登录
7. (2023·广西)在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下,将静止在水平面上的木块撞出一段距离,如图所示。
(1) 在钢球从斜槽滚下的过程中,钢球的重力势能转化为________。
(2) 实验表明,钢球质量越大,将木块撞得越远,对木块做功越________,钢球的动能就越________。
(3) 在水平面上,被撞出的木块由于受到________力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长,它将做________直线运动。
(1) 在钢球从斜槽滚下的过程中,钢球的重力势能转化为________。
(2) 实验表明,钢球质量越大,将木块撞得越远,对木块做功越________,钢球的动能就越________。
(3) 在水平面上,被撞出的木块由于受到________力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长,它将做________直线运动。
答案
动能
多
大
阻（或摩擦）
匀速
多
大
阻（或摩擦）
匀速
解析
【解析】
(1) 钢球从斜槽滚下时，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能。
(2) 实验中通过木块被撞的距离来反映钢球动能的大小（转换法），钢球质量越大，木块被撞得越远，说明钢球对木块做功越多，其动能就越大。
(3) 木块在水平面上运动时，受到阻力（或摩擦力）的作用，运动状态改变而停下；若水平面光滑且足够长，木块不受阻力，根据牛顿第一定律，它将做匀速直线运动。
【答案】
(1) 动能
(2) 多；大
(3) 阻（或摩擦）；匀速
【知识点】
动能的影响因素；机械能的转化；力与运动的关系
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验题，运用转换法将钢球动能大小转换为木块被撞的距离，考查了机械能转化、力与运动的关系等知识点，注重对物理规律和实验方法的理解，难度不大。
【难度系数】
0.8
(1) 钢球从斜槽滚下时，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能。
(2) 实验中通过木块被撞的距离来反映钢球动能的大小（转换法），钢球质量越大，木块被撞得越远，说明钢球对木块做功越多，其动能就越大。
(3) 木块在水平面上运动时，受到阻力（或摩擦力）的作用，运动状态改变而停下；若水平面光滑且足够长，木块不受阻力，根据牛顿第一定律，它将做匀速直线运动。
【答案】
(1) 动能
(2) 多；大
(3) 阻（或摩擦）；匀速
【知识点】
动能的影响因素；机械能的转化；力与运动的关系
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验题，运用转换法将钢球动能大小转换为木块被撞的距离，考查了机械能转化、力与运动的关系等知识点，注重对物理规律和实验方法的理解，难度不大。
【难度系数】
0.8
8. (2024·重庆)为推动成渝双城经济圈建设,重庆金凤隧道主城区段于 2024 年 4 月 28 日正式通车。隧道全长约 6 km,设计最高时速 60 km/h。(不计车身长度)求：
(1) 汽车通过隧道至少需要的时间。
(2) 若一辆功率为 100 kW 的货车匀速通过该隧道用时 8 min,货车的牵引力是多大？
(1) 汽车通过隧道至少需要的时间。
(2) 若一辆功率为 100 kW 的货车匀速通过该隧道用时 8 min,货车的牵引力是多大？
答案
解：
(1)汽车通过隧道至少需要的时间：
$ t=\frac{s}{v}=\frac{6\ \mathrm{km}}{60\ \mathrm{km/h}}=0.1\ \mathrm{h}$
(2)货车匀速通过隧道做的功：
$ W=Pt'=100×10^3\ \mathrm{W}×8×60\ \mathrm{s}=4.8×10^7\ \mathrm{J}$
货车的牵引力：
$ F=\frac{W}{s}=\frac{4.8×10^7\ \mathrm{J}}{6×10^3\ \mathrm{m}}=8000\ \mathrm{N}$
(1)汽车通过隧道至少需要的时间：
$ t=\frac{s}{v}=\frac{6\ \mathrm{km}}{60\ \mathrm{km/h}}=0.1\ \mathrm{h}$
(2)货车匀速通过隧道做的功：
$ W=Pt'=100×10^3\ \mathrm{W}×8×60\ \mathrm{s}=4.8×10^7\ \mathrm{J}$
货车的牵引力：
$ F=\frac{W}{s}=\frac{4.8×10^7\ \mathrm{J}}{6×10^3\ \mathrm{m}}=8000\ \mathrm{N}$
解析
【解析】
(1)已知隧道全长$s=6\ \mathrm{km}$，设计最高时速$v=60\ \mathrm{km/h}$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得汽车通过隧道至少需要的时间：
$ t=\frac{s}{v}=\frac{6\ \mathrm{km}}{60\ \mathrm{km/h}}=0.1\ \mathrm{h}$
(2)已知货车功率$P=100\ \mathrm{kW}=100×10^3\ \mathrm{W}$，通过隧道用时$t'=8\ \mathrm{min}=8×60\ \mathrm{s}=480\ \mathrm{s}$，根据功率公式$P=\frac{W}{t}$可得货车做的功：
$ W=Pt'=100×10^3\ \mathrm{W}×8×60\ \mathrm{s}=4.8×10^7\ \mathrm{J}$
再根据功的公式$W=Fs$，可得货车的牵引力：
$ F=\frac{W}{s}=\frac{4.8×10^7\ \mathrm{J}}{6×10^3\ \mathrm{m}}=8000\ \mathrm{N}$
【答案】
(1)$0.1\ \mathrm{h}$
(2)$8000\ \mathrm{N}$
【知识点】
速度公式应用、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合实际工程场景，考查速度、功和功率的综合计算，解题关键是注意单位的统一换算，属于基础物理应用题。
【难度系数】
0.7
(1)已知隧道全长$s=6\ \mathrm{km}$，设计最高时速$v=60\ \mathrm{km/h}$，根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，可得汽车通过隧道至少需要的时间：
$ t=\frac{s}{v}=\frac{6\ \mathrm{km}}{60\ \mathrm{km/h}}=0.1\ \mathrm{h}$
(2)已知货车功率$P=100\ \mathrm{kW}=100×10^3\ \mathrm{W}$，通过隧道用时$t'=8\ \mathrm{min}=8×60\ \mathrm{s}=480\ \mathrm{s}$，根据功率公式$P=\frac{W}{t}$可得货车做的功：
$ W=Pt'=100×10^3\ \mathrm{W}×8×60\ \mathrm{s}=4.8×10^7\ \mathrm{J}$
再根据功的公式$W=Fs$，可得货车的牵引力：
$ F=\frac{W}{s}=\frac{4.8×10^7\ \mathrm{J}}{6×10^3\ \mathrm{m}}=8000\ \mathrm{N}$
【答案】
(1)$0.1\ \mathrm{h}$
(2)$8000\ \mathrm{N}$
【知识点】
速度公式应用、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合实际工程场景，考查速度、功和功率的综合计算，解题关键是注意单位的统一换算，属于基础物理应用题。
【难度系数】
0.7
9. (2023·山西)如图是小伟同学在单杠上做引体向上时的情景,每次引体向上身体上升的高度为 0.6 m,求解下列问题。(小伟的质量为 50 kg,g 取 10 N/kg)
(1) 做引体向上前小伟先进行了热身训练,他绕操场跑了 600 m 用时 5 min,他热身运动的平均速度。
(2) 小伟完成 1 次引体向上克服重力做的功。
(3) 小伟做完引体向上运动后,双脚稳稳地站在水平地面上,请你估算他此时对地面的压强。
(1) 做引体向上前小伟先进行了热身训练,他绕操场跑了 600 m 用时 5 min,他热身运动的平均速度。
(2) 小伟完成 1 次引体向上克服重力做的功。
(3) 小伟做完引体向上运动后,双脚稳稳地站在水平地面上,请你估算他此时对地面的压强。
答案
解：
(1)小伟热身运动的平均速度为：
$ v=\frac{s}{t}=\frac{600\ \mathrm{m}}{5×60\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{m/s}$
(2)小伟受到的重力为：
$ G=mg=50\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$
完成1次引体向上克服重力做的功为：
$ W=Gh=500\ \mathrm{N}×0.6\ \mathrm{m}=300\ \mathrm{J}$
(3)小伟双脚站在水平地面上对地面的压力为：
$ F=G=500\ \mathrm{N}$
双脚与地面的接触面积约为：
$ S=400\ \mathrm{cm}^2=0.04\ \mathrm{m}^2$
则他对地面的压强：
$ p=\frac{F}{S}=\frac{500\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2}=1.25×10^4\ \mathrm{Pa}$
(1)小伟热身运动的平均速度为：
$ v=\frac{s}{t}=\frac{600\ \mathrm{m}}{5×60\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{m/s}$
(2)小伟受到的重力为：
$ G=mg=50\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$
完成1次引体向上克服重力做的功为：
$ W=Gh=500\ \mathrm{N}×0.6\ \mathrm{m}=300\ \mathrm{J}$
(3)小伟双脚站在水平地面上对地面的压力为：
$ F=G=500\ \mathrm{N}$
双脚与地面的接触面积约为：
$ S=400\ \mathrm{cm}^2=0.04\ \mathrm{m}^2$
则他对地面的压强：
$ p=\frac{F}{S}=\frac{500\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2}=1.25×10^4\ \mathrm{Pa}$
解析
【解析】
(1) 已知小伟热身运动的路程和时间，根据速度公式计算平均速度：
$ v=\frac{s}{t}=\frac{600\ \mathrm{m}}{5×60\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{m/s}$
(2) 先根据重力公式计算小伟的重力，再根据功的公式计算克服重力做的功：
$ G=mg=50\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$
$ W=Gh=500\ \mathrm{N}×0.6\ \mathrm{m}=300\ \mathrm{J}$
(3) 小伟站在水平地面上对地面的压力等于自身重力，估算双脚与地面的接触面积后，根据压强公式计算压强：
$ F=G=500\ \mathrm{N}$
取双脚接触面积$S=400\ \mathrm{cm}^2=0.04\ \mathrm{m}^2$
$ p=\frac{F}{S}=\frac{500\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2}=1.25×10^4\ \mathrm{Pa}$
【答案】
(1) $2\ \mathrm{m/s}$
(2) $300\ \mathrm{J}$
(3) $1.25×10^4\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
速度公式应用、重力与功的计算、压强的计算
【点评】
本题结合实际运动场景考查力学基础公式的应用，解题时需注意单位换算，第三问需结合生活实际合理估算接触面积，体现了物理知识与生活的紧密联系。
【难度系数】
0.7
(1) 已知小伟热身运动的路程和时间，根据速度公式计算平均速度：
$ v=\frac{s}{t}=\frac{600\ \mathrm{m}}{5×60\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{m/s}$
(2) 先根据重力公式计算小伟的重力，再根据功的公式计算克服重力做的功：
$ G=mg=50\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=500\ \mathrm{N}$
$ W=Gh=500\ \mathrm{N}×0.6\ \mathrm{m}=300\ \mathrm{J}$
(3) 小伟站在水平地面上对地面的压力等于自身重力，估算双脚与地面的接触面积后，根据压强公式计算压强：
$ F=G=500\ \mathrm{N}$
取双脚接触面积$S=400\ \mathrm{cm}^2=0.04\ \mathrm{m}^2$
$ p=\frac{F}{S}=\frac{500\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m}^2}=1.25×10^4\ \mathrm{Pa}$
【答案】
(1) $2\ \mathrm{m/s}$
(2) $300\ \mathrm{J}$
(3) $1.25×10^4\ \mathrm{Pa}$
【知识点】
速度公式应用、重力与功的计算、压强的计算
【点评】
本题结合实际运动场景考查力学基础公式的应用，解题时需注意单位换算，第三问需结合生活实际合理估算接触面积，体现了物理知识与生活的紧密联系。
【难度系数】
0.7
