2025年中考物理复习专题：功和机械能计算题、实验题

2025年中考物理复习专题：功和机械能计算题、实验题 一、实验题 1．利用如图所装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同，θ1＜θ2，球A、B的质量分别为mA、mB（mA＜mB）。    （1）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两个小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的 无关； （2）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块C撞得更远，由此可得出结论：速度一定时，物体的 越大，动能越大。通过木块移动的距离反映动能的大小，这样的探究方法称为 ； （3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度 图丙中小球B到达竖直位置时的速度（填“大于”、“小于”或“等于”）。如图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论： 一定时， 越大，动能越大。 2．小明在广佛肇高速看到了一些不同含义的交通标志牌，让他回想起探究物体机械能的系列实验，请回答下列问题： （1）图甲中，通过比较 来比较木块的重力势能大小；图乙中，小车被弹开的距离越远说明 越大； （2）大部分重大交通事故都是由汽车超载、超速造成的。图丙中选择 两次实验进行比较可以说明超载带来的危害；图丙中选择 两次实验进行比较可以说明超速带来的危害。（h1＝h3＞h2，m1＝m2＜m3）； （3）图丁标志牌上与小轿车对应的圆圈中的数字应该 （选填“大于”“小于”或“等于”）100。 3．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（斜面、小球、木块）来进行实验。 （1）通过观察比较 来反映小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是 法； （2）图甲是让 相同的小球沿同一斜面分别从不同高度A、B由静止自由释放，分别撞击到放在水平面上的同一木块，是为了探究当 相同时，小球动能的大小与 的关系； （3）图乙是让不同质量的小球沿同一斜面从B处由静止自由释放，分别撞击到放在水平面上的同一木块，由图可得结论 ； （4）实验后，同学们联想到在公交事故中，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，哪个队动能影响更大，得到的数据如下表。 实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下的高度h/cm 木块被撞后运到的距离s/m 1 30 10 4 2 30 20 16 3 60 10 8 a.为了探究“超载”隐患时，应选择 、 序号的实验进行比较； b.分析表格中对应的数据可知： 对物体的动能影响更大，即当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。 4．小乐在看冬奥会冰壶比赛时，发现运动员穿的两只鞋的鞋底材质不同，一只是较光滑的塑料制成的，另一只是较粗糙的橡胶制成的，如图甲。小乐认为两只鞋的鞋底摩擦力可能不同，于是他找来一个木块，在木块的上下两面分别贴上一层橡胶和一层较光滑的塑料，探究滑动摩擦力的大小与接触面粗糙程度的关系。 （1）小乐先把木块的橡胶面朝下如图乙所示，用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做 运动，并观察弹簧测力计的示数； （2）然后把木块的塑料面朝下，如图丙所示，重复刚才的实验，比较两次测力计的示数可以得到初步实验结论： 相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大； 小乐从资料中知道，冰壶比赛时，运动员一只鞋是蹬冰鞋，另一只鞋是滑行鞋。结合实验结论，小乐判断出塑料底的鞋是用来 （选填“蹬冰”或“滑行”）的。 （3）实验中他没有选择两个木块，而是在同一木块的两面贴上不同材料进行实验。下列实验中用到相同研究方法的是 。 A．探究压力的作用效果与哪些因素有关 B．探究液体内部的压强与哪些因素有关 C．探究物体动能的大小与哪些因素有关 D．探究浮力的大小与哪些因素有关 5．如图所示，在探究“物体动能的大小的有关因素”的实验中，可以利用如图所示的装置：将钢球提升到某一高度由静止释放，当钢球下落至竖直位置时撞击水平面上的木块。 （1）实验时通过观察 来比较动能的大小； （2）将同一钢球从不同高度由静止释放，可以探究动能大小与 的关系，得出结论： ；根据这一结论，请你对司机的安全驾驶提出你的宝贵建议： 。 6．跳绳是我市初中毕业生体育测试的项目之一，小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力的平均功率（不计绳重）。 （1）用体重计测量自己的质量m； （2）估测自己平均每次跳起的高度h（人的重心上升的高度）； （3）用 （填测量器材）记录跳n次所用的 （填物理量与其对应字母）； （4）数据处理： ①自己所受的重力 ； ②跳n次所做的总功 ； ③则平均功率 ； （5）两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），则( ) A．频率相同，体重大的功率大    B．频率相同，跳的时间长的功率大 C．体重相同，频率高的功率小    D．体重相同，跳的时间长的功率大 7．物理小组在做“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，用质量为、的两个钢球，分别从同一斜面的、高度由静止开始滚下，观察木块被撞击后运动的距离，实验过程如图所示（）。请你完成下列内容： （1）实验过程中是通过比较 来反映钢球的动能大小； （2）由图甲、乙实验表明，钢球从高处滚下，高度越高，钢球运动到水平面时速度越大，木块被撞运动得越远。表明：质量相同时，钢球的速度越大，动能越 （选填“大”或“小”）； （3）上述实验中，探究的“动能”是指 （填字母）； A．钢球在斜面上时的动能    B．钢球撞击木块时的动能 C．钢球撞击木块后的动能    D．钢球在刚释放时的动能 （4）在图乙、丙两次实验中，让钢球从斜面的同一高度自由滚下，若完成了图乙操作后，在做图丙所示的实验时，若木块滑出了水平木板， （选填“能”“不能”）比较图乙、图丙两次实验得出“动能与质量有关”的结论。 8．小明在做“探究重力势能的大小与哪些因素有关”实验，木块从不同高度自由下落，撞击放置在沙堆上表面的小桌，已知木块质量m<M，实验结果如图所示。 （1）本实验探究的是 （选填“木块”或“小桌”）的重力势能大小与哪些因素有关； （2）实验中通过比较小桌的四条桌腿 来反映重力势能的大小； （3）由图-1和 ，可以判断重力势能的大小与物体位置高度的关系； （4）本实验操作 （选填“能”或“不能”）得出重力势能的大小与物体质量有关的结论。 二、计算题 9．物体在20牛的拉力F的作用下，沿拉力方向做匀速直线运动，10秒内前进6米。求此过程中拉力所做的功W和功率P。 10．如图所示是一艘依靠太阳能驱动的船，其排水量是60t。在一次航行中，从某一时刻开始，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示，船的运动速度v随时间t的变化关系如图乙所示，求： （1）这艘船满载时受到的浮力； （2）该船漂浮在水面时，船舱某处距水面5m，水对该处产生的压强； （3）船在航行过程中，第50~100s内牵引力做的功。    11．疫情期间，为了减少直接接触，无人机发挥了重要作用。如图所示是一架已经装载上8kg防疫物资的无人机，若该无人机自身质量为4kg，已知它有4条支撑腿，每条支撑腿与地面的接触面积为20cm2，（g取10N/kg）。请解答下列问题： 充电电压 电池容量 百公里耗电量 额定功率 工作电压 最高车速 220V 13.82千瓦时 10千瓦时/100千米 20千瓦 96V 100千米/小时 （1）防疫物资和无人机所受的总重力； （2）装载着防疫物资的无人机静止在水平地面上时对地面的压强（旋翼未转动）； （3）起飞后，无人机在25s内匀速竖直上升50m，此过程中无人机对防疫物资做功的功率。    12．随着时代的进步，轿车的性能有了较大提升。某轿车如图所示，它的有关数据见下表。取g=10N/kg。 轿车的额定功率100kW 轿车的质量1.6t 每个轮子与地面的接触面积0.02m² 100km耗油量10L （1）轿车空载时，静止在水平地面上时对地面的压强是多少？ （2）若轿车在某一水平路段以20m/s的速度匀速行驶10min，牵引力为3000N，则轿车此时牵引力的功率是多少？ （3）这辆轿车尾部安装了一个“气流偏导器”，当轿车高速行驶时，它的作用是什么？请简要说明理由。 13．智能机器正在进入我们的生活，为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成，它既可以扫地，也可以拖地。小强同学在面积为S1=27m²的空房间（矩形ABCD）内，用这台机器人打扫家庭卫生。 （1）机器人扫地过程中，若在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率是多少W？ （2）机器人底部构造如图甲所示，两块面积均为S2=1.8×10-2m2的抹布固定在转盘O1、O2上，在升降模组控制下，下降并压迫地面，利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa？ （3）机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究，关门后，机器人（用⊙O表示）从图示位置开始，贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面，在地面上拖出水带（水的痕迹）的宽度均为d=0.3m，其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠，当机器人拖出第15条水带到达墙角C处时，刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F=20N，牵引力的功率为3W。忽略墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积，设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变，求机器人需要多长时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次？    14．深圳街头的雾炮车，通过向空中喷洒水雾，使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。如图是某型号的雾炮车，雾炮车空载时的质量为10t，与水平地面接触面积约为0.5m2；它配备了一个体积为10m3的水箱，为了方便清洗，水箱底有一个排水孔，排水孔盖子面积约为80cm2。求：（g=10N/kg） （1）空载时，雾炮车对水平地面的压强； （2）当水箱中的水深为1m时，排水孔盖子受到水的压力； （3）若该雾炮车在水平路面上以额定功率P=100kW匀速行驶1.5km用时10min，计算此过程中雾炮车的牵引力。 15．如图所示是正在航拍的无人机，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的最大上升速度为5m/s，机身质量为12kg，求： （1）无人机升高20m，至少要多长时间？ （2）无人机从20m高处降落到地面，重力做功是多少？ 16．质量为2t的汽车，与地面的总接触面积为0.2m2，在平直公路上以额定功率80kW从静止开始运动，经过15s恰好达到最大速度，接着匀速运动25s关闭发动机，滑行一段距离后停下，其v﹣t图像如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力为车重的0.2倍。求： （1）汽车静止时对地面的压强； （2）整个过程中发动机做的功； （3）汽车的最大速度。 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年中考物理复习专题：功和机械能计算题、实验题》参考答案 1． 质量 质量 转换法 小于 质量 速度 【详解】（1）[1]甲、乙两图中，小球的质量不同，由题意知，摆角相同，小球同时到达竖直位置，说明小球的速度大小与小球的质量无关。 （2）[2]因为 mA＜mB 两球的速度相同，B球能将木块C撞得更远，说明B球的动能更大，因此可得速度相同时，物体质量越大，动能越大。 [3]根据转换法可知，通过木块移动的距离反映动能的大小。 （3）[4]乙、丙两图，小球的质量相同，且 θ1＜θ2 所以丙图小球的速度更大，即图乙中小球B到达竖直位置时的速度小于图丙中小球B到达竖直位置时的速度。 [5][6]图丙中木块C滑行得更远些，是因为丙图小球的速度更大，说明质量相同时，物体的速度越大，动能越大。 2． 桩被木块打入的深度 弹簧的弹性势能 A、C A、B 大于 【详解】（1）[1] [2]由图甲知，当木块处于一定的高度具有重力势能，落下后对桩做功，重力势能越大，木桩被木块打入越深，所以可以通过比较桩被木块打入的深度来比较木块的重力势能大小；图乙中，小车被弹开时，弹簧的弹性势能转化为小车的动能，小车被弹开的距离越远，克服摩擦力做功越多，说明弹簧的弹性势能越大。 （2）[3] [4]根据控制变量法，研究超载带来的危害程度时，应控制速度一定，改变质量，故选择A、C两次实验进行比较；研究超速带来的危害程度时，应控制质量一定，改变速度，故选择A、B两次实验进行比较。 （3）[5]物体的动能与质量和速度有关，质量和速度越大，物体的动能会越大，所以汽车质量越大越不容易刹车，不同车型的汽车应限制不同的车速，由图知大客车的限制速度为100km/h，小轿车质量小于大客车，所以小轿车的限制速度会大于100km/h。 3． 小球推动木块在水平面上移动的距离 转换 质量 质量 速度 速度相同时，质量越大，动能越大 1 3 速度 【详解】（1）[1][2]小球动能大小不能直接测量，而是通过小球推动木块在水平面上移动的距离来反映，因为小球的动能不同，对木块做功不同，木块移动有距离也不同，这是运用了转换法。 （2）[3][4][5]根据控制变量法的思想，图甲，要让质量相同的小球沿同一斜面分别从不同高度A、B由静止自由释放，两小球开始滚下高度不同，到过水平面的速度不同，即探究的是当质量相同时，小球动能的大小与速度的关系。 （3）[6]图乙两小球质量不同，开始滚下高度相同，两小球到达水平面的速度相同，探究的是动能与质量的关系，且下图中，小球的质量更大，木块移动的距离更远，得出的结论是：速度相同时，质量越大，动能越大。 （4）a[7][8]研究超载隐患时，即探究动能与质量的关系，应控制小球下滑的高度相同而质量不同，应选择1和3序号的实验进行比较。 b[9]由表中实验数据可知，速度相同时，质量不同，木块移动有距离分别为4m和8m，而质量相同，小球的速度不同时，木块移动的距离分别为4m和16m，所以在同等条件下，速度对物体的动能影响更大，由此造成的危害更严重。 4． 匀速直线 压力 滑行 ABCD 【详解】（1）[1]实验中需要用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做匀速直线运动，根据二力平衡，拉力等于摩擦力。 （2）[2]小乐先把木块的橡胶面朝下如图乙所示，用弹簧测力计水平拉动木块在水平木板上做匀速直线运动，并观察弹簧测力计的示数。然后把木块的塑料面朝下，如图丙所示，重复刚才的实验，比较两次测力计的示数，橡胶面较粗糙，弹簧测力计的示数较大，说明木块所受的摩擦力较大，塑料面较光滑，测力计的示数较小，说明木块所受的摩擦力较小。可以得到初步实验结论：压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。 [3]冰壶比赛时，运动员一只鞋是蹬冰鞋，另一只鞋是滑行鞋。结合实验结论，塑料底是较光滑的，滑动摩擦力较小，小乐判断出塑料底的鞋是用来滑行的。 （3）[4]探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关，实验中小乐没有选择两个木块，而是在同一木块的两面贴上不同材料进行实验，是为了控制压力不变，采用了控制变量法； A．探究压力的作用效果与哪些因素有关，需要改变其中一个因素不变，而改变其它因素，用到控制变量法；故A符合题意； B．探究液体内部压强与哪些因素有关，需要改变其中一个因素不变，而改变其它因素，用到控制变量法；故B符合题意； C．探究动能的大小跟哪些因素有关，需要改变其中一个因素不变，而改变其它因素，用到控制变量法；故C符合题意； D．浮力大小与液体密度和排开液体的体积大小有关，在探究浮力大小与哪些因素有关实验中，运用了控制变量法。故D符合题意。 故选ABCD。 5． 木块被撞击后移动的距离 速度 当质量一定时，速度越大，动能越大 请保持车距，切勿超速 【详解】（1）[1]实验时通过观察木块被撞击后移动的距离来比较动能的大小，这是转换法。 （2）[2]同一钢球从不同高度由静止释放，到达水平面时的速度不同，故可以探究动能大小与速度的关系。 [3]由实验探究可得出结论：质量相同时，钢球的速度越大，动能越大。 [4]根据这一结论可知，汽车若速度太快，则出现紧急情况时造成的危害将较大，为此，对司机的安全驾驶提出如此建议：请保持车距，切勿超速。 6． 秒表 时间t mg A 【详解】（3）[1][2]由得，实验中应用秒表记录跳n次所用的时间t。 （4）[3]由得，自己所受的重力 [4]跳n次所做的总功 [5]平均功率 （5）[6]由得，两人想比较跳绳的平均功率（假设两人跳起的平均高度相同），频率相同，体重大的功率大；体重相同，频率高的功率大，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 7． 被撞木块移动的距离 大 B 能 【详解】（1）[1]实验运用了转换法，通过观察被撞木块移动的距离来比较钢球动能的大小，被撞木块移动的距离越远，钢球的动能越大。 （2）[2]由图甲和乙得实验结论，质量相同时，钢球的速度越大，被撞木块移动的距离越远，动能越大。 （3）[3]钢球滚落斜面底端时具有了初速度，具有动能，钢球撞击木块，使木块运动，所以“动能”是指钢球撞击木块时的动能，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 （4）[4]图乙、丙两次实验中，让钢球从斜面的同一高度自由滚下，保证了速度相同，质量不同，做图丙所示的实验时，若木块滑出了水平木板，说明木块移动的距离远，从两次实验中能比较出被撞木块移动的距离大小，故能得出实验结论。 8． 木块 陷入沙堆的深度 图-2 不能 【详解】（1）[1]实验中，木块被举高后具有一定的重力势能，释放后撞击桌面，通过桌腿陷入沙堆的深度来探究木块的重力势能跟什么因素有关？ （2）[2]实验中，木块下落撞击桌面，桌腿陷入沙堆，木块下落时的重力势能不同，桌腿陷入沙堆深度不同，故重力势能大小通过桌子四条桌腿陷入沙堆的深度看出。 （3）[3]由图-1和图-2控制木块的质量不变，改变木块下落的高度，桌腿陷入沙堆深度不同，可以判断重力势能的大小与物体位置高度的关系。 （4）[4]研究重力势能的大小与物体质量关系要控制木块下落高度不变，改变木块质量，本实验操作不能得出重力势能的大小与物体质量有关的结论。 9．120J，12W 【详解】解：根据W=Fs可得，此过程中拉力所做的功为 根据可得，此过程中功率为 答：此过程中拉力所做的功W为120J，功率P为12W。 10．（1）6×105N；（2）5×104Pa；（3）2×106J 【详解】解：（1）满载排水量 满载时受到的浮力 （2）水对该处产生的压强 （3）由图乙可知，在50～100s内，船匀速行驶，速度 v=0.5m/s， 则行驶距离 由图甲可知，在50～100s内，船的牵引力F=8×104 N，则牵引力所做的功 答：（1）这艘船满载时受到的浮力为6×105N； （2）该船漂浮在水面时，船舱某处距水面5m，水对该处产生的压强5×104Pa； （3）船在航行过程中，第50～100s内牵引力做的功2×106J。 11．（1）120N；（2）1.5×104Pa；（3）160W 【详解】解：（1）由G=mg可知，防疫物资和无人机所受的总重力 G总=m总g=(8kg+4kg)×10N/kg=120N （2）无人机在水平地面上静止的对地面的压力 F=G总=120N 总受力面积 S=4×20cm2=80cm2=8×10-3m2 则无人机对地面的压强 （3）防疫物资受到的重力 G物=m物g=8kg×10N/kg=80N 无人机对防疫物资做的功 W=G物h=80N×50m=4×103J 则此过程中无人机对防疫物资做功的功率 答：（1）防疫物资和无人机所受的总重力120N； （2）图中静止在水平地面上的无人机对地面的压强为1.5×104Pa； （3）此过程中无人机对防疫物资做功的功率为160W。 12．（1）2×105Pa；（2）6×104W；（3）见解析 【详解】解：（1）轿车的重力 G=mg=1.6×103kg×10N/kg=1.6×104N 轿车空载时，静止在水平地面上时对地面的压强 （2）轿车此时牵引力的功率 （3）轿车在高速行驶时，气流偏导器上方的空气流速小，压强大，下方的空气流速大，压强小，这样轿车就会受到一个向下的压力差，使轿车产生较大的抓地力，从而增大汽车的稳度。 答：（1）轿车空载时，静止在水平地面上时对地面的压强是2×105Pa； （2）轿车此时牵引力的功率是6×104W； （3）它的作用是增大汽车的稳度。 13．（1）；（2）；（3）598s 【详解】解：（1）由题意知，机器人在1×103s内总共做了2.4×104J的功，则机器人做功的功率 （2）由题意知，两块面积均为S2=1.8×10-2m2，两块抹布对瓷砖地面的压力为12N，则两块抹布对瓷砖地面的压强 （3）根据 可得，机器人拖地时的速度 机器人每次在AB方向运动需要时间 机器人每次在BC方向运动0.3m需要时间 机器人沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次需要时间 t总=t1×15+t2×14=38s×15+2s×14=598s 答：（1）机器人做功的功率为； （2）两块抹布对瓷砖地面的压强是； （3）机器人需要598s时间，才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次。 14．（1）2×105Pa；（2）80N；（3）4×104N 【详解】解：（1）空载时，雾炮车对水平地面的压力为 F=G=mg=10×103kg×10N/kg=105N 雾炮车对水平地面的压强为     （2）当水箱中水的深度为1m时，排水孔盖受到水的压强为 p′=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=10000Pa 排水孔盖子受到水的压力为 F′=p′S′=10000Pa×80×10-4m2=80N （3）雾炮车的速度为 根据 可知此过程中雾炮车的牵引力为 答：（1）空载时，雾炮车对水平地面的压强为2×105Pa； （2）当水箱中的水深为1m时，排水孔盖子受到水的压力为80N； （3）此过程中雾炮车的牵引力为4×104N。 15．（1）4s；（2）2400J 【详解】解：（1）已知无人机的最大上升速度为20m/s，无人机升高的距离为20m，根据得无人机需要的时间为 （2）已知无人机从20m高度降落到地面，无人机的质量为12kg，无人机的重力为 无人机重力做的功为 答：（1）无人机升高20m，至少需要4s。 （2）无人机从20m高处降落到地面，重力做功是2400J。 16．（1）1×105Pa；（2）3.2×106J；（3）20m/s 【详解】解：（1）汽车对地面的压力 对水平地面的压强 （2）由题意可知，整个过程中发动机的工作时间 在这段时间内发动机的功率不变，由可得，整个过程中发动机做的功 （3）汽车所受的阻力 因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的牵引力 由可得，汽车的最大速度 答：（1）汽车静止时对地面的压强为1×105Pa； （2）整个过程中发动机做的功为3.2×106J； （3）汽车的最大速度为20m/s。 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 $$