2025年中考物理实验题、计算题专题：功和机械能

2025年中考物理实验题、计算题专题： 功和机械能 一、实验题 1．图是小强探究“物体动能大小与哪些因素有关”的部分实验示意图。 (1)实验中，小强通过 来判断小球动能的大小。下列选项中，与判断小球动能大小的方法相同的是 （选填字母序号）。 A．建立合力的概念 B．用力的示意图表示力的三要素 C．在压力一定时，探究压力的作用效果与受力面积的关系 D．通过压强计 U形管左右液面高度差的变化来比较液体压强大小 (2)图中小强探究的问题是 ；由实验现象可得到的结论是 。 (3)小强将材料相同、质量不同的小球放在斜面的同一高度，然后小球由静止滑下，下滑过程中不计阻力。则两个小球到达斜面底部时具有相同的 （填物理量名称），小球能够做的功 （选填“相同”或“不同”）；若其中一个小球开始下滑时具有的重力势能为0.03J，则它到达水平面时的动能 （选填“等于”“大于”或“小于”）0.03J。 2．某同学设计了如图所示的实验以探究重力势能与哪些因素有关：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球进行了四组实验（不计空气摩擦，球在管道中的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为和，C、D两球陷入沙深度为，且。 (1)本实验铅球的重力势能大小是通过 来反映的；此外，实验还用到了一种常见的物理实验研究方法： 。 (2)比较 两球，可得出结论：当下落高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大； (3)比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论： ； (4)比较C、D两球，发现两球运动路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 （选填“有关”或“无关”）。 3．为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小祥同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验，将A、B、C三个小球先后从同一装置，高度分别为、、的位置滚下（，），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答： (1)进行甲、丙实验时，让A、C个小球从斜面相同高度自由向下运动，是为了使小球到达水平面时 相同； (2)进行甲、丙两个图所示实验并进行比较，是为了研究 （填“超载”或“超速”）带来的安全隐患； (3)进行甲、乙两个图所示的实验并进行比较，可以得到的初步结论是：质量相同时， 。 4．利用斜面可以完成图甲、乙所示的实验。 （1）如图甲，利用斜面研究阻力对物体运动的影响，小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在不同粗糙程度表面上运动不同的距离后停止，为便于得出实验结论，木板、毛巾、平板玻璃在水平面上的摆放顺序是 ，在上述实验过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3，它们的关系是 ； （2）①如图乙，利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关，让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下，是为了探究动能与 的关系； ②小明认为用弹簧替代斜面可以探究小车的动能大小与其质量的关系。如图丙所示，只需利用质量不同的小车将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块即可。小明的这种方案是否可行？答： 。 5．如图为小明“探究物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验操作。 （1）小球动能的大小是通过 来反映的。 （2）比较甲、乙两图可知，在 一定时，小球的 越大，动能越大。 （3）比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害。若水平面是光滑的， （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 6．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）实验中小球的动能是由 能转化而来的，其大小是通过 来反映的； （2）分析比较 两组实验可得出物体的动能与质量的关系；分析比较甲、乙两组实验可得的结论：质量相同时， 越大，动能越大； （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更小的球，你认为不恰当的是 同学的建议； （4）得出正确的实验结论后，有同学用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，如图丁所示，观察到木块被撞击后移动的情况是 （铁球滚动时所受摩擦力忽略不计）。 A．质量大的铁球将木块推动的距离较远 B．质量小的铁球将木块推动的距离较远 C．质量不同的铁球将木块推动的距离相同 7．小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想： 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的下落高度有关 猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关 为此小夏设计了如图所示的实验： 用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验数据如下表： 实验序号 铅球代号 铅球质量/g 下落高度/m 陷入沙中的深度/m ① A 200 0.5 0.1 ② B 400 0.5 0.25 ③ C 200 1 0.2 ④ D 200 1 0.2 (1)为了完成该实验，除了沙子和质量不等的铅球之外，还需要的器材是 ； (2)本实验是通过观察 来判断重力势能大小的，这种研究问题的物理方法叫 （控制变量法/转换法/类比法）； (3)为验证猜想二，应比较 两球，得到的结论是：当物体质量相同时， ； (4)比较C、D两球，发现两球两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，由此可以得出结论：物体的重力势能与物体的运动路径 （有关/无关）。 8．跳绳是初中毕业生体育测试的项目之一。如图所示，小宇同学想利用所学的物理知识进行“估测自己跳绳时克服重力的功率”的实验。（不计绳重） (1)该实验的实验原理： ； (2)实验步骤： ①用 （选填“天平”“弹簧秤”或“体重计”）测量自己的质量m； ②估测自己平均每次跳起的 ；（填物理量及其对应的符号） ③用停表记录跳n次所用的时间t； (3)功率的表达式：P= （用已知量g和上述的物理量符号表示）。 二、计算题 9．图为一款雪地摩托车，雪地摩托车以10m/s的速度在水平地面上匀速直线行驶2km，受到的牵引力恒为800N。求雪地摩托车在水平地面上匀速行驶2km时： （1）牵引力做的功； （2）牵引力做功的功率。 10．汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈。一台汽油机，活塞面积是50cm2，活塞行程是25cm，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105Pa，若飞轮的转速是2000r/min，热机效率为30%，求： (1)做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少牛？ (2)做功冲程中，平均压力做多少功？ (3)汽油机在1h内对外做多少次功？ (4)1h要消耗多少kg汽油？（汽油的热值为4.6×107J/kg，结果保留一位小数） 11．如图所示是一台手扶双轮压路机，水箱容积为15L。行驶时总质量为550kg，在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。（g取10N/kg，柴油的热值取，）求： (1)压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？ (2)若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？ (3)当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？（） 12．如图的“天鲲号”是亚洲最大的重型绞吸船，其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最。“天鲲号”去某水域执行任务，其工作量相当于将的淤泥输送至高的台田上。“天鲲号”的泥泵输出功率恒为，泥泵的机械效率为30%。（g取）求： (1)完成此任务泥泵克服淤泥重力所做的功； (2)完成此任务需要的时间； (3)若排泥管的横截面积为，排泥量为，泥泵对排泥管内淤泥的推力。 13．郑州市内很多线路的公交车是使用氢燃料的。某公交车满载乘客时总质量是6t，加满20kg 的氢可供公交车满载时以54km/h的速度匀速行驶450km，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，则氢燃料汽车的效率为多大？ 14．如图是可供游客在海上游玩时的一种旅游观光艇，此观光艇的质量为900kg，在海上航行的最大速度为36km/h，最多可载的游客数量为20人，如果海水的密度取1.0×103kg/m3，g＝10N/kg，求： (1)观光艇以最大航速匀速行驶2小时的路程是多少米？海水平均阻力为1.0×106N，则这一过程中观光艇所做的功至少为多少？ (2)该观光艇在水面下70cm深处有一个面积为10cm2的小零件，求小零件受到的海水的压力是多少？ (3)假设每位乘客的平均质量为60kg，观光艇满载乘客时，此时浸入水中的体积多大？ 15．2022年2月4日，北京冬奥会开幕式惊艳世界。如图所示，质量为的“冰雪五环”破冰而出，在内被匀速提升至的高空，求：（g取） (1)拉力对奥运五环所做的功； (2)拉力做功的功率。（保留整数） 16．电动自行车轻便、安全、无污染，很受人们喜爱.某同学在周末骑电动自行车到海滨、连岛观光，途经被称为“神州第一堤”的连云港拦海大堤，全长7000m。若电动自行车以18km/h的速度匀速行驶，其牵引力的功率为150W。求： (1)该同学通过大堤全程所需的时间； (2)电动自行车受到的阻力； (3)电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功。 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年中考物理实验题、计算题专题：功和机械能》参考答案 1．(1) 木块移动的距离 D (2) 动能大小与速度的关系 质量一定时，速度越大，动能越大 (3) 速度 不同 等于 【详解】（1）[1]本实验中通过木块移动的距离来判断小球动能的大小，利用了转换法。 [2] A．根据力的作用效果相同建立合力的概念，利用了等效替代法，故A不符合题意； B．用力的示意图把力的三要素表示出来，利用了模型法，故B不符合题意； C．控制压力相同，探究压力的作用效果与受力面积的关系，采用了控制变量法，故C不符合题意； D．通过压强计 U形管两侧液面高度差的变化来比较液体压强大小，采用了转换法，故D符合题意。 故选D。 （2）[1][2]由图可知，小球质量相同，下滑的高度不同，即小球到达水平面的速度不同，故可探究动能大小与速度的关系；通过分析实验，质量相同时，小球到达水平面的速度越大，动能越大，所以可得出结论：质量一定时，速度越大，动能越大。 （3）[1]让材料相同、质量不同的两个小球从斜面的同一高度由静止滑下，则两个小球到达斜面底部时具有相同的速度。 [2]小球的质量不同，达到水平面的速度相同，则小球到达斜面底部时动能不同，所以能够对外做的功不同。 [3]下滑过程中，不计下滑阻力，则机械能守恒，所以它到达水平面时的动能与小球开始下滑时具有的重力势能相等，即小球到达水平面时的动能等于0.03J。 2．(1) 铅球陷入沙中的深度 控制变量法 (2)A、B (3)在质量相同时，物体的高度越高，重力势能越大 (4)无关 【详解】（1）[1][2]本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙中的深度来反映，此实验方法是转换法。本实验中还用到一种常见的物理实验研究方法：控制变量法，如A、B中控制了高度相同。 （2）比较A、B两球发现下落高度相同，B球质量大，陷入沙里更深，说明B球重力势能更大，可得结论：当下落高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大。 （3）比较A、C两球，发现两球质量均为m，C球下落高度更大，C球陷入沙深度更大，说明C球的重力势能更大，由此可得结论：在质量相同时，物体的高度越高，重力势能越大。 （4）比较C、D两球，发现它们质量相等，高度相等，两球运动路径不同，而陷入沙深度相同，即两球的重力势能相同，可得结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 3．(1)速度大小 (2)超载 (3)速度大的物体，具有的动能大 【详解】（1）实验中为了使小球到达水平面的速度相同，需要让小球从斜面相同高度自由向下运动。 （2）甲、丙两个图所示实验中，小球到达水平面的速度相同，质量不同，C球的质量大，撞击木块时移动的距离远，球的动能大，故可以得出结论：物体运动速度相同时，质量越大动能越大，是为了研究超载带来的安全隐患。 （3）甲乙两图中，小球的质量相同，A小球的位置高，到达水平面时的速度大，撞击木块时木块移动距离远，球的动能大，故可知得出结论：物体质量相同时，运动的速度越大，动能越大。 4． 毛巾、木板、平板玻璃 速度 不可行 【详解】（1）[1]在做“斜面小车实验”时，给水平桌面铺上粗糙程度不同的物体，目的是探究阻力对物体运动的影响，由毛巾表面到木板再到平板玻璃，接触面的粗糙程度减小，小车受到的阻力也减小，所以摆放顺序是：毛巾、木板、平板玻璃。 [2]在利用斜面研究阻力对物体运动的影响的实验中，小车的质量始终不变，小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，小车到达水平面时的速度相同，因此，小车具有的动能相同，也就是说，小车的做功能力是相同的，最终克服阻力做的功也是相等的，即。 （2）[3]在利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关的实验中，让同一小车处在不同的高度，控制了小车的质量相同，改变了小车的运动速度，这样设计的目的是研究动能与运动速度的关系。 [4]利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，该实验方案不可行，因为未控制小球撞击木块时速度一定。 5． 木块被撞击后移动的距离 质量 速度 甲、丙 不能 【详解】（1）[1]根据转化法，小球的动能大小是通过木块被撞击后移动的距离的大小来反映的。 （2）[2][3]分析比较甲和乙两组实验可得，物体的质量相同，而下滑的高度不同，甲图中下滑的高度大，运动到水平时速度大，推动木块滑行的距离大，可知物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）[4]要想模拟汽车超载带来的危害，即研究动能大小与质量的关系，根据控制变量法的思想可知，应控制速度相同，即小球下落的高度相同，小球的质量不同，因此应比较甲、丙两次实验。 [5]若水平面是光滑的，则木块不受阻力，被撞后速度不再减小，将一直运动下去，则无法通过撞击后移动的距离的大小来比较动能的大小，所以不能达到探究目的。 6． 重力势能 木块移动的距离 甲、丙 速度 B C 【详解】（1）[1][2]从高处往下滚，高度减小，速度增加，实验中小球的动能是由重力势能转化而来；动能越大，对外做功越多，木块被撞移动的距离越远。 （2）[3][4]要得出物体的动能与质量的关系，需要改变质量，控制速度不同，故选择甲、丙两组实验；分析比较甲、乙两组实验，质量相同，甲的高度大，到达水平面时速度比较大，甲组木块被撞后移动的距离大，可得的结论：质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）[5]小木块被撞后滑出木板，说明小球的动能比较大；若选择加长木板，木块被撞可以滑更远的距离，A同学建议可行的， 若选择质量更大的小球，木块被撞的距离会更远，一定会滑出木板，故B同学建议不可行的，C同学建议换用质量比前两次实验更小的球，小球的动能更小，木块不会滑出长木板，C同学的建议是可行的。 （4）[6]将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，相同的弹性势能转化为相同的动能，撞击同一木块，木块克服摩擦力做功，将相同的动能转化为内能，木块移动的距离相同。 7．(1)刻度尺 (2) 铅球陷入沙中的深度 转换法 (3) A、C 物体的高度越大，重力势能越大 (4)无关 【详解】（1）实验时，需要测量铅球下落时的高度和陷入沙中的深度，所以，还需要的器材是刻度尺。 （2）[1][2]本实验是通过观察铅球陷入沙中的深度来判断重力势能大小的，铅球陷入沙中的深度越大，表明铅球的重力势能越大，把不便于测量的重力势能大小转换成便于测量的铅球陷入沙中的深度，这种研究问题的物理方法叫转换法。 （3）[1][2]为验证猜想二，即物体的重力势能与物体的下落高度有关，应控制铅球的质量相同，改变其下落高度，观察铅球陷入沙中的深度，所以，应比较A、C两球，由图知，C球下落高度较大，陷入沙中的深度也较大，即C球的重力势能较大，所以，得到的结论是：当物体质量相同时，物体的高度越大，重力势能越大。 （4）比较C、D两球，发现两球两球运动的路径不同，但陷入沙中深度相同，则两球的重力势能相同，由此可以得出结论：物体的重力势能与物体的运动路径无关。 8．(1) (2) 体重计 高度h (3) 【详解】（1）测量跳绳时克服重力的功率，需要测量克服重力做的功和时间，根据得到克服做功的功率，测量功率的原理为。 （2）[1]实验中要用体重计测量小宇的体重m。 [2]估测自己平均每次跳起的高度h，每次克服重力所做的功 W1=Gh=mgh （3）跳n次绳克服重力做的功 W=nW1=nmgh 平均功率为 9．（1）；（2） 【详解】解：（1）雪地摩托车在水平地面上匀速行驶2km时，牵引力做的功 （2）根据速度公式，雪地摩托车在水平地面上匀速行驶的时间 牵引力做功的功率 答：（1）牵引力做的功为； （2）牵引力做功的功率为。 10．(1)4000N； (2)1000J； (3)60000次； (4)4.3kg 【解析】【小题1】做功冲程中，燃气对活塞的平均压力 【小题2】做功冲程中，平均压力做的功 【小题3】因飞轮的转速是2000r/min，即飞轮1min转2000r，对外做功1000次，所以1h内汽油机对外做功 次 【小题4】汽油机在1h内做的总功 由可得，汽油完全燃烧放出的总热量 由得，1h消耗汽油的质量 11．(1) (2)0.022kg (3) 【详解】（1）因为水平匀速前进，所以牵引力等于阻力，故牵引力为 （2）压路机在这次压路作业中运动的距离是 压路机做的有用功 由柴油完全燃烧释放的热量 由可得，消耗柴油的质量 （3）水箱中水的质量 水吸收的热量 12．(1) (2)600s (3) 【详解】（1）淤泥的重力 完成此任务泥泵克服淤泥重力所做的功 （2）泥泵做的总功为 完成此任务需要的时间 （3）已知排泥管的横截面积为S=0.7m2，排泥量为Q=1.4m3/s，则淤泥在排泥管内的速度为 泥泵对排泥管内淤泥的推力 13． 【详解】氢燃料完全燃烧放出的热量 公交车的牵引力 牵引力做的有用功 氢燃料汽车的效率 14．(1)7.2×104m，7.2×1010J (2)7N (3)2.1m3 【详解】（1）观光艇以最大航速匀速行驶2小时的路程是 观光艇以最大航速匀速行驶，受到的牵引力与阻力是平衡力，即 这一过程中观光艇所做的功至少为 （2）小零件受到的海水的压强是 小零件受到的海水的压力是 （3）观光艇满载乘客时，处于漂浮状态，受到的浮力等于自身总重力，即 由可知，此时浸入水中的体积为 15．(1)3.9×105J (2)9070W 【详解】（1）奥运五环的重力为 匀速拉动中，拉力与五环的重力是一对平衡力，大小相等，则拉力为 拉力对奥运五环所做的功为 （2）拉力做功的功率为 16．(1)1400s (2)30N (3) 【详解】（1）电动车的速度为 该同学通过大堤全程所需的时间为 （2）电动自行车受到的阻力为 （3）电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功为 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 $$