3.3能量转化的量度 同步练习（含解析）

3.3能量转化的量度 同步练习
、选择题
整洁的教室需要大家共同创造。同学们值日时，以下劳动几乎没有做功的是(　　)
A．用拖把拖地
B．擦门窗、黑板
C．提着水从同楼层的水房走向教室
D．把椅子架到课桌上
四个同学在石峰公园进行登山比赛，如果规定功率最大者获胜。那么最后胜出者一定是(　　)
A．体重最大的一个 B．间最短的一个
C．速度最大的一个 D．做功最快的一个
一位初三同学在体育考试时完成标准的引体向上10次，该同学总共克服重力做功大约为（　　）
A．1000焦 B．3000焦 C．6000焦 D．9000焦
如图所示，是体能测试中掷出的实心球运动情景，下列说法正确的是（　　）
A．实心球离开手后继续前进，是由于受到惯性的作用
B．实心球在b点时，处于平衡状态
C．实心球从a点运动到c点的过程中，重力做了功
D．在实心球从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能
有两个形状和大小均相同的圆台形容器，如图所示放置．两容器中装有等高的水，且底部都粘有一个质量和体积都相同的木质球．使两球脱离底部，最终木球浮于水面静止．该过程中浮力对两球做的功分别为W甲和W乙，则（　　）
A．W甲>W乙 B．W甲=W乙 C．W甲如图所示，小丽和爷爷爬楼比赛，同时从一楼出发爬上五楼，结果小丽先上到五楼，已知小丽的体重比爷爷的体重小。若以W1、P1表示小丽做的功和功率，W2、P2表示爷爷做的功和功率，则（　　）
A．W2＞W1 B．W1＞W2 C．P1＞P2 D．P1=P2
如图所示，塔式起重机下挂着重物，在下列三种情形中：①重物静止不动；②重物匀速向上运动；③重物沿水平方向匀速移动。下列关于钢索拉力对重物做功的判断及其原因的分析，正确的是(　　)
A．只有情形①③做了功，因为重物的机械能发生了变化
B．只有情形②做了功，因为重物的机械能发生了变化
C．只有情形①③做了功，因为起重机消耗了能量
D．只有情形②做了功，因为起重机消耗了能量
如图所示，甲、乙两个容器形状不同，现有两块完全相同的金属块用细线系着分别浸没入同样深度，这时两容器的水面相平齐，如果将金属块匀速提升一段距离，直到金属块提离水面，不计水的阻力，则（　　）
A．在甲容器中提升时，拉力甲做功较多
B．在乙容器中提升时，拉力乙做功较多
C．在两个容器中提升时，拉力做功相同
D．做功多少无法比较
有一圆柱铁块，想用如上甲乙两种方法使它倒下成丙图状。比较两种方法力和做功大小正确的是（　　）
A．F1>F2 W1>W2 B．F1C．F1=F2 W1=W2 D．F1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
、填空题
功率的定义：　 　 人步行的功率约为10瓦，表示的意义 　 　 .
小明去商场购物时，站在匀速上行的自动扶梯上（如图），若扶梯的高度是5m，扶梯长是7m，小明质量为60千克，扶梯用10s把小明从一楼送到二楼，扶梯对小明做功　 　J；扶梯对小明做功的功率是　 　W。
嫦娥五号返回器携带月壤样品返回地球大气层，采用了类似“打水漂”的方式与空气多次摩擦消耗更多的机械能，从而达到减速的目的，其运动轨迹简化如图所示。
（1）300千克的返回器携带2千克月壤飞离月球时，若在3000牛的推力作用下，沿力的方向飞行了15000米，则该过程中推力做功　 　 J。
（2）从“再次进入”至“着落”的过程中，月壤样品的重力势能　 　 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
（3）“嫦娥五号”抵达月球的时候，是利用火箭发动机反推的方式进行减速， 而无法采用“打水漂”的方式，其原因是　 　。
、实验探究题
在一个闯关游戏中，需要把相同的正方体叠放起来，正方体的边长为a，由密度为ρ的材料制成，质量分布均匀，如图1所示．（g为已知，推导过程及结果无需带单位）
（1）某选手用水平力推正方体，但没有推动这时推力　 　 （大于、小于、等于）地面对正方体的摩擦力，理由是：　 　 ．
（2）推导出该正方体水平放置在地面时对地面的压强．
（3）某选手在时间t内把地面另外两个相同的正方体叠放在第一个正方体上，如图2所示，请推导出该选手在叠放这两个正方体的过程中，克服重力做功的功率．
、解答题
如图甲是小建同学在建兰校运动会上投掷实心球的场景，当实心球脱手时，重心离地面的高度是1.8m，当实心球至最高点时，重心上升了0.9m。已知实心球质量为2千克，小建的质量为55千克。
（1）若小建每只脚与地面的接触面积是200cm2，则小建手握实心球双脚站立在水平地面时，脚对地面的压强为多大
（2）实心球从最高点至落地的过程中，实心球重力所做的功是多少
（3）实心球自脱手至落地的过程中(不计空气摩擦)，图乙中关于其动能、重力势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，顺序组合正确的是____。
A．④③② B．④②③ C．②①③ D．④③②
3.3能量转化的量度 同步练习答案解析
、选择题
C
【解析】本题考查做功在日常生活中的情况，在判断过程中，需要注意做功与否的判断依据：（1）物体是否受到力的作用；（2）在力的方向上是否有距离，两者缺一不可，由此对选项进行分析。
A用拖把时，力的方向水平，拖把在水平方向上有距离，所以做功；
B擦黑板时，需要克服摩擦力做功；
C提水时，由于力的方向在竖直方向上，而运动的距离却是在水平，所以没有做功；
D架椅子时，克服了椅子的重力做功；所以答案选择C。
D
【解析】（1）功率是表示物体做功快慢的物理量。
（2）功率跟物体做功多少和做功时间有关，做功多少跟力的大小和物体在力的方向上通过的距离有关。可以利用P=w/t=Gh/t或P=Fv进行判断。
AB、P=w/t=Gh/t，登山功率同时跟体重、山高、时间有关，只有一个体重或只有一个时间，是不能确定功率大小的。故选项A和B都不符合题意；
C、P=w/t==Gv，功率同时跟体重和速度有关，只知道速度大小，是不能确定功率大小的，不符合题意；
D、功率是表示物体做功快慢的物理量。做功快一定是功率大，符合题意；
故答案为：D
B
【解析】本题求出重力做功的所用公式为W=mgh。
一位初三同学体重为60kg，W=mgh=6000×0.5J=3000焦
故答案为：B
C
【解析】（1）惯性是一种性质，而不是力的作用；
（2）当物体受到的合外力为零时，它才处于平衡状态；
（3）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了距离；
（4）分析动能和重力势能的大小变化即可。
A．实心球离开手后继续前进，是由于它有惯性，故A错误；
B．实心球在b点时到达最高点，此时只受竖直向下的重力，合力不为零，因此没有处于平衡状态，故B错误；
C.实心球从a点运动到c点的过程中，受到的重力竖直向下，而实心球在竖直方向上通过了距离，因此重力做了功，故C正确；
D.在实心球从b点运动到c点的过程中，质量不变高度减小，因此重力势能减小；速度增大，因此动能增大，那么重力势能转化为动能，故D错误。
故选C。
A
【解析】（1）已知液体密度和体积根据公式F浮=ρ液gV排比较浮力的大小；
（2）首先根据容器的形状分析小球浮出水面后水面下降高度的大小，然后根据h'=h-△h比较水面的高度大小，最后根据W=Fs判断浮力做功的大小。
当两个小球浸没时，它们排开水的体积相同，
根据公式F浮=ρ液gV排可知，它们受到的浮力F甲=F乙；
当小球在水面漂浮时，它们排开水的体积相同，
那么甲、乙两个容器中水面下降的体积相同；
根据V=Sh可知，甲的上口大，所以甲水面下降的高度△h小；
根据公式h'=h-△h可知，原来水面高度相同，那么甲的水面高度更大一些。
根据W=Fs可知，甲和乙的浮力相同，而甲上升的高度大，
因此浮力对甲做的功W甲>W乙。
A
【解析】（1）爬楼时，克服重力做功，根据W=Gh比较做功的多少；（2）根据 比较功率的大小．此题考查功和功率大小的比较，属于基础题．
解：（1）∵小丽的体重比爷爷的体重小，爬到五楼时，高度相同，∴由W=Gh可知，爷爷做的功W2比小丽做的功W1多，故A正确，B错误．（2）∵爷爷做的功比小丽做的功多，但爷爷用的时间比小丽长∴由 可知，爷爷做功的功率与小丽做功的功率无法比较，故C、D错误．
故选A．
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，据此分析判断。
①重物静止不动，它只受到起重机施加的力，而没在力的方向上通过距离，因此没有做功；
②重物匀速向上运动时，起重机对它施加向上的拉力，且它在这个力的方向上通过距离，因此对物体做了功。由于高度增大，所以物体的重力势能增大；
③重物沿水平方向匀速移动，它受到起重机向上的拉力，但是没有在这个方向上通过距离，因此没有做功。此时它的动能与重力势能都没有发生改变。
故B正确，而A．C、D错误。
故选B。
A
【解析】根据功的计算式W=Fs分析比较。
①从开始上升到金属的上表面到达表面过程，金属块受到的拉力F1=G-F浮，两个图中是相同的，上升的距离也相同，根据W=Fs可知，这个过程中拉力做功相等。
②离开水面过程，在甲乙两图中，因为甲的上表面面积大，所以当金属出水面时，甲水面下降的比较少，因此这个过程中甲中的物体上升的高度大。而拉力平均值为，即两个拉力相等。根据W=Fs可知，这个过程中对甲中金属块做功多。
③将两个阶段的功相加可知，拉力甲做功比乙做功多。
故选A．
D
【解析】杠杆五要素：动力，阻力，动力臂，阻力臂和支点。⒈支点：杠杆绕着转动的固定点，通常用O表示。⒉动力：为达到目的而使杠杆转动的力，通常用F1表示。⒊阻力：阻碍杠杆转动的力，通常用F2表示。⒋动力臂：从支点到动力作用线的距离叫动力臂，通常用L1表示。⒌阻力臂：从支点到阻力作用线的距离叫阻力臂，通常用L2表示。
（1）由甲乙两图可知，按照甲的方法，它的支点为B，F1力臂为BD，如果按照乙图方法，支点就是C，F2力臂为DC，因为BD大于DC，所以F1＜F2。
（2）无论如何将圆柱铁块倒下都是克服重力做功，两种方法使得柱体重心移动距离相等，所以两个力做功相等，隐藏比较使用甲乙两种方法，人至少要做的功的大小：W1=W2
故答案为：D
B
【解析】（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。
（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。
、填空题
单位时间里完成的功叫功率；步行时，1秒钟人做功10焦
【解析】单位时间里完成的功叫做功率，功率反映了物体做功的快慢。
单位时间里完成的功叫做功率。根据功率的定义可知：人步行的功率约为10瓦，表示人步行1秒钟完成的功是10焦耳。
故答案为：单位时间里完成的功叫功率 ；人步行1秒钟完成的功是10焦耳
3000；300
【解析】扶梯克服小明重力做的功W=Gh=60kg×10N/kg×5m=3000J；
则扶梯对小明做功的功率：。
根据W=Gh计算扶梯克服小明重力做的功，再根据计算扶梯对小明做功的功率。
（1）4.5×107
（2）减小
（3）月球表面没有大气层
【解析】（1）根据W=Fs计算推力做的功；
（2）重力势能的大小与质量和高度有关；
（3）根据“打水漂”的工作条件判断。
（1）该过程中推力做功：W=Fs=3000N×15000m=4.5×107J；
（2）从“再次进入”至“着落”的过程中，月壤样品的质量不变，高度减小，则它的重力势能 减小；
（3）根据题意可知，“打水漂”利用的是空气对返回器的阻力，因此：嫦娥五号”抵达月球的时候，是利用火箭发动机反推的方式进行减速， 而无法采用“打水漂”的方式，其原因是月球表面没有大气层。
、实验探究题
（1）等于；静止的正方体受到平衡力的作用
（2）解：该正方体水平放置时对地面的压强为p=ρga.
（3）解：克服正方体重力做功及功率分别为3ρga4、
【解析】解：（1）正方体在水平推力的作用下保持静止状态，正方体水平方向上受到的推力和阻力是一对平衡力，大小相等．
（2）正方体水平放置时对地面的压强：p======ρga；
（3）该选手在叠放这两个正方体过程中，克服正方体重力做功为W=Fs=G′h=mga+2mga=3ρVga=3ρga4；
在时间t内，克服正方体重力做功的功率为：P==；
故答案为：（1）等于；静止的正方体受到平衡力的作用；
（2）该正方体水平放置时对地面的压强为p=ρga；
（3）克服正方体重力做功的功率分别为3ρga4、．
（1）在推力作用下，保持静止状态，静止的正方体受到平衡力的作用，竖直方向上受到重力和支持力是一对平衡力；水平方向上受到的推力和阻力是一对平衡力．
（2）利用压强公式计算．
（3）利用功以及功率公式计算．
、解答题
（1）脚对地面的压强为1.425×104Pa.
（2）解：实心球重力所做的功为54J；
（3）A
【解析】（1）利用F=G总=（m人＋m球）g得出小科手握实心球站在水平地面时，脚对地面的压力，利用p=得出脚对地面的压强。
（2）利用W=G球=m球gh得出实心球从最高点至落地的过程中，实心球重力所做的功。
（3）影响动能的因素是物体的质量和速度，质量越大、速度越大，动能越大；影响重力势能的因素是物体的质量和高度，质量越大、高度越大，重力势能越大；不计空气阻力，动能和重力势能的相互转化过程中，机械能守恒。
（1）小建手握实心球站在水平地面时，脚对地面的压力F = G总 =(m人 + m球)g = (55kg + 2kg)
x 10N/kg = 570N，脚对地面的压强p===1.425×104=Pa。
（2）实心球从最高点至落地的过程中，实心球重力所做的功W=G球h = m球gh = 2kg x 10N/kg
x (0.9m + 1.8m) = 54J
（3）实心球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小；当上升到最高点时，水平方向上速度不为零，仍然具有动能；下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大。所以，动能是先减小，上升到最高点动能达到最小值但不为0，然后又增大。图①错误，图④正确。
实心球脱手时有一定的高度，实心球上升的过程中，高度越来越大，则势能越来越大；当上升到最高点时势能最大；下落的过程中，高度越来越小，则势能越来越小；当实心球落地后，势能为0，所以，实心球自脱手至落地的过程中势能是先变大，然后减小，最后为0。故图③正确。
实心球自脱手至落地的过程中，由于不计空气摩擦，没有能量的损失，则机械能守恒，即机械能保持不变。图②正确。
故答案为A．
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