初中物理人教版八年级下册第十一章 功和机械能综合与测试复习练习题

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第十一章 功和机械能
能力提升卷
班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
注意事项：
1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。
3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。
第Ⅰ卷（选择题 共32分）
一、选择题（每小题2分，共32分，只有一个选项符合题意）
1．关于功和机械能及其转化，下列说法正确的是（　　）
A．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功
B．卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒
C．电梯匀速上升过程中，电梯的动能转化为重力势能
D．由P＝可知，功率与时间成反比
解：A、吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，拉力方向竖直向上，移动距离的方向水平向前；两个方向相互垂直，故吊车的拉力对重物没有做功，故A错误；
B、卫星在大气层外运行，不受空气阻力，其机械能是守恒的，卫星从远地点运行到近地点过程中，质量不变，相对高度减小，所以重力势能减小，同时速度增大，动能增大，故B正确；
C、电梯匀速上升的过程中，质量不变、速度不变，高度增大，所以电梯的动能保持不变，重力势能增大，但是不是动能转化来的，故C错误；
D、P＝是功率的定义式，不是决定式，所以不能说功率与时间成反比，故D错误。
答案：B。
2．2020年12月17日，“嫦娥五号”返回器携带月球样品成功着陆，也标志着中国第一次地外天体采样返回任务取得圆满成功。返回舱在落向地面时，为安全着陆，在距地面一定高度时，将向下喷出高压气体，做减速运动，则此过程（　　）

A．返回舱动能不变，重力势能减小，机械能减小
B．返回舱动能增加，重力势能减小，机械能不变
C．返回舱动能减小，重力势能减小，机械能减小
D．返回舱动能减小，重力势能增加，机械能不变
解：
返回舱在距地面一定高度时，将向下喷出高压气体，从开始喷气到安全着陆这一阶段，返回舱的质量不变，速度变小，动能减小；同时高度变小，重力势能减小；因动能与势能统称为机械能，所以返回舱的机械能减小，故C正确。
答案：C。
3．球竖直向上运动到最高处并下落，这过程中经过H、J两点。球在这两点的动能和重力势能如表所示，则球（　　）

H点
J点
动能/J
4
8
重力势能/J
7
2
A．在H点速度比在J点的大
B．在J点机械能比在H点的大
C．在J点处于下降阶段
D．在最高处受力平衡
解：A、H点的动能较小，所以H点的速度较小，故A错误；
B、在J点的机械能等于8J+2J＝10J，在H点的机械能等于4J+7J＝11J，所以在J点的机械能比H点的小，故B错误；
C、H点的动能为4J，到J点动能反而大于H点的动能，此时在下降阶段，故C正确；
D、在最高处时速度为零，此时仅受竖直向下的重力作用，受力不平衡，故D错误。
答案：C。
4．2021年3月1日，最新刑法修正案生效，“高空抛物”正式入刑。“高空抛物”已成为城市的痛，一个50g的鸡蛋从高约70m的25楼落下，可使人当场死亡，说明（　　）
A．鸡蛋砸到人，是鸡蛋的重力势能转化为人的动能
B．鸡蛋在下落过程中，机械能守恒
C．鸡蛋的重力势能与质量和高度有关
D．鸡蛋在下落过程中，重力做功为3500J
解：
A、鸡蛋下落过程中，质量不变，高度变小，速度变大，则鸡蛋的重力势能减小，动能增大，所以是鸡蛋的重力势能转化为鸡蛋的动能，故A错误；
B、鸡蛋在下落过程中，需要克服空气阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，故B错误；
C、鸡蛋的重力势能与鸡蛋的质量和鸡蛋所处的高度有关，故C正确；
D、鸡蛋的质量：m＝50g＝0.05kg，
其重力：G＝mg＝0.05kg×10N/kg＝0.5N，
则鸡蛋在下落过程中重力做功为：W＝Gh＝0.5N×70m＝35J，故D错误。
答案：C。
5．2022年冬季奥运会将在我国北京举行。如图为某运动员为备赛正在进行跳台滑雪训练的情景。穿着滑雪板的运动员依靠重力的作用从跳台上加速滑下，在到达赛道底部时双膝弯曲后蹬地跃起，一段时间后着地。下列分析动能和势能的大小变化正确的是（　　）

A．运动员在赛道上滑下时机械能增加
B．运动员滑向赛道底部时速度增大，动能增大
C．运动员滑向赛道底部时，重力对运动员没有做功
D．运动员向上跃起过程中，重力势能转化为动能
解：A、运动员依靠重力的作用从跳台上加速滑下的过程中，由于存在摩擦阻力。所以机械能会减小，此过程中其质量不变，速度增大，所以动能增大，故A错误。
B、自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，速度越来越大，高度减小，重力势能转化为动能，动能增大，故B正确。
C、运动员滑向赛道底部时，运动员受重力作用，且在重力的方向上移动了距离。故重力对运动员做了功。故C错误。
D、运动员向上跃起过程中，质量不变，速度越来越小，动能越来越小，高度增加，重力势能增大，故动能转化为重力势能，故D错误。
答案：B。
6．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知AB＞AC，施加的力分别为F1、F2，拉力做的功为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2，则它们的关系正确的是（　　）

A．F1＝F2，W1＞W2，P1＞P2 B．F1＝F2，W1＞W2，P1＝P2
C．F1＜F2，W1＝W2，P1＝P2 D．F1＜F2，W1＝W2，P1＜P2
解：
（1）由图知，斜面AB的倾斜角度小于斜面AC，且分别拉动同一物体，所以物体沿AB运动时拉力F1较小，即：F1＜F2；
（2）斜面光滑说明摩擦力为0，即使用光滑的斜面没有做额外功，所以拉力在两斜面上做功都等于克服物体重力做的功，由W＝Gh可知，拉力做的功相同，即：W1＝W2；
（3）从底部匀速拉到顶点A物体的速度相同，且F1＜F2，根据公式P＝＝＝Fv可知，物体沿AB运动时拉力F1的功率较小，即P1＜P2。
答案：D。
7．如图所示，小球由细线吊着在AB间自由摆动，不计空气阻力和摩擦，下列说法正确的是（　　）

A．小球在A点和O点，所受重力的方向不同
B．小球由O点到B点的过程中，动能转化为重力势能
C．当小球刚好摆动到O点时，假如所有外力都消失，小球将保持静止状态
D．换用质量更大的小球，小球从A点释放到达的位置高于B点
解：A．重力的方向总是竖直向下的，故A错误；
B．小球由O点到B点的过程中，质量不变，速度变小，高度变大，动能转化为重力势能，故B正确；
C．当小球刚好摆动到O点时，速度最大，所有外力全部消失，小球由于惯性，将做匀速直线运动，故C错误；
D．不计空气阻力和摩擦，机械能守恒，小球从A点释放到达的位置与B点高度始终相同，不会高于B点，故D错误。
答案：B。
8．从地面竖直上抛一小球，小球的动能和重力势能随着离地面高度的变化图线如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．小球上升过程中机械能不守恒
B．甲是小球动能变化的图线，乙是小球重力势能变化的图线
C．小球的最大动能是4焦耳
D．小球上升3米时动能和重力势能之比7：3
解：
B、从地面竖直上抛一小球，小球在上升过程中，高度增加，重力势能增大，所以甲为重力势能变化的图象；上升过程中小球的速度减小，动能减小，所以乙为动能变化的图象，故B错误；
AC、由图象可知，当高度h＝0时，小球的初始动能为8J，此时的动能是最大的，而重力势能为0；
当高度h＝10m时，动能减小为0J，重力势能增大为8J，这表明动能全部转化为重力势能，故小球的机械能是守恒的，故AC错误；
D、由图可知，甲乙都是直线，表明动能匀速减小、重力势能匀速增加；小球上升10m减小的动能为8J，则小球上升1m减小的动能为＝0.8J；上升三米时减小的动能（即增加的重力势能）为0.8J×3＝2.4J，此时的动能为8J﹣2.4J＝5.6J，此时的重力势能为0J+2.4J＝2.4J；
所以，小球上升3米时动能和重力势能之比为5.6J：2.4J＝7：3，故D正确。
答案：D。
9．高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下，开始下落的一段时间速度越来越大，落到地面前一段时间匀速下落。雨滴在空中下落的整个过程中（　　）
A．动能一直增大，机械能守恒
B．动能先增大后不变，机械能守恒
C．动能先增大后不变，机械能一直减小
D．动能先减小后不变，机械能一直减小
解：
雨滴在下落过程中，其质量不变；由题知，雨滴的速度先增大后不变，故雨滴的动能先增大后不变；
雨滴在下落过程中，要克服空气阻力做功，其机械能会一直变小，故C正确，ABD错误；
答案：C.
10．两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程随时间变化的关系图像如图所示。根据图像，下列判断正确的是（　　）

A．两次物体运动的速度：v1＜v2
B．0～6s 两次拉力对物体所做的功：W1＝W2
C．两次物体所受的拉力：F1＞F2
D．0～6s两次拉力对物体做功的功率：P1＞P2
解：
A．由图像可知，在相同时间内，物体第①次通过的路程大于第②次通过的路程，由v＝可知，v1＞v2，故A错误；
BCD．两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动时，物体对水平面的压力和接触面的粗糙程度相同，受到的滑动摩擦力不变，
因此时物体受到的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力，所以两次物体所受的拉力F1＝F2，故C错误；
由图像可知，0～6s内物体第①次通过的路程大于第②次通过的路程，由W＝Fs可知，W1＞W2，故B错误；
由P＝可知，0～6s内两次拉力对物体做功的功率：P1＞P2，故D正确。
答案：D。
11．一只氢气球下方用细线吊着一只小皮球，当小皮球随氢气球匀速竖直上升到距地面高度为H的位置时细线突然断了，小皮球落到水平地面上反弹后上升（绳子断裂后假设小皮球的机械能守恒），以下分析正确的是（　　）

A．绳子断裂后到小皮球落地前，小皮球的动能不断增大
B．小皮球反弹后上升过程中，重力势能增大的越来越快
C．小皮球反弹后能上升的最大高度大于H
D．绳子断裂后，小皮球的重力势能和动能之和始终保持不变
解：
A、绳子断裂后，小皮球由于惯性仍然向上运动，速度变小，动能变小，到达最高点后在重力的作用下向下做加速运动，速度变大，动能变大，故到小皮球落地前，小皮球的动能先减小后增大，故A错误；
B、小皮球反弹后上升过程中，速度变小，高度增大得越来越慢，则重力势能增大得越来越慢，故B错误；
C、绳子断裂后假设小皮球的机械能守恒，故小皮球反弹后上升到H高度时，仍然具有向上的速度，故上升的最大高度要大于H，故C正确；
D、绳子断裂后假设小皮球的机械能守恒，所以小皮球在空中运动时，其重力势能和动能之和保持不变；皮球撞击地面的过程中，其弹性形变增大、弹性势能增大，且弹性势能是由重力势能和动能转化而来的，即此过程中小球的重力势能和动能之和是变小的，故D错误。
答案：C。
12．如图所示，有一小球沿粗糙的曲面从A点出发运动到C点，再从D点抛出，虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中B、D、F等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）

A．小球在E点的动能为0
B．小球在B、D、F三点的重力势能相等
C．从A运动到C的过程，小球的动能转化为重力势能
D．从A运动到D的过程，小球的机械能不变
解：
A、小球在E点有一定的速度，其动能不为0，故A错误；
B、小球在B、D、F三点时，质量相同，高度相同，则重力势能相等，故B正确；
C、从A运动到C的过程，小球的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，小球的重力势能转化为动能，故C错误；
D、曲面是粗糙的，小球在运动的过程中，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故从A运动到D的过程，小球的机械能减小，故D错误。
答案：B。
13．如图斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长是右端在N点，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到位于P点的下方，则下列说法中正确的是（　　）

A．小物块从P向M运动过程中，机械能减小
B．小物块从P向M运动过程中，机械能增大
C．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最小
D．小物块从P向M运动过程中，动能减小
解：
AB．物块与弹簧碰撞后又返回到位于P点的下方，说明接触面粗糙，物块运动过程中克服摩擦力做功，部分机械能会转化为内能，所以小物块从P向M运动过程中，机械能减小，故A正确、B错误；
C．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大，其弹性势能最大，故C错误；
D．小物块能从斜面上P点由静止滑下，说明小物块从P向M做加速运动，质量不变，速度增大，其动能增大，故D错误。
答案：A。
14．如图所示，木块以一定的速度滑过AB点，到C点滑出下落至D点。A和B，C和D之间的垂直距离均为h，则木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（　　）

A．D点与C点相比，机械能不变
B．B点的动能一定大于A点的动能
C．B点的动能可能等于D点的动能
D．A点到B点减少的重力势能小于C点到D点减少的重力势能
解：
A、木块从C点到D点由于与空气存在摩擦，机械能转化为内能，所以机械能减小，故A错误；
B、木块以一定的速度滑过AB点，若AB是粗糙的，木块可能进行匀速直线运动，B点的动能可能等于A点的动能，故B错误；
C、若BC段粗糙或受到空气阻力作用，B的速度一定大于C的速度，所以，B点的动能等于A点的动能，但是在木块从C到D运动过程中，木块的重力势能转化为动能，可能使木块在D点的动能等于在B点的动能，故C正确；
D、A和B、C和D之间的垂直距离均为h，则A点到C点减少的重力势能等于C点到D点减少的重力势能，故D错误。
答案：C。
15．如图所示是蹦极运动的简化示意图。弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　）

A．从O点到A点运动员的机械能不变
B．从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C．从O点到C点运动员的机械能一直在减小
D．从O点到C点运动员速度一直减小
解：
A、从O点到A点，运动员的重力势能转化为动能，由于忽略空气阻力，所以运动员的机械能不变，故A正确。
BC、从O点到A点，运动员的机械能不变；从A点到C点过程中，弹性绳的弹性形变增大，其弹性势能增大，该过程中运动员的机械能转化为绳的弹性势能，则该过程中运动员的机械能逐渐减小；由此可知，整个过程中运动员的机械能先不变再减小，故BC错误。
D、从O点到C点运动员速度先增大后减小，故D错误。
答案：A。
16．一辆卡车在平直公路上行驶，其速度v与时间t的关系如图。在t1时刻卡车的速度为v1，牵引力为F1，牵引力的功率为P1，卡车的动能为Ek1；t2时刻卡车的速度为v2，牵引力为F2，牵引力的功率为P2，卡车的动能为Ek2．不计空气阻力，以下说法错误的是（　　）

A．v1＞v2 B．F1＞F2 C．P1＞P2 D．Ek1＞Ek2
解：A、根据速度v与时间t的关系图像可知，卡车在t1时刻的速度大于在t2时刻的速度，即v1＞v2，故A正确。
B、根据速度v与时间t的关系图像可知，卡车在t1时刻和t2时刻均做匀速直线运动，受到的牵引力和摩擦力是一对平衡力，大小相等；卡车在t1时刻和t2时刻对公路的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则摩擦力相等，所以卡车在t1时刻和t2时刻牵引力的大小关系为F1＝F2，故B错误。
C、由A和B的分析可知，F1＝F2，v1＞v2，根据P＝＝Fv可知，卡车在t1时刻和t2时刻牵引力做功的功率的大小关系为P1＞P2，故C正确。
D、动能的大小与质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大。卡车在t1时刻和t2时刻质量不变，在t1时刻的速度大于在t2时刻的速度，所以卡车t1时刻的动能大于t2时刻的动能，即Ek1＞Ek2，故D正确。
答案：B。

第II卷（非选择题 共68分）
二、填空题（每空1分，共19分）
17．如左下图是现在比较流行的一种玩具回力车。让车轮触地往后退，放手后车子就能自动地前进。往后退得越多，松手后前进得也就越远。这是由于车子往后退的过程中，手对车内的弹簧片　做功　使其被拧紧，从而具有了能。当放手时，弹簧片对车子做功，并将其储存的能量转化成车子前进的　动　能。

解：车子往后退的过程中，手对车内的弹簧片做功，车内的弹簧片被拧紧，发生了弹性形变，具有了弹性势能。
放手后，弹簧恢复弹性形变，弹性势能变小，同时对车子做功，车子具有了动能。所以弹性势能转化为动能。
答案：做功；动。
18．2020年9月19日，有“亚洲翼装飞行第一人”之称的张树鹏，在天津泰达航母主题公园精准降落在“基辅号”航母甲板的跳靶上，完成了全球首次航母翼装飞行.当其从直升机上一跃而下时，重力势能逐渐　减小　；打开降落伞后匀速下降时，其动能　不变　；在整个下降过程中，张树鹏的机械能　减小　（均选填“增大”“减小”或“不变”）。

解：当其从直升机上一跃而下时，高度减小，质量不变，则重力势能逐渐减小；
打开降落伞后匀速运动时，其速度不变，质量不变，则动能不变，
在整个下降过程中，张树鹏需要克服空气阻力做功，机械能转化为内能，则机械能减小。
答案：减小；不变；减小。
19．如图所示，用F＝100N的力将重为G＝300N的物体匀速拉上h＝1m，s＝4m的斜面，则该物体受到斜面的摩擦力是　25　N。

解：所做的有用功：
W有用＝Gh＝300N×1m＝300J；
拉力做的总功为：
W总＝Fs＝100N×4m＝400J；
则额外功：
W额＝W总﹣W有＝400J﹣300J＝100J；
根据W额＝fs可得，物体受到的摩擦力：
f＝＝＝25N。
答案：25。
20．如图所示，原长为L的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为20J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为2J。则木块左端最终静止的位置一定不可能位于　C　（选填B、C、D）点，整个过程中木块克服阻力做的功是　18　J，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于　 　（选填B、C、D）点。

解：
松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为2J，说明弹簧此时有弹性形变；而到C点时弹簧恰好恢复原长，所以，木块最终静止的位置一定不可能位于C点；
最初弹簧具有的弹性势能为20J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为2J；
木块在运动过程中，克服摩擦力做功，根据能量守恒定律可知，总的能量不变，故克服阻力所做的功为20J﹣2J＝18J；
弹簧被压缩时具有弹力，弹力的方向是向右的，木块向右运动时，阻力是向左的；开始运动时，弹力大于阻力，木块向右运动的过程中，弹力慢慢减小，阻力不变，木块做加速运动，当木块受到的弹力等于阻力时速度最大，此时弹簧未恢复至原长；木块由于惯性仍然会向右运动，此时弹力小于阻力，做的是减速运动，当弹簧恢复原长时弹力为0；木块继续向右运动，在向左的弹力和摩擦力作用下做减速运动；由图可知，整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于B点。
答案：C；18；B。
21．一定质量的货物在吊车钢索的拉力作用下，竖直向上运动（不考虑空气的阻力和钢索重力），货物运动的路程（s）﹣时间（t）图像如图所示。2s时钢索的拉力大小　等于　8s时钢索的拉力大小；0至6s内钢索拉力的功率　大于　6s至12s内钢索拉力的功率。（填“大于”、“小于”或“等于”）

解：
（1）根据图像可知，物体在0～6s以较大的速度做匀速直线运动，物体在6～12s的内以较小的速度做匀速直线运动，因为物体处于平衡状态，拉力都等于重力、所以2s时和8s时钢索的拉力是相等的；
（2）从图像中可以看出，0～6s过程中通过的距离为3m；6～12s的过程中通过的距离为1m；而拉力相同，由W＝Fs可知，0至6s内钢索拉力做的功大于6s至12s内钢索拉力做的功；时间相同，由P＝可知，0至6s内钢索拉力的功率大于6s至12s内钢索拉力的功率。
答案：等于；大于。
22．如图所示，质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，则她上半身的重力约为　300　N，她在一段时间内做了40个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3m，则她在这段时间克服重力做的功约为　3600　J。

解：该同学的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N，
她上半身的重力：G上＝G＝×500N＝300N，
做一次仰卧起坐克服重力做的功：W＝G上h＝300N×0.3m＝90J，
做了40个仰卧起坐克服重力做的功：W′＝40W＝40×90J＝3600J。
答案：300；3600。
23．许昌市科技馆已于疫情后6月6日恢复开馆。某学习小组对科技馆中的“最速降线”装置进行了研究，其模型如图所示，甲，乙为两条光滑轨道，两轨道的起点高度相同，底部高度也相同。若将A、B两个完全相同的小球，同时由静止从甲、乙两个轨道的起点馆动至底部，发现两小球不同时到达，且到达底部时的动能分别为EA和EB，速度大小分别为的vA和vB（忽略空气阻力），则EA　等于　EB，vA　等于　vB（前两空选填“大于”“等于”或“小于”）。你的依据是　小球的机械能守恒　。

解：
甲、乙为两条光滑轨道，不存在摩擦，则在下滑过程中小球的机械能是守恒的；
由于两轨道的起点高度相同且两球的质量相同，所以两球在起点时的重力势能相同；因小球的机械能守恒，则到达底部时的动能相同，由于两球的质量相同，所以到达底部时的速度也相同。
答案：等于；等于；小球的机械能守恒。
24．学完（功率）一节后，老师布置了一项实践性作业：利用生活中的测量工具，设计一种测量自己上楼功率的方案。请补充未完成的步骤（需要测量的物理量用相应的字母表示）：
（1）　用台秤测出自身的质量为m　；
（2）用皮尺测出所上楼梯的总高度h；
（3）　用秒表测量出上楼所用的时间t　；
（4）上楼功率的表达式P＝　　（g值用该字母表示即可）。
解：
（1）用台秤测出自身的质量为m；
（2）用皮尺测出所上楼梯的总高度h；
（3）用秒表测量出上楼所用的时间t；
（4）上楼功率的表达式：P＝＝＝。
答案：
（1）用台秤测出自身质量为m；（3）用秒表测量出上楼所用的时间t；（4）。
三、实验探究题（每空2分，共38分）
25．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（忽略小球与接触面的滚动摩擦以及撞击过程中的能量损失）。

（1）将小球从同一高度由静止释放的目的是　控制速度相同　。该实验的目的是研究小球的动能大小与　质量　（选填“质量”或“速度”）的关系；
（2）该实验是通过观察　木块移动的距离　来反映小球的动能大小；
（3）小李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　速度　（选填“质量”或“速度”）的关系；
（4）小李觉得利用图乙的装置，还能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块；小华觉得将质量不同的小球从同一高度静止释放（图丙）撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系。　小李　的设计方案不可行（选填“小李”或“小华”），如果用该方案，你将观察到的现象是　木块移动的距离相等　。

解：（1）根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制到达水平面的速度相同，由控制变量法，该实验的目的是研究小球的动能大小与质量的关系；
（2）根据转换法，实验中，是通过观察木块移动的距离的大小判断出小球具有的动能的大小；
（3）用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧的弹性势能不相同，小球与弹簧分开后获得的初速度不同，而小球的质量相同，故可以研究小球的动能大小与速度的关系；
（4）小华的方案：将质量不同的小球从同一高度静止释撞击同一木块，小球的速度相同，质量不同，故能探究小球的动能大小与质量的关系；
图乙的装置可知，若用质量不同的小球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧弹性势能相同，转化出的动能相同，如果按此方案操作，可以观察到的现象是木块最终移动的距离相同，故小李的设计方案不可行。
答案：（1）控制速度相同；质量；（2）木块移动的距离；（3）速度；（4）小李；木块移动的距离相等。
26．某物理实验小组在探究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想：

猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关
猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关
猜想三：重力势能的大小可能与物体的运动路径有关。
为了验证猜想，他们准备了如下实验器材：
花泥（易产生塑性形变）若干块，刻度尺一把，体积相同、质量为m的小球3个和质量为2m的小球一个。所用实验装置如图所示（小球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验中均让小球从图中高度自由下落，待小球静止后，分别用刻度尺测出小球陷入花泥的深度。请你根据图中实验情景完成下列内容。
（1）本实验是通过观察　小球陷入花泥的深度　来判断重力势能大小的。
（2）比较A、B两球，由此可得出结论：　当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大　。
（3）比较　A、C　两球，可得出结论：当物体　质量　相同时，高度越高，物体具有的重力势能越大。
（4）比较C、D两球，可得出：物体的重力势能与物体运动的路径　无关　（选填“有关”或“无关”）。
（5）小球下落陷入花泥前，将重力势能转化为　动　能。
（6）该实验采用的物理研究方法是　控制变量　（写出其中的一种即可）。
解：
（1）本实验中，小球的重力势能大小是通过小球陷入花泥的深度来反映的；这是转换法的应用；
（2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入花泥的深度更大，说明B球的重力势能较大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）比较A、C两球，两球质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，发现C球陷入花泥的深度更大，说明C球的重力势能较大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；
（4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，但陷入花泥的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。
（5）小球下落陷入花泥前，质量不变，高度减小，速度增大，所以将重力势能转化为动能；
（6）重力势能的影响因素有两个，实验中，采用的是控制变量法；实验中通过球陷入花泥的深度来反映小球重力势能的大小，用到的是转换法。
答案：（1）小球陷入花泥的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）A、C；质量；（4）无关；（5）动；（6）控制变量。
27．小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
（1）为验证其猜想是否正确，他设计了如图实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）：如图所示，将同一个弹簧压缩　不同　（选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块　运动距离　，从而比较弹簧弹性势能的大小。
（2）若水平面绝对光滑，本实验将　不能　（选填“能”或“不能”）达到探究目的，理由是　木块做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近　。
（3）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了。你认为小明的观点是　错误　的（选填“正确”或“错误”），理由是　木块克服摩擦做功，机械能转化为内能　。

解：（1）此题要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小。
（2）若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的。
（3）小球推动木块移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能，而不是机械能消失了。故小明的观点是错误的。
答案：（1）不同；运动距离；（2）不能；木块做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近；（3）错误；木块克服摩擦做功，机械能转化为内能。
四、计算题（28题5分，29题6分，共11分）
28．一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车，行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍，货车（含驾驶员）空载时重为2.5×104N。
（1）求货车空载行驶40km时牵引力做的功。
（2）当货车以90kW的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时，求货车最多可装载多重的货物？
解：
（1）货车空载行驶时所受的阻力大小：
f＝0.1G＝0.1×2.5×104N＝2.5×103N；
汽车匀速行驶，所以牵引力：
F＝f＝2.5×103N，
则货车空载行驶40km时牵引力做的功：
W＝Fs＝2.5×103N×40×103m＝1×108J。
（2）v＝90km/h＝90×m/s＝25m/s，
根据P＝＝＝Fv可得，此时的牵引力：
F′＝＝＝3.6×103N，
因为汽车匀速行驶，
所以此时汽车受到的阻力：
f′＝F′＝3.6×103N，
因为f′＝0.1G′，
所以货车总重：
G′＝＝＝3.6×104N，
则货车最多可装载货物的重：
G货＝G′﹣G＝3.6×104N﹣2.5×104N＝1.1×104N。
答：（1）货车空载行驶40km时牵引力做的功1×108J；
（2）货车最多可装载1.1×104N的货物。
29．抗击新冠肺炎疫情期间，我省用负压救护车转运患者，进行集中隔离治疗。该车配置了负压装置，负压仓内气压小于外界气压，将内部空气“吸入”排风净化装置进行处理，有效避免了病毒的传播。某次转运病人时，救护车以90kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶54km，用时30min。请解答下列问题：
（1）救护车在这段时间内的速度。
（2）救护车匀速行驶54km动力做的功。
（3）救护车所受的阻力。
（4）按照卫生部标准，负压仓内外气压差应在10～38Pa之间。经测量发现，该车负压仓0.9m2的面积上内外气体压力差为18N，通过计算判断负压仓内外气压差是否符合标准。
解：（1）救护车在这段时间内的速度：
v＝＝＝30m/s；
（2）救护车匀速行驶54km动力做的功：
W＝Pt＝90×103W×30×60s＝1.62×108J；
（3）根据W＝Fs，牵引力
F＝＝＝3000N；
救护车匀速直线运动，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是平衡力，大小相等，所受阻力：
f＝F＝3000N；
按照卫生部标准，负压仓内外气压差应在10～38Pa之间，负压仓内外气压差是20pa，符合标准。
答：（1）救护车在这段时间内的速度是30m/s；
（2）救护车匀速行驶54km动力做的功是1.62×108J；
（3）救护车所受的阻力是3000N；