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第十讲 功和机械能
一、填空题1.xx·玉林改编xx年世界杯正在俄罗斯举行,如图所示,是正在加速下降的足球,在此过程中,足球的动能________,机械能________均选填“增大”“不变”或“减小”第1题图2.2019·特色图中表示机械能的组成,请你将图中的
①②补充完整
①____________,
②____________第2题图3.xx·绵阳改编蹦床运动是奥运会比赛项目运动员比赛开始前直立在蹦床中央,比赛开始时快速下蹲并立即恢复直立被蹦床弹起,离开蹦床时是成直立状态并一直保持,到达最高点后下落到接触蹦床时又快速下蹲并立即恢复直立,再次被蹦床弹起,达到更高点忽略空气阻力,在此整个过程中,运动员的机械能__________,运动员从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中,他的机械能__________均选填“守恒”或“不守恒”4.xx·江西样卷如图所示,杂技演员表演时将蹬鼓竖直向上蹬起,蹬鼓上升过程中重力势能________选填“增大”或“减小”,当蹬鼓竖直上升到最高点的瞬间,受到________个力忽略空气阻力5.2019·改编如图甲所示,拉满弓将箭射出,是利用__________能来做功的如图乙所示,运动员拉弦的手要戴上“护指”,是通过增大受力面积来____________6.2019·改编如图为麻省理工学院的教授在课堂上演示的情景,教授将一个摆球从下巴处放手,结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴,这是因为摆球在摆动的过程中部分机械能因为和空气摩擦转化为______能而导致摆球的机械能减少这一过程__________选填“符合”或“不符合”能量的转化和守恒定律第6题图7.2019·易错大山同学在中考体育考试中立定跳远跳出了218________填适当的单位的好成绩小芳同学用60N的力投出的实心球在空中画了一条优美的弧线若实心球重为20N,小芳投出了
6.3m的距离,球最高点距地面
2.6m,则球在空气中飞行的过程中,小芳对球所做的功为______J
二、选择题8.xx·福建2018年5月5日,中国国产航母首次舰载直升机起降,直升机减速下降靠近航母甲板的过程中A.惯性变大B.动能变小C.重力势能不变D.机械能不变9.xx·吉安一模下列有关功和能的叙述,正确的是A.小军搬石头没有搬动,搬石头的力对石头做了功B.在空中飞行的飞机,只具有重力势能C.“长征七号”火箭搭载“天舟一号”太空飞船发射升空的过程中,“天舟一号”太空飞船的机械能不变D.正常行驶的汽车比路旁行走的人的动能大10.xx·盐城小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上,他对课本所做功最接近于A.
0.02JB.
0.2JC.2JD.20J11.xx·长沙下列关于功的说法正确的是A.小明用力推发生故障的汽车而未推动时,推力对汽车做了功B.吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对重物做了功C.足球在水平地面上滚动一段距离时,重力对足球做了功D.举重运动员从地面将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃做了功12.xx·贵阳改编如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面,一小球由A点以速度v沿轨道滚下,经另一侧等高点B后到达最高点C,下列关于小球滚动过程的分析正确的是第12题图A.整个过程只有重力在对小球做功B.小球在A、B两点具有的动能相同C.小球在A、B、C三点的速度大小关系是vAvBvCD.小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能13.2019·原创2018年4月24日羽毛球亚洲锦标赛在武汉举行,谌龙在男单半决赛中以2比0战胜印度的普兰诺伊如图是谌龙击球过网的瞬间,关于比赛中涉及的力学知识分析正确的是第13题图A.羽毛球离开球拍上升过程中,谌龙对羽毛球做了功B.当羽毛球上升到最高点时,其动能为零C.羽毛球在空中运动过程中其机械能逐渐减小D.击球时,球拍对羽毛球的力和羽毛球对球拍的力是一对平衡力14.xx·襄阳在排球比赛中,小明把排球竖直向上抛出,排球在运动中动能E随时间t变化的图像最接近的是15.如图所示是一位同学投掷铅球的过程示意图铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,不计空气阻力在a到d的整个过程中,下列说法不正确的是第15题图A.只有在a到b的过程中,该同学对铅球做了功B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少C.在c到d的过程中,铅球的重力势能减少D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断地变化16.xx·聊城改编2018年2月12日13时03分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,以“一箭双星”方式成功发射第
二十八、二十九颗北斗导航卫星如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点,它在大气层外运行,不受空气阻力,则下列说法正确的是第16题图A.卫星从远地点运行到近地点,重力势能减小,动能增大,机械能守恒B.卫星从远地点运行到近地点,重力势能增大,动能减小,机械能守恒C.卫星从近地点运行到远地点,重力势能增大,机械能不守恒D.卫星从近地点运行到远地点,重力势能减小,动能减小,机械能不守恒17.xx·南昌九年级第二次质量调研测试如图所示为南昌市新华书店的卸书流程图,书从靠在车厢的木板顶端由静止加速下滑的过程中,以下说法正确的是第17题图A.书的机械能不断增大B.木板对书的支持力没有做功C.书所受的重力做功越来越慢D.斜面的机械效率η≤1
三、简答与计算题18.2019·原创如图是一则公益广告现如今随着入住高楼的人们越来越多,高空抛物的现象也屡屡发生高空抛物有非常大的危险性,一个鸡蛋从18楼抛下来就可以砸碎行人头骨请从能量的角度解释高空落下的鸡蛋能砸伤人的原因第18题图19.xx·成都成都IE在大力发展包括无人机在内的高新技术产业快递行业的一些公司积极尝试无人机送货,如图所示一架无人机载着货物沿竖直方向匀速上升5m,该货物质量为
3.6kg、体积为
2.4×10-3m3g取10N/kg求1货物的密度;2提升货物所做的功第19题图20.xx·德州我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示,该飞机蓄满水后总质量
53.5t为检测飞机性能,先后进行了模拟灭火和水面滑行测试在灭火测试中飞机盘旋在火场上方150m处,将所蓄水分次投下,每次投水200kg,用时20s到达地面在水面滑行测试中飞机在水平面上以10m/s的速度沿直线匀速滑行了60s,飞机发动机牵引力的总功率始终保持
2.5×106Wρ水=
1.0×103kg/m3,g=10N/kg求第20题图1飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积;2每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率;3飞机在水面沿直线匀速滑行时,飞机所受的牵引力21.xx·宜宾高速公路已广泛应用ETC收费系统,这种系统是对过往车辆无需停车即能实现收费的电子系统如图所示是某高速公路入口处的ETC通道示意图现有一辆总质量M=1500kg的汽车,在进入ETC收费岛区域前s1=50m处开始减速,经t1=4s后运动至ETC收费岛图中阴影区域边界,然后再经t2=6s匀速通过ETC收费岛,其长s2=36m不计车长,取g=10N/kg第21题图1求汽车的重力大小;2求汽车从减速开始到离开ETC收费岛全过程的平均速度大小;3若汽车在ETC收费岛匀速行驶所受阻力为车重力的
0.2倍,求汽车通过ETC收费岛牵引力所做的功和功率
四、实验与探究题22.xx·吉安一模小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与什么因素有关”的实验步骤如下1将质量为m的小球从光滑斜面上的A处静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止,如图甲所示2将质量为m的小球从光滑斜面上的B处静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止,如图乙所示3将质量为2m的小球从光滑斜面上的B处静止释放,滚下后与放在水平面上的木块相碰,木块在水平面上移动一段距离后静止,如图丙所示根据上述三次实验,回答下列问题
①实验中小球动能的大小是通过观察比较____________________________反映出来的,这里用到了物理学研究问题的一种________选填“直接测量”“放大”或“转换”方法;
②为了探究动能的大小与物体运动速度的关系,应选用__________两个图来分析,并由此得出的实验结论是______________________________________;
③分析乙、丙两图,得到的实验结论是______________________________;其中小球在光滑斜面上从B处滚到底端的过程中,小球的__________能转化为________能23.xx·潍坊改编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1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,进行了如下操作第23题图1
①弹簧处于自由状态时,读出其上端距水平面的高度h0;
②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端,竖直向下按压铁块,读出此时弹簧上端到水平面的高度h1;
③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;
④改变弹簧的压缩长度,重复步骤
②③,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Δh实验次数h0/mh1/mh2/mx/mx2/m2Δh/m
10.
500.
400.
550.
100.
010.
1520.
500.
300.
900.
200.
040.
6030.
500.
201.
550.
300.
091.
3540.
500.
152.
000.
350.
121.851实验中弹簧的形变量x=______________用所测物理量符号表示;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-h13该同学根据表中数据分别做出Δhx和Δhx2图像,如图2甲、乙所示由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与__________________________成正比1.2019·改编在自由下落过程中,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W1______W2,P1______P2均选填“”“”或“=”2.xx·抚州八校联考甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的st图像如图所示请根据图像判断两辆汽车的牵引力F甲________选填“大于”“小于”或“等于”F乙,两辆汽车的功率之比P甲∶P乙=__________空气阻力忽略不计第2题图3.xx·成都改编有一种叫“蹦极”的游戏,游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下如图所示,图中a点是弹性绳自然下垂时的位置,c点是游戏者所到达的最低点在游戏者由跳台至最低点c的过程中,空气阻力不计,下列说法正确的是第3题图A.整个过程中游戏者在a点的动能最大B.整个过程中游戏者重力势能的减小量等于他的动能增加量C.游戏者在c点时受平衡力作用D.从a点下落到c点的过程,游戏者的动能先增大后减小4.2019·易错如图所示,水平地面G点两侧粗糙程度不同,物体一直受到沿水平向右5N的拉力F,物体经过E点开始计时,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置,物体在EG段做匀速直线运动,则第4题图A.物体在EF段的速度大于GH段的速度B.物体在GK段受到的摩擦力等于5NC.拉力F在EF段所做的功大于在GH段所做的功D.拉力F在EF段的功率小于在GK段的功率5.xx·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,两次物体运动的路程-时间图像如图所示,根据图像,下列判断正确的是第5题图A.两次物体运动的速度v1v2B.两次物体所受的拉力F1F2C.0~6s两次拉力对物体所做的功W1W2D.0~6s两次拉力对物体做功的功率P1P26.xx·广州如图所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q,OP段拉力F1为300N,F1做的功为W1,功率为P1,PQ段拉力F2为200N,F2做的功为W2,功率为P2,则第6题图A.W1W2B.W1W2C.P1P2D.P1P27.xx·上饶广丰区模拟不定项如图所示,质量为m的小球从静止下落,落在与A点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上,到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等,图中与C点等高处是小球到达的最低点不计空气阻力下列说法正确的是第7题图A.下落过程中,小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能不守恒B.下落过程中,小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒C.到达C点时,小球的动能为零,受到的重力大于弹簧的弹力D.从B点到C点,小球重力势能与动能都减小,转化成弹性势能8.xx·临川一中一模课堂上老师运用单摆演示动能与重力势能的相互转化,小雨看到单摆小角度不停往复摆动【提出问题】单摆小角度往复摆动一次的时间与哪些因素有关呢?【猜想与假设】猜想一可能与摆球的质量有关;猜想二可能与摆动的幅度有关;猜想三可能与绳长有关【制定计划与设计实验】为了验证猜想是否正确,他设计了如图所示的装置,用系有细线线长L可调的小球制作了一个单摆进行了如下探究摆动角度均较小1如图甲所示,用细线系住一个小球,保持细线的长度一定,使小球从A点由静止释放,改变OAO固定悬点的连线与竖直方向的夹角θ以改变小球摆动的幅度,测出小球在AB间往复运动一次所用的时间t与θ的关系如下表所示,由此可得出摆球小角度重复摆动一次的时间与摆动的幅度________选填“有关”或“无关”θ/度46810t/秒
2.
02.
02.
02.02用细线系住一小球,改变细线的长度,使小球以较小的幅度在竖直面内CD之间摆动,用频闪相机保持曝光时间间隔相等拍摄小球由C运动至D的过程中的位置如图乙、丙所示除C位置外,其余细线未画出,由此分析可知,单摆的摆长L越长,往复摆动一次的时间越______选填“长”或“短”,由此可得出猜想______是正确的【交流与应用】3由表中实验记录可知,单摆来回摆动一次时间较短,直接测量摆动一次的时间误差较大,为减小误差,应____________________________________4生活中若摆钟走慢了,应如何调整钟摆的长度?____________参考答案基础过关1.增大 减小
2.重力势能 弹性势能
3.不守恒 守恒
4.增大 1
5.弹性势 减小压强
6.内 符合
7.cm 08.B
9.D
10.C
11.D
12.C
13.C
14.A
15.B16.A
17.B18.答高空中的鸡蛋具有很大的重力势能,下落过程中重力势能转化为动能,在落地前鸡蛋具有很大的动能,砸向行人时会造成较大的伤害19.解1货物的密度ρ===
1.5×103kg/m32提升货物所做的功W=Gh=mgh=
3.6kg×10N/kg×5m=180J20.解1飞机蓄满水静止在水面上时受到的浮力F浮=G=mg=
53.5×103kg×10N/kg=
5.35×105N,由F浮=ρ液gV排得飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积V排===
53.5m32每次投水下落过程中重力做功W=Gh=m水gh=200kg×10N/kg×150m=3×105J每次投水下落过程中重力做功的平均功率P===
1.5×104W3由P===Fv,得飞机所受的牵引力F===
2.5×105N21.解1汽车的重力G=Mg=1500kg×10N/kg=
1.5×104N2总路程为s=s1+s2=50m+36m=86m,总时间为t=t1+t2=4s+6s=10s,全程的平均速度为v=
8.6m/s3阻力f=
0.2G=
0.2×
1.5×104N=3000N由于汽车做匀速直线运动,牵引力与阻力是一对平衡力,牵引力F=f=3000N牵引力所做的功为W=Fs=3000N×36m=
1.08×105J功率为P===
1.8×104W22.3
①木块在水平面上移动的距离 转换
②甲、乙 质量相同的物体,速度越大,动能越大
③速度相同的物体,质量越大,动能越大 重力势 动23.1h0-h1 2D 3形变量的平方或x2高分夺冠1.=
2.等于 2∶1
3.D
4.D
5.C
6.C
7.BD8.【制定计划与设计实验】1无关 2长 三 3测量摆动20次的时间,取平均值作为摆动一次的时间 4调短一些。