專題1　力學(xué)（解析版）

專題1力學(xué)【命題重點】力學(xué)是科學(xué)中考的一個重要組成部分,常出現(xiàn)的內(nèi)容:二力平衡與相互作用力、影響滑動摩擦力的因素、壓強和浮力、杠桿平衡條件、功和功率、能量的轉(zhuǎn)化與守恒等?！痉椒ㄒc】(1)學(xué)會對研究對象進行受力分析。(2)壓強浮力相關(guān)公式的適用條件。(3)將杠桿動態(tài)問題轉(zhuǎn)化為一個個的靜態(tài)問題。(4)能量問題主要抓住變化前后各種形式能量的大小關(guān)系,再分析變化。【例題精析】類型1運動和力（2022?柯橋區(qū)一模）有兩根完全相同的輕質(zhì)彈簧，原長10cm。若一根彈簧兩端受到10N的壓力時，彈簧長度壓縮到5cm。如圖所示，第一次將一根彈簧水平壓在墻壁和甲物體之間，使彈簧長度為5cm，彈簧和甲物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。第二次再將另一根彈簧放在甲和乙物體之間，使兩根彈簧都被壓縮到5cm且處于同一水平直線上，甲、乙兩物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)。若甲和乙是兩個完全相同的正方體，重力都是50N。下列說法錯誤的是（）A．第一次時，甲受到水平向左的摩擦力 B．第二次時，甲沒有受到地面的摩擦力 C．兩次實驗中，墻壁均受到10N的推力 D．乙受到地面20N的摩擦力，方向為水平向左【解答】解：A．第一次彈簧被壓縮至5cm，所以彈簧對墻壁和甲的彈力均為10N，甲處于靜止?fàn)顟B(tài)且受到水平向右的彈力，由二力平衡可知甲受到10N的水平向左的摩擦力，故A正確；B．第二次兩個彈簧均被壓縮到5cm，所以甲受到水平向左和水平向右的彈力均為10N，這兩個力是一對平衡力，所以甲不會受到摩擦力，故B正確；C．兩次實驗中，彈簧均被壓縮至5cm，所以彈簧的彈力均為10N，即墻壁受到的推力均為10N，故C正確；D．乙受到彈簧水平向右10N的彈力，此時乙處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡可知此時乙還受到水平向左的10N的摩擦力，故D錯誤。故選：D。（2022?蕭山區(qū)一模）如圖所示，質(zhì)量為m的物體放在豎直放置的鋼板軌道AB之間，鋼板固定不動，物體剛好以速度v向下勻速運動，若要使物體以速度3v沿鋼板向上勻速運動，則需要施加的拉力F的大小應(yīng)該等于（）A．mg B．2mg C．3mg D．6mg【解答】解：物體以速度v向下勻速運動時，受到豎直向下的重力G＝mg、豎直向上的摩擦力f，物體處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：f＝mg；物體以速度3v沿鋼板向上勻速運動時，物體受到豎直向下的重力mg，豎直向下的摩擦力f，豎直向上的拉力F，由于物體與鋼板間的接觸面、物體間的壓力不變，物體與鋼板間的摩擦力不變，即f＝mg，由平衡條件得：F＝mg+f＝2mg；故選：B。（2022?寧波模擬）某實驗小組用如圖所示的裝置探究影響滑動摩擦力大小的因素，木塊掛在測力計下，右側(cè)面與豎直傳送帶接觸，左側(cè)面有可旋轉(zhuǎn)的螺桿對其施加不同的壓力，啟動電機，傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動，通過測力計的讀數(shù)即可計算出木塊所受的摩擦力。部分實驗數(shù)據(jù)如表：驗次數(shù)木塊重力（N）螺桿旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)（圈）測力計示數(shù)（N）摩擦力（N）10.6010.700.1020.6020.820.2230.6030.950.3541.2011.300.1051.8011.900.10（1）該實驗用螺桿旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的多少來表示木塊與傳送帶之間壓力的大小，運用了轉(zhuǎn)換的方法。（選填“控制變量”、“轉(zhuǎn)換”、“類比”、“模型”）（2）分析實驗數(shù)據(jù)可知，滑動摩擦力大小與壓力的大小有關(guān)。（3）要探究木塊所受滑動摩擦力大小與相對運動速度是否有關(guān)，正確的做法是保持木塊的重力、木塊與傳送帶接觸面的粗糙程度、螺桿旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)均不變，改變傳送帶的轉(zhuǎn)動速度?！窘獯稹拷猓海?）由于木塊和傳送帶在豎直方向上相互摩擦，壓力的大小不易改變，實驗中用螺桿旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的多少來表示木塊與傳送帶之間壓力的大小，這里運用了轉(zhuǎn)換法的方法；（2）比較1、2、3次實驗的數(shù)據(jù)可知，木塊的重力相同，螺桿旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)不同，即木塊對傳送帶的壓力不同，木塊受到的摩擦力不同，所以滑動摩擦力大小與壓力大小有關(guān)；（3）要探究木塊所受滑動摩擦力大小與相對運動速度是否有關(guān)，需要控制木塊的重力、木塊與傳送帶接觸面的粗糙程度、螺桿旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)均不變，改變傳送帶的轉(zhuǎn)動速度。故答案為：（1）轉(zhuǎn)換；（2）壓力的大??；（3）保持木塊的重力、木塊與傳送帶接觸面的粗糙程度、螺桿旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)均不變，改變傳送帶的轉(zhuǎn)動速度。閱讀短文，回答問題失重在一次太空知識講座中，老師讓同學(xué)們做一個實驗：用彈簧測力計豎直懸掛一個重物，分別使重物處于靜止和勻速下降，再讓其加速下降，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)，重物在靜止和勻速下降時，彈簧測力計的示數(shù)相同一一就等于物體所受的重力；而加速下降時，卻看到彈簧測力計的示數(shù)明顯減小，好像物體的重力突然間減小了老師解釋說：“這在物理學(xué)上稱為失重現(xiàn)象，失重就是物體對支持物的壓力或懸掛物的拉力小于物體實際所受重力的現(xiàn)象。如當(dāng)人們乘電梯加速下降時，人對電梯地面壓力就小于人受到的重力”，小勇在老師指導(dǎo)下到電梯內(nèi)做失重實驗，如圖甲。他將一個體重秤放在電梯水平地面上，然后站上秤臺，如圖乙所示，在電梯向下運動的過程中，他記錄下體重秤在不同時間段的示數(shù)及對應(yīng)的時間，描繪出了體重秤的示數(shù)隨時間t的變化圖象如圖丙所示。已知小勇的實際質(zhì)量為60kg（g取10N/kg）（1）電梯靜止時，小勇對秤臺的壓力為600N。（2）若電梯在10s內(nèi)下降的距離為18m，電梯這段運動時間內(nèi)的平均速度1.8m/s（3）根據(jù)圖丙分析，小勇在0～t1（選填“0﹣t1”、“t1﹣t2”、“t2﹣10s”）段時間內(nèi)處于失重狀態(tài)。（4）分析圖丙可知，在t2﹣10s時間段內(nèi)小勇對秤臺的壓力大于他的重力選填“大于”、“小于”或“等于”）（5）若下降中體重秤示數(shù)為零，即說明他對體重秤壓力F為零，我們稱這種現(xiàn)象為完全失重，如果物體所受合力的大小與物體質(zhì)量關(guān)系為F合＝ma，其中a稱為加速度，單位為N/kg，F(xiàn)合＝G﹣F，小勇完全失重時加速度a＝10N/kg【解答】解：（1）電梯靜止時，小勇對秤臺的壓力：F＝G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N；（2）電梯在10s內(nèi)的平均速度：v=s（3）已知小勇的實際質(zhì)量為60kg，由圖象可知，在0～t1階段，小勇的質(zhì)量為45kg，此時處于失重狀態(tài)；失重并不是失去重量了，而是物體對支持物的壓力小于物體所受重力的現(xiàn)象；（4）根據(jù)圖丙可知，在t2﹣10s時間段內(nèi)，體重秤的示數(shù)大于他的實際質(zhì)量60kg，小勇處于超重狀態(tài)，他對秤臺的壓力大于他的重力；（5）小勇完全失重時，他對體重秤的壓力F＝0；此時他受到的合力：F合＝G﹣F＝G﹣0＝G，根據(jù)F合＝G＝ma可知，小勇完全失重時加速度為：a=G故答案為：（1）600；（2）1.8；（3）0～t1；（4）大于；（5）10。類型2密度、壓強和浮力（2022?南湖區(qū)二模）圖甲為某自動注水裝置的部分結(jié)構(gòu)模型簡圖，底面積為200cm2的柱形水箱內(nèi)裝有質(zhì)量為5kg的水，豎直硬細桿上端通過力傳感器固定，下端與不吸水的實心長方體A連接（物體A的高度為0.2m）。打開水龍頭，水箱中的水緩慢排出，細桿對力傳感器作用力F的大小隨排出水的質(zhì)量m變化的關(guān)系如圖乙所示，當(dāng)排出水的質(zhì)量達到4kg時，A剛好全部露出水面，由傳感器控制開關(guān)開始注水。不計細桿重力，水的密度為1.0×103kg/m3。（1）開始注水時，水箱內(nèi)的水受到的重力是10N；（2）從開始放水到物體A上表面剛好與液面相平時，水箱底部受到水的壓強變化量是500Pa；（3）請通過推理計算物體A的密度（寫出必要的文字說明、表達式及最后結(jié)果）。【解答】解：（1）水箱內(nèi)剩余水的重力為：G剩＝m剩g＝（5kg﹣4kg）×10N/kg＝10N；（2）根據(jù)題意和圖像可知，從開始放水到物體A上表面剛好與液面相平時，放出水的質(zhì)量為1kg，該過程中物體A始終浸沒在水中，則物體A受到的浮力大小不變，又因為水對水箱底部的壓力：F＝G水+F浮，所以，該過程中水對水箱底部的壓力變化量為：ΔF＝ΔG水＝G排水＝m排水g＝1kg×10N/kg＝10N，則水箱底部受到水的壓強變化量為：Δp=ΔF（3）由圖乙可知，在排水量為0～1kg范圍內(nèi)，F(xiàn)不變，A受到細桿對它豎直向下的壓力和重力以及豎直向上的浮力作用且F?。紽+G，A處于浸沒狀態(tài)，即VA＝V排，排水前A上表面上方水的質(zhì)量為1kg；在F從零增大到2N的范圍內(nèi)，A受到豎直向下的重力和豎直向上的浮力、細桿對A豎直向上的拉力的作用，且G＝F+F浮，在排水量為4kg時，A受到的浮力為零，即GA＝F拉＝2N；當(dāng)A完全浸沒時受到的浮力為：F浮＝GA+F壓＝2N+8N＝10N，A的體積為：VA＝V排=F浮ρ水gA的密度為：ρA=mAVA=故答案為：（1）10；（2）500；（3）物體A的密度為0.2×103kg/m3，推理過程見解析。（2022?上城區(qū)校級模擬）如圖所示，兩個完全相同足夠高的圓柱形容器置于水平桌面上，內(nèi)部盛有質(zhì)量相等的不同液體A、B，現(xiàn)將兩個完全相同的金屬球分別浸沒在A、B液體中，此時容器底部受到的液體壓強分別為pA和pB，兩容器對桌面的壓力分別為FA和FB，則：pA＜pB，F(xiàn)A＝FB。（分別選填“＞”、“＜”或“＝”）【解答】解：由圖可知，A液體的體積要大于B液體的體積，液體A、B的質(zhì)量相同，根據(jù)ρ=mV可知，ρA＜ρ容器為圓柱形容器，液體對容器底的壓力F＝G＝mg，由于A液體的質(zhì)量等于B液體的質(zhì)量，所以A液體對容器底的壓力等于B液體對容器底的壓力；而兩個圓柱形容器完全相同、底面積相同，所以由p=F將兩個完全相同的金屬球分別投入兩容器中都浸沒，且兩容器均沒有液體溢出，所以排開液體的體積相同，即液面升高的高度相同；根據(jù)液體壓強的公式p＝ρgh可知，ΔpA＝ρAgΔh，ΔpB＝ρBgΔh，由于ρA＜ρB，則ΔpA＜ΔpB，所以將兩個完全相同的金屬球分別投入兩容器中時，容器底部受到的壓強關(guān)系為：pA＜pB；根據(jù)題意可知，容器質(zhì)量相同、液體質(zhì)量相同、小球質(zhì)量相同，則兩個容器的總質(zhì)量相同，由G＝mg可知，兩容器的總重力相同，都在水平面上，容器對水平面的壓力等于其重力，故壓力相同，即，F(xiàn)A＝FB。故答案為：＜；＝。（2022?婺城區(qū)一模）如圖甲所示，在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧上方連有正方體甲，容器側(cè)面的底部有一個由閥門K控制的出水口。此時物體甲剛好完全浸沒在水中，接著打開閥門K，緩慢放水，直至物體甲恰好完全離開水面，再關(guān)閉閥門K，這個過程中，彈簧的彈力F與物體露出水面的體積V的關(guān)系如圖乙所示，已知物體甲的密度為0.6×103kg/m3，體積為V0。不計彈簧所受浮力。則：（1）B點時彈簧的彈力大小為0牛；（2）點A與點C的縱坐標a、c的絕對值之比為2：3?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，在B點時，彈簧彈力F＝0N；（2）在A點木塊完全浸沒時，木塊排開水的體積V排＝V0，此時彈簧的彈力F＝F浮﹣G木＝ρ水gV0﹣ρ木gV0＝（ρ水﹣ρ木）gV0；在C點木塊完全離開水面時，彈簧被壓縮，此時彈簧彈力等于木塊的重力，即F′＝G木＝ρ木gV0，則FF'即點A與點C的縱坐標a、c的絕對值之比為2：3。故答案為：（1）0；（2）2：3。（2022?濱江區(qū)一模）小濱同學(xué)自制簡易密度計并標記刻度。他在粗細均勻的木棒底部纏繞一些細銅絲后（忽略銅絲的體積），把該密度計放入酒精中豎直漂浮，靜止后露出液面的長度L1為6cm，于是他在木棒與酒精液面交界的刻度線上標記0.8g/cm3；小濱同學(xué)又把該密度計放入水中豎直漂浮，靜止后露出液面的長度L2為8cm，則與水面相對應(yīng)的刻度線上應(yīng)標記1.0g/cm3。密度計上標記1.25g/cm3的刻度線到密度計頂端的距離L3為9.6cm。該密度計的刻度線是否均勻？并說明理由：不均勻，由表達式h液=ρρ液h可知，h液和ρ【解答】解：設(shè)木棒長度為h，底面積為S，密度計重力為G，小濱將該密度計放入酒精中，密度計靜止時L1為6cm，ρ酒精＝0.8g/cm3＝0.8×103kg/m3，由F浮酒精＝G，可得：ρ酒精gV排酒精＝G，即[（h﹣0.06m）S]×0.8×103kg/m3×10N/kg＝G﹣﹣﹣﹣﹣①，小濱將該密度計放入水中，密度計靜止時L2為8cm，由于水的密度ρ水＝1.0g/cm3＝1.0×103kg/m3，則與水面相對應(yīng)的刻度線上應(yīng)標記1.0g/cm3。由F浮水＝G，可得：[（h﹣0.08m）S]×1.0×103kg/m3×10N/kg＝G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，由①②可得，h＝0.16m；設(shè)該密度計上對應(yīng)密度值為1.25g/cm3的刻度線到密度計頂端的距離為L′，則[（h﹣L′）S]×1.25×103kg/m3×10N/kg＝G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③，將h＝0.16m分別代入②和③，并將②③聯(lián)立，解得L＝0.096m＝9.6cm；當(dāng)密度計漂浮在密度為ρ液的液體中時，因密度計始終漂浮，受到的浮力和自身的重力相等，所以，G＝F浮液，即ρgSh＝ρ液gSh液，整理可得：h液=ρ由表達式可知，h液和ρ液是反比例函數(shù)，所以這種密度計的刻度是不均勻。故答案為：1.0；9.6；不均勻，由表達式h液=ρρ液h可知，h液和（2022?下城區(qū)模擬）如圖所示，在一個裝滿水的容器中，輕質(zhì)彈簧的一端連著小球，另一端固定在容器底部。已知小球的體積為500cm3，小球靜止時受到彈簧對它向下的拉力，拉力大小為2N。g取10N/kg，則：（1）此時小球所受的浮力為多少？（2）該小球的密度為多少？（3）若地球上所有物體重力均減半，即g變?yōu)?N/kg，水的密度不變，則彈簧的長度會如何變？請說明理由。【解答】解：（1）已知小球的體積為500cm3，浸沒在水中時，排開水的體積等于小球的體積，則小球受到的浮力：F?。溅阉甮V排＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10﹣6m3＝5N；（2）由題意可知，小球受到豎直向下的重力和彈簧向下的拉力、豎直向上的浮力，因為小球靜止，所以G+F拉＝F浮，則小球的重力：G＝F浮﹣F拉＝5N﹣2N＝3N，由G＝mg可得，小球的質(zhì)量：m=G該小球的密度：ρ=mV=0.3kg500×1（3）如果地球的引力減小為一半，即g取5N/kg，小球受到的浮力：F′?。溅阉甮′V排＝1.0×103kg/m3×5N/kg×500×10﹣6m3＝2.5N，而小球的重力（其質(zhì)量不會變化）：G′＝mg′＝m×g由力的平衡條件可得，彈簧的拉力：F′＝F′浮﹣G′＝2.5N﹣1.5N＝1N＜2N，則彈簧的長度會變短。答：（1）此時小球所受的浮力為5N；（2）該小球的密度為0.6×103kg/m3；（3）彈簧的長度變短，因為g變?yōu)?N/kg小球受到的浮力和重力均減半，則彈簧的拉力也減半，所以彈簧的長度會變短。類型3杠桿的動態(tài)平衡問題（2020?上城區(qū)一模）木條AB質(zhì)量較大，超出實驗室臺秤的量程，小金利用水平放置的兩架完全相同的臺秤甲和乙進行稱量。如圖臺秤正中間個固定一個大小和質(zhì)量不計的支架，將木條的兩端A和B分別放在甲和乙臺秤的支架上，此時甲的示數(shù)是3N，乙是8N。（1）木棒的重力為11N；（2）若向右移動甲臺秤，使C點放在甲的支架上，則乙的示數(shù)變?。ㄟx填“變大”、“不變”或“變小”）。設(shè)甲臺秤支架到木條B端的距離為x，甲臺秤的示數(shù)為F，請在坐標系內(nèi)畫出F﹣x的變化趨勢。【解答】解：（1）木條受到豎直向下的重力和支架對木條豎直向上的支持力，由二力平衡，G＝FA+FB，兩支架對木條的支持力和木條對托盤的壓力為作用力和反作用力，大小相等，故木棒的重力為：G＝3N+8N＝11N；（2）O為木條的重心，若向右移動甲臺秤，使C點放在甲的支架上，以B為支點，木條的重力G為阻力，C點對木條的支持力FC為動力，杠桿的示意圖如圖1所示：由杠桿的平衡條件，G×LB＝FC×（LC+LB），因G和LB不變，當(dāng)向右移動甲臺秤，使C點放在甲的支架上，LC變小，故動力臂變小，故FC變大，因乙臺秤示數(shù)等于木條的重力與甲臺秤示數(shù)，故則乙的示數(shù)變小；設(shè)甲臺秤支架到木條B端的距離為x，甲臺秤的示數(shù)為F，由杠桿的平衡條件，G×LB＝F×x，故F=G×LB故答案為：（1）11N；（2）變??；如圖2所示。（2022?寧波模擬）如圖光滑帶槽的長木條AB可以繞支點O轉(zhuǎn)動，木條的A端用豎直細線連接在地板上，OA＝0.2m，OB＝0.3m。在木條的B端通過細線懸掛一個質(zhì)量為700g長方體物塊，并處于底面積為50cm2的圓柱形容器中，且物塊始終不與容器底部接觸，杠桿在水平位置保持平衡。先把質(zhì)量為750g的水注入容器中，水未溢出，水面靜止后，物塊有一半體積露出水面，且杠桿仍在水平位置平衡，水對容器底面的壓強為2000Pa。然后，讓質(zhì)量為900g的小球從B端沿槽向A端勻速運動，經(jīng)過3s后，A端細繩的拉力為零。整個過程中，細繩不會斷裂，長木條AB和細繩的質(zhì)量不計，求：（1）加水前杠桿平衡時，A端細線對地面的拉力。（2）加水穩(wěn)定后，物塊受到的浮力。（3）物塊的密度。（4）小球運動的速度?！窘獯稹拷猓海?）加水前杠桿平衡時，杠桿B端受到的拉力：FB＝G物＝m物g＝700×10﹣3kg×10N/kg＝7N，由杠桿的平衡條件可得：FA×OA＝FB×OB，則杠桿A端受到繩子的拉力：FA=OBOA×F因同一根繩子的拉力相等，所以，A端細線對地面的拉力也為10.5N；（2）由ρ=mV可得，加水穩(wěn)定后水的體積：V水=m由p＝ρ液gh可得，容器內(nèi)水的深度：h水=p容器內(nèi)水和物塊排開水的體積之和：V總＝S容h水＝50cm2×20cm＝1000cm3，則物塊排開水的體積：V排＝V總﹣V水＝1000cm3﹣750cm3＝250cm3＝2.5×10﹣4m3，物塊受到的浮力：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10﹣4m3＝2.5N；（3）物塊的體積：V物＝2V排＝2×2.5×10﹣4m3＝5×10﹣4m3，物塊的密度：ρ物=m物V物=（4）小球的重力：G球＝m球g＝900×10﹣3kg×10N/kg＝9N，加水穩(wěn)定后，杠桿B端受到的拉力：FB′＝G物﹣F?。?N﹣2.5N＝4.5N，當(dāng)A端細繩的拉力為零時，設(shè)小球到O點的距離為L，由杠桿的平衡條件可得：G球×L＝FB′×OB，即9N×L＝4.5N×0.3m，解得：L＝0.15m，小球在3s內(nèi)運動的距離：s＝L+OB＝0.15m+0.3m＝0.45m，則小球運動的速度：v=s答：（1）加水前杠桿平衡時，A端細線對地面的拉力為10.5N；（2）加水穩(wěn)定后，物塊受到的浮力為2.5N；（3）物塊的密度為1.4×103kg/m3；（4）小球運動的速度為0.15m/s。（2021?海曙區(qū)模擬）如圖甲所示的力學(xué)裝置，杠桿OAB始終在水平位置保持平衡，O為杠桿的支點，OB＝3OA，豎直細桿a的上端通過力傳感器相連在天花板上，下端連接杠桿的A點，豎直細桿b的兩端分別與杠桿的B點和物體M固定，水箱的質(zhì)量為0.8kg，底面積為200cm2，不計杠桿、細桿及連接處的重力，力傳感器可以顯示出細桿a的上端受到作用力的大小，圖乙是力傳感器的示數(shù)大小隨水箱中水的質(zhì)量變化的圖像，則（）A．物體M的密度為0.2×103kg/m3 B．當(dāng)傳感器示數(shù)為0N時，加水質(zhì)量為1.4kg C．當(dāng)加水質(zhì)量為1.8kg時，容器對桌面的壓強為1900Pa D．加水質(zhì)量為2kg時，水對水箱底部的壓力為31N【解答】解：AB．由圖乙可知，水箱中沒有水時（m＝0），力傳感器的示數(shù)為F0＝6N（即細桿a的上端受到的拉力為6N），由杠桿的平衡條件可得F0×OA＝GM×OB，則GM=OAOBF0設(shè)M的底面積為S，壓力傳感器示數(shù)為0時M浸入水中的深度為h1，M的高度為h，當(dāng)壓力傳感器的壓力為零時，M受到的浮力等于M的重力2N，由阿基米德原理可得ρ水gSh1＝2N﹣﹣﹣①由圖乙可知，當(dāng)M完全浸沒時，壓力傳感器的示數(shù)為24N，由杠桿的平衡條件可得FA×OA＝FB×OB，則FB=OAOBFA對M受力分析可知，受到豎直向上的浮力、豎直向下的重力和桿的作用力，則此時M受到的浮力：F?。紾M+FB＝2N+8N＝10N；由F?。溅岩篻V排可得，所以M的體積：VM＝V排=F浮ρ水g物體M的密度：ρM=mMVM=由阿基米德原理可得：ρ水gSh＝10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②由①和②得：h＝5h1，由圖乙可知，加水1kg時水面達到M的下表面（此時浮力為0），加水2kg時M剛好浸沒（此時浮力為10N），該過程中增加水的質(zhì)量為1kg，浮力增大了10N，所以，每加0.1kg水，物體M受到的浮力增加1N，當(dāng)向水箱中加入質(zhì)量為1.4kg的水時，受到的浮力為4N，B端受到的力4N﹣2N＝2N，此時杠桿處于平衡狀態(tài)，則傳感器受力不為0N，故A正確，B錯誤；C．由選項B可知，每加0.1kg水，物體M受到的浮力增加1N，加水1kg時水面達到M的下表面，加水質(zhì)量為1.8kg時，浮力為8N，物體M受到細桿b向下的壓力：FB′＝F浮′﹣GM＝8N﹣2N＝6N，水箱對水平面的壓力：F＝（m水箱+m水+mM）g+FB′＝（0.8kg+1.8kg+0.2kg）×10N/kg+6N＝34N，容器對桌面的壓強為：p=FD．加水質(zhì)量為2kg時，M剛好完全浸沒，由選項B可知此時M受到的浮力是10N，由阿基米德原理可知排開水的重力是10N，水對水箱底部的壓力：F壓＝G水+G排＝m水g+G排＝2kg×10N/kg+10N＝30N，故D錯誤。故選：A。【針對訓(xùn)練】一．選擇題（共6小題）1．觀察如圖所示的小旗，關(guān)于甲、乙兩船相對于樓房的運動情況，下列說法正確的是（）A．甲船向右運動，乙船一定靜止 B．甲船向左運動，乙船一定運動 C．甲船向右運動，乙船可能靜止 D．甲船向左運動，乙船可能運動【解答】解：由圖中的信息可以判斷出：因為房子的煙向右飄，所以風(fēng)是向右吹所以乙車運動狀態(tài)有三種可能1、向左運動；2、靜止；3、向右運動，但速度小于風(fēng)速；因為甲車旗向左飄，所以甲車只能向右運動，且速度要大于風(fēng)的速度。故選：C。2．在汽車中懸線上掛一個小球，當(dāng)汽車運動時，懸線將與豎直方向成某一固定角度，如圖所示，若在汽車底板上還有一個跟其相對靜止的物體M，則關(guān)于汽車的運動情況和物體M的受力情況正確的是（）A．汽車一定向右做加速運動 B．汽車一定向左做加速運動 C．M除受到重力、底板的支持力作用外，還一定受到向右的摩擦力作用 D．M除受到重力、底板的支持力作用外，還可能受到向左的摩擦力作用【解答】解：AB、以小球為研究對象，小球向左運動，所以有兩種可能，即可能向右做加速運動，也可能向左做減速運動，故AB錯誤；CD、據(jù)上面的分析可知，木塊M相對于汽車有一個向左的運動趨勢，此時木塊M會受到一個向右的摩擦力（其動力的作用），故M除受到重力、底板的支持力作用外，還一定受到向右的摩擦力作用，故C正確，D錯誤；故選：C。3．如圖所示，兩個完全相同的量筒分別盛有質(zhì)量相等的水和煤油（ρ水＞ρ油），A，B兩點到液面的距離相等，A，C兩點到容器底面的距離相等，則有（）A．兩個容器底面受到的液體壓強不相等 B．A，B兩點的液體壓強相等 C．A點的液體壓強大于C點的液體壓強 D．A點的液體壓強小于C點的液體壓強【解答】解：A、兩個完全相同的量筒分別盛有質(zhì)量相等的水和煤油，所以兩個容器底面受到的液體壓力相等且等于液體的重力，所以壓強相等，故A不符合題意；B、A、B兩點到液面的距離相等即同深度，利用壓強計算公式p＝ρgh可知，由于水的密度大于煤油的密度，所以，A點的壓強大于B點的壓強，故B不符合題意；CD、A、C兩點到容器底面的距離相等，煤油的密度小于水的密度，根據(jù)公式p＝ρgh可知，A、C點以下部分的液體產(chǎn)生的壓強是水中的壓強大，煤油中的壓強小。又因為兩只量筒中液體對底面的壓強相等，總壓強減去A、C點以下部分的壓強就等于A、C點以上部分產(chǎn)生的壓強，因此可得出，A點的壓強小于C點的壓強。故C不符合題意，D符合題意。故選：D。4．如圖所示，將a、b兩種液體分別放入相同的甲、乙兩燒杯內(nèi)，再將相同的木塊放入其中，待木塊靜止時，兩容器液面相平。以下說法不正確的是（）A．a(chǎn)的液體密度大于b的液體密度 B．兩木塊在容器中排開的液體質(zhì)量相等 C．放入木塊后兩容器對桌面的壓強甲比乙大 D．放入木塊后兩容器底部受到液體的壓強相等【解答】解：AD、相同的兩個木塊都處于漂浮狀態(tài)，所以兩木塊受到的浮力均等于木塊的重力，即兩木塊受到的浮力相等，但a液體中木塊浸入體積小于在b液體中浸入的體積，根據(jù)F浮＝ρ液gV排可知，a液體密度大于b液體密度，當(dāng)液面高度相同時，根據(jù)p＝ρ液gh可知，甲容器底部受到的液體壓強大，故A正確、D錯誤；B、兩木塊受到的浮力相同，根據(jù)阿基米德原理可知，兩木塊排開液體重力相等，根據(jù)m=GC、因容器相同、液面等高，則液體和物體浸入部分的總體積相等，即Va+V排a＝Vb+V排b，由圖可知：V排b＞V排a，則Vb＜Va，由A選項可知，ρa＞ρb，根據(jù)m＝ρV可得：mb＜ma，根據(jù)G＝mg可知，兩液體的重力大小關(guān)系為：Gb＜Ga；根據(jù)容器對桌面的壓力等于容器的重力和容器內(nèi)部物體重力之和可得，兩容器對桌面的壓力分別為：F甲＝G容器+Ga+G木，F(xiàn)乙＝G容器+Gb+G木，比較可知，兩容器對桌面的壓力大小關(guān)系為：F甲＞F乙；由于兩個容器的底面積相同，根據(jù)p=FS可知，兩容器對桌面的壓強大小關(guān)系為：p甲＞p故選：D。5．如圖所示為我國第一部物理學(xué)著作《遠西奇器圖說》所記載的一機械裝置，書中對小球A、B的質(zhì)量大小關(guān)系作出了正確的推測。若小球A的質(zhì)量為10克，不考慮摩擦和繩重，則兩小球勻速移動時，小球B的質(zhì)量可能為（）A．14克 B．12克 C．10克 D．8克【解答】解：不考慮摩擦和繩重，定滑輪即不省力又不省距離，則繩子對A的拉力等于B的重力，當(dāng)B下降時，B下降的高度hB等于A沿斜面上升的距離LA大于A豎直上升的高度hA，根據(jù)功的原理可知，重力對B做的功等于繩子的拉力對A做的功，也等于克服A的重力做的功，即mAghA＝mBghB，因為hA＜hB，所以mA＞mB，因此B的質(zhì)量肯定小于10g。故選：D。6．悠悠球是除洋娃娃之外世界上最古老的玩具，它由輪與軸（含繞軸上的線）兩部分組成（如圖甲）。一悠悠球，輪半徑為R，軸半徑為r，線為細線，如圖乙是玩悠悠球的兩種不同方式，小科用拉力F使球在水平方向勻速運動距離s，則下列說法正確的是（）A．兩種方式拉力F做功均為Fs B．a(chǎn)方式拉力F所做的功大于b方式拉力F所做的功 C．a(chǎn)方式拉力F所做的功小于b方式拉力F所做的功 D．無法判斷【解答】解：當(dāng)悠悠球的輪向前滾動的距離為s時，已知輪半徑為R，輪滾動的圈數(shù)為：n=s軸滾動的圈數(shù)與輪相同，已知軸半徑為r，則軸向前滾動的距離為：s′＝n×2πr=s2πR×2π（a）圖，拉力F作用在軸的下端時，軸向前滾動會使細線“收縮”，拉力端實際移動的距離：s1＝s﹣s′＝s?rRs＝（1F做功大小：W1＝Fs1＝（1?r（b）圖，拉力F作用在軸的上端時，軸向前滾動會使細線“拉長”，拉力端實際移動的距離：s2＝s+s′＝s+rRs＝（1F做功大?。篧2＝Fs2＝（1+r比較可得W1＜W2，故C正確。故選：C。二．填空題（共4小題）7．如圖所示，A、B、C三物塊疊放在一起，B受到水平向左的拉力F1＝12N，C受到一個水平向右的拉力F2＝18N，它們均靜止，則B對A的摩擦力f1＝0；地對C的摩擦力f2＝6N。【解答】解：對A物體分析可知，A受重力、B的支持力的作用，由于水平方向沒有外力，故要處于靜止?fàn)顟B(tài)，一定不受B的摩擦力，所以物塊B對A產(chǎn)生的摩擦力大小為0；根據(jù)整體法，在水平方向，ABC整體，受到水平向左的力F1＝12N與水平向右的力F2＝18N的作用，因處于平衡狀態(tài)，則地面對C的摩擦力大小f＝F2﹣F1＝18N﹣12N＝6N，方向水平向左。故答案為：0；6N。8．如圖所示，OAB是杠桿，OA與BA垂直且OA＝2AB，在OA的中點處掛一個G＝10N重物，杠桿重力及摩擦均不計。若加在B點的動力F甲使OA在水平位置保持靜止。如圖甲所示，那么，此時F甲＝5N；若動力F乙始終與OA垂直，將杠桿由水平位置勻速向上提升重物，如圖乙所示，則F乙的大小變化是變小（選填“變大”、“變小”“先變大后變小”或“先變小后變大”）；若動力F丙由豎直向上的方向沿逆時針緩慢地轉(zhuǎn)到水平向左的方向，在此過程中OA始終保持水平靜止，如圖丙所示。請在答題紙上畫出動力F丙隨時間t的變化趨勢?！窘獯稹拷猓海?）由杠桿平衡條件得：G×OA2=即：10N×0A2=F甲（2）若動力F乙始終與OA垂直，將杠桿由水平位置勻速向上提升重物，此過程中，阻力和動力臂不變，阻力臂逐漸減小，根據(jù)杠桿的平衡條件可知動力變?。唬?）如圖所示，由圖可知，當(dāng)F丙由豎直向上的位置沿逆時針方向緩慢的轉(zhuǎn)到水平向左的位置時，動力臂先變大后變小，阻力與阻力臂不變，由杠桿平衡條件可知，動力先變小后變大。且上圖可以看出，F(xiàn)丙水平時，比F垂直O(jiān)A時力臂小，所以動力更大。動力F丙隨時間t的變化趨勢如圖所示：故答案為：5N；變??；見上圖。9．如圖所示，F(xiàn)1＝4N，F(xiàn)2＝3N，此時物體A相對于地面靜止，物體B以0.1m/s的速度在物體A表面向左做勻速直線運動（不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦）。（1）F2的功率為0.6W。（2）物體A和地面之間有（填“有”或“無”）摩擦力。【解答】解：（1）由圖知，平放置滑輪組的動滑輪端的繩子股數(shù)n＝2，拉力端移動速度v＝2vB＝2×0.1m/s＝0.2m/s，根據(jù)公式P=Wt=（2）物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)，受到向右的拉力F1以及B對它的向左的滑動摩擦力fA，由B在物體A表面向左做勻速直線運動受力平衡可知，B受到A的滑動摩擦力fA'＝F拉＝2F2＝6N，由力的相互性可知A受到B向左的滑動摩擦力fA＝fA'＝6N又F1＝4N故fA＞F1，則物體A還應(yīng)受到地面對其一個向右的大小為2N的靜摩擦力，物體A與地面之間有摩擦力。故答案為：（1）0.6；（2）有。10．如圖甲所示，在粗糙的斜面底部固定一個可伸縮的輕質(zhì)彈簧?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的物塊左側(cè)從高度為ha的A點沿斜面向下壓縮彈簧至高度為hb的B點并由靜止釋放，物塊沿斜面向上滑動，最終靜止在斜面上高度為hd的D點，此時彈簧的長度等于原長；若換成表面光滑、其它條件完全相同的斜面，仍將質(zhì)量為m的物塊左側(cè)從A點沿斜面向下壓縮彈簧至B點由靜止釋放（如圖乙所示），物塊沿斜面向上滑至高度為hc的最高處C點后，在斜面上的BC兩點之間來回滑動。已知斜面上AB的長度為s1，AD的長度為s2，AC的長度為s3，則：（1）甲圖中，物塊離開彈簧后，沿斜面向上滑動最終靜止在D點的過程中，受到的摩擦力方向為沿斜面先向下后向上。（選填“向上”、“向下”或“先向下后向上”）（2）甲圖中，物塊沿斜面向上滑動時受到的摩擦力大小為mg(?c（3）乙圖中，若把物塊換成材料相同、質(zhì)量為2m的大物塊，仍將彈簧壓縮到B點后重復(fù)上述過程，則大物塊沿斜面向上滑動到的最高位置與C點相比將變低。（“變高”、“變低”或“不變”）【解答】解：（1）甲圖中，物塊離開彈簧滑到D點的過程中，物塊相對于斜面向上運動，物塊受到的滑動摩擦力的方向與物塊的相對運動方向相反，即滑動摩擦力沿斜面向下；當(dāng)物塊靜止在D點時，物塊相對于斜面有向下運動的趨勢，物塊受到靜摩擦力作用，且靜摩擦力的方向與物塊相對運動趨勢的方向相反，即靜摩擦力沿斜面向上；故物塊所受摩擦力的方向是先向下后向上；（2）根據(jù)能量守恒定律，甲圖中，物塊由B運動至D的過程中，彈簧具有的能量用于克服重力和摩擦力做功，則有：E彈簧＝﹣（WG+Wf）；又由功的計算公式可得：WG＝mg（hd﹣hb）、Wf＝f×BD＝f（s1+s2）；即E彈簧＝﹣mg（hd﹣hb）﹣f（s1+s2）……①；在乙圖中，彈簧的壓縮量與甲圖相同，物塊在由B運動至C的過程中，彈簧具有的能量全部用于克服重力做功，則有：E彈簧＝﹣WG′＝﹣mg（hc﹣hb）……②；整理①②兩式得：mg（hc﹣hb）﹣mg（hd﹣hb）＝f（s1+s2），即mg（hc﹣hd）＝f（s1+s2）；解得：f=mg(（3）在乙圖中，用質(zhì)量為2m的大物塊替換原來的物塊m，釋放壓縮的彈簧后彈簧具有的能量也是全部用于克服重力做功，則有：E彈簧＝﹣WG″＝﹣2mg（hc′﹣hb）……③；比較②③兩式可得：因為重力變大，所以上升的高度變小，hc′＜hc，即大物塊沿斜面向上運動的最高位置要比C點低。故答案為：（1）先向下后向上；（2）mg(?三．實驗探究題（共4小題）11．小金在探究“滑動摩擦力大小受什么因素影響”時，采用如圖甲的方式進行。將長方體木塊放在長木板上，將木塊用彈簧測力計水平拉住，彈簧測力計另一端固定在桌上一側(cè)。實驗時在沙桶中加沙，使長木板運動，當(dāng)彈簧測力計示數(shù)穩(wěn)定時，其讀數(shù)等于木塊和長方體之間的滑動摩擦力大小。再分別把1個砝碼、2個砝碼放于木板上，重復(fù)實驗。（1）長木板是否需要做勻速直線運動？（2）沙桶中放了沙子而不是砝碼，這樣做的優(yōu)點是什么？（3）小明認為實驗中改變了重力，所以結(jié)論應(yīng)為“重力越大，滑動摩擦力越大”，為了證明他的觀點的正誤，他們又做了如圖乙的實驗。先在沙桶中添加沙子，然后讓電子秤示數(shù)為5N，拉動木板，直到彈簧測力計的讀數(shù)穩(wěn)定，測出此時的拉力為F1。接著他的操作是換用重力不同，粗糙程度和底面積都相同的鐵塊，重復(fù)以上的步驟，測出此時的拉力為F2，若F1＝F2，說明滑動摩擦力的大小與重力無關(guān)?！窘獯稹拷猓海?）無論木板做勻速、加速、減速運動，木塊與木板之間的壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，故滑動摩擦力大小不變，所以測力計示數(shù)不變，總是等于滑動摩擦力大小，長木板不需要做勻速直線運動；（2）鉤碼的質(zhì)量是固定的不能連續(xù)變化，沙桶中放了沙子而不是砝碼，這樣做的優(yōu)點是便于改變力的大??；（3）接著他的操作是換用重力不同，粗糙程度和底面積都相同的鐵塊，重復(fù)以上的步驟，測出此時的拉力為F2，若F1＝F2，說明滑動摩擦力的大小與重力無關(guān)。故答案為：（1）長木板不需要做勻速直線運動；（2）優(yōu)點是便于改變力的大??；（3）換用重力不同，粗糙程度和底面積都相同的鐵塊，重復(fù)以上的步驟。12．科學(xué)興趣小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)利用播種機對谷粒進行播種時，有少量谷粒因與機器摩擦而損傷。為了比較不同材質(zhì)的薄板對谷粒的摩擦力大小，他們采用如圖所示的裝置進行了探究，具體步驟如下：①取含水率為10.7%的同一品種谷粒若干，用泡沫膠單層均勻固定在水平測試臺上。②將一定厚度和大小的薄鋼板平放在谷粒上方，并在鋼板上方放置一定質(zhì)量的配重。③用彈簧測力計水平勻速動鋼板，記錄彈簧測力計的讀數(shù)F，重復(fù)操作3次。④將鋼板替換為形狀相同的鐵板、亞克力板，并分別調(diào)整配重的質(zhì)量，重復(fù)步驟①～③。獲得實驗結(jié)果如表。實驗次數(shù)拉動不同材質(zhì)薄板的拉力F/牛鋼板鐵板亞克力板11.691.901.8221.621.951.7831.731.871.85（1）實驗中每次都要調(diào)整配重的目的是保持谷粒受到薄板的壓力相同。（2）通過本實驗研究，可得出的結(jié)論是壓力相同時，不同材質(zhì)的薄板對谷粒的摩擦力不同，鐵板最大，亞克力板次之，鋼板最小。（3）為使實驗結(jié)論更具普遍性，還需選擇怎樣的谷粒進行進一步實驗？改變谷粒含水率繼續(xù)進行實驗?！窘獯稹拷猓海?）由題意可知，該小組的同學(xué)是為了比較不同材質(zhì)的薄板對谷粒的摩擦力大小，即研究接觸面的粗糙程度對摩擦力大小的影響，根據(jù)控制變量法，應(yīng)控制壓力大小相同，所以，調(diào)整配重的目的是保持谷粒受到薄板的壓力相同；（2）實驗中，谷粒受到不同薄板的壓力大小相同，由表中數(shù)據(jù)可知，不同材質(zhì)的薄板對谷粒的摩擦力不同，鐵板最大，亞克力板次之，鋼板最??；（3）為使實驗結(jié)論更具普遍性，還需選擇含水率大于10.7%，小于10.7%谷粒進行進一步實驗。故答案為：（1）保持谷粒受到薄板的壓力相同；（2）壓力相同時，不同材質(zhì)的薄板對谷粒的摩擦力不同，鐵板最大，亞克力板次之，鋼板最小；（3）改變谷粒含水率繼續(xù)進行實驗。13．小文為探究壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)，用銅塊、大小注射器、塑料軟管、直玻璃管進行了如下實驗：實驗次數(shù)受力面積/cm2壓力U形管兩邊液面的高度差/cm12.5G1022G2033G3047.5G3.352G6.763G10①取一支活塞橫截面積為2.5cm2小注射器，用塑料軟管將其與直玻璃導(dǎo)管相連，構(gòu)成一個U形管裝置。在裝置中倒入適量的水（染成紅色），此時U形管兩邊液面相平。②將一個重為G的銅塊放在小注射器活塞上，活塞下降直至靜止（如圖所示），測出此時U形管兩邊液面的高度差。③分別將重為2G、3G的銅塊放在小注射器活塞上，重復(fù)上述實驗，測出U形管兩邊液面的高度差。④換活塞橫截面積為7.5cm2的大注射器按照上述方法再做3次實驗，并將實驗數(shù)據(jù)記錄在表內(nèi)。（1）本實驗是通過U形管兩邊液面的高度差來比較壓力的作用效果。（2）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論：壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)，且壓力越大、受力面積越小，壓力的作用效果越明顯。（3）小文發(fā)現(xiàn)班級有些同學(xué)使用大注射器做實驗時，所測出的U形管兩邊液面高度差的變化不成比例，可能的原因是注射器接口處封閉不嚴，氣密性不好。（寫出一種即可）【解答】解：（1）根據(jù)轉(zhuǎn)換法，本實驗通過U形管兩邊液面的高度差來反映壓力的作用效果且U形管兩邊液面的高度差越大，壓力的作用效果越明顯；（2）由表格數(shù)據(jù)1、2、3或4、5、6可知，在受力面積相同時，壓力越大，U形管兩邊液面的高度差越大，壓力的作用效果越明顯；由表格數(shù)據(jù)1、4或2、5或3、6知在壓力相同時，受力面積越小，U形管兩邊液面的高度差越大，壓力的作用效果越明顯；故由表格數(shù)據(jù)知壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)，且壓力越大、受力面積越小，壓力的作用效果越明顯；（3）注射器接口處封閉不嚴，氣密性不好，壓力變化不明顯就會導(dǎo)致所測出的U形管兩邊液面高度差的變化不成比例。故答案為：（1）U形管兩邊液面的高度差；?（2）壓力的作用效果與壓力大小和受力面積有關(guān)，且壓力越大、受力面積越小，壓力的作用效果越明顯；（3）注射器接口處封閉不嚴，氣密性不好。14．在探究動能大小與哪些因素有關(guān)的實驗中，小科設(shè)計了如圖實驗。實驗中讓鋼球從斜面上某個高度由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發(fā)生碰撞，木塊沿水平方向向右運動直至停止。（1）實驗中小科是通過觀察木塊移動