资源描述
功和机械能 一、单选题1. 受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器“上帝之杖”实质就是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大它攻击目标的巨大能量主要来源于（ ） A.小型火箭助推动能B.与大气摩擦产生的能量C.“上帝之杖”本身的内能D.下落过程重力势能转化的动能2. 下列过程中人对物体做了功的是（ ） A.人提着水桶水平移动10mB.人推铅球，铅球在空中飞行10m的过程C.人用10N的水平推力推着物体在光滑水平面上移动10mD.人举起杠铃在空中保持不动的过程3. 如图是物体离手后，在空中飞行过程中动能 Ek 随时间 t 变化的曲线，运动的物体可能是（ ）A.斜向上投掷出去的铅球B.一松手由静止下落的乒乓球C.竖直向上垫起的排球D.离开脚后再地上滚动的足球4. 如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速下压活塞，硝化棉燃烧，下列说法正确的是（ ）A.本实验表明热传递可以改变物体的内能B.硝化棉燃烧，是因为活塞对硝化棉做功，使其内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点C.迅速下压活塞的过程中，机械能转化为内能D.迅速下压活塞过程中的能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同5. 中考体育跳绳项目测试中，小明同学在lmin内跳了120次，则他跳绳时的功率大约是（）A.0. 5 WB.5 WC.50WD.500 W6. 下列关于做功多少的一些说法，正确的是（）A.物体通过的距离越长，做功越多.B.作用在物体上的力越大，做功越多.C.作用在物体上的力F与物体移动的距离S的乘积越大，做功越多.D.以上说法都不对.7. 在图中，mambmc ， 三个物体在同样大的力F作用下，都沿着力F的方向移动了S，比较力F对三个物体所做的功，结论是（ ）A.一样多B.对a做的功多C.对b做的功多D.对c做的功二、多选题8. （双选）如图所示，水平木板上有甲、乙两个木块，甲的质量大于乙的质量。两木块下表面的粗糙程度相同。甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下，以相同速度匀速直线运动了相同时间，下列说法中正确的是（ ）A.F1大于F2B.F1比F2做功多C.F2比F1的功率大D.甲的重力做功较多9. 起重机将建筑材料由地面提升到楼顶，第一次用15000N的竖直拉力F1将材料甲匀速提升15 m；第二次用10000N的竖直拉力F2将材料乙匀速提升15m对于上述两个过程，下列说法中正确的是（ ） A.甲的速度一定等于乙的速度B.甲的质量一定大于乙的质量C.拉力F1做的功一定大于拉力F2做的功D.甲运动的时间一定小于乙运动的时间10. 如图所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景，下列说法中正确的是（ ）A.跳台雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变B.短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态不变C.冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性D.冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球所受重力没有做功三、填空题11. 小明同学在做“探究物体的动能与什么因素有关”的实验中，设计了如图所示的实验方案，并进行了以下三步实验操作：步骤一：让铁球甲从斜面F点滚下打到一个小木块上，推动木块从位置A移动到位置B步骤二：让铁球甲从斜面E点滚下，打到相同的小木块上，推动木块从位置A移动到位置C步骤三：换一铁球乙（M乙M甲）从斜面上E点滚下，打到相同的小木块上，推动木块从位置A移动到位置D(1)小明同学设计的实验“步骤一”和“步骤二”，是想探究动能大小与_的关系；在“步骤二”和“步骤三”中，小明让甲、乙两球都从E点滚下，目的是_(2)分析步骤一、二，得出的结论是：_(3)本实验中水平面如果很光滑和很粗糙都将不利于实验的进行，原因是_12. 用100N的拉力水平作用在500N的物体上，则在拉力的作用下物体沿水平方向向右移动了10m，拉力对物体做的功是_J. 13. 一辆车开进了泥潭中，司机取来一个动滑轮欲将汽车从泥潭中拉出，如图所示.若司机用750N的拉力在5s内将车水平拉动1m，那么汽车的重力对汽车做的功是_J，司机做功的功率是_W.14. 雪橇是雪地常见的交通工具.若狗拉着雪橇以10m/s的速度在水平雪地上沿直线匀速滑行，雪橇受到的阻力是200N，则狗在5min内做了_J的功，功率为_W. 15. 许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动（按一定距离排列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其它所有骨牌会依次倒下），其中的物理原理是；骨牌倒下时，_能转化为_能，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快四、解答题16. 测定自己上楼时的功率有多大，是一项很有意义的物理实践活动现在假定你要测定自己爬上10m高的楼时的功率，自己爬楼所用的时间是20s，你还必须知道一个什么量，才能计算出自己爬楼的功率，现在请你根据自身的实际情况，估计出这个量的值，再计算出自己爬楼的大致功率有多少W（g取10N/kg） 17. 小磊同学是班里的“大力士”，一天他放学回家，看到公路上有一块大石头，他担心大石头会妨碍车辆正常通行于是，他决定把石头推到路边，但是他费了很大的力，累得满头大汗，石头却一点儿没动（如图所示）他的同学小颖恰好路过，看到此清景说：“你的行为很值得称赞，但是你对石头并没有做功”你认为小磊同学对石头做功了吗？为什么？ 五、实验探究题18.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。如图甲所示。请回答下列问题：（1）从同一高度由静止释放的目的是_，该实验的目的是研究铁球的动能大小与_（选填“质量”或“速度”）的关系 （2）该实验是通过观察_ 的大小,来说明铁球对木块做功的多少,从而判断出_（“铁球”或“木块”）具有的动能的大小。如果水平面绝对光滑，则_（能/不能）比较出铁球动能的大小 （3）某同学将实验装置改进成图乙所示，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离进行比较。该实验方案是否可行?答：_，你的理由是_ 六、综合题19. 如图所示，长1m，重5N的匀质杠杆OB连接在竖直墙壁的0点，在杠杆的中点A处悬挂45N的重物。固定在A点的绳子跨过定滑轮，在拉力F作用下使杠杆在水平位置平衡，此时OAC=45不计绳子重力和转动部分的摩擦，求（1）缓慢地将杠杆从水平位置转动到竖直位置的过程中，拉力做的功； （2）杠杆从水平位置逆时针缓慢转动多大角度后，绳子拉力开始小于50N。 20. 图1是某种升降电梯工作原理图，它由轿箱、对重、钢丝绳、滑轮和电动机等部件组成，连接轿箱的两根钢丝绳非常靠近，电梯的简化模型如图2所示.电梯速度要经过增大、不变和减小的过程，这一过程是通过改变拉力大小来实现的.某次上升过程中电梯所受拉力F随上升高度h变化的图象如图3所示，这个过程用时1分钟.求在这个过程中：（1）拉力做的功； （2）拉力做功的功率； （3）轿箱空载时的重量是3100N，配重的重量为3000N.某次电梯载货物的重量是1000N，当电梯匀速上升15m，所用的时间为10s，不计缆绳重力和一切摩擦阻力，在此运动过程中电动机的功率. 答案部分一、单选题1.【答案】 D 【解析】【解答】“上帝之杖”在高空下落过程中，质量不变，而高度越来越小，因此其重力势能越来越小，但它的速度越来越快，因此动能越来越大，在下落过程重力势能转化为动能，它获得的动能越大，破坏力就越强。故答案为：D.【分析】动能大小的影响因素：质量、速度.质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；动能和势能之间可以互相转化的.2.【答案】 C 【解析】【解答】选项A中力和通过的距离的方向是垂直的，不做功；选项B中的铅球在空中飞行时，不受人的作力，故人不做功；选项C中物体是在推力作用下移动了一段距离，所以人的推力做了功；选项D中有力无距离，不做功；C符合题意.故答案为：C.【分析】做功包括两个必要的条件：一是有力作用在物体上，二是物体在力的方向通过一段距离.3.【答案】 A 【解析】【解答】A、影响动能大小的因素是质量和速度；斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，当处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0，从出手到最高点过程中速度减小，故动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，故动能增大，即整个过程动能先减小再增大，A符合题意；B、由静止下落的乒乓球的动能是始终在增大，B不符合题意；C、竖直向上垫起的排球，排球到达最高点时的动能为零，C不符合题意；D、离开脚后在地上滚动的足球，足球滚动的越来越慢，动能越来越小，D不符合题意.故答案为：A.【分析】动能大小的影响因素：质量和速度质量一定时，速度增大，动能增大；速度一定时，质量增大，动能增大由此分析解答.4.【答案】 C 【解析】【解答】A. 下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，使气体的内能增加，是通过做功的方式改变内能的，A不符合题意；B.迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，机械能转化为内能，使空气的内能增加，温度升高，当温度达到棉花的燃点时，棉花就会燃烧，B不符合题意；C. 下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能下压活塞的过程，活塞的机械能转化为空气的内能，C符合题意；D. 迅速下压活塞过程中的能量转化与汽油机压缩冲程的能量转化相同，D不符合题意；故答案为：C.【分析】做功可以改变物体的内能，对物体做功时，内能转化为机械能。5.【答案】 C 【解析】【解答】初中生体重大约为500N，跳绳高度大约5厘米，1min内跳了120次，跳一次0.5s，所以P=50W故选C【分析】估测体重和跳绳高度，已知时间可测功率本题考查功率的计算，重力的估测，跳绳高度的估测。6.【答案】 C 【解析】【分析】功（W)等于力（F)跟物体在力的方向上通过的距离（s)的乘积。（功=力距离)，W=FS。国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是Nm，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1Nm。【解答】功的公式W=Fs，即功的大小取决于力和距离的乘积；其中距离s为物体在力的方向上发生的距离；故只有距离长或力大无法说明功就多，没说明移动的距离与外力F的关系，若距离和力垂直，则力是不做功的；故选C7.【答案】 A 【解析】【解答】因为对三个物体的作用力都是大小相等的力F，三个物体在力F的方向上移动的距离都是s，根据功的计算公式W=Fs可知，F对三个物体所做的功一样多故答案为：A【分析】已知力F的大小和沿着力F的方向移动的距离s，根据功的计算公式W=Fs可判断F对三个物体所做功的大小二、多选题8.【答案】A,B 【解析】【解答】由题意可知，甲的质量大于乙的质量，根据 可知， ，则两物块对地面的压力F2F1；两木块下表面的粗糙程度相同，放在相同地面上，所以，两木块受到的摩擦力f2f1；两木块匀速前进，所受摩擦力和拉力是平衡力，所以，两木块受到的拉力 A符合题意；两物块以相同速度匀速直线运动了相同时间，所以匀速前进了相同的距离，根据 可知，F1比F2做功多，B符合题意；在相同时间匀速前进了相同的距离，表明两木块运动的速度相同；根据 可知，甲拉力的功率大于乙拉力的功率。C不符合题意；两木块都是水平前进的，重力都没有做功，D不符合题意。故答案为：AB。【分析】此题考查功率的大小比较，涉及到重力公式的应用、压力和重力的关系、二力平衡的应用、功率的计算公式的应用，处于水平面上的物体对水平面的压力等于重力；滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力大小有关系.压力越大、接触面越粗糙，滑动摩擦力越大；物体匀速运动时所受的拉力与摩擦力是一对平衡力；根据P=Fv判定功率的大小9.【答案】BC 【解析】【解答】解： A、起重机两次提升的高度相同，所用时间不确定，根据公式v= ，可知甲、乙的速度大小不确定，所以A不正确；B、因为F1大于F2 ， 所以甲的重力大于乙的重力，根据公式m= ，可知甲的质量大于乙的质量，所以B正确；C、因为F1大于F2 ， 根据公式W=Fs，可知拉力F1做的功大于拉力F2做的功，所以C正确；D、两次拉力的时间不确定，所以D不正确故选BC【分析】（1）根据速度公式v= 判断甲、乙速度的大小；（2）根据公式G=mg，判断甲、乙的质量大小；（3）根据公式W=Fs，判断对甲、乙做功的多少10.【答案】C,D 【解析】【解答】A. 跳台雪运动员在空中下落的过程中，质量不变，高度降低，所以重力势能减小，A不符合题意；B. 只有静止和匀速直线运动的物体运动状态是不变的，短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动方向发生了变化，所以运动状态是改变的，B不符合题意；C. 惯性是保持运动状态不变的性质，所以冰壶运动员掷出去的冰壶能继续向前运动，是由于冰壶具有惯性，C符合题意；D. 冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球所受的重力方向竖直向下，冰球在水平方向运动，没有沿重力的方向运动，所以重力没有做功，D符合题意；故答案为：CD。【分析】动能大小的影响因素：质量、速度.质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度.物体平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止状态或匀速直线运动状态，我们就说这几个力平衡.当物体在两个力的作用下处于平衡状态时，就叫做二力平衡.惯性：物体保持运动状态不变的性质叫惯性.质量是物体惯性的唯一量度.功的两个必要因素：一是作用在物体上的力；二 是物体在力的方向上通过的距离.三种情况不做功：一是有力无距离（例如：推而未动），二是有距离无力（靠惯性运动），三是力的方向与运动方向垂直.三、填空题11.【答案】速度；控制小球到达水平面时的速度相同；质量一定时，物体的速度越大，动能就越大；木块被推动的距离要么太小要么太大，不利于通过比较距离确定动能大小 【解析】【解答】（1）实验“步骤一”和“步骤二”，是想探究动能大小与速度的关系；在“步骤二”和“步骤三”中，小明让甲、乙两球都从E点滚下，目的是：控制小球到达水平面时的速度一定，这种研究方法叫控制变量法（2）分析步骤一、二，可以发现：采用了同一物体，质量时不变的，从不同高度处滚下，速度是不同的，木块移动距离的不同也就说明了动能不同，由此得出的结论是：质量一定时，物体的速度越大，动能就越大。（3）分析步骤二、三，可以发现：采用了不同的物体，从同一高度滚下，速度是一定的，乙的质量大，乙就把木块推动的距离长，由此得出结论：速度一定时，物体的质量越大，动能就越大。故答案为：（1）速度，使小球滚到水平面时的速度相同，控制变量法；（2）质量相同时，物体的速度越大，具有的动能越大；（3）速度相同时，物体的质量越大，具有的动能越大。【分析】（1）实验“步骤一”和“步骤二”，使用的是同一小球，小球的质量就是一定的，从斜面的不同高度上滚下，小球到达水平面时的速度是不同的，由图可以发现，小球在斜面上的位置越高，速度越大，木块移动距离越长，动能越大。（2）在“步骤二”和“步骤三”中，小明让甲、乙两球都从E点滚下，小球到达水平面时速度就是一定的而小球乙的质量，乙推动木块运动距离长，说明在速度一定时，质量越大，动能越大。12.【答案】 1000 【解析】【解答】解：由题意可知，拉力F=100N；物体在拉力作用下前进的距离为10m，则拉力所做的功：W=Fs=100N10m=1000J；故答案为：1000.【分析】做功的两个必要因素是作用在物体上的力和物体在力的方向上移动的距离，功的大小用公式W=Fs计算，首先判断力是否做功，然后进行计算.13.【答案】0；300 【解析】【解答】（1）汽车虽然受到重力，但沿水平方向运动，在竖直方向没有通过距离，所以重力没有做功，也就是重力做的功为0J；（2）拉汽车使用的是动滑轮，车被拉动了1m，则拉力F移动的距离为2m，故司机所做的功：W=Fs=750N2m=1500J，司机做功的功率： .故答案为：0；300.【分析】本题到处学生对做功的理解和功率的计算。功的计算：功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上 通过的距离(s)的乘积。（功=力距离）。所以，在水平方向上，物体在竖直方向没有通过距离，所以重力没有做功。功率：P=14.【答案】6105 J；2103W 【解析】【解答】由于雪橇是匀速运动的，所以狗对雪橇的拉力等于雪橇受到的阻力为200N，做功的功率为P=Fv=200N10m/s=2000W，狗在5min内做的功为W=Pt=2000W300s=6105 J .故答案为：6105 J；2103W.【分析】本题考查了功和功率的简单计算；已知狗拉着雪橇以10m/s的速度在水平雪地上沿直线匀速滑行，雪橇受到的阻力等于拉力，根据可求得狗做功的功率.15.【答案】 重力势能；动【解析】【解答】骨牌站立时，重心高，倒下的过程中，重心降低，重力势能减少，转化成动能。【分析】机械能的转化。四、解答题16.【答案】解：还必须知道自己的质量（或体重）假定自己的质量是50kg，所做的功W=Gh=mgh=50kg10N/kg10m=5000J爬楼的功率：P=答：自己爬楼的大致功率有250W 【解析】【分析】估测自己的体重（质量），利用G=mg求出身体的重力，再利用W=gh求出克服重力做的功，最后利用P=求出爬楼功率17.【答案】解：小磊对石头没有做功根据做功的两个必要因素：一是有力作用在物体上，二是物体在力的方向上通过了距离小磊对石头虽然用了力，但石头没有在力的方向上通过距离因此，小磊没有对石头做功 【解析】【分析】分析图中所示的物理情景，结合做功的两个必要因素作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离即可确定小磊做没做功五、实验探究题18.【答案】（1）让小球到达水平面开始运动时速度相同；质量（2）木块被撞击的距离；铁球；不能（3）不可行；不能控制小球速度相同 【解析】【解答】（1）实验中，小球从同一高度由静止释放的目的是让小球到达水平面开始运动时速度相同，根据控制变量法，该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系。（2）该实验是通过观察木块被撞击的距离的大小，来说明铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有动能的大小。如果水平面绝对光滑，木块不受摩擦力，由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去，木块通过的距离无法确定，木块所做功的多少无法确定，所以不能比较出铁球动能的大小。（3）由图乙实验装置可知，利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，弹簧的弹性势能与弹性形变大小有关，因此弹簧的弹性势能相同，转化出的动能相同，但不能控制小球速度相同，且木块最终移动的距离相同，所以该实验方案不可行。故答案为：（1）让小球到达水平面开始运动时速度相同；质量；（2）木块被撞击的距离；铁球；不能；（3）不可行；不能控制小球速度相同.【分析】物体的动能和物体的质量有关，和物体运动的速度有关，研究时，可以通过推动物体移动的距离来反应动能的大小，而且要结合控制变量法.六、综合题19.【答案】（1）解：顶端为定滑轮，不计绳子重力和转动部分的摩擦，则拉力F做的功等于克服杠杆与物重所做的功；根据题意可知，杠杆O长1m，将杠杆从水平位置转动到竖直位置的过程中，杠杆和重物上升的高度为杠杆长度的一半，即：；则做功为：（2）解：如图：由题可知，OAC=45，所以OC=OA；根据杠杆平衡条件可得：GOM=FON当逆时针转动至某一角度时，拉力F=50N，杠杆和物重的和也为50N；则 所以，OM=ON，又OC=OA，可得： 则有：MOA=AON=NOC=30。即杠杆从水平位置逆时针缓慢转动30后，绳子拉力开始小于50N。 【解析】【分析】（1）根据图示得出杠杆和重物上升的高度，再利用利用W=Fs求出将杠杆从水平位置转动到竖直位置的过程中拉力做的功；（2）根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析解答.20.【答案】（1）解：由图可知，当F1 =2.5104 N时，电梯上升高度h1 =4m；当F2 =2104 N时，电梯上升高度h2 =44m-4m=40m；当F3 =1.5104 N时，电梯上升高度h3 =48m-44m=4m；所以在这个过程中拉力做的功：W=W1 +W2 +W3 =F1 h1 +F2 h2 +F3 h3 =2.5104 N4m+2104N40m+1.5104 N4m=9.6105 J；（2）解：拉力做功的功率：P=W/t=9.6105J/60s=1.6104 W；（3）解：缆绳对轿厢的拉力：F=G厢 +G货 -G配重 =3100N+1000N-3000N=1100N，缆绳拉力做的功：W=Fs=1100N15m=1.65104 J，电动机的功率至少为：P=W/t=1.65104J/10s=1650W 【解析】【分析】本题是力学综合计算题目，解决此题的关键是能够从图像获取有用的信息，利用公式W=Fs计算功，利用公式P=计算功率.13
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