2022年中考物理考点实验专题训练——功和机械能

这是一份2022年中考物理考点实验专题训练——功和机械能，共13页。
1．（2021·四川游仙·二模）为探究“动能大小的影响因素”，小华利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的实验。
（1）实验中通过比较木块______来判断钢球动能的大小；
（2）在图甲和图丙中，用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下，目的是使钢球撞击木块时的______相同：
（3）如果水平面光滑，则______（选填“能”或“不能”）完成本实验。
2．（2021·吉林双阳·二模）在探究“阻力对物体运动的影响”时，小华设计了如图所示的实验装置：将铁球用细绳悬挂于O点，小车置于O点正下方水平面上静止。实验时，分别在水平面上铺毛巾、棉布、玻璃板。
（1）每次都要让铁球从图中A点由静止释放，是为了使小车在水平面开始运动时具有________。
（2）由实验可知水平面越光滑，小车运动的距离越远。由此推理得出：如果水平面绝对光滑，被撞击后的小车将做________（选填“加速”“减速”或“匀速”）直线运动。
（3）如果用此装置探究“物体动能的大小与什么因素有关”，换用不同质量的铁球每次从图中A点由静止释放，通过观察小车在水平面运动的距离，来探究物体的动能与________的关系。
3．（2021·江苏滨湖·一模）在“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的实验，让小车从同一斜面上某处由静止释放，撞击同一纸盒，小车推动纸盒在粗糙程度相同的水平面上运动一段距离后停止。
（1）甲、乙两次实验时，让小车从同一斜面、同一高度由静止释放，是为了____________。下列实验也采用这种研究方法的是___________；
A．探究平面镜成像规律时，用另一支相同的蜡烛来确定像的位置和比较像的大小
B．探究电流跟电压关系时，保持电阻不变，探究通过导体的电流与导体两端电压的关系
C．研究简单电路中的电流时，将水流和电流类比
D．探究阻力对物体运动的影响时，推理得出物体不受阻力时的情况
（2）由甲、丙两次实验得出的结论是：_______________。
（3）如图所示，小红认为在研究动能跟速度关系时，在甲实验的基础上让纸盒留在s1处，将小车仍然从斜面的同一高度处由静止释放，撞击纸盒后继续移动s4，如图丁，比较s1和s4也可以得出结论，她的设计思路是否可行？_______________。
4．（2021·广东·惠州一中二模）小明在实验室看到一科学玩具——牛顿摆，如图1甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成， 每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平直线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。这引发了小明的思考：为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止？于是他提出问题：被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关？接着他做出以下猜想：
①可能与撞击球撞击时的速度大小有关；
②可能与撞击球的数量多少有关；
将牛顿摆等效为单摆模型，如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形，五个钢球自左向右标为球。
若不考虑能量损失，请回答下列问题：
（1）将A球作为撞击球拉至一定的高度（保持细线绷直），由静止开始释放。释放后，A球向右摆动过程中，将___________能转化为动能。
（2）探究猜想①时，必须先控制每次撞击球的___________相等，为了改变撞击球撞击时的速度，你的操作办法是：___________。释放后，当钢球A以不同速度发生碰撞时，每次均仅有E球被撞出，由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度___________（选填：“有关”或“无关”）。
（3）通过上述实验，小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出，于是他向老师请教，老师说：牛顿摆的钢球间发生碰撞时，撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球，所以最终只有一个钢球被撞出。根据老师的讲解，小明继续探究猜想②，将A、B两球作为撞击球紧挨着，拉起一定高度后同时释放，A、B球向右摆动并与C球相撞，则此时可观察到的现象是如图2中的___________（选填：“甲”、“乙”或“丙”）；请阐述你选择的理由：___________。
5．（2021·陕西临潼·二模）小雨家住在铁路旁边，它发现火车转弯处的轨道内外轨道不一样高，而是倾斜状态（如图甲所示），这是为什么呢？他决定与学习小组的同学一起探究。
（1）大家讨论后认为，火车转弯时由于___________发生变化，必定受到力的作用，而这个倾斜状态是为转弯提供力的作用的。
（2）那么转弯需要的力的大小与什么因素有关呢？大家结合讨论后提出以下猜想：
猜想一：可能与车的速度有关；
猜想二：可能与车的质量有关；
猜想三：可能与弯道轨道的半径有关，
同学们用小钢球代替车，在实验室里设计实验进行了如下探究：
把半径为0.5m的半圆轨道（左端连着横杆）通过横杆在O点与墙壁活动连接（能绕O点在竖直方向自由转动），轨道置于压力传感器上时，让小钢球分别从距离传感器表面不同高度的弧面处自由滚下，如图乙所示，观察、记录每次压力传感器达到的最大示数（注：小钢球到达最低点时的示数最大），记录如下表。
①小钢球从轨道不同高度弧面处自由滚下的目的是___________。
②通过比较实验1、4、7（或2、5、8或3、6、9），能够初步得出的结论是其他条件相同时___________。
③通过比较___________（填实验序号）三次实验可以论证猜想一、
④要探究猜想三，应保持___________和___________相同，圆弧形轨道的半径不同。
（3）随后大家又一起讨论了力的方向，当火车向左转弯时，火车的轨道应该是___________（选填“左高右低”或“右高左低”）的倾斜状态。
6．（2019·山西·模拟预测）物理兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象。如图，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙三次实验，其中，。
（1）把小球放在同一高度由静止开始沿斜面滚下是为了控制到达平面的___________相同；
（2）实验中超载超速带来的危害程度用表示，这种研究方法叫___________；
（3）研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的___________进行比较；
（4）为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表：
请根据上表数据分析，货车超载20%与超速20%两者相比，潜在危害更大的是___________。
题型二 探究影响重力势能大小的因素
7．（2021·广东阳西·一模）如图所示，在“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验中，已知物块质量的关系为m1＝m2＜m3，实验时，让物块从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。在此实验中，研究对象是______（选填“物块”或“木桩”）；为了探究物体的重力势能与高度的关系，应选择______两图实验进行分析；物体从某一高度处自由下落时将重力势能转化为______能。
8．（2020·山东聊城·二模）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
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所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
(1)实验中通过比较__________来判断物体重力势能的大小；
(2)为了验证猜想一，需选择表中__________（填实验序号）三组数据进行分析；
(3)分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：质量__________的物体，位置越高，具有的重力势能__________。
(4)此实验用到的实验方法主要有____________和转化法
9．（2020·云南蒙自·二模）帆帆观察到电风扇、台灯等不易翻倒的原因，是它们都有个大而重的底座。物体的稳定程度（稳度）与哪些因素有关呢？她猜想：可能与物体所受的重力大小、重心高低及支持面的大小有关。
如何比较物体的稳度大小呢？她发现，让不同的物体倾斜相同的角度时，有的物体翻倒，有的物体不翻倒，翻倒的说明其稳度较小。于是，她将物体放在表面粗糙的水平木板上，让木板绕点转动，通过观察物体刚好翻倒时木板转过的角度的大小（物体不滑动）来比较物体稳度的大小，如图所示，在探究物体的稳度大小与物体重心高低的关系时，她制作了三块重相同、外形完全相同、重心高低不同的圆柱体，如图中的甲、乙、丙所示。实验时，将它们依次放在木板上，分别记下让它们刚好翻倒时，木板转过的角度的大小。
实验记录如表。
(1)物体刚好翻倒时木板转过的角度越小，间接反映了物体的稳度越__（填“大”或“小”）；
(2)在以上探究稳度大小与重心高低关系的实验中，应控制物体所受的重力大小和__的大小不变，这种实验方法叫__法；
(3)实验现象表明，物体的重心越__，其稳度越大；
(4)依据以上结论，卡车装货时，应把重的货物装在__层（填“上”或“下”），可使货物不易翻倒；
(5)小明完成上述探究后，又提出了下列几个问题，对越野型汽车生产厂家来说，最有研究价值的问题是__。
A．是否可以通过加大车轮间距离提高稳度
B．如何降低用户的成本
C．稳度是否与汽车车重有关
D．如何提高大家的科学素养
10．（2019·山西·模拟预测）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的下落高度有关
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人，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），实验数据如下表：
（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：当物质量相同时， _______________________；
（4）比较③④，得到的结论是_____________________；
（5）经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能（）的表达式“”，并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能，其中B球的动能为___________J（忽略空气阻力，g=10 N/kg）.
题型三 探究影响弹性势能大小的因素
11．（2021·广东·广州市育才中学二模）小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。他将弹簧左端固定，弹簧自然伸长在水平桌面上，让木块靠在弹簧右侧，木块将弹簧压缩至B位置，其形变量为X，松手，木块被弹簧推动滑动至C位置停下来，运动距离为s，如图。
小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变量X有关。为探究弹性势能的大小可能与物体的弹性形变量X有什么关系，请你设计实验，并告诉老师分析什么得出结论。
实验需要的测量仪器：___________ ；
写出实验步骤（可画图或文字表达）：__________。
12．（2021·山西·一模）如图所示，航模小组同学用橡皮筋制作的弹射器进行弹射模型飞机比赛，发现弹出的飞机水平飞行的距离不同。关于弹射飞机水平飞行的距离与哪些因素有关，他们提出以下猜想：
猜想1：与橡皮筋的伸长量有关；
猜想2：与橡皮筋的粗细有关；
猜想3：与橡皮筋的长度有关。
（1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是正确的，依据是_________。
（2）为了验证其它猜想，小组成员依次将橡皮筋固定在弹射器上，在弹性限度内，橡皮筋的伸长量相同，将同一模型飞机从同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离如表：
比较序号为1、3的两组数据，可得出的结论是：_________。
（3）在橡皮筋的伸长量相同时，为了使飞机水平飞行的距离更远，宜选择__________（选填“长而粗”、“短而粗”、“长而细”或“短而细”）的橡皮筋来制作弹射器。
13．（2020·山西交城·二模）小梦在课外活动时，偶然将两个弹性球叠放在一起同时自由下落，发现上面小球反弹的高度大于下落的高度，于是，他想探究同一个上面小球反弹的高度与哪些因素有关，他提出三个猜想：
猜想一：与两个弹性球下落的高度有关；
猜想二：与下面弹性球的质量有关；
猜想三：与下面弹性球的材料有关。
为了进一步验证猜想，小梦选取了A球作为上面的反弹小球，用体积相同的B、C、D三个球分别作为下面的弹性球进行实验。其中B、C两球材料不同，C、D两球材料相同。小梦在同一水平地面上做了多次实验，实验数据如表：
（1）比较______三次实验序号，可以验证猜想一，根据表中数据，得出的结论是______；
（2）比较实验序号4、7（或5、8或6、9），可以初步得出的结论是：在下面弹性球的材料、下落高度等条件一定时，______，上面弹性球反弹的高度越高；
（3）实验表明，每次所测A球反弹的高度总比下落高度要高，原因是______。
14．（2021·陕西·三模）小明在课外活动时，偶然将两个弹性球叠放在一起同时自由下落，发现上面小球反弹的高度大于下落的高度，于是，他想探究同一个上面小球反弹的高度与哪些因素有关，他提出三个猜想：
猜想一：与两个弹性球下落的高度有关；
猜想二：与下面弹性球的质量有关；
猜想三：与下面弹性球的材料有关。
(1)小球下落过程中，小球的______能转化为______能。
(2)为了进一步验证猜想，小明选取了A球作为上面的反弹小球，用体积相同的B、C、D三个球分别作为下面的弹性球进行实验。其中B、C两球质量相同但材料不同，C、D两球材料相同但质量不同。小明在同一水平地面上做了多次实验，实验数据如表：
①比较______三次实验序号，可以验证猜想一，根据表中数据，得出的结论是______；
②比较实验序号4、7（或5、8或6、9），可以初步得出的结论是：在下面弹性球的材料、下落高度等条件一定时，______，上面弹性球反弹的高度越高；
③为了探究猜想三，小明选取了A球作为上面的反弹小球，他还应选择______两球进行实验；
④实验表明，每次所测A球反弹的高度总比下落高度要高，原因是______。
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
小钢球质量m/g
30
30
30
60
60
60
90
90
90
距离传感器高度h/m
0.3
0.4
0.5
0.3
0.4
0.5
0.3
0.4
0.5
传感器最大示数F/N
1.66
1.78
1.90
2.32
2.56
2.80
2.98
3.34
3.70
小球
质量/克
高度/厘米
木块移动距离/厘米
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
实验序号
铁块质量
铁块距桌面高度
桌腿进入沙子的深度
①
20
20
1.9
②
20
30
2.9
③
20
40
3.8
④
30
20
2.9
⑤
40
20
4.1
实验次数
1
2
3
重心离支持面高度
低
中
高
物体刚好翻倒时木板转过的角度
大
较大
小
稳度
大
较大
小
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
序号
橡皮筋的直径/cm
橡皮筋的长度/cm
弹射的水平距离/m
1
0.20
20.00
10.20
2
0.20
30.00
8.40
3
0.40
20.00
14.00
实验
序号
下面弹
性球
质量/kg
下落高
度/m
A球反弹
高度/m
1
B
0.5
0.9
1.6
2
1.1
1.9
3
1.3
2.1
4
C
0.5
0.9
1.7
5
1.1
2.0
6
1.3
2.5
7
D
0.8
0.9
2.2
8
1.1
2.3
9
1.3
2.8
实验序号
下面弹性球
质量/kg
下落高度/m
A球反弹高度/m
1
B
0.5
0.9
1.6
2
1.1
1.9
3
1.3
2.1
4
C
0.5
0.9
1.7
5
1.1
2.0
6
1.3
2.5
7
D
0.8
0.9
2.2
8
1.1
2.3
9
1.3
2.8
参考答案：
1． 被碰撞后移动的距离 速度 不能
2． 相同的速度 匀速 质量
3． 使小车到达水平面时的速度相同 B 在质量相同时，速度越大，动能越大 可行
4． 重力势 数量 将A球拉至不同的高度由静止释放 无关 乙
5． 运动状态 使它到达最低点时，具有不同的速度 小钢球的质量越大，小钢球转弯时受力就越大 1、2、3（或4、5、6或7、8、9） 质量 速度 右高左低
6． 速度 转换法 甲丙 超速
7． 物块 a、b 动
8． 桌腿进入沙子的深度 ①④⑤ 相同 越大 控制变量法
9． 小 支持面 控制变量 低 下 A
10． 控制变量法 球陷入沙面的深度 ①③ 物体所处的高度越高，重力势能越大 物体的重力势能与物体运动的路径无关 2
11． 刻度尺 所示
12． 橡皮筋伸长量越大，弹性势能越大 在橡皮筋的长度和伸长量相同时，橡皮筋越粗，飞机飞行的距离越远 短而粗
13． 1、2、3（或4、5、6或7、8、9） 完全相同的弹性球，下落高度越高，上面弹性球反弹的高度越高 下面弹性球的质量越大 因为在两球碰撞时下面弹性球对上面A球做功，下面弹性球的机械能减小，转化为A的机械能，使得A球机械能增大
14． 重力势 动 1、2、3 相同的弹性球，下落高度越高，上面弹性球反弹的高度越高 下面弹性球的质量越大 B、C