1选择题
小明用手机测量自己步行上学的速度,测得从家到学校走了15分钟,手机地图显示路程为1.2km。则他步行的平均速度最接近于
- A. 0.8 m/s
- B. 1.3 m/s
- C. 2.0 m/s
- D. 5.0 m/s
答案:B
解析:路程s=1.2km=1200m,时间t=15min=900s。平均速度v=s/t=1200m/900s≈1.33m/s。A选项0.8m/s过慢,C选项2.0m/s和D选项5.0m/s过快,均不符合实际步行速度。故选B。
2选择题
超市里,小华用弹簧测力计测量一袋大米的重力示数为10N。当他提着大米匀速上升时,下列说法正确的是
- A. 测力计对大米的拉力大于10N
- B. 大米对手的拉力与手对大米的拉力是一对平衡力
- C. 大米受到的重力和测力计对大米的拉力是一对相互作用力
- D. 大米受到的重力和测力计对大米的拉力是一对平衡力
答案:D
解析:大米匀速上升,处于平衡状态,受平衡力作用。重力与拉力大小相等、方向相反、作用在同一物体上,是一对平衡力,故D正确。A错误,匀速运动时拉力等于重力10N。B错误,测力计对大米的拉力与手对测力计的拉力才是相互作用力(大小相等、方向相反、作用在不同物体上)。C错误,相互作用力作用在不同物体上,而重力和拉力都作用在大米上。故选D。
3填空题
小华在超市购买了一瓶标有“550mL”的矿泉水,已知水的密度为1.0×10³ kg/m³,则这瓶水的质量约为______kg。若将水喝掉一半,剩余水的密度将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案:0.55;不变。
解析:根据密度公式ρ=m/V,质量m=ρV=1.0×10³ kg/m³ × 550×10⁻⁶ m³ = 0.55 kg。密度是物质的一种特性,与质量和体积无关,所以剩余水的密度不变。易错点:单位换算错误,1mL=1cm³=10⁻⁶ m³。
4解答题
在家庭电路维修时,小华需要将一个重为60N的工具箱从地面匀速提升到1.5m高的工作台上。他使用一个动滑轮(自重10N)来完成此工作(不计摩擦和绳重)。
(1)请在图中画出使用动滑轮提升工具箱时,绳子的正确绕法。
(2)计算小华需要施加的拉力F。
(3)计算此过程中动滑轮对工具箱所做的有用功。
答案:(1)绕法提示:绳子一端固定在支架上,依次绕过动滑轮和定滑轮,拉力作用在绳子自由端。(图略)
(2)使用动滑轮时,承担物重的绳子段数n=2。总重G总=G物+G动=60N+10N=70N。拉力F=G总/n=70N/2=35N。
(3)有用功W有用=G物h=60N×1.5m=90J。
解析:(1)考查动滑轮绳子绕法,需注意拉力方向。
(2)使用动滑轮提升物体时,拉力F=(G物+G动)/n,此处n=2。易错点:忽略动滑轮自重,直接计算F=G物/2=30N,导致错误。
(3)有用功是指对物体做的功,即克服物体重力所做的功W有用=G物h,与动滑轮自重无关。
5解答题
小明在商场购买了一个实心的“水晶”摆件,他想知道它是否是真正的水晶(密度约为2.65g/cm³)。他用天平测得摆件的质量为132.5g,用装有适量水的量筒测得其体积为50cm³。
(1)请根据测量数据计算该摆件的密度。
(2)判断该摆件是否是真正的水晶,并说明理由。
答案:(1)密度ρ=m/V=132.5g/50cm³=2.65g/cm³。
(2)计算得到的密度值与水晶的密度值2.65g/cm³相等,因此该摆件可能是真正的水晶。
解析:(1)直接应用密度公式ρ=m/V进行计算,注意单位统一。
(2)通过比较测量密度与标准密度得出结论。易错点:误认为密度相等就一定是水晶,实际上其他材料也可能有相同密度,只能说是“可能”。但题目要求根据测量数据判断,故回答“可能”是合理的。
6解答题
小华在参观科技馆时,看到一个“浮力秤”的演示装置:一个底面积为100cm²的柱形容器中装有适量水,将一个不吸水的物块放入水中,物块静止时露出水面的高度为2cm,此时水面上升了1cm(容器足够高,水未溢出)。
(1)求物块排开水的体积。
(2)求物块受到的浮力。(g取10N/kg,ρ水=1.0×10³ kg/m³)
(3)若将物块从水中取出,用弹簧测力计测得其重力为5N,求物块的密度。
答案:(1)物块排开水的体积V排=容器底面积×水面上升高度=100cm²×1cm=100cm³=1×10⁻⁴ m³。
(2)物块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×10³ kg/m³×10N/kg×1×10⁻⁴ m³=1N。
(3)物块漂浮时,浮力等于重力,即F浮=G=5N。由F浮=ρ水gV排可得,物块排开水的总体积V排总=F浮/(ρ水g)=5N/(1.0×10³ kg/m³×10N/kg)=5×10⁻⁴ m³。物块体积V物=V排总=5×10⁻⁴ m³。物块密度ρ物=m/V物=G/(gV物)=5N/(10N/kg×5×10⁻⁴ m³)=1.0×10³ kg/m³。
解析:(1)关键在于理解“水面上升的高度”对应的体积就是物块排开水的体积,这是“排水法”测体积的原理应用。
(2)直接应用阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算。
(3)此问较综合。首先根据物体漂浮条件(F浮=G)和浮力公式求出物体排开水的总体积,此体积即为物体体积(因为漂浮时物体并未完全浸没,但由题意“露出水面高度”和“水面上升”可推断物体形状规则,其排开水的总体积等于物体体积)。再由G=mg和ρ=m/V求出密度。易错点:误以为物体体积等于露出部分体积加排开水体积,或混淆物体体积与排开水体积的关系。
7解答题
小明家新买了一台电热水壶,其铭牌标有“220V 1000W”。他在用电高峰时使用,测得电热水壶将1.5kg初温为20℃的水加热到100℃用了10分钟。已知电热水壶的效率为80%,水的比热容c水=4.2×10³ J/(kg·℃)。
(1)电热水壶正常工作时的电阻是多少?
(2)水吸收的热量是多少?
(3)电热水壶消耗的实际电功率是多少?(计算结果保留一位小数)
答案:(1)由P额=U额²/R可得,电热水壶正常工作时的电阻R=U额²/P额=(220V)²/1000W=48.4Ω。
(2)水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×10³ J/(kg·℃)×1.5kg×(100℃-20℃)=5.04×10⁵ J。
(3)电热水壶消耗的电能W=Q吸/η=5.04×10⁵ J/80%=6.3×10⁵ J。实际消耗的电功率P实=W/t=6.3×10⁵ J/(10×60s)=1050W。
解析:(1)利用额定电压和额定功率计算电阻,是基本公式应用。
(2)利用热量公式Q吸=cmΔt计算,注意Δt是温度变化量。
(3)此问涉及效率和实际功率。首先根据效率公式η=Q吸/W,求出消耗的电能W。然后根据实际功率P实=W/t计算。注意时间单位要换算成秒。易错点:误将额定功率当作实际功率,或忽略效率直接计算。计算结果P实=1050W>1000W,这在用电高峰电压偏低时看似矛盾,但实际是题目设定情境下,为了达到加热效果,电流可能更大(或电压未完全降到使功率低于1000W),此处按题目数据计算即可。
8解答题
小华在家庭电路中安装了一个标有“220V 40W”的LED灯和一个标有“220V 100W”的白炽灯。他想知道哪个灯泡更省电(即消耗相同电能时,哪个灯泡工作时间更长)。
(1)正常工作时,通过哪个灯泡的电流更大?请通过计算说明。
(2)将这两个灯泡并联在220V的家庭电路中,工作1小时,哪个灯泡消耗的电能多?多消耗多少电能?
(3)从节能的角度,你建议小华选择哪个灯泡?并说明理由。
答案:(1)正常工作时,LED灯电流I₁=P₁/U=40W/220V≈0.18A;白炽灯电流I₂=P₂/U=100W/220V≈0.45A。因为0.45A > 0.18A,所以白炽灯的电流更大。
(2)并联在220V电路中,两灯均正常工作。工作1小时,LED灯消耗电能W₁=P₁t=0.04kW×1h=0.04kW·h;白炽灯消耗电能W₂=P₂t=0.1kW×1h=0.1kW·h。因为0.1kW·h > 0.04kW·h,所以白炽灯消耗的电能多。多消耗的电能ΔW=W₂-W₁=0.1kW·h - 0.04kW·h = 0.06kW·h。
(3)建议选择LED灯。因为LED灯在相同工作电压下,额定功率更小,消耗相同电能时工作时间更长(或工作相同时间消耗电能更少),更加节能。
解析:(1)利用电功率公式P=UI的变形式I=P/U计算电流,注意单位统一(W和V)。
(2)并联时电压相等,且均等于额定电压,故两灯均正常工作。利用W=Pt计算消耗的电能,注意单位换算(1kW·h=3.6×10⁶ J,但用kW·h和h计算更简便)。
(3)考查节能意识,功率小的用电器在相同时间内消耗电能少,更节能。