人教版物理八年级(下)专项训练 学案(十三)——功(含答案)

文档属性

名称 人教版物理八年级(下)专项训练 学案(十三)——功(含答案)
格式 zip
文件大小 1.3MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2020-03-09 16:01:25

图片预览

文档简介

八年级(下)专项训练(十二)——功
训练点一 机械功
1. 力的成效:当一力作用在物体上,物体又沿力的方向通过一定距离,我们就说这个力做了功。
2. 功的定义:物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功,简称功,用字母“W”表示。
训练点二 怎样才算做功
1. 做功的两个必要因素:
现象
图示
现象分析
小车在推力的作用下向前运动了一段距离
小车在推力的作用下前进,在推力的方向上移动了距离,推力做了功
物体在绳子拉力的作用下升高了
物体在绳子拉力的作用下被提升,在拉力的方向上移动了距离,拉力做了功
物体在绳子拉力的作用下移动一段距离
物体在绳子拉力作用下,虽然力的方向与运动方向不-致,但力 可以对物体做功
探究发现:上述活动的共同点都是对物体施加了力的作用,并且物体在力的方向上通过了一-段距离。
探究归纳:做功的两个因素: -是作用在物体上的力;二是物体在这个力的方向上移动的距离。
2. 理解力对物体做功
(1)判断力是否做了功,必须同时满足做功的两个必要因素,缺一不可。
(2)在下列三种情况下,力对物体没有做功。
现象
图示
现象分析
如图所示,费了很大力气推石头,推而不动
“劳而无功”:费了很大力气推石头,石头在推力的方向上没有移动距离,因此用的力没有成效,力没有做功
运动的冰球由于具有惯性在光滑冰面上滑动,通过了距离
“不劳无功”:在光滑的冰面上滑动的冰球,虽然移动了距离,但它是由于具有惯性继续运动的,在冰球运动的距离上运动员没有对其施加力的作用,故没有力对它做功
人提着水桶,沿水平路面行走一段距离
“垂直无功”:人对水桶的拉力方向竖直向上,而水桶移动的距离沿水平方向,二者方向相互垂直,即水桶没有沿拉力的方向移动距离,拉力对水桶没有做功
(3)当物体受力方向与运动方向相反时,力对物体做功(或物体克服该力做功)。如滚动的足球受到向后的阻力,阻力对足球做功(通常也称之为足球克服阻力做功)使足球静止下来。
知识典例?★★如图所示的情景中,关于力对物体做功的叙述,正确的是(  )

A.图甲大力士表演拉汽车前行,此时人拉车的力做了功
B.图乙起重机吊着重物水平移动,钢丝绳的拉力对重物做了功
C.图丙举重运动员举着杠铃不动,运动员对杠铃做了功
D.图丁足球在水平地面上运动,足球的重力对足球做了功
【解析】A、人拉车,车移动了距离,有力的作用,也在力的方向上移动距离,所以做功了,符合题意。B、起重机吊着重物水平移动,钢丝对重物有向上的拉力,重物沿水平方向移动了距离,没在拉力方向上移动距离,所以没做功,不合题意。C、运动员举着杠铃不动,有力但是没有在力的方向上移动距离,所以没有做功,不合题意。D、足球在水平地面上滚动,足球受重力的作用,但是并没有在重力的方向上移动距离,所以重力没有对足球做功,不合题意。故选:A。
知识启示:
力对物体做功的两个条件:1、作用在物体上的力。2、物体沿力的方向通过的距离。两个条件缺一不可。
训练点三 怎样计算功
1. 物理学中规定:功等于力与物体沿力的方向移动距离的乘积,即功=力×沿力的方向移动的距离。
(1)功的计算公式:W= Fs。
其中,W表示“功”,F表示“力”,s表示“物体在F的方向上移动的距离”。
(2)功的单位:在国际单位制中,力的单位是牛顿(N),距离的单位是米(m) ,则功的单位是牛顿·米(N·m),它有一个专门的名称叫做焦耳 (简称焦,符号是J)。其中1J=1 N· m。
2.应用功的公式计算时,要注意公式中“F”和“s”的“三同”性。
(1)同体性:公式中的“F”和“s”必须对应于同一个物体,同一个力。
(2)同时性:在计算做功多少时,一定要明确s是否始终是在F作用下运动的距离。公式W= Fs中的F是使物体沿着F方向移动距离s过程中始终作用在物体上的力,其大小和方向是不变的。
(3)同向性:公式w=Fs中的F是作用在物体上的力,s是物体在力的作用下“沿力的方向移动的距离”,两者必须在同一条直线上。
3.功是反映能量消耗情况的物理量,做了多少功,便消耗了多少能量,即有多少能量参与了转化或转移。
知识典例?★★如图,用测力计拉动木块,使它沿同一水平路面运动。AB段,木块受水平拉力F1作用做匀速直线运动。CD段,改用另一大小不变的水平力F2拉动木块继续运动,两力大小如图。
(1)F2为 N。
(2)若SAB=SCD,AB段F1做的功 CD段F2做的功(选填“>”“=”“<”)。
(3)CD段,木块受到的摩擦力大小为 N。
解析: (1)由图可知,测力计的分度值为0.2N,则测力计示数F2为2.8N;
(2)由图可知,F1为2.2N;F1<F2,运动的路程相同,根据公式W=Fs可知,AB段F1做的功小于CD段F2做的功;
(3)AB段,木块受水平拉力F1作用做匀速直线运动,此时的摩擦力与拉力F1为平衡力,摩擦力为2.2N,摩擦力大小与速度大小无关,压力不变,接触面粗糙程度不变,摩擦力不变,故CD段,木块受到的摩擦力大小为2.2N。
答案:(1)2.8;(2)<;(3)2.2。
知识启示
通过此题我们应该清楚(1)根据测力计的分度值读数;(2)根据W=Fs判定做功的大小;(3)摩擦力大小与速度大小无关,压力不变,接触面粗糙程度不变,摩擦力不变。
专项测训
1.如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图,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,重力对铅球做了功
2.奥运举重冠军陈小敏在比赛时,第一阶段她把100kg的杠铃很快地举过头顶,第二阶段使杠铃在空中停留了3s,三名裁判都亮出了白灯,举重成功。关于她举重时对杠铃做功的情况,下列说法正确的是(  )
A.第一阶段运动员没有做功 B.第二阶段运动员没有做功
C.两个阶段运动员都做了功 D.两个阶段运动员都没有做功
3.下列过程中人对物体做了功的是(  )
A.人提着水桶水平移动50m
B.人推铅球,铅球在空中飞行10m的过程
C.人用50N的水平推力推着物体在光滑水平面上移动10m
D.举重运动员举起杠铃在空中保持不动的过程
4.水平足球场上有一个重4N的足球,一个同学用10N的力踢足球,足球向前运动了20m,那么该同学对足球做的功(  )
A.200J B.40J
C.280J D.条件不足,无法计算
5.“游山玩海,别有硐天”是温岭旅游特色。以下活动游客必须克服自身重力做功的是(  )
A.坐船出海 B.登石夫人山
C.站方山顶看日出 D.长屿硐天听音乐会
6.下列选项中对是否做功的判断,正确的是(  )
A.被踢出的足球在空中飞行的过程中,人对足球做功
B.人用力推汽车,汽车纹丝不动,人对汽车做功
C.人在水平路面上匀速前进,人的重力没有做功
D.人将包从一楼提到五楼,人对包没有做功
7.下列各种情况中,重力做功的是(  )
A.举重运动员举着杠铃不动 B.物体从空中下落
C.物体在水平地面上滚动 D.提着重物沿水平方向匀速移动
8.小明把一大桶纯净水(约20L)从一楼扛到四楼的教室,他对纯净水所做的功大约是(  )
A.2J B.20J C.200J D.2000J
9.气功表演者躺在地上,胸部上面放上一块大石板,旁边的人抡起大锤子向胸部上面的石板砸去,石板被砸成碎块,石板下面的人却安然无恙。关于这种现象,下列说法正确的是(  )
A.锤子向石板砸去的过程中,重力对锤子没有做功
B.石板被砸成碎块的过程中,锤子没有受到石板的作用力
C.人安然无恙是由于胸部承受的压力小于石板承受的压力
D.石板被砸成碎块说明力可以改变物体的形状
10.体育课上,有许多运动项目涉及到物理知识,下列说法不正确的是(  )
A.运动员举起杠铃后应保持1s不动,等待裁判确认,在这1s内运动员仍对杠铃做功
B.百米赛跑计时,裁判应是看到发令枪的烟雾开始计时,而不是听到枪声
C.掷出去的铅球最终会落到地面上,是由于受到重力的作用
D.在接力赛中,为保证交接棒顺利进行,交接棒时两运动员应尽可能做到相对静止
11.一个重500N的箱子放在水平地面上,一个小孩用100N的水平拉力将箱子匀速移动5m,另一个大人把这个箱子举高2m,下列说法中正确的是(  )
A.小孩做的功多 B.大人做的功多
C.他们做的功一样多 D.无法比较
12.一同学用70牛的力将重为20牛的足球踢出,球飞出30米才停止,则他对足球所做的功为(  )
A.1400焦 B.600焦
C.2100焦 D.条件不足,无法判断
13.如图所示,三种情况中物体所受的拉力都是F,图(a)中物体上升的高度为s,图(b)中物体沿斜面向上移动距离为s,图(c)中物体沿水平方向移动的距离为s。比较三种情况拉力F做的功,结论是(  )
A.图(a)中力F做功最多 B.图(b)中力F做功最多
C.图(c)中力F做功最多 D.做功一样多
14.2019年春晚从开场舞《春海》拉开帷幕,演员身穿华美的牡丹裙,展示出优雅端庄的身姿,演员的舞裙约10kg,每次向上跳起的高度约10cm,则每次跳起时克服舞裙重力做的功约为   J。
15.如图是一个“擦窗机器人”,其质量为2千克,它与玻璃接触处有吸盘。擦窗时,它的真空泵会将吸盘内的空气向外抽出,它就能牢牢地吸在竖直玻璃上。
(1)当“擦窗机器人”竖直向下运动0.6米,重力做功为   焦。
(2)当“擦窗机器人”在竖直玻璃板上静止时,若真空泵继续向外抽气,擦窗机器人受到的摩擦力   (均选填“变大”、“变小”或“不变”)
16.小聪同学用50N的水平推力推重120N的箱子在水平地面上移动了2m,小聪做功   J箱子的重力做功   J
17.一台抽水机的动力的功率是12kW,抽水时的机械效率是80%,那么5min抽水机动力做的功为   J,5min内它可以把   N的水抽到10m高的水塔上去。
18.九年级(1)班的同学学习了功的知识后,他们讨论对物体做功的多少。小华同学用20N的水平拉力将重300N的箱子沿水平地面移动了5m,小明同学将这个箱子匀速举高2m,小强同学将这个箱子举起后在空中停留了5s。小华同学做功   J,小明同学做功   J,小强将箱子在空中停留5s的过程中做功   J。
19.放在水平桌面上的物理课本重为3N,现用1N的水平拉力,在水平面内沿直线匀速拉动课本0.5m.则课本的重力做功   J,水平拉力做功   J。
20.如图所示,甲、乙两人将一厚度均匀的木板从一楼抬上三楼,甲对木板做的功   乙对木板做的功;如果使用滑轮组提升此木板所做的有用功将   两人抬木板所做的有用功。(均选填:“大于”、“小于”或“等于”)
21.在“测量提升物体所做的功”的实验中,小李所在的实验小组利用长木板、木块组装,并进行如下实验:
①用刻度尺量斜面的长L和高h
②将小车正放在斜面底端,用测力计沿   方向   拉动小车至斜面顶端,测量拉力计算做功
③沿   方向匀速提升小车至斜面顶端,使之上升至高度h,测量拉力计算做功
④保持斜面高度不变,用不同的长木板改变斜面的坡度,再做1组实验,并将实验数填入表中
实验次数
斜面坡度
斜面长度
s/m
沿斜面的拉力
F/N
A
小车重力
G/N
斜度高度
h/m
B
1
较缓
0.8
0.6

2.0
0.20

2
较陡
0.5
0.9

2.0
0.20

(1)该实验的主要目的是   
(2)根据实验目的将表格A、B两处填写完整 A     B   。
(3)根据实验目的,分析测量结果,你认为最合理的结论   。
A.利用斜面提升物体可以省力
B.利用斜面提升物体既可以省力,也可以省功
C.利用斜面提升物体可以省力,但费距离,不省功
D.斜面越陡越不省力,斜面越陡,可以省距离
(4)实验过程中,用弹簧测力计拉物体在斜面上做匀速直线运动时,物体受到的摩擦力f与拉力F的大小关系为f   F(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
22.一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受的阻力为车总重的0.1倍,货车(含驾驶员)空载时重为2.5×104N。
(1)求货车空载行驶时所受的阻力大小。
(2)求货车以36km/h的速度空载匀速行驶时,10s内货车牵引力做的功。
23.某旅游风景区为了节能与环保,许多旅游景点的观光车都用电动车取代了燃油汽车。某电动观光车的技术参数列表如下,根据以下参数,解答下列问题:(g取10N/kg)
(1)该车中乘客质量平均每人为60kg,求平均每个人所受到的重力。
(2)若观光车在水平路面匀速行驶时受到的阻力为2×103N,求观光车以最大速度匀速行驶0.5h牵引力所做的功。(假设车行驶过程中所受阻力不变)
空车质量
1000kg
车身长度
3.5m
满载人员数
10人
电动机额定电压
48V
满载时轮胎与地面的总接触面积
0.1m2
最大时速
36km/h
电动机效率
80%
平均行驶里程
≤80km
24.小明在做“探究浮力大小”实验中,测得装满水的溢水杯中水的深度为20cm,空小桶重力为0.3N,把它们放在水平桌面上,如图甲所示。再将一个重为0.5N小球轻轻放入溢水杯中,小球沉到杯底,溢出的水全部流入小桶,如图乙所示。将装有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下,静止时测力计的示数如图丙所示。
(1)求小球从水面沉到杯底的过程中,小球的重力所做的功是多少?
(2)求小球浸没在水中时所受的浮力为多少牛?
(3)若小球是实心的,求制成小球的材料的密度是多少?
25.小红家住10楼,每天放学后她都要坐电梯回家。已知小红身体的质量为40kg,她的书包质量为10kg,她家所住的住宅楼每层高为3m.(g取10N/kg)
(1)坐电梯匀速从1楼到10楼,小红对书包做功多少焦耳?
(2)电梯对小红至少做功多少焦耳?
(3)某天由于停电,小红走楼梯步行上楼,每层楼高及楼梯的长度如图所示,她从1楼上到家住的10楼,克服重力做的总功是多少焦耳?
26.电动自行车轻便、安全、无污染,很受人们喜爱。某同学在双休日骑电动自行车到海滨、连岛观光,途经全长7000m、被人们称之为“神州第一堤”的连云港拦海大堤。若电动自行车以5m/s的速度匀速行驶,电动自行车牵引力的功率为150W.求:
(1)该同学通过大堤全程所需的时间;
(2)电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功;
(3)电动自行车的牵引力。
27.电动自行车已成为大众化的一种交通工具,在使用时人们经常遇到的问题是:一次充满电后行驶不能达到说明书的里程数。为探明原因,小明用家里的电动自行车进行了测试。他骑车在平直的路面上由静止开始运动,获得如图所示的速度和牵引力随时间变化的关系图象。
(1)由图可知电动自行车的运动特点是:   。7~12s它受到的摩擦力是   N.电动自行车匀速行驶100m克服摩擦力做功是   J。
(2)小明又在不同负重情况下沿同一路面进行了测试,得到了一次充满电的最大行驶里程如表,由此可以看出负重与最大行驶里程关系是   。你认为产生这种现象的原因是   。
负重(kg)
60
80
100
120
140
一次充满电连续行驶最大里程(km)
20
16.7
14.3
12.5
11.1
(4)测试过程中,小明还发现随着刹车、启动的次数增加,其能量在变化,通过分析可知   。
A.电能利用效率增大,里程增大 B.电能利用效率降低,里程增大
C.电能利用效率增大,里程减小 D.电能利用效率降低,里程减小
除了以上的两个原因外,你认为还有哪些因素会影响电动自行车充满电后的最大行驶里程:   。(写出一条)
28.如图甲所示,一个边长为1m的正方体静止在湖底,其上表面离水面的深度为h.现用一根粗细和重力不计的绳子,将该正方体从水底竖直向上拉,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中正方体始终保持匀速运动,拉力F的大小随时间变化的关系如图乙所示。
(1)图乙中第30s代表正方体的上表面走完h的时间,第40s代表正方体的下表面由湖底上升至水面的时间。在10s时间差内正方体运动的距离为1m,整个拉动过程中正方体的速度为   m/s,上表面离水面的深度h为   m;物体受到水的浮力为   N。
(2)物体在水底时,上表面受到水的压强是多少?
(3)在水中走完h的过程中,拉力F做的功是多少?

参考答案与试题解析
1.【解答】A、a到b的过程中,运动员对铅球有推力,且铅球在力的方向移动了距离,故运动员做了功。故A说法正确。
B、b到c的过程中,铅球不再受推力,故运动员对铅球没有做功。故B说法正确。
C、c到d的过程中,重力对铅球做功。故C说法错误。
D、a到d的过程中,铅球总受到重力作用,且在重力方向上有距离,故重力对铅球做了功。故D说法正确。
故选:C。
2.【解答】第一阶段她把100kg的杠铃很快地举过头顶,力的方向向上,距离也向上;故第一阶段运动员做了功;
第二阶段使杠铃在空中停留了3s,只有力,没有距离;故第二阶段运动员没有做功;
故ACD错误,B正确;
故选:B。
3.【解答】A、人提着水桶水平移动50m,提水桶的力方向向上,移动的距离沿水平方向,二者方向互相垂直,所以不做功,故A错误;
B、人推铅球,铅球在空中飞行10m的过程中,铅球不再受到人的推力,是因为惯性向前运动,所以人对物体不做功,故B错误;
C、人用50N的水平推力推着物体在光滑水平面上移动10m,有力作用在物体上,物体在力的方向上通过了距离,所以做了功,故C正确;
D、人举起杠铃在空中保持不动的过程中,有力但物体没有移动距离,所以不做功,故D错误。
故选:C。
4.【解答】在脚与球接触到球离开脚的过程中,脚对球有力的作用且球在该力的方向上通过了一段距离,故此过程中脚对球做了功,但球在10N踢力的方向上通过的距离不知道,所以脚对球所做的功无法计算;球离脚后在水平草地上向前滚动了20m,是因为球具有惯性,脚对球没有力的作用,故此过程中脚对球没有做功;由此可知,在整个过程中,运动员对足球做的功无法计算。
故选:D。
5.【解答】A、坐船出海,在竖直方向上没有移动距离,故游客没有克服自身重力做功;故A错误;
B、登山时,在竖直方向上移动距离,故游客必须克服自身重力做功;故B正确;
C、站在山顶看日出,在竖直方向上没有移动距离;故游客没有克服自身重力做功;故C错误;
D、长屿硐天听音乐会,在竖直方向上没有移动距离;故游客没有克服自身重力做功;故D错误;
故选:B。
6.【解答】A、踢出的足球在空中飞行的过程中,不再受脚的力,故人对足球没有做功;故A错误;
B、人用力推汽车,汽车纹丝不动,只有力,没有距离,故人对汽车没有做功;故B错误;
C、人在水平路面上匀速前进,在人的重力方向上没有距离,故人的重力没有做功;故C正确;
D、人将包从一楼提到五楼,人对包的拉力向上,距离也向上,故人对包做功;故D错误;
故选:C。
7.【解答】A、举重运动员举着杠铃不动,物体在重力的方向上没有通过距离,所以重力不做功,故A不符合题意;
B、物体在空中下落,物体在重力的方向上移动了距离,则重力做了功,故B符合题意;
C、物体在水平地面上滚动,有力也有距离,但不是在重力的方向上通过的距离,所以重力没有做功,故C不符合题意;
D、提着重物沿水平方向匀速移动,重物的运动方向和重力的方向垂直,所以重力不做功,故D不符合题意。
故选:B。
8.【解答】从一楼扛到四楼的高度h=(4﹣1)×3m=9m,
由于一大桶纯净水的体积约20L,
则重力G=mg=ρVg=1.0×103kg/m3×20×10﹣3m3×10N/kg=200N,
则他所做的功W=Gh=200N×9m=1800J,最符合实际的是选项D。
故选:D。
9.【解答】A、锤子向石板砸去的过程中,锤子受到重力竖直向下,距离的方向竖直向下;故重力对锤子做功;故A错误;
B、物体间力的作用是相互的。石板被砸成碎块的过程中,锤子也受到石板的反作用力;故B错误;
C、胸部承受的压力等于石板承受的压力与石板的重力之和;人安然无恙的原因主要是因为人的受力面积大,压力的作用效果不明显;故C错误;
D、石板被砸成碎块说明力可以改变物体的形状;故D正确;
故选:D。
10.【解答】A、运动员举起杠铃后应保持1s不动,等待裁判确认,在这1s内运动员仍对杠铃有力,但是沿力的方向没有运动距离,所以没有做功,故A错误;
B、枪声和烟雾同时发生,通过相同的距离,光速远远大于声速,根据t=得,烟雾传到计时员时间很小,忽略不计。枪声传到计时员的时间长,影响测量成绩,所以百米赛跑记时,裁判应是看到发令枪的烟雾开始记时,而不是听到枪声,故B正确;
C、地面附近的一切物体都会受到重力的作用,掷出去的铅球最终会落到地面上,是由于受到重力的作用,故C正确;
D、交接棒时,以一个运动员为参照物,另一个运动员是静止的,易于传递接力棒,故D正确;
故选:A。
11.【解答】小孩做功:
W1=Fs=100N×5m=500J;
大人做功:
W2=Gh=500N×2m=1000J;
所以W1<W2。
故选:B。
12.【解答】人在踢球过程中,虽然脚对球施加了力,但是足球在这个力的作用下移动的距离未知,所以踢球过程中做的功无法计算;
足球离开脚后,在向前飞出30米的过程中,脚没有对球施加力,所以该过程脚对球没有做功;
因此,整个过程中条件不足,无法判断做功的多少。
故选:D。
13.【解答】已知拉力和移动的距离相同,根据公式W=FS可知,做的功相同,
故选:D。
14.【解答】演员的舞裙的重力为:G=mg=10kg×10N/kg=100N,
每次向上跳起的高度为10cm=0.1m,
跳一次克服重力做功:W=Gh=100N×0.1m=10J。
故答案为:10。
15.【解答】(1)“擦窗机器人”的质量为2kg,则重力G=mg=2kg×10N/kg=20N,
当“擦窗机器人”竖直向下运动0.6m时,重力做功W=Gh=20N×0.6m=12J。
(2)当“擦窗机器人”在竖直玻璃板上静止时,受到重力和摩擦力作用,处于二力平衡状态,若真空泵继续向外抽气,擦窗机器人受到的摩擦力不变。
故答案为:(1)12;(2)不变。
16.【解答】推力对箱子做的功:W=Fs=50N×2m=100J;
由题可知,物体沿水平地面移动,即沿重力的方向没有移动距离h=0,故重力没有对箱子做功,即做功为0J。
故答案为:100;0。
17.【解答】(1)由P=可得抽水机动力做的功:
W总=Pt=12000W×5×60s=3.6×106J;
(2)由η=可得有用功:
W有用=W总η=3.6×106J×80%=2.88×106J;
由W有用=Gh得抽水的重力为:
G===2.88×105N。
故答案为:3.6×106;2.88×105。
18.【解答】小华对箱子做功:W1=Fs=20N×5m=100J;
小明做的功:W2=Gh=300N×2m=600J;
小强在空中停留有力但没有距离,故做的功为0。
故答案为:100;600;0。
19.【解答】①重为3N的物理课本,在水平面上匀速拉动0.5m,虽然有力,也有距离,距离不是在重力的方向上通过的距离,所以没做功。
②课本水平拉力为1N,并在水平面上匀速前进0.5m,具备做功的两个条件,所以拉力做了功,
∴W=Fs=1N×0.5m=0.5J,
故答案为:0;0.5。
20.【解答】(1)为了方便分析,以木板的重心为支点(也可以以任何一个人的手为支点),两人施加的力都是竖直向上的,力和力臂的情况如下图所示:
由图可知,L甲<L乙,根据杠杆平衡条件可知F甲>F乙,即甲施加的力较大,又因为甲、乙两人使木板上升的高度相同,由W=Fs可知,W甲>W乙;
(2)使用滑轮组提升此木板所做的有用功和人抬木板所做的有用功均等于克服木板重力所做的功,且木板上升的高度相同,由W=Gh可知,两次所做的有用功相等。
故答案为:大于;等于。
21.【解答】②实验中,应将小车正放在斜面底端,沿斜面拉动木块时,为使测力计的示数稳定,应尽量使木块做匀速直线运动,测量拉力计算做功;
③沿竖直方向匀速提升小车至斜面顶端,使之上升至高度h,测量拉力计算做功;
(1)由表中实验数据可以算出沿斜面提升小车做功和竖直提升小车做的功,可以通过比较,得出利用斜面提升物体是否可以省功;
(2)根据表中数据可知,要探究使用斜面是否省功,需要计算有用功和总功,所以表格A、B两处填写的物理量为:A沿斜面提升小车做功W1/J; B竖直提升小车做的功W2/J;
(3)第1次实验中沿斜面提升小车做功为:W1=F1s1=0.6N×0.8m=0.48J;竖直提升小车做的功为:W=Gh=2N×0.2m=0.4J;
第1次实验中沿斜面提升小车做功为:W2=F2s2=0.5N×0.9m=0.45J;竖直提升小车做的功为:W=Gh=2N×0.2m=0.4J;
由以上数据可知,利用斜面提升物体可以省力,但费距离,不省功,故C正确;
(4)物体沿斜面向上做匀速直线运动时,物体受到平行于斜面向下的滑动摩擦力f、平行于斜面向下的重力的分力、平行于斜面向上的拉力F作用,处于平衡状态,拉力F大于摩擦力f,f小于F。
故答案为:②斜面;匀速;③竖直;(1)探究利用斜面提升物体是否省功;(2)A沿斜面提升小车做功W1/J;B竖直提升小车做的功W2/J;(3)C;(4)小于。
22.【解答】(1)货车空载行驶时所受的阻力大小:
f=0.1G=0.1×2.5×104N=2.5×103N;
(2)v=36km/h=36×m/s=10m/s,
由v=可知,10s内货车行驶的路程:
s=vt=10m/s×10s=100m,
因为货车匀速行驶,所以牵引力与阻力是一对平衡力,即F=f=2.5×103N,
故10s内货车牵引力做的功:
W=Fs=2.5×103N×100m=2.5×105J。
答:
(1)求货车空载行驶时所受的阻力大小为2.5×103N;
(2)10s内货车牵引力做的功为2.5×105J。
23.【解答】(1)每个人所受到的重力为:
G=mg=60kg×10N/kg=600N;
(2)因为电动车匀速行驶,
所以牵引力:F=f=2×103N;
根据v=可知,
观光车以最大速度匀速行驶0.5h通过的路程:
s=vt=36km/h×0.5h=18km=18000m;
牵引力做的功为:
W=Fs=2×103N×18000m=3.6×107J。
答:(1)每个人所受到重力是600N;
(2)牵引力做的功是3.6×107J。
24.【解答】(1)水深20cm,即h=0.2m,小球从水面沉到杯底的过程中,
小球的重力所做的功为:W=Gh=0.5N×0.2m=0.1J;
(2)空小桶重力为0.3N,图丙中测力计示数为0.7N,即溢出水与小桶总重为:G总=0.7N,
根据阿基米德原理可知,小球受到的浮力:F浮=G排=G总﹣G桶=0.7N﹣0.3N=0.4N;
(3)根据F浮=ρ液V排g可得,小球的体积:
V=V排===4×10﹣5m3;
小球的质量为:m===0.05kg;
小球的密度为:ρ===1250kg/m3;
答:(1)小球从水面沉到杯底的过程中,小球的重力所做的功是0.1J;
(2)小球浸没在水中时所受的浮力为0.4N;
(3)若小球是实心的,制成小球的材料的密度为1250kg/m3。
25.【解答】(1)从1楼到10楼,小红通过的竖直高度为:h=3m×(10﹣1)=27m;
书包的重力为:G书包=m书包g=10kg×10N/kg=100N;
小红对书包做功为:W书包=G书包h=100N×27m=2700J;
(2)小红的重力为:G小红=m小红g=40kg×10N/kg=400N;
电梯对小红至少做功为:W小红=G小红h=400N×27m=10800J;
(3)她从1楼上到家住的10楼,克服重力做的总功为:
W总=G总h=(G书包+G小红)h=(100N+400N)×27m=1.35×104J;
答:(1)坐电梯匀速从1楼到10楼,小红对书包做功2700J;
(2)电梯对小红至少做功10800J;
(3)某天由于停电,小红走楼梯步行上楼,她从1楼上到家住的10楼,克服重力做的总功是1.35×104J;
26.【解答】(1)根据v=可知,
电动车通过大堤的时间:
t===1400s;
(2)通过大堤全程牵引力所做的功:
W=Pt=150W×1400s=2.1×105J;
(3)根据P===Fv可知,
电动自行车的牵引力:
F===30N。
答:(1)该同学通过大堤全程所需的时间为1400s;
(2)电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功为2.1×105J;
(3)电动自行车的牵引力为30N。
27.【解答】(1)由速度﹣时间图象可知,电动自行车的运动特点是先加速、后匀速;
由牵引力﹣时间图象可知,在7~12s牵引力大小F=35N,因为在7~12s匀速运动,所以摩擦力f=F=35N,
电动自行车匀速行驶100m克服摩擦力做功W=fs=35N×100m=3500J;
(2)由表中数据得出电动自行车负重越大、最大行驶里程越小;因为电动自行车负重越大,摩擦力越大,所以耗电多,行驶的距离小;
(3)频繁的刹车时,克服摩擦做功,会将电能转化来的机械能又转化为内能散失掉,降低了电能利用率,行驶里程将减少;
(4)走比较光滑的水泥路或沥青路,摩擦阻力小,行驶的里程大;若走坑坑洼洼的路,摩擦阻力大,行驶的里程小。
故答案为:
(1)先加速、后匀速;35;3500;
(2)电动自行车负重越大、最大行驶里程越小;电动自行车负重越大,摩擦力越大;
(3)D;
(4)路面的粗糙程度。
28.【解答】(1)从上表面离开水面到下表面离开水面用时10s,所以运动速度:v===0.1m/s,
由图象可知上表面从水底上升至表面用时30s,
所以由v=得物体据液面深度:h=vt=0.1m/s×30s=3m;
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1m)3=104N;
(2)物体在水底时,上表面受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;
(3)当重物未露出水面时,拉力F=G﹣F浮=3×104N﹣104N=2×104N;
则在水中走完h的过程中,拉力F做的功W=Fs=2×104N×3m=6×104J。
答:(1)0.1;3;104;
(2)物体在水底时,上表面受到水的压强是3×104Pa。
(3)在水中走完h的过程中,拉力F做的功是6×104J。