1、课时训练(九)功和机械能(限时:40分钟)|基础过关|一、选择题1.2019北京如图K9-1所示为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图,下列说法正确的是()图K9-1A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃不做功2.在图K9-2甲、乙中,图甲中地面粗糙,图乙中地面光滑,质量分别为m、2m的两个物体在大小为F的恒力作用下,在力的方向上前进了相同的距离,则下列结论正确的是()图K9-2A.图甲中F做的功小于图乙中F做的功B.图甲中F做的功等于图乙中F做的功C.
2、图甲中F做的功大于图乙中F做的功D.条件不足,无法确定甲、图乙中F做的功谁大3.如图K9-3所示,初三的小明同学正在做“引体向上”。他先两手握住单杠,两脚离地,两臂及身体自然下垂,然后缓缓曲肘,将身体向上拉起,直到下巴超过横杠。这个过程中,小明做的功最接近的是()图K9-3A.2000 JB.200 JC.20 JD.2 J4.2018德州两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动,两次物体运动的s-t图像如图K9-4所示。根据图像,下列判断正确的是()图K9-4A.两次物体运动的速度v1F2C.06 s两次拉力对物体所做的功W1W2D.06 s两次拉力对物体做功的功率P1P25.201
3、8杭州跳绳是大家喜爱的体育运动之一,小金的质量为50 kg,每次跳起高度约为6 cm(人整体上升,如图K9-5所示),1 min跳100次,下列说法正确的是()图K9-5A.向上起跳过程中小金的动能持续增大B.在整个跳绳过程中小金的机械能守恒C.小金跳一次克服重力做功约3 JD.小金在这1 min内跳绳的功率约为50 W6.踢毽子是人们喜爱的一项体育活动,下列关于“毽子被脚踢出后”的说法正确的是()A.在飞行过程中毽子受到重力和脚对它的踢力B.能继续向上运动是由于毽子具有惯性C.在向上运动的过程中,毽子的重力势能增加,机械能增加D.以脚为参照物,毽子是静止的7.2019宜昌如图K9-6所示,过
4、山车是一项惊险刺激的游戏项目,下列关于过山车的机械能说法正确的是()图K9-6A.刚开始过山车匀速被拉升时,机械能不变B.过山车向下俯冲时,重力势能转化为动能C.通过环形轨道最高点时,重力势能最大,动能为0D.过山车在运行过程中机械能守恒8.2019长沙下列有关机械能及其转化的说法正确的是()A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大9.2019滨州“嫦娥四号”探测器于2018年12月8日成功发射,进入奔月轨道,12月12日,顺利完成“太空刹车”,进入环
5、月轨道,2019年1月3日上午10时26分,在月球背面成功着陆,实现了人类探测器的首次月背软着陆。为了增加着陆的安全性,探测器通过接力避障的方式下降至100 m左右悬停,通过地形的最优识别方法找到安全区域降落。下列说法正确的是()图K9-7A.发动机熄火后,火箭仍能继续向前飞行,是因为受到惯性力的作用B.“太空刹车”过程中,火箭向前喷出燃气,利用了二力平衡C.探测器关闭发动机后绕月运动,从近月点向远月点运动过程中,机械能保持不变D.为了增加着陆的安全性,探测器悬停时,不受力的作用10.2018成都如图K9-8所示,小邦在国色天乡玩蹦极,不考虑空气阻力,关于他在下降过程中的能量分析,下列说法正确
6、的是()图K9-8A.弹性绳绷直前,重力势能增大,动能减小B.弹性绳绷直前,重力势能减小,动能不变C.下降到最低点,动能最小,弹性势能最大D.下降到最低点,重力势能最大,弹性势能最大11.2016德州如图K9-9甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F-t和v-t图像分别如图乙、丙所示,下列说法正确的是()图K9-9A.当t=2 s时,物体处于静止状态,摩擦力是0B.当t=3 s时,物体受到的摩擦力是7 NC.46 s内,拉力F做的功是20 JD.24 s内,物体的机械能保持不变二、填空题12.2019黄冈泥石流是在暴雨天极易发生的自然灾害。如果在野外突遇泥石流来袭,
7、停留在泥石流下游低洼处是很危险的。这是由于力的作用,泥石流会涌向低洼处。正确的逃生方法是朝着与泥石流(选填“垂直”“相同”或“相反”)的方向迅速逃离到较高的地方。泥石流向下游流动过程中,重力(选填“做功”或“没有做功”),重力势能主要转化成动能。13.2019武威迄今为止,我国已发射40余颗北斗导航卫星。若某卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图K9-10所示,则卫星从远地点向近地点运行的过程中,能转化为能。图K9-1014.2019衢州2019年衢江抽水蓄能电站开建,其工作原理如图K9-11所示,用电低谷时(如深夜),电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来;用电高峰时,再利用上水库中的
8、水发电。图K9-11(1)蓄能时,水被抽到上水库,此过程是将能转化为水的机械能。(2)抽水蓄能电站选址衢江黄坛口,不仅因当地水资源丰富,同时还考虑到当地地势较陡,这样建成的电站上、下水库的高度差比较,有利于蓄能与发电。15.2019眉山如图K9-12甲所示,水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力的作用,其F-t和v-t图像分别如图乙和丙所示。由图像可知,912 s 内,推力对物体做功J;t=2 s时,物体受到的摩擦力是N。图K9-12三、简答题16.2019湘西州如图K9-13所示是某段高速公路上的标志牌,它规定小型客车最高行驶速度不得超过100 km/h,大型客车、载重货车最高行驶速度不得
9、超过80 km/h。请用物理学知识解释:为什么在同样的道路上,对不同车型设定不一样的最高行驶速度?图K9-13四、实验探究题17.2019天津小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时,提出了如下猜想:猜想一:物体的重力势能可能与物体的质量有关;猜想二:物体的重力势能可能与物体所在高度有关。为了验证上述猜想,他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验。如图K9-14所示,将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上,把铁块从距桌面某一高度由静止释放,撞击在桌面的中心部位,记录桌腿进入沙子的深度。图K9-14按上述方案进行实验,其实验数据如下表所示。实验序号铁块质量m/g铁块距桌面高度H/cm桌腿
10、进入沙子的深度h/cm20201.920302.920403.830202.940204.1(1)实验中通过比较来判断物体重力势能的大小。(2)为了验证猜想一,需选择表中 三组数据进行分析。(3)分析表中的实验数据,可得出的结论是 。18.2019娄底如图K9-15所示是探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验装置图。其中,mA=mBhB。图K9-15(1)实验中,探究的动能是指。(填序号)A.小球在斜面上的动能B.小球撞击木块时的动能C.小球撞击木块后的动能D.木块被小球撞击后的动能(2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,是为了探究动能大小与的关系。(3)在做了“探究物体动能大小与哪
11、些因素有关”的实验后,有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下,刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑,小明设计了如图K9-16所示的实验:让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若C球相对于A球(选填“运动”或“静止”),就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。图K9-16(4)完成实验后,同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时,也用到了斜面:让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在三个不同的表面上能滑动的距离不同(如下表所示),小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功(选填“相等”或“不相等”)。表面毛巾棉布木板摩擦力
12、最大较大最小小车运动距离最近较远最远五、计算题19.2019丽水2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准,小金买了一辆按新国标生产的电动自行车(如图K9-17所示),部分参数如下表所示,已知小金质量为60 kg,假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。(g取10 N/kg)(1)车轮上制有花纹的目的是 。(2)小金在水平地面骑行时,车轮与地面的总接触面积为0.005 m2,则骑行时电动自行车对地面产生的压强是Pa。(3)小金在水平公路上骑电动自行车,匀速行驶10 km过程中克服阻力做了多少功?(4)若小金骑行过程中电动自行车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为多
13、少?项目参数最高车速/(kmh-1)25整车质量/kg40最大功率/W400图K9-1720.2018重庆B卷如图K9-18所示是某品牌电动微型轿车。轿车载着乘客在水平公路上匀速直线行驶1 min所通过的路程为720 m。已知轿车总质量m=600 kg,受到的阻力f大小恒为轿车总重的0.1倍,轮胎与路面接触的总面积S=310-2 m2。求:(g取10 N/kg)(1)轿车行驶的速度。(2)轿车对路面产生的压强。(3)牵引力对轿车做功的功率。图K9-18|能力培优|21.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。该运动的规范动作是:两手正握单杠,由悬垂开始,上提时,下颚须超过杠面,下放时,两臂放直,
14、不能曲臂(如图K9-19所示)。这样上拉下放,重复动作,达到锻炼臂力和腹肌的目的。小明同学能连续匀速做15个规范的引体向上动作。课外活动小组的同学现要估测小明同学做引体向上动作时的功率。图K9-19(1)请你写出需要的测量工具: 。(2)需测量的物理量是 。(要带上所测的物理量的符号)(3)画出相应的记录表格。22.2018潍坊某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时,猜测弹性势能可能与形变量x成正比,也可能与形变量的平方x2成正比,用如图K9-20甲所示装置进行探究,将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上,刻度尺与杆平行,进行了如下操作:弹簧处于自由状态时,读出其上端距水平面的高度h0;
15、将中间有孔的小铁块套在光滑竖直杆上放于弹簧上端,竖直向下按压铁块,读出此时弹簧上端到水平面的高度h1;释放小铁块,当铁块上升到最大高度时,读出铁块下端到水平面的高度h2;改变弹簧的压缩长度,重复步骤,将测出的数据记录在表格中,并计算出弹簧的形变量x,形变量的平方x2和小铁块上升的距离h。图K9-20实验次数h0/mh1/mh2/mx/mx2/m2h/m10.500.400.550.100.010.1520.500.300.900.200.040.6030.500.201.550.300.091.3540.500.152.000.350.121.85(1)实验中弹簧的形变量x=。(用所测物理量符
16、号表示)(2)本实验中,弹簧弹性势能大小是通过来间接反映的。A.h1B.h2C.h2-h0D.h2-h1(3)该同学根据表中的数据分别作出h-x和h-x2图像(如图乙、丙),由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与成正比。23.2019临沂根据电动自行车安全技术规范,交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的电动自行车不得上路行驶。图K9-21是小明家新购买的电动自行车,整车质量为40 kg。小明爸爸以18 km/h的速度匀速骑行9 km的过程中,电动机两端的电压恒为48 V,通过的电流是6.25 A,车轮与地面的总接触面积为200 cm2。小明爸爸的质量是60 kg, g取10 N/kg
17、。求本次骑行过程中:(1)所用的时间。(2)车对地面的压强。(3)电动机的功率。图K9-21【参考答案】1.D解析 由图可知,运动员从发力到上拉、从上拉到翻站和从翻站到上挺的三个过程中,对杠铃都有力的作用,且在力的方向上移动了一段距离,所以运动员都对杠铃做了功;只有举着杠铃稳定站立的过程中,杠铃没有在力的方向上移动距离,所以没有做功。故选D。2.B3.B4.C5.D解析 向上起跳过程中,质量不变,速度减小,小金的动能减小,故A错误。小金在跳绳的过程中,由于存在阻力,机械能减小,所以机械能不守恒,故B错误。小金的重力约为G=mg=50 kg10 N/kg=500 N,小金跳一次克服重力做功约为W
18、=Gh=500 N0.06 m=30 J,故C错误。小金在这1 min内跳绳的功率约为P=W总t=30J10060 s=50 W,故D正确。6.B7.B解析 刚开始过山车匀速被拉升时,动能不变,但高度增加,重力势能增大,所以机械能变大,故A错误。过山车向下俯冲时,重力势能转化为动能,故B正确。通过环形轨道最高点时,速度不为0,动能不为0,故C错误。由于有摩擦力和空气阻力,过山车在运行过程中机械能不守恒,故D错误。8.B解析 将弓拉弯时,人对弓做功,弓形状发生改变,产生了弹性势能;松手后,弓恢复原状时对箭做功,使箭的速度变大,即增加了箭的动能,故A错误。蹦床运动员从高处落下,运动员的质量不变,速
19、度增大,动能增大,同时高度减小,所以重力势能减小,故是将重力势能转化为动能,故C错误。人造卫星由近地点向远地点运动时,质量不变,高度增大,势能增大;速度变小,动能变小,故D错误。9.C解析 发动机熄火后,火箭仍能继续向前飞行,是由于惯性,惯性不是力,故A错误,不符合题意;“太空刹车”过程中,火箭向前喷出燃气,利用了力的作用是相互的,燃气对火箭产生力的作用,从而改变火箭的运动状态,故B错误,不符合题意;在外太空,没有空气阻力,机械能守恒,探测器关闭发动机后绕月运动,从近月点向远月点运动过程中,机械能保持不变,故C正确,符合题意;为了增加着陆的安全性,探测器悬停时,受平衡力的作用,故D错误,不符合
20、题意。10.C11.C12.重垂直做功13.重力势动14.(1)电(2)大15.183解析 从图乙可以看出,912 s内,人的推力大小为6 N,从图丙可以看出,912 s内,物体运动的速度为1 m/s。可得物体在这3 s内通过的路程为s=vt=1 m/s3 s=3 m,推力对物体做功为W=Fs=6 N3 m=18 J。当t=2 s时,由图丙可得,物体处于静止状态,所以受到的是静摩擦力,此时物体处于平衡状态,所以它受到的静摩擦力与推力是一对平衡力,此时物体受到的推力大小为3 N,所以f=F=3 N。16.因为质量越大的物体惯性越大,大型客车和载重货车的质量较大,遇紧急情况刹车时,在行驶速度相同的
21、情况下,它们继续向前运动的距离较远,可能造成的危害也较大。另外,速度一定时,质量越大的物体动能越大。如果小型客车、大型客车、载重货车以相同的速度行驶,质量大的大型客车和载重货车的动能更大,可能造成的危害也更大。因此,为了减小大型客车和载重货车可能造成的危害,对它们的限速较小。17.(1)桌腿进入沙子的深度(2)(3)质量相同的物体,高度越大,重力势能越大18.(1)B(2)速度(3)静止(4)相等解析 (1)据题意可知,实验中探究的是小球动能,即小球撞击木块时的动能的大小,故选B。(2)影响动能大小的因素有物体的质量与速度,使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,这里的变量是速度,因此,是
22、为了探究动能大小与速度的关系。(3)让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若任一时刻两球的速度大小相等,即以任何一个小球为参照物,另一个小球都是静止的,所以若C球相对于A球静止,就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。(4)让小车从同一高度由静止下滑,根据决定重力势能大小的因素可知,最初小车的重力势能相同,下滑到水平面时的动能也相同,在不同的材料表面上运动时,最终停下来后,动能全部转为内能,用于克服摩擦力做功,所以,在三个表面上克服摩擦力做功相等。19.解:(1)增大摩擦(2)2105(3)小金在水平公路上骑电动自行车时人与车的总重力G=(m车
23、+m人)g=(40 kg+60 kg)10 N/kg=1000 N,因电动自行车在水平的路面上匀速行驶时,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,电动自行车受到的牵引力F=f=0.08G=0.081000 N=80 N,匀速行驶10 km过程中克服阻力做的功W=fs=80 N10103 m=8105 J。(4)根据P=Wt=Fst=Fv知,匀速行驶时的车速v=PF=400W80 N=5 m/s。20.解:(1)轿车行驶的速度v=st=720m160 s=12 m/s。(2)轿车总重力G=mg=600 kg10 N/kg=6000 N,轿车对路面的压力F=G=6000 N,轿车对路面
24、产生的压强p=FS=6000N310-2 m2=2105 Pa。(3)轿车在水平公路上做匀速直线运动,所受阻力和牵引力是一对平衡力,轿车受到的牵引力,F牵=f=0.1G=0.16000 N=600 N,牵引力对轿车做功的功率P=Wt=F牵st=F牵v=600 N12 m/s=7200 W。21.(1)磅秤、米尺、停表(2)小明的质量m;小明做动作时,每次身体上升的高度h;完成15个规范动作的总时间t(3)学生姓名质量m/kg每次上升的高度h/m完成15个规范动作的总时间t/s功率P/W22.(1)h0-h1(2)D(3)形变量的平方(或x2)23.解:(1)骑行所用时间t=sv=9 km18 km/h=0.5 h。(2)车与人总重G总=(m车+m人)g=(40 kg+60 kg)10 N/kg=1000 N,车对地面压力F压=G总=1000 N,车与地面接触面积S=200 cm2=210-2m2,车对地面压强p=F压S=1000N210-2m2=5104 Pa。(3)电动机功率P=UI=48 V6.25 A=300 W。