3.3 能量转换的量度 培优练习（含答案）

浙教版九年级科学第三章《能量的转化与守恒》第三节培优练习
一、单选题
1.科学中常用数学方法来表示某些量的关系。下列图像中能用阴影面积表示相应的量是（ ???）
A.?压强??????????????????????????????????B.?压力
C.?功率??????????????????????????????????D.?时间
2.2018年西湖龙井采摘过程中为了保鲜首次采用“菜鸟无人机”运送，如图所示，关于运送过程的说法，合理的是(??? )

A.?? 起飞时，货物受到的拉力与自身的重力是一对平衡力
B.?上升时，绳对货物的拉力和绳对无人机的拉力是相互作用力
C.?竖直上升过程中，绳子拉力对货物做功
D.?水平运动过程中，重力对货物做功
3.人的心脏每跳一次大约输送8×10-5米3的血液，正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)的平均值约为1.5×104帕，心脏跳约每分钟70次。据此估测心脏平均功率约为(??? )
A.?1.4W??????????????????????????????????B.?1.03W??????????????????????????????????C.?2.8W??????????????????????????????????D.?2.1W
4.如图，用大小相等的拉力F，分别沿斜面和水平面拉木块，拉力方向和运动方向始终一致，运动时间tab>tcd ， 运动距离Sab=Scd。比较两种情况下拉力所做的功和功率(??? )

A.?cd段做功较少????????B.?ab与cd段的功一样多????????C.?cd段功率较小????????D.?ab段与cd段的功率一样大
5.一辆汽车在平直的公路上做直线运动，其v-t图像如图所示，汽车在第10s时已行驶了150m，速度达到了20m/s，随后匀速前进．若汽车在行驶过程中所受阻力大小始终为2000N，以下说法正确的是（? ）

A.?在0-20s内汽车的平均速度为15m/s???????????????????B.?在0-10s内汽车的牵引力大小恒为2000N
C.?在10-20s内汽车的牵引力做的功为4×105J?????????D.?在10-20s内汽车的牵引力做功的功率为4×105W
6.如图所示，引体向上是很好的体育锻炼项目，若小金的质量为50kg，手臂长度为0.8m，单杆的高度为1.6m，小金连续拉上去10次所用时间为40s。以下判断正确的是（?? ）

A.?在小金匀速提升自己的过程中，他的动能不断增大?????B.?小金在这40s内克服重力做功为4000J
C.?在小金身体匀速下降的过程中，他的机械能不变?????????D.?小金做引体向上运动的平均功率约为200W
7.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
8.如图所示，木棒AB放在截面半径为R的圆柱体上且木棒保持水平，用水平力F推木棒的A端，圈柱体在水平地面上匀速向前滚动，设木棒与圆柱体、副柱体与地面间均无滑动现象，当把圆柱体恰好推动一圈时，推力F做的功是（??? ）
A.?πRF???????????????????????????????????B.?2πRF???????????????????????????????????C.?3πRF???????????????????????????????????D.?4πRF
二、填空题
9.一物体在水平向右的拉力F1作用下以1m/s速度在水平地面上匀速运动了10m，拉力F1所做的功为W1 ， 功率为P1 ， 若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m，拉力F2所做的功为W2 ， 功率为P2 ， 则W1________W2 ， P1________P2（选填“＞”、“＜”或“=”）。
10.如图甲所示，完全相同的木块A和B叠放在水平桌面上，在10牛的水平拉力F1作用下，A、B一起以0.5米/秒的速度作匀速直线运动，此时木块B所受的摩擦力为 ________?牛；若将A、B紧靠在一起放在同一水平桌面上，用15牛的水平力F2推A，使它们一起运动了0.6米（如图乙），则该过程中推力F2做的功为________焦，木块A和B动能总共增加________焦。

11.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．
三、实验探究题
12.风车是利用风力做功的装置。小明制作了一架小风车，他想粗略测定风车在一定风速下做功的功率，实验装置如图所示。
（1）观察实验装置，小明是通过测量________来测定风车做功的功率。
（2）除了图中的实验器材，还必需的测量工具有：天平、________和秒表。
（3）实验时，逐渐增加挂在细线下的回形针数量，直到细线恰好缓慢匀速提升回形针为止。若测得回形针匀速上升的高度h、所用的时间t、回形针的总质量m，则风车做功的功率表达式为________。
（4）如果选用较粗重的线做实验，则与选用较细的线相比，测得风车的功率值________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
四、解答题
13.步行是一种简易的健身运动，深受运动爱好者的喜爱。
（1）步行时，落地缓冲阶段鞋底发生形变，离地蹬伸时鞋底恢复原状，这一过程中动能与________相互转化。
（2）如图为步行示意图。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，每走一步克服重力做功。某同学质量为60kg，每分钟行走100步。他步行所消耗的功率是多少？
（3）人步行时消耗的能量大于克服自身重力所做功的原因是________。（答一点即可）
14.小金把图甲中三个质量重均为m千克、边长为a的正方体泡沫塑料块按图乙堆叠起来，小金叠起这堆正方体泡沫塑料块，小金至少要做功多少焦？若将水平面上的n块这样的泡沫塑料块，像图乙那样竖直叠放起来，小金至少要做功多少焦？
15.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？
16.为了缓解城市交通拥堵，某大学两位研究生设计出“都市蚂蚁”概念车（如图所示），荣获全国汽车创新设计大赛最高奖项，该车表似蚂蚁，小巧实用，质量仅有400kg，总体积0.75m3? ， 轮胎与地面的总接触面积200cm2 ， 标准乘载100kg．
请解答标准乘载时的下列问题。

（1）“都市蚂蚁”车对水平路面的压强多大？
（2）“都市蚂蚁”车以5m/s的速度在公路上匀速行驶时，受到的阻力是车总重的0.4倍，则发动机的输出功率多大？
（3）科技社团的同学想将此车改造成“水陆两栖蚂蚁车”，若该车密封良好，请通过计算判断它能否浮在水面上？若能，它露出水面的体积是多少？
17.由航空工业部六0五研究所自行设计的“海鸥300”轻型水陆两栖飞机(如图所示)已于2010年11月10月在石家庄首飞成功，该机可载4-6名乘客。配置有高性能的发动机和先进航空仪表设备，可用于公务飞行、货物运输、海岸巡逻等。设飞机和乘客的总质量为4000 kg，g取10 N/kg。(忽略飞机所受空气的浮力)

（1）飞机停在水面时，排开水的体积是多少？
（2）若飞机在空中以100m／s的速度水平匀速飞行时，飞机在水平方向受到的阻力为飞机重力的0.1倍，求时飞机发动机的功率是多少?
（3）飞机在试飞过程中曾以最大功率沿着上下高差为120m，长1200m的航线飞行，若飞机和乘客的总质量不变，飞行速度保持100 m/s，配套航空发动机的功率至少应该是多少kw?
18.如图所示，质量为400g的金属小球从光滑导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处。求：（g取10N/kg）
（1）从b到c的平均速度________从c到b的平均速度。（填“大于“、“小于“或“等于“）
（2）在d处时，金属小球具有的机械能。
19.某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700牛，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。

（1）图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是________。
（2）图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中CD阶段对应的是________。
（3）计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功。
20.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500N(包括装备)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15下落210m后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时30s，求在这个过程中：
（1）人的机械能总量如何变化________。
（2）人所受重力做的功?
（3）匀速下降时重力做功的功率?
答案解析部分
一、单选题
1. B 2. C 3. A 4. B 5. C 6. B 7. C 8. D
二、填空题
9. =；＜
10. 0；9；3
11. 变小；120
三、实验探究题
12. （1）提升回形针做功的功率
（2）刻度尺
（3）P＝hmg/t
（4）偏小
四、解答题
13. （1）弹性势能
（2）解：




（3）人步行时消耗的能量，一部分用于保持体温的恒定（合理即可）
14. （1）将三个箱子叠放起来时，第一个箱子的高度不变，做功为0；
第2个箱子上升的高度为a，因此做功W2=Gh2=mga；
第3个箱子上升的高度为2a，因此做功W3=Gh4=2mga；
那么做的总功为：W总=W2+W3=Ga+2Ga=3mgaJ。
（2）如果有n个箱子叠放，那么对第一个箱子仍然不做功，
第2个箱子上升的高度为（2-1）a，因此做功W2=Gh2=mga；
第3个箱子上升的高度为（3-1）a，因此做功W3=Gh3=2mga；
第4个箱子上升的高度为（4-1）a，因此做功W4=Gh4=3mga；
........
第n个箱子上升的高度为（n-1）a，因此做功Wn=Ghn=（n-1）mga；
那么做的总功为：mga+2mga+3mga+......+（n-1）mga;
=mga(1+2+3+......+（n-1）)
=。

15. （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
16. （1）解：“都市蚂蚁”车标准乘载时对地面的压力
F=G总=（m车+m人）g=（400kg+100kg）×10N/kg=5×103N；
对水平路面的压强P=2.5×105pa
（2）解：“都市蚂蚁”车匀速行驶时，牵引力 F=f=0.4G总=0.4×5×103N=2×103N；（1分）
发动机的输出功率 P=Fv=2×103N×5m/s=1×104W
（3）解：“都市蚂蚁”车浸没水中时受到的浮力 F浮=ρ水gV车=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.75m3=7.5×103N； 由于 F浮＞G总 ， 所以“都市蚂蚁”车可以浮在水面上；
当“都市蚂蚁”车漂浮时， 受到的浮力 F’浮=5×103N 由 F浮=ρ水gV排得，排开水的体积 0.5m3 车露出水面的体积 V露=V车﹣V排=0.75m3﹣0.5m3=0.25m3
17. （1）解：飞机停在水面时，处于漂浮状态，则飞机受到的浮力：
F浮=G=mg=4000kg×10N／kg=4×104N，
由F浮=ρgV排可得，飞机排开水的体积：
V排= =4m3
（2）解：因飞机水平方向匀速飞行时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，发动机的牵引力F=f=0.1G=0.1×4×104N=4×103N，
则飞机发动机的功率
P=Fv=4×103N×100m／s=4×105W
（3）解：飞机在试飞过程中需要克服重力所做的功：
W1=Gh=4×104N
×120m=4.8×105??? W；
需要克服阻力所做的功：
W2=fs=4×103N×1200m=4.8×106J，
则至少需要做的功为：
W=W1+W2=4.8
×106J+4.8×106J=9.6 ×106J，
由v= 得所用时间至少为：
t= =12s，
则功率P= =8×105W=800kW
18. （1）等于
（2）解：利用W=Gh=mgh求出小球在a处的重力势能，由图知，小球在a处的高度：h=50cm=0.5m，
小球的重力势能为：W=Gh=mgh=400×10﹣3kg×10N/kg×0.5m=2J；
根据题意可知，因为轨道光滑，机械能守恒，故在d处时，金属小球具有的机械能等于在a处的机械能都为2J
19. （1）运动员和跳伞设备的总重力大于阻力
（2）③
（3）解：s=vt=50米/秒×(40-20)秒=1000米
w=Fs=Gs=700牛×1000米=7×105焦
答：运动员和跳伞设备总重力在AB段所做的功为7×105焦。
20. （1）一直减小
（2）由题可知，运动员在0- 15s下落的路程为s前=210m,
图象可知，15s后运动员以6m/s的速度做匀速直线运动,
则运动员在15-30s通过的路程为: s后=vt后=6m/s×15s=90m;
运动员通过的总路程为: s=s前十s后=210m+90m=300m,
人所受重力做的功为：W=Gh=500N×300m=1.5×105J；
（3）根据图片可知，匀速下降时速度为6m/s，
那么此时做功的功率：P=Fv=500N×6m/s=3000W。