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1.[南通中考]飞行的子弹因为速度大而具有较大的动能。下列四次实验中，对比哪两次实验能说明其道理（
A.①②
B.②③
C.②④
D.③④
A
）A.①②
B.②③
C.②④
D.③④
答案
1.A
解析
【分析】要说明“速度大的物体具有较大动能”，需探究动能与速度的关系，根据控制变量法，应保持物体质量相同，仅改变速度。观察四个实验，①和②的小车质量相同，小车在斜面上的高度不同，导致到达水平面时的速度不同，可通过对比推动木块移动的距离，分析速度对动能的影响。
【解析】动能大小与质量和速度有关，探究动能与速度的关系时，需控制质量不变，改变速度。实验①和②中，小车质量相同，斜面高度不同，小车到达水平面的速度不同，符合控制变量要求，能说明速度大的物体动能大；②③、②④、③④均存在质量和速度两个变量，无法得出对应结论，因此选A。
【答案】A
【知识点】动能的影响因素、控制变量法
【点评】本题考查动能的影响因素，核心是控制变量法的应用，需明确探究某一因素对物理量的影响时，要控制其他因素不变，是中考常见基础题型，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】动能大小与质量和速度有关，探究动能与速度的关系时，需控制质量不变，改变速度。实验①和②中，小车质量相同，斜面高度不同，小车到达水平面的速度不同，符合控制变量要求，能说明速度大的物体动能大；②③、②④、③④均存在质量和速度两个变量，无法得出对应结论，因此选A。
【答案】A
【知识点】动能的影响因素、控制变量法
【点评】本题考查动能的影响因素，核心是控制变量法的应用，需明确探究某一因素对物理量的影响时，要控制其他因素不变，是中考常见基础题型，难度适中。
【难度系数】0.6
2.（古代典籍）[江西中考，多选]如图所示，是我国古代科学著作《天工开物》中记载的水转筒车，它由一个大型的水轮和许多竹筒组成。当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中，水流向岸上的农田。下列说法正确的是 （
A.即使筒车转速加快，其机械效率也总是小于1
B.竹筒内的水被提升过程中，其机械能总保持不变
C.竹筒内的水倒入水槽过程中，其重力势能转化为动能
D.水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功
AC
）A.即使筒车转速加快，其机械效率也总是小于1
B.竹筒内的水被提升过程中，其机械能总保持不变
C.竹筒内的水倒入水槽过程中，其重力势能转化为动能
D.水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功
答案
2.AC
解析
【分析】本题考查机械效率、机械能转化及重力做功的判断，需逐一分析各选项：①机械效率的特点：任何机械的机械效率都小于1，因为额外功不可避免；②机械能的变化：物体被提升时，外力对其做功，机械能会增加；③能量转化：重力势能与动能的转化取决于高度和速度的变化；④重力做功的条件：物体在重力方向上移动距离。
【解析】
选项A：使用任何机械时，都不可避免地要克服机械自重、摩擦等做额外功，因此机械效率总是小于1；即使筒车转速加快，额外功依然存在，机械效率仍小于1，A正确。
选项B：竹筒内的水被提升过程中，筒车对水做功，水的动能和重力势能均增大，机械能增加，并非保持不变，B错误。
选项C：竹筒内的水倒入水槽时，高度降低（重力势能减小），同时获得速度（动能增大），因此重力势能转化为动能，C正确。
选项D：水从水槽流向农田时，在重力的方向（竖直向下）上移动了距离，所以重力对水做了功，D错误。
综上，正确选项为AC。
【答案】AC
【知识点】机械效率、机械能转化、重力做功
【点评】本题结合古代科技工具考查物理核心基础知识，需准确掌握机械效率的特点、机械能的变化规律及重力做功的判断方法，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
【解析】
选项A：使用任何机械时，都不可避免地要克服机械自重、摩擦等做额外功，因此机械效率总是小于1；即使筒车转速加快，额外功依然存在，机械效率仍小于1，A正确。
选项B：竹筒内的水被提升过程中，筒车对水做功，水的动能和重力势能均增大，机械能增加，并非保持不变，B错误。
选项C：竹筒内的水倒入水槽时，高度降低（重力势能减小），同时获得速度（动能增大），因此重力势能转化为动能，C正确。
选项D：水从水槽流向农田时，在重力的方向（竖直向下）上移动了距离，所以重力对水做了功，D错误。
综上，正确选项为AC。
【答案】AC
【知识点】机械效率、机械能转化、重力做功
【点评】本题结合古代科技工具考查物理核心基础知识，需准确掌握机械效率的特点、机械能的变化规律及重力做功的判断方法，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.6
3. ★★（真实情境）[威海中考] 溜索曾经是劳动人民跨越峡谷的重要工具，人们借助滑轮利用自身重力沿溜索无动力滑行，利用木片等与溜索之间的摩擦减速，如图所示。某村寨的特色旅游项目，需修建两条溜索方便游人从村寨（甲）前往茶园（乙）并返回。已知甲、乙海拔相差约 30 m、相距约 150 m，峡谷深约 800 m。最合理的溜索设计方案是（
C
）答案
3.C
解析
【分析】
本题为结合溜索设计的实际物理应用题，解题思路：首先明确溜索滑行的核心要求——从甲到乙利用自身重力滑行，需坡度适中：坡度太陡会导致滑行速度过快，仅靠木片摩擦难以安全减速；坡度太缓则重力分力不足，可能无法顺利滑行。结合题目给出的甲、乙两地海拔差（约30m）、水平距离（约150m），分析各选项溜索的坡度是否符合上述要求，同时兼顾往返溜索的地形合理性，最终选出最合理的方案。
【解析】
根据物理规律，溜索的坡度（斜面倾角）需适中：若坡度过大，重力沿溜索的分力大，滑行速度快，木片摩擦的减速效果不足以保障安全；若坡度过小，重力分力小，无法借助重力顺利滑行。题目中甲乙海拔差30m、水平距离150m，合理的坡度应使滑行速度适中，便于摩擦减速，且符合往返溜索的地形布局。结合选项，只有选项C的设计满足坡度适中、滑行与减速安全的要求，因此选C。
【答案】
C
【知识点】
斜面的应用、摩擦力的实际应用
【点评】
本题以溜索的实际设计为情境，将力学原理与生活实际结合，考查学生运用物理知识分析解决实际问题的能力，体现了物理学科的实用性，是中考常见的情境类物理题。
【难度系数】
0.6
本题为结合溜索设计的实际物理应用题，解题思路：首先明确溜索滑行的核心要求——从甲到乙利用自身重力滑行，需坡度适中：坡度太陡会导致滑行速度过快，仅靠木片摩擦难以安全减速；坡度太缓则重力分力不足，可能无法顺利滑行。结合题目给出的甲、乙两地海拔差（约30m）、水平距离（约150m），分析各选项溜索的坡度是否符合上述要求，同时兼顾往返溜索的地形合理性，最终选出最合理的方案。
【解析】
根据物理规律，溜索的坡度（斜面倾角）需适中：若坡度过大，重力沿溜索的分力大，滑行速度快，木片摩擦的减速效果不足以保障安全；若坡度过小，重力分力小，无法借助重力顺利滑行。题目中甲乙海拔差30m、水平距离150m，合理的坡度应使滑行速度适中，便于摩擦减速，且符合往返溜索的地形布局。结合选项，只有选项C的设计满足坡度适中、滑行与减速安全的要求，因此选C。
【答案】
C
【知识点】
斜面的应用、摩擦力的实际应用
【点评】
本题以溜索的实际设计为情境，将力学原理与生活实际结合，考查学生运用物理知识分析解决实际问题的能力，体现了物理学科的实用性，是中考常见的情境类物理题。
【难度系数】
0.6
4. ★★★★★（图像分析）现定义人对机械施加的力与机械对重物施加的力的比值叫做机械效能$K$，用于比较不同机械的省力程度。用甲、乙两个滑轮组匀速提升不同重物，不计绳重和摩擦，经测算描绘出两滑轮组的机械效能$K$与物体重力的倒数$G^{-1}$的关系图线如图所示，两图线平行。则 （
A.甲滑轮组的承重绳子段数比乙滑轮组多
B.甲、乙滑轮组中动滑轮重相等
C.提升相同重物时，乙滑轮组机械效率比甲小
D.甲滑轮组提升20 N重物时，机械效率为80%
C
）A.甲滑轮组的承重绳子段数比乙滑轮组多
B.甲、乙滑轮组中动滑轮重相等
C.提升相同重物时，乙滑轮组机械效率比甲小
D.甲滑轮组提升20 N重物时，机械效率为80%
答案
4.C 【点拨】不考虑绳重和摩擦，设$n_1$、$n_2$分别为甲、乙滑轮组承重绳子的段数，则$K_{甲}=\frac{F_{甲}}{G_{甲}}=\frac{G_{甲}+G_{甲动}}{n_1 G_{甲}}=\frac{1}{n_1}+\frac{G_{甲动}}{n_1 G_{甲}}$，结合图像可知$n_1=2$，把$G_{甲}^{-1}=0.1\ \mathrm{N}^{-1}$时$K_{甲}=1$代入解得:$G_{甲动}=10\ \mathrm{N}$，$K_{乙}=\frac{1}{n_2}+\frac{G_{乙动}}{n_2 G_{乙}}$，由图像可知$\frac{1}{n_2}＜0.5$，所以$n_2＞2$，甲、乙图线平行，故$\frac{G_{甲动}}{n_1}=\frac{G_{乙动}}{n_2}$，所以$G_{甲动}＜G_{乙动}$，故AB错误;提升相同重物时，设提升重物的重力为$G$，机械效率$\eta_{甲}=\frac{G}{G+G_{甲动}}×100\%$，$\eta_{乙}=\frac{G}{G+G_{乙动}}×100\%$，$G_{甲动}＜G_{乙动}$，所以$\eta_{甲}＞\eta_{乙}$，故C正确;$G_{甲动}=10\ \mathrm{N}$，所以用甲滑轮组提升$G'=20\ \mathrm{N}$重物时的机械效率$\eta=\frac{G'}{G'+G_{甲动}}×100\%=\frac{20\ \mathrm{N}}{20\ \mathrm{N}+10\ \mathrm{N}}×100\%\approx66.7\%$，故D错误。
解析
【分析】
首先明确机械效能K的定义：K=F/G（F为拉力，G为物重）。不计绳重和摩擦时，滑轮组拉力F=(G+G动)/n（n为承重绳子段数，G动为动滑轮总重），代入K的表达式可得K=(G+G动)/(nG)=1/n + (G动/n)·G⁻¹，即K与G⁻¹成一次函数关系，截距为1/n，斜率为G动/n。结合图像分析甲、乙的n和G动：甲图线在G⁻¹=0时K=0.5，得1/n甲=0.5，算出n甲=2；再代入G⁻¹=0.1 N⁻¹时K=1，算出甲的动滑轮重G动甲。因两图线平行，斜率相同，故G动/n相同，可判断乙的n和G动与甲的关系，再逐一分析选项。
【解析】
不计绳重和摩擦，设甲滑轮组承重绳子段数为n₁，动滑轮重为G₁；乙滑轮组承重绳子段数为n₂，动滑轮重为G₂。
根据机械效能定义：K=F/G，而拉力F=(G+G动)/n，因此K=(G+G动)/(nG)=1/n + (G动/n)·G⁻¹。
对甲滑轮组：
1. 当G⁻¹=0时，K=0.5，代入得1/n₁=0.5，解得n₁=2；
2. 当G⁻¹=0.1 N⁻¹时，K=1，代入K=1/n₁ + (G₁/n₁)·G⁻¹，得1=1/2 + (G₁/2)×0.1，解得G₁=10 N。
对乙滑轮组：
由图像可知，乙的截距1/n₂ ＜0.5，故n₂＞2；又因两图线平行，斜率相同，即G₁/n₁=G₂/n₂，代入G₁=10 N、n₁=2，得G₂=(10/2)n₂=5n₂，因n₂＞2，故G₂＞10 N。
逐一分析选项：
A选项：甲的n₁=2，乙的n₂＞2，甲的承重绳子段数比乙少，A错误；
B选项：甲的动滑轮重G₁=10 N，乙的G₂＞10 N，动滑轮重不相等，B错误；
C选项：提升相同重物G时，机械效率η=W有/W总=G/(G+G动)，因G₂＞G₁，故η乙=G/(G+G₂) ＜ η甲=G/(G+G₁)，即乙滑轮组机械效率比甲小，C正确；
D选项：甲提升G'=20 N重物时，机械效率η=G'/(G'+G₁)=20/(20+10)≈66.7%≠80%，D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组机械效率、图像分析、机械效能
【点评】
本题结合图像考查滑轮组的综合计算，核心是推导机械效能与物重倒数的函数关系，利用图像的截距和斜率确定滑轮组的承重段数和动滑轮重，再结合机械效率公式判断选项，对学生的公式应用和图像分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
首先明确机械效能K的定义：K=F/G（F为拉力，G为物重）。不计绳重和摩擦时，滑轮组拉力F=(G+G动)/n（n为承重绳子段数，G动为动滑轮总重），代入K的表达式可得K=(G+G动)/(nG)=1/n + (G动/n)·G⁻¹，即K与G⁻¹成一次函数关系，截距为1/n，斜率为G动/n。结合图像分析甲、乙的n和G动：甲图线在G⁻¹=0时K=0.5，得1/n甲=0.5，算出n甲=2；再代入G⁻¹=0.1 N⁻¹时K=1，算出甲的动滑轮重G动甲。因两图线平行，斜率相同，故G动/n相同，可判断乙的n和G动与甲的关系，再逐一分析选项。
【解析】
不计绳重和摩擦，设甲滑轮组承重绳子段数为n₁，动滑轮重为G₁；乙滑轮组承重绳子段数为n₂，动滑轮重为G₂。
根据机械效能定义：K=F/G，而拉力F=(G+G动)/n，因此K=(G+G动)/(nG)=1/n + (G动/n)·G⁻¹。
对甲滑轮组：
1. 当G⁻¹=0时，K=0.5，代入得1/n₁=0.5，解得n₁=2；
2. 当G⁻¹=0.1 N⁻¹时，K=1，代入K=1/n₁ + (G₁/n₁)·G⁻¹，得1=1/2 + (G₁/2)×0.1，解得G₁=10 N。
对乙滑轮组：
由图像可知，乙的截距1/n₂ ＜0.5，故n₂＞2；又因两图线平行，斜率相同，即G₁/n₁=G₂/n₂，代入G₁=10 N、n₁=2，得G₂=(10/2)n₂=5n₂，因n₂＞2，故G₂＞10 N。
逐一分析选项：
A选项：甲的n₁=2，乙的n₂＞2，甲的承重绳子段数比乙少，A错误；
B选项：甲的动滑轮重G₁=10 N，乙的G₂＞10 N，动滑轮重不相等，B错误；
C选项：提升相同重物G时，机械效率η=W有/W总=G/(G+G动)，因G₂＞G₁，故η乙=G/(G+G₂) ＜ η甲=G/(G+G₁)，即乙滑轮组机械效率比甲小，C正确；
D选项：甲提升G'=20 N重物时，机械效率η=G'/(G'+G₁)=20/(20+10)≈66.7%≠80%，D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组机械效率、图像分析、机械效能
【点评】
本题结合图像考查滑轮组的综合计算，核心是推导机械效能与物重倒数的函数关系，利用图像的截距和斜率确定滑轮组的承重段数和动滑轮重，再结合机械效率公式判断选项，对学生的公式应用和图像分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
5. ★★（科学推理）如图，小白将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹，A、B是篮球运动过程中经过的两个位置。不计空气阻力，篮球在这两个位置时的机械能和重力势能如表所示，篮球的运动路径是
由B到A
（填“由A到B”或“由B到A”），甲对应的是B
（填“A”或“B”）位置。在A位置时动能为7
J，与地面碰撞过程中损失的机械能为3
J。答案
5. 由B到A;B;7;3 【点拨】A位置的机械能为17 J，B位置的机械能为20 J，则B位置的机械能大于A位置的机械能，故篮球的运动路径是由B到A;A位置的重力势能为10 J，B位置的重力势能为6 J，B位置的重力势能小于A位置的重力势能，重力势能的大小与质量和高度有关，甲的高度小于乙的高度，则甲的重力势能小于乙的重力势能，所以甲对应的是B位置;在A位置时机械能为17 J，重力势能为10 J，则在A位置时动能$E_{\mathrm{k}A}=17\ \mathrm{J}-10\ \mathrm{J}=7\ \mathrm{J}$;篮球经过A、B两位置时机械能由20 J变为17 J，篮球与地面碰撞过程损失的机械能为3 J。
解析
【分析】
要解决这道题，需明确：不计空气阻力时，篮球与地面碰撞会损失机械能，因此碰撞前的机械能大于碰撞后的；重力势能与质量和高度有关，质量不变时，高度越高重力势能越大；动能等于机械能减去重力势能，碰撞过程损失的机械能为碰撞前后机械能的差值。据此逐步分析：先通过机械能大小判断运动路径，再结合重力势能与高度的关系确定甲对应的位置，最后计算A位置的动能和碰撞损失的机械能。
【解析】
1. 判断运动路径：篮球与地面碰撞时会损失机械能，碰撞前的机械能更大。已知A位置机械能为17 J，B位置机械能为20 J，20 J＞17 J，说明B是碰撞前的位置，A是碰撞后的位置，故运动路径为由B到A。
2. 判断甲对应的位置：质量不变时，高度越高重力势能越大。A位置重力势能为10 J，B位置重力势能为6 J，6 J更小，说明B位置高度更低，因此重力势能小的甲对应B位置。
3. 计算A位置的动能：动能=机械能-重力势能，故A位置动能为$17\ \mathrm{J}-10\ \mathrm{J}=7\ \mathrm{J}$。
4. 计算碰撞损失的机械能：碰撞前机械能为B位置的20 J，碰撞后A位置机械能为17 J，损失的机械能为$20\ \mathrm{J}-17\ \mathrm{J}=3\ \mathrm{J}$。
【答案】
由B到A；B；7；3
【知识点】
机械能及其转化、重力势能、动能的计算
【点评】
本题结合篮球运动场景，考查机械能、重力势能、动能的关系，核心是理解碰撞时机械能的损失规律，需理清各能量间的转换与变化，属于中等难度的能量分析题。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需明确：不计空气阻力时，篮球与地面碰撞会损失机械能，因此碰撞前的机械能大于碰撞后的；重力势能与质量和高度有关，质量不变时，高度越高重力势能越大；动能等于机械能减去重力势能，碰撞过程损失的机械能为碰撞前后机械能的差值。据此逐步分析：先通过机械能大小判断运动路径，再结合重力势能与高度的关系确定甲对应的位置，最后计算A位置的动能和碰撞损失的机械能。
【解析】
1. 判断运动路径：篮球与地面碰撞时会损失机械能，碰撞前的机械能更大。已知A位置机械能为17 J，B位置机械能为20 J，20 J＞17 J，说明B是碰撞前的位置，A是碰撞后的位置，故运动路径为由B到A。
2. 判断甲对应的位置：质量不变时，高度越高重力势能越大。A位置重力势能为10 J，B位置重力势能为6 J，6 J更小，说明B位置高度更低，因此重力势能小的甲对应B位置。
3. 计算A位置的动能：动能=机械能-重力势能，故A位置动能为$17\ \mathrm{J}-10\ \mathrm{J}=7\ \mathrm{J}$。
4. 计算碰撞损失的机械能：碰撞前机械能为B位置的20 J，碰撞后A位置机械能为17 J，损失的机械能为$20\ \mathrm{J}-17\ \mathrm{J}=3\ \mathrm{J}$。
【答案】
由B到A；B；7；3
【知识点】
机械能及其转化、重力势能、动能的计算
【点评】
本题结合篮球运动场景，考查机械能、重力势能、动能的关系，核心是理解碰撞时机械能的损失规律，需理清各能量间的转换与变化，属于中等难度的能量分析题。
【难度系数】
0.5
6. (日常生活)[哈尔滨中考]在图甲中，过山车已经关闭动力系统，在轨道上滑行过程中忽快忽慢，最终停下来。
(1)请写出滑行过程中有哪些能量转化。
(2)请在图乙中大致画出过山车重力势能随高度变化的图像。
(1)请写出滑行过程中有哪些能量转化。
(2)请在图乙中大致画出过山车重力势能随高度变化的图像。
答案
6. 【解】(1)向下滑行时重力势能转化为动能和内能，向上滑行时动能转化为重力势能和内能，并且两个过程来回轮换；最后停下来时，机械能全部转化为内能。(2)
解析
【分析】
要解决这道题，需明确过山车运动时的能量转化规律：过山车关闭动力后，运动过程中受摩擦力作用，机械能会转化为内能；同时根据重力势能、动能的影响因素分析能量的转化方向，重力势能与高度成正比，据此绘制对应图像。
【解析】
(1) 过山车在轨道滑行时，始终与轨道摩擦，机械能不断转化为内能。①向下滑行时，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，因此重力势能转化为动能和内能；②向上滑行时，速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大，克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，因此动能转化为重力势能和内能；上述两个过程交替进行，最终过山车静止，机械能全部转化为内能。
(2) 重力势能的计算公式为$ E_p = mgh $，过山车质量$ m $不变，所以重力势能与高度$ h $成正比，因此重力势能随高度变化的图像是过原点的倾斜直线。
【答案】
(1) 向下滑行时重力势能转化为动能和内能，向上滑行时动能转化为重力势能和内能，两个过程来回轮换，最终机械能全部转化为内能；(2) 图像为过原点的倾斜直线
【知识点】
机械能转化、重力势能与高度的关系
【点评】
本题结合生活中的过山车运动，考查机械能的转化规律，需注意摩擦力对机械能的影响，以及重力势能与高度的正比关系，属于基础能量转化类题目。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需明确过山车运动时的能量转化规律：过山车关闭动力后，运动过程中受摩擦力作用，机械能会转化为内能；同时根据重力势能、动能的影响因素分析能量的转化方向，重力势能与高度成正比，据此绘制对应图像。
【解析】
(1) 过山车在轨道滑行时，始终与轨道摩擦，机械能不断转化为内能。①向下滑行时，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，因此重力势能转化为动能和内能；②向上滑行时，速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大，克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，因此动能转化为重力势能和内能；上述两个过程交替进行，最终过山车静止，机械能全部转化为内能。
(2) 重力势能的计算公式为$ E_p = mgh $，过山车质量$ m $不变，所以重力势能与高度$ h $成正比，因此重力势能随高度变化的图像是过原点的倾斜直线。
【答案】
(1) 向下滑行时重力势能转化为动能和内能，向上滑行时动能转化为重力势能和内能，两个过程来回轮换，最终机械能全部转化为内能；(2) 图像为过原点的倾斜直线
【知识点】
机械能转化、重力势能与高度的关系
【点评】
本题结合生活中的过山车运动，考查机械能的转化规律，需注意摩擦力对机械能的影响，以及重力势能与高度的正比关系，属于基础能量转化类题目。
【难度系数】
0.5
