30°,OA=1m,OB=0.4m,此时杠杆在水平位置平衡,现在0点放一质量为5kg的物体,用F=10N的水平拉力使物体以0.1m/s的速度向左匀速滑动.问:
(1)物体在0点,杠杆水平静止时细绳AC的拉力是多少?
(2)物体运动到距A点多远的地方,细绳AC的拉力恰好为零?
10.如图所示是探究物体的动能大小与物体的质量、速度关系的示意图.
(1)本实验研究的是________(选填“木块”、“钢球”或“斜面”)的动能与它的质量、速度的关系.实验中通过观察____________________来比较动能的大小.
(2)在探究动能与速度的关系时,要保持小球的_______不变,让小球从_______(选填“相同”或“不同”)的高度滚下,以不同的速度推动木块移动.该实验得出的结论是:_____________ .
(3)在探究动能与物体质量的关系时,要选择两个质量______(选填“相同”或“不同”)的小球,并让它们分别从同一斜面_______ 的(选填“相同”或“不同”)高度滚下.
11.在“探究杠杆的平衡条件”实验中:
试验次数动力F1/N
动力臂
l1/cm
阻力F2/N
阻力臂
l2/cm
1 1.510115
2120210
30.520110
(1)实验前出现如图甲所示情况,为了使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆右端的螺母向______(选填“左”或“右”)调;这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响和便于______;
(2)如图乙所示,保持杠杆水平位置平衡,测力计从a位置转到b位置,其示数将______(选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)杠杆平衡时,在杠杆的O点用弹簧测力计额外施加一个斜向上的力,这个力的力臂是______cm,这个力在探究实验时______(选填“会”或“不会”)影响到杠杆的平衡;
(4)实验中改变力和力臂的大小得到的数据如上表所示:多次测量的目的是______,分析数据可知,杠杆的平衡条件是______。
12.如图所示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验.实验步骤如下:
Ⅰ.让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,观察木块被撞击后移动的距离.
Ⅱ.让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下,观察木块被撞击后移动的距离.回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ是为了研究动能大小与_____的关系.
(2)步骤Ⅱ是为了研究动能大小与_____的关系.
(3)该实验中钢球动能的大小,是通过观察比较木块_____反映出来的.
(4)若水平面绝对光滑,本实验将_____(选填“能”或“不能”)达到探究目的.(5)有同学将实验装置改进成如图所示,利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放,撞击同一木块.该实验方案是否可行?答:_____若他按此方案操作,他会看到的现象是:_____.
13.如图所示,某电动观光车的技术参数如下表:
空车质量1200kg车身长度 3.8m
满载时乘客总质量600kg电动机额定电压48V
满载时轮胎与地总接触面积0.1m2规定最大车速10m/s
根据以上技术参数,解答下列问题:(g取10N/kg)
(1)求满载的观光车静止时对水平路面的压强。
(2)若满载时观光车在水平路面以规定最大速度向左匀速直线行驶了200m,行驶过程中车受到的阻力为满载时车重的0.05倍。
①在方框内画出此时观光车在水平方向上的受力示意图(“黑点”代表观光车)。
②求此过程中牵引力所做的功是多少?功率是多少?
14.如图是四川南骏汽车集团有限公司生产的“南骏牌”汽车,它为我市经济建设做出了巨大的贡献.表中是南骏牌某新型运输车的部分参数.
但一些运输单位为了降低运营成本,肆意超载造成路面损坏.设砂石的平均密度为
ρ=2.5×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)若该车车厢容积为12m3,装满砂石时汽车对水平路面的压强多大?超载百分之几?(2)已知砂石厂到建筑工地的距离为18km,若该车按照核定最大载重以额定功率匀速行驶,行驶过程中受到的平均阻力是车重的k=0.02倍,则从砂石厂到达建筑工地需要多长时间?
15.斜面是简单机械的一种,可用于克服垂直提升重力G的困难。
几名同学围绕斜面展开如下几个方面的研究(研究均忽略空气阻力):
(1)小华同学研究物体在斜面上运动时的特点及受力情况,如图甲,他将处于斜面底端A 的木块用力一推,木块离开手后沿斜面向上运动,经过B点,最终停在C点。
①画出当物体处于B,C两个位置时受到的摩擦力示意图(作用点在物体的几何中心·)
(________)
②“用力一推”这个过程说明力可以改变物体的________(选填“形状”或“运动状态”)
③小凡认为“物体具有惯性,所以物体离开手后能够继续向前运动。
物体最终静止在C点也说明运动过程中惯性会逐渐减小。
”如果你认为这个观点是对的,请写出判断依据。
如果你认为这个观点是错的,请指出错误并改正。
_____________
(2)小花同学猜想斜面的机械效率可能跟斜面的倾斜程度有关。
利用图乙的装置进行实验,用弹簧测力计匀速拉动物块并记录数据,表格是他的实验数据:
实验次数斜面的倾
斜程度
物块重力
G/N
斜面高度
h/m
拉力F/N
斜面长度
s/m
机械效率
η
1较缓100.2 5.5136.4%
2较陡100.47.0157.1%
3最陡100.68.5170.6%
①通过分析几次实验的数据,结论是:______________________
②第一次实验中,物块所受斜面的摩擦力为___________N
(3)小埔同学研究物体沿斜面下滑过程中的能量转化。
如图丙他将同一物体分别置于两个高度相同但倾斜程度不同的斜面顶端并静止释放,物体均沿斜面运动到底端。
①若斜面光滑,下滑过程物体的运动速度__________(选填“增大”、“减小”或“不变”)②已知支持力为5N,斜面长1m,求支持力这个过程中做功__________J
③若两斜面的材料相同,物体沿A斜面下滑到底端的速度为v A,物体沿B斜面下滑到底端的速度为v B,则v A_______v B(选填“>”“<”或“=”),判断的依据是:
________________________。
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一、实验题计算题压轴题等
1.(1)1.25×103kg/m3;(2)8N;(3)2500Pa
【详解】
(1)物块的体积为
V物=V排=Sh排=S(h2﹣h1)=0.01m2×(0.2m﹣0.12m)=8×10-4m3
物块的质量
物
物
10N
1kg
10N/kg
G
m
g
===
物块的密度
33
物
物-43
物
1kg
=1.2510kg/m
810m
m
V
ρ==⨯
⨯
(2)物块受到的浮力为
3343
浮水排
1.010kg/m10N/kg810m8N
F gV
ρ
==⨯⨯⨯⨯=
(3)容器中的水重为
G 水=m 水g =ρ水gV =ρ水gSh 1=1.0×103kg/m 3×10N/kg ×0.01m 2×0.12m=12N
容器对桌面的压力为
F =
G 0+G 水+G 排=5N+12N+8N=25N
容器对水平桌面的压强为
225N 2500Pa 0.01m
F p S =
== 答:(1)物块的密度是1.25×103kg/m 3。
(2)物块受到的浮力是8N 。
(3)物块浸没水中后,容器对桌面的压强是2500Pa 。
2.(1)5000(2)30(3)50 【解析】 【详解】
(1) .当水箱的水刚好浸没浮筒A 时,水深: h =0.3m+0.2m=0.5m , 水对水箱底部的压强:
p =ρgh =1×103kg/m 3×10N/kg×0.5m=5000Pa ; (2) .根据p =
F
S
可得,水对盖片B 的压力: F =pS =5000Pa×60×10−4m 2=30N ;
(3) .杆对浮筒的拉力等于水对盖片B 的压力,即:F ′=30N , 当水箱的水刚好浸没浮筒A 时,浮筒受到的浮力: F 全浮=ρ水V 全排g =1×103kg/m 3×400×10−4m 2×0.2m×10N/kg=80N ,
因为浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力,即F 全浮=G A +F ′, 所以浮筒A 的重力: G A =F 全浮−F ′=80N−30N=50N ;
答:(1) .当水箱的水刚好浸没浮筒A 时,水对水箱底部的压强是5000Pa ; (2) .当水箱的水刚好浸没浮筒A 时,水对盖片B 的压力是30N ; (3) .浮筒A 的重量是50N 。
3.(1)4N ;(2)2.4N ;(3)120Pa 【解析】 【详解】
(1).木块漂浮时有6cm 的高度露出水面,则浸入水中深度为h =10cm-6cm=4cm=0.04m ,其排开水的体积为: V 排=Sh =(0.1m )2×0.04m=4×10-4m 3, 木块受到的浮力为:
F gV ρ=浮水排=3433110kg/m 10N 410/kg m -⨯⨯⨯⨯=4N 。
(2).木块漂浮时其重力等于浮力,即G =F 浮=4N ,则木块的密度为:
ρ=m
V =G
g V =3
4N 10N/kg 0.1m ()
=0.4×103kg/m 3。
将木块分为露出水面的和浸入水中的两部分,漂浮时,浮力等于两部分重力之和。
当切去露出来的部分后,木块浮力不变,重力减小,但仍然处于静止,此时减小的重力大小由细线承受。
所以细线恰好被拉断,其能承受的最大拉力就等于木块露出部分的重力。
即: F 最大=G 露=m 露g =ρV 露g =ρSh 露g =0.4×103kg/m 3×(0.1m )2×0.06m×10N/kg=2.4N 。
(3).细线拉断后,木块上浮,静止木块受到的浮力减小量等于重力减小量(木块露出部分的重力),即: △F 浮= G 露=2.4N ,
则排开水的减小量(水面下降的体积)为:
△V 排=F g ρ∆浮水=33
2.4N
1.010kg /m 10N /kg
⨯⨯=2.4×10-4m 3, 则容器中水面下降的深度为:
△h =S V ∆排
=3432.410m 0.02m
-⨯=0.012m , 则容器底受到水压强的变化量为:
p g h ρ∆=∆水=33110kg/m 10N/kg 0.012m ⨯⨯⨯=120Pa 。
答:(1).木块漂浮时受到的浮力为4N ;
(2).当切去露出来的部分后,细线恰好被拉断,细线能承受的最大拉力为2.4N ; (3).细线拉断后,物块静止时,容器底受到水压强的变化量为120Pa 。
4.(1)4N (2)0.4×103kg/m 3 (3)600Pa 【解析】 【详解】
(1)物块A 体积为V =(0.1m )3=0.001m 3, 则V 排=V -V 露=V -3
5V =25V =
32
0.001m 5
⨯=4×10-4m 3, 物体A 受到的浮力:F 浮=ρ水gV 排=1×
103kg/m 3×10N/kg×4×10-4m 3=4N ; (2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变,弹簧对物体没有力的作用,物体受到重力和
浮力作用,F 浮=G ,ρ水gV 排=ρ物gV ,ρ物=
V V
排ρ水=33
2110kg/m 5⨯⨯=0.4×103kg/m 3;
(3)物块A 刚好完全浸没水中弹簧对A 的拉力:
F 1=F 浮-
G =ρ水gV -ρ物gV =1×103kg/m 3×10N/kg×10-3m 3-0.4×103kg/m 3×10N/kg×10-3m 3=6N ; 由图乙可知:此时弹簧伸长了6cm ,则容器内水的深度增量6cm 0.06m h ∆==; 水对容器底压强的变化量:Δp =ρ水g △h =1×103kg/m 3×10N/kg×0.06m=600Pa 。
答:(1)物块A 受到的浮力是4N ; (2)物块A 的密度大小是0.4×
103kg/m 3; (3)水对容器底压强的变化量是600Pa 。
5.(1)125N ;(2)40J
【详解】
解:(1)这桶水受到的总重力
G =mg =20kg×10N/kg=200N
以弟弟的肩B 为支点,则
L 1=AB =1.6m ,L 2=BC =1m
由杠杆平衡的条件可得
F A ⋅AB =
G ⋅BC
则哥哥对杠杆的支持力
200N 1m
125N 1.6m
A G BC F A
B ⋅⨯=
== (2)从地面提起,哥哥对这桶水所做的功 W 1=Gh 1=200N×0.2m=40J
水平行走时,对这桶水所做的功
W 2=0J
则在此过程中,哥哥对这桶水做功
W =W 1+W 2=40J+0J=40J
答:(1)两人静止站立时,哥哥肩膀对扁担的支持力是125N ; (2)在此过程中,哥哥对这桶水做了40J 的功。
6.(1) 840N ;(2) 225N 【分析】
(1)人站在地面上,人对滑轮的拉力,等于甲对滑轮的拉力,杠杆B 端受到甲的拉力、人的拉力、滑轮的拉力作用,根据杠杆平衡条件求出杠杆A 端的受到的拉力。
然后对乙进行受力分析,乙处于静止状态,受到平衡力的作用,求出乙物体的重力。
(2)在物体乙的下方连接一个弹簧,乙处于静止状态,对乙进行受力分析,求出杠杆A 端此时受到的力,根据杠杆平衡条件,求出丙的重力,人对滑轮的拉力等于丙的重力,求出绳子对人向上的拉力,求出地面对人的支持力。
【详解】
解:(1)甲图杠杆平衡时,杠杆两端受力如图1所示,根据杠杆平衡条件
A B 9
250N 2150N 630N 5
F F
G G OB OB OA OA =
=⨯+⨯+⨯甲轮()=()= 物体乙受到杠杆的拉力处于静止状态,受力如图2所示,所以
G 乙=F A +F 1=630N+210N =840N
(2)加入弹簧后,物体乙受弹力F 2、拉力'
A F 和重力G 乙作用处于静止状态,受力如图3所示,
F 'A =
G 乙+F 2=840N+780N =1620N
根据杠杆平衡条件 ''B A 51620N 900N 9
OA F F OB ==⨯= 物体丙替代物体甲后,杠杆B 端受力如图4所示
F 'B =2
G 丙+G 轮 即
'B 1900N 50N 42N 1252
G F G ⨯=丙轮(﹣)=(﹣)= 此时人处于静止状态,受力分析如图5所示
G 丙+F 3=G 人
即
F 3=
G 人﹣G 丙=650N ﹣425N =225N
答:(1)物体乙受到的重力是840N ;
(2)此时地面对人的支持力是225N 。
【点睛】
(1)先分析杠杆B 端的受力情况,然后根据杠杆平衡条件求出杠杆A 端的力,再根据乙物体静止受到平衡力的作用,求出乙物体的重力。
(2)首先根据乙物体处于静止状态求出杠杆A 的拉力,然后根据杠杆平衡条件求出杠杆B 端的受力,最后分析人的受力情况,求出人受到的支持力。
7.(1)900J ;(2)120W ;(3)75%;(4)4000Pa
【详解】
解:(1)10s 内做的有用功
W 有=Gh =900N×1m=900J
(2)10s 内绳子自由端移动的距离为
s =3h =3×1m=3m
拉力做的总功
W 总=Fs =400N×3m=1200J
那么功率
1200J 120W 10s
W P t =
==总 (3)滑轮组的机械效率 90075%1200W J W J
η===有总 (4)由1()F G G n
=+动得,动滑轮的重力
33400N 900N 300N G F G =-=⨯-=动
匀速提升重为1200N 的重物时,绳子端的拉力
1111()(1200N+300N)500N 33
F G G =+=⨯=动 所以工人师傅对地面的压力
F =F 支=
G 人-F 1=700N-500N=200N
压强
42
200N 4000Pa 50010m F p S -===⨯ 答:(1)10s 内做的有用功为900J ;
(2)拉力F 的功率为120W ;
(3)滑轮组的机械效率为75%;
(4)工人师傅对地面的压强为4000Pa 。
8.(1)600W ;(2)83.3%;(3)250N
【详解】
(1)由图示可知,滑轮组绳子的有效股数n =2,工人做的总功
W 总=Fs =Fnh =300N ×2×10m=6000J
工人做功的功率
总6000J =600W 10s
W P t == (2)工人做的有用功
W 有=Gh =500N ×10m=5000J
此过程中,该装置的机械效率
有总5000J 100%=100%83.3%6000J
W W η=⨯⨯= (3)绳子的拉力是物体与动滑轮总重的一半,动滑轮重为
G 动滑轮=2F −G 物体=2×300N−500N=100N 当物体重为400N 时绳子拉力
重物动滑轮
'+400N 100N '250N 22
G G F +=== 答:(1)工人做功的功率是600W 。
(2)在此过程中此装置的机械效率是83.3%。
(3)如果用这个滑轮组匀速提起400N 的重物,需要用250N 的拉力。
9.(1)80N ;(2)0.2m .
【详解】
(1)物体未滑动时,它对杠杆施加的力近似看成通过支点O ,,它不影响杠杆的平衡,30︒所对的直角边是斜边的一半.
l 1=2OA =12
m =0.5m l 2=OB =0.4m
F 2=
G =mg =10kg ×10N/kg=100N
∴根据杠杆原理:F 1l 1=F 2l 2得物体在O 点,杠杆水平静止时细绳AC 的拉力:
F 1=221F l l =100N 0.4m 0.5m
⨯=80N (2)物体运动到距离O 点为L 3时,细绳AC 的拉力恰好为零,
m 物=5kg 10N /kg ⨯=50N
根据杠杆原理有:F 2l 2=F 3l 3即
100N ×0.4m=50N ×l 3
∴l 3=0.8m ;则细绳AC 的拉力恰好为零时,物体运动到距A 点
1m .8m 0.2m -=
答:(1)物体未滑动时,细绳承受的拉力为80N ;
(2)物体运动到距A 点0.2m 的地方,细绳AC 的拉力恰好为零.
10.钢球 木块移动的距离 质量 不同 物体的质量一定时,速度越大,动能越大 不同 相同
【解析】
【详解】
[1]探究动能与速度大小的关系,要求两球的质量相同,高度不同,所以到达底端的速度不同;高度越高的小球运动到底端时速度越大,把木块撞击的更远,因此说明其动能越大;由此可以得出的结论是:物体质量一定时,运动速度越大,动能越大;探究动能与质量大小的关系,要求两球的高度相同,这样到达底端的速度相同,但它们的质量不同;质量越大的小球把平面上的木块撞击的更远,说明小球的动能越大,由此可以得出的结论是:在运动速度一定时,物体质量越大,动能越大;故本实验研究的是钢球的动能与它的质量、速度的关系.
[2]实验中是通过观察木块被推动移动的距离的远近,比较钢球对木块做功的多少,从而判断钢球动能的大小,这是转换法的运用.
[3][4]若要探究动能的大小与速度的关系,需控制小球的质量相同,速度不同,所以使用同一个小球,在斜面的不同高度滚下来,来改变小球到达水平面时的速度大小;
[5]实验结论是物体的质量一定时,速度越大,动能越大;
[6][7]若要探究动能的大小与质量的关系,需控制小球的速度相同,质量不同,所以应选质量不同的两个小球,使两球从斜面的相同高度滚下来,这样控制速度相同.
11.右 测量力臂 变小 0 不会 为了使得出的结论更具有普遍性 F 1l 1=F 2l 2
【详解】
(1)[1][2]在“探究杠杆的平衡条件”实验中,应先调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样做是为了消除杠杆自重对实验的影响和便于测量力臂;如发现杠杆右端偏高,则重心应向右移动,故应将平衡螺母向右调节。
(2)[3]如图乙所示,保持杠杆水平位置平衡,测力计从a 位置转到b 位置,此时拉力F 的力
臂变大,根据杠杆的平衡条件,拉力变小,即测力计示数变小。
(3)[4][5]杠杆在O点还受到一个向上的力,这个力过杠杆的支点,则这个力的力臂是0cm;这个力在探究杠杆平衡时不会影响到杠杆的平衡。
(4)[6]多次改变力和力臂的大小,得到了多组实验数据,得出了杠杆平衡条件。
该实验测多组数据的目的是为了得出的结论更具有普遍性。
[7]分析数据可知,杠杆的平衡条件是F1l1=F2l2。
12.速度质量在水平面上移动距离的大小不能不行木块会被推出同样远
【解析】
研究物体动能大小与哪些因素有关时,因动能大小与物体质量和物体速度有关故实验时采用控制变量法,比较动能大小又用到转换法,让同一钢球(保持质量相等)从斜面上不同的高度(目的为了使小球到达水平面时速度不同)由静止滚下,观察木块被撞击后移动的距离(转换法距离远表示动能大,距离近表示动能小).故该步骤是为了研究动能大小与速度的关系;让不同质量(改变物体质量)的钢球从斜面上相同的高度(保持小球到达水平面时的速度相等)由静止滚下,观察木块被撞击后移动的距离是为了研究动能大小与质量的关系;该实验中钢球动能的大小是利用转换法通过观察比较木块在水平面上移动距离的大小反映出来的;若水平面绝对光滑,本实验将能达到探究目的,因为水平面绝对光滑时,木块在水平面将一直运动下去,无法通过距离比较动能大小;有同学将实验装置改进成图右所示,利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放,撞击同一木块.该实验方案不可行可行,因为根据能量守恒,弹簧的弹性势能相同,虽然弹出球速度不同,但两者动能相同,故会看到的现象是:木块会被推出同样远.
13.(1)1.8×105Pa;(2)①;②1.8×105J;9000W
【详解】
(1)满载时观光车和人的总重力:
G=mg=(1200kg+600kg)×10N/kg=1.8×104N;
因为在水平路面上,所以满载时观光车对水平路面的压力:
F=G=1.8×104N,
满载时观光车对水平路面的压强:
p=
4
2
1.810N
0.1m
F
S
⨯
==1.8×105Pa;
(2)①观光车在水平路面匀速直线运动,水平方向受到水平向左的牵引力和水平向右的阻力是平衡力,两个力的大小相等,如图所示:
②行驶过程中车受到的阻力
f=0.05G=0.05×1.8×104N=900N,
由①可知,牵引力F=f=900N,
牵引力所做的功
W=Fs=900N×200m=1.8×105J 观光车所用的时间
t=
200m
10m/s
s
v
==20s
牵引力做功的功率
P=
5
1.810J
20s
W
t
⨯
==9000W。
答:(1)满载的观光车静止时对水平路面的压强是1.8×105Pa;
(2)①如上图所示;
②此过程中牵引力所做的功是1.8×105J;功率是9000W。
14.(1)①50%.②9×105Pa.(2)900s.
【解析】(1)车厢内沙子的质量为:①m=ρ沙v=2.5×103kg/m3×12m3=3×104kg=30t>20t,所以该汽车超载,超载量为30×103kg×10N/kg−20×103kg×10N/kg=105N,则超载百分数A=
×100%=50%.②汽车与货物总质量为:m总=30t+15t=45t=45×103kg.汽车与货物总重力为:G=m总g=45×103kg×10N/kg=4.5×105N.汽车对路面的压强为:P=
=9×105Pa,
(2)s=18km=18×103m,m满=15t+20t=3.5×104kg,G满=m满g=3.5×104kg×10N/kg=
3.5×105N,
汽车满载时受到的阻力是F=0.02G满=0.02×3.5×105N=7000N汽车从沙场到达建筑工地做的功为:W=FS=7000N×18×103m=1.26×108J.汽车正常行驶的功率为P=140kW=140000W.
根据公式P=得t==900s.
15.见解析所示运动状态错误;一切物体在任何状态下都具有惯性,惯性的大小只与物体的质量有关;物体最终静止在C点是因为受到摩擦阻力的作用当物重与斜面的粗糙程度一定时,斜面越陡,机械效率越高 3.5N 增大 0 > A图中物体受到的摩擦力小,摩擦力做功小
【解析】
【详解】
(1) ①[1]根据题意知道,当木块经过B点时,相对斜面向上运动,所以,木块受到滑动摩擦力作用,方向与相对斜面运动的方向相反,即沿斜面向下,如下图:
当木块最终停在C点时,木块相对斜面有沿斜面向下的运动趋势,所以,受到的是静摩擦力,方向沿斜面向上,如下图
②[2]用力一推,木块离开手后沿斜面向上运动,即木块由静止变成运动,说明力改变了物体的运动状态;
③[3]该同学的观点是错误的,因为惯性是物体的属性,一切物体在任何状态下都具有惯性,且惯性的大小只与物体的质量有关;物体最终静止在C点,状态发生改变,是由于受到摩擦阻力的作用的结果;
(2) ①[4]分析表格数据知道,当物重、斜面的粗糙程度与斜面的长度一定时,斜面越陡,机械效率越高;
②[5]由表中第1组实验数据知道,有用功是:
W有 =Gh=10N×0.2m=2J
总功是:
W总=Fs=5.5N×1m=5.5J,
所以,额外功是:
W额=W总-W有=5.5J-2J=3.5J,
由于W额 =fs,所以摩擦力是:
(3) ①[6]若斜面光滑,下滑过程物体的重力势能转化为动能,所以运动速度会增大;
②[7]由于物体受到的支持力与垂直,下滑过程中,物体沿支持力方向没有移动距离,所以支持力做功为零;
③[8][9]根据题意知道,两斜面材料相同,高度相同,斜面越陡,摩擦力越小,物体沿斜面下滑到底端时,重力势能转化为动能则越大,即速度越大,所以v A>v B。