第11章 功和机械能【培优】

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名称 第11章 功和机械能【培优】
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文件大小 1.8MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2025-02-05 12:58:51

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第11章 功和机械能【培优】
一、单选题
1.如图所示,斜面长20m、高10m,固定在水平地面上。一位同学用平行于斜面向上40N的拉力,在20s内把重为60N的物体沿斜面向上匀速拉动了10m,则(  )
A.斜面的机械效率是66.7% B.斜面的机械效率是75%
C.该同学对物体做功的功率是10W D.该同学对物体做功的功率是30W
2.2022年6月5日上午神舟载人飞船搭载长征二号F遥运载火箭自酒家卫星发射心成功发射。3名航天员将在太空进行为期6个月的科学实验探究和生活,长二号F遥运载火箭用了液态氢作燃料。下列说法正确的是(  )
A.火箭选用液态氢作燃料,是因为液态氢具有较大的热值
B.火箭加速升空的过程中,火箭的机械能不变
C.发射火箭时,点燃液态氢燃烧时,将内能转化为化学能
D.神舟载人飞船搭载长征二号F遥运载火箭上升过程中,火箭相对于飞船是运动的
3.科学家瓦特改良并制造出第一台有实用价值的蒸汽机,使人类进入蒸汽时代。下列物理量的单位以他的名字命名的是(  )
A.力 B.压强 C.功率 D.功
4.如图所示,工人师傅在50s内用大小为500N的力F,将物体从斜面底端匀速拉到顶端,若此装置的机械效率为80%,g=10N/kg,不计绳子与滑轮间的摩擦力,下列说法正确的是(  )
A.所拉物体的质量为800kg
B.拉力的功率是40W
C.物体在斜面上运动时受到的摩擦力是100N
D.物体在斜面上运动时受到的摩擦力是500N
5.体重相同的两位同学举行爬楼比赛,结果一位同学用了15s爬到楼上,另一位同学用了20s爬了同样的高度,这两位同学做的功和功率的关系是 (  )
A.功相同,功率不同 B.功率相同,功不相同
C.功、功率都相同 D.功、功率都不相同
6.在登楼梯比赛中,60kg的小明同学从一楼匀速登上五楼,共用了24s,则他登楼时克服自身重力所做功的功率最接近于(  )
A.3W B.150W C.300W D.3000W
二、多选题
7.晓理用质量为0.6kg的空箱子和三个质量相同的滑轮自制了如图甲所示的装置,探究货物的重力逐渐增加时装置机械效率的变化。经过实验他绘制了如图乙所示的图像。不计绳重和摩擦,g取10N/kg,则下列说法正确的是(  )
A.每个滑轮的重力为7N
B.绳子自由端移动距离是货物移动距离的3倍
C.提升重为80N的货物,绳子自由端拉力为25N
D.将重为20N的货物提升2m,用时5s,绳子自由端拉力的功率为4W
三、填空题
8.被举高的杠铃具有    ,在水平地面滚动的足球具有    。(均选填“弹性势能”、“重力势能”或“动能”)
9.如图所示,人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行,当卫星从远地点向近地点运动过程中,动能逐渐   ,机械能   .(选填“增大”“不变”或“减小”)
10.如图是自动回转的“魔罐”,橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部,中间系一个钩码,当你将“魔罐”在水平地面上滚出后,它能自动滚回来的原因是   能转化为   能.
11.共享单车是一种分时租赁模式,也是一种新型绿色环保共享经济。单车坐垫要做成三角状,并加海绵、弹簧是为了减小   ;在遇障碍物刹车时,前后刹皆用,并与前面车辆保持一定距离,注意安全,这是为了防范   带来的危害;骑车时两手握车把两端容易控制,这是利用了   杠杆;轮胎、脚踏板刻有凹凸花纹,这是为了增大   。
12.如图所示,在拉力F作用下,物体在水平桌面上以一定的速度向左匀速运动,绳子自由端5s内移动了6m,已知A的重力为200N,地面对物体的摩擦力为80N;若不计滑轮重,绳重及绳与轮的摩擦,拉力F为   N;若该装置的机械效率为80%,绳自由端的拉力做的总功是   J。
13.无风时, 以速度 跑步, 人所受的空气阻力 为阻力系数, 为空气的密度, 为人在垂直于运动方向上的截面积, 阻力功率 。已知某人于平地上匀速跑步时, 身体为跑步持续提供 的功率, 若此人质量 , 空气密度 , 且跑步时没有任何打滑, 则此人的跑步速度为   ; 若肌肉消耗能量做功的效率为 ,则此人跑步 消耗    的能量。
四、实验探究题
14.物体在流体中运动时,会受到阻力作用,该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小跟相对运动速度大小有关,速度越大,阻力越大;跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大;跟物体的形状有关,头圆尾尖(这种形状通常叫做流线型)的物体受到的阻力较小。物体从高空由静止下落,速度会越来越大,所受阻力也越来越大,下落一段距离后,当阻力大到与重力相等时,将以某一速度匀速直线运动,这个速度通常被称为收尾速度。某研究小组做了“空气对球形物体阻力大小与球的半径和速度的关系”的实验,测量数据见表。(g取10N/kg)
小球编号 1 2 3
小球质量(g) 2 5 4
小球半径(cm) 0.5 0.5 1
小球的收尾速度(m/s) 16 40 40
(1)1号小球在收尾速度时受到的空气阻力为   N;
(2)半径相同的小球,质量   (选填“大”或“小”)的收尾速度大;
(3)对于3号小球,当速度为30m/s时,空气阻力   (选填“大于”,“等于”或“小于”)重力;
(4)在实际应用中,有时需要减小物体所受的流体阻力,有时需要增大物体所受的流体阻力,以下在正常运行或工作过程中需要增大流体阻力的是   (填序号);
A.C919大飞机 B.核潜艇 C.小轿车 D.降落伞
(5)当小球匀速下落时,机械能   (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
五、综合题
15.2023年10月31日8时11分,神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在距离地面十千米的高度打开降落伞,逐步减速,直至距地面1米高度时,启动反推发动机向下喷火。实现进一步减速、最终安全直立着陆。已知返回舱的总质量约为,返回舱着陆后与水平地面接触面积约为。
(1)启动反推发动机实现减速是利用了   。返回舱在下降过程中受到的   (选填“是”或者“不是”)平衡力;
(2)返回舱着陆后静止在水平地面时对地面的压强是多少?   
(3)返回舱距离地面直至落地过程中,返回舱重力做功多少?   
16.一辆汽车在水平公路上匀速行驶,牵引力是3000N,若汽车速度为10米/秒,问:
(1)汽车行驶时受到阻力多大?
(2)汽车的功率多大?
(3)汽车在半小时内做多少功?
17.三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机。过往船只驶入升船机中装满水的船厢后,可以竖直升降,大大缩短船只过坝的时间,为了确保运行的安全性,工程师们建造三峡升船机前设计、比对了多种升降船厢的方式。“水力浮筒式”也是其中一种受到广泛关注的升降船厢方式,下图是它的工作原理图。当进水阀关闭、排水阀打开时,竖井中水位下降,两个相同的浮筒也随之下降,船厢就会上升;反之船厢就会下降。已知船厢装满水后船厢和水的总质量为kg,每个浮筒的质量为kg,求:
(1)船厢以20m/min的速度匀速上升3m,用时   s,船厢在此过程中机械能   (填“变小”“不变”或“变大”);
(2)若升船机承载着装满水的船厢匀速竖直下行100m,则重力对船厢和船厢里的水做的功共是多少   J?
(3)当质量为kg的“炽心号”驶入装满水的船厢,船厢上升到与上游水位相平时(即图中所示位置),进水阀、排水阀都关闭,此时每个浮筒排开水的体积是多少m3   ?(不计钢绳和滑轮的重力及摩擦)。
六、双选题
18.同学们用如图装置测定斜面的机械效率。在实验过程中,同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法。其中不正确的是(  )
A.匀速拉动木块时,拉力与摩擦力是一对平衡力
B.斜面的机械效率与木块被匀速拉动的距离是无关的
C.匀速拉动木块的过程中,木块的机械能是不变的
D.斜面越陡,所用的拉力越大,斜面的机械效率越高
七、计算题
19.如图所示为一辆无人驾驶清扫车,空车质量为400kg,它集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体(g取10N/kg)
(1)空车停在水平地面上,若地面总受力面积为200cm2,则车对地面的压强为多少帕?
(2)空车行驶时牵引力的功率为810W,在10s内匀速行驶12m,则牵引力做了多少功?
20.做引体向上时,要求两手正握单杠,由悬垂开始,上提时,下巴须超过杠面,下放时,两臂放直,不能曲臂,即为完成1次。如图,某同学质量为60kg,正握单杠且两臂自然下垂伸直时,下巴与单杠的高度差是0.4m。该同学在某次测试中,1min内完成了12次引体向上。(g取10N/kg)
(1)该同学受到的重力是多少?
(2)该同学完成1次引体向上克服自身重力做了多少功?
(3)整个测试过程中克服自身重力做功的平均功率是多少?
八、科普阅读题
21.阅读短文,回答问题。
空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热,加热低沸点氟介质并使其汽化,氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后,进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水,随后经过“节流降温过滤降压”回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点,它工作时,氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量QA;压缩机消耗电能W转化为机械能,再由机械能转化为內能,最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量QB=QA+W通常我们用“能效比”(即放出的热量与消耗的电能的比值)来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器,它的部分技术参数如下表。
每秒制热量Q/J 3000 电源规格U/V 220
每秒消耗电能W/J 800 水箱容积V/L 200
适用环境温度范围﹣7﹣43
(1)在空气能热水器中,是通过   (选填“加压”或“降温”)方法使氟介质液化的,这款空气能热水器正常工作时的能效比为   ;
(2)氟介质经膨胀阀减压后,它的沸点所在温度范围可能是______;
A.低于﹣7℃ B.﹣7℃~43℃ C.高于43℃ D.高于50℃
(3)正常使用时,将一箱15℃ 的冷水加热到55℃,消耗的电能为   J,若水吸收的热量由天然气来提供,需要完全燃烧   天然气( ,天然气的热值为8.4×107J/m3);
(4)在如图乙所示的冲程中,压缩机气缸内实现了把   能转化为   能;
(5)压缩机活塞上下移动的距离是16cm,横截面积是50cm2,工作时,活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105Pa,则活塞压缩一次氟介质做的功为   J;若系统正常工作消耗的电能有90%转化为压缩氟介质的能量,则每分钟压缩氟介质的次数是   ,压缩机曲轴的转速是   r/min。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】功率计算公式的应用;机械效率的计算;有用功和额外功
2.【答案】A
【知识点】机械能及其转化;燃料的热值;能量的转化或转移;运动和静止的相对性
3.【答案】C
【知识点】功率的概念
4.【答案】C
【知识点】功率的计算;斜面的机械效率;功的计算及应用
5.【答案】A
【知识点】功率的概念;功
6.【答案】C
【知识点】功率的计算
7.【答案】A,C
【知识点】功率计算公式的应用;滑轮(组)的机械效率
8.【答案】重力势能;动能
【知识点】动能的影响因素;势能的影响因素
9.【答案】增大;不变
【知识点】机械能及其转化
10.【答案】弹性势;动
【知识点】机械能及其转化
11.【答案】压强;动能;省力;摩擦力
【知识点】动能的影响因素;增大或减小摩擦的方法;减小压强的方法及其应用;杠杆的分类
12.【答案】40;300
【知识点】滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算;功的计算及应用
13.【答案】;
【知识点】功率计算公式的应用;功的计算及应用
14.【答案】0.02;大;小于;D;减小
【知识点】机械能及其转化;平衡状态的判断
15.【答案】力的作用是相互的;不是;;
【知识点】力作用的相互性;压强的大小及其计算;功的计算及应用
16.【答案】(1)解:因为汽车做匀速直线运动,
因此汽车受到的阻力和牵引力是一对平衡力,故阻力为3000N
(2)解:汽车的功率:
P= = =Fv=3000N×10m/s=3×104W
(3)解:汽车在半小时内做的功:
W=Pt=3×104×1800s=5.4×107J.
【知识点】功率的计算;功的计算及应用
17.【答案】9;变大;;
【知识点】机械能及其转化;阿基米德原理;功的计算及应用
18.【答案】A,C
【知识点】动能和势能的大小变化;平衡力的辨别;机械效率的计算
19.【答案】(1)2×105Pa;(2)8100J
【知识点】功率计算公式的应用;重力及其大小的计算;压强的大小及其计算
20.【答案】(1)600N;(2)240J;(3)48
【知识点】功率计算公式的应用;重力及其大小的计算;功的计算及应用
21.【答案】(1)降温;3.75
(2)B
(3)8.96×106;0.4m3
(4)机械;内
(5)200;216;216
【知识点】密度公式及其应用;热量的计算;燃料的热值;功的计算及应用
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