3.3 能量转化的量度 同步练习

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…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
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3.3 能量转化的量度
一、单选题（共15题；共30分）
1.2018年6月29日，一则题为《20秒60级台阶他抱着晕倒的女士冲向医院》的新闻报道让救人兵哥哥、东部战区海军战士朱墨 岩刷屏全国。在这20s内，朱墨岩登台阶的平均功率接近（?? ）
A.?? 5.5W?????????????????????????????????B.?55W?????????????????????????????????C.?550W?????????????????????????????????D.?5500W
2.如图所示，在电梯里，一名背书包的学生在随着电梯匀速上升的过程中，以下说法正确的是(?? ).
A.?学生的动能转化成重力势能??????????B.?学生的运动状态发生了变化
C.?学生对书包做了功????????????????????????????D.?学生所受到的重力和她对电梯的压力是一对平衡力
3.子弹在枪膛内受火药爆炸后产生对气体的平均推力是800 N,子弹的质量为20 g,枪膛长55 cm,射出后,子弹在空中飞行了80 m,则气体对子弹所做的功是 (?? ).
A.?4×104 J????????????????????????????????B.?156.8 J????????????????????????????????C.?440 J????????????????????????????????D.?1.08 J
4.跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为 50 千克，每次跳起高度约为 6 厘米（人整体上升，如图所示），一分钟跳 100 次，下列说法正确的是（?? ）
A.?向上起跳过程中小金的动能持续增大????????B.?在整个跳绳过程中小金的机械能守恒
C.?小金跳一次克服重力做功约 3 焦????????D.?小金在这一分钟内跳绳的功率约为 50 瓦
5.在某次演习中，解放军在海拔6000米的高空空投重达8吨的新型履带式伞兵战车，如图所示。空投下来的战车在后阶段可认为与降落伞一起匀速竖直掉向地面。下列观点正确的是（??? ）
A.?伞兵战车出机舱后在水平方向仍会向前运动，这是由于战车受到惯性的作用??
B.?后阶段匀速下降的过程中机械能守恒
C.?空投战车后，若飞机仍在原高度水平飞行，则飞机的势能比空投前减小??????????
D.?伞兵战车从出机舱到地面的整个过程中，重力做功4.8×107焦
6.提高列车的额定功率是铁路进一步提速要解决的一个重要课题，列车的输出功率等于牵引力与速度的乘积，若列车所受阻力与速度成正比，那么，列车提速前后分别以最高时速120 km/h和180 km/h在平直轨道上匀速行驶时，列车的输出功率之比为 (? ).
A.?2:3????????????????????????????????????????B.?3:2????????????????????????????????????????C.?4:9????????????????????????????????????????D.?9:4
7.航模小组的某名同学在操场上利用如图所示的电动遥控直升机进行训练，他操作遥控器，使重为3 N的飞机从水平地面由静止开始竖直上升，飞机先后经历加速、匀速、减速三个阶段，然后悬停在距离地面10 m的高度处.飞机竖直上升的总时间为12 s，匀速上升阶段的速度为1 m/s.假设飞机在空中的受力情况可以简化为仅受到重力和竖直向上的升力，则下列说法正确的是 (? ).
A.?在离开地面的过程中，飞机对地面的压力先增大后减小?????B.?在上升阶段，飞机受到的升力大于重力
C.?在上升阶段，飞机升力的功率为2.5 W???????????????????????????????D.?在悬停阶段，飞机升力的功率为3 W
8.如图所示为运动员投掷铅球的过程（其中 b 点刚好脱手），下列说法错误的是(?? )
A.?在 a 到 b 的过程中，运动员对铅球做了功????????
B.?在 b 到 c 的过程中，运动员对铅球没有做功
C.?在 c 到 d 的过程中，没有力对铅球做功????????????D.?在 a 到 d 的过程中，铅球的运动状态在不断改变
9.如图所示，OQ是水平地面，物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q，OP段拉力F1为300N，F1做的功为W1 ， 功率为P1；PQ段拉力F2为200N，F2做的功为W2 ， 功率为P2 ． 则（ ???）
A.?W1＞W2?????????????????????????????B.?W1＜W2?????????????????????????????C.?P1＞P2?????????????????????????????D.?P1＜P2
10.如图所示，用大小相等的拉力F ， 分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离SAB＝SCD ， 比较两种情况下拉力F所做的功及功率，正确的是(??? )
A.?AB段做功较多????????????????????????????????????????????????????B.?CD段做功较多
C.?AB段与CD段做的功一样多???????????????????????????D.?AB段的功率比CD段的功率大
11.一个物体由A点自由下落时，相继经过B、C两点，如图所示，已知AB＝BC，物体在AB段重力做功W1 ， 功率P1；在BC段重力做功W2 ， 功率P2 ， 则下列关系正确的是（?? ）
A.?W1＝W2 ， P1＞P2??????B.?W1＝W2 ， P1＝P2??????C.?W1＝W2 ， P1＜P2??????D.?W1≠W2 ， P1≠P2
12.如图所示，水平地面G点左右两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向5 牛的拉力F。物体经过E点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置，物体在EG段做匀速直线运动，则（?? ）

A.?物体在EF段的速度大于GH段的速度????????????????????B.?物体在GK段受到的摩擦力等于5 牛
C.?拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做的功????????D.?拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率
13.如图所示，是跳伞运动员在匀速下落过程中，下落的速度v、下落的路程s、重力做的功W和重力做功的功率P随时间t变化规律的图像，其中正确的是（???? ）
A.????????B.????????C.????????D.?
14.如图所示，放在水平桌面上的匀质长直木板长度L为50厘米，质量为2千克，它的右端与桌面相齐，与桌面间的滑动摩擦力为2牛。若在长木板左端用一水平力F将其匀速推下桌子，水平推力至少要做功(? )
A.?0.5J????????????????????????????????B.?1.0J???????????????????????????????????C.?2.0J???????????????????????????????????D.?5J
15.质量为60kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图象可估算出该同学在1分钟内克服重力做功的平均功率为(? ???)
A.?60W??????????????????????????????????B.?135W??????????????????????????????????
C.?180W??????????????????????????????????D.?270W


二、填空题（共8题；共18分）
16.为了解火箭升空过程中的相关运动状况，兴趣小组制作了一模型火箭，重为8牛（不包含燃料），发射后获取模型火箭的飞行高度与时间的关系，如图所示：
（1）模型火箭燃料耗尽后仍能向上飞行一段距离，这是因为模型火箭具有________。
（2）图中标注的A，B，C三个位置中，模型火箭的重力势能最小的是________?。
（3）模型火箭从最高点B下落到地面，重力做功的功率是________瓦。
17.（2017?绍兴）如图为四旋翼无人机，质量为1.2千克，下方悬挂着一个质量为0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米，然后边摄像边斜向上飞行了30秒，仪表盘上显示离地高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功________焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为________瓦。
18.电动自行车已成为大众化的一种交通工具，对电动自行车进行了测试，使车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化的关系图象．电动自行车受到的摩擦力为________?N；7～12s电动自行车行驶时克服摩擦力做的功是________?J，电动自行车匀速运动时电动机的输出功率是________．
19.“绿色环保，低碳出行”．2015年1月18日，绵阳市首批30辆纯电动公交车投入试运行．假定一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶，其电动机的输出功率为120kW，速度为36km/h，共行驶2h，其电动机做功为________J，公交车的牵引力为________N．
20.将两端开口的薄壁玻璃管竖直插入水槽中，从玻璃管上端缓慢注入某种不溶于水的液体，稳定后测得这种液体长度为l，管内水面下降h，如图，忽略水槽中水面的升降，则该液体密度为?________，若玻璃管横截面积为S，则该液体对水做的功为?________．已知水的密度为ρ．
21.如图甲所示，重为8N的铁块吸附在竖直放置足够长的磁性平板上，在竖直向上拉力F的作用下铁块沿直线竖直向上运动．铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图象如图乙所示．若铁块受到的摩擦力为2N，由图象可知在0～6s内拉力F的大小________（选填“变大”、“变小”或“不变”），2～6s内拉力F做的功为________?J．
22.?甲、乙两人在相同的水平路面上，分别以1m/s和0.5m/s的速度将两个完全相同的木箱沿直线匀速推动了10m．在此过程中，甲推木箱的力________?（填“大于”、“小于”或“等于”）乙推木箱的力；________?（填“甲”或“乙”）做功的功率更大．
23.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。

三、解答题（共7题；共42分）
24.（2016?绍兴）重15000牛的小汽车受到发动机800牛的牵引力作用，在水平地面上做匀速直线运动，其路程随时间变化如图所示．求：
①小汽车速度．
②10秒内重力对小汽车做的功．
③10秒内发动机对小汽车做的功和发动机的功率．




25.美国建筑师凯文?朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市（如图所示），漂浮城市装有动力装置，可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的，强风能从中通过，可以确保当飓风来临时，把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达360m，占地270万平方米，可容纳多达4万居民。酒店、商店只要是普通城市有的，这里都一应俱全，请回答下列问题：

（1）假如某班级有50位平均质量为50kg的中学生从岸上进入漂浮城市参观，则漂浮城市受到的浮力增加了多少？
（2）若三角形建筑空洞的面积为2.0×104m2 ， 某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入，1s钟流入空洞的空气质量是1.92×106kg，该地的空气密度是1.2kg/m3 ． 则飓风的风速是多少m/s？


（3）若漂浮城市在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻力不变。从某一时刻开始，漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示，漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如下图乙所示。求：从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为多少J？



26.（2017?嘉兴）如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：
（1）当它静止在竖直玻璃上时， 受到的摩擦力方向是________。
（2）擦窗机器人的擦试速度是 4 分钟/米2 ， 要擦完总面积为3米2的窗玻璃需要________分钟。
（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有0.25%的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取g=10牛/千克）

27.公交公司最近更换了一批新型混合动力公交车，在进行新车测试时获得一些数据：新型公交车总质量为4×103 kg，轮胎与地面总接触面积为0.4 m2 ， 车匀速行驶时所受阻力是车总重的0.5倍，公交车在牵引力作用下在平直公路上匀速行驶，2 min内行驶了1 200? m(g取10 N/kg，忽略司机的质量)。求：
（1）新型公交车静止时对水平地面的压强是多少？

（2）2 min内牵引力所做功及功率各是多少？


28.跳伞是一项极具挑战的运动，现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，一体重为600N的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，其速度与时间的关系如图所示，经15s下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s。
资料：运动员在开伞瞬间，空气对伞会产生很大的阻力。
（1）整个过程中运动员下落的平均速度是多少?
（2）试从受力角度分析图像O→A段、A→B段运动员的速度变化原因：________。
（3）整个过程中运动员的重力所做的功为多少?




29.（2017?绍兴）排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹加的高度都低于落下时的高度。
（1）解释整个过程中能量是否守恒。

（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度v与形变大小ΔV之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。


30.如图所示，甲为一半径为R的光滑的1/4半圆弧槽与一粗糙的水平面相连接，将重为G的物体从斜面顶端由静止释放，测出在水平面上滑行距离为S1处停下来。图乙是一个粗糙的半径为R的1/4半圆弧槽与和甲中同样粗糙的水平面相连接，将甲中重为G的物体也从乙斜槽顶端由静止释放，测出在水平面上滑行距离为S2后停下来，求：
（1）乙中重力对物体做的功W=________。 （2）乙中物体在水平面上的摩擦力f为________。
（3）乙中物体在粗糙的1/4弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功________


答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 C
2.【答案】 C
3.【答案】 C
4.【答案】 D
5.【答案】C
6.【答案】 C
7.【答案】 C
8.【答案】 C
9.【答案】 C
10.【答案】 C
11.【答案】 C
12.【答案】 D
13.【答案】 A,D
14.【答案】 A
15.【答案】 C
二、填空题
16.【答案】 （1）惯性
（2）C
（3）70
17.【答案】 20

；0.9

18.【答案】35；1050；210W
19.【答案】8.64×108；12000
20.【答案】；
21.【答案】变小；120
22.【答案】等于　；甲　
23.【答案】 150；50
三、解答题
24.【答案】解：①图象的横轴表示时间，纵轴表示路程，当t=12s时，汽车通过的路程为s=120m，
则小汽车的平均速度v= = =12m/s；
②小汽车在水平地面上做匀速直线运动，在重力的方向上没有通过距离，因此10秒内重力对小汽车做的功为0J；
③10s内发动机对小汽车做的功：
W=Fs=800N×120m=9.6×104J，
发动机的功率：P= = =9.6×103W．
答：①小汽车速度为12m/s．②10秒内重力对小汽车做的功为0J．③10秒内发动机对小汽车做的功为9.6×104J；发动机的功率为9.6×103W．
25.【答案】 （1）解：50位中学生的重力：G=mg=50×50kg×10N/kg=25000N，
根据漂浮物体增加的浮力等于增加的重力，所以△F=G=25000N
答：漂浮城市受到的浮力增加了25000N

（2）解：∵ρ=m/v，
∴1s钟流入空洞空气的体积：V=m/ρ=1.92×106kg/1.2kg/m3=1.6×106m3。
流入空洞空气柱长度：L=v/s=1.6×106m3 /2.0×104m2=80m，
空气流动速度：v=s/t=80m/1s=80m/s
答：飓风的风速是80m/s

（3）解：由甲图得，漂浮城市在第50s钟到100s钟内牵引力是8×108N，
由乙图知，漂浮城市的运动速度是0.5m/s，漂浮城市运动距离：s=vt=0.5m/s×（100s-50s=）=25m，
漂浮城市牵引力做功：W=Fs=8×108N×25m=2×1010J
答：从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为2×1010J
26.【答案】（1）竖直向上


（2）12


（3）解：S=

答：擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为 。

（4）解： W=Pt=80瓦×20×60秒=96000焦

W重=W×0.25%=96000焦×0.25%=240焦
G=mg=1.2千克×10牛/千克=12牛

答： 擦窗机器人可上升的最大高度为20米。
27.【答案】（1）G=mg=4×103kg×10N/ kg=4×104N

车静止时对水平地面的压力F压=G=4×104N
对水平地面的压强 ；
答：新型公交车静止时对水平地面的压强是1×105Pa

（2）F阻=0.5G=0.5×4×104N=2×104N

车匀速行驶，牵引力F牵=F阻=2×104N
牵引力做功：W=F牵s=2×104N×1200m=2.4×107J
t=2min=120s
功率：
答：2min内牵引力所做功为2.4×107J；功率是2×105W
28.【答案】（1）解：15s至30s，S=Vt=5m/s×15s=75m，0至15s，S=210m，共285米，t=30s
??????? V=S/t=285m/30s=9.5m/s

（2）开伞前运动员受到的阻力较小，小于运动员重力，故向下加速运动，当开伞后，运动员和伞受到的阻力大于重力，故向下减速运动

（3）解：S=285m，G=600N，W=GH=600N×285m=171000J

29.【答案】（1）排球下落和与地板的每次碰撞、及排球上升过程中，能量始终守恒。由于排球与空气摩擦、与地板碰撞过程中有机械能转化成内能和转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。


（2）排球接触地面后，受到重力和地面的弹力，弹力小于重力，排球的重力势能转化成动能和弹性势能。

到B点时，排球重力等于受到地面弹力，动能达到最大
从B点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化成弹性势能。
四、实验探究题
30.【答案】（1）GR
（2）GR/S1
（3）GR-GRS2/S1