2025年中考物理一轮复习备考考点突破：功和机械能实验、计算题

2025年中考物理一轮复习备考考点突破：功和机械能实验、计算题 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、实验题 1．小明利用如图所示的装置来验证影响物体动能大小的因素。 甲、乙两图装置相同，分别是同一小球先后从A、B两处由静止滚下，钻入并推动纸盒运动一段距离后静止时的情景； （1）纸盒被推动得越远，小球对纸盒做功越多，表明小球的动能 （选填“越大”或者“越小”）； （2）对比甲乙两图可知，小球的 越大，小球的动能 （选填“越大”或者“越小”）； （3）若要验证动能大小与另外一个因素的关系，需要添加质量 的小球； （4）请从实验结论着手，解释为什么汽车不能超速 。 2．小明利用如图所示的装置来验证影响物体动能大小的因素．甲、乙两图装置相同，分别是同一小球先后从A、B两处由静止滚下，钻入并推动纸盒运动一段距离后静止时的情景．对比甲乙两图可知，小球的动能与 有关．若要验证动能大小与另外一个因素的关系，需要添加的一个器材是 ． 3．如图是探究“运动与力的关系”的实验。    （1）小车从斜面下滑到水平面后，由于 继续向前运动。小车每次都从斜面上的同一位置由静止开始下滑，目的是让小车进入水平面时 大小相等；下滑过程中， 转化为动能； （2）完善下面的记录表格中“小车受到的阻力”一栏，选填“大”或“小”； 实验序号 水平部分材料 小车受到的阻力 小车滑行的距离 ① 毛巾 短 ② 棉布 较大 较长 ③ 木板 长 （3）如表的实验结果表明，在其他条件相同时，小车受到的阻力越小，小车前进的距离越 。由此可以推理，若小车受到的阻力为零，小车将做 运动； （4）在此实验基础上继续探究“动能大小与哪些因素有关”。将一木块放置在水平木板的相同位置；通过观察被斜面上滑下的小车碰撞后木块 ，可比较碰撞前小车的动能大小。 4．为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球、木块等器材设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。 （1）实验中通过比较木块 来判断钢球动能的大小； （2）甲图是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，看木块哪一次被推的比较远，目的是为了研究动能大小与 的关系； （3）根据图乙情景，你能得出结论是：质量相同时，物体运动的 越大，动能越大； （4）本实验装置的水平面如果绝对光滑，不能得出结论，理由是 。 5．如图所示是“探究物体动能与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平面向右运动直至停止。 (1)实验中是通过观察 来判断钢球的动能大小； (2)让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与 的关系； (3)换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与 的关系。 6．(1)用如图1所示装置探究“动能大小与质量的关系”，具体做法是：把 不同的钢球从 的高度由静止释放，使钢球到达水平面时获得相同的 ，通过观察木块在水平面运动距离，比较两种情况下钢球动能的大小。 (2)如图2所示是一款温、湿度计，图中给出人体感到舒适的温度范围是 ℃。 7．如图甲所示是探究物体的动能跟哪些因素有关实验的装置图，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底面与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块水平向右运动直至停止． （1）该实验装置中所探究物体的动能是指 的动能．（选填“钢球”或“木块”） （2）该实验中物体的速度是指钢球A从斜面上由静止滚下 （选填“到达水平面时”、“即将碰撞B时”“碰撞B后”）的速度． （3）第一次把钢球A从h1的高度由静止滚下，第二次把钢球A从h2的高度由静止滚下，不考虑空气阻力的影响，若h1> h2，木块两次移动的过程中受到的摩擦力分别为f1和f2，则f1 f2； 木块在桌面滑动后停下时产生的Q1和Q2，则Q1 Q2．（均选填“>”“=”“<”） （4）小明想利用上述器材和装置进行试验，探究物体动能与质量的关系，请你为他设计一个实验表格． （5）善于动脑的小明设计了如图乙所示的方案：让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度，放手后将小球弹出去撞击放在同一位置的木块，这样做 （选填 “能”或“不能”）验证动能与质量的关系． 8．利用如图所示装置进行“探究动能大小的影响因素”实验。用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向夹角为α时松手，小球摆动到最低点，撞击水平木板上的木块，木块水平向右运动，记下木块移动的距离s。将小球拉到不同角度，改变α的大小，然后自由释放，重复实验，记录实验数据。 (1)本实验探究的问题是小球的动能大小与 的关系； (2)实验中通过观察 来反映小球的动能大小。 二、计算题 9．2024年3月29日，小米首款汽车SU7正式发布并上市。如图是某款型号的SU7车，若车质量为2000kg，汽车在封闭平直的道路上进行测试时，10s匀速行驶了550m，行驶过程中所受阻力为车重的0.2倍。求此过程中： （1）牵引力的大小； （2）牵引力的功率。 10．2019年4月23日，我国在青岛附近海空域举行海军建军70周年海上阅兵。护卫舰群首先接受检阅的是质量为4.0×103t的“临沂”舰。如图所示，该舰在接收检阅的海域内5min匀速航行了1.5km，受到的阻力为1.0×106N。若海水的密度为1.03×103kg/m3，g取10Nkg，求： (1)“临沂”舰受到的浮力； (2)水面下4m处的舰体受到的海水的压强； (3)“临沂”舰动力做功的功率。 11．如图所示的是一款擦窗机器人。已知擦窗机器人和它装的水的总质量为4kg，匀速向上运动的速度为0.2m/s。不考虑擦窗机器人与窗户之间的摩擦。 （1）擦窗机器人匀速向上运动过程中的牵引力是多少？ （2）擦窗机器人匀速向上运动100s，其牵引力所做的功和功率分别是多少？ 12．2022年4月16日，神舟十三号成功返回着陆。返回舱进入大气层时，与其周围空气剧烈摩擦，过热的温度会使得返回舱周围的气体电离，形成等离子体而屏蔽电磁波，隔绝地面与返回舱之间的通信联络，这段时间被称为黑障区。黑障区大约在离地面35km到80km的大气层中，返回舱穿过黑障区大约需要五分钟，返回舱质量为3t；（g取10N/kg）求： （1）返回舱穿过黑障区的平均速度； （2）返回舱的重力在黑障区做的功。 13．如图是民警用两轮电动平衡车在天安门广场上巡逻的场景。质量为60kg的民警驾驶10kg的平衡车在平直的路面上匀速行驶，5min通过的路程为900m。已知平衡车匀速行驶时所受的阻力为人和车总重力的0.1倍，轮胎与地面的总接触面积为25cm2，g＝10N/kg。请你计算： (1)民警的重力？ (2)民警驾驶平衡车时，车对地面的压强？ (3)匀速行驶5min，平衡车牵引力做功的功率？ 14．如图所示，为了学生的安全我省购置了一批“大鼻子”校车，校车满员时人和车的总质量为104kg，车轮的总着地面积为0.25m2，校车以36km/h的速度在平直公路上匀速直线行驶10min，所受阻力是总重力的0.01倍．请计算：（g=10N/kg） （1）满员的校车静止在水平地面上时对地面的压强 ． （2）满员的校车在这10min内牵引力的功率 ． 15．如图所示是一辆太阳能玩具车，该玩具车的质量为1千克，在阳光的照射下，玩具车10秒内做匀速直线运动，通过路程为5米，设运动过程中玩具车的功率始终不变，受到的阻力恒为重力的0.5倍。求： （1）玩具车的牵引力F； （2）10秒内玩具车牵引力所做的功W。 16．如图，为某科技公司推出的首款新能源汽车SU7，为我国新能源汽车的发展注入了新的血液。若该车满载时总质量为2000kg，匀速行驶1000m，用时50s，所受阻力为车重的0.1倍。求满载时： （1）汽车匀速行驶时的速度； （2）汽车在该段路程匀速行驶时牵引力的大小； （3）牵引力所做的功。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《2025年中考物理一轮复习备考考点突破：功和机械能实验、计算题》参考答案 1． 越大 速度 越大 不同 汽车速度越大，动能越大，汽车遇到紧急情况很难停下来，易发生事故 【详解】（1）[1]纸盒被推动得越远，即小球的速度减小得就慢，小球对纸盒做功越多，表明小球获得的动能越大。 （2）[2][3]甲、乙两图装置相同，分别是同一小球先后从A、B两处由静止滚下，小球的质量相同，在斜面静止滑下的高度不同，到达水平面的速度不同，在斜面越高的，到达水平面的速度越大，纸盒被推动得越远，可知小球的速度越大，小球的动能越大。 （3）[4]动能的大小除了与速度有关外，还与质量有关，要想验证动能大小与质量的关系，根据控制变量法可知需要控制速度相同，改变质量，但只有一个小球，所以还需要添加一个质量不同的小球。 （4）[5]汽车超速时，质量不变，速度越大，动能越大，汽车遇到紧急情况很难停下来，易发生事故。 2． 速度 质量不同的球 【详解】让小球从不同的高度滚下，是为了使小球到达水平面时具有不同的初速度，对比甲乙两图可知，同一小球从不同的高度滚下来，到达斜面底端的速度不同，故可探究小球的动能与速度有关．若要验证动能大小与质量的关系，需要添加的一个器材是质量不同的小球． 故答案为速度；质量不同的球． 【点睛】本题考查了学生根据实验现象得出实验结论的能力，要学会利用控制变量法分析问题，并能把所学知识与生活实际相联系，分析解答问题． 3． 惯性 速度 重力势能 大 小 长 匀速直线 移动的距离 【详解】（1）[1]小车从斜面下滑到水平面后，小车继续向前运动，是因为小车具有惯性。 [2]为了使小车到达水平面的速度相同，每次都从斜面上的同一位置由静止开始下滑。 [3]下滑过程中，小车的高度变小，质量不变，重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。 （2）[4][5]毛巾表面最粗糙，小车受到的阻力最大，小车运动的距离最短；木板表面最光滑，小车受到的阻力最小，小车运动的距离最长。 （3）[6][7]在其他条件相同时，木板表面最光滑，小车运动时受到的阻力最小，小车在木板表面上通过的距离最长，速度减小得最慢，可知小车受到的阻力越小，小车前进的距离越远。由此可以推理，若小车受到的阻力为零，小车的速度不会变小，将做匀速直线运动。 （4）[8]探究动能大小与哪些因素有关，将一木块放置在水平木板的相同位置，根据转换法，通过观察被斜面上滑下的小车碰撞后木块移动的距离，比较碰撞前小车的动能大小，碰撞后木块移动的距离越大，说明小车的动能越大。 4． 被推动的距离 质量 速度 木块沿水平面做匀速直线运动，不会停下来 【详解】（1）[1]探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接测量，但可以利用转换法将物体动能的大小转换成易观察的现象。实验中可以通过钢球对木块做功的多少来体现钢球动能的多少，钢球具有的动能越大，能够对木块做的功越多，木块被推动的距离越远，故实验中通过比较木块被推动的距离来判断钢球动能的大小。 （2）[2]实验采用的是控制变量法，即保持不被探究的因素相同，被探究的因素不同。对比图甲中的两次实验可知，两小球滚下高度相同，因此到达斜面底部时的速度相同，速度为不被探究因素；两小球的质量不同，因此质量是被探究的因素，所以图甲实验探究的是动能与质量的关系，得出的结论是，速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 （3）[3]对比乙图中两次实验，两小球所处的高度不同，因此运动到斜面底部时的速度不同，速度为探究因素，两个小球的质量相同，为不被探究因素，因此图乙探究的是动能与速度的关系。由图乙可知，从B处由静止自由释放的小球推开木块移动的距离较大，因此可得出，小球滚下的高度越大，到达到斜面底部时的速度越大，将木块推得越远，故得出的结论是：质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大。 （4）[4]若水平面光滑，木块不受摩擦力，则木块受力平衡，木块将保持匀速直线运动状态一直运动下去，因此不能再通过木块被推动的距离判断钢球的动能大小，故而不能得到结论。 5． 木块运动距离 速度 质量 【分析】探究物体动能与哪些因素有关的实验，本实验中注意控制变量法和转换法的运用。 【详解】(1)[1]钢球动能不易观察，通过观察木块运动的距离来反映钢球对木块做功的大小，即动能大小。 (2)[2]让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，控制了质量，探究钢球的动能大小与速度的关系。 (3)[3]换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，控制了速度，探究钢球的动能大小与质量的关系。 6． 质量 相同 速度 18~25 【详解】(1)[1][2][3]探究“动能大小与质量的关系”实验中，应把质量不同的钢球，放在相同的高度上由静止释放，使钢球到达水平面时获得相同的速度，通过观察木块被撞击移动的距离来判断质量和动能的关系。 (2)[4]温、湿度计分度值为1℃，由图2可知人体感到舒适的温度范围为18~25℃。 7． 钢球 即将碰撞B时 = > 详见解析 不能 【详解】(1)[1]该实验物体动能的大小是通过物体B被撞开的距离大小反映的，B被撞的越远，说明钢球的动能越大，探究物体的动能是指钢球的动能； (2)[2]该实验物体的速度是指钢球A从斜面上静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，这个速度是通过改变钢球A在斜面上的高度实现的； (3)[3]木块B两次移动过程中，压力和接触面的粗糙程度均不变，所以木块受到的摩擦力相同，即 f1=f2； [4]高度越高，木块被撞击的越远，移动距离越大，根据公式W=fs可知，两次克服摩擦力所做的功 W1>W2； 克服摩擦力做功，产生的热量 Q1>Q2； (4)[5]探究物体动能与质量的关系，两个小钢球的质量不同，小钢球起始高度相同，到达水平面的速度相同，实验记录表格包括实验次数，小钢球的质量，铁球起始高度，木块撞击后的距离等，如下表所示： 序号 小钢球质量m/g 小钢球起始高度h/cm 木块撞击后的距离s/cm 1 100 10 2 200 10 (5)[6]若用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击放在同一位置的木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能探究验证动能与质量的关系． 8．(1)速度 (2)见解析 【详解】（1）实验中小球的质量一定，小球摆动的角度不同，撞击木块时的速度不同，所以本实验探究的问题是物体的动能大小与速度的关系。 （2）物体动能的大小无法直接感知，所以通过小球对木块做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，用到的是转换法。 9．（1）4000N；（2）2.2×105W 【详解】解：（1）行驶过程中所受阻力为 f=0.2G=0.2mg=0.2×2000kg×10N/kg=4000N 汽车匀速运动，牵引力和阻力是平衡力，由二力平衡条件可知牵引力 F=f=4000N （2）汽车的速度 牵引力的功率 答：（1）牵引力的大小是4000N； （2）牵引力的功率是2.2×105W。 10．(1) 4×107N；(2) 4.12×104Pa；(3) 5×106W 【详解】解：(1)“临沂”舰漂浮在水面上，该舰受到的浮力 F浮=G=mg=4.0×103×103kg×10N/kg=4×107N (2)水面下4m处的舰体受到海水的压强 p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×4m=4.12×104Pa (3)因为“临沂”舰匀速行驶，受到的动力 F=f=1.0×106N 航行1.5km动力做功 W=Fs=1.0×106N×1.5×103m=1.5×109J “临沂”舰动力做功的功率 答：(1) “临沂”舰受到的浮力4×107N； (2)水面下4m处的舰体受到的海水的压强为4.12×104Pa； (3)“临沂”舰动力做功的功率5×106W。 11．（1）40N；（2）800J，8W 【详解】解：（1）不考虑擦窗机器人与窗户之间的摩擦，擦窗机器人匀速向上运动时受到竖直向上的牵引力和竖直向下的重力是一对平衡力，则擦窗机器人匀速向上运动过程中的牵引力 F=G=mg=4kg×10N/kg=40N （2）擦窗机器人匀速向上运动100s移动的距离 s=vt=0.2m/s×100s=20m 牵引力所做的功 W=Fs=40N×20m=800J 牵引力所做功的功率 答：（1）擦窗机器人匀速向上运动过程中的牵引力是40N； （2）擦窗机器人匀速向上运动100s，其牵引力所做的功和功率分别是800J和8W。 12．（1）150m/s；（2）1.35×109J 【详解】解：（1）由题可知，黑障区大约在离地面35km到80km的大气层中，所以穿过黑障区需要经过的路程为 则返回舱穿过黑障区的平均速度为 （2）返回舱质量为3t，则返回舱所受的重力为 返回舱的重力在黑障区做的功为 答：（1）返回舱穿过黑障区的平均速度为150m/s； （2）返回舱的重力在黑障区做的功为1.35×109J。 13．(1)600N (2)280000Pa (3)210W 【详解】（1）民警的重力为 G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N （2）民警驾驶平衡车时，车对地面的压力等于民警和车的总重力，即 F＝G总＝(m人＋m车)g＝(60kg＋10kg)×10N/kg＝700N车对地面的压强为 （3）平衡车匀速行驶时所受的阻力为 f＝0.1G总＝0.1×700N＝70N 由二力平衡得，牵引力为 F牵＝f＝70N 牵引力做的功为 W＝F牵s＝70N×900m＝63000J 牵引力的功率为 14． 4×105Pa 104W   【详解】试题分析：（1）校车的总重力为：，校车对水平地面的压力来自其自身的重力，所以校车对水平地面的压强为：； （2）由于校车做匀速直线运动，所以在汽车受力平衡，则牵引力为：，汽车的速度为， 所以校车的功率为：． 考点：压强 功率 二力平衡 15．（1）；（2） 【详解】解：（1）玩具车做匀速直线运动，它受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，玩具车的牵引力为 （2）10秒内玩具车牵引力所做的功为 答：（1）玩具车的牵引力为； （2）10秒内玩具车牵引力所做的功为。 16．（1）20m/s；（2）2000N；（3） 【详解】解：（1）汽车匀速行驶时的速度为 （2）汽车满载时总重力为 汽车匀速行驶时的牵引力为 （3）牵引力所做的功为 答：（1）汽车匀速行驶时的速度为20m/s； （2）汽车在该段路程匀速行驶时牵引力的大小为2000N； （3）牵引力所做的功为。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$