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1、階段檢測(三) 簡單機械和功、熱和能
(考試用時:60分鐘 滿分:100分)
一、單項選擇題(每小題3分,共21分)
1.用如圖所示的四種機械提起同一重物,不計機械自重和摩擦,最省力的是( )
答案:D
解析:選項A中動力臂小于阻力臂,所以是費力杠桿;選項B是等臂杠桿,不省力不費力;選項C中吊動滑輪的為2股繩子,拉力為物重的12;選項D中吊動滑輪的為3股繩子,拉力為物重的13,所以最省力,故選項D正確。
2.
如圖所示,用300 N的力將重為500 N的物體在10 s內(nèi)勻速提升2 m,不計繩重和摩擦,在此過程中( )
A.繩子自由端移動的距離為6 m
B.動滑輪重
2、100 N
C.拉力做功的功率為100 W
D.滑輪組的機械效率為60%
答案:B
解析:由題圖可知,n=2,則繩子自由端移動的距離s=nh=2×2m=4m,故選項A錯誤;忽略繩重和摩擦,由F=1n(G+G動)可得,動滑輪的重力為G動=nF-G=2×300N-500N=100N,故選項B正確;繩子自由端移動的速度v=st=4m10s=0.4m/s,P=Fv=300N×0.4m/s=120W,故選項C錯誤;η=W有用W總=GhFs=GhF2h=G2F=500N2×300N≈83.3%,故選項D錯誤。
3.
在斜面上將一個質(zhì)量為5 kg的物體勻速拉到高處,如圖所示,沿斜面向上的拉力
3、為40 N,斜面長2 m、高1 m,把重物直接提升h所做的功作為有用功(g取10 N/kg),下列說法正確的是( )
A.物體只受重力、拉力和摩擦力三個力的作用
B.做的有用功是50 J
C.此斜面的機械效率為83.3%
D.物體受到的摩擦力大小為10 N
答案:B
解析:沿斜面向上拉物體時,物體受重力、支持力、摩擦力和拉力四個力的作用,故選項A錯誤;所做的有用功W有用=Gh=mgh=5kg×10N/kg×1m=50J,故選項B正確;拉力F對物體做的總功W總=Fs=40N×2m=80J,斜面的機械效率為η=W有用W總×100%=50J80J×100%=62.5%,故選項C錯誤;克
4、服摩擦力所做的額外功W額=W總-W有=80J-50J=30J,由W額=fs可得,物體受到的摩擦力f=W額s=30J2m=15N,故選項D錯誤。
4.課本中想想做做的小實驗——紙鍋燒水,把盛有水的紙鍋放在火焰上燒,水燒開了紙鍋仍不會燃燒,這是因為( )
A.紙的比熱容大于水的比熱容,所以紙鍋不會燃燒
B.火焰的溫度較低,低于紙的著火點
C.水燒開后溫度保持不變且低于紙的著火點
D.紙不吸收熱量,所以紙鍋不會燃燒
答案:C
解析:在標準大氣壓下,水的沸點是100℃,當(dāng)水的溫度達到100℃時,吸熱溫度保持100℃不變,沒有達到紙的著火點,因此,在紙盒里面裝上水放在酒精燈火焰上燒,水燒
5、開了,而“鍋”不會損壞。
5.如圖所示是某種物質(zhì)在熔化過程中溫度隨時間變化的圖象,根據(jù)圖象可知,該物質(zhì)( )
A.是晶體,熔點是0 ℃
B.液態(tài)的比熱容比固態(tài)的比熱容小
C.在第4 min時,沒有出現(xiàn)液態(tài)
D.在第2 min至第6 min過程中內(nèi)能不變?導(dǎo)學(xué)號77164145?
答案:A
解析:題圖中圖象是晶體的熔化曲線,可知該晶體的熔點為0℃,選項A正確;第2分鐘開始熔化,到第6分鐘熔化結(jié)束,因此在第4min時,物質(zhì)處于固液共存,溫度保持不變,但內(nèi)能不斷增加,選項C、D錯誤;由題圖知該物質(zhì)處于固態(tài)時升高相同的溫度吸收的熱量比液態(tài)時少,所以該物質(zhì)液態(tài)的比熱容比固態(tài)的比熱容大
6、,B錯誤。
6.下列物體重力勢能發(fā)生變化的是( )
A.水平拉長的彈簧
B.正在下落的籃球
C.水平滑行的玩具車
D.靜止在桌面上的課本
答案:B
7.下列實例中,用熱傳遞的方式來改變物體內(nèi)能的是( )
A.用熱水袋暖手,手的溫度升高
B.用鋸條鋸木板,鋸條的溫度升高
C.兩手相互摩擦,手的溫度升高
D.用手反復(fù)彎折鐵絲,彎折處鐵絲的溫度升高
答案:A
二、填空題(每空2分,共18分)
8.新材料碳纖維具有高強度、高耐熱、密度小等特性,一架由碳纖維材料制作的小型無人機,質(zhì)量為2 kg,在5 s內(nèi)勻速豎直上升10 m,則該無人機克服自身重力做功為 J,功率
7、為 W。(g取10 N/kg)?
答案:200 40
解析:根據(jù)無人機的質(zhì)量m=2kg,可以求出該物體的重力G=mg=2kg×10N/kg=20N,克服重力做功W=Fs=Gs=20N×10m=200J;
功率P=Wt=200J5s=40W。
9.氣鍋雞是常見的一道菜,其做法是:將盛有小雞塊和佐料的氣鍋放在盛有清水的湯鍋之上,再放到火上蒸,為了保持雞肉原汁原味,主要是蒸氣通過氣鍋中間的氣嘴將雞蒸熟。湯汁是蒸氣 (填物態(tài)變化名稱)形成的,蒸熟后,聞到雞肉的濃香味,這是一種 現(xiàn)象。?
答案:液化 擴散
10.2017年5月18日,我國在南海海域“可燃冰”試采成功,“可
8、燃冰”作為新型能源,有著巨大的開發(fā)使用潛力。同等條件下,“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍,說明“可燃冰”的 很大,以10倍的關(guān)系粗略計算,1 kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為 J。(q煤氣=4.2×107 J/kg)?
答案:熱值 4.2×108
解析:(1)同等條件,包含質(zhì)量相同,“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達到煤氣的數(shù)十倍,說明“可燃冰”的熱值很大;(2)1kg煤氣完全燃燒放出的熱量Q放=mq煤氣=1kg×4.2×107J/kg=4.2×107J,1kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量Q放'=Q放×10=4.2×107J×10=4.2×108J。
11.
9、
“暴走”是一種快速的徒步運動方式。觀察分析人走路情形,可以將人的腳視為一根杠桿,如圖所示,行走時人的腳掌前端是支點,人體受到的重力是阻力,小腿肌肉施加的力是動力。已知某人的質(zhì)量為80 kg,g取10 N/kg。
(1)請畫出小腿肌肉施加的拉力F的力臂l1。
(2)根據(jù)圖片,估算小腿肌肉產(chǎn)生的拉力是 N。?
(3)通過查閱資料:人以不同方式徒步運動半小時,消耗人體內(nèi)的能量如表所示。請你從能量角度分析“暴走”能健身的原因: 。?
運動方式
散步
快走
慢跑
快跑
消耗能量E/J
315
1 165.5
1 260
10、1 764
答案:(1)如圖所示 (2)400 (3)人運動的速度越大,在單位時間內(nèi)消耗的能量越多
解析:(1)從O點作力F的作用線的垂線,該垂線為F的力臂,如答案圖所示。
(2)人的重力為G=mg=80kg×10N/kg=800N;由題圖可知,力F的力臂大約是G的力臂的二倍,根據(jù)杠桿的平衡條件可知F=GlGl1=800N×12=400N。
(3)由表格中的信息可知,人運動的速度越大,在單位時間內(nèi)消耗的能量越多。
三、識圖、作圖題(每小題3分,共9分)
12.如圖所示,圖中溫度計的示數(shù)分別為 ℃、 ℃和 ℃。?
答案:32 37.3 -10
1
11、3.下圖所示是汽油機一個工作循環(huán)的四個沖程,按順序排列為 。?
答案:丁丙乙甲
14.如圖所示,杠桿處于平衡狀態(tài),作出所掛重物重力的示意圖和在杠桿上A點所加最小作用力F的示意圖。
答案:如圖所示
四、實驗探究題(共37分)
15.
(7分)有人說,同一機械的機械效率是不變的。小華設(shè)計了“探究滑輪組機械效率與所提升重物質(zhì)量的關(guān)系”實驗,來檢驗此說法是否正確。
(1)用筆畫線代替繩子,在圖甲中畫出最省力的繩子繞法。
(2)如圖乙所示,小華在實驗中保持滑輪組不變,改變重物的質(zhì)量,通過彈簧測力計勻速拉動繩子使重物緩緩上升,測得數(shù)據(jù)如下表(g取10 N/kg):
12、
序號
重物質(zhì)量/kg
重物上升距離/cm
彈簧測力計示數(shù)/N
繩端移動距離/cm
機械效率
1
0.1
10
1.1
20
45.5%
2
0.2
10
1.6
20
——
3
0.3
10
2.1
20
71.4%
第2次實驗中的機械效率是 ;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得到,滑輪組的機械效率隨所提升重物質(zhì)量的增大而 。?
答案:(1)如解析:圖所示 (2)62.5% 增大
解析:(1)滑輪組中只有一個動滑輪,要求最省力,繩子應(yīng)先系在動滑輪上面的掛鉤上,繞過定滑輪,再繞過動滑輪,此時n=3,如圖所示:
(2)第2次實驗中的機械
13、效率
η=W有用W總×100%=GhFs×100%=m2gh2F2s2×100%
=0.2kg×10N/kg×0.1m1.6N×0.2m×100%=62.5%。
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知:
當(dāng)m1=0.1kg,η1=45.5%;當(dāng)m2=0.2kg,η2=62.5%;當(dāng)m3=0.3kg,η3=71.4%。
所以比較可知,滑輪組的機械效率隨所提升重物質(zhì)量的增大而增大。
16.(8分)在探究“水沸騰時溫度隨時間變化的特點”的實驗中:
(1)安裝實驗儀器時,應(yīng)按照 (選填“自上而下”或“自下而上”)的順序進行。?
(2)當(dāng)水溫接近90 ℃時,每隔1 min記錄一次溫度,并繪制
14、了水溫隨時間變化的圖象(如圖所示),由圖象可知:水沸騰時的特點是 ,水的沸點為 ℃,出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是該處大氣壓 (選填“大于”“等于”或“小于”)標準大氣壓。?
答案:(1)自下而上 (2)吸熱但溫度保持不變 97 小于
17.(14分)如圖所示,在“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗中,將小鋼球從高度為h的同一斜面上由靜止開始滾下,推動同一小木塊向前移動一段距離s后停下。完成甲、乙、丙所示的三次實驗,其中h1=h3>h2,mA=mB
15、度h”或“距離s”)大小來反映的;?
(2)小鋼球在水平面上不能立即停下,是因為小鋼球具有 ,小木塊最終會停下來是因為受到 力的作用;?
(3)分析比較甲和乙兩組實驗可得,物體質(zhì)量相同時,速度越大,動能越 ;?
(4)分析比較 兩組實驗可得出物體的動能與質(zhì)量的關(guān)系;?
(5)綜合上述可知,如圖所示的交通標志牌是交通管理部門對不同車型設(shè)定的最高 。?
答案:(1)重力勢 距離s (2)慣性 阻 (3)大
(4)甲、丙 (5)車速
18.(8分)如圖所示是“探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象”的實驗裝置,取質(zhì)量和初溫都相同的甲、乙兩種液體,分
16、別倒入相同的易拉罐中,用相同的裝置加熱,實驗數(shù)據(jù)記錄如下表:
溫度/℃
20
30
40
50
加熱時間/s
甲
0
40
82
126
乙
0
18
40
64
(1)實驗中,可以通過 (選填“升高的溫度”或“加熱時間”)來比較兩種液體吸收熱量的多少。?
(2)分析實驗數(shù)據(jù)可知:當(dāng)它們升高相同溫度時, (選填“甲”或“乙”,下同)液體需要吸收的熱量更多;當(dāng)它們吸收相同熱量時, 液體冷卻效果更好。?
(3)若在這兩種液體中選擇一種作為汽車發(fā)動機的冷卻劑, 液體冷卻效果更好。?
答案:(1)加熱時間 (2)甲 甲 (3
17、)甲
解析:(1)用相同的裝置加熱,加熱相同的時間,放出的熱量就是相等的,甲和乙吸收的熱量也就是相等的,所以物質(zhì)吸熱的多少是通過加熱時間來反映的。
(2)由表中實驗數(shù)據(jù)可知,初始,甲升高10℃時需要的時間為40s,乙升高10℃需要的時間為18s,時間越長,吸熱越多,吸熱能力越強,故甲吸熱多;
則吸收相同熱量時,甲升高的溫度低一些,冷卻效果更好。
(3)根據(jù)Q=cmΔt,吸收相同的熱量,吸熱能力強的,溫度升高的就小,就更適合做冷卻液。故甲做冷卻液更好。
五、綜合計算題(共15分,解答部分要有必要的分析與說明,計算部分要有主要公式和數(shù)據(jù)代入過程,計算結(jié)果要有數(shù)值和單位)
19.(6
18、分)跳傘是一項極具挑戰(zhàn)的運動,現(xiàn)在越來越受到人們的喜愛。在某次跳傘訓(xùn)練過程中,一體重為500 N的運動員從空中懸停的直升機上由靜止開始豎直跳下,其速度與時間的關(guān)系如圖所示,經(jīng)15 s下落210 m后,開始做勻速直線運動直至落地,整個過程用時30 s。求在這個過程中:
(1)運動員下落的平均速度;
(2)重力做的功;
(3)勻速下降時重力做功的功率。
答案:(1)10 m/s (2)1.5×105 J 3×103 W
解析:(1)由題可知,運動員在0~15s下落的路程為
s前=210m,
由題圖可知,15s后運動員以6m/s的速度做勻速直線運動,
則運動員在15~30s通過的路程
19、為s后=vt后=6m/s×15s=90m;
運動員通過的總路程為
s=s前+s后=210m+90m=300m,
總時間為t=30s,
則整個過程中運動員下落的平均速度v'=st=300m30s=10m/s。
(2)運動員下落的高度為h=s=300m;
重力做的功
W=Gh=500N×300m=1.5×105J。
(3)勻速下降時,重力做功的功率P=Fv=Gv=500N×6m/s=3×103W。
20.(4分)天然氣灶使用方便、經(jīng)濟環(huán)保,備受人們青睞。小明用天然氣灶將一壺質(zhì)量為3 kg、溫度為20 ℃的水加熱至90 ℃,用時約10 min。已知:天然氣的熱值為3.5×107 J
20、/m3,水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)該過程中水吸收多少熱量;
(2)若該過程天然氣完全燃燒放出的熱量60%被水吸收,則需要多少立方米的天然氣。
答案:(1)8.82×105 J (2)4.2×10-2 m3
解析:(1)將3kg、溫度為20℃的水加熱至90℃,根據(jù)Q吸=cm(t-t0)可得水吸收的熱量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×3kg×(90℃-20℃)=8.82×105J
(2)由η=Q吸Q放×100%可得,天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=Q吸η=8.82×105J60%=1.47×106J
由Q放=Vq得,燒開這壺水需要天然氣的體積V=Q放q=1.47×106J3.5×107J/m3=4.2×10-2m3。
?導(dǎo)學(xué)號77164146?
21.(5分)為了改善城市空氣質(zhì)量,城市環(huán)衛(wèi)部門根據(jù)天氣的情況適時進行灑水車噴霧降溫壓塵作業(yè)。請你說明灑水噴霧是怎樣起到降溫效果的?
答案:灑在路面上和噴在空氣中的水汽化吸熱,達到降溫的目的。
9