第3节 能量转化的量度(1)
[学生用书B32]
1．[2019·怀化]下列所示现象中，对物体做功的是( C )
图3－3－1
A．搬而未起
B．提着滑板在水平路面上前行
C．人将木箱推到斜面的顶端
D．举着杠铃在空中不动
2．[2019·温岭校级模拟]“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( B )
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
3．[2019·东莞期中]在篮球比赛中，运动员对篮球没有做功的过程是( C )
A．运球
B．扣篮
C．擦板
D．跳投
4．[2019·东阳模拟]一个人先后两次用力沿水平方向推木箱，使木箱分别在光滑和粗糙两种不同水平面前进相同的距离。关于推力所做的功，下列说法中正确的是( D )
A．在粗糙地面上做功较多
B．在光滑地面上做功较多
C．两次做功一样多
D．条件不足，无法比较两次做功的多少
5．[2018·青岛]在相同的水平地面上，用水平力F匀速推动重为G的箱子，移动距离s，下列说法正确的是( C )
A．在此过程中重力做功为Gs
B．箱子受到的推力和摩擦力是一对相互作用力
C．若撤去推力，箱子仍向前滑行，则滑行过程中摩擦力小于F
D．若水平推力改为2F，仍使箱子移动距离s，则推力做功为2Fs
6．体育课上两位同学进行爬杆比赛，假如他们先后从同一根杆的底端匀速爬到顶端。如果要粗略比较一下两人做功的大小，需要知道的物理量是( D )
A．爬杆的速度
B．爬杆的时间
C．两人的体重
D．杆的具体高度
7．在同一水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉动同一物体两次，两次运动的s
－t图像如图所示。其对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2，相同时间内所做的功分别为W1、W2，则它们的关系正确的是( D )
图3－3－2
A．F1＞F2，W1＞W2
B．F1＜F2，W1＜W2
C．F1＝F2，W1＜W2
D．F1＝F2，W1＞W2
8．如图所示，某同学用已调好的弹簧测力计测量一个放在水平桌面上的钩码的重力。他从图甲所示位置(此时指针指在0刻线)开始将弹簧测力计缓慢竖直向上提起，记下弹簧测力计移动的距离h和对应的读数F，并描出F－h图像如图乙所示。
图3－3－3
(1)钩码的重力为__4.5__N。
(2)当h＝15cm时，弹簧测力计对钩码所做的功为__0.45__J。
9．[2019·温州二模]小榕同学在练习实心球时，用60N的力投出的实心球在空中画了一条优美的弧线。若实心球重为20N，小榕投出了9.6m的距离，球最高点距地面3m。则实心球从最高点落地的过程中，实心球重力做功__60__J。
图3－3－4
10.[2018·内江]如图所示，货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球，其中A和B为铅球，C和D为铁球，那么A和B两球相比较，__A__球的重力势能大；B和C两球相比较，做功本领更大的是__B__球。(ρ铅>ρ铁)
图3－3－5
11．一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1.5×104N。
(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。
【解析】
(1)货车空载行驶时所受的阻力f＝0.1G＝0.1×1.5×104N＝1.5×103N。
(2)货车匀速行驶时，牵引力F＝f＝1.5×103N，行驶距离s＝vt＝m/s×10s＝100m，货车牵引力做的功W＝Fs＝1.5×103N×100m＝1.5×105J。
12．同一物体在相同大小的力F作用下沿力F的方向移动了距离s，试比较在图示的三种情况中力F对物体做功的大小( A )
图3－3－6
A．W1＝W2＝W3
B．W1>W2>W3
C．W1
D．W113．[2019·杭州校级模拟]如图所示，用F＝20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动。若推力F对物体做了40J的功，在这一过程中，下列说法正确的是( C )
图3－3－7
A．重力做功40J
B．物体受到的摩擦力大小一定是20N
C．物体动能可能增加
D．物体的机械能一定守恒
14．[2019·杭州富阳区二模]如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析正确的是( D )
图3－3－8
A．整个过程只有重力在对小球做功
B．小球在A、B两点具有的动能相同
C．小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
D．小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA＞vB＞vC
15．[2018·德阳]如图所示的铁块重力G＝4N，被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，当它在竖直方向上拉力F＝6N的作用下向上运动时，铁块受到的摩擦力为__2__N；铁块此时速度v与时间t的关系图像如图乙所示，4s内拉力F做功__4.8__J。
图3－3－9
16．【核心素养：物理观念】
[2019·杭州富阳区二模]用
20N
的竖直向上的力分别拉着质量是
1kg
的甲物体和质量是
2kg
的乙物体上升
1m，下列有关分析与计算正确的是(g取10N/kg)( B )
图3－3－10
A．对甲做功10J，对乙做功20J
B．甲增加的动能是10J，乙增加的动能是0J
C．甲增加的重力势能是20J，乙增加的重力势能是20J
D．甲增加的机械能是20J，乙增加的机械能为0J
17．【核心素养：物理观念】
在某次打捞水下的物件时，用了水下机器人潜入水下打捞物件。若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，那么，机器人在水下以0.5m/s的水平速度匀速运动1min，机器人水平推力做的功为多少焦？
图3－3－11
【答案】
机器人前进的距离s＝vt＝0.5m/s×60s＝30m，由图可知，当机器人的速度v＝0.5m/s时，它所受海水阻力f＝200N，
由二力平衡条件可得，机器人水平推力F＝f＝200N，则机器人水平推力做的功W＝Fs＝200N×30m＝6000J。第3节 能量转化的量度(2)
[学生用书A34]
1．[2019·宁波]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( C )
图3－3－12
A．5.5W
B．55W
C．550W
D．5500W
【解析】
两人的总质量约120kg，一级台阶约15cm。则提升重力G＝120kg×10N/kg＝1200N，提升高度h＝15cm×60＝9m，做功W＝Gh＝1200N×9m＝10800J，平均功率P＝＝＝540W，最接近550W。
2．[2019·丽水模拟]政府为缓解行路停车“两难”问题，推进节能减排、打造“绿色出行”，推行公共自行车交通系统。假设某人骑一辆公共自行车，在沿江大道上以某一速度匀速行驶，若人和车所受的阻力为
30N，则通常情况下，骑车人消耗的功率最接近( C )
图3－3－13
A．1W
B．10W
C．100W
D．1000W
3．[2019·绍兴模拟]两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的路程(s)－时间(t)图像如图所示。根据图像，下列判断正确的是( C )
图3－3－14
A．两次物体运动的速度v1B．两次物体所受的拉力F1>F2
C．0～6s两次拉力对物体所做的功W1>W2
D．0～6s两次拉力对物体做功的功率P14．[2019·杭州校级模拟]引体向上是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为50kg，每次引体向上人整体上升高度约为60cm，一分钟完成2次。下列说法正确的是(g取10N/kg)( A )
图3－3－15
A．小金完成一次引体向上，克服重力做功约为300J
B．小金在这一分钟内引体向上的功率约为150W
C．人体上升过程中动能转化为重力势能，机械能守恒
D．小金在运动过程中，消耗的化学能大于产生的机械能，所以能量不守恒
5．[2019·杭州校级模拟]现有一重为80N的物体，该物体先在20N的水平向右的拉力F1的作用下，在水平面上以2m/s速度匀速向右运动了10m，然后撤去拉力F1，物体继续向右运动2m后静止在水平面上。再改用方向水平向左，大小为30N的拉力F2使物体向左运动10m。下列说法中正确的是( D )
A．当物体受到F1作用时，拉力做功的功率大小为200W
B．撤去拉力F1后，物体能够继续向右运动是因为受到惯性的作用
C．当物体受到F2作用时，物体与地面之间的摩擦力大小为30N
D．整个过程中，拉力F1和F2共做功为500J
6．[2018·枣庄]妈妈与小明进行爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同，全程假设做匀速运动，妈妈的体重是小明的2倍，妈妈所用的时间是小明的3倍，若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1，小明克服自身重力做功为W2、功率为P2，则下列关系正确的是( D )
A．W1∶W2＝2∶1 P1∶P2＝6∶1
B．W1∶W2＝2∶3 P1∶P2＝2∶1
C．W1∶W2＝2∶1 P1∶P2＝3∶2
D．W1∶W2＝2∶1 P1∶P2＝2∶3
7．[2018·广州]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( C )
图3－3－16
A．W1>W2
B．W1C．P1>P2
D．P18．[2018·临沂]新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱。小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12km，用时10min。已知该车的总质量为1.6×103kg，行驶中阻力为车重的0.05倍，此过程中该车牵引力做功__9.6×106__J，功率为__16__kW。(g取10N/kg)
9．[2019·嘉兴秀洲区校级模拟]压路机是一种利用碾轮的碾压作用，使土壤、路基垫层和路面铺砌层压实的工程机械，广泛用于筑路、筑堤和筑坝等工程。某型号压路机质量为3×104kg，发动机的额定功率为120kW，g取10N/kg。求：
图3－3－17
(1)该压路机发动机正常工作，压路机在沥青路面上行驶500s，发动机所做的功为多少焦？
(2)该压路机发动机正常工作，压路机在水平地面以4m/s的速度匀速直线行驶，则压路机的牵引力为多少牛？压路机受到的阻力为多少牛？
【答案】
(1)由P＝得，发动机所做的功W＝Pt＝1.2×105W×500s＝6×107J。
(2)由P＝＝＝Fv得，压路机的牵引力F＝＝＝3×104N。
由二力平衡条件得，压路机受到的阻力f＝F＝3×104N。
10．如图所示，一个物体由A点从静止开始下落，相继经过B、C两点，AB＝BC。物体在AB段重力做功W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则下列关系正确的是( D )
图3－3－18
A．W1≠W2，P1≠P2
B．W1＝W2，P1＝P2
C．W1＝W2，P1＞P2
D．W1＝W2，P1＜P2
11．汽车爬坡时，坡越陡，爬坡所需的牵引力就越大。同一辆汽车能够输出的最大功率是有限的，故在输出功率不能增加的情况下，为了增大牵引力以利于爬坡，一般汽车采用的方法是( A )
A．减小速度
B．增大速度
C．增大摩擦力
D．减小摩擦力
12．如图所示，将同一物体分别沿光滑的斜面AB、AC以相同的速度从底部匀速拉到顶点A，已知AB>AC。如果拉力做的功分别为W1、W2，拉力做功的功率分别为P1、P2，则W1__＝__W2，P1__＜__P2(均选填“＞”“＜”或“＝”)。
图3－3－19
13．[2019·杭州余杭区富阳区三模]用相同规格的两个弹簧测力计分别提着质量相同的甲、乙两个物体竖直向上运动，甲、乙两物体上升的高度随时间变化的图像如图所示。在前2s内弹簧测力计对两个物体做功的功率P甲__小于__P乙(选填“大于”“小于”或“等于”)；在前4s内，两个物体上升的高度h甲__小于__h乙(选填“大于”“小于”或“等于”)；在第8s时，弹簧被拉长的长度ΔL甲__等于__ΔL乙(选填“大于”“小于”或“等于”)。
图3－3－20
14.[2018·内江]步行是一种简易方便的健身运动，人正常步行时，步距(指步行一步的距离)变化不大，步距还可作为身体上的一把“尺子”。小东测出自己的步距为0.5m，他正常步行1min走了180步。小东根据自己的腿长和步距画出了如图所示的步行示意图，对步行时重心的变化进行了分析，当两脚一前一后着地时重心降低，而单脚着地迈步时重心升高，因此每走一步都要克服重力做功。(已知小东的腿长是65cm，质量是50kg，g取10N/kg)求：
图3－3－21
(1)小东正常步行的速度是多少？
(2)小东每走一步克服重力所做的功是多少？
(3)小东正常步行克服重力做功的功率是多少？
【答案】
(1)小东正常步行的速度v＝＝＝1.5m/s。
(2)小东每走一步重心升高的高度h＝65cm－＝5cm，
小东每走一步克服重力做功W＝Gh＝mgh＝50kg×10N/kg×0.05m＝25J。
(3)小东正常步行1min克服重力做功的功率P＝＝＝75W。
15．【核心素养：科学思维】
质量为45kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示，根据图像可估算出该同学在1min内克服重力做功的平均功率为(g取10N/kg)( B )
图3－3－22
A．45W
B．135W
C．169W
D．270W
【解析】
该同学的重力G＝mg＝45kg×10N/kg＝450N；跳一次所用时间t1＝s；1min内所跳的次数n＝＝180，起跳的最大高度h＝0.1m，克服重力做功W＝Gnh＝450N×180×0.1m＝8100J；1min内克服重力做功的平均功率P＝＝＝135W。