3.3能量转化的量度 同步练习（含解析）

能量转化的量度
一、单选题
1.一端封闭的两个完全相同的玻璃管(如右图所示)，甲中装水，乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从Ｏ处静止释放，下落到Ｐ处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从○处到P处的下落情况，则小球（ ）
A. 重力势能变化量不相同 B. 获得的动能相同 C. 在食用油中重力做功慢 D. 机械能不变
2.如图1所示，水平路面由三段粗糙程度不同的区域组成。物块（体积忽略不计）在F＝2N的水平拉力作用下从区域①的最左端由静止开始运动，在刚进入区域③时撤去拉力，物块最终停在区域③的最右端。图2为物块运动的v﹣t图象，下列说法正确的是（ ）
A. 区域①路面的粗糙程度比区域②路面的粗糙程度大 B. 物块在区域①路面上所受的摩擦力等于2N
C. 拉力在区域①中做的功等于区域②中所做的功 D. 区域③的长度小于区域①的长度
3.重为80Ｎ的物体在大小为20Ｎ，方向水平向右的拉力F1作用下，在水平面上以2m/s速度做匀速直线运动。当撤去拉力F1 ， 物体静止后，改用方向水平向左，大小为30N的拉力F2使物体向左运动10m，在力F 2作用的过程中 ( )
A. 物体与地面之间的摩擦力大小为30Ｎ
B. 拉力F2做功为200Ｊ
C. 物体克服摩擦做功200J
D. 物体运动的速度大小仍为2m/s
4.如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的s－t关系图像如图乙所示。两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2 ， 两次拉力的功率分别为P1、P2 ， 下列判断正确的是（ ）
A. F1＞F2、P1＞P2 B. F1＝F2、P1＞P2 C. F1＞F2、P1＝P2 D. F1＜F2、P1＜P2
5.如图甲所示，同一木块放在同一水平面上，先后两次沿水平方向拉动木块使其做匀速直线运动。两次拉动木块的s-t图像分别是图乙中的图线①②。则下列物理量相等的是( )
A. 木块前后两次所受的摩擦力
B. 木块前后两次运动的速度
C. 前后两次在相同时间内拉力所做的功
D. 前后两次拉力的功率
6.篮球是今年宁波市初中学生学业考试体育测试的项目之一。如图是某同学篮球考试时的场景。下列分析正确的是（ ）
A. 篮球上升到最高点时受力不平衡
B. 在投篮过程中人没有对篮球做功
C. 篮球投出去时手对篮球的的推力大于篮球对手的作用力
D. 篮球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性的作用
7.一重力为G的磁性黑板擦能吸在黑板上保持静止。小陆同学先用施加一个竖直向下F1的作用力使黑板擦竖直向下匀速运动1米，小金同学施加一个竖直向上的力F2使它匀速上升回到原处。两位同学做的功( )
A. 小陆做的功多 B. 做功一样多 C. 小金做的功多 D. 条件不足，无法确定
8.如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面，一小球由A点以一定的速度υ沿轨道滚下，经另一侧与A等高点B后到达最高点C．下列分析正确是（ ）
A. 整个过程只有重力在对小球做功 B. 小球在A点的惯性比在C点的惯性大
C. 小球在A点的动能比在B点的动能大 D. 小球在A具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
9.如图甲图所示，小明用弹簧测力计拉木块，使它先后两次沿水平木板匀速滑动相同的路程，乙图是他两次拉动同一木块得到的距离随时间变化的图象。下列说法正确的是( ）
A. 木块第一次做功较少 B. 木块第一次受到的摩擦力较大
C. 木块第二次的动能较小 D. 木块第二次做功较快
10.如图所示，是体能测试中掷出的实心球运动情景，下列说法正确的是（ ）
A. 实心球离开手后继续前进，是由于受到惯性的作用
B. 实心球在b点时，处于平衡状态
C. 实心球从a点运动到c点的过程中，重力做了功
D. 在实心球从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能
11.如图所示,水平台面由同种材料制成,粗糙程度均匀,在它上面放着质量为m1的木块,将木块用轻绳跨过定滑轮与质量为m2的钩码相连。木块在平行于台面的轻绳拉力作用下做匀速直线运动,运动一段时间,钩码触地后立即静止,木块继续活动一段距离停在台面上。绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计,下列说法中正确的是( )
A. 钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块的动能保持不变
B. 木块匀速运动的过程中,木块和钩码所受的重力都不做功
C. 木块匀速运动的过程中,木块的机械能越来越大
D. 钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块所受摩擦力大小为m2g
12.蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极限运动。某运动员做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动。据图可知运动员( )
A. t1时刻动能动能最大 B. t2时刻重力势能最大
C. t3时刻动能小于t1时刻动能 D. 所受拉力F对其始终不做功
二、填空题
13.科技改变生活，某餐馆用智能送菜机器人(如图)替代人工送菜。
（1）该机器人以1米/秒的速度运行30米将菜送到客人桌前，用时________秒 ；
（2）若机器人工作时牵引力恒为50牛，完成本次送菜，牵引力做功________焦。
14.如图是快递分拣机器人，可以实现扫码、称重和分拣功能。在物流行业有广泛的应用。
（1）分拣机器人载着包裹匀速行驶时，以机器人为参照物，包裹是________的。
（2）分拣机器人在行驶中遇到障碍物时，其上方的包裹会向前掉落，这是由于包裹具有________。
（3）若分拣机器人直线行驶50米将包裹送达装运区，在此过程中机器人受到的摩擦力为100牛，则该机器人需克服摩擦做功________ J。
三、解答题
15.无人机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息，广泛应用在航拍、交通等领域。如图为某型号无人机，整机质量2千克，停放时与水平地面总接触面积0.002米2 ， 摄像机拍摄速度11000帧/秒。在轿车限速120千米/时的某高速公路上，交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。
（1）在60米高空，以24千米/小时的速度水平匀速跟拍过程中。判断该过程中无人机动能不变的理由是________。
（2）无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做了多少功？
（3）无人机在某轿车通行0.6米的过程中拍摄220帧，通过计算判断该轿车是否超速。
四、实验探究题
16.在科学实验中常用到斜面这一简单机械，请回答问题：
（1）.利用斜面研究阻力对物体运动的影响，如图甲所示。小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，在毛巾、木板、平板玻璃等不同的表面上前进不同的距离后停止，过程中小车克服阻力做功。假设在毛巾、木板、平板玻璃表面上小车克服阻力做的功分别为W1、W2、W3。请比较并写出它们的大小关系式：
（2）.利用斜面探究动能大小与哪些因素有关，如图乙所示。在这个实验中通过观察比较 来判断小球动能的大小，要探究动能大小与物体的运动速度的关系，应该如何操作？
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）动能与质量和速度有关；
（3）功率是表示物体做功快慢的物理量，根据P=Fv比较做功的快慢；
（4）注意克服阻力将机械能转化为内能。
【解答】A.小球的质量相同，下落的高度相同，那么小球重力势能的变化量相同，故A错误；
B.小球在食用油中下落的时间更长，根据可知，它在食用油中下落的速度小，则获得的动能小，故B错误；
C.小球在食用油中下落的速度小，根据P=Fv=Gv可知，小球在食用油中功率小，做功慢，故C正确；
D.在小球下落的过程中，克服阻力将机械能转化为内能，则机械能减小，故D错误。
故选C。
2.【答案】 C
【解析】【分析】（1）根据力与运动的关系比较摩擦力的大小，从而确定粗糙程度大小；
（2）根据（1）中的分析判断；
（3）根据图2确定物块在两个区域内通过的距离大小，再根据W=Fs比较做功的大小；
（4）图像与横轴围起来的面积就是物块在这段时间内通过的距离，据此比较大小即可。
【解答】根据图2可知，物体在区域①内做加速运动，此时的合力方向与拉力方向相同，即F-f>0，即f<2N。在区域②内做匀速直线运动，此时f=F=2N，则区域①内的摩擦力小于区域②内的摩擦力，即前者的粗糙程度小于后者，故A、B错误；
根据图2可知，物体在区域①内通过的距离为：；
物体在区域②内通过的距离为：；
则s1=s2 ， 且F1=F2；
根据W=Fs可知，拉力做的功W1=W2 ， 故C正确；
物体在区域③内通过的长度： ， 则区域③内通过长度大于区域①，故D错误。
故选C。
3.【答案】 C
【解析】【分析】（1）根据二力平衡的知识计算物体受到的摩擦力；
（2）根据W=Fs计算拉力F2做的功；
（3）根据W=fs计算出克服摩擦做的功；
（4）根据力与运动的关系判断。
【解答】A.当物体做匀速直线运动时，它受到的摩擦力与拉力相互平衡，即f=F1=20N，故A错误；
B.拉力F2做功W=F2s=30N×10m=300J，故B错误；
C.物体克服摩擦力做功W'=fs=20N×10m=200J，故C正确；
D.因为拉力F2>f，所以物体做加速运动，故D错误。
故选C。
4.【答案】 B
【解析】【分析】首先根据影响滑动摩擦力的因素比较两种情况下摩擦力的大小，再根据二力平衡得到知识比较拉力的大小，最好根据公式P=Fv比较功率的大小。
【解答】（1）木块对桌面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，那么木块受到的摩擦力大小不变。当木块做匀速直线运动时，它受到的拉力与摩擦力相互平衡，即F=f，所以拉力保持不变，也就是F1=F2；
（2）根据乙图可知，相同的时间内第一次经过的路程大于第二次经过的路程，根据公式可知，第一次的速度大于第二次的速度，即v1>v2。根据公式P=Fv可知，两次拉力的功率P1>P2。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。

5.【答案】 A
【解析】【分析】（1）根据影响滑动摩擦力的因素比较摩擦力的大小；
（2）根据公式比较速度的大小；
（3）首先根据s=vt比较运动距离的大小，再根据W=Fs比较做功的大小；
（4）根据P=Fv比较拉力的功率。
【解答】A.木块对水平面的压力始终等于自身重力，因此压力不变，且与水平面的接触面的粗糙程度不变，那么木块受的摩擦力f保持不变，故A符合题意；
B.根据图乙可知，在相同的时间内，第①次经过的路程大于第②次经过的路程，根据公式可知，两次的速度v1>v2 ， 故B不合题意；
C.根据二力平衡的知识可知，前后两次的拉力与摩擦力相互平衡，即拉力等于摩擦力。因为摩擦力保持不变，所以拉力F1=F2。在相同的时间内经过的路程s1>s2 ， 根据W=Fs可知，两次做功W1>W2 ， 故C不合题意；
D.两次的拉力相等，速度v1>v2 ， 根据公式P=Fv可知，第①次的功率大于第②次，故D不合题意。
故选A。
6.【答案】 A
【解析】【分析】（1）当物体受到的合外力为零时，才处于平衡状态；
（2）根据功的两个要素分析；
（3）根据相互作用力的原理分析；
（4）惯性是一种性质，而不是力的作用。
【解答】A.篮球上升到最高点时，只受重力作用，合外力不为零，受力不平衡，故A正确；
B.在投篮时，篮球受到推力，且在推力的方向上通过距离，因此对篮球做功，故B错误；
C.根据相互作用力原理可知，篮球投出去时手对篮球的的推力等于篮球对手的作用力，故C错误；
D.篮球离开手后还能继续向上运动是由于篮球有惯性，故D错误。
故选A。
7.【答案】 C
【解析】【分析】首先根据二力平衡的知识比较两个力的大小，再根据W=Fs比较做功的大小。
【解答】当黑板擦向下匀速运动时，它受到向下的重力、向下的拉力和向上的摩擦力，
根据二力平衡的知识可知，此时F1+G=f，即F1=G-f；
当黑板擦向上匀速运动时，它受到向下的重力、摩擦力和向上的推力，
根据二力平衡的知识可知，此时F2=G+f；
因此F2>F1；
根据W=Fs可知，W2>W1；
即小金做的功多。
故选C。

8.【答案】 C
【解析】【分析】（1）注意运动过程中克服摩擦力做功；
（2）惯性的大小与质量大小有关；
（3）首先比较A、B两点机械能的大小，再比较重力势能的大小，最后根据“机械能=动能+重力势能”分析动能的变化。
（4）注意运动过程中克服摩擦消耗机械能。
【解答】A.整个过程中，小球的重力与受到的摩擦力都对小球做功，故A错误；
B.A、C两点时小球的质量不变，则它的惯性不变，故B错误；
C.由于运动过程中克服摩擦做功，因此时间越靠后，机械能越小。因为B点在A点后，所以B点的机械能小于A点。A、B两点高度相等，则重力势能相等，根据“机械能=动能+重力势能”可知，小球在A点的动能大于B点，故C正确；
D.C点为小球到达的最高点，则C点的重力势能等于机械能，那么C点的机械能小于A点，故D错误。
故选C。
9.【答案】 C
【解析】【分析】（1）根据W=Fs比较做功的大小；
（2）根据二力平衡的知识比较摩擦力的大小；
（3）首先根据计算速度大小，然后判断动能大小；
（4）根据比较做功的快慢。
【解答】同一木块，对木板的压力和接触面的粗糙程度相同，因此木块受到的摩擦力大小不变，故B错误；
根据乙图可知，木块两次做的都是匀速直线运动，那么它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即拉力相同，且距离相同，根据公式W=Fs可知，木块做功的大小相同，故A错误；
根据乙图可知，当路程为s时，第二次运动的时间大于第一次，根据公式可知，第二次木块运动的速度小，因此动能小，故C正确；
两次木块做功相同，但是第二次时间大于第一次时间，根据公式可知，木块第二次功率小，做功慢，故D错误。
故选C。
10.【答案】 C
【解析】【分析】（1）惯性是一种性质，而不是力的作用；
（2）当物体受到的合外力为零时，它才处于平衡状态；
（3）做功的两个要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过了距离；
（4）分析动能和重力势能的大小变化即可。
【解答】A.实心球离开手后继续前进，是由于它有惯性，故A错误；
B.实心球在b点时到达最高点，此时只受竖直向下的重力，合力不为零，因此没有处于平衡状态，故B错误；
C.实心球从a点运动到c点的过程中，受到的重力竖直向下，而实心球在竖直方向上通过了距离，因此重力做了功，故C正确；
D.在实心球从b点运动到c点的过程中，质量不变高度减小，因此重力势能减小；速度增大，因此动能增大，那么重力势能转化为动能，故D错误。
故选C。
11.【答案】 D
【解析】【分析】（1）当合力为零时，物体做匀速直线运动或保持静止状态；当合力的方向与运动方向相反时，做减速运动；合力的方向与运动方向相同时，做加速运动。
（2）根据做功的两个要素进行分析；
（3）根据机械能=动能+重力势能分析；
（4）根据二力平衡的知识计算出木块运动时受到的摩擦力。
【解答】A.钩码触地后，不再对木块产拉力，此时木块只受向左的摩擦力，与运动方向相反，做减速运动，那么它的动能逐渐减小，故A错误；
B.木块匀速运动的过程中，它的运动方向沿水平方向，而重力沿竖直方向，二者不在同一方法，因此木块的重力不做功；钩码的重力竖直向下，且在向下运动，因此钩码的重力做功，故B错误；
C.木块匀速运动的过程中，高度不变，重力势能不变；速度不变，动能不变。根据机械能=动能+重力势能可知，木块的机械能保持不变，故C错误；
D.当木块在水平方向匀速直线运动时，它受到的摩擦力与拉力相互平衡，即f=F。因为绳子上的拉力由钩码的重力产生，因此F=m2g，则木块受到的摩擦力f=m2g。钩码触地后木块继续滑动的过程中，木块受到的摩擦力保持不变，还是m2g，故D正确。
故选D。
12.【答案】 C
【解析】【分析】（1）当拉力小于重力时，做加速运动；当拉力等于重力时，加速停止，此时速度最大，动能最大；
（2）重力势能与质量和高度大小有关；
（3）首先比较两点时机械能的大小，再比较重力势能的大小，最后比较动能的大小；
（4）物体的动能与物体的质量与速度有关，在质量一定时，物体速度越大，动能越大；
（5）根据物体做功的两个要素分析。
【解答】A.观察图象可知，t1时刻的拉力为零，即此时绳子处于原长，所以再往下运动的过程分为两段，即在拉力小于重力之前，人仍然作用加速运动，即动能仍然增大；在拉力大于重力时，人处于减速状态，就动能减小，此时并不是动能最大点，故A错误；
B.由图象知：t2时刻拉力最大，跳跃者所处位置最低，重力势能最小，故B错误；
C.t3时刻是人在t1时刻的基础上反弹回来的状态，由于空气阻力和摩擦，所以在该过程中一定消耗了一部分机械能，那么前者的机械能小于后者。而此时的势能相同，故此时t3时刻动能小于t1时刻动能，故C正确；
D.跳跃者在拉力F方向上移动了距离，拉力对跳跃着做功，故D错误。
故选C。
二、填空题
13.【答案】 （1）30
（2）1500
【解析】【分析】（1）根据公式计算机器人送菜的时间；
（2）根据W=Fs计算牵引力做的功。
【解答】（1）机器人送菜的时间；
（2）牵引力做功：W=Fs=50N×30m=1500J。

14.【答案】 （1）静止
（2）惯性
（3）5000
【解析】【分析】（1）如果物体相对参照物的位置发生改变，那么它是运动的；物体相对参照物的位置不变，那么它是静止的。
（2）物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
（3）根据W=fs计算克服摩擦做的功。

【解答】（1）分拣机器人载着包裹匀速行驶时，以机器人为参照物，包裹相对机器人的位置不变，因此是静止的；
（2）分拣机器人在行驶中遇到障碍物时，其上方的包裹会向前掉落，这是由于包裹具有惯性；
（3）该机器人需克服摩擦做功：W=fs=100N×50m=5000J。

三、解答题
15.【答案】 （1）质量和速度不变
（2）解：G=mg=2千克×10牛/千克=20牛
W=Gh=20牛×60米=1200焦
（3）解：220帧/(11000帧/秒)=0.02秒
v=s/t=0.6米/0.02秒=30米/秒=108千米/时＜120千米/时，所以不超速
【解析】【分析】（1）动能与物体的质量和速度大小有关，即质量越大、速度越大，物体的动能越大。
（2）根据G=mg计算出无人机的重力，然后根据W=Gh计算克服重力做的功。
（3）根据时间即计算出轿车行驶的时间，再根据计算轿车的速度，最后与限速比较即可。


四、实验探究题
16.【答案】 （1）W1=W2=W3
（2）木块移动的距离；将同一小球从同一斜面的不同高度静止释放
【解析】【分析】（1）小车克服阻力做的功等于小车动能的减小量，据此判断；
（2）小球撞击木块后，木块移动的距离越远，说明小球具有的动能越大；要探究动能大小与运动速度的关系，必须保证小球质量相等，但速度不同，即从斜面上不同高度滚下。
【解答】（1）小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，它具有的重力势能相等；到达水平面时，它的重力势能全部转化为动能，因此它的动能相等；当小车静止下来时，小车的动能为0，因此它的动能减小量相等。因为小车克服阻力做功其实就是小车动能减少的过程，因此；
（2）利用斜面探究动能大小与哪些因素有关，如图乙所示。在这个实验中通过观察比较木块移动的距离来判断小球动能的大小，要探究动能大小与物体的运动速度的关系，应该：将同一小球从同一斜面的不同高度静止释放。
故答案为：（1）；（2）木块移动的距离，将同一小球从同一斜面的不同高度静止释放