2024中考复习——功与能
一、单选题
1.下图所示NBA比赛中的四种场景,球星对篮球做功的是 ( )
A.图①中科比带球上篮
B.图②中邓肯头顶篮球水平走进篮球场
C.图③中奥尼尔持球摆pose
D.图④中乔丹远投出手后球离手飞行
2.甲、乙两辆汽车在平直公路上行驶,甲车的速度是54km/h,乙车的速度是15m/s,则它们动能大小的关系是( )
A.甲大 B.乙大 C.一样大 D.无法比较
3.关于燃料的热值,以下说法中正确的是( )
A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关
B.燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大
D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
4.如图所示,先用绳子把一个铁锁悬挂起来,然后把铁锁靠近自己鼻子(没有和鼻子接触),松手后,铁锁向前摆动又摆回来,有关铁锁的摆动过程,下列说法正确的是( )
A.人保持不动,铁锁回摆后能碰到鼻子
B.铁锁下降过程中,重力势能转化为动能
C.铁锁上升到最高点,重力势能最小
D.铁锁下降到最低点,动能最小
5.下列有关功和功率的估算与实际最不相符的是( )
A.冬天教室空调正常工作时的电功率约4000瓦
B.教室22盏日光灯正常工作时的总功率为880瓦
C.某初中生中考跳绳满分,克服重力做功的功率约80瓦
D.从地上捡起一本九上科学课本至桌面做功10焦
6.如果甲热机的效率比乙热机的效率高,则可以说( ) 。
A.甲热机的功率比乙热机的大
B.在单位时间内甲热机消耗的燃料比乙热机的少
C.甲热机的转速比乙热机的大
D.甲热机将燃气产生的内能变成机械能的百分比比乙热机的大
7.如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,则小磁块( )
A.在P和Q中都做自由落体运动
B.在两个下落过程中的机械能都守恒
C.在P中的下落时间比在Q中的长
D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大
8.一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面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿力的方向移动相同的距离S(如图2所示),该力在这三个过程中所做的功分别为W1、W2、W3,关于它们之间的大小关系说法正确的是( )
A.W1<W2<W3 B.W1<W2=W3 C.W1=W2=W3 D.W1=W2<W3
9.A、B是两个粗糙程度不同的物体,弹簧测力计分别以如图甲、乙、丙三种方式,拉动物体在同一水平长木板上匀速直线运动,5秒通过50厘米,F1=5N,F2=8N。下面是几位同学对丙图运动时状况的分析:
①A物体受到二个力
②弹簧测力计的拉力做功6.5焦
③长木板对B物体的支持力和B物体所受重力是一对平衡力
④丙图弹簧测力计做功的功率大于乙图弹簧测力计做功的功率
⑤B物体在水平方向只受二个力。其中正确的是( )
A.①④⑤ B.②③④ C.①③⑤ D.①②⑤
10.如图所示是蹦床运动员表演的情景,运动员从最低点到达最高点的过程中,运动员的动能和重力势能变化情况分别是( )
A.动能减小,重力势能增大
B.动能增大,重力势能减小
C.动能先增大后减小,重力势能增大
D.动能先减小后增大,重力势能减小
11.如图所示,小陈分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起重力为G的物体,且物体上升速度相同。若不计绳重及摩擦,每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是( )
A.甲的拉力小于乙的拉力
B.甲、乙绳子自由端移动的速度相等
C.甲、乙的机械效率相等
D.拉力甲的功率大于拉力乙的功率
12.如图所示,足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d,足球( )
A.在b、d两点动能相等 B.在a、d两点动能一定相等
C.从b到c的过程机械能减少 D.从c到d的过程重力势能减少
13.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。则下列关系正确的是( )
A.F1=F2 P1>P2 B.F1=F2 P1<P2
C.F1>F2 P1>P2 D.F1<F2 P1<P2
14.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内),然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后又下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.运动过程中小球的机械能守恒
B.t1~t2这段时间内,小球的动能与重力势能一直在增加
C.t2时刻小球的速度最大
D.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少
15.小乐用如图所示的滑轮组提升G为600N的重物,在绳子自由端施加F为250N的拉力,使重物在4s内匀速上升1m,不计绳重和摩擦。则( )
A.绳子自由端移动的距离为2m
B.拉力做功的功率为150W
C.动滑轮重100N
D.此过程滑轮组的机械效率为80%
二、填空题
16.某同学背着重20牛的书包去上学,沿水平路面共行走了300米,到学校后匀速登上三楼的教室。该同学从家走到学校的过程中,对书包做功 焦;若教室每层高为3米,则该同学从教学楼一楼到教室的过程中,对书包做功约 焦。
17.小林放学后,帮助奶奶用茶壶烧水,片刻后发现水蒸气冲动了壶盖。他用学过的物理知识解释了这一现象:水蒸气对壶盖 ,水蒸气的内能 ,内能转化为锅盖的 。
18.跳绳是一种健身运动,小科同学对此作了专门研究:跳绳者的质量m=40kg,跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示。根据所给条件算出此跳绳者每跳一次克服重力所做的功是 ,在lmin内克服重力做功的平均功率为 。
19.地热是一种新能源,怎样利用地热是人类正在探索的一个重大课题。如图所示为一个地热发电装置。地热发电过程中的能量转化可用下图表示,请在空白处填上能量的名称。
20.如图所示,物体A通过某滑轮在水平拉力F的作用下沿水平面以1米/秒的速度匀速运动,此时弹簧秤B的读数为8牛顿,如果滑轮、绳子和弹簧秤的重力和摩擦均不考虑,那么物体A 与水平面的摩擦力为 ,2秒内F所做的功为 。
21.如图所示,斜面高为3m,用沿斜面向上大小为300N的拉力F,将重为500N的木箱由斜面底端以0.5m/s的速度匀速拉动,经过12s到达顶端,则拉力的功率是 W,物体与斜面间的摩擦力是 N。
22.物体F和弹簧相连固定于墙壁上,当物体处于位置B处弹簧没有形变,用力将其拉至C处,松手后物体从C点出发在CA之间往返运动并最终停留在某处,若停留时弹簧弹性势能为0,则
(1)由C到B时,弹簧的弹性势能 (选填“不变”、“增大”或“减小”)
(2)物体从C点出发,回到A点的过程中,物体动能最大的点位于 (选填“B点”、“AB”之间或“BC之间”)
(3)物体最终停留在 选填“B点”、“AB”之间或“BC之间”)
23. 小金用如图所示的实验装置研究杠杆的机械效率与哪些因素有关。实验时竖直向上拉动杠杆,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。(支点和杠杆的摩擦不计)第一次将重为5N的钩码挂在A点时,在拉力F作用下钩码上升0.3m时,动力作用点C上升0.5m,此时机械效率为η ;第二次将钩码移到B点,再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m。问:第二次中人的拉力F 与第一次相比, (选填“变大”“变小”或“不变”)。比较机械效率η 与η 的大小,并用学过的知识给以推导 。
24.物体G和弹簧相连固定于墙壁上,当物体处于位置B处弹簧没有形变,用力将其拉至C处,松手后物体从C点出发在CA之间往返运动并最终停留在某处,停留时弹簧弹性势能为0。则
(1)由C到B时,弹簧的弹性势能 (填“不变”、“增大”或“减少”)
(2)物体在CA之间运动过程中,物体动能最大的点位于 (选填“B点”、“AB之间”或“BC之间”)
(3)物体最终停留在 (选填“B点”、“AB之间”
、“BC之间” )
25.如图为油厂的油桶,空桶质量为65Kg,油桶高为1.2m,底部直径为0.5m,据此回答。
(1)某次装卸中,小明需要将直立的空油桶(如图甲)沿D点推翻,则甲图上推翻空油桶所需的最小力F1的力臂是 。(选填“CD”、“BD”或“AD”)
(2)在推翻油桶过程中,小明至少需要对油桶做功 焦。
(3)若将翻倒的空油桶(如图乙)重新竖起所用的最小力为F2,那么,F1 F2(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
三、解答题
26.某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱重为400N,g取10N/kg。不计滑轮和钢丝绳的重力,不计摩擦。试求:
(1)已知大理石的密度是 2.8×103
kg/m3,每块大理石的体积是1.0×10-2m3,则每块大理石所受重力是多少?
(2)如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N,则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理石?
(3)某次提升中,升降机在1min内将货物匀速提升了15m,钢丝绳的拉力是2000N。则钢丝绳的拉力的功率是多少?
27.某型号电动车轮胎与地面的总接触面积为1dm2,主要技术参数如图所示.
(1)若小明质量为50kg,则他在水平地面上骑电动车时,该电动车对地面的压强是多大?
(2)电动车正常工作时的电流是多大?
(3)若小明在水平路面上以额定功率匀速骑行电动车受到的阻力是人和车总重力的0.03倍,则电动车此时行驶的速度是多大?(g取10N/kg)
(4)与内燃机相比,电动车在环保方面有哪些优点?(写出一条即可)
28.如图所示,工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成一个滑轮组,把重为400牛的箱子匀速向上提升5米,动滑轮的质量为8千克(不计绳受到的重力和摩擦,g取10牛/千克)
(1)在图上用笔画线代替细绳组装滑轮组(要求:人用力向下拉细绳)。
(2)在匀速提升箱子的过程中,人的拉力做了多少功?
29.近期上海酒店推出隔离“安心房”机器人送餐服务,无接触更安全。其参数如下:
功能. 迎宾、送餐等
质量(自重) 50kg
移动速度 0.2-0.6m/s
电池容量 12Ah
功率 最大功率100W
工作电压 24V
最大送餐质最 15kg
(1)机器人底盘的轮子与水平地面接触的总面积为 0.01m2,求机器人水平运送 3 千克物体时,对地面产生的压强。
(2)酒店工作人员用电梯将一台机器人从 1 楼送到 3 楼(楼高 4m/层),求电梯对机器人所做的功。
(3)如果该机器人以最大功率在水平地面上以 0.4 米/秒的速度匀速前进 10 秒,求机器人行进过程中,受到地面对它的阻力大小。
30.如图是某索道最高处到最低处全长3000m,上下高度差为600m,吊车与钢索的总接触面积为0.01m2,吊车承载两人后的总重力为2500N。
(1)求此吊车在水平索道上静止时钢索承受的压强。
(2)求此吊车从索道最高处运行到最低处重力所做的功。
(3)当此吊车从索道最高处以2m/s的速度匀速运行到最低处,求总重力的功率。
四、实验探究题
31.为探究“动能大小的影响因素”,科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动.
(1)实验中通过比较木块 来判断钢球动能的大小.
(2)在图甲和图丙中,用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下,目的是使钢球撞击木块时的 相同;比较甲、乙两图,得到的结论是 .
(3)由实验中钢球撞击木块做功,同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景,并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关.进一步探究,获得了表格内的数据:
实验序号 小球的质量m/g 小球自由滚下的高度h/cm 木块被撞后运动的距离s/m
甲 20 20 16
乙 20 10 4
丙 40 20 32
分析表格内的数据可知,利用甲、丙两次实验可验证危害程度与 有关(选填“超载”或“超速”);在质量和速度两个因素中,对动能影响较大的因素是 ,理由是 .
32.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”)。
33.如图1所示,工人沿斜面把一箱货物从底端拉进车厢,货物移动的距离s与时间t的关系如图2所示,在此期间,工人拉这箱货物沿斜面匀速运动时的拉力为594N,此斜面的长为5m,高为1m,这箱货物重为1500N.
(1)0~5s内,这箱货物处于 状态,工人所做的功为 J.
(2)5~30s内,这箱货物运动的速度是多少?拉力做功的功率是多大?
(3)该斜面的机械效率是多少?
34.靠近发电厂的居民小区,用户电压经常偏高,最高时比正常高22V.
(1)某户居民家庭将“220V 100W”的灯泡接入这样的电路里,灯泡的实际功率最大可达多少?
(2)在电压最高时,要使“220V 100W”的灯泡正常发光,需要串联一个多大的电阻?这时电阻消耗的电功率多大?
35.动能的大小与哪些因素有关呢?小雨用相同的斜面、长木板和纸盒,两个不同质量的小球,设计了如图所示的甲、乙、丙三次实验,测量出每次实验中纸盒移动的距离,再通过比较分析得出结论.
(1)小雨通过观察比较纸盒移动的距离来比较小球动能的大小,这种科学研究的方法与以下选项中的 相同.
A.研究磁场时用磁感线表示
B.用黄豆和芝麻混合前后的体积变化研究分子间隙
C.研究压力的作用效果与受力面积的关系时控制压力的大小相同
D.电流看不见、摸不着,判断电路中是否有电流可以通过电路中的灯泡是否发光去确定
(2)实验中观察到纸盒移动的距离图丙比图甲短,可得出的结论是 .
(3)如果纸盒与小球碰撞的侧面过于柔软,则纸盒的移动的距离会偏小,请分析解释原因 .
答案解析部分
1.【答案】A
【解析】【分析】做功的两个必要条件:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过一段距离。
注意:不做功的三种情况:
(1)物体没有受到力的作用,只是由于惯性而通过一段距离(不劳无功);
(2)物体虽然受到了力的作用,但物体静止不动(不动无功);
(3)物体受到了力的作用,同时也通过了一段距离,但是该力的方向与物体移动距离的方向垂直(劳而无功)。
【解答】A、科比带球上篮,在力的作用方向上球移动了距离,对球做了功,A符合;
B、邓肯头顶篮球,对球有竖直向上的支持力,但水平走进篮球场,没有在竖直方向上移动距离,B不符合;
C、奥尼尔持球摆pose,对球有竖直向上的支持力,但没有在竖直方向上移动距离,C不符合;
D、乔丹远投出手后球离手飞行,飞行过程中,人对球没有施加力,D不符合。
故答案为:A
2.【答案】D
【解析】【解答】 ,因为不知道甲、乙两车的质量大小关系,故无法判断两车的动能大小。
故选D
【分析】动能大小的影响因素是物体的质量和物理的速度。质量相同时,速度越大动能越大;速度相同时,质量越大动能越大。
3.【答案】A
【解析】【解答】热值是燃料本身的特性,只与燃料本身的种类有关,与燃料的质量和燃烧状况无关,故A正确,C、D错误;B选项漏掉了“完全”燃烧这一关键条件,故错误。选A。
【分析】本题的易错之处是容易漏掉“完全”二字而错选B,准确掌握热值的概念是解题的关键。本题考查的是燃料的热值。
4.【答案】B
【解析】【分析】(1)根据能量转化和守恒定律分析;
(2)(3)(4)重力势能与质量和高度有关,动能与质量和速度有关,据此分析它们的转化。
【解答】当铁锁放下时,它没有接触到鼻子。在铁锁摆动的过程中,由于它与空气摩擦,因此会有部分机械能转化为内能,即它回来时的重力势能肯定变小,它到达的高度肯定小于原来的高度,那么肯定不会碰到鼻子,故A错误;
铁锁下降的过程中,它的质量不变高度减小,则重力势能减小;质量不变但速度增大,则动能增大,那么重力势能转化为动能,故B正确;
铁锁上升到最高点时,重力势能最大,故C错误;
铁锁下降到最低点时,重力势能最小而动能最大,故D错误。
故选B。
5.【答案】D
【解析】【分析】根据对功和功率的认识分析判断。
【解答】A.冬天教室空调正常工作时的电功率约4000瓦,故A正确不合题意;
B.每盏日光灯的功率大约40W,那么教室22盏日光灯正常工作时的总功率为880瓦,故B正确不合题意;
C.中学生体重大约500N,每次跳起10cm=0.1m,每分钟跳90次,那么跳绳的功率大约为:,故C正确不合题意;
D.科学课本大约重2.5N,桌面大约高1m,那么从地上捡起科学课本做的功:W=Gh=2.5N×1m=2.5J,故D错误符合题意。
故选D。
6.【答案】D
【解析】【分析】热机的效率等于产生的机械能与燃料完全燃烧放出热量的比值,据此分析判断。
【解答】A.热机的效率与功率没有关系,故A错误;
B.热机的效率与单位时间内消耗燃料的多少无关,故B错误;
C.热机的效率与转速无关,故C错误;
D.甲热机的效率高,其实就是甲热机将燃气产生的内能变成机械能的百分比比乙热机的大,故D正确。
故选D。
7.【答案】C
【解析】【分析】闭合电路的部分导体在磁场中作切割磁感线运动时,会产生感应电流,这就是电磁感应现象,将机械能转化为电能,据此分析即可。
【解答】小磁块在塑料管中做自由落体运动,将重力势能全部转化为动能。小磁块在铜管中下落时,相当于磁块不动,铜管向上运动。由于它本身存在磁场,铜管在磁场中做切割磁感线运动会产生电磁感应现象,因此小磁块下落过程中,将重力势能转化为电能和动能,它的机械能不守恒。因此小磁块在P管中的速度会小于Q管中,下落时间比Q管中长,故C正确,A、B、D错误。
故选C。
8.【答案】C
【解析】【解答】 已知在光滑的水平面、粗糙的水平面、斜面上的拉力和在拉力方向上移动距离都相等,根据功的公式W=Fs分析判断,所以力F做的功W 1 =W 2 =W 3 =FS。故选C
【分析】由功的定义,功的大小等于力与在力的方向上通过的距离的乘积,即W=FS。三个过程中力的大小相同,沿力的方向移动的距离相同,所以做功相等。
9.【答案】A
【解析】【分析】①根据二力平衡的知识分析A的受力情况;
②根据W=Fs分析弹簧测力计的拉力做的功;
③二力平衡的条件:大小相等,方向相反,作用在同一直线和同一物体上;
④同一物体,受到桌面的摩擦力与压力的大小成正比,据此比较两个摩擦力的大小,进而确定受到拉力的大小,最后根据P=Fv计算功率即可;
⑤ 对B进行受力分析即可。
【解答】①A物体在竖直方向上受到向上的支持力和向下的重力,在水平方向不受力,故①正确;
②由于无法计算出丙图中测力计的拉力,所以无法计算出拉力做的功,故②错误;
③木板对B的支持力等于AB两个物体的重力之和,并不等于B的重力,因此它们不是平衡力,故③错误;
④乙、丙两图中,接触面的粗糙程度相同,丙中B对木板的压力大于乙,因此丙中B受到的摩擦力大于乙。根据二力平衡的知识可知,丙中的拉力大于乙;根据P=Fv可知,丙中测力计的拉力功率大于乙,故④正确;
⑤B物体在水平方向上,只受向后的摩擦力和向前的拉力,故⑤正确。
那么对丙图运动情况分析正确的是:①④⑤。
故选A。
10.【答案】C
【解析】【解答】运动员从最低点开始向上时,先是弹性势能转化为动能,当运动员与蹦床脱离时,动能达到最大,再上升到达最高点的过程中,质量不变,高度增大,重力势能增大;速度减小,动能减小.故整个过程中,动能先增大后减小,重力势能增大.故C正确,符合题意.
故选C.
【分析】当运动员从蹦床弹起后向上运动的过程中,判断动能和势能的变化,要从动能和势能的影响因素考虑.(1)动能大小的影响因素:质量.速度.质量越大,速度越大,动能越大.(2)重力势能大小的影响因素:质量.被举得高度.质量越大,高度越高,重力势能越大.(3)弹性势能的大小与弹性形变的程度有关.
11.【答案】C
【解析】【分析】(1)由图可知,两滑轮组的绳子的有效股数n,不计绳重及摩擦,拉力F=(G+G动)比较两滑轮组拉力的大小关系;
(2)由图可知,两滑轮组的绳子的有效股数n,绳子自由端移动的速度等于物体升高速度的n倍,据此比较甲、乙绳子自由端移动的速度关系;
(3)不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率,据此比较滑轮组的机械效率大小关系;
(4)利用P=Fv比较拉力做功功率大小关系。【解答】由题知,利用两个滑轮组提升相同的重物G,并且每个滑轮的质量、重力G轮相同,物体上升的速度v物相同。
A.由图知,承担物体重力的绳子段数n甲=2,n乙=3,
不计绳重及摩擦,则拉力分别为F甲=(G+G轮),F乙=(G+G轮),
所以甲的拉力大于乙的拉力,故A错误;
B.根据s=nh可知,甲滑轮组绳子自由端移动的速度v甲=2v物,乙滑轮组绳子自由端移动的速度v乙=3v物,所以甲、乙绳子自由端移动的速度不相等,故B错误;
C.不计绳重及摩擦,滑轮组的机械效率。
因提升的重物G相同,且每个滑轮的重力G轮相同,所以两个滑轮组的机械效率相等,故C正确;
D.拉力做功的功率,
则拉力甲的功率:P甲=F甲v甲=(G+G轮)×2v物=(G+G轮)×v物;
拉力乙的功率:P乙=F乙v乙=(G+G轮)×3v物=(G+G轮)×v物;
可见,拉力甲的功率等于拉力乙的功率,故D错误。
故选C。
12.【答案】C
【解析】【分析】(1)动能大小跟质量、速度有关。质量一定时,速度越大,动能越大;速度一定时,质量越大,动能越大;
(2)足球和草地之间存在摩擦力,克服摩擦做功,机械能转化为内能,机械能不断减小,内能增大;
(3)重力势能大小跟质量、高度有关。质量一定时,高度越高,重力势能越大;高度一定时,质量越大,重力势能越大。
【解答】A、足球在 b点时,足球有一定的速度,足球具有一定的动能,动能不为零;足球在d点时,足球速度为零,足球动能为零,不符合题意;
B、足球在a点时,足球有一定的速度,足球具有一定的动能,动能不为零;足球在d点时,足球速度为零,足球动能为零,不符合题意;
C、足球从b到c的过程中,足球和草地之间存在摩擦力,克服摩擦做功,机械能转化为内能,机械能不断减小,符合题意;
D、足球从c到d的过程中,足球质量不变,高度增大,重力势能不断增大,不符合题意。
故答案为:C
13.【答案】B
【解析】【分析】(1)根据影响滑动摩擦力的因素判断摩擦力的变化,再根据二力平衡的知识比较两个拉力的大小。
(2)根据图像比较二者速度大小,再结合公式P=Fv比较功率的大小。
【解答】(1)根据甲和乙图可知,两次物体都做匀速直线运动,根据二力平衡的知识可知,它受到的拉力等于摩擦力。而物体对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,因此它受到的摩擦力不变,那么拉力F1=F2;
(2)根据图像可知,甲的速度为:,乙的速度v乙=4m/s,那么甲的速度小于乙的速度。根据P=Fv可知,拉力的功率P1
故选B。
14.【答案】D
【解析】【分析】小球在高处释放时先一直加速,接触弹簧后受到竖直向上的弹力,当弹力等于重力时,此时速度最大,接下来开始减速,减速至零时,此时弹簧型变量最大;在向上的弹力的作用下,小球开始加速,直至弹力等于重力时速度最大,接下来开始减速直至速度为零。
【解答】A.运动过程不仅受重力,还有弹力作用,故机械能不守恒;
B. t1~t2这段时间内,小球的动能先增大后减小,重力势能一直在减小;
C. t2时刻小球的速度最小;
D. t2~t3动能先增加后减少;
故答案为:D
15.【答案】D
【解析】【分析】(1)根据s=nh计算绳子自由端移动的距离;
(2)首先根据W总=Fs计算出总功,再根据计算拉力做功的功率;
(3)根据计算动滑轮的重力;
(4)根据公式计算滑轮组的机械效率。
【解答】A.绳子自由端移动的距离为s=nh=3×1m=3m,故A错误;
B.拉力做的功为:W总=Fs=250N×3m=750J;拉力做功的功率为,故B错误;
C.根据公式得到:,解得:G动=150N,故C错误;
D.此过程滑轮组的机械效率为,故D正确。
故选D。
16.【答案】0;120
【解析】【分析】根据W=Gh计算出对书包所做的功。
【解答】(1)该同学从家走到学校的过程中,对书包的作用力竖直向上,而在竖直方向上没有通过距离,根据W=Gh可知,这个过程对书包做功0J;
(2)该同学从教学楼一楼到教室的过程中,对书包做功约W=Gh=20N×3m×(3-1)=120J。
17.【答案】做功;减小;机械能
【解析】【解答】水蒸气对壶盖做功,内能转化为机械能。
【分析】观察和实验是学好物理学的基础,只有在生活中善于观察,才能从生活走向物理,从物理走向社会。本题考查的是水蒸气对壶盖做功以及内能转化为机械能。
18.【答案】36J;108w
【解析】【分析】(1)根据图片确定每次跳起的高度h,利用公式W=Gh计算功的大小;
(2)根据图片确定跳一次所用的时间,进而计算出每秒钟跳的次数,从而计算出每分钟跳的次数,用每次做功×次数计算出1min做功的大小,最后根据公式计算跳绳的平均功率。【解答】(1)跳绳者每跳一次克服重力所做的功:W=Gh=40kg×10N/kg×0.09m=36J;
(2)由图片分析可知,每s跳一次,即每秒跳3次,
则在lmin内可跳跃:3次×60=180次;
因此lmin内克服重力做功的平均功率。
19.【答案】内;机械;机械;电
【解析】【分析】结合图片,根据能量转化的知识解答。
【解答】①地热蒸汽具有很多的内能,推动蒸汽轮机转动,将内能转化为机械能;
②汽轮机带动发电机转动,将机械能转化为电能。
20.【答案】16N;32 J
【解析】【分析】(1)以动滑轮为受力对象,根据二力平衡的知识计算出物体受到的摩擦力;
(2)首先根据s物=v物t物计算出物体A移动的距离,再根据s=ns物计算出拉力移动的距离,最后根据W=Fs计算拉力做的功。
【解答】(1)动滑轮上有两段绳子,则动滑轮水平向左受到两个拉力,向右受到一个拉力,根据二力平衡的知识得到:F拉=2F。物体在水平面上做匀速直线运动,则它受到的摩擦力与绳子上的拉力相等,即f=F拉,则物体A与地面之间的摩擦力f=2F=8N×2=16N。
(2)2s内物体移动的距离:s物=v物t物=1m/s×2s=2m;
拉力移动的距离为:s=ns物=2×2m=4m;
则拉力做的功为:W=Fs=8N×4m=32J。
21.【答案】150;50
【解析】【分析】(1)已知拉力和速度根据公式P=Fv计算拉力的功率;
(2)首先根据s=vt计算斜面的长度,然后根据W总=Fs计算拉力做的总功,然后根据W有=Gh计算有用功,最后根据W额=W总-W有计算出克服摩擦做的功,根据计算摩擦力。
【解答】拉力F的功率为:P=Fv=300N×0.5m/s=150W;
斜面的长度为:s=vt=0.5m/s×12s=6m;
拉力做的总功:W总=Fs=300N×6m=1800J;
对物体做的有用功为:W有=Gh=500N×3m=1500J;
克服摩擦做的额外功为:W额=W总-W有=1800J-1500J=300J;
物体与斜面之间的摩擦力为:
。
故答案为:150;50
22.【答案】(1)减小
(2)BC之间
(3)B点
【解析】【分析】(1)弹性势能的大小与弹性形变程度的大小有关;
(2)根据力与运动的关系解答;
(3)根据弹性势能的影响因素解答。
【解答】(1)由C到B时,弹簧的形变程度变小,则弹性势能减小。
(2)物体从C到B的过程中,弹力逐渐减小,而受到的摩擦力不变,那么物体受到的合力逐渐减小,则加速度逐渐减小。当弹簧的弹力和摩擦力相等时,合力为零,此时加速度为零,即加速终止,速度达到最大。B点时没有形变,即弹力为零,而位于速度最大的点时弹力肯定大于零,即发生形变,那么物体动能最大的点应该位于BC之间。
(3)当物体静止下来时,弹簧的弹性势能为零,即没有发生形变,那么物体最终停留在B点。
23.【答案】变小;η <η
【解析】【分析】(1)将钩码的悬挂点从A点移至B点,改变了钩码重力的力臂,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2分析拉力的变化。
(2)根据W=Gh分析有用功的变化,根据W额=G杠杆 h杠杆分析额外功的变化,根据η=比较机械效率的大小。
【解答】(1)根据图片可知,当钩码的悬挂点在A点时,由于杠杆的重力会阻碍杠杆转动,
则由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得:G OA+G杠杆 OC=F OC;
当悬挂点移至B点时,由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得:G OB+G杠杆 OC=F′ OC,
比较可知,OB<OA,即钩码重力的力臂变小,所以拉力F也变小。
(2)杠杆的机械效率:η=;
杠杆升高的高度不变,杠杆的重力不变,
根据W额=G杠杆 h杠杆可知,克服杠杆自重所做的额外功不变;
由于悬挂点B更接近支点,所以钩码提升的高度减小,根据W有用=Gh可知,有用功减小;
根据上面η的表达式可知,η2<η1。
24.【答案】(1)减少
(2)BC之间
(3)B点
【解析】【分析】(1)弹性势能的大小与弹性形变的程度大小有关;
(2)当物体受到的合力与运动方向相同时,做加速运动;当合力为零时,加速停止,此时速度最大;当合力的方向与运动方向相反时,做减速运动。
(3)弹性势能为零,即没有发生弹性形变,据此分析解答。
【解答】(1)由C到B时,弹簧的形变程度减小,即弹性势能减少。
(2)物体从C到A时,开始时,弹力大于阻力,合力向左,即物体向左做加速运动;当弹力和阻力相同时,合力为零,此时加速停止,速度最大;B点时,弹力为零,此时合力向右,物体已经开始做减速运动,因此物体速度最大的点在BC之间,动能最大的点也在BC之间。
(3)当物体停留时,弹性势能为零,即弹簧没有发生形变,因此停留在B点。
25.【答案】(1)AD
(2)32.5
(3)小于
【解析】【分析】(1)根据杠杆的平衡条件可知,当动力臂最长时,动力最小;
(2)分别确定推翻油桶前后,油桶重心的高度变化,然后根据W=G△h计算小明要做的功即可;
(3)比较油桶重力阻力臂的长度变化,然后根据杠杆的平衡条件分析即可。
【解答】(1)推翻油桶时,可以将油桶看做一个杠杆,支点是D点,而油桶上到D的距离最大的点就是A点,所以所需最小力的力臂是AD;
(2)甲中油桶直立时,油桶重心的高度为:;
AD的长度为:;
那么油桶上升到最高点时重心高度为:;
因此小明至少需要对油桶做功:W=G△h=65kg×10N/kg×(0.65m-0.6m)=32.5J;
(3)甲和乙中,阻力都是油桶的重力G保持不变,最小力的力臂都等于油桶对角线的长度,也保持不变;乙图中的阻力臂为0.6m,甲图中的阻力臂为0.25m,那么重新竖起油桶时的阻力臂增大了,根据公式G×L2=F×L1可知,那么动力肯定也增大了,即F1<F2。
26.【答案】(1)解:根据ρ=m/V可得,每块大理石的质量m=ρV=2.8×103kg/m3×1.0× 10-2m3=28kg,每块大理石所受重力G=mg=28kg×10N/kg=280N。
(2)解:升降机一次能够提起的总重G总=3×F最大=3×2000N=6000N,升降机一次能提起的大理石的总重G石=G总-G0=6000N-400N=5600N,升降机一次最多能提起的大理石的块数n= = =20块。
(3)解:钢丝绳端移动的距离s=3h=3×15m=45m,把货物提升15m拉力做的功W=Fs=2000N×45m=9×104J,则钢丝绳的拉力的功率P= = =1500W。
【解析】【分析】(1)首先根据m=ρV计算处每块大理石的质量,再根据G=mg计算每块大理石的重力;
(2)首先根据G总=nF最大计算出货箱和大理石的总重力,再根据G石=G总-G0计算能够提起大理石的总重力,最后根据计算能提起大理石的块数。
(3)首先根据s=nh计算钢丝绳移动的距离,然后根据W=Fs计算拉力做的功,最后根据计算拉力的功率。
27.【答案】(1)解:人与车的总质量:m=m人+m车=50kg+70kg=120kg,
人与车的总重力:G=mg=120kg×10N/kg=1200N,
在水平地面上行驶,车对地面的压力:F压=G=1200N,
车与地面的总接触面积:S=1dm2=0.01m2,
电动车对水平地面的压强:
答:若小明质量为50kg,则他在水平地面上骑电动车时,该电动车对地面的压强是1.2×105Pa
(2)解:由P=UI可知,正常工作时的电流:I===6A
答:电动车正常工作时的电流是6A
(3)解:自行车匀速运动,处于平衡状态,由平衡条件可知,
F=f=0.03G=0.03×1200N=36N,
效率:
P有=ηP电=288W×75%=216W,
由P=Fv可知,自行车的速度:
答:若小明在水平路面上以额定功率匀速骑行电动车受到的阻力是人和车总重力的0.03倍,则电动车此时行驶的速度是6m/s
(4)答:电动车的优点:消除尾气排放,减少了热量排放,减少了噪声污染,能源利用的效率高等
【解析】【分析】(1)电动车对水平地面的压力等于车与人的重力之和,应用压强公式可以求出车对地面的压强.
(2)已知额定功率与额定电压,应用电功率的变形公式可以求出正常工作时的电流.
(3)已知功率与阻力,应用功率公式的变形公式可以求出车的速度.
(4)从环保的角度分析答题.
28.【答案】(1)略
(2)2400焦
【解析】【分析】(1)根据绳子自由端的拉力方向确定滑轮的绕线情况即可;
(2)拉力做的功等于克服箱子和动滑轮的总重力做的功,据此分析解答。
【解答】(1)根据图片可知,当人向下拉动绳子时,绳头应系在定滑轮上,从上到下,从里到外依次缠绕即可,如下图所示:
(2) 在匀速提升箱子的过程中,人的拉力做功:W总=G总h=(400N+8kg×10N/kg)×5m=2400J。
29.【答案】(1)机器人对地面的压力:F=G总=(50kg+3kg)×10N/kg=530N;
则机器人对地面的压强:。
(2)解:从1楼到3楼,中间相隔2层楼的高度8米
W=Fs=Gh=mgh=50kg×10N/kg×8m=4000J
(3)解:解法一:
W=Pt=100w×10s=1000Js=vt=0.4m/s×10s=4m
解法二:
【解析】【分析】(1)首先根据F=G总计算出机器人对地面的压力,再根据计算出机器人对地面的压强;
(2)根据W=Gh计算电梯对机器人做的功;
(3)解法一:首先根据W=Pt计算出机器人做的功,再根据s=vt计算出机器人前进的距离,最后根据 计算出阻力;
解法二:根据公式 计算即可。
30.【答案】(1)吊车对钢索的压力F=G=2500N,
钢索承受的压强为P===2.5×105Pa
答:吊车在水平索道上静止时钢索承受的压强为2.5×105Pa。
(2)W=Gh=2500N×600m=1.5×106J
答:重力做的功为1.5×106J。
(3)吊车下行的时间为t===1500s
总重力的功率为P===1000W
答:总重力的功率为1000W。
【解析】【分析】 (1)吊车对钢索的压力等于吊车重,知道吊车与钢索的接触面积,利用压强公式求钢索承受的压强;
(2)知道索道长和吊车运行时间,利用速度公式求吊车的速度;知道吊车重和上、下高度差(下降高度),利用功的公式求吊车的重力共做功;
(3)已知索道长度和运行的速度,可以得到运行的时间;已知重力做的功和运行时间,利用功率的公式求总重力的功率。
【解答】(1)根据二力平衡可知,吊车对钢索的压力大小等于总重力,即F=G=2500N,
根据压强计算公式可知,钢索承受的压强为P===2.5×105Pa
(2)吊车从索道最高处运行到最低处所受重力为2500N,在重力方向上通过的距离是600m,所以重力所做的功W=Gh=2500N×600m=1.5×106J
(3)吊车从索道最高处匀速运行到最低处的速度是2m/s,通过的路程是3000m,所以吊车下行的时间为t===1500s
根据功率计算公式可知,总重力的功率为P===1000W
31.【答案】(1)被推动距离
(2)速度;质量相同时,速度越大,动能越大
(3)超载;速度;物体的动能与物体速度的平方成正比
【解析】【解答】(1)球对木块做功的多少反映球的动能的多少,而做功的多少可由木块被推动距离的长短来确定.
(2)球从同一高度滚下,是为了使球滚到水平面上时的速度相同.
在甲、乙的两个实验中,控制了质量相同,速度不同,甲图中球速度越大,木块被球撞击后移动的距离的越长,所得到的结论是:物体的质量相同时,速度越大,动能越大.
(3)研究超载危害时,应控制球下滑的高度相同而质量不同,由表中甲和丙实验数据可知,速度相同时,质量越大(超载时),动能越大,能够做的功多,破坏力更大;
由甲、乙实验,质量相同,甲速度是乙的2倍,甲推动木块的距离是乙的4倍,即动能与速度的平方成正比;
由甲、两实验,速度相同,丙质量是甲的2倍,丙推动木块距离是甲的2倍,即动能与质量正正比.所以对动能影响较大速度.
故答案为:(1)被推动距离;(2)速度;质量相同时,速度越大,动能越大;(3)超载;速度;物体的动能与物体速度的平方成正比.
【分析】(1)动能的影响因素有两个:质量和速度.根据控制变量法的思路,去分析解决,球把木块推出的距离长,说明的动能大;这是一种转换的方法.
(2)实验目的是研究阻力对物体运动的影响,需要控制球的速度要相同;根据控制变量法分析甲、乙两图得出绪论.
(3)根据控制变量法分析甲、丙的数据分析可知动能与质量(即超载)的关系;分析质量和速度对动能影响的数量关系得出结果.
32.【答案】(1)提升回形针做功的功率
(2)刻度尺
(3)P=hmg/t
(4)偏小
【解析】【分析】(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。
【解答】(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:;
(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。
33.【答案】(1)静止;0
(2)货物运行的时间t=30s-5s=25s,货物在这25s内通过的路程是s=5m,则货物的速度: ,拉力做功W总=Fs=594N×5m=2970J;
则功率
(3)有用功W有用=Gh=1500N×1m=1500J;
则机械效率
【解析】【解答】(1)由图象可知,货物在0至5s时,通过的路程为0,这表明货物在0至5s时处于静止状态;则根据W=Fs可知工人所做的功为0;(2)货物运行的时间t=30s-5s=25s,货物在这25s内通过的路程是s=5m,则货物的速度: ,拉力做功W总=Fs=594N×5m=2970J;
则功率 ;(3)有用功W有用=Gh=1500N×1m=1500J;
则机械效率
答:(1)静止;0;(2)5~30s内,这箱货物运动的速度是0.2m/s;拉力做功的功率是118.8W;(3)该斜面的机械效率是50.5%.
【分析】(1)货物在0至5s时,通过的路程为0,则货物处于静止状态,根据公式W=Fs可知工人所做的功为零;(2)从图象中找出货物运行的时间以及在这段时间内通过的路程,然后利用速度公式即可算出速度;根据公式W=Fs求出总功,利用公式 求功率,(3)根据公式W=Gh求出有用功,利用公式 即可求出机械效率.
34.【答案】(1)灯泡的实际功率最大可达212W;
(2)需要串联一个48.4Ω的电阻,这时电阻消耗的电功率为10W.
【解析】【解答】(1) = =484Ω.
= =211W.
2)灯泡正常工作的电流 = = A.
= =48.4Ω
=22V× A=10W.
【分析】(1)已知灯泡额定电压与额定功率,由电功率变形公式可以求出灯泡电阻,然后由电功率公式可以求出灯泡实际功率.(2)由串联电路特点求出串联电阻电压,然后由欧姆定律求出串联电阻阻值,由功率公式求出串联电阻功率.
35.【答案】(1)D
(2)质量相同时,物体的速度越大,动能也越大
(3)纸盒的形变需要消耗部分机械能
【解析】【分析】(1)在物理学中 , 我们经常把一些不易观察的物理量转化为便于观察的物理量 , 即:转换法。 在该实验中 , 动能的大小不易观察 , 于是我们将小球的动能的大小转换为小球推动纸盒移动的距离 来观察。
(2)动能的决定因素有 : 质量和速度 , 要研究动能与质量的关系 , 必须保证速度相同 , 质量不同;
(3)如果纸盒与小球碰撞的侧面过于柔软 , 小球撞击纸盒 , 纸盒要发生形变 , 需要消耗部分机械能。
【解答】(1)小雨通过观察比较纸盒移动的距离来比较小球动能的大小 , 这种科学研究的方法叫转换法,
A、磁感线实际不存在 , 是人们为形象地描述磁场分布而假想出来的 , 属于建立模型法,A不合题意;
B、在研究分子间存在间隙的实验中 , 比较黄豆和芝麻混合前后的体积 , 根据体积减小得出分子之间有空隙 , 是通过实际实验得出的 , B不合题意;
C、研究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力的大小相同 , 属于控制变量法 , C不合题意;
D、电流看不见、摸不着 , 判断电路中是否有电流,我们可以通过电路中的灯泡是否发光去确定 , 属于转换法 , D符合题意 ;
(2)动能的决定因素有 : 质量和速度。比较甲、丙两图可知,质量相同时,物体的速度越大,动能也越大;
(3)如果纸盒与小球碰撞的侧面过于柔软 , 小球撞击纸盒 , 纸盒要发生形变 , 需要消耗部分机械能 , 因而纸盒的移动的距离会偏小。
故答案为:(1)D ; (2)质量相同时,物体的速度越大,动能也越大;(3)纸盒的形变需要消耗部分机械能。
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