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．近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视．小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为m1和m2（m1＜m2）的小钢球由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。 (1)分析甲、乙两图可知， （选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大。 (2)比较甲、乙两图可知，在 一定时，小钢球的 越大，动能越大。 (3)比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害。 (4)假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项 。 拓展设问 （实验装置改进） (5)“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图所示，每次实验后都要换上另一块 （选填“相同”或“不同”）的橡皮泥，此实验中小球动能的大小是通过 来间接反映的。 2．小萌同学利用甲图探究“物体的弹性势能的大小与弹性形变程度的关系”。将弹簧和金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB（足够长）上面，每次将小球压缩弹簧后松手。 （1）实验时每次将弹簧压缩 （填“相同”或“不同”）的长度，分析比较 （“小球第一次弹起的高度”、“小球最终静止时的高度”或“任意某一次的弹起高度”），从而比较弹簧的弹性势能大小； （2）当压缩的弹簧x=5.00cm时，小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能全部转化为 能。小萌记录小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。在整个过程中，小球在“t1”、“t2”、“t3”时刻的动能最大的是 时刻； （3）请推理，表格中第5次实验小球上升的高度应为 cm。 实验次数 弹簧压缩量x（cm） 上升的高度h（cm） 1 1.00 1.50 2 2.00 6.00 3 3.00 13.50 4 4.00 24.00 5 5.00 3．在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置。用细线把一个质量为m的小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A，由静止释放小球。观察小球从A→B→C的过程中高度和速度的变化，并测出了小球在A、B、C三个位置时动能和重力势能的值，从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如下表所示。 运动过程或位置 A A→B B B→C C 动能Ek/J 0 增加 4.98 减少 0 重力势能Ep/J 5.00 减少 0 增加 4.97 （1）小球在图中的C位置，受到 个力的作用； （2）从实验中可以看出，小球从A→B的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为 ，在能量的转化过程中，机械能在逐渐减少，这主要是由小球受到 造成的； （3）在实验中，如果换用质量为2m的小球，其他条件不变，那么，小球到达B位置时的机械能 （填“大于”“小于”或“等于”）质量为m的小球到达B位置时的机械能。 4．“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，水平桌面在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图所示，每次实验后都要换上另一块 （选填“相同”或“不同”）的橡皮泥。此实验中小球动能的大小是通过 来间接反映的。 5．晓丽在研究动能与、关系的实验中，如图所示，质量为的小球从A点静止释放，在没有空气阻力的情况下，沿轨道运动（其中段光滑，段水平但不光滑）。已知重力势能为（为小球离轨道的高度，当小球运动到点时，），动能为（为小球运动的速度） （1）用小球去撞击木块，并通过木块 来反映动能的大小。 （2）小球从A点静止释放到达点时速度为，此过程中小球的机械能 （选填“变小”“变大”或“不变”），则 ，（用题目所给物理量表示）根据题目所给信息，推测与小球的质量 。（选填“有关”或“无关”）。 6．小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上的运动时的功率，如图。 （1）待测功率的最终表达式为 （2）需要的测量工具：体重秤、刻度尺、 （3）小明采用了合适的方法记录数据，请帮他在空格处补上相应的数据。（取g=10N/kg） 重心上升高度h/m 质量m/kg 拉一次克服重力所做的功W/J 拉上去的次数 时间t/s 功率P/W 0.5 60 5 12 7．小明用图甲的弹簧笔玩游戏，发现弹起的高低不同。笔弹起的高度取决于内部弹簧的弹性势能。弹簧的弹性势能大小与弹簧的弹性形变和弹簧种类有关。 猜想：相同弹簧其弹性势能大小与其弹性形变的程度有关。 为了验证猜想，小明利用图乙所示的实验装置进行实验。不计小球滚动和碰撞的能量损失。步骤如下： ①用小球在水平面上压缩弹簧至一定位置； ②释放小球撞击木块，测得木块移动的距离s。 （1）步骤①在操作时需要控制 等无关变量相同；（写出2个） （2）将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，若出现 现象，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大； （3）小明在其中几次实验中，用小球压缩弹簧释放后撞击木块，发现木块移动到水平桌面末端并掉下桌面，影响实验的观测。在无法增加水平桌面长度的情况下，请你就上述实验不足提出一项合理化的改进建议： 。 8．如图所示，在探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中： （1）将钢球A分别从斜面不同高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。这是为了探究物体的动能大小与 （选填“速度”或“质量”）的关系； （2）实验中通过比较 来比较钢球动能大小； （3）将钢球A和一个乒乓球（质量小于钢球）分别从斜面同一高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。实验发现：钢球撞击木块时，木块移动了一段距离；乒乓球撞击木块时，木块仍保持静止。该实验 （选填“能”或“不能”）初步说明物体的动能跟物体的质量有关； （4）下表是几组实验数据，分析数据初步得到：在质量和速度两种因素中， 对动能影响更大。 实验次数 钢球质量/g 钢球释放高度/cm 钢球撞击木块时的速度/m·s-1 木块移动的距离/cm 1 100 10 1.32 15.2 2 100 20 1.85 30.1 3 200 10 1.31 30.0 二、计算题 9．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮lmin转动1800r，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），试求： （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力是多少？ （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功是多少？ （3）汽油机的功率是多少？ 10．一辆载重卡车连同货物的总质量m=4.5×103 kg，在F=4.0×103 N的牵引力作用下在平直公路上做匀速直线运动，1 min内行驶了900 m。g取10 N/kg，求： （1）卡车连同货物受到的重力大小； （2）卡车受到的阻力大小； （3）牵引力做功的功率。 11．物体只在重力的作用下由静止开始下落，叫做自由落体运动．有一物体离地面的高度为h，如果物体在下落的过程中重力做的功全部转化为动能，物体的动能为。 (1)请你分析说明物体下落的速度与自身的质量大小是否有关； (2)如图，一小球从离地面高度h=45m的空中自由落下，不计一切阻力，则小球落地时速度是多大？ 12．用图所示的滑轮将重为49牛的物体A在5秒内匀速向上提高10米。不计绳子和滑轮间的摩擦，求： （1）物体的质量m； （2）拉力F所做的功W和功率P。 13．小明健身用的拉力器结构如图－2－3所示，他用250 N的拉力向下拉动拉杆，使重为200 N的配重块在2 s内匀速升高40 cm，不计拉杆和绳的重力．求： (1)2 s内配重块运动的速度 ． (2)在这2 s内小明所做的功及功率 ． 14．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。 15．为控制疫情，我市市政管理部门配备了如图所示的消毒车按时对人流密集的主干道路进行消毒。消毒车罐体容积为4500L，空载质量约5000kg，轮胎与地面的总接触面积是1000cm2，发动机的额定功率约为95kW。（ρ药水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg） (1)消毒车在水平地面上匀速行驶消毒时，具有的动能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (2)装满药水时，消毒车对水平地面的压强是多少？( ) (3)当该车装满药水，在水平公路上以额定功率匀速行驶时，测得速度为10m/s，则发动机在2min内所做的功是多少？受到的阻力是多少？ ( ) 16．把重为50牛的物体沿竖直方向匀速提升10米，用时10秒。求： ①拉力所做的功W。 ②拉力的功率P。 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．(1)乙 (2) 质量 速度 (3)乙、丙 (4)不超载行驶，不超速行驶 (5) 相同 橡皮泥的形变程度 【详解】（1）分析甲、乙两图可知，小钢球质量相同，乙图水平面上的纸盒移动的距离较大，说明乙图中小钢球的动能较大，则乙图中小钢球在刚到达水平面时的速度更大。 （2）[1][2]比较甲、乙两图可知，小钢球质量相同，h1＜h2，则乙图中小钢球刚到达水平面时的速度较大，乙图中纸盒移动的距离较大，故可得出结论：在质量一定时，小钢球的速度越大，动能越大。 （3）乙、丙两图中，小钢球在斜面的高度相同，则到达水平面的速度相同，丙图小钢球的质量较大，丙图中纸盒移动的距离较大，说明丙图小钢球的动能较大，则可以模拟汽车超载带来的危害。 （4）在安全行车方面需要注意的是不要超速和超载，无论是超速还是超载，都会使车的动能增大，遇到交通事故时，其破坏程度就很大。 （5）[1]“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，根据控制变量法，只改变要研究的因素，其他因素要相同，故每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥。 [2]实验中将小球动能的大小转换为橡皮泥的形变程度，通过观察橡皮泥的形变程度来间接反映小球动能的大小，运用了转换法。 2． 不同 小球第一次弹起的高度 重力势 t1 37.50 【详解】（1）[1][2]弹簧压缩程度不同，具有的弹性势能不同，在此过程中通过小球上升高度，反映弹簧弹性势能的大小；小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因此实验时每次将弹簧压缩不同的长度，分析比较小球第一次弹起的高度，从而比较弹性势能的大小。 （2）[3][4]小球离开弹簧后继续向上运动，达到最高点H时，弹性势能全部转化为重力势能；小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是小球每一次反弹的高度逐渐变小，因为有空气阻力，在此过程中小球的机械能转化为内能；在整个过程中小球的动能不断减小，所以动能最大时是在t1时刻。 （3）[5]由表中数据可知，弹簧的弹性势能E与压缩量x的平方成正比，表格中第5次实验中压缩量由1.00cm变为5.00cm，压缩量变为5倍，所以反映弹簧弹性势能大小的小球的高度应是原来的25倍，所以小球上升的高度应为 1.50cm×25＝37.50cm 3． 2 动能 空气阻力 大于 【详解】（1）[1]小球刚在图中的C位置时速度为零，不受空气阻力的作用，则只受到重力和拉力两个力的作用。 （2）[2][3]小球从A→B的过程中速度不断增加，高度不断降低，则小球的动能增加，重力势能减小；所以这个过程中是重力势能逐渐转化为动能。在能量的转化过程中，机械能在逐渐减少，这主要是由小球受到空气阻力造成的。 （3）[4]在实验中，如果换用质量为2m的小球，其他条件不变，此时小球在A位置时的重力势能大于原来质量为m的小球的重力势能；因此小球到达B位置时动能也大于质量为m的小球到达B位置时的动能，则小球到达B位置时机械能大于质量为m的小球到达B位置时的机械能。 4． 相同 橡皮泥的形变程度 【详解】[1]探究物体的动能和哪些因素有关，和质量与速度有关，实验时要用到控制变量法，其他都应控制不变，所以橡皮泥要相同。 [2]比较动能大小，从物体做功多少看，小球对橡皮泥做功，使橡皮泥发生形变，所以是通过橡皮泥形变程度来间接反映的。 5． 被撞击的距离的远近 不变 无关 【详解】（1）[1]实验中小球撞击木块，木块移动的距离越远，小球的动能越大，所以是以木块被撞击的距离的远近来判定动能的大小的。 （2）[2]在没有空气阻力的情况下，其中AB段光滑，故此过程中小球的机械能守恒，即小球的机械能不变。 [3]小球在A点时是静止的，不具有动能，只具有重力势能，则小球在A点的机械能等于重力势能，即 小球从A点静止释放到达B点时的速度为vB，到达B点时，高度为0，重力势能为0，此时小球的机械能等于动能，即 根据机械能守恒，则有 整理得 [4]根据可知，速度大小与小球的质量m无关。 6． 秒表 300 125 【详解】（1）[1]由功率的公式推导可以得出，待测功率的最终表达式为 （2）[2]连续完成多个引体向上动作需要的时间用秒表测量，故还需要的测量工具是秒表。 （3）[3]通过表格数据可知，重心上升高度为0.5m，重力 G=mg=60kg×10N/kg=600N 则1次引体向上所做的功 W1=Gh=600N×0.5m=300J [4]拉上去的次数为5次，则做的总功 W=5W1=5×300J=1500J 做引体向上运动时的功率 7． 小球、木块 当弹簧被压缩的越多，木块滑行的距离也就越长 在水平面上放足够长的毛巾 【详解】（1）[1]为了验证猜想，在操作时要控制小球、木块、水平面等与弹簧弹性势能无关的因素相同。 （2）[2]将弹簧压缩至不同位置后释放撞击木块，撞击过程中，弹簧的弹性势能转化为木块的动能，当弹簧被压缩的越多，如果小球撞击木块滑行的距离越长，说明小球对木块做的功就越多，小球撞击木块时的动能就越大，弹簧的弹性势能就越大，则可得出结论：相同弹簧弹性形变的程度越大，弹簧弹性势能越大。 （3）[3]可以增加水平桌面的粗糙程度，如在水平面上放足够长的毛巾，增大木块受到的摩擦力，缩短木块运动路程。 8． 速度 木块B移动的距离 能 速度 【详解】（1）[1]将钢球A分别从斜面不同高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。从不同高度释放，物体下滑到水平面时速度大小不同，所以这是为了探究物体的动能大小与速度的关系。 （2）[2]用钢球A撞击水平面上的木块B，观察到的实验结果是木块B移动的距离，所以实验中通过比较木块B移动的距离来比较钢球动能大小。 （3）[3]将钢球A和一个乒乓球（质量小于钢球）分别从斜面同一高度处由静止释放，撞击水平面上的木块B。实验发现：钢球撞击木块时，木块移动了一段距离；乒乓球撞击木块时，木块仍静止。该实验中变量为物体的质量，能初步说明物体的动能跟物体的质量有关。 （4）[4]由实验1、2可知，当物质质量一致，释放高度实验2是实验1的2倍时，速度相差倍，实验2木块移动的距离为30.1cm。由实验1、3可知，当释放高度一致（即速度基本一致），物体质量实验3是实验1的2倍时，实验3木块移动的距离为30.0cm。分析数据初步得到：在质量和速度两种因素中，速度对动能影响更大。 9．（1）2700N；（2）135J；（3）2025W 【详解】（1）燃气对活塞的平均压强为9.0×105Pa，活塞面积为30cm2，根据压强公式的变形式可直接计算出做功冲程中燃气对活塞的平均压力 （2）汽油机在做功冲程时，汽缸内高温高压的气体推动活塞做功，根据功的公式可直接计算出一个做功冲程中，燃气对活塞做的功 （3）汽油机在一个工作循环中只有一次做功冲程，对外做功1次，飞轮转动2圈。由题意，飞轮转动1800圈，说明汽油机做了900个工作循环，对外做功900次。该汽油机在1min内做功 汽油机的功率 答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力是2700N； （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功是135J； （3）汽油机的功率是2025W。 10．（1）4.5×104 N；（2）4.0×103 N；（3）6×104 W 【详解】解：（1）由题意可知，卡车与货物的总质量为m=4.5×103kg，故总重力为 G=mg=4.5×103kg×10N/kg=4.5×104N （2）因卡车匀速直线运动，处于受力平衡状态，所以阻力等于牵引力，即 F=f=4.0×103N （3）由题意可知，卡车行驶的速度为 故牵引力的功率为 答：（1）卡车连同货物受到重力为4.5×104N； （2）卡车受到阻力的大小为4.0×103N； （3）牵引力做功的功率为6×104W。 11．(1)无关 (2)30m/s 【详解】（1）由题可知，物体所处的高度为h时，重力做功为 在下落过程中重力做功全部转化为动能，即 可得 物体下落的速度为 所以物体下落的速度与自身的质量无关。 （2）根据计算小球落地时速度为 12．（1）5kg；（2）490J，98W 【详解】解：（1）物体的质量 （2）拉力F所做的功 W=Gh=49N×10m=490J 功率 答：（1）物体的质量是5kg； （2）拉力F所做的功是490J，功率是98W。 13． 0.2 m/s 100J 【详解】 (1) 配重块运动的速度：v＝＝0.2m/s；(2)拉力做的总功：W总＝Fs＝250N×0.4m＝100J，拉力做功的功率：P＝＝50W. 点睛：（1）利用速度公式求配重块运动的速度；（2）使用的是定滑轮，拉力移动的距离s＝h，总功W总＝Fs，再利用功率公式P＝求解功率． 14．(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 15． 变小 1.14×107J， 【详解】解：(1)消毒车在水平地面上匀速行驶消毒时，质量减小，速度不变，故其动能变小。 (2)空车受到的重力为 G1=m空g=5000kg×10N/kg=50000N 装满药水时，药水受到的重力为 G药水=m药水g=ρ药水Vg=1.0×103kg/m3×4500×10-3m3×10N/kg=45000N 消毒车总重为 G=G1+G药水=50000N+45000N=95000N   消毒车对水平地面的压强为 (3)发动机的额定功率约为95kW，则发动机在2min内共做功 W=Pt=95000W×2×60s=1.14×107J 该车匀速行驶时所受阻力等于牵引力，即 答：(1)消毒车在水平地面上匀速行驶消毒时，具有的动能变小； (2)装满药水时，消毒车对水平地面的压强是9.5×105Pa； (3)发动机在2min内所做的功是1.14×107J ，受到的阻力是9500N。 16．①500J；②50W 【详解】解：①由题意可知，此时拉力等于物体的重力，则拉力所做的功W W=Fs=50N×10m=500J ②拉力的功率P P===50W 答：①拉力所做的功W为500J； ②拉力的功率P为50W。 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 $$