1、第十一章 功和机械能 综合素质评价一、选择题(每题3分,共30分)1在下列生活实例中,人对物体做功的是( )A没有搬动石头B提桶走在水平路面C用力举着杠铃不动D提起口袋向上运动2马拉着重2500N的车在水平公路上匀速前进200m,已知车受到的阻力是500N,那么马对车做的功是( )A1.0105JB4.0105JC5.0105JD6.0105J3如图所示,一位老人和小孩爬同一楼梯,从一楼至二楼。若需要比较爬楼梯过程中老人和小孩功率的大小,至少要测量的物理量有( )A该楼梯的高度B老人的质量、小孩的质量C老人的质量、小孩的质量、各自爬楼的时间D老人的质量、小孩的质量、各自爬楼的时间和该楼梯的高度
2、4如图所示,ACBC,把同一物体分别沿斜面AC、BC推上顶端,推力分别为F1、F2,所做的功分别为W1、W2。 在不考虑摩擦的情况下,下列选项正确的是( )(第4题)AF1F2,W1W2CF1=F2,W1=W2DF1F2,W1vBvCD小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能8为了保证消费者权益,国家会对销售车辆进行全面的检测。动力检测时,汽车在专用的测量装置上全力加速,仪器记录车速v 与车轮驱动力F 大小,再通过计算得出车辆在不同车速下的输出功率,某汽车在速度v1v2 区间内车轮驱动力F 与车速v 的关系如图所示。则该速度区间内,车辆功率P 与车速v 关系的图像可能是( )(第8题)
3、ABCD9(多选)弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小希玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程,针对此过程。下列分析正确的是( )(第9题)Aab的过程中,弹簧的弹力越来越大,在b状态时弹力最大Bbc的过程中,是动能转化为重力势能Cac的过程中,小希先加速后减速,在b状态时速度最大D在a状态时弹簧的弹性势能最大,小希的动能为零10一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动,其s-t 关系如图所示。下列说法正确的是( )(第10题)A物体在012s时的速度小于1224s时的速度B012s时物体所受的拉力小于1224s时物体所受的拉力C012s时拉力做的功小于1
4、224s时拉力做的功D012s时拉力做功的功率大于1224s时拉力做功的功率二、填空题(每空2分,共28分)11小荣搬桌子,用了很大的力也没有搬动,小荣对桌子_(填“做了”或“没有做”)功,这说明要对物体做功,物体还必须要在力的方向上移动一定的_。12新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12km,用时10min。已知该车的总质量为1.6103kg,行驶中阻力为车重的0.05,此过程中该车牵引力做功_J,功率为_kW,重力做功的功率是_W。(g取10N/kg) 13如图所示,一弹簧的左端固定,右端连接一个小球,把它们套在光滑的水平杆上,a点是压
5、缩弹簧后小球静止释放的位置,b点是弹簧原长时小球的位置,c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c点的过程中,_(填“a”“b”或“c”)点的动能最大,从b点到c点,弹簧的弹性势能_(填“减小”“增大”或“不变”)。14如图所示,人造地球卫星沿椭圆形轨道绕地球运行时,不受大气阻力,只发生动能和势能的相互转化。当卫星由近地点向远地点运动时,它的动能_,机械能_。(均填“变大”“变小”或“不变”)15如图甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的推力F的作用,其F-t和v-t的图像分别如图乙、图丙所示。由图像可知,03s内,推力对物体做功_J;t=5s时,物体受到的摩擦力是_;912s内,推力
6、对物体做功的功率是_。16学习了机械能及其转化一节后,小明进行了如图所示的项目设计,你认为此功能设想_(填“是”或“否”)可以实现,判断的依据是_。骑车上学节能在路上【结构规划】把图甲所示的从家到学校的一条水平公路设计为图乙所示的“U”形公路。【功能设想】从家骑上自行车后,实现自动下、上坡。三、实验探究题(第17题8分,第18题10分,第19题10分,共28分)172024苏州学校积极开展阳光体育运动,学生在操场上进行各种项目的训练。(1) 小聪在单杠上做引体向上。小明测量了他一次上升的高度h和n次引体向上的时间t,还需要测量_(物理量和符号),可算出小聪引体向上的功率P=_(用符号表示)。(
7、2) 小明在操场上投实心球。图甲是整个抛球运动过程的示意图,轨迹上a、b两点在同一高度,空气阻力不可忽略。关于球的运动,下列说法正确的是_。A最高点时球的速度为0B球在a点速度大于b点速度C球落地时的机械能最大(3) 小明、小聪在跑道上进行跑步训练。他们在相距为L的A、B两点间同时相向匀速跑动,如图乙所示。相遇后小明立即转身以同样大小的速度折返跑回A,随后小聪也跑到A。如果小聪所用时间是小明的1.2倍,两人相遇时的位置距A为_。18如图甲所示,小明同学用没有弹性的细绳悬挂了一个实心小铁球,并在铁球悬挂O点的正下方放置了一个纸盒,来探究影响物体动能大小的因素。(1) 使用图甲的实验装置,将小球分
8、别在A点和B点由静止释放,可以实现小球到达最低点C时的_不同。请你判断,小球从_(填“A”或“B”)点释放时,纸盒被撞击后向右运动的距离更远,由此可得出结论:_。(2) 图甲实验装置可将小球到达最低点C时的动能转化为_以便观察现象。(3) 若将桌面和纸盒撤去,如图乙所示,在小铁球运动到D点时细线断裂,则小球的运动轨迹最可能如图中_(填“a”“b”或“c”)所示。(忽略空气阻力)192024宿迁期末近年来,高空坠物事件层出不穷,给人们的生活带来很大困扰。小文和小雨同学想探究高空坠物的重力势能与哪些因素有关?她们进行了如下猜想:猜想一:可能与物体的质量有关;猜想二:可能与物体所在的高度有关。她们在
9、水平地面上铺一张白纸,找来三个体积相同的小球和一些颜料,将小球表面沾满颜料,从高处由静止释放,观察并记录球在白纸上留下的圆斑;相关信息如下表所示:(已知小球的质量关系为:m1vB,由题意可知小球在C点速度为0,故小球在A、B、C三点的速度大小关系是vAvBvC,故C正确;要克服摩擦力做功,机械能减小,故小球在A点具有的机械能大于它在C点具有的重力势能,故D错误。故选C。8C【点拨】由F-v图像可知,F与v的关系式为F=kv+b(其中k0),由P=Wt=Fst=Fv可知,P与v的关系式为P=Fv=(kv+b)v=kv2+bv(其中k0),由数学知识可知,P与v关系的图像为开口方向向下的抛物线。故
10、选C。9BD【点拨】ab的过程中,弹簧的形变程度变小,所以弹簧的弹力越来越小;到达b时,弹簧恢复到原长,所以此时弹力为0,故A错误;bc的过程中,即离开地面上升的过程中,小希和弹跳杆的速度减小,动能减小,高度增大,重力势能增大,所以该过程中是动能转化为重力势能,故B正确;ab的过程中,开始一段时间内,弹簧的形变量较大,向上的弹力大于向下的重力,小希做加速运动;随着弹簧形变量的减小,弹力减小,当弹力等于重力时,小希的速度达到最大;弹力继续减小,向上的弹力小于向下的重力时,小希做减速运动;而bc的过程中,小希在重力作用下做减速运动;所以,ac的过程中,小希先加速后减速,在b状态时速度并不是最大(此
11、时弹簧恢复到原长,无弹力,人只受重力作用,处于减速阶段),故C错误;由图可知,a状态时弹簧的形变程度最大,弹簧的弹性势能最大;小希处于最低位置,速度为0,故小希动能为0,故D正确。故选D。10D【点拨】由图像可知,物体在012s时的速度v1=s1t1=6m12s=0.5m/s,在1224s时的速度v2=s2-s1t2-t1=8m-6m24s-12s=16m/s,故A错误;012s和1224s物体以不同的速度做匀速直线运动,由二力平衡条件可知拉力都等于摩擦力;同一物体对水平面压力不变,接触面的粗糙程度不变,则两过程中物体受到的摩擦力相等,所以012s物体所受的拉力等于1224s物体所受的拉力,故
12、B错误;由上述分析可知,012s物体所受的拉力等于1224s物体所受的拉力,物体012s通过的路程大于1224s通过的路程,由W=Fs可知,012s拉力做的功大于1224s拉力做的功,故C错误;因为012s拉力做的功大于1224s拉力做的功,且两段时间相同,所以根据P=Wt可知,012s拉力做功的功率大于1224s拉力做功的功率,故D正确。二、填空题(每空2分,共28分)11没有做; 距离129.6106; 16; 013b; 增大14变小; 不变150; 60N; 60W【点拨】由图丙知,03s内物体的速度为零,物体处于静止状态,所以,03s内推力对物体做功为0。由图丙知,912s内物体做匀
13、速直线运动,且v=1m/s,由图乙知,912s时的推力F=60N,而物体在水平方向上受到的滑动摩擦力f与推力F是一对平衡力,则此时物体受到的摩擦力f=F=60N;由图丙知,在36s内,物体做加速运动,由于物体对地面的压力和接触面的粗糙程度都没有改变,所以摩擦力的大小不变,也为60N,则t=5s时,物体受到的摩擦力为60N。912s内推力F做功的功率P=Fv=60N1m/s=60W。16是; 重力势能和动能可以相互转化【点拨】重力势能和动能之间可以相互转化,下坡时人、车的重力势能转化为动能,上坡时人、车的动能转化为重力势能,因此从家骑上自行车后,可以实现自动下、上坡。三、实验探究题(第17题8分
14、,第18题10分,第19题10分,共28分)17(1) 小聪的重力G; nGht(2) B(3) 712L 【点拨】设两人相遇时的时间为t1,两人相遇时的位置距A为L1,则小明的速度为v1=L1t1,小聪的速度为v2=L-L1t1。则整个过程中,小明所用的时间t小明=2t1,小聪用的时间为t小聪=Lv2=LL-L1t1=Lt1L-L1,小聪所用时间是小明的1.2倍,则有Lt1L-L1=1.22t1,解得L1=712L。18(1) 速度; A; 质量相同时,物体速度越大,动能越大(2) 纸盒向右运动的距离(3) c 19(1) 面积大小; 转换法【点拨】高空坠物的重力势能可以通过球与白纸的接触面
15、积(圆斑的面积大小)反映出来,这种方法是转换法。(2) a 【点拨】实验中,在质量相同时,高度越高,落在白纸上时,球与白纸接触面积越大,如果第二次实验所得圆斑如图b所示,那么第一次就应是图a。(3) 物体所处的高度越高,物体的重力势能越大【点拨】根据控制变量法对比第2、3次实验,可以得出的结论:在质量一定时,物体所处的高度越高,物体的重力势能越大。(4) 让小球落在细沙上,通过沙坑的深度反映高空坠物的重力势能【点拨】让小球落在细沙上,测量小球砸出的沙坑的深度,通过沙坑的深度反映高空坠物的重力势能。四、计算题(第20题6分,第21题8分,共14分)20(1) 【解】小东3min骑行的距离s=vt
16、=18km/h3160h=0.9km=900m。(2) 小东在水平路面上骑行时,车对地面的压力F=G总=m总g=(45kg+10kg)10N/kg=550N,车对地面的压强p=FS=550N510-4m2=1.1106Pa。(3) 骑行平衡车时所受阻力f=0.1G=0.1550N=55N,因为匀速行驶,车水平方向受力平衡,所以牵引力F=f=55N,平衡车的功率P=Wt=Fv=55N1813.6m/s=275W。21(1) 【解】由题可知,运动员在015s下落的路程为s前=210m,由图像可知,15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动,则运动员在1530s通过的路程为s后=vt后=6m/s15s=90m;运动员通过的总路程s=s前+s后=210m+90m=300m,总时间为t=30s,则整个过程中运动员下落的平均速度v=st=300m30s=10m/s。(2) 运动员下落的高度h=s=300m,重力做的功W=Gh=500N300m=1.5105J。(3) 匀速下降时,重力做功的功率P=Wt=Fv=Gv=500N6m/s=3103W。
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