初中物理动能和势能的转化与守恒试题

如图甲所示，是设计的“探究小球的重力势能大小与哪些因素有关“的实验装置． 其中AB是四分之一光滑圆弧轨道，BC是粗糙的水平面，木块初始静止在B点，让小球从距水平面高h处由静止释放，小球刚好能沿着过A点的切线方向进入圆弧轨轨道，然后与木块发生碰撞，木块运动一段距离后最终停下来．小球可认为是光滑的，如圈乙所示，是实验过程中的三个步骤其中小球质量m₁＜m₂=m₃，小球由静止释放的位置距水平面的高度h₁=h₂＜h₃．

①在小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中，小球的重力势能转化为小球的　        　．
②通过观察　           　来比较小球的重力势能的大小．
③歩骤一、歩骤二是探究小球的重力势能大小与　            　关系．
④步骤二、步骤三是探究小球的重力势能大小与　           　的关系．

如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直．B点是弹性绳对运动员的拉力等于其重力的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），则从O点到C点的过程中运动员的___ __能一直在减小，在____  ___（填“A”或“B”或“C）点处运动员的动能最大，从A点运动到C点运动员的机械能____  ____（填“增大”或“减小”或“不变”）

如图所示，一个小皮球以初速度v沿着粗糙的路面从a点向d点运动，其中b和d两点在同一水平高度。则下列说法中正确的是

A．小皮球加速下滑，是由于它具有惯性

B．小皮球减速上坡，是由于它受到路面的阻力

C．小皮球从c到d重力势能增加，机械能减少

D．小皮球在b和d重力势能相等，动能不相等

物体在空气中运动时受到的阻力与物体的外形、体积和运动速度有关。现用一根不可伸长的轻绳将体积相同、重力不同的 $A$、 $B$两球连在一起， $A$球重 $4N$、 $B$球重 $5N$。在两球匀速竖直下落的过程中，机械能 　　（选填“增大”、“减小”或“不变” $)$，轻绳的拉力是 　　 $N$。

小明做了一个“魔罐”玩具，如图所示，在金属罐的盖子和罐底各开两个小孔，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，然后将橡皮筋穿过盖子和罐底的小孔并固定起来．他将“魔罐”在水平桌面上向前滚出后将看到的现象是              ．你对此现象的解释是                   ．制作时橡皮筋的张紧度要适当，皮筋张得过松会导致                ．

对下列图中物理知识的描述，正确的是（     ）

A．甲图中高压锅内气压升高，则锅中水的沸点降低

B．英国物理学家法拉第根据乙图的原理制成了发电机

C．丙图中秋千摆动的幅度越来越小，惯性也越来越小

D．飞机沿水平方向匀速飞行．同时向地面投放物资，飞机动能和重力势能均不变

（Ⅰ）、小明用如下电路图所示的电路探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”，如下右图是小明未完成连接的实验电路。

（1）、电压表应选择　　　　的量程；现要求滑动变阻器滑片向左移动时，电流表示数增大。请你按照对电压表量程的选择和对滑动变阻器连接的要求，用笔画线代替导线，完成上图中实验电路的连接。
（2）、小明按要求正确连接电路后，闭合开关，发现电压表指针偏转到满刻度的位置。其原因可能是                           。（写出一个）
（3）、小明在实验中通过调节滑动变阻器滑片，测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值，如下表所示。

U（V）	0.5	1.0	1.6	1.9	2.5	3.0
I（A）	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

 
①、请根据表中数据在下图中画出电阻R的U－I关系图像。

②、小明在实验中所用电阻R的阻值为       Ω；当通过的电流为0.5A时，电阻R 消耗的电功率为       W。
（4）、如果将实验电路中的电阻R更换成一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡后，要进行“测量小灯泡的额定电功率”的实验，则对实验电路还必须进行怎样的改动_________________________________。
（Ⅱ）、在探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。实验步骤如下：  A、让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。  B、让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。 回答下列问题：  步骤A是为了研究动能大小与           的关系。步骤B是为了研究动能大小与                的关系。该实验中斜面的作用是为了控制钢球速度的大小，木块的作用是为了比较钢球                 的大小。

如图所示，a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重力势能随高度变化的两条图线（不计空气阻力），其中      （选填“a”或“b”）是重力势能一高度关系图线，小石块达到的最大高度为     m，小石块在最低点时的动能为      J．

在盛沙的漏斗下边放一木板，让漏斗摆动起来，同时其中的细沙匀速流出，经历一段时间后，观察木板上沙子的堆积情况，则沙堆的剖面应是下图中的（    ）

在小球从O点由静止开始沿x轴竖直下落的过程中，小球某种形式的能量E随下落高度x变化的图象如图所示．若不计空气阻力，那么这种能量是（ ）

A．重力势能

B．动能

C．机械能

D．内能

某安全设备厂研发了一种新型抗压材料，要求对该材料能承受的撞击力进行测试。如图甲所示，材料样品（不计质量）平放在压力传感器上，闭合开关 $S$ ，将重物从样品正上方 $h=5m$ 处静止释放，撞击后重物和样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品，并最终静止在样品上的过程中，电流表的示数 $I$ 随时间 $t$ 变化的图像如图乙所示，压力传感器的电阻 $R$ 随压力 $F$ 变化的图像如图丙所示。已知电源电压 $U=12V$ ，定值电阻 $R_0=10\Omega$ ，重物下落时空气阻力忽略不计。求：

（1）重物下落时，重物作 　　速直线运动，其重力势能转化为 　　能；

（2） $0~t_1$ 时间内，重物在空中下落，电流表示数是 　　 $A$ ，压力传感器的电阻是 　　 $\Omega$ ；

（3） $t_1~t_3$ 时间内，重物与样品撞击，通过电流表的最大电流是 　　 $A$ ，样品受到的最大撞击力是 　　 $N$ ；撞击后重物静止在样品上，定值电阻 $R_0$ 的功率是 　　 $W$ ；

（4）重物在空中下落的过程中，重力做功是多少？

体育课上，小明在同一位置用相同的力多次将足球踢出，发现足球斜向上飞出的角度越大，球运动得越高，但并不能运动得越远。小明查阅资料后知道：足球所做的运动叫做斜抛运动，其运动轨迹如图所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做推射角，抛出点到落地点的水平距离叫做射程，射程与抛出速度和抛射角的大小有关。若物体的动能大小 $E_K=\frac{1}{2}m{v}^2$ ，重力势能大小 $E_p=\mathit{mgh}$ ，不计空气阻力， $g=10N/\mathit{kg}$ ，则：

（1）若将质量为0.4kg足球从地面踢出时，具有的动能是120J，踢出后能达到的最大高度是5m，则足球在最高点时具有的动能是 　      　；

（2）若足球的射程 $x$ 与抛出速度、抛射角 $\theta$ 之间满足公式 $x=\frac{2v^2\sin \theta \cos \theta }{g}$ ，当足球以 $20m/s$ 的速度且与水平方向成 $45°$ 角被踢出，足球的射程是 　      　；

（3）足球运动的速度v可以分解成水平速度v _x和竖直速度v _y，三者可构成如图所示的矩形。足球在空中飞行时，水平速度保持不变，竖直速度先减小后增大。若足球在地面以10 m/s的速度且与水平方向成45°角被踢出，当足球的速度与水平方向夹角为30°角时，此时足球距地面的高度是 　      　m。（小数点后保留2位数字）

如图所示的滚摆的滚轮在转动时，绳子能绕在轴上，滚轮上升直至最高点．然后滚轮反方向转动，滚轮又下降直至最低点．接着再上升、下降，如此上下往复运动，但每次上升的高度逐渐降低．对滚轮而言，下列说法正确的是（  ）

A．滚摆下降时，重力势能减小，动能减小

B．滚摆到最低点后又上升，重力势能转化为动能

C．滚摆整个运动过程中，机械能守恒

D．滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能减小

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．

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球静置于轨道的滴水平部分，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E_p=mgh，动能的计算公式为E_k=mv²．若轨道光滑，则碰撞前瞬间A球运动速度的表达式v_A=  ；若h₂=h₁，则说明B球被撞后开始运动的速度v_B  v_A（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                                    ．

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h_A、h_B、h_C的位置滚下（m_A＝m_B<m_C，h_A＝h_C>h_B），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）用来研究超载安全隐患时，我们应选择       两个图所示实验进行比较．
（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择       两个图所示实验进行比较．