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1、功和机械能一、填空题1 2016年4月24日定为首个中国航天日,是为了纪念我国首枚人造卫星东方红一号发射成功,卫星加速升空的过程中重力势能_变大_,动能_变大_(选填“变大”“变小”或“不变”)。【点评】卫星升空的过程中,动能和重力势能都是增大的,这是我们应该特别注意的。2在开展课外活动时,小李同学遥控一小型无人机匀速竖直上升,速度为2 m/s,功率为30 W,则无人机上升10 s升力所做的功为_300_J,无人机重为_15_N。3西宁市湟水河河道改造工程中,装载机5 s内将一块重2 000 N的石块匀速举高3 m,装载机的举力对石块做功为_6103_J,举力做功的功率为_1.2103_W。4
2、 “探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,碰到同一木块上。实验的目的是探究钢球动能的大小与_速度_的关系;实验时,是通过观察_木块被推动距离的大小_,来判断钢球动能的大小。物理研究方法有许多,如“控制变量法”“模型法”“类比法”“转换法”和“等效替代法”等,本实验利用了控制变量法和_转换法_。解析同一钢球,质量相同,从不同的高度由静止滚下,体现了钢球到底端时的速度不同,由此可知:此实验研究的是动能大小与速度大小的关系,即此时用的是控制变量法;同时采用转换法,将钢球的动能大小转换为观察木块被推动的距离远近,钢球把木块推出去得越远,钢球的动能越大。二、选择
3、题5下列实例中,有力对物体做功的是( A )A跳水运动员从跳台跳下B背着书包在水平路面上前进C举重运动员举起杠铃停在空中D小球在光滑水平面上滚动【点评】明确三种情况不做功:一是有力无距离(例如:推而未动),二是有距离无力(靠惯性运动),三是力的方向与运动方向垂直。6如图所示,用大小相等的拉力F,分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱,在力的作用下移动的距离SABSCD,比较两种情况下拉力F所做的功及其功率( C )AAB段做功较多BCD段做功较多CAB段与CD段做的功一样多DAB段的功率比CD段的功率大7如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动,两次拉动木块得到的
4、st关系图象如图乙所示。 两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别为P1、P2,下列判断正确的是( B )AF1F2,P1P2BF1F2,P1P2CF1F2,P1P2 DF1F2,PlP2解析由图乙可知,木块两次都做匀速直线运动,则拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,因为同一木块放在同一桌面上,压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以两次木块受到的滑动摩擦力相等,故两次对应的弹簧测力计示数相等,即F1F2;从图乙中可以判断出,第1次木块的运动速度大于第2次木块的运动速度,即v1v2,根据公式PFv可知,当拉力相等时,速度越大,拉力的功率越大,即P1P2。综上所述,A、C、D
5、项错误,B项正确。8高空抛物是极不文明的行为,会造成很大的危害。因为高处的物体具有较大的( D )A弹性势能 B重力势能C体积 D重力9如图所示,将摆球从A点静止释放,摆球在A、C两点间来回摆动,B为最低点,不计空气阻力,下列说法正确的是机械能( C )A从A点到B点,摆球动能增大,机械能增大B从B点到C点,摆球动能减小,机械能减小C摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等D摆球在B点的机械能最大,在A,C两点的机械能能最小解析从AB的过程中,金属小球的质量不变、高度减小、速度增大,所以重力势能减小,动能增大,在B点时动能最大、重力势能最小;在此过程中重力势能转化为动能,不计空气阻力,机械能守恒
6、,故A项错误;从BC的过程中,金属小球的质量不变、高度增大、速度减小,重力势能增大,动能减小,在C点动能最小、重力势能最大,在此过程中动能转化为重力势能,机械能守恒,故B项错误;不计空气阻力,小球会在A、C间来回摆动时,总机械能守恒,故C项正确,D项错误。10如图,我国空气加油机正在给歼10战斗机加油。加油过程中,若战斗机的高度和速度不变,则战斗机的( D )A动能增加,势能减小,机械能不变B动能不变,势能不变,机械能不变C动能减小,势能不变,机械能减小D动能增加,势能增加,机械能增加解析战斗机的速度不变,质量不断增大,动能增大。高度不变,质量不断增大,重力势能增大。机械能动能势能,动能增大,
7、势能增大,所以机械能增大。11 (多选)如图所示,拨动弹性钢片,把小钢球与支柱之间的塑料片弹出时,小钢球并没有随塑料片飞出。关于这个过程,下列说法正确的是( ACD )A弹性钢片被拉弯,说明力可以改变物体的形状B弹性钢片恢复原位的过程中,动能转化为弹性势能C塑料片被弹出,说明力可以改变物体的运动状态D小钢球没有随塑料片飞出,因为小钢球具有惯性解析弹性钢片在力的作用下发生弯曲,说明了力可以使物体发生形变,故A项正确;弹性钢片恢复原位的过程中,形变变小,速度变大,弹性势能转化为动能,故B项错误;塑料片在力的作用下被弹出,说明力可以改变物体的运动状态,故C项正确;由于小钢球具有惯性,要保持原来的静止
8、状态,所以小钢球不会随塑料片飞出,故D项正确。三、简答题与计算题12起重机在10 s内将重为2 000 N的石头沿竖直方向匀速提升0.5 m。求:(1)起重机对石头做的功。(2)起重机提升石头的功率。解:(1)起重机对石头做功WGh2 000 N0.5 m1 000 J。(2)起重机提升石头的功率P100 W。答:(1)起重机对石头做的功是1 000 J。(2)起重机提升石头的功率是100 W。13电动玩具车质量为1 kg,它与水平地面的接触面积为20 cm2,该车在水平地面运动时,车内电动机提供的水平动力F与速度v的关系如图所示。求:(1)玩具车对水平地面的压强。(2)该玩具车在水平地面以0
9、.3 m/s的速度做匀速直线运动时,水平动力做功的功率是多少。解:(1)玩具车对水平地面的压力FGmg1 kg10 N/kg10 N,玩具车对水平地面的压强p5 000 Pa;(2)根据图象可知该玩具车在水平地面以0.3 m/s的速度做匀速直线运动时的牵引力F50 N,水平动力做功的功率PFv50 N0.3 m/s15 W。答:(1)玩具车对水平地面的压强是5 000 Pa;(2)水平动力做功的功率是15 W。四、实验与探究题14实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离。(1
10、)本实验使钢球获得动能的操作方法是_将钢球从某一高度由静止释放_,钢球动能的大小是通过观察_木块运动的距离_来判断的。实验次数钢球质量/g钢球下摆高度/cm木块滑行距离/cm1202030240205836020(2)从表中数据可以看出,他们让质量不同的钢球从相同高度摆下,使钢球到达竖直位置的_速度_相同,从而探究动能与_质量_的关系。(3)在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需要重做第3次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用_甲_同学的建议。(4)由上述实验数据和现象可得出结论:_在速度一定时,质量越大动能越大_。解析(
11、1)让钢球从某一高度由静止释放,使钢球获得动能;钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的,木块运动的距离越长,就表示钢球的动能越大;(2)让钢球从斜面的同一高度处释放,使钢球到达最底端的速度相同,从而探究动能与质量的关系;(3)上面的两次实验是在速度一定时,改变物体的质量,探究动能的大小,动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的,因此改变木板的长度,应采用甲的建议;(4)由表中的数据知:速度一定时,质量越大动能越大。15为了探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”,小明同学设计了如图所示的装置,并进行了如下实验。将弹簧放在水平面上,一端固定;在弹性限度内,用物块(物块与弹簧不连结)将
12、弹簧压缩,测量并记录弹簧的形变量L;由静止释放物块,测量并记录物块在水平面上滑行的距离s;多次改变弹簧的形变量,重量步骤;分析实验数据得出结论。请回答以下问题:(1)本实验中,探究了弹簧弹性势能大小跟_弹簧形变量_的关系。(2)本实验中,弹簧弹性势能大小是通过_物块滑行的距离_来间接反映的。(3)本实验中,从物块离开弹簧到静止,物块将_动_能转化为_内_能。解析(1)由步骤可知,本实验中,探究了弹簧弹性势能大小跟弹簧形变量的关系。(2)由于弹性势能的大小不便于用仪器直接测量,本实验是通过比较物块滑行的距离来判断弹簧的弹性势能大小。(3)本实验中,物块离开弹簧后,因为受到摩擦力的作用,速度减小,
13、动能不断减小,在此过程中,物块克服摩擦力做功,物块将动能转化为内能。第二部分:简单机械一、填空题1端午节赛龙舟时,运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点),另一手用力划桨,如图所示。此时桨属于_费力_(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆;当运动员向后划桨时,龙舟就向前行进,说明物体间力的作用是_相互的_。2用如图所示的滑轮组匀速提升重为100 N的物体,拉力F60 N,滑轮组的机械效率为_83.3%_。在物体匀速上升的过程中,物体的动能_不变_,物体的重力势能_变大_(选填“变大”“变小”或“不变”)。3当用镊子夹取物体时,镊子就相当于_杠杆_(选填“杠杆”“滑轮”或“斜面”),它是一个_费力_
14、(选填“省力”或“费力”)的机械。解析如图,在使用镊子时,在动力的作用下AC绕A点转动,镊子就相当于杠杆;A点是支点,AC的长度为阻力臂,AB的长度为动力臂,动力臂小于阻力臂,所以镊子是一个费力杠杆。4将一个重240 N的物体匀速推到斜面顶端,人沿斜面向上的推力为120 N,如图所示,物体沿斜面移动的距离s3 m,上升的高度h1.2 m,则人对物体做的有用功是_288_J,斜面的机械效率是_80%_。【点评】此题考查了功的计算与斜面的机械效率,同时也明确了斜面也是一种省力的机械,任何机械省力但不省功。二、选择题5下列有关简单机械的叙述正确的是( D )A剪纸用的剪刀是一种省力杠杆B使用定滑轮可
15、以省力C使用动滑轮可以省功D任何机械做功时机械效率不可能达到100%6如图所示是生活中几种常见的杠杆,其中属于费力杠杆的是( D )【点评】本题考查的是杠杆的分类,主要包括以下几种:省力杠杆,动力臂大于阻力臂;费力杠杆,动力臂小于阻力臂;等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。7在如图所示的四种剪刀中,最适用于剪开较硬物体的是( B )解析剪开较硬的物体,就需要一把省力的剪刀,因此需选用动力臂大于阻力臂的剪刀,即手柄比刀口长的剪刀,所以B最适合。【点评】剪刀是生活中的一种特殊杠杆,要根据需要选择最合适的。手柄长的剪刀省力,刀口长的剪刀省距离。8如图所示,O是支点,在B端挂一重物,为使杠杆水平平衡,要在A端施加一个力,下列说法正确的是(