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3. (★★)(双选)如图 11-2 所示,捻动滚摆的轴使其升高后释放,观察滚摆运动过程,一段时间后滚摆停止上下滚动。下列说法正确的是
【 】
A.滚摆下降时,重力势能减小,动能增大
B.滚摆从最低点上升到最高点,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
【 】
A.滚摆下降时,重力势能减小,动能增大
B.滚摆从最低点上升到最高点,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
答案
AD
解析
【分析】
首先回忆动能、重力势能的影响因素：动能与质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。再结合机械能转化和守恒的知识，逐个分析选项：
1. 分析滚摆下降时的能量变化：高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，判断A选项；
2. 分析滚摆从最低点到最高点的能量转化：速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大，是动能转化为重力势能，判断B选项；
3. 考虑实际运动中的阻力：滚摆运动过程中要克服空气阻力和摩擦力做功，机械能会转化为内能，判断C和D选项。
【解析】
对各选项逐一分析：
选项A：滚摆下降时，质量不变，高度降低，根据重力势能的影响因素，重力势能减小；同时速度增大，根据动能的影响因素，动能增大，故A正确。
选项B：滚摆从最低点上升到最高点时，速度减小，动能减小；高度升高，重力势能增大，此过程是动能转化为重力势能，而非重力势能转化为动能，故B错误。
选项C：滚摆整个运动过程中，需要克服空气阻力和摩擦力做功，一部分机械能会转化为内能，因此机械能不守恒，故C错误。
选项D：滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能因为不断克服阻力做功而逐渐减小，故D正确。
综上，正确选项为AD。
【答案】
AD
【知识点】
动能与势能的转化，机械能守恒判断，机械能的变化
【点评】
本题考查动能和势能的相互转化以及机械能的变化规律，需注意区分理想无阻力情况（机械能守恒）与实际存在阻力的情况（机械能损耗），准确把握滚摆运动中能量的转化与损耗过程是解题的关键。
【难度系数】
0.6
首先回忆动能、重力势能的影响因素：动能与质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。再结合机械能转化和守恒的知识，逐个分析选项：
1. 分析滚摆下降时的能量变化：高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，判断A选项；
2. 分析滚摆从最低点到最高点的能量转化：速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大，是动能转化为重力势能，判断B选项；
3. 考虑实际运动中的阻力：滚摆运动过程中要克服空气阻力和摩擦力做功，机械能会转化为内能，判断C和D选项。
【解析】
对各选项逐一分析：
选项A：滚摆下降时，质量不变，高度降低，根据重力势能的影响因素，重力势能减小；同时速度增大，根据动能的影响因素，动能增大，故A正确。
选项B：滚摆从最低点上升到最高点时，速度减小，动能减小；高度升高，重力势能增大，此过程是动能转化为重力势能，而非重力势能转化为动能，故B错误。
选项C：滚摆整个运动过程中，需要克服空气阻力和摩擦力做功，一部分机械能会转化为内能，因此机械能不守恒，故C错误。
选项D：滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能因为不断克服阻力做功而逐渐减小，故D正确。
综上，正确选项为AD。
【答案】
AD
【知识点】
动能与势能的转化，机械能守恒判断，机械能的变化
【点评】
本题考查动能和势能的相互转化以及机械能的变化规律，需注意区分理想无阻力情况（机械能守恒）与实际存在阻力的情况（机械能损耗），准确把握滚摆运动中能量的转化与损耗过程是解题的关键。
【难度系数】
0.6
4. (★★★)如图 11-3 是“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。将小球从同一斜面上由静止开始滚下,推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。
(1)实验中,探究的动能是指
A. 小球在斜面上的动能
B. 小球撞击木块时的动能
C. 小球撞击木块后的动能
D. 木块被小球撞击后的动能
(2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,是为了研究动能与
(3)交通管理部门对不同车型设定不同的最高速度,其中的原因可通过
(4)乙、丙两组实验
(1)实验中,探究的动能是指
B
(填字母)。A. 小球在斜面上的动能
B. 小球撞击木块时的动能
C. 小球撞击木块后的动能
D. 木块被小球撞击后的动能
(2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,是为了研究动能与
速度
的关系。(3)交通管理部门对不同车型设定不同的最高速度,其中的原因可通过
甲、丙
两组实验说明。(4)乙、丙两组实验
不能
(填“能”或“不能”)说明动能与物体的质量有关,理由是乙、丙两组实验中小球撞击木块时的速度不同
。答案
B
速度
甲、丙
不能
乙、丙两组实验中小球撞击木块时的速度不
同
速度
甲、丙
不能
乙、丙两组实验中小球撞击木块时的速度不
同
解析
【分析】
1. 第(1)问：实验通过木块被推动的距离来间接反映小球的动能大小，小球撞击木块时的动能直接决定木块移动的距离，所以探究的是小球撞击木块时的动能。
2. 第(2)问：根据控制变量法，质量相同的小球从不同高度滚下，到达水平面时的速度不同，此操作控制质量不变、改变速度，以此探究动能与速度的关系。
3. 第(3)问：不同车型质量不同，设定不同最高速度是探究动能与质量的关系，需控制速度相同、改变质量，据此找到符合条件的实验组。
4. 第(4)问：探究动能与质量的关系时需控制速度相同，分析乙、丙两组的变量，判断是否满足控制变量法的要求。
【解析】
(1) 实验中，我们通过木块被推动的距离来间接反映小球的动能大小，小球撞击木块时的动能越大，推动木块移动的距离越远，因此探究的是小球撞击木块时的动能，故选B。
(2) 质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度不同，此操作控制了质量不变，改变了速度，目的是研究动能与速度的关系。
(3) 交通管理部门对不同车型设定不同最高速度，是因为质量不同的物体，速度相同时，质量越大动能越大。要探究该结论，需控制小球到达水平面的速度相同、改变质量，甲、丙两组实验中，小球从同一高度滚下，到达水平面的速度相同，质量不同，符合要求，所以可通过甲、丙两组实验说明。
(4) 探究动能与物体质量的关系时，需要控制速度相同、改变质量。乙、丙两组实验中，小球滚下的高度不同，导致小球撞击木块时的速度不同，同时质量也不同，存在两个变量，不满足控制变量法的要求，因此不能说明动能与物体的质量有关，理由是乙、丙两组实验中小球撞击木块时的速度不同。
【答案】
(1) B
(2) 速度
(3) 甲、丙
(4) 不能；乙、丙两组实验中小球撞击木块时的速度不同
【知识点】
动能的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查“探究动能影响因素”的实验，核心是控制变量法和转换法的应用，需明确实验中如何控制变量、如何通过转换法反映动能大小，理解实验现象与结论的对应关系。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：实验通过木块被推动的距离来间接反映小球的动能大小，小球撞击木块时的动能直接决定木块移动的距离，所以探究的是小球撞击木块时的动能。
2. 第(2)问：根据控制变量法，质量相同的小球从不同高度滚下，到达水平面时的速度不同，此操作控制质量不变、改变速度，以此探究动能与速度的关系。
3. 第(3)问：不同车型质量不同，设定不同最高速度是探究动能与质量的关系，需控制速度相同、改变质量，据此找到符合条件的实验组。
4. 第(4)问：探究动能与质量的关系时需控制速度相同，分析乙、丙两组的变量，判断是否满足控制变量法的要求。
【解析】
(1) 实验中，我们通过木块被推动的距离来间接反映小球的动能大小，小球撞击木块时的动能越大，推动木块移动的距离越远，因此探究的是小球撞击木块时的动能，故选B。
(2) 质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度不同，此操作控制了质量不变，改变了速度，目的是研究动能与速度的关系。
(3) 交通管理部门对不同车型设定不同最高速度，是因为质量不同的物体，速度相同时，质量越大动能越大。要探究该结论，需控制小球到达水平面的速度相同、改变质量，甲、丙两组实验中，小球从同一高度滚下，到达水平面的速度相同，质量不同，符合要求，所以可通过甲、丙两组实验说明。
(4) 探究动能与物体质量的关系时，需要控制速度相同、改变质量。乙、丙两组实验中，小球滚下的高度不同，导致小球撞击木块时的速度不同，同时质量也不同，存在两个变量，不满足控制变量法的要求，因此不能说明动能与物体的质量有关，理由是乙、丙两组实验中小球撞击木块时的速度不同。
【答案】
(1) B
(2) 速度
(3) 甲、丙
(4) 不能；乙、丙两组实验中小球撞击木块时的速度不同
【知识点】
动能的影响因素、控制变量法、转换法
【点评】
本题考查“探究动能影响因素”的实验，核心是控制变量法和转换法的应用，需明确实验中如何控制变量、如何通过转换法反映动能大小，理解实验现象与结论的对应关系。
【难度系数】
0.6
1. (★★)某工人在水平地面上用$100\ \mathrm{N}$的水平推力以$0.5\ \mathrm{m/s}$的速度匀速推动重$500\ \mathrm{N}$的物体,使它沿水平方向移动$10\ \mathrm{m}$,该过程中工人所做的功是
1000
$\mathrm{J}$,水平推动的功率是50
$\mathrm{W}$。答案
1000
50
50
解析
【分析】
要解决这道题，我们需要分两步分别计算工人所做的功和水平推力的功率：
1. 计算功：回忆功的计算公式$W = Fs$，其中$F$是作用在物体上的力，$s$是物体在力的方向上移动的距离。题目中工人的水平推力$F = 100\ \mathrm{N}$，物体在推力方向（水平方向）移动的距离$s = 10\ \mathrm{m}$，直接代入公式即可求出功。
2. 计算功率：有两种方法，一是先根据速度公式$t = \frac{s}{v}$求出物体运动的时间，再用功率公式$P = \frac{W}{t}$计算功率；二是利用推导公式$P = Fv$（由$P = \frac{W}{t} = \frac{Fs}{t} = Fv$推导而来），直接代入推力$F$和物体的速度$v$计算功率，两种方法结果一致。
【解析】
1. 计算工人所做的功：
根据功的计算公式$W = Fs$，代入已知数据：
$W = 100\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m} = 1000\ \mathrm{J}$
2. 计算水平推力的功率：
方法一：
先求物体运动的时间$t = \frac{s}{v} = \frac{10\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m/s}} = 20\ \mathrm{s}$
再根据功率公式$P = \frac{W}{t}$，代入数据：
$P = \frac{1000\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{s}} = 50\ \mathrm{W}$
方法二：
利用推导公式$P = Fv$，代入数据：
$P = 100\ \mathrm{N} × 0.5\ \mathrm{m/s} = 50\ \mathrm{W}$
【答案】
1000；50
【知识点】
功的计算、功率的计算
【点评】
本题是功和功率的基础计算题，关键是准确理解公式的适用条件：计算功时，要确保力的方向与物体移动距离的方向一致；计算功率时，灵活选用公式可以简化计算过程。题目中物体的重力是干扰项，因为重力方向竖直向下，物体在水平方向移动，重力不做功，解题时注意不要被干扰。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，我们需要分两步分别计算工人所做的功和水平推力的功率：
1. 计算功：回忆功的计算公式$W = Fs$，其中$F$是作用在物体上的力，$s$是物体在力的方向上移动的距离。题目中工人的水平推力$F = 100\ \mathrm{N}$，物体在推力方向（水平方向）移动的距离$s = 10\ \mathrm{m}$，直接代入公式即可求出功。
2. 计算功率：有两种方法，一是先根据速度公式$t = \frac{s}{v}$求出物体运动的时间，再用功率公式$P = \frac{W}{t}$计算功率；二是利用推导公式$P = Fv$（由$P = \frac{W}{t} = \frac{Fs}{t} = Fv$推导而来），直接代入推力$F$和物体的速度$v$计算功率，两种方法结果一致。
【解析】
1. 计算工人所做的功：
根据功的计算公式$W = Fs$，代入已知数据：
$W = 100\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m} = 1000\ \mathrm{J}$
2. 计算水平推力的功率：
方法一：
先求物体运动的时间$t = \frac{s}{v} = \frac{10\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m/s}} = 20\ \mathrm{s}$
再根据功率公式$P = \frac{W}{t}$，代入数据：
$P = \frac{1000\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{s}} = 50\ \mathrm{W}$
方法二：
利用推导公式$P = Fv$，代入数据：
$P = 100\ \mathrm{N} × 0.5\ \mathrm{m/s} = 50\ \mathrm{W}$
【答案】
1000；50
【知识点】
功的计算、功率的计算
【点评】
本题是功和功率的基础计算题，关键是准确理解公式的适用条件：计算功时，要确保力的方向与物体移动距离的方向一致；计算功率时，灵活选用公式可以简化计算过程。题目中物体的重力是干扰项，因为重力方向竖直向下，物体在水平方向移动，重力不做功，解题时注意不要被干扰。
【难度系数】
0.8
2. (★★★)体育中考,男生新设引体向上项目。如图 11-4 是引体向上的示意图,小刚同学在半分钟内做了12个规范的引体向上。已知小刚的质量为$60\ \mathrm{kg}$,每次引体向上他能将自身重心提高$0.4\ \mathrm{m}$,则小刚每做一次引体向上所做的功为
240
$\mathrm{J}$,整个过程中的平均功率为96
$\mathrm{W}$。($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)答案
240
96
96
解析
【分析】
要解决本题，需分两步计算：首先计算单次引体向上所做的功，再计算整个过程的平均功率。
1. 计算单次功：引体向上是克服自身重力做功，先根据重力公式$G=mg$求出小刚的重力，再利用功的公式$W=Gh$计算单次功，其中$h$是每次重心提升的高度；
2. 计算平均功率：先求出半分钟内做的总功（单次功乘以次数），再结合总时间，利用功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$计算平均功率。
【解析】
1. 计算小刚的重力：
已知小刚质量$m=60\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，根据重力公式$G=mg$，可得：
$G=mg=60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$
2. 计算每做一次引体向上所做的功：
每次引体向上重心提高$h=0.4\ \mathrm{m}$，克服重力做功$W=Gh$，代入数据得：
$W=Gh=600\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$
3. 计算半分钟内做的总功：
半分钟内做了12次，总功$W_{总}=12W$，代入数据得：
$W_{总}=12 × 240\ \mathrm{J}=2880\ \mathrm{J}$
4. 计算整个过程的平均功率：
总时间$t=30\ \mathrm{s}$，根据功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$，代入数据得：
$P=\frac{2880\ \mathrm{J}}{30\ \mathrm{s}}=96\ \mathrm{W}$
【答案】
240；96
【知识点】
功的计算、功率的计算、重力的计算
【点评】
本题结合体育中考的实际场景，考查功和功率的计算，核心是理解引体向上过程中是克服自身重力做功，需熟练掌握重力、功、功率的计算公式，注意物理量的单位统一。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需分两步计算：首先计算单次引体向上所做的功，再计算整个过程的平均功率。
1. 计算单次功：引体向上是克服自身重力做功，先根据重力公式$G=mg$求出小刚的重力，再利用功的公式$W=Gh$计算单次功，其中$h$是每次重心提升的高度；
2. 计算平均功率：先求出半分钟内做的总功（单次功乘以次数），再结合总时间，利用功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$计算平均功率。
【解析】
1. 计算小刚的重力：
已知小刚质量$m=60\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$，根据重力公式$G=mg$，可得：
$G=mg=60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg}=600\ \mathrm{N}$
2. 计算每做一次引体向上所做的功：
每次引体向上重心提高$h=0.4\ \mathrm{m}$，克服重力做功$W=Gh$，代入数据得：
$W=Gh=600\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$
3. 计算半分钟内做的总功：
半分钟内做了12次，总功$W_{总}=12W$，代入数据得：
$W_{总}=12 × 240\ \mathrm{J}=2880\ \mathrm{J}$
4. 计算整个过程的平均功率：
总时间$t=30\ \mathrm{s}$，根据功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$，代入数据得：
$P=\frac{2880\ \mathrm{J}}{30\ \mathrm{s}}=96\ \mathrm{W}$
【答案】
240；96
【知识点】
功的计算、功率的计算、重力的计算
【点评】
本题结合体育中考的实际场景，考查功和功率的计算，核心是理解引体向上过程中是克服自身重力做功，需熟练掌握重力、功、功率的计算公式，注意物理量的单位统一。
【难度系数】
0.6
3. (★★★)(双选)某建筑工地上,一台起重机将两种材料同时从地面竖直匀速起吊送至两个不同的高度,整个过程中起重机提升材料所做的功$W$与提升高度$h$的关系如图 11-5 所示。由图可知($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)
【 】
A.两种材料的总质量为$1.5\ \mathrm{t}$
B.两种材料的总质量为$3\ \mathrm{t}$
C.吊到$40\ \mathrm{m}$高处的材料质量为$1\ \mathrm{t}$
D.吊到$40\ \mathrm{m}$高处的材料质量为$1.5\ \mathrm{t}$
【 】
A.两种材料的总质量为$1.5\ \mathrm{t}$
B.两种材料的总质量为$3\ \mathrm{t}$
C.吊到$40\ \mathrm{m}$高处的材料质量为$1\ \mathrm{t}$
D.吊到$40\ \mathrm{m}$高处的材料质量为$1.5\ \mathrm{t}$
答案
BC
解析
【分析】
首先，根据图像分析两个阶段的做功情况：0~10m阶段，起重机同时提升两种材料，此过程做的功是克服两种材料总重力做的功；10~40m阶段，仅提升其中一种材料到40m高处，此过程做的功是克服该材料重力做的功。
我们可以利用公式$W = Gh$变形得到$G=\frac{W}{h}$，分别计算出两种材料的总重力和吊到40m高处材料的重力，再结合$G=mg$计算质量，进而判断选项。
【解析】
1. 计算两种材料的总质量：
由图像可知，当提升高度$h_1=10\ \mathrm{m}$时，做功$W_1=300\ \mathrm{kJ}=3×10^5\ \mathrm{J}$。
因为匀速提升，拉力等于总重力，根据$W = Gh$，可得总重力：
$G_{\mathrm{总}}=\frac{W_1}{h_1}=\frac{3×10^5\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{m}}=3×10^4\ \mathrm{N}$
根据$G=mg$，总质量：
$m_{\mathrm{总}}=\frac{G_{\mathrm{总}}}{g}=\frac{3×10^4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=3×10^3\ \mathrm{kg}=3\ \mathrm{t}$，故选项B正确，A错误。
2. 计算吊到40m高处的材料质量：
当提升高度从10m到40m时，高度变化$h_2=40\ \mathrm{m}-10\ \mathrm{m}=30\ \mathrm{m}$，此过程做功$W_2=600\ \mathrm{kJ}-300\ \mathrm{kJ}=300\ \mathrm{kJ}=3×10^5\ \mathrm{J}$。
该过程是克服吊到40m高处材料的重力做功，同理可得该材料的重力：
$G_2=\frac{W_2}{h_2}=\frac{3×10^5\ \mathrm{J}}{30\ \mathrm{m}}=1×10^4\ \mathrm{N}$
其质量：
$m_2=\frac{G_2}{g}=\frac{1×10^4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^3\ \mathrm{kg}=1\ \mathrm{t}$，故选项C正确，D错误。
综上，答案选BC。
【答案】
BC
【知识点】
功的计算、重力计算
【点评】
本题结合W-h图像考查功和重力的综合计算，关键是要分阶段分析图像，明确不同阶段做功对应的是克服哪个（或哪些）物体的重力做功，熟练运用$W=Gh$和$G=mg$进行推导计算。
【难度系数】
0.6
首先，根据图像分析两个阶段的做功情况：0~10m阶段，起重机同时提升两种材料，此过程做的功是克服两种材料总重力做的功；10~40m阶段，仅提升其中一种材料到40m高处，此过程做的功是克服该材料重力做的功。
我们可以利用公式$W = Gh$变形得到$G=\frac{W}{h}$，分别计算出两种材料的总重力和吊到40m高处材料的重力，再结合$G=mg$计算质量，进而判断选项。
【解析】
1. 计算两种材料的总质量：
由图像可知，当提升高度$h_1=10\ \mathrm{m}$时，做功$W_1=300\ \mathrm{kJ}=3×10^5\ \mathrm{J}$。
因为匀速提升，拉力等于总重力，根据$W = Gh$，可得总重力：
$G_{\mathrm{总}}=\frac{W_1}{h_1}=\frac{3×10^5\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{m}}=3×10^4\ \mathrm{N}$
根据$G=mg$，总质量：
$m_{\mathrm{总}}=\frac{G_{\mathrm{总}}}{g}=\frac{3×10^4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=3×10^3\ \mathrm{kg}=3\ \mathrm{t}$，故选项B正确，A错误。
2. 计算吊到40m高处的材料质量：
当提升高度从10m到40m时，高度变化$h_2=40\ \mathrm{m}-10\ \mathrm{m}=30\ \mathrm{m}$，此过程做功$W_2=600\ \mathrm{kJ}-300\ \mathrm{kJ}=300\ \mathrm{kJ}=3×10^5\ \mathrm{J}$。
该过程是克服吊到40m高处材料的重力做功，同理可得该材料的重力：
$G_2=\frac{W_2}{h_2}=\frac{3×10^5\ \mathrm{J}}{30\ \mathrm{m}}=1×10^4\ \mathrm{N}$
其质量：
$m_2=\frac{G_2}{g}=\frac{1×10^4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^3\ \mathrm{kg}=1\ \mathrm{t}$，故选项C正确，D错误。
综上，答案选BC。
【答案】
BC
【知识点】
功的计算、重力计算
【点评】
本题结合W-h图像考查功和重力的综合计算，关键是要分阶段分析图像，明确不同阶段做功对应的是克服哪个（或哪些）物体的重力做功，熟练运用$W=Gh$和$G=mg$进行推导计算。
【难度系数】
0.6
