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25.(5分)如图所示是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块。
(1)实验中,探究的动能是指
A.小球在斜面上的动能
B.小球到达水平面的动能
C.木块的动能
(2)实验中所研究的动能大小通过
(3)由图中的甲、乙两次实验,可以得出结论:
(4)图甲、丙中,从小球开始撞击木块到木块最终静止的过程中,小球对木块所做的功分别为$W_{甲}$、$W_{丙}$,它们的大小关系是$W_{甲}$
(1)实验中,探究的动能是指
B
(选填字母)。A.小球在斜面上的动能
B.小球到达水平面的动能
C.木块的动能
(2)实验中所研究的动能大小通过
木块移动的距离
来反映,这里用到了转换法
(选填“控制变量法”“等效替代法”或“转换法”)。(3)由图中的甲、乙两次实验,可以得出结论:
质量一定时,物体的速度越大,动能越大
。(4)图甲、丙中,从小球开始撞击木块到木块最终静止的过程中,小球对木块所做的功分别为$W_{甲}$、$W_{丙}$,它们的大小关系是$W_{甲}$
小于
(选填“大于”“小于”或“等于”)$W_{丙}$。答案
25.(1)B (2)木块移动的距离 转换法 (3)质量一定时,物体的速度越大,动能越大 (4)小于
【点拨】本题考查探究物体的动能跟哪些因素有关的实验,要掌握实验目的、原理、实验过程、数据或现象的分析和实验结论。
【解析】(1)实验中的研究对象是小球,探究的动能是小球到达水平面的动能,故选B;
(2)实验中用到转换法,所研究的动能大小通过木块移动的距离体现,木块被撞击距离越远,说明小球的动能越大;
(3)甲、乙实验中,用到的小球的质量相同,甲中小球下滑高度较高,小球到达水平面的速度较大,木块被撞击距离较大,说明物体的质量相同时,物体的速度越大,动能越大;
(4)木块对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,木块受到的滑动摩擦力不变,由图可知s甲＜s丙,根据W=fs可知小球对木块所做的功W甲＜W丙。
【点拨】本题考查探究物体的动能跟哪些因素有关的实验,要掌握实验目的、原理、实验过程、数据或现象的分析和实验结论。
【解析】(1)实验中的研究对象是小球,探究的动能是小球到达水平面的动能,故选B;
(2)实验中用到转换法,所研究的动能大小通过木块移动的距离体现,木块被撞击距离越远,说明小球的动能越大;
(3)甲、乙实验中,用到的小球的质量相同,甲中小球下滑高度较高,小球到达水平面的速度较大,木块被撞击距离较大,说明物体的质量相同时,物体的速度越大,动能越大;
(4)木块对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,木块受到的滑动摩擦力不变,由图可知s甲＜s丙,根据W=fs可知小球对木块所做的功W甲＜W丙。
解析
【分析】
本题是探究物体动能影响因素的实验题，需明确实验的研究对象、实验方法及原理：(1)实验探究的是小球撞击木块时的动能，对应小球到达水平面的动能；(2)动能大小无法直接观察，通过木块移动距离体现，属于转换法；(3)甲、乙实验控制质量相同，改变速度，根据木块移动距离推导结论；(4)木块运动时摩擦力不变，根据功的公式W=fs，结合移动距离比较做功大小。
【解析】
(1)实验的研究对象是小球，探究的是小球撞击木块时的动能，即小球到达水平面的动能，故选B；
(2)动能大小不能直接测量，实验中通过木块被撞击后移动的距离来反映小球动能的大小，这种将不易观察的物理量转换为易观察的物理量的方法是转换法；
(3)甲、乙两次实验中，小球质量相同，甲中小球下滑高度更高，到达水平面的速度更大，木块被撞击后移动的距离更远，因此结论为：质量一定时，物体的速度越大，动能越大；
(4)木块在水平面上运动时，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力f不变，根据功的计算公式W=fs，由图可知s甲＜s丙，因此W甲＜W丙。
【答案】
(1)B；(2)木块移动的距离；转换法；(3)质量一定时，物体的速度越大，动能越大；(4)小于
【知识点】
探究动能的影响因素、转换法、功的计算
【点评】
本题是初中物理探究动能影响因素的经典实验题，重点考查实验方法的应用、实验结论的推导及功的计算，需学生掌握实验设计思路，难度适中，是学生需熟练掌握的基础实验题型。
【难度系数】
0.6
本题是探究物体动能影响因素的实验题，需明确实验的研究对象、实验方法及原理：(1)实验探究的是小球撞击木块时的动能，对应小球到达水平面的动能；(2)动能大小无法直接观察，通过木块移动距离体现，属于转换法；(3)甲、乙实验控制质量相同，改变速度，根据木块移动距离推导结论；(4)木块运动时摩擦力不变，根据功的公式W=fs，结合移动距离比较做功大小。
【解析】
(1)实验的研究对象是小球，探究的是小球撞击木块时的动能，即小球到达水平面的动能，故选B；
(2)动能大小不能直接测量，实验中通过木块被撞击后移动的距离来反映小球动能的大小，这种将不易观察的物理量转换为易观察的物理量的方法是转换法；
(3)甲、乙两次实验中，小球质量相同，甲中小球下滑高度更高，到达水平面的速度更大，木块被撞击后移动的距离更远，因此结论为：质量一定时，物体的速度越大，动能越大；
(4)木块在水平面上运动时，压力和接触面粗糙程度不变，滑动摩擦力f不变，根据功的计算公式W=fs，由图可知s甲＜s丙，因此W甲＜W丙。
【答案】
(1)B；(2)木块移动的距离；转换法；(3)质量一定时，物体的速度越大，动能越大；(4)小于
【知识点】
探究动能的影响因素、转换法、功的计算
【点评】
本题是初中物理探究动能影响因素的经典实验题，重点考查实验方法的应用、实验结论的推导及功的计算，需学生掌握实验设计思路，难度适中，是学生需熟练掌握的基础实验题型。
【难度系数】
0.6
26. (8分)2020年11月10日，“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10 909 m，刷新中国载人深潜的新纪录；“奋斗者”号体积为$30\ \mathrm{m}^3$，空载时重力为$2.45× 10^5\ \mathrm{N}$。某次科学考察中，科研小组在潜水器舱内装了8块压舱铁(每块压舱铁重$1× 10^4\ \mathrm{N}$)，保证潜水器下潜工作顺利开展。(海水密度不随深度发生变化，$\rho_{\mathrm{海水}}$取$1.0× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$，$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)
(1)“奋斗者”号在海面下下潜过程中，受到海水的压强________，浮力________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)“奋斗者”号在海面下$1× 10^4\ \mathrm{m}$深处，表面积为$500\ \mathrm{cm}^2$的观察窗受到的海水压力是多少？
(3)潜水器完成科考任务后，至少要抛掉几块压舱铁才能上浮？
(1)“奋斗者”号在海面下下潜过程中，受到海水的压强________，浮力________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)“奋斗者”号在海面下$1× 10^4\ \mathrm{m}$深处，表面积为$500\ \mathrm{cm}^2$的观察窗受到的海水压力是多少？
(3)潜水器完成科考任务后，至少要抛掉几块压舱铁才能上浮？
答案
26.【点拨】本题考查液体压强公式和固体压强公式、阿基米德原理、力与运动的关系的综合应用,注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
【解析】(1)变大 不变
(2)"奋斗者"号在海面下$1×10^4 m$深处受到的海水压强p=ρ海水$gh=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×1×10^4 m=1×10^8 Pa,$由p=F/S得,表面积为500 cm²的观察窗受到的海水压力$F=pS=1×10^8 Pa×500×10^-4 m²=5×10^6 N;$
(3)"奋斗者"号在海面下排开海水的体积V排=V=30 m³,受到的浮力F浮=ρ海水gV排$=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×30 m³=3×10^5 N;$潜水器总重力为G总=G潜水器+8G压舱铁$=2.45×10^5 N+8×1×10^4 N=3.25×10^5 N,$根据物体的浮沉条件,潜水器要上浮,需要减小的重力大于ΔG=G总-F浮$=3.25×10^5 N-3×10^5 N=2.5×10^4 N,$所以要抛掉压舱铁的数量大于n=ΔG/G压舱铁$=2.5×10^4 N/1×10^4 N=2.5,$由于压舱铁的数量必须为整数,n取3,即至少需要抛掉3块压舱铁才能上浮。
【解析】(1)变大 不变
(2)"奋斗者"号在海面下$1×10^4 m$深处受到的海水压强p=ρ海水$gh=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×1×10^4 m=1×10^8 Pa,$由p=F/S得,表面积为500 cm²的观察窗受到的海水压力$F=pS=1×10^8 Pa×500×10^-4 m²=5×10^6 N;$
(3)"奋斗者"号在海面下排开海水的体积V排=V=30 m³,受到的浮力F浮=ρ海水gV排$=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×30 m³=3×10^5 N;$潜水器总重力为G总=G潜水器+8G压舱铁$=2.45×10^5 N+8×1×10^4 N=3.25×10^5 N,$根据物体的浮沉条件,潜水器要上浮,需要减小的重力大于ΔG=G总-F浮$=3.25×10^5 N-3×10^5 N=2.5×10^4 N,$所以要抛掉压舱铁的数量大于n=ΔG/G压舱铁$=2.5×10^4 N/1×10^4 N=2.5,$由于压舱铁的数量必须为整数,n取3,即至少需要抛掉3块压舱铁才能上浮。
解析
【分析】
本题考查液体压强、浮力及浮沉条件的综合应用，解题思路如下：
1. 第(1)问：潜水器下潜时，深度h增大，根据液体压强公式判断压强变化；潜水器浸没后，排开海水体积不变，由阿基米德原理判断浮力变化。
2. 第(2)问：先利用液体压强公式计算指定深度的海水压强，再根据压强与压力的关系（F=pS），注意面积单位转换，求出观察窗受到的压力。
3. 第(3)问：先计算潜水器浸没时的浮力，再算出装8块压舱铁后的总重力；根据浮沉条件，上浮需总重力小于浮力，求出需抛掉的压舱铁重力，结合每块压舱铁的重力，向上取整得到至少抛掉的块数。
【解析】
(1) 潜水器在海面下下潜时，深度h变大，海水密度ρ海水不变，g不变，由液体压强公式p=ρ海水gh可知，受到的海水压强变大；潜水器浸没后排开海水的体积等于自身体积（V排=V），不变，ρ海水和g不变，由阿基米德原理F浮=ρ海水gV排可知，浮力不变。故答案为：变大；不变。
(2) 海面下1×10⁴ m深处的海水压强：
p=ρ海水gh=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×1×10⁴ m=1×10⁸ Pa，
观察窗面积S=500 cm²=500×10⁻⁴ m²=0.05 m²，
由p=F/S得，观察窗受到的海水压力：
F=pS=1×10⁸ Pa×0.05 m²=5×10⁶ N。
(3) 潜水器浸没时排开海水的体积V排=V=30 m³，
受到的浮力：F浮=ρ海水gV排=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×30 m³=3×10⁵ N，
装8块压舱铁后潜水器的总重力：
G总=G潜水器+8G压舱铁=2.45×10⁵ N +8×1×10⁴ N=3.25×10⁵ N，
要使潜水器上浮，需总重力小于浮力，至少需要抛掉的压舱铁重力：
ΔG=G总-F浮=3.25×10⁵ N -3×10⁵ N=2.5×10⁴ N，
需抛掉压舱铁的数量：n=ΔG/G压舱铁=2.5×10⁴ N /1×10⁴ N=2.5，因压舱铁数量为整数，故至少抛掉3块。
【答案】
(1) 变大；不变
(2) 5×10⁶ N
(3) 3块
【知识点】
液体压强、阿基米德原理、浮沉条件
【点评】
本题为力学综合题，融合了液体压强计算、浮力计算及浮沉条件的应用，解题时需注意单位统一（如面积单位转换），且压舱铁数量需取整数，体现了物理知识在实际深潜技术中的应用，难度适中，需学生熟练掌握相关公式并灵活应用。
【难度系数】
0.6
本题考查液体压强、浮力及浮沉条件的综合应用，解题思路如下：
1. 第(1)问：潜水器下潜时，深度h增大，根据液体压强公式判断压强变化；潜水器浸没后，排开海水体积不变，由阿基米德原理判断浮力变化。
2. 第(2)问：先利用液体压强公式计算指定深度的海水压强，再根据压强与压力的关系（F=pS），注意面积单位转换，求出观察窗受到的压力。
3. 第(3)问：先计算潜水器浸没时的浮力，再算出装8块压舱铁后的总重力；根据浮沉条件，上浮需总重力小于浮力，求出需抛掉的压舱铁重力，结合每块压舱铁的重力，向上取整得到至少抛掉的块数。
【解析】
(1) 潜水器在海面下下潜时，深度h变大，海水密度ρ海水不变，g不变，由液体压强公式p=ρ海水gh可知，受到的海水压强变大；潜水器浸没后排开海水的体积等于自身体积（V排=V），不变，ρ海水和g不变，由阿基米德原理F浮=ρ海水gV排可知，浮力不变。故答案为：变大；不变。
(2) 海面下1×10⁴ m深处的海水压强：
p=ρ海水gh=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×1×10⁴ m=1×10⁸ Pa，
观察窗面积S=500 cm²=500×10⁻⁴ m²=0.05 m²，
由p=F/S得，观察窗受到的海水压力：
F=pS=1×10⁸ Pa×0.05 m²=5×10⁶ N。
(3) 潜水器浸没时排开海水的体积V排=V=30 m³，
受到的浮力：F浮=ρ海水gV排=1.0×10³ kg/m³×10 N/kg×30 m³=3×10⁵ N，
装8块压舱铁后潜水器的总重力：
G总=G潜水器+8G压舱铁=2.45×10⁵ N +8×1×10⁴ N=3.25×10⁵ N，
要使潜水器上浮，需总重力小于浮力，至少需要抛掉的压舱铁重力：
ΔG=G总-F浮=3.25×10⁵ N -3×10⁵ N=2.5×10⁴ N，
需抛掉压舱铁的数量：n=ΔG/G压舱铁=2.5×10⁴ N /1×10⁴ N=2.5，因压舱铁数量为整数，故至少抛掉3块。
【答案】
(1) 变大；不变
(2) 5×10⁶ N
(3) 3块
【知识点】
液体压强、阿基米德原理、浮沉条件
【点评】
本题为力学综合题，融合了液体压强计算、浮力计算及浮沉条件的应用，解题时需注意单位统一（如面积单位转换），且压舱铁数量需取整数，体现了物理知识在实际深潜技术中的应用，难度适中，需学生熟练掌握相关公式并灵活应用。
【难度系数】
0.6
