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浙江省中考科学一轮复习：模块三 物质科学（二）物理
第34讲 机械能和功
1、对于热量的认识，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体放出的热量多，温度低的物体放出的热量少
B．温度高的物体含的热量多，温度低的物体含的热量少
C．在热传递过程中，同一物体温度改变越大，吸收或放出的热量就越多
D．质量大的物体比质量小的物体含的热量多
2、如图运动项自中，没有对物体做功的是（ ）
A．挺举杠铃的过程 B．滑动船浆的过程 C．抛出篮球后的过程 D．将弓拉弯的过程
3、用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是（ ）。
A．F1>F2，W1>W2 B．F1=F2，W1>W2
C．F1=F2，W1（第3题图） （第4题图）
4、如图所示，是我国拥有完全知识产权的第三代核电机组——华龙一号3号机组的内穹顶吊装过程，分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对穹顶做功量（用斜影表示）的是（ ）
A． B．C． D．
5、如图有两个完全相同的弹簧秤，分别用相同的恒力F拉着弹簧测力计使不同物体按照甲、乙图示位置做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图中弹簧测力计示数一定相等
B．甲、乙两图中两物体所受的摩擦力一定相等
C．乙物体在运动过程中拉力F所做的功等于克服重力所做的功
D．甲物体在运动过程中拉力F所做的功大于克服摩擦力所做的功
6、如图所示描述的物理过程，下列分析不正确的是（ ）
A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能增加
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增加
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
7、在高速公路长下坡路段的外侧，常设有如图所示的避险车道，避险车道相当于一个斜面，供刹车失灵的车辆自救，当失控车辆冲上该车道时，被强制减速停车。下列说法正确的是（ ）
A．失控车冲上避险车道时，重力势能减少
B．失控车冲上避险车道时，动能减少
C．下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越小
D．大货车冲上避险车道时，动能全部转化为重力势能
（第7题图） （第8题图）
8、水的比热容比煤油的大。如图所示，规格相同的两支试管，分别装上质量和初温都相同的煤油和水，进行水浴加热，管内液体分别升温到40℃。在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．煤油温度先升到40℃ B．同一时刻水的温度比煤油高
C．加热相同时间，水吸收的热量比煤油多 D．升高相同的温度，煤油加热的时间比水长
9、如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是（ ）
A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能
B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变
C．小球通过M、N两点时的速度大小相等
D．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功
（第9题图） （第10题图）
10、如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（ ）
A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＝戊
11、小明和小华同学在做“探究比较水与煤油吸收热量时温度升高快慢”的实验时，使用了下图所示的装置。设计实验方案时，他们确定以下需控制的变量，其中多余的是（ ）
A．采用完全相同的加热方式 B．酒精灯里所加的酒精量相同
C．取相同质量的水和煤油 D．盛放水和煤油的容器相同
（第11题图） （第12题图）
12、如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后橡皮塞冲出，同时管口附近产生“白气”。以下分析错误的是（ ）
A．水温上升时，水的内能增加 B．该实验中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
C．管内气体对橡皮塞做功，内能转化为机械能 D．试管口的“白气”是小水滴
13、为了比较甲、乙两种液体的比热容，小红进行了如下的实验：用两个完全相同的酒精灯，同时给质量和初温都相同的甲、乙两种液体加热，其他条件相同；分别记录加热的时间和对应的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图象，如图所示。下列结论中错误的是（ ）
A．加热相同的时间时，甲升高的温度高一些，则甲吸收的热量多一些
B．加热相同的时间时，甲升高的温度高一些，则甲的比热容比乙小
C．要使甲、乙升高相同的温度，应给乙加热更长的时间，这说明乙的吸热能力强
D．若已知甲的比热容是1.8×103J/（kg ℃），则乙的比热容是2.4×103J/（kg ℃）
14、如图弹簧左端固定，用力将木块压缩弹簧到O点，静止释放后木块在水平地面上向右滑行，经弹簧原长为S1点，继续滑行至S2点停下。木块从O点开始运动所经过的路程为S，则在整个运动过程中木块和弹簧所具有的机械能总量(E)与木块经过的路程(S)的关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
15、如图，现有粗糙水平面上有一个轻质弹簧。弹簧左端固定在墙壁上，右边连接一木块，当弹簧自然伸长时右端在O点。如图，将木块拉至A点后放手，第一次木块向左运动，最远能达到B点。下列说法正确的是（ ）
A．A至O的过程中木块动能不断增加
B．A至B的过程中弹簧弹性势能不断减小
C．木块的动能和弹簧的弹性势能之和不变
D．当小球最后静止时，木块可能在O点的左侧或右侧
16、2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。
如图为返回器的两种返回技术，设计师采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小，请从能量的转化角度分析其原因： ；嫦娥五号抵达月球时却不能采用“跳跃式返回”，其原因是 。
17、某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台，在工作台AB上匀速下滑时被扫描，后滑至水平工作台BC，最后在C点静止时被机械手臂取走进行分类。传送带与AB、AB与BC都平滑连接，AB与BC材料相同，且长度均为1米，空气阻力忽略不计。
（1）若货物对AB的压力小于对BC的压力，则货物在AB上减小的机械能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）在BC上减小的机械能。
（2）若机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，为防止货物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少为 米。
（第17题图） （第18题图）
18、竖直向上抛出一物块，物块在空中运动的过程中受到的阻力大小恒定，其动能和重力势能随高度变化的图线如图所示，则物块在运动过程中受到的阻力大小为 N，物块再次回到抛出点时，动能大小为 J。
19、某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是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，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处静止下落，C球从距沙表面高2H处静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过 来反映的；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：
；
（3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 （选填：“有关”或“无关”）
20、实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出了一段距离。
（1）通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小，以下选项中与这种科学研究的方法相同的是（ ）
A．用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱
B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙
C．探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同
D．判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定
（2）实验过程中，让质量不同的钢球从相同高度摆下，记录部分数据如表。则在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用一个较大的木块，乙同学建议换同样材质但较长的木板，丙同学建议降低钢球下摆的高度，丁同学建议换用一个质量为50克钢球。你认为应当采用 的建议。
（3）钢球从最高点摆动到竖直位置的过程中，绳子的拉力对钢球有无做功？并说明原因。
。
21、为探究动能大小的影响因素时，山山采用大小相同质量不同的小球利用图甲所示装置完成实验，获得部分实验数据如表。（实验中忽略图钉插入橡皮泥中的摩擦力不同的影响及碰撞时的能量损耗）
组别 球质量/克 球释放高度/厘米 图钉起始插入深度/厘米 图钉碰撞后深度/厘米
① 5 50 0.5 2.5
② 15 50 0.5 6.5
③ 20 50 0.5 8.5
④ 5 40 0.5 2.1
（1）①②③组中，小球从同一高度静止释放的目的是 。
（2）本实验通过 反映小球的动能大小。
（3）探究质量对动能大小影响时，山山认为采用大小不同的小球进行实验，会导致撞击位置高低不同引起误差，秀秀认为可以采用图乙方式减小误差。你是否认同秀秀的观点并说明理由：
。
22、小泽家有一新型的电热足浴器，其铭牌上的部分信息如表所示。
额定电压 220V
额定功率 1210W
容积 7L
（1）求电热足浴器正常工作时的电阻。
（2）用这个足浴器将5 kg的水从20℃加热到40℃，求水吸收的热量。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
（3）若此足浴器在额定电压下工作，需500s才能将第(2)向中的水从20℃加热到40℃，求这个电热足浴
器的加热效率。(计算结果精确到0.1% )
23、2021年5月15日，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部，我国成为首次火星探测即实现着陆的国家。已知祝融号火星车机身是可升降的主动悬架结构，能自由转向，六个轮子均能独立驱动，火星车的质量为240kg，每个轮子与火星的接触面积约为0.2m2，火星上的吸引力约为地球的三分之一，求：
（1）祝融号火星车在火星表面受到的压强是多少？
（2）距离火星10千米的高空巨大的降落伞在火星上空打开，速度骤降，直至安全着陆，在此过程中祝融号火星车重力对它做了多功？
（3）安全着落后火星车的能量是由4块（每块输出电压为150伏，容量为5000mAh）的太阳能光电板提供，在太阳光的照射下，太阳能光电板平均每小时每平方米面积吸收太阳能3×105焦，每天能光照10小时，它吸收的太阳能最终有40%能转化为电能，若将其充满电，太阳能光电板的总面积至少为多少平方米？
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2024浙江中考科学一轮复习
模 块 三
物质科学（二） 物 理
（共12讲）
2024浙江中考一轮复习
第34讲
机 械 能 和 功
重力势能 影响因素
弹性势能 影响因素
思维导航
机械能和功
机械能
功
功率
动能 影响因素
势能
动能和势能的相互转化
机械能守恒
两个必要因素
计算
含义
计算
知识梳理
知识点1、机械能
1、机械能：
机械能包括 、 和 ；
2、动能
（1）动能是物体由于_______而具有的能。
（2）决定动能大小的因素有 和 ； 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越 ；运动速度相同的物体，质量越 ，它的动能也越大。
运动
物体的质量 物体的运动速度
大
大
动能 重力势能 弹性势能
知识梳理
3、势能:
（1）势能包括重力势能和弹性势能；
（2）重力势能：
物体由于_______而具有的能叫做重力势能。
重力势能大小与 和 有关。当物体质量相等时，物体所处的位置越高，其重力势能越 ；当物体所处高度相同时，物体的质量越大，其重力势能越 。
被举高
物体的质量 物体所处的高度
大
大
知识梳理
（3）弹性势能：
物体由于 而具有的能叫做弹性势能。
弹性势能大小与物体的材料以及 有关。同一个物体发生弹性形变时，形变程度越大，其弹性势能越 。
注意：
在做研究“影响动能的因素”或“影响重力势能的因素”实验时，应该采用 法进行研究。
发生弹性形变
物体的形变程度
大
控制变量
知识梳理
知识点2、机械能守恒
1、动能和势能的相互转化
①单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中_________转化为_____，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中_____转化为_________。
重力势能
动能
动能
重力势能
②滚摆：
将滚摆举高一定的高度后放手。滚摆在向下摆动的过程中_________转化为_____，在滚摆向上摆动的过程中_____转化为_________。其中，滚摆在最低点时动能 ，速度 ；滚摆在最高点时 最大。
知识梳理
重力势能 动能
动能
重力势能
最大 最大
重力势能
知识梳理
2、机械能守恒
动能和势能统称为_______。动能和势能之间可以__________。如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的______________，即机械能守恒。
3、机械能守恒的适用条件：
机械能守恒定律的适用条件：在只有 力或 力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下），物体的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，此时机械能的总量保持不变。
机械能
相互转化
总量保持不变
重 弹
知识梳理
4、利用机械能守恒解释简单的现象
（1）如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量___________。
（2）如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的____能。
（3）应用机械能守恒定律分析解决实际问题的一般步骤：
①明确研究对象和它的运动过程；
②分析研究对象在运动过程中的受力情况，弄清各力的做功情况，分析是否满足机械能守恒定律。
保持不变
热
知识梳理
知识点3、功和功率
1、功的概念及单位
（1）做功的两个必要因素：
__________________和_____________________________。
（2）功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的_______的________。
（3）功的单位：_____，简称焦，符号是J。1焦＝1牛·米。
作用在物体上的力
物体在力的方向上通过的距离
距离
乘积
焦耳
知识梳理
2、不做功的几种情况：
（1）有力作用在物体上，但物体没有 ：
如，用手拉一个物体，这个物体没有移动，手对物体没做功；
（2）没有力作用在物体上，但物体却移动了距离：
如，踢出去后在空中飞的足球，脚对足球不做功；
（3）有力作用在物体上，物体也移动了距离，但是力的方向与物体移动方向 ：
如，向上提水桶沿水平方向前进时，人对水桶不做功。
移动距离
垂直
知识梳理
3、运用功的公式进行简单的计算
（1）公式：功＝力×距离，即________。
注意：a.物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面是否粗糙均无关。
b.重力做功与路径无关，重力的功等于重力势能的减少量。
（2）使用斜面或滑轮组提升重物做功时:
斜面：W有用＝ ；W总＝ ；W额外＝ ；
滑轮组：W有用＝ ；W总＝ ；W额外＝ ；
W＝Fs
G物h
F拉S
FS－G物h或f摩擦S
G物h
F拉S
FS－G物h
或G动h（不计绳重、绳与轮间摩擦）
知识梳理
4、功率
（1）功率的概念及单位
定义：__________内做的功叫功率。
意义：功率是用来描述物体_________的物理量。
功率的单位：______，简称瓦，符号是W。1瓦＝1焦/秒
功率的公式：_______ 常用公式：P＝Fv
（2）从能的转化来说明功率：
___________________，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因此，功率是表示能量转化快慢的物理量。
单位时间
做功快慢
瓦特
P＝W/t
功是能量转化的量度
知识梳理
5、功与功率比较：
典例精析
例题1
*下列关于热现象的说法中正确的是（ ）
A．0℃的冰和0℃的水内能相等
B．物体的内能减少，它的温度一定降低
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但功和能是不同的物理量，单位也不同
解析：
[答案]C
[解析] A.0℃的冰需要吸热熔化才能变成0℃的水，因此前者内能小于后者内能，故A错误；B.物体的内能减少，它的温度不一定降低，例如水凝固时放热，内能减小，但是温度不变，故B错误；C.内能小的物体温度高，内能大的物体温度低，那么此时内能小的物体将热量传递给内能大的物体，故C正确；D.做功和热传递都可以改变物体的内能，虽然功和能是不同的物理量，但是二者单位相同，故D错误。故C符合题意。
典例精析
例题2
*如图所示，40g的金属小球从导轨a处静止下滑，一次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。下列说法错误的是（ ）
A．小球从a到b，重力做功0.24J
B．小球到达c点时动能为0
C．从a到d，小球损耗的机械能为0.16J
D．从b到c，小球的一部分动能转化为势能
解析：
[答案]B
[解析]A.小球从a到b时高度降低0.6m，则小球的重力做功W=Gh=0.04kg×10N/kg×0.6m=0.24J，故A正确不合题意；
B.小球到达c点时时，仍然有向左运动的速度，即此时动能不为零，故B错误符合题意；C.从a到d，小球损耗的机械能为：△W=G×△h=0.04kg×10N/kg×（0.6m-0.2m）=0.16J，故C正确不合题意；D.则从b到c，小球高度增大，重力势能增大，由于在c点时小球仍然有动能，因此则小球的一部分动能转化为势能，故D正确不合题意。故D符合题意。
典例精析
例题3
*如图，甲、乙两个质量相同的小球从相同高度同时开始运动，甲球由静止释放，乙球以一水平初速度抛出。甲球下落过程中经过P、Q两点，乙球下落过程中经过O点，P点与O点位于同一高度。忽略空气阻力，则下列说法错误的是（ ）
A．释放瞬间，两球的重力势能相等
B．甲球先后经过P、Q两点时的机械能桕等
C．位于P点的甲球与O点的乙球，机械能相等
D．整个下落过程，甲乙两球动能的增加量相等
解析：
[答案]B
[解析] A.释放瞬间，两球的质量和高度都相等，则二者重力势能相等，故A正确不合题意；B.甲球和乙球在竖直方向上都做自由落体运动，由于二者开始的高度相同，P、Q两点高度相同，因此同时通过两点，故B错误符合题意；C.位于P点的甲球与O点的乙球，由于忽略空气阻力，因此机械能没有损失，故C正确不合题意；D.整个下落过程，二者下落的高度相同，则重力势能的减小量相同，那甲乙两球动能的增加量相等，故D正确不合题意。故B符合题意。
典例精析
例题4
*如图甲，质量不计的弹簧竖直固定在水平面
上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某
一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内)，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙，不计空气阻力。下列正确的是（ ）
A．运动过程中小球的机械能守恒
B．t1～t2这段时间内，小球的动能与重力势能一直在增加
C．t2时刻小球的速度最大
D．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
解析：
[答案]D
[解析]小球在高处释放时先一直加速，接触弹簧后受到竖直向上的弹力，当弹力等于重力时，此时速度最大，接下来开始减速，减速至零时，此时弹簧型变量最大；在向上的弹力的作用下，小球开始加速，直至弹力等于重力时速度最大，接下来开始减速直至速度为零。A.运动过程不仅受重力，还有弹力作用，故机械能不守恒； B. t1~t2这段时间内，小球的动能先增大后减小，重力势能一直在减小；C. t2时刻小球的速度最小； D. t2~t3动能先增加后减少；故D 符合题意。
典例精析
例题5
*如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从О点开始下落，OA 长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响)，下列判断正确的是（ ）
A．a图像表示人的重力势能
B．t1时刻人在B点位置
C．t2时刻绳的弹性势能最大
D．t3时刻人的动能为零
解析：
[答案]D
[解析]在整个运动过程中，人的质量不变，高度不断降低，则他的重力势能不断减小，因此a图像肯定不表示人的重力势能，故A错误；在人的重力和弹性绳的拉力相等（B点）之前，人受到的合力始终向下，与运动方向相同，因此人做加速运动。当过了B点之后，拉力大于重力，合力与运动方向相反，此时开始做减速运动，因此a图像为人的动能的变化图像。弹性绳的长度先不变后变大，则弹性势能先不变再变大，故b为弹性势能的变化图像。t1时刻时，弹性势能开始增大，即此时弹性绳开始伸长，那么此时人应该在A点，故B错误；t3时刻时弹性绳的弹性势能最大，故C错误；t3时刻时，弹性绳的弹性势能最大，即人的机械能全部转化为弹性势能，因此此时人的动能为零，故D正确。
典例精析
例题6
＊小明想比较铜和铝的比热容，设计了如下实验：
（1）将 相等的铜块和铝块放入冰箱，使它们的温度降低到0℃；
（2）取出后，将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中，并将容器用隔热材料密封，如图所示；一段时间后温度稳定，同时测量甲、乙两容器中水的温度，分别是20℃和17℃。
实验中，用 间接反映两金属块吸收热量的多少。
（3）实验数据表明 的比热容大(填“铝”或“铜”)。
解析：
[答案] （1）质量 （2）等质量水的温度下降量 （3）铝
[解析] （1）比较铜和铝的比热容，应该控制两种物质的质量相同，都降低到0℃的情况下，比较放处热量的多少；所以将质量相等的铜块和铝块放入冰箱，使它们的温度降低到0℃；（2）实验中，用等质量的水的温度下降量间接反映两金属块吸收热量的多少。温度下降的越多，表明该金属吸收的热量越多；（3）从体重可以看出铝块吸收的热量多；铜吸收的热量Q铜=c水m水△t1=3c水m水
=c铜m铜△t2=20c铜m铜；所以c铜=3c水m水/（20m铜）；Q铝=c水m水△t3
=6c水m水=c铝m铝△t4=17c铝m铝，所以c铝=6c水m水/17m铝；所以c铜小于c铝。
谢谢
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浙江省中考科学一轮复习：模块三 物质科学（二）物理
第34讲 机械能和功
一、思维导航
二、知识梳理
知识点1、机械能
1、机械能：机械能包括 、 和 ；
2、动能
（1）动能是物体由于_______而具有的能。
（2）决定动能大小的因素有 和 ； 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越 ；运动速度相同的物体，质量越 ，它的动能也越大。
3、势能:
（1）势能包括重力势能和弹性势能；
（2）重力势能：物体由于_______而具有的能叫做重力势能。重力势能大小与 和 有关。当物体质量相等时，物体所处的位置越高，其重力势能越 ；当物体所处高度相同时，物体的质量越大，其重力势能越 。
（3）弹性势能：物体由于 而具有的能叫做弹性势能。弹性势能大小与物体的材料以及 有关。同一个物体发生弹性形变时，形变程度越大，其弹性势能越 。
注意：在做研究“影响动能的因素”或“影响重力势能的因素”实验时，应该采用 法进行研究。
知识点2、机械能守恒
1、动能和势能的相互转化
①单摆：将摆锤拉高一定的高度后放手。摆锤在向下摆动的过程中_________转化为_____，在摆锤摆过中点后向上摆动的过程中_____转化为_________。
②滚摆：
将滚摆举高一定的高度后放手。滚摆在向下摆动的过程中________转化为_____，在滚摆向上摆动的过程中_____转化为________。其中，滚摆在最低点时动能 ，速度 ；滚摆在最高点时 最大。
2、机械能守恒
动能和势能统称为_______。动能和势能之间可以__________。如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的______________，即机械能守恒。
3、机械能守恒的适用条件：
机械能守恒定律的适用条件：在只有 力或 力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下），物体的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，此时机械能的总量保持不变。
4、利用机械能守恒解释简单的现象
（1）如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能总量___________。
（2）如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的____能。
（3）应用机械能守恒定律分析解决实际问题的一般步骤：
①明确研究对象和它的运动过程；
②分析研究对象在运动过程中的受力情况，弄清各力的做功情况，分析是否满足机械能守恒定律。
知识点3、功和功率
1、功的概念及单位
（1）做功的两个必要因素：
__________________和_____________________________。
（2）功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的_______的________。
（3）功的单位：_____，简称焦，符号是J。1焦＝1牛·米。
2、不做功的几种情况：
（1）有力作用在物体上，但物体没有 ：
如，用手拉一个物体，这个物体没有移动，手对物体没做功；
（2）没有力作用在物体上，但物体却移动了距离：
如，踢出去后在空中飞的足球，脚对足球不做功；
（3）有力作用在物体上，物体也移动了距离，但是力的方向与物体移动方向 ：
如，向上提水桶沿水平方向前进时，人对水桶不做功。
3、运用功的公式进行简单的计算
（1）公式：功＝力×距离，即________。
注意：a.物体做功的多少与物体是否做匀速直线运动、速度多大、接触面是否粗糙均无关。
b.重力做功与路径无关，重力的功等于重力势能的减少量。
（2）使用斜面或滑轮组提升重物做功时:
斜面：W有用＝ ；W总＝ ；W额外＝ ；
滑轮组：W有用＝ ；W总＝ ；W额外＝ ；
4、功率
（1）功率的概念及单位
定义：__________内做的功叫功率。
意义：功率是用来描述物体_________的物理量。
功率的单位：______，简称瓦，符号是W。1瓦＝1焦/秒
功率的公式：_______ 常用公式：P＝Fv
（2）从能的转化来说明功率：
_______________，所以做功快慢也就是能量转化的快慢。因此，功率是表示能量转化快慢的物理量。
5、功与功率比较：
三、典例精析
例题1、下列关于热现象的说法中正确的是（ ）
A．0℃的冰和0℃的水内能相等
B．物体的内能减少，它的温度一定降低
C．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D．做功和热传递都可以改变物体的内能，但功和能是不同的物理量，单位也不同
例题2、如图所示，40g的金属小球从导轨a处静止下滑，一次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。下列说法错误的是（ ）
A．小球从a到b，重力做功0.24J B．小球到达c点时动能为0
C．从a到d，小球损耗的机械能为0.16J D．从b到c，小球的一部分动能转化为势能
（例题2图） （例题3图）
例题3、如图所示，甲、乙两个质量相同的小球从相同高度同时开始运动，甲球由静止释放，乙球以一水平初速度抛出。甲球下落过程中经过P、Q两点，乙球下落过程中经过O点，P点与O点位于同一高度。忽略空气阻力，则下列说法错误的是（ ）
A．释放瞬间，两球的重力势能相等 B．甲球先后经过P、Q两点时的机械能桕等
C．位于P点的甲球与O点的乙球，机械能相等 D．整个下落过程，甲乙两球动能的增加量相等
例题4、如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内)，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．运动过程中小球的机械能守恒 B．t1~t2这段时间内，小球的动能与重力势能一直在增加
C．t2时刻小球的速度最大 D．t2~t3这段时间内，小球的动能先增加后减少
（例题5图） （例题6图）
例题5、如图甲是蹦极运动过程示意图，小明从О点开始下落，OA 长度是弹性绳的自由长度，在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力，C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙（忽略空气摩擦的影响)，下列判断正确的是（ ）
A．a图像表示人的重力势能 B．t1时刻人在B点位置
C．t2时刻绳的弹性势能最大 D．t3时刻人的动能为零
例题6、小明想比较铜和铝的比热容，设计了如下实验：
（1）将 相等的铜块和铝块放入冰箱，使它们的温度降低到0℃；
（2）取出后，将铜块、铝块再分别放入盛有质量相等、温度都是23℃的水中，并将容器用隔热材料密封，如图所示；一段时间后温度稳定，同时测量甲、乙两容器中水的温度，分别是20℃和17℃。实验中，用 间接反映两金属块吸收热量的多少。
（3）对比数据可判断，表明 的比热容大(填“铝”或“铜”)。
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浙江省中考科学一轮复习：模块三 物质科学（二）物理
第34讲 机械能和功
1、对于热量的认识，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体放出的热量多，温度低的物体放出的热量少
B．温度高的物体含的热量多，温度低的物体含的热量少
C．在热传递过程中，同一物体温度改变越大，吸收或放出的热量就越多
D．质量大的物体比质量小的物体含的热量多
[答案]C
[解析] A、物体放出热量的多少与物体的质量、比热容和温度降低的度数均有关，所以不能简单的说温度高的物体一定比温度低的物体放出的热量多，故A错误。B、热量是热传递过程中吸收或放出的能量多少，只有在热传递过程中才能谈到热量，不能说物体含有的热量，故B说法错误。C、体放出热量的多少与物体的质量、比热容和温度降低的度数均有关，同一物体它们的物体的质量、比热容均不变，温度改变越大则吸收或放出的热量就越多，故C说法正确。D、热量是热传递过程中吸收或放出的能量多少，只有在热传递过程中才能谈到热量，不能说物体含有的热量，故D说法错误。故C符合题意。
2、如图运动项自中，没有对物体做功的是（ ）
A．挺举杠铃的过程 B．滑动船浆的过程 C．抛出篮球后的过程 D．将弓拉弯的过程
[答案]C
[解析]A.挺举杠铃的过程 ，杠铃受到向上的举力，且在向上的方向上通过距离，因此对杠铃做功，故A不合题意；B.滑动船浆的过程，船桨受到向前的力，且在向前的方向上通过距离，因此对船桨做功，故B不合题意； C.抛出篮球后的过程，篮球离开手后不会受到推力作用，因此推力对篮球不做功，故C符合题意； D.将弓拉弯的过程，弓受到拉力作用，且在拉力方向上通过距离，因此对弓做功，故D不合题意。故只有C符合题意。
3、用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是（ ）。
A．F1>F2，W1>W2 B．F1=F2，W1>W2
C．F1=F2，W1[答案]B
[解析]（1）在前后两次运动中，物体对接触面的压力和粗糙程度不变，因此受到的滑动摩擦力大小相同。前后两次都做匀速直线运动，则物体受到的拉力都等于摩擦力，因此两个拉力相等，即F1=F2；
（2）根据图片可知，相同时间内经过的路程s1>s2，根据W=Fs可知，两次做的功W1>W2。故B符合题意。
（第3题图） （第4题图）
4、如图所示，是我国拥有完全知识产权的第三代核电机组——华龙一号3号机组的内穹顶吊装过程，分为上升、平移、下降三个阶段。下列能表示上升和平移两个阶段中吊车拉力对穹顶做功量（用斜影表示）的是（ ）
A． B．C． D．
[答案]A
[解析]上升过程中对穹顶做功，平移过程中不做功。功的大小等于拉力大小与上升高度的乘积，所以A符合题意。
5、如图有两个完全相同的弹簧秤，分别用相同的恒力F拉着弹簧测力计使不同物体按照甲、乙图示位置做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两图中弹簧测力计示数一定相等
B．甲、乙两图中两物体所受的摩擦力一定相等
C．乙物体在运动过程中拉力F所做的功等于克服重力所做的功
D．甲物体在运动过程中拉力F所做的功大于克服摩擦力所做的功
[答案]A
[解析]A.根据题意可在，两个拉力大小相等，而测力计的示数等于拉力，因此两个测力计的示数相等，故A正确；B.根据题意可在，水平面和斜面的粗糙程度不同，则物体对接触面的压力不等，因此物体受到的摩擦力大小不等，故B错误；C.乙物体在运动过程中，拉力做的功等于克服重力做功和摩擦力做功之和，故C错误；D.甲物体在运动过程中拉力做的功等于克服摩擦力做功，故D错误。故A符合题意。
6、如图所示描述的物理过程，下列分析不正确的是（ ）
A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能增加
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增加
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
[答案]B
[解析]A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，将机械能转化为内能，则空气的温度升高，内能增加，故A正确不合题意；B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，将空气的内能转化为塞子的机械能，因此瓶子内空气的内能减少，故B错误符合题意；C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，因此水蒸气的内能减小，故C正确不合题意；D.图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少，故D正确不合题意。故B符合题意。
7、在高速公路长下坡路段的外侧，常设有如图所示的避险车道，避险车道相当于一个斜面，供刹车失灵的车辆自救，当失控车辆冲上该车道时，被强制减速停车。下列说法正确的是（ ）
A．失控车冲上避险车道时，重力势能减少
B．失控车冲上避险车道时，动能减少
C．下坡路段刹车失灵的大货车动能越来越小
D．大货车冲上避险车道时，动能全部转化为重力势能
[答案]B
[解析] A．失控车冲上避险车道时，重力势能增加、动能减小，A不正确；B正确；C．下坡路段刹车失灵的大货车动重力势能越来越小，动能越来越大；C不正确；D．大货车冲上避险车道时，动能全部一部分转化为重力势能，一部分转化为内能，D不正确。故B符合题意。
（第7题图） （第8题图）
8、水的比热容比煤油的大。如图所示，规格相同的两支试管，分别装上质量和初温都相同的煤油和水，进行水浴加热，管内液体分别升温到40℃。在这个过程中，下列说法正确的是（ ）
A．煤油温度先升到40℃ B．同一时刻水的温度比煤油高
C．加热相同时间，水吸收的热量比煤油多 D．升高相同的温度，煤油加热的时间比水长
[答案]A
[解析]根据Q=cmΔt，加热相同的时间Q相同，而C水＞C煤油，所以m相同时，Δt水＜Δt煤油；A．煤油温度先升到40℃，A正确；B．同一时刻水的温度比煤油低，B不正确；C．加热相同时间，水吸收的热量相同，C不正确；D．升高相同的温度，煤油加热的时间比水短，D不正确；故A符合题意。
9、如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是（ ）
A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能
B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变
C．小球通过M、N两点时的速度大小相等
D．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功
[答案]D
[解析]AB、由题图可知，小球从P点由静止释放，能到达最右侧的Q点，Q点的高度要小于P点的高度，则小球在Q点的重力势能要小于在P点的重力势能，小球的速度为0，动能为0，则小球在Q点的机械能要小于在P点的机械能，这说明小球在运动的过程中，机械能变小了；小球在左侧斜面向下运动的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，由于机械能逐渐变小，所以重力势能没有全部转化为动能，故AB错误；C、小球通过M、N两点时，高度相同，质量不变，则重力势能相同，由于机械能逐渐变小，则M点的机械能要大于N点的机械则M点的机械能要大于N点的机械能，所以M点的动能要大于N点的动能，即M点的速度大于N点的速度，故C错误；D、小球从P点向Q点运动的过程中，支持力方向垂直于速度方向，物体在支持力的方向上没有通过距离，所以支持力不做功，故D正确。故D符合题意。
（第9题图） （第10题图）
10、如图为桌球运动员击打白球后，白球撞击黑球的运动轨迹图，其中乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点。假设黑白两球完全一样，桌面粗糙程度相同。下列有关不同点对应小球机械能大小关系错误的是（ ）
A．乙＞丁 B．乙＞丙 C．甲＞乙+丁 D．丙＝戊
[答案]A
[解析]A.乙和丁点为两球撞击后的瞬间，最终分别停留在丙点和戊点，由图可知碰撞后黑球滚动的距离大于白球，且两球完全相同，则可知碰撞后黑球克服摩擦力做的功更多，说明碰撞后的瞬间黑球的机械能大于白球，即丁>乙，故A错误符合题意；B.丙点时白球竞争，则白球乙点的动能大于在丙点的动能，即乙>丙，故B正确不合题意；C.白球从甲点运动到乙点，一部分动能转化为内能，在乙点撞击黑球后，一部分动能传递给黑球，所以白球在甲点的机械能大于白球在乙点的机械能与黑球在丁点的机械能之和，即甲>乙+丁，故C正确不合题意；D. 白球和黑球最终分别停留在丙点和戊点，所以白球在丙点和黑球在戊点的机械能相等，即丙=戊，故D正确不合题意。故A符合题意。
11、小明和小华同学在做“探究比较水与煤油吸收热量时温度升高快慢”的实验时，使用了下图所示的装置。设计实验方案时，他们确定以下需控制的变量，其中多余的是（ ）
A．采用完全相同的加热方式 B．酒精灯里所加的酒精量相同
C．取相同质量的水和煤油 D．盛放水和煤油的容器相同
[答案]B
[解析]A. 采用完全相同的加热方式，A正确；B. 酒精灯里所加的酒精量不需要相同，只需要控制加热的方式和时间都相同，B错误；C. 取相同质量的水和煤油，C正确；D. 盛放水和煤油的容器相同 ，使得接受热量的面积相同，D正确；故B符合题意。
（第11题图） （第12题图）
12、如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后橡皮塞冲出，同时管口附近产生“白气”。以下分析错误的是（ ）
A．水温上升时，水的内能增加 B．该实验中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
C．管内气体对橡皮塞做功，内能转化为机械能 D．试管口的“白气”是小水滴
[答案]B
[解析]A.水温上升时，水的内能增加，故A正确不合题意；B.该实验中，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，与汽油机的做功冲程相同，故B错误符合题意；C.管内气体对橡皮塞做功，内能转化为机械能，故C正确不合题意；D.试管口的“白气”是水蒸气液化而成的小水珠，故D正确不合题意。故B符合题意。
13、为了比较甲、乙两种液体的比热容，小红进行了如下的实验：用两个完全相同的酒精灯，同时给质量和初温都相同的甲、乙两种液体加热，其他条件相同；分别记录加热的时间和对应的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图象，如图所示。下列结论中错误的是（ ）
A．加热相同的时间时，甲升高的温度高一些，则甲吸收的热量多一些
B．加热相同的时间时，甲升高的温度高一些，则甲的比热容比乙小
C．要使甲、乙升高相同的温度，应给乙加热更长的时间，这说明乙的吸热能力强
D．若已知甲的比热容是1.8×103J/（kg ℃），则乙的比热容是2.4×103J/（kg ℃）
[答案]A
[解析]A.加热相同的时间时，甲升高的温度高一些，但是甲和乙吸收相同的热量，故A错误符合题意；B.加热相同的时间，则二者吸收相同的热量，根据Q=cm△t可知，如果甲升高的温度高一些，那么甲的比热容更小，故B正确不合题意；C.要使甲、乙升高相同的温度，应给乙加热更长的时间，则乙需要吸收更多的热量。根据公式Q=cm△t可知，乙的吸热本领更强，故C正确不合题意；D.根据图像可知，当加热4min时，甲和乙吸收相同的热量，甲升高：50℃-10℃=40℃，乙升高：40℃-10℃=30℃。根据Q=cm△t得到：c甲m甲△t甲=c乙m乙△t乙；c甲△t甲=c乙△t乙；1.8×103J/（kg ℃） ×40℃=c乙×30℃；解得：c乙=2.4×103J/（kg ℃）。故D正确不合题意。故只有A符合题意。
14、如图弹簧左端固定，用力将木块压缩弹簧到O点，静止释放后木块在水平地面上向右滑行，经弹簧原长为S1点，继续滑行至S2点停下。木块从O点开始运动所经过的路程为S，则在整个运动过程中木块和弹簧所具有的机械能总量(E)与木块经过的路程(S)的关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
[答案]B
[解析]在整个运动过程中，弹簧的弹性势能先转化为木块的机械能和内能，然后木块的机械能再全部转化为内能，即木块和弹簧具有的机械能总量是不断减小的，直至为零。木块减小的机械能等于克服摩擦阻力做的功，则木块和弹簧具有的机械能剩余量为：W'=E-fs=-fs+E。观察发现，木块和弹簧具有的机械能剩余量与木块经过的路程s之间为一次函数关系，即图像为一条斜线，故B正确，而A、C、D错误。故B符合题意。
15、如图，现有粗糙水平面上有一个轻质弹簧。弹簧左端固定在墙壁上，右边连接一木块，当弹簧自然伸长时右端在O点。如图，将木块拉至A点后放手，第一次木块向左运动，最远能达到B点。下列说法正确的是（ ）
A．A至O的过程中木块动能不断增加
B．A至B的过程中弹簧弹性势能不断减小
C．木块的动能和弹簧的弹性势能之和不变
D．当小球最后静止时，木块可能在O点的左侧或右侧
[答案]D
[解析]A.根据图片可知，从A到O的过程中，弹簧的形变程度减小，则弹力减小。当弹力大于摩擦力力时，木块做加速运动。当弹力等于摩擦力时，加速停止，此时速度最大，动能最大。由于此时依然存在形变，因此这个点肯定在AO之间。此后，弹力小于阻力，木块做减速运动，动能减小，故A错误；B.从A到B的过程中，弹簧先缩短再被压缩，即它的形变程度先减小后增大，那么弹性势能先减小后增大，故B错误；C.在木块运动的过程中，由于克服阻力做功，因此木块的机械能会有一部分转化为内能，即木块的动能和弹性势能的和不断减小，故C错误；D.根据图片可知，如果木块在到达O点前动能就变成0了，那么它可能静止在O点的左侧或右侧，故D正确。故D符合题意。
16、2020年12月，嫦娥五号探测器从月球上采样并顺利返回地球。
如图为返回器的两种返回技术，设计师采用“跳跃式返回”，与“直接进入返回”相比，返回器着陆时的速度更小，请从能量的转化角度分析其原因： ；嫦娥五号抵达月球时却不能采用“跳跃式返回”，其原因是 。
[答案]“跳跃式返回”在首次进入、穿出大气层的过程中，与空气摩擦做功，机械能更多地转化为内能，机械能更小，所以返回器再次进入大气层直至着陆时的速度更小；月球的周围没有大气
[解析]返回器进入并穿出大气层时与空气摩擦做功生热，机械能更多地转化为热能，机械能减小，所以速度更小；而嫦娥五号抵达月球时，因为月球没有空气，所以起不到返回器类似的作用，故不能采用“跳跃式返回”。
17、某工厂发货传输分拣线示意如图，等间距排列的相同货物先被传送带匀速运送到工作台，在工作台AB上匀速下滑时被扫描，后滑至水平工作台BC，最后在C点静止时被机械手臂取走进行分类。传送带与AB、AB与BC都平滑连接，AB与BC材料相同，且长度均为1米，空气阻力忽略不计。
（1）若货物对AB的压力小于对BC的压力，则货物在AB上减小的机械能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）在BC上减小的机械能。
（2）若机械手臂每隔3秒钟取走一件货物，传送带运动的速度为0.8米/秒，为防止货物的碰撞与堆积，货物之间的距离d至少为 米。
[答案]（1）小于 （2）2.4
[解析]（1）AB和BC段材料相同，即粗糙程度相同，因为AB段的压力小于BC段的压力，所以AB段的摩擦力小于BC段的摩擦力；根据W=fs可知，当它们长度相同时，AB段克服摩擦做的功小于BC段克服摩擦做的功；因为货物机械能的减少量就等于克服摩擦做的功，所以货物在AB段减小的机械能小于在BC段减小的机械能；（2）货物之间的距离至少为：s=vt=0.8m/s×3s=2.4m。
（第17题图） （第18题图）
18、竖直向上抛出一物块，物块在空中运动的过程中受到的阻力大小恒定，其动能和重力势能随高度变化的图线如图所示，则物块在运动过程中受到的阻力大小为 N，物块再次回到抛出点时，动能大小为 J。
[答案]2；60
[解析]（1）当物体升高时，动能减小，重力势能增大，根据图像可知，开始时物块的机械能为100J，而到达最高点时机械能为80J，那么减小的能量为：W=100J-80J=20J，则物体受到的阻力；；（2）物体运动过程中受到的阻力相等，上升的高度和下降的高度相同，则克服阻力做功相等，那么物块落会抛出点时的动能为：80J-20J=60J。
19、某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是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，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H处静止下落，C球从距沙表面高2H处静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过 来反映的；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：
；
（3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 （选填：“有关”或“无关”）
[答案]（1）球陷入沙面的深度 （2）当所处高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大（3）无关
[解析]（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映的；（2）比较A、B两球可知，二者高度相同，B的质量更大，B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当所处高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。
20、实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出了一段距离。
（1）通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小，以下选项中与这种科学研究的方法相同的是（ ）
A．用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱
B．用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙
C．探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同
D．判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定
（2）实验过程中，让质量不同的钢球从相同高度摆下，记录部分数据如表。则在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用一个较大的木块，乙同学建议换同样材质但较长的木板，丙同学建议降低钢球下摆的高度，丁同学建议换用一个质量为50克钢球。你认为应当采用 的建议。
（3）钢球从最高点摆动到竖直位置的过程中，绳子的拉力对钢球有无做功？并说明原因。
。
[答案]（1）D （2）乙丁 （3）没有，绳子的拉力与钢球运动方向垂直
[解析]（1） 通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小是转换法； A. 用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱，是建立模型，A错误； B. 用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙，是类比法，B错误； C. 探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同，用了控制变量法，C错误；D. 用灯泡是否发光来确定电路中是否有电流，是转换法，D正确；（2）木块被撞后滑出木板，说明木板不够长，或者是动能太大了，因此可以换相同材质较长的木板，也可以减少钢球的质量，由于本实验控制钢球下摆高度相同，因此不能降低钢球下摆的高度，故应采用乙丁的建议；（3） 钢球运动的过程中运动方向为圆弧切线的方向，绳子拉力方向为沿着绳子的方向，绳子的拉力与钢球运动方向垂直，因此不做功。
21、为探究动能大小的影响因素时，山山采用大小相同质量不同的小球利用图甲所示装置完成实验，获得部分实验数据如表。（实验中忽略图钉插入橡皮泥中的摩擦力不同的影响及碰撞时的能量损耗）
组别 球质量/克 球释放高度/厘米 图钉起始插入深度/厘米 图钉碰撞后深度/厘米
① 5 50 0.5 2.5
② 15 50 0.5 6.5
③ 20 50 0.5 8.5
④ 5 40 0.5 2.1
（1）①②③组中，小球从同一高度静止释放的目的是 。
（2）本实验通过 反映小球的动能大小。
（3）探究质量对动能大小影响时，山山认为采用大小不同的小球进行实验，会导致撞击位置高低不同引起误差，秀秀认为可以采用图乙方式减小误差。你是否认同秀秀的观点并说明理由：
。
[答案]（1）使小球进入水平面的初速度相等 （2）图钉插入橡皮泥的变化量
（3）认同，因为秀秀将动能大小转化为小球撞击后所有钉子插入深度变化量的总和；不认同，图钉越多，碰撞消耗的能量越多。
[解析]（1）①②③组中，小球从同一高度静止释放的目的是：使小球进入水平面的初速度相等；
（2）本实验通过图钉插入橡皮泥的变化量反映小球的动能大小。（3）我认同秀秀的观点，理由： 将动能大小转化为小球撞击后所有钉子插入深度变化量的总；或者我不认同秀秀的观点，理由：图钉越多，碰撞消耗的能量越多。
22、小泽家有一新型的电热足浴器，其铭牌上的部分信息如表所示。
额定电压 220V
额定功率 1210W
容积 7L
（1）求电热足浴器正常工作时的电阻。
（2）用这个足浴器将5 kg的水从20℃加热到40℃，求水吸收的热量。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
（3）若此足浴器在额定电压下工作，需500s才能将第(2)向中的水从20℃加热到40℃，求这个电热足浴
器的加热效率。(计算结果精确到0.1% )
[答案]（1）40Ω （2）69.4%
[解析] （1）解：电热足浴器正常工作时的电阻：R==40Ω；（2）解：水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(40℃-20℃)=4.2×105J；（3）解：足浴器在额定电压下工作500s消耗的电能；W=Pt=1210W×500s=6.05×105J；电热足浴器的加热效率：η=≈69.4%。
23、2021年5月15日，天问一号火星探测器所携带的祝融号火星车及其着陆组合体，成功降落在火星北半球的乌托邦平原南部，我国成为首次火星探测即实现着陆的国家。已知祝融号火星车机身是可升降的主动悬架结构，能自由转向，六个轮子均能独立驱动，火星车的质量为240kg，每个轮子与火星的接触面积约为0.2m2，火星上的吸引力约为地球的三分之一，求：
（1）祝融号火星车在火星表面受到的压强是多少？
（2）距离火星10千米的高空巨大的降落伞在火星上空打开，速度骤降，直至安全着陆，在此过程中祝融号火星车重力对它做了多功？
（3）安全着落后火星车的能量是由4块（每块输出电压为150伏，容量为5000mAh）的太阳能光电板提供，在太阳光的照射下，太阳能光电板平均每小时每平方米面积吸收太阳能3×105焦，每天能光照10小时，它吸收的太阳能最终有40%能转化为电能，若将其充满电，太阳能光电板的总面积至少为多少平方米？
[答案] （1）666.7Pa （2）8×106J （3）9m2
[解析]（1）祝融号火星车在火星表面受到的压力；则火星表面受到的压强： ；（2）在此过程中祝融号火星车重力对它做的功： W=Gh=800N×10
×103m=8×106J；（3）4块电池储存的电能 W总=UIt×4=150V×5A×3600s×4=10.8×106J 。设电池板的面积为S，则 3×105J/(h·m2)×S×10h×40%=10.8×106J；解得S=9m2。
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