沪粤版物理九年级上册第十一章机械功与机械能习题-(8)(DOC 8页).docx

1、章末小结与提升机械功与机械能功概念:作用在物体上的力,使物体在力的方向上移动一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称做了功定义式:W=Fs单位:J,1 J=1 Nm机械功原理:使用任何机械都不能省功功率概念:把做功的多少与所用时间的比叫做功率定义式:P=Wt导出式:P=Fv单位:W,1 kW=103W机械效率概念:把有用功W有用与总功W总的比值叫做机械效率定义式:=W有用W总100%相关公式:W总=W有用+W额外动能和势能动能概念:物体由于运动具有的能影响因素:质量;速度势能重力势能概念:被举高的物体具有的能影响因素:质量;被举高的高度弹性势能概念:物体发生弹性形变而具有的能影响因素:弹性;

2、形变动能和势能可相互转化类型1功与功率1.如图所示,甲用90 N的拉力,乙用50 N的推力,在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30、长为60 m的斜坡底端匀速运动到顶端。甲、乙两人对小车做了8400J的功,甲对小车做功的功率为180W。2.“智能运动手环”具有设置运动目标、计步统计、能量消耗统计等功能,小明购买了运动手环以督促自己锻炼。假设小明骑一辆公共自行车,在平直大道上以某一速度匀速直线行驶,若人和车所受的阻力为10 N,则通常情况下,小明骑车消耗的功率最接近(C)A.0.5 WB.5 WC.50 WD.500 W3.如图所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下从O点匀速直线运动到Q

3、点,OP段拉力F1为300 N,F1做的功为W1,功率为P1;PQ段拉力F2为200 N,F2做的功为W2,功率为P2。则(D)A.W1W2B.W1W2C.P1P24.一辆质量为1.5 t的小货车载有0.8 t的货物,沿平直的公路匀速行驶500 m所用的时间为500 s,受到的阻力为车对地面压力的0.05倍(g取10 N/kg)。(1)货车的牵引力是多少?(2)牵引力做功及其功率是多少?解:(1)车对地面的压力F压=G总=(m车+m货)g=(1.5103 kg+0.8103 kg)10 N/kg=2.3104 N因货车沿平直的公路匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以货车

4、的牵引力F=f=0.05F压=0.052.3104 N=1150 N(2)牵引力做的功W=Fs=1150 N500 m=5.75105 J牵引力做功的功率P=Wt=5.75105J500 s=1150 W类型2功与机械效率5.某社区的送水工人坐电梯把一桶20 kg的矿泉水从一楼匀速送到八楼的住户家,电梯对水做功4200J,送水过程中电梯的效率为4.8%(每层楼高为3 m,工人的质量为50 kg,电梯自重3500 N,水桶质量和摩擦不计,g取10 N/kg)。6.如图所示,某建筑工人用滑轮组在20 s内将重为540 N的重物匀速提升3 m,所用拉力为200 N,则他所做的有用功是1620J,滑轮

5、组的机械效率是90%。7.(哈尔滨中考)如图所示,利用滑轮组将重力为2 N的物体,以0.2 m/s的速度提升0.1 m,拉力F为1.2 N,下列说法正确的是(C)A.绳自由端移动的速度为0.6 m/sB.这个滑轮组是费力机械C.滑轮组的机械效率为83.3%D.F所做的有用功为0.24 J8.如图甲所示,滑轮组在竖直向上的拉力F作用下,将重为100 N的物体匀速提起,在5 s时间内绳子自由端移动的距离为s=3 m,不计摩擦和绳重。图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图。请回答下列问题:(1)图乙中阴影部分的面积表示的物理量是什么?并求出该物理量的大小;(2)求滑轮组提升该重物时的

6、机械效率;(3)若绳子所能承受的最大拉力为60 N,求滑轮组的最大机械效率。解:(1)纵坐标表示拉力的大小F=40 N,横坐标表示绳自由端移动距离s=3 m则阴影部分的面积表示拉力所做的总功W总=Fs=40 N3 m=120 J(2)由题图甲可知,承担物重的绳子有效股数n=3,则绳自由端移动距离s=3h物体提升高度h=13s=133 m=1 m拉力做的有用功W有用=Gh=100 N1 m=100 J滑轮组的机械效率=W有用W总100%=100 J120 J100%83.3%(3)不计摩擦和绳重,拉力F=13(G+G动)则动滑轮的重力G动=3F-G=340 N-100 N=20 N若绳子所能承受

7、的最大拉力F最大=60 N,由F=13(G+G动)可得,提升的最大物重G最大=3F最大-G动=360 N-20 N=160 N因为滑轮组的机械效率=W有用W总100%=GhFs100%=GhF3h100%=G3F100%所以此时滑轮组的最大机械效率=G最大3F最大100%=160 N360 N100%88.9%类型3测量机械效率9.在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某实验小组用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组。实验测得的数据如表所示。次数物体的重力G/N提升高度h/m拉力F/N绳端移动的距离s/m机械效率120.110.366.7%230.11.40.371.4%340.11.80.3

8、74.1%420.11.50.266.7%(1)把表格内的第4次实验数据补充完整(结果精确到0.1%)。这次数据是用乙(选填“甲”或“乙”)图中所示的滑轮组测得的;(2)分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,增加物重可使滑轮组的机械效率变大(选填“变大”“变小”或“不变”);在第1次实验中,拉力F所做的额外功为0.1 J;(3)若不计摩擦和绳重,用第1次实验的装置以0.1 m/s的速度匀速提起5 N的物体,拉力的功率是0.6W;(4)某同学认为,使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时,越省力的滑轮组其机械效率越大,他的想法正确吗?请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断:不正确;第

9、1次比第4次省力,但两次的机械效率却相同。类型4机械能及其转化10.(连云港中考)如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图,与站台连接的轨道有一定坡度。从节能的角度分析,这样的设计可以让列车无动力滑行。进站时将动能转化为重力势能储存起来,此过程中机械能总量减少。11.(济宁中考)如图所示,跳水运动员为获得充足的空间滞留时间,都会在跳水前先用力下压跳板,以便利用跳板的弹性势能让自己上升得更高。不计空气阻力,运动员从离开跳板到入水的过程中,入水(选填“离开跳板”“最高点”或“入水”)时动能最大。12.(苏州中考)质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上,从某点A静止释放后沿曲杆运动,如图所示,不计空气

10、阻力,下列说法正确的是(D)A.只要A点高于D点,小环就能到达D点B.若小环能到达D点,离开D点后将竖直向下运动C.小环从A点到D点,重力势能一直减小,机械能不变D.小环从A点到B点,动能一直增加,机械能不变13.将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度的位置,然后都由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,将与静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相同,12,球A、B的质量分别为mA、mB(mAmB)。(1)如图甲、乙所示,同时释放A、B,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖直位置,这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的质量无关;

11、(2)如图甲、乙所示,观察到B球能将木块C撞得更远,由此可得出结论:当速度相同时,物体的质量越大,动能越大;(3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度小于(选填“大于”“小于”或“等于”)图丙中小球B到达竖直位置时的速度。如图乙、丙所示,图丙中木块C滑行得更远些,由此可得出结论:当质量相同时,物体的速度越大,动能越大。14.(安徽中考)图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有关的实验装置。(1)实验原理:钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的高度有关。起点位置越高,该速度越大;钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运动的距离越长,运动钢球

12、所具有的动能越大;(2)实验现象:同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球开始向下运动的起点位置越高,木块运动的距离越长;质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击木块,钢球的质量越大,木块运动的距离越长。实验一:测量滑轮组的机械效率1.实验原理:=W有用W总100%。2.实验器材刻度尺、钩码、弹簧测力计、铁架台、滑轮组,长约2 m的细绳。3.实验步骤组装滑轮组,挂上钩码,用弹簧测力计拉动细绳,使钩码匀速上升,测出钩码重力、细绳拉力、钩码上升的高度和绳子自由端移动的距离,计算滑轮组的机械效率。4.实验结论滑轮组的机械效率与提升物体的重力、滑轮组的

13、自身结构及摩擦有关。(1)滑轮组相同时,提升的物体越重,机械效率越大。(2)提升物体重力相同时,滑轮组结构越简单,机械效率越大。【针对训练】1.在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用同一滑轮组提升不同的物体,如图甲、乙所示,实验数据记录如下:实验次数物体重力/N提升高度/m拉力/N弹簧测力计移动的距离/m机械效率130.12.00.350%260.10.3(1)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使物体升高;(2)图乙中弹簧测力计的示数为3.2N,表格中处数据应为62.5%;(3)如图丙所示,将滑轮组换一种绕绳方法,不计摩擦及绳重,提升相同的物体时,滑轮组的机械效率不变(选填“变大”“不变”

14、或“变小”)。实验二:探究动能的大小跟哪些因素有关1.实验器材:两个质量不同的钢球、斜面、木块。2.实验方法:控制变量法。3.实验过程研究动能大小与物体质量的关系时,将两个质量不同的钢球放在斜面相同高度处滚下,观察木块运动的距离;研究动能大小与物体速度的关系时,用同一个钢球分别放在斜面的不同高度处滚下,观察木块运动的距离。4.实验结论物体动能与物体质量和速度有关,质量越大,速度越大,动能越大。【针对训练】2.在“探究影响动能大小的因素”实验中,如图a、b、c所示,让质量为m、2m的两个小球分别从斜面上由静止滚下,小球撞击放在水平木板上的木块,使木块滑动,虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。

15、(1)小球动能是由重力势能(填某种能量)转化来的;(2)实验中通过木块滑动的距离反映小球动能的大小;(3)比较a、c两图进行的实验,可以探究小球的动能与速度的关系;(4)比较a、b两图进行的实验,可以得出小球的动能随质量的增大而增大。1.重力势能物体重力势能Ep与质量m、高度h之间的定量关系:Ep=mgh。2.动能与动能定理物体动能Ek与质量m、运动速度v之间的定量关系:Ek=12mv2;合外力对物体所做的功等于物体动能的增加量:12mv22-12mv12=W合。【针对训练】1.质量为2 kg的物体受到一个竖直向上的拉力F=30 N,物体上升了4 m的高度,则在这一过程中,重力势能的增量为80

16、J,动能的增量为40J(g取10 N/kg)。2.物理学中,物体的重力势能的表达式为Ep=mgh,动能的表达式为Ek=12mv2,其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10 N/kg。如图是运动员投掷铅球的场景,运动员在距地面高h=1.5 m处,将质量为4 kg的铅球以6 m/s的速度沿斜上方抛出,空气阻力忽略不计。求:(1)铅球刚被抛出时的动能和重力势能;(2)铅球落地前瞬间的动能。解:(1)根据题干中动能和重力势能的表达式可知,铅球刚被抛出时,动能Ek1=12mv2=124 kg(6 m/s)2=72 J重力势能Ep1=mgh=4 kg10 N/kg1.5 m=60 J(2)由于不计空气阻力的影响,故铅球从被抛出到落地前的瞬间机械能守恒,落地前瞬间铅球的重力势能为Ep2=0,所以重力势能的减少量为Ep1 -Ep2=60 J因此动能的增加量为Ek2- Ek1= 60 J故Ek2= Ek1 +60 J=72 J +60 J =132 J