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文档简介
1、第十一章 功和机械能【真题训练】2021年中考物理一轮复习一、选择题1(2020湘西)下图几种情景中,人做了功的是()A人推车没有推动;B搬而未起;C物体在绳子拉力的作用下升高;D提着滑板在水平路面上前行【答案】C。【解析】A、人推车没有推动,有力,没有通过距离,所以不做功,故A错误;B、搬而未起,有力,没有通过距离,所以不做功,故B错误;C、物体在绳子拉力的作用下升高,有力,物体在力的方向上通过了距离,所以做了功,故C正确;D、提着滑板在水平路面上前行,力的方向是向上的,运动方向是水平的,没有在力的方向上通过距离,所以不做功,故D错误。故选:C。2.(2020荆州)如图甲所示,物体在水平拉力
2、F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,06s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在24s内,物体克服摩擦力所做的功为( )A. 10JB. 30JC. 50JD. 80J【答案】B。【解析】由图丙可知,在24s内物体运动的速度是,由得,在24s内物体通过得路程是:由图乙可知,在24s内拉力的大小是3N,物体克服摩擦力所做的功为:故选B。3(2020长沙)小杰背着书包回家,在水平路面上行走100m用时100s,乘坐电梯从1楼到21楼用时30s,以下符合实际的是()A电梯对小杰做功约3.6103J;B小杰乘坐电梯上升时,对书包不做功;C电梯对小杰做功的功率约1200W;D小
3、杰在水平路面行走时,重力做功的功率约600W【答案】C。【解析】A、小杰与书包的总重力大约为600N,1楼到21楼的高度h203m60m,电梯对小杰做功WGh600N60m3.6104J,故A不符合实际;B、小杰乘坐电梯上升时,书包在力的方向上移动了距离,所以对书包做功,故B不符合实际;C、电梯对小杰做功的功率P1200W,故C符合实际;D、小杰在水平路面行走时,重力没有做功,功率也为0,故D不符合实际。故选:C。4.(2020随州)物块在水平拉力F(大小未知)的作用下,在水平直线轨道上运动(如图),其中AB=CD=10m。已知物块在AB段和CD段分别以2m/s和5m/s的速度匀速运动,且在A
4、B段、CD段所受摩擦阻力分别为1N和2N,则以下判断正确的是()A. 该物块在CD段的惯性比AB段大;B. 该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为25;C. 拉力F在AB段所做的功为20J;D. 拉力F在CD段做功的功率为10W【答案】D。【解析】A惯性的大小只与质量有关,与速度大小无关,故A错误;B由题知,物块在AB段和CD段的速度之比为25,AB和CD距离相等,则该物块通过AB段和CD段所用的时间之比为52,故B错误;C物块在AB段匀速运动,拉力等于摩擦阻力,拉力F在AB段所做的功W=FABsAB=fABsAB=1N10m=10J故C错误;D物块在CD段匀速运动,拉力等于摩擦阻力,拉力F
5、在CD段做功的功率P=FCDvCD=fCDvCD=2N5m/s=10W故D正确。故选D。5(2020淮安)小明两次分别用时90s、40s从一楼爬到五楼,小明的体重与前后两次上升的高度均不变,比较两次爬楼过程()A用时少的做功多B用时少的做功功率大C用时多的做功多D用时多的做功功率大【答案】B。【解析】由题知小明的体重与前后两次上升的高度均不变,因此由WGh可知,两次所做的功相同,故AC错误;两次所做的功相同,由P可知,用时少的做功功率大,用时多的做功功率小,故B正确,D错误。故选:B。6.(2020包头)如图所示,在粗糙水平地面上,用10N的力F沿水平方向拉滑轮(不计滑轮重力)木板B静止,木块
6、A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动,5s内木块A移动了0.5m,滑轮组的机械效率为80%下列说法正确的是()A. 木块A受到的摩擦力为5N;B. 地面对木板B的摩擦力为4N;C. 5s内绳子拉力对木板B做的功为2J;D. 拉力F的功率为0.5W【答案】D。【解析】A滑轮组的机械效率为80%,根据公式可算出绳子上的力为木块A在粗糙木板B上水平向左做匀速直线运动,根据二力平衡,摩擦力等于绳子上的力,为4N,A错误;B木板B静止,受力平衡,对其受力分析,受到绳子的拉力为5N,方向向右,还受到木块A的摩擦力为4N,方向向左,因此地面给木板B的摩擦力大小为1N,方向向左,B错误;C5s内木板B静止,
7、绳子拉力对木板B做的功为0J,C错误;D5s内木块A移动了0.5m,则拉力拉着滑轮移动了0.25m,拉力F的功率为D正确。故选D。7.(2020枣庄)一个木块放在粗糙程度相同的水平地面上,如果对木块施加的水平拉力为F,如图甲所示;F的大小与时间t的关系如图乙所示;木块的运动速度v与时间t的关系如图丙所示。以下说法正确的是()A. 当t=1s时,木块受到的摩擦力是0;B. 当t在24s内,木块做匀速直线运动,受到的摩擦力为5N;C. 当t在46s内,拉力F的功率为6W;D. 当t在26s内,木块的机械能保持不变【答案】C。【解析】A由图乙可知,物体在t=1s时受到的拉力为1N,由图丙可知此时物体
8、处于静止状态,所以受到的摩擦力等于拉力为1N,故A错误;B由图乙可知,物体在46s内受到的拉力为3N,由图丙可知46s内物体做匀速运动直线运动,在46s内受到的摩擦力等于此时的拉力为3N;由图乙可知在24s内,物体做加速直线运动,接触面粗糙程度、受到的压力不变,所以在24s内受到的摩擦力为3N。故B错误;C由图乙可知,物体在46s内受到的拉力为3N,由图丙可知46s内物体做速度为2m/s的匀速运动直线运动,此时拉力的功率:;故C正确;D在26s内,木块受到拉力和摩擦力的作用,机械能在不断变化,故D错误。故选C。8.(2020泸州)如图所示,已知固定斜面长5m、倾角为30,木箱重150N。某同学
9、用大小为100N的推力沿斜面向上推木箱,使木箱沿斜面匀速从底端运动到顶端的过程中,关于木箱所受的力对木箱做的功,下列判断正确的是( )A. 木箱克服重力做功的大小为500J;B. 木箱克服斜面摩擦力做功的大小为125J;C. 推力做功的大小为500J;D. 斜面支持力做功的大小为375J【答案】BC。【解析】ABC推力对木箱做的功为总功:由题意知,斜面的高度为斜面长度的一半,木箱克服其重力做的功为有用功:此过程中,木箱克服斜面摩擦力做的功为额外功故A错误、BC正确;D斜面对物体支持力的方向和物体运动的方向互相垂直,这说明物体没有在支持力的方向上通过一段距离,所以斜面支持力对物体没有做功,故D错
10、误。故选BC。9(2020临沂)2019年10月27日7时35分,临沂国际马拉松赛鸣枪开赛。本次赛事使用无人机(如图)进行了航拍,无人机匀速下降的过程中()A失去了惯性B重力不做功C动能减小D机械能减小【答案】D。【解析】A、任何物体都有惯性,无人机匀速下降的过程中具有惯性,故A错误;B、无人机匀速下降的过程中,在重力方向上通过了距离,所以重力做了功,故B错误;CD、无人机匀速下降的过程中,质量不变,速度不变,动能不变;高度越来越小,重力势能越来越小;所以机械能减小,故C错误,D正确。故选:D。10(2020湘西)在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车,其动能大小的情况是()A一直变大B一直
11、变小C先变大后变小D始终不变【答案】D。【解析】在常吉高速某段平直路面上匀速行驶的小汽车,速度不变,质量不变,动能不变。故选:D。11.(2020南京)如图所示是荡秋千的简化模型,摆球从A点由静止释放,到达D点后返回,B、C两点等高,下列说法正确的是()A. 球在B、C两点的动能相等;B. 球在A、D两点的机械能相等;C. 球从B点到O点的过程中机械能减少;D. 球从O点到C点的过程中重力势能减少【答案】C。【解析】AB、C两点等高,重力势能相等,小球从B点到C点过程中,由于空气阻力,机械能减小,机械能包括动能和势能,所以C点的动能减小,球在B、C两点的动能不相等,故A错误;B球从A点到D点过
12、程中,由于空气阻力,机械能减小,故B错误;C球从B点到O点的过程中,由于空气阻力,机械能减小,故C正确;D球从O点到C点的过程中,高度增大,重力势能增大,故D错误。故选C。12.(2020大连)体育课上,同学们进行投掷铅球的练习。铅球在空中下落时,铅球的( )A. 重力势能变大,速度变小B. 重力势能变小,速度变小C. 重力势能变大,速度变大D. 重力势能变小,速度变大【答案】D。【解析】铅球在空中下落时,其高度降低、速度不断增大,所以它的重力势能减小,动能增大,重力势能不断向动能转化。故选D。13.(2020泸州)2020年泸州市中考体育测试中有必考、抽考和选考科目,包括短跑、跳绳、实心球、
13、立定跳远、带足球绕杆、运篮球上篮等。以下关于体考中的物理知识,说法正确的是( )A. 学生在短跑过程中,机械能转化为化学能;B. 学生带足球绕杆的运动,说明力可以改变物体的运动状态;C. 学生投掷的实心球在飞行的整个过程中,动能一直在减小;D. 学生在立定跳远的整个过程中,他的重力势能一直不变【答案】B。【解析】A学生在短跑过程中,化学能转化为机械能,故A错误;B学生带足球绕杆的运动,足球的运动方向和速度在发生改变,故足球的运动状态在发生改变,说明力可以改变物体的运动状态,故B正确;C实心球在飞行的整个过程中,动能是先增大后减小,故C错误;D学生在立定跳远整个过程中,他的重力势能,先增加后减小
14、,故D错误。故选B。14.(2020河南)频闪照相机是研究物体运动的重要手段之一,图 6 所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置,不计空气阻力,在小球下落的过程中,下列说法正确的是( )A.小球的重力势能逐渐增大;B.小球的机械能逐渐减小;C.小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段多;D.小球的重力在 ab 段做功比在 cd 段多慢【答案】D。【解析】A 选项小球下落重力势能减小,故错误;B 选项忽略空气阻力时,小球重力势能与动能互相转化,机械能守恒,大小不变,故错误;C 选项 ab 段长度小于 cd 段,重力相同,作用大小与下落距离成正比,ab 段做功小于 cd 段,故错误;
15、D 选项,ab 段做功小于 cd 段做功,而用时相当,所以 ab 段功率小于 cd 段做功,D 正确。15.(2020福建)疫情期间,某快递公司用无人机进行无接触配送包裏。无人机携带包裏匀速上升时,包裏的()A. 动能减少,重力势能增加B. 动能不变,重力势能增加C. 动能不变,重力势能不变D. 动能增加,重力势能减少【答案】B。【解析】无人机携带包裏匀速上升时,包裏的质量不变,速度不变,动能不变,高度增加,重力势能增加。故选B。16.(2020宜昌)如图所示,在高速公路连续下坡的路段,公路的右侧修建有一条斜向上的碎石路,叫“避险车道”司机若发现车失灵,可以把车开入避险车道避免车祸以下说法错误
16、的是)( )A. 避险车道的碎石是为了增大摩擦;B. 汽车冲入避险车道后机械能增大;C. 汽车冲入避险车道后,动能转化为势能和内能;D. 汽车若超速,可能冲出避险车道【答案】B。【解析】A避险车道路面铺设碎石,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,选项正确,不符合题意;B 货车冲上避险车道时,动能一部分转化为重力势能,由于存在摩擦,克服摩擦做功,还有一部分动能转化为内能,机械能会减少,选项错误,符合题意;C 货车冲上避险车道时,动能一部分转化为重力势能,由于存在摩擦,克服摩擦做功,还有一部分动能转化为内能,选项正确,不符合题意;D若汽车超速,汽车速度比较大,可能冲出避险车道,选项正确,不符合题
17、意。故选B。17.(2020南通)在“探究纸锥下落的快慢”的活动中,将纸锥从高处释放。若纸锥竖直下落时,受到的空气阻力随下落速度的増大而增大,则纸锥在空中竖直下落过程中,下列情形可能的是( )A. 速度先增大后不变B. 速度先增大后减小C. 动能转化为重力势能D. 机械能先増大后减小【答案】A。【解析】AB纸锥竖直下落时,受到的空气阻力随下落速度的増大而增大,开始下落时重力大于阻力,合力向下,所以下落速度增大,当受到的空气阻力增大到与重力相等时,合力为零,纸锥下落的速度不变,故A项符合题意,B不符合题意;C纸锥刚开始加速下落时一部分重力势能转化为动能,当纸锥匀速下落时,重力势能减小,动能不变,
18、重力势能转化为其它形式的能,故C项不符合题意;D纸锥下落过程中,有空气阻力作用,所以机械能一直减小,故D项不符合题意。故选A。18.(2020黄冈)把一个铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁拉到自己的鼻子附近,稳定后松手,铁锁向前摆去,如图所示。下列说法中正确的是()A. 铁锁摆回时会打到鼻子;B. 铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化;C. 铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能;D. 铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受到重力作用【答案】B。【解析】A铁锁在摆动过程中,不断与空气摩擦,一部分机械能转化为内能,机械能减小,所以铁锁摆回时不会打到鼻子,A错误;B铁锁在摆动过程中动能与重力势能
19、相互转化,同时克服空气阻力做功,转化为内能,B正确;C铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能,C错误;D铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受空气阻力的作用,机械能不断减小,高度不断减小,D错误。故选B。19.(2020孝感)2020年6月23日,我国成功发射北斗三号最后一颗全球组网卫星。以下有关说法正确的是()A. 北斗卫星在竖直向上加速升空过程中,其机械能不变;B. 北斗卫星在竖直向上加速升空过程中,外界大气压强越来越大;C. 北斗卫星进入预定轨道后,不再具有惯性;D. 北斗卫星的太阳能帆板能将太阳能转化为电能【答案】D。【解析】A北斗卫星竖直向上加速升空过程中,高度增加,重力势
20、能增加,速度增大,动能增大,故机械能增大,故A错误;B大气压随高度的增加而减小,故B错误;C凡是具有质量的物体都具有惯性,故C错误;D北斗卫星的太阳能帆板能将太阳能转化为电能,故D正确。故选D。二、填空题20(2020咸宁)如图所示,质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的35%,则她上半身的重力约为 N,她在一段时间内做了40个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3m,则她在这段时间克服重力做的功约为 J。【答案】175;2100。【解析】该同学的重力:Gmg50kg10N/kg500N,她上半身的重力:G上35%G35%500N175N,做一次仰卧起坐
21、克服重力做的功:WG上h175N0.3m52.5J,做了40个仰卧起坐克服重力做的功:W40W4052.5J2100J。故答案为:175;2100。21(2020湘西)某型号起重机在10s内将大石块沿竖直方向匀速提升,做了5104J的功,则该起重机提升大石块的功率为 W。【解析】该起重机提升石块的功率:P5103W。故答案为:5103。22.(2020南京)如图所示为一辆无人驾驶清扫车,空车质量为400kg,它集激光雷达、摄像头、超声波雷达等传感器于一体,可自主作业。(1)激光是一种电磁波,它在真空中的传播速度为_m/s;(2)空车停在水平地面上,若地面总受力面积为200cm2,则车对地面的压
22、强为多少帕?( )(g取10N/kg)(3)空车行驶时牵引力的功率为810W,在10s内匀速行驶12m,车受到的阻力为多少牛?( )【答案】(1);(2);(3)。【解析】(1)电磁波在真空中的传播速度是3108m/s,所以激光在真空中的传播速度是3108m/s。(2)车对地面压力:F=G=mg=400kg10N/kg=4000N车对地面的压强:=2105Pa(3)车的速度:v=空车行驶时牵引力的功率:牵引力:由于车做匀速运动,受到的牵引力和阻力是平衡力,所以车受到的阻力为:f=F=675N。23.(2020镇江)如图所示,某同学站在电梯内的电子秤上,在电梯向下匀速运动的过程中,该同学的重力势
23、能_,机械能_(上述两空均选填“増大”、“减小”或“不变”)在电梯减速停靠一楼的过程中,电子秤的示数比该同学所受重力_【答案】(1)减小;(2)减小;(3)大。【解析】在电梯向下匀速运动的过程中,该同学运动速度不变,高度减小,故其重力势能减小、动能不变,机械能减小。在电梯减速停靠一楼的过程中,该同学也在减速,支持力大于重力,故电子秤的示数比该同学所受重力大。24.(2020天门)一颗子弹以一定的速度水平射向静止的木块(如图甲),然后子弹和木块一起以某一速度开始向右摆动(如图乙)此过程中,子弹的动能_,子弹和木块的内能之和_(选填“增大”“减小”或“不变”)【答案】(1)减小;(2)增大。【解析
24、】一颗子弹以一定的速度水平射向静止的木块,子弹和木块一起以某一速度开始向右摆动,说明子弹的速度变小了,子弹的质量不变,它的动能变小。子弹在木块运动时,子弹受到阻力的作用,克服阻力做功,内能增加,对木块做功,内能增加,子弹和木块的内能之和增加。25.(2020恩施)国产雪龙2号极地科考破冰船配备15000kW总动力,能以23节的航速在冰厚1.5米的条件下连续破冰航行。2019年11月23日,雪龙2号完成了南极中山站附近的航道破冰任务。若此次破冰所用功率为6000kW,向前破冰行驶速度是3.6km/h,则破冰船产生的向前推力大约是_N。【答案】6106。【解析】据P=Fv得,破冰船向前的推力:。2
25、6.(2020通辽)假期,小明坐客车去旅游。当客车行驶到高速公路保持车距标识牌“0m”处时,恰好后面一辆小汽车行驶到客车旁,此时客车上速度计显示为“80km/h”。当客车匀速行驶到标识牌“100m”处时,小汽车匀速行驶到了标识牌“200m”处,小汽车_(选填“已经”或“没有”)超速;若此时小汽车的功率为80kW,它受到的阻力为_N。(此高速路段限定小汽车最高速度为“120km/h”)【答案】(1)已经;(2)1.8103N。【解析】由可得,客车从标识牌0m处行驶至100m处所用的时间:由题意可知,小汽车从标识牌0m行驶至200m所用时间:小汽车的速度:高速公路限速120km/h,即小汽车已经超
26、速。由可得小汽车此时的牵引力:。27.(2020东营)我国自行设计的新型履带式水陆两栖坦克,如图所示,它即可像普通坦克一样在陆地上高速行驶,又能像船一样在水中航行该坦克的质量为22t,配备发动机的最大功率为420kW,若在水中匀速航行时,最大速度为18km/h,此时受到的阻力为_【答案】。【解析】坦克在深水中航行时,最大速度:v18km/h5m/s发动机的最大功率:P420kWW由得,坦克的牵引力:因为坦克是匀速航行,坦克受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,所以,坦克受到的阻力:fF84104N。28(2020菏泽)如图,用滑轮组把80N的物体匀速提升1m,所用时间为10s,拉力F为50
27、N不计绳重和摩擦,则在这一过程中做的有用功是 J,拉力F的功率为 W。【解析】80;10。【解析】(1)在这一过程中所做的有用功:W有Gh80N1m80J;(2)由图知,动滑轮上绳子的段数n2,所以绳端移动的距离:s2h21m2m,拉力做的总功:W总Fs50N2m100J,则拉力F的功率:P10W。故答案为:80;10。29(2020临沂)2020年5月3日,央视新闻以青春的名义栏目播出孔德庆:从月球到火星的守望,孔德庆是一位从临沂走出来的太空守望者,为了按收来自火星探测器的微弱信号,他和同事们进行了70m天线建设。如图所示,天线反射体质量为4.5105kg,它的重力为 N;吊装反射体时用到滑
28、轮组,其中能改变拉力方向的是 滑轮;若吊装机械在10min内将反射体匀速提升了6m,则吊装机械对反射体做功 J,做功的功率为 W(g取10N/kg)【答案】4.5106;定;2.7107;4.5104。【解析】天线反射体质量为4.5105kg,它的重力为:Gmg4.5105kg10N/kg4.5106N;根据定滑轮的特点可知,使用定滑轮可以改变力的方向,所以需要使用定滑轮;吊装机械在10min内将反射体匀速提升了6m,则吊装机械对反射体做功为:WGh4.5106N6m2.7107J;做功的功率为为:P4.5104W。故答案为:4.5106;定;2.7107;4.5104。30.(2020广安)
29、放在水平地面上的物体,质量为5kg,在30N的水平拉力作用下,沿水平方向运动了10m,所用时间为20s,那么重力做功_J,拉力的功率是_W(g=10N/kg)【答案】(1)0;(2)15。【解析】物体在水平方向移动,重力的方向竖直向下,物体在重力的方向上没有移动距离,所以重力不做功,即重力做功为0J。拉力做的功:W=Fs=30N10m=300J拉力的功率:。31.(2020沈阳)图中所示是一种可在电梯井中沿竖直通道上下运行的电梯,人随底板水平的电梯箱一起向上做匀速直线运动时,以_为参照物,人是静止的;此时人_(选填“不受”或“受到”)摩擦力作用。人在随电梯箱一起向上匀速运动时,他的机械能将_(
30、选填“增大”、“减小”或“不变”)【答案】(1)电梯箱(底板);(2)不受;(3)增大。【解析】人随底板水平的电梯箱一起向上做匀速直线运动时,以电梯箱为参照物,人相对于电梯厢的位置没有改变,人是静止的。此时,人处于平衡状态,受到重力和支持力,没有受到摩擦力的作用。人在随电梯箱一起向上匀速运动时,质量不变,速度不变,动能不变,高度变大,重力势能变大,机械能变大。32.(2020丹东)如图,滚摆下降过程中,滚摆的_能转化为_能。滚摆上下往复运动过程中,其每次上升所能达到的高度越来越低,滚摆在运动过程中的机械能_( 选填“增加”、“减少”或“不变”)【答案】(1)重力势;(2)动;(3)减少。【解析
31、】滚摆在下降过程中,高度逐渐减小,重力势能减小,速度越来越大,动能增大,滚摆的重力势能转化为动能。滚摆上下往复运动过程中,要克服阻力做功,部分机械能转化为内能,故总的机械能减少。33.(2020泸州)随着我市城市化步伐加快,计划建两条电气化城市轻轨。其中一条是泸州客运中心到泸州南站,里程大约24km,设计列车运行时间24min,则列车运行全程的平均速度约为_km/h;列车运行时将_能转化为机械能;列车减速进站时,其动能_(选填“增大”“减小”或“不变”)【答案】(1)60;(2)电;(3)减小。【解析】列车运行全程的平均速度约为:列车是电气化城市轻轨,所以列车运行时将电能转化为机械能。列车减速
32、进站时,速度减小,质量不变,所以其动能减小。34(2020河北)蹦极是一种运动游戏。如图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置,B点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向A点运动的过程中(忽略空气阻力),其重力势能逐渐转化为能;游戏者从A点到B点的过程中,绳子具有的能逐渐增加;到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,所以游戏者在B点时(选填“是”或“不是”)处于平衡状态。【答案】动;弹性势;不是。【解析】游戏者从最高点到A时,高度减小,速度变大,重力势能减小,动能变大,重力势能转化为动能;从A点到B点的过程中,绳子逐渐伸长,弹性形变程度变大,弹性势能变大;到达B点时游戏者受到的弹力大于重力,合
33、力不为0,所以游戏者在B点时不是处于平衡状态。故答案为:动;弹性势;不是。35.(2020恩施)今年6月17日,长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心升空(如图),成功以一箭三星的方式发射取得圆满成功。火箭加速上升阶段,卫星的机械能将_ (选填“增大”、“不变”或“减小”)运载火箭常选用液氢、煤油等作燃料,选择依据主要是密度小和_等物理性质。【答案】(1)增大;(2)热值高。【解析】火箭加速上升阶段,卫星的高度增加,重力势能增大,卫星速度增大,动能增大,故机械能增大。液氢、煤油具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢、煤油时,可以释放出更多的热量,故选择依据主要是密度小和热值高等物理性质。36.(2
34、020荆州)2020年6月23日9时23分,我国北斗三号最后一颗全球组网卫星在西昌卫星发射中心成功发射。经过8天长途跋涉、5次变轨于6月30日14时15分定点在距地球3万6千公里的地球同步轨道,标志着我国北斗三号全球卫星系统全面建成。地面测控人员是通过_对太空中卫星进行测控的,变轨是通过施加_改变其运动状态的,目前该卫星相对地球处于_状态。 大多数人造卫星沿椭圆轨道运动,卫星在远地点和近地点之间运行的过程中,从能量转化的角度看,是_的相互转化。【答案】(1)电磁波;(2)力;(3)静止;(4)动能和重力势能。【解析】地面测控人员通过电磁波对太空中卫星进行测控。变轨是运动状态发生改变,必须受到力
35、的作用。地球同步卫星相对地球没有位置的变化,所以是处于静止状态。卫星在远地点时,重力势能最大,动能最小,而在近地点时,重力势能最小,动能最大,所以从远地点向近地点运行的过程是动能和重力势能之间的转化。三、实验探究题37.(2020福建)用钢球、木块和带有斜槽的长木板,探究物体的动能跟哪些因素有关。(1)如图甲,让钢球从斜槽上的某一高度由_开始运动,撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映;(2)如图乙,将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明,钢球质量一定时,从斜槽越高的位置开始运动,撞击木块的速度越大,钢球的动能越_;(3)探究动能跟质量的关系时,应
36、选择让质量_的钢球从斜糟_高度的位置开始运动。(选填“相同”或“不同”)【答案】(1)静止;(2)大;(3)不同;(4)相同。【解析】(1)实验中需要让钢球从斜槽上的某一高度由静止开始运动,撞击水平面上的木块,木块滑动越远,说明钢球的动能越大。(2)将钢球置于斜槽上更高的位置,运动到水平面的速度较大,木块移动的距离较远,钢球的动能较大,说明质量一定时,物体运动的速度越大,它的动能越大。(3)探究动能跟质量的关系,根据控制变量法,速度相同,物体的质量不同,让质量不同的钢球从斜槽的同一高度开始运动。38.(2020营口)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图甲、乙、丙所
37、示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。 (1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的_相同,为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使小球_;(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是:物体质量相同时,_;(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图_(选填“甲”、“乙”或“丙”)中的小球,原因是_;(4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端由静止滑下,比较在不同表面滑行的距离(如下表),小车在三个表面克服摩擦力做功_(选填“相等”或“不相等”);若水平面绝
38、对光滑,小车将做_运动。表面毛巾棉布木板摩擦力最大较大最小小车运动距离最近较远最远【答案】(1)速度;(2)从斜面的同一高度由静止滚下;(3)速度越大,动能越大;(4)丙;(5)纸盒被推动的距离最小;(6)相等;(7)匀速直线。【解析】(1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保持小球的速度相同,质量不同,所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下,保证铁球到达水平面的速度相同。(2)由图示实验可知,甲、丙两次实验,球的质量相同,甲滚下的高度大于丙滚下的高度,甲到达斜面底端时的速度较大,甲将纸盒推动得更远,说明甲的动能更大,由此可得:质量相同的物体,运动速度越大,它具有的动能就越大。(3)
39、三次实验中,是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能大小的,这种方法是转换法,丙图中纸盒被推动的距离最小,故碰撞前动能最小。(4)让同一小车从同一斜面、同一高度由静止下滑,根据决定重力势能大小的因素,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,动能全部转化为内能,克服摩擦力做了多少功就有多少动能转化为内能,所以,在三个表面克服摩擦力做功相同。铁球从斜面上滚下,若水平面绝对光滑,铁球不受摩擦力作用,铁球所受合力为0,所以铁球将做匀速直线运动。39(2020无锡)用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关,物体的质量m1m2m3,实验时,
40、让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落,将木桩打入沙中,三次实验木桩进入沙中的深度如图所示,木桩进入沙中的深度越深,则物体对木桩做的功越 ,比较a、b可知:物体重力势能的大小与物体的 有关;比较 可知:物体重力势能的大小与物体的质量有关。【答案】多;高度;a、c。【解析】(1)物体下落过程中,物体的重力势能转化为动能,物体的重力势能就越大,对木桩做功越多,木桩陷入沙坑越深,所以我们可以通过木桩陷入沙坑的深度观察来判断重力势能的大小,这用到了转换法;(2)由a、b两图可知,物体的质量m1m2,从不同高度落下,落下的位置越高,木桩被打得越深,物体的重力势能越大,说明重力势能与高度有关;比较a、c两
41、图可知,物体的质量m1m3,物体从同一高度落下,质量越大,木桩被打得越深,说明重力势能与质量有关。故答案为:多;高度;a、c。40.(2020镇江)“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图1所示将小车从斜面上高h处由静止释放,运动至木板上后与木块碰撞通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法,得到了图2虚线框内的四个实验场景(1)为探究小车动能与质量的关系,应选用场景和_(选填“”“”或“”)进行实验;选用场景和进行实验时,可探究小车动能与_的关系(2)在实验中,小车动能越大,发生碰撞时对木块所做的功就越 ,木块被碰撞后在木板上 (3)若将场景和中的木块均移走,利用
42、这两个场景可探究_对物体运动的影响,为提高实验结论的准确性,还需再增加一次实验,为此,在场景的基础上,你所作的调整是_【答案】(1);(2)速度;(3)大(或多);(4)滑行的距离越长;(5)阻力(或摩擦力);(6)在木板上铺设玻璃板(或毛巾)【解析】(1)为探究小车动能与质量的关系,应控制小车滑下的高度相同、质量不同,故应选用场景和进行实验;选用场景和进行实验时,小车质量相同但滑下高度不同,即可探究小车动能与速度的关系。(2)在实验中通过木块被撞击后滑行的距离比较动能大小,即小车动能越大,发生碰撞时对木块所做的功就越大,木块被碰撞后在木板上滑行的距离越长(3)若将场景和中的木块均移走,利用这
43、两个场景可探究阻力或摩擦力对物体运动的影响,为提高实验结论的准确性,还需再增加不同接触面的实验数据,故在场景的基础上,在木板上铺设玻璃板或毛巾41.(2020安顺)小明在实验室看到一科学玩具牛顿摆,如图1甲所示,它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成,每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上,并紧挨着排列在同一水平直线上。拉起最左侧的钢球,释放后,它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球,仅把最右侧的钢球撞出,其他球几乎静止不动。这引发了小明的思考:为什么碰撞后仅有一个球摆动,而其余球仍然保持静止?于是他提出问题:被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关?接着他作出以下猜想:I可能与撞击球撞击时的速度大小有关
44、II可能与撞击球的数量多少有关将牛顿摆等效为单摆模型,如图1乙所示是一个钢球撞击其它钢球的情形,五个钢球自左向右标为AE球。若不考虑能量损失,请回答下列问题:(1)将A球作为撞击球拉至一定的高度(保持细线绷直),释放后,A球向右摆动过程中,将 能转化为动能。(2)探究猜想I时,为了改变撞击球撞击时的速度,你的操作办法是: 。释放后,当钢球发生碰撞时,仅有E球被撞出,由此可判断:被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度 (选填:“有关”或“无关”)(3)通过上述实验,小明还是不明白为什么仅有一个球被撞出,于是他向老师请教,老师说:牛顿摆的钢球间发生碰撞时,撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球
45、,所以最终只有一个钢球被撞出。根据老师的讲解,小明继续探究猜想II,将AB两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放,A、B球向右摆动并与C球相撞,则此时可观察到的现象是如图2中的 (选填:“甲”、“乙”或“丙”);请闸述你选择的理由: 。【答案】(1)重力势;(2)将A球拉至不同的高度有静止释放;无关;(3)乙;撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球。【解析】(1)释放后,A球向右摆动过程中,高度减小,速度变大,重力势能转化为动能;(2)探究被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关时,需要改变撞击球的速度的大小,即将A球拉至不同的高度有静止释放;当钢球发生碰撞时,仅有E球被撞
46、出,这表明被撞而摆动的钢球数量与撞击球的速度无关;(3)将A、B两球作为撞击球紧挨着拉起一定高度后同时释放,由于在撞击的过程中,撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球,所以会有两个球被弹起,故乙正确。故答案为:(1)重力势;(2)将A球拉至不同的高度有静止释放;无关;(3)乙;撞击球的速度被大小不变地依次“传递”给下一个球。四、计算题42.(2020恩施)如图所示,在一池泥塘里试验,发现质量为5kg、底面积为0.01m2的B石块竖直地轻放在软泥中,刚好被承载住。求:(1)若将石块B抬高0.6m,对它至少应做多少功?(不计泥重、摩擦等因素的影响)(2)一位质量为60kg的人,要想在这种软
47、泥中不陷落,应踩在面积至少为多大的木板上?(木板重以50N计算)【解析】(1)若将石块B抬高0.6m,对它至少做功:(2)B石块刚好被承载住时,软泥受到的压强为:可知一位质量为60kg的人,站在木板上,要想在这种软泥中不陷落,对软泥的压强最大为5000Pa,人和木板的总重力为:由可知木板的面积至少为:。答:(1)若将石块B抬高0.6m,对它至少应做30J功;(2)一位质量为60kg的人,要想在这种软泥中不陷落,应踩在面积至少为0.13m2的木板上。43.(2020十堰)某款汽车质量为1600kg,车轮与地面总接触面积为0.05m2。某次在水平高速公路上以72km/h速度匀速行驶了23min,
48、所受阻力为汽车重力的0.2倍。燃油的热值为4.6107J/kg,g 取10N/kg。求:(1)汽车静止时,对水平地面的压强。(2)牵引力做功的功率。(3)若燃油完全燃烧,内燃机的效率是40%,至少消耗多少kg燃油?【解析】(1)汽车静止时,对水平地面的压力等于自身重力:汽车对水平地面的压强:(2)由题意知汽车做匀速直线运动,其所受牵引力和阻力大小相等汽车的车速:;汽车所受牵引力做功的功率: (3)汽车行驶23min,牵引力所做的功:若燃油完全燃烧,且内燃机的效率是40%,则燃油完全燃烧释放的热量: 消耗燃油的质量:。答:(1)汽车静止时,对水平地面的压强为;(2)牵引力做功的功率为;(3)若燃
49、油完全燃烧,内燃机的效率是40%,至少消耗多少燃油的质量为。44.(2020天门)如图甲,用电动叉车搬运重为5000N的货物,从A点水平移动到B点,用时20s;然后从B点匀速提升到C点,又用时5s,搬运过程中货物始终水平放置,各点间距离如图乙所示求(1)叉车在AB段的平均速度(2)叉车在AB段对货物的支持力做的功。(3)叉车在BC段对货物做功的功率。【答案】(1)2m/s;(2)0J;(3)1500W。【解析】(1)叉车在AB段的平均速度为 (2)由于在AB段,叉车对货物的支持力是竖直向上的,移动距离沿水平方向,力的方向与距离的方向垂直(或沿力的方向没有移动距离),故此过程中支持力不做功,为0
50、J (3)在BC段,支持力做的功为BC段叉车对货物做功的功率为。45(2020黑龙江)我们生产、生活中利用的能量,追根溯源,大都来自太阳。(1)用一块太阳能电池给电路供电,使5的电阻中通过了0.2A的电流。则电阻1min内产生的热量是多少?(2)一个太阳能热水器的容量为80L装满水后,使这些水的温度从10升高至40则水需要吸收多少热量?c水4.2103J/(kg),水1.0103kg/m3(3)一辆太阳能汽车接收到4107J的光能。其中有8%用于汽车的牵引力做功,若匀速行驶时汽车的牵引力为200N,这辆汽车能匀速行驶多远?【解析】(1)电阻1min内产生的热量:QI2Rt(0.2A)2560s
51、12J;(2)水的体积V水80L80dm30.08m3,由可得水的质量:m水水V水1.0103kg/m30.08m380kg,水吸收的热量:Q吸c水m水(tt0)4.2103J/(kg)80kg(4010)1.008107J;(3)汽车的牵引力做功:WE8%4107J8%3.2106J,由WFs可得这辆汽车能匀速行驶的距离:s1.6104m16km。答:(1)电阻1min内产生的热量是12J;(2)水需要吸收1.008107J的热量;(3)这辆汽车能匀速行驶16km。46.(2020孝感)如图所示,水平地面上M点有一质量为60kg的箱子,现用水平向左的推力将箱子沿直线匀速推至N点,所用时间30
52、s,MN间的距离为15m(g=10N/kg)求:(1)箱子所受的重力;(2)箱子运动的速度;(3)若箱子在运动过程中所受阻力为自身重力的0.2倍,则从M点推至N点的过程中推力对箱子做功的功率。【答案】(1);(2);(3)60W。【解析】(1)箱子受到的重力:(2)箱子运动的速度:(3)箱子所受阻力:箱子向左匀速直线运动,由二力平衡可得推力的大小:推力做的功:推力做功的功率:。答:(1)箱子所受的重力是600N;(2)箱子运动的速度是;(3)推力对箱子做功的功率是60W。47.(2020宜昌)为解决乡村快递派送的交通不便问题,某快递公司采用无人机(如图所示)将包裹送达每个村子的派送员,自动卸货
53、后随即返航,继续其他配送某次派送包裹质量12kg,飞行高度120m,10min内水平飞行里程6.5km(1)该次派送无人机水平飞行的平均速度是多少km/h?(2)无人机提着包裹从地面匀速上升到120m高度的过程中,拉力对包裹做的功是多少?(g=10N/kg)【答案】(1) 39km/h;(2) 14400J。【解析】(1) 无人机水平飞行的平均速度:v=39km/h无人机水平飞行的平均速度是39km/h。(2)匀速上升二力平衡,拉力F=G,拉力对包裹做功:W=Fh=Gh=mgh=12kg10N/kg120m=14400J拉力对包裹做功144400J。答:(1)该次派送无人机水平飞行的平均速度是
54、39km/h;(2)无人机提着包裹从地面匀速上升到120m高度的过程中,拉力对包裹做的功是14400J。48.(2020镇江)如图1所示,质量为20kg的重物放在水平地面上,重物与地面间的接触面积为0.1m2。利用图2所示的滑轮组,小明在20s内将重物匀速提高5m,他对绳子自由端施加的拉力为150N。不计绳重和轮轴处摩擦,g取10N/kg(1)求图1中重物对地面的压强;(2)在图2所述过程中,求小明所做的额外功。小明做功的功率。【答案】(1)2000Pa;(2)500J;75W。【解析】(1)重物对地面的压力大小与重物的重力大小相等,即F= G=mg=20kg10N/kg =200N根据压强公式可得重物对地面的压强为:(2)由图可知,动滑轮组中的n=2,则小明所做的总功为:W总=nFh=2150N5m=1500J小明所做的有用功为:W有= Gh=200N5m=1000J则小明所做的额外功为:W额=W总-W有=1500J-1000J=500J;根据功率公式,可知小明做功的功率为:。答:(1)图1中重物对地面的压强为2000Pa;(2)在图2所述过程中,小明所做的额外功为500J,做功的功率为7
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