2024五四制鲁科版物理八年级下学期--第十章 素养综合检测（有解析）
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| 名称 | 2024五四制鲁科版物理八年级下学期--第十章 素养综合检测（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 553.9KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（五四制） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-04 15:48:03 | ||
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文档简介
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2024五四制鲁科版物理八年级下学期
第十章 素养综合检测
(满分100分,限时45分钟)
一、选择题(每小题5分,共45分)
1.(2023黑龙江哈尔滨香坊期末)下列物体只具有动能的是
( )
2.【安全与健康】(2023福建闽侯期末)2023年4月,某地一男子从五楼向下抛物,砸伤楼下的路人。经当地法院审理认为,该男子的行为构成了高空抛物罪,被判处拘役六个月。高空抛物存在安全隐患,主要是因为位于高处的物体具有较大的( )
A.动能 B.重力势能 C.弹性势能 D.体积
3.(2023陕西西安期中)下列关于重力势能、弹性势能说法不正确的是
( )
A.桌面上静止的课本具有重力势能
B.雪后被压弯的树枝具有弹性势能
C.空中飞行的篮球具有弹性势能
D.地面上滚动的足球具有动能
4.(2023江苏邳州一模)下列过程中,属于物体的重力势能转化为动能的是 ( )
A.拉弯的弓把箭射出去
B.钟表里发条带动齿轮转动
C.风吹动风车
D.小孩荡秋千从高处向低处落下
5.(2023江苏江阴三模)如图所示是小明用橡皮筋和一张卡片制作的“会跳动的卡片”,要使卡片跳得更高一些,下列方法可行的是 ( )
A.两根橡皮筋并列装在卡片上
B.用质量较大的卡片
C.两根橡皮筋首尾相连装在卡片上
D.以上三种方法均可行
6.【新独家原创】2023年5月24日,德州市召开2023“乐享生活,乐在乐陵”城市品牌宣传推广周暨2023年“中国体育彩票杯”山东省公路自行车锦标赛新闻发布会。25日将举行锦标赛开幕式,各队将进行场地适应性训练,26日比赛将正式拉开序幕,对于比赛过程中的一些现象,下列说法错误的是 ( )
A.自行车快速下坡的过程中动能变大
B.用力蹬自行车可以增大自行车的动能
C.自行车快速下坡的过程中机械能变大
D.骑自行车匀速上坡时,自行车的机械能变大
7.风车利用叶片转动的动能转化为电能来发电,风车的工作特点如下:
①风速达到v1时,叶片开始转动;
②风速达到v2时,叶片转动的速度最大;
③风速超过v2时,(基于安全)叶片转动的速度不再增加;
④风速达到v3时,叶片停止转动。
以下表示“叶片动能与风速关系”的图像中,最有可能的是 ( )
A B C D
8.【学科素养·物理观念】(2023安徽天长二模)如图是小明同学带着妹妹玩蹦床的情境,下列分析正确的是( )
A.小明下落到与蹦床接触的瞬间,速度为零
B.小明在空中上升的过程中,动能转化为重力势能
C.小明被蹦床弹起的过程中,重力势能转化为弹性势能
D.小明从接触蹦床到下落至最低处的过程中,弹性势能转化为动能
9.(2023安徽舒城模拟)如图所示,有一小球沿光滑的曲面轨道A、B、C、D从A点静止滑下,从D点抛出,虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中B、D、F三点等高,不计空气阻力,下列说法正确的是 ( )
A.从C点运动到D点的过程中,小球的重力势能转化为动能
B.从E点运动到F点的过程中,小球的动能转化为重力势能
C.小球在D点的动能小于在B点的动能
D.小球在E点的机械能等于在A点的机械能
二、填空题(每空2分,共12分)
10.【学科素养·科学态度与责任】(2023广东东莞一模)中国女篮获得2022年女篮世界杯亚军,振奋全国人民。如图1所示,离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点,在 点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图,则篮球在B点的机械能 (选填“大于”“等于”或“小于”)在D点的机械能,整个过程能量的总量 (选填“守恒”或“不守恒”)。
11.【学科素养·物理观念】(2023山东淄博淄川一模)如图所示,橡皮筋的两头分别固定在罐子的两端,中间系一个钩码,就制成了一个“魔罐”,将“魔罐”在水平地面上滚出,橡皮筋的弹性势能 (选填“变大”“不变”或“变小”);“魔罐”能自动滚回来,滚回的过程中 能转化为 能。
三、实验探究题(共32分)
12.【学科素养·科学探究】(2023山东乳山二模)(12分)某兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关,于是他们进行了如下探究:
(1)由“十次车祸九次快”猜想:物体动能的大小可能跟 有关;由“安全驾驶莫超载”猜想:物体动能的大小可能跟 有关。
(2)他们用钢球模拟汽车,做了如图甲、乙、丙所示的实验,让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下,钢球撞击水平木板上的木块,使木块滑动,虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。若在进行甲、乙两图实验时,乙图中木块被撞后滑出木板,为了使木块不滑出木板,需改进乙图实验,再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下,应采用的方法是 。
A.换用质量更小的钢球
B.在水平木板上铺毛巾
C.适当降低钢球的高度
D.换用一个较重的木块
(3)分析甲、丙两图的实验现象,可以初步得到的结论是 ;用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车 (选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
(4)若想接着探究阻力对物体运动的影响,在现有实验器材的基础上,必须增加的器材是 (选填“倾斜程度不同的斜面”或“粗糙程度不同的水平面”)。
13.【学科素养·科学探究】(2023广东肇庆鼎湖一模)(10分)小李在“探究弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时,提出了如下猜想:
猜想一:弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;
猜想二:弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为了验证上述猜想,小李选用材料不同的三根弹簧A、B和C(长度和粗细均相同),一把长刻度尺,小球、木块各一个,设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中,木块起始位置相同,实验数据如表所示。
实验序号 所使用的弹簧 弹簧形变量/cm 木块移动的距离/cm
1 弹簧A 2 3.5
2 弹簧A 5 6.2
3 弹簧A 8 10.6
4 弹簧B 5 8.7
5 弹簧C 5 11.5
6 弹簧C 6 13.1
(1)弹簧将小球弹开的过程中,弹簧的弹性势能转化为小球的
能。
(2)实验中通过比较 来判断弹簧弹性势能的大小。
(3)为了验证猜想一,应选择表中1、2、3三组数据进行分析,由此得出的结论是弹簧材料相同时, 越大,弹簧的弹性势能越大。
(4)为了验证猜想二,应选择表中 (填实验序号)三组数据进行分析。
(5)若水平面绝对光滑,则小李 (选填“能”或“不能”)完成本
实验。
14.【实验探究·分析论证】(2023山东昌邑一模)(10分)同学们在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时,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,他们利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验。把小桌放在平整的沙面上,让重物从高处落下,撞击桌面的中心部位,桌腿陷入沙子。如图为实验过程中的有关情境:
(1)实验探究的是 (选填“重物”或“小桌”)的重力势能;
(2)实验中通过比较 来判断重力势能的大小;
(3)通过比较 (选填“甲、乙”“乙、丙”“丙、丁”或“甲、丁”)两图,可得出实验结论:当物体的 时,所在高度越高,重力势能越大;
(4)如图所示的实验, (选填“能”或“不能”)顺利验证两个猜想。
五、计算题(11分)
15.【学科素养·科学思维】已知物体重力势能的表达式为Ep=mgh,动能的表达式为Ek=mv2;其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10 N/kg。如图所示,将一质量为0.4 kg的物体从距离地面1.5 m的高度沿水平方向以2 m/s的速度抛出。不计空气阻力,物体从被抛出到落地前的瞬间,整个过程中机械能守恒。求:
(1)物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek1;
(2)物体从被抛出至落地的过程中,其重力所做的功W;
(3)物体落地前那一瞬间的动能Ek2。
答案全解全析
1.A 在水平公路上行驶的汽车,只具有动能,A符合题意;悬挂在天花板上的吊灯,只具有重力势能,B不符合题意;在空中飞行的飞机,既具有动能,又具有重力势能,C不符合题意;被拉开的弓,发生弹性形变,具有弹性势能,D不符合题意。
2.B 物体被举高后具有重力势能,物体的质量越大、高度越高,重力势能就越大,下落到地面做的功越多,因此高空抛物存在安全隐患,主要是因为位于高处的物体具有较大的重力势能,B正确。
3.C 空中飞行的篮球没有发生弹性形变,不具有弹性势能,C错误。
4.D 拉弯的弓把箭射出去,弓恢复原状,弓的弹性势能减小,箭的质量不变,速度变大,弓的弹性势能转化为箭的动能,A不符合题意;钟表里发条带动齿轮转动,发条的弹性势能转化为齿轮的动能,B不符合题意;风吹动风车,风能转化为风车的机械能,C不符合题意;小孩荡秋千从高处向低处落下,小孩的质量不变,高度减小,重力势能减小,速度增加,动能增加,重力势能转化为动能,D符合题意。
5.A 卡片在跳动过程中,橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能和重力势能,弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关;两根橡皮筋并列装在卡片上,可以增大橡皮筋的弹性势能,A正确;在卡片的动能和重力势能不变的情况下,卡片的质量越大,速度越小,跳起的高度越小,B错误;两根橡皮筋首尾相连装在卡片上,会减小橡皮筋的弹性势能,C错误;综上可知,D错误。
6.C 自行车快速下坡的过程中,动能变大,重力势能变小,由于运动过程中要克服摩擦力和运动员对自行车做功,其总和无法判断,故机械能不一定变大,C错误。
7.B 根据风车的工作特点知:①当风速达到v1时,叶片开始转动;②当风速达到v2时,叶片的动能达到最大;③基于安全,当风速超过v2时,叶片的转动速度不再增加,动能不再增加;④当风速达到v3时,叶片会停止转动。综上所述,B正确。
8.B 小明从高处落到与蹦床刚接触的过程中,重力势能主要转化为动能,故刚与蹦床接触时,小明的速度不为零,A错误;小明在空中上升的过程中,质量不变,速度变小,动能减小,同时其高度变大,重力势能增大,所以动能转化为重力势能,B正确;小明被蹦床弹起的过程中,人从开始被弹起到速度达到最大的过程中,速度变大,动能增大,高度增大,重力势能增大,蹦床的弹性势能减小,是弹性势能转化为动能和重力势能;从速度最大到离开蹦床时,弹性势能减小,速度变小,动能减小,重力势能增大,弹性势能和动能转化为重力势能,C错误;小明从接触蹦床到下落到最低处的过程中,速度先增大最后减小为0,动能先变大后减小,同时高度变小,重力势能变小,蹦床的弹性形变变大,弹性势能增大,重力势能先转化为动能和弹性势能,达到最大速度继续向下运动的过程中,是动能和重力势能转化为弹性势能,D错误。
9.D 从C点运动到D点的过程中,小球的质量不变,高度变大,重力势能变大,速度变小,动能变小,动能转化为重力势能,A错误;从E点运动到F点的过程中,小球的质量不变,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,重力势能转化为动能,B错误;轨道是光滑的,不计空气阻力,小球的机械能是守恒的,保持不变;小球在B点的机械能等于在D点的机械能,B、D两点的高度相同,重力势能相同,所以动能相同,C错误;由于机械能保持不变,所以小球在E点的机械能等于在A点的机械能,D正确。
10 A 大于 守恒
解析 离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点,在A点速度最大,故在A点动能最大。根据篮球在等高点B和D的能量柱状图可知,篮球在B点和D点的重力势能相等,在D点的动能小于在B点的动能,动能与势能之和称为机械能,则篮球在B点的机械能大于在D点的机械能。根据能量守恒定律可知,整个过程能量的总量守恒。
11 变大 弹性势 动
解析 “魔罐”在开始滚动的时候,具有动能,滚动的过程中,“魔罐”的动能转化为橡皮筋的弹性势能,弹性势能变大。当“魔罐”的动能为0时,橡皮筋的弹性势能最大。在“魔罐”滚回来的过程中,橡皮筋的弹性势能减小,“魔罐”的动能增大,即弹性势能转化为动能。
12 (1)速度 质量 (2)C (3)在速度相同时,质量越大,动能越大 超速 (4)粗糙程度不同的水平面
解析 (1)“十次车祸九次快”是指汽车的动能与速度有关,“安全驾驶莫超载”是指汽车的动能与质量有关;(2)如果做乙图实验时,换用质量更小的钢球,不能与甲图实验控制相同的钢球质量,故A错误;在水平木板上铺毛巾,不能与甲图实验控制相同的水平接触面,故B错误;适当降低钢球的高度,钢球的动能减小,撞击木块前进的距离变小,就不会滑出木板,符合控制变量法的要求,故C正确;换用一个较重的木块,不能与甲图实验控制相同的木块质量,无法利用木块被撞击后滑动的距离来比较动能的大小,故D错误。(3)分析甲、丙两图的实验现象知,钢球的质量不同,下滑的高度相同,到达水平面时的速度相同,质量越大,推动木块移动的距离越远,动能越大,故可得出,在速度相同时,质量越大,动能越大。分析甲、乙两图知,钢球的质量相同,下滑的高度不同,高度越高,钢球到达斜面底端的速度越快,故可得出,在质量相同时,速度越大,动能越大,该结论可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因。(4)探究阻力对物体运动的影响,需要比较木块在不同表面上运动的距离,据此可知必须增加的器材是粗糙程度不同的水平面。
13 (1)动 (2)木块移动的距离 (3)弹簧形变量 (4)2、4、5
(5)不能
解析 (1)弹簧将小球弹开的过程中,弹簧的弹性势能减小,而小球的动能增加,所以弹簧的弹性势能转化为小球的动能;(2)实验中采用了转换法,通过比较木块移动的距离来判断弹簧弹性势能的大小;(3)选择表中1、2、3三组数据进行分析,由此得出的结论是弹簧的材料相同时,弹簧形变量越大,木块移动的距离越远,弹簧的弹性势能越大;(4)为了验证猜想二:弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关,应保证弹簧的长度、粗细、弹簧被压缩的程度相同,而弹簧的材料不同,故应该选择表中2、4、5三组数据进行分析;(5)如果水平面绝对光滑,没有阻力作用,木块被撞击后将做匀速直线运动,不能通过被撞击后木块移动的距离来比较弹簧弹性势能的大小。
14 (1)重物 (2)桌腿陷入沙子的深度 (3)甲、乙 质量相同 (4)不能
解析 (1)让重物从高处落下,撞击桌面的中心部位,桌腿陷入沙子,在探究重力势能的大小与哪些因素有关的实验中,探究的是重物的重力势能。(2)实验中通过比较桌腿陷入沙子的深度来比较重力势能大小,桌腿陷入沙子越深,说明物体做的功越多,它原来具有的重力势能越大。(3)探究重力势能与高度的关系要控制质量相同,比较甲、乙两图,物体的质量相同,乙图中物体的高度较大,桌腿陷入沙子较深,说明它的重力势能较大,可以得出:物体的质量相同时,所在高度越高,重力势能越大。(4)探究另一个猜想,即探究重力势能与质量的关系时,要保持物体的高度相同,由图甲、乙、丙和丁可知,物体的高度均不相同,不能探究重力势能与质量的关系。
15 解析 (1)物体被抛出时的重力势能
Ep=mgh=0.4 kg×10 N/kg×1.5 m=6 J;
物体被抛出时的动能
Ek1=mv2=×0.4 kg×(2 m/s)2=0.8 J;
(2)W=Gh=mgh=0.4 kg×10 N/kg×1.5 m=6 J;
(3)由机械能守恒得,物体落地前那一瞬间的动能
Ek2=Ek1+Ep=0.8 J+6 J=6.8 J。
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2024五四制鲁科版物理八年级下学期
第十章 素养综合检测
(满分100分,限时45分钟)
一、选择题(每小题5分,共45分)
1.(2023黑龙江哈尔滨香坊期末)下列物体只具有动能的是
( )
2.【安全与健康】(2023福建闽侯期末)2023年4月,某地一男子从五楼向下抛物,砸伤楼下的路人。经当地法院审理认为,该男子的行为构成了高空抛物罪,被判处拘役六个月。高空抛物存在安全隐患,主要是因为位于高处的物体具有较大的( )
A.动能 B.重力势能 C.弹性势能 D.体积
3.(2023陕西西安期中)下列关于重力势能、弹性势能说法不正确的是
( )
A.桌面上静止的课本具有重力势能
B.雪后被压弯的树枝具有弹性势能
C.空中飞行的篮球具有弹性势能
D.地面上滚动的足球具有动能
4.(2023江苏邳州一模)下列过程中,属于物体的重力势能转化为动能的是 ( )
A.拉弯的弓把箭射出去
B.钟表里发条带动齿轮转动
C.风吹动风车
D.小孩荡秋千从高处向低处落下
5.(2023江苏江阴三模)如图所示是小明用橡皮筋和一张卡片制作的“会跳动的卡片”,要使卡片跳得更高一些,下列方法可行的是 ( )
A.两根橡皮筋并列装在卡片上
B.用质量较大的卡片
C.两根橡皮筋首尾相连装在卡片上
D.以上三种方法均可行
6.【新独家原创】2023年5月24日,德州市召开2023“乐享生活,乐在乐陵”城市品牌宣传推广周暨2023年“中国体育彩票杯”山东省公路自行车锦标赛新闻发布会。25日将举行锦标赛开幕式,各队将进行场地适应性训练,26日比赛将正式拉开序幕,对于比赛过程中的一些现象,下列说法错误的是 ( )
A.自行车快速下坡的过程中动能变大
B.用力蹬自行车可以增大自行车的动能
C.自行车快速下坡的过程中机械能变大
D.骑自行车匀速上坡时,自行车的机械能变大
7.风车利用叶片转动的动能转化为电能来发电,风车的工作特点如下:
①风速达到v1时,叶片开始转动;
②风速达到v2时,叶片转动的速度最大;
③风速超过v2时,(基于安全)叶片转动的速度不再增加;
④风速达到v3时,叶片停止转动。
以下表示“叶片动能与风速关系”的图像中,最有可能的是 ( )
A B C D
8.【学科素养·物理观念】(2023安徽天长二模)如图是小明同学带着妹妹玩蹦床的情境,下列分析正确的是( )
A.小明下落到与蹦床接触的瞬间,速度为零
B.小明在空中上升的过程中,动能转化为重力势能
C.小明被蹦床弹起的过程中,重力势能转化为弹性势能
D.小明从接触蹦床到下落至最低处的过程中,弹性势能转化为动能
9.(2023安徽舒城模拟)如图所示,有一小球沿光滑的曲面轨道A、B、C、D从A点静止滑下,从D点抛出,虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中B、D、F三点等高,不计空气阻力,下列说法正确的是 ( )
A.从C点运动到D点的过程中,小球的重力势能转化为动能
B.从E点运动到F点的过程中,小球的动能转化为重力势能
C.小球在D点的动能小于在B点的动能
D.小球在E点的机械能等于在A点的机械能
二、填空题(每空2分,共12分)
10.【学科素养·科学态度与责任】(2023广东东莞一模)中国女篮获得2022年女篮世界杯亚军,振奋全国人民。如图1所示,离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点,在 点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图,则篮球在B点的机械能 (选填“大于”“等于”或“小于”)在D点的机械能,整个过程能量的总量 (选填“守恒”或“不守恒”)。
11.【学科素养·物理观念】(2023山东淄博淄川一模)如图所示,橡皮筋的两头分别固定在罐子的两端,中间系一个钩码,就制成了一个“魔罐”,将“魔罐”在水平地面上滚出,橡皮筋的弹性势能 (选填“变大”“不变”或“变小”);“魔罐”能自动滚回来,滚回的过程中 能转化为 能。
三、实验探究题(共32分)
12.【学科素养·科学探究】(2023山东乳山二模)(12分)某兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关,于是他们进行了如下探究:
(1)由“十次车祸九次快”猜想:物体动能的大小可能跟 有关;由“安全驾驶莫超载”猜想:物体动能的大小可能跟 有关。
(2)他们用钢球模拟汽车,做了如图甲、乙、丙所示的实验,让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下,钢球撞击水平木板上的木块,使木块滑动,虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。若在进行甲、乙两图实验时,乙图中木块被撞后滑出木板,为了使木块不滑出木板,需改进乙图实验,再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下,应采用的方法是 。
A.换用质量更小的钢球
B.在水平木板上铺毛巾
C.适当降低钢球的高度
D.换用一个较重的木块
(3)分析甲、丙两图的实验现象,可以初步得到的结论是 ;用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车 (选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
(4)若想接着探究阻力对物体运动的影响,在现有实验器材的基础上,必须增加的器材是 (选填“倾斜程度不同的斜面”或“粗糙程度不同的水平面”)。
13.【学科素养·科学探究】(2023广东肇庆鼎湖一模)(10分)小李在“探究弹簧弹性势能的大小跟哪些因素有关”的实验时,提出了如下猜想:
猜想一:弹簧弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;
猜想二:弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
为了验证上述猜想,小李选用材料不同的三根弹簧A、B和C(长度和粗细均相同),一把长刻度尺,小球、木块各一个,设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中,木块起始位置相同,实验数据如表所示。
实验序号 所使用的弹簧 弹簧形变量/cm 木块移动的距离/cm
1 弹簧A 2 3.5
2 弹簧A 5 6.2
3 弹簧A 8 10.6
4 弹簧B 5 8.7
5 弹簧C 5 11.5
6 弹簧C 6 13.1
(1)弹簧将小球弹开的过程中,弹簧的弹性势能转化为小球的
能。
(2)实验中通过比较 来判断弹簧弹性势能的大小。
(3)为了验证猜想一,应选择表中1、2、3三组数据进行分析,由此得出的结论是弹簧材料相同时, 越大,弹簧的弹性势能越大。
(4)为了验证猜想二,应选择表中 (填实验序号)三组数据进行分析。
(5)若水平面绝对光滑,则小李 (选填“能”或“不能”)完成本
实验。
14.【实验探究·分析论证】(2023山东昌邑一模)(10分)同学们在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时,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,他们利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验。把小桌放在平整的沙面上,让重物从高处落下,撞击桌面的中心部位,桌腿陷入沙子。如图为实验过程中的有关情境:
(1)实验探究的是 (选填“重物”或“小桌”)的重力势能;
(2)实验中通过比较 来判断重力势能的大小;
(3)通过比较 (选填“甲、乙”“乙、丙”“丙、丁”或“甲、丁”)两图,可得出实验结论:当物体的 时,所在高度越高,重力势能越大;
(4)如图所示的实验, (选填“能”或“不能”)顺利验证两个猜想。
五、计算题(11分)
15.【学科素养·科学思维】已知物体重力势能的表达式为Ep=mgh,动能的表达式为Ek=mv2;其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10 N/kg。如图所示,将一质量为0.4 kg的物体从距离地面1.5 m的高度沿水平方向以2 m/s的速度抛出。不计空气阻力,物体从被抛出到落地前的瞬间,整个过程中机械能守恒。求:
(1)物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek1;
(2)物体从被抛出至落地的过程中,其重力所做的功W;
(3)物体落地前那一瞬间的动能Ek2。
答案全解全析
1.A 在水平公路上行驶的汽车,只具有动能,A符合题意;悬挂在天花板上的吊灯,只具有重力势能,B不符合题意;在空中飞行的飞机,既具有动能,又具有重力势能,C不符合题意;被拉开的弓,发生弹性形变,具有弹性势能,D不符合题意。
2.B 物体被举高后具有重力势能,物体的质量越大、高度越高,重力势能就越大,下落到地面做的功越多,因此高空抛物存在安全隐患,主要是因为位于高处的物体具有较大的重力势能,B正确。
3.C 空中飞行的篮球没有发生弹性形变,不具有弹性势能,C错误。
4.D 拉弯的弓把箭射出去,弓恢复原状,弓的弹性势能减小,箭的质量不变,速度变大,弓的弹性势能转化为箭的动能,A不符合题意;钟表里发条带动齿轮转动,发条的弹性势能转化为齿轮的动能,B不符合题意;风吹动风车,风能转化为风车的机械能,C不符合题意;小孩荡秋千从高处向低处落下,小孩的质量不变,高度减小,重力势能减小,速度增加,动能增加,重力势能转化为动能,D符合题意。
5.A 卡片在跳动过程中,橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能和重力势能,弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关;两根橡皮筋并列装在卡片上,可以增大橡皮筋的弹性势能,A正确;在卡片的动能和重力势能不变的情况下,卡片的质量越大,速度越小,跳起的高度越小,B错误;两根橡皮筋首尾相连装在卡片上,会减小橡皮筋的弹性势能,C错误;综上可知,D错误。
6.C 自行车快速下坡的过程中,动能变大,重力势能变小,由于运动过程中要克服摩擦力和运动员对自行车做功,其总和无法判断,故机械能不一定变大,C错误。
7.B 根据风车的工作特点知:①当风速达到v1时,叶片开始转动;②当风速达到v2时,叶片的动能达到最大;③基于安全,当风速超过v2时,叶片的转动速度不再增加,动能不再增加;④当风速达到v3时,叶片会停止转动。综上所述,B正确。
8.B 小明从高处落到与蹦床刚接触的过程中,重力势能主要转化为动能,故刚与蹦床接触时,小明的速度不为零,A错误;小明在空中上升的过程中,质量不变,速度变小,动能减小,同时其高度变大,重力势能增大,所以动能转化为重力势能,B正确;小明被蹦床弹起的过程中,人从开始被弹起到速度达到最大的过程中,速度变大,动能增大,高度增大,重力势能增大,蹦床的弹性势能减小,是弹性势能转化为动能和重力势能;从速度最大到离开蹦床时,弹性势能减小,速度变小,动能减小,重力势能增大,弹性势能和动能转化为重力势能,C错误;小明从接触蹦床到下落到最低处的过程中,速度先增大最后减小为0,动能先变大后减小,同时高度变小,重力势能变小,蹦床的弹性形变变大,弹性势能增大,重力势能先转化为动能和弹性势能,达到最大速度继续向下运动的过程中,是动能和重力势能转化为弹性势能,D错误。
9.D 从C点运动到D点的过程中,小球的质量不变,高度变大,重力势能变大,速度变小,动能变小,动能转化为重力势能,A错误;从E点运动到F点的过程中,小球的质量不变,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,重力势能转化为动能,B错误;轨道是光滑的,不计空气阻力,小球的机械能是守恒的,保持不变;小球在B点的机械能等于在D点的机械能,B、D两点的高度相同,重力势能相同,所以动能相同,C错误;由于机械能保持不变,所以小球在E点的机械能等于在A点的机械能,D正确。
10 A 大于 守恒
解析 离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点,在A点速度最大,故在A点动能最大。根据篮球在等高点B和D的能量柱状图可知,篮球在B点和D点的重力势能相等,在D点的动能小于在B点的动能,动能与势能之和称为机械能,则篮球在B点的机械能大于在D点的机械能。根据能量守恒定律可知,整个过程能量的总量守恒。
11 变大 弹性势 动
解析 “魔罐”在开始滚动的时候,具有动能,滚动的过程中,“魔罐”的动能转化为橡皮筋的弹性势能,弹性势能变大。当“魔罐”的动能为0时,橡皮筋的弹性势能最大。在“魔罐”滚回来的过程中,橡皮筋的弹性势能减小,“魔罐”的动能增大,即弹性势能转化为动能。
12 (1)速度 质量 (2)C (3)在速度相同时,质量越大,动能越大 超速 (4)粗糙程度不同的水平面
解析 (1)“十次车祸九次快”是指汽车的动能与速度有关,“安全驾驶莫超载”是指汽车的动能与质量有关;(2)如果做乙图实验时,换用质量更小的钢球,不能与甲图实验控制相同的钢球质量,故A错误;在水平木板上铺毛巾,不能与甲图实验控制相同的水平接触面,故B错误;适当降低钢球的高度,钢球的动能减小,撞击木块前进的距离变小,就不会滑出木板,符合控制变量法的要求,故C正确;换用一个较重的木块,不能与甲图实验控制相同的木块质量,无法利用木块被撞击后滑动的距离来比较动能的大小,故D错误。(3)分析甲、丙两图的实验现象知,钢球的质量不同,下滑的高度相同,到达水平面时的速度相同,质量越大,推动木块移动的距离越远,动能越大,故可得出,在速度相同时,质量越大,动能越大。分析甲、乙两图知,钢球的质量相同,下滑的高度不同,高度越高,钢球到达斜面底端的速度越快,故可得出,在质量相同时,速度越大,动能越大,该结论可以解释汽车超速行驶时危险性大的原因。(4)探究阻力对物体运动的影响,需要比较木块在不同表面上运动的距离,据此可知必须增加的器材是粗糙程度不同的水平面。
13 (1)动 (2)木块移动的距离 (3)弹簧形变量 (4)2、4、5
(5)不能
解析 (1)弹簧将小球弹开的过程中,弹簧的弹性势能减小,而小球的动能增加,所以弹簧的弹性势能转化为小球的动能;(2)实验中采用了转换法,通过比较木块移动的距离来判断弹簧弹性势能的大小;(3)选择表中1、2、3三组数据进行分析,由此得出的结论是弹簧的材料相同时,弹簧形变量越大,木块移动的距离越远,弹簧的弹性势能越大;(4)为了验证猜想二:弹簧弹性势能的大小与弹簧的材料有关,应保证弹簧的长度、粗细、弹簧被压缩的程度相同,而弹簧的材料不同,故应该选择表中2、4、5三组数据进行分析;(5)如果水平面绝对光滑,没有阻力作用,木块被撞击后将做匀速直线运动,不能通过被撞击后木块移动的距离来比较弹簧弹性势能的大小。
14 (1)重物 (2)桌腿陷入沙子的深度 (3)甲、乙 质量相同 (4)不能
解析 (1)让重物从高处落下,撞击桌面的中心部位,桌腿陷入沙子,在探究重力势能的大小与哪些因素有关的实验中,探究的是重物的重力势能。(2)实验中通过比较桌腿陷入沙子的深度来比较重力势能大小,桌腿陷入沙子越深,说明物体做的功越多,它原来具有的重力势能越大。(3)探究重力势能与高度的关系要控制质量相同,比较甲、乙两图,物体的质量相同,乙图中物体的高度较大,桌腿陷入沙子较深,说明它的重力势能较大,可以得出:物体的质量相同时,所在高度越高,重力势能越大。(4)探究另一个猜想,即探究重力势能与质量的关系时,要保持物体的高度相同,由图甲、乙、丙和丁可知,物体的高度均不相同,不能探究重力势能与质量的关系。
15 解析 (1)物体被抛出时的重力势能
Ep=mgh=0.4 kg×10 N/kg×1.5 m=6 J;
物体被抛出时的动能
Ek1=mv2=×0.4 kg×(2 m/s)2=0.8 J;
(2)W=Gh=mgh=0.4 kg×10 N/kg×1.5 m=6 J;
(3)由机械能守恒得,物体落地前那一瞬间的动能
Ek2=Ek1+Ep=0.8 J+6 J=6.8 J。
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