九年級物理假期培優(yōu)講義專題12 功和機(jī)械能（測試）（解析版）

專題12功和機(jī)械能（測試）（解析版）

（滿分100分，時間90分鐘）

一、選擇題（13小題，每小題3分，共39分）

1.下列關(guān)于功的說法正確的是（）。

A.小明用力推發(fā)生故障的汽車而未推動時，推力對汽車做了功；

B.吊車吊著重物沿水平方向勻速運(yùn)動一段距離時，吊車的拉力對重物做了功；

C.足球在水平地面上滾動一段距離時，重力對足球做了功；

D.舉重運(yùn)動員從地面將杠鈴舉起的過程中，舉重運(yùn)動員對杠鈴做了功

【答案】D。

【解析】A、用力推發(fā)生故障的汽車而未推動時，只有力沒有距離；故推力對汽車沒有做功；故A錯誤；

B、吊車吊著重物沿水平方向勻速運(yùn)動一段距離時，拉力方向豎直向上，移動距離的方向水平向前；兩

個方向相互垂直，故吊車的拉力對重物沒有做功；故B錯誤；

C、足球在水平地面上滾動一段距離時，移動距離的方向水平向前，重力的方向豎直向下；兩個方向相

互垂直，故重力對足球沒有做功；故C錯誤；

D、運(yùn)動員從地面將杠鈴舉起的過程中，力的方向豎直向上，移動距離的方向也豎直向上，兩個方向一

致；故舉重運(yùn)動員對杠鈴做功；故D正確。故選：D。?

2．如圖所示，斜面長5m，高1m，工人用沿斜面方向400N的力把重1600N的集裝箱勻速推到車上，推

力對集裝箱做的功是（）。

A．1000JB．2000JC．1600JD．8000J

【答案】B。

【解析】由題意可知，推力對集裝箱做的功是

故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。

3．初三體能測試中，某同學(xué)1min內(nèi)繩跳120次，每次跳離地面的高度約為5cm，則他跳繩時的功率最

接近（）。

A．5WB．50WC．500WD．5000W

【答案】B。

【解析】某同學(xué)的質(zhì)量約50kg，他的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N

一次跳繩做的功為W0=Gh=500N×0.05m=25J

1min跳繩做的功為W=120W0=120×25J=3000J

跳繩的功率為；故選B。

4.下面關(guān)于功和功率的說法中正確的是（）。

A.做功越多，功率越大；

B.做功的時間越短，功率就越大；

C.在相同的時間內(nèi)，做功越多，功率越大；

D.做相同的功，用的時間越長，功率就越大

【答案】C。

【解析】A、機(jī)器做功越多，不知道做功時間，它的功率不一定大，故錯誤；

B、機(jī)械所做的功一定時，所用的做功時間越短，它的功率就越大。光知道時間，不知道功的多少，不

能判斷。故錯誤；

C、時間一定時，所做的功與功率成正比，功越多，功率越大。故正確；

D、做功一定時，功率與時間成反比，時間越長，功率越小。故錯誤。故選：C。?

5．如圖所示，小球由靜止開始沿著粗糙的路面從a點(diǎn)向d點(diǎn)自由運(yùn)動，其中b和d兩點(diǎn)在同一水平高度，

則下列說法中錯誤的是（）。

A.小球在b和d時重力勢能和動能都相等；

B.小球從a到d的過程中部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；

C.小球從a到c，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；

D.小球從c到d，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能

【答案】A。

【解析】A、由于接觸面粗糙，小球從b運(yùn)動到d的過程中，有一部分機(jī)械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故小球在b

點(diǎn)的機(jī)械能大于在d點(diǎn)的機(jī)械能；已知b和d兩點(diǎn)在同一水平高度，即兩位置小球的重力勢能相同，根據(jù)“機(jī)

械能=動能+勢能”可知，小球在b點(diǎn)的動能大于在d點(diǎn)的動能，故A錯誤；?

B、小球從a到d的過程中，克服阻力做功，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B正確；?

C、小球從a到c加速下滑，小球質(zhì)量不變，速度增大，故動能增大；同時高度減小，重力勢能減小，所

以小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故C正確；?

B、小球從c到d減速上坡，小球質(zhì)量不變，速度減小，故動能減??；同時高度增加，重力勢能增大，所

以小球的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故D正確。?故選：A。?

6.如圖所示，人造衛(wèi)星沿橢圓形軌道繞地球運(yùn)行，當(dāng)衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動過程中，下列說法正

確的是（）。

A.動能逐漸增大，機(jī)械能增大；

B.勢能逐漸減小，機(jī)械能減??；

C.動能逐漸增大，勢能逐漸減小，機(jī)械能不變；

D.動能逐漸增大，勢能逐漸減小，機(jī)械能減小

【答案】C。

【解析】對于能量的轉(zhuǎn)化必定是一種能量減少另一種能量增加，并且減少的能量轉(zhuǎn)化為增加的能量。

根據(jù)影響動能和重力勢能大小的因素來分析動能和重力勢能的變化，動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。

當(dāng)衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動時，衛(wèi)星質(zhì)量不變，所處高度減小，重力勢能減??；但運(yùn)動的速度增大，

動能增大，減小的重力勢能等于增加的動能，也就是說在能量的轉(zhuǎn)化過程中，機(jī)械能的總量保持不變，故

ABD錯誤，C正確；故選C。

7.蹦床運(yùn)動逐漸進(jìn)入了大眾生活。下列有關(guān)對蹦床者的分析，正確的是（）。

A.下落到與蹦床接觸的瞬間時，動能最大；

B.被蹦床彈起的過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能；

C.從接觸蹦床到下落至最低處的過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能；

D.在空中上升過程中，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能

【答案】D。

【解析】A、剛與蹦床接觸時，運(yùn)動員受到合力向下，速度增大，當(dāng)重力和彈力相等，合力為零時，速

度最大，動能最大，故A錯誤；?

B、運(yùn)動員被蹦床彈起的過程中，小孩離開蹦床前，動能增大，蹦床的彈性勢能減小，是彈性勢能轉(zhuǎn)化

為動能；離開蹦床后，小孩的重力勢能增大，動能減小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故B錯誤；?

C、運(yùn)動員從接觸蹦床到下落到最低處的過程中，速度最終減小為0，動能減小，同時高度變小，重力

勢能變小，蹦床的彈性形變變大，彈性勢能增大，是動能和重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，故C錯誤；

D、運(yùn)動員在空中上升的過程中，質(zhì)量不變，速度變小，動能減小，同時其高度變大，重力勢能增大，

所以動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故D正確。故選：D。?

8.如圖為小孩蕩秋千的示意圖，下列分析正確的是（）。

A.小孩在A點(diǎn)具有的動能最大；

B.小孩從B蕩到C的過程中，動能轉(zhuǎn)化為勢能；

C.小孩從C蕩到B的過程中，動能轉(zhuǎn)化為勢能；

D.小孩從A蕩到B的過程中，在B點(diǎn)的機(jī)械能大于A點(diǎn)的機(jī)械能

【答案】B。

【解析】A、小孩在A點(diǎn)的位置最高，重力勢能最大，動能為零，故A錯誤。

B、小孩從B蕩到C的過程中，質(zhì)量不變，高度增加，重力勢能增加；速度減小，動能減少，是動能轉(zhuǎn)化

為重力勢能，故B正確。?

C、小孩從C蕩到B的過程中，質(zhì)量不變，高度降低，重力勢能減少；速度增加，動能增大，是重力勢能

轉(zhuǎn)化為動能，故C錯誤。?

D、小孩從A蕩到B的過程中，由于克服摩擦做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使得機(jī)械能減小，所以在

B點(diǎn)的機(jī)械能小于A點(diǎn)的機(jī)械能，故D錯誤。?故選：B。?

9.如圖所示，斜面高為1m，長為4m，用沿斜面向上大小為75N的拉力F，將重為200N的木箱由斜面底

端勻速緩慢拉到頂端，下列關(guān)于做功的判斷正確的是（）。

A.木箱受到的重力做功的大小為800N；

B.拉力F對木箱做功的大小為300J；

C.木箱受到的合力做功的大小為125J；

D.木箱受到斜面的支持力做功的大小為200J

【答案】B。

【解析】A、由題意知，木箱的重力G=200N，h=1m，則克服重力做功：W有用=Gh=200N×1m=200J，故A錯

誤；?

B、拉力F做的功：W總=FL=75N×4m=300J，故B正確；?

C、木箱沿斜面勻速緩慢運(yùn)動，處于平衡狀態(tài)，則木箱所受合力為零，由W=Fs可知，合力做功大小為0J，

故C錯誤；?

D、木箱移動方向與支持力方向垂直，所以斜面的支持力做功為0J，故B錯誤。?故選：B。?

10．2021年新冠疫情期間，我國多地交警用無人機(jī)“喊話”，提醒行人戴口罩，如圖所示。下列說法

正確的是（）。

A．無人機(jī)在空中懸停時，所受合力為零；

B．無人機(jī)向上加速飛行時受到平衡力的作用；

C．以向上飛行的無人機(jī)為參照物，地面是靜止的；

D．水平勻速飛行的無人機(jī)受到的重力對它做了功

【答案】A。

【解析】A．無人機(jī)在空中懸停時處于靜止?fàn)顟B(tài)，根據(jù)牛頓第一定律此時無人機(jī)所受合力為零，故A正

確；

B．無人機(jī)向上加速飛行時處于非平衡狀態(tài)，此時所受的力是非平衡力，故B錯誤；

C．以向上飛行的無人機(jī)為參照物，地面的位置發(fā)生改變，所以地面是運(yùn)動的，故C錯誤；

D．水平勻速飛行的無人機(jī)受到的重力方向和運(yùn)動方向垂直，所以重力不做功，故D錯誤。故選A。

11．物塊在水平拉力F（大小未知）的作用下，在水平直線軌道上運(yùn)動（如圖），其中AB=CD=10m。已

知物塊在AB段和CD段分別以2m/s和5m/s的速度勻速運(yùn)動，且在AB段、CD段所受摩擦阻力分別為1N和2N，

則以下判斷正確的是（）。

A．該物塊在CD段的慣性比AB段大；

B．該物塊通過AB段和CD段所用的時間之比為2∶5；

C．拉力F在AB段所做的功為20J；

D．拉力F在CD段做功的功率為10W

【答案】D。

【解析】A．慣性的大小只與質(zhì)量有關(guān)，與速度大小無關(guān)，故A錯誤；

B．由題知，物塊在AB段和CD段的速度之比為2∶5，AB和CD距離相等，則該物塊通過AB段和CD段所用的

時間之比為5∶2，故B錯誤；

C．物塊在AB段勻速運(yùn)動，拉力等于摩擦阻力，拉力F在AB段所做的功W=FABsAB=fABsAB=1N10m=10J

故C錯誤；

D．物塊在CD段勻速運(yùn)動，拉力等于摩擦阻力，拉力F在CD段做功的功率P=FCDvCD=fCDvCD=2N5m/s=10W，

故D正確。故選D。

12．圖甲所示，超超在平地上用水平向右的力推木箱，推力隨時間變化的圖像如圖乙所示，木箱速度

隨時間變化的圖像如圖丙所示，以下說法正確的是（）。

A．0~3s內(nèi)推力小于摩擦力；

B．3s~6s內(nèi)木箱處于平衡狀態(tài)；

C．6s~9s內(nèi)木箱所受摩擦力大小為3N；

D．9s~12s內(nèi)推力做功的功率大小為6W

【答案】D。

【解析】A．由圖丙知，0~3s，木箱處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受的靜摩擦力與推力是一對平衡力，它們的大小

相等，故A錯誤；

B．由圖丙知，3~6s，木箱做加速運(yùn)動，不是處于平衡狀態(tài)，故B錯誤；

CD．由圖丙知，9~12s，木箱做勻速直線運(yùn)動，速度為1m/s，由圖乙知，此時木箱受到的推力為6N，

那么所受的摩擦力也等于6N，因為木箱處于平衡狀態(tài)，水平方向上的摩擦力和推力是一對平衡力。此時間

段，推力做功的功率P=Fv=6N×1m/s=6W

6~9s，木箱做減速運(yùn)動，但此時間段木箱對平地的壓力和接觸面的粗糙程度與勻速直線運(yùn)動時間段內(nèi)

的相同，所以所受的摩擦力大小也為6N。故C錯誤，D正確。故選D。

13．一定質(zhì)量的物體在水平拉力的作用下沿水平面運(yùn)動，物體運(yùn)動的圖像如圖所示，下列判斷正確

的是（）。

A．物體在10s時的速度大于4s時的速度；

B．0～6s物體所受的拉力大于6～12s物體所受的拉力；

C．0～6s拉力對物體做功的功率小于6～12s拉力對物體做功的功率；

D．0～6s拉力對物體所做的功大于6～12s拉力對物體所做的功

【答案】D。

【解析】A．0~6s直線斜率大于6~12s直線斜率，所以0~6s速度大于6~12s速度，故物體在10s時的速

度小于4s時的速度，故A錯誤；

BD．同一物體沿同一水平面運(yùn)動，則壓力大小和接觸面的粗糙程度不變，所以物體受到的摩擦力大小

不變，因物體做勻速直線運(yùn)動，則拉力等于摩擦力，所以0~6s物體所受的拉力等于6~12s物體所受的拉力；

從圖中可以看出，0~6s過程中通過的路程為3m，6~12s過程中通過的路程為1m，而兩過程中拉力相同，由

W=Fs可知，0~6s拉力對物體所做的功大于6~12s拉力對物體所做的功，故B錯誤，D正確；

C．由于拉力相同，但0~6s過程中的速度大于6~12s過程中的速度，根據(jù)P=Fv可知，0~6s拉力對物體做

功的功率大于6~12s拉力對物體做功的功率，故C錯誤。故選D。

二、填空題（7小題，每空2分，共36分）

14.利用如圖所示的斜面，小李用300N的力沿斜面向上把重為500N的貨物沿斜面由底部勻速推到頂端，

耗時20s，在這過程中克服貨物重力做的功是______J；推力做的功是______J；推力做功的功率為______W。

【答案】2500；3000；150。

【解析】[1]物體的重力G=500N，提升的高度h=5m，則貨物克服重力做的功為W1=Gh=500N×5m=2500J

[2]推力大小F=300N，物體在推力的方向上移動的距離s=10m，可知推力做的功W2=Fs=300N×10m=3000J

[3]t=20s，推力做功的功率為。

15.如圖，彈簧的左端固定，右端連接一個小球，把它們套在光滑的水平桿上，a是壓縮彈簧后小球靜

止釋放的位置，b是彈簧原長時小球的位置，c是小球到達(dá)最右端的位置。則小球從a運(yùn)動到c的過程中，在

______（選填“a”、“b”或“c”）位置動能最大；從b到c的過程中，小球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的______，

小球從a運(yùn)動到b的過程機(jī)械能總量______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。

【答案】b；彈性勢能；不變。

【解析】[1][2][3]由題意可知，小球從a運(yùn)動到b的過程中，彈簧的形變程度減小，其彈性勢能減小，

小球的速度變大，動能變大，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能，而小球的重力勢能不變，水平桿是光滑

的，整個過程不需要克服摩擦做功，所以機(jī)械能總量不變；到達(dá)b點(diǎn)時，彈簧恢復(fù)原狀，不計摩擦阻力，其

彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為小球的動能；再從b運(yùn)動到c時，彈簧被拉伸，小球的動能再逐漸轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢

能，小球的動能會變小。因此，在b點(diǎn)時小球的動能最大。

16.運(yùn)動員從起點(diǎn)下滑，過程中先后經(jīng)過M、S兩點(diǎn)，她在這兩點(diǎn)的動能和重力勢能如圖所示，則運(yùn)動員：

（1）在M點(diǎn)的動能為______J；

（2）在M、S兩點(diǎn)相比，速度______，重力勢能______，機(jī)械能______（均選填“M點(diǎn)大”、“S點(diǎn)大”

或“一樣大”）。

【答案】5000；S點(diǎn)大；M點(diǎn)大；M點(diǎn)大。

【解析】（1）[1]由圖可知，M點(diǎn)的動能為0.5×104J=5000J

（2）[2]運(yùn)動員的質(zhì)量不變，S點(diǎn)的動能為2×104J，M點(diǎn)的動能為0.5×104J，S點(diǎn)的動能大于M點(diǎn)的動

能，所以在S點(diǎn)的速度大于M點(diǎn)速度。

[3]運(yùn)動員的質(zhì)量不變，S點(diǎn)的重力勢能為0.5×104J，M點(diǎn)的重力勢能約為2.3×104J，M點(diǎn)的重力勢能

大于S點(diǎn)的重力勢能。

[4]S點(diǎn)的機(jī)械能為2×104J+0.5×104J=2.5×104J

M點(diǎn)的機(jī)械能為0.5×104J+2.3×104J=2.8×104J

M點(diǎn)的機(jī)械能較大。

17．將一物塊靜置于斜面上A點(diǎn)，此時物塊的機(jī)械能為12J。放手后，物塊沿斜面滑下，并在水平面上

滑行至B點(diǎn)停下，如圖所示，整個過程中有______力和______力對物塊做功。若將物塊沿原路剛好推回A點(diǎn)，

則要對它做______J的功。

【答案】重；摩擦；24。

【解析】[1][2]從A到B的過程中，物塊受到重力、摩擦力和支持力的作用，因為重力G和摩擦力f的方

向和運(yùn)動方向不垂直，故重力和摩擦力對物體做功，支持力方向和運(yùn)動方向垂直，所以支持力不做功。

[3]物塊靜止在斜面上A點(diǎn)時的機(jī)械能為12J，當(dāng)?shù)竭_(dá)水平面的B點(diǎn)的過程中，機(jī)械能逐漸減小為0，也

就說明此過程中重力和摩擦力做功之和為12J，根據(jù)能量守恒定律可得，要將物體由B點(diǎn)推到A點(diǎn)，仍要克服

重力和摩擦力做12J的功，另外還要使物體的機(jī)械能恢復(fù)到12J，因此對物體做的功為。

18．爺爺和小麗進(jìn)行爬樓比賽。他們都從1樓到6樓。爺爺?shù)捏w重是小麗的2倍。爺爺所用的時間是

小麗所用時間的2倍。若爺爺做功為W1，功率為P1，小麗做功為W2，功率為P2，則W1:W2=______；P1:P2=_______。

小麗和爺爺一起乘電梯下樓時，他們的重力________（填“做功”或“不做功”）。

【答案】2:1；1:1；做功。

【解析】[1]爺爺和小麗爬的樓高相同，爺爺體重是小麗的2倍，做功比值為

[2]爺爺所用的時間是小麗所用時間的2倍，他們的功率比為

[3]乘電梯下樓時，重力方向豎直向下，距離向下，重力方向有距離，因此重力做功。

19.2021年9月17日，我國神舟十二號載人飛船返回艙安全降落在東風(fēng)著陸場預(yù)定區(qū)域，圖乙是其階

段Ⅲ飛船返回艙著陸過程中的高度隨時間的變化關(guān)系。?

（1）圖乙中t1~t2時段，返回艙在豎直向上推力作用下，豎直下落的速度減小，該過程中推力F與重力G

的大小關(guān)系是______（不計大氣阻力）

（2）飛船返回艙的質(zhì)量約為300kg，其重力在t2~t4時段做功______J。

【答案】F＞G3×105。

【解析】（1）返回艙在豎直方向上受到推力F和重力G的作用，在這兩個力的作用下，返回艙豎直下落

的速度減小，運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變，說明這兩個力不平衡，而且合力的方向與運(yùn)動方向相反，由于運(yùn)動方向

向下，則合力方向向上，故推力F大于重力G；?

（2）返回艙受到的重力：G=mg=300kg×10N/kg=3000N；?

由圖可知，返回艙下落的高度：h=100m，則返回艙重力在t2~t4時段所做的功：

W=Fs=Gh=3000N×100m=3×105J。?

故答案為：（1）F＞G；（2）3×105。

三、實驗題（2小題，共12分）

20.（6分）“十次事故九次快”說明汽車超速會帶來危害，汽車“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁

禍?zhǔn)?，超速與超載嚴(yán)重危害了道路交通安全。

小明通過實驗探究貨車超速與超載在追尾事故中的危害，用到的器材有：小車（模擬貨車）、木塊（模

擬被追尾車輛）、砝碼若干、坡度固定的斜面。將小車從如圖甲所示的A處自由釋放，小車在水平面上運(yùn)動

一段距離s0后停止，s0可視為剎車后運(yùn)動的距離。將木塊靜置于小車右側(cè)所在的位置B處，表明符合核載量

并在限速內(nèi)的貨車不會對前車追尾。

請回答下列問題：

（1）探究貨車超速的危害：如圖乙所示，木塊置于B處，小車由斜面頂端釋放，撞擊木塊并與木塊共

同運(yùn)動一段距離s1，這表明貨車超速___________（選填“會”或“不會”）產(chǎn)生追尾的危害。本實驗可用

木塊運(yùn)動的___________反映追尾的危害程度；

（2）探究貨車超載的危害：如圖丙所示，木塊置于B處，將砝碼固定在小車上，仍從A處釋放小車，觀

察小車的運(yùn)動情況。逐次增加砝碼個數(shù)重復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)小車在水平面上運(yùn)動的距離幾乎都為s0，均未與木塊

撞擊。小明猜想：小車每次到達(dá)斜面底端時，雖其動能隨___________的逐次增大而增大，但仍未追尾，原

因可能是小車此時___________還不夠大；

（3）由（2）問中的實驗看出小車超載幾乎不會追尾前車，但生活中貨車超載引起的追尾事故卻頻頻

發(fā)生。請你在上述實驗的基礎(chǔ)上再設(shè)計一步實驗操作（木塊仍置于B處），證明貨車追尾前車會因超載帶來

危害；

①操作：___________；

②請你對可能產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行合理預(yù)設(shè)，并指出僅因超載造成追尾的危害程度在實驗結(jié)果中是如何體

現(xiàn)的？___________。

【答案】會；距離；質(zhì)量；速度；見詳解；見詳解。

【解析】（1）[1]小車由斜面頂端釋放，撞擊木塊并與木塊共同運(yùn)動一段距離s1，說明速度越大的物體

具有動能越大，動能過大的貨車會造成追尾事故。

[2]危害程度不能直觀體現(xiàn)，只能運(yùn)用轉(zhuǎn)換法，用木塊被撞擊的距離間接體現(xiàn)。

（2）[3]逐次增加砝碼個數(shù)重復(fù)實驗，增加砝碼質(zhì)量越大，造成小車的動能越大。

[4]影響動能的因素除了質(zhì)量，還有速度，所以考慮可能是速度還不夠大。

（3）[5]將裝有砝碼的小車放在斜面頂端釋放，觀察木塊被撞擊后運(yùn)動的距離。

[6]若木塊運(yùn)動的距離比乙圖中木塊運(yùn)動的距離更遠(yuǎn)，則木塊兩次運(yùn)動距離之差即可體現(xiàn)僅因超載帶來

的危害程度。

21.（5分）小夏同學(xué)在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況受到啟發(fā)，并產(chǎn)生了如下猜想。

猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)

猜想二：物體的重力勢能與物體的下落高度有關(guān)

猜想三：物體的重力勢能與物體的運(yùn)動路徑有關(guān)

為此小夏設(shè)計了如圖所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球分別從距離沙表面某高度

處靜止釋放，其中D球從光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下（球在光滑管道中運(yùn)動的能

量損失不計）。實驗數(shù)據(jù)如下表：

實驗序號鉛球代號鉛球質(zhì)量/g下落高度/m陷入沙中的深度/m

①A2000.50.1

②B4000.50.25

③C20010.2

④D20010.2

(1)本實驗中，采用的研究問題的方法是_____。（寫出一種方法即可）

(2)本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過_____來反映的。

(3)為驗證猜想二，應(yīng)比較_____（填實驗序號），得到的結(jié)論是：當(dāng)物體質(zhì)量相同時，物體所處的高

度越高，重力勢能越大。

(4)比較③④，得到的結(jié)論是：物體的重力勢能與物體運(yùn)動的路徑_____（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。

(5)經(jīng)進(jìn)一步實驗和分析，小夏大膽給出重力勢能（Ep）的表達(dá)式“Ep＝mgh”，并去辦公室詢問了老

師，得以證實，小夏高興不已，回到教室后，根據(jù)學(xué)過的知識又算出了各小球落到沙表面的動能，其中B球

的動能為_____J。（忽略空氣阻力，g＝10N/kg）

【答案】控制變量法；鉛球陷入沙中的深度；①、③；無關(guān)；2。

【解析】(1)重力勢能的大小與多個因素有關(guān)，需要保持一個因素不變，改變另一個因素，用到控制變

量法。

(2)本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過球陷入沙中的深度來反映，鉛球陷入沙中的深度越大，說明

鉛球的重力勢能越大。

(3)比較A、C兩球，兩球質(zhì)量相等、運(yùn)動路徑相同，下落高度不同，C球下落的高度高，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙

深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)質(zhì)量相同時，物體所處的高度越高，重力勢能越大。

(4)比較③④，兩球的質(zhì)量相同，下落高度也相同，兩球的運(yùn)動路徑不同，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動的路徑不同，

但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。

(5)根據(jù)Ep=mgh可得，B球的動能Ep=mgh=0.4kg×10N/kg×0.5m=2J。

四、綜合題（2小題，共13分）

22．（7分）現(xiàn)用水平力F沿水平面推動長方體木塊，推力F與木塊的速度v隨時間t變化的圖象分別如圖

甲、乙所示。已知長方體木塊高，木塊的密度是，求：

(1)當(dāng)木塊在水平地面上靜止時，請在上圖中畫出其在豎直方向上的受力情況及對地面的壓強(qiáng)；

(2)在3~5s內(nèi)，推力F對木塊所做的功及功率；

(3)請在圖丙中，畫出0~6s內(nèi)木塊所受的摩擦力f隨時間t變化的圖線。

【答案】(1)如圖；；(2)400J，200W；(3)如圖。

【解析】(1)木塊在水平地面上靜止時，受到一對平衡力的作用，豎直向上的支持力和豎直向下的重力，

如圖所示：

設(shè)木塊底面積為S，則體積

木塊對地面壓力

木塊對地面壓強(qiáng)：

(2)由圖乙可知35s內(nèi)木塊運(yùn)動速度v=1.0m/s，由得35s內(nèi)木塊運(yùn)動距離

由圖甲可知35s～內(nèi)推力F=200N，推力做的功～

推力F的功率～

(3)由圖乙可知01s內(nèi)木塊靜止，受到的摩擦力等于推力，由圖甲可知01s內(nèi)推力為10