2023年中考物理二轮专题复习：《功和机械能》实验题

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2023年中考物理专题复习：《功和机械能》实验题

姓名：___________班级：___________考号：___________
1．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、乙所示的实验装置来进行实验。图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景；图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景。

（1）此实验是研究______选填“碰撞前小球”、“碰撞后小球”或“碰撞后木块”的动能，通过______来反映动能的大小；
（2）若要探究动能大小与速度的关系，应选择图______选填“甲”、“乙”进行实验；
（3）木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力______选填“变大”、“变小”或“不变”，克服摩擦力做功的功率______选填“变大”、“变小”或“不变”。最终木块静止，是因为机械能转化为___。转化的能量很难再被利用是因为能量的转化和转移具有___。
2．在探究“物体的重力势能与哪些因素有关”的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击后，陷入沙坑中的情况如图所示。在此实验中，我们是通过______来比较各铁块的重力势能大小的。

（1）若A、B两铁块质量相等，则铁块下落的高度关系是hA______hB（填“大于”、“小于”或“等于”下同）；若B、C两铁块下落的高度相等，则两铁块的质量的关系是mB______mC。
（2）本次探究实验中，运用了两种思维方法，它们是：a.______。b.______。
3．小刚对“动能的大小与哪些因素有关”的实验进行了如下改进：
他利用质量不同的实心铁球、长方体木块、细线等器材设计了如图所示的实验装置。实验过程如下：
将铁球拉到图中所示的高度后由静止释放，铁球向右摆动并撞击木块，木块随即在粗糙的水平桌面上滑动一段距离后停下：

（1）实验中，为了让木块能在桌面上平稳滑动，应该将木块______（选填：“平放”或“竖放”）。根据实验目的比较木块滑行的距离是为了判断______的动能大小；
（2）为了验证动能的大小与质量的关系，小刚应选用质量______（选填：“相同”或“不同”）的铁球从同一高度由静止释放并摆动到最低点撞击木块。要使铁球每次被拉起的高度相同，写出你的操作方法______；
（3）为了验证动能的大小与速度的关系，小刚设计的方案如下：先后两次将木块左侧置于A点和B点（保证铁球均能撞击木块），让同一铁球从相同高度释放并撞击木块，比较两次木块滑行的距离。请你用机械能的相关知识帮他分析此方案是否可行？______。你的理由是：______。
4．如图所示，摆线的长度L相同，小球A、B的质量mA＜mB，悬线与竖直方向之间的夹角1＜2。

（1）图甲、乙中，同时由静止释放A、B两球，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置，这表明两小球在摆动过程中任一时刻速度大小与小球的_________无关；
（2）小强设计用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好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，本实验中通过比较_________反映小球撞击木块C前的动能大小，这种研究方法叫_________；
（3）根据乙、丙所示的探究过程，他观察到图丙中木块C撞得更远，可得出结论：小球的动能大小与_________有关（选填“速度”、“高度”或“质量”）；
（4）若水平面绝对光滑且足够长，木块C被撞击后，它将做_________直线运动；
（5）在探究小球动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能_________（选填“相等”或“不相等”），该方案_________（选填“合理”或“不合理”）。
5．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被举起的高度有关
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四个铅球分别从距离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）本实验中，采用的研究问题的方法是______；（写出一种方法即可）
（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过______来反映的；
（3）为验证猜想二，应比较______（填实验序号），得到的结论是：______；
（4）比较③④，得到的结论是______。

6．引体向上是同学们经常做的一项健身运动，如图所示，该运动的规范动作是两手正握单杠，由悬垂开始，上提时，下颚须超过杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂。这样上拉下放，重复动作，达到锻炼臂力和腹肌的目的。课外活动时，小华同学连续做了15个规范的引体向上，小组的同学们设计了如下表格，并测量一些物理量估测小华同学做引体向上时的功率。

（1）所需要的测量器材有体重计、秒表和______；
（2）请在表格a处填上合适的物理量、符号及单位：_____（不需要填写数据）；
人的质量m/kg
完成15个的时间t/s
a
功率P/W





（3）写出计算小华同学做引体向上时功率的表达式：P＝_____（利用以上测量的物理量符号表示）；
（4）如果两位同学完成15个规范动作的时间都是1min，两位同学的功率不一定相等，理由是：_________。
7．小明想测出自己从一楼跑到三楼做功的功率，如图所示。
（1）需要的测量工具有：台秤、___________、___________；
（2）小明设计的实验方案如下，其中多余的是 ___________；
A．测出自身的质量m
B．测出楼梯的总长度L
C．测出一楼到三楼的竖直高度h
D．测出上楼所用的时间t
E.算出上楼的功率P
（3）小明爬楼功率的表达式为P=___________（用方案中所给物理量表示）。

8．在图中，s=60cm，与之对应的h=30cm。现用弹簧测力计进行两次操作：（1）沿竖直方向匀速提升小车；（2）沿斜面方向匀速拉动小车记录数据如下表；

操作数据
测力计示数/N
移动距离/cm
竖直提升
10
30
沿斜面拉升
5.2
60

（1）分析表中的数据可知，斜面是一种___________（省力/费力）的简单机械；
（2）沿竖直方向匀速提升小车拉力所做的功是___________J，沿斜面方向匀速拉动小车拉力所做的功是___________J，由此实验可推断，利用斜面提升物体时，___________（能/不能）省功；
（3）生活中常见的斜面有___________。（写出一个）
9．某实验小组利用如图装置研究杠杆的机械效率，实验的主要步骤如下：
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点，在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码，在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计，使杠杆保持水平；
②竖直向上拉动弹簧测力计_______上升（保持0点位置不变），在此过程中弹簧测力计的读数为F，利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
完成下列问题：
（1）步骤②中空白处应填上_________。
（2）若测得G=2.5N，F=1.2N，h1=8cm，h2=20cm，则杠杆机械效率为η=_______。
（3）本次实验中，若提升的钩码重一定，若只将钩码的悬挂点由A移至C，O、B位置不变，仍将钩码提升相同的高度，则有用功_______，杠杆的机械效率将______（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。

10．在拓展课上，小武同学用如图所示的滑轮组，模拟某建筑工地上拉动工件的情景。他用20N的拉力拉着重为100 N的物体，使它在4 s内沿着水平地面匀速直线运动了2 m，若物体运动时受到地面的摩擦力为30N，不计绳重及机械间的摩擦。求：
（1）人的拉力所做的功；
（2）人的拉力做功的功率；
（3）动滑轮的重力。

11．我们知道使用杠杆、滑轮等简单机械能够省力，但能不能省功呢？为了探究这个何题，小明和小红设计了如下实验.
(1)实验步骤：
①直接用手将重为3N的钩码提升0.1m；
②如图甲所示，利用杠杆将同一钩码提升0.1m；
③如图乙所示，利用动滑轮将同一钩码提升0.1m.

(2)实验数据如下表所示：

钩码重/N
钩码提升高度/m
不用机械做的功/J
手的拉力/N
手移动距离/m
使用机械做的功/J
杠杆
3
0.1
0.3
1
0.3
0.3
动滑轮
3
0.1
0.3
1.5
0.2
0.3

(3)实验分析：通过小明和小红的实验探究过程，回答下面的问题.
①分析表格中的数据，你能得出的结论是____________.
②为什么人们要使用机械呢？结合实例写出几条人们使用机械的好处.________
12．小明同学为了模拟研究汽车超速和超载带来的安全隐患，设计的实验装置如图甲所示，将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板后与木块碰撞，通过改变小车释放时高度h和在小车中增加钩码，得到了如图2、3、4所示的三个实验场景。

（1）在实验中，木块被碰撞后在木板上滑行的距离越长，表明发生碰撞时小车对木块所做的功就越______，小车动能越大；
（2）在研究超载带来的安全隐患时，应选用如图乙和图______（选填“丙”或“丁”）的场景进行实验。在速度相同的情况下，汽车的______越大，其动能就越大，发生交通事故时造成的伤害就越大；同时质量越大，具有的______越大，容易发生追尾事故。因此严禁汽车超载是减轻交通事故造成伤害的一个重要手段；
（3）在研究超速带来的安全隐患时，应选用图丁和图______（选填“乙”或“丙”）的场景进行实验。在质量相同的情况下，汽车的______越大，其动能就越大，发生交通事故时造成的伤害就越大，因此严禁汽车超速是减轻交通事故造成伤害的另一个重要手段。
13．如图甲、乙，分别是“探究动能大小与哪些因素有关”和“探究物体重力势能大小与哪些因素有关”的实验装置。
（1）图甲中的钢球从斜面上由静止开始滚下，高度h越大，钢球推动木块移动距离越______，对木块 ______越多，说明钢球的______越大。经过多次实验，探究出物体动能大小与______关系。
（2）图乙中的木块从小桌正上方的不同高度，由静止自由落下。下落过程中，木块的______转化为______。该实验通过______反映物体重力势能大小。

14．回顾有关“机械能”的几个小实验，请完成下列三个小题。

（1）如图甲所示，木块从高处自由下落时将小桌的脚打入沙子中。要将小桌的脚打入沙子中更深些，应选用质量较___________（选填“大”或“小”）的木块，并将其从更___________（选填“高”或“低”）处下落；
（2）如图乙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就制成了一个“魔罐”。当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，你将看到“魔罐”来回滚动，它能滚回来是___________能转化为___________能；
（3）如图丙所示，这是一个会跳的卡片，将卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到卡片向上跳起。这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片___________，因此它具有弹性势能。要想使卡片向上跳得更高，应___________（选填“增大”或“减小”）两个小豁口A和B之间的距离。
15．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O点为弹簧在原长时物块的位置。物块由A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达O点右侧的B点（图中未画出）。
（1）从A到O的过程中，弹簧对物块的力方向水平向_______，从O到B的过程中，物体对弹簧的力方向水平向_______。
（2）从A到B的过程，弹簧对物体的作用力的大小变化情况_______（A．一直变小 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大 E.不变）
（3）从A到B的过程，弹簧的弹性势能的变化情况是_______（A．一直变小 B．一直变大 C．先变大后变小 D．先变小后变大E、不变）
（4）从A到B的过程，物体速度最大的点的位置在_______（A．O点 B．A点 C．AO之间的某点 D．OB之间的某点）
（5）多次往复运动之后，系统的机械能转化为_______能。

16．如图甲所示，游乐场过山车是比较惊险刺激的项目，小明游玩后对此项目比较感兴趣，准备对过山车到达竖直平面内的圆形轨道内侧的顶端而不会掉下来的情况进行研究。他从网上购买如图乙所示的离心轨道。小明把钢球从斜轨较高的A处由静止释放，到达轨道最低点C处后，再沿竖直平面内的圆形轨道内侧经最高处D点，走完圆形轨道，再爬上斜轨到达E处停下。在实验过程中，有许多发现。

（1）从A处由静止释放钢球，到达轨道最低点C处，此过程中钢球的动能___________，重力势能___________；机械能___________（均选填“增加”或“减小”或“不变”）；
（2）小球在E处时机械能___________（选填“大于”“小于”或“等于”）其在C处时的机械能，小球经过D点时轨道对钢球的支持力的方向是竖直___________（向上/向下）；
（3）把钢球放在与D处等高点B处由静止释放，钢球___________（选填“能”或“不能”）到达圆轨内侧最高点D处。
17．如图甲，让同一小车从同一斜面的相同高度由静止开始下滑，比较小车在不同水平面上通过的距离，进一步推理可以得出：如果水平面绝对光滑，小车将 ___________。
如图乙，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止开始下滑，小车在斜面上的高度越高，木块A在相同木板上被撞得越远，说明小车的动能的大小与 ___________有关。若木块A两次移动过程中受到的摩擦力分别为f1、f2，则f1___________f2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

18．在“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让质量不同的小球从同一斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示。

（1）将小球从同一高度由静止释放的目的是_____________，该实验的目的是研究________（小球/木块）的动能大小与质量的关系，其动能大小通过________来反映；
（2）有同学将实验装置改进成图乙所示，用同一小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，可以研究小球的动能大小与_______的关系；
（3）下列实验中的物体，与本实验的木块作用相似的是( )。
A．“空气压缩引火仪”实验中筒内的棉絮
B．“点火爆炸”实验中滴入的酒精
C．“探究影响重力势能大小因素”实验中的小桌
D．“探究不同物质吸热升温现象”实验中的水和沙子
19．小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。

（1）选用图甲，两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上一段距离后静止，探究的是当两个小球的______相同时，动能与______的关系，得出的结论是：______；
（2）乙图中让两个小球沿同一光滑斜面从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时，具有相同的______；得出的结论是：______；
（3）实验中用______来表示小球动能大小，这是______法，如果水平面是光滑的，小球和纸盒将做______，实验结论将得不出。
20．如图，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。

（1）分析比较______两次实验，可得：同一个小球从高处滚下，高度越高，运动到水平面时的速度就越______，木块被撞得越远，所以，______相同时，小球的速度越大，动能越大；
（2）由甲、丙实验表明，速度相同时，质量越______的小球将木块撞得越远，所以，小球的速度相同时，质量越大，______越大。
21．同学们猜想“物体动能大小与物体的质量和速度大小有关”，在探究“物体动能大小与物体质量大小的关系”实验中，他所用的实验装置如图所示。A为小球，B为木块。请你回答：

（1）本实验根据什么确定小球动能的大小？______；
（2）画出本实验所需要的数据表格，并将表格中必要的信息填写完整______；
（3）实验中如何控制小球每次到达斜面底端的速度相同？______；
（4）实验中看到的现象是质量大的小球把木块推的远，请你写出该实验的探究结论：______；
（5）如果第1次实验中，木块运动到了长木板的末端之外。在不更换实验器材的条件下，解决的办法是：______。
22．“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置如图所示，小明同学让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离回答下列问题：
（1）小明同学在研究动能大小跟___________的关系，实验中他控制了钢球的___________不变；
（2）钢球沿斜面滚下过程中，重力势能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）；
（3）观察木块被撞击后移动距离的长短，是为了判断___________（选填“钢球”或“木块”）动能大小；若水平面绝对光滑，本实验将___________（选填“能”或“不能”）达到探究目的。


参考答案：
1．     碰撞前小球     木块移动距离     乙     不变     变小     内能     方向性
2．     木桩陷入沙坑的深度     小于     大于     控制变量法     转换法
3．     平放     铁球     不同     铁球每次被拉起时使拉动小球的线与竖直方向上的角度为定值     不可行     小球撞击木块的位置不同，对实验结果可能造成影响
4．     质量     木块滑动的距离     转换法     速度     匀速     相等     不合理
5．     控制变量法或转换法     铅球陷入沙子的深度     ①③     物体的质量相同时，被举起的高度越高，物体具有的重力势能越大     物体的重力势能与物体的运动路径无关
6．     刻度尺             
7．     刻度尺     秒表     B    
8．     省力     3     3.12     不能     盘山公路
9．     匀速     匀速     83.3%     不变     变大
10．（1）80J；（2）20W；（3）10N
11．     使用机械不能省功     省力：使用老虎钳很容易钳断坚硬的钢丝；省距离：用铁锹铲土，手移动距离小，土移动距离大；改变力的方向：定滑轮使升国旗变得很容易.
12．     多     丙     质量     惯性     丙     速度
13．     大     做功     动能     速度     重力势能     动能     小桌下陷的深度
14．     大     高     弹性势     动     做功     增大
15．     右     右     D     D     C     内
16．     增加     减小     减小     小于     向下     不能
17．     做匀速直线运动     速度     等于
18．     控制小球到达斜面底端速度相同     小球     木块移动的距离     速度     AC
19．     质量     速度     当物体的质量相同时，速度越大，动能越大     速度     当物体的运动速度一定时，质量越大动能越大     纸盒移动的距离     转换     匀速直线运动
20．     甲、乙     大     质量     大     动能
21．     木块移动的距离         让小球从同一高度由静止滑下     小球速度一定时，质量越大，动能越大     降低小球开始下落时的高度
22．     速度     质量     减小     钢球     不能