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18.西成高铁是我国首条穿越秦岭的高速铁路线。如图，列车驶出隧道时相对于隧道口是
运动
（选填“静止”或“运动”）的。列车进站时，车周围的空气流速变大，压强变小
，因此乘客不能越过安全线。该线路中的天华山隧道长约15.9 km，若车长300 m，车速为200 km/h，则列车完全通过隧道需要0.081
h。答案
18.运动 小 0.081
解析
【分析】
要解决这道题，需分三步思考：
1. 判断列车相对于隧道口的运动状态：根据运动和静止的相对性，若物体相对于参照物的位置发生变化，则物体是运动的，反之是静止的，列车驶出隧道时，相对于隧道口位置改变，据此判断运动状态。
2. 分析列车周围的压强：流体压强规律是流速越大的位置压强越小，列车进站时周围空气流速变大，据此判断压强变化。
3. 计算列车完全通过隧道的时间：列车完全通过隧道的路程是隧道长与车长之和，需统一单位后，利用公式$t=\frac{s}{v}$计算时间。
【解析】
1. 运动状态判断：以隧道口为参照物，列车驶出隧道时，列车与隧道口的位置不断发生变化，因此列车是运动的。
2. 流体压强分析：根据流体压强与流速的关系，流体流速越大的位置压强越小，列车进站时，车周围空气流速变大，所以压强变小，因此乘客不能越过安全线。
3. 时间计算：列车完全通过隧道的路程$s = 隧道长度 + 车长 = 15.9\ \mathrm{km} + 300\ \mathrm{m} = 15.9\ \mathrm{km} + 0.3\ \mathrm{km} = 16.2\ \mathrm{km}$；已知车速$v=200\ \mathrm{km/h}$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得时间$t=\frac{s}{v}=\frac{16.2\ \mathrm{km}}{200\ \mathrm{km/h}}=0.081\ \mathrm{h}$。
【答案】
运动 小 0.081
【知识点】
运动的相对性、流体压强与流速的关系、速度的计算
【点评】
本题结合高铁实际场景，考查基础物理知识点，题目贴近生活，难度适中，计算时需注意单位统一。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需分三步思考：
1. 判断列车相对于隧道口的运动状态：根据运动和静止的相对性，若物体相对于参照物的位置发生变化，则物体是运动的，反之是静止的，列车驶出隧道时，相对于隧道口位置改变，据此判断运动状态。
2. 分析列车周围的压强：流体压强规律是流速越大的位置压强越小，列车进站时周围空气流速变大，据此判断压强变化。
3. 计算列车完全通过隧道的时间：列车完全通过隧道的路程是隧道长与车长之和，需统一单位后，利用公式$t=\frac{s}{v}$计算时间。
【解析】
1. 运动状态判断：以隧道口为参照物，列车驶出隧道时，列车与隧道口的位置不断发生变化，因此列车是运动的。
2. 流体压强分析：根据流体压强与流速的关系，流体流速越大的位置压强越小，列车进站时，车周围空气流速变大，所以压强变小，因此乘客不能越过安全线。
3. 时间计算：列车完全通过隧道的路程$s = 隧道长度 + 车长 = 15.9\ \mathrm{km} + 300\ \mathrm{m} = 15.9\ \mathrm{km} + 0.3\ \mathrm{km} = 16.2\ \mathrm{km}$；已知车速$v=200\ \mathrm{km/h}$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得时间$t=\frac{s}{v}=\frac{16.2\ \mathrm{km}}{200\ \mathrm{km/h}}=0.081\ \mathrm{h}$。
【答案】
运动 小 0.081
【知识点】
运动的相对性、流体压强与流速的关系、速度的计算
【点评】
本题结合高铁实际场景，考查基础物理知识点，题目贴近生活，难度适中，计算时需注意单位统一。
【难度系数】
0.6
19.如图为我国自主研发的、位于世界领先水平的多功能大型中远程海洋监察船，该船满载时的排水量为10 000 t，则满载静止在海面上时所受到的浮力为
$1×10^8$
N。当该船从黄浦江驶向东海海域时，其所受浮力将不变
（选填“变大”“变小”或“不变”），相对于液面，船身将上浮
（选填“上浮”或“下沉”）一些。(g取10 N/kg)答案
$19.1×10^8 $不变 上浮
解析
【分析】
要解决这道题，需结合阿基米德原理和物体的漂浮条件分析：①满载时船的浮力等于排开海水的重力，利用排水量计算浮力；②船始终漂浮，浮力等于自身重力，重力不变则浮力不变；③根据阿基米德原理，浮力不变时，液体密度变大，排开液体的体积变小，船身会上浮。
【解析】
1. 计算满载时的浮力：根据阿基米德原理，浮力等于排开液体的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$。已知满载排水量$m_{排}=10000\ \mathrm{t}=10000×10^3\ \mathrm{kg}=1×10^7\ \mathrm{kg}$，$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$，代入得：$F_{浮}=1×10^7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^8\ \mathrm{N}$。
2. 分析浮力变化：船在黄浦江和东海海域均处于漂浮状态，根据漂浮条件，浮力等于船的重力（$F_{浮}=G_{船}$），船的重力不变，所以所受浮力不变。
3. 分析船身变化：东海海水密度大于黄浦江江水密度，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，浮力$F_{浮}$不变，液体密度$\rho_{液}$变大，则排开液体的体积$V_{排}$变小，因此船身相对于液面将上浮一些。
【答案】
$1×10^8$；不变；上浮
【知识点】
阿基米德原理、物体的漂浮条件
【点评】
本题结合海洋监察船的实际场景，考查浮力相关知识的应用，核心是掌握排水量的含义、漂浮条件及阿基米德原理的灵活运用，属于浮力的基础应用题，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合阿基米德原理和物体的漂浮条件分析：①满载时船的浮力等于排开海水的重力，利用排水量计算浮力；②船始终漂浮，浮力等于自身重力，重力不变则浮力不变；③根据阿基米德原理，浮力不变时，液体密度变大，排开液体的体积变小，船身会上浮。
【解析】
1. 计算满载时的浮力：根据阿基米德原理，浮力等于排开液体的重力，即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$。已知满载排水量$m_{排}=10000\ \mathrm{t}=10000×10^3\ \mathrm{kg}=1×10^7\ \mathrm{kg}$，$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$，代入得：$F_{浮}=1×10^7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1×10^8\ \mathrm{N}$。
2. 分析浮力变化：船在黄浦江和东海海域均处于漂浮状态，根据漂浮条件，浮力等于船的重力（$F_{浮}=G_{船}$），船的重力不变，所以所受浮力不变。
3. 分析船身变化：东海海水密度大于黄浦江江水密度，根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，浮力$F_{浮}$不变，液体密度$\rho_{液}$变大，则排开液体的体积$V_{排}$变小，因此船身相对于液面将上浮一些。
【答案】
$1×10^8$；不变；上浮
【知识点】
阿基米德原理、物体的漂浮条件
【点评】
本题结合海洋监察船的实际场景，考查浮力相关知识的应用，核心是掌握排水量的含义、漂浮条件及阿基米德原理的灵活运用，属于浮力的基础应用题，难度适中。
【难度系数】
0.6
20. 如图，
，大藤峡船闸是目前国内规模最大、水头最高的单级船闸，由上、下游两条引航道，上、下两个闸首和一个闸室组成，其上、下游通航水位落差可达到40.25 m。大藤峡船闸工作时利用了
，大藤峡船闸是目前国内规模最大、水头最高的单级船闸，由上、下游两条引航道，上、下两个闸首和一个闸室组成，其上、下游通航水位落差可达到40.25 m。大藤峡船闸工作时利用了连通器
原理；某船过船闸时，在闸室内的水位匀速上升到40.25 m高的过程中，该船的机械能变大
，排开水的质量不变
。（后两空均选填“变大”“变小”或“不变”）答案
20.连通器 变大 不变
解析
【分析】
首先，船闸的结构满足连通器“上端开口、底部相连通”的特点，因此利用连通器原理；对于船的机械能，机械能由动能和重力势能组成，船匀速上升时速度不变，动能不变，水位上升使船的高度增加，重力势能增大，故机械能变大；船在闸室内始终漂浮，浮力等于自身重力，船的重力不变，根据阿基米德原理，排开水的重力等于浮力，因此排开水的质量不变。
【解析】
1. 连通器原理：连通器是指上端开口、底部互相连通的容器，船闸的闸室与上下游引航道通过闸首的阀门实现底部连通，上端均与大气相通，符合连通器的特征，所以船闸利用了连通器原理。
2. 机械能变化：机械能=动能+重力势能。船在闸室内匀速上升，速度不变、质量不变，因此动能不变；水位上升，船的高度增加、质量不变，重力势能增大，所以机械能变大。
3. 排开水的质量：船始终处于漂浮状态，根据漂浮条件，浮力等于船的重力（$F_{浮}=G_{船}$）。根据阿基米德原理，$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$，所以$m_{排}=\frac{G_{船}}{g}$，船的重力$G_{船}$不变，$g$为常量，因此排开水的质量不变。
【答案】
连通器 变大 不变
【知识点】
连通器、机械能、阿基米德原理
【点评】
本题结合实际工程中的船闸，考查连通器原理、机械能的影响因素以及漂浮条件和阿基米德原理的应用，属于基础概念的综合应用，需要学生将物理知识与实际场景结合分析。
【难度系数】
0.6
首先，船闸的结构满足连通器“上端开口、底部相连通”的特点，因此利用连通器原理；对于船的机械能，机械能由动能和重力势能组成，船匀速上升时速度不变，动能不变，水位上升使船的高度增加，重力势能增大，故机械能变大；船在闸室内始终漂浮，浮力等于自身重力，船的重力不变，根据阿基米德原理，排开水的重力等于浮力，因此排开水的质量不变。
【解析】
1. 连通器原理：连通器是指上端开口、底部互相连通的容器，船闸的闸室与上下游引航道通过闸首的阀门实现底部连通，上端均与大气相通，符合连通器的特征，所以船闸利用了连通器原理。
2. 机械能变化：机械能=动能+重力势能。船在闸室内匀速上升，速度不变、质量不变，因此动能不变；水位上升，船的高度增加、质量不变，重力势能增大，所以机械能变大。
3. 排开水的质量：船始终处于漂浮状态，根据漂浮条件，浮力等于船的重力（$F_{浮}=G_{船}$）。根据阿基米德原理，$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$，所以$m_{排}=\frac{G_{船}}{g}$，船的重力$G_{船}$不变，$g$为常量，因此排开水的质量不变。
【答案】
连通器 变大 不变
【知识点】
连通器、机械能、阿基米德原理
【点评】
本题结合实际工程中的船闸，考查连通器原理、机械能的影响因素以及漂浮条件和阿基米德原理的应用，属于基础概念的综合应用，需要学生将物理知识与实际场景结合分析。
【难度系数】
0.6
21.如图所示，
沿斜面向上150 N的推力，将总重为500 N的小车匀速推到斜面顶端，用时20 s。已知斜面高1.2 m，长5 m。此过程中小明推力做功的功率为
沿斜面向上150 N的推力，将总重为500 N的小车匀速推到斜面顶端，用时20 s。已知斜面高1.2 m，长5 m。此过程中小明推力做功的功率为37.5
W；该斜面的机械效率为80%
；日常生活中人们利用斜面可以省力
（选填“省力”或“省功”）。答案
21.37.5 80% 省力
解析
【分析】
本题需依次计算推力做功的功率、斜面的机械效率，并判断斜面的作用。解题思路：①功率等于总功与时间的比值，总功为推力与斜面长度的乘积；②机械效率是有用功（克服小车重力做的功）与总功的比值；③斜面作为简单机械，特点是省力但费距离，且不省功。
【解析】
1. 计算推力做的总功：根据公式 $ W_{总}=Fs $，代入推力 $ F=150\ \mathrm{N} $，斜面长 $ s=5\ \mathrm{m} $，得 $ W_{总}=150\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m}=750\ \mathrm{J} $。
2. 计算推力做功的功率：根据公式 $ P=\frac{W_{总}}{t} $，代入时间 $ t=20\ \mathrm{s} $，得 $ P=\frac{750\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{s}}=37.5\ \mathrm{W} $。
3. 计算有用功：有用功为克服小车重力做的功，公式 $ W_{有}=Gh $，代入总重 $ G=500\ \mathrm{N} $，斜面高 $ h=1.2\ \mathrm{m} $，得 $ W_{有}=500\ \mathrm{N} × 1.2\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J} $。
4. 计算斜面的机械效率：公式 $ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% $，代入数值得 $ \eta=\frac{600\ \mathrm{J}}{750\ \mathrm{J}} × 100\%=80\% $。
5. 判断斜面的作用：斜面是省力机械，使用时推力小于物体重力，故填“省力”。
【答案】
37.5；80%；省力
【知识点】
功率计算、机械效率、斜面特点
【点评】
本题考查斜面相关的功、功率、机械效率计算及斜面特性，属于基础应用题，需熟练掌握相关公式与简单机械的功的原理，难度较低。
【难度系数】
0.7
本题需依次计算推力做功的功率、斜面的机械效率，并判断斜面的作用。解题思路：①功率等于总功与时间的比值，总功为推力与斜面长度的乘积；②机械效率是有用功（克服小车重力做的功）与总功的比值；③斜面作为简单机械，特点是省力但费距离，且不省功。
【解析】
1. 计算推力做的总功：根据公式 $ W_{总}=Fs $，代入推力 $ F=150\ \mathrm{N} $，斜面长 $ s=5\ \mathrm{m} $，得 $ W_{总}=150\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m}=750\ \mathrm{J} $。
2. 计算推力做功的功率：根据公式 $ P=\frac{W_{总}}{t} $，代入时间 $ t=20\ \mathrm{s} $，得 $ P=\frac{750\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{s}}=37.5\ \mathrm{W} $。
3. 计算有用功：有用功为克服小车重力做的功，公式 $ W_{有}=Gh $，代入总重 $ G=500\ \mathrm{N} $，斜面高 $ h=1.2\ \mathrm{m} $，得 $ W_{有}=500\ \mathrm{N} × 1.2\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J} $。
4. 计算斜面的机械效率：公式 $ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% $，代入数值得 $ \eta=\frac{600\ \mathrm{J}}{750\ \mathrm{J}} × 100\%=80\% $。
5. 判断斜面的作用：斜面是省力机械，使用时推力小于物体重力，故填“省力”。
【答案】
37.5；80%；省力
【知识点】
功率计算、机械效率、斜面特点
【点评】
本题考查斜面相关的功、功率、机械效率计算及斜面特性，属于基础应用题，需熟练掌握相关公式与简单机械的功的原理，难度较低。
【难度系数】
0.7
22.小明在帮妈妈做饭时观察到厨房的水龙头如图甲所示，用力抬起把手，就可打开水龙头。水龙头的结构示意图如图乙所示，若将把手视为可绕O点转动的杠杆，请在图乙中A点画出打开水龙头的最小动力F的示意图。
答案
22.如答图所示
解析
【分析】要画出打开水龙头的最小动力，需依据杠杆平衡条件：$F_1L_1=F_2L_2$。当阻力和阻力臂一定时，动力臂越大，动力越小。本题中动力作用在A点，支点为O点，最长的动力臂是支点O到动力作用点A的距离（即线段OA），因此动力方向应垂直于OA，此时动力最小。
【解析】步骤如下：1. 确定杠杆的支点为O点，动力作用点为A点；2. 连接OA，OA即为最大动力臂；3. 过A点作垂直于OA向上的力，标注为F，该力就是打开水龙头的最小动力。
【答案】
【知识点】杠杆平衡条件、力臂的画法
【点评】本题考查杠杆最小动力的作图，核心是掌握“最大动力臂为支点到动力作用点的距离”这一关键，属于杠杆基础应用的常考题。
【难度系数】0.6
【解析】步骤如下：1. 确定杠杆的支点为O点，动力作用点为A点；2. 连接OA，OA即为最大动力臂；3. 过A点作垂直于OA向上的力，标注为F，该力就是打开水龙头的最小动力。
【答案】
【知识点】杠杆平衡条件、力臂的画法
【点评】本题考查杠杆最小动力的作图，核心是掌握“最大动力臂为支点到动力作用点的距离”这一关键，属于杠杆基础应用的常考题。
【难度系数】0.6
三、实验与计算
23.如图所示是小华所在的物理学习小组探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验时,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做
(2)观察
(3)实验结束后,小华猜想滑动摩擦力的大小可能还与接触面的面积大小有关,于是他在上述实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一部分后,用剩下的部分继续进行实验,测得的滑动摩擦力变小了。由此他得出结论:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为小华的结论
23.如图所示是小华所在的物理学习小组探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验时,用弹簧测力计沿水平方向拉着木块做
匀速直线
运动,即可知滑动摩擦力的大小;如图丁是某时刻的实验情景,此时弹簧测力计的读数是1.4
N。(2)观察
甲、丙
两图,能得出结论:压力一定时,接触面的粗糙程度越大,滑动摩擦力越大。(3)实验结束后,小华猜想滑动摩擦力的大小可能还与接触面的面积大小有关,于是他在上述实验的基础上,将木块沿竖直方向切去一部分后,用剩下的部分继续进行实验,测得的滑动摩擦力变小了。由此他得出结论:滑动摩擦力的大小随接触面积的减小而减小。你认为小华的结论
不可信
(选填“可信”或“不可信”)。答案
23.(1)匀速直线 1.4 (2)甲、丙 (3)不可信
解析
【分析】
本题是探究滑动摩擦力大小影响因素的实验题，解题思路如下：
1. 第一问：利用二力平衡原理，当木块做匀速直线运动时，拉力与滑动摩擦力大小相等，所以需拉木块做匀速直线运动；读取弹簧测力计示数时，先确定分度值，再根据指针位置读数。
2. 第二问：根据控制变量法，探究压力对滑动摩擦力的影响时，需保持接触面粗糙程度不变，改变压力；而要探究接触面粗糙程度的影响，则需保持压力不变，改变接触面粗糙程度，据此选择对应实验图。
3. 第三问：探究滑动摩擦力与接触面积的关系时，需控制压力和接触面粗糙程度不变，小华切去木块后，压力也随之减小，未控制变量，因此结论不可信。
【解析】
(1) 实验时，根据二力平衡，当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动时，木块受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，因此可通过弹簧测力计的示数得到滑动摩擦力的大小。观察丁图的弹簧测力计，其分度值为0.2N，指针指向1.4N刻度处，故读数为1.4N。
(2) 要得出“压力一定时，接触面的粗糙程度越大，滑动摩擦力越大”的结论，需控制压力大小相同，改变接触面的粗糙程度。甲图和丙图中，压力均为木块的重力（大小相同），接触面分别为木板和毛巾（粗糙程度不同），因此观察甲、丙两图可得出该结论。
(3) 小华将木块沿竖直方向切去一部分时，接触面积减小的同时，木块对接触面的压力也减小了，没有控制压力大小不变，不符合控制变量法的要求，因此他得出的结论不可信。
【答案】
(1) 匀速直线；1.4 (2) 甲、丙 (3) 不可信
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素；二力平衡；控制变量法
【点评】
本题围绕滑动摩擦力的探究实验展开，考查了实验原理、弹簧测力计读数、控制变量法的应用以及实验结论的评估，是力学中的基础实验题，重点考查学生对实验方法的掌握。
【难度系数】
0.6
本题是探究滑动摩擦力大小影响因素的实验题，解题思路如下：
1. 第一问：利用二力平衡原理，当木块做匀速直线运动时，拉力与滑动摩擦力大小相等，所以需拉木块做匀速直线运动；读取弹簧测力计示数时，先确定分度值，再根据指针位置读数。
2. 第二问：根据控制变量法，探究压力对滑动摩擦力的影响时，需保持接触面粗糙程度不变，改变压力；而要探究接触面粗糙程度的影响，则需保持压力不变，改变接触面粗糙程度，据此选择对应实验图。
3. 第三问：探究滑动摩擦力与接触面积的关系时，需控制压力和接触面粗糙程度不变，小华切去木块后，压力也随之减小，未控制变量，因此结论不可信。
【解析】
(1) 实验时，根据二力平衡，当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做匀速直线运动时，木块受到的滑动摩擦力与拉力是一对平衡力，大小相等，因此可通过弹簧测力计的示数得到滑动摩擦力的大小。观察丁图的弹簧测力计，其分度值为0.2N，指针指向1.4N刻度处，故读数为1.4N。
(2) 要得出“压力一定时，接触面的粗糙程度越大，滑动摩擦力越大”的结论，需控制压力大小相同，改变接触面的粗糙程度。甲图和丙图中，压力均为木块的重力（大小相同），接触面分别为木板和毛巾（粗糙程度不同），因此观察甲、丙两图可得出该结论。
(3) 小华将木块沿竖直方向切去一部分时，接触面积减小的同时，木块对接触面的压力也减小了，没有控制压力大小不变，不符合控制变量法的要求，因此他得出的结论不可信。
【答案】
(1) 匀速直线；1.4 (2) 甲、丙 (3) 不可信
【知识点】
滑动摩擦力的影响因素；二力平衡；控制变量法
【点评】
本题围绕滑动摩擦力的探究实验展开，考查了实验原理、弹簧测力计读数、控制变量法的应用以及实验结论的评估，是力学中的基础实验题，重点考查学生对实验方法的掌握。
【难度系数】
0.6
