【专项练习】初中物理实验班拔尖练习—功和机械能（不含答案）

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1．如图甲所示，小明用弹簧测力计先后两次沿同一水平木板拉木块，乙图是他两次拉动该木块的距离随时间变化图像。下述说法正确的是（ ）
A．第一次拉动木块拉力做功较少
B．第一次拉动木块的拉力较大
C．第一次拉动木块拉力做功较快
D．木块第二次受到的摩擦力较大
2．如图所示，是跳伞运动员在匀速下落过程中，下落的速度v、下落的路程s、重力做的功W和重力做功的功率P随时间t变化规律的图象，其中正确的是（ ）
A．①②B．①③C．①④D．①②③④
3．在自由下落过程中，物体运动速度会越来越快，一个物体由A点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC。如图所示，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（ ）
A．W1＞W2，P1＜P2 B．W1＝W2，P1＜P2C．W1＝W2，P1＞P2 D．W1＜W2，P1＝P2
4．如图所示，甲、乙两容器形状不同，容积却相同。现有两块完全相同的金属块用细线系着，分别浸没入同样深度，这时两容器水面平齐，如果将金属块匀速提出水面，则从甲容器中把金属块提出水面时拉力做功 （选填“大于”“小于”或“等于”）从乙容器中把金属块提出水面时拉力做功。
5．甲、乙、丙三幅图中，物块质量相等，均放在水平地面上，物块与地面间的滑动摩擦力均相同。细线水平，滑轮质量不计，其余阻力不计。各自在水平拉力F1、F2、F3的作用下使物块匀速前进相同的距离，他们做的功分别为W1、W2、W3．则三力的大小关系为 ；三力做功的大小关系为 。（用“＞、＝、＜”号连接）
二．功的计算
6．如图，一重为mg，长度为1的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂，用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距131，在此过程中，外力做的功为（ ）
A．19mglB．16mglC．13mglD．12mgl
7．大伟同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4m，如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做了多少功（ ）
A．100JB．200JC．300JD．500J
8．如图所示，直径为d的圆筒上绕着绳子，某人用恒力F拉着绳的自由端使圆筒在地上滚动一周所做的功是（ ）
A．0B．dFC．πdFD．2πdF
9．在水平地面上并排铺有n块相同的均质砖块，如图甲，每块砖的质量为m，长为a，宽为b，厚为c。若要将这n块砖按图乙所示叠放在最左边的砖块上，则至少要给砖块做的功（ ）
A．n(n−1)2mgcB．n(n+1)2mgc
C．n(n+1)(n−1)2mgcD．n(n−1)2mg(a+c)
10．如图所示，一根长为L的木棒的B端放在截面直径为D的圆柱体上，使木棒保持水平，用水平恒力F推木棒的A端，使圆柱体在水平地面上向前匀速滚动，设木棒与圆柱体、圆柱体与地面间均无滑动现象，当把木棒从图甲位置推至图乙位置时，推力F做的功为（ ）
A．FL2B．F（L+πD）C．2FLD．2F（L+2πD）
11．如图所示，高度为L、横截面积为s的物块浮在盛水的杯内，杯内水的高度恰好为L．已知杯子的横截面积为2s，水的密度为ρ0，物块的密度为12ρ0，现用外力将物块按入水底，则外力所做的功至少是（ ）
A．316ρ0gsL2B．14ρ0gsL2C．516ρ0gsL2D．18ρ0gsL2
12．坡长10m，顶端与底端高度差为6m，一个工人沿斜坡向上用150N的力将质量为20kg的货箱从坡底端匀速缓慢地推到顶端的过程中，对货箱做的功是 J，克服摩擦力做的功是 J，摩擦力是 N．（g＝10N/kg）
13．如图所示，一个高度为20cm，横截面积为100cm2的长方体漂浮在盛水的杯内，杯内水的深度恰好为20cm。已知杯子的底面积为200cm2，水的密度为1.0×103kg/m3，木块的密度为0.5×103kg/m3，现用外力将木块按入水底（与杯底严密接触），则外力所做的功至少是 J。
14．如图所示，两截面半径分别为3R和R的圆筒，底部放在同一水平面上，大筒内装高度为H、密度为ρ的液体。现把连接两简的阀门打开，使两筒中液体高度相等，则这一过程中液体的重力做功为 （连接处液体可忽略）。
15．在水平地面上并排铺有n块相同的均质砖块，如图甲，每块砖的质量为m，长为a，宽为b，厚为c．若要将这n块砖按图乙所示叠放在最左边的砖块上，则至少要给砖块做的功 。
16．某一边长为0.1m的立方体合金，其密度ρ＝5.0×103kg/m3．用不计重力的细绳悬挂于水中，其上表面距水面0.45m．现缓慢将其匀速提出水面，当金属块下表面恰好离开水面时，则此过程中重力做功大小为 J，拉力做功大小为 J．（g＝10N/kg）
17．如图甲所示，用弹簧测力计测量水平桌面上的钩码所受的重力。弹簧测力计从图示位置开始向上缓慢提升，其示数F与上升的高度h之间的关系如图乙所示。试解答下列问题：
（1）钩码所受的重力为 N。
（2）当h＝2cm时，弹簧测力计的示数是 N，桌面对钩码的支持力是 N。
（3）从开始提升到h＝16cm，弹簧测力计对钩码所做的功 J。
18．如图甲所示，是建造大桥时使用的起吊装置（图中未画出）的钢缆绳拉着实心圆柱体A在距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降的情景。A在下降到江底之前，始终保持0.1m/s的速度不变。如图乙所示是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象（江水的密度为ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。求：
（1）A的密度为多少？
（2）A从开始下降直到江面的过程中，钢绳对A做的功为多少？
（3）当A下降到江底，卸下钢缆绳后，A对江底的压强为多少？
19．如图，某工程队在一次施工作业中，以恒定速度沿竖直方向将质量为5×103kg的圆柱形实心工件从深水中吊起到出水，直至距水面某一高度。绳子作用在工件上端的拉力F的功率P随工件上升高度h变化的图象如图所示，不计水的阻力，g取10N/kg，水的密度为1×103kg/m3。求：
（1）工件上升的速度大小。
（2）圆柱形实心工件的底面积大小。
（3）从深水中吊起到圆柱形实心工件下底面刚离开水面，此过程中拉力F所做的功。
20．有一台直流电动机在220V的电压下工作时，电流为35A。用它匀速提升质量为1400kg的货物，在2s内提升了1m。设电动机输出的能量全部用来提升货物。则：
（1）2s内电动机对货物做的功是 ；
（2）如果由于某种原因，电动机被卡住不能转动，此时通过电动机的电流约为 A（计算结果精确到1A）。从而可知会发生的危害是 。
21．如图所示，一面积很大的水池中，竖直立着一个高为H＝15m的管道，活塞面积为S＝100cm2，活塞与管道之间严格密封，且不计活塞与管壁间的摩擦，活塞质量不计，初始位置恰好与水池水面接触，活塞与一根轻绳连接，通过两个定滑轮达到岸上，某同学通过绳子为了把活塞拉出管道，试求该同学至少需要做多少功。已知水的密度为ρ＝1×103kg/m3，大气压为p0＝1×105Pa，g取10N/kg。
22．高度为h、重力为G的实心合金长方体，其上端中央处系有一根细线，将其置于水平放置的底面积很大的杜形容器的底部，待水面稳定后，水面高度为2h，如图甲所示。已知合金密度为水的3倍。现用力将长方体缓慢拉出水面。求：
（1）从初始位置拉到其上表面与水面平齐的过程中拉力所做的功Wl
（2）从其上表面与水面平齐到下表面与水面平齐的过程中拉力所做的功W2
（3）若容器的底面积改为合金长方体横截面积的3倍，如图乙所示。再将长体刚好拉离水面的整个过程中，拉力所做的功为W3．试问：W3与（Wl十W2）是否相同？若你认为相同，请说明理由：若你认为不相同，请算出差值。
23．一辆拖车用绳子通过光滑的定滑轮，将一重物G匀速提升，当拖车从滑轮的正下方A点水平移到B点时，绳子与竖直方向的夹角为α，拖车的位移为S，求：拖车对重物所做的功为多少？
三．功的原理
24．斜面是一种常见的简单机械，在生产和生活中利用斜面提升物体可以省力。
（1）图1示为倾角θ＝30°的固定斜面，用平行于斜面的拉力F＝4N，将一物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，已知物体上升的高度h＝1m，求拉力F做的功；
（2）若斜面的高度H一定（图2），倾角θ可以改变，在不考虑摩擦时，用水平推力F将重为G的物体匀速推上斜面顶端，试推导：θ越小，F越小。
四．功率计算公式的应用
25．甲、乙两人质量之比为5：4，他们沿静止的自动扶梯匀速跑上楼的功率之比为3：2，甲跑上楼所用的时间是t1．当甲站在自动扶梯上不动，开动自动扶梯把甲送上楼所用的时间是t2．那么，当乙用原来的速度沿向上开动的扶梯跑上楼时，所用的时间为（ ）
A．6t1t26t1+5t2 B．t1t2t1+t2 C．5t1t23t1+4t2 D．2t23
26．各种运动比赛常以体重区分量级。已知运动员肌肉施力的大小与肌肉的截面积成正比。假设运动员的形体虽有不同，但密度几乎相等，且肌肉的伸缩速率也大致相同，则运动员运动的功率P与其质量M的关系可以写成P＝KMx，式中的K为一比例常数。由此可推出x的大小为 。
27．炎热的夏天，王爷爷驾着一辆小轿车，带着家人前往崂山度假。途中在一段平直的高速公路上，以90km/h的速度匀速行驶，轿车功率为50kW．求：
（1）5min内行驶的路程；
（2）这段路程中小车受到的阻力。
28．图甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度V＝0.4m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t＝0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：
（1）圆柱形重物的质量；
（2）圆柱形重物的密度；
（3）打捞前，圆柱形重物上表面所受的水的压力。画出重物上升时的受力示意图。
29．图（甲）所示是使用汽车打捞水下重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度V＝0.2m/s向右运动。图（乙）是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t的变化图象，设t＝0时汽车开始提升重物，忽略水的重力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。
求：
（1）圆柱型重物的质量？
（2）圆柱型重物的密度？
（3）打捞前，圆柱形重物的上表面所受的水的压力？
（4）从打捞开始到圆柱形重物刚刚全部露出水面，汽车共对重物做了多少功？
30．一辆重型卡车匀速行驶时发动机的功率为200kW，速度为72km/h，汽车行驶2h，发动机做的功是多少？卡车所受的阻力是多大？
五．动能大小的比较
31．两个完全相同的铁球从同一高度分别以相同的速度抛出，甲球竖直向上抛出，乙球竖直向下抛出，不考虑空气阻力影响，落地时甲球动能 乙球动能（选填“大于”，“小于”，“等于”）；甲球上升至顶点时的势能 它抛出时的动能（选填“大于”，“小于”，“等于”）
六．动能和势能的大小变化
32．乒乓球从a处掉落，在地面弹跳的频闪照片如图，从a点到b点的过程，乒乓球距离地面的高度为h，具有的机械能为E，下列说法正确的是（ ）
A．h变化时，E保持不变
B．h变化时，E一直减小
C．E随h增大而增大，减小而减小
D．E随h增大而减小，减小而增大
33．如图所示，甲、乙、丙为三个光滑线型轨道，带孔的光滑小球套在光滑轨道上，并沿轨道的顶端滑动。轨道的高度和总长度均相同。将小球从轨道的顶端由静止开始释放，经过时间t滑到轨道的底端。下列关于三小球的说法中正确的是（ ）
A．甲图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能最小
B．乙图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能均相同
C．丙图中小球所用时间t最少，到达底端时所具有的动能最大
D．三幅图中小球所用的时间相同，到达底端时所具有的动能也相同
34．掷实心球是中考体育加试项目之一。图为掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹，球最终停在水平地面e处。则实心球（a点、c点高度相同，不计空气阻力）（ ）
A．在a处重力势能最小
B．在b处动能为零
C．在a、b、c三处机械能相等
D．在d处动能为零
35．如图所示，小钢球沿光滑的线路由A经B和C到D，已知AB＝BC＝CD，A、B、C、D在同一水平面上，则球经过AB、BC、CD面的时间t1、t2、t3的关系为（ ）
A．t1＝t2＝t3B．t1＞t2＞t3C．t1＜t3＜t2D．t1＜t2＜t3
36．如图所示，在表面粗糙的木板上放一物块，将木板的A端抬起，使木板由水平位置逐渐倾斜，在木板倾斜程度不断增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．物块受到的支持力一直做功B．物块受到的摩擦力一直做功
C．物块的重力势能先增大后减小D．物块的机械能守恒
37．如图所示，一轻弹簧固定于O点，另一端系一重物，将重物从与悬点O在同一高度且弹簧保持原长的A点由静止释放，让它自由摆下，不计空气阻力，在重物由A点摆向最低点的过程中（ ）
A．重物的重力势能减少B．重物的重力势能增加
C．重物的机械能减少D．重物的机械能不变
38．我国的“神舟五号”飞船的返回舱在下落到地面附近的一段时间内，由于受空气阻力作用做匀速直线运动，在此匀速下降过程中，它的（ ）
A．重力势能减少，动能不变，内能增加B．机械能减少，动能不变，内能增加
C．重力势能减少，动能不变，内能不变D．机械能不变，动能不变，内能增加
七．探究影响物体动能大小的因素
39．某小组同学为了探究运动物体做功本领的大小与哪些因素有关，从实验室借取了弹射器、纸盒、质量与形状不同的物体（已知m甲＝m丙＜m乙＝m丁），在同一水平地面上进行了实验。实验中，纸盒的初始位置始终相同，利用弹射器控制每次物体弹出时的速度相同。实验过程与结果如图（a）、（b）、（c）、（d）所示。
（1）本实验通过观察 来比较运动物体做功本领的大小。
（2）图（a）、（c）或图（b）、（d）是在研究运动物体做功本领的大小与 的关系。
（3）他们分析比较图（a）、（b）或图（c）、（d）后认为：质量、速度相同的不同物体，球形的物体比方形的物体做功本领更大。
您 他们的观点（选填“赞同”或“不赞同”），您的理由是： 。
40．在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图a、b、c所示，让质量为m、2m的两个小球分别从斜面上由静止滚下，小球撞击放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置。
（1）实验研究的是 （小球/木块/小球和木块）的动能，该动能是由 能转化来的；
（2）比较a、c两图，可以得出结论： ；
（3）实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较，你有什么办法可进行实验改进： 。
41．如图所示是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置。
（1）实验中通过比较 来判断小球动能的大小。
（2）实验中为了探究动能大小与物体质量的关系，需要控制小球撞击木块时的速度不变，具体的实验操作方法是 。
表一
表二
（3）为了进一步探究动能与质量和速度的关系。某物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。
分析表一中的数据可以得出动能与质量的关系是： 。
分析表二中的数据可以得出动能与速度的关系是： 。
42．小红猜想动能的大小可能与物体的质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。
①让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。
②让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。
上述甲、乙两组实验中：
（1）图乙中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有 。
（2）选用图甲探究的是动能与 的关系，得出的结论是 。
（3）物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，一是 法；二是转换法，就是 来表示小球动能的大小。
八．动能和势能的转化与守恒
43．如图所示，完全相同的甲乙两个小球，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置由静止开始释放，当两球到达悬点正下方k点时，橡皮条长度恰好与绳子长相等，则在k点时两球的速度大小关系是（ ）
A．v甲＝v乙 B．v甲＜v乙C．v甲＞v乙D．无法确定
44．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器（压力不超过最大值），压力传感器、电流表、定值电阻和电源组成一电路。压力传感器不受力时电流表示数是I0，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。整个过程中，不计能量损失，电流表示数随时间t变化的图象如图乙所示，则（ ）
A．t1时刻，小球的动能最大
B．t2时刻，弹簧的弹性势能最小
C．t2～t3这段时间内，小球的速度先增大后减小
D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能大于弹簧减小的弹性势能
45．跳远运动的几个阶段可以简化为如图所示，a为助跑点，b为起跳点，不计空气阻力，则（ ）
A．助跑过程中（a→b）运动员的机械能不变
B．在空中飞行过程中（b→d），受到平衡力的作用
C．起跳后升空的过程中（b→c），运动员的一部分动能转化为其重力势能
D．经过最高点 c 瞬间突然失去重力，运动员会水平向右做匀速直线运动
46．如图半圆形光滑凹槽静放在光滑水平面上，小球从最高点A由静止释放经最低点B，又向上到达另一侧最高点C．把从A点到B点称为过程I，从B点到C点称为过程Ⅱ，则（ ）
A．过程I中小球减少的势能等于凹槽增加的动能
B．过程I中小球动量的改变量等于重力的冲量
C．过程I和过程Ⅱ中小球所受外力的冲量大小相等
D．过程Ⅱ中小球机械能的增加量等于凹槽动能的减少量
47．如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属滑块，O点是弹簧保持原长时滑块的位置。开始时通过滑块压缩弹簧到A位置（已知AO＝OB），释放滑块，研究滑块在水平方向上的受力和运动情况，则（ ）
A．滑块从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大
B．滑块从O运动到B的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小
C．滑块从A运动到O过程中，弹性势能转化为滑块的动能
D．滑块在运动过程中所受弹力的方向保持不变
48．如图，用细线拴一小球制成单摆。若不计空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A．小球在B点时动能最大
B．小球运动到B点时，受到的重力与绳的拉力平衡
C．小球由B点运动到A点时，动能转化为重力势能
D．若小球运动到C点时绳子突然断裂，小球将沿竖直方向下落
49．如图所示，将两根细线上端固定在横杆上，细线的末端固定在圆柱形金属筒上，慢慢卷起金属筒，使得细线绕在金属筒上，从高处释放金属筒，金属筒下降的速度越来越快。
（1）这是由于金属筒受 作用，将 能转化为动能。
（2）金属筒转动到底部后，此时由于 保持原来的转动状态，将会重新上升。
（3）由于摩擦阻力，机械能的总量 ，从而使每次上升的高度都比原来小。
50．如图所示，是某同学进行的一项实验。书和桌面之间用两根圆木筷搭成一个斜面，两圆木筷之间为梯形。若在斜面底端放置一个如图所示的双圆锥体，请问它能向上运动吗？试说明其原因。
钢球撞击时的速度为v＝1m/s
序
号
钢球质量
m/g
木块滑行距离
s/cm
1
100
10
2
200
20
3
300
30
钢球质量为m＝100g
序
号
钢球撞击速度
v/m•s﹣1
木块滑行距离
s/cm
1
1
10
2
2
40
3
3
90