1、阶段检测(三)简单机械和功、热和能(考试用时:60分钟满分:100分)一、单项选择题(每小题3分,共21分)1.用如图所示的四种机械提起同一重物,不计机械自重和摩擦,最省力的是()答案:D解析:选项A中动力臂小于阻力臂,所以是费力杠杆;选项B是等臂杠杆,不省力不费力;选项C中吊动滑轮的为2股绳子,拉力为物重的;选项D中吊动滑轮的为3股绳子,拉力为物重的,所以最省力,故选项D正确。2.如图所示,用300 N的力将重为500 N的物体在10 s内匀速提升2 m,不计绳重和摩擦,在此过程中()A.绳子自由端移动的距离为6 mB.动滑轮重100 NC.拉力做功的功率为100 WD.滑轮组的机械效率为6
2、0%答案:B解析:由题图可知,n=2,则绳子自由端移动的距离s=nh=22 m=4 m,故选项A错误;忽略绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力为G动=nF-G=2300 N-500 N=100 N,故选项B正确;绳子自由端移动的速度v=0.4 m/s,P=Fv=300 N0.4 m/s=120 W,故选项C错误;=83.3%,故选项D错误。3.在斜面上将一个质量为5 kg的物体匀速拉到高处,如图所示,沿斜面向上的拉力为40 N,斜面长2 m、高1 m,把重物直接提升h所做的功作为有用功(g取10 N/kg),下列说法正确的是()A.物体只受重力、拉力和摩擦力三个力的作用B.做的有用
3、功是50 JC.此斜面的机械效率为83.3%D.物体受到的摩擦力大小为10 N答案:B解析:沿斜面向上拉物体时,物体受重力、支持力、摩擦力和拉力四个力的作用,故选项A错误;所做的有用功W有用=Gh=mgh=5 kg10 N/kg1 m=50 J,故选项B正确;拉力F对物体做的总功W总=Fs=40 N2 m=80 J,斜面的机械效率为=100%=100%=62.5%,故选项C错误;克服摩擦力所做的额外功W额=W总-W有=80 J-50 J=30 J,由W额=fs可得,物体受到的摩擦力f=15 N,故选项D错误。4.课本中想想做做的小实验纸锅烧水,把盛有水的纸锅放在火焰上烧,水烧开了纸锅仍不会燃烧
4、,这是因为()A.纸的比热容大于水的比热容,所以纸锅不会燃烧B.火焰的温度较低,低于纸的着火点C.水烧开后温度保持不变且低于纸的着火点D.纸不吸收热量,所以纸锅不会燃烧答案:C解析:在标准大气压下,水的沸点是100 ,当水的温度达到100 时,吸热温度保持100 不变,没有达到纸的着火点,因此,在纸盒里面装上水放在酒精灯火焰上烧,水烧开了,而“锅”不会损坏。5.如图所示是某种物质在熔化过程中温度随时间变化的图象,根据图象可知,该物质()A.是晶体,熔点是0 B.液态的比热容比固态的比热容小C.在第4 min时,没有出现液态D.在第2 min至第6 min过程中内能不变导学号77164145答案
5、:A解析:题图中图象是晶体的熔化曲线,可知该晶体的熔点为0 ,选项A正确;第2分钟开始熔化,到第6分钟熔化结束,因此在第4 min时,物质处于固液共存,温度保持不变,但内能不断增加,选项C、D错误;由题图知该物质处于固态时升高相同的温度吸收的热量比液态时少,所以该物质液态的比热容比固态的比热容大,B错误。6.下列物体重力势能发生变化的是()A.水平拉长的弹簧B.正在下落的篮球C.水平滑行的玩具车D.静止在桌面上的课本答案:B7.下列实例中,用热传递的方式来改变物体内能的是()A.用热水袋暖手,手的温度升高B.用锯条锯木板,锯条的温度升高C.两手相互摩擦,手的温度升高D.用手反复弯折铁丝,弯折处
6、铁丝的温度升高答案:A二、填空题(每空2分,共18分)8.新材料碳纤维具有高强度、高耐热、密度小等特性,一架由碳纤维材料制作的小型无人机,质量为2 kg,在5 s内匀速竖直上升10 m,则该无人机克服自身重力做功为 J,功率为 W。(g取10 N/kg)答案:20040解析:根据无人机的质量m=2 kg,可以求出该物体的重力G=mg=2 kg10 N/kg=20 N,克服重力做功W=Fs=Gs=20 N10 m=200 J;功率P=40 W。9.气锅鸡是常见的一道菜,其做法是:将盛有小鸡块和佐料的气锅放在盛有清水的汤锅之上,再放到火上蒸,为了保持鸡肉原汁原味,主要是蒸气通过气锅中间的气嘴将鸡蒸
7、熟。汤汁是蒸气(填物态变化名称)形成的,蒸熟后,闻到鸡肉的浓香味,这是一种现象。答案:液化扩散10.2019年5月18日,我国在南海海域“可燃冰”试采成功,“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发使用潜力。同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的很大,以10倍的关系粗略计算,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J。(q煤气=4.2107 J/kg)答案:热值4.2108解析:(1)同等条件,包含质量相同,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的热值很大;(2)1 kg煤气完全燃烧放出的热量Q放=mq煤气=1 kg4.2107 J/kg=
8、4.2107 J,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量Q放=Q放10=4.2107 J10=4.2108 J。11.“暴走”是一种快速的徒步运动方式。观察分析人走路情形,可以将人的脚视为一根杠杆,如图所示,行走时人的脚掌前端是支点,人体受到的重力是阻力,小腿肌肉施加的力是动力。已知某人的质量为80 kg,g取10 N/kg。(1)请画出小腿肌肉施加的拉力F的力臂l1。(2)根据图片,估算小腿肌肉产生的拉力是 N。(3)通过查阅资料:人以不同方式徒步运动半小时,消耗人体内的能量如表所示。请你从能量角度分析“暴走”能健身的原因:。运动方式散步快走慢跑快跑消耗能量E/J3151 165.51 260
9、1 764答案:(1)如图所示(2)400(3)人运动的速度越大,在单位时间内消耗的能量越多解析:(1)从O点作力F的作用线的垂线,该垂线为F的力臂,如答案图所示。(2)人的重力为G=mg=80 kg10 N/kg=800 N;由题图可知,力F的力臂大约是G的力臂的二倍,根据杠杆的平衡条件可知F=800 N=400 N。(3)由表格中的信息可知,人运动的速度越大,在单位时间内消耗的能量越多。三、识图、作图题(每小题3分,共9分)12.如图所示,图中温度计的示数分别为 、 和 。答案:3237.3-1013.下图所示是汽油机一个工作循环的四个冲程,按顺序排列为。答案:丁丙乙甲14.如图所示,杠杆
10、处于平衡状态,作出所挂重物重力的示意图和在杠杆上A点所加最小作用力F的示意图。答案:如图所示四、实验探究题(共37分)15.(7分)有人说,同一机械的机械效率是不变的。小华设计了“探究滑轮组机械效率与所提升重物质量的关系”实验,来检验此说法是否正确。(1)用笔画线代替绳子,在图甲中画出最省力的绳子绕法。(2)如图乙所示,小华在实验中保持滑轮组不变,改变重物的质量,通过弹簧测力计匀速拉动绳子使重物缓缓上升,测得数据如下表(g取10 N/kg):序号重物质量/kg重物上升距离/cm弹簧测力计示数/N绳端移动距离/cm机械效率10.1101.12045.5%20.2101.62030.3102.12
11、071.4%第2次实验中的机械效率是;根据表中数据可以得到,滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而。答案:(1)如解析:图所示(2)62.5%增大解析:(1)滑轮组中只有一个动滑轮,要求最省力,绳子应先系在动滑轮上面的挂钩上,绕过定滑轮,再绕过动滑轮,此时n=3,如图所示:(2)第2次实验中的机械效率=100%=100%=100%=100%=62.5%。根据表中数据可知:当m1=0.1 kg,1=45.5%;当m2=0.2 kg,2=62.5%;当m3=0.3 kg,3=71.4%。所以比较可知,滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而增大。16.(8分)在探究“水沸腾时温度随时间变化的特点
12、”的实验中:(1)安装实验仪器时,应按照(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行。(2)当水温接近90 时,每隔1 min记录一次温度,并绘制了水温随时间变化的图象(如图所示),由图象可知:水沸腾时的特点是,水的沸点为 ,出现这一结果的原因可能是该处大气压(选填“大于”“等于”或“小于”)标准大气压。答案:(1)自下而上(2)吸热但温度保持不变97小于17.(14分)如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下,推动同一小木块向前移动一段距离s后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验,其中h1=h3h2,mA=mBmC。(1)小钢球在滚下斜
13、面的过程中,它的能转化为动能,其动能大小是通过(选填“高度h”或“距离s”)大小来反映的;(2)小钢球在水平面上不能立即停下,是因为小钢球具有,小木块最终会停下来是因为受到力的作用;(3)分析比较甲和乙两组实验可得,物体质量相同时,速度越大,动能越;(4)分析比较两组实验可得出物体的动能与质量的关系;(5)综合上述可知,如图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高。答案:(1)重力势距离s(2)惯性阻(3)大(4)甲、丙(5)车速18.(8分)如图所示是“探究不同物质吸热升温的现象”的实验装置,取质量和初温都相同的甲、乙两种液体,分别倒入相同的易拉罐中,用相同的装置加热,实验数据记录
14、如下表:温度/20304050加热时间/s甲04082126乙0184064(1)实验中,可以通过(选填“升高的温度”或“加热时间”)来比较两种液体吸收热量的多少。(2)分析实验数据可知:当它们升高相同温度时,(选填“甲”或“乙”,下同)液体需要吸收的热量更多;当它们吸收相同热量时,液体冷却效果更好。(3)若在这两种液体中选择一种作为汽车发动机的冷却剂,液体冷却效果更好。答案:(1)加热时间(2)甲甲(3)甲解析:(1)用相同的装置加热,加热相同的时间,放出的热量就是相等的,甲和乙吸收的热量也就是相等的,所以物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。(2)由表中实验数据可知,初始,甲升高10 时需
15、要的时间为40 s,乙升高10 需要的时间为18 s,时间越长,吸热越多,吸热能力越强,故甲吸热多;则吸收相同热量时,甲升高的温度低一些,冷却效果更好。(3)根据Q=cmt,吸收相同的热量,吸热能力强的,温度升高的就小,就更适合做冷却液。故甲做冷却液更好。五、综合计算题(共15分,解答部分要有必要的分析与说明,计算部分要有主要公式和数据代入过程,计算结果要有数值和单位)19.(6分)跳伞是一项极具挑战的运动,现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中,一体重为500 N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下,其速度与时间的关系如图所示,经15 s下落210 m后,开始做匀速直线运动
16、直至落地,整个过程用时30 s。求在这个过程中:(1)运动员下落的平均速度;(2)重力做的功;(3)匀速下降时重力做功的功率。答案:(1)10 m/s(2)1.5105 J3103 W解析:(1)由题可知,运动员在015 s下落的路程为s前=210 m,由题图可知,15 s后运动员以6 m/s的速度做匀速直线运动,则运动员在1530 s通过的路程为s后=vt后=6 m/s15 s=90 m;运动员通过的总路程为s=s前+s后=210 m+90 m=300 m,总时间为t=30 s,则整个过程中运动员下落的平均速度v=10 m/s。(2)运动员下落的高度为h=s=300 m;重力做的功W=Gh=
17、500 N300 m=1.5105 J。(3)匀速下降时,重力做功的功率P=Fv=Gv=500 N6 m/s=3103 W。20.(4分)天然气灶使用方便、经济环保,备受人们青睐。小明用天然气灶将一壶质量为3 kg、温度为20 的水加热至90 ,用时约10 min。已知:天然气的热值为3.5107 J/m3,水的比热容为4.2103 J/(kg)。求:(1)该过程中水吸收多少热量;(2)若该过程天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收,则需要多少立方米的天然气。答案:(1)8.82105 J(2)4.210-2 m3解析:(1)将3 kg、温度为20 的水加热至90 ,根据Q吸=cm(t-t0)可得水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2103 J/(kg)3 kg(90 -20 )=8.82105 J(2)由=100%可得,天然气完全燃烧放出的热量Q放=1.47106 J由Q放=Vq得,烧开这壶水需要天然气的体积V=4.210-2 m3。导学号7716414621.(5分)为了改善城市空气质量,城市环卫部门根据天气的情况适时进行洒水车喷雾降温压尘作业。请你说明洒水喷雾是怎样起到降温效果的?答案:洒在路面上和喷在空气中的水汽化吸热,达到降温的目的。第 6 页