2023年中考物理实验探究题专项训练：功和机械能

2023年中考物理实验探究题专项训练：功和机械能

一、实验探究题

1．观察下面的实验装置。请回答：

（1）如图1所示在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止滚下，撞击同一木块。本实验探究的是钢球动能的大小与　     　的关系：物体动能大小是通过　                       　来反映的。  

（2）如图2所示是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从同一斜面上相同的高度由静止滚下，在相同程度不同的平面上运动，通过观察可以得出：平面越光滑，小车受到阻力越小，运动距离越　     　。进一步推理得出：在理想情况下，运动的物体如果不受力，将在水平面上做　         　运动。  

（3）这两个实验中，斜面的作用是　                                           　。  

2．为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行如下的实验探究：

（1）为了研究汽车超速问题，实验中应选择　     　两个图进行比较，得到的结论是：小车的质量一定时，速度越大，则动能越大；

（2）为了研究汽车超载问题，实验中应选择乙、丙两个图进行比较，得到的结论是　                                     　。

3．小叶猜想：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　     　关系，若木块被撞后移动的距离越远．说明小车对木块的推力　     　越多，小车撞击木块时的动能　     　。

（2）小叶想用B方案探究动能大小与质量的关系，该方案是否合理？　     　（A、A合理/B、不合理）。理由是　                                   　。

（3）小红完成实验后想，本实验中水平轨道能否是光滑的呢？请你帮小红解决这个问题，你的结论是　     　（A、能/B、不能），你的依据是　                         　。

4．总结九年级一学年所做的物理探究实验会发现： 

（1）当要研究的物理量不易被直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来，这种研究物理问题的方法是　     　．在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验（如图甲）中是通过观察　                   　，间接地比较物体动能的大小．在“探究影响电流热效应的因素”的实验（如图乙）中是通过观察　                     　，间接比较两个电阻丝产生的热量的多少． 

（2）当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用控制变量法． 

如：图甲的实验中，使用同一个球就是为了控制　     　不变，探究动能大小与　     　的关系；图乙中将两个电阻串联起来，就是为了控制　               　不变，探究电流产生的热量与　     　的关系．

（3）有些实验装置经过适当的改进还可以进行其它的探究实验． 

如：图甲装置中增加一个弹簧测力计等器材，我们还可以探究斜面的机械效率是否与物体的重力有关；图乙中如果再增加一个　           　，我们就可以探究电流产生的热量与电流大小的关系．为了“比较不同物质的吸热能力”可以在乙图两个烧瓶中分别换上　     　（体积/质量）和初温相等的水和煤油，同时还应该换上阻值　     　（相等/不等）的电阻．

5．如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关的实验示意图（B为木块）．

（1）在探究动能与　     　的关系时，要保持小球的质量不变，让小球从　     　（选填“相同”或“不同”）的高度滚下．  

（2）物理的研究方法有许多，本实验运用了两种研究方法：一是　         　法；二是转换法．就本题来说：用　                   　来表示小球动能大小的方法就是转换法．  

6．回顾我们所做的一些物理探究实验会发现：

（1）当要研究的物理量不易被直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来，这种研究物理问题的方法是　     　．如图所示，甲的实验是通过观察木块被推动距离，间接的知道物体　     　的大小．图乙的实验是通过观察　             　，间接比较两个电阻丝产生的热量的多少．  

（2）当要研究的物理量与多个因素有关时，都要采用控制变量法．如：图甲的实验中，使用同一个球就是为了控制质量不变，探究动能大小与　     　的关系；图乙中将两个电阻串联起来，就是为了控制　     　不变，探究电流产生的热量与　     　的关系．  

7．实验桌上有材料相同、质量不同的甲、乙两个正方体，两个完全相同的木桩A、B，一装满沙子的沙槽（如图所示），请你选用上述实验器材探究物体的重力势能与物体质量的关系。

（1）写出实验过程：　                                                                                                                                                                 　。

（2）实验现象及结论：　                                                       　。

8．在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小明先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面；三个质量不同的实心铁球；一个木块．各器材的组装示意图如图1所示．

（1）每次实验时，都要将铁球从斜面的　         　由静止释放，其目的是　             　．

（2）铁球动能的大小是通过　               　来间接反映的．

（3）该实验在操作时很难做到的是　                                                     　．

（4）某同学对小明的实验方案进行改进：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2所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥．此外，还需要对小明的方案进行怎样相应的调整？（如果需要，可增加其他器材）

9．综合实验（可以配图说明）  

小雨要探究“物体重力势能的大小与材料的关系”，请完成实验设计方案．

10．在探究物体的重力势能与其质量是否有关时，实验台上有大小相同、质量不同的实心铁块和实心木块各一个，小桌、装有细沙的玻璃容器、记号笔各一个，小敏利用上述器材，设计了自己的实验方案，如图甲、乙所示：

（1）本实验方案中通过　                     　反映物体重力势能的大小，这是物理实验中常用到的“转换法”，即物理量不能直接测量时，把它们转换成其他可测量的物理量，从而进行研究比较。下列实验中也利用了转换法的是　     　（填字母）；

A．用海绵凹陷的深度来表示压力产生效果的强弱

B．测量出100张纸的厚度后除以张数得出一张纸的厚度

C．探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系时要保持液体密度不变

（2）小敏所画的实验设计方案存在的问题是　                   　；

（3）铁块在下落过程中减少的重力势能主要转化为　     　；

（4）本实验可得出的结论是：当高度相同时，　         　，物体的重力势能越大。

11．实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，钩码一盒，滑轮2个。小勇利用上述实验器材测量滑轮组的机械效率。

（1）在图中，请你用笔画线代替细绳，帮助小勇组装滑轮组，使绳子自由端施加竖直向上的拉力。  

（2）该实验需要测量的物理量有：绳子自由端施加的拉力F、钩码被提升的高度h、绳子自由端移动的距离s和　                    　。  

（3）小勇使用该滑轮组做的额外功W额外=　     　。（用测量的物理量表示）  

（4）提高该滑轮组机械效率的方法是　                       　。（写出1个方法即可）  

12．如图所示，小军同学从一楼跑到三楼，他想通过登楼梯来估测自己的功率 . 为此：

（1）测量所需要的器材有　                   　.

（2）小军同学设计的测量步骤如下，其中多余的是（_____）

A．测出自己的体重

B．测出楼梯的总长度

C．测出一楼到三楼的竖直高度

D．测出自己从一楼登上三楼所用的时间

E．算出自己登楼梯的功率

（3）下表是小军设计的实验记录表格，根据要记录的数据，请把表格补充完整　     　.

13．为了探究“物体的动能大小与哪些因素有关”小红用单摆代替斜面如图将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度的位置然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，“与静止车水平面上的木块C发生碰撞木块都会在水平面上滑行一定距离后停止，图中的摆长L都相同，θ1≤θ2，球A、B的质量分别为mA、mB；（mA＜mB）

（1）为了探究动能的大小与物体质量的关系应该选择　     　图（选填“甲乙”、“乙丙”或“甲丙”）。  

（2）为了探究动能的大小与物体速度的关系，我们应该改变　     　选填“球的质量”或“摆角e”）。  

（3）甲图中球A在下落的过程中没有碰撞木块C之前受到　         　作用（选填“平衡力”或“非平衡力”）  

14．按要求填空。

（1）如图1，用绳和木棍体验“滑轮组”的威力实验，说明使用滑轮组可以　     　 (选填“省力”成“省功”)；

（2）如图2，让同一钢球从不同的高度释放，是为了研究钢球的动能大小与钢球的　     　关系；

（3）如图3，在“比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量”实验中，通过观察比较　                 　 (选填“加热时间长短”或“温度计升高的示数”)来比较燃料燃烧放出的热量多少；

（4）如图4，电阻箱的示数为　     　Ω。

15．如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下(mA=mB<mC，hA=hC>hB)推动纸盒运动一段距离后静止。

（1）要研究动能与质量的关系，我们要选择　     　两图来进行比较。实验中通过观察　                 　的大小，来判断小球动能的大小。

（2）实验中为了研究动能大小与质量的关系。需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是　                             　。

（3）小王根据实验现象认为：纸盒、小球最终都停下来了它们的机械能都消失了，能量是不守恒的。你认为小王的观点是　     　的(选填(“正确”或“错误”)，理由是：　                             　。

16．小宁在放学的路上常看到如图甲所示的交通警示牌，为了研究车辆超速、超载对交通安全的影响，他用铁球A、木球B（mA>mB）碰撞静止在同一水平长木板上的木块，进行了“动能的大小与什么因素有关”的探究实验。如图乙所示。

（1）a、b两图是探究动能与　     　的关系，需要将同一小球分别放置于斜面的不同高度后，使其由　     　状态自由滚下；

（2）分析a、c两次实验的现象，可得出的结论是　                                           　；

（3）每次实验中，如果小球具有的动能越多，那它就能对木块　     　越多，因此我们可以通过观察　               　的多少来判断小球动能的多少。通过实验可知，发生交通事故时，车辆超载、超速就会对被撞的物体产生更大的危害。

答案解析部分

1．【答案】（1）质量；铁球推动木块运动的距离

（2）远；匀速直线

（3）斜面可以控制实验时物体到达水平面的运动速度

2．【答案】（1）甲、乙

（2）小车的速度一定时，质量越大，动能越大

3．【答案】（1）速度；做功；越大

（2）B；没有控制小车到达水平面时的速度相同

（3）B；小车将一直做匀速直线运动

4．【答案】（1）转换法；物块被推行距离大小；温度计升高的示数多少

（2）质量；速度；电流和通电时间；电阻

（3）滑动变阻器；质量；相等

5．【答案】（1）速度；不同

（2）控制变量；木块滑行的距离远近

6．【答案】（1）转换法；动能；温度计的示数

（2）速度；电流；电阻

7．【答案】（1）a、把木桩A的尖端放在沙槽上，让甲从适当高度下落撞击木桩，观察木桩陷入沙槽的深度。b、把木桩B的尖端放在沙槽上，用乙从同一高度下落撞击木桩，观察木桩陷入沙槽的深度。

（2）在下落高度相同时，物体的质量越大，物体的重力势能越大。

8．【答案】（1）同一高度；控制速度相同

（2）木块移动的距离

（3）铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动

（4）换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球．

9．【答案】AC；①将铜块举高50cm，使其自由下落，打击木楔，测量木楔陷入细沙中的深度h，将数据填入表格；②将铁块举高50cm，使其自由下落，打击木楔，测量木楔陷入细沙中的深度h，将数据填入表格；③将铝块举高50cm，使其自由下落，打击木楔，测量木楔陷入细沙中的深度h，将数据填入表格；

10．【答案】（1）小桌陷入细沙中的深度；A

（2）物体下落的高度不同

（3）动能

（4）质量越大

11．【答案】（1）解：如图所示： 

（2）被提升的钩码的重力G

（3）Fs-Gh

（4）增大被提升的钩码的重力

12．【答案】（1）刻度尺、停表、磅称

（2）B

（3）

13．【答案】（1）甲乙

（2）摆角e

（3）非平衡力

14．【答案】（1）省力

（2）速度

（3）温度计升高的示数

（4）1783

15．【答案】（1）ac；木块被撞出的距离

（2）让A、B小球从斜面相同高度滚下

（3）错误；机械能转化为内能而不是消失了

16．【答案】（1）速度；静止

（2）速度一定时，物体的质量越大，具有的动能越多

（3）做功；木块移动的距离