2024屆中考物理專題訓(xùn)練(人教版)：專題08 《功和機械能》綜合【五大題型】（解析版）

專題08《\o"第11章功和機械能"功和機械能》綜合壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練【五大題型】TOC\o"1-3"\h\u【題型1】 1【題型2】 10【題型3影響動能大小因素的探究】 17【題型4影響勢能大小因素的探究】 24【題型5機械能轉(zhuǎn)化及守恒條件】 32壓軸題型訓(xùn)練壓軸題型訓(xùn)練【題型1】1．如圖所示，某同學(xué)用重為10N的動滑輪勻速提升重為50N的物體。重物上升1m，不計摩擦，則該同學(xué)所用拉力F所做的功可能值是（）A．40J B．50J C．60J D．62J【答案】D【分析】根據(jù)W＝Gh可求出克服物體的重力和動滑輪的重力所做的功，根據(jù)功的原理：使用任何機械都不能省功，所以拉力F所做的功至少等于克服物體的重力和動滑輪的重力所做的功，不計摩擦，由于還存在繩子的重力，據(jù)此分析該同學(xué)所用拉力F所做的功可能值?！窘獯稹拷猓喊阎匚锾嵘?m，克服物體的重力和動滑輪的重力所做的功W＝G總h＝（50N+10N）×1m＝60J，根據(jù)功的原理可知，該同學(xué)所用拉力F所做的功至少等于60J，不計摩擦，由于還存在繩子的重力，故拉力做功要大于60J，故D正確，ABC錯誤。故選D。2．如圖所示，水平桌面上有一底面積為200cm2，重為5N的足夠深的圓柱形容器，里面裝有15cm深的水?，F(xiàn)有一輕質(zhì)彈簧，下端固定著邊長為10cm的正方體物塊A，其下表面正好與水面相平，此時彈簧伸長了8cm。已知彈簧的彈力變化1N，彈簧的形變量改變1cm，且彈簧只能沿豎直方向移動，不考慮物塊A吸水。下列說法正確的是（）A．物塊A的重力為4N B．物塊A的密度為0.6g/cm3 C．若向容器內(nèi)緩慢加入2400cm3的水，此時容器對桌面的壓強為2950Pa D．若向容器內(nèi)緩慢加入2400cm3的水，物塊A克服重力做功為0.64J【答案】D【分析】（1）正方體物塊A下表面正好與水面相平時，彈簧受到的拉力和物體A的重力相等，根據(jù)題意計算出彈簧受到的彈力即為物體的重力；（2）根據(jù)G＝mg求出其它的質(zhì)量，根據(jù)體積公式求出正方體A的體積，根據(jù)ρ＝求出物塊A的密度；（3）物體A的密度小于水的密度，物塊A剛好漂浮水中時物體A受到彈簧的彈力為0，根據(jù)阿基米德原理求出物塊A受到的浮力，再計算出物體A排開水的體積和此時A浸在水中的深度，從而計算出加水使物塊A剛好完全漂浮的水量，據(jù)此判斷出向容器內(nèi)緩慢加入2400cm3的水，物塊A上升的高度，且物塊A上升到剛好完全漂浮在水中，受到彈簧的彈力為0，根據(jù)容器內(nèi)原來水的體積加上加入的水的體積計算出容器內(nèi)水的總體積，根據(jù)ρ＝求出水的質(zhì)量，把容器和水、物體A看做整體，受到豎直向下容器和水、物體A的重力以及彈簧測力計的彈力，豎直向上的支持力和浮力，根據(jù)力的平衡條件求出支持力，根據(jù)相互作用力可知壓力的大小，根據(jù)p＝求出容器對桌面的壓強。（4）根據(jù)W＝Fs＝Gh計算出物塊A克服重力做功。【解答】解：（1）正方體物塊A下表面正好與水面相平時，彈簧受到的拉力和物體A的重力相等，已知彈簧的彈力變化1N，彈簧的形變量改變1cm，彈簧受到的彈力F＝1N/1cm×8cm＝8N，彈簧受到的彈力即物體的重力GA＝F＝8N，由G＝mg可得，正方體A的質(zhì)量：mA＝＝＝0.8kg，正方體的體積：VA＝（10cm）3＝1000cm3＝1×10﹣3m3，物塊A的密度：ρA＝＝＝0.8×103kg/m3；（2）因物體A的密度小于水的密度，所以，物塊A剛好完全浸沒水中時受到彈簧的彈力應(yīng)向下，此時A受到的浮力：F?。溅阉甮VA＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝10N，彈簧的彈力：F′＝F浮﹣GA＝10N﹣8N＝2N；（3）因物體A的密度小于水的密度，物塊A剛好完全漂浮在水中時受到彈簧的彈力為0，此時A受到的浮力大小等于受到的重力大小8N；此時A排開水的體積：V排＝＝＝8×10﹣4m3＝800cm3此時A浸在水中的深度：h＝＝8cm；加水使物塊A剛好完全漂浮的水量：200cm2×（8cm+8cm）﹣800cm3＝2400cm3；即向容器內(nèi)緩慢加入2400cm3的水，物體上升了8cm，物塊A上升到剛好完全漂浮在水中，受到彈簧的彈力為0，容器內(nèi)原來水的體積：V水＝Sh水＝200cm3×15cm＝3000cm3，容器內(nèi)水的總體積：V＝ΔV水+V水＝2400cm3+3000cm3＝5400cm3，由ρ＝可得，水的質(zhì)量：m水＝ρ水V＝1.0g/cm3×5400cm3＝5400g＝5.4kg，把容器和水、物體A看做整體，受到豎直向下容器和水、物體A的重力，豎直向上的支持力，則G容器+m水g+GA＝F支持，即5N+5.4kg×10N/kg+8N＝F支持，解得：F支持＝67N，因支持力和壓力是一對相互作用力，所以，壓力F壓＝F支持＝67N，容器對桌面的壓強：p＝＝＝3350Pa；（4）向容器內(nèi)緩慢加入2400cm3的水，物體上升了8cm，物塊A克服重力做功：W＝Fs＝GAh＝8N×10﹣2m＝0.64J。故ABC錯誤，D正確。故選：D。3．把邊長為1m、密度為0.6×103kg/m3的正方體A放入底面積為2m2的盛水容器中，如圖甲所示，將物塊B輕放在A的上面，容器中的水面上升了0.01m，如圖乙所示，則物塊B的質(zhì)量為20kg；在這個過程中，A重力做功的大小為60J．（水的密度為1.0×103kg/m3，g取10N/kg）【答案】20；60?！痉治觥浚?）將物塊B輕放在A的上面后，根據(jù)V＝Sh求出A排開水體積的增加量，根據(jù)F?。溅裧V排求出增大的浮力，物塊B輕放在A的上面前后始終處于漂浮狀態(tài)，A增大的浮力即為B的重力，根據(jù)G＝mg求出物塊B的質(zhì)量；（2）根據(jù)G＝mg和ρ＝求出物體A的重力，將B放在A的上面時，根據(jù)V＝Sh求出A浸入水中深度的增加量，然后求出A下降的高度，根據(jù)W＝Gh求出A重力做的功?！窘獯稹拷猓海?）將物塊B輕放在A的上面后，A排開水體積的增加量：ΔV排＝S容Δh＝2m2×0.01m＝0.02m3，則增大的浮力：ΔF?。溅阉甮ΔV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3＝200N，因物塊B輕放在A的上面前后始終處于漂浮狀態(tài)，所以，物塊B的重力：GB＝ΔF?。?00N，由G＝mg可得，物塊B的質(zhì)量：mB＝＝＝20kg；（2）由G＝mg和ρ＝可得，物體A的重力：GA＝mAg＝ρAVAg＝0.6×103kg/m3×（1m）3×10N/kg＝6000N，將B放在A的上面時，A在下降的同時水面會上升，設(shè)下降的高度為h′，則有ΔV排＝S容Δh＝SA（Δh+h′），化簡可得A下降的高度：h′＝＝＝0.01m，則A重力做功：W＝GAh＝6000N×0.01m＝60J。故答案為：20；60。4．如圖甲所示，底面積為200cm2的輕質(zhì)薄壁柱形容器放置在水平桌面上，正方體A、圓柱體B浸沒在某種液體中。正方體A的體積為1000cm3、重力為6N，通過不可伸長的細線與容器底部相連，B放在A上。打開閥門K放出液體，容器中液體深度h與細線上拉力F關(guān)系如圖乙所示，則圓柱體B的高度為5cm。當(dāng)液體深度為20cm時，關(guān)閉閥門，剪斷細線，將B從A上取下放入液體中。待A、B靜止后，與剪線前相比，克服A的重力做功0.27J?！敬鸢浮?；0.27。【分析】（1）由圖乙可知液體深度為25cm時，圓柱體的上表面與液面相平，液體深度為20cm時，B全部露出水面，正方體的上表面剛好與液面相平，深度小于20cm后，A部分露出水面，據(jù)此可知圓柱體B的高度；（2）根據(jù)題意求出A的邊長和底面積；當(dāng)液體的深度為20cm關(guān)閉閥門時，B全部露出水面，A的上表面剛好與液面相平，求出此時A下表面與容器底的距離h′；利用V液＝S容h3﹣VA求出容器中液體的體積；利用V排2＝VA求出A排開液體的體積；根據(jù)阿基米德原理可知此時A受到的浮力；對整體受力分析可知，A受到的浮力F浮2＝GA+GB+F2；當(dāng)液體深度為16cm時，繩子的拉力為0，說明A、B這個整體處于漂浮狀態(tài)，所受的浮力等于兩者的總重力，即F浮3＝GA+GB；據(jù)此求出此時排開液體的體積；根據(jù)阿基米德原理可知此時A受到的浮力F浮3＝ρ液gV排3；代入數(shù)據(jù)據(jù)此求出液體的密度和B的重力；由圖乙可知，液體深度大于25cm時，A、B整體浸沒在液體中，此時細線的拉力為12N，A、B整體受到三個力：豎直向下的總重力、拉力和豎直向上的浮力的作用處于平衡狀態(tài)，據(jù)此求出此時的浮力F浮1＝GA+GB+F1＝6N+6N+12N＝24N；根據(jù)阿基米德原理可知，此時排開液體的體積；據(jù)此可求B的體積VB＝V排﹣VA；剪斷細線，將B從A取下放入液體中后，求出此時A的浮力F浮2與A的重力比較可知，A靜止時處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)阿基米德原理可求出A漂浮時排開液體的體積；當(dāng)B也靜止后，利用V＝Sh求出A浸入的深度；根據(jù)液體的體積、B的體積以及A排開的體積，利用V＝Sh求出此時液體的深度；液體的深度減去A浸入的深度就是此時A的下表面與容器底的距離；據(jù)此可求出與剪線前相比，A的重心移動的距離Δh，利用公式W＝Gh求出這個過程中克服A的重力所做的功?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，液體深度為25cm時，圓柱體的上表面與液面相平，液體深度為20cm時，B全部露出水面，正方體的上表面剛好與液面相平，深度小于20cm后，A部分露出水面，所以圓柱體B的高度hB＝h2﹣h3＝25cm﹣20cm＝5cm；（2）由題意可知，A的體積VA＝1000m3，那么A的邊長a＝＝10cm＝0.1m；則A的底面積SA＝a2＝（0.1m）2；當(dāng)液體的深度為20cm關(guān)閉閥門時，B全部露出水面，A的上表面剛好與液面相平，此時A下表面與容器底的距離為h′＝h3﹣a＝20cm﹣10cm＝10cm＝0.1m；容器中液體的體積V液＝S容h3﹣VA＝200×10﹣4m2×0.2m﹣1000×10﹣6m3＝3×10﹣3m3；A排開液體的體積V排2＝VA＝10﹣3m3；根據(jù)阿基米德原理可知，A受到的浮力F浮2＝ρ液gV排2；此時A、B這個整體受到三個力：豎直向下的總重力、拉力和豎直向上的浮力的作用處于平衡狀態(tài)，所以F浮2＝GA+GB+F2，即ρ液×10N/kg×10﹣3m3＝6N+GB+8N①；當(dāng)液體深度為16cm時，繩子的拉力為0，說明A、B這個整體處于漂浮狀態(tài)，所受的浮力等于兩者的總重力，即F浮3＝GA+GB；此時排開液體的體積V排3＝VA﹣SAΔh3＝10﹣3m3﹣0.01m2×（0.2m﹣0.16m）＝6×10﹣4m3；根據(jù)阿基米德原理：此時A受到的浮力F浮3＝ρ液gV排3；所以，ρ液×10N/kg×6×10﹣4m3＝6N+GB②；解①②兩式得，液體的密度及B的重力分別為：ρ液＝2×103kg/m3，GB＝6N；由圖乙可知，液體深度大于25cm時，A、B整體浸沒在液體中，此時細線的拉力為12N，A、B整體受到三個力：豎直向下的總重力、拉力和豎直向上的浮力的作用處于平衡狀態(tài)，所以，F(xiàn)浮1＝GA+GB+F1＝6N+6N+12N＝24N；根據(jù)阿基米德原理可知，此時排開液體的體積V排＝＝＝1.2×10﹣3m3；則B的體積VB＝V排﹣VA＝1.2×10﹣3m3﹣10﹣3m3＝2×10﹣4m3；且F浮2＝ρ液gV排2＝2×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3＝20N＞GA；所以剪斷細線，將B從A取下放入液體中后，A靜止時處于漂浮狀態(tài)，此時A所受的重力與浮力是一對平衡力，即F浮A＝GA＝6N；所以A排開的液體的體積VA排＝＝＝3×10﹣4m3；B也靜止后，A浸入的深度hA浸＝＝＝0.03m；液體的深度h＝＝＝0.175m；此時A的下表面與容器底的距離h″＝h﹣hA浸＝0.175m﹣0.03m＝0.145m；待A、B靜止后，與剪線前相比，A的重心移動的距離Δh＝h″﹣h′＝0.145m﹣0.1m＝0.045m；這個過程中克服A的重力所做的功W＝GAΔh＝6N×0.045m＝0.27J。故答案為：5；0.27。5．一種常見的電動自行車，使用前要先對車上的蓄電池充電。騎行時，蓄電池對車上的電動機供電，電動機為車提供動力。如表是這種品牌電動自行車的一些主要技術(shù)參數(shù)。請回答：最高車速≤30km/h一次充電連續(xù)行駛里程50km蓄電池36V/10Ah充電時間8h一次充電耗電量0.6kW?h電動機效率80%整車質(zhì)量40kg最大騎行噪聲≤62dB（1）若質(zhì)量是60kg的人騎電動自行車在水平路面上以6m/s的速度勻速行駛時，受到的阻力是人與車總重的0.02倍。求：行駛10min，電動機對自行車做的功。（2）若摩托車每行駛10km耗油0.5L，油價約6元/升，照明用電的電費約0.6元/千瓦時，請通過計算說明使用電動自行車與摩托車哪種更經(jīng)濟。（3）該電動自行車的一個輪胎與地面的接觸面積為0.005m2，則一個60kg的人騎該電動自行車在公路上行駛時對路面的壓強是多少？【答案】見試題解答內(nèi)容【分析】（1）電動車在水平的路面上勻速行駛時，處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，二力大小相等，根據(jù)F＝f＝0.02G＝0.02mg求出電動車受到的牽引力，根據(jù)v＝求出電動車行駛的距離，利用W＝Fs求出電動機對自行車做的功；（2）分別求得電動車每行駛50km耗電的費用和摩托車每行駛50km耗電的費用，比較即可；（3）電動自行車行駛時對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F＝G＝mg求出其大小，受力面積為2個輪胎與地面的接觸面積之和，根據(jù)p＝求出電動自行車行駛時對地面的壓強。【解答】解：（1）因電動車在水平的路面上勻速行駛時，處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以，電動車受到的牽引力：F＝f＝0.02G＝0.02mg＝0.02×（60kg+40kg）×10N/kg＝20N，由v＝可得，電動車行駛距離：s＝vt＝6m/s×10×60s＝3600m，電動機對自行車做的功：W＝Fs＝20N×3600m＝7.2×104J；（2）電動車每行駛50km耗電的費用為0.6kW?h×0.6元/kW?h＝0.36元，摩托車每行駛50km耗電的費用為2.5L×6元/L＝15元，由此可知，每行駛50km的路程，電動自行車比摩托車的費用低很多。所以使用電動車更經(jīng)濟；（3）電動自行車行駛時，對地面的壓力：F′＝G總＝（m車+m人）g＝（40kg+60kg）×10N/kg＝1000N，受力面積：S＝2×0.005m2＝0.01m2，電動自行車行駛時對地面的壓強：p＝＝＝1×105Pa；答：（1）行駛10min，電動機對自行車做的功為7.2×104J。（2）使用電動車更經(jīng)濟。（3）一個60kg的人騎該電動自行車在公路上行駛時對路面的壓強是1×105Pa。6．一輛在水平路面上沿直線勻速行駛的貨車，行駛時所受的阻力為車總重的0.1倍，貨車（含駕駛員）空載時重為2.5×104N。（1）求貨車空載行駛時所受的阻力大小。（2）求貨車以36km/h的速度空載勻速行駛時，10s內(nèi)貨車牽引力做的功?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【分析】（1）知道貨車空載時重G，利用f＝0.1G求貨車空載行駛時所受的阻力大小；（2）知道貨車空載時速度和行駛時間，利用s＝vt求行駛路程，貨車勻速行駛牽引力F＝f，再利用W＝Fs求10s內(nèi)貨車牽引力做的功?！窘獯稹拷猓海?）貨車空載行駛時所受的阻力大小：f＝0.1G＝0.1×2.5×104N＝2.5×103N；（2）v＝36km/h＝36×m/s＝10m/s，由v＝可知，10s內(nèi)貨車行駛的路程：s＝vt＝10m/s×10s＝100m，因為貨車勻速行駛，所以牽引力與阻力是一對平衡力，即F＝f＝2.5×103N，故10s內(nèi)貨車牽引力做的功：W＝Fs＝2.5×103N×100m＝2.5×105J。答：（1）求貨車空載行駛時所受的阻力大小為2.5×103N；（2）10s內(nèi)貨車牽引力做的功為2.5×105J?！绢}型2】7．已知雨滴在空中豎直下落時所受空氣阻力與速度的平方成正比，且不同質(zhì)量的雨滴所受空氣阻力與速度大小的平方的比值相同?，F(xiàn)有兩滴質(zhì)量分別為m1和m2的雨滴從空中豎直下落，在落到地面之前都已做勻速直線運動，那么在兩滴雨滴落地之前做勻速直線運動的過程中，其重力的功率之比為（）A．m1：m2 B．： C．： D．：【答案】C【分析】已知雨滴下落時都做勻速直線運動，所以受的重力和空氣阻力是一對平衡力，即f＝mg＝kv2；再根據(jù)公式P＝＝＝Fv來分析求解。【解答】解：因為雨滴落到地面之前都已做勻速直線運動，所以雨滴受的是平衡力，結(jié)合二力平衡條件和題意可得，雨滴受到的阻力為f＝mg＝kv2，所以雨滴的速度為v＝；又因為P＝＝＝Fv，所以兩雨滴重力的功率之比為：＝＝＝＝＝。故選：C。8．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）。下列說法錯誤的是（）A．F2的功率為0.6W B．彈簧測力計讀數(shù)為9N C．物體B對物體A的摩擦力向左，大小為6N D．如果增大F2物體A可能向左運動【答案】D【分析】（1）由圖知，水平使用滑輪組，n＝2，拉力端移動速度等于物體B移動速度的2倍，由P＝＝＝Fv可求得F2的功率；（2）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，彈簧測力計的示數(shù)，即定滑輪受到向左的拉力等于拉力F2的3倍；（3）一個物體在另一個物體表面上有相對運動或相對運動的趨勢時，則兩物體之間就產(chǎn)生摩擦力；根據(jù)運動趨勢判斷出摩擦力的方向，根據(jù)力的作用是相互的判斷物體B對物體A的摩擦力和方向；（4）滑動摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，先分析A受到B的摩擦力的大小變化，再確定A的運動狀態(tài)是否變化。【解答】解：A、由圖知，水平使用滑輪組，n＝2，拉力端移動速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，根據(jù)P＝＝＝Fv可知F2的功率P＝F2v＝3N×0.2m/s＝0.6W，故A正確；B、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，由力的平衡條件可得，彈簧測力計的示數(shù)F＝3F2＝3×3N＝9N，故B正確；C、由圖知，水平使用滑輪組，n＝2，fB＝2F2＝2×3N＝6N，根據(jù)B向左做勻速直線運動可知物體A對B的摩擦力的方向向右，根據(jù)力的作用是相互的可知物體B對物體A的摩擦力向左，大小為6N，故C正確；D、如果增大F2，B將做加速運動，B對A的壓力和接觸面的粗糙程度不變，B與A之間的摩擦力不變，A受力不變，同理可知，A受到地面的摩擦力也不變，即A的受力情況不變，還是處于靜止?fàn)顟B(tài)，故D錯誤。故選：D。9．今年元宵節(jié)的夜晚，綿陽東方紅大橋橋頭各種焰火繽紛綻放，有一種質(zhì)量為100g的叫做“高聲”的焰火，其特點是不會爆炸，能夠持續(xù)向下噴射火焰，產(chǎn)生大小為自重5倍的恒定的推力，因其速度快產(chǎn)生嘯叫聲，所以稱為“高聲”。經(jīng)實驗測量，這種焰火在運動時，受到的阻力與速度的關(guān)系如圖所示，則焰火受到的最大阻力為4N，火藥產(chǎn)生的推力對焰火做功的最大功率為50W．（火藥的質(zhì)量不計，g取10N/kg）【答案】見試題解答內(nèi)容【分析】（1）根據(jù)題意先求出推力，當(dāng)焰火上升時受到的阻力最大，根據(jù)力的平衡條件求出焰火受到的最大阻力；（2）根據(jù)圖象讀出此時的速度即為焰火能夠達到的最大速度，根據(jù)P＝＝＝Fv求出火藥產(chǎn)生的推力對焰火做功的最大功率?！窘獯稹拷猓海?）焰火的重力G＝mg＝0.1kg×10N/kg＝1N，恒定的推力F＝5G＝5×1N＝5N，當(dāng)焰火上升時，焰火受到豎直向下的重力和阻力、豎直向上的推力，所以最大阻力f＝F﹣G＝5N﹣1N＝4N；（2）由圖可知，當(dāng)阻力最大為4N時，焰火能夠達到的最大速度v＝10m/s，火藥產(chǎn)生的推力對焰火做功的最大功率：P＝＝＝Fv＝5N×10m/s＝50W。故答案為：4；50。10．如圖，推力作用下隔板以速度v1勻速前進，使得液體從右側(cè)噴口噴射出去（已知質(zhì)量m的物體以速度v運動，它具有的動能為），液體密度為ρ，隔板橫截面積為S1，噴口橫截面積為S2。不考慮液體發(fā)熱，隔板勻速前進過程中，噴口處噴射液體的速度v＝，推力的功率P＝?！敬鸢浮?；。【分析】（1）根據(jù)在勻速前進中，單位時間內(nèi)隔板處向右移動的體積V1與噴口處噴出的體積V2相等，求解噴口處噴射液體的速度v1（2）根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，單位時間1s內(nèi)推力對隔板所做的功轉(zhuǎn)化為噴口處液體（體積為V2）的動能與隔板處液體（體積為V1）的動能二者之差，結(jié)合題目所給的動能表達式求解推力的功率?！窘獯稹拷猓阂阎舭暹\動速度v0，隔板橫截面積為S1，噴口橫截面積為S2，隔板勻速前進過程中，單位時間內(nèi)隔板處向右移動的體積V1與噴口處噴出的體積V2相等即V1＝V2，由V1＝v0S1，V2，＝v1S2，則可得噴口處噴射液體的速度為：v1＝；根據(jù)題意可知，質(zhì)量m的物體以速度v運動，它具有的動能為，則單位時間內(nèi)隔板處液體的動能為E1＝，噴口處液體的動能為E2＝；根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，單位時間內(nèi)推力對隔板所做的功轉(zhuǎn)化為了噴口處液體（體積為V2）的動能與隔板處液體（體積為V1）的動能二者之差，即W＝E2﹣E1＝﹣；又因V2＝V1＝v1S2＝v0S1，m1＝ρV1，m2＝ρV2，代入上式子可得單位時間內(nèi)推力對隔板所做的功：W＝E2﹣E1＝﹣＝﹣＝﹣＝﹣＝；推力的功率：P＝＝＝。故答案為：；。11．2022年11月8日，第十四屆珠海航展順利召開。中國展示了一款彩虹﹣7無人機，它是一款高空、亞音速、隱形無人機，起飛最大質(zhì)量13t，最大升限13000m；當(dāng)它以720km/h的速度勻速直線巡航時，受到的阻力為其最大重力的0.1倍。求：（g取10N/kg）（1）彩虹﹣7無人機最大質(zhì)量起飛時，受到的重力G；（2）彩虹﹣7無人機勻速直線巡航時，牽引力的功率P?！敬鸢浮浚?）彩虹﹣7無人機最大質(zhì)量起飛時，受到的重力G為1.3×105N；（2）彩虹﹣7無人機勻速直線巡航時，牽引力的功率P為2.6×106W。【分析】（1）無人機起飛最大質(zhì)量13t，根據(jù)G＝mg計算無人機的重力；（2）彩虹﹣7無人機巡航時做勻速直線運動，其受到的阻力等于其牽引力，受到的阻力為其最大重力的0.1倍，據(jù)此計算牽引力，根據(jù)P＝＝＝Fv計算無人機勻速直線巡航時牽引力的功率。【解答】解：（1）無人機起飛最大質(zhì)量13t，無人機的重力：G＝mg＝13×103kg×10N/kg＝1.3×105N；（2）彩虹﹣7無人機巡航時做勻速直線運動，其受到的阻力等于其牽引力，受到的阻力為其最大重力的0.1倍，則F＝f＝0.1G＝0.1×1.3×105N＝1.3×104N，720km/h＝200m/s，由P＝＝＝Fv可得無人機勻速直線巡航時，牽引力的功率P＝Fv＝1.3×104N×200m/s＝2.6×106W。答：（1）彩虹﹣7無人機最大質(zhì)量起飛時，受到的重力G為1.3×105N；（2）彩虹﹣7無人機勻速直線巡航時，牽引力的功率P為2.6×106W。12．一輛質(zhì)量2t的汽車，在平直公路上以恒定功率80kW從靜止開始運動，經(jīng)15s運動200m恰好達到最大速度，接著勻速運動25s關(guān)閉發(fā)動機，滑行100m停下。其v﹣t圖像如圖所示。已知汽車在運動過程中受到的阻力恒為車重的0.2倍，求：（1）整個過程中發(fā)動機做的功；（2）汽車的最大速度vm；（3）全程中汽車的平均速度v?！敬鸢浮浚?）整個過程中發(fā)動機做的功為3.2×106J；（2）汽車的最大速度為20m/s；（3）全程中汽車的平均速度為16m/s?！痉治觥浚?）根據(jù)P＝求出發(fā)動機做的功；（2）根據(jù)f＝0.2G求出汽車受到的阻力，因為勻速運動，所以牽引力等于阻力，根據(jù)P＝＝＝Fv求出汽車的最大速度；（3）根據(jù)v＝求出勻速運動的路程，然后根據(jù)v＝求出平均速度?！窘獯稹拷猓海?）由題意可知，整個過程中發(fā)動機的工作時間：t＝15s+25s＝40s，由P＝可得，整個過程中發(fā)動機做的功：W＝Pt＝80×103W×40s＝3.2×106J；（2）汽車的重力：G＝mg＝2000kg×10N/kg＝2×104N，由題意和圖象可知，15﹣40s汽車的速度最大且做勻速直線運動，根據(jù)二力平衡條件和題意可得，汽車勻速運動時的牽引力：F＝f＝0.2G＝0.2×2×104N＝4000N，由P＝＝＝Fv可得，汽車的最大速度：vm＝＝＝20m/s；（3）由v＝可得，勻速運動的路程：s2＝νmt2＝20m/s×25s＝500m，由圖象可知，滑行100m用的時間t3＝10s，則全程中汽車的平均速度：ν＝＝＝＝16m/s。答：（1）整個過程中發(fā)動機做的功為3.2×106J；（2）汽車的最大速度為20m/s；（3）全程中汽車的平均速度為16m/s。13．一輛汽油和電力混合轎車，僅憑汽油動力在平直公路上以v1＝90km/h勻速行駛時，輸出功率P＝50kW．當(dāng)駕駛員看到前方55m處有超速違章拍照裝置（限速70km/h）時，在保持輸出功率不變的情況下，立即啟動充電裝置給電池充電，達到使轎車減速的目的，轎車行駛3s后，速度減為v2＝70km/h，在這一段時間內(nèi)，轎車的平均速度v＝72km/h，發(fā)動機輸出功率的80%用于充電，充電效率為50%．假設(shè)轎車在上述過程中所受的阻力保持不變。（1）求轎車所受阻力的大??；（2）通過計算判斷轎車是否會因為超速而被拍照；（3）若將上述過程充電所獲得的電能全部被轎車用來維持90km/h行駛，求轎車行駛距離。【答案】見試題解答內(nèi)容【分析】（1）轎車勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的阻力和牽引力是一對平衡力，二力大小相等，根據(jù)P＝＝＝Fv＝fs求出阻力的大??；（2）知道汽車充電過程中的平均速度和運動時間，根據(jù)s＝vt求出運動距離，然后進行比較即可；（3）知道輸出功率和時間以及轉(zhuǎn)化效率和充電效率，求出充電獲得的電能，用充電獲得的電能來做功，根據(jù)W＝Fs求出轎車行駛的距離?！窘獯稹拷猓海?）轎車勻速行駛時的速度：v1＝90km/h＝25m/s，因汽車勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的阻力和牽引力是一對平衡力，所以，由P＝＝＝Fv可得，轎車受到的阻力：f＝F＝＝＝2×103N；（2）轎車行駛的平均速度：v2＝72km/h＝20m/s，由v＝可得，轎車通過的路程：s＝v2t＝20m/s×3s＝60m，因60m＞55m，所以，轎車達到拍照處的速度大于70km/h，會被拍照；（3）由題意和P＝可知，獲得的電能：W＝Pt×80%×50%＝50×103W×3s×80%×50%＝6×104J，由W＝Fs可得，轎車能行駛的距離：s′＝＝＝30m。答：（1）轎車所受阻力的大小為2×103N；（2）轎車會因為超速而被拍照；（3）轎車行駛距離為30m?！绢}型3影響動能大小因素的探究】14．為了模擬研究汽車超載和超速帶來的安全隱患，小明同學(xué)設(shè)計了如圖甲、乙、丙所示的探究實驗。將A、B、C三個小球先后從同一裝置，高度分別為hA、hB、hC的位置滾下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB），推動小木塊運動一段距離后靜止，請你根據(jù)生活經(jīng)驗和所學(xué)的物理探究方法，對以下問題進行解答：（1）用來研究超速安全隱患時，需要控制質(zhì)量保持不變，實驗時應(yīng)選擇甲乙兩個圖所示實驗進行比較；（2）用來研究超載安全隱患時，應(yīng)選擇甲丙兩個圖所示實驗進行比較，通過這個實驗分析可得到汽車的速度一定時，質(zhì)量越大動能越大，安全隱患越大。（3）若水平面絕對光滑，則能不能得出實驗結(jié)論：不能（能，不能），理由是木塊通過的距離無法確定?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【分析】（1）實驗中運用轉(zhuǎn)換法來研究小球動能的大小，即觀察小球撞擊木塊移動的距離遠近；（2）動能大小的影響因素：質(zhì)量和速度。質(zhì)量一定時，速度越大，動能越大；速度一定時，質(zhì)量越大，動能越大。對照圖示，結(jié)合控制變量法可得出結(jié)論；（3）由牛頓第一定律內(nèi)容分析回答?！窘獯稹拷猓海?）超速是指汽車的質(zhì)量一定，速度越大，動能越大。選擇質(zhì)量相等到達水平面速度不同的AB小球，即甲、乙兩圖符合題意。（2）超載是指汽車的速度一定時，質(zhì)量越大動能越大。選擇到達水平面的速度相等，質(zhì)量不同的AC小球進行實驗，即甲、丙兩圖符合題意。（3）若水平面光滑，木塊不受摩擦力，由牛頓第一定律可知木塊將永遠運動下去。木塊通過的距離無法確定。故答案為：（1）質(zhì)量；甲乙；（2）甲丙；汽車的速度一定時，質(zhì)量越大動能越大；（3）不能；木塊通過的距離無法確定。15．親愛的同學(xué)，請你運用所學(xué)物理知識回答下面的問題。（1）彈簧測力計是測量力的儀器，在圖甲中，彈簧測力計的讀數(shù)是2.6N。（2）如圖乙所示，小明用一個小球、一塊木塊和一個斜面，可以探究物體動能的大小與速度的關(guān)系。實驗中，物體的動能指的是小球選填“小球”或“木塊”）的動能。（3）如圖丙所示，在“用吸盤測量大氣壓”的實驗中，還需的測量儀器是。本實驗測量的大氣壓值比較粗略，一個重要的原因是吸盤內(nèi)的氣體難以排凈，這會導(dǎo)致測量值偏小。（選填“偏大”或“偏小”）（4）只要你做“有心人”，身邊許多器材都可以用來做物理實驗。只用一瓶礦泉水，你能利用它設(shè)計一個物理實驗嗎？請仿照表中示例完成圖表。實驗方法與實驗現(xiàn)象相關(guān)物理知識將礦泉水瓶舉起后松手瓶下落重力方向是豎直向下的【答案】見試題解答內(nèi)容【分析】（1）彈簧測力計是用來測量力的大小的，彈簧測力計的量程主要觀察它最大的刻度值，而分度值則是它最小的刻度值，弄清這些才有助于我們正確讀取彈簧測力計的示數(shù)；（2）當(dāng)研究動能大小與速度的關(guān)系時，應(yīng)選擇同一鋼球，這樣可以保證小球的質(zhì)量相同；要想研究物體動能與質(zhì)量的關(guān)系，需要換用不同質(zhì)量的小球從斜面相同的高度滑下；此實驗把動能的大小轉(zhuǎn)換為木塊被撞擊后運動的距離，距離越遠表明小球的動能越大；（3）如果吸盤內(nèi)的空氣沒有擠盡，則大氣壓力就小，測出的大氣壓強值也就比真實值小；（4）一個力的產(chǎn)生，會使物體發(fā)生兩方面的變化，一是物體形狀的改變，二是物體運動狀態(tài)的改變；根據(jù)表格中提到的內(nèi)容，結(jié)合生活經(jīng)驗，進行填寫?！窘獯稹拷猓海?）彈簧測力計是一種測量力的工具；圖中彈簧測力計的最大刻度是5N，因此量程為0～5N，每1N分成了5等份，因此分度值是0.2N，故示數(shù)為2.6N；（2）讓同一鋼球沿斜面的不同高度靜止?jié)L下撞擊水平板上的木塊，這是控制了質(zhì)量相同，改變了速度，目的是探究物體的動能與速度的關(guān)系；實驗中通過觀察木塊被撞擊后運動的距離的大小來間接判斷物體動能的大?。唬?）如果吸盤內(nèi)的空氣沒有擠盡，則大氣壓力就小，測出的大氣壓強值也就比真實值??；（4）如果用力捏瓶子，瓶子會發(fā)生形變，可以證明力使物體發(fā)生形變。故答案為：（1）力；2.6；（2）速度；小球；（3）偏??；（4）如果用力捏瓶子，瓶子會發(fā)生形變，可以證明力使物體發(fā)生形變。16．利用如圖所示裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”。將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置，然后都由靜止釋放，當(dāng)小球擺動到豎直位置時，將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止。圖中的擺長L都相同，θ1＜θ2，球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，（mA＜mB）。（1）圖甲、乙所示，同時釋放A、B，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達豎直位置這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與質(zhì)量無關(guān)。（2）要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用甲、乙兩圖；實驗中應(yīng)保證小球的速度相同，為了達到這一目的所采取的具體操作方法是保持θ不變，A、B由靜止釋放。（3）圖乙中小球B到達豎直位置時的速度小于（填“大于”、“小于”或“等于”）圖丙中小球B到達豎直位置時的速度。如圖乙、丙所示，圖丙中木塊C滑行得更遠些，由此可得出結(jié)論：質(zhì)量一定，物體速度越大，動能越大?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【分析】（1）比較甲、乙兩圖的速度和質(zhì)量的關(guān)系便可得出結(jié)論；（2）要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，需保持物體的速度相同；則需使小球從同一高度由靜止開始運動；（3）比較乙、丙兩圖速度的大小，根據(jù)小球被撞得距離比較出動能的大小，從而得出結(jié)論?！窘獯稹拷猓海?）甲、乙兩圖中，小球的質(zhì)量不同，由題意知，擺角相同，小球同時到達豎直位置，說明小球的速度大小與小球的質(zhì)量無關(guān)；（2）要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持小球的速度相同，質(zhì)量不同，所以應(yīng)使質(zhì)量不同的小球A、B從同一高度由靜止釋放，因此要選擇甲、乙兩圖；具體操作方法是保持θ不變，A、B由靜止釋放；（3）乙、丙兩圖，小球的質(zhì)量相同，θ1＜θ2，所以丙圖小球的速度更大，圖丙中木塊C滑行得更遠些，說明質(zhì)量相同時，物體的速度越大，動能越大。故答案為：（1）質(zhì)量；（2）甲、乙；小球的速度；保持θ不變，A、B由靜止釋放；（3）小于；質(zhì)量相同時，物體的速度越大，動能越大。17．如圖所示，是某研究小組進行“研究動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗裝置示意圖。實驗中采用的器材有：斜面、金屬球、木塊、刻度尺等。（1）實驗中是通過觀察木塊滑行距離的長短，比較金屬球?qū)δ緣K做功的多少，從而判斷鋼球動能的大??；要研究物體的動能跟質(zhì)量的關(guān)系，就要改變物體的質(zhì)量，同時控制速度不變。具體辦法是：換用不同質(zhì)量的金屬球，并讓它們從斜面同一高度沿斜面靜止滑下。（2）某同學(xué)利用上述實驗裝置探究“物體的動能大小與質(zhì)量”的關(guān)系，將不同質(zhì)量的小球從斜面上由靜止自由滑下，記錄數(shù)據(jù)如下：鋼球的質(zhì)量m/g0.10.150.200.250.300.350.40木塊滑行距離s/m0.120.100.120.120.110.130.12根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，該同學(xué)得出“物體的動能大小與質(zhì)量無關(guān)”，你認為實驗結(jié)論與物理事實是否相符？不相符（選填：相符或不相符）；你認為出現(xiàn)此實驗現(xiàn)象的主要原因是不同質(zhì)量的球沒有從斜面上同一高度釋放，未控制球的速度相同。（3）質(zhì)量和速度誰對動能的影響較大呢？某物理興趣小組借助速度傳感器和其他儀器進一步得出了兩組數(shù)據(jù)如表一和表二所示：表一（鋼球撞擊時的速度v＝8cm/s）表二（鋼球質(zhì)量為m＝100g）序號鋼球質(zhì)量m/g木塊滑行距離s/cm序號鋼球撞擊速度v/cm/s木塊滑行距離s/cm11001018102200202164033003032490分析這兩組數(shù)據(jù)可以得速度對物體的動能影響較大，依據(jù)是質(zhì)量增加到原來的2倍，動能增加為原來的2倍，速度增加到原來的2倍，動能增加為原來的4倍?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【分析】（1）動能大小的影響因素：質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。（2）動能的大小不能直接比較大小，通過小球推動木塊移動的距離來反映，推的越遠，動能越大。這種方法是轉(zhuǎn)換法。（3）利用控制變量法研究動能大小的影響因素。（4）不同質(zhì)量的物體從同一高度下滑時，下滑到水平面的速度相同。【解答】解：（1）實驗中是通過觀察木塊被推動移動的距離長短，比較金屬球?qū)δ緣K做功的多少，從而判斷鋼球動能的大?。唬?）要研究物體的動能跟質(zhì)量的關(guān)系，采用控制變量法，就要改變物體的質(zhì)量，同時控制速度不變，不同質(zhì)量的物體從同一高度下滑時，下滑到水平面的速度相同。實驗時，采用不同質(zhì)量的金屬球從同一高度下滑。（3）動能的大小同時跟質(zhì)量和速度有關(guān)，本實驗只是改變了質(zhì)量的大小，沒有控制速度不變，該同學(xué)得出“物體的動能大小與質(zhì)量無關(guān)”與物理事實不相符。（4）表一中速度一定時，質(zhì)量增大到原來的2倍、3倍，動能增大到原來的2倍、3倍。表二中質(zhì)量一定時，速度增大到原來的2倍、3倍，動能增大到原來的4倍、9倍?？梢娝俣葘幽苡绊懕容^大。故答案為：（1）木塊滑行距離的長短；不同質(zhì)量的金屬球；斜面同一高度。（2）不相符；不同質(zhì)量的球沒有從斜面上同一高度釋放，未控制球的速度相同。（3）速度；質(zhì)量增加到原來的2倍，動能增加為原來的2倍，速度增加到原來的2倍，動能增加為原來的4倍。18．小寶看到固原到銀川高速公路旁的限速牌如圖甲所示，小寶猜想限速的原因可能是車輛的動能越大，發(fā)生交通事故的后果越嚴(yán)重。（1）探究小寶的猜想，如圖乙所示，讓鐵球從斜面上滾下撞擊木塊，記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表：序號鐵球質(zhì)量m/g鐵球起始高度h/cm木塊被撞擊后移動的距離s/cm110010152100202632002041①為了使鐵球到達斜面底端時速度相同，小寶將質(zhì)量不等的鐵球從斜面的同一（選填“同一”或“不同”）高度釋放；②物理學(xué)中將不易直接測量的量轉(zhuǎn)換為可感知、可度量的量，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法。實驗時鐵球從斜面上釋放，通過改變鐵球的質(zhì)量、速度，比較木塊被撞擊后運動的距離來反映鐵球動能的大??；③探究動能與速度、質(zhì)量的關(guān)系，綜合表中的實驗數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：速度越大，質(zhì)量越大，動能就越大；（2）小寶通過互聯(lián)網(wǎng)找到一幅車的質(zhì)量與限制車速關(guān)系的坐標(biāo)圖象，如圖丙所示，由圖可知車輛的質(zhì)量越大，限制車的速度越?。ㄟx填“越大”或“越小”）?！敬鸢浮浚?）①同一；②木塊被撞擊后運動的距離；③速度；質(zhì)量；（2）越小?！痉治觥浚?）實驗過程要采用控制變量法，當(dāng)研究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系時，要讓鋼球沿斜面的同一高度下落，這樣保證下落速度相同；當(dāng)研究動能大小與速度的關(guān)系時，應(yīng)選擇同一鋼球，這樣可以保證小球的質(zhì)量相同；此實驗把動能的大小轉(zhuǎn)換為木塊被撞擊后運動的距離，距離越遠表明小球的動能越大。（2）分析圖象，車的質(zhì)量與行駛速度成反比?！窘獯稹拷猓海?）①實驗中，為了控制鐵球到達下端時具有相同的速度，要保持小球在斜面上的高度相同；②實驗中通過觀察木塊被撞擊后運動的距離的大小來間接判斷物體動能的大小；③控制質(zhì)量不變，改變小球下滑的高度，則高度不同，小球與木塊相碰時的速度不同，高度越高，小球與木塊相碰時的速度越大；說明了質(zhì)量相同的物體運動的速度越大，它的動能就越大；改變小球的質(zhì)量，由同一高度滑下，則小球與木塊相碰時的速度相同；得出的實驗現(xiàn)象為質(zhì)量越大的物體把木塊撞的越遠，說明了運動速度相同的物體質(zhì)量越大動能越大；（2）從圖象可知，車的質(zhì)量越小，速度越快。車的質(zhì)量越大，速度越慢。故答案為：（1）①同一；②木塊被撞擊后運動的距離；③速度；質(zhì)量；（2）越小。19．在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)“的實驗中，讓質(zhì)量不同的鐵球從斜面的同一高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，能將木塊撞出一段距離，如圖甲所示。（1）從同一高度由靜止釋放鐵球，是為了讓鐵球到達水平面時速度（選填“質(zhì)量”速度”或“動能）相同，該實驗的目的是研究鐵球的動能大小與質(zhì)量的關(guān)系。（2）該實驗是通過觀察木塊在水平面上移動的距離大小，來說明鐵球?qū)δ緣K做功的多少。（3）有同學(xué)將實驗裝置改成如圖乙所示，用質(zhì)量不同的鐵球?qū)⑼粡椈蓧嚎s相同程度后由靜止釋放，撞擊同一木塊，探究鐵球的動能大小與質(zhì)量的關(guān)系。這個實驗方案是錯誤（選填“正確”或“錯誤”）的。【答案】見試題解答內(nèi)容【分析】（1）在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，若要研究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)控制其運動的速度相同；（2）動能的大小通過觀察木塊移動的距離來反映出來；（3）結(jié)合控制變量法的要求，看是否合理的控制了相關(guān)變量，并改變了要研究的變量，這樣才能知道是否符合實驗要求。【解答】解：（1）根據(jù)實驗的要求可知，從同一高度由靜止釋放的目的是控制到達水平面速度相同，該實驗的目的是研究鐵球的動能大小與質(zhì)量的關(guān)系；（2）實驗中，是通過觀察木塊在水平面上移動的距離的大小，來說明鐵球?qū)δ緣K做功的多少，從而判斷出鐵球具有的動能的大小，這是轉(zhuǎn)換法的運用；（3）觀察圖乙的裝置可知，若用質(zhì)量不同的鐵球?qū)⑼粡椈蓧嚎s相同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，撞擊的動能由彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化而來，而彈簧的彈性勢能的大小與形變程度有關(guān)，故彈簧勢能相同，轉(zhuǎn)化出的動能相同，因此，木塊最終移動的距離相同，這樣是不能完成實驗?zāi)康?。故答案為：?）速度；質(zhì)量；（2）木塊在水平面上移動的距離；（3）錯誤。【題型4影響勢能大小因素的探究】20．某同學(xué)在觀看電視里射箭比賽時發(fā)現(xiàn)，弓拉得越彎，箭射得越遠。于是做出如下猜想：彈性勢能的大小可能與物體發(fā)生彈性形變的程度有關(guān)。①為驗證猜想是否正確，他設(shè)計了如圖所示的實驗，將一小球置于彈簧的右端，將彈簧每次壓縮到不同的長度，松開后，讓彈開的小球鉆入位于同一位置的相同紙盒并留在其中。分析比較每次紙盒移動的距離，從而可比較同一彈簧在不同彈性形變時彈性勢能的大小，若桌面絕對光滑，該實驗將不能（選填“能”或“不能”）達到探究目的。②理論推導(dǎo)和實驗結(jié)果均表明，彈簧發(fā)生彈性形變時彈性勢能的大?。渲蠩p表示彈性勢能，單位是J，x是彈簧長度的改變量，單位是m，k稱為彈簧的勁度系數(shù)，則k的單位是J/m2?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【分析】（1）由于彈性勢能的大小不便用儀器測量，本實驗中把彈性勢能的大小轉(zhuǎn)換為觀察紙盒被推動的距離大小，這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法；若水平面絕對光滑，紙盒就會做勻速直線運動，無法比較紙盒移動距離的遠近，達不到探究目的；（2）可根據(jù)公式Ep＝kx2確定彈簧的勁度系數(shù)k的單位?！窘獯稹拷猓海?）此題要改變彈簧的彈性形變大小，因此要將同一個彈簧壓縮不同的長度；運用轉(zhuǎn)換法，觀察紙盒被推動距離的遠近來比較彈性勢能的大??；若水平面絕對光滑，紙盒在滑動過程中不受力，紙盒就會做勻速直線運動，無法比較紙盒移動距離的遠近，達不到探究目的。（2）由公式Ep＝kx2可知k＝，由于Ep單位是J，x單位是m，故k的單位是J/m2。故答案為：（1）移動的距離；不能；（2）J/m2。21．如圖，小明壓縮彈簧后松手，彈簧可以將小球彈起。由此，他想探究“同一根彈簧將小球彈起的高度與彈簧縮短量之間的關(guān)系”。次數(shù)123彈簧被壓縮的縮短量（cm）357小球被彈起的高度（cm）7.27.57.8（1）小明利用一根彈簧、一個小球和刻度尺進行了三次實驗，得出的三組不同數(shù)據(jù)所示，由表可得出的結(jié)論是同一根彈簧，彈簧縮短量越大，小球彈起的高度越高。（2）小華在試驗中選擇壓縮彈簧的縮短量為：3cm3.5cm4cm請評估這組數(shù)據(jù)選取的不足之處：彈簧的縮短量的間隔太小，實驗現(xiàn)象不明顯，無法比較小球彈起的高度。（3）小紅猜想：不同的彈簧將小球彈起的高度可能與被壓縮彈簧的材料有關(guān)。她設(shè)計的探究方案如下：材料不同的彈簧ABC彈簧被壓縮的壓縮量（cm）579小球被彈起的高度（cm）10118將A、B、C三根外形完全相同，材料不同的彈簧分別置于水平桌面上；將小球置于彈簧的上端，按下小球，使彈簧被壓縮，松手后小球被彈起，記下小球彈起的高度；依次再放在B、C彈簧上重復(fù)試驗，得到的數(shù)據(jù)如下。實驗次數(shù)123456壓力/N2.03.04.05.06.07.0摩擦力/N0.60.81.21.51.92.1（4）小紅在探究實驗中，能否得出正確的結(jié)論不能。小紅探究方案中存在問題么？若存在，是什么？沒有控制變量，應(yīng)控制不同的彈簧縮短量相同?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【分析】（1）（2）分析數(shù)據(jù)表中三組實驗中彈簧被壓縮的長度和小球彈起的高度，得出初步結(jié)論；（3）（4）物理學(xué)中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法，根據(jù)控制變量法的思想解答此題；【解答】解：（1）比較三組實驗中彈簧被壓縮的長度和小球彈起的高度可知：彈簧被壓縮的長度不同，彈簧將小球彈起的高度不同；（2）這組數(shù)據(jù)選取的不足之處：彈簧的縮短量的間隔太小，實驗現(xiàn)象不明顯，無法比較小球彈起的高度；（4）要想研究彈簧將小球彈起的高度是否與被壓縮彈簧的材料有關(guān)時，應(yīng)當(dāng)控制彈簧兩次被壓縮的長度相等，否則得不出正確結(jié)論，這就是小紅研究方案中沒有注意的問題；故答案為：（1）同一根彈簧，彈簧縮短量越大，小球彈起的高度越高；（2）彈簧的縮短量的間隔太小，實驗現(xiàn)象不明顯，無法比較小球彈起的高度；（4）不能；沒有控制變量，應(yīng)控制不同的彈簧縮短量相同。22．在生活、生產(chǎn)中我們常遇到下面事例：打夯時夯錘被高高拋起又下落，砸在工作面上；打樁機打樁時重錘被高高拉起又下落，打在樁面上…（1）請你再舉一個類的事例：鐵匠用鐵錘打鐵或者舉起石頭砸地面或用攔河大壩抬高水位，再讓水流下沖擊水輪機。（2）小軍看到打樁機，思考“重錘對地面打擊力的大小與什么因素有關(guān)”的問題，并提出猜想一：打擊力的大小與重錘的質(zhì)量有關(guān)。請你另提出一個猜想二：打擊力的大小與下落高度有關(guān)。（3）小軍想利用排球、白紙、臺秤、復(fù)寫紙來模擬“打樁”來驗證。設(shè)計實驗方案如下：在光滑平整的地板上放一張白紙，在白紙上疊放一張復(fù)寫紙。將排球從紙的正上方一定高度靜止下落，排球打在復(fù)寫紙上，在白紙上留下打擊的復(fù)寫印跡。如何利用臺秤較準(zhǔn)確地測出排球的打擊力F的大??？小軍有點為難，請你幫他設(shè)計完成測出F的方案：把“印跡”放在臺秤上，再將排球放在“印跡”上，用力向下壓排球，使排球的形變與印跡重合，讀出此時臺秤的示數(shù)，即為打擊力F?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【分析】重力勢能的大小與物體的質(zhì)量、被舉高度有關(guān)，物體質(zhì)量相同時，被舉高度越高，重力勢能越大；在生活與生產(chǎn)中人們利用被舉高的物體具有的重力勢能對外做功，例如：鐵匠用鐵錘打鐵或者舉起石頭夯實地面或用攔河大壩抬高水位，再讓水流下沖擊水輪機；排球與地面碰撞時發(fā)生形變，在白紙上留下印跡，形變量最大時，排球原有的重力勢全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能，為了較準(zhǔn)確地測出排球的打擊力F，可以利用把排球形變復(fù)原的方法測出壓力?！窘獯稹拷猓海?）重力勢能越大，下落過程中轉(zhuǎn)化成的動能越大，對外做功就越多，生活與生產(chǎn)中的應(yīng)用例子很多，例如：鐵匠用鐵錘打鐵或者舉起石頭砸地面或用攔河大壩抬高水位，再讓水流下沖擊水輪機；（2）通過對打樁機工作過程的觀察可以發(fā)現(xiàn)，重錘舉的越高，樁會打入的越深，說明重力勢能的大小與高度有關(guān)；（3）小軍采用了轉(zhuǎn)換的方法，通過排球在白紙上的印跡來反映重力勢能的大小，利用臺秤測量打擊力的大小，為了較準(zhǔn)確地測出排球的打擊力F的大小可以把“印跡”放在臺秤上，再將排球放在“印跡”上，用力向下壓排球，使排球的形變與印跡重合，讀出此時臺秤的示數(shù)，即為打擊力F。故答案為：（1）鐵匠用鐵錘打鐵或者舉起石頭砸地面或用攔河大壩抬高水位，再讓水流下沖擊水輪機；（2）下落高度；（3）把“印跡”放在臺秤上，再將排球放在“印跡”上，用力向下壓排球，使排球的形變與印跡重合，讀出此時臺秤的示數(shù)，即為打擊力F。23．小華在“探究彈性勢能大小與形變量的關(guān)系”時，猜測彈性勢能可能與彈簧形變量x有某種定量關(guān)系，于是用如圖甲所示的裝置進行探究，他將輕彈簧套在光滑豎直桿上且底端固定在水平桌面上。刻度尺與桿平行，進行了如下操作：（1）實驗步驟如下：①彈簧處于自由狀態(tài)時，讀出其上端距水平桌面的高度h0；②將中間有孔的小鐵塊套在光滑桿上放于彈簧上端，豎直向下按壓鐵塊，讀出此時彈簧上端到水平桌面的高度h1；③釋放小鐵塊，當(dāng)鐵塊上升到最大高度時，讀出鐵塊下端到水平桌面的高度h2；④改變彈簧的壓縮長度，重復(fù)步驟②和③，將測出的數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中，并計算出彈簧的形變量x和小鐵塊移動的距離Δh。實驗次數(shù)h0/mh1/mh2/m10.500.400.5520.500.300.9030.500.201.5540.500.152.09（2）實驗中計算彈簧形變量的表達式為x＝h0?h1（用所需物理量符號表示）。（3）實驗中，彈簧彈性勢能的大小是通過小鐵塊移動的距離Δh＝D來間接反映的。A.h1B.h2C.h2﹣h0D.h2﹣h1（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算出形變量x的平方，在乙圖中作出Δh﹣x2圖像，根據(jù)所作圖像，可得到的實驗結(jié)論是：彈簧彈性勢能的大小與形變量的平方成正比。（5）小華進一步探究上述四次實驗中小鐵塊動能最大的位置，他發(fā)現(xiàn)：①小鐵塊從距離地面高度為h1的位置上升至距離地面高度為h2的過程中，小鐵塊的動能先增大后減?。ㄌ钭兓闆r）；②測得第1次實驗和第3次實驗時，小鐵塊動能最大的位置離水平面的高度分別為ha和hb，則ha＝hb（選填“＞”、“＜”或“＝”）?！敬鸢浮浚?）h0?h1；（3）D；（4）彈簧彈性勢能的大小與形變量的平方；（5）①先增大后減小；②＝?！痉治觥浚?）彈簧被壓縮時，其形變量等于彈簧原長減去彈簧被壓縮后的長度；（2）鐵塊移動的距離Δh等于鐵塊初始位置和鐵塊運動到最高點之間的距離；（3）根據(jù)圖乙和表格中數(shù)據(jù)，分析Δh與x2的關(guān)系得出結(jié)論；（4）物體的動能大小與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)，對于同一個物體，可分析物體的速度變化情況，來確定物體的動能變化情況；（5）同一個物體在什么位置的動能最大，則在該位置的速度最大，通過受力分析判斷出鐵塊在什么位置的速度最大，即可得出結(jié)論?！窘獯稹拷猓海?）彈簧的形變量x等于彈簧的原長度h0減去彈簧被壓縮后的長度h1，即：x＝h0?h1；（3）實驗中彈性勢能的大小是通過鐵塊被彈起的高度來間接反映的，即鐵塊到達的最高點h2減去彈簧被壓縮的最低點h1，即Δh＝h2?h1；（4）由圖乙和表格中數(shù)據(jù)，可得出：Δh＝15x2，即Δh與x2成正比例函數(shù)關(guān)系，即彈簧彈性勢能的大小與形變量的平方成正比；（5）當(dāng)小鐵塊距離地面高度為h1時，小鐵塊受到兩個力，分別是重力G，和豎直向上的彈力F。鐵塊能被彈起，則彈力F大于重力G，此時鐵塊的所受的合力為：F合＝F﹣G（方向豎直向上）。在鐵塊上升時，彈簧的形變量x逐漸減小，彈簧的彈力F也逐漸的減小。當(dāng)彈力F還大于重力G時，即F＞G，由F合＝F﹣G得，F(xiàn)合逐漸減小，F(xiàn)合的方向豎直向上與鐵塊運動方向同向，則鐵塊做的是加速運動，速度增大，鐵塊的動能增大。當(dāng)彈力F減小到和重力G相等時，即F＝G，由F合＝F﹣G＝0得，F(xiàn)合＝0，則鐵塊速度增加到最大，此時鐵塊的動能最大。當(dāng)彈力F減小到小于重力G時，即F＜G，由F合＝G﹣F得，F(xiàn)合的方向豎直向下與鐵塊運動方向相反，則鐵塊做的是減速運動，速度減小，鐵塊的動能減小。當(dāng)鐵塊離開彈簧時，彈力F減小為0，之后鐵塊再繼續(xù)上升時，鐵塊只受重力G作用，重力G方向豎直向下與鐵塊運動方向相反，則鐵塊做的是減速運動，速度減小，鐵塊的動能減小。當(dāng)鐵塊運動到最高點時，鐵塊的速度為0，此時鐵塊的動能減小為零。所以，整個上升過程中，鐵塊的速度先增大后減小，則鐵塊的動能先增大后減小。由上面的分析知；在鐵塊整個上升過程中，當(dāng)彈簧的彈力F減小到等于重力G時，即F＝G，鐵塊的速度最大，此時的動能最大。當(dāng)F＝G時，由于第1次實驗和第3次實驗用的都是同一個鐵塊，重力不變，所以兩次實驗中，鐵塊動能最大時，鐵塊受到彈簧的彈力大小相同。因為彈簧的彈力大小與彈簧的形變量成正比，所以兩次實驗中，彈簧的形變量相同，彈簧的長度也相同，此時鐵塊距離水平面的高度等于此時彈簧的長度。所以兩次實驗中，小鐵塊動能最大的位置離水平面的高度相同，即：ha＝hb。故答案為：（2）h0?h1；（3）D；（4）彈簧彈性勢能的大小與形變量的平方；（5）①先增大后減?。虎冢?。24．小萌同學(xué)利用甲圖探究“物體的彈性勢能的大小與彈性形變程度的關(guān)系”。將彈簧和金屬球（球上有一直小孔）套在鐵架臺的金屬桿AB（足夠長）上面，每次將小球壓縮彈簧后松手。實驗次數(shù)彈簧壓縮量x（cm）上升的高度h（cm）11.001.5022.006.0033.0013.5044.0024.0055.00（1）壓縮的彈簧可以將小球向上彈起，說明發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能；（2）實驗時每次將彈簧壓縮不同（填“相同”或“不同”）的長度，分析比較小球第一次彈起的高度（“小球第一次彈起的高度”、“小球最終靜止時的高度”或“任意某一次的彈起高度”），從而比較彈簧的彈性勢能大小；（3）當(dāng)壓縮的彈簧x＝5.00cm時，小球離開彈簧后繼續(xù)向上運動，達到最高點H時，彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能。小萌記錄小球的高度隨時間變化的情況如圖乙所示。在整個過程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”時刻的動能最大的是t1時刻；（4）上表中的數(shù)據(jù)是小萌同學(xué)的實驗記錄。分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)彈簧的彈性勢能E與壓縮量x不成正比（選填“成”或“不成”），表格中第5次實驗小球上升的高度應(yīng)為37.50cm?！敬鸢浮浚?）彈性形變；（2）不同；小球第一次彈起的高度；（3）重力勢；t1；（4）不成；37.50?！痉治觥浚?）發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能，影響彈性勢能的因素是彈簧的彈性形變程度；（2）影響動能的因素是質(zhì)量和速度，影響重力勢能的因素是質(zhì)量和高度，動能、勢能、內(nèi)能之間可以相互轉(zhuǎn)化；（3）小球離開彈簧后繼續(xù)向上運動，彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能；根據(jù)機械能可能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能分析；（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，比較物體提升高的高度的倍數(shù)是否與彈簧壓縮量的變化倍數(shù)相同即可確定是否成正比；根據(jù)表中物體提升高的高度的變化倍數(shù)與彈簧壓縮量的變化倍數(shù)之間的關(guān)系，確定表格中第5次實驗小球上升的高度?！窘獯稹拷猓海?）壓縮的彈簧可以將小球向上彈起，說明發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢能；（2）彈簧壓縮程度不同，具有的彈性勢能不同，在此過程中通過小球上升高度，反映彈簧彈性勢能的大?。恍∏螂x開彈簧后可以繼續(xù)向上運動，但是小球每一次反彈的高度逐漸變小，因此實驗時每次將彈簧壓縮不同的長度，分析比較小球第一次彈起的高度，從而比較彈性勢能的大??；（3）小球離開彈簧后繼續(xù)向上運動，達到最高點H時，彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能；小球離開彈簧后可以繼續(xù)向上運動，但是小球每一次反彈的高度逐漸變小，因為有空氣阻力，在此過程中小球的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在整個過程中小球的動能不斷減小，所以動能最大時是在t1時刻；（4）由表中數(shù)據(jù)知：當(dāng)壓縮量由1.00cm變?yōu)?.00cm時，壓縮量變?yōu)?倍。而反映彈簧彈性勢能大小的小球的高度是從1.50cm變成了6.00cm，是原來的4倍，所以彈簧的彈性勢能E與壓縮量x不成正比；進一步分析，應(yīng)該與壓縮量x的平方成正比，表格中第5次實驗中壓縮量由1.00cm變?yōu)?.00cm，壓縮量變?yōu)?倍，所以反映彈簧彈性勢能大小的小球的高度應(yīng)是原來的25倍，所以小球上升的高度應(yīng)為1.50cm×25＝37.50cm。故答案為：（1）彈性形變；（2）不同；小球第一次彈起的高度；（3）重力勢；t1；（4）不成；37.50。25．小明猜想同一根彈簧具有的彈性勢能大小可能與其形變量（x）或者形變量的平方（x2）成正比。于是進行了如下實驗：①如圖所示，把彈簧套在光滑豎直桿上，且底端固定在水平面上，用刻度尺讀出并記錄處于自由狀態(tài)時彈簧上端距水平面的高度h0；②將中間有孔的小鐵塊套在光滑桿上放于彈簧上端，豎直向下按壓鐵塊，讀出并記錄此時彈簧上端到水平面的高度h1；③釋放小鐵塊，讀出并記錄鐵塊上升到最大高度時，彈簧上端到水平面的高度h2；④改變彈簧的壓縮長度h1，重復(fù)以上步驟并根據(jù)表格中記錄的數(shù)據(jù)計算出x、x2和小鐵塊上升的距離Δh。請你解答：實驗次數(shù)h0/mh1/mh2/mx/mx2/m2Δh/m10.500.400.550.100.010.1520.500.300.900.200.040.6030.500.201.550.300.091.3540.500.152.000.350.121.85（1）彈簧每次被壓縮時的形變量的表達式為x＝h0﹣h1（用所測物理量的符號表示）；（2）彈簧彈性勢能的大小是通過鐵塊上升的高度（h2﹣h1）來間接反映的；（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到的結(jié)論是同一根彈簧彈性勢能的大小與形變量的平方成正比?！敬鸢浮恳娫囶}解答內(nèi)容【分析】（1）彈簧的形變量等于彈簧的原長度減去彈簧被壓縮后的長度；（2）根據(jù)轉(zhuǎn)換法，實驗中彈性勢能的大小是通過鐵塊被彈起的高度來間接反映的；（3）由表分析Δh與x2的關(guān)系得出結(jié)論?！窘獯稹拷猓海?）彈簧的形變量x等于彈簧的原長度h0減去彈簧被壓縮后的長度h1，即x＝h0﹣h1；（2）實驗中彈性勢能的大小是通過鐵塊被彈起的高度來間接反映的，即鐵塊到達的最高點h2減去彈簧被壓縮的最低點h1，即h2﹣h1；（3）由表中數(shù)據(jù)分析可知Δh＝15x2，即Δh與x2成正比例函數(shù)關(guān)系，即彈簧彈性勢能的大小與形變量的平方成正比。故答案為：（1）h0﹣h1；（2）鐵塊上升的高度（h2﹣h1）；（3）形變量的平方?！绢}型5機械能轉(zhuǎn)化及守恒條件】26．如圖，輕彈簧豎直放置，下端固定于地面，上端位于O點時彈簧恰好不發(fā)生形變。現(xiàn)將一小球放在彈簧上端，再用力向下把小球壓至圖中A位置后由靜止釋放，小球?qū)⒇Q直向上運動并脫離彈簧，假設(shè)小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，則小球（）A．運動至最高點時，受平衡力作用 B．運動至O點時，動能最大 C．運動至最高點，小球增加的重力勢能等于彈簧減少的彈性勢能 D．從O點向上運動過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的重力勢能【答案】C【分析】（1）對小球運動至最高點時進行受力分析即可作出判斷。（2）根據(jù)小球被釋放后的運動狀態(tài)判斷重力和彈力的大小；從A點向上運動運動至O點時，動能最大過程中，分小球到達O點前和離開O點后兩個階段分析討論；（3）判斷是哪種能量轉(zhuǎn)化成了另一種能量的標(biāo)準(zhǔn)是：減小的轉(zhuǎn)化為增多的?！窘獯稹拷猓篈、小球在最高點時只受重力作用，受非平衡力作用，故A錯誤；B、C、小球在從A點向上運動到O點的過程中，受到兩個力的作用，一個是豎直向下的重力，一個是豎直向上的彈力，開始向上運動時，彈力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不斷增大，彈力等于重力時，速度達到最大值，此時動能最大，越過平衡位置時，重力大于彈力，合力向下，速度減小，故運動至O點時，動能不是最大，故B錯誤；從A點釋放，彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和重力勢能，小球離開彈簧繼續(xù)運動，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，到達最高點，只具有重力勢能。小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，所以整個過程中，重力勢能的增加量等于彈性勢能的減小量，故C正確；D、從O點向上運動過程中，小球的質(zhì)量不變，速度變小，同時高度升高，故動能減小，重力勢能增加，所以動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。故D錯誤。故選：C。27．體積相同的銅球、鐵球（ρ銅＞ρ鐵）從距地面高度h的光滑斜面同時滾下，分別進入不同光滑軌道，到達D點（銅球沿軌道ABED、鐵球沿軌道ABCD，且兩水平軌道足夠長），斜面傾角相同，則下面說法錯誤的是（）A．銅球的機械能始終大于鐵球的機械能 B．兩球到達D點時的速度相同 C．兩球同時到達D點 D．某段時間鐵球的動能可能大于銅球的動能【答案】C【分析】（1）知道銅和鐵的密度關(guān)系以及它們的體積關(guān)系，根據(jù)m＝ρV比較兩者的質(zhì)量關(guān)系；（2）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量和高度，質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大；動能大小的影響因素：質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；（3）銅球和鐵球從光滑斜面同時滾下、進入不同光滑軌道時，小球的機械能守恒?！窘獯稹拷猓篈．由題意可知，銅球和鐵球的體積相等，且ρ銅＞ρ鐵，由ρ＝的變形式m＝ρV可知，銅球的質(zhì)量大于鐵球的質(zhì)量，因開始