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中考物理二轮复习重难点题型分类汇编与专项突破专题28简单机械与机械能相关实验试题含解析答案
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这是一份中考物理二轮复习重难点题型分类汇编与专项突破专题28简单机械与机械能相关实验试题含解析答案，共19页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。
一、实验题
1．利用下图所示实验装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验时让小车A从斜面上由静止开始滑下在水平面上将物体B推出一段距离。
（1）实验运用了控制变量法：让质量不同的小车从斜面的同一高度滑下，探究动能与质量的关系；让同一个小车从斜面的 高度滑下，探究动能与速度的关系。实验中动能的大小无法测量，我们通过 来判断小车动能的大小；
（2）小车从斜面上滑下，它的 转化为动能，碰上物体B后，小车的部分 转移给了物体B，这个能量的转化转移过程机械能总量 ；
（3）小车在水平面上推动物体B前进时受到4个力：①重力、②摩擦力、③物体B对小车的压力、④水平面对小车的支持力，其中 是一对平衡力， 方向相同（两空均填序号）。拿走物体B，如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，小车将 ；
（4）下表是一些物体的动能大小，分析表中数据，请你提出一个可以探究的物理问题： 。
2．近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（<）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（）由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。
（1）分析甲、乙两图可知， （选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大；
（2）比较甲、乙两图可知，在 一定时，小钢球的 越大，动能越大。
（3）比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害；
（4）假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项 。
3．“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示∶将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图2虚线框内的四个实验场景｡
(1)为探究小车动能与质量的关系，应选用场景①和 （选填“②”､“③”或“④”）进行实验；选用场景③和④进行实验时，可探究小车动能与 的关系
(2)在实验中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越 ，木块被碰撞后在木板上 ｡
(3)若将场景①和②中的木块均移走，利用这两个场景可探究 对物体运动的影响，为提高实验结论的准确性，还需再增加一次实验，为此，在场景①的基础上，你所作的调整是 ｡
4．小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示。
（1）将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度，整个过程涉及的能量转化情况为 ；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越 （选填“大”或“小”）。
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度（）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为（），则你能得出的结论是 。
（3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： 。
（4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，发电机安装在 位置较为合理（选填“C”或“D”）；你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件： 。
5．热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。
问题一：压力作用效果跟哪些因素有关
问题二：重力势能大小跟哪些因素有关
（1）做实验①②③是为了探究 （选填“问题一”或“问题二”）；
（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关；
（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论 。
6．某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为，实验的情景如图所示.
（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是 （填“转换法”或“类比法”）.
（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的 有关.
（3）小铁球落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为 能.
（4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方的数据如下表，分析数据，写出h与的关系式为 .
7．在探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。
由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是 ；
（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是 N；
②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。
8．天平和杆秤在古籍中常被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。关于杠杆的平衡条件，小海用图甲所示装置进行探究，其中杠杆的刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5N。
（1）实验中，杠杆在 位置平衡最便于测量力臂；
（2）如图乙所示，杠杆已经平衡。如果在左侧钩码下增加一个钩码或者将左侧钩码向右移动5cm，杠杆都将失去平衡。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的 和力臂有关；
（3）小海在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，进行了4次实验。杠杆平衡时的部分数据已填入表中，其中图丙是第4次杠杆平衡时的情景，请将杠杆右侧的阻力数值填入表中；
分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件是F1l1 F2l2；
（4）小海与小兰对实验过程进行交流，产生了一个新的问题：若支点不在杠杆的中点，并用弹簧测力计代替一侧的钩码施力，会出现什么现象？于是他们共同进行了如图丁的探究。
①画出图丁中F1的动力臂l1；( )
②多次改变拉力F1的作用点在杠杆上的位置进行实验，发现杠杆平衡时，F1l1都是大于F2l2，其原因可能是 。
9．如图1所示是某同学“探究杠杆的平衡条件”的实验装置，每个钩码重为0.5N（钩码个数若干）：
（1）杠杆放在支架上后，在图1甲所示位置静止，这时的杠杆处于 （填“平衡”或“不平衡”）状态，为了将杠杆调至水平位置平衡，他将左端平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节；
（2）图1乙中，在水平位置平衡的杠杆A处挂两个钩码，则在B处需挂 个钩码时，杠杆才能继续保持在水平位置平衡；实验中每次都要调节杠杆在水平位置平衡，这样做的主要目的是便于直接测量 ；经过多次实验得出杠杆平衡条件为 ；
（3）保持杠杆水平位置平衡，将图1丙中的弹簧测力计由竖直位置缓慢向右转动至虚线位置，弹簧测力计示数将 （填“变大”“变小”或“不变”）；
（4）实验中保持阻力F2及阻力臂l2不变，多次改变动力F1与动力臂l1，收集数据并在坐标系中绘制出动力F1与动力臂l1的关系图像（如图2所示），由图像分析可知：当F＝ N时，l1＝30cm；
（5）如图3甲所示，粗细不均匀的胡萝卜在水平位置平衡。将胡萝卜沿虚线位置分割成两部分，如图3乙所示，P点为胡萝卜左边部分重心位置，Q点为胡萝卜右边部分重心位置，根据杠杆平衡条件分析可知，左边部分胡萝卜所受的重力 （填“大于”“小于”或“等于”）右边部分胡萝卜所受的重力。
10．用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：
（1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第 1次实验时，钩码上升的时间为 3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s；
（2）第4次实验时所做的有用功为 J， 滑轮组的机械效率是 %；
（3）分析 1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高； 分析 2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）；
（4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。
A． 换用更轻的动滑轮B． 加快提升物体的速度
11．如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
（1）在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （精确到0.1%）；
（3）由1、2两次实验数据可得出结论： ；
（4）由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低；
（5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 。（选填“偏高”“偏低”或“不变”）
12．用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为 cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为 N，第2次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越 ；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将 ；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
物体
动能/J
物体
动能/J
步行的人
约30
百米跑中的运动员
约
行走的牛
约160
刚射出的步枪子弹
约
中速行驶的小汽车
约
高速行驶的小汽车
约
实验次数
1
2
3
4
5
6
2.45
4.9
7.35
9.8
12.25
14.7
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
3.0
5.0
1.5
10.0
2
2.0
15.0
2.0
15.0
3
1.0
25.0
2.5
10.0
……
……
……
……
……
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
1.0
0.20
2.0
0.10
2
2.0
0.15
2.0
0.15
3
2.0
0.15
1.5
0.20
4
1.5
0.10
( )
0.15
实验次数
钩码重力 G/N
钩码上升高度h/cm
拉力 F/N
绳子自由端移动距离s/cm
机械效率η
1
2.0
5
1.0
15
66.7%
2
4.0
5
1.8
15
74.1%
3
4.0
10
1.8
30
74.1%
4
6.0
5
2.5
15
实验次数
钩码重力G/N
提升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
0.3
2
8
0.1
3.2
0.3
83.3%
3
8
0.1
2.0
0.5
80.0%
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
参考答案：
1． 不同 B运动的距离 重力势能 动能 减小 ①④ ②③ 匀速直线运动 见解析
【详解】（1）[1]让同一小车在不同高度下滑，可使小车获得不同的速度，而此时小车的质量保持不变，可探究动能与速度的关系。
[2]通过观察物体B移动的距离的大小，来说明小车对物体B做功的多少，从而判断出小车具有的动能的大小。
（2）[3]小车从斜面上滑下，质量不变，速度变大，高度降低，它的重力势能转化为动能。
[4][5]碰上物体B后，B由静止到运动，小车的部分动能转移给了物体B，小车的整个运动过程中受摩擦力作用，需要克服摩擦力做功，另外碰撞过程中也会有机械能的损失，机械能总量减小。
（3）[6]根据平衡力的特点，小车所受的重力与水平面对小车的支撑力大小相等，方向相反，作用在同一物体上，所以可知①重力、④水平面对小车的支持力是一对平衡力。
[7]由图示知，②摩擦力的方向水平向左，③物体B对小车的压力也水平向左，方向相同。
[8]如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，据牛顿第一定律知，小车将做匀速直线运动。
（4）[9]由表格数据可知，不同物体运动的速度不同，它的动能也不同，因此可以提出：物体的动能与速度的关系。
2． 乙 质量 速度 乙、丙 见解析
【详解】（1）[1]分析甲、乙两图可知，实验用小球质量相同，乙图水平面上的纸盒移动的距离较大，说明乙图中小球的动能较大，则乙图中钢球在刚到达水平面时的速度更大。
（2）[2][3]比较甲、乙两图可知，小球质量相同，h1＜h2，则乙图中小球速度较大，纸盒移动的距离较大，故可得出结论：在质量一定时，小钢球的速度越大，动能越大。
（3）[4]乙丙两图钢球在斜面高度相同，则到达水平面的速度相同，丙图的质量较大，纸盒移动的距离较大，说明丙图钢球的动能较大，则可以模拟汽车超载带来的危害。
（4）[5]在安全行车方面需要注意的是不要超速和超载，无论是超速还是超载，都会使车的动能增大，遇到交通事故时，其破坏程度就很大。
3． ③ 速度 大（或多） 滑行的距离越长 阻力（或摩擦力） 在木板上铺设玻璃板（或毛巾）
【详解】(1)[1][2]为探究小车动能与质量的关系，应控制小车滑下的高度相同、质量不同，故应选用场景①和③进行实验；选用场景③和④进行实验时，小车质量相同但滑下高度不同，即可探究小车动能与速度的关系。
(2)[3][4]在实验中通过木块被撞击后滑行的距离比较动能大小，即小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越大，木块被碰撞后在木板上滑行的距离越长｡
(3)[5][6]若将场景①和②中的木块均移走，利用这两个场景可探究阻力或摩擦力对物体运动的影响，为提高实验结论的准确性，还需再增加不同接触面的实验数据，故在场景①的基础上，在木板上铺设玻璃板或毛巾｡
4． 重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能 小 质量相同，高度越高，重力势能越大 质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度 D 水资源丰富和地势高度差大
【详解】（1）[1][2]整个过程涉及的能量转化情况为：重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，弹簧的形变越小，弹性势能越小，则说明铁球的重力势能越小。
（2）[3]将同一铁球先后从同一斜面的不同高度（）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为（），结合（1）的分析上可得出的结论是：质量相同，高度越高，重力势能越大。
（3）[4]探究重力势能大小与物体质量的关系，就要控制铁球的高度相同，改变铁球的质量，设计思路为：质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度。
（4）[5][6]D位置与上游的高度差较大，所以应该安装在D位置；水资源丰富（或水量大）和地势高度差大，重力势能就大，转化为的动能就越大，适合建造大型水力发电站。
5． 问题一 质量 质量相同的物体，位置越高，重力势能越大
【详解】（1）[1]由图中可知，实验①②中，压力不同，而受力面积相同，实验②③中，压力相同，而受力面积不同，故可知做实验①②③是为了探究问题一。
（2）[2]由实验④⑤可知，瓶子下落的高度相同，而瓶子和水的总质量不同，故可探究重力势能大小与质量是否有关。
（3）[3]由实验⑤⑥中可知，瓶子和水的质量相同，而瓶子下落的高度不同，面团的凹陷程度不同，故可知“高空抛物”危害性大的原因是：质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。
6． 转换法 质量 内
【详解】(1)[1]由题意知，实验中通过观察小球陷入细沙的深度来间接判断物体重力势能大小的，运用了转换法；
(2)[2]由题知m1(3)[3]当小球陷入沙中，与沙子摩擦，最终静止，将机械能转化为内能；
(4)[4]根据表中实验数据可知，；；；；；，小球下落高度与所需时间之间的关系为：h=4.9t2．
7．
【详解】（1）[1]分析数据可得，第一次试验
第二次实验
由此可知，F1、F2、l1、l2之间的关系式为
（2）[2]由题意知，杠杆右侧挂了4个钩码，总质量为200g，由得，四个钩码重力为
杠杆右侧受到向下拉力的大小等于砝码重力大小，即
根据图甲可知，由可知，弹簧测力计的大小为
（3）[3]由得，杠杆再次平衡状态为
解得。根据力与力臂的关系进行画图，即过支点作力的作用线的垂线段，如图所示：
8． 水平 大小 1.0 = 见详解
【详解】（1）[1]实验中，由于作用力是竖直方向上的，如果杠杆在水平位置平衡则力臂刚好在杠杆上，最便于测量力臂。
（2）[2]杠杆已经平衡，如果在左侧钩码下增加一个钩码会改变杠杆受力的大小，杠杆失去平衡，表明与力的大小有关，如果将左侧钩码向右移动5cm，力臂会变小，杠杆失去平衡，表明杠杆平衡与力臂大小有关。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的大小和力臂有关。
（3）[3]如图所示，阻力相当2个钩码重力，每个钩码重0.5N，所以阻力为1N。
[4]分析第1次实验数据可得
可知，同理计算其它3次实验的数据，获得相同的结论，可归纳出杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2。
（4）[5]①力臂是支点到力的作用线的垂线段，如图所示
②[6]由于支点不在中点处，杠杆自重会产生一个向下的作用力，则F1需要比原来更大才能使杠杆平衡，故其它条件不变，杠杆平衡时，F1l1都是大于F2l2。
9． 平衡 左 3 力臂 动力×动力臂＝阻力×阻力臂/F1L1＝F2L2 变大 0.5 大于
【详解】（1）[1]杠杆静止在如图甲的位置，所以杠杆处于平衡状态。
[2]杠杆停在如图甲所示的位置，左端上翘，要使杠杆在水平位置处于平衡状态，平衡螺母向上翘的左端移动。
（2）[3]设一个钩码的重为G，杠杆一个小格代表l，设杠杆右端挂n个钩码，根据杠杆平衡得
2G×3l＝nG×2l
所以n＝3。
[4]实验过程中每次都要调节使杠杆在水平位置平衡，此时力臂恰好沿着杠杆的方向，可以直接从杠杆上读出力臂，所以这样做的目的是便于测量力臂，同时可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
[5]由多次实验可以得出杠杆平衡条件，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。
（3）[6]当保持杠杆水平平衡，把弹簧测力计逐渐向右倾斜时，动力臂会逐渐减小，根据杠杆平衡条件可知，拉力变大。
（4）[7]根据图可知，当动力为F1时，动力臂为l1＝30cm，当动力F2＝1N时，动力臂为l2＝15cm，由杠杆平衡条件可知
F1×l1＝F2×l2
即
F1×30cm＝1N×15cm
解得F1＝0.5N。
（5）[8]如图，根据杠杆的平衡条件可得
因为，所以。P端胡萝卜相比Q端胡萝卜更重些，即左边部分胡萝卜所受的重力大于右边部分胡萝卜所受的重力。
10． 匀速直线 0.05 0.3 80 大 无关 A
【详解】（1）[1]实验中为使弹簧测力计读数平稳，需要使钩码做匀速直线运动。
[2]第 1次实验中，绳子3s钟的时间，移动的距离为15cm，则绳子移动的速度为
（2）[3]第4次实验时所做的有用功为
[4]第4次实验做的总功为
第4次实验滑轮组的机械效率为
（3）[5]根据1、2、4次实验的数据可知，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高。
[6] 2、3两次实验中，钩码的重力相同，只改变钩码上升的高度，滑轮组的机械效率不变，可知轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
（4）[7]根据效率公式可知，提高机械效率的方法一为：额外功一定时，增加有用功，即增加物重；二为：有用功一定时减少额外功，即换用轻质滑轮，故A符合题意，B不符合题意。
故选A。
11． 缓慢匀速 1.8 74.1% 见解析 2、3 偏低
【详解】（1）[1]在实验中，测量绳端拉力F时，应在竖直向上方向上匀速拉动使物体匀速上升，物体处于平衡状态，此时弹簧测力示数等于拉力大小。
（2）[2]由图可知，弹簧测力计最小分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.8N。
[3]分析第1次实验中数据可知，根据可得，机械效率为
（3）[4]由控制变量法可知，比较第1、2次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。
（4）[5]比较第2、3次实验数据可得出结论：滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。
（5）[6]由图丁可知，拉力F沿斜向上方向拉动时，拉力的力臂变短，省力变小，与丙相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，因此总功更大，因有用功不变，根据可得，机械效率偏小。
12． 30 2.5 80 低 不变 变小
【详解】（1）[1]从图甲可以看出，绳子承重股数为n=3，因此绳端移动距离为
（2）[2]测力计的分度值为0.1N，从图乙看出，其读数为2.5N。
[3]第2次实验中，滑轮组的机械效率为
[4]分析数据可知，在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。
（3）[5]实验中若仅增大绳端移动的距离，根据
可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）[6]四次实验中，物体上升的高度为
有用功为
第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第3次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
由此可知，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
一、实验题
1．利用下图所示实验装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验时让小车A从斜面上由静止开始滑下在水平面上将物体B推出一段距离。
（1）实验运用了控制变量法：让质量不同的小车从斜面的同一高度滑下，探究动能与质量的关系；让同一个小车从斜面的 高度滑下，探究动能与速度的关系。实验中动能的大小无法测量，我们通过 来判断小车动能的大小；
（2）小车从斜面上滑下，它的 转化为动能，碰上物体B后，小车的部分 转移给了物体B，这个能量的转化转移过程机械能总量 ；
（3）小车在水平面上推动物体B前进时受到4个力：①重力、②摩擦力、③物体B对小车的压力、④水平面对小车的支持力，其中 是一对平衡力， 方向相同（两空均填序号）。拿走物体B，如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，小车将 ；
（4）下表是一些物体的动能大小，分析表中数据，请你提出一个可以探究的物理问题： 。
2．近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（<）的小钢球从圆弧轨道的一定高度（）由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离（实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变）。
（1）分析甲、乙两图可知， （选填“甲”或“乙”）图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大；
（2）比较甲、乙两图可知，在 一定时，小钢球的 越大，动能越大。
（3）比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害；
（4）假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项 。
3．“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示∶将小车从斜面上高h处由静止释放，运动至木板上后与木块碰撞通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法，得到了图2虚线框内的四个实验场景｡
(1)为探究小车动能与质量的关系，应选用场景①和 （选填“②”､“③”或“④”）进行实验；选用场景③和④进行实验时，可探究小车动能与 的关系
(2)在实验中，小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越 ，木块被碰撞后在木板上 ｡
(3)若将场景①和②中的木块均移走，利用这两个场景可探究 对物体运动的影响，为提高实验结论的准确性，还需再增加一次实验，为此，在场景①的基础上，你所作的调整是 ｡
4．小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示。
（1）将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度，整个过程涉及的能量转化情况为 ；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越 （选填“大”或“小”）。
（2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度（）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为（），则你能得出的结论是 。
（3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： 。
（4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，发电机安装在 位置较为合理（选填“C”或“D”）；你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件： 。
5．热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。
问题一：压力作用效果跟哪些因素有关
问题二：重力势能大小跟哪些因素有关
（1）做实验①②③是为了探究 （选填“问题一”或“问题二”）；
（2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 是否有关；
（3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为，“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论 。
6．某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为，实验的情景如图所示.
（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，应用的物理方法是 （填“转换法”或“类比法”）.
（2）分析甲、乙两种情况可知，重力势能的大小与物体的 有关.
（3）小铁球落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为 能.
（4）同学们还发现小球离地面越高，下落到地面所用的时间越长，他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方的数据如下表，分析数据，写出h与的关系式为 .
7．在探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）调节平衡螺母，使杠杆在不挂钩码时，保持水平并静止。选取若干个质量均为50g的钩码，在杠杆两侧分别挂上不同数量的钩码，移动钩码，使杠杆重新在水平位置平衡，分别记下F1、F2、l1、l2的数值。重做几次实验，部分实验数据如下表所示。
由表中数据可得，F1、F2、l1、l2之间的关系式是 ；
（2）①在第（1）问的某次实验中，杠杆右侧挂了4个钩码，左侧用弹簧测力计竖直向下拉，当杠杆在如图甲所示位置静止时，弹簧测力计的示数是 N；
②保持杠杆右侧所挂4个钩码的位置不变，取下弹簧测力计，在杠杆右侧用弹簧测力计沿竖直方向拉杠杆，当杠杆再次水平并静止时，弹簧测力计对杠杆的拉力为F=1.5 N，请在图乙中画出弹簧测力计对杠杆的拉力F的示意图及其力臂l。
8．天平和杆秤在古籍中常被称为“权衡器”，《墨经》最早对权衡器的杠杆原理做了理论上的探讨。关于杠杆的平衡条件，小海用图甲所示装置进行探究，其中杠杆的刻度均匀，每个钩码的重力均为0.5N。
（1）实验中，杠杆在 位置平衡最便于测量力臂；
（2）如图乙所示，杠杆已经平衡。如果在左侧钩码下增加一个钩码或者将左侧钩码向右移动5cm，杠杆都将失去平衡。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的 和力臂有关；
（3）小海在杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，进行了4次实验。杠杆平衡时的部分数据已填入表中，其中图丙是第4次杠杆平衡时的情景，请将杠杆右侧的阻力数值填入表中；
分析实验数据，可归纳出杠杆的平衡条件是F1l1 F2l2；
（4）小海与小兰对实验过程进行交流，产生了一个新的问题：若支点不在杠杆的中点，并用弹簧测力计代替一侧的钩码施力，会出现什么现象？于是他们共同进行了如图丁的探究。
①画出图丁中F1的动力臂l1；( )
②多次改变拉力F1的作用点在杠杆上的位置进行实验，发现杠杆平衡时，F1l1都是大于F2l2，其原因可能是 。
9．如图1所示是某同学“探究杠杆的平衡条件”的实验装置，每个钩码重为0.5N（钩码个数若干）：
（1）杠杆放在支架上后，在图1甲所示位置静止，这时的杠杆处于 （填“平衡”或“不平衡”）状态，为了将杠杆调至水平位置平衡，他将左端平衡螺母向 （填“左”或“右”）端调节；
（2）图1乙中，在水平位置平衡的杠杆A处挂两个钩码，则在B处需挂 个钩码时，杠杆才能继续保持在水平位置平衡；实验中每次都要调节杠杆在水平位置平衡，这样做的主要目的是便于直接测量 ；经过多次实验得出杠杆平衡条件为 ；
（3）保持杠杆水平位置平衡，将图1丙中的弹簧测力计由竖直位置缓慢向右转动至虚线位置，弹簧测力计示数将 （填“变大”“变小”或“不变”）；
（4）实验中保持阻力F2及阻力臂l2不变，多次改变动力F1与动力臂l1，收集数据并在坐标系中绘制出动力F1与动力臂l1的关系图像（如图2所示），由图像分析可知：当F＝ N时，l1＝30cm；
（5）如图3甲所示，粗细不均匀的胡萝卜在水平位置平衡。将胡萝卜沿虚线位置分割成两部分，如图3乙所示，P点为胡萝卜左边部分重心位置，Q点为胡萝卜右边部分重心位置，根据杠杆平衡条件分析可知，左边部分胡萝卜所受的重力 （填“大于”“小于”或“等于”）右边部分胡萝卜所受的重力。
10．用图所示装置测量滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表：
（1）实验过程中，缓慢竖直拉动弹簧测力计，使钩码向上做 运动。第 1次实验时，钩码上升的时间为 3s，此过程中，绳子自由端上升的速度为 m/s；
（2）第4次实验时所做的有用功为 J， 滑轮组的机械效率是 %；
（3）分析 1、2、4次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越 （选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高； 分析 2、3次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度 （选填“有关”或“无关”）；
（4）用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是 。
A． 换用更轻的动滑轮B． 加快提升物体的速度
11．如图所示，在“测量滑轮组机械效率”的实验中，利用甲、乙、丙三个实验装置进行实验，测得的实验数据如下表。（钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大）
（1）在实验中，应沿竖直方向 拉动弹簧测力计；
（2）第一次实验中，如图所示，弹簧测力计的示数是 N，机械效率是 （精确到0.1%）；
（3）由1、2两次实验数据可得出结论： ；
（4）由 两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越低；
（5）在第三次实验操作的基础上，如图丁所示改变绳端拉力方向，测得的滑轮组机械效率将 。（选填“偏高”“偏低”或“不变”）
12．用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
（1）每次实验绳端移动距离为 cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为 N，第2次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越 ；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将 ；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
物体
动能/J
物体
动能/J
步行的人
约30
百米跑中的运动员
约
行走的牛
约160
刚射出的步枪子弹
约
中速行驶的小汽车
约
高速行驶的小汽车
约
实验次数
1
2
3
4
5
6
2.45
4.9
7.35
9.8
12.25
14.7
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
次数
动力F1/N
动力臂l1/cm
阻力F2/N
阻力臂l2/cm
1
3.0
5.0
1.5
10.0
2
2.0
15.0
2.0
15.0
3
1.0
25.0
2.5
10.0
……
……
……
……
……
实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
1.0
0.20
2.0
0.10
2
2.0
0.15
2.0
0.15
3
2.0
0.15
1.5
0.20
4
1.5
0.10
( )
0.15
实验次数
钩码重力 G/N
钩码上升高度h/cm
拉力 F/N
绳子自由端移动距离s/cm
机械效率η
1
2.0
5
1.0
15
66.7%
2
4.0
5
1.8
15
74.1%
3
4.0
10
1.8
30
74.1%
4
6.0
5
2.5
15
实验次数
钩码重力G/N
提升高度h/m
绳端拉力F/N
绳端移动距离s/m
机械效率η
1
4
0.1
0.3
2
8
0.1
3.2
0.3
83.3%
3
8
0.1
2.0
0.5
80.0%
次数
G物/N
G动/N
F/N
η/%
1
6.0
0.3
2.2
90.9
2
6.0
1.0
3
6.0
1.9
2.9
69.0
4
6.0
3.2
3.4
58.8
参考答案：
1． 不同 B运动的距离 重力势能 动能 减小 ①④ ②③ 匀速直线运动 见解析
【详解】（1）[1]让同一小车在不同高度下滑，可使小车获得不同的速度，而此时小车的质量保持不变，可探究动能与速度的关系。
[2]通过观察物体B移动的距离的大小，来说明小车对物体B做功的多少，从而判断出小车具有的动能的大小。
（2）[3]小车从斜面上滑下，质量不变，速度变大，高度降低，它的重力势能转化为动能。
[4][5]碰上物体B后，B由静止到运动，小车的部分动能转移给了物体B，小车的整个运动过程中受摩擦力作用，需要克服摩擦力做功，另外碰撞过程中也会有机械能的损失，机械能总量减小。
（3）[6]根据平衡力的特点，小车所受的重力与水平面对小车的支撑力大小相等，方向相反，作用在同一物体上，所以可知①重力、④水平面对小车的支持力是一对平衡力。
[7]由图示知，②摩擦力的方向水平向左，③物体B对小车的压力也水平向左，方向相同。
[8]如果小车滑到水平面时，它受的力全部消失，据牛顿第一定律知，小车将做匀速直线运动。
（4）[9]由表格数据可知，不同物体运动的速度不同，它的动能也不同，因此可以提出：物体的动能与速度的关系。
2． 乙 质量 速度 乙、丙 见解析
【详解】（1）[1]分析甲、乙两图可知，实验用小球质量相同，乙图水平面上的纸盒移动的距离较大，说明乙图中小球的动能较大，则乙图中钢球在刚到达水平面时的速度更大。
（2）[2][3]比较甲、乙两图可知，小球质量相同，h1＜h2，则乙图中小球速度较大，纸盒移动的距离较大，故可得出结论：在质量一定时，小钢球的速度越大，动能越大。
（3）[4]乙丙两图钢球在斜面高度相同，则到达水平面的速度相同，丙图的质量较大，纸盒移动的距离较大，说明丙图钢球的动能较大，则可以模拟汽车超载带来的危害。
（4）[5]在安全行车方面需要注意的是不要超速和超载，无论是超速还是超载，都会使车的动能增大，遇到交通事故时，其破坏程度就很大。
3． ③ 速度 大（或多） 滑行的距离越长 阻力（或摩擦力） 在木板上铺设玻璃板（或毛巾）
【详解】(1)[1][2]为探究小车动能与质量的关系，应控制小车滑下的高度相同、质量不同，故应选用场景①和③进行实验；选用场景③和④进行实验时，小车质量相同但滑下高度不同，即可探究小车动能与速度的关系。
(2)[3][4]在实验中通过木块被撞击后滑行的距离比较动能大小，即小车动能越大，发生碰撞时对木块所做的功就越大，木块被碰撞后在木板上滑行的距离越长｡
(3)[5][6]若将场景①和②中的木块均移走，利用这两个场景可探究阻力或摩擦力对物体运动的影响，为提高实验结论的准确性，还需再增加不同接触面的实验数据，故在场景①的基础上，在木板上铺设玻璃板或毛巾｡
4． 重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能 小 质量相同，高度越高，重力势能越大 质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度 D 水资源丰富和地势高度差大
【详解】（1）[1][2]整个过程涉及的能量转化情况为：重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，弹簧的形变越小，弹性势能越小，则说明铁球的重力势能越小。
（2）[3]将同一铁球先后从同一斜面的不同高度（）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为（），结合（1）的分析上可得出的结论是：质量相同，高度越高，重力势能越大。
（3）[4]探究重力势能大小与物体质量的关系，就要控制铁球的高度相同，改变铁球的质量，设计思路为：质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度。
（4）[5][6]D位置与上游的高度差较大，所以应该安装在D位置；水资源丰富（或水量大）和地势高度差大，重力势能就大，转化为的动能就越大，适合建造大型水力发电站。
5． 问题一 质量 质量相同的物体，位置越高，重力势能越大
【详解】（1）[1]由图中可知，实验①②中，压力不同，而受力面积相同，实验②③中，压力相同，而受力面积不同，故可知做实验①②③是为了探究问题一。
（2）[2]由实验④⑤可知，瓶子下落的高度相同，而瓶子和水的总质量不同，故可探究重力势能大小与质量是否有关。
（3）[3]由实验⑤⑥中可知，瓶子和水的质量相同，而瓶子下落的高度不同，面团的凹陷程度不同，故可知“高空抛物”危害性大的原因是：质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。
6． 转换法 质量 内
【详解】(1)[1]由题意知，实验中通过观察小球陷入细沙的深度来间接判断物体重力势能大小的，运用了转换法；
(2)[2]由题知m1
(4)[4]根据表中实验数据可知，；；；；；，小球下落高度与所需时间之间的关系为：h=4.9t2．
7．
【详解】（1）[1]分析数据可得，第一次试验
第二次实验
由此可知，F1、F2、l1、l2之间的关系式为
（2）[2]由题意知，杠杆右侧挂了4个钩码，总质量为200g，由得，四个钩码重力为
杠杆右侧受到向下拉力的大小等于砝码重力大小，即
根据图甲可知，由可知，弹簧测力计的大小为
（3）[3]由得，杠杆再次平衡状态为
解得。根据力与力臂的关系进行画图，即过支点作力的作用线的垂线段，如图所示：
8． 水平 大小 1.0 = 见详解
【详解】（1）[1]实验中，由于作用力是竖直方向上的，如果杠杆在水平位置平衡则力臂刚好在杠杆上，最便于测量力臂。
（2）[2]杠杆已经平衡，如果在左侧钩码下增加一个钩码会改变杠杆受力的大小，杠杆失去平衡，表明与力的大小有关，如果将左侧钩码向右移动5cm，力臂会变小，杠杆失去平衡，表明杠杆平衡与力臂大小有关。由此可以猜想：杠杆的平衡可能与力的大小和力臂有关。
（3）[3]如图所示，阻力相当2个钩码重力，每个钩码重0.5N，所以阻力为1N。
[4]分析第1次实验数据可得
可知，同理计算其它3次实验的数据，获得相同的结论，可归纳出杠杆的平衡条件是动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2。
（4）[5]①力臂是支点到力的作用线的垂线段，如图所示
②[6]由于支点不在中点处，杠杆自重会产生一个向下的作用力，则F1需要比原来更大才能使杠杆平衡，故其它条件不变，杠杆平衡时，F1l1都是大于F2l2。
9． 平衡 左 3 力臂 动力×动力臂＝阻力×阻力臂/F1L1＝F2L2 变大 0.5 大于
【详解】（1）[1]杠杆静止在如图甲的位置，所以杠杆处于平衡状态。
[2]杠杆停在如图甲所示的位置，左端上翘，要使杠杆在水平位置处于平衡状态，平衡螺母向上翘的左端移动。
（2）[3]设一个钩码的重为G，杠杆一个小格代表l，设杠杆右端挂n个钩码，根据杠杆平衡得
2G×3l＝nG×2l
所以n＝3。
[4]实验过程中每次都要调节使杠杆在水平位置平衡，此时力臂恰好沿着杠杆的方向，可以直接从杠杆上读出力臂，所以这样做的目的是便于测量力臂，同时可以消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
[5]由多次实验可以得出杠杆平衡条件，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，即：动力×动力臂＝阻力×阻力臂。
（3）[6]当保持杠杆水平平衡，把弹簧测力计逐渐向右倾斜时，动力臂会逐渐减小，根据杠杆平衡条件可知，拉力变大。
（4）[7]根据图可知，当动力为F1时，动力臂为l1＝30cm，当动力F2＝1N时，动力臂为l2＝15cm，由杠杆平衡条件可知
F1×l1＝F2×l2
即
F1×30cm＝1N×15cm
解得F1＝0.5N。
（5）[8]如图，根据杠杆的平衡条件可得
因为，所以。P端胡萝卜相比Q端胡萝卜更重些，即左边部分胡萝卜所受的重力大于右边部分胡萝卜所受的重力。
10． 匀速直线 0.05 0.3 80 大 无关 A
【详解】（1）[1]实验中为使弹簧测力计读数平稳，需要使钩码做匀速直线运动。
[2]第 1次实验中，绳子3s钟的时间，移动的距离为15cm，则绳子移动的速度为
（2）[3]第4次实验时所做的有用功为
[4]第4次实验做的总功为
第4次实验滑轮组的机械效率为
（3）[5]根据1、2、4次实验的数据可知，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高。
[6] 2、3两次实验中，钩码的重力相同，只改变钩码上升的高度，滑轮组的机械效率不变，可知轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
（4）[7]根据效率公式可知，提高机械效率的方法一为：额外功一定时，增加有用功，即增加物重；二为：有用功一定时减少额外功，即换用轻质滑轮，故A符合题意，B不符合题意。
故选A。
11． 缓慢匀速 1.8 74.1% 见解析 2、3 偏低
【详解】（1）[1]在实验中，测量绳端拉力F时，应在竖直向上方向上匀速拉动使物体匀速上升，物体处于平衡状态，此时弹簧测力示数等于拉力大小。
（2）[2]由图可知，弹簧测力计最小分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为1.8N。
[3]分析第1次实验中数据可知，根据可得，机械效率为
（3）[4]由控制变量法可知，比较第1、2次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率越高。
（4）[5]比较第2、3次实验数据可得出结论：滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关，在提起的物重一定时，动滑轮越重，机械效率越低。
（5）[6]由图丁可知，拉力F沿斜向上方向拉动时，拉力的力臂变短，省力变小，与丙相比需要更大的拉力才能拉动物体上升，因此总功更大，因有用功不变，根据可得，机械效率偏小。
12． 30 2.5 80 低 不变 变小
【详解】（1）[1]从图甲可以看出，绳子承重股数为n=3，因此绳端移动距离为
（2）[2]测力计的分度值为0.1N，从图乙看出，其读数为2.5N。
[3]第2次实验中，滑轮组的机械效率为
[4]分析数据可知，在物重不变的情况下，从实验1至实验4，动滑轮的重力逐渐变大，滑轮组的机械效率逐渐变小，故动滑轮越重滑轮组的机械效率越低。
（3）[5]实验中若仅增大绳端移动的距离，根据
可知，滑轮组的机械效率将不变。
（4）[6]四次实验中，物体上升的高度为
有用功为
第1次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第3次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
第4次实验中，克服动滑轮的重力所做的额外功
总功为
摩擦引起的额外功为
摩擦引起的额外功占总额外功的比例为
由此可知，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例变小。
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