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  • 2021-11-06 发布

中考物理复习初高中知识衔接分类汇编专题05功能关系含解析

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专题05 功能关系 ‎1、(2014贵阳27题)小静在观看台球比赛时发现:有时运动的白球去撞击一个静止的球后,白球会立即静止在碰撞时的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原来的运动方向,以几乎相同的速度向前运动,如图甲所示.‎ ‎ ‎ 第1题图 注:图甲出自九年级P195图20-5‎ 小静想:白球碰撞后立即静止,被撞的球是以白球撞前相同大小的速度运动出去的吗?‎ 通过了解和初步实验,小静发现只有当体积和质量均相同的两球,而且球心在同一直线上相碰时,才可能出现上述现象.为进一步探究,她设计了下述实验方案:‎ 将一个两端翘起、中间水平的轨道固定在水平桌面上.取两个相同的台球A、B,将B球静置于轨道的水平部分,A球置于轨道左端斜面上某处,测出该点到水平桌面的高度h1,如图乙所示.释放A球,撞击后,A球静止,B球向前运动并冲上轨道右端斜面能到达的最高点,测出该点的高度h2.通过比较h2与h1的大小关系即可作出判断.‎ 请你作答以下问题:‎ ‎(1)A球从斜面滑下的过程中,________能转化为动能。‎ ‎(2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了________能。‎ ‎(3)已知重力势能的计算公式为EP=mgh,动能的计算公式为Ek=mv2.若轨道光滑,则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式vA=________;若h2=h1,则说明B球被撞后开始运动的速度vB______vA(选填“>”、“=”或“<”)。‎ ‎(4)在实际实验中,测出的h2总小于h1,若导致这一现象的原因是轨道不光滑,那么,在阻力不可避免的情况下,你认为小静的设计是否还有价值?请说出你的理由 ________________________________________________________________________。‎ 解析:(1)A球从斜面滑下的过程中,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;‎ ‎(2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了动能;‎ ‎(3)因轨道光滑时,A球下滑的过程中重力势能全部转化为动能,‎ 10‎ 所以,,即,‎ 解得:;‎ 若h2=h1,则最高点时A和B球的重力势能相等,‎ 由上面的匀速可知,B球碰撞后的速度和A球碰撞前的速度相等,即vB=vA;‎ ‎(4)有价值。在阻力无法避免的情况下,用光滑程度不同的轨道多次实验,轨道越光滑,h2越接近h1,即可推理得出:当无阻力时,h2=h1,即可判断vB=vA。‎ 故答案为:‎ ‎(1)重力势;‎ ‎(2)动;‎ ‎(3)=;‎ ‎(4)有价值。在阻力无法避免的情况下,用光滑程度不同的轨道多次实验,轨道越光滑,h2越接近h1,即可推理得出:当无阻力时,h2=h1,即可判断vB=vA。‎ ‎2、海若同学骑自行车来到一段上坡路,她发现即使不踩踏板,自行车也能冲上斜坡一段距离.几次试验后,她发现在坡底时的速度越大,自行车自行冲上斜坡的距离就越远.自行车冲上斜坡的最大距离与哪些因素有关呢?海若同学提出了下列猜想:‎ A. 与其运动到坡底时速度的大小有关;‎ B. 与其在斜坡上受到摩擦力的大小有关;‎ C. 与其质量的大小有关。‎ 为了验证猜想,海若将一左侧光滑,右侧粗糙的弧形轨道固定在水平桌面上,并用小球模拟自行车,如图所示.将小球从左侧轨道某位置自由释放,小球沿轨道向下运动,继而冲上右侧轨道,测出小球在右侧轨道运动的最大距离s.(不计空气阻力)请你作答以下问题:‎ (1) 小球在轨道上释放后会加速向下运动,是由于小球受到______力的作用;小球冲上右侧轨道的过程中,它的______能转化为重力势能和______能。‎ (2) ‎(2)海若将同一小球从左侧轨道的不同高度释放,分别记下小球冲上右侧轨道的最大距离s,这是为了探究猜想______(选填“A”、“B”或“C”)。‎ ‎(3)在探究猜想C时,海若将质量不同的小球由左侧轨道相同高度自由释放,分别测出它 10‎ 们在右侧轨道运动的最大距离s,数据如表中所示:‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 小球质量m/g ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ 小球冲上轨道 的最大距离s/cm ‎30.1‎ ‎30.2‎ ‎29.8‎ ‎29.9‎ ‎30.1‎ ‎①根据表中的数据可得出的结论是:小球冲上轨道的最大距离与小球的质量________。‎ ‎②小球在右侧轨道上运动的最大距离相同,即表示小球能到达的最大高度相同.某同学由此分析认为:“以上各次小球从左侧轨道滚到底端时速度相同,那么质量大的小球此时动能就大,则它冲上右侧轨道的高度一定越高。‎ 这位同学的观点是否合理?______.原因是:____________________________________。‎ 解析:(1)小珠在轨道上释放后会加速向下运动,是由于小球受到竖直向下的重力的作用;‎ 小球冲上右侧轨道的过程中,动能减小,重力势能变大,将它的大部分动能转化为重力势能;‎ 由于小球在滚动过程中要克服摩擦做功,所以部分机械能转化为内能。‎ ‎(2)海若将同一小球从左侧轨道的不同高度释放,小球到达水平面时的速度不同,通过比较小球冲上右侧轨道的最大距离s,可探究小球滚动到斜面上距离与速度的关系,即可探究猜想A;‎ ‎(3)①由表格中数据知,小球的质量发生明显的变化,在误差允许的范围内,小球冲上轨道的最大距离不变,可得小球冲上轨道的最大距离与小球的质量无关;‎ ‎②小球的动能与质量和速度有关系,速度相同,小球的质量越大,动能越大,转化成的重力势能越大,但重力势能与质量和高度有关,因此小球到达的高度不一定大。‎ 故答案为:(1)重;动;内;(2)A;(3)①无关;②不正确;小球上升过程中动能转化为重力势能,而动能和重力势能均与质量有关。‎ ‎3、上体育课时,小强在练习掷铅球,他将铅球掷出手后,铅球在空中的运动轨迹如图甲所示.若铅球的质量是4 kg,从最高点到接触水平地面的过程中,铅球下降的高度为3 m。(不计空气阻力,g=10 N/kg)‎ ‎(1)铅球受到的重力是多少 ?‎ ‎(2)铅球下降过程中,重力对铅球做的功是多少 ?‎ ‎(3)若铅球离开手时具有的机械能为288 J,已知物体动能的计算公式为Ek=mv2,请计算 10‎ 铅球刚接触地面时的速度。‎ ‎(4)请在图乙中画出铅球从离开手到它刚接触水平地面的这段时间内,铅球的动能Ek随时间t变化的大致图像。(不需要准确描点)‎ 解析:(1)铅球的重力:G=mg=4 kg×10 N/kg=40 N ‎(2)从最高点到接触水平地面的过程中,铅球下降的高度为3 m.铅球重力对铅球做的功是:W=Gh=40 N×3 m=120 J ‎(3)由于不计空气阻力,所以机械能是守恒的,接触地面时的机械能也是288 J,且此时只有动能,故Ek=mv2,即v===12 m/s ‎(4)如答图所示 4、 在一次物理拓展课上,老师用如图所示的装置为大家讲解了重力势能和动能的计算公式:已知重力势能的表达式Ep=mgh,动能的表达式为Ek=mv2,如图所示,高为0.45 m的光滑轨道AB与均匀粗糙平面BC相连,将质量为m=2 kg的小物块由静止开始从A点滑下,经过B点进入水平面,最后静止在C点,不计空气阻力,物块在AB轨道上滑落时机械能守恒。‎ ‎(1)小物块在A点的重力势能;‎ ‎(2)小物块经过B点时的速度大小。‎ 解析:(1)小物块在A点的重力势能为:‎ ‎;‎ 10‎ ‎(2)因为小物块经过B点时的动能为: ,‎ 所以根据动能公式Ek=mv2可得,小物块经过B点时的速度大小为: 。‎ 故答案为:(1)9J;(2)3m/s ‎5、(2015贵阳)老师利用如图甲所示的装置演示动能与重力势能的相互转化后,小光想:小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关呢?为了探究此问题,他设计了以下实验装置:将无弹性的细线上端固定在铁架台上,下端拴住小球,使小球摆动到最低点时恰好撞击静止在水平桌面上的木块,如图乙所示。(不计细线固定端的摩擦与空气阻力)‎ ‎(1)小光将长为l的细线拉至水平状态静止时,小球具有的机械能是以  能的形式存在。‎ ‎(2)释放小球后,木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s,在此过程中木块克服  力做功。‎ ‎(3)小光多次改变拴小球的细线长度,并调整细线固定端的位置,每次均将小球拉至细线处于水平状态时自由释放,使它摆动到相同的最低点撞击同一木块,测出木块被撞击后运动的距离,通过比较运动距离的长短来判断小球具有的机械能大小。请你分析小光的实验方案是否可行?  ,理由是:  。‎ ‎(4)小光想:细线没有弹性,如果换成长度为′(′<)的橡皮筋拴住小球,并保持小球在第(1)问的水平高度静止(如图丙所示),自由释放小球后,若仍能摆动到原来的最低点撞击同一木块,那么借助橡皮筋的弹性应该能使木块运动的距离大于s。请你从能量转化的角度分析这一设想是否正确?  。‎ 10‎ 解析:(1)小光将长为的细线拉至水平状态静止时,小球的速度为0即动能为0,绳子没有形变即弹性势能为0,有下落的高度即有重力势能,而机械能等于动能和势能之和,所以,小球具有的机械能是以重力势能的形式存在;‎ ‎(2)木块被小球撞击并在水平桌面上滑动了一段距离s的过程中,水平方向只受到摩擦力的作用,故在此过程中木块克服摩擦力做功;‎ ‎(3)改变拴小球的细线长度时,小球撞击同一木块后,木块运动的距离越远,克服摩擦力做的功越多,但此时小球小落的高度也会发生变化,而重力势能的大小与高度有关,即重力势能发生变化,不能探究小球在摆动过程中的机械能的大小是否与细线的长度有关;‎ ‎(4)换成长度为′的橡皮筋拴住小球后,小球下落时重力势能转化为小球动能和橡皮筋的弹性势能,小球撞击同一木块后,木块获得的机械性能减小,木块克服摩擦力做的功减少,木块运动的距离小于s,故小光的分析是错误的。‎ 故答案为:‎ ‎(1)重力势;‎ ‎(2)摩擦;‎ ‎(3)不可行;小球到水平桌面的高度不同;‎ ‎(4)不正确,小球的机械能有一部分转化为橡皮筋的弹性势能,导致小球的机械能减少,从而使木块运动的距离小于s。‎ ‎6、(2011年贵阳市)小豫在公园里看到一个小孩在荡秋千。她发现无论小孩的秋千摆荡得高还是低,来回摆动一交的时间好像并没有不同;当小孩离开后,秋千继续摆动的快慢似乎和有人时也相’同。那么秋千来回摆动一次的时间会受什么因素影响呢?她做出了以下猜想:‎ A.可能与秋千摆动的幅度有关;‎ B.可能与秋千和人的质量有关;‎ C.可能与秋千吊绳的长度有关。‎ 她决定用单摆来模拟秋千,探究单摆来回摆动一次的时间与什么因素有关,于是她准备了不同质量的小铁球、细线、刻度尺、铁架台等器材。实验装置如图甲所示。‎ 10‎ ‎(1)实验器材中还应该有:  。‎ 实验次数 摆幅(m)‎ 小球质量(kg)‎ 摆长(m)‎ 时间(s)‎ ‎1‎ ‎0.1‎ ‎0.03‎ ‎0.8‎ ‎1.8‎ ‎2‎ ‎0.1‎ ‎0.04‎ ‎0.8‎ ‎1.8‎ ‎3‎ ‎0.2‎ ‎0.04‎ ‎0.8‎ ‎1.8‎ ‎4‎ ‎0.2‎ ‎0.04‎ ‎1‎ ‎2.0‎ ‎(2)小豫完成了实验并将数据记入上表,分析数据可知:单摆来回摆动一次的时间只与  有关,该实验所用的科学探究方法是:  。‎ ‎(3)在摆线悬挂点O的正下方固定一铁钉P,将摆球从A点释放,摆线碰到铁钉后摆球仍能继续摆动,到达B点后再摆回,如此往复,如图乙所示。若摆长为0.8m,则单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间应  1.8s(选填:“大于”、“小于”或“等于”)。‎ ‎(4)不计空气阻力及线与铁钉的摩擦。摆球到达的A、B两点是否在同一水平线上?  (选填:“是”或“不是”).原因是:  。‎ 解析:(1)实验中要涉及到摆长、摆动幅度、质量、往返摆动的时间的测量,她准备了不同质量的小铁球、细线、刻度尺、铁架台等器材。因此还缺少测量往返摆动的时间的仪器,‎ 故答案为:秒表。‎ ‎(2)分析实验数据可知:往返摆动的时间在摆动幅度、质量变化时,摆长不变,摆动的时间不变;只有在摆长改变了,往返摆动的时间才改变;所以可得结论:往返摆动的时间与摆长有关,与小球质量和摆动幅度无关。‎ 研究任意一个因素和往返摆动时间的关系时,一定保证其它因素不变。‎ 故答案为:摆长;控制变量法 ‎(3)由表格数据可以得出,单摆在A、B两点间来回摆动一次所需时间与摆幅无关,与摆长有关,摆长短了,会小于1.8s。‎ 10‎ 故答案是:小于 ‎(4)根据能量守恒定律,摆球在摆动过程中机械能守恒,A、B两点均为最高点,即重力势重力势能相等,所以所处高度相同。故摆球到达的A、B两点是在同一水平线上。‎ 故答案是:是;根据条件可知,摆球在摆动过程中机械能守恒,A、B两点均为最高点,即重力势能相等,所以所处高度相同(或在同一水平线上)。‎ ‎7、如图所示将静止小球A从光滑斜面高度为处滚下。经测量图中小球A到达斜坡地端的速度约为2m/s,小球的质量为1kg,求:‎ (1) 小球的重力是多少?‎ (2) 若=0.3m,则重力对小球做的功是多少?‎ (3) 物体A运动到斜坡地端的时候,动能是多少?(动能计算公式)‎ (4) 若小球从处由静止滚下,则小球滚到斜坡底端时,其速度是多少?(计算保留两位小数,提示:从能量转化的角度进行计算,不考虑空气阻力,重力势能计算公式)‎ 解析:(1)由题意得:‎ ‎(2)由功的表达式可以知道,‎ 10‎ ‎(3)小球到达底端的速度约为2m/s,由 ‎(4)当高度变为原来的两倍,重力势能也变为原来的两倍,斜面光滑,小球下滑过程机械能守恒,重力势能转化为动能,到达坡地动能变为原来的两倍,‎ ‎8、(动能定理)再一次物理课外拓展课上,物理老师给同学们讲了一个新的知识。动能定理,其内容是合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量,表达式为,其中称为这个物体的末动能,称为这个物体的初动能。如图所示,一正方体物块在外力的作用下由静止开始延平直的轨道运动,已知该该物块的质量为2kg,边长为10cm,已知物块与地面的摩擦力是物块自重的0.1倍,物块的运动时间图像如图所示。‎ 求:(1)物块静止在地面上对地面的压强。‎ ‎(2)2s到4s物块前进的距离 ‎(3)已知物块在0到2s时间段内前进的距离为1m,请问物块在0到2s时间段内所受拉力F多大。‎ 解析:(1)由题意得,物块静止在水平地面上,压力大小等于重力大小,‎ ‎;‎ (2) 有图可知,在2s到4s物体处于匀速直线运动,‎ ‎;‎ 10‎ (2) 对物体受力分析,物体所受的摩擦力;水平方向上,在0到2s时间段内s=1m,初速度,末速度,由动能定理有,带入可得F=3N。‎ 答案:(1)2000Pa (2)2m (3)3N 10‎

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