探究影响物体势能大小的因素知识点题库

小宇看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远．他想：这是因为当一个物体发生弹性形变时，其弹性势能就会转换成另一物体的动能，并且弹性势能越大，转换的动能就越大．

为了验证自己的判断是否正确，他设计了如图甲所示的实验装置：将一轻质弹簧固定在竖直墙面上，用木块水平压紧弹簧，松手后木块被弹出并沿水平面运动了一段距离，如图乙所示．通过该运动距离的大小即可判断木块被弹出时动能的大小．

（1）在实验中弹簧被木块压缩的长度越大，弹簧具有的能越大．
（2）小宇多次将弹簧压缩并测出弹簧的压缩长度x，松手后记下每次木块运动的距离s，他记录的实验数据如下表所示：
实验次数
压缩长度x（cm）
木块弹出后运动的距离s（cm）
1
2
5
2
4
20
3
6
45
分析比较以上三次实验数据可知：弹簧的弹性势能越大，转化给木块的动能就越．
（3）小宇又将一个相同的木块固定在原木块上并将弹簧压缩了6cm，测得两木块被弹出后运动的距离约为22cm．由此小宇得到了：物体的质量越大，转换得到的动能就越小”的结论．你认为小宇的这一实验结论是否正确？为什么？（不计弹出前的过程所受摩擦）答：．
（4）若水平面绝对光滑，小宇利用如图的装置还能达到实验的目的吗？，理由是：．

简要回答下列有关水电站的问题．

（1）在水电站处，通常都要修筑拦河大坝以提高上游水位，其目的是什么？
（2）建设水电站选址时，从能量利用角度来看，你将选择图所示的A址还是B址？说出你的理由．

如图所示，用装有细沙的容器、桌面粘有橡皮泥的三条腿小桌和质量不同的木块做“探究重力势能大小与哪些因素有关”的实验．

（1）该实验是通过观察比较来间接判断物体重力势能大小的．

（2）实验中采用质量不同的木块，是为了探究物体重力势能大小与物体的关系，操作时应该让木块从（选填“相同”或“不同”）的高度自由下落．

（3）若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，让的木块从自由下落砸到小桌表面上，观察小桌腿陷入细沙中的深度．

在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使皮球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示．球从较高处下落形成的圆斑是图中（选填“A”或“B”），由此可知重力势能大小与有关．

如图所示的是“探究影响重力势能大小因素”的实验过程．（容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B的质量小）．

（1）由两图可探究重力势能的大小与质量的关系．
（2）由甲、丙两图（填“能”或“不能”）探究重力势能的大小与高度的关系，理由是．
（3）本实验是通过观察桌腿在沙子中下陷的程度来判断重力势能大小的，这也是物理探究过程中较常用的法．

为探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物（圆柱体铁块及方形木块）设计并进行了如图所示实验．

（1）实验中通过观察来判断物体重力势能的大小．
（2）要探究重力势能大小与高度的关系应选择图和图进行分析比较．实验中被控制的物理量是．得出的实验结论是：质量相等时，物体越高，重力势能越．
（3）图2和图3探究的问题是．

如图所示的四种情景中：

（1）如图（a）是子弹射穿木板的情景，表明运动的子弹具有能．
（2）仔细观察如图（b）中的实验，图中滑轮的特点是．
（3）如图（c）所示，其他条件不变，若卡片上的二个卡口之间的间隔越小，则卡片会跳得越（选填“高”或“低”）．
（4）（d）图所示的是跳伞运动员匀速下落时，机械能．（选填“增大”“减小”或“不变”）

本题包括3小题

（1）某同学在观看电视里射箭比赛时发现，弓拉得越弯，箭射得越远。于是做出如下猜想：弹性势能的大小可能与物体发生弹性形变的程度有关。
①为验证猜想是否正确，他设计了如图所示的实验，将一小球置于弹簧的右端，将弹簧每次压缩到不同的长度，松开后，让弹开的小球钻入位于同一位置的相同纸盒并留在其中。分析比较每次纸盒，从而可比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小，若桌面绝对光滑，该实验将(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
②理论推导和实验结果均表明，弹簧发生弹性形变时弹性势能的大小 $\text{[math]}$ 。其中E_p表示弹性势能，单位是J，x是弹簧长度的改变量，单位是m，k称为弹簧的劲度系数，则k的单位是。
（2）如图是某固体熔化时温度随时间变化的图象。
①根据图象可知，该物质在B点时的内能(选填“大于”、“小于”或“等于”)在C点时的内能。
②根据图中坐标信息可知，该物质在AB 段和CD段的比热容分别为c₁、c₂ ，则c₁：c₂＝。
（3）某实验小组利用图甲所示电路进行如下的实验研究。
①只断开S₃ ，调节滑动变阻器，由电压表和电流表的测量数据绘制成如图乙的U－I关系图象，根据图象分析，可计算出电阻R＝Ω。
②只断开S₂ ，调节滑动变阻器，测量灯泡L两端的电压和通过的电流，根据测量数据绘制成如图丙的U－I关系图象，若灯泡L的额定电压为2.5V，灯泡的额定电功率为W。
③同时闭合三个开关，调节滑片，当电压表示数为2V时，电流表的示数是A。
④兴趣小组对实验结果进行交流、讨论后，有同学提出，可以利用②问中的实验电路图、实验数据及丙图探究小灯泡中电流与电压的关系，你认为这种观点(选填“正确”或“不正确”)，理由是。

小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远．小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关．

（1）为验证其猜想是否正确．他设计了如下实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图所示，将同一个弹簧压缩（选填“相同”或“不同”）的长度．将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分别比较木块，从而比较弹性势能的大小．
（2）若水平面绝对光滑，本实验将（选填“能”或“不能”）达到探究目的．
（3）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了．你认为小明的观点是的（选“正确”或“错误”），理由是．

如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C ，球A、C离沙地高度相同．现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线球所示．

（1）根据可以判断出球释放前的重力势能最大；
（2）比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是；
（3）球在空中下落时减少的重力势能主要转化为．

在探究“物体的重力势能与哪些因素有关’’的实验中，二个完全相同的木桩A、B被从正上方静止释放的铁块撞击后陷入沙坑中的情况如图所示。

（1）这个实验方法是：。
（2）在此实验中我们是通过来比较各铁块的重力势能大小的。
（3）结论：物体重力势能大小与、有关。

在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：

猜想一：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；

猜想二：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关．

为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同）、小球、木块和刻度尺各一个，设计了如图所示的实验装置进行探究．实验中，木块起始位置相同，最后得出以下实验记录表．

实验次数	使用的弹簧	被压缩后弹簧的长度/cm	木块移动的距离
①	弹簧A	5	S₁
②	弹簧A	8	S₂
③	弹簧B	5	S₃
④	弹簧B	8	S₄

（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹簧的弹性势能转化成小球的能．
（2）由于弹性势能的大小不便于用仪器直接测量，本实验是通过比较来判断弹簧的弹性势能大小。
（3）为了探究“猜想一”，可选用上表中或两次实验的数据进行比较分析。
（4）下面是探究猜想二的实验方案，请结合上表中的实验记录，将方案补充完整。
①将弹簧A、小球、木块按图安装好；

②压缩弹簧A，使其长度为5cm，放手后小球被弹出，推动木块移动距离S₁；

③压缩弹簧A，使其长度为cm，放手后小球被弹出，推动木块移动距离S₂；

④比较分析实验数据S₁和S₂ ，若S₁与S₂不相等，则猜想2(选填“正确”或“不正确”)。

小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。

猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关

猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关

猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关

为此小夏设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的 A、B、C、D 四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中 D 球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。

实验数据如下表：

（1）本实验中，采用的研究问题的方法是。（写出一种方法即可）
（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过来反映的。
（3）为验证猜想二，应比较（填实验序号），得到的结论是：当物质量相同时，。
（4）比较③④，得到的结论是。
（5）经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能（E_p）的表达式“E_p=mgh”，并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已。回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能，其中B球的动能为J。（忽略空气阻力，g=10N/kg）

探究重力势能的大小与什么因素有关，小程利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物（圆柱体铁块及方形木块）设计并进行了如图所示实验：

（1）实验中通过观察来判断物体重力势能的大小。
（2）要探究重力势能大小与高度的关系应选择图和图进行分相比较，实验中被控制的物理量是，得出的实验结论是：质量相等时，物体所处高度越高，重力势能越。
（3）图乙和图丙探究的问题是相同时，物体的重力势能与的关系。

小林同学设计了如图所示的实验装置来探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”的问题，他进行了如下实验操作：

实验次数	弹簧的压缩量△L	物块滑行的距离s
1	较小	较短
2	较大	较远
3	最大	最远

⑴把弹簧的一端固定在墙面上；

⑵用一物块压缩弹簧，测量并记录下弹簧的压缩量△L；

⑶快速释放物块，测量并记录下物块在水平面上滑行的距离s；

⑷改变弹簧的压缩量，再进行几次实验，并记录好实验数据；

⑸分析实验数据，得出结论。

请回答下列问题：

①小林的上述实验操作，探究了弹簧的弹性势能大小跟的关系。

②实验中，弹簧的弹性势能大小是通过来间接反映的。

③分析下表中的实验记录，可得到的结论是：

据报道，高空坠物伤人事件时有发生。某专业研究小组对物体从高空落到地面的破坏力进行如下实验研究：

实验器材：1 cm 厚的石膏板若干、质量为 50 g 的鸡蛋数枚

实验过程：无风环境下，将鸡蛋从楼上静止释放，砸中铺在草坪上的石膏板，记录实验现象

实验序号	楼层	石膏板的破坏情况
1	5	鸡蛋破碎，石膏板凹陷且出现一圈圈螺旋状的裂纹
2	15	鸡蛋破碎，石膏板被砸中的地方出现小坑且破裂
3	25	鸡蛋破碎，石膏板被击穿

（1）实验中，鸡蛋从高空坠落的破坏力可以通过反映出来，这种实验研究方法是；
（2）根据表格中数据现象，可以得出：同一物体从高空落到地面的破坏力与有关；
（3）根据你已有知识，你认为高空坠物破坏力还与因素有关；
（4）实验后，小科对“高空落下的雨滴不会对人造成伤害”感到好奇。他通过查阅资料知道：雨滴从高空落下的过程中，受到的空气阻力与雨滴速度的平方成正比，所以雨滴下落时先加速，达到最大速度后，雨滴再匀速落向地面。雨滴下落过程中机械能（填“增大”、“不变”或“减小”）。对于下落的雨滴不伤人的现象，小科将进一步探究。

用如图所示的装置，探究重力势能的大小与哪些因素有关时，为了更好地显示并比较重力势能的大小，甲同学想用橡皮泥代替沙子，乙同学想用海绵代替沙子，你认为更合适是（选填“甲”或“乙”）的方法．为了探究重力势能与质量的关系，要让质量（选填“相同”或“不同”，下同）的木块从高度下落．

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某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球，它们的质量关系为m₁<m₂=m₃ ，实验的情景如图所示。

（1）通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小，运用的物理方法是（选填“转换法”或“类比法”）；
（2）分析比较（选填“甲和乙”、 “甲和丙”或“乙和丙”）两种情况可知，重力势能的大小与物体的高度有关；
（3）小铁球m₂落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为能。

2021年1月1日，我国《民法典》正式实施，其规定了高空抛物的法律责任，新增了“建筑物使用人在赔偿后可追偿”的条款，并明确了物管机构需履行防范义务。 “创新”小组的同学们猜想高空坠物的破坏力可能与物体的质量、体积、下落的高度有关。他们利用细沙、直径不同的小球、刻度尺进行模拟实验。实验数据记录如下表

实验序号	质量 m/g	体积 V/cm³	下落高度 h/cm	沙坑的深度 d/mm
1	20	7.5	50	2.6
2	20	7.5	60	3.5
3	20	7.5	70	5.0
4	20	2.5	70	11.3
5	20	1.8	70	12.4
6	60	7.5	70	14.6
7	85	7.5	70	15.9

（1）实验中，高空坠物的破坏力是通过反应出来的。
（2）请任选三组实验数据（填实验序号），得出对应的实验结论。（写出一种即可）

在24届冬奥会上，中国自由式滑雪运动谷爱凌在女子大跳台决穿中获得金牌，小红观看了电视播放比赛的实况，对运动员落地点感到好奇。小明猜想：影响运动员离开跳台后沿水平方向运动距离的因素有三个：

猜想A：运动员的质量；

猜想B：运动员离地高度；

猜想C：运动员水平运动的速度。

为了验证猜想，小红进行了如图所示的实验；让钢球从光滑斜槽上的A点自由滚下，经抛出点C后离开斜槽，最后落在地面上的P点，用刻度尺分别测出抛出点离最高点的高度h₁ ，抛出点离地高度h₂ ，落地点P离抛出点C的水平距离s，实验表格如表所示。

序号	钢球质量m/g	抛出点离最高点的高度h₁/m	抛出点离地的高度h₂/m	落地点与抛出点的水平距离s/m
1	10	0.05	2	0.64
2	20	0.05	2	0.64
3	10	0.2	2	1.28
4	10	0.2	4	1.82

（1）不计空气阻力，离开抛出点C后的钢球只受力的作用，离开抛出点C后，钢球沿如图所示的路径运动，说明钢球的运动状态是（选填“改变”成“不变”）的；
（2）为了研究猜想A是否正确，应选用实验序号为和两组实验进行对比分析可得，钢球水平运动的距离与钢球质量（选填“有关”或“无关”）；
（3）进行实验序号为3、4两组实验，第4次钢球离开抛出点C的速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）第3次钢球离开抛出点C的速度；对比这两组实验数据，可证明猜想B是（选填“正确”或“错误”）的。

实验次数	压缩长度x（cm）	木块弹出后运动的距离s（cm）
1	2	5
2	4	20
3	6	45

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