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中考专题——功和能
一、选择题
1.如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中的有关说法错误的是( )
A.滚摆从起点到甲的过程中动能增大 B.滚摆从乙到最高点的过程中重力势能增大
C.滚摆在甲和乙处的动能相同 D.整个过程中滚摆机械能不守恒
2.如图所示为单板滑雪大跳台比赛时运动员在空中运动的轨迹,其中a、c两处等高,若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.运动员从a处到b处,重力势能转化为动能
B.运动员从b处到d处,动能逐渐减小
C.运动员在a处和c处的重力势能相等
D.运动员在b处时的机械能最大
3.杭州亚运会滑板男子碗池比赛中,我国运动员陈焊获得冠军。如图是他在转体腾空后继续向上的过程,如果不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.动能减小,机械能不变
B.动能增大,机械能增大
C.势能减小,机械能不变
D.势能增大,机械能减小
4.如图,同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出(不计空气阻力和摩擦),设小球刚落地时的速度分别为v1、v2、v3,则( )
A.v1>v2>v3 B.v1<v2<v3
C.v1=v2=v3 D.v1<v3<v2
5.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匀速直线运动,两次拉动木块得到的s﹣t图象分别是图乙中的图线①、②.两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是P1、P2,则( )
A.F1=F2,P1>P2 B.F1>F2,P1>P2
C.F1<F2,P1=P2 D.F1>F2,P1=P2
6.如图所示,某同学分别用背、抱、平拉、滚拉的方式运水(塑料桶中间带有转轴,桶中装满水),在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程,他对水做功最多的是( )
A. B. C. D.
7.一个物体由A点自由下落时,相继经过B、C两点,如图所示,已知AB=BC,物体在AB段重力做功W1,功率P1,在BC段重力做功W2,功率P2,则下列关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
8.小新同学听到上课铃响了,他一口气从一楼跑到5楼,所用时间为15s,那么他上楼过程中所做功的功率最接近下面哪个值( )
A.5W B.50W C.500W D.5000W
9.在甲、乙两图中,甲图地面光滑、乙图地面粗糙。质量分别为m,2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,则下列结论正确的是( )
A.甲图中F做的功等于乙图中F做的功
B.甲图中F做的功小于乙图中F做的功
C.甲图中F做功功率大于乙图中F做的功
D.甲图中F做功功率小于乙图中F做的功
10.科学中常用数学方法表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量的是( )
A.力 B.功率 C.路程 D.时间
11.下图所示NBA比赛中的四种场景,下列过程球员对篮球做功的是( )
A.图①中球员带球上篮 B.图②中球员头顶篮球水平走进篮球场
C.图③中球员持球摆pose D.图④中球出手后空中飞行的过程
12.现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙),在相等的恒力F作用下,分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s,如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙,三者大小判断正确的是( )
A.W甲>W乙>W丙 B.W甲<W乙<W丙 C.W甲=W乙=W丙 D.W甲=W乙<W丙
二、填空题
13.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点机械能的大小 E点机械能的大小(填“>”、“=”或“<”),在整个过程中,过山车的机械能是 (填“变化”或“不变”)的。
14.某跳伞运动员从飞机上跳下,沿竖直方向降落,一段时间后打开降落伞,最后安全着地。跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图所示。已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大。回答下列问题:
(1)AB段跳伞运动员的机械能 (填“增加”“减小”或“不变”)。
(2)当t= s时,运动员打开降落伞。
15.每年校运动会中都会有跳远、实心球等传统项目。
(1)如图甲,小科在跳远比赛中助跑是为了增大 (选填“惯性”或“动能”),在最高点处 (选填“有”或“没有”)动能。
(2)如图乙是小科同学在投掷实心球的场景,若不计空气阻力,实心球刚脱离手时(A处)的动能 C处的动能(选填“大于”“小于”或“等于”)。
16.滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处下滑,仅依靠滑行,滑到与A相同高度的滑台B处时静止。请回答下列问题:
(1)整个过程中动能最大的位置是 (填“A”、“O”或“B”)。
(2)若想滑到C点,小科提出只要增加“用力竖直向上跳起段高度”这个操作即可实现,则在图中哪一位置起跳有可能达到该目的? 。(填字母代号)
A.仅在A点 B.仅在O点 C.仅在B点 D.在A点或O点均可
17.如图是皮球落地后弹起过程中,每隔相同时间曝光一次所拍摄的照片。
(1)皮球离开地面上升的过程中,重力势能 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)A、B两点等高,A点的速度大于B点的速度,理由是 。
18.如图,甲乙完全相同的小球,以同样的速度v沿着与水平方向均成θ角斜向上抛出,甲球沿光滑斜面,乙球抛向空中,不计空气阻力,甲乙小球能到达的最高点分别为a点与b点,离地高度为h1和h2。在这个过程中,小球的机械能是 (选填“守恒”或“不守恒”)的,图中h1 h2(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
19.如图所示为蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端系在运动员双脚上,另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落,A点处弹性绳正好处于原长;B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等;C点处是蹦极运动员到达的最低点。
(1)若整个过程忽略空气阻力,弹性绳的绳重不计,从A点到B点的过程中,运动员的动能 。(选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”,下同),运动员的机械能 。
(2)现实中由于空气阻力等因素,运动员最终将在 (填“A”、“B”或“C”)点静止。
20.如图所示,为有效防控“新冠病毒”疫情的蔓延,确保广大人民群众的生命安全,全国各地防疫部门用洒水车在水平路面上喷洒消毒液,消毒车匀速前进喷洒过程中,消毒车的动能将 ,机械能将 (以上两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
21.如图所示,A点的高度H大于B点的高度h,让小球从A点由静止开始自由落下,沿光滑轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力),请先判断小球离开B点后的运动轨迹应该是图中的
(填“a”、“b”、“c”或“d”)曲线。再结合a、b、c、d四条曲线说明理由。
。
22.人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图所示,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,当卫星从远地点向近地点运动过程中,势能 ,速度 。(均选填“增大”或“减小”)
23.如图所示是神舟十三号载人飞船起飞加速上升阶段的火箭。上升过程的火箭内部的新型返回舱的动能 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),火箭整体的机械能 。
24.如图为一架质量1.6千克的无人机,下方悬挂着一个质量0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米,然后边摄像边斜向上飞行了30秒,仪表盘上显示离地面高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功 焦,整个过程中无人机对摄像机做功的功率为 瓦。
25.如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A,已知AB>AC,如果拉力做的功分别为W1、W2,拉力做功的功率分别为P1、P2,则W1 W2,P1 P2。
26.同一物体在力的作用下沿同一水平地面上做直线运动。当物体受到的水平推力为F1时,运动的路程和时间图像如图甲;当物体受到的水平推力为F2时,运动的速度和时间图像如图乙,两次推力的功率分别为P1、P2,则F1 F2,P1 P2(均填“<”、“>”或“=”)。
27.在水平地面上有一长方体木箱。小林用水平推力F把木箱向前推,如图甲所示。此过程中,推力F随时间t的变化情况如图乙所示,木块前进的速度v的大小随时间t的变化情况如图丙所示。
(1)1~3秒内,推力F对木箱做功的功率将 (选填“增大”、“保持不变”、“减小”或“无法确定”)。
(2)3~5秒内,推力F对木箱做功 J。
28.一端封闭的两个完全相同的玻璃管(如图所示),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O处到P处的下落情况,两小球重力所做的功W水 W油,重力做功的快慢P水 P油(均填“大于”、“小于”或“等于”)。
29.在2022年世界田径锦标赛中,冯彬获得了女子铁饼金牌。
(1)掷出铁饼前先加速旋转几圈,这样做的目的是为了让铁饼获得更大的 。
A.惯性 B.速度 C.力
(2)若在比赛中冯彬用200牛的力将铁饼掷出,离手后铁饼飞行了70.20米。在铁饼飞行过程中,冯彬对铁饼做功 焦。
三、探究题
30.为了探究动能大小的影响因素,利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。
(1)该实验中所探究物体的动能是指 的动能;(选填“钢球”或“木块”)
(2)由甲、乙两图可知,当物体质量相同时,速度越大,动能 ;
(3)如甲、丙两图所示,让不同质量的钢球从同一斜面的 由静止滚下,目的是 ,可得出结论: ;
(4)若斜面下方水平面光滑,本实验 达到实验目的。(选填“能”或“不能”)
31.学习了能量转化知识之后,小明为探究质量对能量转化的影响做了如下实验,将光滑水平面与光滑斜面连接。弹簧一端固定在木板上,小车将弹簧压缩至A位置后被释放,小车沿水平面运动并滑上斜面至B位置(不计空气阻力),如图所示,回答下列问题:
(1)压缩弹簧松手后,弹簧的弹性势能转化为小车的 。
(2)小车从水平面开始滑至斜面的过程中,其机械能总量如何变化? 。
(3)换用质量更大的小车,同样压缩弹簧至A位置后被释放,小车能否滑至斜面B位置,说明理由 。
四、解答题
32.一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍,货车(含驾驶员)空载时重为2.5×104N。
(1)求货车空载行驶时所受的阻力大小;
(2)求货车以36km/h的速度空载匀速行驶时,10s内货车牵引力做的功;
(3)当货车以90kW的额定功率、90km/h的速度匀速行驶时,求货车最多可装载多重的货物。
33.小金买了一辆按新国标生产的电动自行车,部分参数如表所示,已知小金质量为60千克,假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。
(1)小金在水平地面骑行时,车轮与地面的总接触面积为50cm2,则骑行的电动自行车对地面产生的压强是多少帕?
(2)小金在水平公路上骑电动自行车,匀速行驶10千米过程中克服阻力做了多少功?
(3)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为多少?
项目 参数
最高车速(千来/小时) 25
整车质量(千克) 40
电动自行车最大功率(瓦) 400
34.如图所示,完全相同的两个小球A、B分别与轻质细线和轻质弹簧连接,将两球拉高使细线与弹簧在同一水平方向上,且弹簧长度小于细线长度。由静止释放后,两球运动到最低点时速度分别为vA、vB,且恰好在同一水平面上,不计空气阻力和摩擦。小球B在下落过程中减少的机械能转化为 ,两个小球的速度vA vB(选填“>”、“<”或“=”)。
答案
1.解:A、滚摆从起点到甲的过程中将重力势能转化为动能,重力势能减少,动能增大,故A正确;
B、滚摆从乙到最高点的过程中,质量不变,高度变大,则重力势能增大,故B正确;
CD、由图可知,滚摆在起点时的高度大于上升到最高点时的高度,说明整个过程中滚摆机械能不断减少;滚摆在甲和乙处高度相同,则重力势能相同,而机械能等于重力势能加动能,所以滚摆在甲处的动能大于乙处,故C错误、D正确。
故选:C。
2.解:A.运动员从a处到b处,高度增大,重力势能增大,速度减小,是动能转化为重力势能,故A错误;
B.运动员从b处到d处,是下降过程,高度减小,重力势能减小,重力势能转化为动能,动能逐渐增大,故B错误;
C.运动员在a处和c处的高度相同,质量相等,故重力势能相等,故C正确;
D.不计空气阻力,运动员在整个过程中的机械能保持不变,都相等,故D错误。
故选:C。
3.解:比赛时,她在腾空后继续向上的过程中,如果不计空气阻力,她的机械能是守恒的,此过程中她的质量不变,速度变小,动能变小,高度变大,重力势能变大;故A正确。
故选:A。
4.解:小球从抛出到落地,发生了重力势能和动能的转化;在不计空气阻力和摩擦的条件下,转化过程中,机械能守恒,即机械能的总和不变。小球抛出时的机械能与小球落地时的机械能相等;而小球落地时的势能为零,故机械能大小等于动能大小,即动能相等,所以速度相同,v1=v2=v3。
故选:C。
5.解:(1)由题意知,两次拉动木块的过程中,木块对水平面的压力相同,接触面的粗糙程度相同,则滑动摩擦力相等;木块两次都进行匀速直线运动,拉力等于滑动摩擦力,所以拉力F相等,即F1=F2。
(2)从图象中可以判断出,第①次的运动速度v较大,根据公式P===Fv,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1>P2。
故选:A。
6.解:由图可知,AB中某同学是用背背、用手抱,即力的方向向上,桶是在水平方向上移动的距离,即沿向上的方向没有移动距离,因此不做功;
在其他条件相同时,滑动摩擦力大于滚动摩擦力,则C中滑动摩擦力大于D中的滚动摩擦力;又因为匀速拉动水桶向前运动,所以由二力平衡条件可知C中拉力大于D中拉力,且水平移动的距离s相同,根据W=Fs可知C做功最多,故ABD不合题意,C符合题意。
故选:C。
7.(1)物体在和段,距离相同,重力相同,根据,重力做功相同,所以。
物体在下落过程中,重力势能转化为动能,物体质量不变,所以,
因为,所以,
又因为,根据,所以。
故选:。
8.解:一个学生的质量为m=50kg,每一层楼的高度为3m,从一楼走到5楼,上升的高度为h=3m×4=12m,则克服重力做的功为:W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×12m=6000J,
他上楼时的功率:P===400W。
故选:C。
9.解:AB、根据题意,两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离s,根据W=Fs可知,甲图中F做的功等于乙图中F做的功,所以A正确,B错误;
CD、甲图和乙图中力F做功相等时,但做功时间不确定,根据P=,可知做功的功率大小不能确定,故CD错误。
故选:A。
10.解:A、由图知,横坐标表示路程,纵坐标表示功,则阴影部分面积等于功与路程的乘积,而功与路程的乘积(Ws)不能表示物理量,故A错误;
B、由图知,横坐标表示速度,纵坐标表示力,则阴影部分面积等于力与速度的乘积,由P===Fv可知,力与速度的乘积等于功率,故B正确;
C、由图知,横坐标表示时间,纵坐标表示功,则阴影部分面积等于功与时间的乘积,而功与时间的乘积(Wt)不能表示物理量,故C错误;
D、由图知,横坐标表示功率,纵坐标表示功,则阴影部分面积等于功与功率的乘积,而功与功率的乘积(WP)不能表示物理量,故D错误;
故选:B。
11.解:A、带球上篮,在力的作用方向上球移动了距离,所以球员对球做了功,故A正确;
B、头顶篮球走向场边,篮球受到的支持力是竖直向上的,移动距离的方向是水平的,故球员对篮球没有做功,故B错误;
C、持球摆pose时,有力但没有通过距离,故球员对球不做功,故C错误;
D、球离手后还会飞行是惯性造成的,球员对球不做功,故D错误。
故选:A。
12.解:先后用同样大小的力F使物体沿力的方向移动相同的距离s;该力在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙,三个功的大小都等于W=Fs;即W甲=W乙=W丙;
故C正确;ABD错误。
故选:C。
13.解:(1)由图乙可知,过山车的动能在C点最大,在B点最小;B点的重力势能大小与E点的动能大小相等,B点机械能的大小大于E点机械能的大小;
(2)由于机械能等于动能和势能的总和,由图乙可知,从B到C点、再到D点、最后到达E点的过程中,重力势能与动能之和越来越小,所以在这个过程中,过山车的机械能是变化的。
故答案为:C;>;变化。
14.解:(1)AB段桌匀速直线运动,质量不变,动能不变,高度降低,重力势能减小,故机械能减小;
(2)已知正常情况下空气阻力大小随迎风面积和速度的增大而增大,所以运动员打开降落伞之后,会做减速运动,故在40s时,运动员打开降落伞。
故答案为:(1)减小;(2)40。
15.解:(1)惯性是物体的性质,只与物体的质量有关,人在奔跑过程中质量不变,则人的惯性不变,小科在跳远比赛中助跑是为了增大动能;经过最高点时人的速度不为零,动能不为零,若动能为零,人会竖直下落到地面;
(2)若不计空气阻力,实心球的机械能守恒,由于A点的高度较大,重力势能较大,到C点重力势能转化为动能,C的动能大,即A处动能小于C处动能。
故答案为:(1)动能;有;(2)小于。
16.解:(1)运动员在下滑的过程中,质量不变,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,是重力势能转化为动能,在O点时的重力势能最小,动能最大;
(2)运动员在B点时静止,用力竖直向上跳起一段高度,还会落在B点,不能到达C点;
运动员在A、O点时用力竖直向上跳起一段高度,此时运动员的机械能变大,到达B点后有一定的速度,能到达C点。
故答案为:(1)O;(2)D。
17.解:(1)皮球离开地面上升的过程中,质量不变,高度上升,重力势能增大;
(2)由图可知,皮球离开地面上升的过程中,皮球弹起后高度逐渐降低,说明球在落地、弹起的过程中克服阻力做功消耗了一部分机械能,所以机械能逐渐减小;A点和B点的高度相等,重力势能相同,A点的机械能大于B点的机械能,所以A点的动能大于B点的动能,A点的速度大于B点的速度。
故答案为:(1)增大;(2)由图知有能量损失,A点的机械能大于B点;AB两点重力势能相等,所以A点的动能大于B点的动能,A点的速度大于B点的速度。
18.解:(1)光滑的斜面无摩擦,不计空气摩擦,甲、乙小球在运动到最高点的过程中机械能守恒;
(2)甲中小球运动到最高点a时,小球的速度为零,由于斜面光滑小球机械能守恒,小球在a点的重力势能等于小球最初的动能;
乙中小球运动到最高点b时,小球的速度不为零,由于不计空气阻力小球机械能守恒,故小球在最高点b的重力势能和动能之和等于小球最初的动能;
可见小球在最高点a的重力势能大于最高点b的重力势能,二球质量相等,故h1大于h2。
故答案为:守恒;大于。
19.解:(1)若整个过程忽略空气阻力,弹性绳的自重不计,运动员的机械能不变;
A点到B点的过程中,重力大于弹性绳对运动员拉力,因此下落速度越来越大,动能越来越大;
(2)现实中由于摩擦力等因素,机械能逐渐减小,运动员最终将静止,受力平衡,即弹力等于重力,因而静止在B点。
故答案为:(1)增大;不变;(2)B。
20.解:消毒车匀速前进喷洒过程中,速度不变,但质量变小,消毒车的动能变小;高度不变,质量变小,重力势能变小;机械能等于动能和重力势能的总和,所以机械能变小。
故答案为:变小;变小。
21.解:根据题意,小球从A点由静止滑下,轨道光滑,不计空气阻力,小球机械能守恒;小球离开B点后,由于惯性继续保持原来的运动状态向前运动,在重力的作用下做抛物线运动;小球滑出轨道后达到最高点时,速度不为零,仍有动能,所以会略低于A点高度,会沿c曲线的轨迹运动。
故答案为:c。
22.解:卫星从远地点向近地点运行过程中,质量不变,相对地面的高度减小,重力势能减小;同时速度增大,动能增大。
故答案为:减小;增大。
23.解:在火箭加速升空时,新型返回舱和火箭的质量不变,速度增大,新型返回舱和火箭动能增大;质量不变,高度增大,新型返回舱和火箭重力势能增大;根据“机械能=动能+重力势能”可知,火箭整体的机械能增大。
故答案为:增大;增大。
24.解:摄像机的重力为:G=mg=0.1kg×10N/kg=1N;
无人机前10秒对摄像机做功为:W=Gh=1N×20m=20J;
整个过程中对摄像机所做的功为:W'=Gh'=1N×36m=36J;
无人机对摄像机做功的功率为:P==0.9W。
故答案为:20;0.9。
25.解:(1)物体的重力不变,斜面的高度不变,由W=Gh可知,两次所做的有用功相同。斜面光滑说明摩擦力为0,没有额外功,所以拉力在两斜面上做的功都等于有用功。即W1=W2。
(2)已知AB>AC,速度相同;
∵v=
∴t=,t1>t2;
根据公式P=可知,拉力沿AC运动时拉力F2做功的功率较大,即P1<P2。
故答案为:=;<。
26.解:由图像甲可知,物体做匀速直线运动,速度大小为v甲===2m/s;
由图像乙可知,物体的速度保持不变,即物体做匀速直线运动,速度大小为v乙=4m/s;
因为两次都是匀速直线运动,根据二力平衡条件可知,推力都等于摩擦力,物体对地面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则物体受到的摩擦力不变,故受到的水平推力为:F1=F2;
已知v甲<v乙,由P==Fv可得,两次推力的功率P1<P2。
故答案为:=;<。
27.解:(1)1~3秒内,由图可知推力F大小不变,物体运动速度v增大,根据P===Fv可知功率增大;
(2)由图丙可知,3~5秒内,木箱做匀速直线运动,
木箱通过的距离s=vt=1.0m/s×(5s﹣3s)=2m,
由图乙可知,3~5秒内,推力F=200N,
3~5秒内,推力F对木箱做功W=Fs=200N×2m=400J。
故答案为:增大;400。
28.解:由题意可知,两小球质量相等,则重力相等,两小球下落高度相同,
根据W=Gh可知,两小球重力所做的功相等,即W水=W油,
因为小球在食用油中下落的时间更长,
所以根据P=可知,小球在食用油中重力做功慢,即P水>P油。
故答案为:等于;大于。
29.解:(1)惯性大小只与物体的质量有关,掷出铁饼前先加速旋转几圈,不能增大铁饼的惯性;铁饼运动员在掷出铁饼前快速旋转是为了让铁饼获得更大的速度,从而获得更大的动能,使铁饼掷出的距离更远;力是物体对物体的作用,掷出铁饼前先加速旋转几圈,不能增大力的大小;
故选:B;
(2)投掷出去的铁饼离开手在空中飞行的过程中,冯彬对铁饼不再有力的作用,铁饼还能继续运动一段距离,这是由于铁饼具有惯性,故冯彬对铁饼不再做功,即冯彬对铁饼做功0焦。
故答案为:(1)B;(2)0。
30.解:(1)该实验研究的主体是钢球,研究的是钢球动能的大小与速度和质量的关系;
(2)由甲、乙两图可知,当物体质量相同时,速度越大,动能越大。
(3)换用质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止开始滚下,由于高度相同,则到达水平面的速度是相同的,由于质量是不同的,所以探究钢球的动能大小与物体质量的关系为:当物体速度相同时,质量越大,动能越大;
(4)从斜面上滚下,若水平面绝对光滑,钢球撞击木块后,木块不受摩擦力作用,在水平方向不受外力作用,将做匀速直线运动,不能通过比较木块移动的距离来比较动能的大小。
故答案为:(1)钢球;(2)越大;(3)同一高度;使钢球运动到水平面时速度相同;当物体速度相同时,质量越大,动能越大;(4)不能。
31.解:(1)压缩弹簧松手后,弹簧的弹性势能减少,小车的机械能增大,所以将弹簧的弹性势能转化为小车的机械能。
(2)小车从水平面开始滑至斜面的过程中,由于不计空气阻力,水平面和斜面均光滑,小车不受空气阻力和摩擦力,机械能守恒,所以其机械能总量不变。
(3)换用质量更大的小车,同样压缩弹簧至A位置后被释放,弹簧的弹性势能相同,最后小车滑上斜面最高点时,由于不计空气阻力,水平面和斜面均光滑,机械能守恒,弹簧的弹性势能全部转化为小车的重力势能,而重力势能的大小与物体的质量和高度有关,质量大的小车到达的高度会低一点,所以小车不能滑至斜面B位置。
故答案为:(1)机械能;(2)不变;(3)换用质量更大的小车,同样压缩弹簧至A位置后被释放,弹簧的弹性势能相同,最后小车滑上斜面最高点时,弹簧的弹性势能全部转化为小车的重力势能,而重力势能的大小与物体的质量和高度有关,质量大的小车到达的高度会低一点。
32.解:(1)货车空载行驶时所受的阻力大小:
f=0.1G=0.1×2.5×104N=2.5×103N;
(2)v=36km/h=36×m/s=10m/s,
∵v=,
10s行驶的路程:
s=vt=10m/s×10s=100m,
∵汽车匀速行驶,
∴牵引力:
F=f=2.5×103N,
10s内货车牵引力做的功:
W=Fs=2.5×103N×100m=2.5×105J;
(3)∵P=F′v′,v′=90km/h=90×m/s=25m/s,
∴此时牵引力:
F′===3600N,
∵汽车匀速行驶,
∴此时汽车受到的阻力:
f′=F′=3600N,
∵f=0.1G,
∴货车总重:
G′===3.6×104N,
货车最多可装载货物的重力:
G货=G′﹣G=3.6×104N﹣2.5×104N=1.1×104N。
(1)货车空载行驶时所受的阻力大小为2.5×103N;
(2)货车以36km/h的速度空载匀速行驶时,10s内货车牵引力做的功为2.5×105J;
(3)货车最多可装载1.1×104N的货物。
33.解:(1)小金和电动自行车的总重力:G=mg=(40kg+60kg)×10N/kg=1000N,
电动自行车对地面的压力:F压=G=1000N,
电动自行车对地面产生的压强:p===2×105Pa;
(2)由题意可知,电动自行车受到的阻力:f=0.08G=0.08×1000N=80N,
克服阻力做的功:W=fs=80N×10×103m=8×105J;
(3)因为电动自行车做匀速直线运动,所以,由二力平衡条件可知,电动自行车的牵引力:F=f=80N,
由P===Fv可知,匀速行驶时的车速:v===5m/s。
答:(1)骑行的电动自行车对地面产生的压强是2×105Pa;
(2)匀速行驶10千米过程中克服阻力做的功为8×105J;
(3)若小金骑行过程中电动车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为5m/s。
34.解:完全相同的两个小球A、B质量相同,且开始时处于同一高度,因此它们具有的重力势能相等,也就是机械能相等;
两球下降的高度相等,则两球的重力势能减小量相等,即两球减小的重力势能相等;
不计空气阻力和摩擦,运动过程中小球A的机械能保持不变,当A球摆动到最低点时,它的重力势能全部转化为动能,即动能等于原来的重力势能;
B球在下降的过程中,重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能,即小球B减小的机械能转化为弹簧的弹性势能;
因此两球运动到最低点时A球的动能大于B球,则A球的速度大于B球的速度,即vA>vB。
故答案为:弹簧的弹性势能;>。
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