第12讲 功和机械能
功、功率
1.(2017·鄂州)下列生活实例中,力对物体做功的有()
A.甲和乙 B.甲和丙 C.乙和丙 D.丙和丁
2.(2017·怀化)小张用40 N的推力将重力为100 N的物体沿水平方向匀速推动了10 m,则小张对物体所做的功是()
A.400 J B.600 J C.1 000 J D.1 400 J
3.(2017·兰州)某同学在10 s内做了5个“引体向上”,他的质量为60 kg,每次上升的高度为40 cm.该同学做一次“引体向上”克服重力做的功是________J,10 s内做功的功率为________W.(g取10 N/kg)
4.(2018·重庆A卷改编)如图所示,某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能.若它在50 N的牵引力作用下,以0.5 m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60 s,求:
(1)它行驶的路程;
(2)此过程中牵引力所做的功;
(3)牵引力做功的功率.
考点2 动能、势能
5.(2017·扬州)扬州城区的高层建筑越来越多,但高空抛物却存在巨大的安全隐患,因为高处的物体具有较大的()
A.弹性势能 B.重力势能 C.体积 D.阻力
6.(2017·邵阳)邵阳市在创建文明卫生城市期间,每天洒水车都清洁街道.匀速行驶的洒水车在洒水的过程中,洒水车的动能________.(填“增大”“不变”或“减小”)
机械能及其转化
7.直升机在空中匀速下降的过程中(忽略燃油的变化),直升机的动能________,重力势能________,机械能________.
8.(2018·云南)如图所示,光滑斜面PM与水平面MN平滑连接,弹簧左端固定.小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中,机械能________;小物块压缩弹簧的过程中,弹簧的弹性势能________.(填“变大”“变小”或“不变”)
8
9.(2018·赤峰)如图所示是蹦床运动,当运动员从高处下落过程中________能转化为动能,运动员与蹦床面接触的瞬时________能最大;与蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的动能转化为蹦床的________势能.
重难点1 功和功率的计算
(2018·兰州)如图所示,一物体放在同一水平面上,第一次在拉力F1的作用下,以速度v1匀速运动了距离s,第二次在拉力F2的作用下,以速度v2匀速运动了同样的距离,已知v2>v1.比较前后两次拉力做的功及其功率的大小关系,正确的是()
A.W1=W2 B.W1<W2 C.P1=P2 D.P1>P2
【变式训练1】 放学后,体重为500 N的小明同学背着重40 N的书包沿水平路面走了200 m,又登上大约10 m高的四楼才回到家,共用了5分钟.则他在回家的过程中对书包所做的功约为________J,功率约为________W.
【变式训练2】 某汽车发动机输出功率为30 kW,恰能以15 m/s的速度在水平路面匀速行驶4.5 km,其间发动机共做功________J,汽车行驶时受到的阻力为________N.当汽车上坡时,只能保持36 km/h的速度匀速行驶,此时汽车发动机的牵引力为________N.
重难点2 机械能及其转化
(2018·聊城)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()
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,动能增大,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
【变式训练3】(2018·无锡)如图,弹簧的左端固定,右端连接一个小球,把它们套在光滑的水平杆上,a是压缩弹簧后小球静止释放的位置,b是弹簧处于原长状态时小球的位置,c是小球到达最右端的位置.则小球从a运动到c的过程中,在________(填“a”“b”或“c”)位置机械能最大;从b到c的过程中,小球的动能转化为弹簧的________.
破解易错题
8
小夏推箱子经历了如图所示的过程,最终箱子被推出去后又向前滑行了一段距离.对上述过程中涉及的物理知识,分析正确的是()
A.图甲:因为箱子没动,所以小夏没有对箱子施加力的作用
B.图乙:因为箱子受到的摩擦力大于推力,所以小夏没推动箱子
C.图乙:因为小夏对箱子施加了力,所以小夏对箱子做了功
D.图丙:小夏对箱子做的功小于推力与箱子移动距离的乘积,
实验突破 探究物体的动能跟哪些因素有关
(2018·荆州)为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验. 图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放,然后分别撞击到放在同一水平面上同一位置处的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景;图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B处由静止自由释放,然后分别撞击到放在同一水平面上同一位置处的同一木块,木块在水平面运动一段距离后静止时的情景.
(1)若要探究动能大小与速度的关系,应选择图________(填“甲”或“乙”)进行实验.
(2)木块在水平面上滑动时,受到水平面的摩擦力________(填“变大”“变小”或“不变”),克服摩擦力做功的功率________(填“变大”“变小”或“不变”).
(3)本实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗?________,原因是________.
(4)通过比较____________来比较小球动能大小.
(5)为比较超载超速带来的危害程度,兴趣小组利用上述器材进行定量研究.得到数据如下表:
小球
质量/g
高度/cm
木块滑动距离/cm
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
请根据上表数据分析,货车超载20%与超速20%两者相比,潜在危害较大的是________.
1.(2017·岳阳)如图,小明沿水平地面推箱子,但箱子没有移动,此过程()
8
A.小明对箱子没有做功
B.重力对箱子做了功
C.小明对箱子的推力大于地面对箱子的阻力
D.箱子所受的重力与箱子对地面的压力是一对平衡力
2.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块,在力的作用下移动的距离sAB=sCD,比较两种情况下拉力F所做的功及其功率()
A.AB段做功较多
B.CD段做功较多
C.AB段与CD段做的功一样多
D.AB段的功率比CD段的功率大
3.(2018·黄石)今年3月4日,我市阳新地区下了一场冰雹,已知冰雹在下落过程中受到的空气阻力随下落速度的增大而增大,且落地前已做匀速运动.关于冰雹的下落过程,下面说法正确的是()
A.冰雹的重力势能越来越大
B.冰雹的机械能越来越小
C.当冰雹匀速下落时空气阻力对冰雹不做功
D.冰雹受到的空气阻力越来越大,可能大于重力
4. (2018·天津)用细线将小球系好后,固定在天花板上,做成一个摆.如图所示,小球从A点摆动到B点的过程中()
A.速度变小,动能变大
B.速度变小,动能变小
C.速度变大,重力势能变小
D.速度变大,重力势能变大
5.(2018·常州)现代农业利用喷洒无人机喷洒农药,安全又高效,如图所示,喷洒无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药.此过程中,喷药无人机的 ()
A.动能减小、重力势能减小
B.动能减小、重力势能不变
C.动能不变、重力势能减小
D.动能不变、重力势能不变
6. (2018·广州)如图所示,甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放,甲球下落过程中经过P、Q两点.忽略空气阻力,下列说法正确的是()
8
A.着地瞬间,两球的动能相等
B.甲球在P点和Q点的机械能相等
C.释放瞬间,两球的重力势能相等
D.从释放到着地,两球所受重力做的功相等
7.(多选)(2018·河南)如图所示,水平木板上有甲、乙两个木块,甲的质量大于乙的质量.两木块下表面的粗糙程度相同.甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下,以相同速度匀速直线运动了相同时间,下列说法中正确的是()
A.F1大于F2
B.F1比F2做功多
C.F2比F1的功率大
D.甲的重力做功较多
8.(2018·邵阳)人造地球卫星广泛应用于全球通信、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地测量等方面.如图所示,当卫星从近地点向远地点运动时,它的()
A.重力势能减小
B.速度增大
C.机械能增大
D.动能转化为重力势能
9.(2017·宜昌)小明同学用40 N的水平推力推着重100 N的书箱在水平地面上前进了2 m,松开手后,书箱仍向前滑行了1 m,整个过程中小明做功________J,书箱的重力做功________J.
10.(2018·济宁)如图所示,跳水运动员为获得充足的空间滞留时间,都会在跳水前先用力下压跳板,以便利用跳板的____________让自己上升得更高.不计空气阻力,运动员从离开跳板到入水的过程中,________(填“离开跳板”“最高点”或“入水”)时动能最大.
11.(2018·连云港)如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图,与站台连接的轨道有一定坡度.从节能的角度分析,这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将________能转化为________能储存起来,此过程中机械能总量________.
12.
8
(2017·安顺)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.(填“>”“<”或“=”)
13.(2018·临沂)新能源汽车因节能、环保等优点深受广大家庭的喜爱.小明爸爸驾驶电动汽车在平直公路上匀速行驶12 km,用时10 min.已知该车的总质量为1.6×103 kg,行驶中阻力为车重的0.05倍,此过程中该车牵引力做功________J,功率为________kW.(g取10 N/kg)
14.(2018·包头)在“研究物体动能与质量和速度的关系”实验中,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.
实验
次序
钢球质量
m/g
钢球下摆
高度h/cm
木块滑行
距离s/cm
1
20
30
35
2
40
30
65
3
60
30
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是______________________________________________________________________________.
(2)从上表数据可以看出,实验中控制了________相同,从而探究动能与________的关系.
(3)第1次实验时若不考虑能量损失,钢球对木块最多可做________J的功;第3次实验时,木块被撞后滑出木板无法记录数据,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________同学的建议.
(4)由上述实验数据和现象可得出结论:_________________________________________________________________________.
15.(2018·菏泽)小东积极投入到“绿色环保、低碳出行”的新潮流中,他尽量减少驾驶机动车辆外出,坚持骑自行车上下班.小东和自行车的总质量是80 kg.当小东以5 m/s的速度在平直的公路上骑行时,自行车着地面积为0.01 m2,所受阻力是其总重的0.02倍(g取10 N/kg).求:
(1)正常行驶的自行车对路面的压强;
(2)自行车行驶1 000 m动力所做的功;
(3)自行车行驶的功率.
16.(2018·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变化的图象最接近的是()
8
17.(2018·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300 N,F1做的功为W1,功率为P1,PQ段拉力F2为200 N,F2做的功为W2,功率为P2,则()
A.W1> W2 B.W1< W2
C.P1> P2 D.P1< P2
18.(多选)(2018·衡阳)如图所示,在表面粗糙的斜面上,物块从A点由静止释放下滑到B点的过程中,下列说法正确的是()
A.物块的动能不一定增加
B.物块的重力势能一定减小
C.物块的重力势能减少量等于动能的增加量
D.物块的重力势能减少量大于动能的增加量
19.(2018·云南)如图甲所示,张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱,在此过程中,推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示,木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示,则1~3 s木箱做________(填“匀速”或“变速”)运动;3~5 s推力对木箱做的功是________J.
20.(2017·苏州)小华和妈妈去超市购物,她们将质量为17 kg的物品放在小推车中推行,小推车在某段时间内速度v随时间t变化的关系图象如图所示.已知小推车重130 N,所受阻力是总重的0.15倍.(g取10 N/kg)
(1)在0~10 s内,水平推力________(填“大于”“小于”或“等于”)阻力,阻力大小为________N.
(2)10~20 s内水平推力做了多少功?
(3)10~20 s内水平推力的功率多大?
21.(RJ教材8下P64T3变式)(2018·天津)中国选于张湘祥在奥运会上获得男子举重 62 kg 级冠军,挺举成绩是176 kg,下图为他比赛时的照片.他在挺举过程中对杠铃做的功最接近()
8
A.600 J B.1 200 J C.1 800 J D.3 400 J
22. (多选)(RJ教材8下P71想想做做变式)(2018·潍坊)如图所示,滚摆由最高点释放,旋转着下降到最低点后又上升,每次上升的最大高度逐渐降低.下列说法正确的是()
A.下降时重力势能转化为动能和内能
B.下降时减少的重力势能等于增加的动能
C.上升时减少的动能等于增加的重力势能
D.上升的最大高度逐渐降低说明机械能不守恒
第12讲 功和机械能
基础得分训练
1.B 2.A 3.240 120 4.(1)由v=s/t得,它行驶的路程:s=vt=0.5 m/s×60 s=30 m (2)此过程中牵引力做的功:W=Fs=50 N×30 m=1 500 J (3)牵引力做功的功率:P=W/t=1 500 J/60 s=25 W 5.B 6.减小 7.不变 减小 减小 8.不变 变大 9.重力势 动 弹性
导学提分训练
例1 A
【变式训练1】 400 1.3
【变式训练2】 9×106 2 000 3 000
例2 A
【变式训练3】 b 弹性势能
例3 D
实验突破
①动能的大小 ②同一高度 ③质量 ④越大 ⑤越大
例4 (1)乙 (2)不变 变小 (3)不能 光滑水平面上,木块将不会停下来(或木块在光滑水平面上将永远匀速直线运动下去) (4)木块被撞距离 (5)超速20%
课后提分训练
1.A 2.C 3.B 4.C 5.A 6.B 7.AB 8.D 9.80 0
10.弹性势能 入水 11.动 重力势 减少 12.= < 13.9.6×106 16
14.(1)将钢球从某一高度由静止释放 (2)速度 质量 (3)0.06 甲 (4)速度一定时,质量越大,动能越大
15.(1)自行车对水平路面的压力为:F压=G=mg=80 kg×10 N/kg=800 N 自行车对路面的压强为:p=F压/S=800 N/0.01 m2=8×104 Pa (2)因为自行车匀速行驶,所以动力与阻力平衡,则F=f=0.02 G=0.02×800 N=16 N 自行车行驶1 000 m动力做的功为:W=Fs=16 N×1 000 m=1.6×104 J (3)由P=W/t=Fs/t=Fv得,自行车行驶的功率:P=Fv=16 N×5 m/s=80 W 16.A 17.C 18.BD 19.变速 400
20.(1)大于 45 (2)由v-t图象可知,在10~20 s内小推车做匀速运动,处于平衡状态,则水平推力F=f=45 N 由v=s/t可得,10~20 s内小推车运动的距离:s=vt=0.8 m/s×10 s=8 m 10~20 s内水平推力做的功:W=Fs=45 N×8 m=360 J (3)10~20 s内水平推力的功率:P=W/t=360 J/10 s=36 W
教材变式题
21.D 22.AD
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