8下-11-功和機械能實驗題計算題專練（原卷版）-全國初中物理競賽試題編選

試卷第=page1515頁，共=sectionpages1616頁試卷第=page1616頁，共=sectionpages1616頁保密★啟用前《功和機械能》實驗題計算題專練全國初中物理競賽試題精編學校:___________姓名：___________班級：___________考號：___________一、實驗題1．如圖是研究“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置，左邊甲圖中的質量均為m′，高度分別為h和2h，右邊乙圖中的高度均為2h，質量分別為m和2m。四幅圖中相同的水平面上的木塊均相同。（1）使小球獲得動能的方法是讓小球從_______；（2）該實驗是通過______來反映物體動能大小的；（3）分析比較甲中的兩圖可得出：在______一定的情況下，物體的______越大，動能就越大；（4）上述研究動能大小的影響因素實驗中，只改變其中一個因素，而讓其他因素保持不變，這種研究方法叫______法；（5）圖中四次實驗中，木塊在水平面上滑動時，受到的摩擦力______（選填“相等”或“不相等”），若m'<m，四次實驗中木塊克服摩擦做功最多的是圖______（用圖中標有的阿拉伯數(shù)字的序號填空）；（6）如果圖甲中②的實驗時，木塊被撞后滑出木板掉落，因此需改進圖甲中②的實驗，再與實驗①對比。在不改變木板長度的情況下，應該采用以下方法______。（填序號）A．換用質量更小的小球B．給水平木板鋪上毛巾C．適當降低小球的高度D．換用一個較重的木塊2．古希臘學者亞里士多德認為：如果要使一個物體持續(xù)運動，就必須對它施加力的作用。而伽利略則認為：物體的運動并不需要力來維持。到底誰說得對呢？為了探究這個問題，小明和同學們設計了如圖甲所示的實驗。（1）如圖甲，分別讓同一小車從同一斜面的同一高度由靜止滑下，其目的是使小車到達平面時的_______相同，實驗中讓小車在粗糙程度不同的水平面上滑行目的是為了探究__________對物體運動的影響；（2）小車三次滑行的距離如甲所示，可以得出的結論是：小車受到的阻力越小，速度減小得________，進一步推理可知，如果運動的物體不受力，將做________運動；（3）通過上述實驗的探究，你贊同________（選填“亞里士多德”或“伽利略”）的觀點；完成上述實驗后，小明想利用斜面小車還可以模擬研究汽車超載和超速帶來的安全隱患，于是設計了如圖乙①②③所示的探究實驗，將A、B、C三個小車先后從同一裝置，高度分別為hA、hB、hC的位置滾下（mA=mB<mC，hA=hC>hB），推動小木塊運動一段距離后靜止，請你根據(jù)生活經(jīng)驗和所學的物理探究方法，對以下問題進行解答：（4）用來研究超速帶來的安全隱患時，應選擇圖乙中的_______兩個圖所示實驗進行比較，理由是：_________；（5）選擇①③兩圖是用來模擬研究_______帶來的安全隱患，實驗時需要控制的變量是_______相同。3．某同學在“探究彈性勢能大小與形變量的關系”時，猜測彈性勢能可能與形變量x成正比，也可能與形變量的平方x2成正比。于是用如圖的裝置進行探究，將彈簧套在光滑豎直桿上且底端固定在水平桌面上，刻度尺與桿平行，進行了如下操作：A．彈簧處于自由狀態(tài)時，讀出其上端距水平桌面的高度h0；B．將中間有孔的小鐵塊套在光滑桿上放于彈簧上端，豎直向下按壓鐵塊，讀出此時彈簧上端到水平桌面的高度h1；C．釋放小鐵塊，當鐵塊上升到最大高度時，讀出鐵塊下端到水平桌面的高度h2；D．改變彈簧的壓縮長度，重復步驟B和C，將測出的數(shù)據(jù)記錄在下面的表格中，并計算出彈簧的形變量x、形變量的平方x2和小鐵塊上升的距離。實驗次數(shù)h0/mh1/mh2/mx/m/m10.500.400.550.100.010.1520.500.300.900.200.040.6030.500.201.550.300.091.3540.500.152.000.350.121.85（1）實驗中彈簧的形變量x＝_____（用所測物理量符號表示）；（2）本實驗中，彈簧彈性勢能大小是通過_____來間接反映的；A．h1B．h2C．h2﹣h0D．h2﹣h1（3）該同學根據(jù)表中數(shù)據(jù)分別作出圖甲和圖乙圖像，由此得到的結論是彈簧彈性勢能的大小與_____成正比；（4）實驗中，每次按壓小鐵塊后釋放，彈簧的彈性勢能將_____，小鐵塊的重力勢能將_____（選填“增大”“減小”或“不變”）。4．初三的小明同學學習完能量之后，對各種能量的大小特點產生了濃厚的興趣。（一）他猜想同一根彈簧具有的彈性勢能大小可能與其形變量有關，于是進行如下實驗：①如圖所示，把彈簧套在光滑豎直桿上，且底端固定在水平面上，用刻度尺讀出并記錄處于自由狀態(tài)時彈簧上端距水平面的高度h0；②將中間有孔的小鐵塊套在光滑桿上放于彈簧上端，豎直向下按壓鐵塊，讀出并記錄此時彈簧上端到水平面的高度h1；③釋放小鐵塊，讀出并記錄鐵塊上升到最大高度時，鐵塊下端到水平面的高度h2；④改變h1，重復以上步驟。實驗次數(shù)h0/mh1/mh2/m彈簧形變量x/m小鐵塊上升的高度Δh/m10.500.400.5520.500.300.9030.500.201.5540.500.102.50（1）彈簧每次被壓縮時的形變量的表達式為x=_____（用所測物理量的符號表示）；（2）彈簧彈性勢能的大小是通過小鐵塊上升的高度Δh來間接反映的，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，同一根彈簧彈性勢能的大小與彈簧形變量_____（有關/無關）；（二）意猶未盡的小明又探究起了動能的大小，他在咨詢了物理老師后，得知物體動能EA的計算公式是。于是他讓質量為m的物塊以初速度v0在粗糙的水平面上運動，經(jīng)過多次實驗，測出多組不同的初速度v0與滑塊在水平面上滑行對應的最大距離s，對數(shù)據(jù)進行分析后得出結論：物塊克服摩擦力做功的最大值等于物塊初始的動能的大小。據(jù)此解答下列問題：（3）由動能EA的計算公式可知，對動能影響較大的是_____（質量/速度）；（4）當物塊的初速度為2m/s時，滑行的最大距離為1m。則當該物塊的初速度為4m/s時，滑行的最大距離是_____m；（5）已知在水平面上運動的物塊受到的摩擦力大小與壓力成正比，則當物塊初速度相同時，增加物塊的質量，物塊滑行的最大距離_____（增大/減小/不變）。5．小華騎自行車下坡時，想到一個問題：“從斜面下滑物體的快慢與哪些因素有關呢？”回家后她找來了小車、停表、刻度尺和充當斜面的木板進行探究，如圖所示。首先對影響小車下滑快慢的因素做出以下猜想，猜想一：與小車的質量有關；猜想二：與斜面的高度有關；猜想三：與斜面的長度有關。（1）根據(jù)所學知識，物體下滑時的動能是由重力勢能轉化而來的，而同一物體質量不變，高度越大勢能越大，下滑速度________（選填越大或越?。瑪喽ú孪攵钦_的。（2）為了驗證猜想一，小華設計的方案是在小車內放置不同數(shù)量的鉤碼，分別從高度相同的同一斜面的頂端由靜止釋放，用停表測出小車由頂端下滑到底端的時間．小華測量的結果如下表，她懷疑第三次測量錯誤，這時她想起釋放時推了一下小車，對此她進行了反思：釋放時推了一下小車，小車的動能________，下滑時間縮短．于是修正了這一錯誤并進行了重新測量，發(fā)現(xiàn)時間仍為2.5秒。表中四個數(shù)據(jù)的下滑路程和時間都相同，即速度相同，說明從斜面下滑物體的快慢跟質量________（選填有關或無關），猜想一是________（選填正確或錯誤）的。實驗次數(shù)1234小車內放置鉤碼的質量m/g050100150時間t/s2.52.52.02.5（3）為了驗證猜想三，小華設計的方案是將同一小車分別從高度相同、長度不同的不同斜面的頂端由靜止釋放，用停表測出下滑到底端的時間。她通過測量發(fā)現(xiàn)下滑的時間不同，于是得出速度不同、猜想三是正確的結論。請對小華這一探究作出評價，指出她“速度不同”判斷錯誤的原因是路程________（選填“相同”或“不同”），不能只比較時間。正確的方法是計算出每次下滑的速度，才能下結論。（4）小華又作出：“小車下滑的快慢還與斜面傾角有關”的猜想，你認為在斜面長度相同的條件下，她________（選填“需”或“不需”）要對這一猜想進行探究，原因是傾角是指斜面與水平面之間的夾角，夾角大小代表斜面陡與平的程度，傾角越大高度____________。6．李華同學發(fā)現(xiàn)建筑工人在鋪設水泥路時，有時要在水泥里面摻入少量纖維材料．他想通過實驗來探究在水泥中摻入纖維材料是否會影響水泥路面的牢固程度．關于水泥路面的牢固程度與哪些因素有關，和同學們討論后，他們提出了以下猜想：猜想1：與是否摻入纖維有關；猜想2：與纖維摻入量有關；猜想3：與纖維材料的種類有關。經(jīng)過思考后，他們利用圖中裝置，將鐵錘通過電磁鐵從某一高度處由靜止釋放，對水泥樣品進行連續(xù)撞擊，直至水泥樣品斷裂，收集的數(shù)據(jù)記錄在下表中。實驗序號水泥樣品厚度/cm水泥樣品面積/cm2鐵錘高度/cm摻入纖維種類纖維摻入量/%撞擊次數(shù)1410050無無202410050A纖維0.1803410050A纖維0.12954410050A纖維0.151005410050B纖維0.1906410050C纖維0.198（1）鐵錘撞擊水泥樣品時的動能是由________轉化來的。實驗時通過__________________來比較水泥樣品的牢固程度。（2）比較實驗序號1、2的兩組數(shù)據(jù)，可得出的結論是：水泥路面的牢固程度與是否摻入纖維________（選填“有關”或“無關”）。（3）比較序號2、3、4三組數(shù)據(jù)，可得出的結論是：在水泥中摻入適量纖維時，摻入纖維材料越多，水泥路面越________（選填“牢固”或“不牢固”）。（4）比較序號2、5、6的三組數(shù)據(jù)，________（選填能或不能）比較得出：在水泥中摻入等量不同纖維材料，摻入C纖維材料水泥路面最牢固，你判斷的理由是______（5）為縮短上述樣品的實驗時間，需減少碰撞次數(shù)，可采用的方法是_____7．在生活中我們往往會發(fā)現(xiàn)，旋轉物體在前進時穩(wěn)定性會更強，小明為了知道旋轉物體前進時的穩(wěn)定性和物體的形狀是否有關，做了以下的實驗進行驗證：（1）為了比較旋轉物體的穩(wěn)定性，小明在同一位置用旋轉的紙板擊打距離3m外靜止的飲料瓶，通過擊中的次數(shù)判斷穩(wěn)定性能的差別。（2）小明用同一材質質量相同的不同形狀硬紙板，按照以上方案用不同速度分別擊打飲料瓶10次，將擊中次數(shù)情況記錄在下表中。形狀長方形正方形圓形三角形橢圓形環(huán)形不規(guī)則形快速（擊中次數(shù)）7776777慢速（擊中次數(shù)）4444344①由上表分析可知，旋轉物體的穩(wěn)定性和物體的______無關，和物體的________有關，其關系是同一材質、質量相同的不同形狀硬紙板________________。②若從能量角度看，從同一位置擲出的質量、速度均相同的不同形狀硬紙板具有的機械能________（選填“相同”或“不同”）。（3）實驗時，改變旋轉物體的運動速度是依據(jù)力可以使物體的________發(fā)生改變的原理．若想研究質量與旋轉物體穩(wěn)定性的關系，需要使旋轉物體的速度、形狀和________均相同。（4）此實驗中用到的物理方法除了控制變量法，還有__________________。8．小明用三根材料和厚度相同但長寬不同的橡皮條、一個彈珠，探究“影響橡皮條彈性勢能的因素”。他依次將橡皮條固定在彈弓上，如圖所示，在彈性限度范圍內，拉伸相同的伸長量，將彈珠在同一位置沿水平方向彈射出去，測得彈射的水平距離，數(shù)據(jù)如下表：次數(shù)橡皮條橡皮條寬（cm）橡皮條長（cm）彈射的水平距離/m1a0.52010.12b0.5308.23c1.02014.0請回答以下問題：（1）實驗中是通過比較________________來間接反映橡皮條的彈性勢能大小，下列實驗中采取的方法與這一方法不同的是________（填字母）。A．在研究影響電熱大小的因素時，我們可以將電熱的多少轉換成液柱上升的高度B．判斷電路中是否有電流時，我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去確定C．研究電流時，將它比作水流（2）比較第1、2次實驗可知，拉伸相同的伸長量，橡皮條的彈性勢能與橡皮條的________有關；比較第1、3次實驗可知，拉伸相同的伸長量，橡皮條的彈性勢能還與橡皮條的________有關；你猜想影響橡皮條彈性勢能的因素可能還有______________。（3）用同種材料同厚度的橡皮條，拉伸相同的伸長量，彈性勢能最大的橡皮條是________。A．窄而長的

B．寬而長的

C．窄而短的

D．寬而短的（4）請你對小明的實驗做出評價_________（寫出一條即可）。9．某興趣小組將一張硬卡片對折，在開口的一邊剪兩個小豁口A和B，然后套上橡皮筋，做成了一個會跳的卡片（如圖所示）。為了探究卡片跳起的高度與哪些因素有關，該興趣小組提出了以下猜想：A．與卡片的質量有關B．與橡皮筋的形變量有關C．與橡皮筋的條數(shù)有關為了驗證猜想，小組選用幾根相同的橡皮筋和幾張相同的卡片進行實驗。（1）小明將圖中的卡片反過來，把它放在桌面上用手向下壓，使橡皮筋伸長，迅速松開手，觀察到的現(xiàn)象是________，這個現(xiàn)象說明：發(fā)生彈性形變的橡皮筋能對卡片________，因此它具有________能。（2）為了探究卡片跳起高度與質量是否有關，應選擇質量不同的卡片，控制其他實驗條件相同，操作中將卡片反過來，每次把它在桌面上用手壓平的目的是____________________________，實驗中若觀察到不同質量的卡片跳起的高度不同，則說明跳起高度與質量________（選填有關或無關）。（3）探究卡片跳起高度與橡皮筋形變量是否有關，請你為該小組提供使橡皮筋的形變量不同的兩種方法：①____________；②____________。10．小明利用如圖裝置研究做功與能量的轉化關系。重物通過細繩與木塊相連，細繩不可伸長，為水平面，段長為L，表面光滑；段粗糙，實驗開始時，木塊的細繩拉直，質量為M的木塊位于P點，質量為的重物恰好置于地面，將木塊從P向右拉至，放手后木塊向左運動，最終停在點，長為。不計空氣阻力、滑輪摩擦。(1)木塊在段運動過程中，重物的重力做功為（用字母表示）___________；木塊經(jīng)過段內能______________（選填“不變”、“增大”或“減小”）；(2)觀察實驗并聯(lián)系生活實際，小明提出猜想：重物和木塊獲得的總動能與重物重力做功多少有關。他提出猜想的生活依據(jù)是：________________；(3)為了驗證猜想，小明做了以下實驗，重物，木塊，改變木塊從點右移的距離，測得一組數(shù)據(jù)，記錄如下：（?。┬蛱?23456的長0.10.150.20.350.450.5木塊在點的速度平方0.20.30.40.70.91.0①已知物體動能的表達式為，分析重物和木塊獲得的總動能與重物的重力做功的多少，可知猜想是____________（選填“正確”或“錯誤”）的，得出的結論是__________。在段滑行的過程中，該系統(tǒng)（重物和木塊）的機械能____________（選填“守恒”或“不守恒”）；②利用實驗信息分析，當時，木塊M在點獲得的動能是___________________J；(4)如果上述結論具有普遍性，則一個物體從高為的光滑斜面頂端，由靜止開始滑下，不計空氣阻力，物體滑到斜面底端時的速度_____________（用字母表示）。二、計算題11．在一次抗洪救災行動中，一名質量為60kg的武警戰(zhàn)士登上一艘自重為540kg的沖峰舟進行搶險救災，沖峰舟以36km/h的速度勻速直線行駛1min，若行駛過程中所受阻力為總重的0.5倍，求：（1）沖峰舟受到的浮力；（2）沖峰舟行駛1min所做的功。（3）若沖峰舟滿載時排開水的體積為1.5m3，求最多還能裝載多少千克的人和物資。（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）12．如圖甲是我國研制的用于修理大型船艦的船塢一“華船一號”，其全長168m，寬48m，高16m，它有一個巨大的“凹”字形船艙，兩側有墻，上面裝有吊裝牽引裝備，前后兩端敞開，供待修船艦出入。船塢底部和兩側塢墻內有若干個浮箱，用來灌水和排水，實現(xiàn)船塢的沉與浮。某次作業(yè)中，為了搶修一艘總質量為1.2萬噸的“MR”號待修船，船塢先自航到指定海域，然后向浮箱內灌水，船塢開始下沉；當船塢下沉到甲板剛好與海面相平時，船塢的吃水深度為4m、排水量為4萬噸（如圖乙所示）。繼續(xù)向浮箱內灌水，當船塢下沉到塢內水足夠深時，船塢上的卷揚機將“MR”號船水平牽引漂浮進船塢，此時船塢的吃水深度為14m、排水量為6.3萬噸（如圖丙所示）。接著抽出浮箱內的水，船塢上浮直至甲板剛好與海面相平，托起“MR”號開始修理工作，（如圖?。?。（1）當甲板剛好與海面相平時，船塢底部受到海水的壓強為多少？（2）“MR”號待修船在卷揚機水平拉力下以0.5m/s的速度勻速進入船塢，卷揚機的功率恒定為200kW，“MR”號進船塢時受到水的阻力為多少？（3）“MR”號船進船塢后，船塢浮箱內至少要向外排水多少立方米才可以開始修理工作？13．如圖是我國自主研制的新型氣墊兩棲登陸艇，它質量約為，底面積約為600m2，求：（g取10N/kg）（1）登陸艇所受重力的大小是多少？它漂浮在海面時的浮力是多少？（2）登陸艇靜止在水平海灘上時對海灘的壓強是多少？（3）若登陸艇用的推進力以20m/s的速度行駛，則10min做了多少功？它的功率是多少？14．電動自行車越來越受到人們的青睞，電動自行車使用前要先對車上的蓄電池充電，騎行時，蓄電池對車上的電動車供電，電動機為車提供動力。下表是某品牌電動自行車的一些主要技術參數(shù)：自行車質量m/kg電能轉化為機械能的效率工作電壓U/V行駛速度v/m?s﹣1騎車人質量為60kg時的平均阻力f/N4075%36≤1020若質量是60kg的人騎電動自行車在水平路面上以勻速行駛，根據(jù)相關信息，求：（1）電動自行車以5m/s的速度行駛10分鐘，電動自行車做的機械功；（2）該電動自行車以5m/s的速度行駛10分鐘所消耗的電能；（3）電動自行車以5m/s的速度速度行駛過程中電動機的工作電流。15．如圖所示，是使用汽車從湖水中打撈重物的示意圖．汽車通過定滑輪牽引水下一個圓柱形重物，在整個打撈過程中，汽車以恒定的速度v=0.2m/s向右運動．圖乙是此過程中汽車拉動重物的拉力F隨時間t變化的圖象．設t=0時汽車開始提升重物，忽略水的阻力、繩重和滑輪的摩擦，g取10N/kg．求:（1）重物露出水面前，汽車拉重物的功率；（2）圓柱形重物的密度；（3）水對湖底的壓強（整個過程中，湖水深度不變）．16．將邊長都為10cm的正方體A、B置于盛有大量水的圓柱狀容器中，待穩(wěn)定后如圖甲所示，A浮出水面部分占其總體積的40%，B沉于水底．已知B的密度ρB=1.2×103kg/m3，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，g=10N/kg，容器底面積為400cm2．求：（1）正方體A的密度ρA和沉在水底的B對容器底部的壓強PB．（2）對A施加一壓力，將A剛好壓入水中，并用輕質細繩將A、B上下連接，如圖乙所示．現(xiàn)緩慢減小壓力，直至壓力為零．請判斷：在壓力減小的過程中，浮力是否對B做功？若不做功，請說明理由；若做功，求浮力對B做的功W以及水對容器底部壓強的減少量△P．17．一個質量為4kg、底面積為2.0×10﹣2m2的金屬塊B靜止在水平面上，如圖甲所示．現(xiàn)有一邊長為0.2m的立方體物塊A，放于底面積為0.16m2的圓柱形盛水容器中，把B輕放于A上，靜止后A恰好浸沒入水中，如圖乙所示．（已知水的密度為ρ水=1.0×103kg/m3，A的密度ρA=0.5×103kg/m3，取g=10N/kg）求：（1）B對水平面的壓強；（2）把B從A上取走后（如圖丙所示），A浮出水面的體積；（3）把B從A上取走后，水對容器底部壓強改變了多少；（4）把B從A上取走，水的重力做功多少．18．如圖1所示，某工程隊在一次施工作業(yè)中，以恒定速度沿豎直方向將質量為5×103kg的圓柱形實心工件從深水池底部吊起至距水面某一高度，繩子作用在工件上端的拉力F的功率P隨工件上升高度h變化的圖像如圖2所示，不計水的阻力（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg），求：（1）工件的重力？（2）工件剛起吊時上表面受到水的壓強？（3）工件上升的速度大小？（4）起吊前工件對池底的壓強？（5）工件的橫截面積S是多大？19．某校科技小組參觀完湘江航電樞紐后，了解到船只過船閘的時間很長，為此他們在網(wǎng)上查鬩資科，設計了一個船只升降實驗模型。模型中的左右兩個船廂A、B的容積均為2000cm3，質量均為400g（含配件）?，F(xiàn)關閉進水閥和排水閥，使柱形容器E（質量不計）中有足夠多的水，在船廂A、B中各裝入800g的水，整個裝置靜止后，圓柱體浮筒D浸在水中的深度為8cm，他們依次進行了如下(2)﹣(3)