考点冲刺11【功和机械能】—2025年中考物理考前素描40天终极冲刺宝典

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名称 考点冲刺11【功和机械能】—2025年中考物理考前素描40天终极冲刺宝典
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资源类型 试卷
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科目 物理
更新时间 2025-05-13 14:06:57

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考点冲刺11【功和机械能】—2025年中考物理考前素描40天终极冲刺宝典
一、选择题
1.(2024九下·十堰模拟)用如图所示的器材探究物体的动能跟哪些因素有关,实验时让钢球从斜面上由静止开始下滑,撞击置于水平面上的木块。关于该实验,下列说法中正确的是(  )
A.钢球从斜面下滑过程中动能转化为重力势能
B.该实验利用木块被撞击后移动的距离来反映钢球动能的大小
C.该实验探究的是木块的动能跟哪些因素有关
D.只利用图中器材,还能探究钢球动能跟质量的关系
【答案】B
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;物理学方法
【解析】【解答】 A、钢球下滑过程中重力势能减小,动能增加,重力势能转化为动能,故A错误;
B、通过木块被撞击的距离远近来判断动能大小,被撞击后移动的距离越大,说明钢球的动能越大,移动的距离越小,说明钢球的动能越小,用到了转换法,故B正确;
C、该实验探究的是钢球的动能跟哪些因素有关,故C错误;
D、要探究钢球动能跟质量的关系,应控制速度相同,质量不同,而图中器材只有一个钢球,无法改变钢球的质量,不能探究钢球动能跟质量的关系,故D错误。
故选:B。
【分析】(1)钢球下滑过程中,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;
(2)根据木块被撞击后移动的距离可以判断钢球动能的大小,用到了转换法;
(3)动能的决定因素有两个:质量和速度,在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时,应该根据题意利用控制变量法的思路分析解答。
2.(2024·西安模拟)以下物理实验都用到了斜面,则下列说法正确的是(  )
A.如图甲所示利用斜面测平均速度,实验时斜面坡度越大越好
B.如图乙所示的实验可以直接验证牛顿第一定律
C.如图丙所示的实验可以探究动能的大小与哪些因素有关,物体B是研究对象
D.如图丙所示的实验,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与速度的关系
【答案】D
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;测量物体运动的平均速度;阻力对物体运动影响的探究实验
【解析】【解答】A.如图甲所示利用斜面测平均速度,实验时斜面坡度应该尽量小一些,有利于减小时间测量的误差,故A错误;
B.如图乙所示的实验不能直接验证牛顿第一定律,可以在实验的基础上进行推理,得出牛顿第一定律,故B错误;
C.如图丙所示的实验可以探究动能的大小与哪些因素有关,小车A是研究对象,研究的是小车A进入水平面时动能的大小与哪些因素有关,用木块移动的距离来反映小车A的动能,故C错误;
D.如图丙所示的实验,小车从斜面由静止滑下时的高度越高,进入水平面时的速度越大,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与速度的关系,故D正确。
【分析】(1)如果斜面太高,物体运动时间太短,不容易计时;
(2)生活中不受力的物体不存在,牛顿第一定律是在实验的基础上通过推理归纳概括出来的;
(3)在该实验中,动能的大小不易观察,于是我们将小车的动能的大小转换为小车推动木块移动的距离来观察,即小车推动木块距离越远,小车所具有的动能就越大;在物理学中经常用的转换法;
(4)动能的大小与质量和速度有关。小车前后两次质量相同,控制小车的质量相同,不同高度,反映了小车的运动速度不同,由控制变量法可知,是研究动能与速度的关系。
3.(2024九下·宿迁模拟)关于课本中的力学实验,下列说法错误的是(  )
A.“探究动能大小与哪些因素有关”实验,木块被小车推得越远,说明小车动能越大
B.“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验,可用小车代替木块
C.“探究阻力对物体运动的影响”实验,小车受到阻力越小,小车速度减小得越慢
D.“探究二力平衡的条件”实验,将卡片转动一定角度是为了探究卡片处于平衡状态时二力是否在同一条直线上
【答案】B
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;阻力对物体运动影响的探究实验;探究二力平衡的条件;探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】A.用木块被小车推动的距离来表示动能大小,用到了转换法,A不符合题意;
B.用小车代替木块,减小了摩擦力,从而对测量摩擦力大小带来了困难,B符合题意;
C.小车受到阻力越小,小车行驶的距离越远,小车速度减小得越慢,C不符合题意;
D.将卡片转动一定角度,卡片在水平方向上受到两个力不在同一直线上,D不符合题意。
故选B。
【分析】(1)通过比较小车推动木块移动的距离来反映小车动能的大小,实验采用了转换法;
(2)变滑动为滚动,减小了摩擦力,从测量的可操作性分析;
(3)小车受到的阻力越小,其前进的距离会越远;
(4)将小车转动一定角度,小车在水平方向上受到两个力不在同一直线上,据此分析。
4.(2023·齐齐哈尔模拟)关于课本中的探究实验,下列说法正确的是(  )
A.探究光反射时的规律实验,多次改变入射角进行实验,是为了获得普遍规律
B.探究影响滑动摩擦力大小的因素实验中,可用小车代替木块进行探究
C.探究物体的动能跟哪些因素有关时,木块被钢球推的越远,说明木块动能越大
D.用电压表和电流表测小灯泡电功率时,多次实验是为了求平均值减小误差
【答案】A
【知识点】光的反射定律;探究影响物体动能大小的因素;探究影响摩擦力大小因素的实验;电功率的测量
【解析】【解答】A.探究光反射时的规律实验,多次改变入射角进行实验,是为了获得普遍规律,A符合题意;
B.探究影响滑动摩擦力大小的因素实验中,需要利用木块进行探究,小车探究的是滚动摩擦力,B不符合题意;
C.探究物体的动能跟哪些因素有关时,木块被钢球推的越远,说明钢球动能越大,C不符合题意;
D.用电压表和电流表测小灯泡电功率时,多次实验是探究灯泡发光情况和电功率的关系,D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】探究规律时,多次实验可以探究普遍性;探究滑动摩擦力的影响因素时,需要物体间相对滑动;探究动能的影响因素时,下落的物体的被研究的物体。
5.(2022·天津)实验时,小芳用图所示的滑轮组,将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N,不计绳重和摩擦,则(  )
A.拉力F为4N B.有用功为5J
C.绳子自由端移动距离为1.5m D.该滑轮组的机械效率为80%
【答案】D
【知识点】机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.由图中可知,动滑轮上有两股绳子承重,故可得绳子自由端的拉力为
A不符合题意;
B.由题意可知,物体上升的高度为0.5m,故由W=Fs可得,所做的有用功为W有=Gh=8N×0.5m=4J
B不符合题意;
C.因动滑轮上有两股绳子承重,故绳子自由端的移动距离为s=2h=2×0.5m=1m
C不符合题意;
D.由题意可知,所做的总功为W总=Fs=5N×1m=5J
故该滑轮组的机械效率为
D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力,可以计算滑轮组绳子的拉力;根据物体的重力和高度的乘积计算有用功;拉力和绳子的距离的乘积计算总功,有用功和总功的比值, 计算机械效率。
6.(2017·武进模拟)如图,为探究能量转化,小明将小铁块绑在橡皮筋中部,并让橡皮筋穿入铁罐、两端分别固定在罐盖和罐底上.实验装置做好后让它从不太陡的斜面上滚下,发现橡皮筋被铁块卷紧了,接着铁罐居然能从斜面底部自动滚上去!以下有关能量转化的判断,正确的是(  )
A.铁罐在斜面上从最高处滚到最低处,主要是重力势能转化为动能
B.铁罐在斜面上从最高处滚到最低处,主要是弹性势能转化为动能
C.铁罐在斜面上从最低处滚到最高处,主要是动能转化为重力势能
D.铁罐在斜面上从最低处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能
【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化;机械能及其转化
【解析】【解答】解:(1)铁罐不太陡的斜面上滚下,是从最高处滚下时,铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点,上一段滚动主要是重力势能减小,铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加;下一段滚动主要是重力势能和铁罐的动能减小,橡皮筋的弹性势能增加;最终是铁罐在斜面上从最高处滚到最低处,主要是重力势能转化为弹性势能.故AB错;(2)铁罐由斜面底部自动滚上去,是从最低处滚上时,铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点,下一段向上滚动主要是橡皮筋的弹性势能减小,铁罐的动能和重力势能增加;上一段滚动主要是橡皮筋的弹性势能和铁罐的动能减小,重力势能增加;铁罐在斜面上从最低处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能,故C错、D正确.
故选D.
【分析】利用控制变量法判断影响动能、重力势能、弹性势能的各因素的变化;如本题对于同一个铁罐,其质量一定,只通过比较铁罐的速度、所处的高度和橡皮筋的形变程度来判断铁罐的动能、重力势能和弹性势能的变化.
7.(2023·绵阳模拟)天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成首次自动交会对接(如图所示),下列说法合理的是(  )
A.天舟一号飞船在发射升空时,重力势能增加,机械能不变
B.天舟一号飞船在太空轨道近地点运动到远地点时,动能减少,机械能不变
C.在天宫二号空间实验室能使用天平测出物体的质量
D.对接后,以天舟一号货运飞船为参照物,天宫二号空间实验室是运动的
【答案】B
【知识点】质量的测量与天平的使用;动能和势能的大小变化;机械能守恒条件;参照物及其选择
【解析】【解答】A.天舟一号飞船在发射升空时,气体推力推动其前进,质量不变,速度变大,动能增加,高度变高,重力势能增加,所以机械能增加,A不符合题意;
B.天舟一号飞船在太空轨道近地点运动到远地点时,质量不变,速度减小,高度升高,动能减少,重力势能增大,动能转化为重力势能,机械能不变,B符合题意;
C.在天宫二号空间,为失重状态,物体没有重力,实验室不能使用天平测出物体的质量,C不符合题意;
D.对接后,天舟一号货运飞船与天宫二号是一体的,以天舟一号货运飞船为参照物,天宫二号空间实验室是静止的,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】质量不变,速度变大,动能增加,高度变高,重力势能增加,机械能增加;,质量不变,速度减小,高度升高,动能减少,重力势能增大,动能转化为重力势能,没有阻力时,机械能不变;失重环境不能使用天平测出物体的质量;相对于参照物,没有位置变化时,物体是静止的,有位置变化,物体是运动的。
8.(2023·荔湾模拟)小昕在测量机械效率的实验时,分别用甲、乙、丙三种机械将重为1N的物体匀速提升0.2m,记录它们所做的总功如图所示,则(  )
A.甲的机械效率高于乙 B.乙的额外功大于甲
C.丙的数据是错误的 D.甲的有用功小于乙
【答案】C
【知识点】机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】
根据图片可知,总功W甲>W乙,根据公式可知,机械效率η甲<η乙,故A错误;
根据“W额=W总-W有”可知,甲的额外功大于乙的额外功,故B错误;
克服物体重力做的有用功W有=Gh=1N×0.2m=0.2J,而丙图中总功为0.15J,即总功小于有用功,因此丙的数据是错误的,故C正确;
物体的重力相等,上升高度相等,根据W有=Gh可知,三者的有用功相等,故D错误。
故选C。
【分析】根据W有=Gh比较有用功的大小,根据图像比较总功的大小,再根据公式比较机械效率。
9.(2022·张家界)我国2022年正在进行空间站的在轨建造,建成国家太空实验室,并将开展系列太空实验。关于神舟十四号飞船的相关说法,不正确的是(  )
A.火箭在加速上升过程中,动能增大,机械能增大
B.火箭通过向下喷气获得向上的推力
C.飞船与空间站交会对接后,飞船相对空间站是运动的
D.太空实验实况直播通过电磁波传回地面
【答案】C
【知识点】动能大小的比较;势能大小的比较;参照物及其选择
【解析】【解答】A.火箭在加速上升过程中,速度在增大,高度在增大,质量不变,动能增大,重力势能增大,机械能增大,A正确,不符合题意;
B.火箭向下喷出燃气时,给燃气向下的作用力,根据力的作用是相互的,燃气给火箭一向上的作用力,使火箭获得向上的推力,B正确,不符合题意;
C.飞船与空间站交会对接后,飞船相对于空间站没有位置的变化,所以飞船相对于空间站是静止的,C错误,符合题意;
D.由于电磁波可以在真空中传播,而且电磁波能传递信息,所以太空实验实况直播的实况是通过电磁波传到地面的,D正确,不符合题意。
故答案为:C。
【分析】火箭加速上升时,动能增大,重力势能增大;物体间没有位置变化时,是相对静止的。
10.(2023·阿坝)某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重),在相同时间内把重物G提升相同高度,F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是
A.力F1和F2做功的功率相同
B.力F1和F2做的总功相同
C.乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大
D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
【答案】D
【知识点】功率的计算;动滑轮拉力的计算;滑轮(组)的机械效率
【解析】【解答】由图知,甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3,乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。
AB.若重物上升高度为h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为:s甲=3h,s乙=4h;
已知F1=F2,根据W=FS可知,W甲总<W乙总,故B错误;
已知时间相同,由公式可知,P甲总<P乙总.故A错误;
CD.已知F1=F2,所以省力情况相同,故C错误;
甲、乙两滑轮组提升的物重G相同,
不计绳重及摩擦,根据可知,乙中动滑轮的重力大小,则机械效率更小,故D正确。
故选D。
【分析】(1)(2)根据图片确定承担重力的绳子段数n,根据s=nh计算出绳子自由端移动的距离,再根据W=Fs比较滑轮组做的总功的大小,根据比较功率的大小;
(3)比较绳子自由端拉力的大小,从而确定省力情况;
(4)根据比较滑轮组机械效率的大小
二、多选题
11.(2024·济南模拟)在“探究影响压力作用效果因素”与“探究影响重力势能大小因素”两个实验中,均可通过如图所示器材完成实验。以下关于两个实验的四个判断中正确的是(  )
A.都选用大小不同的木块是为了改变相同的物理量
B.都需要观察小桌陷入沙中的深度得结论
C.前者实验不需要将木块从一定高度自由释放
D.后者实验中小桌不需要倒放在沙桶中
【答案】B,C,D
【知识点】探究影响物体势能大小的因素;探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】A.探究影响压力作用效果因素时,选用大小不同的木块,可以改变压力的大小;探究影响重力势能大小因素时,选用大小不同的木块,可改变质量的大小,改变的量不同,故A错误;
B.实验中,都根据小桌陷入沙中的深度,反映压力的作用效果或者重力势能的大小,故B正确;
C.探究影响压力作用效果因素时,木块直接放在小桌上,不用将木块从一定高度释放,故C正确;
D.探究重力势能的影响因素时,不需要改变受力面积,小桌不需要倒放,故D正确。
故选BCD。
【分析】探究压力的作用效果时,通过改变物体对小桌的压力、受力面积,根据小桌的凹陷程度,反应作用效果;探究重力势能的影响因素时,通过改变物体的质量、高度,观察小桌的凹陷程度,反应重力势能的大小。
12.(2021·济南)关于以下如图所示的实验现象及说明的问题,下列说法正确的是(  )
A. 凸透镜正对太阳光一段时间后纸片会被烧焦,说明凸透镜对光有会聚作用
B. 滚摆上下运动过程中达到的最高点越来越低,说明这一过程中能量不守恒
C. 向两张纸的中间吹气时它们会互相靠近,说明气体在流速大的地方压强小
D. 玻璃板上的铁屑有规则分布,说明通电螺线管周围玻璃板平面内存在磁场
【答案】A,C
【知识点】透镜及其特点与分类;机械能守恒条件;流体压强与流速的关系;通电螺线管的磁场
【解析】【解答】A.将凸透镜正对太阳光,在透镜另一侧的纸上可以得到一个很小很亮的光点,一段时间后,光点处温度急剧升高,达到纸的燃点,纸片就会被烧焦,这说明了凸透镜对光线有会聚作用,A符合题意;
B.滚摆上下运动的过程中,需要克服阻力做功,有一部分机械能转化成了内能,但在能的转化和转移过程中,能的总量保持不变。B不符合题意;
C.当向中间吹气时,中间的空气流动速度增大,压强减小。纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下向中间靠拢,说明气体流速越大的地方压强越小,C符合题意;
D.玻璃板上的铁屑有规则分布,说明通电螺线管周围玻璃板平面内磁场的分布与条形磁铁的磁场相似,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】凸透镜对光有会聚作用;能量可以相互转化和转移,总量不会消失;空气流动速度增大,压强减小;通电螺线管周围存在磁场,磁场的分布与条形磁铁的磁场相似。
13.(2024·济南模拟)许多实验器材在物理实验中能被重复利用,斜面就是其中之一,如图所示,下列说法中正确的是(  )
A.图甲测小车的速度,适当减缓斜面的坡度,便于测量小车运动的时间
B.图乙探究摩擦力对运动的影响,整个实验过程遵循能量守恒定律
C.图丙在探究动能大小的影响因素实验中,研究的是小木块具有的动能
D.图丁用2.5N的拉力将重4N的物体沿斜面匀速直线拉动,斜面效率为80%
【答案】A,B,D
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;能量守恒;测量物体运动的平均速度;斜面的机械效率
【解析】【解答】A.斜面倾角越小,小车运动时间越长,为便于测量小车的运动时间,所以实验中,斜面应保持很小坡度,故A正确;
B.所有能量的转化和转移都遵循能量守恒定律,整个实验过程遵循能量守恒定律,故B正确;
C.根据转换法可知,图丙在探究动能大小的影响因素实验中,用木块移动的距离表示A撞击木块前的动能大小,所以而不是小木块具有的动能,故C错误;
D.由于斜面倾斜角为30°,所以s=2h;用2.5N的拉力将重4N的物体沿斜面匀速直线拉动,斜面的机械效率为
故D正确。
故选ABD。
【分析】本题考查能量守恒定律。影响动能的因素、机械效率的计算,明确影响动能、势能的影响因素是关键,知道滑轮组机械效率的公式。
14.(2021·沈阳模拟)如图所示是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置,质量不同的小车从粗糙斜面顶端由静止开始释放,撞击静止在水平木板上的木块(不计空气阻力),将木块推出一段距离。下列说法正确的是(  )
A.小车在斜面上向下运动的过程中,动能增加,势能减小,机械能守恒
B.小车动能的大小是通过小车推动木块移动的距离来反映的
C.降低小车释放的高度,小车推动木块时,木块受到的摩擦力不变
D.本实验应该尽量选择表面光滑且足够长的木板
【答案】B,C
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】A.小车在斜面上向下运动的过程中,动能增加势能减小,但是斜面粗糙,需要克服阻力做功,机械能减小,A不符合题意;
B.在研究动能大小与什么因素有关时,我们是通过观察小车推动木块移动的距离来反映小球动能大小的,采用的是转换法,B符合题意;
C.木块受到的摩擦力与木板和木块接触面的粗糙程度、压力的大小有关,与小车释放的高度无关,题中接触面的粗糙程度、压力的大小不变,故摩擦力不变,C符合题意;
D.若水平面绝对光滑,根据牛顿第一定律,小车和木块将永远一直运动下去,没有运动距离的远近之分,就不能达到通过比较距离来比较动能的目的了,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】要搞清楚机械能守恒的条件,只有重力做功机械能才守恒,但斜面是粗糙的要克服摩擦力做功;让小车从某一高度由静止释放,使小车获得动能,动能的大小,利用转换法,通过比较小车推动木块移动的距离来反映小车动能的大小;滑动摩擦力只跟压力和接触面的粗糙程度有关;据牛顿第一定律分析可知表面光滑无法达到实验目的。
15.(2020·历下模拟)如图所示,探究“势能的大小跟哪些因素有关”的实验中,通过比较小方桌陷入沙中的深度来比较重物原来具有的重力势能大小。下列研究问题的方法与此相同的是(  )
A.根据U形管两边液面的高度差比较液体压强的大小
B.托里拆利用管内外汞柱面的高度差测量大气压大小
C.通过闻到花香感知微观分子运动
D.用功和时间的比值比较功率大小
【答案】A,B,C
【知识点】探究影响物体势能大小的因素;物理学方法;分子热运动
【解析】【解答】解:势能的大小变化不能直接观察,通过通过比较小方桌陷入沙中的深度来比较重物原来具有的重力势能大小,采用的是转换法。
A、液体压强不能直接观察,根据U形管两边液面的高度差比较液体压强的大小,采用的是转换法,A符合题意;
B、大气压不能直接测量,托里拆利实验中利用管内外汞柱面的高度差测量大气压大小,采用的是转换法,B符合题意;
C、分子运动不容易直接感受到,通过闻到花香感知微观分子运动,采用的是转换法,C符合题意;
D、用功和时间的比值比较功率大小,采用的是比值定义法,D不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】通过容易观察的现象探究不易观察的物理量,是转换法,如利用U型管中液面高度的不同,探究液体压强的大小,利用水银柱的高度测量大气压强,通过闻到香味说明分子在运动等。
16.(2020·海淀模拟)小明学了力学知识后,做了如下实验。他用方向不变的水平拉力F拉动放在水平地面上的物体,如图甲,并测出了物体的速度大小,绘制了图中的乙丙两图,乙图表示F与时间t的关系,丙图表示物体的运动速度v与时间t的关系,则下列说法正确的是(  )
A.当t=2s时,物体受到的摩擦力是3N
B.当t=2s时,物体所受合力是1N
C.在3﹣4s的时间内,拉力F做功6J
D.当t=3.5s时,拉力F做功的功率是6W
【答案】B,C,D
【知识点】功率的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】解:AB、由v﹣t图象可知,3~4s内物体处于匀速直线运动状态,由二力平衡条件可知,物体所受到的摩擦力与拉力F的大小相等;由F﹣t图象可知,3~4s内拉力F=2N,所以此时物体受到的摩擦力大小也是2N;
由图象可知,当t=2s时,物体做加速运动,此时的拉力为3N;由于滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力不变、接触面粗糙程度不变,则滑动摩擦力大小不变,所以此时的滑动摩擦力为2N,则物体受到的合力F合=F﹣f=3N﹣2N=1N,A不符合题意,B符合题意;
C、根据v= 可知,物体在3~4s内通过的路程为:s=vt=3m/s×1s=3m;此时的拉力为F=2N,则拉力所做的功为:W=Fs=2N×3m=6J;C符合题意;
D、由图丙知当t=3.5s时,物体做匀速直线运动,速度为3m/s;由乙图知t=3.5s时,拉力为2N;则拉力的功率P=Fv=2N×3m/s=6W,D符合题意。
故答案为:BCD
【分析】求解外力做功,利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可,即W=Fs;利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率。
三、填空题
17.(2024九下·禅城模拟)题图为“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置,该实验中物体的动能是指   (选填“小车”或“木块”)的动能,改变小车的释放高度,是为了改变小车到达水平面上时的   。
【答案】小车;速度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置,该实验中物体的动能是指小车动能大小,改变小车在斜面的高度是为了改变速度的大小,探究速度对动能的影响。
综上 第1空、 小车;第2空、速度。
【分析】物理学方法:转换法:在物理实验中,某些物理量(动能、电能)难以直接观察,需要转换成容易观察的指标进行测量,如本题中动能的大小难以直接测量,所以观察小车推动木块移动的距离来反映小车动能大小。
18.(2023·安徽模拟)如图是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球A从斜面上不同的高度由静止滚下,碰撞到同一木块B上。请完成下列问题:
(1)本实验的目的是探究钢球A动能的大小与    的关系。
(2)实验过程中是通过观察比较    的大小,来判断钢球A动能的大小。
【答案】(1)速度
(2)木块被推动的距离
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】(1)根据图片可知,同一钢球质量相等,从不同高度滚下,则速度不同,因此探究钢球的动能与速度的关系;
(2)实验过程中是通过观察比较木块被推动的距离的大小,来判断钢球A动能的大小。
【分析】(1)根据图片分析哪个因素发生改变即可;
(2)小球从斜面上滚下,撞击水平面上的木块。木块移动时克服阻力做功,根据W=fs可知,木块移动的距离越大,则克服阻力做功越大,那么钢球的动能越大。
19.(2022·西藏模拟)在“测量滑轮组机械效率”的实验中,实验装置和弹簧测力的示数如图所示,已知每个钩码的重力为0.5N,缓慢拉动弹簧测力计,5s内使钩码升高了10cm,不计摩擦,则拉力做的有用功为   ,拉力做功的功率为   。
【答案】0.1J;0.03W
【知识点】功率的计算;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图可知n=3,则拉力做的有用功为W有=Gh=2×0.5N×0.1m=0.1J
由图知,弹簧测力计的分度值为0.05N,示数为0.5N,即拉力为0.5N,拉力做功的功率为
【分析】利用W有=Gh求有用功;根据图确定弹簧测力计的分度值读数,绳子自由端移动的距离s=nh,利用W总=Fs求拉力做的总功,利用P=求拉力做功的功率。
20.(2024·东莞模拟)如图,已知,木桩进入沙中的深度越深,说明物体对木桩做的功   ;比较a、b可知,物体重力势能的大小与物体的   有关;要研究重力势能是否与物体的质量有关,应对比   两次实验的结果。
【答案】越多;高度;a和c
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】(1)根据题意可知,木桩陷入沙坑越深,则克服沙子阻力做功越多,说明物体的重力势能越大,所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小;
(2)根据图片可知,a、b两图中只有落下的高度高度,则实验说明重力势能与高度有关。
(3)比较a、c两图可知,物体的质量m1【分析】(1)根据木桩陷入沙中时克服阻力做功分析;
(2)根据图片分析a、b中哪个因素不同即可;
(3)探究重力势能与质量的关系时,需要控制高度相同,只改变质量。
21.(2024·广州模拟)如图所示:在A点,将同一小球分别沿竖直和水平方向抛出,每次抛出时的速度大小相等,它的机械能数据如下表所示。(忽略空气作用力)
  重力势能/J 动能/J
A点 0.8 0.4
(1)第1次实验:小球竖直向上运动的过程中,   能转化为   能,小球在最高处的机械能为   J;
(2)第1次实验:小球第一次经过B点的速度为v1,第2次实验:小球经过C点(与B点等高)的速度为v2,则:v1   v2(选填“<”“=”“>”)。
【答案】动;重力势;1.2;=
【知识点】机械能及其转化;机械能守恒条件
【解析】【解答】(1)小球竖直向上运动,质量不变,速度变小,动能变小;高度变大,重力势能变大,则小球的动能转化为重力势能;不计空气阻力,小球的机械能守恒,小球在最高处的机械能等于在A处的机械能,为;
(2)图中,C与B点同高,小球的质量一定,重力势能相同,小球的机械能是守恒的,小球在B、C点的动能相同,速度也相同。
【分析】(1)质量一定时,速度减小,动能减小,高度变大,重力势能变大,运动的物体不消耗能量,机械能守恒;
(2)物体的机械能一定,高度相同,重力势能相等,则动能相等,结合质量一定,判断速度相同。
四、实验探究题
22.(2024九下·花溪月考)下面是某物理兴趣小组在实验室做的两个物理实验,其中图(甲)是探究阻力对物体运动影响的实验,而图(乙)是探究动能大小与什么因素有关的实验。请你根据他们的实验现象回答下列问题:
(1)在图(甲)中,晓军让小车从同一高度处由静止滑下,是为了保证小车具有相同的速度,由图(甲)实验可以得出的结论是   。同组的小丽认为通过进一步推理还可以得出结论:运动的物体如果不受阻力作用,将   。由此我们可以联想到在雨雪天驾驶汽车应适当   (选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离,以保证行车安全。
(2)小辉做了如图(乙)所示的实验,由该实验可以得出的结论是   。由此我们可以联想到高速公路的限速牌上同时标有“110”和“80”的字样,其中“110”是对   (选填“大客车”或“小轿车”)的限速。
【答案】(1)速度相等时,水平面越光滑,小车滑行的距离越远;永远沿直线匀速运动;增大
(2)当速度相同时,钢球质量越大,动能越大;小轿车
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;阻力对物体运动影响的探究实验
【解析】【解答】(1)①在图(甲)中,晓军让小车从同一高度处由静止滑下,是为了保证小车具有相同的速度,由图(甲)实验可以得出的结论是:速度相等时,水平面越光滑,小车滑行的距离越远。
②同组的小丽认为通过进一步推理还可以得出结论:运动的物体如果不受阻力作用,将永远沿直线匀速运动。
③由此我们可以联想到在雨雪天路面光滑,相同条件下刹车距离会增大,因此驾驶汽车应适当增大汽车之间的距离,以保证行车安全。
(2)①小球下滑高度相同则速度相同,m2质量大,木块移动的距离大,那么得到结论:当速度相同时,钢球质量越大,动能越大 ;
②为了减小车辆的动能大小,要求质量大的速度小,质量小的速度大,则110对应的是质量较小的小轿车。
【分析】(1)①根据甲图可知,小车从同一高度下滑,则到达水平面时速度相同。棉布表面比毛巾表面更光滑一些,小车在棉布上运动的距离远,据此根据控制变量法描述结论;
②如果物体不受阻力,那么小车的速度就不会减小,据此推测小车这时的运动状态;
③根据‘相同速度下,路面越光滑,停下来距离越长’分析解答。
(2)①根据小球在斜面上的高度判断到达水平面时速度大小,根据木块移动的距离判断小球动能大小,最后根据控制变量法的要求描述结论即可。
②根据动能与质量的关系分析解答。
23.(2024·连州模拟)小燕用测力计、长方体木块A、砝码、木板、斜面、小车等器材完成下列实验:
(1)实验一:图甲探究“滑动摩擦力的影响因素”:实验中匀速直线拉动木块是为了使物体受到的   与拉力大小相等,若实验中F1<F2,则可总结出实验结论是:   ;
(2)实验二:图乙探究“动能与哪些因素有关”:若要探究物体的动能与速度关系,则可选择   (填写序号:c、d、e)两组实验来达到;实验中动能的大小是通过   来反映;
(3)实验三:图丙“探究阻力对运动的影响”:实验中为了使小车滑下来的速度相同,其必要的实验操作是   ;若实验中小车在毛巾表面和木板表面克服摩擦力做的功分别是W1、W2,则W1   W2。
【答案】摩擦力;接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;cd;木块移动的距离;让小车在同一高度滑下;等于
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;阻力对物体运动影响的探究实验;探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 实验中匀速直线拉动木块是为了使物体受到的 摩擦力和拉力是一对平衡力,若实验中F1<F2,说明接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)要探究物体的动能与速度关系,变量为速度,其他变量保持相同,所以需要用相同的小车在不同的高度释放,故选cd。实验中动能的大小是通过木块移动的距离来反映的。
(3)探究阻力对运动的影响,变量为阻力,其余因素相同,所以相同的小车从同一高度释放,保证小车的速度相同,必要的实验操作是让小车在同一高度滑下。小车慢慢停下来,是克服摩擦力做功,小车的动能相同,全部的动能转化为内能,故W1与W2相等。
综上 第1空、 摩擦力; 第2空、接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大; 第3空、cd 第4空、木块移动的距离; 第5空、 让小车在同一高度滑下; 第6空、 等于。
【分析】1、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用;
2、滑动摩擦力影响因素:控制压力相等的情况下,接触面表面越粗糙,滑动摩擦力越大;控制接触面粗糙程度相等的情况下,压力越大,滑动摩擦力越大。
3、探究阻力对物体运动的影响:试验仪器由小车、斜面,不同粗糙程度的水平面;试验方法:控制变量法:在物理实验中,存在多个影响因素共同决定某个物理量,如阻力对物体运动的影响因素有:不同材料的水平面,速度,在探究某个单一变量对物理量的影响时,需要控制其余变量相同,如探究 不同材料的水平面对物体的速度影响时,需要小车速度相同,故 每次均让小车从斜面顶端(相同位置)由静止下滑 。
4、试验步骤:将小车放置在斜面相同位置静止下滑,观察小车在不同材料水平桌面的移动长度;据此可知,阻力越大,小车速度减小的越快,阻力越小,小车速度减小的越慢,据此可以推断阻力为0时,小车将做匀速直线运动。
24.(2024·阳谷模拟)斜面在生活生产中常见,在物理实验中也常用,以下物理实验都用到了斜面。
(1)利用斜面测平均速度,如图所示。若让质量不同的小车从斜面顶端由静止开始滑下,则它们撞击金属片时的速度   (选填“相同”或“不同”);由实验测量可知,小车通过上半程的平均速度   (填“小于”“大于”或“等于”)下半程的平均速度;
(2)利用斜面研究阻力对物体运动的影响,如图所示。小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,在毛巾、木板、平板玻璃等不同的表面上前进不同的距离后停止,假设在毛巾、木板、平板玻璃表面上小车克服阻力做的功分别为W1、W2、W3,则其大小关系是   ;
(3)利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,如图所示,小车A下滑时的高度越大、重力势能越大,物体B被撞得越远,可得结论   ;
(4)若小明想探究斜面的机械效率与重物的关系,如图所示,实验时应控制不变的量是   。
【答案】(1)相同;小于
(2)
(3)质量相同的物体,运动速度越大,它的动能也越大
(4)斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;测量物体运动的平均速度;阻力对物体运动影响的探究实验
【解析】【解答】(1)利用斜面测平均速度时,小车到达斜面底部时的速度只与斜面的倾角、由静止释放时的高度有关,与小车的质量无关,所以,若让质量不同的小车从斜面顶端由静止开始滑下,则它们撞击金属片时的速度相同;
由实验测量可知,小车做加速运动,所以小车通过上半程的平均速度小于下半程的平均速度;
(2)实验中,小车的质量不变,处在斜面相同的高度,小车到达水平面时的速度相同,因此,小车具有的动能相同,也就是说,小车的做功能力是相同的,最终克服阻力做的功也是相等的;即W1=W2= W3;
(3)同一小车A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,说明动能越大,可得结论为:当物体质量相同时,物体的速度越大,动能越大;
(4)要探究斜面机械效率与物重的关系,应控制斜面粗糙程度与斜面倾斜程度不变而改变物体重力进行实验。
【分析】(1)利用斜面测平均速度时,小车到达斜面底部时的速度只与斜面的倾角、由静止释放时的高度有关,与小车的质量无关;小车在下滑过程中做加速运动。
(2)动能的大小与质量和速度有关。小车前后两次质量相同,控制小车的质量相同,相同高度,小车到达水平面时的初速度相同,因此,其具有的动能是相同的,所以小车克服阻力做功是相同的。
(3)动能大小与速度和质量有关,质量一定时,速度越大,动能越大。
(4)探究效率与物重的关系,应控制斜面粗糙程度与倾斜程度不变而改变物体重力进行实验。
25.小明在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置设计成如图所示。
(1)如图甲、乙所示,木板固定在水平面上,分别将两小球由静止开始释放,与放置在水平木板上的两个相同木块分别发生碰撞,观察木块被撞击的距离。图中错误的操作是    。
(2)小明改正了错误操作后,由静止释放两小球,发现图乙中的木块被撞击得较远,结论是    。
(3)将木块分别放在木板和纸板上,如图甲、丙所示,将质量均为m的小球拉至同一高度由静止释放撞击木块,木块在木板和纸板上运动的距离分别为s1、s2,测得s1>s2,若木块在木板、纸板表面克服摩擦力做的功分别为W1、W2,则W1   (选填“>”、“<”或“=”)W2。(不计空气阻力)
【答案】(1)两次实验中未保持木块初始位置相同且小球初始高度不同
(2)在速度相同的情况下,质量越大,动能越大
(3)=
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】探究动能大小与质量的关系时,
(1)小球撞击木块,通过比较木块在木板上滑行的距离来比较动能大小,距离越远,动能越大,图中错误的是两次实验中,未保持木块初始位置相同,且小球初始高度不同;
(2)乙图木块滑出的远些,则小球的动能大,可以得出结论:在速度相同的情况下,质量越大,动能越大;
(3)让同一小球由同一高度由静止释放,根据决定重力势能大小的因素可知,最初小车的重力势能相同,撞击前的动能也相同,在不同的材料表面上运动时,最终停下来后,动能全部转为内能,克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能,所以,在两个表面克服摩擦力做功相同,即W1=W2。
故答案为:(1)两次实验中未保持木块初始位置相同且小球初始高度不同;(2)在速度相同的情况下,质量越大,动能越大;(3)=。
【分析】(1)运动的小球推动木块移动距离越长,动能越大;
(2)速度相同时,质量越大,动能越大;
(3)物体的质量和高度相同时,重力势能相同,转化为动能时,动能相同。
26.(2023·西安模拟)斜面在生活生产中常见,在物理实验中也常有,以下物理实验都用到了斜面。
(1)如图甲所示利用斜面测平均速度,为了提高实验测量的准确度,可以    (填“增大”或“减小”)斜面坡度,让小车从斜面顶端由静止开始滑下。
(2)如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响,小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动不同的距离后停止,此过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3,它们的关系是    。
(3)如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与    的关系。
【答案】(1)减小
(2)W1=W2=W3
(3)速度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;功
【解析】【解答】
(1)、如图甲所示利用斜面测平均速度,为了提高实验测量的准确度,可以减小斜面坡度,让小车从斜面顶端由静止开始滑下。
(2)、如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响,小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动不同的距离后停止,此过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3,它们的关系是 W1=W2=W3
(3)、如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与速度的关系
【分析】
(1 ) 减小斜面坡度,可以使减慢小车的速度,方便计时。
(2)整个过程中都是重力势能克服摩擦力做功。而它们的重力势能相等,所以 W1=W2=W3。
(3)物体的动能只跟物体的质量和速度决定。
五、计算题
27.(2019九下·巨野月考)学校新进了一批实验器材准备实验操作考试,同学们帮忙搬运,小明背着10kg的实验器材从一楼走到三楼的实验室。已知小明自身质量为50kg,每只脚与地面的接触面积为150cm2,每层楼高为3m。(g取10N/kg)求:
(1)小明背着实验器材站立时对水平地面的压强。
(2)小明搬运实验器材做功的效率(精确到1%)。
【答案】(1)解:小明背着实验器材站立时对水平地面的压力:
F=G总=G人+G器材=(m人+m器材)g=(50kg+10kg)×10N/kg=600N,
对地面的压强:
p= = =2×104Pa
答:小明背着实验器材站立时对水平地面的压强为2×104Pa
(2)解:从一楼走到三楼,上升的高度:h=2×3m=6m,
小明搬运实验器材做的有用功:W有用=G器材h=m器材gh=10kg×10N/kg×6m=600J;
总功:W总=G总h=600N×6m=3600J,
则小明搬运实验器材做功的效率:
η= ×100%= ×100%≈17%
答:小明搬运实验器材做功的效率为17%
【知识点】压强的大小及其计算;机械效率的计算;有用功和额外功
【解析】【分析】(1)水平地面上静止的物体,压力与总重力大小相等,再利用 p= 求得 对地面的压强 .
(2)利用 W有用=G器材h 求得有用功,再利用 W总=G总h 求得总功,使用 η= ×100% 求得 小明搬运实验器材做功的效率 .
28.(2019·安徽模拟)如图实验装置,斜面长s=2m,高h=0.5m,重为3N的木块在沿斜面方向、大小是1N的拉力F作用下,在5秒时间内从底端匀速到达顶端,求:
(1)拉力所做的功;
(2)拉力的功率;
(3)斜面的机械效率。
【答案】(1)解:拉力所做功:
W总=Fs=1N×2m=2J;
答:拉力所做的功为2J;
(2)解:拉力做功的功率:
P= = =0.4W。
答:拉力的功率为0.4W;
(3)解:有用功:
W有用=Gh=3N×0.5m=1.5J,
斜面的机械效率:
η= ×100%= ×100%=75%。
答:斜面的机械效率为75%。
【知识点】功率的计算;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)求解外力做功,利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可,即W=Fs;
(2)利用功率公式P=W/t求解拉力的功率;
(3)拉力做的功为总功,克服重力做的功为有用功,有用功除以总功即为机械效率。
29.(2016·凉山)2015年10月5日考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界,随着水下考古工作的进行,一些重要文物近日陆续出水重见天日,关于这艘在海水中沉睡了120余年的战舰是如何被打捞起的谜题也逐步解开。现某课外活动小组,照此设计了如图所示的简单机械,模拟打捞沉船,实验中用实心立方体A代替沉船,已知A的体积为0.1m3,质量为280kg(设整个过程A均为匀速直线运动状态,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪,水流等因素的影响)
①A完全浸没在水中时受到的浮力是多大?(ρ水=1.0×103kg/m3);
②若A完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为60%,那么A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为多大?
③若A完全打捞出水面后,以0.1m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳拉力F的功率。
【答案】解:①A完全浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρgV排=ρgV=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N;②物体A的重力:G=mg=280kg×9.8N/kg=2744N,A完全浸没在水中时,总功为W总=(G+G动﹣F浮)h,有用功为W有=(G﹣F浮)h,所以,滑轮组的机械效率:η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=60%,解得:G动=1176N,由图可知,n=5,A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力:F= (G+G动)= ×(2744N+1176N)=784N;③A完全打捞出水面后,以0.1m/s的速度被匀速提升时,绳端的速度:v绳=nv物=5×0.1m/s=0.5m/s,岸上钢绳拉力F的功率:P=Fv绳=784N×0.5m/s=392W。答:①A完全浸没在水中时受到的浮力是980N;②A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为为784N;③岸上钢绳拉力F的功率为392W.
【知识点】功率的计算;阿基米德原理;滑轮(组)的机械效率
【解析】【分析】①A完全浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力;②根据G=mg求出物体A的重力,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,克服物体重力和动滑轮重力减去浮力做的功为总功,克服物体重力减去受到浮力做的功为有用功,根据η= ×100%表示出A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率即可求出动滑轮的重力,再根据F= (G+G动)求出A完全打捞出水面后岸上钢绳的拉力;③根据v绳=nv物求出绳端移动的速度,根据P= = =Fv求出岸上钢绳拉力F的功率。本题考查了阿基米德原理和重力公式、做功公式、滑轮组机械效率公式、滑轮组拉力公式以及功率公式的应用,明确有用功和总功是解题的关键。
30.(2024·十堰模拟)如图所示,在科普节目加油向未来中,有一项对抗性实验,甲、乙两人站在平衡板上,滑轮组将平衡板提升至一定高度后,两人在平衡板上挪动,并保持平衡板平衡。若甲的质量为,乙的质量为。平衡板质量为,且质量分布均匀,重心在点。取
(1) 甲、乙两人竖直站在平衡板上,滑轮组在内将平衡板匀速提升至离地面. 的高度处。提升过程中平衡板始终保持水平平衡,拉力为. 。求在此过程中:
滑轮组所做的有用功为多少?
拉力的功率多大?滑轮组的机械效率为多少?
(2)当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,则两人挪动的距离和之比为多少?
【答案】(1)解: 滑轮组提升平衡板和人做的功:,
由图可知,,则绳端移动的距离:,
拉力. 做的功:,
拉力的功率为:;
滑轮组提升平衡板和人时的机械效率:;
答:滑轮组所做的有用功为;
拉力的功率;滑轮组的机械效率为;
(2)解: 当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡,
由杠杆的平衡条件可得:--------
当甲、乙两人分别位于、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,
由杠杆的平衡条件可得:--------
由可得:
整理可得:------
由可得:。
答:当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,则两人挪动的距离和之比为:。
【知识点】功率的计算;杠杆的平衡条件;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)①滑轮组对平衡板和人的重力做有用功,即 ;
②根据图片确定承担重力的绳子段数n,根据s=nh计算绳端移动的距离,根据 计算拉力做的总功,根据 计算拉力的功率。最后根据 计算滑轮组的机械效率。
(2) 当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡, 根据杠杆的平衡条件列出平衡关系式。 当甲、乙两人分别位于、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡, 再次列出此时的平衡关系式。然后两个方程式作比计算即可。
1 / 1考点冲刺11【功和机械能】—2025年中考物理考前素描40天终极冲刺宝典
一、选择题
1.(2024九下·十堰模拟)用如图所示的器材探究物体的动能跟哪些因素有关,实验时让钢球从斜面上由静止开始下滑,撞击置于水平面上的木块。关于该实验,下列说法中正确的是(  )
A.钢球从斜面下滑过程中动能转化为重力势能
B.该实验利用木块被撞击后移动的距离来反映钢球动能的大小
C.该实验探究的是木块的动能跟哪些因素有关
D.只利用图中器材,还能探究钢球动能跟质量的关系
2.(2024·西安模拟)以下物理实验都用到了斜面,则下列说法正确的是(  )
A.如图甲所示利用斜面测平均速度,实验时斜面坡度越大越好
B.如图乙所示的实验可以直接验证牛顿第一定律
C.如图丙所示的实验可以探究动能的大小与哪些因素有关,物体B是研究对象
D.如图丙所示的实验,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与速度的关系
3.(2024九下·宿迁模拟)关于课本中的力学实验,下列说法错误的是(  )
A.“探究动能大小与哪些因素有关”实验,木块被小车推得越远,说明小车动能越大
B.“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验,可用小车代替木块
C.“探究阻力对物体运动的影响”实验,小车受到阻力越小,小车速度减小得越慢
D.“探究二力平衡的条件”实验,将卡片转动一定角度是为了探究卡片处于平衡状态时二力是否在同一条直线上
4.(2023·齐齐哈尔模拟)关于课本中的探究实验,下列说法正确的是(  )
A.探究光反射时的规律实验,多次改变入射角进行实验,是为了获得普遍规律
B.探究影响滑动摩擦力大小的因素实验中,可用小车代替木块进行探究
C.探究物体的动能跟哪些因素有关时,木块被钢球推的越远,说明木块动能越大
D.用电压表和电流表测小灯泡电功率时,多次实验是为了求平均值减小误差
5.(2022·天津)实验时,小芳用图所示的滑轮组,将重为8N的物体匀速提升0.5m。已知动滑轮的重为2N,不计绳重和摩擦,则(  )
A.拉力F为4N B.有用功为5J
C.绳子自由端移动距离为1.5m D.该滑轮组的机械效率为80%
6.(2017·武进模拟)如图,为探究能量转化,小明将小铁块绑在橡皮筋中部,并让橡皮筋穿入铁罐、两端分别固定在罐盖和罐底上.实验装置做好后让它从不太陡的斜面上滚下,发现橡皮筋被铁块卷紧了,接着铁罐居然能从斜面底部自动滚上去!以下有关能量转化的判断,正确的是(  )
A.铁罐在斜面上从最高处滚到最低处,主要是重力势能转化为动能
B.铁罐在斜面上从最高处滚到最低处,主要是弹性势能转化为动能
C.铁罐在斜面上从最低处滚到最高处,主要是动能转化为重力势能
D.铁罐在斜面上从最低处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能
7.(2023·绵阳模拟)天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室顺利完成首次自动交会对接(如图所示),下列说法合理的是(  )
A.天舟一号飞船在发射升空时,重力势能增加,机械能不变
B.天舟一号飞船在太空轨道近地点运动到远地点时,动能减少,机械能不变
C.在天宫二号空间实验室能使用天平测出物体的质量
D.对接后,以天舟一号货运飞船为参照物,天宫二号空间实验室是运动的
8.(2023·荔湾模拟)小昕在测量机械效率的实验时,分别用甲、乙、丙三种机械将重为1N的物体匀速提升0.2m,记录它们所做的总功如图所示,则(  )
A.甲的机械效率高于乙 B.乙的额外功大于甲
C.丙的数据是错误的 D.甲的有用功小于乙
9.(2022·张家界)我国2022年正在进行空间站的在轨建造,建成国家太空实验室,并将开展系列太空实验。关于神舟十四号飞船的相关说法,不正确的是(  )
A.火箭在加速上升过程中,动能增大,机械能增大
B.火箭通过向下喷气获得向上的推力
C.飞船与空间站交会对接后,飞船相对空间站是运动的
D.太空实验实况直播通过电磁波传回地面
10.(2023·阿坝)某实验小组分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组(每个滑轮等重),在相同时间内把重物G提升相同高度,F1和F2大小相等,不计绳重及摩擦,下列说法正确的是
A.力F1和F2做功的功率相同
B.力F1和F2做的总功相同
C.乙滑轮组更省力,两个滑轮组机械效率一样大
D.甲滑轮组的机械效率比乙滑轮组高
二、多选题
11.(2024·济南模拟)在“探究影响压力作用效果因素”与“探究影响重力势能大小因素”两个实验中,均可通过如图所示器材完成实验。以下关于两个实验的四个判断中正确的是(  )
A.都选用大小不同的木块是为了改变相同的物理量
B.都需要观察小桌陷入沙中的深度得结论
C.前者实验不需要将木块从一定高度自由释放
D.后者实验中小桌不需要倒放在沙桶中
12.(2021·济南)关于以下如图所示的实验现象及说明的问题,下列说法正确的是(  )
A. 凸透镜正对太阳光一段时间后纸片会被烧焦,说明凸透镜对光有会聚作用
B. 滚摆上下运动过程中达到的最高点越来越低,说明这一过程中能量不守恒
C. 向两张纸的中间吹气时它们会互相靠近,说明气体在流速大的地方压强小
D. 玻璃板上的铁屑有规则分布,说明通电螺线管周围玻璃板平面内存在磁场
13.(2024·济南模拟)许多实验器材在物理实验中能被重复利用,斜面就是其中之一,如图所示,下列说法中正确的是(  )
A.图甲测小车的速度,适当减缓斜面的坡度,便于测量小车运动的时间
B.图乙探究摩擦力对运动的影响,整个实验过程遵循能量守恒定律
C.图丙在探究动能大小的影响因素实验中,研究的是小木块具有的动能
D.图丁用2.5N的拉力将重4N的物体沿斜面匀速直线拉动,斜面效率为80%
14.(2021·沈阳模拟)如图所示是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置,质量不同的小车从粗糙斜面顶端由静止开始释放,撞击静止在水平木板上的木块(不计空气阻力),将木块推出一段距离。下列说法正确的是(  )
A.小车在斜面上向下运动的过程中,动能增加,势能减小,机械能守恒
B.小车动能的大小是通过小车推动木块移动的距离来反映的
C.降低小车释放的高度,小车推动木块时,木块受到的摩擦力不变
D.本实验应该尽量选择表面光滑且足够长的木板
15.(2020·历下模拟)如图所示,探究“势能的大小跟哪些因素有关”的实验中,通过比较小方桌陷入沙中的深度来比较重物原来具有的重力势能大小。下列研究问题的方法与此相同的是(  )
A.根据U形管两边液面的高度差比较液体压强的大小
B.托里拆利用管内外汞柱面的高度差测量大气压大小
C.通过闻到花香感知微观分子运动
D.用功和时间的比值比较功率大小
16.(2020·海淀模拟)小明学了力学知识后,做了如下实验。他用方向不变的水平拉力F拉动放在水平地面上的物体,如图甲,并测出了物体的速度大小,绘制了图中的乙丙两图,乙图表示F与时间t的关系,丙图表示物体的运动速度v与时间t的关系,则下列说法正确的是(  )
A.当t=2s时,物体受到的摩擦力是3N
B.当t=2s时,物体所受合力是1N
C.在3﹣4s的时间内,拉力F做功6J
D.当t=3.5s时,拉力F做功的功率是6W
三、填空题
17.(2024九下·禅城模拟)题图为“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置,该实验中物体的动能是指   (选填“小车”或“木块”)的动能,改变小车的释放高度,是为了改变小车到达水平面上时的   。
18.(2023·安徽模拟)如图是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球A从斜面上不同的高度由静止滚下,碰撞到同一木块B上。请完成下列问题:
(1)本实验的目的是探究钢球A动能的大小与    的关系。
(2)实验过程中是通过观察比较    的大小,来判断钢球A动能的大小。
19.(2022·西藏模拟)在“测量滑轮组机械效率”的实验中,实验装置和弹簧测力的示数如图所示,已知每个钩码的重力为0.5N,缓慢拉动弹簧测力计,5s内使钩码升高了10cm,不计摩擦,则拉力做的有用功为   ,拉力做功的功率为   。
20.(2024·东莞模拟)如图,已知,木桩进入沙中的深度越深,说明物体对木桩做的功   ;比较a、b可知,物体重力势能的大小与物体的   有关;要研究重力势能是否与物体的质量有关,应对比   两次实验的结果。
21.(2024·广州模拟)如图所示:在A点,将同一小球分别沿竖直和水平方向抛出,每次抛出时的速度大小相等,它的机械能数据如下表所示。(忽略空气作用力)
  重力势能/J 动能/J
A点 0.8 0.4
(1)第1次实验:小球竖直向上运动的过程中,   能转化为   能,小球在最高处的机械能为   J;
(2)第1次实验:小球第一次经过B点的速度为v1,第2次实验:小球经过C点(与B点等高)的速度为v2,则:v1   v2(选填“<”“=”“>”)。
四、实验探究题
22.(2024九下·花溪月考)下面是某物理兴趣小组在实验室做的两个物理实验,其中图(甲)是探究阻力对物体运动影响的实验,而图(乙)是探究动能大小与什么因素有关的实验。请你根据他们的实验现象回答下列问题:
(1)在图(甲)中,晓军让小车从同一高度处由静止滑下,是为了保证小车具有相同的速度,由图(甲)实验可以得出的结论是   。同组的小丽认为通过进一步推理还可以得出结论:运动的物体如果不受阻力作用,将   。由此我们可以联想到在雨雪天驾驶汽车应适当   (选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离,以保证行车安全。
(2)小辉做了如图(乙)所示的实验,由该实验可以得出的结论是   。由此我们可以联想到高速公路的限速牌上同时标有“110”和“80”的字样,其中“110”是对   (选填“大客车”或“小轿车”)的限速。
23.(2024·连州模拟)小燕用测力计、长方体木块A、砝码、木板、斜面、小车等器材完成下列实验:
(1)实验一:图甲探究“滑动摩擦力的影响因素”:实验中匀速直线拉动木块是为了使物体受到的   与拉力大小相等,若实验中F1<F2,则可总结出实验结论是:   ;
(2)实验二:图乙探究“动能与哪些因素有关”:若要探究物体的动能与速度关系,则可选择   (填写序号:c、d、e)两组实验来达到;实验中动能的大小是通过   来反映;
(3)实验三:图丙“探究阻力对运动的影响”:实验中为了使小车滑下来的速度相同,其必要的实验操作是   ;若实验中小车在毛巾表面和木板表面克服摩擦力做的功分别是W1、W2,则W1   W2。
24.(2024·阳谷模拟)斜面在生活生产中常见,在物理实验中也常用,以下物理实验都用到了斜面。
(1)利用斜面测平均速度,如图所示。若让质量不同的小车从斜面顶端由静止开始滑下,则它们撞击金属片时的速度   (选填“相同”或“不同”);由实验测量可知,小车通过上半程的平均速度   (填“小于”“大于”或“等于”)下半程的平均速度;
(2)利用斜面研究阻力对物体运动的影响,如图所示。小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,在毛巾、木板、平板玻璃等不同的表面上前进不同的距离后停止,假设在毛巾、木板、平板玻璃表面上小车克服阻力做的功分别为W1、W2、W3,则其大小关系是   ;
(3)利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,如图所示,小车A下滑时的高度越大、重力势能越大,物体B被撞得越远,可得结论   ;
(4)若小明想探究斜面的机械效率与重物的关系,如图所示,实验时应控制不变的量是   。
25.小明在探究“动能大小与质量的关系”时将实验装置设计成如图所示。
(1)如图甲、乙所示,木板固定在水平面上,分别将两小球由静止开始释放,与放置在水平木板上的两个相同木块分别发生碰撞,观察木块被撞击的距离。图中错误的操作是    。
(2)小明改正了错误操作后,由静止释放两小球,发现图乙中的木块被撞击得较远,结论是    。
(3)将木块分别放在木板和纸板上,如图甲、丙所示,将质量均为m的小球拉至同一高度由静止释放撞击木块,木块在木板和纸板上运动的距离分别为s1、s2,测得s1>s2,若木块在木板、纸板表面克服摩擦力做的功分别为W1、W2,则W1   (选填“>”、“<”或“=”)W2。(不计空气阻力)
26.(2023·西安模拟)斜面在生活生产中常见,在物理实验中也常有,以下物理实验都用到了斜面。
(1)如图甲所示利用斜面测平均速度,为了提高实验测量的准确度,可以    (填“增大”或“减小”)斜面坡度,让小车从斜面顶端由静止开始滑下。
(2)如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响,小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动不同的距离后停止,此过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3,它们的关系是    。
(3)如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与    的关系。
五、计算题
27.(2019九下·巨野月考)学校新进了一批实验器材准备实验操作考试,同学们帮忙搬运,小明背着10kg的实验器材从一楼走到三楼的实验室。已知小明自身质量为50kg,每只脚与地面的接触面积为150cm2,每层楼高为3m。(g取10N/kg)求:
(1)小明背着实验器材站立时对水平地面的压强。
(2)小明搬运实验器材做功的效率(精确到1%)。
28.(2019·安徽模拟)如图实验装置,斜面长s=2m,高h=0.5m,重为3N的木块在沿斜面方向、大小是1N的拉力F作用下,在5秒时间内从底端匀速到达顶端,求:
(1)拉力所做的功;
(2)拉力的功率;
(3)斜面的机械效率。
29.(2016·凉山)2015年10月5日考古学家在黄海海域发现甲午海战沉船“致远舰”的消息轰动了整个考古界,随着水下考古工作的进行,一些重要文物近日陆续出水重见天日,关于这艘在海水中沉睡了120余年的战舰是如何被打捞起的谜题也逐步解开。现某课外活动小组,照此设计了如图所示的简单机械,模拟打捞沉船,实验中用实心立方体A代替沉船,已知A的体积为0.1m3,质量为280kg(设整个过程A均为匀速直线运动状态,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪,水流等因素的影响)
①A完全浸没在水中时受到的浮力是多大?(ρ水=1.0×103kg/m3);
②若A完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为60%,那么A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为多大?
③若A完全打捞出水面后,以0.1m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳拉力F的功率。
30.(2024·十堰模拟)如图所示,在科普节目加油向未来中,有一项对抗性实验,甲、乙两人站在平衡板上,滑轮组将平衡板提升至一定高度后,两人在平衡板上挪动,并保持平衡板平衡。若甲的质量为,乙的质量为。平衡板质量为,且质量分布均匀,重心在点。取
(1) 甲、乙两人竖直站在平衡板上,滑轮组在内将平衡板匀速提升至离地面. 的高度处。提升过程中平衡板始终保持水平平衡,拉力为. 。求在此过程中:
滑轮组所做的有用功为多少?
拉力的功率多大?滑轮组的机械效率为多少?
(2)当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,则两人挪动的距离和之比为多少?
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;物理学方法
【解析】【解答】 A、钢球下滑过程中重力势能减小,动能增加,重力势能转化为动能,故A错误;
B、通过木块被撞击的距离远近来判断动能大小,被撞击后移动的距离越大,说明钢球的动能越大,移动的距离越小,说明钢球的动能越小,用到了转换法,故B正确;
C、该实验探究的是钢球的动能跟哪些因素有关,故C错误;
D、要探究钢球动能跟质量的关系,应控制速度相同,质量不同,而图中器材只有一个钢球,无法改变钢球的质量,不能探究钢球动能跟质量的关系,故D错误。
故选:B。
【分析】(1)钢球下滑过程中,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;
(2)根据木块被撞击后移动的距离可以判断钢球动能的大小,用到了转换法;
(3)动能的决定因素有两个:质量和速度,在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时,应该根据题意利用控制变量法的思路分析解答。
2.【答案】D
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;测量物体运动的平均速度;阻力对物体运动影响的探究实验
【解析】【解答】A.如图甲所示利用斜面测平均速度,实验时斜面坡度应该尽量小一些,有利于减小时间测量的误差,故A错误;
B.如图乙所示的实验不能直接验证牛顿第一定律,可以在实验的基础上进行推理,得出牛顿第一定律,故B错误;
C.如图丙所示的实验可以探究动能的大小与哪些因素有关,小车A是研究对象,研究的是小车A进入水平面时动能的大小与哪些因素有关,用木块移动的距离来反映小车A的动能,故C错误;
D.如图丙所示的实验,小车从斜面由静止滑下时的高度越高,进入水平面时的速度越大,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与速度的关系,故D正确。
【分析】(1)如果斜面太高,物体运动时间太短,不容易计时;
(2)生活中不受力的物体不存在,牛顿第一定律是在实验的基础上通过推理归纳概括出来的;
(3)在该实验中,动能的大小不易观察,于是我们将小车的动能的大小转换为小车推动木块移动的距离来观察,即小车推动木块距离越远,小车所具有的动能就越大;在物理学中经常用的转换法;
(4)动能的大小与质量和速度有关。小车前后两次质量相同,控制小车的质量相同,不同高度,反映了小车的运动速度不同,由控制变量法可知,是研究动能与速度的关系。
3.【答案】B
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;阻力对物体运动影响的探究实验;探究二力平衡的条件;探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】A.用木块被小车推动的距离来表示动能大小,用到了转换法,A不符合题意;
B.用小车代替木块,减小了摩擦力,从而对测量摩擦力大小带来了困难,B符合题意;
C.小车受到阻力越小,小车行驶的距离越远,小车速度减小得越慢,C不符合题意;
D.将卡片转动一定角度,卡片在水平方向上受到两个力不在同一直线上,D不符合题意。
故选B。
【分析】(1)通过比较小车推动木块移动的距离来反映小车动能的大小,实验采用了转换法;
(2)变滑动为滚动,减小了摩擦力,从测量的可操作性分析;
(3)小车受到的阻力越小,其前进的距离会越远;
(4)将小车转动一定角度,小车在水平方向上受到两个力不在同一直线上,据此分析。
4.【答案】A
【知识点】光的反射定律;探究影响物体动能大小的因素;探究影响摩擦力大小因素的实验;电功率的测量
【解析】【解答】A.探究光反射时的规律实验,多次改变入射角进行实验,是为了获得普遍规律,A符合题意;
B.探究影响滑动摩擦力大小的因素实验中,需要利用木块进行探究,小车探究的是滚动摩擦力,B不符合题意;
C.探究物体的动能跟哪些因素有关时,木块被钢球推的越远,说明钢球动能越大,C不符合题意;
D.用电压表和电流表测小灯泡电功率时,多次实验是探究灯泡发光情况和电功率的关系,D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】探究规律时,多次实验可以探究普遍性;探究滑动摩擦力的影响因素时,需要物体间相对滑动;探究动能的影响因素时,下落的物体的被研究的物体。
5.【答案】D
【知识点】机械效率的计算;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】A.由图中可知,动滑轮上有两股绳子承重,故可得绳子自由端的拉力为
A不符合题意;
B.由题意可知,物体上升的高度为0.5m,故由W=Fs可得,所做的有用功为W有=Gh=8N×0.5m=4J
B不符合题意;
C.因动滑轮上有两股绳子承重,故绳子自由端的移动距离为s=2h=2×0.5m=1m
C不符合题意;
D.由题意可知,所做的总功为W总=Fs=5N×1m=5J
故该滑轮组的机械效率为
D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物体的重力和动滑轮的重力,可以计算滑轮组绳子的拉力;根据物体的重力和高度的乘积计算有用功;拉力和绳子的距离的乘积计算总功,有用功和总功的比值, 计算机械效率。
6.【答案】D
【知识点】动能和势能的大小变化;机械能及其转化
【解析】【解答】解:(1)铁罐不太陡的斜面上滚下,是从最高处滚下时,铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点,上一段滚动主要是重力势能减小,铁罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加;下一段滚动主要是重力势能和铁罐的动能减小,橡皮筋的弹性势能增加;最终是铁罐在斜面上从最高处滚到最低处,主要是重力势能转化为弹性势能.故AB错;(2)铁罐由斜面底部自动滚上去,是从最低处滚上时,铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点,下一段向上滚动主要是橡皮筋的弹性势能减小,铁罐的动能和重力势能增加;上一段滚动主要是橡皮筋的弹性势能和铁罐的动能减小,重力势能增加;铁罐在斜面上从最低处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能,故C错、D正确.
故选D.
【分析】利用控制变量法判断影响动能、重力势能、弹性势能的各因素的变化;如本题对于同一个铁罐,其质量一定,只通过比较铁罐的速度、所处的高度和橡皮筋的形变程度来判断铁罐的动能、重力势能和弹性势能的变化.
7.【答案】B
【知识点】质量的测量与天平的使用;动能和势能的大小变化;机械能守恒条件;参照物及其选择
【解析】【解答】A.天舟一号飞船在发射升空时,气体推力推动其前进,质量不变,速度变大,动能增加,高度变高,重力势能增加,所以机械能增加,A不符合题意;
B.天舟一号飞船在太空轨道近地点运动到远地点时,质量不变,速度减小,高度升高,动能减少,重力势能增大,动能转化为重力势能,机械能不变,B符合题意;
C.在天宫二号空间,为失重状态,物体没有重力,实验室不能使用天平测出物体的质量,C不符合题意;
D.对接后,天舟一号货运飞船与天宫二号是一体的,以天舟一号货运飞船为参照物,天宫二号空间实验室是静止的,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】质量不变,速度变大,动能增加,高度变高,重力势能增加,机械能增加;,质量不变,速度减小,高度升高,动能减少,重力势能增大,动能转化为重力势能,没有阻力时,机械能不变;失重环境不能使用天平测出物体的质量;相对于参照物,没有位置变化时,物体是静止的,有位置变化,物体是运动的。
8.【答案】C
【知识点】机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】
根据图片可知,总功W甲>W乙,根据公式可知,机械效率η甲<η乙,故A错误;
根据“W额=W总-W有”可知,甲的额外功大于乙的额外功,故B错误;
克服物体重力做的有用功W有=Gh=1N×0.2m=0.2J,而丙图中总功为0.15J,即总功小于有用功,因此丙的数据是错误的,故C正确;
物体的重力相等,上升高度相等,根据W有=Gh可知,三者的有用功相等,故D错误。
故选C。
【分析】根据W有=Gh比较有用功的大小,根据图像比较总功的大小,再根据公式比较机械效率。
9.【答案】C
【知识点】动能大小的比较;势能大小的比较;参照物及其选择
【解析】【解答】A.火箭在加速上升过程中,速度在增大,高度在增大,质量不变,动能增大,重力势能增大,机械能增大,A正确,不符合题意;
B.火箭向下喷出燃气时,给燃气向下的作用力,根据力的作用是相互的,燃气给火箭一向上的作用力,使火箭获得向上的推力,B正确,不符合题意;
C.飞船与空间站交会对接后,飞船相对于空间站没有位置的变化,所以飞船相对于空间站是静止的,C错误,符合题意;
D.由于电磁波可以在真空中传播,而且电磁波能传递信息,所以太空实验实况直播的实况是通过电磁波传到地面的,D正确,不符合题意。
故答案为:C。
【分析】火箭加速上升时,动能增大,重力势能增大;物体间没有位置变化时,是相对静止的。
10.【答案】D
【知识点】功率的计算;动滑轮拉力的计算;滑轮(组)的机械效率
【解析】【解答】由图知,甲滑轮组中承担物重的绳子段数n=3,乙滑轮组中承担物重的绳子段数n=4。
AB.若重物上升高度为h,则两滑轮组中绳端移动的距离分别为:s甲=3h,s乙=4h;
已知F1=F2,根据W=FS可知,W甲总<W乙总,故B错误;
已知时间相同,由公式可知,P甲总<P乙总.故A错误;
CD.已知F1=F2,所以省力情况相同,故C错误;
甲、乙两滑轮组提升的物重G相同,
不计绳重及摩擦,根据可知,乙中动滑轮的重力大小,则机械效率更小,故D正确。
故选D。
【分析】(1)(2)根据图片确定承担重力的绳子段数n,根据s=nh计算出绳子自由端移动的距离,再根据W=Fs比较滑轮组做的总功的大小,根据比较功率的大小;
(3)比较绳子自由端拉力的大小,从而确定省力情况;
(4)根据比较滑轮组机械效率的大小
11.【答案】B,C,D
【知识点】探究影响物体势能大小的因素;探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
【解析】【解答】A.探究影响压力作用效果因素时,选用大小不同的木块,可以改变压力的大小;探究影响重力势能大小因素时,选用大小不同的木块,可改变质量的大小,改变的量不同,故A错误;
B.实验中,都根据小桌陷入沙中的深度,反映压力的作用效果或者重力势能的大小,故B正确;
C.探究影响压力作用效果因素时,木块直接放在小桌上,不用将木块从一定高度释放,故C正确;
D.探究重力势能的影响因素时,不需要改变受力面积,小桌不需要倒放,故D正确。
故选BCD。
【分析】探究压力的作用效果时,通过改变物体对小桌的压力、受力面积,根据小桌的凹陷程度,反应作用效果;探究重力势能的影响因素时,通过改变物体的质量、高度,观察小桌的凹陷程度,反应重力势能的大小。
12.【答案】A,C
【知识点】透镜及其特点与分类;机械能守恒条件;流体压强与流速的关系;通电螺线管的磁场
【解析】【解答】A.将凸透镜正对太阳光,在透镜另一侧的纸上可以得到一个很小很亮的光点,一段时间后,光点处温度急剧升高,达到纸的燃点,纸片就会被烧焦,这说明了凸透镜对光线有会聚作用,A符合题意;
B.滚摆上下运动的过程中,需要克服阻力做功,有一部分机械能转化成了内能,但在能的转化和转移过程中,能的总量保持不变。B不符合题意;
C.当向中间吹气时,中间的空气流动速度增大,压强减小。纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下向中间靠拢,说明气体流速越大的地方压强越小,C符合题意;
D.玻璃板上的铁屑有规则分布,说明通电螺线管周围玻璃板平面内磁场的分布与条形磁铁的磁场相似,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】凸透镜对光有会聚作用;能量可以相互转化和转移,总量不会消失;空气流动速度增大,压强减小;通电螺线管周围存在磁场,磁场的分布与条形磁铁的磁场相似。
13.【答案】A,B,D
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;能量守恒;测量物体运动的平均速度;斜面的机械效率
【解析】【解答】A.斜面倾角越小,小车运动时间越长,为便于测量小车的运动时间,所以实验中,斜面应保持很小坡度,故A正确;
B.所有能量的转化和转移都遵循能量守恒定律,整个实验过程遵循能量守恒定律,故B正确;
C.根据转换法可知,图丙在探究动能大小的影响因素实验中,用木块移动的距离表示A撞击木块前的动能大小,所以而不是小木块具有的动能,故C错误;
D.由于斜面倾斜角为30°,所以s=2h;用2.5N的拉力将重4N的物体沿斜面匀速直线拉动,斜面的机械效率为
故D正确。
故选ABD。
【分析】本题考查能量守恒定律。影响动能的因素、机械效率的计算,明确影响动能、势能的影响因素是关键,知道滑轮组机械效率的公式。
14.【答案】B,C
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】A.小车在斜面上向下运动的过程中,动能增加势能减小,但是斜面粗糙,需要克服阻力做功,机械能减小,A不符合题意;
B.在研究动能大小与什么因素有关时,我们是通过观察小车推动木块移动的距离来反映小球动能大小的,采用的是转换法,B符合题意;
C.木块受到的摩擦力与木板和木块接触面的粗糙程度、压力的大小有关,与小车释放的高度无关,题中接触面的粗糙程度、压力的大小不变,故摩擦力不变,C符合题意;
D.若水平面绝对光滑,根据牛顿第一定律,小车和木块将永远一直运动下去,没有运动距离的远近之分,就不能达到通过比较距离来比较动能的目的了,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】要搞清楚机械能守恒的条件,只有重力做功机械能才守恒,但斜面是粗糙的要克服摩擦力做功;让小车从某一高度由静止释放,使小车获得动能,动能的大小,利用转换法,通过比较小车推动木块移动的距离来反映小车动能的大小;滑动摩擦力只跟压力和接触面的粗糙程度有关;据牛顿第一定律分析可知表面光滑无法达到实验目的。
15.【答案】A,B,C
【知识点】探究影响物体势能大小的因素;物理学方法;分子热运动
【解析】【解答】解:势能的大小变化不能直接观察,通过通过比较小方桌陷入沙中的深度来比较重物原来具有的重力势能大小,采用的是转换法。
A、液体压强不能直接观察,根据U形管两边液面的高度差比较液体压强的大小,采用的是转换法,A符合题意;
B、大气压不能直接测量,托里拆利实验中利用管内外汞柱面的高度差测量大气压大小,采用的是转换法,B符合题意;
C、分子运动不容易直接感受到,通过闻到花香感知微观分子运动,采用的是转换法,C符合题意;
D、用功和时间的比值比较功率大小,采用的是比值定义法,D不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】通过容易观察的现象探究不易观察的物理量,是转换法,如利用U型管中液面高度的不同,探究液体压强的大小,利用水银柱的高度测量大气压强,通过闻到香味说明分子在运动等。
16.【答案】B,C,D
【知识点】功率的计算;功的计算及应用
【解析】【解答】解:AB、由v﹣t图象可知,3~4s内物体处于匀速直线运动状态,由二力平衡条件可知,物体所受到的摩擦力与拉力F的大小相等;由F﹣t图象可知,3~4s内拉力F=2N,所以此时物体受到的摩擦力大小也是2N;
由图象可知,当t=2s时,物体做加速运动,此时的拉力为3N;由于滑动摩擦力的大小与压力大小和接触面的粗糙程度有关,压力不变、接触面粗糙程度不变,则滑动摩擦力大小不变,所以此时的滑动摩擦力为2N,则物体受到的合力F合=F﹣f=3N﹣2N=1N,A不符合题意,B符合题意;
C、根据v= 可知,物体在3~4s内通过的路程为:s=vt=3m/s×1s=3m;此时的拉力为F=2N,则拉力所做的功为:W=Fs=2N×3m=6J;C符合题意;
D、由图丙知当t=3.5s时,物体做匀速直线运动,速度为3m/s;由乙图知t=3.5s时,拉力为2N;则拉力的功率P=Fv=2N×3m/s=6W,D符合题意。
故答案为:BCD
【分析】求解外力做功,利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可,即W=Fs;利用外力做的功除以做功需要的时间即为功率。
17.【答案】小车;速度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置,该实验中物体的动能是指小车动能大小,改变小车在斜面的高度是为了改变速度的大小,探究速度对动能的影响。
综上 第1空、 小车;第2空、速度。
【分析】物理学方法:转换法:在物理实验中,某些物理量(动能、电能)难以直接观察,需要转换成容易观察的指标进行测量,如本题中动能的大小难以直接测量,所以观察小车推动木块移动的距离来反映小车动能大小。
18.【答案】(1)速度
(2)木块被推动的距离
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】(1)根据图片可知,同一钢球质量相等,从不同高度滚下,则速度不同,因此探究钢球的动能与速度的关系;
(2)实验过程中是通过观察比较木块被推动的距离的大小,来判断钢球A动能的大小。
【分析】(1)根据图片分析哪个因素发生改变即可;
(2)小球从斜面上滚下,撞击水平面上的木块。木块移动时克服阻力做功,根据W=fs可知,木块移动的距离越大,则克服阻力做功越大,那么钢球的动能越大。
19.【答案】0.1J;0.03W
【知识点】功率的计算;滑轮组及其工作特点;滑轮组绳子拉力的计算
【解析】【解答】由图可知n=3,则拉力做的有用功为W有=Gh=2×0.5N×0.1m=0.1J
由图知,弹簧测力计的分度值为0.05N,示数为0.5N,即拉力为0.5N,拉力做功的功率为
【分析】利用W有=Gh求有用功;根据图确定弹簧测力计的分度值读数,绳子自由端移动的距离s=nh,利用W总=Fs求拉力做的总功,利用P=求拉力做功的功率。
20.【答案】越多;高度;a和c
【知识点】探究影响物体势能大小的因素
【解析】【解答】(1)根据题意可知,木桩陷入沙坑越深,则克服沙子阻力做功越多,说明物体的重力势能越大,所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小;
(2)根据图片可知,a、b两图中只有落下的高度高度,则实验说明重力势能与高度有关。
(3)比较a、c两图可知,物体的质量m1【分析】(1)根据木桩陷入沙中时克服阻力做功分析;
(2)根据图片分析a、b中哪个因素不同即可;
(3)探究重力势能与质量的关系时,需要控制高度相同,只改变质量。
21.【答案】动;重力势;1.2;=
【知识点】机械能及其转化;机械能守恒条件
【解析】【解答】(1)小球竖直向上运动,质量不变,速度变小,动能变小;高度变大,重力势能变大,则小球的动能转化为重力势能;不计空气阻力,小球的机械能守恒,小球在最高处的机械能等于在A处的机械能,为;
(2)图中,C与B点同高,小球的质量一定,重力势能相同,小球的机械能是守恒的,小球在B、C点的动能相同,速度也相同。
【分析】(1)质量一定时,速度减小,动能减小,高度变大,重力势能变大,运动的物体不消耗能量,机械能守恒;
(2)物体的机械能一定,高度相同,重力势能相等,则动能相等,结合质量一定,判断速度相同。
22.【答案】(1)速度相等时,水平面越光滑,小车滑行的距离越远;永远沿直线匀速运动;增大
(2)当速度相同时,钢球质量越大,动能越大;小轿车
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;阻力对物体运动影响的探究实验
【解析】【解答】(1)①在图(甲)中,晓军让小车从同一高度处由静止滑下,是为了保证小车具有相同的速度,由图(甲)实验可以得出的结论是:速度相等时,水平面越光滑,小车滑行的距离越远。
②同组的小丽认为通过进一步推理还可以得出结论:运动的物体如果不受阻力作用,将永远沿直线匀速运动。
③由此我们可以联想到在雨雪天路面光滑,相同条件下刹车距离会增大,因此驾驶汽车应适当增大汽车之间的距离,以保证行车安全。
(2)①小球下滑高度相同则速度相同,m2质量大,木块移动的距离大,那么得到结论:当速度相同时,钢球质量越大,动能越大 ;
②为了减小车辆的动能大小,要求质量大的速度小,质量小的速度大,则110对应的是质量较小的小轿车。
【分析】(1)①根据甲图可知,小车从同一高度下滑,则到达水平面时速度相同。棉布表面比毛巾表面更光滑一些,小车在棉布上运动的距离远,据此根据控制变量法描述结论;
②如果物体不受阻力,那么小车的速度就不会减小,据此推测小车这时的运动状态;
③根据‘相同速度下,路面越光滑,停下来距离越长’分析解答。
(2)①根据小球在斜面上的高度判断到达水平面时速度大小,根据木块移动的距离判断小球动能大小,最后根据控制变量法的要求描述结论即可。
②根据动能与质量的关系分析解答。
23.【答案】摩擦力;接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大;cd;木块移动的距离;让小车在同一高度滑下;等于
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;阻力对物体运动影响的探究实验;探究影响摩擦力大小因素的实验
【解析】【解答】(1) 实验中匀速直线拉动木块是为了使物体受到的 摩擦力和拉力是一对平衡力,若实验中F1<F2,说明接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)要探究物体的动能与速度关系,变量为速度,其他变量保持相同,所以需要用相同的小车在不同的高度释放,故选cd。实验中动能的大小是通过木块移动的距离来反映的。
(3)探究阻力对运动的影响,变量为阻力,其余因素相同,所以相同的小车从同一高度释放,保证小车的速度相同,必要的实验操作是让小车在同一高度滑下。小车慢慢停下来,是克服摩擦力做功,小车的动能相同,全部的动能转化为内能,故W1与W2相等。
综上 第1空、 摩擦力; 第2空、接触面粗糙程度一定时,压力越大,滑动摩擦力越大; 第3空、cd 第4空、木块移动的距离; 第5空、 让小车在同一高度滑下; 第6空、 等于。
【分析】1、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用;
2、滑动摩擦力影响因素:控制压力相等的情况下,接触面表面越粗糙,滑动摩擦力越大;控制接触面粗糙程度相等的情况下,压力越大,滑动摩擦力越大。
3、探究阻力对物体运动的影响:试验仪器由小车、斜面,不同粗糙程度的水平面;试验方法:控制变量法:在物理实验中,存在多个影响因素共同决定某个物理量,如阻力对物体运动的影响因素有:不同材料的水平面,速度,在探究某个单一变量对物理量的影响时,需要控制其余变量相同,如探究 不同材料的水平面对物体的速度影响时,需要小车速度相同,故 每次均让小车从斜面顶端(相同位置)由静止下滑 。
4、试验步骤:将小车放置在斜面相同位置静止下滑,观察小车在不同材料水平桌面的移动长度;据此可知,阻力越大,小车速度减小的越快,阻力越小,小车速度减小的越慢,据此可以推断阻力为0时,小车将做匀速直线运动。
24.【答案】(1)相同;小于
(2)
(3)质量相同的物体,运动速度越大,它的动能也越大
(4)斜面的倾斜程度和斜面的粗糙程度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;测量物体运动的平均速度;阻力对物体运动影响的探究实验
【解析】【解答】(1)利用斜面测平均速度时,小车到达斜面底部时的速度只与斜面的倾角、由静止释放时的高度有关,与小车的质量无关,所以,若让质量不同的小车从斜面顶端由静止开始滑下,则它们撞击金属片时的速度相同;
由实验测量可知,小车做加速运动,所以小车通过上半程的平均速度小于下半程的平均速度;
(2)实验中,小车的质量不变,处在斜面相同的高度,小车到达水平面时的速度相同,因此,小车具有的动能相同,也就是说,小车的做功能力是相同的,最终克服阻力做的功也是相等的;即W1=W2= W3;
(3)同一小车A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,说明动能越大,可得结论为:当物体质量相同时,物体的速度越大,动能越大;
(4)要探究斜面机械效率与物重的关系,应控制斜面粗糙程度与斜面倾斜程度不变而改变物体重力进行实验。
【分析】(1)利用斜面测平均速度时,小车到达斜面底部时的速度只与斜面的倾角、由静止释放时的高度有关,与小车的质量无关;小车在下滑过程中做加速运动。
(2)动能的大小与质量和速度有关。小车前后两次质量相同,控制小车的质量相同,相同高度,小车到达水平面时的初速度相同,因此,其具有的动能是相同的,所以小车克服阻力做功是相同的。
(3)动能大小与速度和质量有关,质量一定时,速度越大,动能越大。
(4)探究效率与物重的关系,应控制斜面粗糙程度与倾斜程度不变而改变物体重力进行实验。
25.【答案】(1)两次实验中未保持木块初始位置相同且小球初始高度不同
(2)在速度相同的情况下,质量越大,动能越大
(3)=
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
【解析】【解答】探究动能大小与质量的关系时,
(1)小球撞击木块,通过比较木块在木板上滑行的距离来比较动能大小,距离越远,动能越大,图中错误的是两次实验中,未保持木块初始位置相同,且小球初始高度不同;
(2)乙图木块滑出的远些,则小球的动能大,可以得出结论:在速度相同的情况下,质量越大,动能越大;
(3)让同一小球由同一高度由静止释放,根据决定重力势能大小的因素可知,最初小车的重力势能相同,撞击前的动能也相同,在不同的材料表面上运动时,最终停下来后,动能全部转为内能,克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能,所以,在两个表面克服摩擦力做功相同,即W1=W2。
故答案为:(1)两次实验中未保持木块初始位置相同且小球初始高度不同;(2)在速度相同的情况下,质量越大,动能越大;(3)=。
【分析】(1)运动的小球推动木块移动距离越长,动能越大;
(2)速度相同时,质量越大,动能越大;
(3)物体的质量和高度相同时,重力势能相同,转化为动能时,动能相同。
26.【答案】(1)减小
(2)W1=W2=W3
(3)速度
【知识点】探究影响物体动能大小的因素;功
【解析】【解答】
(1)、如图甲所示利用斜面测平均速度,为了提高实验测量的准确度,可以减小斜面坡度,让小车从斜面顶端由静止开始滑下。
(2)、如图乙所示利用斜面研究阻力对物体运动的影响,小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在毛巾、木板、平板玻璃等表面上运动不同的距离后停止,此过程中小车克服阻力做功的大小分别为W1、W2、W3,它们的关系是 W1=W2=W3
(3)、如图丙所示利用斜面探究动能的大小与哪些因素有关,让小车A从斜面的不同高度由静止开始滑下,是为了探究动能与速度的关系
【分析】
(1 ) 减小斜面坡度,可以使减慢小车的速度,方便计时。
(2)整个过程中都是重力势能克服摩擦力做功。而它们的重力势能相等,所以 W1=W2=W3。
(3)物体的动能只跟物体的质量和速度决定。
27.【答案】(1)解:小明背着实验器材站立时对水平地面的压力:
F=G总=G人+G器材=(m人+m器材)g=(50kg+10kg)×10N/kg=600N,
对地面的压强:
p= = =2×104Pa
答:小明背着实验器材站立时对水平地面的压强为2×104Pa
(2)解:从一楼走到三楼,上升的高度:h=2×3m=6m,
小明搬运实验器材做的有用功:W有用=G器材h=m器材gh=10kg×10N/kg×6m=600J;
总功:W总=G总h=600N×6m=3600J,
则小明搬运实验器材做功的效率:
η= ×100%= ×100%≈17%
答:小明搬运实验器材做功的效率为17%
【知识点】压强的大小及其计算;机械效率的计算;有用功和额外功
【解析】【分析】(1)水平地面上静止的物体,压力与总重力大小相等,再利用 p= 求得 对地面的压强 .
(2)利用 W有用=G器材h 求得有用功,再利用 W总=G总h 求得总功,使用 η= ×100% 求得 小明搬运实验器材做功的效率 .
28.【答案】(1)解:拉力所做功:
W总=Fs=1N×2m=2J;
答:拉力所做的功为2J;
(2)解:拉力做功的功率:
P= = =0.4W。
答:拉力的功率为0.4W;
(3)解:有用功:
W有用=Gh=3N×0.5m=1.5J,
斜面的机械效率:
η= ×100%= ×100%=75%。
答:斜面的机械效率为75%。
【知识点】功率的计算;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)求解外力做功,利用外力大小乘以位移在力的方向上移动的距离即可,即W=Fs;
(2)利用功率公式P=W/t求解拉力的功率;
(3)拉力做的功为总功,克服重力做的功为有用功,有用功除以总功即为机械效率。
29.【答案】解:①A完全浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρgV排=ρgV=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N;②物体A的重力:G=mg=280kg×9.8N/kg=2744N,A完全浸没在水中时,总功为W总=(G+G动﹣F浮)h,有用功为W有=(G﹣F浮)h,所以,滑轮组的机械效率:η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=60%,解得:G动=1176N,由图可知,n=5,A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力:F= (G+G动)= ×(2744N+1176N)=784N;③A完全打捞出水面后,以0.1m/s的速度被匀速提升时,绳端的速度:v绳=nv物=5×0.1m/s=0.5m/s,岸上钢绳拉力F的功率:P=Fv绳=784N×0.5m/s=392W。答:①A完全浸没在水中时受到的浮力是980N;②A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为为784N;③岸上钢绳拉力F的功率为392W.
【知识点】功率的计算;阿基米德原理;滑轮(组)的机械效率
【解析】【分析】①A完全浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力;②根据G=mg求出物体A的重力,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,克服物体重力和动滑轮重力减去浮力做的功为总功,克服物体重力减去受到浮力做的功为有用功,根据η= ×100%表示出A完全浸没在水中时滑轮组的机械效率即可求出动滑轮的重力,再根据F= (G+G动)求出A完全打捞出水面后岸上钢绳的拉力;③根据v绳=nv物求出绳端移动的速度,根据P= = =Fv求出岸上钢绳拉力F的功率。本题考查了阿基米德原理和重力公式、做功公式、滑轮组机械效率公式、滑轮组拉力公式以及功率公式的应用,明确有用功和总功是解题的关键。
30.【答案】(1)解: 滑轮组提升平衡板和人做的功:,
由图可知,,则绳端移动的距离:,
拉力. 做的功:,
拉力的功率为:;
滑轮组提升平衡板和人时的机械效率:;
答:滑轮组所做的有用功为;
拉力的功率;滑轮组的机械效率为;
(2)解: 当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡,
由杠杆的平衡条件可得:--------
当甲、乙两人分别位于、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,
由杠杆的平衡条件可得:--------
由可得:
整理可得:------
由可得:。
答:当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡。甲、乙两人从图中位置同时向平衡板左、右两侧沿同一直线向相反方向缓慢挪动至、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡,则两人挪动的距离和之比为:。
【知识点】功率的计算;杠杆的平衡条件;机械效率的计算;功的计算及应用
【解析】【分析】(1)①滑轮组对平衡板和人的重力做有用功,即 ;
②根据图片确定承担重力的绳子段数n,根据s=nh计算绳端移动的距离,根据 计算拉力做的总功,根据 计算拉力的功率。最后根据 计算滑轮组的机械效率。
(2) 当甲、乙两人竖直站立在图中、位置时,平衡板在空中处于水平平衡, 根据杠杆的平衡条件列出平衡关系式。 当甲、乙两人分别位于、竖直站立时,平衡板也恰好处于水平平衡, 再次列出此时的平衡关系式。然后两个方程式作比计算即可。
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