题目内容

10．小明和同学在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中，设计了图甲所示的实验方案，并进行了如下的实验：
步骤l：让钢球从斜面A点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v1，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离s1；
步骤2：让同一钢球从斜面B点由静止开始下滑，到达水平面时速度为v2，撞击木块并使木块移动，记下木块移动的距离s2；
步骤3：改变让质量不同的钢球从A点由静止开始下滑，撞击木块使木块移动，记下木块移动的距离s3．

（1）比较v1、v2，可知vl＞v2（选填“＞”、“＜”、“=”），原因：钢球的重力势能越大，转化为钢球的动能越大．
（2）比较步骤1、3可以探究动能大小和物体质量的关系．
（3）小明根据s1＞s2，得出“质量相等时，物体的速度越大，动能越大”的结论，他是如何分析得出结论的？
（4）小球从斜面上滑下后，碰撞到斜面底端水平放置的木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑行一段距离后停下，如图甲所示，设碰撞后木块获得的动能为Eo，木块克服摩擦力所做的功为W，则Eo=W（选填“＞”、“＜”或“=”）．
（5）实验结束后，该同学拿走木块，先后将同一小球从同一斜面的不同高度处静止释放，记录小球在相同表面上滑行到静止的距离，如图乙所示，根据此现象，小刚得出了动能与速度有关的结论．你认为该同学实验方案是否合理．合理（选填“合理”或“不合理”）
（6）小明和同学交流后发现：只利用图甲中的器材进行实验，还能完成另一个探究实验．请你帮小明和同学写出经探究后得出的结论：当质量一定时，物体的高度越高，重力势能越大．

分析 此题中研究了物体动能与质量、速度两个物理量间的关系，通过控制变量法进行探究是本实验的突出特点，因此，明确变量与不变量，通过分析现象可得出相应的结论．

解答 解：（1）A点高于B点，同一钢球在A点处具有的重力势能大于在B点处的重力势能；钢球从斜面上向下滚动时，重力势能转化为动能，所以钢球从A点释放时，滚动到水平面时的动能较大，速度也较大，即vl＞v2；
（2）步骤1和步骤3控制钢球在斜面上的初始位置相同，滚动到水平面上的速度相同，改变钢球的质量，则是在速度相同的情况下，探究动能与质量的关系；
（3）步骤1和步骤2控制钢球质量相同，从斜面的不同高度滚下，步骤1钢球到达斜面底端的速度大，推动木块运动距离远，钢球动能大；步骤2推动木块运动的距离近，钢球动能小；由此得出结论：当质量一定时，物体的速度越大，动能越大；
（4）碰撞后木块获得的动能为Eo，木块由于受到摩擦力作用，最终会停止运动（此时木块的动能为0），在整个过程中，小球的动能用于克服摩擦力做功，所以Eo=W；
（5）相同的表面对小球的阻力是相同的，通过观察小球滑行到静止的距离大小可以判断出小球的动能大小，即球滑行到静止的距离越大，小球的动能越大；可以得出动能与速度的关系，该实验方案正确；
（6）图甲中，小球的质量一定，从斜面不同高度处滚下时，重力势能转化为动能，推动木块移动的距离越大，说明小球对木块做功越多，小球的具有的动能越大，即小球的重力势能越大；故可以探究得出重力势能与高度的关系：当质量一定时，物体的高度越高，重力势能越大．
故答案为：（1）＞；动；（2）1、3；（3）控制钢球质量相同，从斜面的不同高度滚下，步骤1钢球到达斜面底端的速度大，推动木块运动距离远，钢球动能大；步骤2推动木块运动的距离近，钢球动能小；由此得出结论：当质量一定时，物体的速度越大，动能越大；（4）=；（5）合理；（6）当质量一定时，物体的高度越高，重力势能越大．

点评 本题考查影响物体动能大小的实验．通过实验考查了学生对控制变量法的运用，通过实验过程在不同实验中的联系，考查了学生对基本知识的掌握．

练习册系列答案
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20．如图是一种水位自动报警器的原理图，下列说法正确的是（　　）
A．容器中的水不能导电
B．当水位上升到A时，红灯亮，绿灯不亮
C．红、绿灯是串联的
D．衔铁是永磁体
1．光敏电阻是一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器．某光敏电阻R当入射光增强时，电阻减小．将它和定值电阻R0（阻值为10Ω）、电流表、电压表连成如图所示电路，接在9V的电源上．若入射光增强，电压表的示数将减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）．某1min电流表的示数保持0.5A不变，此1min电阻R0所产生的热量是150J，则此1min光敏电阻R的功率为2w．
18．小星在做实验时由于方法不当或措施不当导致实验过程中出现了如表所示的问题．为避免这些问题，请在表格中写出你的做法．
A、测水的沸点
B、自制简易电动机模型
实验时发现水沸腾所需时间太长，要想缩短时间，可采取的措施有（写出两点即可）：
①提高水的初温
②减少水的质量		如果整个制作过程操作正确，但接上电源后线圈不动，这时应做哪些尝试？（写出两点即可）
①将线圈转动一定的角度
②增大电源电压
5．在水平地面上有一长方体木箱．小林用水平推力F把木箱向前推动，如图甲所示．此过程中，推力F随时间t的变化情况如图乙所示，木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示，下列说法正确的是（　　）
A．0-1s内，推力做功的功率恒为100WB．1-3s内，木箱受到的摩擦力为300N
C．0-1s内木箱受到的摩擦力200ND．1-3s内，推力做功为300J
15．在“探究电流跟电阻关系”的实验中，小刚设计的实验电路图如图所示．

（1）请用笔画线代替导线，按电路图1将实物图2连接起来（要求开关闭合时滑动变阻器滑片位于B端）．
（2）小刚连完最后一根导线后就发现电压表的指针发生偏转，而电流表读数为零，照成上述现象的原因分别是连接电路时开关未断开、定值电阻断路．
（3）排除故障后，将5Ω的电阻连入电路，移动滑动变阻器的滑片，请将图3电流值读出丙记录在表中，再将5Ω的电阻改接成10Ω的电阻，他下一步的操作是：将滑动变阻器的滑片向右（选填“左”或“右”）移动，观察电压表示数为2V时并记下电流值；再改接20Ω的电阻，重复上述实验．
 实验次数1 2 3 4 
 电阻/Ω 510 20 40 
 电流/A  0.20.1 0.05 
（4）根据实验表中数据得到的结论是当电压一定时，通过电阻的电流与电阻的阻值成反比．
（5）本实验操作完成后，如果将电阻R改接成一只小灯泡，还可以测出小灯泡的电阻（或电功率）．
2．如图甲为高温高压蒸汽消毒锅，如图乙是自动测定锅内温度的电路原理图，其中R0为定值电阻，阻值为5Ω．A为温度指示表（实质是一只量程为0～0.6A的电流表），Rx（测温探头）为热敏电阻（其电阻值随锅内温度的变化而变化）．关于热敏电阻的阻值与温度的对应关系如表所示；
锅内的温度值/℃2537.55062.57587.5100112.5125
Rx对应的电阻值/Ω1458050302015105
（1）若对总质量为5kg、初温为15℃的钢制器械进行消毒，消毒温度须达到115℃时，器械共吸收的热量为多少．已知钢的比热容c钢=460J/（kg•℃）
（2）若锅内温度为75℃时电流表的示数为0.24A，锅内温度为112.5℃时电流表的示数为0.5A；求热敏电阻Rx在温度为112.5℃的阻值为多少Ω．
（3）若高温高压蒸汽消毒锅的温度为25℃时，该电路中R0的电功率为多大．
19．某小组同学用图甲的电路图探究欧姆定律，实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、20Ω，电源电压为3V不变．
（1）如图甲所示，是小华所连接的不完整实验电路，请你用笔画线代替导线，将缺少的导线连接好，完成电路．

（2）小华将电路接好后，闭合开关，发现电压表与电流表的示数太大．接下来应进行的操作是C（填写字母代号）．
A．更换电池或电阻    B．检查电路是否短路     C．断开开关，移动滑动变阻器滑片至最大值位置
（3）在探究“导体中的电流跟电阻的关系”时，小华将5Ω的电阻接入电路，电压表如图乙所示，然后把定值电阻由5Ω换成10Ω，闭合开关后，下一步的操作是：将变阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移动直至电压表示数为2V． 若要完成整个实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少为10Ω．
（4）上述探究结束后，该组同学选择原来的电源和两只灯泡L1“2.5V 0.3A”和L2“3.8V 0.3A”，设计的电路如图丙所示，探究“电功率跟电流、电压的关系”．
①此实验设计是为了探究电功率与电压的关系，通过灯的亮暗判断来电功率的大小．
②为了探究电功率与电流的关系，小明认为，利用图丙电路只要通过移动滑动变阻器，改变电流示数，观察灯L1或L2亮度的变化，即可得出结论．则小明同学的方案不合理（选填“合理”或“不合理”），理由：电压与电流同时在改变，未控制电压一定．
20．如图所示，小明想测量小西红柿的密度，设计了如下实验步骤，并进行了测量．

（1）请将下列实验步骤填写完整
a、选择一颗小西红柿放入装有适量水的透明玻璃杯中，它下沉至杯底，如图甲，此时小西红柿所受的浮力小于重力．
b、往杯中逐渐加盐并搅拌，直至观察到小西红柿悬浮，停止加盐，如图乙．
c、取出小西红柿，用天平测量杯子和盐水的总质量记为m，如图丙，则m=122.4g．
d、将玻璃杯中的盐水全部倒入量筒中，用量筒测量盐水的体积记为V，如图丁，则V=60mL．
e、利用密度公式计算出盐水的密度，即为小西红柿的密度．
（2）小明没有正确测出小西红柿的密度，是因为他在实验中遗漏了一个重要步骤，这一步骤应该填在步骤e之前．

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