第11章 功和机械能 期末考试专题练 湖南省2021—2022学年人教版物理八年级下册
一.选择题(共20小题)
1.(2021秋 邗江区期末)关于机械能之间的相互转化,正确的说法是( )
A.弯弓射箭时,动能转化成弹性势能
B.蹦床运动员,空中下落时是弹性势能转化成动能
C.滚摆下降时,越滚越快,是动能转化成重力势能
D.向上抛出的石块,空中上升时是动能转化成重力势能
2.(2021秋 蓝山县期末)为了比较小红和小华谁上楼时的功率大。同学们设计了如下的一些方案:
①测出二人的质量、爬楼用的时间和爬楼的高度。
②保证爬楼的时间相同,测出二人的质量、爬楼的高度。
③保证爬楼的高度相同,测出二人的质量、爬楼的时间。
其中可行的是( )
A.只有① B.只有①② C.只有②③ D.①②③都可以
3.(2021秋 蓝山县期末)掉在水平地面上的弹性小球会跳起,而且弹跳的高度会越来越低。图示是小球弹跳的频闪照片,小球在1、2位置的高度一样。则( )
A.小球在1、2位置的动能相同,机械能也相同
B.小球在1、2位置的动能相同,2位置的机械能较小
C.小球在1、2位置的机械能相同,2位置的动能较小
D.小球在1、2位置的重力势能相同,2位置的动能较小
4.(2021春 江永县期末)举重比赛要求运动员将杠铃举过头顶后,在空中至少静止3秒钟,在这3秒钟内( )
A.运动员对杠铃做了功 B.杠铃具有动能
C.杠铃具有力势能 D.杠铃对运动员做了功
5.(2021春 会同县期末)为了净化城市环境,洒水车在水平路面上匀速前进不断洒水。在此过程中,对于其机械能的变化情况,下列说法中正确的是( )
A.重力势能减小,动能减小,机械能减小
B.重力势能不变,动能不变,机械能不变
C.重力势能减小,动能增加,机械能不变
D.重力势能增加,动能减小,机械能不变
6.(2021春 永定区期末)周末,晓丽和爸爸一起进行爬山比赛,已知晓丽的体重为450N,爸爸的体重为750N,晓丽爬到山顶用了30min,爸爸爬到山顶用了40min,则下列说法中正确的是( )
A.两个人做的功相等
B.两个人做功的功率相等
C.爸爸做功的功率比晓丽的大
D.晓丽做功的功率比爸爸的大
7.(2021春 湘乡市期末)5月29日晚8时55分,长征七号遥三火箭托举着天舟二号货运飞船飞向太空,在火箭加速上升过程中,下列关于天舟二号的说法正确的是( )
A.动能增加,重力势能减少
B.动能增加,重力势能不变
C.动能减少,重力势能增加
D.动能增加,重力势能增加
8.(2021春 长沙期末)下列情形中,人对物体做功的是( )
A.举重运动员举着杠铃停在空中
B.小明提着滑板在平直的路上匀速行走
C.妈妈推着购物车在超市里行走
D.小红用力搬重箱但箱子仍保持静止
9.(2021春 湘乡市期末)第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年在北京市和张家口市进行。冰壶运动是在冰上进行的一种投掷性竞赛项目,很有观赏性。如图所示,在某次比赛过程中,运动员将冰壶掷出,冰壶在水平冰面上做减速运动,不考虑空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.冰壶在水平冰面运动的过程中,所受的合力等于零
B.掷出去的冰壶能继续向前运动,是由于冰壶具有惯性
C.冰壶在水平冰面运动的过程中,所受的重力对冰壶做了功
D.冰壶在水平冰面运动的过程中,具有的动能减小,机械能不变
10.(2021春 炎陵县期末)高空抛物是极不文明的行为,会造成很大的危害。因为高处的物体具有较大的( )
A.体积 B.重力 C.弹性势能 D.重力势能
11.(2021春 攸县期末)如图所示,物块在光滑斜面上由静止开始下滑,依次经过a,b两点,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.物块在a点动能比b点大
B.物块在a点机械能比b点大
C.物块在a点重力势能比b点大
D.物块的运动状态保持不变
12.(2021春 永州期末)关于做功下列说法正确的是( )
A.女孩从地上搬起一个箱子,女孩对箱子做了功
B.司机费了很大的力虽未能推动汽车,但司机对汽车做了功
C.吊车吊着货物水平匀速移动一段距离,吊车对货物做了功
D.足球被踢出后在草地上滚动的过程中,运动员对足球做了功
13.(2021春 凤凰县期末)如图所示,小球由静止开始沿着粗糙的路面从a点向d点自由运动,其中b和d两点在同一水平高度,则下列说法中错误的是( )
A.小球在b和d时重力势能和动能都相等
B.小球从a到d的过程中部分机械能转化为其他形式的能
C.小球从a到c,重力势能转化为动能
D.小球从c到d,动能转化为重力势能
14.(2021春 南县期末)小明家住在6楼,他把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到家里,提鸡蛋的力做功大约为( )
A.220J B.50J
C.0J D.条件不足,无法估算
15.(2021春 天元区期末)神舟十二号载人飞船在长征2F运载火箭的托举下加速升空,下列说法中正确的是( )
A.载人飞船的重力势能增大,动能减小
B.载人飞船的重力势能增大,动能增大
C.载人飞船的机械能总量减小
D.载人飞船的重力势能减小,动能增大
16.(2021春 隆回县期末)小明在游乐园中玩蹦极,如果不考虑空气阻力与蹦极绳的质量,则关于它在下降过程中的能量分析,下列说法错误的是( )
A.弹性绳绷直前,人的重力势能全部转化成人的动能,人的动能一直增加
B.弹性绳绷直后,人的重力势能向弹性势能转化,动能不变
C.整个下落过程中人与蹦极绳组成的系统机械能守恒
D.下降到最低点,重力势能、动能最小,弹性势能最大
17.(2021春 澧县期末)如图所示,甲、乙两物体在A、B两水平桌面上做匀速直线运动,可以确定( )
A.甲的速度一定小于乙的速度
B.F甲所做的功一定小于F乙所做的功
C.甲受到的摩擦力一定小于乙受到的摩擦力
D.甲、乙的运动状态发生改变
18.(2021春 望城区期末)把一个铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁拉到自己的鼻子附近,稳定后松手,铁锁向前摆去,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.铁锁摆回时一定会打到鼻子
B.铁锁的摆动不会停下来
C.铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能
D.铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受到重力作用
19.(2021春 长沙期末)如图,用轻质细线的一端拴住一个实心铁球,另一端固定在O点做成了一个摆,铁球从A点静止释放经过最低点B,摆至C点的过程,(不计空气阻力),下列说法正确的是( )
A.在C点铁球的动能最大
B.在B点铁球的势能最大
C.在C点瞬间将绳剪断,小球将竖直掉落下去
D.从A点摆至C点的过程,动能先减小后增大,重力势能先增大后减小
20.(2021春 炎陵县期末)质量相同的甲、乙两物体,用竖直向上的力使他们分别以0.5米/秒和0.9米/秒的速度匀速上升s米,若力对甲做的功是W1,功率是P1,对乙做功是W2,功率是P2。关于他们功和功率的大小关系,下列选项中正确的是( )
A.W1=W2,P1>P2 B.W1>W2,P1<P2
C.W1=W2,P1<P2 D.W1<W2,P1=P2
二.实验探究题(共6小题)
21.(2021秋 蓝山县期末)小伍在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中,让小球从斜面的不同高度由静止开始滚下,撞击水平木板上的木块,如图所示。
(1)该实验中物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下 (选填“到达水平面时”“即将碰撞B时”或“碰撞B后”)的速度,它是通过 (选填“高度”或“质量”)来改变的。
(2)动能的大小是通过 来反映的,这种常用的实验方法称为 。
(3)实验中若小球A释放高度一定,为了防止木块B滑出木板,你的措施是 (选填“增大”或“减小”)木块B的质量。
(4)实验结束后,小伍同学拿走木块B,先后将同一小球从同一斜面的不同高度由静止释放,记录小球在相同表面上滚动到静止的距离,根据实验现象,小伍得出了动能与速度有关的结论。你认为小伍的实验方案是否合理? (选填“合理”或“不合理”),理由是 。
22.(2021春 长沙期末)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验,让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的木盒相碰,铁球与木盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
(1)让质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下,是为了保证铁球达到水平面的 相同。
(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是:物体 相同时,小球的速度越大,动能越大。
(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图 中的小球。
23.(2021春 南县期末)为了“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”,小明用质量不同的同种材质小球进行如图甲所示实验,小球到达长木板水平面撞击木块后,木块移动一定距离(如图乙)。
组别 小球质量/g 高度/cm 木块移动的距离/cm
1 25 15 14.8
2 25 10 10
3 25 5 5.0
4 10 10 4.0
5 ? 10 2.0
(1)由表中第1、2、3组数据分析可得出结论:物体的动能大小跟 有关。
(2)从上表中数据可推测第5组实验中,小球的质量约 克左右。
(3)小明发现小球从斜面滚下时,经常出现木块被撞出长木板后掉在了地上,在不改变长木板的长度时,他该如何改进实验装置: 。
24.(2021春 武陵源区期末)如图所示是探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置示意图。
(1)该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体 的关系(物体A、B的质量不变)。
(2)该实验中所探究物体的动能是指物体 (选填“A”或“B”)的动能。
(3)该实验中物体动能的大小是通过 来反映的。该实验采用的是 (选填“转换法”或“控制变量法”)。
(4)该实验中物体的速度是指物体A从 的速度。
(5)实验表明,同一物体A从斜面高处滚下,高度越高,物体B被撞得越远,可得出结论: 。
25.(2021春 祁阳县期末)某同学设计了如图所示的实验来探究“物体动能的大小与哪些因素有关”。让小球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面移动一段距离后静止。
(1)实验中木块被推动得越远,则说明小球的动能越 ;
(2)甲图中的两次实验是为了探究物体动能的大小与 的关系;
(3)乙图中探究物体动能大小与质量的关系时,分别将小球放在同高度静止下滑,是为了使小球滑到底端时 相同;
(4)祁阳市交警大队在我市开展了交通大整治工作,严查车辆超速、超载。爱动脑筋的张超同学通过此实验联想到车辆的超速、超载发生碰撞时带来的危害,其中乙图是探究 带来的危害(选填“超载”或“超速”)。
26.(2021春 天元区期末)小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中,选用质量不同的两个钢球m和M(M的质量大于m),分别从不同的高度h和H(H>h)由静止开始滚下,观察木块B被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。
(1)小明通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球动能的大小,他利用的研究方法是 (填“控制变量法”或“转换法”);若水平面绝对光滑,本实验将 (填“能”或“不能”)达到探究目的。
(2)比较 两图进行的实验,可以探究小球的动能与速度的关系。由图可知, (选填“甲”或“乙”)中的小球滑到斜面底端时具有的动能更大。
(3)小明根据甲、丙两图可得出结论:物体的动能大小与质量有关,他的结论是否正确? (填“正确”或“错误”),理由是 。
三.计算题(共3小题)
27.(2021春 会同县期末)如图所示,气象站用缆绳将地面与气象气球连接,利用气象气球上的仪器设备对大气污染进行检测,气象气球(可看作球体,体积VπR3)的半径为4m,球内充氦气,能搭载物体的最大质量为125kg。(空气的密度ρ空=1.3kg/m3,π=3。)
(1)气球利用搭载的空气质量检测仪对大气环境中的PM2.5进行测定,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒物。2.5μm= m。
(2)如果充满氦气的气球以3m/s的平均速度上升10s,则此过程中浮力对气球做了多少功?
(3)试求充满氦气的气球总重力?(若气球匀速上升)
(4)某次探测时,气球上搭载了质量为65kg的仪器设备,当充满氦气的气球升至最高点静止时,缆绳拉气球的拉力是多大?
28.(2021春 南县期末)“塔吊”是修建高层建筑常见的起重设备,又名“塔式起重机”。某“塔吊”从开始以恒定功率30kW将质量3t的重物从静止开始竖直向上提升了60s,再逐步减小功率,提升10s后停了下来,全程v﹣t关系如图,不计空气阻力的作用。g取10N/kg。
(1)求t=30s时重物所受的拉力为多大?
(2)求整个过程重物的最大速度为多大?
(3)若重物上升的总高度为66m,则最后10s拉力的平均功率为多大?
29.(2021春 长沙期末)“一方有难,八方支援”。有一辆满载医疗物资的货车正在驶往武汉,已知这辆货车的质量为15t,当货车在水平路面匀速运动时,所受阻力为重力的0.2倍,货车牵引力的功率为120kW。请你计算货车运动100s时:(g取10N/kg)
(1)货车所受的重力为多少?
(2)牵引力做了多少功?
(3)货车通过的距离是多长?
第11章 功和机械能 期末考试专题练 湖南省2021—2022学年人教版物理八年级下册
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.【解答】解:
A、弯弓射箭时,弯弓具有弹性势能,弹性势能转化为箭的动能,故A错误;
B、蹦床运动员,空中下落时,质量不变,高度变小,重力势能变小,蹦床的性变程度变大,弹性势能变大,是重力势能转化成弹性势能,故B错误;
C、滚摆下降时,质量不变,高度变小,重力势能变小,越滚越快,速度变大,动能变大,是重力势能转化成动能,故C错误;
D、向上抛出的石块,空中上升时是质量不变,高度变大,重力势能变大,速度变小,动能变小,动能转化成重力势能,故D正确。
故选:D。
2.【解答】解:
因为人上楼的功率P,所以要想比较功率的大小可以有三种不同的方法,即:
①测出二人的质量、爬楼用的时间和爬楼的高度,算出功率进行比较;
②保证爬楼的时间相同,测出二人的质量、爬楼的高度,算出功率进行比较;
③保证爬楼的高度相同,测出二人的质量、爬楼的时间,算出功率进行比较,
因此,三种方案从理论上都可行。故ABC错误;D正确。
故选:D。
3.【解答】解:(1)小球在1、2位置的高度相同,所以重力势能相同;由于与空气摩擦等,小球机械能逐渐减小,所以在1处的机械能大,2处的机械能小;
(2)小球在1、2位置的高度相同,所以重力势能相同,但在2处的机械能小,所以2位置的动能小。
故选:D。
4.【解答】解:A、在空中至少静止3秒钟,在这3秒钟内,只是对杠铃有力的作用,因为杠铃已经举过头顶且没有再往上移动距离,所以只有力没有距离,缺少一个必要因素,所以在这一阶段没有对杠铃做功;故A错误;
B、杠铃静止没有动能,故B错误;
C、杠铃由于被举高,具有势能,故C正确;
D、杠铃对运动员有力的作用,在力的方向没有距离,杠铃对运动员不做功,故D错误。
故选:C。
5.【解答】解:洒水车在水平公路上匀速行驶,由于不断洒水,所以其质量减小,洒水车的动能和重力势能都减小,机械能也减小。
故选:A。
6.【解答】解:由题知,晓丽和爸爸爬山的高度相同,则由公式W=Gh和P可知,
晓丽爬山做的功可表示为:W晓丽=G晓丽h=450N×h,功率可表示为:P晓丽15N/min×h,
爸爸爬山做的功可表示为:W爸爸=G爸爸h=750N×h,功率可表示为:P爸爸18.75N/min×h,
比较可知,爸爸做的功多,爸爸做功的功率比晓丽的大。故ABD错误,C正确。
故选:C。
7.【解答】解:火箭加速上升的过程中,天舟二号的质量不变,速度增大,动能增大;高度增加,重力势能增加。
故选:D。
8.【解答】解:
A、运动员举着杠铃停在空中,给杠铃一个向上的力,杠铃在力的方向上没有移动距离,运动员没有对杠铃做功;故A不符合题意;
B、小明提着滑板在平直的路上匀速行走,人给滑板一个竖直向上的力,而滑板没有在力的方向上通过的距离,所以没有做功;故B不符合题意;
C、妈妈推着购物车在超市里行走,人对购物车施加了力,并且在力的方向上移动了距离,因此人对购物车做了功;故C符合题意;
D、小红用力搬重箱但箱子仍保持静止,有力没有距离,力没有对箱子做功;故D不符合题意。
故选:C。
9.【解答】解:A、冰壶在水平冰面上做减速运动,冰壶受到非平衡力作用,合力不为零,故A错误;
B、开始冰壶和手一起运动,冰壶脱离手后,冰壶由于惯性要保持原来的运动状态,继续向前运动,故B正确;
C、冰壶在水平冰面运动的过程中,所受重力竖直向下,冰壶向下没有移动距离,所以重力对冰壶没有做功,故C错误;
D、冰壶在水平冰面运动的过程中,冰壶没有发生弹性形变,不考虑弹性势能;冰壶的质量不变,速度减小,动能减小;冰壶质量不变,高度不变,重力势能不变;冰壶的动能减小,重力势能不变,所以机械能变小,故D错误。
故选:B。
10.【解答】解:由题意可知,高空抛物现象之所以会造成危害,是因为物体被举高后具有了重力势能,而且物体的质量越大、高度越高,重力势能越大。因此高空抛物会造成很大的危害。
故选:D。
11.【解答】解:ABC、物块在光滑斜面上由静止开始下滑(不计空气阻力),在下滑过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小;速度增大,动能变大,所以b点的动能比a点的动能大,b点的重力势能比a点的重力势能小;
因为斜面光滑,没有摩擦力;不计空气阻力,所以机械能守恒,即a、b两点的机械能一样大。故AB错误,C正确;
D、物块下滑过程中速度增大,所以运动状态改变。故D错误。
故选:C。
12.【解答】解:A、女孩搬起一个箱子,女孩对箱子有力,且沿力的方向运动了一段距离,所以女孩对箱子做了功,故A正确;
B、司机费了很大的力也未能推动汽车,虽然有力但没有距离,所以司机对汽车没有做功,故B错误;
C、吊车吊着货物水平匀速移动一段距离,吊车对货物有向上的力,但货物向上并没有移动距离,所以吊车对货物没有做功。故C错误;
D、足球被踢出后在草地上能继续滚动是由于惯性,此过程中运动员对足球不再做功,故D错误。
故选:A。
13.【解答】解:A、由于接触面粗糙,小球从b运动到d的过程中,有一部分机械能会转化为内能,故小球在b点的机械能大于在d点的机械能;已知b和d两点在同一水平高度,即两位置小球的重力势能相同,根据“机械能=动能+势能”可知,小球在b点的动能大于在d点的动能,故A错误;
B、小球从a到d的过程中,克服阻力做功,部分机械能转化为内能,故B正确;
C、小球从a到c加速下滑,小球质量不变,速度增大,故动能增大;同时高度减小,重力势能减小,所以小球的重力势能转化为动能,故C正确;
B、小球从c到d减速上坡,小球质量不变,速度减小,故动能减小;同时高度增加,重力势能增大,所以小球的动能转化为重力势能,故D正确。
故选:A。
14.【解答】解:托起两个鸡蛋的力大约是0.5N,则提30个鸡蛋的力大约为F=30×0.5N=15N;
每层楼的高度大约为3米,家住6楼,则小明实际爬楼的高度h=3m×(6﹣1)=15m;
小明提鸡蛋的力做功约为:W=Fs=15N×15m=225J。
根据题目选项可知符合要求的选项为A。
故选:A。
15.【解答】解:神舟十二号载人飞船在长征2F运载火箭的托举下加速升空,载人飞船的质量不变,速度增大,动能增大;质量不变,高度增大,重力势能增大,动能和势能的和统称为机械能,所以机械能增大,故ACD错误,B正确。
故选:B。
16.【解答】解:A、不计空气阻力,人的机械能是守恒的,保持不变,弹性绳绷直前,人在重力的作用下向下做加速运动,人的质量不变,高度变小,人的重力势能减小,人的质量不变,速度变大,动能增大,故A正确;
B、弹性绳绷刚直后,人的质量不变,高度变小,重力势能变小,此时弹力小于重力,人向下做加速运动,人的速度变大,动能变大;当弹力等于重力时,人的速度最大,动能最大;继续向下运动的过程中,弹力大于重力,人做减速运动,速度变小,动能变小,故B错误;
C、不计空气阻力与蹦极绳的质量,人与蹦极绳组成的系统机械能守恒,故C正确;
D、下降到最低点时,高的质量不变,高度最小,所以人的重力势能最小,人的速度为0,动能为0,动能最小;此时弹性绳发生的形变程度最大,弹性绳的弹性势能最大,故D正确。
故选:B。
17.【解答】解:A、由题知,不知道甲、乙的运动路程和运动时间,无法知道甲乙物体的速度大小关系,故A错误;
B、由于物体在力的方向上通过的距离未知,所以根据W=Fs不能确定F甲所做的功与F乙所做功的关系,故B错误;
C、因为甲、乙两物体做匀速直线运动,处于平衡状态,所以它们受到的拉力等于摩擦力,即:f甲=F甲=4N,f乙=F乙=6N,f甲<f乙,故C正确;
D、由题知,甲、乙两物体做匀速直线运动,运动状态不变,故D错误。
故选:C。
18.【解答】解:
A、铁锁在摆动过程中,不断与空气摩擦,一部分机械能转化为内能,机械能减小,所以铁锁摆回时不会打到鼻子,故A错误;
B、铁锁在摆动过程中,不断与空气摩擦,机械能不断转化为内能,机械能不断减小,当机械能全部转化为内能时铁锁就会停下来,故B错误;
C、铁锁由高处摆到低处的过程中质量不变,高度降低,速度变大,则重力势能减少,动能增大,故将重力势能转化为动能,故C正确;
D、铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受空气阻力的作用,机械能不断减小,高度不断减小,故D错误。
故选:C。
19.【解答】解:
A、在C点是右侧的最高点,则动能最小,重力势能最大,故A错误;
B、铁球在最低点B,高度最小,重力势能最小,故B错误;
C、在C点瞬间小球的速度为0,将绳剪断,小球只受到重力的作用,将竖直掉落下去,故C正确;
D、从A点摆至B点的过程中,铁球的质量不变、高度减小、速度增大,所以重力势能减小,动能增大,在此过程中重力势能转化为动能;从B点摆至C点的过程中,铁球的质量不变、高度增大、速度减小,则铁球的重力势能增大、动能减小,所以动能先增大后减小,重力势能先减小后增大,故D错误。
故选:C。
20.【解答】解:因为甲乙质量相等,故甲乙的重力相等;
因为甲、乙均匀速上升,所以对甲、乙施加的力等于其重力,即F1=F2;
甲、乙上升的高度相等,均为s米,
根据W=Fs可知,W1=W2;
由题知,甲的速度小于乙的速度,
故由PFv可知,P1<P2。
故选:C。
二.实验探究题(共6小题)
21.【解答】解:(1)该实验中物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下即将碰撞B时的速度,它是通过高度来改变的,物体A滚下时的高度越高,即将撞击B时的速度越大;
(2)该实验中物体动能的大小是通过木块被推动的距离来反映的,这种常用的实验方法称为转换法;
(3)若小球A释放高度一定,为了防止木块滑出木板,可以增大木块B的质量,从而增大木块B受到的摩擦力,减小木块在木板上滑行的距离;
(4)小球在水平面上从滑行到静止减小的动能等于克服阻力做的功,相同的表面对小球的阻力是相同的,所以通过观察小球滑行到静止的距离大小可以判断出小球的动能大小,即小球滑行到静止的距离越大,则克服阻力做的功越大,说明小球的动能越大;所以该实验方案合理。
故答案为:(1)即将碰撞B时;高度;(2)木块被推动的距离;转换法;(3)增大;(4)合理;小球运动距离越大,克服阻力做的功越大,说明小球的动能越大。
22.【解答】(1)让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时,具有相同的速度;
(2)对比甲、丙两次实验发现,小球的质量相同,小球从斜面不同的高度由静止滑下,所以小球滑到水平面上获得的初速度不同,比较两图可发现,小球滑下的高度越高,小球在水平面的初速度越大,推动小盒通过和距离就越长,说明对外做的功越多,小球具有的动能就越大,所以得出的结论是:物体质量相同时,速度越大,物体的动能越大;
(3)该实验的主体是小球,而通过小球推动纸盒在水平面上移动的距离长短来说明碰前瞬间小球动能的动能大小,丙图中木块滑动距离最小,小球动能最小。
故答案为:(1)速度(2)质量(3)丙。
23.【解答】解:(1)根据表中第1、2、3组数据可知,小球的质量相同,滚下的高度不同,高度越高,到达水平面时的速度越大,推动木块移动的距离越远,具有的动能越大,故可以得出结论:动能的大小与速度有关;
(2)根据表格中的组别2、4可知,小球滚下的高度相同,质量不同,木块移动的距离不同,在误差允许的范围内,高度一定时,木块移动的距离与质量成正比;
第5组实验中的高度与2、4组的高度相同,第5组实验中木块移动的距离是第4组的一半,则小球的质量为第4组的一半,即小球的质量为5g;
(3)木块滑出木板了,则小车的动能过大,由于动能的大小与质量、速度有关,所以采取的方法有:木块滑出木板了,则小车的动能过大,减小小车动能的方法是降低小车释放高度,以减小小车的速度。
故答案为:(1)速度;(2)5;(3)增加长木板的粗糙程度,或者增加木块的底面的粗糙程度,或者降低小球下放的高度,或者减小斜面的倾斜程度。
24.【解答】解:
(1)动能的大小与物体的质量和速度都有关,由于这一实验中只有一个物体A从斜面上滑下,质量不能改变,通过改变物体A最初的高度,可以改变其达到水平面的速度,所以本实验要探究的是物体动能的大小与物体速度的关系;
(2)该实验研究的主体是物体A,研究的是物体A的动能;
(3)该实验物体动能的大小是通过物体B被撞开的距离大小反映的,B被撞的越远,说明小球的动能越大,这里采用了转换法;
(4)该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B即将碰撞时的速度,这个速度是通过改变小球A在斜面上的高度实现的;
(5)同一物体A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,说明物体A的动能越大,可得结论为:当物体质量相同时,物体的速度越大,动能越大。
故答案为:(1)速度;(2)A; (3)B被撞开的距离大小;转换法; (4)斜面上静止滚下与物体B即将碰撞时;(5)当物体的质量相同时,物体的速度越大,动能越大。
25.【解答】解:(1)该实验中物体动能的大小是通过木块被推动的距离来反映的,木块移动的距离越大,表明小球的动能越大,这种常用的实验方法称为转换法;
(2)甲图中的两次实验中,小球的质量相同,滚下的高度不同,到达水平面时的速度是不同的,所以是为了探究物体动能的大小与速度的关系;
(3)乙图中探究物体动能大小与质量的关系时,需要控制小球的质量不同,滚下的高度相同,小球到滑到底端时的速度相同;
(4)乙图中小球滚下的高度相同,速度相同,质量越大,木块移动的距离越远,小球的动能越大,即:在速度相同时,质量越大,动能越大,故乙可以探究超载带来的危害。
故答案为:(1)大;(2)速度;(3)速度;(4)超载。
26.【解答】解:
(1)实验中通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球动能的大小,这里用到的物理学研究问题的方法是转换法;
若水平面绝对光滑,则木块运动时不受摩擦力作用,撞击后将保持匀速直线运动,不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小,所以本实验将不能达到探究目的;
(2)探究小球的动能与速度的关系时,需要控制小球的质量相同,速度不同,即让质量相同的小球从斜面的不同高度由静止滑下,故需要对甲、乙两次实验;由图可知,甲中小球撞击木块后木块移动的距离大,动能大;
(3)要探究小球动能与质量的关系,需要控制小球到达水平面时的速度相同,即不同质量的小球从同一高度由静止滑下,而甲、丙两图没有让小球从同一高度滚下,没有控制小球的速度相同,所以小明的看法错误。
故答案为:(1)转换法;不能;(2)甲、乙;甲;(3)错误;没有控制小球到达水平面时的速度相同。
三.计算题(共3小题)
27.【解答】解:(1)2.5μm=2.5×10﹣6m=2.5×10﹣6m;
(2)气球的体积:
Vπr33×(4m)3=256m3,
受到空气的浮力:
F浮=ρ空gV排=ρ空gV=1.3kg/m3×10N/kg×256m3=3328N,
气球上升距离:
s=vt=3m/s×10s=30m,
浮力做功:
W=F浮s=3328N×30m=99840J;
(3)若气球匀速上升,气球受到的浮力等于气球重力加上搭载物体的重力,
即:F浮=G球+G物,
气球重力:
G球=F浮﹣G物=3328N﹣m物g=3328N﹣125kg×10N/kg=2078N;
(4)当充满氦气的气球升至最高点静止时,
F拉+G仪器+G球=F浮,
缆绳拉气球的拉力:
F拉=F浮﹣G仪器﹣G球=F浮﹣m仪器g﹣m球g=3328N﹣65kg×10N/kg﹣2078N=600N。
故答案为:(1)2.5×10﹣6;
(2)此过程中浮力对气球做了99840J;
(3)试求充满氦气的气球总重力为2078N;
(4)缆绳拉气球的拉力是600N。
28.【解答】解:(1)由图象可知,在20s﹣60s阶段重物竖直向上做匀速直线运动,
根据二力平衡条件可知,拉力与重力是一对平衡力,大小相等,
所以,t=30s时,重物所受的拉力:F=G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N;
(2)由题意知,0﹣60s内,拉力的功率恒定不变,P=30kW=3×104W,
由PFv得,整个过程重物的最大速度(即匀速运动时的速度):
vm1m/s;
(3)由题知,整个过程中重物上升的总高度为66m,
则全程塔吊对重物做功:
W=Gh=3×104N×66m=1.98×106J,
前60s塔吊对重物做的功:
W1=Pt1=3×104W×60s=1.8×106J,
最后10s拉力做的功:
W2=W﹣W1=1.98×106J﹣1.8×106J=1.8×105J,
则最后10s拉力的平均功率:
P′1.8×104W。
答:(1)t=30s时重物所受的拉力为3×104N;
(2)整个过程重物的最大速度为1m/s;
(3)若重物上升的总高度为66m,则最后10s拉力的平均功率为1.8×104W。
29.【解答】解:(1)货车所受的重力G=mg=15×103kg×10N/kg=1.5×105N;
(2)货车牵引力的功率:P=120kW=120000W,
100s内牵引力做的功:W=Pt=120000W×100s=1.2×107J;
(3)因为货车在水平路面匀速运动,在水平方向上货车受到的牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,
所以货车受到的牵引力:
F=f=0.2G=0.2×1.5×105N=3×104N,
由W=Fs得货车通过的距离:
s400m。
答:(1)货车所受的重力为1.5×105N;
(2)牵引力做了1.2×107J的功;
(3)货车通过的距离是400m。