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初中物理人教版八年级下册第十一章 功和机械能综合与测试集体备课ppt课件
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这是一份初中物理人教版八年级下册第十一章 功和机械能综合与测试集体备课ppt课件，共38页。
满分:100分,限时:45分钟一、选择题(每小题3分,共30分)1.如图11-5-1所示,一名女士推着童车轻松地前行,一 名男士用很大的力推汽车,但汽车没被推动。在相同的时间内,以下说法中 正确的是 ( ) 图11-5-1A.男士推力做的功较多,做功较快
B.女士推力做的功较多,做功较快C.男士推力做的功较少,功率较大D.女士推力做的功较少,功率较大
答案 B 女士推着童车前行,有作用在童车上的力,童车也在力的方向上 通过了一定距离,推力对童车做了功;图中的男士用很大的力推汽车,但汽 车没被推动,男士对汽车施加了较大的力,但汽车没有在力的方向上通过距 离,推力没有对汽车做功。所以女士做功较多,由P= 可知,女士做功较快。
2.中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62 kg级冠军, 挺举成绩是176 kg,图11-5-2为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃 做的功最接近 ( ) 图11-5-2A.600 J B.1 200 JC.1 800 J D.3 400 J
答案 D 运动员对杠铃所用的力约为F=G=mg=176 kg×10 N/kg=1 760 N, 挺举时要把杠铃从地面抓起,再举过头顶,移动距离约为s=2 m,故运动员做 功约为W=F·s=1 760 N×2 m=3 520 J,故选择D。
3.(2019北京通州一模)如图11-5-3所示,在农业领域,一架普通无人机携带 农药,一天可完成600亩农田农药喷洒任务,换作人工,则需要60人满负荷工 作一整天,科技带来的优势非常明显。假定无人机每次装20 kg农药,喷洒 的过程中是在同一高度匀速飞行,下列说法正确的是 ( ) 图11-5-3A.喷洒农药的过程中,无人机重力势能不变B.喷洒农药的过程中,无人机动能不变
C.喷洒农药的过程中,无人机重力势能增大D.喷洒农药的过程中,无人机机械能减小
答案 D 由题意知,无人机在喷洒农药时,飞机的速度和高度均不变,但质 量变小,所以无人机的动能和重力势能都减小,故无人机的机械能减小。
4.2017年4月20日19时41分35秒,“天舟一号”货运飞 船在文昌航天发射中心由“长征七号遥二”运载火箭成功发射升空。在 它们加速升空的过程中,关于火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的能量下 列说法正确的是 ( )A.机械能的总量不变 B.机械能的总量变小C.动能不变 D.重力势能变大
答案 D 在加速升空的过程中,火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的动 能增大,重力势能增大,机械能增大,故D正确,A、B、C错误。
5.如图11-5-4所示为游乐园里的过山车,下列说法正确的是 ( ) 图11-5-4A.过山车运动的整个过程中机械能守恒B.过山车在下滑的过程中动能转化为重力势能C.过山车冲上坡时,动能、重力势能均增大
D.过山车运动到最低点时动能最大
答案 D 由于过山车与轨道间有摩擦,需要克服摩擦力做功,机械能不守 恒,A错;过山车在下滑的过程中重力势能减小,动能增大,动能由重力势能 转化而来,B错;过山车冲上坡时动能减小,重力势能增大,C错;过山车运动 到最低点时,重力势能最小,动能最大,D正确。
6.(2019江苏连云港中考)物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的路 程和时间图象如图11-5-5甲时,受到的水平推力为F1;当物体运动的速度和 时间图象如图乙时,受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P 2。则下列关系正确的是 ( ) 图11-5-5A.F1=F2 P1>P2 B.F1=F2 P1P2
答案 B 由图甲知,物体在水平地面上做直线运动时路程和时间成正比 关系,运动速度不变,当路程为4 m时,运动时间为2 s,物体的速度v1= = =2 m/s。由图乙知,物体以v2=4 m/s的速度做匀速直线运动。这两种情况下, 物体都处于平衡状态,所以推力和摩擦力是一对平衡力,而物体在运动时对 地面的压力和接触面的粗糙程度相同,所以物体受到的摩擦力相同,推力F1 =F2;由推力的功率P= = =Fv可得,两次做功的功率P1
答案 B 重力大小为600 N,方向竖直向下,而游客竖直向下运动了60 m, 故重力所做的功为W=Gh=600 N×60 m=3.6×104 J。
8.(2019山东淄博中考)如图11-5-7所示,小球沿轨道由静止从A点向D点运 动的过程中(小球和轨道间存在摩擦),下列说法错误的是 ( ) 图11-5-7A.小球在A点的重力势能最大
B.小球在B点的速度最大C.小球在C点和B点的机械能相等D.小球不能到达D点
答案 C A点时小球的初始位置最高,故小球在A点的重力势能最大,A说 法正确;从A点运动到B点,重力势能转化为动能,所以在B点小球的动能最 大,故B说法正确;小球和轨道间存在摩擦,所以小球要克服阻力做功,机械 能减小,小球在C点和B点的机械能不相等,小球不能到达D点,故C说法错 误,D说法正确。
9.质量为M的物体离地面高度为h时,它的重力势 能Ep可以表示为Ep=Mgh(g=10 N/kg)。现从地面竖直上抛一个物体,物体能 够上升的最大高度为4 m,然后落回到地面,整个过程空气阻力不能忽略。 若上升过程中物体的重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为h1;下 落过程中物体重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为h2。则 ( )A.h1>2 m,h2>2 m B.h1<2 m,h2<2 mC.h1>2 m,h2<2 m D.h1<2 m,h2>2 m
答案 C 设物体到达最高点时的机械能为E1。上升过程到达2 m处时Ep1= E1,机械能大于E1,则动能大于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h1>2 m,B、D错误;同理下落过程到达2 m处时Ep2= E1,机械能小于E1,则动能小于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h2<2 m,A错误,C正确。
10.如图11-5-8所示,用手将一重为G的铁球缓慢放在 一自然伸长的弹簧上,放手后,铁球从A位置开始向下运动,到达B位置速度 达到最大,到达C位置小球的速度变为零。整个过程中不计能量损耗,则下 列说法正确的是 ( ) 图11-5-8A.从A位置到C位置铁球的动能一直减小B.在C位置弹簧的弹性势能最大
C.从A位置到B位置铁球的动能和重力势能之和不变D.从A位置到C位置铁球的动能和重力势能之和一直增大
答案 B 铁球从A位置开始向下运动,重力大于弹力,即向下做加速运动, 速度变大;到达B位置速度达到最大,即此时球的重力等于弹力,再向下运 动,弹力大于重力,即铁球做减速运动,速度变小,到达C位置铁球的速度变 为零,其动能是先变大,后变小,A错;据图可知,在C位置弹性形变程度最大, 弹性势能最大,B正确;从A到B的运动过程中,弹簧被压缩,其弹性势能增大, 即该过程中铁球的一部分动能和势能转化为弹簧的弹性势能,由于总的机 械能是不变的,铁球的动能和重力势能之和是减小的,C错;同理可知,D错。
二、填空题(每空2分,共18分)11.(2019湖北咸宁中考)甲、乙是两个完全相同的网球。如图11-5-9所示 在同一高度同时以大小相等的速度将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上 抛出,不计空气阻力,抛出时两球机械能 (选填“相等”或“不相 等”);落地前的运动过程中甲球的动能 (选填“增大”“不变” 或“减小”),乙球的机械能 (选填“增大”“先增大后减小” “不变”或“减小” )。 图11-5-9
答案 相等 增大 不变解析 甲、乙两球质量相等,初始时刻高度相同,速度相等,所以动能和重 力势能都相等,故甲、乙初始时刻的机械能相等。甲落地前向下运动,重力 势能转化为动能,动能增大。不计空气阻力,乙在运动过程中机械能守恒, 即机械能不变。
12.(独家原创试题)如图11-5-10所示,用1 N的水平拉力拉着重5 N的木块在 水平地面上运动了10 m,若木块受到的摩擦力为0.8 N,则拉力做的功为 J。 图11-5-10
答案 10解析 拉力做的功只与拉力的大小和物体在拉力的方向上移动的距离有 关,与其他物理量均无关,故拉力做的功W=Fs=1 N×10 m=10 J。
13.如图11-5-11所示,轨道的右侧有一弹簧。小明将 一个小球从A点静止释放,小球沿轨道滚下,先后经过B、C、D点,然后到达 E点。小球到达D点时的能量与在A点的能量比较 (选填“变大” “变小”或“不变”);当到达E点时,弹簧长度最短,小球的速度变为零,小 球处于 (选填“平衡状态”或“非平衡状态”);小球压缩弹簧的 过程中,其动能转化为 。(整个过程中不计 空气阻力和摩擦)
图11-5-11
答案 不变 非平衡状态 弹簧的弹性势能解析 小球在A位置时,只有重力势能,所以在A点的机械能等于在A点的重 力势能。整个过程中不计空气阻力和摩擦,小球机械能守恒,所以在D点时 小球具有的能量等于在A点时小球具有的能量。小球到达E点时,虽然速度 为0,但小球在水平方向只受弹簧的弹力作用,所以小球处于非平衡状态;小 球压缩弹簧的过程中,其动能转化为弹簧的弹性势能。
14.(2016四川绵阳中考)如图11-5-12所示,甲用90 N的拉力,乙用50 N的推 力,在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30°、长为60 m的斜坡底端匀速 运动到顶端。甲、乙二人对小车做功 J,甲对小车做功的功率为 W。 图11-5-12
答案 8 400 180解析 甲对小车做的功W甲=F甲s=90 N×60 m=5 400 J,乙对小车做的功W乙= F乙s=50 N×60 m=3 000 J,则甲、乙二人对小车做功W=W甲+W乙=5 400 J+3 0 00 J=8 400 J。甲对小车做功的功率P甲= = =180 W。
三、实验探究题(15题9分,16题15分,共24分)15.(2018江苏泰州中考)某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的 活动。(1)小明用两辆相同的小车,在其中一辆小车上放一个砝码,然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放,撞击置于水平面上的木块,如图11-5-13(a)。①将小车从同一位置处释放,目的是控制小车到达水平面的 相同。②通过比较 来比较小车动能的大小。根据实验 得出结论:动能大小与质量大小有关。(2)小红改变实验方案:让同一小车,从同一斜面的不同高度由静止释放,撞 击水平面上的木块,如图(b)。发现:木块滑行的距离不一样远。根据这一 现象,能做出以下哪个判断? 。
A.动能大小与质量无关,一定还与其他因素有关B.动能大小除了与质量有关外,一定还与其他因素有关C.不能判断物体动能大小是否与质量有关,动能大小一定与质量外的其他 因素有关 图11-5-13
答案 (1)①速度 ②木块被推出的远近 (2)C解析 (1)要探究动能大小与质量的关系,需控制速度相同,为了使小车到 达水平面时的速度相等,需将质量不同的小车从斜面上的同一高度处由静 止释放;通过木块被推出距离的远近来比较小车动能的大小;(2)同一小车, 从同一斜面的不同高度由静止释放,小车到达水平面时的速度大小不同。 小车推动木块做功,运动距离越远,做功越多,动能越大。小车质量一定,不 能判断物体动能大小是否与质量有关,动能大小一定与质量外的其他因素 有关,所以应选C。
16.(独家原创试题)某物理学习小组为了探究重力势能的大小与什么因素 有关,做了如下猜想:重力势能的大小可能与物体的高度和质量有关。根据猜想,小明做了如下探究:用一个铁架台、小沙盒、小钢球,让小钢球 从不同高度下落,落在细沙上(如图11-5-14所示)。 图11-5-14(1)该装置是通过观察 来判断物体重力势能的大小 的。(2分)(2)小明设计的实验是探究猜想:物体的重力势能与 有关,通过实 验观察到的现象是当小球离细沙的高度为h1下落时比高度为h2下落时小球
陷入的深些,说明了在 一定的条件下, 越大,物体的重力 势能就越大。(6分)(3)为了探究重力势能的大小与另一个因素的关系,请你在以上实验的基础 上,再选择一个器材进行探究并简述你的实验方案。你选择的器材是 ;(2分)你的实验方案: ;(3分)得出的结论是: 。(2分)
答案 (1)小球陷入沙坑的深度 (2)高度 质量 高度 (3)与小球体积相 等的塑料球(或等体积的不同质量的其他小球等) 让塑料球从高度h1(或 等高度)的位置下落,观察塑料球陷入沙坑的深度 在高度一定的条件下, 质量越大,物体具有的重力势能就越大解析 (1)高处的小球具有重力势能,具有的重力势能越大,落下时陷入沙 坑越深,所以本实验是通过观察小球陷入沙坑的深度来判断物体重力势能 的大小的;(2)重力势能的大小与质量和高度有关,小明设计的实验使同一 小球从不同高度落下,控制了质量(即重力)不变,可以探究重力势能的大小 与高度的关系;(3)为了探究重力势能的大小与另一个因素——质量(或重 力)的关系,应该控制高度不变,只改小球的质量,因此应该选择一个与该小 球质量不同的小球,同时为了防止因小球的体积不同,而影响小球陷入沙坑 的效果,还应该使小球的体积与该小球相同。
四、简答与计算题(17题6分,18题12分,19题10分,共28分)17.(2017吉林延边模拟)骑自行车下坡,不踩脚踏板,速度会越来越快,从能 量的转化观点分析,这是什么道理?答案 当人骑自行车下坡时,总质量不变,高度变小,故其重力势能变小,减 少的重力势能部分转化为动能,使动能变大,所以速度越来越快。
18.(2019四川成都锦江模拟)发展地铁列车可以减少汽车尾气的排放。现 有一沿直线运动的地铁列车,以恒定功率6×103 kW从甲站由静止开始启动, 先加速运动20 s,此过程中的平均速度为36 km/h;再以72 km/h的速度匀速 运动80 s,接着关闭发动机列车失去牵引力,在摩擦力作用下做减速运动,此 过程中的平均速度也是36 km/h,经过15 s后到达乙站停止。求:(1)列车加速运动时的平均牵引力;(4分)(2)关闭发动机后,列车克服摩擦力所做的功。(8分)
答案 (1)6×105 N (2)4.5×107 J解析 (1)由P= = =Fv得,列车在加速过程中的平均牵引力F1= = = =6×105 N;(2)列车匀速行驶的牵引力F2= = = =3×105 N;因为列车匀速直线行驶,根据二力平衡条件可知,列车受到的摩擦力f=F2=3×105 N,由于 压力和接触面的粗糙程度不变,所以列车减速行驶受到的摩擦力仍为3×10 5 N,列车减速行驶的路程s3=v3t3=10 m/s×15 s=150 m,关闭发动机后,列车克 服摩擦力所做的功W3=fs3=3×105 N×150 m=4.5×107 J。
19.(2017安徽中考)已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh,动能表达式为Ek = mv2;其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10 N/kg。如图11-5-15所示,将一质量为0.4 kg的物体从距 离地面1.5 m的高度沿水平方向以2 m/s的速度抛出。不计空气阻力,物体 从被抛出到落地前的瞬间,整个过程中机械能守恒。求:(1)物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek1;(2)物体从被抛出至落地的过程中,其重力所做的功W;(3)物体落地前瞬间的动能Ek2。
满分:100分,限时:45分钟一、选择题(每小题3分,共30分)1.如图11-5-1所示,一名女士推着童车轻松地前行,一 名男士用很大的力推汽车,但汽车没被推动。在相同的时间内,以下说法中 正确的是 ( ) 图11-5-1A.男士推力做的功较多,做功较快
B.女士推力做的功较多,做功较快C.男士推力做的功较少,功率较大D.女士推力做的功较少,功率较大
答案 B 女士推着童车前行,有作用在童车上的力,童车也在力的方向上 通过了一定距离,推力对童车做了功;图中的男士用很大的力推汽车,但汽 车没被推动,男士对汽车施加了较大的力,但汽车没有在力的方向上通过距 离,推力没有对汽车做功。所以女士做功较多,由P= 可知,女士做功较快。
2.中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重62 kg级冠军, 挺举成绩是176 kg,图11-5-2为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃 做的功最接近 ( ) 图11-5-2A.600 J B.1 200 JC.1 800 J D.3 400 J
答案 D 运动员对杠铃所用的力约为F=G=mg=176 kg×10 N/kg=1 760 N, 挺举时要把杠铃从地面抓起,再举过头顶,移动距离约为s=2 m,故运动员做 功约为W=F·s=1 760 N×2 m=3 520 J,故选择D。
3.(2019北京通州一模)如图11-5-3所示,在农业领域,一架普通无人机携带 农药,一天可完成600亩农田农药喷洒任务,换作人工,则需要60人满负荷工 作一整天,科技带来的优势非常明显。假定无人机每次装20 kg农药,喷洒 的过程中是在同一高度匀速飞行,下列说法正确的是 ( ) 图11-5-3A.喷洒农药的过程中,无人机重力势能不变B.喷洒农药的过程中,无人机动能不变
C.喷洒农药的过程中,无人机重力势能增大D.喷洒农药的过程中,无人机机械能减小
答案 D 由题意知,无人机在喷洒农药时,飞机的速度和高度均不变,但质 量变小,所以无人机的动能和重力势能都减小,故无人机的机械能减小。
4.2017年4月20日19时41分35秒,“天舟一号”货运飞 船在文昌航天发射中心由“长征七号遥二”运载火箭成功发射升空。在 它们加速升空的过程中,关于火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的能量下 列说法正确的是 ( )A.机械能的总量不变 B.机械能的总量变小C.动能不变 D.重力势能变大
答案 D 在加速升空的过程中,火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的动 能增大,重力势能增大,机械能增大,故D正确,A、B、C错误。
5.如图11-5-4所示为游乐园里的过山车,下列说法正确的是 ( ) 图11-5-4A.过山车运动的整个过程中机械能守恒B.过山车在下滑的过程中动能转化为重力势能C.过山车冲上坡时,动能、重力势能均增大
D.过山车运动到最低点时动能最大
答案 D 由于过山车与轨道间有摩擦,需要克服摩擦力做功,机械能不守 恒,A错;过山车在下滑的过程中重力势能减小,动能增大,动能由重力势能 转化而来,B错;过山车冲上坡时动能减小,重力势能增大,C错;过山车运动 到最低点时,重力势能最小,动能最大,D正确。
6.(2019江苏连云港中考)物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的路 程和时间图象如图11-5-5甲时,受到的水平推力为F1;当物体运动的速度和 时间图象如图乙时,受到的水平推力为F2。两次推力的功率分别为P1、P 2。则下列关系正确的是 ( ) 图11-5-5A.F1=F2 P1>P2 B.F1=F2 P1
答案 B 由图甲知,物体在水平地面上做直线运动时路程和时间成正比 关系,运动速度不变,当路程为4 m时,运动时间为2 s,物体的速度v1= = =2 m/s。由图乙知,物体以v2=4 m/s的速度做匀速直线运动。这两种情况下, 物体都处于平衡状态,所以推力和摩擦力是一对平衡力,而物体在运动时对 地面的压力和接触面的粗糙程度相同,所以物体受到的摩擦力相同,推力F1 =F2;由推力的功率P= = =Fv可得,两次做功的功率P1
答案 B 重力大小为600 N,方向竖直向下,而游客竖直向下运动了60 m, 故重力所做的功为W=Gh=600 N×60 m=3.6×104 J。
8.(2019山东淄博中考)如图11-5-7所示,小球沿轨道由静止从A点向D点运 动的过程中(小球和轨道间存在摩擦),下列说法错误的是 ( ) 图11-5-7A.小球在A点的重力势能最大
B.小球在B点的速度最大C.小球在C点和B点的机械能相等D.小球不能到达D点
答案 C A点时小球的初始位置最高,故小球在A点的重力势能最大,A说 法正确;从A点运动到B点,重力势能转化为动能,所以在B点小球的动能最 大,故B说法正确;小球和轨道间存在摩擦,所以小球要克服阻力做功,机械 能减小,小球在C点和B点的机械能不相等,小球不能到达D点,故C说法错 误,D说法正确。
9.质量为M的物体离地面高度为h时,它的重力势 能Ep可以表示为Ep=Mgh(g=10 N/kg)。现从地面竖直上抛一个物体,物体能 够上升的最大高度为4 m,然后落回到地面,整个过程空气阻力不能忽略。 若上升过程中物体的重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为h1;下 落过程中物体重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为h2。则 ( )A.h1>2 m,h2>2 m B.h1<2 m,h2<2 mC.h1>2 m,h2<2 m D.h1<2 m,h2>2 m
答案 C 设物体到达最高点时的机械能为E1。上升过程到达2 m处时Ep1= E1,机械能大于E1,则动能大于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h1>2 m,B、D错误;同理下落过程到达2 m处时Ep2= E1,机械能小于E1,则动能小于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h2<2 m,A错误,C正确。
10.如图11-5-8所示,用手将一重为G的铁球缓慢放在 一自然伸长的弹簧上,放手后,铁球从A位置开始向下运动,到达B位置速度 达到最大,到达C位置小球的速度变为零。整个过程中不计能量损耗,则下 列说法正确的是 ( ) 图11-5-8A.从A位置到C位置铁球的动能一直减小B.在C位置弹簧的弹性势能最大
C.从A位置到B位置铁球的动能和重力势能之和不变D.从A位置到C位置铁球的动能和重力势能之和一直增大
答案 B 铁球从A位置开始向下运动,重力大于弹力,即向下做加速运动, 速度变大;到达B位置速度达到最大,即此时球的重力等于弹力,再向下运 动,弹力大于重力,即铁球做减速运动,速度变小,到达C位置铁球的速度变 为零,其动能是先变大,后变小,A错;据图可知,在C位置弹性形变程度最大, 弹性势能最大,B正确;从A到B的运动过程中,弹簧被压缩,其弹性势能增大, 即该过程中铁球的一部分动能和势能转化为弹簧的弹性势能,由于总的机 械能是不变的,铁球的动能和重力势能之和是减小的,C错;同理可知,D错。
二、填空题(每空2分,共18分)11.(2019湖北咸宁中考)甲、乙是两个完全相同的网球。如图11-5-9所示 在同一高度同时以大小相等的速度将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上 抛出,不计空气阻力,抛出时两球机械能 (选填“相等”或“不相 等”);落地前的运动过程中甲球的动能 (选填“增大”“不变” 或“减小”),乙球的机械能 (选填“增大”“先增大后减小” “不变”或“减小” )。 图11-5-9
答案 相等 增大 不变解析 甲、乙两球质量相等,初始时刻高度相同,速度相等,所以动能和重 力势能都相等,故甲、乙初始时刻的机械能相等。甲落地前向下运动,重力 势能转化为动能,动能增大。不计空气阻力,乙在运动过程中机械能守恒, 即机械能不变。
12.(独家原创试题)如图11-5-10所示,用1 N的水平拉力拉着重5 N的木块在 水平地面上运动了10 m,若木块受到的摩擦力为0.8 N,则拉力做的功为 J。 图11-5-10
答案 10解析 拉力做的功只与拉力的大小和物体在拉力的方向上移动的距离有 关,与其他物理量均无关,故拉力做的功W=Fs=1 N×10 m=10 J。
13.如图11-5-11所示,轨道的右侧有一弹簧。小明将 一个小球从A点静止释放,小球沿轨道滚下,先后经过B、C、D点,然后到达 E点。小球到达D点时的能量与在A点的能量比较 (选填“变大” “变小”或“不变”);当到达E点时,弹簧长度最短,小球的速度变为零,小 球处于 (选填“平衡状态”或“非平衡状态”);小球压缩弹簧的 过程中,其动能转化为 。(整个过程中不计 空气阻力和摩擦)
图11-5-11
答案 不变 非平衡状态 弹簧的弹性势能解析 小球在A位置时,只有重力势能,所以在A点的机械能等于在A点的重 力势能。整个过程中不计空气阻力和摩擦,小球机械能守恒,所以在D点时 小球具有的能量等于在A点时小球具有的能量。小球到达E点时,虽然速度 为0,但小球在水平方向只受弹簧的弹力作用,所以小球处于非平衡状态;小 球压缩弹簧的过程中,其动能转化为弹簧的弹性势能。
14.(2016四川绵阳中考)如图11-5-12所示,甲用90 N的拉力,乙用50 N的推 力,在30 s内共同使一辆小车从一个倾角为30°、长为60 m的斜坡底端匀速 运动到顶端。甲、乙二人对小车做功 J,甲对小车做功的功率为 W。 图11-5-12
答案 8 400 180解析 甲对小车做的功W甲=F甲s=90 N×60 m=5 400 J,乙对小车做的功W乙= F乙s=50 N×60 m=3 000 J,则甲、乙二人对小车做功W=W甲+W乙=5 400 J+3 0 00 J=8 400 J。甲对小车做功的功率P甲= = =180 W。
三、实验探究题(15题9分,16题15分,共24分)15.(2018江苏泰州中考)某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的 活动。(1)小明用两辆相同的小车,在其中一辆小车上放一个砝码,然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放,撞击置于水平面上的木块,如图11-5-13(a)。①将小车从同一位置处释放,目的是控制小车到达水平面的 相同。②通过比较 来比较小车动能的大小。根据实验 得出结论:动能大小与质量大小有关。(2)小红改变实验方案:让同一小车,从同一斜面的不同高度由静止释放,撞 击水平面上的木块,如图(b)。发现:木块滑行的距离不一样远。根据这一 现象,能做出以下哪个判断? 。
A.动能大小与质量无关,一定还与其他因素有关B.动能大小除了与质量有关外,一定还与其他因素有关C.不能判断物体动能大小是否与质量有关,动能大小一定与质量外的其他 因素有关 图11-5-13
答案 (1)①速度 ②木块被推出的远近 (2)C解析 (1)要探究动能大小与质量的关系,需控制速度相同,为了使小车到 达水平面时的速度相等,需将质量不同的小车从斜面上的同一高度处由静 止释放;通过木块被推出距离的远近来比较小车动能的大小;(2)同一小车, 从同一斜面的不同高度由静止释放,小车到达水平面时的速度大小不同。 小车推动木块做功,运动距离越远,做功越多,动能越大。小车质量一定,不 能判断物体动能大小是否与质量有关,动能大小一定与质量外的其他因素 有关,所以应选C。
16.(独家原创试题)某物理学习小组为了探究重力势能的大小与什么因素 有关,做了如下猜想:重力势能的大小可能与物体的高度和质量有关。根据猜想,小明做了如下探究:用一个铁架台、小沙盒、小钢球,让小钢球 从不同高度下落,落在细沙上(如图11-5-14所示)。 图11-5-14(1)该装置是通过观察 来判断物体重力势能的大小 的。(2分)(2)小明设计的实验是探究猜想:物体的重力势能与 有关,通过实 验观察到的现象是当小球离细沙的高度为h1下落时比高度为h2下落时小球
陷入的深些,说明了在 一定的条件下, 越大,物体的重力 势能就越大。(6分)(3)为了探究重力势能的大小与另一个因素的关系,请你在以上实验的基础 上,再选择一个器材进行探究并简述你的实验方案。你选择的器材是 ;(2分)你的实验方案: ;(3分)得出的结论是: 。(2分)
答案 (1)小球陷入沙坑的深度 (2)高度 质量 高度 (3)与小球体积相 等的塑料球(或等体积的不同质量的其他小球等) 让塑料球从高度h1(或 等高度)的位置下落,观察塑料球陷入沙坑的深度 在高度一定的条件下, 质量越大,物体具有的重力势能就越大解析 (1)高处的小球具有重力势能,具有的重力势能越大,落下时陷入沙 坑越深,所以本实验是通过观察小球陷入沙坑的深度来判断物体重力势能 的大小的;(2)重力势能的大小与质量和高度有关,小明设计的实验使同一 小球从不同高度落下,控制了质量(即重力)不变,可以探究重力势能的大小 与高度的关系;(3)为了探究重力势能的大小与另一个因素——质量(或重 力)的关系,应该控制高度不变,只改小球的质量,因此应该选择一个与该小 球质量不同的小球,同时为了防止因小球的体积不同,而影响小球陷入沙坑 的效果,还应该使小球的体积与该小球相同。
四、简答与计算题(17题6分,18题12分,19题10分,共28分)17.(2017吉林延边模拟)骑自行车下坡,不踩脚踏板,速度会越来越快,从能 量的转化观点分析,这是什么道理?答案 当人骑自行车下坡时,总质量不变,高度变小,故其重力势能变小,减 少的重力势能部分转化为动能,使动能变大,所以速度越来越快。
18.(2019四川成都锦江模拟)发展地铁列车可以减少汽车尾气的排放。现 有一沿直线运动的地铁列车,以恒定功率6×103 kW从甲站由静止开始启动, 先加速运动20 s,此过程中的平均速度为36 km/h;再以72 km/h的速度匀速 运动80 s,接着关闭发动机列车失去牵引力,在摩擦力作用下做减速运动,此 过程中的平均速度也是36 km/h,经过15 s后到达乙站停止。求:(1)列车加速运动时的平均牵引力;(4分)(2)关闭发动机后,列车克服摩擦力所做的功。(8分)
答案 (1)6×105 N (2)4.5×107 J解析 (1)由P= = =Fv得,列车在加速过程中的平均牵引力F1= = = =6×105 N;(2)列车匀速行驶的牵引力F2= = = =3×105 N;因为列车匀速直线行驶,根据二力平衡条件可知,列车受到的摩擦力f=F2=3×105 N,由于 压力和接触面的粗糙程度不变,所以列车减速行驶受到的摩擦力仍为3×10 5 N,列车减速行驶的路程s3=v3t3=10 m/s×15 s=150 m,关闭发动机后,列车克 服摩擦力所做的功W3=fs3=3×105 N×150 m=4.5×107 J。
19.(2017安徽中考)已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh,动能表达式为Ek = mv2;其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10 N/kg。如图11-5-15所示,将一质量为0.4 kg的物体从距 离地面1.5 m的高度沿水平方向以2 m/s的速度抛出。不计空气阻力,物体 从被抛出到落地前的瞬间,整个过程中机械能守恒。求:(1)物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek1;(2)物体从被抛出至落地的过程中,其重力所做的功W;(3)物体落地前瞬间的动能Ek2。
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