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② 某课外兴趣小组同学利用小车做以下物理小实验。
(1)如图甲, 小车长度为
(2)如图乙, 小车A上固定磁铁, 小车B上固定铁块, 将它们靠近一定距离后, 固定小车A, 释放小车B, 小车B向小车A运动, 说明力是使物体
(3)如图丙, 探究“阻力对物体运动的影响”时, 进行了三次实验, 实验中水平部分的材料依次选用棉布、木板和玻璃板, 目的是
(4)如图丁, 放在光滑水平地面的小车一端与弹簧连接, 弹簧另一端固定在墙壁上, 小车位于A处时弹簧恰好为自然长度, 现从B处释放小车, 小车在B、C之间运动, 则弹性势能转化为动能的过程有(
A. 从A到B
B. 从B到A
C. 从A到C
D. 从C到A
(1)如图甲, 小车长度为
1.8
cm。(2)如图乙, 小车A上固定磁铁, 小车B上固定铁块, 将它们靠近一定距离后, 固定小车A, 释放小车B, 小车B向小车A运动, 说明力是使物体
运动状态改变
的原因。(3)如图丙, 探究“阻力对物体运动的影响”时, 进行了三次实验, 实验中水平部分的材料依次选用棉布、木板和玻璃板, 目的是
减小
(选填“增大”或“减小”)小车在水平面受到的阻力; 在三次实验中, 小车在不同水平面上由运动变为静止过程中克服阻力所做的功相等
(选填“相等”或“不相等”)。(4)如图丁, 放在光滑水平地面的小车一端与弹簧连接, 弹簧另一端固定在墙壁上, 小车位于A处时弹簧恰好为自然长度, 现从B处释放小车, 小车在B、C之间运动, 则弹性势能转化为动能的过程有(
BD
)(多选)A. 从A到B
B. 从B到A
C. 从A到C
D. 从C到A
答案
2.(1)1.8 (2)运动状态改变 (3)减小 相等 (4)BD
解析
【分析】
本题为力学基础实验题，需逐一分析各小问：
(1) 刻度尺读数：先明确分度值，再读取小车两端对应的刻度，计算长度；
(2) 力的作用效果：观察小车在力的作用下运动状态的变化，判断力的作用；
(3) 阻力对运动的影响：分析不同水平面的粗糙程度对阻力的影响，结合小车初始动能判断克服阻力做功的关系；
(4) 机械能转化：根据弹簧弹性形变的变化和小车速度变化，判断弹性势能与动能的转化过程。
【解析】
(1) 图甲中刻度尺的分度值为1mm，小车左端对齐0.0cm，右端对齐1.8cm，故小车长度为1.8cm；
(2) 小车B在磁铁吸引力作用下由静止变为运动，运动状态改变，说明力是使物体运动状态改变的原因；
(3) 棉布、木板、玻璃板的粗糙程度依次减小，目的是减小小车受到的阻力；实验中让小车从同一斜面同一高度滑下，初始动能相同，小车静止时克服阻力做的功等于初始动能，因此克服阻力所做的功相等；
(4) 弹簧在弹性形变时具有弹性势能，动能与速度有关：从B到A、从C到A时，弹簧弹性形变减小，弹性势能转化为小车的动能；从A到B、A到C时弹性势能增大，是动能转化为弹性势能，故符合的是BD。
【答案】
(1)1.8 (2)运动状态改变 (3)减小；相等 (4)BD
【知识点】
长度测量、力的作用效果、阻力对运动的影响
【点评】
本题考查力学基础知识点，涵盖刻度尺读数、力的作用效果、阻力实验原理、机械能转化判断，题目难度适中，需掌握各实验的核心要点。
【难度系数】
0.6
本题为力学基础实验题，需逐一分析各小问：
(1) 刻度尺读数：先明确分度值，再读取小车两端对应的刻度，计算长度；
(2) 力的作用效果：观察小车在力的作用下运动状态的变化，判断力的作用；
(3) 阻力对运动的影响：分析不同水平面的粗糙程度对阻力的影响，结合小车初始动能判断克服阻力做功的关系；
(4) 机械能转化：根据弹簧弹性形变的变化和小车速度变化，判断弹性势能与动能的转化过程。
【解析】
(1) 图甲中刻度尺的分度值为1mm，小车左端对齐0.0cm，右端对齐1.8cm，故小车长度为1.8cm；
(2) 小车B在磁铁吸引力作用下由静止变为运动，运动状态改变，说明力是使物体运动状态改变的原因；
(3) 棉布、木板、玻璃板的粗糙程度依次减小，目的是减小小车受到的阻力；实验中让小车从同一斜面同一高度滑下，初始动能相同，小车静止时克服阻力做的功等于初始动能，因此克服阻力所做的功相等；
(4) 弹簧在弹性形变时具有弹性势能，动能与速度有关：从B到A、从C到A时，弹簧弹性形变减小，弹性势能转化为小车的动能；从A到B、A到C时弹性势能增大，是动能转化为弹性势能，故符合的是BD。
【答案】
(1)1.8 (2)运动状态改变 (3)减小；相等 (4)BD
【知识点】
长度测量、力的作用效果、阻力对运动的影响
【点评】
本题考查力学基础知识点，涵盖刻度尺读数、力的作用效果、阻力实验原理、机械能转化判断，题目难度适中，需掌握各实验的核心要点。
【难度系数】
0.6
① 蹦极是一种具有刺激性的运动项目，如右图所示，某次蹦极时，人从蹦极台跳下，到达A点时弹性绳刚好绷直，随后人继续下落到最低点B；若不考虑空气阻力，下列关于人在下降过程中能量分析的说法中，正确的是（
A.到达A点前，人减小的重力势能全部转化为动能
B.到达A点时，弹性绳的弹性势能最小，人的动能最大
C.从A点运动到B点过程中，人的机械能守恒
D.从A点运动到B点过程中，人的重力势能全部转化为弹性势能
A
）A.到达A点前，人减小的重力势能全部转化为动能
B.到达A点时，弹性绳的弹性势能最小，人的动能最大
C.从A点运动到B点过程中，人的机械能守恒
D.从A点运动到B点过程中，人的重力势能全部转化为弹性势能
答案
1. A
解析
【分析】
要解决这道题，需分阶段分析人下降过程的能量转化：
1. 到达A点前：弹性绳未绷直，无弹性形变，弹性势能为0；不考虑空气阻力，人仅受重力，下落时重力势能减小、动能增大，减小的重力势能全部转化为动能。
2. 从A点到B点：弹性绳逐渐伸长，弹力从0开始增大；初始阶段弹力小于重力，人仍加速，动能继续增大；当弹力等于重力时速度最大（动能最大）；之后弹力大于重力，人减速，动能减小，直到B点速度为0。此过程中，人的重力势能和动能（人的机械能）会转化为弹性绳的弹性势能。
接下来逐一判断选项的正误。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：到达A点前，弹性绳未绷直，弹性势能为0；不考虑空气阻力，人下落时，减小的重力势能全部转化为动能，该说法正确。
选项B：到达A点时，弹性绳刚绷直，弹性势能最小，但此时人仍在加速（后续弹力小于重力，人继续加速），动能并非最大，该说法错误。
选项C：从A点到B点，弹性绳对人有弹力作用，人的机械能会转化为弹性绳的弹性势能，因此人的机械能不守恒，该说法错误。
选项D：从A点到B点，人的重力势能一部分转化为动能，一部分转化为弹性绳的弹性势能，并非全部转化为弹性势能，该说法错误。
综上，正确答案为A。
【答案】
A
【知识点】
机械能转化、重力势能、弹性势能
【点评】
本题考查蹦极过程中的能量转化，需明确不同阶段的受力情况和能量去向，易错点是混淆动能最大的位置，以及机械能守恒的条件（只有重力或弹力做功时系统机械能守恒，此处人的机械能因弹性绳弹力做功而不守恒）。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需分阶段分析人下降过程的能量转化：
1. 到达A点前：弹性绳未绷直，无弹性形变，弹性势能为0；不考虑空气阻力，人仅受重力，下落时重力势能减小、动能增大，减小的重力势能全部转化为动能。
2. 从A点到B点：弹性绳逐渐伸长，弹力从0开始增大；初始阶段弹力小于重力，人仍加速，动能继续增大；当弹力等于重力时速度最大（动能最大）；之后弹力大于重力，人减速，动能减小，直到B点速度为0。此过程中，人的重力势能和动能（人的机械能）会转化为弹性绳的弹性势能。
接下来逐一判断选项的正误。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：到达A点前，弹性绳未绷直，弹性势能为0；不考虑空气阻力，人下落时，减小的重力势能全部转化为动能，该说法正确。
选项B：到达A点时，弹性绳刚绷直，弹性势能最小，但此时人仍在加速（后续弹力小于重力，人继续加速），动能并非最大，该说法错误。
选项C：从A点到B点，弹性绳对人有弹力作用，人的机械能会转化为弹性绳的弹性势能，因此人的机械能不守恒，该说法错误。
选项D：从A点到B点，人的重力势能一部分转化为动能，一部分转化为弹性绳的弹性势能，并非全部转化为弹性势能，该说法错误。
综上，正确答案为A。
【答案】
A
【知识点】
机械能转化、重力势能、弹性势能
【点评】
本题考查蹦极过程中的能量转化，需明确不同阶段的受力情况和能量去向，易错点是混淆动能最大的位置，以及机械能守恒的条件（只有重力或弹力做功时系统机械能守恒，此处人的机械能因弹性绳弹力做功而不守恒）。
【难度系数】
0.5
② 一辆质量为2 t的汽车，在平直公路上以额定功率100 kW从静止开始运动，经15 s运动200 m恰好达到最大速度，接着匀速运动25 s关闭发动机，滑行100 m停下。其v-t图像如右图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力恰为车重的0.2倍（g取10 N/kg），求：
(1)整个过程中发动机所做的功是
(2)汽车运动的最大速度是
(3)汽车在加速阶段，发动机提供的平均牵引力是
(1)整个过程中发动机所做的功是
$4×10^6\ \mathrm{J}$
J。(2)汽车运动的最大速度是
25
m/s。(3)汽车在加速阶段，发动机提供的平均牵引力是
7 500
N。答案
2.(1)$4×10^6\ \mathrm{J}$ (2)25 (3)7 500
解析
【分析】
要解决本题，需结合功率、功、动能定理的核心知识，分步骤拆解问题：
1. 求发动机做功：发动机仅在加速、匀速阶段工作，关闭发动机后不做功；已知额定功率恒定，根据公式$W=Pt$，需先确定发动机工作的总时间，再代入计算。
2. 求最大速度：汽车达到最大速度时匀速运动，牵引力与阻力平衡，先算出阻力大小，再由功率公式$P=Fv$推导最大速度。
3. 求加速阶段平均牵引力：加速阶段发动机功率为额定功率，先计算加速阶段发动机做功，再结合功的定义（总功=平均牵引力×位移），代入数据求平均牵引力。
【解析】
(1) 发动机工作总时间：由v-t图可知，加速时间15s，匀速时间25s，总时间$t=15\ \mathrm{s}+25\ \mathrm{s}=40\ \mathrm{s}$。
额定功率$P=100\ \mathrm{kW}=1×10^5\ \mathrm{W}$，根据$W=Pt$，发动机做功：
$W=1×10^5\ \mathrm{W}×40\ \mathrm{s}=4×10^6\ \mathrm{J}$。
(2) 汽车质量$m=2\ \mathrm{t}=2000\ \mathrm{kg}$，阻力$f=0.2mg=0.2×2000\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4000\ \mathrm{N}$。
汽车最大速度时匀速运动，牵引力$F=f$，由$P=Fv$得最大速度：
$v_{\mathrm{max}}=\frac{P}{F}=\frac{P}{f}=\frac{1×10^5\ \mathrm{W}}{4000\ \mathrm{N}}=25\ \mathrm{m/s}$。
(3) 加速阶段发动机做功$W_1=Pt_1=1×10^5\ \mathrm{W}×15\ \mathrm{s}=1.5×10^6\ \mathrm{J}$。
加速阶段位移$s=200\ \mathrm{m}$，设平均牵引力为$F$，牵引力做功$W_1=F· s$，则：
$F=\frac{W_1}{s}=\frac{1.5×10^6\ \mathrm{J}}{200\ \mathrm{m}}=7500\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) $4×10^6$ (2)25 (3)7500
【知识点】
功率计算、功的计算、阻力与牵引力平衡
【点评】
本题结合v-t图像考查力学核心公式的应用，需明确发动机仅在工作阶段做功、最大速度时牵引力等于阻力，加速阶段恒定功率下牵引力总功可通过$W=Pt$计算，难度适中，需注意单位换算。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合功率、功、动能定理的核心知识，分步骤拆解问题：
1. 求发动机做功：发动机仅在加速、匀速阶段工作，关闭发动机后不做功；已知额定功率恒定，根据公式$W=Pt$，需先确定发动机工作的总时间，再代入计算。
2. 求最大速度：汽车达到最大速度时匀速运动，牵引力与阻力平衡，先算出阻力大小，再由功率公式$P=Fv$推导最大速度。
3. 求加速阶段平均牵引力：加速阶段发动机功率为额定功率，先计算加速阶段发动机做功，再结合功的定义（总功=平均牵引力×位移），代入数据求平均牵引力。
【解析】
(1) 发动机工作总时间：由v-t图可知，加速时间15s，匀速时间25s，总时间$t=15\ \mathrm{s}+25\ \mathrm{s}=40\ \mathrm{s}$。
额定功率$P=100\ \mathrm{kW}=1×10^5\ \mathrm{W}$，根据$W=Pt$，发动机做功：
$W=1×10^5\ \mathrm{W}×40\ \mathrm{s}=4×10^6\ \mathrm{J}$。
(2) 汽车质量$m=2\ \mathrm{t}=2000\ \mathrm{kg}$，阻力$f=0.2mg=0.2×2000\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4000\ \mathrm{N}$。
汽车最大速度时匀速运动，牵引力$F=f$，由$P=Fv$得最大速度：
$v_{\mathrm{max}}=\frac{P}{F}=\frac{P}{f}=\frac{1×10^5\ \mathrm{W}}{4000\ \mathrm{N}}=25\ \mathrm{m/s}$。
(3) 加速阶段发动机做功$W_1=Pt_1=1×10^5\ \mathrm{W}×15\ \mathrm{s}=1.5×10^6\ \mathrm{J}$。
加速阶段位移$s=200\ \mathrm{m}$，设平均牵引力为$F$，牵引力做功$W_1=F· s$，则：
$F=\frac{W_1}{s}=\frac{1.5×10^6\ \mathrm{J}}{200\ \mathrm{m}}=7500\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1) $4×10^6$ (2)25 (3)7500
【知识点】
功率计算、功的计算、阻力与牵引力平衡
【点评】
本题结合v-t图像考查力学核心公式的应用，需明确发动机仅在工作阶段做功、最大速度时牵引力等于阻力，加速阶段恒定功率下牵引力总功可通过$W=Pt$计算，难度适中，需注意单位换算。
【难度系数】
0.5
