第十四章 功和机械能
基础练
1.[2024江西]如图所示,物块在大小为的拉力作用下,在时间内沿拉力方向移动的距离为,则此过程中拉力对物块做的功为_ _ _ _ _ _ ,功率为_ _ _ _ _ _ 。(均用题中所给字母表示)
2.[2025江苏连云港]下列情景中,人对物体做功的是 ( )
A.司机用力推汽车,汽车不动
B.人推自行车前进
C.学生背着书包在水平路面上匀速前进
D.足球被踢后,在草地上滚动了一段距离
3.[2025河南模拟]如图所示,塔式起重机用于建筑施工重物输送,某次其上的滑轮组通过绳索将物体以速度匀速提升到一定高度后,再以速度沿水平方向匀速移动,。下列说法正确的是( )
A.物体匀速向上运动的过程中,物体的动能转化为物体的重力势能
B.物体水平匀速移动的过程中,绳索的拉力对物体做了功
C.物体被竖直提升时的动能大于物体水平移动时的动能
D.竖直提升任何物体,滑轮组做的额外功均小于有用功
4.[2025焦作二模]科技不断发展,某快递公司用电动无人机送货,如图所示。无人机加速上升时,下列说法正确的是( )
A.货物相对于地面是运动的
B.货物的动能转化为货物的重力势能
C.无人机的机械能一定等于货物的机械能
D.无人机对货物的拉力与货物受到的重力是一对相互作用力
5.[2025湖北]如图为我国高原装载机。它不仅能在高原完成大吨位土方装卸,其铲斗前端的铲齿还能轻松铲断坚硬的岩石。下列说法正确的是( )
A.轮胎花纹是为了增大摩擦 B.轮胎宽大是为了增大压强
C.铲齿尖锐是为了增大压力 D.铲斗举起土方越高做功越少
6.[2025江苏连云港]2025年4月24日,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号遥二十运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于神舟二十号飞船加速升空的过程,下列说法正确的是( )
A.动能增加,重力势能不变,机械能增加
B.动能增加,重力势能增加,机械能增加
C.动能不变,重力势能减小,机械能减小
D.动能减小,重力势能增加,机械能不变
7.[2024南阳模拟]如图是过山车运动的模型,小球从处由静止释放沿轨道先后经过、,停在处。下列说法正确的是( )
A.小球对轨道的压力与轨道对小球的支持力是一对相互作用力
B.小球从到的过程中机械能守恒
C.小球从到的过程中重力势能不断减小
D.小球停在处时的惯性最小
8.[2025江苏扬州]为防止“天降冰凌”产生危害,将除冰环从桥梁斜拉索上端由静止释放,除去斜拉索上的积冰。除冰环在下滑过程中( )
A.只受重力作用 B.速度始终不变
C.一直处于平衡状态 D.机械能不断减小
9.[2024信阳三模]炎炎夏日,雾炮车(如图所示)通过喷洒系统向空中发射颗粒极为细小的水雾,有效地起到降温的作用。在水平路面上匀速行驶的雾炮车进行喷雾作业时,雾炮车受到地面的摩擦力和雾炮车动能的变化情况分别是( )
A.摩擦力和动能都不变 B.摩擦力和动能都减小
C.摩擦力减小,动能不变 D.摩擦力不变,动能减小
10.[2024驻马店二模]跳远运动的各阶段如图所示,则运动员( )
A.经过最高点时动能为零
B.落地时重力势能最小
C.起跳后升空的过程中,重力势能转化为动能
D.在起跳点的机械能小于在最高点的机械能
11.[2024信阳三模]在探究物体动能的大小与哪些因素有关的实验中,小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
(1) 本实验是通过_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 来反映铁球动能大小的,请你说出一个能够支持“动能大小可能与速度大小有关”的猜想依据:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(2) 要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的速度相同,为了达到这一目的所采取的具体操作方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(3) 选用图甲、丙两次实验可以得出结论:物体质量相同时,_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(4) 三次实验中,碰撞前动能最小的是图_ _ _ _ (填“甲”“乙”或“丙”)中的铁球,判断的依据是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
12.[2024许昌二模]河南省素有“中原粮仓”的美誉,如图所示是拖拉机运送麦子时的场景,拖拉机受到的阻力为总重力的,空载质量(含司机)为,车厢容积为,已知车厢中小麦的密度约为。取,试问:
(1) 四冲程柴油机工作过程中,为拖拉机提供动能的是_ _ _ _ 冲程。
(2) 拖拉机满载时的总重力为多少?
(3) 拖拉机满载时以的速度匀速前进,这一过程中发动机的功率为多大?
13.[2025江苏苏州]叉车常用于货物的转运,如图所示。叉车在内将质量为的货箱匀速竖直提升,取。求此过程中:
(1) 货箱的速度;
(2) 叉车对货箱所做的功;
(3) 叉车对货箱所做功的功率。
提升练
14.[2025洛阳二模]嫦娥六号返回器返回过程采用了“半弹道跳跃式返回”,俗称“打水漂”。如图,返回器从点首次进入大气层后,调整返回器姿态,使其在大气阻力的作用下被弹起,从点离开大气层,达到最高点之后再次从点进入大气层,、两点处于大气层边缘的等高线上。则点的速度_ _ _ _ (选填“大于”“小于”或“等于”)点的速度,请从能量转化的角度分析原因:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
15.[2024郑州模拟]2024年4月25日20时59分,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射,如图甲所示。下列说法正确的是( )
A.火箭先对高温燃气施加向下的作用力,然后火箭获得向上的升空动力
B.火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程与图乙所示的冲程中的能量转化相同
C.火箭上升过程中的机械能守恒
D.提升燃料燃烧的充分度是提高热机效率的有效途径
16.[2024周口一模]如图所示,小明在探究“物体的动能大小跟哪些因素有关”,其中,。
(1) 如图所示,该实验的研究对象是_ _ _ _ (选填“小球”或“木块”),通过观察_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 来反映物体动能的大小;
(2) 要研究动能与质量的关系,需要比较_ _ _ _ 两图就可以得出初步结论;
(3) 由甲、乙两图可以得出的结论是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,动能越大;
(4) 如果实验装置的水平面绝对光滑且无空气阻力,那么我们_ _ _ _ (选填“能”或“不能”)完成该实验,原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;
(5) 小明发现丙图中木块移动距离与甲图中相差不大,实验效果不明显,若只重新做丙图中实验,可采取的改进措施是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
17.[2024周口三模]如图甲所示,小明同学用没有弹性的细绳悬挂了一个实心小球,并在小球悬挂点的下方放置了一个纸盒,来探究影响物体动能大小的因素。
甲 乙
(1) 使用图甲的实验装置,将小球分别在点和点由静止释放,可以实现小球到达最低点时的_ _ _ _ 不同。请你判断,小球从点_ _ _ _ (选填“”或“”)释放时,纸盒被撞击后向右移动的距离更远,由此可初步得出结论:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(2) 图甲实验装置可将小球到达最低点时的动能转换为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 以便观察现象,所以桌面_ _ _ _ (选填“能”或“不能”)采用完全光滑的材质。
(3) 若将桌面和纸盒撤去,如图乙所示,在小球运动到点时细绳断裂,则小球的运动轨迹最可能如图乙中_ _ _ _ (选填“”“”或“”)所示。(忽略空气阻力)
18.[2025山西]小亮看到如图所示的阳光健身海报,决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。查阅资料知道,人运动所需的能量可来源于体内脂肪“燃烧”释放的化学能,脂肪完全“燃烧”释放的能量为(即可看作脂肪的热值)。若小亮的质量为,家住11楼,每层楼高为。取
(1) 求小亮所受的重力。
(2) 小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家,若电梯匀速运行,求电梯对他做的功。
(3) 若小亮每次爬楼梯回家消耗脂肪的质量为,求脂肪完全“燃烧”放出的能量。
【参考答案】
第十四章 功和机械能
基础练
1.;
2.B
[解析]做功的两个必要因素:有力作用在物体上,物体在力的方向移动了距离。司机用力推汽车,汽车不动,有力没有距离,不符合题意;人推自行车前进时,推力方向水平向前,且自行车在力的方向移动了距离,符合题意;学生背着书包在水平路面上匀速前进时,力的方向竖直向上,而移动的距离是水平方向,在力的方向上没有移动距离,不符合题意;足球被踢后,在草地上滚动了一段距离,此过程人对足球没有作用力,不符合题意。
易错警示
做功必须有力,而且必须在力的方向上移动距离,二者必须同时且同方向。踢足球时踢球的过程是用力了,但滚动时没有力,故不做功,二者不具有同时性。
3.C
4.A
5.A
6.B
7.A
8.D
[解析]将除冰环沿斜拉索上端由静止释放,除冰环下滑,相当于在斜面上运动,此时受重力、支持力和摩擦力作用,、错误;除冰环由静止释放,有加速过程,故不是一直处于平衡状态,错误;由于下滑过程有摩擦力,除冰环克服摩擦力做功,部分机械能转化为内能,机械能减小,正确。
9.B
10.B
11.(1) 纸盒移动的距离; 在路上行驶的同一汽车,速度大时比速度小时更不容易停下来(合理即可)
(2) 将质量不同的铁球从同一高度由静止释放
(3) 速度越大,动能越大
(4) 丙; 纸盒移动的距离最小
12.(1) 做功
(2)
[解析]车厢中小麦的质量
,
则拖拉机满载时的总重力
。
(3)
[解析]拖拉机满载以的速度匀速前进时,受力平衡,则牵引力,
则发动机的功率
。
13.(1)
[解析]货箱的速度。
(2)
[解析]匀速竖直提升,货箱运动状态不变,则它受到的重力和支持力是一对平衡力,则支持力
,
叉车对货箱所做的功。
(3)
[解析]叉车对货箱所做功的功率。
提升练
14.大于; 至过程中,返回器克服空气阻力做功,机械能转化为内能,返回器的机械能减小;到的过程中,机械能守恒,返回器在、点时重力势能相同,故其在点时的动能小于点时的动能,返回器的质量不变,所以点的速度大于点的速度
15.D
16.(1) 小球; 木块移动的距离
(2) 甲、丙
(3) 物体质量相等,速度越大
(4) 不能; 木块将一直做匀速直线运动
(5) 换一个质量更大的球
17.(1) 速度; ; 物体质量相同时,速度越大,动能越大
(2) 纸盒向右移动的距离; 不能
(3)
18.(1)
[解析]小亮所受的重力。
(2)
[解析]小亮随电梯做匀速直线运动,小亮所受的支持力与重力大小相等,即,
小亮在支持力方向上移动的距离,
电梯对小亮所做的功。
(3)
[解析]脂肪完全“燃烧”放出的能量。
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