3.3 能量转化的量度 精选练习（含解析）

3.3 能量转化的量度精选练习
一 、选择题
1.如图所示的情境中， 人对物体做功的是( )
A． 人用力搬石头没有搬动 B． 人将货物从地面拉到高处
C． 人推一块大石头没推动 D． 人使箱子沿水平方向做匀速直线运动
2.用铁桶从井中打水， 则此过程中( )
A．人对铁桶做的功是额外功
B．人对水做的功是额外功
C．人对水和铁桶做的功都是额外功
D．人对水和铁桶做的功都是有用功
3.工人要把货物搬到汽车上，如图所示， 用 400 牛的拉力，将重为 500 牛的物体， 在 5 秒内匀速拉上 1
米高的车内，木板长为 2 米。则下列说法正确的是( )
A．拉力做的有用功为 400 焦
B．拉力做的总功为 1000 焦
C．拉力做的额外功为 200 焦
D．斜面对物体的摩擦力为 150 牛
4.某同学把一本科学课本从课桌旁的地面上拿到桌面上，则该同学对物理课本所做功的大小最接近于
( )
A．0.2J B．2J C．200J D．2000J
5.早上到校后， 小陈同学背着重 50N 的书包沿水平路面从建兰门口出发走了 30m，又登上大约 10m 高的 三楼才到教室， 则他在上学的过程中对书包所做的功约为( )
A．0J B．500J C．1500J D．2000J
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6.2019 中国女排世界杯全胜夺冠。 “ 顽强战斗、勇敢拼搏 ”的女排精神也成为了时代正能量。如图是
朱婷在比赛抓住机会大力扣杀的场景，下列有关分析(不计空气阻力)正确的是( )
A． 排球离手后上升过程中动能先增大后减小，重力势能一直减小
B．运动员在跳离地面的一瞬间受到地面的支持力等于人的重力
C．球被向下扣杀时，手的动能转变为排球的弹性势能和重力势能
D．被扣杀后的球在斜向下加速下落时，只有球的重力在做功
7.一辆汽车在平直的公路上做直线运动，其 v-t 图像如图所示， 汽车在第 10s 时已行驶了 150m，速度
达到了20m/s，随后匀速前进．若汽车在行驶过程中所受阻力大小始终为2000N，以下说法正确的是( )
A．在 0-20s 内汽车的平均速度为 15m/s
B．在 0-10s 内汽车的牵引力大小恒为 2000N
C．在 10-20s 内汽车的牵引力做的功为 4×105J
D．在 10-20s 内汽车的牵引力做功的功率为 4×105W
8.跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为 50 千克，每次跳起高度约为 6 厘米（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 3 焦 D. 小金跳绳的功率约为 50 瓦
9.如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力 F 的作用， F 的大小与时间 t 的关系
如图乙所示；物体运动的速度 v 与时间 t 的关系如图丙所示。则下列说法中正确的是( )
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A．0～2s 内物体受摩擦力的作用
B．2～4s 内物体受到的摩擦力与拉力是一对平衡力
C．2～4s 内物体做匀速直线运动
D．4～6s 内拉力做的功为 16J
10.都市生活离不开电梯，如图， 将电梯简化为“钢绳拉着电梯厢在竖直导轨上运动”模型。小刚同学 乘坐电梯从一楼到五楼， 电梯厢和人的总质量为 500kg，电梯上行受到轨道摩擦力为 500N，钢绳对电 梯厢的拉力用 T 表示。电梯（底面） 在 A 点（一楼地面） 到 B 点（二楼地面）过程中速度在增加，用 时 4s；在 B 点到 D 点（四楼地面）过程中匀速运动，用时 4s；在 D 点到 E 点（五楼地面） 过程中速度
逐渐减小， 用时 4s；每层楼高 3m（ g 取 10N/kg），下面说法正确的是( )
A．电梯从 A 点到 B 点过程中，钢绳拉力 T 做功 1.65×104J
B．电梯从 B 点到 C 点过程中，钢绳拉力 T 做功的功率 4.125×103W
C．电梯从 C 点到 D 点过程中，钢绳拉力 T 做功的功率 8.25×103W
D．电梯从 D 点到 E 点过程中，钢绳拉力 T＝5.55×103N
二 、填空题
11.在物理学中，把 叫做功率。它是反映物体的
物理量。一人上楼的功率为 50 瓦， 表示的物理意义为 。
12.小刚要锯开厚度均匀的木板，每拉一次， 锯条移动的距离为 0.3m，所用的力为 180N，连续拉锯 50
次用了 1min，这个过程中小刚做功为 J，功率是 W。
13.如图所示， 桃子从树上落下的过程中，先后经过 A、B、C 三点， 且 AB＝BC，在经历 AB 和 BC 过程中
桃子重力做功分别为 W1、W2，功率分别为 P1、P2，则有 W1 W2；P1 P2．（都选填“大于”、“等 第 3 页（共 11 页）
于”或“小于”）
三 、实验题
14.风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，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）观察实验装置，小明是通过测量 来测定风车做功的功率。
（2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有： 天平、 和秒表。
（3）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，则风车做功的功率表达式为 。
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值 （填“偏
大 ”“偏小 ”或“不变 ”）。
四 、解答题
15.装有水的容器在大小为 10N 的拉力 F 作用下运动，图甲为容器三段运动的示意图， F 的方向始终沿 着容器运动方向，OP 段、 MN 段为水平地面。在 MN 段容器中的水少于 OP 段， 容器在 OP 段、MN 段的速 度一时间图像和 QR 段的路程一时间图像如图乙所示。
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（1）求 F 在 OP 段做的功。
（2）求 F 在 QR 段的功率。
（3）容器在 OP 段和 MN 段受到摩擦力分别为 f1、.f2 ，则 f1 f2 (选填>”“=”或“<”)。
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3.3 能量转化的量度答案解析
一 、选择题
1.B
【解析】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。
A.人对石头有向上的举力，但是石头没有在向上的方向上通过距离，因此不做功， 故 A 错误；
B.人对货物的拉力数值向上，物体在向上的方向上通过距离， 因此拉力做功，故 B 正确；
C.人推石头有向左的推力，而石头没有移动距离， 因此推力不做功，故 C 错误；
D.人对箱子的支持力竖直向上， 而箱子在水平方向上通过距离，因此人对箱子不做功， 故 D 错误。
故选 B。
2.A
【解析】有用功是指对人们需要的， 有价值的功。额外功是并非我们需要但又不得不额外做的功，额
外功加有用功就是总功。
A、用铁桶从井中打水， 人对铁桶做的功是额外功； 故 A 正确；
B、用铁桶从井中打水， 人对水做的功为有用功；故 B 错误；
C、用铁桶从井中打水， 人对水和铁桶做的功为总功；故 C 错误；
D、用铁桶从井中打水， 人对水和铁桶做的功为总功；故 D 错误；
故答案为： A。
3.拉力做的有用功是克服物体自身重力做的功， 根据公式 W 有 ＝Gh 计算；
拉力做的总功根据公式 W 总 ＝Fs 计算；
拉力做的额外功等于总功减去有用功，等于克服摩擦力做的功。
【解答】解：A、拉力做的有用功是克服物体自身重力做的功， W 有 ＝Gh＝500N×1m＝500J，故 A 错误；
B、拉力做的总功， W 总 ＝Fs＝400N×2m＝800J，故 B 错误；
C、拉力做的额外功 W 额 ＝W 总﹣W 有 ＝800J﹣500J＝300J，故 C 错误；
D、斜面对物体的摩擦力 f＝ ＝ ＝150N，故 D 正确。
故选： D。
4.B
【解析】本题的难点在于对物理课本质量的估测， 这是易错的地方。首先估测物理课本的质量， 然后
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计算它的重力， 然后再估测课桌的高度， 最后根据功的公式计算即可。
解： 一本物理课本的质量 m=200g=0.2kg，
G=mg=0.2kg×10N/kg=2N，
课桌高度约为 1m，
人对课本做的功：W=Gh=2N×1m=2J.
故答案为： B
5.【解答】解：某同学背着书包给书包一个向上的力，只有向上移动距离，该同学对书包才做功。某 同学背着重 50N 的书包沿水平路面走了 30m，给书包的力是向上的， 移动的距离是水平方向的，此过程 没有做功。又登上大约 10m 高的四楼才回到家此过程做功。
W＝Fs＝50N×10m＝500J。
故选： B。
6.D
【解析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关；
（2）根据力与运动的关系判断；
（3）根据能量转化的过程判断；
（4）根据功的两个要素判断。
A.排球离手后上升，质量不变，速度减小，那么动能减小；高度增大，那么重力势能增大，故 A 错误； B.运动员在跳离地面的一瞬间向上做加速运动，此时受到的合力向上， 即支持力大于重力，故 B 错误；
C.球被向下扣杀时， 手的动能转变为排球的弹性势能和动能， 故 C 错误；
D.被扣杀后的球在斜向下加速下落时，球只受向下的重力，且向下运动，因此只有球的重力在做功，
故 D 正确。
故选 D。
7.C
【解析】（1）将前 20s 内的路程相加，然后根据公式v = 计算 20s 内的平均速度；
（2）当物体做加速运动时，它受到的合力与运动方向相同；
（3）根据 W=Fs=Fvt 计算牵引力所做的功；
（4）根据 P=Fv 计算牵引力做功的功率。
A.汽车在 10~20s 内通过的距离为：s=vt=20m/s×10s=200m；
汽车在 0~20s 内通过的距离为： s'=150m+200m=350m；
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汽车在 0~20s 内的平均速度为： v′ = t (s)′ (′) = 320 (50)s (m) = 17.5m/s ，故 A 错误；
B.根据图像可知，在 0~10s 内汽车做加速运动，那么它受到的合力与运动方向一致，即牵引力大于阻
力，即大于 2000N，故 B 错误；
C.在 10-20s 内汽车的牵引力做的功为：W=Fs=Fvt=2000N×200m=4×105J，故 C 正确；
D. 在 10-20s 内汽车的牵引力做功的功率为 ：P=Fv=2000N×20m/s=4×104W，故 D 错误。
故选 C。
8. 【答案】 D
【解答】A.向上起跳过程中小金的动能转化为重力势能和内能，速度减小， 即动能减小，故 A 错误； B. 在整个跳绳过程中小金的机械能会部分转化为内能， 即机械能减小，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.小金跳绳的功率约为： ，故 D 正确。
9.D
【解析】（1）摩擦力产生的条件：①相互接触；②做相对运动或有相对运动的趋势；
（2）根据丙图判断 2~4s 内物体的运动状态即可；
（3）根据（2）中的分析判断；
（4）根据丙图确定 4~6s 内物体运动的速度， 根据 s=vt 计算出运动的距离，最后根据 W=Fs 计算拉力
做的功。
根据丙图可知， 0~2s 内物体处于静止状态；根据乙图可知，此时物体不受拉力，它没有相对运动的趋
势，因此不受摩擦力，故 A 错误；
根据丙图可知， 2~4s 内物体的速度不断增大， 那么它做加速运动， 没有处于平衡状态， 即摩擦力和拉
力不是平衡力， 故 B、C 错误；
根据乙图可知， 4~6s 内物体受到的拉力为 2N；根据丙图可知， 4~6s 内，物体的运动速度为 4m/s，那
么物体通过的距离为 s=vt=4m/s×2=8m，做的功为 W=Fs=2N×8m=16J，故 D 正确。
故选 D。
10.匀速运动时，钢绳的拉力等于电梯厢和人的总重力加上摩擦力；加速运动时，拉力大于电梯厢和人
的总重力加上摩擦力；减速运动时，拉力小于电梯厢和人的总重力加上摩擦力； 根据 W＝Fs 和 P＝作
出分析。
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【解答】解：电梯厢和人的总重力 G＝mg＝500kg×10N/kg＝5000N，
匀速运动时，钢绳的拉力 T＝G+f＝5000N+500N＝5500N；
A、电梯从 A 点到 B 点过程中，加速运动， T′＞5500N，
钢绳拉力 T 做功 W＞Ts＝5500N×3m＝1.65×104J，故 A 错误；
B、电梯从 B 点到 C 点过程中，做匀速运动，上升一层楼高，s＝3m，用时 t＝2s，
拉力做的功 W1 ＝Ts＝5500N×3m＝1.65×104J，
钢绳拉力 T 做功的功率 P＝ ＝ ＝8.25×103W，故 B 错误；
C、电梯从 C 点到 D 点过程中，做匀速运动，上升一层楼高，s＝3m，用时 t＝2s，
拉力做的功 W1 ＝Ts＝5500N×3m＝1.65×104J，
钢绳拉力 T 做功的功率 P＝ ＝ ＝8.25×103W，故 C 正确；
D、电梯从 D 点到 E 点过程中，减速运动， T″＜5500N，故 D 错误。
故选： C。
二 、填空题
11.物体所做的功与所用时间的比值；做功快慢； 人在 1s 内完成 50J 的功
【解析】根据对功率物理量及其定义的掌握作答。
功率是表示物体做功快慢的物理量。
功率是物体在 1s 内完成的功，人上楼的功率是 50W，表示人在 1s 内完成 50J 的功。
故答案为： 物体所做的功与所用时间的比值 做功快慢 人在 1s 内完成 50J 的功
12.2700；45
【解析】先求得总共拉的距离 s，由 W=Fs 计算所做的功， 由 P=W /t 计算功率。
s=50×0.3m=15m，
W=Fs=180N×15m=2700J，
P=W /t =2700J 60s =45W。
故答案为： 2700 45
13.（1）比较两个阶段的重力和距离，根据 W＝Gh 比较两个阶段的重力做功大小。
（2）物体在下落过程中重力势能不断转化为动能， 速度不断增大， 比较两个阶段的运动时间，根据 P
= 比较功率。
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【解答】解：（1）因为 AB＝BC，重力相同，根据 W＝Gh，重力做功相同，所以 W1 ＝W2。
（2）因为桃子在自由下落时做加速运动， 即在 BC 段的运动速度大于 AB 段的运动速度，根据 t＝可
知，小球在 BC 段运动的时间短，
又由 P＝可知， 物体在 AB 段重力做功功率小于 BC 段重力做功功率， 即 P1＜P2。
故答案为： 等于；小于。
三 、实验题
14.（1）提升回形针做功的功率
（2）刻度尺
（3）P＝hmg/t
（4）偏小
【解析】（1）风车的功率不能直接测定， 但是可以让转动的风车提升回形针，根据提升回形针的功率
就可以确定风车功率的大小；
（2）要计算功率就必须知道功和时间，而计算功需要测量重力和高度； 根据 G=mg 可知，只要测量出
质量就能计算出重力，据此确定实验工具；
（3）根据功率和功的计算式进行推导即可；
（4）如果线比较粗，那么线的重力较大； 根据 G 总=G 针+G 绳可知，风车能够提升的回形针的重力偏小，
据此分析功率的大小变化。
（1）观察实验装置，小明是通过测量提升回形针做功的功率来测定风车做功的功率；
（2）测量回形针的质量用天平， 测量时间用秒表， 测量高度用刻度尺， 因此还需要刻度尺；
（3）回形针的重力为 G=mg；
克服回形针的重力做功： W=Gh=mgh；
风车的功率为： P = = ；
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值偏小。
四 、解答题
15.（1）W=Fs=10N×0.4m/s×10s=40J
（2）P=F.v=10N×5m/10s=5W
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（3）=
【解析】（1）首先根据 s=vt 计算出 OP 段容器移动的距离，再根据 W=Fs 计算出 F 在 OP 段做的功；
（2）首先根据V′ = 计算 F 在 QR 段的速度，再根据 P'=F'v'计算在 QR 段的功率；
（3）根据影响滑动摩擦力的因素分析。
（1）容器在 OP 段移动的距离： s=vt=0.4m/s×10s=4m；
F 在 OP 段做的功： W=Fs=10N×4m=40J。
（2）F 在 QR 段的速度V′ = t (s)′ (′) = 10s (5m) = 0.5m/S；
F 在 QR 段的功率： P'=F'v'=10N×0.5m/s=5W。
（3）容器在 OP 段和 MN 段对水平面的压力不变，且接触面的粗糙程度不变，因此受到的滑动摩擦力不
变， 即 f1=f2。
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