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.下列甲乙丙丁四幅生活实例图中，力对物体做功的有（ ）
甲：小车在推力的作用下前进了一段距离 乙：提着滑板在水平路面上前行
丙：物体在绳子力作用下升高 丁：用尽全力搬石头，搬而未起
A. 甲和乙 B. 甲和丙 C. 乙和丙 D. 丙和丁
2.如图所示，放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为40厘米，质量为2千克，它的右端与桌面相齐，与桌面间的滑动摩擦力为木板重的0.2倍。若在木板左端用一水平推力F将其匀速推下桌子，水平推力至少要做功（ ）
A. 1.6焦 B. 0.8焦 C. 0.6焦 D. 0.4焦
3.在篮球比赛中，运动员对篮球没有做功的过程是（ ）
A. 运球 B. 扣篮 C. 擦板 D. 跳投
4.某人用竖直向上的力将2只鸡蛋匀速提高1米，此人对鸡蛋做的功约为( )。
A. 1焦 B. 10焦 C. 100焦 D. 1000焦
5.有甲、乙、丙3台机器，甲每秒做功5000焦，乙每小时做功2．7×108焦，丙每分钟做功36000焦，这3台机器做功的快慢情况是( )。
A. 甲最快，乙最慢 B. 乙最快，丙最慢 C. 丙最快，甲最慢 D. 甲、乙、丙一样快
6.用弹簧测力计沿水平方向两次拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s-t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2 ， 相同时间内所做的功分别为W1、W2 ， 则它们的关系正确的是( )。
A. F1>F2 ， W1>W2 B. F1=F2 ， W1>W2 C. F1=F2 ， W17.在大峡谷，上，有一星U字形的观景台，如图所示。观最台离谷底1200米高，如果在建造过程中有一块质量为0.1千克的石子从观景台掉落至谷底，在下落过程中，石子的重力做功为(g取10牛/千克)( )。
A. 12焦 B. 1200 焦 C. 1.2×105焦 D. 1.2×106焦
8.如图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. 跳台滑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力
D. 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
9.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
10.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
11.下列关于做功的判断正确的是（ ）
A. 小刘提着一桶水从三楼走廊走过20米，拉力做了功
B. 小李用力擦黑板，小李对黑板擦做了功
C. 小沈高高跳起用力扣篮，小沈对篮球不做功
D. 小王高举着实心球准备投掷，小王对实心球做了功
12.如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧；图乙和图丙分别为小球刚接触到弹簧以及弹簧被压缩到最短时的示意图。下列关于小球从图乙到图丙状态的过程中，重力对小球做功随时间变化规律合理的是（ ）
A. B.
C. D.
二、填空题
13.如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处，然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处，其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h。(忽略空气阻力)
（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为________。
（2）物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了________。(物体比热容用c表示)
（3）C点距离水平面的高度为________。
三、解答题
14.我国继去年嫦娥五号成功登月之后，今年5月15日天问一号探测器携祝融号火星车又成功着陆火星乌托邦平原。天问- -号探测器从进入火星大气到着陆火星表面的9分钟过程中，依靠自身完成弹开降落伞、反推发动机点火、悬停避障、缓冲着陆等多个动作，实现速度从4.9km/s降低到0m/s。月球和火星部分信息见下表。
天体 离地球距离 天体表面物体受到的重力 表面状况 大气压情况
火星 5.5×107km-4×108km 约为地球上的2/5 岩石、高山、平原 只有地球大气压的1%，大气中95%为二氧化碳
月球 3.6×107km-4×108km 约为地球上的1/6 环形山、高地、平原 没有
（1）探测器着陆火星时离地球约为1.8×108km，根据相关报道，探测器着陆火星表面的9分钟过程中，它会“失去”地面指挥人员的控制，只能依靠自身独立完成各种精确动作。请你根据数据计算并分析探测器“失控”的原因。(提示：通讯信息是通过电磁波传递的，其速度为3×105km/s)
（2）已知祝融号火星车质量为240kg，它随探测器降落至距离火星表面100m时，先悬停避障然后着陆到火星表面。请计算从距离火星表而100m处到着陆火星表面过程中火星车重力做了多少功。
（3）自上个世纪60年代以来，人类对火星开展了40余次探测活动，成功的却不到五半，但人类探索太空的脚步并未停止，相信不远的将来，在火星上将会建立研究站进行长期考察。你认为在设计制定建立研究站计划时，需要考虑人类生存的问题有： ________(写出一点即可)。
（4）如图为一幅网友自称来自月球车在月球上拍摄的照片，照片上呈现了类似地球上雨后“彩虹”光晕。很多网友问这是不是月球上的彩虹？请你作出判断并说明理由。________
四、实验探究题
15.肥胖可能会引发许多慢行疾病，某人用如图所示的健身拉力器进行减肥锻炼，配重由若干金属块（每块质量为10kg）组成，锻炼时可以根据自己的实际选择配重的金属块数量。（杆重、绳重、摩擦均不计，g取10N/Kg）
（1）拉力器上的滑轮均属于 　（选填“定”或“动”）滑轮。
（2）若该人的质量为85kg，他一次最多能拉起　　块金属块。
（3）当他选择6块金属块时，把拉杆向下拉动0.5米，若累积拉动100次，拉力共做了多少功？假设脂肪氧化释放的能量10%用于拉力做功，则相当于消耗多少克脂肪？（已知1克脂肪在体内完全氧化约释放37.5千焦的能量）
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】【分析】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的距离。
【解答】甲：小车受到向左的推力，且向左移动一段距离，因此推力做功；
乙：滑板受到手向上的提力，而它在水平方向移动距离，即在竖直方向上没有通过距离，因此不做功；
丙：物体受到拉力竖直向上，且物体向上通过距离，因此拉力做功；
丁：石头受到人的作用力，但是它没有移动距离，因此不做功。
则做功的是甲和丙。
故选B。
2.【答案】 B
【解析】【分析】当物体的重心在支撑面以外时，物体将会从桌面上翻下来，据此确定木板移动的距离，再根据F=f=0.2G计算出推力，最后根据W=Fs计算推力做的功。
【解答】均匀木板的重心在总长度的一半处，即木板掉下桌子时移动的距离为：s=40cm×=20cm=0.2m；
木板受到的推力F=f=0.2G=0.2×2kg×10N/kg=4N；
则推动木板做功：W=Fs=4N×0.2m=0.8J。
故选B。
3.【答案】 C
【解析】【分析】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的距离。
【解答】运球时，篮球受到手的推力，且篮球在推力的方向上通过距离，此时做功，故A不合题意；
扣篮时，篮球受到手向下的压力，且篮球在向下的方向上通过距离，此时做功，故B不合题意；
篮球擦板时，并没有受到运动员的力，此时不做功，故C符合题意；
跳投时，篮球受到手向上的推力，且篮球在推力的方向上通过距离，此时做功，故D不合题意。
故选C。
4.【答案】 A
【解析】【分析】根据公式W=Gh计算人对鸡蛋做的功。
【解答】托起两个鸡蛋的力为1N，则提高1m做的功为：W=Gh=1N×1m=1J，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
5.【答案】 B
【解析】【分析】根据公式计算出功率，然后比较大小。
【解答】甲的功率；
乙的功率；
丙的功率.
则乙最快，丙最慢。
故选B。
6.【答案】 B
【解析】【分析】（1）根据图像确定物体的运动状态，然后根据二力平衡的知识比较拉力的大小；
（2）根据图像确定二者相同时间内路程的大小，再根据W=Fs比较做功的大小。
【解答】（1）根据图像可知，这两次物体都做匀速直线运动，则它受到的拉力和摩擦力相互平衡，即拉力都等于摩擦力。因为摩擦力保持不变，所以两次的拉力相等，即F1=F2。
（2）根据图像可知，相同时间内第①次通过的路程大于第②次通过的路程，即s1>s2。且F1=F2 ， 根据W=Fs可知，两次做功W1>W2。
故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
7.【答案】 B
【解析】【分析】根据W=Gh计算石子的重力做功。
【解答】石子的重力做功W=Gh=0.1kg×10N/kg×1200m=1200J，故B正确，而A、C、D错误。
故选B。
8.【答案】 D
【解析】【分析】（1）重力势能与质量和高度有关；
（2）运动状态的改变包括：①由静止变运动；②由运动变静止；③运动方向改变；④速度大小改变；
（3）惯性是一种性质，而不是力的作用；
（4）做功的要素：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上通过的距离。
【解答】A.跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，质量不变高度减小，则重力势能减小，故A错误；
B.短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动方向不断改变，即运动状态改变，故B错误；
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，而不是惯性力，故C错误；
D.运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球所受重力竖直向下，而运动沿水平方向，因此重力对冰球没有做功，故D正确。
故选D。
9.【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。
10.【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。
11.【答案】 B
【解析】【分析】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的距离。
【解答】A.拉力竖直向上，而水桶在竖直方向上没有通过距离，因此拉力不做功，故A错误；
B.小李给板擦一个推力，板擦在推力的方向上通过距离，因此对板擦做功，故B正确；
C.扣篮时，小沈对篮球施加向下的压力，篮球向下运动距离，因此对篮球做功，故C错误；
D.小王对实心球有支持力，但是实心球并没有在支持力的方向上移动距离，因此对实心球不做功，故D错误。
故选B。
12.【答案】 B
【解析】【分析】首先根据力和运动的关系分析小球速度的变化，然后根据s=vt分析小球下落高度的变化，最后根据W=Gh分析重力对小球做功随时间的变化规律。
【解答】当小球没有接触弹簧时，它只受向下的重力，此时合力向下，小球作加速运动；当小球接触弹簧时会受到向上的弹力，在弹力等于重力之前，合力的方向向下，小球继续作加速运动；当小球受到的弹力等于重力时，合力为零，此时加速停止，速度最大；当弹力大于重力时，小球作减速运动。
因此小球的速度变化规律为：先增大后变小。
根据s=vt可知，小球下落的距离与速度成正比；
根据W=Gh=Gvt可知，重力对小球做的功与速度成正比，即功随时间的变化规律为：先变大后变小。
故选B。
二、填空题

13.【答案】 （1）mgH
（2）(H-h)gη /c
（3）2h-H
【解析】【分析】（1）根据W=Gh计算出重力做的功；
（2）根据W=Gh分别计算出A、B两点时的机械能，然后将它们相减再乘以η计算出水平面上物体克服阻力做的功，也就是它增加的内能，最后根据公式计算升高的温度。
（3）物体从A到B，再从B到C，会在水平面上克服阻力做两次功，用物体最初的机械能减去克服摩擦做功的2倍得到物体在C点时的机械能，最后根据计算C点到水平面的高度。
【解答】（1）物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为：W=Gh=mgH；
（2）物体从A点滑到B点的过程中，机械能减少：mgH-mgh；
物体吸收的热量Q=（mgH-mgh）η=mg（H-h）η；
物体到达B点时温度升高了：；
（3）物体从A点到B点，再回到C点时具有的机械能：mgH-2（mgH-mgh）=2mgh-mgH；
则C点到地面的高度为：。
三、解答题
14.【答案】 （1）地球指挥人员与火星车之间依靠电磁波传递信息，电磁波以光速传播，由于火星车着落时离地球的距离有1.8×108km
根据公式：t=s/v=1.8×108km/3.0×105km/s=600s=10min，从火星车上发出要着落的信号后，地球上的指挥员收到上述信息需要10分钟时间，地球上的指挥员发出指令到达火星车的时间又需要10分钟，此时，火星车早就在地球上指挥人员收到信息前就完成着陆过程了。因此，该过程地面指挥人员对火星车“失去”了控制，祝融号着陆的9分钟过程中只能完全依靠自身识别、判断，地面指挥人员无法代替祝融号作出反应。
（2）解：方法一：
G地=mg=240kg×10N/kg=2400N
G火=2/5×G地=2/5×2400N=960N
W火=Fs=G火s=960N×100m=96000J
方法二：
W地=Fs=Gs=mgs=240kg×10N/kg×100m=240000J(2分)
W火=2/5W地=240000J×2/5=96000J
（3）如何获得氧气、水和燃料，如何获得食物，获得什么食物等。
（4）不是彩虹，因为月球上空没有液态小水滴，所以不能形成彩虹。
【解析】【分析】（1）由于火星与地球相距甚远，电磁波信号的传递需要一定的时间，所以根据S=vt计算信号传递的时间即可；
（2）已知火星车的质量，根据W=Gh=mgh，计算出其重力做功即可；
（3）在火星上生存要考虑食物、氧气的来源，及能量的来源；
（4）彩虹是光的色散现象，即太阳光通过大气时，通过液态小水滴的折射形成的，而火星大气中没有液态水，所以不可能是彩虹.
四、实验探究题
15.【答案】 （1）定
2）8
（3）拉力共做功3×104J，相当于消耗8克脂肪
【解析】【分析】（1）不随物体运动的滑轮是定滑轮，随物体运动的滑轮是定滑轮，根据图示判断滑轮的类型；
（2）定滑轮可以改变力的方向但不能改变力的大小，人拉起的物重应小于人的重力；
（3）根据功的计算公式求出人的拉力做的功，然后求出消耗的脂肪。
【解答】解：（1）由图示可知，滑轮均静止不动，所有的滑轮都是定滑轮
（2）人的质量为85kg，人的体重：G=mg=85kg×10N/kg=850N
每个金属块的重力为：G金属块=10kg×10N/kg=100N
= =8.5，则人最多能拉力其8块金属块。
（3）由平衡条件可知，拉力：F=mg=60kg×10N/kg=600N
人的拉力做功：W=Fs=600N×0.5m×100=3×104J
消耗脂肪的质量：m脂肪= =8g
故答案为：（1）定；（2）8；（3）拉力共做功3×104J，相当于消耗8克脂肪。