8下-11-功和机械能实验题计算题专练（解析版）-全国初中物理竞赛试题编选

试卷第=page3737页，共=sectionpages3737页试卷第=page3636页，共=sectionpages3737页保密★启用前《功和机械能》实验题计算题专练全国初中物理竞赛试题精编学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、实验题1．如图是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，左边甲图中的质量均为m′，高度分别为h和2h，右边乙图中的高度均为2h，质量分别为m和2m。四幅图中相同的水平面上的木块均相同。（1）使小球获得动能的方法是让小球从_______；（2）该实验是通过______来反映物体动能大小的；（3）分析比较甲中的两图可得出：在______一定的情况下，物体的______越大，动能就越大；（4）上述研究动能大小的影响因素实验中，只改变其中一个因素，而让其他因素保持不变，这种研究方法叫______法；（5）图中四次实验中，木块在水平面上滑动时，受到的摩擦力______（选填“相等”或“不相等”），若m'<m，四次实验中木块克服摩擦做功最多的是图______（用图中标有的阿拉伯数字的序号填空）；（6）如果图甲中②的实验时，木块被撞后滑出木板掉落，因此需改进图甲中②的实验，再与实验①对比。在不改变木板长度的情况下，应该采用以下方法______。（填序号）A．换用质量更小的小球B．给水平木板铺上毛巾C．适当降低小球的高度D．换用一个较重的木块【答案】

斜面上滚下

木块移动距离

质量

速度

控制变量

相等

④

C【详解】（1）[1]若要探究动能大小与速度的关系，使小球从同一斜面的不同高度滚下，小球到达水平面的速度不同，速度不同的小球的动能不同，故使小球获得动能的方法是让小球从斜面上滚下。（2）[2]小球动能越大，小球推动的木块移动距离越大，所以该实验是通过木块移动距离，来反映物体动能大小的，运用了转换法。（3）[3][4]从甲中两图，可看到，小球的质量都相同，都是m′，小球所处的高度不同，分别为h、2h，高度越高的小球，到达斜面底端时，速度越大，木块移动的距离越大，小球的动能越大，可得出：在质量一定的情况下，物体的速度越大，动能就越大。（4）[5]上述研究动能大小的影响因素实验中，让其他因素保持不变，而探究其中一个因素与动能的关系，这种研究方法叫控制变量法。（5）[6]图中四次实验中，木块都是相同的，即木块的重力相同，木块对水平面的压力相同，木块与水平面接触面的粗糙程度相同，则摩擦力相同。[7]要比较四次实验中，木块克服摩擦做功的大小，摩擦力是相同的，①和②相对比，小球的质量相同，都是m′，小球所处的高度不同，小球的动能不同，②中的木块移动的距离较大，根据可知，则②中的木块克服摩擦做功比①的大；②和③相对比，小球所处的高度相同，质量不同，m'<m，则③中小球到达斜面底端时，拥有的动能较大，③中的木块移动的距离较大，③中的木块克服摩擦做功比②的大；③和④对比，小球所处的高度相同，质量不同，④中小球的质量较大，④中小球到达斜面底端时，拥有的动能较大，④中的木块移动的距离较大，④中的木块克服摩擦做功比③的大；综上所述，四次实验中木块克服摩擦做功最多的是图④。（6）[8]A．需改进图甲中②的实验，假设换用质量更小的小球，那么②和①的小球质量不同，所处的高度也不同，那就没有控制其他因素相同，只探究其中一个因素，这样不能做实验，故A不符合题意；B．在图甲中②的实验，给水平木板铺上毛巾，这样增加了木块与木板间的接触面粗糙程度，摩擦力更大，木块移动的距离变小，这影响了实验，有可能会导致不能判断哪个实验小球的动能更大，不能探究物体动能的大小与哪些因素有关，故B不符合题意；C．在图甲中②的实验，适当降低小球的高度，小球的高度还是比①的高，滑到斜面底端时，拥有的动能还是比①的大，撞击木块时，木块滑动的距离会比原来的小，比①的大，木块不会滑出木板掉落，没有影响实验，故C符合题意；D．在图甲中②的实验，换用一个较重的木块，木块对木板的压力比原来的，要大，摩擦力也会比原来的大，木块在拥有相同能量的情况下，滑动的距离会变小，这影响了实验，有可能会导致不能判断哪个实验小球的动能更大，不能探究物体动能的大小与哪些因素有关，故D不符合题意。故选C。2．古希腊学者亚里士多德认为：如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用。而伽利略则认为：物体的运动并不需要力来维持。到底谁说得对呢？为了探究这个问题，小明和同学们设计了如图甲所示的实验。（1）如图甲，分别让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，其目的是使小车到达平面时的_______相同，实验中让小车在粗糙程度不同的水平面上滑行目的是为了探究__________对物体运动的影响；（2）小车三次滑行的距离如甲所示，可以得出的结论是：小车受到的阻力越小，速度减小得________，进一步推理可知，如果运动的物体不受力，将做________运动；（3）通过上述实验的探究，你赞同________（选填“亚里士多德”或“伽利略”）的观点；完成上述实验后，小明想利用斜面小车还可以模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，于是设计了如图乙①②③所示的探究实验，将A、B、C三个小车先后从同一装置，高度分别为hA、hB、hC的位置滚下（mA=mB<mC，hA=hC>hB），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：（4）用来研究超速带来的安全隐患时，应选择图乙中的_______两个图所示实验进行比较，理由是：_________；（5）选择①③两图是用来模拟研究_______带来的安全隐患，实验时需要控制的变量是_______相同。【答案】

速度

阻力

越慢

匀速直线

伽利略

①②

质量相同，速度不同

超载

速度【详解】（1）[1]在实验中，为了控制小车在水平面上的速度相同，可以使小车在同一高度下滑。[2]由题意可知，三次实验中，小车的质量相等，小车在水平面上的初速度相同，而小车在粗糙程度不同的水平面上滑行，即小车受到的阻力不同，所以这是为了探究阻力对物体运动的影响。（2）[3][4]由图可知，小车在木板表面受到的阻力最小，滑行的最远，在毛巾表面受到的阻力最大，滑行的最近，所以可以得出的结论是：小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，进一步推理可知，如果运动的物体不受力，将做匀速直线运动。（3）[5]通过上述实验，我们通过推理得知，如果运动的物体不受力，将做匀速直线运动，也就是说，物体的运动并不需要力来维持，所以赞同伽利略的观点。（4）[6][7]在研究超速安全隐患时，即研究动能大小与速度的关系，我们需要控制的变量是质量，实验时，应选择质量相等，到达水平面时速度不同的两个小车，即下滑高度不同的两个小车，由图可知，①②两图符合题意。（5）[8][9]由图及题意可知，①③两图，两个小车下滑的高度相同，即两小车到达水平面时的速度相同，而两小车的质量不同，小车撞击木块移动的距离也不同，所以这研究的是动能大小与质量的关系，即研究的是超载安全隐患。3．某同学在“探究弹性势能大小与形变量的关系”时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。于是用如图的装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平桌面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：A．弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平桌面的高度h0；B．将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平桌面的高度h1；C．释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平桌面的高度h2；D．改变弹簧的压缩长度，重复步骤B和C，将测出的数据记录在下面的表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离。实验次数h0/mh1/mh2/mx/m/m10.500.400.550.100.010.1520.500.300.900.200.040.6030.500.201.550.300.091.3540.500.152.000.350.121.85（1）实验中弹簧的形变量x＝_____（用所测物理量符号表示）；（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过_____来间接反映的；A．h1B．h2C．h2﹣h0D．h2﹣h1（3）该同学根据表中数据分别作出图甲和图乙图像，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与_____成正比；（4）实验中，每次按压小铁块后释放，弹簧的弹性势能将_____，小铁块的重力势能将_____（选填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】

D

形变量的平方

减小

增大【详解】（1）[1]弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h0减去弹簧被压缩后的长度h1，弹簧的形变量（2）[2]实验中弹性势能的大小是通过铁块被弹起的高度来间接反映的，即铁块到达的最高点h2减去弹簧被压缩的最低点h1，即，故ABC不符合题意；D符合题意。故选D。（3）[3]由表中数据分析可知，因此与x2成正比例函数关系，由图乙图像是一条过原点的斜线可知，与x2成正比例函数关系，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比。（4）[4][5]实验中，每次按压小铁块后释放，弹簧形变变小，则弹簧的弹性势能将减小；小铁块的高度变大，小铁块的重力势能将增大。4．初三的小明同学学习完能量之后，对各种能量的大小特点产生了浓厚的兴趣。（一）他猜想同一根弹簧具有的弹性势能大小可能与其形变量有关，于是进行如下实验：①如图所示，把弹簧套在光滑竖直杆上，且底端固定在水平面上，用刻度尺读出并记录处于自由状态时弹簧上端距水平面的高度h0；②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出并记录此时弹簧上端到水平面的高度h1；③释放小铁块，读出并记录铁块上升到最大高度时，铁块下端到水平面的高度h2；④改变h1，重复以上步骤。实验次数h0/mh1/mh2/m弹簧形变量x/m小铁块上升的高度Δh/m10.500.400.5520.500.300.9030.500.201.5540.500.102.50（1）弹簧每次被压缩时的形变量的表达式为x=_____（用所测物理量的符号表示）；（2）弹簧弹性势能的大小是通过小铁块上升的高度Δh来间接反映的，根据表中数据可以发现，同一根弹簧弹性势能的大小与弹簧形变量_____（有关/无关）；（二）意犹未尽的小明又探究起了动能的大小，他在咨询了物理老师后，得知物体动能EA的计算公式是。于是他让质量为m的物块以初速度v0在粗糙的水平面上运动，经过多次实验，测出多组不同的初速度v0与滑块在水平面上滑行对应的最大距离s，对数据进行分析后得出结论：物块克服摩擦力做功的最大值等于物块初始的动能的大小。据此解答下列问题：（3）由动能EA的计算公式可知，对动能影响较大的是_____（质量/速度）；（4）当物块的初速度为2m/s时，滑行的最大距离为1m。则当该物块的初速度为4m/s时，滑行的最大距离是_____m；（5）已知在水平面上运动的物块受到的摩擦力大小与压力成正比，则当物块初速度相同时，增加物块的质量，物块滑行的最大距离_____（增大/减小/不变）。【答案】

h0﹣h1

有关

速度

4

不变【详解】（1）[1]弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h0减去弹簧被压缩后的长度h1，即x=h0﹣h1（2）[2]根据表中数据可以发现，弹簧形变量x分别为0.10m、0.20m、0.30m、0.40m时，对应的Δh（可反映弹性势能大小）分别为0.05m、0.40m、1.05m、2.00m，即对应的Δh逐渐增大，故同一根弹簧弹性势能的大小与弹簧形变量有关。（3）[3]由动能Ek的计算公式可知，在速度不变时，动能的大小与质量成正比，在质量不变时，动能与速度的平方成正比，所以对动能影响较大的是速度。（4）[4]物体做功的过程就是能的转化过程，物块克服摩擦力做功的最大值等于物块动能的变化，因物块对在粗糙的水平面的压力大小不变，粗糙程度不变，故物块运动时受到的滑动摩擦力不变，当物块的初速度为2m/s时，滑行的最大距离为1m，则有当物块初速度为4m/s时，设滑行距离为s2，则有两式相比得出其中v1=2m/s，v2＝4m/s，s1=1m代入数据可得出（5）[5]已知在水平面上运动的物块受到的摩擦力大小与压力成正比，故有f=kmg因联立上面两式有可知，物体运动的距离大小与物体的初速度和摩擦系数k有关，与物体的质量无关，所以增加物块的质量，物块滑行的最大距离不变。5．小华骑自行车下坡时，想到一个问题：“从斜面下滑物体的快慢与哪些因素有关呢？”回家后她找来了小车、停表、刻度尺和充当斜面的木板进行探究，如图所示。首先对影响小车下滑快慢的因素做出以下猜想，猜想一：与小车的质量有关；猜想二：与斜面的高度有关；猜想三：与斜面的长度有关。（1）根据所学知识，物体下滑时的动能是由重力势能转化而来的，而同一物体质量不变，高度越大势能越大，下滑速度________（选填越大或越小），断定猜想二是正确的。（2）为了验证猜想一，小华设计的方案是在小车内放置不同数量的钩码，分别从高度相同的同一斜面的顶端由静止释放，用停表测出小车由顶端下滑到底端的时间．小华测量的结果如下表，她怀疑第三次测量错误，这时她想起释放时推了一下小车，对此她进行了反思：释放时推了一下小车，小车的动能________，下滑时间缩短．于是修正了这一错误并进行了重新测量，发现时间仍为2.5秒。表中四个数据的下滑路程和时间都相同，即速度相同，说明从斜面下滑物体的快慢跟质量________（选填有关或无关），猜想一是________（选填正确或错误）的。实验次数1234小车内放置钩码的质量m/g050100150时间t/s2.52.52.02.5（3）为了验证猜想三，小华设计的方案是将同一小车分别从高度相同、长度不同的不同斜面的顶端由静止释放，用停表测出下滑到底端的时间。她通过测量发现下滑的时间不同，于是得出速度不同、猜想三是正确的结论。请对小华这一探究作出评价，指出她“速度不同”判断错误的原因是路程________（选填“相同”或“不同”），不能只比较时间。正确的方法是计算出每次下滑的速度，才能下结论。（4）小华又作出：“小车下滑的快慢还与斜面倾角有关”的猜想，你认为在斜面长度相同的条件下，她________（选填“需”或“不需”）要对这一猜想进行探究，原因是倾角是指斜面与水平面之间的夹角，夹角大小代表斜面陡与平的程度，倾角越大高度____________。【答案】

越大

增大

无关

错误

不同

不需

越大【详解】(1)[1]同一物体质量不变，高度越大势能越大，下滑时转化的动能越大，速度越大。(2)[2]释放时推了一下小车，使小车的初速度增大，增大了物体的动能。[3][4]由表中数据可知，当质量不同时，小车滑到低端的时间相同，速度相同，说明从斜面下滑物体的快慢跟质量无关，所以猜想一是错误的。(3)[5]小华设计的方案中，小车运动的路程不同，不能通过相同路程比时间的方法来比较运动的快慢。(3)[6][7]倾角是斜面与水平面之间的夹角，夹角大小代表斜面倾斜程度，倾角越大高度越大，所以不需要探究小车下滑的快慢还与斜面倾角的关系。6．李华同学发现建筑工人在铺设水泥路时，有时要在水泥里面掺入少量纤维材料．他想通过实验来探究在水泥中掺入纤维材料是否会影响水泥路面的牢固程度．关于水泥路面的牢固程度与哪些因素有关，和同学们讨论后，他们提出了以下猜想：猜想1：与是否掺入纤维有关；猜想2：与纤维掺入量有关；猜想3：与纤维材料的种类有关。经过思考后，他们利用图中装置，将铁锤通过电磁铁从某一高度处由静止释放，对水泥样品进行连续撞击，直至水泥样品断裂，收集的数据记录在下表中。实验序号水泥样品厚度/cm水泥样品面积/cm2铁锤高度/cm掺入纤维种类纤维掺入量/%撞击次数1410050无无202410050A纤维0.1803410050A纤维0.12954410050A纤维0.151005410050B纤维0.1906410050C纤维0.198（1）铁锤撞击水泥样品时的动能是由________转化来的。实验时通过__________________来比较水泥样品的牢固程度。（2）比较实验序号1、2的两组数据，可得出的结论是：水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维________（选填“有关”或“无关”）。（3）比较序号2、3、4三组数据，可得出的结论是：在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越________（选填“牢固”或“不牢固”）。（4）比较序号2、5、6的三组数据，________（选填能或不能）比较得出：在水泥中掺入等量不同纤维材料，掺入C纤维材料水泥路面最牢固，你判断的理由是______（5）为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可采用的方法是_____【答案】

重力势能

水泥样品断裂时所承受的撞击次数

有关

牢固

能

在水泥中掺入C纤维材料，水泥样品断裂时所承受的撞击次数最多，说明该水泥路面最牢固

增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量【详解】(1)[1]铁锤下落过程中，重力势能转化为动能，所以铁锤撞击水泥样品时的动能由重力势能转化而来。[2]实验通过水泥样品断裂时所承受的撞击次数反映水泥样品的牢固程度。断裂时承受的撞击次数越多水泥样品越牢固。(2)[3]比较实验序号1、2的两组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、铁锤高度相同，但第一次实验不参入纤维，第二次实验参入纤维，第二次承受的撞击次数多，可知水泥路面的牢固程度与是否掺入纤维有关。(3)[4]比较序号2、3、4三组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、参入纤维的种类、铁锤高度相同时，随着参入纤维的量增加，水泥样品承受的撞击次数多随之增加。说明在水泥中掺入适量纤维时，掺入纤维材料越多，水泥路面越牢固。(4)[5][6]比较序号2、5、6的三组数据，水泥样品厚度、水泥样品面积、参入纤维的量、铁锤高度相同时，参入纤维的种类不同，水泥样品承受的撞击次数不同；参入C纤维时，水泥样品承受的撞击次数最多。所以能说明，在水泥中掺入等量C纤维材料水泥路面最牢固。[7]为缩短上述样品的实验时间，需减少碰撞次数，可增加铁锤下落时的高度或增加铁锤质量，以增大撞击水泥样品时的动能。7．在生活中我们往往会发现，旋转物体在前进时稳定性会更强，小明为了知道旋转物体前进时的稳定性和物体的形状是否有关，做了以下的实验进行验证：（1）为了比较旋转物体的稳定性，小明在同一位置用旋转的纸板击打距离3m外静止的饮料瓶，通过击中的次数判断稳定性能的差别。（2）小明用同一材质质量相同的不同形状硬纸板，按照以上方案用不同速度分别击打饮料瓶10次，将击中次数情况记录在下表中。形状长方形正方形圆形三角形椭圆形环形不规则形快速（击中次数）7776777慢速（击中次数）4444344①由上表分析可知，旋转物体的稳定性和物体的______无关，和物体的________有关，其关系是同一材质、质量相同的不同形状硬纸板________________。②若从能量角度看，从同一位置掷出的质量、速度均相同的不同形状硬纸板具有的机械能________（选填“相同”或“不同”）。（3）实验时，改变旋转物体的运动速度是依据力可以使物体的________发生改变的原理．若想研究质量与旋转物体稳定性的关系，需要使旋转物体的速度、形状和________均相同。（4）此实验中用到的物理方法除了控制变量法，还有__________________。【答案】

形状

运动速度

运动速度越大越稳定

相同

运动状态

材质

转换法【详解】(2)①[1]由表中数据可知，当旋转物体的形状改变时，击打饮料瓶的次数基本相同，说明旋转物体的稳定性和物体的形状无关。[2]当旋转物体的速度改变时，击打饮料瓶的次数不同相同，说明旋转物体的稳定性和物体的速度有关。[3]进一步比较实验数据可知当速度较大时，碰撞次数越少，说明同一材质、质量相同的不同形状硬纸板运动速度越大越稳定。②[4]从能量角度看，从同一位置掷出的质量、速度均相同的不同形状硬纸板，其质量和速度相同所以动能相同，质量和高度相同所以重力势能相同，所以从同一位置掷出的质量、速度均相同的不同形状硬纸板具有的机械能相同。(3)[5]力可以改变物体的运动状态，改变旋转物体的运动速度是依据力可以使物体的运动状态发生改变的原理。[6]根据控制变量法，可知要探究质量与旋转物体稳定性的关系，需要控制旋转物体的速度、形状和材质均相同。(4)[7]实验中除控制变量法，还用到了转化法，通过击中的次数反映物体的稳定性。8．小明用三根材料和厚度相同但长宽不同的橡皮条、一个弹珠，探究“影响橡皮条弹性势能的因素”。他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性限度范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：次数橡皮条橡皮条宽（cm）橡皮条长（cm）弹射的水平距离/m1a0.52010.12b0.5308.23c1.02014.0请回答以下问题：（1）实验中是通过比较________________来间接反映橡皮条的弹性势能大小，下列实验中采取的方法与这一方法不同的是________（填字母）。A．在研究影响电热大小的因素时，我们可以将电热的多少转换成液柱上升的高度B．判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定C．研究电流时，将它比作水流（2）比较第1、2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的________有关；比较第1、3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能还与橡皮条的________有关；你猜想影响橡皮条弹性势能的因素可能还有______________。（3）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是________。A．窄而长的

B．宽而长的

C．窄而短的

D．宽而短的（4）请你对小明的实验做出评价_________（写出一条即可）。【答案】

弹珠被弹射的水平距离

C

长度

宽度

橡皮条的厚度

D

多做几次实验，使实验结果具有普遍性【详解】(1)[1]实验通过弹珠被弹射的水平距离反映橡皮条的弹性势能大小，弹珠弹射的越远，说明皮条的弹性势能转化为弹珠的动能越多，说明皮条具有的弹性势能越多。[2]AB．电热的多少转化为液柱上升的高度，是否有电流转化为灯泡是否发光，应用的转化法与实验中的方法相同，故AB不符合题意；C．研究电流时，将它比作水流，是类比法，与实验中的方法不同，故C符合题意。故选C。(2)[3]比较第1、2次实验，橡皮条宽相同，橡皮条长不同，弹射的水平距离不同，说明拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关。[4]比较第1、3次实验，橡皮条长相同，橡皮条宽不同，弹射的水平距离也不同，说明拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关。[5]影响橡皮条弹性势能的因素除橡皮条的长度和厚度外，可能还与橡皮的厚度有关。(3)[6]由实验数据可知，橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度和宽度有关，在伸长量相同时，长度越短弹性势能越大，宽度越宽弹性势能越大，所以弹性势能最大的橡皮条应当选短而宽的橡皮条，故选D。(4)[7]实验设计应用了控制变量法和转化法，但实验次数太少，使实验结论得出具有偶然性，应当多做几次实验，使实验结果具有普遍性。9．某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A和B，然后套上橡皮筋，做成了一个会跳的卡片（如图所示）。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了以下猜想：A．与卡片的质量有关B．与橡皮筋的形变量有关C．与橡皮筋的条数有关为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。（1）小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的现象是________，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________能。（2）为了探究卡片跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其他实验条件相同，操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是____________________________，实验中若观察到不同质量的卡片跳起的高度不同，则说明跳起高度与质量________（选填有关或无关）。（3）探究卡片跳起高度与橡皮筋形变量是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋的形变量不同的两种方法：①____________；②____________。【答案】

卡片跳起

做功

弹性势

使每次橡皮筋的形变量相同

有关

分别压两个卡片时将一个卡片压平，另一个不压平

使小豁口A、B的间距不相同【详解】(1)[1]橡皮筋伸长说明橡皮筋发生了弹性形变，发生弹性形变的物体想要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋对硬卡片施加力，使它弹起。[2]橡皮筋对卡片施加力，卡片弹起即在力的方向上运动了，所以橡皮筋对卡片做功。[3]做功会引起能量的转化，橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能，因此橡皮筋具有弹性势能。(2)[4]探究跳起的高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其它的实验条件相同，操作中将卡片反过来，根据控制变量法，每次把它在桌面上用手压平的目的是控制橡皮筋的形变量相同。[5]实验中若观察到不同质量的卡片跳起的高度不同，则说明跳起高度与质量有关。(3)[6][7]使橡皮筋的形变量，可以压两个卡片时将一个卡片压平，另一个不压平或者使小豁口A、B的间距不相同。10．小明利用如图装置研究做功与能量的转化关系。重物通过细绳与木块相连，细绳不可伸长，为水平面，段长为L，表面光滑；段粗糙，实验开始时，木块的细绳拉直，质量为M的木块位于P点，质量为的重物恰好置于地面，将木块从P向右拉至，放手后木块向左运动，最终停在点，长为。不计空气阻力、滑轮摩擦。(1)木块在段运动过程中，重物的重力做功为（用字母表示）___________；木块经过段内能______________（选填“不变”、“增大”或“减小”）；(2)观察实验并联系生活实际，小明提出猜想：重物和木块获得的总动能与重物重力做功多少有关。他提出猜想的生活依据是：________________；(3)为了验证猜想，小明做了以下实验，重物，木块，改变木块从点右移的距离，测得一组数据，记录如下：（取）序号123456的长0.10.150.20.350.450.5木块在点的速度平方0.20.30.40.70.91.0①已知物体动能的表达式为，分析重物和木块获得的总动能与重物的重力做功的多少，可知猜想是____________（选填“正确”或“错误”）的，得出的结论是__________。在段滑行的过程中，该系统（重物和木块）的机械能____________（选填“守恒”或“不守恒”）；②利用实验信息分析，当时，木块M在点获得的动能是___________________J；(4)如果上述结论具有普遍性，则一个物体从高为的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，物体滑到斜面底端时的速度_____________（用字母表示）。【答案】

增大

物体下落过程中速度越来越快

正确

重物和木块获得的总动能与重物重力做功的多少相等

守恒

0.63

【详解】(1)[1]由题意可知，重物的重力是，木块在段运动过程中，重物下降的高度是L，那么重物的重力做功大小是[2]木块经过段由于受到摩擦力的作用，内能会增大。(2)[3]重物和木块获得的总动能与重物重力做功多少有关，随着重物重力做功越来越大，速度也越来越大，所以这个依据是物体下落过程中速度越来越快。(3)[4]由表中数据可看到，的数值越大，木块在P点的速度越大，动能越大，所以猜想是正确的。[5]由表中数据可知，第1次实验中重物和木块获得的总动能是重物的重力做功是第2次实验中重物和木块获得的总动能是重物的重力做功是同理，第3、4、5、6次实验也可以得到这样的数据，所以可得出结论：重物和木块获得的总动能与重物重力做功的多少相等。[6]段是光滑的，所以势能完全转化为动能，系统机械能守恒。[7]比较表中数据可知，与成正比，当时，，那么解得，可得到，当时所以可知木块M在点获得的动能是(4)[8]一个物体从高为的光滑斜面顶端，由静止开始滑下，不计空气阻力，则机械能是守恒的，物体重力所做的功转化为动能，可以得到关系式解得。二、计算题11．在一次抗洪救灾行动中，一名质量为60kg的武警战士登上一艘自重为540kg的冲峰舟进行抢险救灾，冲峰舟以36km/h的速度匀速直线行驶1min，若行驶过程中所受阻力为总重的0.5倍，求：（1）冲峰舟受到的浮力；（2）冲峰舟行驶1min所做的功。（3）若冲峰舟满载时排开水的体积为1.5m3，求最多还能装载多少千克的人和物资。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）【答案】（1）6000N；（2）1.8×106J；（3）900kg【详解】解：（1）武警战士和冲锋舟受到的总重力为武警战士和冲锋舟处于漂浮状态，总体受到的浮力和重力是一对平衡力，则冲锋舟受到的浮力为（2）冲锋舟匀速行驶过程中所受阻力为冲锋舟匀速行驶过程中牵引力和阻力平衡，牵引力为冲峰舟以36km/h的速度匀速直线行驶1min通过的路程是冲峰舟行驶1min所做的功为（3）冲峰舟满载时所受的浮力是满载时冲锋舟处于漂浮状态，原冲锋舟和战士的总重力以及新装载的人和物资的最大重力之和等于此时的浮力，则新装载的人和物资的最大重力为最多还能装载的人和物资的质量是答：（1）冲峰舟受到的浮力为6000N；（2）冲峰舟行驶1min所做的功是1.8×106J；（3）冲峰舟满载时最多还能装载900kg的人和物资。12．如图甲是我国研制的用于修理大型船舰的船坞一“华船一号”，其全长168m，宽48m，高16m，它有一个巨大的“凹”字形船舱，两侧有墙，上面装有吊装牵引装备，前后两端敞开，供待修船舰出入。船坞底部和两侧坞墙内有若干个浮箱，用来灌水和排水，实现船坞的沉与浮。某次作业中，为了抢修一艘总质量为1.2万吨的“MR”号待修船，船坞先自航到指定海域，然后向浮箱内灌水，船坞开始下沉；当船坞下沉到甲板刚好与海面相平时，船坞的吃水深度为4m、排水量为4万吨（如图乙所示）。继续向浮箱内灌水，当船坞下沉到坞内水足够深时，船坞上的卷扬机将“MR”号船水平牵引漂浮进船坞，此时船坞的吃水深度为14m、排水量为6.3万吨（如图丙所示）。接着抽出浮箱内的水，船坞上浮直至甲板刚好与海面相平，托起“MR”号开始修理工作，（如图丁）。（1）当甲板刚好与海面相平时，船坞底部受到海水的压强为多少？（2）“MR”号待修船在卷扬机水平拉力下以0.5m/s的速度匀速进入船坞，卷扬机的功率恒定为200kW，“MR”号进船坞时受到水的阻力为多少？（3）“MR”号船进船坞后，船坞浮箱内至少要向外排水多少立方米才可以开始修理工作？【答案】（1）4×104Pa；（2）4×105N；（3）【详解】解：（1）根据题意知道，当船坞下沉到甲板刚好与海面相平时，船坞的吃水深度为4m，此时坞底部受到海水的压强为p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa（2）待修船受到的水平牵引力为因为待修船匀速运动，所以待修船进坞时受到的阻力f=F=4×105N（3）图乙、丙、丁中船坞都是漂浮的，则F浮=G图丙中F丙浮=G坞+G丙水图丁中F丁浮=G坞+G丁水+G船则F丙浮-F丁浮=G丙水-G丁水-G船开始修理工作，MR托起如图丁状态，甲板刚好露出水面，浮箱至少要向外排水因为图乙、丁甲板刚好露出水面，坞排水量相同，所以m丁排=m乙排则浮箱至少要向外排水的体积答：（1）当甲板刚好与海面相平时，船坞底部受到海水的压强为4×104Pa；（2）“MR”号待修船在卷扬机水平拉力下以0.5m/s的速度匀速进入船坞，卷扬机的功率恒定为200kW，“MR”号进船坞时受到水的阻力为4×105N；（3）“MR”号船进船坞后，船坞浮箱内至少要向外排水才可以开始修理工作。13．如图是我国自主研制的新型气垫两栖登陆艇，它质量约为，底面积约为600m2，求：（g取10N/kg）（1）登陆艇所受重力的大小是多少？它漂浮在海面时的浮力是多少？（2）登陆艇静止在水平海滩上时对海滩的压强是多少？（3）若登陆艇用的推进力以20m/s的速度行驶，则10min做了多少功？它的功率是多少？【答案】（1），；（2）；（3），【详解】解：(1)登陆艇所受重力为当它漂浮时，受到的受浮力与其重力相等，为(2)登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压力等于自身重力，为它对海滩的压强为(3)登陆艇10min内运动的距离为登陆艇推力做的功为做功的功率为答：(1)登陆艇重1.2×106N，它漂浮时受到的浮力为1.2×106N。(2)登陆艇对海滩的压强为2×103Pa。(3)推力做的功为3.6×109J，做功的功率为6×106W。14．电动自行车越来越受到人们的青睐，电动自行车使用前要先对车上的蓄电池充电，骑行时，蓄电池对车上的电动车供电，电动机为车提供动力。下表是某品牌电动自行车的一些主要技术参数：自行车质量m/kg电能转化为机械能的效率工作电压U/V行驶速度v/m•s﹣1骑车人质量为60kg时的平均阻力f/N4075%36≤1020若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以匀速行驶，根据相关信息，求：（1）电动自行车以5m/s的速度行驶10分钟，电动自行车做的机械功；（2）该电动自行车以5m/s的速度行驶10分钟所消耗的电能；（3）电动自行车以5m/s的速度速度行驶过程中电动机的工作电流。【答案】（1）6×104J；（2）8×104J；（3）7.4A【详解】解：（1）已知：匀速行驶，则由速度时间关系可得，电动自行车以5m/s的速度行驶10分钟的路程有用功为（2）由可得行驶10分钟所消耗的电能（3）根据功率公式电动机的功率由可得电动机的电流答：（1）电动自行车以5m/s的速度行驶10分钟，电动自行车做的机械功为；（2）该电动自行车以5m/s的速度行驶10分钟所消耗的电能为；（3）电动自行车以5m/s的速度速度行驶过程中电动机的工作电流为。15．如图所示，是使用汽车从湖水中打捞重物的示意图．汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动．图乙是此过程中汽车拉动重物的拉力F随时间t变化的图象．设t=0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦，g取10N/kg．求:（1）重物露出水面前，汽车拉重物的功率；（2）圆柱形重物的密度；（3）水对湖底的压强（整个过程中，湖水深度不变）．【答案】（1）700W；（2）8×103kg/m3；（3）1.2×105Pa．【详解】(1)根据题意及图象乙,重物重力G=4000N,质量;重物露出水面前,汽车的拉力F=3500N;则：;所以重物露出水面前,汽车拉重物的功率为700W；(2)物体所受的浮力;物体的体积;圆柱形重物的密度;答:圆柱形重物的密度为8×103kg/m3;(3)圆柱体上升到上底面与水面相平时,圆柱体下底面距河底的高度为:;圆柱体从上底面与水面相平上升到下底面与水面相平时,上升的距离恰好等于圆柱体的高.;河水的深度为:;水对湖底的压强.答:水对湖底的压强为1.2×105Pa.【点睛】(1)从图象上可以看出物体浸没水中时拉力的大小,根据公式可求重物露出水面前,汽车拉重物的功率;露出水面后绳子的拉力就等于物体的重力;根据公式可求物体的质量;(2)绳子两次拉力之差,就是物体所受的浮力,根据浮力公式求出体积的大小;根据公式求出物体密度的大小;(3)圆柱体上升到上底面与水面相平时,根据公式可求圆柱体下底面距河底的高度;圆柱体从上底面与水面相平上升到下底面与水面相平时,升的距离恰好等于圆柱体的高;最后利用液体压强公式求出水对湖底的压强.16．将边长都为10cm的正方体A、B置于盛有大量水的圆柱状容器中，待稳定后如图甲所示，A浮出水面部分占其总体积的40%，B沉于水底．已知B的密度ρB=1.2×103kg/m3，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g=10N/kg，容器底面积为400cm2．求：（1）正方体A的密度ρA和沉在水底的B对容器底部的压强PB．（2）对A施加一压力，将A刚好压入水中，并用轻质细绳将A、B上下连接，如图乙所示．现缓慢减小压力，直至压力为零．请判断：在压力减小的过程中，浮力是否对B做功？若不做功，请说明理由；若做功，求浮力对B做的功W以及水对容器底部压强的减少量△P．【答案】（1）0.6×103kg/m3；200Pa；（2）0.15J，50Pa【详解】（1）两正方体的边长都为10cm，则正方体A、B的体积均为：；图甲中，由题意可得，正方体A排开水的体积：，则正方体A受到的浮力：，因正方体A漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，所以，正方体A受到的重力：；由可得，正方体A的质量：；则正方体A的密度：；正方体B的重力：图甲中正方体B沉底，则正方体B受到的浮力：正方体B对容器底部的压力：，正方体A、B的底面积均为：则B对容器底部的压强：；（2）对A施加一压力，将A刚好压入水中，则A排开水的体积和B排开水的体积相等，受到的浮力相等，则AB受到的总浮力：AB的总重力：比较可知，所以对A施加的拉力为零时，B离开容器底部而上升，则浮力对B做功，最终静止时，正方体AB整体漂浮，由阿基米德原理可得，正方体AB整体排开水的体积：由可得，正方体A露出水面的高度：；设压力减为零时，A上升的高度（即B上升的高度）为h1，水面下降的高度为h2，如下图所示：则有：，即，因，则水面降低的高度：则，浮力对B做的功：，水对容器底部压强的减少量：．【点睛】综合考查了压强、浮力、做功的计算，难点是最后一问，当A浮出水面时，AB一起上升，但水面会同时下降，所以切不可将露出水面的部分高度作为B上升的高度，B上升的高度为露出水面部分的高度减去水面下降的高度，可以根据图示进行理解体会．17．一个质量为4kg、底面积为2.0×10﹣2m2的金属块B静止在水平面上，如图甲所示．现有一边长为0.2m的立方体物块A，放于底面积为0.16m2的圆柱形盛水容器中，把B轻放于A上，静止后A恰好浸没入水中，如图乙所示．（已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3，A的密度ρA=0.5×103kg/m3，取g=10N/kg）求：（1）B对水平面的压强；（2）把B从A上取走后（如图丙所示），A浮出水面的体积；（3）把B从A上取走后，水对容器底部压强改变了多少；（4）把B从A上取走，水的重力做功多少．【答案】（1）B对水平面的压强为2×103Pa．（2）把B从A上取走后（如图丙所示），A浮出水面的体积为4×10﹣3m3．（3）把B从A上取走后，水对容器底部压强改变了2.5×102Pa．（4）把B从A上取走，水的重力做功为4.5J．【详解】试题分析：（1）B物体的重力，B对地面的压力，B对水平面的压强．（2）把B从A上取走后，A受到的浮力减小了，A漏出水面的体积．（3）水对容器底的压力减小了，水对容器底部压强减小了．（4）A漏出水面的高度．水面下降的高度．下降的水质量．水的重力做的功．考点：压强

浮力

功18．如图1所示，某工程队在一次施工作业中，以恒定速度沿竖直方向将质量为5×103kg的圆柱形实心工件从深水池底部吊起至距水面某一高度，绳子作用在工件上端的拉力F的功率P随工件上升高度h变化的图像如图2所示，不计水的阻力（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg），求：（1）工件的重力？（2）工件刚起吊时上表面受到水的压强？（3）工件上升的速度大小？（4）起吊前工件对池底的压强？（5）工件的横截面积S是多大？【答案】（1）5×104N；（2）（3）（4）8×104Pa（5）【详解】解：（1）质量为5×103kg的圆柱形实心工件，其重力为（2）由图2可知，工件刚起吊时上表面距离水面的高度为10m，所以上表面受到水的压强（3）由P-h图像可知，工件离开水面后拉力F1的功率工件离开水面后，受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F1用而做匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得工件匀速上升的速度（4）由P-h图像可知，工件浸没在水中拉力的功率工件浸没在水中拉力为由（3）可知工件离开水面后，，工件浸没在水中，向上的浮力，向下的重力,向上的拉力，浮力为由P-h图像可知工件高因为F浮=ρ液gV排，所以工件的体积工件的横截面积起吊前对工件进行受力分析，受到向上的浮力，向下的压力，还有物体的重力，起吊前工件对底部的压强为（5）由（4）可知，，由P-h图像可知工件高因为F浮=ρ液gV排，所以工件的体积工件的横截面积答：（1）工件的重力为。（2）工件刚起吊时上表面受到水的压强为。（3）工件上升的速度大小为。（4）起吊前工件对池底的压强（5）工件的横截面积S是。19．某校科技小组参观完湘江航电枢纽后，了解到船只过船闸的时间很长，为此他们在网上查阋资科，设计了一个船只升降实验模型。模型中的左右两个船厢A、B的容积均为2000cm3，质量均为400g（含配件）。现关闭进水阀和排水阀，使柱形容器E（质量不计）中有足够多的水，在船厢A、B中各装入800g的水，整个装置静止后，圆柱体浮筒D浸在水中的深度为8cm，他们依次进行了如下(2)﹣(3)的操作。（假设绳子足够长，不计绳重和伸长，浮筒D与容器E始终无接触，且容器E的水无溢出，实验过程中设法确保装置平稳。忽略摩擦，木头不吸水，ρ木＜ρ水，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）(1)船厢中各装入800g的水后，求：每只船厢所受的总重力；(2)打开进水阀，在柱形容器E中注入一定质量的水，浮筒D上升，使船厢下降10cm，再关闭进水阀，求：船厢A的总重力对A所做的功；(3)当操作(2)使船厢下降10cm静止时，压强传感器显示4400Pa：接下来，用手使浮筒D保持此刻位置不变，再在两边船厢中同时放入代表船只的800g木块后，打开排水阀，放出200cm3的水后关闭排水阀，然后松手，浮筒D仍然在原位置持静止，绳C的拉力为18N，压强传感器显示4000Pa；然后，把800g木块同时从船厢中取出，并在船厢中同时注满水，再把900g和1000g的木块分别放入A、B船厢后，当整个装置静时，压强传感器的示数为p1，最后，打开进水阀向容器中缓慢注入mkg水，使压强传感器的示数为3p1，再关闭进水阀。求：浮筒D的质量和注入圆柱形容器E中的水的质量m。【答案】(1)12N；(2)1.2J；(3)2.6kg，19.2kg【详解】解：(1)每只船厢所受的总重力(2)船厢A的总重力对A所做的功(3)在两边船厢中同时放入代表船只的800g木块前，对船厢A受到分析可知，受到竖直向上两股细绳的拉力和竖直向下的总重力处于平衡状态，所以，细绳的拉力对动滑轮C受力分析可知，受到竖直向上两股绳子的拉力、竖直向下动滑轮的重力和C绳