广东地区2021、2022两年物理中考真题、模拟题分类选编—功和机械能 练习题(含答案)

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名称 广东地区2021、2022两年物理中考真题、模拟题分类选编—功和机械能 练习题(含答案)
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科目 物理
更新时间 2022-12-10 14:31:31

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广东地区2021、2022两年物理中考真题、模拟题分类选编—功和机械能 练习题
一、单选题
1.(2021·广东深圳·中考真题)滑草是一项时尚的运动,以下说法正确的是(  )
A.人行走时比脚站在草地上时,对草地压强更小
B.由于受到惯性的作用,滑行速度越来越大
C.越向下滑,重力势能越大
D.人受到滑动摩擦力的方向与运动方向相反
2.(2022·广东汕尾·模拟预测)下列生活情境中,人对物体做了功的是(  )
A.小东举着杠铃静止不动
B.小明提着水桶在水平地面上行走
C.小华将地上的书本捡起
D.小光踢出足球后,足球在草地上滚动了10m
3.(2022·广东广州·一模)如图所示,爸爸和儿子在玩推箱子的游戏,他们在相同水平地面上水平向右匀速推动相同的箱子,让箱子运动相同的路程,儿子先到达终点。下列说法正确的是(  )
A.爸爸对箱子的推力小于儿子对箱子的推力
B.爸爸推箱子的速度大于儿子推箱子的速度
C.爸爸对箱子做的功大于儿子对箱子做的功
D.爸爸对箱子做功的功率小于儿子做功的功率
4.(2022·广东惠州·一模)如图所示,是2022年北京冬奥会单板滑雪比赛的情景,运动员展示空中技巧。下列说法中正确的是(  )
A.运动员在空中往上升的过程,动能转化为重力势能
B.运动员在空中往上升的过程,动能增大
C.运动员在最高点时动能为零
D.运动员在空中往下降的过程,机械能增大
5.(2021·广东广州·一模)如图所示,消防飞机在沿着水平方向匀速飞行的过程中,将其水箱内的水洒向地面。此过程中,该飞机(包括飞机所载的所有人员、装备、物资)的(  )
A.重力势能不变,动能不变,机械能不变
B.重力势能减小,动能不变,机械能减小
C.重力势能增大,动能不变,机械能增大
D.重力势能减小,动能减小,机械能减小
6.(2021·广东江门·一模)如图所示是某同学体育考试抛出一个实心球的一个场景,下列说法正确的是( )
A.实心球离开手后还能继续运动,说明实心球受到惯性作用
B.实心球在空中运动过程中,运动状态不变
C.实心球在空中运动到最高点时的动能为零
D.实心球落回水平跑道后向前滚动,球受到的重力与跑道对它的支持力是一对平衡力
二、多选题
7.(2022·广东深圳·中考真题)如图为冬奥会男子滑雪过程中,空气阻力不计,下列正确的是(  )
A.①到②,重力势能全部转化为动能 B.③只受到重力作用
C.④到⑤,停下来是因为摩擦力的作用 D.⑤失去惯性
8.(2021·广东深圳·中考真题)深圳麒麟舞被列为非物质文化遗产,两个师傅拿着舞狮在表演,下列说法正确的是(  )
A.静止时,人受的力是平衡力
B.物体的运动需要力来维持
C.人受到的重力和人受到的支持力是一对相互作用力
D.当狮子向上跃起时,人对舞狮头做功
三、填空题
9.(2022·广东·中考真题)图甲中过山车从A点出发,先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C,D、E点的动能和重力势能大小的示意图,则过山车的动能在___________点最大,B点重力势能的大小___________E点动能的大小。在这个过程中,过山车的机械能是___________(选填“变化”或“不变”)的。
10.(2022·广东广州·中考真题)如图,小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出,球经静止在位置a的台面反弹后,到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能___________(选填“增大”“不变”“减小”),N___________ 比M高(选填“可能”“不可能”)。球从N点下降时,台面已升至合适的位置b并保持静止,球再次经反弹后,到达的最高点P___________比N高(选填“可能”“不可能”)。
11.(2021·广东·中考真题)如图为火箭发射的场景,火箭的燃料使用了液态氢,主要是因为它的______大,火箭发射升空时,燃料的化学能转化为______能,再转化为火箭的机械能,这个过程中火箭的机械能______(选填“守恒”或“不守恒”)。
12.(2022·广东汕头·模拟预测)如题图所示,我国天问一号着陆过程中,先经过气动减速,这说明力可以改变物体的_______;这一阶段天问一号着陆器的动能_______(选填“增大”或“减小”);以火星表面为参照物,天问一号是_______(选填“静止”或“运动”)的。
13.(2022·广东东莞·模拟预测)如甲图所示,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的图象分别如图乙、如丙图所示。由图象可知,0~3s内,推力对物体做功 ___________J;t=5s时,物体受到的摩擦力是 ___________;9~2s内,推力对物体做功的功率是 ___________。
14.(2022·广东佛山·二模)2022年2月8日,谷爱凌夺得2022年北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台金牌。如图所示,图中A、B、C三个白圈,A是起跳点、B是最高点、C是落地前瞬间的点。则谷爱凌在 ___________点时动能最大,___________点时势能最大;跳跃过程中,她的机械能是 ___________(选填“守恒”或“不守恒”)的。
15.(2022·广东佛山·二模)如图所示,工人师傅用沿斜面向上1000N的推力,以0.5m/s的速度匀速地将重为2000N的箱子从斜面底端推上至车厢。已知斜面长4m、高1.5m,则工人将箱子推至车厢所用时间为 ___________s,工人所做的功为 ___________J,工人在此过程中所做的有用功功率为 ___________W。
16.(2021·广东中山·一模)如图所示,小明用水平推力F把木块沿水平地面向前推动,推力F和木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况分别如图甲、乙所示,则在第1s内,木块受到的摩擦力为______N;在3~5s内木块移动的距离是______m,推力做功为______J。
17.(2021·广东惠州·一模)跳伞运动员在空中打开降落伞后做匀速直线下落,跳伞运动员受到的重力______阻力,此时,他感觉到地面上的房屋向上运动,这是以______为参照物。在能量转化过程,运动员机械能______。
四、实验题
18.(2021·广东广州·中考真题)如图,小明将质量较小的物体P和质量较大的物体Q通过细绳相连,并挂在定滑轮上,发现Q下落会被P“拖慢”,对此小明猜想:“Q的质量和初始离地高度都一定时,P的质量越大,Q从静止开始下落到地面的平均速度越小。”请设计实验验证其猜想。
(1)除图所示的器材以外,还需要的实验器材有______;
(2)画出记录实验数据的表格______;
(3)写出实验步骤(可用画图或文字表述)和判断小明猜想是否正确的依据______。
19.(2022·广东汕头·模拟预测)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,实验中让钢球从斜面上某个位置由静止沿斜面滚下,在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞,木块沿水平方向向右运动直至停止。
(1)实验中“物体的动能”是指小球在_______位置的动能大小,通过观察_______来判断钢球的动能大小;
(2)利用该装置完成探究动能大小与速度关系的实验时,要保持小球的_______不变,让小球从斜面上的_______(选填“相同”或“不同”)的高度滚下;
(3)利用该装置通过增加器材可完成其它力学实验,请仿照示例写出方案。
项目 增加器材 探究的问题
示例 弹簧测力计,细绳 测量木块受到摩擦力的大小
设计方案 ①______ ②______
20.(2022·广东东莞·一模)在探究“阻力对物体运动的影响”时使用的器材有斜面、木板、棉布、毛巾和小车。
(1)实验时要固定斜面,并将小车从斜面上 ___________(选填“同一”或“不同”)位置由静止释放,目的是使小车到达水平时的 ___________相同。
(2)分析小车运动情况可知,小车受到的阻力越小,小车运动的距离越 ___________,由此推理可知,若水平面绝对光滑,则运动的小车将在水平面上 ___________。
(3)不考虑空气阻力,三次实验中小车克服摩擦力所做的功___________(选填“相等”或“不相等”),在小车凹槽中放入质量不同的砝码,从同一斜面的同高度处由静止释放,撞击放置在水平面上的同一位置处的木块,可探究物体的 ___________大小与质量的关系。
21.(2022·广东惠州·二模)斜面在物理实验中多次使用。
(1)图甲利用斜面和小车测量平均速度,实验时应保持斜面的倾斜角___________(选填“较大”或“较小”),这是为了减小测量___________(选填“路程”或“时间”)时造成的误差;
(2)乙、丙实验都有让物体(小车或小球)从斜面的同一高度自由下滑的操作步骤,这样操作的目的是___________;
(3)图乙实验中阻力对物体运动的影响是通过___________来反映的。由图乙可推理当小车在水平面上所受阻力为零时,小车的运动情况是___________;
(4)在乙、丙实验中,都用到了___________的实验方法。
22.(2021·广东佛山·一模)在“探究影响动能大小的因素”实验中,如图甲、乙、丙所示,让质量为m、2m的两个钢球分别从斜面上由静止滚下,钢球撞击放在水平木板上的木块,使木块滑动,虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。
(1)实验通过观察木块被撞后移动________的大小,可比较出钢球对木块做功的多少,从而判断钢球动能的大小,这种研究问题的方法叫________。
(2)实验中,质量为m、2m的钢球分别推动同一木块在同一水平面上运动时,木块受到的摩擦力分别为f1、f2,则f1________f2(选填“>”“<”或“=”)。木块在水平面上克服摩擦力做功的过程中功率________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若在进行甲、乙两图实验时,乙图中木块被撞后滑出木板,为了使木块不滑出木板,需改进乙图实验,再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下,可行的操作是______。(填写正确选项的字母)
A.换用质量更小的钢球 B.给水平木板铺上毛巾
C.适当降低钢球的高度 D.换用一个较重的木块
(4)实验后,同学们联想到在交通事故中,造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”,进一步想知道,在影响物体动能大小的因素中,哪个对动能影响更大,于是又进行了实验测定,得到数据如下表:
实验序号 小球的质量m/g 小球撞击木块时的速度v/(cm/s) 木块被撞后运动的距离s/cm
1 30 2 4
2 30 4 16
3 60 2 8
分析表格中对应的数据可知,当发生交通事故时,______造成的危害更严重(选填“超载”或“超速”)。
23.(2021·广东阳江·一模)如图所示,在“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验中,已知物块质量的关系为m1=m2<m3,实验时,让物块从木桩正上方的某一高度处自由下落,将木桩打入沙中,三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。在此实验中,研究对象是______(选填“物块”或“木桩”);为了探究物体的重力势能与高度的关系,应选择______两图实验进行分析;物体从某一高度处自由下落时将重力势能转化为______能。
五、计算题
24.(2022·广东深圳·中考真题)一校车质量为30t,车轮与地面总接触面积为0.5m2,水平匀速行驶时校车受到的阻力为重力的0.03倍,校车匀速行驶200米,问:
(1)求车对地面的压强;
(2)校车2小时内行驶了150km,问平均速度超不超过限速(限速80km/h);
(3)整个过程牵引力做功多少?
25.(2022·广东·中考真题)图中某智能机器人的质量为80kg,其轮子与水平地面接触的总面积为5×10-4m2。在水平地面上工作时,该机器人匀速直线移动的速度为1m/s,所受阻力是机器人重力的0.05倍。求:(取g=10N/kg)
(1)机器人对水平地面的压强;
(2)机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力;
(3)机器人在水平地面上匀速直线移动30s,此过程中牵引力做的功。
26.(2021·广东广州·中考真题)如图,吊机将重为5000N的货物从地面A处竖直匀速提升40s到达B处再水平匀速运送到C处,最后竖直放到楼项D处。货物从C到D用时50s,路程随时间变化图象如图所示,g取10N/kg。
(1)求货物的质量。
(2)求BC段吊机对货物的拉力做的功。
(3)求CD段货物所受重力做功的功率。
(4)在图中作出货物从A到B的速度随时间变化图象(仅作图,不用写出计算过程)。
27.(2022·广东汕头·模拟预测)我国自主研发“奋斗者”号的载人潜水器完成世界上首次载人潜水器与着陆器在万米海底的联合作业,如图所示为载人潜水器的示意图,该潜水器的质量为12t,若它在5min内从水面下潜到900m深处。(g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)潜水器下潜时的平均速度;
(2)潜水器在900m深处受到海水的压强;
(3)潜水器的重力5min内做的功。
28.(2022·广东东莞·一模)如图所示是全球在研的最大的水陆两栖飞机。它主要用于大型灭火和水上救援,可以从地面起飞和降落,也可以从水面起飞和降落。它蓄满水后的总质量为50t,某次测试中,蓄满水的飞机在水面上以54km/h的速度匀速滑行了30s,滑行过程中所受阻力为总重的0.4倍,(取g=10N/kg)求:
(1)若起落架与地面接触总面积为2m2,蓄满水静止在地面时,飞机对地面的压强;
(2)飞机在水面滑行时,发动机的牵引力做的功;
(3)飞机在水面滑行时,发动机牵引力的功率。
29.(2022·广东江门·一模)如图所示为多功能抑尘车(又名雾炮车),能喷出细小的水雾,起到净化空气的作用。其参数如下:空车质量6t,满载时可装水18m3,满载时匀速行驶3min(不喷水)可走900m(g取10N/kg);求:
(1)该车匀速行驶的速度;
(2)满载时可装水的质量;
(3)该行驶过程中,若该车受到的阻力是车总重力的0.1倍,求3min内汽车牵引力做的功。
30.(2021·广东惠州·模拟预测)张家界风景区内的“百龙天梯”是世界上最高、载重量最大、运行速度最快的全景户外观光电梯。该电梯运行高度约为330m,从地面向上运行到最高点的过程中,电梯速度与时间的关系图象如图所示。游客小明质量为60kg,每只脚与电梯水平地板的接触面积约为250cm2,g取10N/kg。求:
(1)“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度;
(2)当电梯匀速运行时,双脚站立的小明对电梯的压强;
(3)向上匀速运行的过程中,电梯对小明做的功。
31.(2021·广东肇庆·一模)图1是一艘完全依靠太阳能驱动的船,该船长30米,宽15米,排水量60吨,船的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为1.6×105W,若接收的太阳能只用来驱动船前进.在一次航行中,从某一时刻开始,太阳能船收到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图2甲所示,船的运动速度v随时间t的变化关系如图2乙所示.(g取10N/kg)
求:
(1)满载时太阳能船受到的浮力;
(2)第50s到第100s内牵引力做的功;
(3)第50s到第100s的运动过程中,太阳能船的效率.
六、综合题
32.(2021·广东广州·中考真题)如图,小丽站在商场的手扶电梯上,随梯匀速下楼,运动轨迹如图虚线所示。
(1)在图中画出小丽的受力示意图________。(图中“·”表示小丽)
(2)此过程中,小丽的动能_________(选填“增大”“不变”或“减小”),机械能________(选填“增大”“不变”或“减小”)。
33.(2022·广东广州·二模)如图甲所示,水平地面上O点两侧粗糙程度不同,物体一直受到沿水平方向大小为3N的力F作用。从物体经过M点时开始计时,每经过1s,用虚线框记录物体的位置。物体在MO段的s-t图像如图乙所示。
(1)在图丙中画出物体在MO段的v-t图_______;
(2)求F在MO段做的功_______。
(3)求F在OQ段的功率_______。
(4)在MO段和OQ段中,物体所受摩擦力fMO____fOQ(选填“>”、“<”或“=”),MO段的地面相比OQ段的地面___________(选填“更光滑”、“更粗糙”或“粗糙程度一样”)。
34.(2021·广东广州·模拟预测)(1)如图所示是“无人机”为隔离人员运送物资的情景。无人机下降时,以地面为参照物,无人机是______的(选填“运动”或“静止”);下降过程中,其重力势能______,惯性______(选填“增大”、“不变”或“减小”);
(2)近几年,不少地区推行的“区间测速”作为判断是否超速的依据之一。所谓的“区间测速”,就是在两监测点安装监控和测速探头,测出同一辆车通过两个监测点的时间,再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速,如果这个平均车速超过了该路段的最高限速,即被判为超速。若监测点A、B相距15km,该路段最高限速120km/h,车辆通过测速路段的最短时间为______min。一辆轿车通过两个监测点的时间如图所示,通过两监测点的速度分别为110km/h和100km/h,该车在此路段的平均车速为______km/h;该车______(“会”、“不会”)被判为超速。
参考答案:
1.D
【详解】A.人行走时比脚站在草地上时,压力不变,受力面积减小,对草地压强更大,故A错误;
B.惯性是物体的一种属性,惯性大小只跟物体的质量大小有关,跟速度大小无关,惯性不是力,不能说受到惯性的作用,故B错误;
C.越向下滑,质量不变,高度减小,重力势能越小,故C错误;
D.滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动方向相反,人受到滑动摩擦力的方向与运动方向相反,故D正确。
故选D。
2.C
【详解】A.小东举着杠铃静止不动,小东给杠铃一个竖直向上的力,向上没有移动距离,故小东对杠铃没有做功,故A不符合题意;
B.小明提着水桶在水平地面上行走,小明给水桶一个竖直向上的力,向上没有移动距离,故小明对水桶没有做功,故B不符合题意;
C.小华将地上的书本捡起,小华给书本一个竖直向上的力,书本向上移动了距离,所以小华对书本做了功,故C符合题意;
D.小光踢出足球后,小光没有给足球力,所以小光对足球没有做功,由于惯性足球在草地上滚动了10m,故D不符合题意。
故选C。
3.D
【详解】A.他们在相同水平地面上水平向右匀速推动相同的箱子,箱子受到摩擦力相同,由于匀速直线运动,受力平衡,推力等于摩擦力,所以爸爸对箱子的推力等于儿子对箱子的推力,故A错误;
B.让箱子运动相同的路程,儿子先到达终点,根据可知,爸爸推箱子的速度小于儿子推箱子的速度,故B错误;
C.他俩的推力和在推力的方向上运动的距离都相等,根据W=Fs可知,所以爸爸和儿子对箱子做的功相同,故C错误;
D.爸爸和儿子做的功相同,儿子用的时间比较短,根据可知,爸爸对箱子做功的功率小于儿子做功的功率,故D正确。
故选D。
4.A
【详解】AB.运动员在空中往上升的过程,质量不变,速度变小,动能变小;高度变大,重力势能变大,是动能转化为重力势能,故A正确,B错误;
C.运动员在最高点时,水平方向上有一定的速度,动能不为零,故C错误;
D.运动员在空中往下降的过程,克服空气的阻力做功,机械能转化为内能,机械能会减小,故D错误。
故选A。
5.D
【详解】影响动能的因素是质量和速度,影响重力势能的因素是质量和高度。消防飞机在沿着水平方向匀速飞行的过程中,将其水箱内的水洒向地面,此时飞机飞行的速度不变,但是总质量减小,所以飞机的动能减小、重力势能减小,飞机的机械能等于动能和势能的总和,则机械能减小。
故选D。
6.D
【详解】A.抛出去的实心球离开手后继续运动,是由于惯性的缘故,不能说是受到惯性,故A错误;
B.实心球在空中运动过程中,运动方向和速度大小改变,运动状态改变,故B错误;
C.实心球在空中运动到最高点时,其在水平方向上仍是运动的,动能不为零,故C错误;
D.实心球落回水平跑道后向前滚动,球受到的重力与跑道对它的支持力大小相等、方向相反、作用在同一物体上、作用在同一直线上,属于平衡力,故D正确。
故选D。
7.BC
【详解】A.①到②的过程中,运动员质量不变、高度减小、速度增大,其重力势能大部分转化为动能,由于受到雪地的摩擦,还会有一部分转化为内能,故A错误;
B.由于不计空气阻力,在③位置,即运动员在空中,此时运动员只受重力,故B正确;
C.④到⑤过程中,因为摩擦力的作用运动员停下来,是摩擦力改变了运动员的运动状态,故C正确;
D.惯性是一切物体保持原来运动状态不变的性质,一切物体都具有惯性,因此在⑤位置时,运动员仍有惯性,故D错误。
故选BC。
8.AD
【详解】A.受平衡力的物体保持静止或匀速直线运动,故A正确;
B.所有的物体都具有惯性,物体的运动不需要力来维持,故B错误;
C.在力的相互作用中,物体是施力物体的同时也是受力物体,人受到的重力和人受到的支持力作用在同一物体上,所以不是一对相互作用力,故C错误;
D.人给狮子向上的力的作用使狮子向上跃起时,人对舞狮头做功,故D正确。
故选AD。
9. C 等于 变化
【详解】(1)[1]过山车在B点重力势能最大,在下降的过程中,重力势能转化为动能,再加上之前前进的动能,所以在C点动能最大。
[2]由图乙可知,B点的重力势能与E点的动能大小在一个水平线上。所以大小相等。
[3]因为有摩擦以及空气阻力的原因,一部分机械能转化为内能,所以过山车的机械能是变化的。
10. 减小 可能 不可能
【详解】[1]球经台面反弹后上升的过程中,质量不变,速度变小,高度升高,动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能。
[2]球以一定速度从M点抛出,下降过程,重力势能转化为动能,动能增大;球接触台面的过程,动能转化为弹性势能及内能;反弹过程,弹性势能转化为动能,但此时的动能比接触台面时的动能小;上升过程,动能转化为重力势能,到达M点时,重力势能与下降时相同,动能一定比下降时的小,但不一定为0,那么球仍可向上升,直到速度为0,所以N可能比M高。
[3]小球从N点下降时,初速度为0,与台面接触的过程,有部分机械能转化内能,则再次上升过程,速度为0时,高度小于N点。
11. 热值 内 不守恒
【详解】[1]利用液态氢作为燃料,主要是因为液态氢的热值大,相同质量的液态氢完全燃烧产生的热量多。
[2]燃料燃烧时将化学能转化为内能。
[3]火箭发射升空时,高度和速度都增大,所以重力势能和动能增大,机械能增大,机械能不守恒。
12. 运动状态 减小 运动
【详解】[1]我国天问一号着陆过程中,先经过气动减速,运动状态发生了变化,这说明力可以改变物体的运动状态。
[2]这一阶段天问一号着陆器质量不变,速度变小,动能减小。
[3]以火星表面为参照物,天问一号与火星之间发生了位置的变化,是运动的。
13. 0 60N 60W
【详解】[1]由丙图知,0~3s内物体的速度为零,物体处于静止状态,所以,0~3s内推力对物体做功为0。
[2]由丙图知,9~12s内,物体做匀速直线运动,且v=1m/s,由图乙知,9~12s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,则此时受到的摩擦力
f=F=60N
由丙图知,在3~6s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。
[3]9~12内推力F做功的功率
P=Fv=60N×1m/s=60W
14. C B 不守恒
【详解】[1]动能的大小与质量、速度有关,谷爱凌在运动的过程中,质量不变,速度最大时动能最大,C处的高度最低,速度最大,动能最大。
[2]重力势能的大小与质量、高度有关;谷爱凌在B点时,高度最大,重力势能最大。
[3]跳跃过程中,她受到空气阻力的作用,需要克服阻力做功,机械能会减小,是不守恒的。
15. 8 4000 375
【详解】[1]工人将箱子推至车厢所用时间
[2]工人所做的功
W=Fs=1000N×4m=4000J
[3]工人在此过程中所做的有用功
W有用=Gh=2000N×1.5m=3000J
工人在此过程中所做的有用功功率
16. 100 2 400
【详解】[1]由乙图知在第1s内木块静止,木块在水平方向上受到的推力与摩擦力是一对平衡力,大小相等;由甲图知第1s内的推力为100N,故
f=F=100N
[2][3]在3s~5s内,推力F′=200N,速度v=1m/s,在3s~5s内木块移动的距离为
s=vt=1m/s×2s=2m
该过程中推力对木块做的功为
W=F′s=200N×2m=400J
17. 等于 自己 减少
【详解】[1]因为跳伞运动员匀速下降,做匀速直线运动,所以跳伞运动员受力平衡,其受到的重力与阻力是一对平衡力,则重力等于阻力。
[2]他感觉到地面上的房屋向上运动,是以自己为参照物,房屋的位置有变化。
[3]运动员在下落的过程中,要克服摩擦力做功,将部分机械能转化为内能,所以运动员的机械能减少。
18. 秒表
下落时间
见解析
【详解】(1)[1]因为要比较下落的快慢,高度一定时,只需要比较下落时间即可,所以需要秒表计时。
(2)[2]控制物体Q的质量和下落高度相同,需要改变物体P的质量,多次测量,记录数据,比较时间验证小明的猜想,表格设计如下
下落时间
(3)[3]保持物体Q的质量和初始离地高度都一定,使用质量为m1的物体悬挂在绳子一段,将物体Q由静止释放,记录落地时间t1;改变物体P的质量分别为m2,m3,再次重复上述步骤,分别记录时间为t2,t3(m1<m2<m3)。
小明猜想物体Q的质量和下落高度相同时,物体P质量越大,下落平均速度越小,即下落时间越长,所以若t1<t2<t3,则可验证小明猜想正确,反之则小明猜想错误。
19. 撞击木块 木块被推动的距离 质量 不同 棉布、毛巾 探究阻力对物体运动的影响
【详解】(1)[1]在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中,钢球动能体现在对外做功的多少,钢球撞击木块对木块做功,所以“物体动能”指的是钢球刚撞击木块时的动能。
[2]实验中,小球撞击木块,木块向前滑行得越远,表明钢球对木块做的功越多,说明钢球具有的动能越大,因此,通过观察木块被推动的距离来判断钢球的动能大小。
(2)[3][4]在探究动能与速度的关系时,要控制小球的质量相同,速度不同,所以应让质量相同的小球从不同的高度滚下,以不同的速度推动木块移动。
(3)[5][6]增加器材:棉布、毛巾,把棉布、毛巾分别平铺在水平面上,让小球从同一斜面的相同高度由静止滚下,探究阻力对物体运动的影响。
20. 同一 速度 远 匀速直线运动 相等 动能
【详解】(1)[1][2]在本实验中,探究阻力对物体运动的影响时,应控制小车到达水平面的初速度相同,使小车从同一斜面同一位置静止释放,目的就是使小车到达不同水平面的速度相同。
(2)[3]从实验现象可知,同一小车在越光滑上的水平面上受到的阻力越小,小车运动的距离越远。
[4]若水平面绝对光滑,在水平面上受到的阻力为零时,则运动的小车将在水平面上做匀速直线运动。
(3)[5]不考虑空气阻力,小车到达水平面时速度相同,动能相同,小车最终都静止,动能为零,动能减小量相同。所以三次实验中小车克服摩擦力所做的功都等于小车的动能的减少量,故三次实验中小车克服摩擦力所做的功相等。
[6]在小车凹槽中放入质量不同的砝码,从同一斜面的同一高度处由静止释放,到达水平面的速度相同,物体的质量发生变化,撞击放置在水平面上的同一位置处的木块移动的距离不同,可探究物体的动能大小与质量的关系。
21. 较小 时间 让物体到达水平面获得相同的速度 小车在水平面上滑动的距离 匀速直线运动 控制变量法或转换法
【详解】(1)[1][2]为了增长测量时间,方便计时,实验时,应保持斜面的坡度较小,以减小测量时间的误差。
(2)[3]让物体(小车或小球)从斜面的同一高度自由下滑,这样操作可以让物体到达斜面底端的速度相同。
(3)[4]小车从斜面同一高度静止下滑,接触面粗糙程度不同,小车在水平面上滑动的距离不同,因此,阻力对物体运动的影响是通过小车滑动的距离来反映的。
[5]由图乙的实验可以发现,速度相同的情况下,小车所受阻力越小,滑动的距离越远,由此推论,当水平面光滑,小车所受阻力为零时,小车将一直匀速直线运动下去。
(4)[6]乙、丙实验都有让物体(小车或小球)从斜面的同一高度自由下滑,是为了控制物体到达斜面底端时速度相同,采用了控制变量法;乙实验通过小车的滑行距离判断阻力对物体运动的影响,丙实验通过木块移动的距离,判断动能的大小,二者都采用了转换法。
22. 距离 转换法 = 变小 C 超速
【详解】(1)[1][2]实验通过观察木块滑动距离来比较动能的大小,这种物理方法叫做转换法。
(2)[3]木块在水平面上滑动时,受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力,与压力大小和接触面粗糙程度有关,二者不变,滑动摩擦力不变。
[4]由P=fv可知,滑动摩擦力f不变,速度减小,木块在水平面上滑动时,克服摩擦力做功的功率变小。
(3)[5]
A.换用质量更小的钢球,不能与甲控制相同的质量,故A不符合题意;
B.给水平木板铺上毛巾,不能与甲控制相同的接触面,故B不符合题意;
C.适当降低钢球的高度,小球的动能减小,撞击木块前进的距离变小,就不会掉落了,故C符合题意;
D.换用一个较重的硬木块,不能与甲控制相同的质量,无法利用木块被撞击后滑动距离来比较动能的大小,故D不符合题意。
故选C。
(4)[6]由表中实验数据可知,在同等条件下速度对物体的动能影响更大,当发生交通事故时,由此造成的危害更严重。
23. 物块 a、b 动
【详解】[1]物块撞击木桩,木桩陷入沙中的深度越深,表明物块的重力势能越大,故研究的对象是物块。
[2]物体的重力势能与高度的关系,应控制质量相同,下落的高度不同,故选择a、b两图。
[3]某一高度处自由下落时,质量不变,速度变大,动能变大,高度变小,重力势能变小,将重力势能转化为动能。
24.(1)6×105Pa;(2)不超过;(3)1.8×106J
【详解】解:(1)校车质量
m=30t=3×104kg
校车的重力
校车对地面压强
(2)校车行驶的平均速度
因为75km/h小于限速80km/h,所以校车的平均速度不超过限速。
(3)水平匀速行驶时校车受到的阻力为重力的0.03倍,所以牵引力
整个过程牵引力做功
答:(1)车对地面的压强为6×105Pa;
(2)校车2小时内行驶了150km,平均速度不超过限速;
(3)整个过程牵引力做功1.8×106J。
25.(1);(2)40N;(3)1200J
【详解】解:(1)机器人的重力
机器人对水平地面的压强
(2)机器人在水平地面上匀速直线移动时,受平衡力,牵引力等于阻力,则牵引力
(3)机器人在水平地面上匀速直线移动30s移动的距离
此过程中牵引力做的功
答:(1)机器人对水平地面的压强是;
(2)机器人在水平地面上匀速直线移动时的牵引力是40N;
(3)机器人在水平地面上匀速直线移动30s,此过程中牵引力做的功是1200J。
26.(1)500kg;(2)零;(3)500W;(4)见解析
【详解】解:(1)货物的质量
(2)BC段吊机对货物的拉力竖直向上,货物没有在拉力的方向上移动距离,所以拉力没有对货物做功,BC段吊机对货物的拉力做的功是零。
(3)由图可知,货物在CD段运动的距离是5m,CD段货物所受重力做功
W=Gh=5000N×5m=25000J
CD段货物所受重力做功
=500W
(4)由图可知,AB段的距离
hAB=5m+15m=20m
AB段的速度
=0.5m/s
货物从A到B的速度随时间变化图象
答:(1)货物的质量是500kg;
(2)BC段吊机对货物的拉力做的功是零;
(3)CD段货物所受重力做功的功率是500W;
(4)见解析。
27.(1)3m/s;(2)9×106Pa;(3)1.08×108J
【详解】解:(1)若潜水器在5min内从水面下潜到900m深处,则它下潜时的平均速度
(2)潜水器在900m深处受到海水的压强
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×900m=9×106Pa
(3)潜水器的重力5min内做的功
W=Fs=Gh=mgh=12×103kg×10N/kg×900m=1.08×108J
答:(1)潜水器下潜时的平均速度为3m/s;
(2)潜水器在900m深处受到海水的压强为9×106Pa;
(3)潜水器的重力5min内做的功为1.08×108J。
28.(1)2.5×105Pa;(2)9×107J;(3)3×106W
【详解】(1)蓄满水静止在地面时,飞机对地面的压力为
飞机对地面的压强为
(2)飞机在水面滑行时,做匀速直线运动,处于平衡状态,所受的牵引力为
飞机运动的路程为
发动机的牵引力做的功为
(3)飞机在水面滑行时,发动机牵引力的功率为
答:(1)若起落架与地面接触总面积为2m2,蓄满水静止在地面时,飞机对地面的压强为2.5×105Pa;
(2)飞机在水面滑行时,发动机的牵引力做的功为9×107J;
(3)飞机在水面滑行时,发动机牵引力的功率为3×106W。
29.(1)5m/s;(2)1.8×104kg;(3)2.16×107J
【详解】(1)该车匀速行驶的速度
满载时可装水的质量
m=ρ水V=1×103kg/m3×18m3=1.8×104kg
(3)该车做匀速直线运动,处于平衡状态,所受牵引力
F=f=0.1G总=0.1m总g=0.1×(1.8×104kg+6×103kg)×10N/kg=24000N
3min内汽车牵引力做的功
W=Fs=24000N×900m=2.16×107J
答:(1)该车匀速行驶的速度为5m/s;
(2)满载时可装水的质量为1.8×104kg;
(3)3min内汽车牵引力做的功为2.16×107J。
30.(1) 2.75m/s;(2) 1.2×104Pa;(3) 1.8×105J
【详解】(1)由题意可知,该电梯运行高度h=330m,由图乙可知,电梯运行的总时间t=120s,“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度
v==2.75m/s
(2)当电梯匀速运行时,双脚站立的小明对电梯的压力
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N
受力面积
S=2×250cm2=500cm2=0.05m2
对电梯的压强
p==1.2×104Pa
(3)由图乙可知,向上匀速运行的速度v′=3m/s,运行的时间t′=100s,电梯运行的高度
h′=v′t′=3m/s×100s=300m
电梯对小明做的功
W=Gh′=600N×300m=1.8×105J
答:(1)“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度为2.75m/s;
(2)当电梯匀速运行时,双脚站立的小明对电梯的压强为1.2×104Pa;
(3)向上匀速运行的过程中,电梯对小明做的功为1.8×105J。
31.(1)6×105N;(2)2×106J;(3)25%
【详解】(1)满载时太阳能船受到的浮力:
F浮=G排=m排g=60×103kg×10N/kg=6×105N;
(2)第50s到第100s内,由图甲可知牵引力:
F=8×104N,
由图乙可知船匀速行驶的速度:
v=0.5m/s,
由v=s/t可得,船行驶的距离:
s=vt=0.5m/s×50s=25m,
第50s到第100s内牵引力做的功:
W=Fs=8×104N×25m=2×106J;
(3)由题可知,太阳能电池板接收太阳能的功率为1.6×105W,则第50s到第100s的运动过程中,太阳能电池板接收到的太阳能:
E=Pt=1.6×105W×50s=8×106J,
则太阳能船的效率:
η=W/E×100%=(2×106J/8×106J)×100%=25%.
32. 不变 减小
【详解】(1)[1]小丽随自动扶梯一同匀速下降,处于平衡态,所以,小娟受竖直向下的重力和竖直向上的支持力,并且二力是一对平衡力,过重心作竖直向下的重力和竖直向上的支持力,如下图
(2)[2][3]下降过程中,小红的质量不变,速度不变,所以,动能不变;高度降低,重力势能减小,故机械能减小。
33. 13.5J 12W > 更粗糙
【详解】(1)[1]由图乙可知,路程和时间成正比,物体做匀速直线运动,物体的速度为
MO段是前3s运动的路程,物体做的是速度大小为1.5m/s的匀速直线运动,则v-t图象,如图所示:
(2)[2]MO段路程
sMO=vt=1.5m/s×3s=4.5m
F在MO段做的功
WMO=FsMO=3N×4.5m=13.5J
(3)[3]F在OQ段做的功
WOQ=FsOQ=3N×(3m+5m)=24J
F在OQ段的功率
(4)[4]在MO段物体匀速直线运动,受到的拉力和摩擦力是平衡力,摩擦力大小等于拉力大小,OQ段中物体做加速直线运动,受到的拉力大于摩擦力,由于拉力大小不变,所以
fMO>fOQ
[5]由于压力大小相等,MO段摩擦力较大,MO段的地面相比OQ段的地面更粗糙。
34. 运动 减小 不变 7.5 150 会
【详解】(1)[1]无人机下降过程中相对于地面的位置在不断发生变化,所以无人机下降时,以地面为参照物,无人机是运动的。
[2]无人机下降过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小。
[3]无人机降过程中,质量不变,惯性只与物体的质量有关,故惯性不变。
(2)[4]由v=得
tmin==0.125h=7.5min
车辆通过测速路段的最短时间为7.5min。
[5][6]根据图示可知,轿车行驶的时间
t′=10:37﹣10:31=6min=0.1h
轿车的平均速度
v′==150km/h>120km/h
所以轿车超速。