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8. 某兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟有关；
由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟有关。
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽上的某一高度由静止开始滚下，金属球碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。
物块被撞得越远，说明金属球到达水平面时的动能越。
【分析论证】分析甲、丙两次实验现象，可以初步得出的结论是。
【实践应用】用甲、乙两次实验现象所得到的结论，可以解释汽车(选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟有关；
由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟有关。
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽上的某一高度由静止开始滚下，金属球碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。
物块被撞得越远，说明金属球到达水平面时的动能越。
【分析论证】分析甲、丙两次实验现象，可以初步得出的结论是。
【实践应用】用甲、乙两次实验现象所得到的结论，可以解释汽车(选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
答案
速度
质量
大
质量相同的物体，速度越大，动能越大
超载
质量
大
质量相同的物体，速度越大，动能越大
超载
解析
【分析】
首先从生活经验推导猜想：“十次车祸九次快”中的“快”指汽车速度大，由此可猜想动能与速度有关；“莫超载”指汽车质量不能过大，猜想动能与质量有关。
实验中运用转换法，通过物块被撞出的距离反映金属球动能大小，因为动能越大，对物块做功越多，物块被推得越远。
分析甲、丙实验时，先确定控制的变量：金属球质量相同，滚下高度不同（对应到达水平面的速度不同），甲的高度更高、速度更大，物块被撞得更远，进而得出质量与动能的关系。
分析甲、乙实验，控制速度相同（同一高度滚下），质量不同，甲的质量大、物块被撞得更远，说明速度相同时质量越大动能越大，对应生活中超载的危险性。
【解析】
1. 猜想假设：
“十次车祸九次快”，说明汽车速度越大，车祸危害越严重，因此猜想汽车的动能可能跟速度有关；
“安全驾驶莫超载”，超载指汽车质量过大，易引发严重车祸，因此猜想汽车的动能可能跟质量有关。
2. 实验转换法的应用：
金属球的动能大小无法直接观察，将其转换为物块被撞出的距离，物块被撞得越远，说明金属球对物块做功越多，其到达水平面时的动能越大。
3. 甲、丙实验分析：
甲、丙两次实验中，金属球质量相同（均为$m$），从不同高度由静止滚下，高度越高，金属球到达水平面时的速度越大；甲实验中物块被撞出的距离$s_1$大于丙的$s_3$，由此可得结论：质量相同的物体，速度越大，动能越大。
4. 甲、乙实验分析：
甲、乙两次实验中，金属球从同一高度滚下，到达水平面时的速度相同，甲的质量$m$大于乙的$\frac{1}{2}m$，甲中物块被撞出的距离更远，说明速度相同时，物体质量越大，动能越大。这一结论可以解释汽车超载行驶时，质量过大导致动能大、危险性高的原因。
【答案】
速度；质量；大；质量相同的物体，速度越大，动能越大；超载
【知识点】
动能的影响因素；控制变量法；转换法
【点评】
本题通过模拟实验探究动能的影响因素，核心是控制变量法和转换法的应用，同时将实验结论与生活实际（车祸危害）结合，体现物理知识的生活应用价值，帮助理解动能的特性。
【难度系数】
0.6
首先从生活经验推导猜想：“十次车祸九次快”中的“快”指汽车速度大，由此可猜想动能与速度有关；“莫超载”指汽车质量不能过大，猜想动能与质量有关。
实验中运用转换法，通过物块被撞出的距离反映金属球动能大小，因为动能越大，对物块做功越多，物块被推得越远。
分析甲、丙实验时，先确定控制的变量：金属球质量相同，滚下高度不同（对应到达水平面的速度不同），甲的高度更高、速度更大，物块被撞得更远，进而得出质量与动能的关系。
分析甲、乙实验，控制速度相同（同一高度滚下），质量不同，甲的质量大、物块被撞得更远，说明速度相同时质量越大动能越大，对应生活中超载的危险性。
【解析】
1. 猜想假设：
“十次车祸九次快”，说明汽车速度越大，车祸危害越严重，因此猜想汽车的动能可能跟速度有关；
“安全驾驶莫超载”，超载指汽车质量过大，易引发严重车祸，因此猜想汽车的动能可能跟质量有关。
2. 实验转换法的应用：
金属球的动能大小无法直接观察，将其转换为物块被撞出的距离，物块被撞得越远，说明金属球对物块做功越多，其到达水平面时的动能越大。
3. 甲、丙实验分析：
甲、丙两次实验中，金属球质量相同（均为$m$），从不同高度由静止滚下，高度越高，金属球到达水平面时的速度越大；甲实验中物块被撞出的距离$s_1$大于丙的$s_3$，由此可得结论：质量相同的物体，速度越大，动能越大。
4. 甲、乙实验分析：
甲、乙两次实验中，金属球从同一高度滚下，到达水平面时的速度相同，甲的质量$m$大于乙的$\frac{1}{2}m$，甲中物块被撞出的距离更远，说明速度相同时，物体质量越大，动能越大。这一结论可以解释汽车超载行驶时，质量过大导致动能大、危险性高的原因。
【答案】
速度；质量；大；质量相同的物体，速度越大，动能越大；超载
【知识点】
动能的影响因素；控制变量法；转换法
【点评】
本题通过模拟实验探究动能的影响因素，核心是控制变量法和转换法的应用，同时将实验结论与生活实际（车祸危害）结合，体现物理知识的生活应用价值，帮助理解动能的特性。
【难度系数】
0.6
9. 如图是有减速带的斜坡示意图，在倾角为$30°$的斜坡上有7个减速带，相邻两个减速带间的距离均为50 m。现有一辆汽车关闭发动机后从斜坡上离减速带有一定距离的某处开始下滑，经测量发现，汽车在没有人为刹车的前提下，通过相邻两个减速带的时间都是5 s。下列关于汽车经过减速带时的物理量随时间的变化图像，正确的是()
A.
B.
C.
D.
A.
B.
C.
D.
答案
D
解析
【分析】
首先，根据题意，汽车关闭发动机后在倾角30°的斜坡下滑，相邻减速带间距50m，通过相邻两个减速带的时间均为5s。
1. 运动过程分析：在相邻减速带之间，汽车受重力、支持力和恒定摩擦力，合力恒定，做匀加速直线运动，加速度恒定；经过减速带时，减速带的阻力使汽车速度突然减小。
2. 匀变速规律应用：由平均速度公式$\bar{v}=\frac{x}{t}$，可得每段匀加速过程的平均速度为$\frac{50}{5}m/s=10m/s$。根据匀变速直线运动中平均速度等于初末速度的平均值，可知每段匀加速的初、末速度之和恒定。
3. 图像逻辑推导：由于各段运动规律相同，每次经过减速带后，汽车的速度会突变为与上一次经过减速带后的速度相同的值，因此速度-时间图像应呈现“匀加速上升→速度突变减小→匀加速上升→速度突变减小”的循环模式，据此可判断正确图像。
【解析】
1. 确定运动性质：
汽车在相邻减速带之间，合力恒定（重力分力与恒定摩擦力的合力），做匀加速直线运动，加速度大小、方向均不变；经过减速带时，受减速带的阻力作用，速度发生突变（突然减小）。
2. 平均速度分析：
相邻减速带间距$x=50m$，运动时间$t=5s$，则每段匀加速过程的平均速度$\bar{v}=\frac{x}{t}=\frac{50}{5}m/s=10m/s$。根据匀变速直线运动的规律，平均速度等于这段时间内初速度与末速度的平均值，即$\bar{v}=\frac{v_{\mathrm{初}}+v_{\mathrm{末}}}{2}$，因此每段匀加速过程的初、末速度之和恒定。
3. 图像判断：
选项A：若为速度随时间均匀增大，未体现减速带导致的速度突变，与实际运动不符，错误；
选项B：若为加速度随时间变化，相邻减速带之间加速度应恒定，过减速带时加速度会突变为负的较大值（减速阻力产生），该选项不符合此规律，错误；
选项C：若为速度持续增大无突变，忽略了减速带的减速作用，错误；
选项D：速度先以恒定斜率匀加速上升，然后突然减小至某一恒定值，再重复匀加速、速度突变的过程，完全符合汽车的运动规律，正确。
【答案】
D
【知识点】
匀变速直线运动规律、v-t图像物理意义、平均速度与瞬时速度关系
【点评】
本题结合实际场景考查匀变速直线运动的规律及运动图像的分析，核心是准确拆解汽车的运动过程（匀加速阶段+减速带处的速度突变），通过平均速度公式推导速度变化特点，进而甄别图像的正确性，对学生的运动过程分析能力和图像解读能力有一定要求。
【难度系数】
0.4
首先，根据题意，汽车关闭发动机后在倾角30°的斜坡下滑，相邻减速带间距50m，通过相邻两个减速带的时间均为5s。
1. 运动过程分析：在相邻减速带之间，汽车受重力、支持力和恒定摩擦力，合力恒定，做匀加速直线运动，加速度恒定；经过减速带时，减速带的阻力使汽车速度突然减小。
2. 匀变速规律应用：由平均速度公式$\bar{v}=\frac{x}{t}$，可得每段匀加速过程的平均速度为$\frac{50}{5}m/s=10m/s$。根据匀变速直线运动中平均速度等于初末速度的平均值，可知每段匀加速的初、末速度之和恒定。
3. 图像逻辑推导：由于各段运动规律相同，每次经过减速带后，汽车的速度会突变为与上一次经过减速带后的速度相同的值，因此速度-时间图像应呈现“匀加速上升→速度突变减小→匀加速上升→速度突变减小”的循环模式，据此可判断正确图像。
【解析】
1. 确定运动性质：
汽车在相邻减速带之间，合力恒定（重力分力与恒定摩擦力的合力），做匀加速直线运动，加速度大小、方向均不变；经过减速带时，受减速带的阻力作用，速度发生突变（突然减小）。
2. 平均速度分析：
相邻减速带间距$x=50m$，运动时间$t=5s$，则每段匀加速过程的平均速度$\bar{v}=\frac{x}{t}=\frac{50}{5}m/s=10m/s$。根据匀变速直线运动的规律，平均速度等于这段时间内初速度与末速度的平均值，即$\bar{v}=\frac{v_{\mathrm{初}}+v_{\mathrm{末}}}{2}$，因此每段匀加速过程的初、末速度之和恒定。
3. 图像判断：
选项A：若为速度随时间均匀增大，未体现减速带导致的速度突变，与实际运动不符，错误；
选项B：若为加速度随时间变化，相邻减速带之间加速度应恒定，过减速带时加速度会突变为负的较大值（减速阻力产生），该选项不符合此规律，错误；
选项C：若为速度持续增大无突变，忽略了减速带的减速作用，错误；
选项D：速度先以恒定斜率匀加速上升，然后突然减小至某一恒定值，再重复匀加速、速度突变的过程，完全符合汽车的运动规律，正确。
【答案】
D
【知识点】
匀变速直线运动规律、v-t图像物理意义、平均速度与瞬时速度关系
【点评】
本题结合实际场景考查匀变速直线运动的规律及运动图像的分析，核心是准确拆解汽车的运动过程（匀加速阶段+减速带处的速度突变），通过平均速度公式推导速度变化特点，进而甄别图像的正确性，对学生的运动过程分析能力和图像解读能力有一定要求。
【难度系数】
0.4
10. 科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测，给出了从1994年到2002年间恒星S2的位置如图所示，科学家认为S2恒星的运动轨迹是一个椭圆。推测银河系中心可能存在着超大质量的黑洞。忽略S2恒星质量的变化，根据图片信息，下列说法正确的是()
A. 黑洞可能位于椭圆轨道内部的P点
B. S2恒星在运动过程中所受合力为零
C. S2恒星在1995年时期的动能大于2001年时期的动能
D. S2恒星在1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能
A. 黑洞可能位于椭圆轨道内部的P点
B. S2恒星在运动过程中所受合力为零
C. S2恒星在1995年时期的动能大于2001年时期的动能
D. S2恒星在1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能
答案
D
解析
【分析】
本题可结合开普勒定律、曲线运动的条件以及动能和重力势能的判断方法来分析各选项：
1. 根据开普勒第一定律，中心天体应位于椭圆轨道的一个焦点上，结合图中恒星位置的疏密（反映速度快慢），可判断黑洞的位置；
2. 曲线运动的物体运动状态不断变化，所受合力不可能为零；
3. 利用开普勒第二定律，判断恒星在不同位置的速度大小，进而比较动能大小；
4. 根据重力势能与距离中心天体远近的关系，比较不同位置的重力势能大小。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：根据开普勒第一定律，恒星绕中心天体的椭圆轨道中，中心天体位于椭圆的一个焦点上。由图中恒星S2的位置分布可知，S2在靠近Q点一侧的位置点更稀疏（相同时间内位移大，速度更快），说明黑洞位于椭圆的焦点Q点一侧，并非椭圆内部的P点，故A错误。
选项B：S2恒星做曲线运动，其运动状态（速度方向）不断发生变化，根据牛顿运动定律，运动状态改变的物体所受合力不为零，故B错误。
选项C：根据开普勒第二定律，恒星与中心天体的连线在相等时间内扫过的面积相等，可知恒星在近地点（靠近黑洞）速度大，远地点（远离黑洞）速度小。1995年S2处于远地点附近，速度较小；2001年处于近地点附近，速度较大。由动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$（m不变）可知，1995年时期的动能小于2001年时期的动能，故C错误。
选项D：忽略S2质量的变化，重力势能与到黑洞的距离正相关，距离越远，重力势能越大。由图可知，1995年S2到黑洞的距离大于2001年的距离，因此1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
开普勒定律、曲线运动条件、机械能变化判断
【点评】
本题以天文观测为背景，将开普勒定律、曲线运动特点与机械能的判断相结合，要求学生能将物理规律与图像信息结合分析，考查对物理规律的理解和应用能力。
【难度系数】
0.6
本题可结合开普勒定律、曲线运动的条件以及动能和重力势能的判断方法来分析各选项：
1. 根据开普勒第一定律，中心天体应位于椭圆轨道的一个焦点上，结合图中恒星位置的疏密（反映速度快慢），可判断黑洞的位置；
2. 曲线运动的物体运动状态不断变化，所受合力不可能为零；
3. 利用开普勒第二定律，判断恒星在不同位置的速度大小，进而比较动能大小；
4. 根据重力势能与距离中心天体远近的关系，比较不同位置的重力势能大小。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：根据开普勒第一定律，恒星绕中心天体的椭圆轨道中，中心天体位于椭圆的一个焦点上。由图中恒星S2的位置分布可知，S2在靠近Q点一侧的位置点更稀疏（相同时间内位移大，速度更快），说明黑洞位于椭圆的焦点Q点一侧，并非椭圆内部的P点，故A错误。
选项B：S2恒星做曲线运动，其运动状态（速度方向）不断发生变化，根据牛顿运动定律，运动状态改变的物体所受合力不为零，故B错误。
选项C：根据开普勒第二定律，恒星与中心天体的连线在相等时间内扫过的面积相等，可知恒星在近地点（靠近黑洞）速度大，远地点（远离黑洞）速度小。1995年S2处于远地点附近，速度较小；2001年处于近地点附近，速度较大。由动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$（m不变）可知，1995年时期的动能小于2001年时期的动能，故C错误。
选项D：忽略S2质量的变化，重力势能与到黑洞的距离正相关，距离越远，重力势能越大。由图可知，1995年S2到黑洞的距离大于2001年的距离，因此1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
开普勒定律、曲线运动条件、机械能变化判断
【点评】
本题以天文观测为背景，将开普勒定律、曲线运动特点与机械能的判断相结合，要求学生能将物理规律与图像信息结合分析，考查对物理规律的理解和应用能力。
【难度系数】
0.6
