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11. (2024 北京)在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中,老师设计了如图所示的实验。光滑斜轨道与水平直轨道平滑连接,将体积相同、质量为 m 和 2m 的两个小球分别从同一光滑斜轨道上高度不同的 A、B 处$(h_{A}＞h_{B})$由静止释放。三次实验中,小球进入水平直轨道时均撞击水平直轨道上的同一纸盒,纸盒被推着一起在水平轨道上运动了一段距离后静止,分别测出小球与纸盒一起运动的最大距离,便可判断出小球撞击纸盒时的动能大小。
(1)如图甲、乙所示的实验中,小球都从相同高度$h_{A}$处由静止释放,是为了使两次实验中小球运动到斜轨道底端时的____相同。
(2)设甲实验中小球撞击纸盒时的动能大小为$E_{A}$,丙实验中小球撞击纸盒时的动能大小为$E_{C}$,则$E_{A}$____(选填“＞”“＜”或“=”)$E_{C}$。
(1)如图甲、乙所示的实验中,小球都从相同高度$h_{A}$处由静止释放,是为了使两次实验中小球运动到斜轨道底端时的____相同。
(2)设甲实验中小球撞击纸盒时的动能大小为$E_{A}$,丙实验中小球撞击纸盒时的动能大小为$E_{C}$,则$E_{A}$____(选填“＞”“＜”或“=”)$E_{C}$。
答案
【解析】：
- （1）在实验中，小球从相同高度$h_{A}$处由静止释放，根据机械能守恒（斜轨道光滑，无能量损失），小球的重力势能转化为动能，高度相同则到达斜轨道底端时的速度相同。
- （2）甲、丙实验中，小球质量相同（都为$2m$），甲中小球从$h_{A}$（$h_{A}＞h_{B}$）释放，丙中小球从$h_{B}$释放，甲中小球到达斜轨道底端的速度大。根据动能大小与质量和速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大，所以$E_{A}＞E_{C}$。
【答案】：
(1)速度
(2)$＞$
- （1）在实验中，小球从相同高度$h_{A}$处由静止释放，根据机械能守恒（斜轨道光滑，无能量损失），小球的重力势能转化为动能，高度相同则到达斜轨道底端时的速度相同。
- （2）甲、丙实验中，小球质量相同（都为$2m$），甲中小球从$h_{A}$（$h_{A}＞h_{B}$）释放，丙中小球从$h_{B}$释放，甲中小球到达斜轨道底端的速度大。根据动能大小与质量和速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大，所以$E_{A}＞E_{C}$。
【答案】：
(1)速度
(2)$＞$
12. 小明同学利用砝码、小桌、海绵等实验器材,做“探究压力作用的效果”实验,如图所示。
(1)通过比较 A、B 两图,可以得出的结论是____。
(2)通过比较____两图,小明可以得出的结论是压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(3)实验过程中,压力的作用效果是通过____来表现的。
(1)通过比较 A、B 两图,可以得出的结论是____。
(2)通过比较____两图,小明可以得出的结论是压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(3)实验过程中,压力的作用效果是通过____来表现的。
答案
【解析】：
(1)A、B 两图中，受力面积相同，B 图压力大（有砝码），海绵凹陷程度大，说明在受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越明显。
(2)要探究压力相同时，受力面积越小，压力作用效果越明显，需要控制压力相同，改变受力面积，B、D 两图符合（B、D 图砝码相同即压力相同，D 图小桌倒放受力面积小）。
(3)实验中，压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来表现的，这是转换法的应用。
【答案】：
(1)受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越明显
(2)B、D
(3)海绵的凹陷程度
(1)A、B 两图中，受力面积相同，B 图压力大（有砝码），海绵凹陷程度大，说明在受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越明显。
(2)要探究压力相同时，受力面积越小，压力作用效果越明显，需要控制压力相同，改变受力面积，B、D 两图符合（B、D 图砝码相同即压力相同，D 图小桌倒放受力面积小）。
(3)实验中，压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来表现的，这是转换法的应用。
【答案】：
(1)受力面积一定时，压力越大，压力作用效果越明显
(2)B、D
(3)海绵的凹陷程度
13. (2024 山东临沂)小明在做“探究杠杆平衡条件”实验的装置如图所示,杠杆上相邻刻线间的距离相等,每个钩码重 0.5 N。
(1)杠杆在如图甲的位置静止时____(选填“处于”或“不处于”)杠杆平衡状态。
(2)为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向____(选填“左”或“右”)端调节;调节杠杆水平衡的目的是____。
(3)小明按图乙进行实验后,又做了两次实验并将数据记录在下表中,分析数据可知,杠杆的平衡条件是____。
|实验次序|动力$F_{1}/N$|动力臂$l_{1}/m$|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/m$|
|----|----|----|----|----|
|1|1.0|0.15|1.5|0.1|
|2|0.5|0.2|1.0|0.1|
|3|3.0|0.1|2.0|0.15|
(4)如图丙所示,杠杆在水平位置平衡后,在 A 点挂两个钩码,在 B 点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为____N。当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆水平位置平衡,则弹簧测力计的示数____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(1)杠杆在如图甲的位置静止时____(选填“处于”或“不处于”)杠杆平衡状态。
(2)为使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向____(选填“左”或“右”)端调节;调节杠杆水平衡的目的是____。
(3)小明按图乙进行实验后,又做了两次实验并将数据记录在下表中,分析数据可知,杠杆的平衡条件是____。
|实验次序|动力$F_{1}/N$|动力臂$l_{1}/m$|阻力$F_{2}/N$|阻力臂$l_{2}/m$|
|----|----|----|----|----|
|1|1.0|0.15|1.5|0.1|
|2|0.5|0.2|1.0|0.1|
|3|3.0|0.1|2.0|0.15|
(4)如图丙所示,杠杆在水平位置平衡后,在 A 点挂两个钩码,在 B 点竖直向下拉弹簧测力计,仍使杠杆水平位置平衡,此时弹簧测力计的示数应为____N。当弹簧测力计改为斜拉时,再次使杠杆水平位置平衡,则弹簧测力计的示数____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案
【解析】：
(1)杠杆静止或匀速转动时都处于平衡状态，图甲中杠杆处于静止状态，所以处于杠杆平衡状态。
(2)杠杆左端下沉，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右端调节；调节杠杆水平平衡的目的是便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(3)分析表中数据：
实验1：$F_{1}l_{1}=1.0N×0.15m = 0.15N·m$，$F_{2}l_{2}=1.5N×0.1m = 0.15N·m$；
实验2：$F_{1}l_{1}=0.5N×0.2m = 0.1N·m$，$F_{2}l_{2}=1.0N×0.1m = 0.1N·m$；
实验3：$F_{1}l_{1}=3.0N×0.1m = 0.3N·m$，$F_{2}l_{2}=2.0N×0.15m = 0.3N·m$；
可知杠杆的平衡条件是$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（或动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）。
(4)设杠杆一个小格是$L$，每个钩码重$G = 0.5N$，
根据杠杆平衡条件$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$得，$2×0.5N×3L = F_{B}×2L$，解得$F_{B}=1.5N$。
当弹簧测力计改为斜拉时，阻力和阻力臂不变，动力臂变小，根据杠杆平衡条件$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$可知，动力变大，即弹簧测力计的示数变大。
【答案】：
(1)处于
(2)右；便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响
(3)$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（或动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）
(4)$1.5$；变大
(1)杠杆静止或匀速转动时都处于平衡状态，图甲中杠杆处于静止状态，所以处于杠杆平衡状态。
(2)杠杆左端下沉，为使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向右端调节；调节杠杆水平平衡的目的是便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响。
(3)分析表中数据：
实验1：$F_{1}l_{1}=1.0N×0.15m = 0.15N·m$，$F_{2}l_{2}=1.5N×0.1m = 0.15N·m$；
实验2：$F_{1}l_{1}=0.5N×0.2m = 0.1N·m$，$F_{2}l_{2}=1.0N×0.1m = 0.1N·m$；
实验3：$F_{1}l_{1}=3.0N×0.1m = 0.3N·m$，$F_{2}l_{2}=2.0N×0.15m = 0.3N·m$；
可知杠杆的平衡条件是$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（或动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）。
(4)设杠杆一个小格是$L$，每个钩码重$G = 0.5N$，
根据杠杆平衡条件$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$得，$2×0.5N×3L = F_{B}×2L$，解得$F_{B}=1.5N$。
当弹簧测力计改为斜拉时，阻力和阻力臂不变，动力臂变小，根据杠杆平衡条件$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$可知，动力变大，即弹簧测力计的示数变大。
【答案】：
(1)处于
(2)右；便于测量力臂大小，同时消除杠杆自重对杠杆平衡的影响
(3)$F_{1}l_{1}=F_{2}l_{2}$（或动力×动力臂 = 阻力×阻力臂）
(4)$1.5$；变大
