资源描述
江苏省南京雨花台区七校联考2025年初三下第二次月考试题
注意事项
1.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回.
2.答题前,请务必将自己的姓名、准考证号用0.5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置.
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符.
4.作答选择题,必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑;如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其他答案.作答非选择题,必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律无效.
5.如需作图,须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗.
一、本大题包括10小题,每小题3分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求.
1.如图所示是力学的四个实验情景,下列关于每个实验的结果预测正确的是
A.甲图中:木块与小车一起向右匀速运动,小车受阻力停止时,木块一定停止
B.乙图中:杠杆不能在水平位置保持平衡,杠杆的左端上升,杠杆的右端下降
C.丙图中:当向玻璃管中吹风时,U形管A管中的水面上升,B管中水面下降
D.丁图中:将容器侧壁的塞子同时拔出,水从a孔喷射最远,从c孔喷射最近
2.下列物态变化中属于升华的是
A.初春,冰雪消融汇成了溪流
B.盛夏,从冰箱里取出的棒冰周围出现“白气”
C.金秋,清晨的雾气在太阳的照射下渐渐散去
D.寒冬,美丽壮观的冰雕作品逐渐变小
3.小华是一名普通的中学生,下列估测的数据中最符合实际的是
A.小华受到的重力大小约为50N B.小华能举起10N重的物体
C.小华游泳时受到水的浮力约为500N D.小华站立时对地面的压强约为10³Pa
4.如图所示电路,电源电压为3V,灯L1标有“6V 6W”,灯L2标有“3V 3W”,下列有关说法正确的是
A.S2断开,S1接b,L1可以正常发光
B.S2断开,S1接a,L2实际功率为3W
C.S2闭合,S1接b,L2更亮
D.S2断开,S1接a,L2更亮
5.下列有关热和能的说法中正确的是
A.0 ℃的冰熔化成0 ℃的水内能变大
B.生活烧水,是利用做功的方法增大水的内能
C.内燃机的做功冲程,是将机械能转化为内能
D.1 t煤炭的热值大于1 g同种煤炭的热值
6.掉在地上的弹性小球会跳起,但是越跳越低,如图是小球弹跳的频闪照片,下列选项中说法正确的是
A.小球每次跳到最高点时处于平衡状态
B.小球从接触地面到离开地面时,主要是重力势能和动能之间在转化
C.当小球在某次跳到最高点时,若外力突然全部消失,则小球将水平向右做匀速直线运动
D.小球在每次跳到同一高度时的速度大小都相同
7.我国正在大力开发核能发电,核电站利用核反应堆中核_____(填“聚变”或“裂变” )来加热水,将核能转化为水蒸气的_____能,再通过蒸汽轮机转化为机械能,带动发电机转动,转化为电能。
8.如图是家用煤气灶灶头的示意图.使用时打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃气头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄漏,其原因是
A.进口处煤气流速大,压强小于大气压强
B.进口处煤气流速小,压强小于大气压强
C.进口处煤气流速小,压强大于大气压强
D.进口处煤气流速大,压强大于大气压强
9.如图甲是呼气式酒精测试仪的电路原理图,R1为气敏电阻,它的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,R2为定值电阻,电源电压保持不变.检测时,驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,则( )
A.测试仪中电压表的示数越大
B.测试仪中电流表的示数越小
C.电路消耗的总功率越小
D.电压表与电流表示数的比值越大
10.如图为自动垂直升降式车库的停车过程示意图.下列关于汽车匀速上升时的说法,正确的是( )
A.动能增加,重力势能不变
B.动能增加,重力势能增加
C.动能不变,重力势能不变
D.动能不变,重力势能增加
二、填空题(本大题包括7小题,每小题2分,共14分)
11.王伟是一名无人机爱好者,如图所示是他通过遥控手柄操控无人机进行高空摄影,手柄和无人机是通过_________来相互联系的,无人机在上升过程中是将电能转化成________能。
12.如图所示,图钉帽的面积是0.8 cm2,图钉尖的面积是5×10-4 cm2,手指对图钉帽的压力是20 N,手对图钉帽的压强是_______Pa,图钉尖对墙的压强是_________ Pa.
13.根据图所示的电流方向,判断通电螺线管的右端是_____极。(选填“N”或“S”)。
14.篮球运动员用力将篮球投出,表明力可以改变物体的_______;篮球离开手后在空中仍能继续上升,原因是篮球具有___________;以地面为参照物,篮球是___________(选填“运动”或“静止”)的.
15.如图是某电器设备的部分电路,电源电压U=4.5V保持不变,灯泡L标有“6V6W”字样,已知闭合开关S1和S3时,电路消耗的功率为2.025W.若电压表的量程为0~3V,电流表的量程为0~0.6A,滑动变阻器R2的阻值在0﹣20Ω内可调,只闭合开关S2,在保证电表安全的情况下,灯泡L消耗的电功率的变化范围是_____(不计灯丝电阻随温度的变化)。
16.如图所示,化学老师在做“稀释浓硫酸”的演示实验时,发现用于搅拌的玻璃棒“折断”了。从物理学角度来看,这一现象是由于_________形成的。
17.如果用_____材料做输电线输送电能,就可以减少电能损耗,数码相机的图象传感器与处理器是由______材料制成的(选填“半导体”或“超导”).
三、作图、实验与探究题(本大题包括5小题,共34分)
18.电磁联系
探究通电直导线周围的磁场分布情况
小明找来小磁针、铁屑、硬纸板等,做了如图所示的实验.观察实验结果他发现,直导线周围的磁场是以导线为圆心的同心圆圈.请仿照图中小磁针的画法,在图中A点处画出小磁针静止时指向,并标出其N极.请你根据如图中通电导线周围磁场的分布情况,判断如图中的导线通电时小磁针N极将_____.(转向纸内\转向纸外\保持静止)
19.如图甲所示为市民在公园锻炼上肢力量的画面.该器材相当于一根杠杆(杠杆自重不计),乙图为其简化图,锻炼时手在B点用力向上举手柄将A点的配重抬高,达到锻炼上肢的目的.请在乙图中画出动力臂L1、阻力F1及力臂L1.
20.复习电学知识时,小明在实验室做了“测量小灯泡在不同电压下的电功率”这个实验; 实验中,利用的电源为两节旧的蓄电池,小灯泡的额定电压为 3.5V,滑动变阻器的规格为(10Ω 1A),电流表(0-0.6A 0-3A);电压表(0-3V.0-15V).
(1)请用笔画线代替导线将图中的实物电路连接完整(要求:闭合开关后,滑片向左移动时,灯 泡变亮);
(____________)
(2)正确连接电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表和电压表也无示数,小明向老师求 助,王老师在不拆开原电路的情况下,借助另一导线就很快找出了故障原因:电流表内部断路了.王老师找出这个故障的相应操作如下:用导线接在________(选填“电压表”“电流表” “开关”“灯泡”)两端时,灯泡及其他元件________(选填“能”“不能”)工作;
(3)当电压表示数达到 3.5V 时,电流表的示数如图,则小灯泡的额定功率为________W;
(4)小明先后测量了小灯泡的实际电压小于额定电压时的功率和实际电压等于额定电压时的功率,当小明想要继续测量小灯泡的实际电压略高于额定电压时的实际功率时,小明发现无论怎么调节滑动变阻器的滑片都无法使电压表示数大于 3.5V,他可以采取的方法是____________ . 解决了问题后,他测出了电压略大于 3.5V 时的灯泡功率, 为了比较灯泡在不同电压下的功率 关系,他_______ (选填“需要”或“不需要”)重新测量前两次的实验数据;
(5)测完小灯泡的电功率之后,小明同学在原电路中换下灯泡,换上 另一种用电器,来测量这种用电器工作时的电功率.小明同学根据他 测量的电流表和电压表的示数绘制出这种用电器工作时的 U-I 图像 如图,接下来,他还想要绘制出该用电器的 P-I2,和 P-U2 图像,如图,下列可能正确的是(____________)
A. B. C. D.
(6)完成实验后,小明继续做“探究电流与电阻关系”的实验,小明所用的四个定值电阻的阻值 分别 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω.他将电源电压换为6V,其他实验器材和刚才测量小灯泡电功率时一样,合理选择电流表电压表的量程,把电路中的小灯泡取下,把四个定值电阻分别接入电路 中进行探究.如果要保证电路中各元件的安全,且用四个电阻都能顺利地完成实验,则定值电阻 两端的电压至多控制为_______ V,至少控制为_______V.
21.实验桌上有如图所示的实验装置(其中的透明玻璃相当于平面镜),还提供了相同大小的中国象棋棋子18个,9个为红色, 9个为绿色。小军用这些器材进行了实验探究,主要实验步骤如下:
①将两个叠放的红棋子作为物体放在平面镜前面的白纸上,在平面镜后面改变两个叠放的绿棋子的位置,使得从不同角度观察,两个绿棋子与物体的像重合,并记录实验数据。
②在两个叠放的红棋子上增加一个红棋子,不改变其位置,在平面镜后面不改变绿棋子的位置,而是在两个叠放的绿棋子上增加绿棋子的个数,直到从不同角度观察,绿棋子与物体的像重合,并记录实验数据。
③再增加叠放红棋子的个数,仿照步骤②,做四次实验。
请根据以上叙述回答下列问题:
(1)根据以上实验步骤可知,小军探究的是物体在平面镜中所成像的大小与_________的关系;
(2)实验过程中,叠放的绿棋子与红棋子的像很难完全重合,其原因可能是:________ 。
22.某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中
(一)小敏用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率.实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升.
(1)实验中,测力计的示数F为______N,钩码总重G为1. 0N,钩码上升高度h为0.1 m时,C点上升了30cm,则杠杆的机械效率为________%.
(2)实验中若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是______________.
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至B,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”) .
(二)小王用如图所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率.O为杠杆的转轴,不计摩擦.实验时,给B端施加竖直向下的力,使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升.(图中杠杆为质量分布均匀的直棒)下表是提升物体时采集到的数据:
实验序号
物重G(N)
拉力(N)
A端上升的高度h/m
B端下降的高度s/m
杠杆的效率
1
2
5
0.04
0.02
2
4
9
0.04
0.02
89%
3
2
5
0.06
0.03
80%
4
6
13
0.04
0.02
92%
(1)第①组实验中,杠杆的机械效率为_________.
(2)由________三组实验,可以初步得出的结论:相同的杠杆,提升的物体越重效率越高.
(3)该实验中杠杆的效率总小于100%的原因是杠杆有自重,分析实验数据可知道杠杆的自重为_______N.
四、计算题(本大题包括2小题,共22分.解答时应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分)
23.如图所示,质量为100g、底面积为50cm2、高为11cm的薄壁圆柱形容器和一个底面积为10cm2、高为8cm的实心圆柱体置于水平桌面上。容器内盛有某种液体,当液体深度为10cm时,液体对容器底的压强为800Pa;若把圆柱体轻轻地浸没在盛有液体的容器中,圆柱最终静止时,沉在容器底部,这时容器对桌面的压强比未放入圆柱体时增大了152Pa.圆柱体不吸水也不溶于水。求:
液体的密度;圆柱体沉底时所受浮力的大小;圆柱体最初置于水平桌面上时,圆柱体对桌面的压强。
24.图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量60吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×105W,若接收的太阳能只用来驱动船前进.在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船收到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示.(g取10N/kg)
求:满载时太阳能船受到的浮力;第50s到第100s内牵引力做的功;第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率.
参考答案
一、本大题包括10小题,每小题3分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求.
1、C
【解析】
A.木块与小车一起向右匀速运动,小车受阻力停止时,木块由于惯性继续向前运动一段距离,故A错误;
B.杠杆不能在水平位置保持平衡,左端力和力臂的乘积大于右端力和力臂的乘积,杠杆的左端下降,杠杆的右端上升,故B错误;
C.当向玻璃管中吹风时,A管上方空气流速大于B管上方空气流速,A管上方压强小于B管上方压强,因此U形管A管中的水面上升,B管中水面下降,故C正确;
D.a处深度最小,液体压强最小,c处深度最大,液体压强最大,将容器侧壁的塞子同时拔出,水从a孔喷射最近,从c孔喷射最远,故D错误。
故选C。
2、D
【解析】
A. 初春,冰雪消融汇成了溪流是熔化现象,故A错误;B. 盛夏,从冰箱里取出的棒冰周围出现“白气”,是液化现象,故B错误;C. 金秋,清晨的雾气在太阳的照射下渐渐散去,是汽化现象,故C错误;D. 寒冬,美丽壮观的冰雕作品逐渐变小,是冰直接升华成了水蒸气,故D正确.故选D.
3、C
【解析】
分析:首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案.
解答:A、小华的质量一般在100斤即50kg左右,根据重力与质量的关系可得重力;故A错误;
B. 小华能举起大约300 N重的物体,10N太轻了;故B错误;
C、游泳时所受浮力与重力接近,由A可知,故中学生在游泳时所受浮力约500N;故C正确;
D、小华的体重在G=500N左右,双脚与地面的接触面积在左右,站立在水平地面上时对地面的压强为.故D错误;
故选C
【点睛】对于生活中数据的估测,应从实际的角度出发进行判断,也可从自己的角度出发判断,如自己的身高、自己的体重、站立式对地面的压强等方面来与题目中的数据比较,只要相差不大,即该数据就是合理的.
4、C
【解析】
S2断开,S1接b时,电路中只有灯泡L1工作;S2断开,S1接a时,两灯泡串联;S2闭合,S1接b时,两只灯泡并联;根据电功率的公式得到两个灯泡的电阻,再利用公式P=I2R比较两只灯泡的实际功率.
【详解】
L1 的电阻,L2 的电阻;
A、S2断开,S1接b,电路中只有灯泡L1工作,L1两端的电压等于电源电压,为3V,小于灯泡L1的额定电压,L1不能正常发光;故A错误;
B、S2断开,S1接a,两只灯泡串联,根据串联电路电压的规律可知两只灯泡两端的电压都小于3V,所以L2实际功率小于3W,故B错误;
C、S2闭合,S1接b时,两只灯泡并联,两个灯泡两端的电压相等,因为R1>R2,由可得,L2的实际功率更大,所以更亮,故C正确;
D、S2断开,S1接a,两只灯泡串联,因为R1>R2,根据公式P=I2R可知L1的实际功率更大,所以更亮,故D错误.
故选C.
5、A
【解析】
A.一块0℃的冰熔化成0℃的水,温度不变,但需要吸收热量,所以内能增加,故A正确;
B.生活烧水,是利用热传递的方法增大水的内能,故B错误;
C.内燃机的做功冲程,是将内能转化为机械能,故C错误;
D.1g煤炭虽然质量小、体积小,但热值是燃料的一种特性,与质量、体积等因素无关,所以热值是不变的,即1t煤炭的热值等于1g同种煤炭的热值,故D错误。
6、C
【解析】
(1)根据高度的变化,分析小球的机械能是否守恒;
(2)从机械能的变化,判断小球的受力情况,以及从机械能的大小,判断同一高度时的速度大小。
【详解】
A、小球每次跳到最高点时速度不为零,还有一个水平向右的速度,且受重力和阻力作用,不是平衡状态。故A错误。
B、小球在接触地面的时候,发生弹性形变,形变到最大后会逐渐恢复原形,然后离开地面,弹性势能先变大后变小的,故这一过程主要是小球的动能和弹性势能的相互转化,故B错误;
C、当小球在某次跳到最高点时,若外力突然全部消失,由于小球在向右运动,所以小球在水平方向上会保持原来的水平速度,向右做匀速直线运动,故C正确。
D、由图知小球的机械能逐渐减小;同一高度处小球的重力势能相同,机械能减小了,则动能也减小,即小球在同一高度时的速度越来越小。故D错误。
故选:C。
7、裂变 内
【解析】
[1]核电站是通过可控的核裂变来获取能量的;
[2]核电站利用核反应堆加热水,将核能转化为水蒸气的内能,再通过蒸汽轮机转化为机械能,带动发电机转动,转化为电能。
8、A
【解析】
因为流速越快,流体的压强越小,所以进口处煤气流速大,压强小于大气压,煤气和空气在大气压的作用下流向燃烧头,而煤气不会向空气中泄露,所以只有A符合题意.
9、A
【解析】
由电路图可知,气敏电阻R1与定值电阻R2串联,电压表测电阻R2两端的电压,电流表测电路中的电流,由图象可知气敏电阻随酒精气体浓度的增大而减小;检测时,驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,气敏电阻阻值越小,敏电阻R1与定值电阻R2总电阻越小,由可得,电路中的电流越大,即电流表的示数越大,故选项B不正确;由U=IR可得,定值电阻R2两端的电压变大,即电压表的示数变大,故选项A正确;由P=UI可知,电源电压不变,电路中电流变大,电路消耗的总功率越大,故选项C不正确;由可知电压表与电流表示数的比值等于定值电阻R2的阻值,由于定值电阻R2的阻值不变,电压表与电流表示数的比值不变,故选项D不正确.
10、D
【解析】
动能和势能的大小变化
【详解】
汽车匀速上升时,汽车的速度不变,因此动能不变,汽车的高度不断增加,因此重力势能增加,故D正确.
二、填空题(本大题包括7小题,每小题2分,共14分)
11、电磁波 机械
【解析】
电磁波能够传递信息,无线通信都是利用电磁波传递信息的,手柄和无人机是通过电磁波来相互联系的;无人机在上升过程中,消耗了电能,获得了机械能,是将电能转化成机械能。
12、2.5×105 4×108
【解析】
[1]手对图钉帽的压强为:
[2]图钉尖对墙的压力等于手对图钉帽的压力即20N,图钉尖对墙的压强:
本题考查了固体压强的计算,要知道固体能够传递压力,大小不变,以及固体压强的计算,关键是分清接触面积,但解题时要注意单位的换算.
13、N
【解析】
据图可以看出,此时电流从螺线管的右端流入、左端流出,利用安培定则判断可知,该螺线管的右端是N极,左端是S极。
14、运动状态 惯性 运动
【解析】
运动员用力将篮球投出,篮球的运动状态发生改变,说明力可以改变物体的运动状态;由于篮球具有惯性,所以球离开手后在空中仍能继续上升;以地面为参照物,此时篮球与地面之间发生了位置变化,所以是运动的。
15、0.375W~2.16W
【解析】
由电路图可知,只闭合开关S2时,灯泡L与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压,灯泡的额定电流:IL==1A,灯泡的电阻:RL==6Ω,因串联电路中各处的电流相等,且电流表的量程为0~0.6A,所以,电路中的最大电流I大=0.6A,则灯泡消耗的最大功率:PL大=I大2RL=(0.6A)2×6Ω=2.16W,当电压表的示数最大值U2=3V时,电路中的电流最小,灯泡消耗的电功率最小,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,灯泡两端的电压:UL′=U-U2=4.5V-3V=1.5V,灯泡L消耗的最小功率:PL小==0.375W,所以,灯泡L消耗的电功率的变化范围0.375W~2.16W。
16、光的折射
【解析】
根据光的折射分析解答。
玻璃棒“折断”,是由于光从水中斜射入空气中时,发生折射,且折射角大于入射角而形成的,看到的现象是折射形成的虚像。
重点是折射成像的特点,记清楚光由水中斜射到空气中时,折射角大于入射角,折射光线反向延长相交而形成虚像。
17、超导 半导体
【解析】
由于超导体的电阻为零,所以在用超导体进行远距离输电时不会消耗电能产生热量,减少了在输电过程中的能量损耗,大大节约了能源;数码相机的图象传感器与处理器是由发光二极管,发光二极管是由半导体材料制成的.
三、作图、实验与探究题(本大题包括5小题,共34分)
18、略 转向纸外
【解析】
(1)伸出右手,大拇指指向电流的方向,弯曲的四指指向磁感线的方向,A点磁感线垂直纸面向外,小磁针N极如图.
(2)伸出右手,大拇指指向电流的方向,四指的方向为磁场的方向,故导线正下方磁场方向向外,小磁针的N极转向纸外.
19、如图
【解析】
试题分析:阻力是阻碍杠杆转动的力,和杠杆运动方向相反;由题意锻炼时手在B点用力向上举手柄将A点的配重抬高,手柄上的力的方向向下,可知阻力的方向是向下的;从支点分别向力的作用线作垂线,垂线段即为力臂,答案如下图:
考点: 杠杆力臂的做法.
20、 电流表 能 1.4 换用两节新的蓄电池 不需要 A 5 4
【解析】
(1)闭合开关后,滑片向左移动灯泡要变亮,则须滑片向左移动时滑动变阻器电阻要减小,所以应接左下端接线柱,即将灯泡右端接线柱与滑动变阻器左下端接线柱连接即可.如图:
(2)故障原因是电流表内部断路,即电流表电路不通,所以将电流表两端用导线连接,就可以将电路重新接通,灯泡及其他元件就能工作.
(3)由电路实物图可知,电流使用0-0.6A量程,分度值为0.02A,其示数为0.4A,灯泡电压此时为额定电压3.5V,则小灯泡的额定功率为P=UI=3.5V×0.4A=1.4W.
(4)因实验使用的电源为两节旧的蓄电池,电源电压太低,才导致无论怎么调节滑动变阻器的滑片都无法使电压表示数大于3.5V,所以他应换用两节新的蓄电池;因灯泡的实际功率由其实际电压决定,只要实验过程中灯泡的电压调节符合要求,即可完成实验,所以不需要重新测量前两次的实验数据.
(5)在U-I图像中,=R为图线的斜率,由图像可知,U-I 图线斜率在减小,即该用电器的电阻在减小.根据P=I2R可得=R,可知P-I2图线的斜率在减小,故B、D错误;根据P=可得=,因该用电器电阻减小,所以在增大,即P-U2 图线斜率在增大,故A正确,C错误.
(6)可合理选择电流表和电压表的量程,则电路中的最大电流以滑动变阻器允许通过的电流为准,即I最大=1A.当接入最小的电阻5Ω时,电压表示数即为允许的最大电压U最大=R最小I最大=5Ω×1A=5V;因变阻器的最大阻值为10Ω,当变阻器电阻全部连入电路中时,若接入最大的电阻R最大=20Ω,此时电路中的最小电流I最小==0.2A,则定值电阻的最小电压U最小=I最小R最大=0.2A×20Ω=4V.所以定值电阻两端的电压至多控制为5V,至少控制为4V.
21、物体大小 玻璃板有一定的厚度
【解析】
(1)根据以上实验步骤可知,小军保持物体到玻璃板的距离不变,改变了物体(叠放的红棋子)的大小再次试验,所以实际探究的是物体在平面镜中所成像的大小与物体大小的关系;
(2)在实验过程中,由于玻璃板有一定的厚度,会发生两次反射,所以导致绿棋子与红棋子很难完全重合。
22、0.5 66.7% 杠杆的重力 变大 80% 1、2、4 2
【解析】
(一)(1)由图可知,弹簧测力计的分度值是0.1N,所以它的示数是0.5N.在实验过程中,有用功是:,总功是:,所以杠杆的机械效率是:;
(2)有用功是提升钩码所做的功,额外功主要是克服杠杆重力做的功,影响机械效率的因素主要是有用功和总功所占的比例;提升的钩码重一定说明有用功一定,所以影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆自身的重力;
(3)钩码的悬挂点在A点移到B点时,O点C点位置不变,仍将钩码提升相同高度,有用功不变;额外功是提升杠杆做的功,悬挂点A移到B后杠杆实际提升高度变小,所以额外功变小,总功变小,因此杠杆的机械效率变大.
(二)(1)第①组实验中,杠杆的机械效率为:
(2)根据控制变量法思想,为了比较同一杠杆在提升物体时机械效率与物重大小的关系,应保持物重大小不同,但提升物体高度必须相同的三组实验进行比较,所以只有1、2、4三组实验符合题意;
(3)假设杠杆自重为G杆,因为杠杆为质量分布均匀的直棒,所以它重心O′在杆的几何中心处,则以第三组实验数据为例,W有=G物hA=2N×0.06m=0.12J,W总=FhB=5N×0.03m=0.15J,W额=W总-W有=0.15J-0.12J=0.03J;
根据OA与OB所在的两个三角形相似的几何关系可知LOA:LOB=hA:hB=2:1,,所以其重心在杆的中点位置处,因为LOA:LOB =2:1,可以设LOA=2l,LOB= l,又所以可推知该重心O′到O的距离为0.5 l,则LO′O:LOB=0.5 l:l=1:2,根据几何关系可知重心O′垂直上升高度为B下降高度的一半即0.015m,则W额=0.015m×G杆=0.03J,所以G杆=2N;
四、计算题(本大题包括2小题,共22分.解答时应写出必要的文字说明、公式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分)
23、(1)800kg/m3(2)0.64N(3)1000Pa
【解析】
(1)当液体深度为10cm时,液体对容器底的压强为800Pa,由p=ρgh得,液体的密度:ρ液===800kg/m3;
(2)圆柱体浸没在液体中排开液体的体积:V排=V柱=S柱h柱=10cm2×8cm=80cm3=8×10﹣5m3,圆柱体沉底时所受浮力的大小:F浮=ρ液gV排=800kg/m3×10N/kg×8×10﹣5m3=0.64N;
(3)溢出液体的体积:V溢=V排﹣S容器h′=8×10﹣5m3﹣50×10﹣4m2×0.01m=3×10﹣5m3,溢出液体的重力:G溢=mg=ρV溢g=800kg/m3×10N/kg×3×10﹣5m3=0.24N,由p=得,容器对桌面增大的压力:△F=△pS容器=152Pa×50×10﹣4m2=0.76N,圆柱体的重力:G=△F+G溢=0.76N+0.24N=1N,圆柱体最初置于水平桌面上时,圆柱体对桌面的压力等于其重力,即F=G=1N,圆柱体对桌面的压强:p===1000Pa。
24、(1)6×105N;(2)2×106J;(3)25%
【解析】
(1)满载时太阳能船受到的浮力:
F浮=G排=m排g=60×103kg×10N/kg=6×105N;
(2)第50s到第100s内,由图甲可知牵引力:
F=8×104N,
由图乙可知船匀速行驶的速度:
v=0.5m/s,
由v=s/t可得,船行驶的距离:
s=vt=0.5m/s×50s=25m,
第50s到第100s内牵引力做的功:
W=Fs=8×104N×25m=2×106J;
(3)由题可知,太阳能电池板接收太阳能的功率为1.6×105W,则第50s到第100s的运动过程中,太阳能电池板接收到的太阳能:
E=Pt=1.6×105W×50s=8×106J,
则太阳能船的效率:
η=W/E×100%=(2×106J/8×106J)×100%=25%.
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