2025年中考物理复习专题：做功与机械能计算题、实验题

2025年中考物理复习专题：做功与机械能计算题、实验题 一、实验题 1．小明同学在探究重力势能的大小与哪些因素有关时，提出了如下猜想： 猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关； 猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关。 为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验，如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。 按上述方案进行实验，其实验数据如表所示。 序号 铁块质量（g） 铁块距桌面高度（cm） 桌腿进入沙子的深度（cm） ① 20 20 1.9 ② 20 30 2.9 ③ 20 40 3.8 ④ 30 20 2.9 ⑤ 40 20 4.1 （1）实验中通过比较 来判断物体重力势能的大小； （2）铁块在下落过程中把重力势能转化为 ； （3）为了验证猜想一，需选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析；为了验证猜想二，需选择表中 （填实验序号）三组数据进行分析； （4）最终的结论是： 和 越大，重力势能越大； （5）利用本实验装置还可以探究的实验为： ； （6）高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”，实验数据表明：一个60克的鸡蛋从4楼抛下来就会让人起肿包；从8楼抛下来就可以让人头皮破损；从18楼甩下来就可以砸碎成年人的头骨；从25楼抛下可使人当场死亡。请你从物理的角度解释： 。（不计空气阻力） 2．如图是“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验示意图。 该实验中，所探究的“动能”是指物体 （选填“A”或“B”）的动能，要用该实验装置探究物体动能大小与速度的关系，具体操作方法是： 。 3．学习了功率的知识后，甲和乙两位同学想测量自己平时从底楼爬到教学楼三楼的功率，他们实验前设计了如下问题，请你帮忙补充完整。 （1）实验原理： （写出公式）； （2）需要测量的物理量除自己的质量m外，还需要测量 、 （写出物理量及物理量的符号）； （3）测量需要的实验测量器材有 、 、 ； （4）甲和乙两同学都觉得测功率需要多次实验，他们给出了以下两种方法； 甲：每天测1次自己正常爬楼的功率，一星期后把测得的所有值取平均值。 乙：在2h内不间断地爬楼N次，最后求出N次爬楼的平均值。 其中，甲同学求得的功率值能较准确地反映他爬楼的功率，乙同学求得的值将比通常情况下的功率值偏 （选填“大”或“小”），采取多次测量取平均值主要目的是为了 。 4．小雅用如图所示的装置来探究物体动能跟哪些因素有关。 （1）此实验是通过比较 来判断钢球在水平面上撞击木块时动能的大小的； （2）将同一小球从不同高度静止释放，是研究动能与 的关系； （3）画出小球A在斜面受到的重力示意图 。 5．小明猜想：动能的大小可能与物体的质量与物体的速度有关，因此他设计了如下两种实验方案： A．让同一辆小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，与放在水平面上的木块相碰，比较木块在水平面上移动的距离（如图甲所示）； B．让不同质量的小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，与放在水平面上的木块相碰，比较木块在水平面上移动的距离（如图乙所示）。    上述两种实验方案中： （1）A方案是为了探究动能大小与 的关系。实验得到的结论是 ； （2）小明想用B方案探究动能大小与质量的关系是否可行，原因 。 6．如图所示，小明用a、b两球探究“物体动能大小与哪些因素有关”。小球质量ma>mb，让小球从同一斜面由静止释放，撞击水平面上的木块。 (1)实验中通过观察 来判断钢球的动能大小。此处用到的物理实验方法是 。若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的； (2)对比甲图和丙图是为了探究动能大小与 的关系； (3)对比甲图和乙图，将质量不同的小球从相同斜面的同一高度由静止释放的目的是 。该实验可得到的结论是 ； (4)木块被碰撞后，最终停止在木板的右端。该过程中，碰撞后木块获得的动能 木块克服摩擦力做功（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 7．许多实验器材在物理实验中能被重复利用，斜面就是其中之一。请完成下列利用斜面进行实验的有关问题： （1）图甲所示实验用来探究动能大小的影响因素，对于同一个球A，要放在斜面的不同高度让其自由下滑；若本实验装置的水平面绝对光滑，还能得出实验结论吗？ （选填“能”或“不能”）； （2）图乙所示是测量斜面的机械效率实验，斜面倾斜角为30°，物体B重为4N，用弹簧测力计沿斜面拉动B时，应使B做 运动，实验中弹簧测力计示数如图所示，则所测斜面的机械效率为 ； （3）由下图实验可以得出：小车到达水平面的初速度相同时，水平面越光滑，它的速度减小得就慢。由此联想到在雨雪天驾驶汽车应适当 （选填“增大”或“减小”）汽车之间的距离。当同一辆小车从同一高度滑下时，从能的转化角度看，小车在水平面上克服阻力所做的功 （选填“在毛巾上时多”、“在木板上时多”或“在各种表面上一样多”）。    8．小明同学设计了如图甲、乙所示的实验，来探究动能的大小与哪些因素有关。    （1）在实验中，让不同质量的两个小球从同一高度由静止滚下的目的是使两球到达水平面时具有相同的 ；而纸盒被推动的距离可以用来反映小球 的大小； （2）选用图甲探究的是动能与 的关系，得出的结论是： ； （3）物理研究方法有很多，本实验中运用了两种研究方法，一是 ；二是转换法，通过比较 来比较小球动能的大小； （4）在高速公路上，人们对不同的车型进行了不同的限速，质量越大的车。限速越低，主要是受到实验 （选填“甲”或“乙”）的启示。 二、计算题 9．物体在100牛的水平拉力F作用下，沿拉力方向匀速前进了6米，求此过程中拉力F对物体做的功W。 10．小明利用如图所示的滑轮组，将质量为90kg的物体在1min内匀速提升5m，竖直向上的拉力为360N。（g取10N/kg）求： （1）拉力的功率是多大？ （2）滑轮组的机械效率（结果保留一位小数）。 11．体育测试中，小明的质量为m，他在1min跳绳n次，每次所跳的高度约为h。求 (1)小明跳一次时所做的功； (2)小明跳绳时的功率。 12．在新冠肺炎防疫期间，小明的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车，为社区运送物资，如图所示，小明通过查阅资料了解到：当该车满载货物时，总质量为4×103kg，货车有4个轮胎，每个轮胎与地面的接触面积是250cm2；发动机的牵引力为3×103N，若该车在平直公路上匀速直线行驶3600m；在此过程中，求： （1）该车满载货物时对地面的压强； （2）牵引力所做的功是多少？ 13．如图所示，滑轮组悬挂在水平支架上，重为800N的工人站在水平地面上，竖直向下拉动绳子自由端，使重为300N的物体以0.2m/s的速度匀速上升。在这个过程中，人施加的拉力F为200N，两个滑轮质量相等，不计滑轮组的绳重和摩擦。求： （1）该滑轮组的机械效率； （2）拉力F的功率； （3）动滑轮受到的重力； （4）该工人利用此滑轮组提升不同货物时，支架受到滑轮组的最大拉力。 14．利用如图所示的滑轮组将重60N的重物竖直匀速提升0.2m，若滑轮组的机械效率为80%，则拉力F做的功为 J。 15．随着国家的发展，我国人民的生活水平不断提高，汽车已进入千家万户，某品牌国产汽车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶50km，消耗汽油3L，汽车发动机功率为12kW，已知：汽油的热值q＝4.6×107J/kg，汽油的密度ρ＝0.7×103kg/m3。求该汽车匀速行驶50km过程中： （1）汽车发动机的牵引力； （2）3L汽油完全燃烧产生的热量； （3）发动机的效率（结果保留整数）。 16．小轿车静止在水平地面上，它受到的重力为，轮胎与地面接触的总面积为，g取10N/kg，求： （1）小轿车对地面的压力； （2）小轿车对地面的压强； （3）该车在5min内沿平直公路匀速行驶6000m，受到的阻力恒为车重的0.05倍，此过程中汽车牵引力的功率。 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：做功与机械能计算题、实验题》参考答案 1． 桌腿陷入沙坑的深度 动能 ①④⑤ ①②③ 高度越高 质量 压力的作用效果与什么因素有关 高空中的鸡蛋具有很大的重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，在落地前鸡蛋具有很大的动能，砸向行人时会造成较大的伤害。 【详解】（1）[1]该实验方法是转换法，实验中通过桌腿进入沙子中的深度大小，判断物体重力势能的大小。 （2）[2]不计空气阻力，物体从高处加速下落过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能。 （3）[3]要验证猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关，要控制物体所在高度相同，改变物体的质量进行实验，所以，应选择①④⑤三组数实验据进行分析。 [4]要验证猜想二：物体的重力势能与物体的所在的高度有关，要控制物体的质量相同，改变物体所在高度进行实验，所以，应选择①②③组实验数据进行分析。 （4）[5][6]重力势能的大小与物体的质量、所在高度有关，所在高度越高、质量越大，重力势能越大。 （5）[7]探究压力的作用效果与什么因素有关，要利用控制变量法来研究，同时用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验。 （6）[8]高空中的鸡蛋具有很大的重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，在落地前鸡蛋具有很大的动能，砸向行人时，会造成较大的伤害。 2． A 见解析 【详解】[1][2]实验中采用转换法，将动能的大小转换为木块被撞击后运动的距离，而探究的“动能”是指物体A的动能；实验中采用控制变量法，要用该实验装置探究物体动能大小与速度的关系，应使物体A从斜面上不同高度静止滚下，观察物体B被撞击后移动的距离。 3． 楼层高度h 爬楼时间t 体重计（秤） 刻度尺（米尺） 停表 小 减小误差 【详解】（1）[1]功率的公式是，要测量爬楼的功率，即测出克服重力做的功和所用时间，计算即可得出功率，所以实验原理是。 （2）[2][3]上楼的过程就是克服重力做功的过程，爬楼的功率 由以上表达式可知，除了测量自身的质量外，还需要测量爬楼所用的时间t，楼层的高度h。 （3）[4][5][6]测量质量时需要用到体重计，测量时间时需要用到停表，测量楼层高度需要用到米尺。 （4）[7][8]若在2h内不断地爬楼N次，由于受到体力的影响，爬楼的时间会越来越长，爬楼的功率会越来越小，最终求得的值将比通常情况下的功率值偏小；因此，按照甲同学的方法求得的值能较准确地反映他通常情况下爬楼的功率。一次实验存在较大的误差，多次实验取平均值可以减小误差。 4． 木块移动的距离 速度 【详解】（1）[1]小球从斜面一定高度滚到平面上，撞击木块做功，小球的动能越大，对木块做的功越多，木块被撞击的越远。 （2）[2]将同一小球从不同高度由静止释放，在小球质量一定的情况下，小球到达平面时的速度不同，动能不同。是研究动能大小与速度的关系。 （3）[3]重力的方向竖直向下，作用点在球心，符号是G，如图所示： 5． 速度 在质量相同时，速度越大，物体的动能越大 没有控制速度相同 【详解】（1）[1][2]实验中，让小车处在不同的高度，反映了速度不同，这样设计的目的是为了研究动能与速度的关系；小车推动木块，对木块做功，若木块被撞后移动的距离越远，说明小车对木块的推力做功越多，进而说明小车撞击木块时的动能越大。 （2）[3]要探究动能大小与质量的关系，应该控制小车的速度相同，让小车从斜面的同一高度滑下，因此该方案不合理。 6．(1) 木块被撞击后移动的距离 转换法 不能 (2)速度 (3) 使小球到达水平面时的初速度相同 见解析 (4)等于 【详解】（1）[1][2]小球动能大小不易观察，实验时通过比较木块被撞击后移动的距离来反映小球动能的大小，木块被撞击后移动的距离越远，说明小球的动能越大，采用了转换法。 [3]若水平面绝对光滑，木块被撞击后将做匀速直线运动，不能比较木块被撞击后移动的距离，所以不能完成实验探究。 （2）由图可知，图甲和图丙中使用的小球质量相同，但小球下滑的高度不同，则小球到达水平面时的速度不同，所以探究的是动能大小与速度的关系。 （3）[1]图甲和图乙中小球的质量不同，所以探究的是动能大小与质量的关系，实验时要控制小球达到水平面时的初速度相同，所以应将小球从相同高度由静止开始释放。 [2]由图可知，图甲中的小球质量更大，木块被撞击后移动的距离更大，说明甲中小球的动能更大，故可得：速度一定时，质量越大，动能越大。 （4）最终停止在木板的右端，机械能全部转化为内能，所以碰撞后木块获得的动能等于木块克服摩擦力做功。 7． 不能 匀速直线 80% 增大 在各种表面上一样多 【详解】（1）[1]若水平面光滑，物体不受摩擦力，物体将永远运动下去，物体通过的距离无法确定，因此动能的大小就无法比较，所以不能得出实验结论。 （2）[2]为了便于读出弹簧测力计的示数，用弹簧测力计沿斜面拉动B时，应使B做匀速直线运动。 [3]实验中，弹簧测力计示数如图所示，弹簧测力计的分度值为0.1N，其示数为2.5N。设斜面高为h，由数学知识知，斜面长为s=2h，则所测斜面的机械效率为 （3）[4]木板表面最光滑，小车在上面运动时通过的距离最长，由实验现象可以得出结论：水平面越光滑，小车运动的距离越远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；雨雪天路面阻力变小，雨雪天驾驶汽车时应该增大汽车之间的距离。 [5]当同一辆小车从同一高度滑下时，小车到达表面时动能是相等的，由于小车最终停下来，因此动能的减少量相同；从能的转化角度看，减少的动能转化为克服阻力所做的功，由于动能的变化量相同，因此小车在水平面上克服阻力所做的功在各种表面上一样多。 8． 速度 动能 速度 当物体的质量相同时，速度越大动能越大 控制变量法 纸盒被推动距离的远近 乙 【详解】（1）[1]让不同质量的两个小球从同一高度滚下，这样它们到达斜面底端的运动速度相等。 [2]本题采用了转换法，通过比较撞击纸盒距离的长短来判断小球的动能大小。 （2）[3][4]选用图甲，让质量相同的小球沿斜面的不同高度由静止滚下，撞击水平板上的纸盒，这是控制了质量相同，速度不同，目的是探究物体的动能与运动速度的关系，得出的结论是：当物体的质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）[5][6]由于动能的影响因素有多个，实验中采用的是控制变量法；实验中通过比较撞击纸盒距离的长短来判断小球的动能大小，采用的是转换法。 （4）[7]在高速公路上，人们对不同的车型，进行了不同的限速，质量越大的车，限速越低，这表明动能的大小与质量有关，探究动能大小与质量有关时需要控制速度相同，质量不同，故选用乙图来探究。 9．600焦 【详解】解：功等于力与物体在力的方向上通过距离的乘积，故 W=FS=100N×6m=600J 答：此过程中拉力F对物体做的功是600J。 10．（1）90W；（2）83.3% 【详解】解；（1）由图可知，该滑轮组动滑轮上有3段绳子承载物重，n=3，自由端端移动的距离 拉力做的总功 做功所用时间，拉力做功的功率 （2）物体的重力 做的有用功 滑轮组的机械效率 答：（1）拉力的功率是90W； （2）滑轮组的机械效率为83.3%。 11．(1)mgh；(2) 【详解】解：(1)小明的重力G=mg，跳一次做的功 W=Gh=mgh (2)小明跳绳时的功率 答：(1)小明跳一次时所做的功是mgh； (2)小明跳绳时的功率是。 12．（1）4×105Pa；（2）1.08×107J 【详解】解：（1）该车满载货物时对地面的压力 F＝G总＝m总g＝4×103kg×10N/kg＝4×104N 该车满载货物时对地面的压强 p＝ （2）牵引力所做的功 W＝F牵s＝3×103N×3600m＝1.08×107J 答：（1）该车满载货物时对地面的压强为4×105Pa； （2）牵引力所做的功是1.08×107J。 13．（1）75％；（2）80W；（3）100N；（4）2500N 【详解】解：（1）由图可知，该滑轮组动滑轮上有2段绳子承载物重，则滑轮组的机械效率 （2）绳端移动的速度 拉力F的功率 （3）拉力承载的总重 动滑轮重力 （4）绳端的最大拉力 能提起的最大重力 两个滑轮质量相等，则动滑轮的重力 支架受到滑轮组的最大拉力 答：（1）该滑轮组的机械效率为75％； （2）拉力F的功率为80W； （3）动滑轮受到的重力为100N； （4）该工人利用此滑轮组提升不同货物时，支架受到滑轮组的最大拉力为2500N。 14．15 【详解】对重物做的有用功为 拉力F做的功为 15．（1）600N；（2）9.66×107J；（3）31% 【详解】解:（1）已知汽车发动机的功率 行驶速度 由 可知汽车发动机的牵引力为 （2）消耗汽油的体积为 消耗汽油的质量为 则这些汽油完全燃烧放出的热量为 （3）汽车发动机做的有用功为 则发动机的效率为 答：（1）汽车发动机的牵引力为600N； （2）3L汽油完全燃烧产生的热量为9.66×107J； （3）发动机的效率为31%。 16．（1）1.5×104N；（2）1.25×105Pa；（3）1.5×104W 【详解】解：（1）小轿车静止在水平地面上，它对地面的压力等于其重力，即 F=G=1.5×104N （2）小轿车对地面的压强为 （3）小轿车受到的阻力为 f=0.05G=0.05×1.5×104=750N 因为小轿车沿平直公路匀速行驶，所以受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，即 F牵​=f=750N 小轿车行驶的速度为 汽车牵引力的功率为 答：（1）小轿车对地面的压力为1.5×104N； （2）小轿车对地面的压强为1.25×105Pa； （3）此过程中汽车牵引力的功率为1.5×104W。 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 $$