2020年中考物理实验复习必刷题11探究物体的动能势能的影响因素含解析 8页

‎11 探究物体的动能势能的影响因素 一、实验探究题（共10题）‎ ‎1.如图所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置．实验中，让同一个钢球从斜面上的不用高度由静止滚下，碰到同一木块．‎ ‎（1）实验中，通过观察________来判断钢球动能的大小．‎ ‎（2）实验中，让同一个钢球从斜面上的不同高度由静止滚下，是为了探究钢球动能的大小与其________的关系．‎ ‎（3）如果水平面是光滑的，木块收到钢球撞击后将做________．‎ ‎（4）本实验的科学研究方法用到了控制变量法，在你所学的物理探究实验中，哪些实验也用到了这个研究方法，请举一例：________．‎ ‎2.为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为hA、hB、hC的位置滚下（mA=mB＜mC，hA=hC＞hB），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行判断：‎ ‎（1）要探究动能大小与物体质量的关系应选用________两图：实验中应保证小球在水平面初速度相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是________．‎ ‎（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是________．‎ ‎（3）该实验是通过观察________来比较动能的大小，从而得出结论的．‎ ‎（4）若水平面绝对光滑，小球推动木块，木块最终将做________运动．‎ ‎3.如图所示，在探究物体动能的大小与哪些因素有关时，让两辆小车分别从同一斜面相同高度由静止释放，撞击水平木板上同一木块。‎ ‎（1）甲、乙两图探究的是小车的动能与________的关系，实验中是通过观察________来比较动能的大小。‎ ‎（2）若要探究动能与另一个因素的关系时，应让同一辆小车从________（选填“相同”或“不同”）的高度静止释放。‎ ‎（3）在图甲装置基础上，去掉木块，添加毛巾、棉布可以完成探究“阻力对物体运动的影响”的实验，为了便于推理，以下放在水平面上的材料顺序最合理的是_______。‎ A. 木板、棉布、毛巾         B. 木板、毛巾、棉布         C. 毛巾、棉布、木板         D. 毛巾、木板、棉布 8‎ ‎（4）要研究滑动摩擦力与压力的关系，选用图乙实验中的水平长木板、木块（方便拉动）和砝码，还需要添加的器材是________。实验中利用________原理知道摩擦力大小。‎ ‎4.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是验：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球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下竖直地落下（球在光滑管道中运动的质量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2， C、D两球陷入沙深度为h3，且h1＜h2＜h3‎ ‎（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过________来反映的，此实验方法是________法。‎ ‎（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：当________相同时，________越大，物体的重力势能越大；‎ ‎（3）比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当________相同时，________越大，物体的重力势能越大；‎ ‎（4）比较C、D两球，发现两球运动路径不同，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”）。‎ ‎5.如图所示，是研究动能与哪些因素有关的实验：‎ ‎（1）本次实验要用物理实验最常用的一种实验方法是________．‎ ‎（2）A，B两个小球的质量不同，实验中控制小球的高度主要是为了控制________；实验中观察纸盒被推动的距离的远近主要是为了比较________．‎ 比较实验（1）与（2）能得出的结论是________．‎ 比较实验（1）与（3）能得出的结论是________．‎ ‎6.小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力，g取10 N/kg)：‎ ‎（1）让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上(如图甲)，在刚接触轻弹簧的瞬间(如图乙)，小球速度为5 m/s.从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(如图丙)的整个过程中，得到小球的速度v 8‎ 和弹簧缩短的长度Δx之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点．已知该轻弹簧每受到0.1 N的压力就缩短1 cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变．‎ ‎① 从小球接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况________．‎ ‎② 实验全过程中，弹簧产生的弹力的最大值为________N.‎ ‎③ 由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于________(平衡/非平衡)状态．‎ ‎（2）小明要探究小球下落压缩弹簧时，弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系．需用________不同的小球，分别让小球从相同的________自由下落，压缩________弹簧，测出________．通过比较，从而得出结论．‎ ‎7.如图所示，是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验：‎ ‎（1）用质量不同的A、B两个小球（mA＞mB）碰撞静止在同一水平面上的纸盒．实验中通过采用________的操作方法，使是为了控制两球到达底端时的速度相同；实验中通过观察纸盒被推动的距离的大小，可以比较A、B两个小球的________ 的大小．‎ ‎（2）将（甲）与（乙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的________有关．将（甲）与（丙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的________有关．‎ ‎8.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验．让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止．‎ ‎（1）要探究动能大小与物体质量的关系应选用________两图；实验中应保证________相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是________．‎ ‎（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是________．‎ ‎（3）该实验是通过观察________来比较铁球动能的大小，这种物理研究方法的是________法．‎ ‎（4）若水平面绝对光滑，铁球将做________运动．‎ ‎9.如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。‎ ‎（1）通过观察木块的运动距离来判断小球动能的大小，该实验利用了________法；‎ ‎（2）让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与________的关系；‎ 8‎ ‎（3）换用质量不同的小球，使它们从斜面的________（选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与________的关系。‎ ‎10.为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．‎ ‎（1）图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景，据此你能得出的结论是________ ‎ ‎（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在同一水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景，据此你能得出结论是________ ‎ ‎（3）根据动能与势能的相互转化，图乙还可以探究________的关系．‎ 8‎ 答案解析部分 一、实验探究题 ‎1.【答案】（1）木块被推动的距离（2）速度（3）匀速直线运动 （4）探究通电导体产生的热量跟哪些因素有关 ‎【解析】【解答】解：（1）钢球因为有动能撞击木块盒，动能越大，木块在水平面上移动的距离就越远，所以判断钢球动能大小的依据是木块在水平面上移动的距离；（2）让同一钢球从同一斜面的不同高度由静止开始释放的目的是：使钢球到达斜面底部时的速度不同，为了探究钢球动能大小与其速度关系；（3）如果水平面是光滑的，木块不受摩擦力作用，木块受到钢球撞击后将做匀速直线运动；（4）探究问题中存在多个变量时，保持几个变量不变，改变一个变量，研究被改变的量对问题的影响，这就叫做控制变量法；因通电导体产生的热量跟电流大小、通电时间、电阻大小等因素有关，所以在探究探究通电导体产生的热量跟哪些因素有关时，采用的探究方法是控制变量法．‎ 故答案为：（1）木块被推动的距离；（2）速度；（3）匀速直线运动；（4）探究通电导体产生的热量跟哪些因素有关．‎ ‎【分析】（1）钢球从光滑斜面上向下运动到水平面上，有了一定的速度，就有动能，钢球撞击木块，可以通过木块在水平面上移动的距离来判断动能的大小；（2）因为动能大小与质量和速度有关，若探究动能与速度的关系，根据控制变量法，要保证速度不同而质量相同，让相同质量的两个钢球从不同高度滚下就是为了使钢球滚到水平面时速度不同；（3）如果水平面是光滑的，则木块不受摩擦阻力影响，将做匀速直线运动；（4）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题；每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法．由木块距离的长短，来体现小球的动能多少，是一种转换法．由小球起始点的高度可以决定小球刚到达水平面时的速度．‎ ‎2.【答案】（1）甲丙；让小球在斜面的同一高度自由滑下 （2）在速度相同时，物体的质量越大，动能越大 （3）木块被撞后移动的距离 （4）匀速直线 ‎【解析】【解答】解：（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下，因此要选择甲、丙两图；（2）由图示实验可知，甲、丙两次实验，球的高度相同，丙的质量大于甲的质量，丙将纸盒推动得更远，说明动能更大，可得当速度相同时，物体的质量越大，物体的动能越大；（3）该实验是通过观察木块被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法．（4）若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，将做匀速直线运动．‎ 故答案为：（1）甲丙；让小球在斜面的同一高度自由滑下；（2）在速度相同时，物体的质量越大，动能越大；（3）木块被撞后移动的距离；（4）匀速直线．‎ ‎【分析】（1）要探究动能大小与物体质量的关系，需保持物体的速度相同；则需使小球从同一斜面的同一高度由静止开始运动；（2）分析图甲、丙所示两次实验，根据实验控制的变量与实验现象分析答题；（3）掌握转换法在实验中的应用，通过对木块做功的多少，来体现小球动能的大小；（4）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则小球不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动．‎ 8‎ ‎3.【答案】（1）质量；木块移动的距离 （2）不同 （3）C （4）弹簧测力计；二力平衡 ‎【解析】【解答】（1）当小车分别从同一斜面相同高度滑下时，到达水平面时的初速度相同，而乙图中小车上方加了一个钩码，故两次质量不同，所以甲乙两图探究动能与小车质量的关系；实验中小车的动能做功，推动木块移动，可以通过观察木块移动的距离来比较动能的大小；（2）探究动能大小与另一个因素，即动能与速度的关系时，应控制质量相同，速度不同，故应使相同的小车从斜面的不同高度滑下；（3）探究“阻力对物体运动的影响”的实验中，结论为：平面越光滑，小车运动的距离越长，即小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，再据此进行推理，所以水平面材料放置顺序应由粗糙到光滑，C符合题意；（4）研究滑动摩擦力与压力的关系，除了长木板、木块（方便拉动）和砝码外，因为要测量摩擦力（拉力）的大小，所以还需要弹簧测力计；实验中应匀速直线拉动木块，此时拉力与摩擦力平衡，二力大小相等，所以根据二力平衡的原理知，此时摩擦力等于拉力。 【分析】（1）探究动能大小的影响因素，用到转换法（小车的动能无法直接比较，通过木块被撞后移动距离的大小反映动能的大小）和控制变量法（当研究动能大小与质量的关系时，要让质量不同的小车沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同，质量不同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一小车从不同的高度释放，这样可以保证小车的质量相同，速度不同）. （3）在探究阻力对物体运动的影响实验中，所用到的实验方法除控制变量法（让小车从斜面上同一高度下滑，保持到底面的初速度相同）外，还有科学推理法（在现象的基础上，再进行适当的科学推理，可得出当小车不受阻力时，其将保持什么样的运动状态）及转换法（接触面越来越光滑，小车所受摩擦阻力越来越小，其运动的距离也越来越远）. （4）滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力大小有关系，涉及到实验原理（只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动，物体在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡，拉力大小才等于摩擦力的大小）及控制变量法（研究与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变：在接触面粗糙程度相同的条件下，压力越大，摩擦力越大；在接触面压力相同的条件下，接触面越粗糙，摩擦力越大）的运用和数据分析能力.‎ ‎4.【答案】（1）铅球陷入沙中的深度；转换（2）高度；质量（3）质量；高度（4）无关 ‎【解析】【解答】(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；此实验方法是转换法。(3)比较A. B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；(4)比较A. C两球，两球质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；(5)比较C. D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，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。 【分析】（1）探究重力势能的影响因素时，利用铅球下落的深度反应重力势能的大小，这是转换法； （2）当物体下落的高度相同，质量不同时，铅球陷入深度不同，说明重力势能和质量有关； （3）当物体质量相同而下落的高度不同时，铅球陷入的深度不同，说明重力势能和物体的下落高度有关； （4）当物体质量和下落高度相同时，铅球的路径不同，铅球陷入深度相同，说明重力势能和路径无关。‎ 8‎ ‎5.【答案】（1）控制变量法 （2）速度相同；动能的大小；在质量相同时，运动物体的速度越大，动能越大；在速度相同时，运动物体的质量越大，动能越大 ‎【解析】【解答】解：（1）因为实验中要探究动能大小与两个变量的关系，所以运用了控制变量法；（2）控制小球的高度相同是为了控制速度相同；实验中纸盒被推动的距离主要反映了小球动能的大小．实验（1）与（2）中，小球质量相同、速度不同，因此可得出：在质量相同时，运动物体的速度越大，动能越大；实验（1）与（3）中，小球速度相同、质量不同，因此可得出：在速度相同时，运动物体的质量越大，动能越大．故答案为：（1）控制变量法；（2）速度相同；动能的大上．在质量相同时，运动物体的速度越大，动能越大；在速度相同时，运动物体的质量越大，动能越大．‎ ‎【分析】影响动能大小的因素有物体的质量和速度大小，所以在研究时应采用控制变量法对两个因素进行分别研究，这样才能得出可靠的结论．‎ ‎6.【答案】（1）先变大后变小；6.2；非平衡 （2）质量；高度；同一；弹簧的最大压缩量 ‎【解析】【解答】（1）①根据图像，小球接触弹簧后速度先变大后减小，则动能先增大后变小；②因为弹簧受到0.1N的压力，缩短0.1cm，但最大缩短6.2cm时，产生的弹力为6.2cm×0.1N/cm=0.62N；③当小球的速度加到最大时，受到平衡力的作用，此时弹力为0.1N，说明小球的重力为0.1N，小球下落到最低时，弹簧的最大的弹力为0.62N，此时小球速度为0，所以受力不平衡； （2）若探究弹簧的压缩量和质量的关系，需要改变小球的质量，保持下落的高度相同，压缩相同的弹簧，测量出弹簧被压缩的不同情况。 【分析】（1）①根据物体运动的速度判断动能的大小变化；②根据弹簧受力的压缩量计算弹簧的弹力；③根据物体受到的力的大小判断是否为平衡力； （2）探究弹簧的压缩量和质量的关系，要改变物体的质量，保持其它因素相同。‎ ‎7.【答案】（1）转换；动能（2）速度；质量 ‎【解析】【解答】解：（1）在此实验中，小球的高度在这个题中代表了其速度的大小，让小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时能够具有相同的速度；采用本题采用了转换法，通过比较撞击纸盒距离的长短来判断小球的动能大小．（2）甲与乙两实验中两球的质量相同，高度不同，所以到达底端的速度不同，所以可以探究动能与速度大小的关系：质量相同时，速度越大，动能越大；将（甲）与（丙）两实验比较可知，小球动能的大小与小球的质量的关系，速度相同时，质量越大，动能越大．故答案为：（1）转换；动能；（2）速度；质量．‎ ‎【分析】①在该题中小球的高度在这个题中代表了速度的大小；②解答此题要知道动能的决定因素有两个：质量和速度，对于这类多因素问题应结合控制变量法进行分析；③分别控制小球的质量和所处高度不变，这是利用控制变量法研究问题；④球把纸盒推出的距离长，说明的动能大，这是一种转换的方法．‎ ‎8.【答案】（1）甲、乙；铁球到达水平面的速度；使质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下 （2）物体质量相同时，速度越大，动能越大 （3）纸盒被铁球推动距离；转换 （4）匀速直线 ‎【解析】【解答】解：（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下，因此要选择甲、乙两图；（2）由图示实验可知，甲、丙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于丙滚下的高度，甲将纸盒推动得更远，说明动能更大，‎ 8‎ 可得质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；（3）该实验是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法．（4）若水平面绝对光滑，铁球将做匀速直线运动．‎ 故答案为：（1）甲、乙；铁球到达水平面的速度；使质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止滚下；（2）物体质量相同时，速度越大，动能越大；（3）纸盒被铁球推动距离；转换；（4）匀速直线．‎ ‎【分析】（1）要探究动能大小与物体质量的关系，需保持物体的速度相同；则需使小球从同一斜面的同一高度由静止开始运动；（2）分析图甲、丙所示两次实验，根据实验控制的变量与实验现象分析答题；（3）掌握转换法在实验中的应用，通过对纸盒做功的多少，来体现小球动能的大小；（4）根据牛顿第一定律，若水平面绝对光滑，则木块不受摩擦力作用，运动后将保持匀速直线运动．‎ ‎9.【答案】（1）转换 （2）速度 （3）相同；质量 ‎【解析】【解答】 (1)小球动能的大小不易观察，木块移动的距离易观察，用木块移动的距离来表示小球动能的大小是本实验中转换法的应用；(2)实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关；使质量相同的小球从不同高度滚下，小球的速度不同，所以探究动能与速度的关系。(3)若探究质量对动能的影响，应使小球的速度相同，质量不同，所以需使质量不同的小球从斜面的同高度由静止滑下。‎ ‎【分析】探究动能大小的影响因素，用到转换法（小球的动能无法直接比较，通过木块被撞后移动距离的大小反映动能的大小）和控制变量法（当研究动能大小与质量的关系时，要让质量不同的小球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同，质量不同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一小球从不同的高度释放，这样可以保证小球的质量相同，速度不同）.‎ ‎10.【答案】（1）速度相同时，物体的质量越大，动能越大 （2）质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大 （3）重力势能与高速 ‎【解析】【解答】解：（1）图甲，两小球滚下高度相同，速度相同，两小球的质量不同，探究的是动能与质量的关系，得出的结论是：速度相同时，物体的质量越大，动能越大；（2）图乙中两小球的质量相同，滚下的高度越大，到达水平面的速度越大，将木块推得越远，得出的结论是：质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大；（3）小球沿同一光滑斜面下滑到水平面上时，重力势能转换为动能，高度越高，重力势能越大，转换的动能越大，木块移动的距离越大，故图乙还可以探究重力势能与高速的关系；‎ 故答案为：（1）速度相同时，物体的质量越大，动能越大；（2）质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大；（3）重力势能与高速．‎ ‎【分析】（1）分析图甲，两小球的质量不同，可探究动能与质量的关系；（2）分析图乙，小球滚下的高度不同，到达水平面的速度不同，可探究动能与速度的关系；（3）小球沿同一光滑斜面下滑到水平面上时，重力势能转换为动能；‎ 8‎