第十章《功与机械能》自我评估
一、选择题
1.做1J的功相当于( )
A.把质量是1kg的物体提升1m
B.把两个鸡蛋托起1m的高度
C.在1N力的作用下将物体移动1m
D.把重为1N的物体在水平方向移动1m
2.投掷实心球是我市体育中考项目之一。投掷过程中,考生对实心球没有做功的是( )
A.从地面拿起实心球
B.将实心球举高
C.用力将实心球掷出
D.实心球离开手后继续在空中飞行
3.小明背着书包回家,在水平路面上行走100m用时100s,乘坐电梯从1楼到11楼用时15s,以下符合实际的是( )
A.电梯对小明做功约1.8×103J
B.乘坐电梯上升时,小明对书包不做功
C.电梯对小明做功的功率约1200W
D.小明在水平路面行走时,重力做功的功率约600W
4.电动叉车托着质量为100kg的货物,在5s内沿着水平方向行驶10m,如图甲所示;接着在10s内把货物匀速竖直提升1m,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.叉车水平行驶过程中,货物的重力做功为1×104J
B.叉车提升货物过程中,克服货物的重力做功为1×103J
C.叉车水平行驶过程中,叉车的重力势能转化为货物的动能
D.叉车提升货物过程中,货物的动能转化为货物的重力势能
5.周末小芳在家里整理家务时,用水平推力F推动木箱在水平地面上运动。此过程中,推力F随时间t的变化关系如图甲,木箱前进的速度v的大小随时间t的变化关系如图乙。下列分析与计算正确的是( )
甲 乙
A.0~1s,推力F对木箱做了功 B.0~5s,木箱的重力势能不断增大
C.3~5s,推力F对木箱做的功为600J D.3~5s,推力F做功的功率为200W
6.2023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(如图)。返回舱在空中加速下落过程中,返回舱的( )
A.动能增大,重力势能减小
B.动能减小,重力势能增大
C.动能不变,机械能增大
D.动能转化为重力势能
7.小华利用橡皮筋和钩码制作了如图所示的“魔罐”。在水平地面上用手将它推出,滚动一段时间后,它能自动折返。“魔罐”被推出后向前滚动的过程中( )
A.动能转化为弹性势能
B.弹性势能转化为动能
C.重力势能转化为弹性势能
D.弹性势能转化为重力势能
8.如图是小明玩蹦极时的情景,不考虑空气阻力,则关于他在下降过程中的说法,正确的是 ( )
A.弹性绳伸直前,小明的重力势能增大,动能减小
B.弹性绳伸直前,小明的重力势能减小,动能减小
C.小明下降到最低点时动能为零,弹性绳的弹性势能最大
D.弹性绳刚伸直时,小明的速度最大,动能最大
9.为了提高全校师生的身体素质,学校买回了乒乓球发球机,如图甲所示。如果乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个质量相同的球,如图乙,若不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.整个过程中,c球的运动状态不变
B.三个球在运动过程中机械能不守恒
C.落地时三个小球的动能相等
D.使球落向桌面的力的施力物体是发球机
10.某小球被水平抛出后,其部分运动轨迹如图甲所示,其中位置①和③离地高度相等,小球在运动过程中经过M、N两点,其动能和重力势能的参数如图乙所示,且M、N两点分别为图中“①”、“②”或“③”点中的两点。则小球( )
A.经过的M点就是②点
B.小球在点③的速度比在点②的大
C.在M点的重力势能大于在N点的
D.小球在点①的动能大于260J
二、填空题
11.如图所示是一种“回力”玩具车,先用手捏住玩具车在水平地面上往后拉一下,松手后玩具车往前跑起来。“用手捏住玩具车在水平地面上往后拉一下”,使得小车存贮了 能;“松手后玩具车往前跑起来”,说明存贮的能量转化为 能。
12.如图为一台机器工作时所做的功与时间的关系图像,由图可知,0~t1时间内机器的功率 (选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”);0~t1时间内机器做功比t1~t2时间内要 (选填“快”或“慢”)。
13.如图所示,货架上放着ABCD四个体积相同的实心球,其中A和B为铝球,C和D为铁球,那么A和B两球相比较, 球的重力势能小;B和C两球相比较,做功本领更大的是 球。(ρ铁>ρ铝)
14.2023年9月23日,杭州亚运会在中国杭州隆重举行。本届亚运会各种自动化科技应用悉数亮相,机器人技术成亮点,例如自动捕蚊灯、仿真钢琴家和无人驾驶冰淇淋摊车等,如图是一款智能送餐机器人的重力是400N,如果机器人在水平路面上以0.6m/s的速度沿直线匀速运动20m,它所受到的阻力为50N。机器人的重力做功 J,牵引力对机器人做功 J,功率为 W。
15.如图所示,忽略空气阻力,球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动,到达P点时离开轨道;然后球上升至最高点N后开始下落经过Q点。O、P处在同一水平高度。则球在O、P两点的速度vO vp(选填“>”“=”或“<”,下同),球在O点的重力势能 P点的重力势能。最高点N与M对比,点N的高度 大于点M的高度。(选填“可能”或“不可能”)
16.小华估测自己跳绳时克服重力做功的平均功率时(不计绳重),他用体重计测出自己的质量m;用刻度尺测出自己每次跳起的平均高度h(人重心上升的高度);用 (填测量器材)记录跳n次所用的时间t;则他跳绳时克服自身重力做功的平均功率P=
(用字母表示);若小华的质量为50kg,重心高度随时间变化的情况如图所示,可估算出他在1min内克服重力做功的平均功率为 W。(g取10N/kg)
三、实验探究题
17.在比较做功快慢时,可以在相同时间内比较做功的多少,还可以在做功相同时比较所用时间的多少。某班同学进行登楼比赛,甲、乙同学记录自己两次从一楼跑到确定的楼层所用的时间,并填入下面表格中,然后将有关的物理量也记录在下面的表格中。
学生 实验序号 学生的质量/kg 楼梯的高度/m 登楼做的功/J 所用的时间/s
甲 1 50 3 1500 5
2 50 3 1500 8
乙 3 54 6 12
4 54 3 1620 5
(1)第3次实验乙同学做的功为 J。分析比较实验次数1、4,可以得出第 次实验中的同学做功较快的结论。
(2)分析比较实验次数1和2,可以得出第 次实验中的同学做功较快的结论。
(3)分析比较实验次数2与3,若要比较甲、乙两位同学做功的快慢,则可以比较 来确定哪位同学做功快。因此还应在表格中添加的栏目是 ,可以得出登楼比赛中做功较快的学生是 (选填“甲”或“乙”)。
(4)在我们所学过的物理量中,类似于这种表示“快慢”的物理量有 (写出一个)。
18.小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系,实验装置如图甲所示。
(1)将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧,记录铁球速度减为0时弹簧的长度。整个过程涉及的能量转化情况为 ,铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映,长度越长,则说明铁球的重力势能越 (选填“大”或“小”)。
(2)将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2(h1<h2)处由静止释放,弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2(l1>l2),则你能得出的结论是 。
(3)若要探究重力势能大小与物体质量的关系,请简要写出你的设计思路: 。
(4)结合本实验和所学知识,分析图乙所示的水坝,发电机安装在 位置较为合理(选填“C”或“D”),你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件: 。
19.【探究名称】探究动能大小的影响因素:
【问题】兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关,那么汽车动能大小与什么因素有关呢?他们提出如下猜想。
猜想一:汽车的动能可能跟速度有关。
猜想二:汽车的动能可能跟质量有关。
【证据】
(1)小明做了如图1所示的三次实验:用金属球模拟汽车,让金属球从斜面的某一高度由静止开始滚下,碰到水平面上的木块,将木块撞出一段距离。该实验是通过观察
来反映金属球对木块做功的多少,从而得出结论的,这种研究方法是
(选填“等效替代法”或“转换法”)。
(2)小雨在探究猜想二时,设计的方案如图2所示:用质量不同的小球将同一弹簧压缩到相同程度由静止释放(铁球与地面间的摩擦力忽略不计),撞击水平地面上同一木块,使木块运动一段距离。
【解释】
(1)分析图1甲、丙两图的实验现象,可以初步得到的结论是 。
(2)用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车 (选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
【交流】
(1)若小明实验中水平面绝对光滑,则 (选填“能”或“不能”)得出正确结论。
(2)小雨的实验方案 (选填“可行”或“不可行”),按此方案操作,会看到木块移动的距离 (选填“相同”或“不相同”)。
四、计算题
20.如图是我国救援直升机实施救援的情景。若被救人员的质量为70kg,在拉力作用下匀速直线向上运动,已知拉力的功率为700W。(g取10N/kg)求:
(1)拉力的大小;
(2)拉力在10s内做的功;
(3)在(2)的基础上被救人员向上移动的速度。
21.“马力”是一种功率单位,它是怎样产生的呢?200多年前,工程师根据瓦特的设计,制造出了第一批改良蒸汽机,一个啤酒厂订购了一台,想代替马匹去牵动抽水机。啤酒厂主想确定一下蒸汽机的生产能力是否能够抵得上一匹马,于是,他从自己的马群中选了一匹最强壮的马,让它不停脚地连续干活,平均每秒能够把75kg的水提高1m,则:(g取10N/kg)
(1)1马力等于多少W?
(2)啤酒厂主所选的马连续工作2h做的功是多少?
(3)若马连续工作2h做的功由功率为3kW的机器完成,需要多长时间?
22.2023年9月16日上午,我校组织初一、初二部分学生前往南昌陆军学院参加了第23个“全民国防教育日”,如图所示为当天展出的一辆多功能坦克,它的质量为3.0×104kg,水平匀速行驶时所受阻力位自身重力的0.1倍(人重忽略不计)。某次执行任务时,它以72km/h的速度水平匀速行驶0.5h到达目的地。(g取10N/kg)求:
(1)坦克匀速行驶时受到的阻力;
(2)坦克匀速行驶0.5h牵引力所做功;
(3)坦克牵引力所做功的功率。
第十章《功与机械能》自我评估参考答案
一、单项选择题
1.B 2.D 3.C 4.B 5.D 6.A 7.A 8.C 9.C 10.D
二、填空题
11.弹性势; 动 12.保持不变;快 13.B;C 14.0;1000;30
15.>;=;可能
16.秒表;;135
三、实验探究题
17.(1)3240;4 (2)1 (3)做的功与所用时间的比值;功/时间(焦耳/秒);乙 (4)速度
18.(1)重力势能先转化为动能,动能再转化为弹性势能;小 (2)质量相同,高度越低,重力势能越小 (3)质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放,比较弹簧压缩后的长度(4)D;水资源丰富(或水量大)和地势高度差大
19.(1)木块移动的距离;转换法;【解释】(1)质量相同的物体,运动速度越大,它的动能越大;(2)超载;【交流】(1)不能;(2)不可行;相同。
四、计算题
20.解:(1)因被救人员匀速上升时,受到的重力和拉力是一对平衡力,
所以拉力F=G=mg=70kg×10N/kg=700N;
(2)拉力在10秒内做功:
W=Pt=700W×10s=7000J;
(3)根据可知在(2)的基础上被救人员向上移动的速度:。
21.解:(1)这匹马每秒做功W=Gh=mgh=75kg×10N/kg×1m=750J;
1马力的功率;
(2)马2小时做功W′=Pt′=750W×2×3600s=5.4×106J;
(3)这些功如果由功率为3kW的机器完成,需要的时间。
22.解:(1)坦克的重力:G=mg=3.0×104kg×10N/kg=3.0×105N,
由水平匀速行驶时所受阻力位自身重力的0.1倍可知,坦克匀速行驶时受到的阻力:f=0.1G=0.1×3.0×105N=3.0×104N;
(2)因为坦克做匀速直线运动,所以,由二力平衡条件可知,坦克的牵引力:F=f=3.0×104N,
由可知,坦克0.5h行驶的路程:s=vt=72km/h×0.5h=36km=3.6×104m,
则坦克匀速行驶0.5h牵引力所做功:W=Fs=3.0×104N×3.6×104m=1.08×109J;
(3)坦克牵引力所做功的功率:。
部分题目详细解析
10.解析:根据图乙可知,小球在M点时的机械能为:;小球在N点的机械能为:,此时的重力势能势能为:500J×60%=300J,所以小球在M点时的重力势能小于小球在N点时的重力势能;小球起跳的高度越来越低,所以机械能是逐渐减小的,N点的机械能大于M点,N点在前面,由图可知,M 只可能是③,N点是②;故AC错误;M点的动能为320J﹣240J=80J;N点的动能为200J,质量不变,动能减小,故球在点③(M)的速度比在点②(N)小;故B错误;小球在点①的机械能大于点②,即大于500J,而重力势能与③相同,即240J,故动能大于500J﹣240J=260J,故D正确。
16.解析:该同学的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N;跳一次所用时间t1=s;1min内所跳的次数;起跳的最大高度h=0.09m;克服重力做功:W=G nh=500N×180×0.09m=8100J;1min内克服重力做功的平均功率:。