浙教版科学九年级上第三章 功能守恒 综合练习

浙教版科学九年级上第三章 功能守恒 综合练习1、某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的是（）A从A点到C点过程中运动员减速下落 B从B点到C点过程中弹性绳的弹性势能一直增大Ct0时刻对应的是运动员在B点的时刻 D运动员重力大小等于F02、如图所示，用弹簧K1和K2的一端拴住滑块M，另一端连在竖直墙壁上，弹簧恰好处于自然状态，滑块静止在O点处。今将滑块M向右推一段后放手，滑块在光滑水平面上来回运动的过程中。由O点向右运动时（）A滑块的动能增加，K2的弹性势能增加 B滑块的动能减小，K1的弹性势能减小C弹簧的弹性势能转化为滑块的动能 D滑块的动能转化为弹簧的弹性势能3、如图所示，一根很长的柔性轻绳跨过光滑的定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，a球的质量为m，静置于地面；b球的质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧。不计滑轮转轴处的摩擦，从静止开始释放b球后，a球可能到达的最大高度为（ ）A、h B、1.5h C、2h D、2.5h 4、如图所示，小球在竖直向下的力F的作用下，将竖直的轻质弹簧压缩，若将力F撤去，小球向上弹起并离开弹簧，直到速度为零。小球在上升过程中，下列说法正确的是（ ） A、小球的动能最大时，弹簧的弹性势能为零 B、小球在离开弹簧时，弹性势能转化为小球的重力势能C、小球的动能减为零后，重力势能不一定最大 D、小球的动能先增大后减小5、如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s，则杠杆的机械效率 （用题中字母表示）。若将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F，杠杆的机械效率为，若不计转轴O处的摩擦，则：F F， （以上两空都填“”“”或“”）。 6、如图所示，弹簧一端与小车相连，另一端固定在左侧的墙壁上，小车放在光滑的水平木板上。小车位于A点时弹簧恰好为自然长度，用力压缩弹簧使小车到达B点；松手后，小车由位置B运动至位置C，在位置C时速度为零。则小车从位置B运动至位置C的过程中，速度达到最大的位置在 （选填“A点”、“A点的左侧”、或“A点的右侧”），弹簧的弹性势能的变化情况是 （选填“减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”或“增大”）；小车从位置A运动到C点的过程中，能量转化的情况为 。 第六题图7、无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。图中所示无链条电动自行车，其锂电池容量为10Ah（电池容量是指放电电流与放电时间的乘积）、电压为30V若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，可正常行驶1.8104m；若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，“混合动力驱动”可使车连续行驶3.2104m。（1）无链条电动自行车的车把龙头是 （填“省力/费力/等臂”）杠杆；（2）图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为 J；（3）正常行驶时，这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为 。8、演绎式探究研究机械能守恒与平抛运动：（1）如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v此过程机械能守恒，关系式mghmv2成立，则一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端时的速度为 m/s。如图乙，将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离rv0t，在竖直方向下落得高度ygt2，则y与r的关系可用丙图中的图线表示。（2）如图丁所示，小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下，经过高度为h的光滑桌面BC后做平抛运动，撞到前方挡板的D点，桌边到挡板的距离为s，D点到地面的高度为d，请推理证明dh。9、已知物体的重力势能表达式为Epmgh，动能表达式为Ekmv2；其中m为物体的质量，b为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g10N/kg。如图，一小球从斜面底端以速度v沿光滑斜面向上运动。不计空气阻力，小球在光滑的斜面上滑行时，机械能守恒。请推导：小球能运动到斜面上的最大高度h 10、已知物体的重力势能表达式为EPmgh，动能表达式为Ekmv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，滑雪场的弯曲滑道由AB、BC两部分组成，AB段高度H20m，BC段高度h10m。总质量m70kg的运动员从A点由静止开始沿AB滑道下滑，经过B点后沿BC滑道运动。不计摩擦和空气阻力。（1）求运动员在A点处的重力势能Ep。（2）求运动员经过B点时的速度大小v。（3）判断运动员到达C点时速度是否为零，请说明理由。 第十题图11、如图所示为“无人机”，它具有4个旋翼，每个旋翼下方有一个电动机，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景（1）起飞时，增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是_。（2）该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦，额定旋翼电压为15伏，电动机正常工作时通过的电流为多少安？（3）该机所需的能量是由一块输出电压为15伏，容量为5000mAh的电池提供。若飞行时电动机以额定功率运行则该机最多能飞行多少分钟？12、如图所示是一直流电动机提升重物的装置。电源电压U9V保持不变，已知电动机线圈电阻为1开关闭合后，电动机匀速提升重物，此时，电流表读数为1A，电压表读数为5V不计任何摩擦，求：（1）10秒内该电路消耗的总电能； （2）电动机的发热功率；（3）当重物的质量超过一定数值时，电动机将无法转动，求此时电动机的电功率。 第十二题图13、一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其vt图象如图所示，在第10s时速度达到20m/s，通过的路程为120m。求：（1）在010s内汽车的平均速度；（2）设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f4000N，那么在010s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少焦耳？（3）若发动机的转化效率为40%，则010s内需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？（已知汽油的热值大约为5107J/kg）。 功能守恒综合练习参考答案一选择题（共2小题）1某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的是（ ） A从A点到C点过程中运动员减速下落B从B点到C点过程中弹性绳的弹性势能一直增大Ct0时刻对应的是运动员在B点的时刻 D运动员重力大小等于F0【解答】选：B。2如图所示，用弹簧K1和K2的一端拴住滑块M，另一端连在竖直墙壁上，弹簧恰好处于自然状态，滑块静止在O点处。今将滑块M向右推一段后放手，滑块在光滑水平面上来回运动的过程中。由O点向右运动时（ ）A滑块的动能增加，K2的弹性势能增加 B滑块的动能减小，K1的弹性势能减小C弹簧的弹性势能转化为滑块的动能 D滑块的动能转化为弹簧的弹性势能【解答】选：D。3、如图所示，一根很长的柔性轻绳跨过光滑的定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，a球的质量为m，静置于地面；b球的质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧。不计滑轮转轴处的摩擦，从静止开始释放b球后，a球可能到达的最大高度为（ ）A、h B、1.5h C、2h D、2.5h 【解答】选：B4、如图所示，小球在竖直向下的力F的作用下，将竖直的轻质弹簧压缩，若将力F撤去，小球向上弹起并离开弹簧，直到速度为零。小球在上升过程中，下列说法正确的是（ ） A、小球的动能最大时，弹簧的弹性势能为零 B、小球在离开弹簧时，弹性势能转化为小球的重力势能C、小球的动能减为零后，重力势能不一定最大 D、小球的动能先增大后减小【解答】选：D5、如图所示的实验装置研究“杠杆的机械效率”。实验时，将总重为G的钩码挂在铁质杠杆上，弹簧测力计作用于P点，现竖直向上匀速拉动弹簧测力计，钩码上升的高度为h，弹簧测力计的示数为F，其移动的距离为s，则杠杆的机械效率 100%， （用题中字母表示）。若将弹簧测力计移动到Q点，仍将钩码匀速提升h的高度，设此时弹簧测力计的示数为F，杠杆的机械效率为，若不计转轴O处的摩擦，则：F F， = （以上两空都填“”“”或“”）。【解答】解：根据杠杆的机械效率100%，根据图示可知，将弹簧测力计移动到Q点时，阻力和阻力臂都不变，动力臂减小，由F1L1F2L2可知，动力将增大，即FF；若将弹簧测力计移动到Q点，钩码上升相同的高度，则杠杆偏转角度不变，克服杠杆重力做的额外功不变，总功不变，则效率不变即。故答案为：100%；。6、如图所示，弹簧一端与小车相连，另一端固定在左侧的墙壁上，小车放在光滑的水平木板上。小车位于A点时弹簧恰好为自然长度，用力压缩弹簧使小车到达B点；松手后，小车由位置B运动至位置C，在位置C时速度为零。则小车从位置B运动至位置C的过程中，速度达到最大的位置在 A点 （选填“A点”、“A点的左侧”、或“A点的右侧”），弹簧的弹性势能的变化情况是 先减小后增大 （选填“减小”、“先减小后增大”、“先增大后减小”或“增大”）；小车从位置A运动到C点的过程中，能量转化的情况为 小车的动能转化为弹簧的弹性势能 。 【解答】解：由于木板是光滑的，不存在摩擦力，小车在木板上运动的速度最大时，就是弹簧的弹性势能全部转化成动能时，A点时弹簧恰好为自然长度，所以A点的动能是最大的；从B到弹簧自然长度A时，是弹簧恢复原状的过程，弹簧的弹性势能减小；从A到C的过程，小车由于惯性继续运动，弹簧发生弹性形变，弹簧的弹性势能增大；所以弹簧的弹性势能的变化情况是先减小后增大；小车从位置A运动到C的过程中，弹簧的长度变长，弹性势能变大，小车的速度变小，动能变小，由于接触面是光滑的，不存在摩擦，则小车的动能转化为弹簧的弹性势能。答案：A点；先减小后增大；小车的动能转化为弹簧的弹性势能。7、无链条电动自行车被称为“没有链条的混合动力电动自行车”。它结合了电子动力和人体动力，此车既可以通过给锂电池充电获得能量；也可以通过骑行者踩脚踏板获得能量。图中所示无链条电动自行车，其锂电池容量为10Ah（电池容量是指放电电流与放电时间的乘积）、电压为30V若骑行者不踩脚踏板，仅靠锂电池驱动，可正常行驶1.8104m；若骑行者踩脚踏板辅助锂电池给车提供能量，“混合动力驱动”可使车连续行驶3.2104m。（1）无链条电动自行车的车把龙头是 省力 （填“省力/费力/等臂”）杠杆；（2）图中这款车的锂电池最多所储存的电能约为 1.08106 J；（3）正常行驶时，这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为 7：9 。【解答】解：（1）车把龙头的支点就是车把的转轴，车轮与地面之间的摩擦力就是阻力，人手施加的力就是动力，这时动力臂大于阻力臂，因此它是省力杠杆；（2）这款车的锂电池最多所储存的电能：WUIt30V10A3600s1.08106J；（3）人的能量驱动的路程s13.2104m1.8104m1.4104m，正常行驶时，这款车“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比：。故答案为：（1）省力；（2）1.08106；（3）7：9。8、演绎式探究研究机械能守恒与平抛运动： （1）如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v此过程机械能守恒，关系式mghmv2成立，则一个物体从高0.2m的光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端时的速度为 m/s。如图乙，将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离rv0t，在竖直方向下落得高度ygt2，则y与r的关系可用丙图中的图线 表示。（2）如图丁所示，小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下，经过高度为h的光滑桌面BC后做平抛运动，撞到前方挡板的D点，桌边到挡板的距离为s，D点到地面的高度为d，请推理证明dh。【解答】解：（1）因为质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，过程中机械能守恒，所以 mghmv2，将h0.2m，g10m/s2代入求解的v2m/s将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出（不计阻力），物体做平抛运动，在水平方向运动的距离rv0t， 运动时间为t 在竖直方向下落得高度ygt2g（）2g因此，下落高度y与水平移动距离r的2次方成正比，由此可以判断曲线为b；（2）如图丁所示，小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下，则过程中机械能守恒mghmv2 mglsinmm 2glsin又小球从C点开始做平抛运动svcthdgt2dhhhgh故答案为：（1）2；b；（2）推理过程如上。9、已知物体的重力势能表达式为Epmgh，动能表达式为Ekmv2；其中m为物体的质量，b为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g10N/kg。如图，一小球从斜面底端以速度v沿光滑斜面向上运动。不计空气阻力，小球在光滑的斜面上滑行时，机械能守恒。请推导：小球能运动到斜面上的最大高度h【解答】解：根据题意：小球从斜面底端沿光滑斜面向上运动的过程中机械能守恒；小球到达斜面最高点时动能全部转化为重力势能；EkEp，即：mv2mgh，小球能运动到斜面上的最大高度h。10、已知物体的重力势能表达式为EPmgh，动能表达式为Ekmv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，滑雪场的弯曲滑道由AB、BC两部分组成，AB段高度H20m，BC段高度h10m。总质量m70kg的运动员从A点由静止开始沿AB滑道下滑，经过B点后沿BC滑道运动。不计摩擦和空气阻力。（1）求运动员在A点处的重力势能Ep。（2）求运动员经过B点时的速度大小v。（3）判断运动员到达C点时速度是否为零，请说明理由。 【解答】解：（1）运动员在A点处的重力势能：EpmgH70kg10N/kg20m1.4104J；（2）运动员从A到B的过程中，速度变大，高度变小，故动能变大，重力势能变小，重力势能转化为动能，不计摩擦和空气阻力，从A到B的过程中运动员的机械能守恒，则B处的动能等于A处的重力势能，故有：mvB2mgH，则运动员经过B点时的速度：vB20m/s。（3）不计摩擦和空气阻力，运动员在运动过程中机械能守恒，由于A点的高度大于C点的高度，所以，运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能，则运动员在C点还应具有动能，即运动员在C点的速度不为零。答：（1）运动员在A点处的重力势能为1.4104J。（2）运动员经过B点时的速度为20m/s。（3）不为零；不计摩擦和空气阻力，运动员在运动过程中机械能守恒，由于A点的高度大于C点的高度，所以，运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能，则运动员在C点还应具有动能，即运动员在C点的速度不为零。11、如图所示为“无人机”，它具有4个旋翼，每个旋翼下方有一个电动机，可通过无线电进行操控，其在拍摄调查、无人配送等方面具有广阔的前景（1）起飞时，增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是 。（2）该机一个旋翼的电动机额定功率为30瓦，额定旋翼电压为15伏，电动机正常工作时通过的电流为多少安？（3）该机所需的能量是由一块输出电压为15伏，容量为5000mAh的电池提供。若飞行时电动机以额定功率运行则该机最多能飞行多少分钟？【解答】解：（1）增大四个旋翼的转速，使吹向下方的风量增加，无人机就会上升，这是因为力的作用是相互的；（2）电动机额定功率P30W，额定旋翼电压V15V，由PUI可得，电动机正常工作时通过的电流：I2A；（3）电池的输出电压U15V，容量为5000mAh，则电池储存的能量：WUIt15V5000103A3600s2.7105J，由P可得，该机最多能飞行的时间：t2250s37.5min。解：（1）相互的；（2）电动机正常工作时通过的电流为2A；（3）若飞行时电动机以额定功率运行则该机最多能飞行37.5min。12、如图所示是一直流电动机提升重物的装置。电源电压U9V保持不变，已知电动机线圈电阻为1开关闭合后，电动机匀速提升重物，此时，电流表读数为1A，电压表读数为5V不计任何摩擦，求：（1）10秒内该电路消耗的总电能；（2）电动机的发热功率；（3）当重物的质量超过一定数值时，电动机将无法转动，求此时电动机的电功率。 【解答】解：（