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中考物理二轮复习考点精练:专题十三功和机械能(教师版)
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这是一份中考物理二轮复习考点精练:专题十三功和机械能(教师版),共75页。试卷主要包含了下列所示现象中,对物体做功的是等内容,欢迎下载使用。
第十三部分 功和机械能
一.功
(一)基本概念
1.(黄冈)成语“水滴石穿”,比喻力量虽小,但只要坚持,功到自然成。从物理的角度分析∶①力改变了石头的形状;②水滴冲击石头时,石头对水滴没有作用力;③水滴加速下落过程,重力对水滴做了功;④水滴加速下落过程,受到了平衡力的作用。完全正确的一组是
A. ①③ B. ①② C. ①④ D. ②④
2.(遂宁)我国的99A主战坦克在最近的一场军事演习中纵横驰骋,在高速运动中对假想目标进行了精准炮击,展现了我国99A坦克的卓越性能,下列相关分析正确的是( )
A. 炮弹在空中飞行过程中坦克对炮弹继续做功
B. 99A坦克在水平路面做匀速直线运动时所受合力为零
C. 99A坦克宽大的履带是为了增大对地面的压强
D. 如果空中飞行的炮弹受到的外力全部消失,炮弹将保持静止
3.(2019怀化,11)下列所示现象中,对物体做功的是
A.搬面未起 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
4.(2019鄂州,9)2019年6月6日,世界女排联赛香港站中,中国女排在比分落后的情况下,发扬顽强拼搏的精神,连续扳回三局,最终以总比分3:2逆转夺冠。下列有关情景中的说法不正确的是
A. 排球在空中运动过程中受力不平衡
B. 排球被重扣后加速向下运动的过程中,惯性越来越大
C. 队员发球时,击球瞬间对球做了功
D. 二传手向上撑球,球向上运动;主攻手用力向下扣球,球急转直下。说明力的方向会影响力的作用效果
5.(2019泰州,9)人用力水平向左推讲台,没有推动,这个过程中
A. 人对讲台的推力小于讲台受到的摩擦力
B. 讲台受到的惯性大于推力
C. 讲台受到的推力与重力是一对平衡力
D. 人对讲台没有做功
(二)简单计算
1.(荆门)如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,物体克服摩擦力所做的功为( )
A. 10J B. 30J C. 50J D. 80J
2.(2019海南,10)用大小相同的力F,作用在质量不同的物体上,使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示),F所做的功分别为W1和W2,则
A. W1=W2 B. W1= W2
C. W1= 2W2 D. W1=4 W2
3.(2019重庆A卷,7)太阳帆的运用让电影《流浪地球》中飞船持续航行变成现实。研究发现1.25×105m2的太阳帆正对太阳时,会受到太阳光的压力约为1N,推动飞船前进,如图所示。推进阶段,飞船的太阳帆正对太阳的面积为5×104 m2 ,在1小时内前进100 km,下列分析正确的是
A.推进阶段,太阳帆飞船相对太阳是静止的
B.推进阶段,太阳帆飞船的平均速度约为100 m/s
C.太阳帆上受到太阳光的平均压强约为8×10-6 Pa
D.1小时内太阳光对飞船做的机械功约为1×105J
4.(湘潭)用20N的水平推力,将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了5m。在此过程中,购物车的重力做功 J,水平推力对购物车做功 J。
5.(毕节)如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示,则0~3sF对物体做的功为_____J,3~6s物体受摩擦力大小为______N.6~9s F对物体做的功为_______J。
6.(2019威海,19)如图是一款健身拉力器原理图,斜面的倾角为30°,重500N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连,小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2m的过程中(此过程弹簧始终处于被拉伸状态),小明对绳的拉力所做的功为1000J,克服弹簧拉力做功300J,则克服物块重力做的功为 J,物块与斜面之间摩擦力的大小为 N.(忽略绳重、滑轮与轴的摩擦)
二.功率
(一)基本概念
1.(湘潭)功与完成这些功所用时间之比叫功率,下列哪个不是功率的单位( )
A.千瓦时 B.焦/秒 C.瓦特 D.千瓦
(二)简单计算
2.(眉山)如图所示,不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力,在水平拉力F的作用下,物体M以0.2m/s的速度向左匀速直线运动,弹簧秤的示数为20N,以下正确的是( )
①M受到地面的摩擦力为20N
②M受到地面摩擦力水平向左
③拉力F的功率为8W
④M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力
A.①④ B.①② C.①③ D.②④
3.(长沙)小杰背着书包回家,在水平路面上行走100m用时100s,乘坐电梯从1楼到21楼用时30s,以下符合实际的是( )
A.电梯对小杰做功约3.6×103J
B.小杰乘坐电梯上升时,对书包不做功
C.电梯对小杰做功的功率约1200W
D.小杰在水平路面行走时,重力做功的功率约600W
4.(2019泰安,11)如图所示,完全相同的A、B两个长方体物块叠放在水平桌面上,用F=20N的水平向右的力作用在A物块上,A、B一起向右做匀速直线运动,经过3s,两个物块一起移动了60cm的距离。下列相关说法中
①物块B受到的重力和地面对B的支持力是一对平衡力
②物块A对B的摩擦力大小是20N,方向向右
③地面对物块B的摩擦力大小是20N,方向向右
④拉力F的功率为4W
A.只有①④正确 B.只有③④正确 C.只有①③正确 D.只有②④正确
5.(2019泰安,15)某种载重汽车自重12t,车轮与地面的总接触面积为0.5m2,汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时,柴油发动机的功率为210kW,每行驶43s消耗柴油700g,柴油的热值为4.3×107J/kg。下列说法中正确的是
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J
②该柴油发动机效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104N
④若公路所能承受的最大压强8×105Pa,汽车最多能装载40t的货物
A.只有①②正确 B.只有③④正确 C.只有①③正确 D.只有②③正确
6.(云南)我国自主创新研发成功的全磁悬浮人工心脏为心衰患者带来重获新生的希望,被医学界亲切地称为“中国心”。若人工心脏推动血液流动的功率为1.6W,则每分钟心脏对血液做功____ J。 医生利用听诊器检查心脏的工作情况,说明声音可以传递______。
7.(2019宜宾,11)如图所示,一个物体静止于光滑水平面上的o点,在水平恒力F作用下开始向右加速运动,依次经过a、b、c三个点,且a、b之间和b、c之间的距离相等,F在ab段做功W1,做功功率P1;在bc段做功W2,做功功率P2,则有W1________W2,P1________P2(选填“>”或“=”或“<”)
三.机械能
1.(福建)疫情期间,某快递公司用无人机进行无接触配送包裏。无人机携带包裏匀速上升时,包裏的( )
A. 动能减少,重力势能增加 B. 动能不变,重力势能增加
C. 动能不变,重力势能不变 D. 动能增加,重力势能减少
2. (衡阳)2020年6月23日,最后一颗北斗卫星在西昌顺利发射升空,标志我国自主研发、组建的北斗卫星定位系统成功组网。下列说法中错误的是( )
A.其中的地球“同步”卫星相对于地球是静止的
B.其中沿椭圆轨道绕地球运行的卫星在远地点时,重力势能最大,动能为0
C.卫星与地面设备之间是利用电磁波传递信息
D.卫星的太阳能电池板工作时将太阳能转化成电能
3.(衡阳)将不同质量的钢球从如图所示光滑轨道ABCD上的A点释放,通过水平面BC,运动到斜面CD上的过程中,下列相关解释中正确的有( )
A.从A运动到B的过程中重力势能转化为动能
B.钢球在水平面BC上由于受到惯性,所以能继续向前运动
C.钢球在斜面CD上受到的重力和支持力不是一对平衡力
D.钢球的质量越大,到达B点时的速度越大
4.(黄冈)避险车道是在长且陡的下坡路段、行车道外侧增设的、供刹车失灵车辆驶离正线并安全减速的专用车道。如图所示是上坡险车道型避险车道,避险车道上铺有很多小石子,车道尽头有废旧轮胎或防撞墙。下列分析错误的是( )
A. 小石子可以増大失控车辆与避险车道之间的摩擦力
B. 失控车辆在避险车道向上运动速度减小时,动能减少
C. 失控车辆撞击废旧轮胎时,将动能转化成重力势能
D. 在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性
5.(娄底) 中华诗词蕴含着丰富的物理知识,对诗词中包含的物理现象的分析,下列说法错误的是( )
A.“蒹葭苍苍,白露为霜”中的“露”和“霜”的形成都是液化现象
B.“不敢高声语、恐惊天上人”中的“高”是指声音的响度大
C.“将军夜引弓”,将军拉弓过程中,弓的弹性势能增大
D.“夜半钟声到客船”,说明空气能传播声音
6.(武汉)滑跃式起飞是一种航母舰载机的起飞方式。飞机跑道的前一部分是水平的,跑道尾段向上翘起。如图所示,飞行员驾驶舰载机从图示位置由静止开始一直加速直至离舰的过程中,下列说法正确的是( )
A. 飞行员的动能先增加后减少 B. 飞行员的机械能一直减少
C. 飞行员的机械能一直增加 D. 飞行员的机械能先不变后增加
7.(南京)如图所示是荡秋千的简化模型,摆球从A点由静止释放,到达D点后返回,B、C两点等高,下列说法正确的是( )
A. 球在B、C两点的动能相等 B. 球在A、D两点的机械能相等
C. 球从B点到O点的过程中机械能减少 D. 球从O点到C点的过程中重力势能减少
8.(连云港)如图所示,某同学进行爬竿训练,爬上竿顶后,再从竿顶顺竿滑到地面,每次所用时间各不相同,下列说法正确的是( )
A. 向上爬竿过程中动能转化为重力势能
B. 下滑过程中摩擦力的大小一定保持不变
C. 向上爬竿时受到的摩擦力方向向上
D. 下滑时间短的那次速度大,重力做的功多
9.(盐城)小明和同学一起荡秋千。下列说法正确的是( )
A. 通过最低点时的动能为零 B. 下降过程中的动能不变
C. 到达最高点的重力势能最大 D. 上升过程中的重力势能减小
10.(乐山)2020年6月17日15时19分,我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭,成功将高分九号03星送入预定轨道,发射获得圆满成功。在运载火箭加速升空的过程中,下列说法正确的是( )
A. 动能增大,势能减小 B. 动能不变,势能增大
C. 动能增大,势能增大 D. 动能减小,势能增大
11.(天津)2020年6月23日,我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功。若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了,由此可知其动能( )
A. 减小 B. 增大 C. 不变 D. 消失
12.(南通)在“探究纸锥下落的快慢”的活动中,将纸锥从高处释放。若纸锥竖直下落时,受到的空气阻力随下落速度的増大而增大,则纸锥在空中竖直下落过程中,下列情形可能的是( )
A. 速度先增大后不变 B. 速度先增大后减小
C. 动能转化为重力势能 D. 机械能先増大后减小
13.(泰州)在水平地面上铺一张纸,将一只皮球表面涂黑,使其先后从高处下落,在纸上留下黑色圆斑A、B。如图所示。关于皮球两次下落形成圆斑的过程,下列说法正确的是( )
A. 皮球对纸的最大压力相等
B. 皮球刚到达纸面时的速度相等
C. 皮球刚到达纸面时的动能相等
D. 皮球获得的最大弹性势能不等
14.(2019宜宾,5)用轻绳将小球系好后,固定在天花板上,做成一个摆,如图2所示,小球在a、c之间往返运动,不计空气阻力,对小球从a点向右摆动到c点的过程,下列说法中正确的是
A.小球的运动状态没有发生变化
B.小球所受重力的方向总是竖直向下的
C.小球的动能先减小后增大
D.小球的机械能不守恒
15.(2019烟台,8)如图所示,小球沿轨道由静止A处经B、C运动到D处的过程中,忽略空气阻力和摩擦力,则
A.小球在A处的动能等于在D处的动能
B.小球在A处的动能大于在D处的动能
C.小球在B处的机械能小于在处的机械能
D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能
16.(2019泰安,9)如图所示,粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连,弹簧左端固定在竖直墙壁上,弹簧处于自由状态时右端在b点,小物块从斜面的c点由静止自由滑下,与弹簧碰撞后又返回到斜面上,最高到达d点。下列说法正确的是
A.弹簧被压缩到最短时,弹性势能最小
B.小物块从c向a运动的过程中,重力势能减小
C. 小物块从b向a运动的过程中,动能增加
D. 小物块在整个运动过程中,机械能守恒
17.(2019怀化,9)如图所示,小球从A点摆动到C点的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是
A.从A到B的过程中,动能增大,重力势能减小
B.从A到B的过程中,动能减小,重力势能增大
C.从B到C的过程中,动能增大,至力势能增大
D.从B到C的过程中,动能减小,重力势能减小
18.(2019潍坊,6)无人机已被应用于诸多领域,如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程中,对其分析正确的是( )
A. 质量增加 B.动能增加 C.重力势能增加 D.机械能不变
19.(2019东营,7)如图所示,我国自主研发的彩虹﹣4无人机正在进行航空物探试验飞行,下列说法正确的是( )
A.无人机在空中飞行时,始终受到平衡力的作用
B.无人机匀速下降时,重力势能转化为动能
C.地面操作人员通过超声波向无人机传递信息
D.试验飞行中的无人机相对于地面是运动的
20.(2019淄博,8)如图所示,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
A. 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
21.(2019兰州,9)关于机械能及其转化,下列说法中不正确的是
A.冰壶从离开手到停下来的过程中,机械能转化为内能
B.降落伞匀速下降的过程中,重力势能变小,动能不变
C.只要物体的位置发生变化,物体的重力势能就一定会发生变化
D.电梯匀速上升时,动能不变,重力势能增大,机械能增大
22.(2019成都,10)图所示的情景中,关于能量的说法正确的是( )
A.水力发电,将电能转化为机械能 B.在空中飞行的C919,只具有重力势能
C.张弓待发,弓静止,所以没有能量 D.过山车冲上高处的过程中.重力势能增加
23. (2019扬州,10)下列四幅图描述正确的是
A. 机器安装滚动轴承是为了减小接触面积
B. 注射器注射药液是利用大气压强工作的
C. 锤柄撞击木凳套紧锤头,是利用锤柄的惯性
D. 小球从E处沿光滑轨道下滑,F处飞出,到达最高点时具有动能
24. (2019扬州,12)如图所示,用细绳吊着一个物块,静止靠在墙壁上。剪断细绳的同时,用一个由0逐渐增大的水平作用力F压在物块上,墙壁足够高,则物块
A. 运动速度变大 B. 所受摩擦力变大
C. 动能先变大后不变 D. 机械能先减小后不变
25.(2019苏州,12)将皮球从离地某一高度O点处水平抛出,球落地后又弹起,它的部分运动轨迹如图所示,下列说法正确的是
A. 皮球经过同高度的A、B两点时动能相等
B. 皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C. 皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D. 若将皮球表面涂黑,则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
26.(衡阳)如图甲所示,在水平面上测量木块滑动摩擦力时,作用在木块上的水平拉力F大小随时间t变化情况的图象如图乙所示,木块运动速度v随时间t变化情况的图象如图丙所示。由以上情况可知,木块在 s至 s时间段内动能减小,此时动能转化为 能;木块在第15s时受到的摩擦力为 N。
27. (龙东)炎热的夏天,一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公路上,汽车的动能 ,惯性 (变大、变小或不变)。
28.(青海)2020年6月23日,我国“北斗三号”最后一颗组网卫星发射成功,北斗卫星是通过______与地面联系。某颗人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行,当卫星从远地点向近地点运动时,它的势能______(填“增大”“减小”或“不变”)。
29.(连云港)在水平地面上铺一张纸将两个弹性相同。质量分别为mA和mB的皮球A和B表面涂黑,让它们从相同高度由静止下落,在纸上留下黑色圆斑如图所示,分析图中两个圆斑大小,可推断mA______mB(选填“大于”、“小于”或“等于”)。皮球落地后反弹高度比原来下落时高度低,由此判断,皮球的机械能总量______(选填“不变”、“减少”或“增大”)。
30.(无锡)如图所示,把托板盖在支座上,将小钢球放在托板上,对准支座的正上方,压住底座,向后弯曲弹性片,松手后弹性片快速打击托板,弹性片的弹性势能转化为托板的______能,托板飞出。小钢球由于具有______,恰好落在支座内。
31.(2019 青岛,17)射箭运动员用力拉满弓,从能量转化的角度分析,这是为了让弓具有更大的 ,可以更多地转化为箭的 ,将箭射得更远。
32.(2019河北,12)卫星是通过 传递信息的,它从图10所示位置向近地点运行时势能 (选填“增大”“减小”或“不变”);站在地面上的人观察到同步卫星静止不动,选取的参照物是 。
33.(2019赤峰,13)假期小明陪同家人坐火车去北京旅游。当火车距离站点1200m时,他发现放在水平桌面的一粒糖豆突然向列车运行的方向滚动,由此可判断火车正在 运行(选填“加速”、“减速”或“匀速”),火车的动能 (选填“增大”、“不变“或”减小”),糖豆向前滚动是由于 。若经过2min火车停靠在站点,则火车在这段路程内的平均速度是
m/s。
34.(2019昆明,12)如图所示的军用飞机从上空高速飞过,观察者抬头看到飞机的同时,感觉到飞机发出的隆隆声是从飞机的________方发出的(选填“前”或“后”)。飞机在减速下降过程中,机械能将________,势能将________。(选填“增大”、“不变”或“减小”)
35.(2019鄂州,16)鄂州机场目前正在全面建设之中, 预计2021年投入运营。建成后,它将是通向世界窗口、通向国际经济贸易的桥梁。预计2021年机场货运吞吐量突破100万吨,则当年机场运载货物总重突破__N。鄂州地处我国中部地区,1.5h的飞行能覆盖经济占全国90%、人口占全国80%的地区,距离北京、上海、深圳、广州都是1000Km。假设飞机从鄂州飞往北京的时间为1.5h,则飞机飞行的平均速度是__Km/h(计算结果保留一位小数),飞机在抵达北京着陆之前减速降落过程中,机械能__(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
36.(2019新疆,15)2019年1月3日,我国“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆,标志着我国探月工程取得了历史性突破。
(1)“嫦娥四号”到达月球上方后,使用高热值燃料发动机开始点火工作,该发动机________(填“属于”或“不属于”)热机。“嫦娥四号”减速落月过程中,其动能不断________(填“增大”或“减小”),“嫦娥四号”相对于其内部的巡视器是________(填“运动”或“静止”)的。
(2)“嫦娥四号”降落到距月球表面100m时,开始悬停并寻找着陆点。悬停时,“嫦娥四号”发动机的推力为2.5×103N,则“嫦娥四号”的重力为________N。“嫦娥四号”从100m高竖直降落到月球表面所用的时间为80s,该过程中“嫦娥四号”的平均速度为________m/s,重力(忽略其变化)做的功为________J。
37.(2019盐城,15)2月22日,一架ARJ21飞机从上海起飞,在内蒙古顺利降落,标志着国产喷气客机开启商业运营新征程。在空中飞行时,机翼上方空气流速比下方大,所以机翼上方空气压强比下方_________。飞机外壳与空气摩擦,温度升高,这是通过__________的方式增加内能。降落时,在逐渐靠近地面过程中飞机的重力势能__________。
38. (2019扬州,32)阅读短文,回答问题。
水陆两栖飞机“鲲龙”AG600 2018 年 10 月 20 日,国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600 成功实现水上起降, 如图所示。AG600 装有 4 台国产 WJ6 涡轮螺旋桨发动机,是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要,研制的大型特种用途民用飞机,既能在陆地上起降,又能在水面上起降,是一艘会飞的船。
飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能 之比,推进效率是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与获得的机械能之比。
飞机的部分参数如下表所示:
(1) “鲲龙”AG600 在水面降落的过程中,重力势能_________,动能_________。
(2)机翼外形做成上凸下平的流线型是利用了_________的原理,从而产生较大的升力。
(3)AG600 以最大速度满载巡航 2h,消耗燃油 5000kg,燃油完全燃烧获得的内能是_________J, 此过程中发动机的推进效率为_________。(燃油的热值g=4.6×107J/kg)
(4)观看“鲲龙”AG600 在水面上起降后,小明发现“鲲龙”AG600 与普通飞机不同,机身下部制成“V”形,除了能减小阻力外,这样设计的目的还有_________。
39.(2019江西,19)如图所示,悬挂着两个静止的易拉罐,一个装满湿沙子,另一个是空的。
(1)用相同的力分别推这两个处于静止状态的易拉罐,哪个更难被推动?为什么?
(2)用一个较大的力推装满湿沙子的易拉罐,使它来回摆动起来,假如易拉罐摆动到最高位置的瞬间,绳子突然断了,此刻,易拉罐具有哪种形式的机械能?
40.(2019东营,14)某汽车在平直公路上由于行驶速度过快, 能大,危害性就大,为防止意外,汽车不能超速行驶。乘客必须使用安全带,一旦发生碰撞,车身就停止运动,而乘客身体由于 会继续向前运动造成伤害。
41.(潍坊)阅读短文,回答问题:
火星探测器“天问一号”
火星是太阳系中与地球最相似的行星,有大气,温度适宜,自转周期和地球相近,物体在火星表面受到的重力约为在地球表面重力的二分之一,人类对火星的探测具有重大的科学意义。
2020年4月24日,国家航天局宣布将我国火星探测任务命名“天问”,并将首个探测器命名“天问一号”。天问一号将一次性完成“绕、落、巡”三大任务,这在世界航天史上还没有先例。
“绕”,探测器经过7个月的长途飞行,预计明年2月抵达火星附近,之后沿椭圆轨道绕火星运动,实现火星的远、近火点环绕探测。离火星最近的点叫近火点,离火星最远的点叫远火点。
“落”,使探测器着陆火星表面将是一个更艰巨的挑战,需在7分钟内,使探测器的时速降至0。我国利用探月的技术积累,通过四个阶段来减速。第一阶段气动减速,给探测器来个急刹车;第二阶段降落伞减速,速度减至342km/h;第三阶段动力减速,探测器反推发动机点火工作,速度减至3.6m/s;第四阶段着陆缓冲,将探测器悬停在空中,对火星表面观察,寻找合适的位置着陆。
“巡”,当探测器到达火星后,放出巡视车,完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作,为下一步探测打好基础。
人类对于未知世界的好奇与探索从没有停息过,仰望璀璨星空,我们追梦不止!
(1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时,不受空气阻力,只发生动能和势能的相互转化。由近火点向远火点运动时,探测器的动能______,机械能______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)探测器着陆前的降落伞减速阶段,速度减至______m/s;
(3)巡视器降落到火星表面后,巡视器对火星表面的压力和火星对巡视器的支持力______(选填“是”或“不是”)一对平衡力;
(4)在火星上重力与质量的比值为g火,探测器在火星上空悬停时其质量为m,反推发动机喷出的气体对探测器的作用力大小为______。
四.实验
(一)探究动能的大小与哪些因素有关
1.(镇江)“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示∶将小车从斜面上高h处由静止释放,运动至木板上后与木块碰撞通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法,得到了图2虚线框内的四个实验场景。
(1)为探究小车动能与质量的关系,应选用场景①和_____(选填“②”、“③”或“④”)进行实验;选用场景③和④进行实验时,可探究小车动能与____的关系
(2)在实验中,小车动能越大,发生碰撞时对木块所做的功就越____,木块被碰撞后在木板上____。
(3)若将场景①和②中的木块均移走,利用这两个场景可探究____对物体运动的影响,为提高实验结论的准确性,还需再增加一次实验,为此,在场景①的基础上,你所作的调整是________。
2.(扬州)下面两个探究实验中:
(1)图甲的实验是通过 比较小车动能的大小;图乙的实验是通过 (填“加热时间”或“温度计升高的示数”)比较两种燃料完全燃烧放出热量的多少。
(2)图甲的实验中,使同一小车从斜面不同高度由静止滑下,是为了探究动能大小与 的关系;图乙实验中不仅要选择两套完全相同的装置,还要控制两种燃料的 相等。
(3)小明认为图乙实验中,两杯水质量一定要相同,但两杯水的初温不一定要相同。小明的理由是 。
3.(2019威海,8)关于课本中的力学实验,下列说法错误的是( )
A.“探究影响滑动摩擦力大小的因素”实验,可用小车代替木块
B.“探究二力平衡的条件”实验,将小车转动一定角度是为了探究小车处于平衡状态时二力是否在同一条直线上
C.“探究阻力对物体运动的影响”实验,小车受到阻力越小,小车速度减小得越慢
D.“探究动能的大小与哪些因素有关”实验,木块被小车推得越远,说明小车动能越大
4.(2019聊城,)如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中,让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放,撞击同一木块,下列说法正确的是( )
A.该实验探究的是物体动能大小与高度的关系
B.该实验探究的是物体动能大小与质量的关系
C.该实验中,物体的动能是指木块B的动能
D.该实验结论可以解释为什么对机动车限速
5.(2019贵港,24)如图是探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置图。
(1)若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下,高度h越高,钢球运动到水平面时速度越_____,木块B被撞得越_____。
(2)若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下,比较木块B被撞击后运动距离s的远近。这是为了探究动能的大小与_____的关系。
6.(2019襄阳,22)小明同学为研究小木块在足够长斜面上运动规律,每次都使小木块从斜面上O点静止释放,沿斜面向下运动,利用秒表和刻度尺测出其运动时间和通过的路程,记录的数据如下表。
(1)通过分析上表数据可知:物块通过的路程与_____成正比,表达式为:s=______
(2)根据表格中的数据,物块自O点开始计时的5s时间内通过的路程为_____ ;
(3)小明通过查阅资料知道,满足上述路程表达式的运动是一种由静止开始的匀加速运动(即在相同的时间内速度的增加量总是相同的运动),而且表达式中系数是一个恒量,这个恒量在不同情况下是不同的。在上面实验中,你可以通过改变实验装置中的哪个方面因素来增大这个系数?______ 。(只需填一种方法即可)
7.(2019淮安,14)如图是“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验示意图(A为小球,B为木块).在探究 小球动能大小与速度的关系时,应保持小球的_______ 不变.本实验是通过木块B________ 来 反映小球动能的大小.
8.(福建)用钢球、木块和带有斜槽的长木板,探究物体的动能跟哪些因素有关。
(1)如图甲,让钢球从斜槽上的某一高度由______开始运动,撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映;
(2)如图乙,将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明,钢球质量一定时,从斜槽越高的位置开始运动,撞击木块的速度越大,钢球的动能越______;
(3)探究动能跟质量的关系时,应选择让质量______的钢球从斜糟______高度的位置开始运动。(选填“相同”或“不同”)。
(二)物体重力势能的大小与哪些因素有关
1.(无锡)用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关,物体的质量,实验时,让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落,将木桩打入沙中,三次实验木桩进入沙中的深度如图所示,木桩进入沙中的深度越深,则物体对木桩做的功越______,比较、可知:物体重力势能的大小与物体的______有关;比较______可知:物体重力势能的大小与物体的质量有关。
(三)其他实验
1.(安顺)小明在实验室看到一科学玩具﹣﹣牛顿摆,如图1甲所示,它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成,每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上,并紧挨着排列在同一水平直线上。拉起最左侧的钢球,释放后,它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球,仅把最右侧的钢球撞出,其他球几乎静止不动。
这引发了小明的思考:为什么碰撞后仅有一个球摆动,而其余球仍然保持静止?于是他提出问题:被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关?接着他作出以下猜想:
I.可能与撞击球撞击时的速度大小有关
II.可能与撞击球的数量多少有关
将牛顿摆等效为单摆模型,如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形,五个钢球自左向右标为A﹣E球。若不考虑能量损失,请回答下列问题:
(1)将A球作为撞击球拉至一定的高度(保持细线绷直),释放后,A球向右摆动过程中,将 能转化为动能。
(2)探究猜想I时,为了改变撞击球撞击时的速度,你的操作办法是: 。释放后,当钢球发生碰撞时,仅有E球被撞出,由此可判断:被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度 (选填:“有关”或“无关”)。
(3)通过上述实验,小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出,于是他向老师请教,老师说:牛顿摆的钢球间发生碰撞时,撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球,所以最终只有一个钢球被撞出。根据老师的讲解,小明继续探究猜想II,将A.B两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放,A、B球向右摆动并与C球相撞,则此时可观察到的现象是如图2中的 (选填:“甲”、“乙”或“丙”);请闸述你选择的理由: 。
五.计算
(一)功和功率简单计算
1.(齐齐哈尔)防疫期间,小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车,为社区运送物资,如图所示,小慧通过查阅资料了解到:当该车满载货物时,总质量为4×103kg,发动机的牵引力为3×103N.若该车在平直公路上以20m/s的速度匀速直线行驶3600m。在此过程中,求:
(1)货车行驶所用的时间是多少?
(2)该车满载货物时,所受到的重力是多少?
(3)牵引力所做的功是多少?
2.(南京)如图所示为一辆无人驾驶清扫车,空车质量为400kg,它集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体,可自主作业。
(1)激光是一种电磁波,它在真空中的传播速度为______m/s;
(2)空车停在水平地面上,若地面总受力面积为200cm2,则车对地面的压强为多少帕?(g取10N/kg)
(3)空车行驶时牵引力的功率为810W,在10s内匀速行驶12m,车受到的阻力为多少牛?
3.(连云港)随着科技的发展,无人驾驶汽车已进入人们的生活。无人驾驶汽车通过车载激光雷达摄像头等传感器实现自动驾驶。一质量为1.2t的无人驾驶汽车,静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12m2,在平直道路上以36km/h的速度匀速行驶,受到的牵引力大小为4×103N。某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号,经3×10-7s激光雷达接收到障碍物反射回的信号(该时间内汽车行驶的距离忽略不计)。已知光速为3×108m/s,g取10N/kg。求该汽车。
(1)静止时对水平地面的压强大小;
(2)此刻车头到障碍物的距离;
(3)以36km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率。
4.(乐山)如图所示,一款新型无人驾驶电动汽车,总质量为1.5×103kg,在性能测试中,沿平直的公路匀速行驶,行驶过程中汽车受到的阻力为总重力的0.1倍,(g取10N/kg)求:
(1)汽车匀速行驶的速度;
(2)汽车受到的牵引力;
(3)此过程中汽车牵引力所做的功和做功功率。
5.(宿迁)图为一款新型机器人,内置智能系统,可以给孩子讲故事,可以陪老人聊天,散步,且具有净化空气等功能,其质量为50kg,与地面的接触面积为200cm2,匀速运动时所受阻力为重力的0.1倍。(g取10N/kg)
(1)求机器人静立时对地面的压强。
(2)若机器人在60s内匀速行驶30m,求此过程中牵引力做功的功率。
6.(2019德州,26)2018年10月24日,港珠澳大桥正式建成通车。如图所示,一辆汽车行驶在其中一段长15km的直桥上,已知:汽车的总质量为1.5t(包括车、车上的人和物品等),轮胎与地面的总接触面积为0.2m2,汽车以90km/h的速度匀速通过大桥的这一段路段,行驶过程中受到的阻力为900N.(g取10N/kg),求:
(1)汽车静止在水平地面时对地面的压强;
(2)此过程中汽车牵引力所做的功;
(3)此过程中汽车牵引力做功的功率。
7.(2019江西,20)如图所示,是根据王爷爷驾驶汽车在某段平直高速公路上行驶时记录的数据,描绘出的s-t图象.请你根据图象,求:
(1)20min~40min时间段内汽车的速度;
(2)0~50min时间段内汽车的平均速度;
(3)若汽车以速度v匀速行驶时间t,已知汽车总重为G,匀速行驶时受到的阻力为汽车总重的1/n,求汽车在这段时间内的功率。(温馨提示:本问计算结果请用字母表示)
8.(2019盐城,24)小明提着质量为3kg的书包,从1楼走到3楼用了15s的时间,书包带与手的接触面积为10cm2。g取10N/kg
(1)求书包的重力
(2)求包带对手的压强
(3)估算小明上楼过程中对书包做功的功率
9.(2019潍坊,24)中国研制的“鲲龙”AG600是目前世界上最大的水陆两栖飞机,可用于森林灭火、水上救援等,其有关参数如表所示。在某次测试中,飞机在水面以12m/s的速度沿直线匀速行驶,水平动力的功率为2.4×106W.水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)飞机以最大巡航速度飞行4000km所用的时间;
(2)飞机在水面匀速行驶时,水平动力的大小;
(3)飞机关闭动力系统静止在水面上,达最大起飞质量时排开水的体积。
10.(2019淄博,24)2019年4月23日,在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中,055大型驱逐舰接受检阅,向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。驱逐舰长174m,宽23m,吃水深度8m,满载排水量12300t,最大航速32节(1节=0.5m/s,海水密度为1.03×l03 kg/m3,g 取10N/kg)。求:
(1)驱逐舰行驶到某海域时,舰底受到的海水压强为7.21×104Pa,此时舰底所处的深度;
(2)驱逐舰满载时受到的浮力;
(3)驱逐舰满载时,以最大航速匀速直线航行,若所受海水阻力是其总重的0.1倍,它的动力功率。
11.(2019武威,23)“节能减排,低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放。李明同学坚持骑自行车上下学,他的质量为50kg,所骑自行车质量为15kg。(g=10N/kg)求:
(1)若他在平直公路上5min内匀速行驶了1500m,则这段时间他骑行的速度是多大?
(2)若他骑行时的牵引力恒为60N,则他骑行这5min内克服阻力做了多少功?
(3)若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为25cm2,则他骑行时自行车对地面的压强为多少?
12.(2019广州,22)运动员从高空竖直向下跳伞,人(包括装各)的质量为80kg,只考虑人受到的重力和空气阻力,下落时的速度----时间图线如图所示
(1)人在前50s内下落了2100m,求这段时间内人的平均速度。____
(2)人在前30s内下落了1500m,求这段时间内人所受重力做的功和功率____ (g=10N/kg)
(3)从第10到第30s这个过程中,人的动能、重力势能、机械能是如何变化的? ____
(4)人在第30s时所受空气阻力_____第50s时所受空气阻力(选填“大于”、“等于”、“小于”).
(二)交通工具的效率问题
汽车的效率
1.(2019怀化,28)某种国产汽车,当它在某平直公路上以20 m/s速度匀速行驶时,每百公里的油耗为 6 L, 汽车行驶500 s,则汽车消耗的汽油是 L,假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N,则汽油机的效率是 % (已知汽油的热值是3.3x107 J/L)。
2.(2019 青岛,22)一辆大鼻子校车在水平路面上行驶,车和人总质量为 8 000kg,轮胎与地面的总接触面积为 0.32m2。
(1)求校车对路面的压强。
(2)校车以 36km/h 的速度匀速行驶时,柴油发动机的输出功率为 50kW。求此过程中校车受到的阻力。
(3)如果校车行驶过程中,司机控制油门,使发动机的输出功率为 25kW,并保持此功率不变继续行驶 10min。这段时间内柴油燃烧释放能量的 30%转化为有用机械能,在数值上等于发动机牵引力做的功。求这段时间内发动机柴油燃烧释放的能量。
3.(2019聊城,)2019年5月6日,聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,被认为是22世纪最理想的能源,[c氢=4.2×107J/(kg•℃);q氢=1.4×108J/kg)求:
(1)质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量;
(2)若这些热量全部被质量为200kg,温度为15℃的水吸收,则水升高的温度;
(3)某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶,如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
4.(2019威海,26)小明家有一艘玻璃钢海钓船,底部平直,其参数如表所示(柴油热值q=4.3×107J/kg,g=10N/kg)。
(1)不出海时,空船放置在水平沙滩上,船底与沙滩的接触面积为2m2,求船对沙滩的压强。
(2)小明一家人某次出海钓鱼,人员和钓鱼装备共300kg,船匀速直线行驶4.3km,船受到的阻力为总重力的0.5倍,发动机的实际输出功率为12kW、消耗柴油1kg(假设柴油完全燃烧)。求:船行驶的速度和发动机的效率。
5.(2019东营,24)3月12日,我国自主研发建造的“天鲲号”绞吸挖泥船正式投产首航,其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最。(g取10N/kg,ρ水取1.0×103kg/m3)主要参数如下表。
(1)满载时,求“天鲲号”受到水的浮力是多少?
(2)满载时,求“天鲲号”底部受到水的压强是多少?若船底需要安装探测仪器,其面积为40cm2,求探测仪器受到水的压力是多少?
(3)“天鲲号”去某水域执行任务,其工作量相当于将1.36×104t的淤泥输送至15m高的台田上。假设“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵的机械效率为30%,求完成此任务需要的时间是多少?
6.(扬州)阅读短文,回答问题。
2019年12月17日,我国第一艘国产航母“山东舰”交付海军。据公开资料显示,“山东舰”舰身长315米,舰宽约75米,满载排水量在6万吨左右,至少可以搭载36架歼﹣﹣15舰载机。航母飞行甲板倾角为12°,舰载机起飞的飞行仰角为14°。
“山东舰”是典型的常规动力航母,采用了全新的动力组,“山东舰”的燃料储备量达到了13000吨,若以20节航速航行,每天大约消耗1100吨燃料。
如表为歼﹣﹣15主要参数(g取10N/kg)
空重
17500kg
空载起飞距离
105m
正常起飞重量
27000kg
满载起飞距离
195m
最大起飞重量
32500kg
发动机
2×WS﹣10加力涡扇发动机
爬升率
325米/秒
正常起飞推力
2×117600N
最大速度
2.4马赫
应急起飞最大推力
2×125400N
(1)若航母正常航行时发动机的功率为1.5×105kW,速度为36km/h,则牵引力为 N,经过2h航行距离为 m。
(2)歼15空载正常起飞时,从启动到离开飞行甲板的过程中,飞机的动能 、重力势能 ,该过程中飞机发动机推力所做的功为 J。
(3)航母飞行甲板倾角为12°,舰载机起飞时飞行仰角约为14°,这样设计的目的是 。
(4)若你是航母设计师,请你对国产航母提出一条改进意见: 。
电动车的效率
1.(2019枣庄,31)节能减排,绿色环保,新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表:
假如汽车上只有司机一人,质量为60kg,汽车以60km/h的速度匀速行驶36km,耗电9kW•h,汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g=10N/kg,试问:
(1)电动机的工作原理是 (选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”)电动汽车前进和倒退是通过改变 来改变电动机的转动方向的。
(2)电动汽车对水平地面的压强是多少?
(3)电动汽车牵引力所做的功是多大?
(4)电动汽车电能转化为机械能的效率是多大?
2.(2019海南,22)如图所示是正在航拍的无人机。起飞前,放在地面上要确保四脚着地:启动后,利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表,求:(g取10/kg)
(1)无人机从地面飞到离地20m高处,至少要多长时间?
(2)无人机从20m高处降落到地面,重力做功多少?
(3)无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少?
(4)无人机的突出问题是飞行时间短,请提出一个解决问题的合理建议。
3.(镇江)“超级电容”电动公交车利用超级电容替代电池储存电能,仅需在起始站和终点站充电数分钟就能完成一次运营。在平直公路上,某次运营过程简化为图示三个阶段阶∶
阶段一∶公交车充满电后,从起始站加速运动至A处时速度达到54km/h,此阶段电容释放的电能为E1=1.5×106J,其中80%转化为车的动能。
阶段二∶公交车从A处开始以54km/h的速度匀速行驶100s后到达B处,此阶段电容释放电能的90%用于维持公交车匀速行驶,公交车匀速行驶时所受阻力为3000N。
阶段三∶公交车从B处开始刹车,最后停在终点站。
(1)求公交车运动至A处时的动能E2
(2)在公交车匀速行驶的过程中,求电容释放的电能E3
(3)在进站刹车过程中,若公交车可将动能减少量的75%回收为电能储存在电容中。
①求进站车过程中回收的电能E4
②到达终点站后,要将电容充满电,求需要充入的电能E5
(答案)
第十三部分 功和机械能
一.基本概念
(一)基本概念
1.(黄冈)成语“水滴石穿”,比喻力量虽小,但只要坚持,功到自然成。从物理的角度分析∶①力改变了石头的形状;②水滴冲击石头时,石头对水滴没有作用力;③水滴加速下落过程,重力对水滴做了功;④水滴加速下落过程,受到了平衡力的作用。完全正确的一组是
A. ①③ B. ①② C. ①④ D. ②④
【答案】A
【解析】
①水滴石穿,水由于重力而下降作用在石头上,石头的形状逐渐改变,故①正确;
②力的作用是相互的,水滴冲击石头时,石头对水滴也有相互作用的力,故②错误;
③水滴加速下落过程,重力的方向竖直向下,水滴下降的方向竖直向下,所以,重力对水滴做了功,故③正确;
④水滴下降的过程中,重力大于空气的阻力,做加速下落运动,受到的是非平衡力的影响,故④错误。
故选A。
2.(遂宁)我国的99A主战坦克在最近的一场军事演习中纵横驰骋,在高速运动中对假想目标进行了精准炮击,展现了我国99A坦克的卓越性能,下列相关分析正确的是( )
A. 炮弹在空中飞行过程中坦克对炮弹继续做功
B. 99A坦克在水平路面做匀速直线运动时所受合力为零
C. 99A坦克宽大的履带是为了增大对地面的压强
D. 如果空中飞行的炮弹受到的外力全部消失,炮弹将保持静止
【答案】B
【解析】
A.坦克射出去的炮弹由于惯性在空中飞行过程中,推力已经消失,故坦克没有对炮弹继续做功,故A错误;
B.99A坦克在水平路面做匀速直线运动时,处于平衡状态,所受到的合力为零,故B正确;
C.99A坦克宽大的履带是通过增大受力面积减小对地面的压强,故C错误;
D.物不受力时,将保持原来的运动状态不变,如果空中飞行的炮弹受到的外力全部消失,炮弹将保持匀速直线运动,故D错误。
故选B。
3.(2019怀化,11)下列所示现象中,对物体做功的是
A.搬面未起 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
【答案】C
4.(2019鄂州,9)2019年6月6日,世界女排联赛香港站中,中国女排在比分落后的情况下,发扬顽强拼搏的精神,连续扳回三局,最终以总比分3:2逆转夺冠。下列有关情景中的说法不正确的是
A. 排球在空中运动过程中受力不平衡
B. 排球被重扣后加速向下运动的过程中,惯性越来越大
C. 队员发球时,击球瞬间对球做了功
D. 二传手向上撑球,球向上运动;主攻手用力向下扣球,球急转直下。说明力的方向会影响力的作用效果
【答案】B
5.(2019泰州,9)人用力水平向左推讲台,没有推动,这个过程中
A. 人对讲台的推力小于讲台受到的摩擦力
B. 讲台受到的惯性大于推力
C. 讲台受到的推力与重力是一对平衡力
D. 人对讲台没有做功
【答案】D
(二)简单计算
1.(荆门)如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,物体克服摩擦力所做的功为( )
A. 10J B. 30J C. 50J D. 80J
【答案】B
【解析】
由图丙可知,在2~4s内物体运动的速度是,由得,在2~4s内物体通过得路程是
由图乙可知,在2~4s内拉力的大小是3N,物体克服摩擦力所做的功为
;故选B。
2.(2019海南,10)用大小相同的力F,作用在质量不同的物体上,使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示),F所做的功分别为W1和W2,则
B. W1=W2 B. W1= W2
C. W1= 2W2 D. W1=4 W2
【答案】B
3.(2019重庆A卷,7)太阳帆的运用让电影《流浪地球》中飞船持续航行变成现实。研究发现1.25×105m2的太阳帆正对太阳时,会受到太阳光的压力约为1N,推动飞船前进,如图所示。推进阶段,飞船的太阳帆正对太阳的面积为5×104 m2 ,在1小时内前进100 km,下列分析正确的是
A.推进阶段,太阳帆飞船相对太阳是静止的
B.推进阶段,太阳帆飞船的平均速度约为100 m/s
C.太阳帆上受到太阳光的平均压强约为8×10-6 Pa
D.1小时内太阳光对飞船做的机械功约为1×105J
【答案】C
4.(湘潭)用20N的水平推力,将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了5m。在此过程中,购物车的重力做功 J,水平推力对购物车做功 J。
【答案】:0;100。
【解析】
(1)知道推力和在推力方向上移动距离,利用W=Fs求推力做的功;
(2)做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上移动一段距离,二者缺一不可;据此确定重力是否做功;
购物车在水平地面上移动5m,没有在重力的方向上移动距离,所以重力不做功,即重力做功为0J;
推力对购物车做功:W=Fs=20N×5m=100J,
故答案为:0;100。
5.(毕节)如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示,则0~3sF对物体做的功为_____J,3~6s物体受摩擦力大小为______N.6~9s F对物体做的功为_______J。
【答案】(1). 0; (2). 4; (3). 24;
【解析】
【详解】由图可知,在0∼3秒内,物体相对于水平地面没有发生运动,物体受到的力F=2N,所以W=Fs=2N×0m=0J;由速度−时间图象可知,6∼9s内,物体做匀速直线运动,受平衡力作用,即摩擦力f=F′=4N,6∼9s内拉力对物体所做的功W=F′s=4N;在3∼6s内,物体做匀加速运动,由于接触面的粗糙程度和压力都不变,故摩擦力不变,为4N.
6.(2019威海,19)如图是一款健身拉力器原理图,斜面的倾角为30°,重500N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连,小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2m的过程中(此过程弹簧始终处于被拉伸状态),小明对绳的拉力所做的功为1000J,克服弹簧拉力做功300J,则克服物块重力做的功为 J,物块与斜面之间摩擦力的大小为 N.(忽略绳重、滑轮与轴的摩擦)
【答案】500;100。
二.功率
(一)基本概念
1.(湘潭)功与完成这些功所用时间之比叫功率,下列哪个不是功率的单位( )
A.千瓦时 B.焦/秒 C.瓦特 D.千瓦
【答案】A
【解析】
功率的国际单位是瓦特(焦/秒),其它常用单位有:千瓦。
A、千瓦时是电功的单位,1千瓦时=3.6×106焦耳。故A不是功率单位。
B、根据功率的定义:功与时间之比,可得出功率单位是焦/秒。故B是功率单位。
C、瓦特是功率的国际单位,故C是功率的单位。
D、千瓦是功率的常用单位,1千瓦=1000瓦,故D是功率单位。
故选:A。
(二)简单计算
2.(眉山)如图所示,不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力,在水平拉力F的作用下,物体M以0.2m/s的速度向左匀速直线运动,弹簧秤的示数为20N,以下正确的是( )
①M受到地面的摩擦力为20N
②M受到地面摩擦力水平向左
③拉力F的功率为8W
④M受到的重力与地面对M的支持力是一对平衡力
A.①④ B.①② C.①③ D.②④
【答案】A
【解析】
①②弹簧秤的示数为20N,即绳子对弹簧秤的拉力为20N,因同一根绳子各处的拉力大小相同,所以绳子对物体M的拉力也为20N;
物体M向左匀速直线运动,其受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,所以M受到地面的摩擦力f=F拉=20N,方向与物体运动方向相反,即水平向右;故①正确,②错误;
③不计动滑轮与绳之间的摩擦和重力,由图知,拉力F作用在动滑轮轴上,与右侧两段绳子的拉力平衡,
则拉力F的大小为:F=2F示=2×20N=40N;
由图知,n=2,且拉力F作用在动滑轮轴上,费力但省一半的距离,则拉力端移动的速度是物体移动速度的,故拉力端移动的速度:v拉力端=v=×0.2m/s=0.1m/s;
拉力F的功率为:P=Fv拉力端=40N×0.1m/s=4W,故③错误;
④M受到的重力与地面对M的支持力大小相同、方向相反、在同一直线上、作用在同一个物体上,所以二力是一对平衡力,故④正确;
综上可知,只有①④正确。
故选:A。
3.(长沙)小杰背着书包回家,在水平路面上行走100m用时100s,乘坐电梯从1楼到21楼用时30s,以下符合实际的是( )
A.电梯对小杰做功约3.6×103J
B.小杰乘坐电梯上升时,对书包不做功
C.电梯对小杰做功的功率约1200W
D.小杰在水平路面行走时,重力做功的功率约600W
【答案】C
【解析】A、小杰与书包的总重力大约为600N,1楼到21楼的高度h=20×3m=60m,
电梯对小杰做功W=Gh=600N×60m=3.6×104J,故A不符合实际;
B、小杰乘坐电梯上升时,书包在力的方向上移动了距离,所以对书包做功,故B不符合实际;
C、电梯对小杰做功的功率P===1200W,故C符合实际;
D、小杰在水平路面行走时,重力没有做功,功率也为0,故D不符合实际。
故选:C。
4.(2019泰安,11)如图所示,完全相同的A、B两个长方体物块叠放在水平桌面上,用F=20N的水平向右的力作用在A物块上,A、B一起向右做匀速直线运动,经过3s,两个物块一起移动了60cm的距离。下列相关说法中
①物块B受到的重力和地面对B的支持力是一对平衡力
②物块A对B的摩擦力大小是20N,方向向右
③地面对物块B的摩擦力大小是20N,方向向右
④拉力F的功率为4W
A.只有①④正确 B.只有③④正确 C.只有①③正确 D.只有②④正确
【答案】D
5.(2019泰安,15)某种载重汽车自重12t,车轮与地面的总接触面积为0.5m2,汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时,柴油发动机的功率为210kW,每行驶43s消耗柴油700g,柴油的热值为4.3×107J/kg。下列说法中正确的是
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J
②该柴油发动机效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104N
④若公路所能承受的最大压强8×105Pa,汽车最多能装载40t的货物
A.只有①②正确 B.只有③④正确 C.只有①③正确 D.只有②③正确
【答案】D
6.(云南)我国自主创新研发成功的全磁悬浮人工心脏为心衰患者带来重获新生的希望,被医学界亲切地称为“中国心”。若人工心脏推动血液流动的功率为1.6W,则每分钟心脏对血液做功____ J。 医生利用听诊器检查心脏的工作情况,说明声音可以传递______。
【答案】 (1). 96; (2). 信息;
【解析】
[1]由 知道,心脏对血液做的功W=Pt=1.6W×60s=96J
[2]声音可以传递信息,声音也能够传递能量,医生利用听诊器检查心脏的工作情况,即说明声音可以传递信息。
7.(2019宜宾,11)如图所示,一个物体静止于光滑水平面上的o点,在水平恒力F作用下开始向右加速运动,依次经过a、b、c三个点,且a、b之间和b、c之间的距离相等,F在ab段做功W1,做功功率P1;在bc段做功W2,做功功率P2,则有W1________W2,P1________P2(选填“>”或“=”或“<”)
【答案】=;
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