初中物理动能和势能的转化与守恒试题

图中所示为研究重力势能的大小与哪些因素有关的一种实验装置。某小组同学每次都让重锤从高处由静止下落，砸到粘有橡皮泥的小铁桌面上，并使小铁桌的桌腿陷入细沙中一定的深度。他们观察到：在重锤下落高度不同的情况下，桌腿进入细沙中的深度不同。老师告诉他们，桌腿进入细沙中的深度越大，反映出重锤对小铁桌做的功越多，表明重锤具有的重力势能越大。他们用m表示重锤的质量，H表示重锤距小铁桌的高度，h表示桌腿进入细沙中的深度，并将部分实验数据记录在下面的表格中。

实验序号	重锤质量 m/kg	重锤距小铁桌的高度H/m	桌腿进入细沙中的 深度h /m
1	0.1	0.6	0.024
2	0.1	0.9	0.030
3	0.2	0.3	0.024
4	0.2	0.6	0.035

(1)比较实验序号1与2（或3与4）的数据及观察到的现象，可分析得出的初步结论是：在     相同的情况下，重锤被举得越高，具有的重力势能越   （选填“大”或“小”） 。
(2)分析比较实验序号__________的数据及观察到的现象，可分析得出的初步结论是：在举起高度相同的情况下，重锤的质量越大，具有的重力势能就越大。

在研究“物体的重力势能跟高度是否有关”时，三个相同的木桩被从空中静止的三个的铁块从不同的高度落下撞击．陷入沙坑的情况如图所示，在此实验中：

⑴我们通过观察                            来比较各铁块重力势能的大小的．
⑵在准备实验器材的时候，需要的三个质量        （相同/不同）的铁块，这样作的目的是：                               ．
⑶从实验的结果来看：可以得出的结论是：                               ．

李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关。他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙。物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止。请补充完成他们的探究过程：

（1）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点。测量      之间的距离和       之间的距离，并改变         之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大。
（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点。分别测量         之间的距离。改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧粗细有关。

质监部门对儿童玩具市场进行了专项检查，发现个别种类玩具的材质易断裂，断裂后尖锐的边缘因受力面积　　，对人体的压强　　，容易刺伤孩子；另有些仿真枪发射出的硬塑子弹，能在1m内打穿三层牛皮纸，这说明射出的硬塑子弹具有较大的          能，存在安全隐患。

炮弹在击中目标之前，飞行的轨迹是先上升、后下降的“弹道曲线”。在飞行的上升阶段，炮弹的动能_______（填“增大”、“减小”或“不变”）；设动能变化的大小为ΔE₁，重力势能变化的大小为ΔE₂，则ΔE₁______ΔE₂。（填“＞”“＜”或“＝”，空气阻力不可忽略）

（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。

小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与什么因素有关？”的实验步骤如下：

（1）将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．
（2）将质量为m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．
（3）将质量为2m的小球从光滑斜面上的B处静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示．
根据上述三次实验，回答下列问题：①实验中小球动能的大小是通过观察比较          反映出来的，这里用到了物理学研究问题的一种           方法（选填“直接测量”、“放大”或“转换”）；②为了探究动能的大小与物体运动速度的关系，应选用        两个图来分析，并由此得出的实验结论是       ；③分析乙、丙两图，得到的实验结论是             ；其中小球在光滑斜面上从B处滚到底端的过程中，小球的           能转化为          能．

如图所示，将一个小球从h高处以相同的速度抛出，一次斜上抛，沿a运动轨迹落地；另一次水平抛；沿b运动轨迹落地，不计空气阻力．关于小球落地时动能的大小，下列说法中正确的是

A．沿a轨迹大

B．沿b轨迹大

C．沿a、b轨迹一样大

D．条件不足，无法判断

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．

下列过程中，动能转化为势能的是(      )

A．重锤从高处落下	B．钟表里的发条带动齿轮转动
C．压缩的弹簧将物体弹射的瞬间	D．炮弹从炮口斜向上射出去

某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示，第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。

(1)第3次实验中所做的有用功是          J，机械效率是         

(2)比较第1次实验和第2次实验，可得结论：
                                       。
(3) 比较第2次实验和第3次实验，可得结论：
                                       。
(4)可见，提高机械效率的方法有增大有用功，
         额外功(选填“增大”或“减小”)。

“嫦娥奔月”的梦想
2013年12月2日11时30分，“嫦娥三号”探测器从西昌卫星发射中心发射升空（如甲所示），奔向38万千米外的月球；12月15日4时35分“嫦娥三号”着陆器和巡视器成功分离，巡视器顺利驶抵月球表面，实现了中国人“嫦娥奔月”的梦想．

（1）探测器在向月面降落的过程中，不能采用打开降落伞的方法來减小下落的速度，原因是月球上  ，不能通过克服摩擦力做功来使其速度减小．
（2）无线电波传播速度是3×10⁵km/s．探测器将获得的月球信息以无线电波的形式传回地球约需要  s（结果保留两位小数）．
（3）图丙为“嫦娥三号”绕月飞行的轨道示意图，其中“嫦娥三号”的月球重力势能最大的位置是  ．（选填“近月点“或“远月点“）

阅读下列短文，回答问题，

"天舟一号"与"天宫二号"成功对接

我国自主研制的"天宫二号"空间实验室已于2016年9月15日发射成功"天宫二号"在距地面高度380km圆形轨道上绕地球匀速运行，绕地球一圈的运行时间是90分钟，"天舟一号"货运飞船于2017年4月20日由长征七号火箭成功发射升空，并于2017年4月22日与"天宫二号"首次自动交会对接成功，如图1所示，为我国建立自己的空间站迈出了坚实的一步。

发射"天舟一号"货运飞船的长征七号火箭的燃料由液态煤油和液氢混合构成，火箭点火起飞时，火箭内的燃料燃烧从火箭体尾部喷射出火焰几乎直击发射平台。使得发射平台核心区的温度接近3000℃，足以融化绝大多数金属和非金属材料，长征七号火箭发射时与其它火箭不同的是发射平台旁的"喷水降温降噪系统"，其采取的是国际上先进的喷水降温方法，如图2所示，在发射中火箭飞到5m高以后，"喷水降温降噪系统"向箭体尾部火焰中心喷水20余秒，喷水量约为400t，一部分的水会汽化到大气中，大部分的水则通过导流槽流走，于是大流量喷水能够带走大量的热起到降温作用，防止了火箭发射台内部的仪器设备可能因高温受到影响。[圆周率π＝3，c _水＝4.2×10 ³J/（kg•℃）]

（1）设"喷水降温降噪系统"喷出400t水的初温为20℃，在喷水20秒内全部变成100℃的水，则水带走的热量为 　 　J。

（2）如图3所示，设地球半径为6370km，"天宫二号"空间实验室在圆形轨道上正常运行，圆形轨道的半径为 　 　km，圆形轨道的周长为 　 　km．"天舟一号"货运飞船成功发射及正常入轨后，与"天宫二号"空间实验室对接。对接时"天舟一号"的运行速度为 　 　km/s。

（3）长征七号火箭所搭载的"天舟一号"货运飞船在上升过程中的机械能不断 　 　（选填"变大"、"变小"或"不变"），长征七号火箭燃料的 　 　能燃烧时转化为内能。

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．

阅读短文，回答问题。

水陆两栖飞机“鲲龙” $\mathit{AG}600$

2018年10月20日，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙” $\mathit{AG}600$成功实现水上起降，如图所示。 $\mathit{AG}600$装有4台国产 $\mathit{WJ}6$涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降，是一艘会飞的船。

飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比。

飞机的部分参数如下表所示：

$\mathit{WJ}6$发动机数量	4台	最大起飞质量	$53.5t$
最大巡航速度	$500\mathit{km}/h$	发动机巡航推力	$4.6\times {10}^{4}N$
发动机的热效率	$40\%$	发动机的推进效率	$\dots \dots$

（1）“鲲龙” $\mathit{AG}600$在水面降落的过程中，重力势能　　，动能　　。

（2）机翼外形做成上凸下平的流线型是利用了　　的原理，从水面产生较大的升力。

（3） $\mathit{AG}600$以最大速度满载巡航 $2h$，消耗燃油 $5000\mathit{kg}$，燃油完全燃烧获得的内能是　　 $J$，此过程中发动机的推进效率为　　。（燃油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（4）观看“鲲龙” $\mathit{AG}600$在水面上起降后，小明发现“鲲龙” $\mathit{AG}600$与普通飞机不同，机身下部制成“ $V$”形，除了能减小阻力外，这样设计的目的还有　　。