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
1.一个人先后用同样大小的力F将不同质量的物体分别在光滑水平地面、粗糙水平地面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离s后，如图所示，关于力F所做的功的大小关系正确的是（ ）
A. 在光滑水平地面做功多 B. 在粗糙水平地面做功多 C. 在粗糙斜面做功多 D. 一样大
2.一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
3.三位同学准备进行爬楼梯比赛，并比较功率的大小。为此，他们开展了如下的讨论。
甲：只有测出各自的体重，爬楼用的时间和爬楼的高度，才能进行比较；
乙：控制爬楼的时间相同时，只要测出各自的体重、爬楼的高度，就可以进行比较；
丙：控制爬楼的高度相同时，只要测出各自的体重、爬楼的时间，就可以进行比较。
正确的是( )。
A. 甲、乙和丙 B. 甲和乙 C. 甲和丙 D. 乙和丙
4.下列关于功率的说法，正确的是( ) 。
A. 做功多的功率大 B. 做相同的功， 所用时间越长功率越大
C. 做功所用时间越短，功率越大 D. 用相同的时间，做的功越多功率越大
5.在台球比赛中，某选手推动球杆撞击水平台面上的白球，白球运动，然后白球撞击黑球，黑球运动。以下说法正确的是( ) 。
A. 白球受到的重力对白球做了功 B. 推动球杆，手对球杆做了功
C. 桌面对白球的支持力对白球做了功 D. 选手推动球杆的力对黑球做了功
6.在某次跳伞训练过程中，一体重为500N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s。在这个过程中运动员（ ）
A. 受到的重力小于阻力
B. 下落的平均速度20m/s
C. 机械能先增加再减小最后保持不变
D. 重力做功的平均功率为5×103W
7.如图所示，在粗糙程度相同的水平面上，先用拉力F1将物体从A拉到O，再改用拉力F2将物体从O拉到C，其中LAO＝LOB ， 用频闪相机每隔相同的时间拍下物体的位置（用虚线框表示），若拉力F1在AO段所做的功为W1 ， 拉力F2在OB段所做的功为W2 ， 物体在AO段受到的摩擦力为f1 ， 在OC段受到的摩擦力为f2。下列判断正确的是（ ）
A. W1＞W2 B. W1＜W2 C. f1＞f2 D. f1＜f2
8.跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为50kg，每次跳起高度约为6cm(人整体上升，如图所示)，一分钟跳100次，下列说法正确的是( )
A. 向上起跳过程中小金的动能持续增大 B. 在整个跳绳过程中小金的机械能守恒
C. 小金跳一次克服重力做功约3J D. 小金在这一分钟内跳绳的功率约为50W
9.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
10.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
11.用电器甲和乙上都标有“36V”字样，它们的电流随电压变化关系如图所示。则下列说法正确的是（ ）
A. R甲:R乙=1:2 B. 甲和乙串联在3.6V电源上，U甲:U乙=1:1
C. 甲和乙串联在3.6V电源上，功率P甲:P乙=1:2 D. 甲和乙并联在3.6V电源上，总功率为1.62W
二、填空题
12.2021年9月份，我国教育部再次强调要将体育与数学、语文分数相同。2022年我市体育中考将更加引起社会关注，现有关我市中考体育项目回答以下问题：
（1）如图甲所示为某同学投实心球的过程，实心球在b点离手，经过最高点c，最后落在d点。
①该同学对实心球有做功的阶段是 （填“ab”、“bc”或“cd”）。
②经过最高点c点时，实心球的动能 0（填“＞”、“＝”或“＜”）。
（2）如图乙所示为某同学跳绳的过程。该同学体重600牛，在1分钟内跳200次，若每次平均高度达到0.05米。这1分钟内该同学克服自身重力做功的功率是 瓦。
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。
三、解答题
14.一辆重为6000N的汽车在水平平直公路上匀速行驶，1min内通过的路程为1200m，已知发动机的功率为24KW，求：
（1）汽车的速度是多少？
（2）发动机对汽车所做的功？
（3）匀速行驶过程中，重力对汽车做的功？
（4）汽车所受摩擦力的大小？
四、实验探究题
15.风车是利用风力做功的装置。小科制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。
（1）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、________和________；

（2）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度 h、所用的时间 t、回形针的总质量 m，则风车做功的功率 P＝________（表达式中的物理量均用符号表示）；
（3）如果选用较________（填“粗重”或“细轻）的线做实验，则测得风车的功率值将偏小；风车做功过程中，回形针获得了动能和________能。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 D
【解析】【分析】根据功的计算式W=Fs分析判断。
【解答】根据功的计算式W=Fs可知，功的大小只与拉力和物体在力的方向上通过的距离有关。根据题目描述可知，力和距离都相同，那么做的功相等，故D正确，而A、B、C错误。
故选D。
2.【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。
3.【答案】 D
【解析】【分析】根据W=Gh和分析判断。
【解答】爬楼时，克服自身重力做功，则爬楼的功率为：。
根据上面的公式可知，要比较功率的大小，只要知道体重、楼高和爬楼的高度就可以进行比较，但不是比较功率大小的唯一方法，故甲错误；
控制控制爬楼的时间相同时，只要测出各自的体重、爬楼的高度，就可以进行比较，故乙正确；
或者控制爬楼的高度相同时，只要测出各自的体重、爬楼的时间就可以进行比较，故丙正确；
那么正确的就是乙和丙。
故选D。
4.【答案】 D
【解析】【分析】根据对功率的认识分析判断。
【解答】根据可知，当时间相同时，做功越多，功率越大，题目没有限制时间相同，故A错误，D正确；
根据可知，做相同的功，所用时间越长，功率越小，故B错误；
根据可知，做相同的功，所用时间越短，功率越大，题目没有限制做功相同，故C错误。
故选D。

5.【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，据此分析判断。
【解答】A.白球受到的重力竖直向下，而白球没有在这个方向上通过距离，因此重力对白球不做功，故A错误；
B.推动球杆，球杆受到推力，且球杆在力的方向上通过了距离，则手对球杆做了功，故B正确；
C.桌面对白球的支持力竖直向上，而白球在水平方向上通过距离，则白球没有做功，故C错误；
D.选手推动球杆的力没有作用在黑球上，肯定对黑球不做功，故D错误。
故选B。
6.【答案】 D
【解析】【分析】（1）合力的方向与运动方向相同，则做加速运动；合力为零，则做匀速运动；合力的方向与运动方向相反时，做减速运动；
（2）首先根据s=vt计算出后15s经过的距离，再与前15s的距离相加得到总路程，最后根据计算下落的平均速度；
（3）根据机械能和内能的转化判断；
（4）首先根据W=Gh计算出重力做的功，再根据计算出重力做功的功率。
【解答】A.根据图像可知，运动员先加速后减速再匀速，那么他受到的合力先向下后向上最后为零，即重力先大于阻力，再重力小于阻力，最后重力等于阻力，故A错误；
B.后15s经过的距离s=vt=6m/s×15s=90m，则下落的平均速度 ， 故B错误；
C.由于与空气摩擦，因此机械能会不断的转换为内能，则机械能不断减小，故C错误；
D.重力做功W=Gh=500N×300m=1.5×105J；
重力做功的功率 ， 故D正确。
故选D。
7.【答案】 B
【解析】【分析】（1）根据影响滑动摩擦力的因素是否改变比较两个时间段内摩擦力的大小；
（2）首先根据图像确定物体在两个时间段内的运动状态，然后根据力与运动的关系确定拉力与摩擦力的大小关系，从而比较两个拉力的大小，最后根据W=Fs比较做功的大小即可。
【解答】（1）在物体运动的过程中，物体对接触面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，则物体受到的摩擦力相等，即f1=f2；
（2）根据图像可知，从A到O，相同的时间内物体前进相同的路程，则物体做匀速直线运动。根据二力平衡的条件可知，此时F1=f。
从O到C，相邻的时间内物体运动的距离不断增大，则物体在做加速运动，即合力的方向与运动方向相同，也就是F2>f。
二者比较可知，F1故B正确，而A、C、D错误。
故选B。

8.【答案】 D
【解析】【分析】（1）根据动能和重力势能的转化分析；
（2）根据机械能和内能的转化分析；
（3）根据W=Gh计算；
（4）根据公式计算跳绳的功率。
【解答】A.向上跳起的过程中，小金的质量不变，速度减小，即动能减小；质量不变，高度增大，则重力势能增大，将动能转化为重力势能，故A错误；
B.在跳绳的过程中，由于与空气摩擦，因此小金的机械能会转化为内能，因此机械能会减小，故B错误；
C.小金跳一次克服重力做功约W=Gh=50kg×10N/kg×0.06m=30J，故C错误；
D.小金跳绳的功率： ， 故D正确。
故选D。
9.【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。

10.【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。
11.【答案】 D
【解析】【分析】（1）根据公式分别计算出两个电阻作比即可；
（2）在串联电路中，电压与电阻成正比；
（3）在串联电路中，功率与电阻成正比；
（4）根据图像确定通过甲和乙的电流，然后根据I总=I1+I2计算出总电流，最后根据P总=U总I总计算总功率。
【解答】A.根据图像可知，甲的电阻为：；
乙的电阻为：；
那么R甲:R乙=2：1，故A错误；
B.在串联电路中，电压与电阻成正比，那么 ， 故B错误；
C.在串联电路中，功率与电阻成正比，那么 ， 故C错误；
D.根据图像可知，当甲和乙并联在3.6V电源上时，通过甲的电流为0.15A，通过乙的电流为0.3A，那么总电流I总=I1+I2=0.15A+0.3A=0.45A，那么总功率P总=U总I总=3.6V×0.45A=1.62W，故D正确。
故选D。
二、填空题
12.【答案】 （1）ab；＞
（2）100
【解析】【分析】（1）①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；
②分析c点时实心球的速度是否为零分析。
（2）首先根据W总=nW=nGh计算1分钟内克服重力做功，再根据计算出该同学做功的功率。
【解答】（1）①ab段，实心球受到推力，且在推力的方向上通过距离，因此对实心球做功；bc段和cd段，该同学没有力作用在实心球上，肯定对它不做功。
②c点为最高点，实心球在竖直方向上的速度为零，而在水平方向上的速度不变，因此动能>0.
（2）该同学1分钟内克服重力做功W总=nW=nGh=600N×0.05m×200=6000J；
则该同学克服自身重力做功：。

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。

三、解答题
14.【答案】 （1）汽车的速度为：；
（2）发动机所做的功：W=Pt=24000W×60s=1.44×106J；
（3）重力对物体做的功W'=Gh=6000N×0m=0J；
（4）汽车受到的牵引力；
汽车受到的摩擦力与牵引力相互平衡，
则汽车受到的摩擦力f=F=1200N。
【解析】【分析】（1）根据公式计算出汽车的速度；
（2）根据W=Pt计算发动机所做的功；
（3）根据W=Gh计算出重力做的功；
（4）首先根据计算出汽车受到的牵引力，再根据二力平衡计算出汽车受到的摩擦力。
四、实验探究题
15.【答案】 （1）刻度尺；秒表
（2）
（3）粗重；重力势
【解析】【分析】（1）风车旋转，将下面的重物吊起，克服重物的重力做功。根据W=Gh=mgh可知，要计算出风车做的功必须测量物体的质量和上升高度；根据可知，要计算出风车做功的功率，就必须测量重物上升的时间，据此确定所需器材；
（2）根据功的计算式W=Gh=mgh和功率的计算式分析推导即可；
（3）当风车旋转时，风车对重物和细线都做功，即W总=W线+W物。如果细线的重力较大，那么对细线做的功就较大，而对重物做功变小，自然计算出的功率就变小。回形针向上运动具有动能，位置升高而具有重力势能，据此分析解答。
【解答】（1）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、刻度尺和秒表；
（2）风车克服回形针的重力做功，那么W=Gh=mgh；
风车做功的功率为：。
（3）如果选用较粗重的线做实验，则测得风车的功率值将偏小；风车做功过程中，回形针获得了动能和重力势能。