1[2025广西钦州模拟,中]【问题】十次车祸九次快,安全驾驶莫超载。某兴趣小组的同学们认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关,于是他们设计了如图甲、乙所示的实验,来探究“动能的大小与哪些因素有关”。

【证据】
实验甲:让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A、B两处由静止开始向下运动,然后与水平面上的同一纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止。
实验乙:让质量不同的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处由静止开始向下运动,然后与水平面上的同一纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止。
【解释】
(1)实验中通过观察纸盒移动的距离判断(填“小球”或“纸盒”)的动能大小。如果水平面光滑,则(填“能”或“不能”)完成本实验。
(2)图甲是为了探究:在相同时,动能与大小的关系。由实验现象可知,质量相同时,越大,物体的动能越大。
(3)由图乙实验现象可得到结论:。
【交流】
(4)图丙所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高行驶速度,质量越大的车,限速越(填“高”或“低”),主要是受到实验(填“甲”或“乙”)结论的启示。

1.(1)小球 不能 (2)质量 速度 速度 (3)速度相同时,质量越大,物体的动能越大 (4)低 乙
【解析】(1)实验中小球动能的大小不易直接观察,通过观察纸盒被撞击后运动的距离的大小来间接判断小球动能的大小,这种研究问题的方法是转换法;由牛顿第一定律可知,如果水平面光滑,小球和纸盒将一起做匀速直线运动,小球的动能大小无法比较,则不能完成本实验。(2)图甲中小球的质量相同,从斜面上滚下的高度不同,滚下的高度越高,到达水平面的速度越大,可探究质量相同时动能和速度的关系;由实验现象可知,质量相同时,速度越大,物体的动能越大。(3)图乙中两球滚下的高度相同,即小球到达水平面的速度相同,两球质量不同;分析图乙现象可知,速度相同时,质量越大,物体的动能越大。(4)图丙所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高行驶速度,质量越大的车,若速度越大,则动能越大,为了使动能不会过大,质量越大的车,限速越低,是受到实验乙结论的启示。

【分析】
本题探究动能大小的影响因素，运用转换法和控制变量法解题。首先，实验中通过纸盒移动距离反映小球动能（转换法）；若水平面光滑，小球和纸盒不受摩擦力会做匀速直线运动，无法比较移动距离，故不能完成实验。图甲中两球质量相同、滚下高度不同，到达水平面速度不同，探究质量相同时动能与速度的关系，现象显示速度大的球推动纸盒更远，说明质量相同时速度越大动能越大。图乙中两球滚下高度相同、速度相同，质量不同，探究速度相同时动能与质量的关系，现象显示质量大的球推动纸盒更远，说明速度相同时质量越大动能越大。交通标志牌中质量大的车限速低，是因为质量大的车若速度大则动能大，对应乙实验的结论。
【解析】
(1) 实验中利用转换法，通过观察纸盒移动的距离判断小球的动能大小；若水平面光滑，小球和纸盒将不受摩擦力，一起做匀速直线运动，无法比较纸盒移动的距离，因此不能完成本实验。
(2) 图甲中两小球质量相同，从斜面不同高度滚下，到达水平面的速度不同，因此探究的是质量相同时，动能与速度大小的关系；实验现象表明，质量相同时，速度越大，物体的动能越大。
(3) 图乙中两小球从同一高度滚下，到达水平面的速度相同，质量不同，实验现象显示质量大的小球推动纸盒移动的距离更远，因此结论为：速度相同时，质量越大，物体的动能越大。
(4) 质量越大的车，若速度越大则动能越大，为避免动能过大带来危险，质量越大的车限速越低；这一结论是基于图乙实验的结果。
【答案】
(1) 小球；不能 (2) 质量；速度；速度 (3) 速度相同时，质量越大，物体的动能越大 (4) 低；乙
【知识点】
动能的影响因素；转换法；控制变量法
【点评】
本题是探究动能影响因素的经典实验题，重点考查转换法和控制变量法的应用，结合实际交通场景，将物理知识与生活联系，难度适中，能较好考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.6

2[山东威海中考,偏难]小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系,实验装置如图甲所示。

(1)将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧,记录铁球速度减为0时弹簧的长度。整个过程涉及的能量转化情况为,铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映,长度越长,则说明铁球的重力势能越(填“大”或“小”)。
(2)将同一铁球先后从同一斜面的不同高度$h_1$、$h_2$($h_1＜h_2$)处由静止释放,弹簧被压缩后的长度分别为$l_1$、$l_2$($l_1＞l_2$),则你能得出的结论是。
(3)若要探究重力势能大小与物体质量的关系,请简要写出你的设计思路:。
(4)结合本实验和所学知识,分析图乙所示的水坝,发电机安装在位置较为合理(填“C”或“D”),你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件:。

2.(1)重力势能先转化为动能,动能再转化为弹性势能 小 (2)质量相同,高度越低,重力势能越小 (3)将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处由静止释放,比较弹簧被压缩后的长度 (4)D 水量大且地势高度差大(合理即可)
【解析】(1)整个过程涉及的能量转化情况为:重力势能先转化为动能,动能再转化为弹性势能;铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映,长度越长,弹簧的形变程度越小,弹性势能越小,则说明铁球的重力势能越小。(2)将同一铁球先后从同一斜面的不同高度$h_1$、$h_2$($h_1＜h_2$)处由静止释放,弹簧被压缩后的长度分别为$l_1$、$l_2$($l_1＞l_2$),可得出的结论是:质量相同,高度越低,重力势能越小。(3)若要探究重力势能大小与物体质量的关系,设计思路为:将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处由静止释放,比较弹簧被压缩后的长度。(4)$D$位置与上游水面的高度差较大,所以发电机应该安装在$D$位置;水量大且地势高度差大,则水的重力势能大。

【分析】
本题围绕重力势能的影响因素展开，结合能量转化和控制变量法分析：
(1) 铁球从斜面释放时，高度降低重力势能减小、速度增大动能增加，重力势能转化为动能；压缩弹簧时，铁球速度减小动能减小、弹簧形变增大弹性势能增加，动能转化为弹性势能。弹簧被压缩后的长度越长，说明弹簧形变程度越小、弹性势能越小，而弹性势能来自铁球的重力势能，因此弹簧长度越长，铁球重力势能越小。
(2) 同一铁球质量相同，从不同高度释放，高度越低（$h_1＜h_2$）时弹簧被压缩后的长度越长（$l_1＞l_2$），说明铁球转化的弹性势能越小，即重力势能越小，由此得出对应结论。
(3) 探究重力势能与质量的关系时，需控制高度相同、改变质量，因此设计思路为控制变量的实验方案。
(4) 水坝中D点比C点位置低，与上游水面的高度差更大，水的重力势能更大，适合安装发电机；水力发电站需要充足的重力势能，对应水量和地势高度差的条件。
【解析】
(1) 铁球从斜面释放到压缩弹簧的过程：铁球下落阶段，重力势能转化为动能；压缩弹簧阶段，动能转化为弹簧的弹性势能。弹簧被压缩后的长度越长，说明弹簧形变程度越小，弹性势能越小，而弹性势能由铁球的重力势能转化而来，因此铁球重力势能越小。
(2) 同一铁球质量相同，从不同高度释放，$h_1＜h_2$时弹簧被压缩后的长度$l_1＞l_2$，说明高度越低，铁球转化的弹性势能越小，即重力势能越小，故结论为：质量相同，高度越低，重力势能越小。
(3) 探究重力势能与质量的关系，需控制高度相同、改变质量，因此设计思路：将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处由静止释放，通过弹簧被压缩后的长度反映重力势能大小。
(4) 发电机利用水的重力势能转化的能量发电，D点与上游水面的高度差比C点大，水的重力势能更大，因此发电机安装在D位置更合理；大型水力发电站需要水量大（保证水的总量多）、地势高度差大（保证水的重力势能大），才能产生足够能量发电。
【答案】
(1) 重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；小
(2) 质量相同，高度越低，重力势能越小
(3) 将质量不同的铁球从同一斜面的同一高度处由静止释放，比较弹簧被压缩后的长度
(4) D；水量大且地势高度差大（合理即可）
【知识点】
重力势能、能量转化、控制变量法
【点评】
本题通过实验探究重力势能的影响因素，结合控制变量法和能量转化知识，还联系了水力发电的实际应用，考查学生对实验原理的理解和知识迁移能力，属于中等偏难题目，需掌握控制变量法的应用和能量转化分析。
【难度系数】
0.3