2025年中考物理一轮专题训练卷：机械能及其转化

2025年中考物理寒假专题训练卷：机械能及其转化 一、选择题 1．高速公路上，关闭油门的汽车下坡时，如果刹车失灵，司机可以将汽车开上铺有碎石且上坡行驶的避险车道（如图所示），最终汽车会停下。汽车在避险车道上坡的过程中（　　） A．汽车受力平衡 B．速度变小的汽车不具有惯性 C．汽车的动能减小，机械能减小 D．汽车的重力势能增加，机械能不变 2．如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的（　　） A．重力势能减小，动能增大 B．重力势能减小，机械能不变 C．动能不变，机械能减小 D．重力势能不变，机械能减小 3．在冬奥会自由式滑雪比赛中，选手的运动轨迹如图所示，如果不计空气阻力（　　） A．在a点和c点速度都为零，因此这两点动能也为零 B．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等 C．从a点下滑到b点过程中，机械能保持不变 D．从c点下落到d点过程中，机械能保持不变 4．如图所示，小华把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子，松开手后，铁球由a点沿弧线abc运动到c点，然后从c点往回摆动（　　） A．铁球位于a点时重力势能最小 B．铁球从a点运动到b点时，重力做功，拉力也做功 C．铁球从a点运动到c点时，重力势能转化为动能 D．铁球从c点摆回时不会碰到鼻子 5．如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO＝OB），释放小球，则（　　） A．小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小 B．小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大 C．小球运动到B点时将停止运动并保持静止 D．小球在运动过程中所受弹力的方向保持不变 6．如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变（　　） A．受到的弹力始终不变 B．运动过程动能一直增大 C．在b点时动能最大 D．在b点时重力势能最小 7．下列四幅图中，动能和势能之间没有发生相互转化的是（　　） A． B． C． D． 8．如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达Q点。下列说法中不正确的是（　　） A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最大 B．小物块从P向M运动的过程中，重力势能减少 C．小物块从N向M运动的过程中，它的动能增加 D．小物块从M向Q运动的过程中，它的机械能减少 二、填空题 9．从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在上升过程中　 　能转化为重力势能；由于球与空气有摩擦，上升过程中球的机械能　 　。 10．一物体从某一高度自由下落，落在直立于地面的轻弹簧上，如图所示，物体开始与弹簧接触，到B点时，然后被弹回。 （1）物体从A下降到B的过程中，动能　 　。（填：增加；不变；减小；先增加后减小；先减小后增加） （2）物体从A下降到B的过程中，弹性势能的增加量　 　（填大于、小于、等于）重力势能的减少量。 11．如图是上海”明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定坡度。从节能的角度分析，这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将　 　能转化为　 　能储存起来，此过程中机械能总量　 　。（选填“减小”“变大”“不变”） 12．一个在空中下落的物体，在某一时刻具有50J的机械能，若它具有的动能为35J　 　J。 13．在体操比赛的“鞍马”项目中，运动员上“马”前要踩踏板，如图所示，运动员的动能先　 　后　 　。（填“增大”、“不变”或“减小”） 14．某物体在30牛水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，20秒内前进了10米。拉力做的功为 　 　焦，拉力的功率为 　 　瓦，重力做的功为 　 　焦。唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的 　 　，后一句表明长江水具有丰富的　 　。（均选填“动能”或“势能”） 三、实验探究题 15．“蹦极”是年轻人喜爱的一项游玩项目，小海同学做了一个模拟“蹦极”的探究实验。他将橡皮筋一端固定在铁架台上，自然下垂如图甲。 （1）小海在橡皮筋另一端挂一只钩码，将钩码提高后自由释放。到达最低点如低点如图乙，此过程中橡皮筋长度增加　 　，橡皮筋的　 　能增加：钩码的下落速度变化是　 　（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”），它的重力势能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）实验过程中，细心的小海同学发现钩码从最低处向上弹起时。弹起的高度每次都会减小。则弹起过程中机械能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），能量是否守恒？　 　（选填“是”或“否”）。 16．为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示的实验。 （1）实验中通过观察 　 　来判断物体重力势能的大小。 （2）要探究重力势能大小与高度的关系应选择图 　 　进行分析比较。 （3）图乙和图丙探究的问题是 　 　。 四、计算题 17．已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ek＝mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，取10N/kg。如图所示，将一质量为2kg的物体从距离地面1m的高度沿水平方向以4m/s的速度抛出。不计空气阻力，整个过程中机械能守恒。求： （1）物体被抛出时的动能Ek1； （2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W； （3）物体落地前瞬间的速度v′。 18．已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ek＝mv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，光滑斜面与粗糙水平面在B处平滑连接，质量m＝80kg的物体M在A处由静止开始下滑，已知A处的高度h＝9.8m，BC距离s＝40m，求：（g取10N/kg） （1）物体M在A处的机械能； （2）物体M滑到B处的速度； （3）物体M与水平面间的摩擦力。 五、解答题 19．学以致用是我们学习科学的目的之一，要求我们能够对日常生活中某些简单的现象做出科学的解释。道路交通安全法规定：严禁汽车超载超速。一位司机驾驶大货车在某路段行驶时，由于超速被警察拦停，刚才你的车速为70km/h，超速了。”这位司机不满地说：“小客车的限速为80km/h，为什么小客车的限速比大货车限速大？不合理!”。请你从两个不同角度向司机作出科学解释？ 20．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。 （1）图甲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，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得出的结论是　 　； （2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得出结论是　 　； （3）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？　 　；理由是　 　； （4）实验后，同学们联想到在许多公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大？于是利用上述器材进行了实验测定 实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下的高度h/cm 木块被撞后运动的距离s/m 1 30 10 4 2 30 20 16 3 60 10 8 （a）为了探究“超载”安全隐患，应选择　 　两个序号的实验进行比较； （b）为了探究“超速”安全隐患，应选择　 　两个序号的实验进行比较。分析表格中对应的实验数据可知：　 　对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。 参考答案与试题解析 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C C D D B C C C 一、选择题 1．高速公路上，关闭油门的汽车下坡时，如果刹车失灵，司机可以将汽车开上铺有碎石且上坡行驶的避险车道（如图所示），最终汽车会停下。汽车在避险车道上坡的过程中（　　） A．汽车受力平衡 B．速度变小的汽车不具有惯性 C．汽车的动能减小，机械能减小 D．汽车的重力势能增加，机械能不变 【分析】物体在静止或匀速直线运动时受到平衡力； 惯性是物体固有的性质，只与质量有关，与速度无关； 由题意分析汽车在避险道上的速度和高度变化从而可知动能和势能的变化，从机械能是否守恒上分析机械能的变化。 【解答】解： 由题知，避险车道上铺有碎石且为上坡，高度增加。 A、汽车运动速度发生改变，所以汽车受到的是非平衡力作用； B、任何物体都具有惯性，所以速度变小的汽车有惯性； CD、汽车的质量不变，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，所以汽车的机械能减小、D错误。 故选：C。 【点评】本题以刹车失灵汽车开避险车道为情景考查了对平衡力、惯性、动能和势能影响因素的认识和理解，要知道克服摩擦力做功时，机械能是不守恒的。 2．如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的（　　） A．重力势能减小，动能增大 B．重力势能减小，机械能不变 C．动能不变，机械能减小 D．重力势能不变，机械能减小 【分析】动能的大小与物体的质量、速度有关；重力势能的大小与物体的质量、高度有关；机械能为动能与势能的总和。 【解答】解：木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，其质量不变，则动能不变，则木块的重力势能减小。 故选：C。 【点评】解答本题的关键明确动能和重力势能大小的影响因素。 3．在冬奥会自由式滑雪比赛中，选手的运动轨迹如图所示，如果不计空气阻力（　　） A．在a点和c点速度都为零，因此这两点动能也为零 B．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等 C．从a点下滑到b点过程中，机械能保持不变 D．从c点下落到d点过程中，机械能保持不变 【分析】机械能包括动能和势能。 动能和势能是可以相互转化的。 在动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。 【解答】解：A、在a点速度为零；运动员不是在竖直方向上运动，c点动能不为零。 B、在a点和e点都处于静止状态，因为高度不同，重力势能就不相等，故B错误。 C、从a点向b点运动过程中，因为有滑动摩擦，机械能减少。 D、从c点下落到d点过程中，如果不计空气阻力，故D正确。 故选：D。 【点评】结合机械能的概念（动能、重力势能概念），根据题目的条件可分析出答案。要明确：物体处于静止状态，只能说明它的动能为零，它的机械能不一定为零。 4．如图所示，小华把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子，松开手后，铁球由a点沿弧线abc运动到c点，然后从c点往回摆动（　　） A．铁球位于a点时重力势能最小 B．铁球从a点运动到b点时，重力做功，拉力也做功 C．铁球从a点运动到c点时，重力势能转化为动能 D．铁球从c点摆回时不会碰到鼻子 【分析】①动能和势能可以相互转化，在最高点时重力势能最大，在最低点时动能最大，物体在从最低点向最高点运动时，动能转化成重力势能，物体在从最高点向最低点运动时，重力势能转化成了动能； ②功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积； ③球与空气摩擦消耗机械能转化为内能。 【解答】解： A．铁球从a点到c点的过程中，到达c点时机械能变小，a，但a点的势能大于c点的势能； B．铁球从a点运动到b点时，重力要做功，所以拉力不做功； C．铁球从a点运动到c点时，速度先变大后变小，则动能先变大后变小，整个过程中势能先转化为动能，故C错误； D．铁球摆动时，铁球从c点摆回时达不到a点，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了动能和势能的相互转化以及做功条件的应用，要注意在动能和重力势能转化过程中，由于与空气的摩擦，会有小部分机械能转化成内能。 5．如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO＝OB），释放小球，则（　　） A．小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小 B．小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大 C．小球运动到B点时将停止运动并保持静止 D．小球在运动过程中所受弹力的方向保持不变 【分析】（1）小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉开，球的动能转化为弹簧的弹性势能，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小； （2）小球从A运动到O的过程中，弹簧恢复原状，将弹性势能转化为动能，此时小球所受弹力方向向右、速度不断增大； （3）小球运动到B点时，由于动能转化为弹性势能，直到速度为零，因此会停止运动但不会保持静止； （4）小球在运动过程中所受弹力的方向先向右后向左，是变化的。 【解答】解：A、小球从O运动到B的过程中，球的动能转化为弹簧的弹性势能、速度不断减小； B、小球从A运动到O的过程中，将弹性势能转化为动能、速度不断增大； C、小球运动到B点时，直到速度为零，但是由于弹簧恢复原状所以不会保持静止； D、小球在运动过程中所受弹力的方向先向右后向左，故D错误。 故选：B。 【点评】此题考查学生对于物体运动中受力的分析和理解，注意逐项分析。 6．如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触到弹簧到将弹簧压缩最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度Δl之间的关系，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变（　　） A．受到的弹力始终不变 B．运动过程动能一直增大 C．在b点时动能最大 D．在b点时重力势能最小 【分析】（1）弹簧形变程度越大，小球受到弹力越大； （2）物体的动能与质量和速度有关，速度越大、质量越大，物体的动能越大； （3）物体的重力势能与物体的质量、高度有关； （4）小球从a到b的过程中，受弹簧的弹力、重力，重力大于弹力，小球速度越来越大。随弹簧压缩量的增大，弹力越来越大，当小球到达b点时，弹力与重力相等，速度最大。 【解答】解：A、小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧，弹簧形变程度逐渐变大，故A错误； B、由图象可知，后变小，所以小球动能先变大，故B错误； C、小球从a到b的过程中，竖直向下的重力，合力向下。随弹簧压缩量的增大，当小球到达b点时，此时速度达到最大； D、重力势能和质量，小球到达c点时高度最小，故D错误； 故选：C。 【点评】本题考查了弹力、动能和能量转化以及运动和力关系等问题。解题的关键要读懂图，由图获取弹簧压缩量，小球速度变化的信息分析小球的运动过程，分析弹力的变化情况。 7．下列四幅图中，动能和势能之间没有发生相互转化的是（　　） A． B． C． D． 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）动能与势能发生相互转化，一定是一种能变大，另一种能变小，若有一种能不变，就不会是动能与势能发生相互转化。 【解答】解： A、用弓将箭射出去，箭的动能增大，故A不合题意； B、上升的滚摆，重力势能增大，动能减小，故B不符合题意； C、在水平公路匀速行驶的汽车，重力势能不变，故C合题意； D、向近地点运动的卫星，势能变小，动能变大，故D不合题意。 故选：C。 【点评】本题考查了动能和重力势能的概念，及影响其大小的因素，属于基本内容。在判断动能和重力势能的大小时，要注意看影响动能和重力势能大小的因素怎么变化。 8．如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达Q点。下列说法中不正确的是（　　） A．弹簧被压缩到最短时，弹性势能最大 B．小物块从P向M运动的过程中，重力势能减少 C．小物块从N向M运动的过程中，它的动能增加 D．小物块从M向Q运动的过程中，它的机械能减少 【分析】影响动能大小的因素：质量、速度，质量越大，速度越大，动能越大；影响重力势能大小的因素：质量、高度，即物体的质量越大，高度越高，其重力势能越大； 弹性势能的影响因素：弹性形变的大小。动能和势能统称机械能。三者之间可以相互转化。 【解答】解：A、弹簧被压缩到最短时，所以弹簧的弹性势能最大； B、小物块从P向M运动过程中，高度变小，故B正确； C、小物块从N向M运动过程中，其速度比最大速度时减小了，故C错误； D、小物块从M向Q运动过程中，其机械能总量会减少。 故选：C。 【点评】本题考查动能和势能的转化及弹性势能，明确动能和势能大小的影响因素是解答此题的关键。 二、填空题 9．从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在上升过程中　动　能转化为重力势能；由于球与空气有摩擦，上升过程中球的机械能　减小　。 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）机械能等于动能和势能之和；克服摩擦做功，机械能转化为内能；不计阻力，机械能守恒。 【解答】解：乒乓球在上升的过程中，质量不变，动能减小，重力势能增大； 由于球与空气有摩擦，乒乓球上升的过程中克服空气阻力做功，机械能减小。 故答案为：动；减小。 【点评】对于判断能量转化的题目，我们可以从影响能量大小的因素来分析能量的变化，找到能量转化的方向。 10．一物体从某一高度自由下落，落在直立于地面的轻弹簧上，如图所示，物体开始与弹簧接触，到B点时，然后被弹回。 （1）物体从A下降到B的过程中，动能　先增加后减小　。（填：增加；不变；减小；先增加后减小；先减小后增加） （2）物体从A下降到B的过程中，弹性势能的增加量　大于　（填大于、小于、等于）重力势能的减少量。 【分析】动能的大小与物体的速度有关，通过分析物体的受力情况，判断其速度的变化情况，就可以知道动能的变化情况。重力势能和弹性势能的变化可根据重力和弹力做功情况进行判断。 【解答】解：（1）物体从A点到B点的运动过程中物体的速度先变大后变小，所以动能也是先变大后变小； （2）到B点时，物体减少的重力势能和动能全部转化为弹簧增加的弹性势能。 故答案为：（1）先增加后减小；（2）大于。 【点评】本题关键要正确分析小球的受力情况，判断其运动情况，要抓住弹力的可变性，不能认为物体一接触弹簧就开始减速。 11．如图是上海”明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定坡度。从节能的角度分析，这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将　动　能转化为　重力势　能储存起来，此过程中机械能总量　减小　。（选填“减小”“变大”“不变”） 【分析】（1）动能大小的影响因素：质量和速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量和高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）列车克服摩擦做功，机械能转化为内能。 【解答】解： 由图和题意可知，列车进站时爬坡，高度增大；出站时下坡，速度增大； 列车进站时，克服摩擦做功，机械能会减少。 故答案为：动；重力势。 【点评】掌握动能、重力势能大小的影响因素，根据影响因素能判断各种形式的能量转化情况，是解答的关键。 12．一个在空中下落的物体，在某一时刻具有50J的机械能，若它具有的动能为35J　15　J。 【分析】机械能包括动能和势能，动能和势能的总和统称机械能。 【解答】解：机械能是动能和势能的总和，故具有50J的机械能，下落的物体不具有弹性势能。 故答案为：15。 【点评】深入理解机械能的概念，以及与动能、势能之间的关系，是解答此题的关键。 13．在体操比赛的“鞍马”项目中，运动员上“马”前要踩踏板，如图所示，运动员的动能先　增大　后　减小　。（填“增大”、“不变”或“减小”） 【分析】动能大小的影响因素：质量和速度。质量一定，速度越小，动能越小。 当弹簧被压缩时会产生弹力，根据弹力大小的变化来判断对运动员下落速度的影响，从而确定动能的大小变化。 【解答】解：当脚接触跳板M直至弹簧K被压缩至最短的过程中，分为两个阶段： ①当向下的压力大于弹力时，合力方向向下，即速度越来越大； ②当向下的压力小于弹力时，合力方向向上，即速度越来越小，动能逐渐减小； 因此动能先增大后减小。 故答案为：增大；减小。 【点评】对于下落过程的分段描述是解答此题的关键，与力的合成、力与运动的关系相结合来判断动能的变化是难点所在。 14．某物体在30牛水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，20秒内前进了10米。拉力做的功为 　300　焦，拉力的功率为 　15　瓦，重力做的功为 　0　焦。唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的 　势能　，后一句表明长江水具有丰富的　动能　。（均选填“动能”或“势能”） 【分析】由W＝Fs和P＝计算拉力做的功和功率； 做功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。 物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能；物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。 【解答】解：（1）拉力做的功：W＝Fs＝30N×10m＝300J； 拉力的功率：P＝＝＝15W； 重力方向竖直向下，物体没有在重力方向移动距离，即重力做功为0J； （2）黄河远上白云间，是指黄河水有一定高度；不尽长江滚滚来，表明长江水具有丰富的动能。 故答案为：300；15；0；动能。 【点评】本题考查功和功率的计算以及动能和势能的认识，注意物体的运动方向与物体受到的力垂直时，这个力对物体不做功。 三、实验探究题 15．“蹦极”是年轻人喜爱的一项游玩项目，小海同学做了一个模拟“蹦极”的探究实验。他将橡皮筋一端固定在铁架台上，自然下垂如图甲。 （1）小海在橡皮筋另一端挂一只钩码，将钩码提高后自由释放。到达最低点如低点如图乙，此过程中橡皮筋长度增加　改变物体的形状　，橡皮筋的　弹性势　能增加：钩码的下落速度变化是　先增大后减小　（选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”），它的重力势能　减小　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）实验过程中，细心的小海同学发现钩码从最低处向上弹起时。弹起的高度每次都会减小。则弹起过程中机械能　减小　（选填“增大”、“减小”或“不变”），能量是否守恒？　是　（选填“是”或“否”）。 【分析】（1）力的作用效果有两个，即力可以改变物体的形状，可以改变物体的运动状态； 动能和物体的质量、速度有关；重力势能和物体的质量、高度有关；弹性势能和物体发生弹性形变的程度有关； （2）钩码在运动过程中，一部分的机械能会损失掉，变成内能；但能的总量是不变的。 【解答】解：（1）如图所示，将钩码提高后自由释放，此过程中橡皮筋长度增加，同时橡皮筋伸长，即橡皮筋的弹性势能增加； 钩码的下落过程中，在弹簧的拉力小于重力时，在弹簧的拉力大于重力时，直到最低点静止；在下落过程总，高度减小； （2）细心的小海同学发现钩码从最低处向上弹起时。弹起的高度每次都会减小，一部分的机械能会损失掉；但能的总量是不变的； 故答案为：（1）改变物体的形状；弹性势；减小；是。 【点评】此题考查了力的作用效果的判断、动能、重力势能和弹性势能的影响因素及能量的转化和守恒定律，是一道综合题，但难度不大。 16．为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图所示的实验。 （1）实验中通过观察 　小方桌陷入沙中的深度　来判断物体重力势能的大小。 （2）要探究重力势能大小与高度的关系应选择图 　甲、乙　进行分析比较。 （3）图乙和图丙探究的问题是 　重力势能的大小与质量的关系　。 【分析】（1）该实验采用转换法，通过观察方桌陷入沙中的深浅来判断物体重力势能的大小； （2）当探究重力势能与高度的关系时，必须保证物体的质量相等； （3）图乙和图丙中物体的质量不同，但高度相同，所以探究的问题是重力势能大小与质量的关系。 【解答】解：（1）重力势能的大小无法直接观察到，所以采用转换法； （2）如果探究重力势能与高度的关系，必须保证物体的质量相等、乙使用的是同一物体，通过探究可得质量相等时，重力势能越大； （3）由图可知，图乙和图丙中物体不同，但是从同一高度落下，重力势能的大小与质量的关系。 故答案为：（1）小方桌陷入沙中的深度；（2）甲、乙。 【点评】该题考查了探究重力势能与质量和高度的关系的实验，考查了转换法和控制变量法在该实验中的应用。 四、计算题 17．已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ek＝mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，取10N/kg。如图所示，将一质量为2kg的物体从距离地面1m的高度沿水平方向以4m/s的速度抛出。不计空气阻力，整个过程中机械能守恒。求： （1）物体被抛出时的动能Ek1； （2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W； （3）物体落地前瞬间的速度v′。 【分析】（1）由动能公式计算物体被抛出时的动能； （2）由W＝Gh＝mgh计算重力做功； （3）由重力势能公式计算物体被抛出时的重力势能EP，然后根据能量转化和守恒，并结合动能公式计算物体落地前瞬间的速度。 【解答】解： （1）物体被抛出时的动能：EK1＝mv2＝×2kg×（4m/s）7＝16J； （2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功： W＝Gh＝mgh＝2kg×10N/kg×1m＝20J； （3）物体被抛出时的重力势能：Ep＝mgh＝7kg×10N/kg×1m＝20J； 物体下落时高度减小，速度增大，整个过程中机械能守恒， 所以物体落地前瞬间的动能：EK2＝EK6+Ep＝16J+20J＝36J， 所以物体落地前瞬间的速度v′＝＝＝6m/s。 答：（1）物体被抛出时的动能Ek1为16J； （2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功20J； （3）物体落地前瞬间的速度v′为6m/s。 【点评】本题考查了功、动能和重力势能的计算，以及动势能的转化与守恒，看懂题意即可正确解答。 18．已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ek＝mv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，光滑斜面与粗糙水平面在B处平滑连接，质量m＝80kg的物体M在A处由静止开始下滑，已知A处的高度h＝9.8m，BC距离s＝40m，求：（g取10N/kg） （1）物体M在A处的机械能； （2）物体M滑到B处的速度； （3）物体M与水平面间的摩擦力。 【分析】（1）根据题意可知在A处的速度为0，动能为0，物体M在A处的机械能等于重力势能； （2）根据机械能守恒可知EA＝Eg，从而求出物体M滑到B处的速度； （3）物体M至C处停止克服摩擦力做功，机械能全部转化为内能，根据W＝fs可求出摩擦力。 【解答】解： （1）由题意知，A处的机械能为动能与重力势能之和，动能为0， 因此A处的机械能等于重力势能，故EA＝Ep＝mgh＝80kg×10N/kg×9.3m＝7840J； （2）由题意知，从A点下滑到B点的过程中，则Ek＝Ep， 即m＝78400JB＝＝14m/s； （3）物体M在C处停止，克服摩擦力做功，摩擦力做功W＝fs＝7840J， 故物体与水平面间的摩擦力为：f＝＝＝196N。 答：（1）物体M在A处的机械能为7840J； （2）物体M滑到B处的速度为14m/s； （3）物体M与水平面间的摩擦力为196N。 【点评】本题考查动能和势能的相互转化以及机械能守恒、功的计算公式等知识，难度不大。 五、解答题 19．学以致用是我们学习科学的目的之一，要求我们能够对日常生活中某些简单的现象做出科学的解释。道路交通安全法规定：严禁汽车超载超速。一位司机驾驶大货车在某路段行驶时，由于超速被警察拦停，刚才你的车速为70km/h，超速了。”这位司机不满地说：“小客车的限速为80km/h，为什么小客车的限速比大货车限速大？不合理!”。请你从两个不同角度向司机作出科学解释？ 【分析】物体的动能与物体的质量和速度有关，物体质量越大，速度越大，动能越大。 【解答】答： 物体的动能与物体的质量和速度有关，在速度一定的情况下，所以大货车的限速比小客车大限速小； 当物体的动能相等，则质量大的物体。因为大货车的质量大于小车的质量。 【点评】解决此类问题可以结合影响动能大小的因素分析生活中的实际问题。 20．为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。 （1）图甲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，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得出的结论是　速度相同时，物体的质量越大，动能越大　； （2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。据此你能得出结论是　质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大　； （3）本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？　不能　；理由是　无法比较动能的大小　； （4）实验后，同学们联想到在许多公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大？于是利用上述器材进行了实验测定 实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下的高度h/cm 木块被撞后运动的距离s/m 1 30 10 4 2 30 20 16 3 60 10 8 （a）为了探究“超载”安全隐患，应选择　1、3　两个序号的实验进行比较； （b）为了探究“超速”安全隐患，应选择　1、2　两个序号的实验进行比较。分析表格中对应的实验数据可知：　速度　对物体的动能影响更大，当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。 【分析】（1）分析图甲，两小球的质量不同，可探究动能与质量的关系； （2）分析图乙，小球滚下的高度不同，到达水平面的速度不同，可探究动能与速度的关系； （3）由牛顿第一定律内容分析回答。 （4）a、研究超载危害，应控制速度相等，即小球下滑的高度相同而质量不同，分析表中实验数据，然后答题； b、应用控制变量法，分析表中实验数据，然后答题。 【解答】解： （1）图甲，两小球滚下高度相同，两小球的质量不同，得出的结论是，物体的质量越大； （2）图乙两小球的质量相等，滚下的高度不同； 图乙中两小球的质量相同，滚下的高度越大，将木块推得越远，物体运动的速度越大； （3）若水平面光滑，木块不受摩擦力。木块通过的距离无法确定。所以铁球动能的大小就无法比较。 （4）a、研究超载隐患时，由表中实验数据可知、3两个序号的实验进行比较； b、为了探究“超速”安全隐患、2两个序号的实验进行比较，在同等条件下速度对物体的动能影响更大，由此造成的危害更严重。 故答案为：（1）速度相同时，物体的质量越大； （2）质量相同时，物体运动的速度越大； （3）不能；无法比较动能的大小； （4）4、3；1、5；速度。 【点评】本实验中研究动能大小的决定因素时运用了控制变量法，反映动能多少时运用了转换法。从图中现象发现质量、速度的不同是此题的关键。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2025/1/19 18:54:00；用户：sjwocakd；邮箱：13851372384；学号：59917209 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$