2025年中考物理高频考点专题训练：功和机械能的计算、实验题

2025年中考物理高频考点专题训练：功和机械能的计算、实验题 一、实验题 1．如图所示，甲图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动。乙图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。请回答： （1）甲实验中，让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下的目的是小车到水平面处具有相同的 ；甲实验中，在水平方向上受到摩擦力，且摩擦力越小，小车的速度减小得越 。从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将 ； （2）乙实验中的研究对象是 （选填“钢球”、“木块”或“斜面和水平面”），实验目的是探究物体的动能大小与 的关系。 2．如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，让小球A从斜面上某点滚下，撞击在水平面上的木块B，木块B移动一段距离。 (1)该实验中所探究物体的动能是指 （选填“小球A”或“木块B”） 的动能； (2)若要研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球A从斜面 （选题“相同”或“不同”） 高度由静止滚下，观察比较木块B被撞击移动的距离。 3．如图用钢球、木块和带有斜槽的长木板来探究物体的动能与哪些因素有关。 (1)如图甲，钢球在滚下斜槽的过程中，它的 能转化为动能，其动能大小是通过 来反映的。 (2)通过探究，小明得知动能的大小与物体的质量和速度都有关，他从课外书上看到如图乙所示的方案：用质量不同的两个钢球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。想要验证钢球的动能与质量的关系，图乙方案的操作 （选填“能”或“不能”）控制钢球的速度不变。 (3)如图丙所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高 。 4．小明在玩“水枪”玩具时，发现当“水枪”水平放置时，推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远。“空中水平抛出物体的落地水平距离与哪些因素有关呢？”他提出了如下猜想： 猜想1：与空中水平抛出物体的初速度有关； 猜想2：与空中水平抛出物体离地面的高度有关； 为验证猜想，小明和同学设计了如图所示的实验装置。 (1)为便于实验数据的采集，落地点的材料应选用 （选填“光滑木板”“橡皮泥”或“毛巾”）； (2)让金属小球从斜槽上由静止释放，小球的 能转化为小球的动能，实验中控制小球到达水平槽时速度的方法是 ，通过调节升降旋钮，可控制的猜想因素 ； (3)下表是小明在实验中测得的数据： 实验序号 抛出点离地面的高度H/m 小球在斜槽上由静止释放时的高度h/m 落地点与抛出点的水平距离s/m 落地点与抛出点的水平距离的平方/ 1 0.5 0.1 0.45 0.2 2 0.5 0.2 0.6 0.4 3 0.5 0.3 0.78 0.6 4 1.0 0.1 0.63 0.4 5 1.0 0.2 0.89 0.8 6 1.0 0.3 1.10 1.2 ①分析实验序号 的数据，可知猜想1是正确的； ②综合分析表中所给数据，请你写出与h、H之间的关系式： ； (4)小华猜想“空中水平抛出物体的质量越大，落地水平距离越大”。他选择了乒乓球和几个质量不同的金属小球，让它们均从斜槽的同一位置由静止释放，发现所有金属小球落地点的水平距离s几乎相同，但乒乓球落地点的水平距离s总是较小。你认为小华的猜想是 的。（选填“正确”或“错误”） 5．探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，三个完全相同的木桩和三个木块从高处释放时的位置如图甲所示，已知木块A、B、C的质量关系为mA=mC<mB，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示。 (1)实验时，是通过观察 来比较木块的重力势能大小。 (2)比较木块A和B对木桩撞击的情形，可得出结论：当 相同时， 越大，物体的重力势能越大。 (3)比较木块B和C对木桩撞击的情形， （选填“能”或“不能”）得出物体的重力势能与高度有关的初步结论，理由是 。 6．体育课上，小华想利用所学的物理知识估测自己跳绳时克服重力做功的平均功率（不计绳重）。 （1）用体重计测量自己的质量m； （2）用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度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）计算出跳绳时克服重力的平均功率 （用字母表示）； （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 （6）若跳绳者的质量m=50kg，跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示，根据图中所给条件，可估算出此跳绳者在1min内克服重力做功的平均功率为 W。（g取10N/kg） 7．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块在木板上向前移动一段距离S后停下。完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中。    (1)小钢球在滚下斜面的过程中，它的 转化为动能，其动能大小是通过 大小来反映的，这里用到了物理学研究问题时的 法； (2)分析比较 两组实验可得出物体的动能与质量的关系； (3)某学习小组同学做丙实验时小木块被撞后滑出木板，A同学建议换用表面相同但长度较长的木板，B同学建议换质量较大的木块，C同学建议换用质量比前两次实验较小的钢球。 你认为不恰当的是 同学的建议。 (4)有同学将实验装置改装成如图丁所示。利用同一铁球将同一弹簧压缩不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块在木板（足够长）上滑行距离，能否研究铁球的动能大小与速度的关系？ （选填“能”或“不能”）。    8．小海和小川同学在探究“物体的动能与哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 猜想一：动能的大小可能与物体的运动速度有关： 猜想二：动能的大小可能与物体的质量有关。 为了验证猜想，小海同学将质量为m的小钢球从斜槽的某高度h处由静止释放，钢球运动到水平面时，将水平面上静止的木块撞出一段距离s，如图所示，部分实验数据和现象记录如下表。请你完成下列内容： 实验次数 钢球质量m/g 钢球下落高度h/cm 木块滑行距离s 1 20 20 近 2 40 20 较远 3 60 20 远 （1）实验中探究的动能是指 ；（选填字母） A．钢球撞击木块时的动能 B．钢球撞击木块后的动能 C．木块被钢球撞击后的动能 （2）上述3次实验中，第 次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大； （3）上述实验数据表明： 相同的物体， 越大，动能越大，这个结论可用于解释汽车 （选填“超速”或“超载”）带来的危害； （4）如下图所示，为小川同学两次实验的示意图，钢球A、B的质量，下落高度，木块滑行距离。他得出“物体的运动速度越大，动能越大”的结论，小海认为他的实验方法是错误的，理由是：没有控制钢球的 相同。 二、计算题 9．航天梦的实现离不开材料的自主研制，“天问一号”探测器应用了目前世界上最轻的金属结构材料——我国自主研制的新型镁锂合金，其密度仅比塑料略高。如图标有中国牌号LA103Z镁锂合金块放置在水平地面上，其质量为3kg，与地面接触面积为0.004m2。（g取10N/kg）      求： (1)该镁锂合金块对水平地面的压强。 (2)若该镁锂合金块30s匀速直线提升了15m，需要克服重力做的功。 (3)该镁锂合金块匀速直线提升的速度。 10．为了实现节能减排，我市很多出租车都换成了燃气汽车。一辆出租车气罐中充有的压缩天然气，天然气的热值为，若天然气完全燃烧后产生的热量有30%用于出租车牵引力做功，出租车行驶过程中受到的平均阻力为。求： （1）出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q； （2）气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速行驶的路程s。 11．如图所示，工人沿斜面向上、大小为500N的推力，将重800N的货物从A点匀速推至B点，用时6s。已知AB长3m，B距地面高1.5m。试问： (1)货物在斜面上匀速运动的速度为多少？ (2)推力做功的功率为多少？ (3)斜面的机械效率为多少？ 12．快递业务服务提升了生活质量，为了提高快递配送效率，可使用如图所示的物流机器人完成最后三公里的快速智能配送。若空载时该物流机器人质量为600kg，每个轮胎与地面的接触面积为0.05m2，当该物流机器人完成所有配送任务后返回服务站时，在某平直道路上在100s内匀速行驶400m，已知机器人匀速行驶所受阻力是其重力的0.02倍，g取10N/kg。求此过程中： (1)求机器人对水平路面的压强； (2)机器人匀速行驶时牵引力做功； (3)机器人匀速行驶时牵引力的功率。 13．某油电混合动力汽车沿平直公路以72km/h的速度匀速行驶，从A处到B处用时1h，此过程中汽油燃烧释放热量的30%用于驱动汽车匀速行驶，汽车行驶过程中所受阻力恒为1000N不变，设汽油在汽缸内完全燃烧，且热值近似取q=5×107J/kg。 (1)求A、B两地间的距离。 (2)求在上述行驶过程中：①汽车发动机输出功率；②消耗的汽油质量。 (3)从B处开始，司机关闭发动机，汽车滑行至C处停止。在此过程中，汽车通过动能回收装置将动能减少量的60%转化为电能，若仪表显示回收了1.8×105J的电能，求汽车在B处时的动能EB。 14．某新型汽车的油箱最大可加40kg燃油，发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，汽车匀速行驶时的阻力与速度的关系如下表所示。（q燃油=4.5×107J/kg）求： 速度v（m/s） 10 20 30 40 阻力f/N 0.3×103 1.2×103 2.7×103 4.8×103 (1)当汽车以20m/s的速度行驶时，汽车发动机的输出功率； (2)汽车油箱加满燃油，并以30m/s的速度行驶时，可行驶的最大距离。 15．如图是一款爬绳机，这款爬绳机可以不消耗人的体能，轻松攀爬、下降，可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg，静止在水平地面上时对地面的压强为1000Pa。在某次爬升中，将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高，用时1min。（取10N/kg）求： (1)爬绳机上升的速度大小； (2)爬绳机静止在水平地面上时，与地面的接触面积大小； (3)爬绳机对工人做功的功率大小。 16．小曹的混合动力汽车具有节能、低排放等优点。当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，测试过程中消耗8kg燃料，所用燃料的热值为，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，求： (1)测试过程中燃料完全燃烧时，放出的总热量是多少； (2)测试过程中牵引力做的功； (3)在测试中，混合动力汽车的热机效率是30%，则本次测试过程中混合动力汽车的发电量是多少。 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年中考物理高频考点专题训练：功和机械能的计算、实验题》参考答案 1． 初速度 慢 做匀速直线运动 钢球 速度大小 【详解】（1）[1][2][3]甲实验时，每一次都让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，其目的是使小车在水平面运动的起始速度相同；甲实验中，在水平方向上受到摩擦力，且摩擦力越小，运动状态改变的越慢，小车的速度减小得越慢。从而可以推理：如果运动的物体不受力，速度不发生改变，它将做匀速直线运动。 （2）[4][5]探究“物体的动能跟哪些因素有关”，实验中的研究对象是钢球，让同一钢球（质量不变）从斜面上不同的高度由静止滚下，改变了钢球撞击木块的速度，故实验目的是探究物体的动能大小与速度大小的关系。 2．(1)小球A (2)相同 【详解】（1）该实验中所探究物体的动能是指小球A的动能，撞击木块是用转换法通过木块移动的距离来反映小球动能的大小。 （2）要探究动能与质量的关系，这样应让不同质量的小球A从斜面同一高度由静止滚下，使小球到达水平面的速度相同，观察比较木块B被撞移动的距离，得出动能与质量的关系。 3．(1) 重力势 木块移动距离的大小 (2)不能 (3)速度 【详解】（1）[1]小钢球在滚下斜面的过程中，高度越来越低，小钢球运动的越来越快，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。 [2]小钢球推动木块运动的越远，小钢球做的功越多，小钢球具有的动能越大，所以动能大小是通过木块移动距离的大小来反映的。 （2）钢球的动能是由弹簧的弹性势能转化而来的，钢球获得动能推动木块移动的距离与弹簧压缩程度有关，与钢球的质量无关，故无法控制质量不同的物体速度相同，所以不可以探究动能大小与物体质量的关系。 （3）不同车辆的质量不同，如果车辆行驶的速度相同，质量大的动能大，危险性更大，所以交通管理部门对不同车型设定的最高速度，质量大的最高速度小。 4．(1)橡皮泥 (2) 重力势 小球从斜槽相同高度由静止释放 水平抛出物体离地面的高度 (3) 1、2、3/4、5、6 4Hh (4)错误 【详解】（1）落地点的材料应该选择容易发生形变且现象明显的物质，所以选择的是橡皮泥。 （2）[1]金属小球从斜槽上由静止释放，小球质量不变，高度变小，速度变大，所以是重力势能转化为动能。 [2]小球从斜槽相同高度由静止释放可以控制小球到达水平面时的初速度相同。 [3]调节升降旋钮，可以调整物体离地面的高度，即可以控制水平抛出物体离地面的高度。 （3）[1]猜想1认为，空中水平抛出物体的落地水平距离与空中水平抛出物体的初速度有关，所以要改变空中水平抛出物体的初速度，由表中数据可知，实验1、2、3或4、5、6中，抛出点离地面的高度相同，小球在斜槽上由静止释放时的高度逐渐变大，即空中水平抛出物体的初速度逐渐变大，落地点与抛出点的水平距离逐渐变大，故可知猜想1是正确的。 [2]由表中数据可知，每组实验中抛出点离地面的高度与小球在斜槽上由静止释放时的高度乘积的4倍等于落地点与抛出点的水平距离的平方，故 （4）使用乒乓球和几个质量不同的金属小球，让它们均从斜槽的同一位置由静止释放，发现所有金属小球落地点的水平距离s几乎相同，说明落地水平距离与小球的质量无关，所以他的猜想是错误的。 5．(1)木桩陷入沙中深度 (2) 高度 质量 (3) 不能 没在控制木块的质量相同 【详解】（1）实验中木块在高处，具有重力势能，重力势能越大，uh木块对木桩做的功越多，木桩陷入沙中越深，所以可以通过木桩陷入沙中的深度来判断木块重力势能的大小，这用到了转换法。 （2）[1][2]木块A、B的高度相同，质量关系为mA<mB，被木块B打击后的木桩陷入沙中的深度更深，说明高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。 （3）木块B、C的质量不同，所处高度也不同，根据控制变量法是不能得出物体的重力势能与高度有关的初步结论的。 6． 秒表 时间t A 135 【详解】（3）[1][2]测量克服重力做功的平均功率实验中，由可知，需要测量时间，所以还需要用秒表记录跳n次所用的时间t。 （4）[3]自己的质量m，则自己所受的重力 G=mg 每次克服重力所做的功 W=Gh=mgh 则跳n次所做的总功 W总=nmgh 则平均功率 （5）[4]AB．频率相同，体重大的，在相同时间里做的功多，功率大，故A符合题意，B不符合题意； C．体重相同，频率高，在相同时间里做的功多，所以功率大，故C不符合题意。 D．体重相同，跳一次做的功相同，时间越长，由可知，功率越小，故D不符合题意。 故选A。 （6）[5]由题意知，该同学的重力 G1=m1g=50kg×10N/kg=500N 由图可知，跳一次所用时间 1min内所跳的次数 起跳的最大高度h1=0.09m，克服重力做功 1min内克服重力做功的平均功率 7．(1) 重力势能 木块被撞击后移动的距离 转换 (2)甲丙 (3)B (4)能 【详解】（1）[1]小钢球在滚下斜面的过程中，它的高度减小，重力势能减小，速度变大，动能增大，重力势能转化为动能。 [2]钢球动能大小是通过小木块移动的距离大小来反映的，钢球动能越大，小木块被撞击后移动的距离越远。 [3]实验中将钢球动能大小转换为小木块被撞击后移动的距离，应用了转换法。 （2）探究物体的动能与质量的关系，应控制速度相同，质量不同，由于，因此，分析比较甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系。 （3）本实验动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的，故实验中使用的木块大小不能改变，实验中小球的动能较大，因此可以改变木板的长度和小球的质量，故应采用AC的建议，B不恰当，故选B。 （4）相同的铁球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较，控制了质量相同，速度不同，所以能研究铁球的动能大小与速度的关系。 8． A 3 运动速度 质量 超载 质量 【详解】（1）[1]实验探究的是小球具有的动能，通过木块被小球推动的距离来反映小球具有动能的多少，应用了转换法，所以探究的动能是指小球撞击木块时小球具有的动能。 故选A。 （2）[2]因为不同质量的物体从相同高度自由下滑到达斜面底端的速度是相同的，三个小球从斜槽的某高度由静止释放，钢球运动到水平面时速度相同，三个小球的质量越大，推动木块运动越远，对木块做功越大，说明小球的动能越大，所以第3次实验中小球动能最大。 （3）[3][4][5]由实验数据可知，当速度一定时，钢球的质量越大，动能越大。汽车超速是因为速度大造成动能大，汽车超载是因为质量大造成的动能大，所以这个结论可用于解释汽车超载带来的危害。 （4）[6]根据图可知，小球的质量不同，滚下的高度不同，即到达水平面时的速度也不同，变量不唯一，没有控制钢球的质量相同，所以不能直接得出“物体的运动速度越大，动能越大”的结论。 9．(1)7.5×103Pa (2)450J (3)0.5m/s 【详解】（1）镁锂合金块对水平地面的压力为 镁锂合金块对水平地面的压强为 （2）由知，克服重力做功为 （3）由知，镁锂合金块匀速直线提升的速度 10．（1）；（2） 【详解】解：（1）由题意可知，根据公式 可得，出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量 （2）因为出租车在公路上做匀速直线运动，所以 牵引力做功所消耗的能量为 根据公式 可得，气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速行驶的路程 答：（1）出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q为； （2）气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速行驶的路程s为。 11．(1)0.5m/s (2)250W (3)80% 【详解】（1）货物在水平面上运动的距离为s=3m，所用时间为t=6s；在水平面上运动的速度为 （2）水平推力做功的功率 （3）在斜面上推力做的功 W总=Fs=500N×3m=1500J做的有用功 W有=Gh=800N×1.5m=1200J则斜面的效率 12．(1)3×104Pa (2)48000J (3)480W 【详解】（1）机器人的重力 G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N 机器人对水平路面的压力 F压＝G＝6000N 机器人对水平路面的压强 （2）机器人水平路段匀速直线行驶，牵引力 F牵＝f＝0.02G＝0.02×6000N＝120N 机器人匀速行驶时牵引力做功 W＝F牵s＝120N×400m＝48000J （3）机器人匀速行驶时牵引力的功率 13．(1)72km (2)①，②4.8kg (3) 【详解】（1）由得，A、B两地间的距离为 （2）汽车做匀速直线运动，则牵引力等于阻力，即 ①汽车发动机输出功率为 牵引力做的功为 由得，汽油完全燃烧后释放的热量为 由得消耗的汽油质量为 （3）依题意得，汽车在B处时的动能为 14．(1) (2) 【详解】（1）由表格数据可知，当汽车以20m/s的速度行驶时的阻力 f＝1.2×103N 根据二力平衡条件可知，牵引力为 汽车发动机的输出功率 （2）这些燃油完全燃烧获得的能量 已知发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，则有用功 根据表格查出30m/s时的阻力为 则根据 可得 15．(1)0.2m/s (2)0.1m2 (3)140W 【详解】（1）爬绳机上升高度，所用时间 根据可得，爬绳机上升的速度为 （2）爬绳机静止在水平地面上时，对地面的压力为 爬绳机静止在水平地面上时对地面的压强为1000Pa，由可得，爬绳机与地面的接触面积为 （3）爬绳机对工人的作用力为 由于工人与爬绳机相对静止，故工人上升的速度等于爬绳机的速度，则爬绳机对工人做功的功率为 16．(1) (2) (3) 【详解】（1）测试过程燃料完全燃烧时，放出的总热量为 （2）由图可知，汽车50km/h的时候受到的阻力为4000N，汽车匀速行驶，发动机的牵引力等于汽车受到的阻力，则测试过程中牵引力做的功为 （3）在测试中，混合动力汽车的热机效率是30%，则本次测试过程中混合动力汽车的发电量为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 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