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6. 如图所示为旋转飞椅的示意图.飞椅和游客的运动速度越大,他们会被“甩”得越高.飞椅正在旋转,游客甲在位置 P,此刻游客甲受到
(以上两空均填“变大”“不变”或“变小”)
非平衡力
(填“平衡力”或“非平衡力”)作用.游客乙从图中的位置 Q 变化到位置 Q'的过程,他的动能变大
,重力势能变大
.(以上两空均填“变大”“不变”或“变小”)
答案
6. 非平衡力 变大 变大 解析:游客甲在位置P,此刻游客甲做圆周运动,运动方向不断改变,即他的运动状态在发生改变,所以他受到非平衡力作用.由题可知,飞椅和游客的运动速度越大,他们会被"甩"得越高;游客乙从图中的位置Q变化到位置Q'的过程,他的高度变大,速度变大;他的质量不变,速度变大,则他的动能变大;他的质量不变,高度变大,则他的重力势能变大.
解析
【分析】
首先我们先判断游客甲的受力情况：物体受平衡力作用时，运动状态保持不变，也就是处于静止或者匀速直线运动状态。游客甲随飞椅做圆周运动，运动方向时刻在改变，运动状态不断发生变化，因此可以判断他的受力不是平衡力。接下来分析游客乙的能量变化：题目给出提示“飞椅和游客的运动速度越大，他们会被‘甩’得越高”，乙从Q到Q'的过程中，高度从h变为h'，高度明显升高，说明对应的运动速度也在变大；动能的大小和质量、速度有关，重力势能的大小和质量、高度有关，游客质量不变，结合速度和高度的变化就能判断动能、重力势能的变化情况。
【解析】
1. 游客甲随飞椅做圆周运动，运动方向不断改变，运动状态持续发生变化，不符合平衡力作用下物体运动状态不变的规律，因此游客甲受到非平衡力作用。
2. 由题干信息可知，飞椅速度越大，游客被甩得越高，游客乙从位置Q运动到Q'的过程中，高度升高，说明他的运动速度同步增大；游客乙的质量不变，速度增大，因此动能变大；质量不变，所处高度增大，因此重力势能变大。
【答案】
非平衡力；变大；变大
【知识点】
运动状态与受力
动能的影响因素
重力势能的影响因素
【点评】
本题结合游乐设施旋转飞椅的真实场景命题，将力学基础知识点融入生活情境，重点考察对平衡力条件、机械能影响因素的理解，解题时注意不要忽略题干给出的“速度越大甩得越高”的提示，即可顺利推导速度的变化，避免出错。
【难度系数】
0.8
首先我们先判断游客甲的受力情况：物体受平衡力作用时，运动状态保持不变，也就是处于静止或者匀速直线运动状态。游客甲随飞椅做圆周运动，运动方向时刻在改变，运动状态不断发生变化，因此可以判断他的受力不是平衡力。接下来分析游客乙的能量变化：题目给出提示“飞椅和游客的运动速度越大，他们会被‘甩’得越高”，乙从Q到Q'的过程中，高度从h变为h'，高度明显升高，说明对应的运动速度也在变大；动能的大小和质量、速度有关，重力势能的大小和质量、高度有关，游客质量不变，结合速度和高度的变化就能判断动能、重力势能的变化情况。
【解析】
1. 游客甲随飞椅做圆周运动，运动方向不断改变，运动状态持续发生变化，不符合平衡力作用下物体运动状态不变的规律，因此游客甲受到非平衡力作用。
2. 由题干信息可知，飞椅速度越大，游客被甩得越高，游客乙从位置Q运动到Q'的过程中，高度升高，说明他的运动速度同步增大；游客乙的质量不变，速度增大，因此动能变大；质量不变，所处高度增大，因此重力势能变大。
【答案】
非平衡力；变大；变大
【知识点】
运动状态与受力
动能的影响因素
重力势能的影响因素
【点评】
本题结合游乐设施旋转飞椅的真实场景命题，将力学基础知识点融入生活情境，重点考察对平衡力条件、机械能影响因素的理解，解题时注意不要忽略题干给出的“速度越大甩得越高”的提示，即可顺利推导速度的变化，避免出错。
【难度系数】
0.8
7. 为探究影响动能大小的因素,老师设计了如图甲、乙所示的实验方案.
(1)图甲探究的是动能与
(2)若在完成甲实验的第二步操作时,木块被撞后滑出木板,为使木块不滑出木板,第二步操作应采取的方法是
A. 适当降低小球的高度
B. 换用一个较重的木块
(3)实验结束后,各小组对实验提出各种改进方案:
①小明认为在“探究动能与速度关系”的实验中,可以撤走木块并使用足够长的木板,记录小球在相同表面上滑行直到静止的距离.你认为小明的实验方案是否合理?
②小虎利用图丙装置做“探究动能与质量关系”实验,通过观察小球撞击上端固定的相同塑料软片,比较撞击的软片数目来比较小球的动能大小.小华指出此装置不适合体积不同的小球做实验,原因是
③小刚设计了图丁所示的装置进行实验.
A. 若用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放,撞击同一木块,将木块撞出一段距离,可以研究小球的动能大小与
B. 若用A、B两个不同的小球$(m_A＞m_B)$将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,同一木块受到撞击后相应移动距离$s_A$
(4)小明认为还可以通过甲、乙两图探究物体重力势能的影响因素,他的设想是
(1)图甲探究的是动能与
速度
的关系,实验中通过木块被推动的距离
来比较小球动能的大小.(2)若在完成甲实验的第二步操作时,木块被撞后滑出木板,为使木块不滑出木板,第二步操作应采取的方法是
A
.A. 适当降低小球的高度
B. 换用一个较重的木块
(3)实验结束后,各小组对实验提出各种改进方案:
①小明认为在“探究动能与速度关系”的实验中,可以撤走木块并使用足够长的木板,记录小球在相同表面上滑行直到静止的距离.你认为小明的实验方案是否合理?
合理
(填“合理”或“不合理”).②小虎利用图丙装置做“探究动能与质量关系”实验,通过观察小球撞击上端固定的相同塑料软片,比较撞击的软片数目来比较小球的动能大小.小华指出此装置不适合体积不同的小球做实验,原因是
体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同
.③小刚设计了图丁所示的装置进行实验.
A. 若用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放,撞击同一木块,将木块撞出一段距离,可以研究小球的动能大小与
速度
(填“质量”“速度”或“质量和速度”)的关系;B. 若用A、B两个不同的小球$(m_A＞m_B)$将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,同一木块受到撞击后相应移动距离$s_A$
=
(填“＞”“＜”或“=”)$s_B$.(4)小明认为还可以通过甲、乙两图探究物体重力势能的影响因素,他的设想是
可行
(填“可行”或“不可行”)的.答案
7. (1)速度 木块被推动的距离 (2)A (3)①合理 ②体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同
③A.速度 B. = (4)可行
解析:(1)图甲中,控制了小球质量相同,下降的高度不同,速度不同,探究的是动能与速度的关系.实验中小球动能大小无法直接反映,用小球撞击木块后,木块移动距离的远近来反映小球动能的大小.
(2)若木块被撞滑出木板,说明小球动能太大,适当降低小球的高度,可以减小小球的速度,在质量不变的情况下,小球的初动能减小,故A符合题意;B.换用一个较重的木块,则与第一步操作中的木块不同,没有做到控制变量,不能通过比较两个不同木块的移动距离来判断,故B不符合题意.故选A.
(3)①"探究动能与速度关系"把小球动能大小转换成木块移动的距离,撤走木块后,小球的动能转化成小球在水平木板上克服摩擦力做的功,小球质量相同,移动的距离越长,克服摩擦力做功越多,则小球初动能越大,所以小明的实验方案是合理的.
②体积不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同,无法"探究动能大小与质量的关系".
③A.用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放,小球射出后速度大小不同,所以可以研究小球的动能大小与速度大小的关系.
B.用A、B两个质量不同的小球($m_{A}＞m_{B}$)将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,弹簧具有的弹性势能转化为小球的动能,弹簧压缩量相同,射出后小球的动能相同,所以推动木块距离相同.
(4)影响重力势能的因素为物体的质量和高度,甲图可以控制质量相同,高度不同,乙图可以控制高度相同,质量不同,都可以用推动木块距离表示重力势能的大小.故小明的设想是可行的.
③A.速度 B. = (4)可行
解析:(1)图甲中,控制了小球质量相同,下降的高度不同,速度不同,探究的是动能与速度的关系.实验中小球动能大小无法直接反映,用小球撞击木块后,木块移动距离的远近来反映小球动能的大小.
(2)若木块被撞滑出木板,说明小球动能太大,适当降低小球的高度,可以减小小球的速度,在质量不变的情况下,小球的初动能减小,故A符合题意;B.换用一个较重的木块,则与第一步操作中的木块不同,没有做到控制变量,不能通过比较两个不同木块的移动距离来判断,故B不符合题意.故选A.
(3)①"探究动能与速度关系"把小球动能大小转换成木块移动的距离,撤走木块后,小球的动能转化成小球在水平木板上克服摩擦力做的功,小球质量相同,移动的距离越长,克服摩擦力做功越多,则小球初动能越大,所以小明的实验方案是合理的.
②体积不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同,无法"探究动能大小与质量的关系".
③A.用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放,小球射出后速度大小不同,所以可以研究小球的动能大小与速度大小的关系.
B.用A、B两个质量不同的小球($m_{A}＞m_{B}$)将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,弹簧具有的弹性势能转化为小球的动能,弹簧压缩量相同,射出后小球的动能相同,所以推动木块距离相同.
(4)影响重力势能的因素为物体的质量和高度,甲图可以控制质量相同,高度不同,乙图可以控制高度相同,质量不同,都可以用推动木块距离表示重力势能的大小.故小明的设想是可行的.
解析
【分析】
这道题是探究动能大小影响因素的经典实验题，核心要用到控制变量法和转换法的实验思想来逐步分析：
1. 首先看第一问，图甲里是同一个小球，质量固定，从不同高度释放，到达水平面的速度不同，自然是探究动能和速度的关系；动能是看不见的物理量，我们通过它对外做功的效果，也就是推动木块移动的距离来间接比较大小。
2. 第二问木块滑出木板，说明小球动能过大，要在保证实验变量唯一的前提下调整：本实验要控制木块完全相同，只改变小球的速度，所以不能换木块，只能降低小球释放高度来减小小球初速度，降低动能。
3. 第三问的几个改进方案辨析：①撤走木块后，同一小球质量不变，在相同木板上滑行时，动能全部用来克服摩擦力做功，动能越大滑行距离越远，完全可以通过滑行距离比较动能，方案合理；②体积不同的小球穿过塑料软片时，和软片的接触面积不同，受到的阻力不一样，无法通过撞的软片数比动能；③A同一小球质量不变，弹簧压缩不同程度，释放后小球获得的速度不同，所以是探究动能和速度的关系；B同一弹簧压缩程度相同，弹性势能相同，释放后转化给小球的动能完全相同，所以推动木块移动的距离相等。
4. 第四问重力势能的影响因素是质量和高度，甲图可以控制质量相同改变高度，乙图控制高度相同改变质量，同样可以用木块被推动的距离反映重力势能大小，所以设想可行。
【解析】
(1) 图甲中使用同一个小球，质量保持不变，小球从斜面不同高度滑下，到达水平面时的速度不同，因此探究的是动能与速度的关系；实验中无法直接测量小球动能的大小，通过木块被小球推动的距离远近来间接反映小球动能的大小，用到了转换法。
(2) 木块滑出木板说明小球的初动能过大：
选项A：适当降低小球的高度，小球滑到水平面的初速度减小，质量不变的情况下初动能减小，木块就不会滑出木板，且保持木块不变，符合控制变量要求，正确；
选项B：换用较重的木块，会改变木块和水平面的摩擦力，前后两次实验的木块不是同一物体，变量不唯一，无法通过木块移动距离比较动能大小，错误。因此选A。
(3) ① 探究动能与速度关系时控制小球质量相同，撤走木块后，小球在相同水平表面滑行直到静止，小球的动能全部用来克服摩擦力做功，小球动能越大，滑行的距离就越远，完全可以通过滑行距离比较动能大小，因此方案合理。
② 体积不同的小球，从塑料软片下方通过时，和软片的接触面积不同，受到的阻力大小不同，无法通过撞击的软片数目公平比较小球的动能大小，因此该装置不适合体积不同的小球做实验。
③ A：同一小球质量固定，将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，弹簧的弹性势能不同，小球获得的初速度不同，因此可以研究小球的动能大小与速度的关系。
B：将同一弹簧压缩相同程度，弹簧的弹性势能大小相等，释放后弹性势能全部转化为小球的动能，因此两个小球获得的动能大小相等，撞击同一木块时，木块获得的动能相同，移动的距离相等，即$s_A = s_B$。
(4) 探究重力势能的影响因素时，重力势能大小也可以通过木块被推动的距离来反映：甲图控制小球质量相同，改变下落高度，可以探究重力势能和高度的关系；乙图控制小球下落高度相同，改变小球质量，可以探究重力势能和质量的关系，因此小明的设想是可行的。
【答案】
(1)速度；木块被推动的距离
(2)A
(3)①合理 ②体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同 ③A.速度 B.=
(4)可行
【知识点】
动能的影响因素
控制变量法
转换法
【点评】
本题围绕动能影响因素的核心实验展开，全面考察了基础实验逻辑、操作问题修正、多种创新改进方案的辨析，对控制变量法和转换法的应用考察非常细致，易错点集中在弹簧释放不同质量小球时动能相等的判断、改进方案的变量唯一性辨析，能很好地检验学生对实验本质的理解程度。
【难度系数】
0.6
这道题是探究动能大小影响因素的经典实验题，核心要用到控制变量法和转换法的实验思想来逐步分析：
1. 首先看第一问，图甲里是同一个小球，质量固定，从不同高度释放，到达水平面的速度不同，自然是探究动能和速度的关系；动能是看不见的物理量，我们通过它对外做功的效果，也就是推动木块移动的距离来间接比较大小。
2. 第二问木块滑出木板，说明小球动能过大，要在保证实验变量唯一的前提下调整：本实验要控制木块完全相同，只改变小球的速度，所以不能换木块，只能降低小球释放高度来减小小球初速度，降低动能。
3. 第三问的几个改进方案辨析：①撤走木块后，同一小球质量不变，在相同木板上滑行时，动能全部用来克服摩擦力做功，动能越大滑行距离越远，完全可以通过滑行距离比较动能，方案合理；②体积不同的小球穿过塑料软片时，和软片的接触面积不同，受到的阻力不一样，无法通过撞的软片数比动能；③A同一小球质量不变，弹簧压缩不同程度，释放后小球获得的速度不同，所以是探究动能和速度的关系；B同一弹簧压缩程度相同，弹性势能相同，释放后转化给小球的动能完全相同，所以推动木块移动的距离相等。
4. 第四问重力势能的影响因素是质量和高度，甲图可以控制质量相同改变高度，乙图控制高度相同改变质量，同样可以用木块被推动的距离反映重力势能大小，所以设想可行。
【解析】
(1) 图甲中使用同一个小球，质量保持不变，小球从斜面不同高度滑下，到达水平面时的速度不同，因此探究的是动能与速度的关系；实验中无法直接测量小球动能的大小，通过木块被小球推动的距离远近来间接反映小球动能的大小，用到了转换法。
(2) 木块滑出木板说明小球的初动能过大：
选项A：适当降低小球的高度，小球滑到水平面的初速度减小，质量不变的情况下初动能减小，木块就不会滑出木板，且保持木块不变，符合控制变量要求，正确；
选项B：换用较重的木块，会改变木块和水平面的摩擦力，前后两次实验的木块不是同一物体，变量不唯一，无法通过木块移动距离比较动能大小，错误。因此选A。
(3) ① 探究动能与速度关系时控制小球质量相同，撤走木块后，小球在相同水平表面滑行直到静止，小球的动能全部用来克服摩擦力做功，小球动能越大，滑行的距离就越远，完全可以通过滑行距离比较动能大小，因此方案合理。
② 体积不同的小球，从塑料软片下方通过时，和软片的接触面积不同，受到的阻力大小不同，无法通过撞击的软片数目公平比较小球的动能大小，因此该装置不适合体积不同的小球做实验。
③ A：同一小球质量固定，将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，弹簧的弹性势能不同，小球获得的初速度不同，因此可以研究小球的动能大小与速度的关系。
B：将同一弹簧压缩相同程度，弹簧的弹性势能大小相等，释放后弹性势能全部转化为小球的动能，因此两个小球获得的动能大小相等，撞击同一木块时，木块获得的动能相同，移动的距离相等，即$s_A = s_B$。
(4) 探究重力势能的影响因素时，重力势能大小也可以通过木块被推动的距离来反映：甲图控制小球质量相同，改变下落高度，可以探究重力势能和高度的关系；乙图控制小球下落高度相同，改变小球质量，可以探究重力势能和质量的关系，因此小明的设想是可行的。
【答案】
(1)速度；木块被推动的距离
(2)A
(3)①合理 ②体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同 ③A.速度 B.=
(4)可行
【知识点】
动能的影响因素
控制变量法
转换法
【点评】
本题围绕动能影响因素的核心实验展开，全面考察了基础实验逻辑、操作问题修正、多种创新改进方案的辨析，对控制变量法和转换法的应用考察非常细致，易错点集中在弹簧释放不同质量小球时动能相等的判断、改进方案的变量唯一性辨析，能很好地检验学生对实验本质的理解程度。
【难度系数】
0.6
8. 核心素养 科学思维（2025·徐州联考）如图所示，原长为$ l $的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连.推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25 J；松手后，木块在弹簧的作用下往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1 J.则木块最终静止的位置一定不可能位于
C
点，整个过程中木块速度最大时其左端可能位于B
点.（均填“B”“C”或“D”）答案
8. C B 解析:木块静止时,弹簧具有1 J的弹性势能,这意味着弹簧不是原长状态(原长状态弹性势能为0),所以木块最终静止的位置一定不可能位于C点.木块向右运动时,弹簧的弹力向右,阻力向左.开始运动时,弹力大于阻力,木块做加速运动.在运动过程中,弹簧的弹力逐渐减小,而阻力不变.当弹力等于阻力时,木块的速度达到最大.此时弹簧未恢复原长,木块由于惯性仍会向右运动,之后弹力小于阻力,木块做减速运动.因此木块速度最大点应在弹簧原长点的左侧,即图中的B点.
解析
【分析】
我们可以分两步推导解题：第一步先判断最终不可能的位置，题目给出木块静止时弹簧还剩余1J弹性势能，说明此时弹簧一定存在形变，弹性势能不可能为0，而图中C点距离墙面的长度等于弹簧原长l，也就是C点是弹簧原长位置，此处弹性势能为0，和剩余1J势能的条件矛盾，直接就能得到第一空的结论。第二步判断速度最大的位置：木块向右运动时，合力决定加速度，当弹簧弹力大于滑动摩擦力时木块加速，弹力等于摩擦力时加速度为0，速度达到最大值，此时弹簧还没恢复原长，位置在原长C点的左侧，对应B点。
【解析】
1. 最终静止位置推导：木块往复运动后静止，此时弹簧仍具有1J弹性势能，说明弹簧并未处于原长状态，存在压缩或伸长形变。由图可知C点到墙面的距离等于弹簧原长l，弹簧在C点时形变量为0，弹性势能为0，和题意中剩余1J弹性势能的条件矛盾，因此木块最终静止的位置一定不可能位于C点。
2. 速度最大位置推导：木块向右运动过程中，受到向右的弹簧弹力、向左的滑动摩擦力。初始阶段弹簧弹力大于滑动摩擦力，木块做加速运动；随着弹簧逐渐恢复原长，弹力不断减小，当弹簧弹力大小等于滑动摩擦力时，木块所受合力为0，加速度为0，此时速度达到最大值，该时刻弹簧仍处于压缩状态，尚未到达原长位置C，因此速度最大时木块左端位于C点左侧，对应图中的B点。
【答案】
C；B
【知识点】
弹性势能，合力与运动的关系，胡克定律
【点评】
本题结合能量观点和动力学分析，易错点是误认为弹簧恢复原长时木块速度最大，需要明确物体速度取最大值的条件是加速度为零、合力为零，而非弹力为零，同时要结合弹性势能的物理意义判断弹簧的形变状态，对学生的逻辑推导能力有一定考查。
【难度系数】
0.6
我们可以分两步推导解题：第一步先判断最终不可能的位置，题目给出木块静止时弹簧还剩余1J弹性势能，说明此时弹簧一定存在形变，弹性势能不可能为0，而图中C点距离墙面的长度等于弹簧原长l，也就是C点是弹簧原长位置，此处弹性势能为0，和剩余1J势能的条件矛盾，直接就能得到第一空的结论。第二步判断速度最大的位置：木块向右运动时，合力决定加速度，当弹簧弹力大于滑动摩擦力时木块加速，弹力等于摩擦力时加速度为0，速度达到最大值，此时弹簧还没恢复原长，位置在原长C点的左侧，对应B点。
【解析】
1. 最终静止位置推导：木块往复运动后静止，此时弹簧仍具有1J弹性势能，说明弹簧并未处于原长状态，存在压缩或伸长形变。由图可知C点到墙面的距离等于弹簧原长l，弹簧在C点时形变量为0，弹性势能为0，和题意中剩余1J弹性势能的条件矛盾，因此木块最终静止的位置一定不可能位于C点。
2. 速度最大位置推导：木块向右运动过程中，受到向右的弹簧弹力、向左的滑动摩擦力。初始阶段弹簧弹力大于滑动摩擦力，木块做加速运动；随着弹簧逐渐恢复原长，弹力不断减小，当弹簧弹力大小等于滑动摩擦力时，木块所受合力为0，加速度为0，此时速度达到最大值，该时刻弹簧仍处于压缩状态，尚未到达原长位置C，因此速度最大时木块左端位于C点左侧，对应图中的B点。
【答案】
C；B
【知识点】
弹性势能，合力与运动的关系，胡克定律
【点评】
本题结合能量观点和动力学分析，易错点是误认为弹簧恢复原长时木块速度最大，需要明确物体速度取最大值的条件是加速度为零、合力为零，而非弹力为零，同时要结合弹性势能的物理意义判断弹簧的形变状态，对学生的逻辑推导能力有一定考查。
【难度系数】
0.6
