物理粤沪版第十一章 机械功与机械能综合与测试课时训练

这是一份物理粤沪版第十一章 机械功与机械能综合与测试课时训练，共10页。试卷主要包含了做功的两个必要因素，不做功的三种情况，功的计算，注意事项，单位等内容，欢迎下载使用。

单元总结














知识要点一：功


1.做功的两个必要因素：


(1)作用在物体上的力；


(2)物体在力的方向上通过的距离。


2.不做功的三种情况


（1）物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离。此情况叫“劳而无功”。


（2）物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)。此情况叫“不劳无功”。


（3）物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)。此情况叫“垂直无功”。


3.功的计算：


（1）公式：一般式 W＝Fs；常用式 W＝Gh(克服重力做功)或W＝f阻s(克服摩擦阻力做功)。


（2）单位：焦耳(J)


4.注意事项：


（1）F与s的方向应在同一直线上(初中要求)(比如一个人提着一重物G，从山脚顺着“之”字形的山路爬到山顶，此时人克服重力做功所移动的距离并不是山路的长，而是从山脚到山顶的高)


（2）做功的多少，由W＝Fs决定，而与物体的运动形式无关。


下列说法中正确的是（ ）


A．用手从地面竖直提起水桶，手竖直向上的拉力对水桶做了功


B．提着水桶在路面上水平向前移动一段路程，手竖直向上的拉力对水桶做了功


C．抛出手的铅球在空中向前运动的过程中，推力对铅球做了功


D．用力推一辆汽车，汽车静止不动，推力在这个过程中对汽车做了功


【答案】A


【解析】A．用手从地面向上提起水桶，在拉力的方向上移动了距离，根据做功的两个必要因素判断拉力做了功，故A正确；


B．提着水桶水平前进时，在水平方向移动了距离，而手的拉力沿竖直方向，所以拉力不做功，故B错误；


C．抛出去的铅球由于惯性在空中飞行，球离开手以后推力已消失，故推力没有做功，故C错误；


D．用力推汽车，没有推动，没有在力的方向上移动距离，推力没有做功，故D错误。


故选A。


物体在水平面上做直线运动，先在大小为F的水平推力作用下匀速前进了一段距离，接着在方向不变大小为2F的推力作用下继续前进了相同距离，下列说法正确的是（ ）


A．整个过程重力对物体做了功


B．前一段距离物体所受力合力为零


C．后一段距离物体仍匀速运动


D．前、后两段距离物体受到的摩擦力不相等


【答案】B


【解析】A．重力的方向竖直向下，物体位移在水平方向，重力做功为零，故A错误；


B．物体在前一段是处于匀速直线运动状态，所以前一段距离物体所受力合力为零，故B正确；


C．物体前一段在大小为F的水平推力作用下匀速前进，水平方向上受力平衡，摩擦阻力f等于推力F；后一段在方向不变大小为2F的推力作用下时，推力大于摩擦阻力，物体做加速运动，故C错误；


D．由于物体对水平面的压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以物体受到的摩擦力不变，故D错误。


故选B。


1.判断物体做功的依据:做功的两个必要因素。


2.在分析做功情况时还应注意以下几点：


（1）当物体的受力方向与运动方向不垂直时，这个力就要做功。


（2）一个物体同时受几个力的作用时，有一些力做了功，有些力没有做功。因此，讲做功必须指出是哪一个力对哪一个物体做功。


（3）什么叫物体克服阻力做功:若物体在运动方向上受到一个与此方向相反的力F的作用，我们通常说物体克服阻力F做了功。


比如:物体在竖直向上运动h的过程中，物体克服重力做功，功的大小为W＝Gh；


再如：物体在水平方向上向前运动s，物体克服摩擦力做功，功的大小为W＝fs。


知识要点二：功率


1.物理意义：表示物体做功的快慢。


2.定义：把做功的多少与所用时间的比叫做功率。


3.计算式：， P 表示功率，W 表示功，t 表示时间，使用公式计算功率时，必须注意W 和t的对应关系。W 为在t时间内所做的功，而t为做W 这么多的功所用的时间。


4.推导式：，式中F为做功的力而v为速度。


5.单位：瓦(W)


（多选题）下列说法中正确的是（ ）


A．做功快的机械，功率一定大


B．正在行驶的汽车，如果所受的力全部消失，汽车将做匀速直线运动


C．小明用力推地上的木箱，没有推动，是因为推力小于摩擦力


D．起重机吊着重物匀速水平运动的过程中，拉力对重物不做功


【答案】ABD


【解析】A．功率是表示做功快慢的物理量，做功快的机械，功率一定大，故A正确；


B．汽车原来是运动的，所以，当外力全部消失时，汽车将保持原来的方向和速度不变，做匀速直线运动，故B正确；


C．木箱不动处于静止状态，是因为它受到的是平衡力的作用，即推力和摩擦力是一对平衡力，所以大小相等，推力等于摩擦力，故C错误；


D．吊着重物水平匀速移动，则移动的方向不是沿力的方向，因此拉力没有做功，故D正确。


故选ABD。


如图所示，不计滑轮重及摩擦，分别用力F1、F2匀速提升同一重物，若力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等，则力F1、F2及其功率P1、P2的大小关系为（ ）





A．F1＞F2 P1＜P2 B．F1＞F2 P1＞P2


C．F1＞F2 P1=P2 D．F1＜F2 P1＜P2


【答案】C


【解析】(1) 在不计绳重和摩擦时物体升高h，用定滑轮提升物体时绳子自由端移动的距离为h，若用动滑轮提升物体时，绳子自由端移动的距离为2h，则定滑轮提升物体时，拉力做功为





动滑轮提升物体时，拉力做功为





因为，所以，即；


(2)又时间相同，且，根据功率公式可知：。由以上分析得到，故ABD不符合题意，C符合题意。


故选C。


1.注意区别功与功率。功率与功是两个不同的物理量，“功”表示做功的“多少”，而“功率”则表示做功的“快慢”，“多少”与“快慢”的意义不一样。只有在做功时间相同时，做功多的就做功快。否则，做功多，不一定做功就快，即“功率”不一定就大。也就是说:功率与功和时间两个因素有关。


2.由P＝W/t变形为P＝Fv可知:功率一定时，力F与速度v成反比。


知识要点三：有用功、额外功、总功


1、总功：使用机械时，拉力（或动力）所做的的功；例如：用桶从井中打水，人在整个提水过程中拉力做的功是总功。


2、额外功：对我们是无用的，但又不得不做的功；如提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。


3、有用功：从总功中减去额外功，才是对我们有用的功；如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。


甲吊车比乙吊车的机械效率高，当它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度时，则（ ）


A．甲吊车的电动机做的有用功较多


B．乙吊车的电动机做的额外功较多


C．甲吊车的电动机做的总功较多


D．甲、乙两吊车的电动机做的总功相同


【答案】B


【解析】两辆吊车做的有用功相同，乙的效率较低，所以乙吊车做的总功较多，额外功较多，故ACD不符合题意，B符合题意。


故选B。


如图所示，斜面高为1m，长为4m，用沿斜面向上大小为75N的拉力F，将重为200N的木箱由斜面底端匀速缓慢拉到顶端，下列关于做功的判断正确的是（ ）





A．木箱受到重力做功的大小为800J


B．木箱受到斜面摩擦力做功大小为100J


C．木箱受到合力做功的大小为125J


D．木箱受到斜面的支持力做功大小为200J


【答案】B


【解析】A．由题意知，木箱的重力G=200N，h=1m，则受到的重力做功


W有用=Gh=200N×1m=200J


故A错误；


B．拉力F做的功


W总=Fl=75N×4m=300J


则克服摩擦力做功


W额=W总-W有用=300J-200J=100J


故B正确；


C．木箱沿斜面缓慢运动，做匀速直线运动，受合力为零，所以合力做功大小为0J，故C错误；


D．木箱移动方向与支持力方向垂直，所以斜面的支持力做功为零，故D错误。


故选B。


1.总功是有用功与额外功之和，即W有+W额外=W总。


2.额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的物做功外，还要克服机械本身的摩擦力或重力做功。


知识要点四：机械效率


我们把有用功和总功的比值叫做做机械效率，符号为η。


1.公式为，式中η表示机械效率，它是一个百分数。η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大，做功的效率越高。


2.η的值总小于100%，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。


3.知道增大机械效率的方法：


根据公式可知：如果有用功不变，我们可以通过减小额外功来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率；（例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）；当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。


关于机械效率，下列说法中正确的是（ ）


A．机械做功越快，机械效率越高


B．机械所做的总功越少，机械效率越高


C．机械做的有用功在总功中占的百分比越大，机械效率越高


D．使用机械时，所用动力跟物重的比值越小，机械效率越高


【答案】C


【解析】A．机械做功越快，表示功率越大，单位时间内做的功越多，但机械效率不一定就高，故A错误；


B．从机械效率公式可知，总功多，机械效率的大小还要看有用功的大小，故B错误；


C．总功包括有用功和额外功，有用功在总功中占比例越大，机械效率越高，故C正确；


D．使用机械时，所用动力跟物重的比值与有用功占总功的比例没有关系，故D错误。


故选C。


如图，用滑轮组提升重物时，重800N的物体在10s内匀速上升了1m．已知拉绳子的力F为500N，则提升重物的过程中（ ）





A．绳子自由端被拉下3m


B．做的有用功是800J


C．拉力F的功率是80W


D．滑轮组的机械效率是60%


【答案】B


【解析】A．由图知，此滑轮组由2段绳子承担物重，所以绳子自由端被拉下


s=2h=2×1m=2m


故A不符合题意；


B．由题意可知：G=800N；h=1m；F=500N


W有=Gh=800N×1m=800J


故B符合题意；


C．总功


W总=Fs=500N×2m=1000J


拉力F的功率





故C不符合题意；


D．滑轮组的机械效率





故D不符合题意。


故选B。


1.滑轮组由几段绳子承担物重，绳端移动的距离就是物体上升高度的几倍；


2.克服重物的重力做功是有用功；拉力做的功是总功；


3.机械效率等于有用功与总功的比值。


知识要点五：动能和势能


1.什么是能


物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。


2.动能


动能：物体由于运动而具有的能。


3.势能


重力势能：把被举高的物体具有的能叫做重力势能。


弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。


重力势能和弹性势能统称为势能。


下列事例中，利用物体的重力势能工作的是（）


A．超声波碎石


B．风力发电


C．机械钟计时


D．打桩机打桩


【答案】D


【解析】A．超声波碎石是利用超声波具有能量，故A不符合题意；


B．风力发电是利用风能，故B不符合题意；


C．机械钟计时是利用弹性势能来工作的，故C不符合题意；


D．打桩机是利用重力势能来工作的，故D符合题意．


故选D。


小孩从滑梯上坐着滑下时，速度越来越快，是因为他的重力势能转化为能；他感觉到臀部发烫，是因为他的部分机械能耐转化为能．


【答案】动；内


【解析】[1]当小孩从滑梯上面滑下时，其质量不变，高度减小，所以重力势能减小。其质量不变，速度越来越快，所以动能变大。


[2]同时，人和电梯之间是有摩擦的，克服摩擦力做功，将一部分机械能转化为内能，所以臀部温度升高。


动能和势能统称为机械能的理解：（1）有动能的物体具有机械能；（2）有势能的物体具有机械能；（3）同时具有动能和势能的物体具有机械能。