11专题十一 功和机械能文档格式.docx
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比较机械能的大小
【例6】:
(2017•成都)2017年4月20日19时41分35秒,“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由“长征七号遥二”运载火箭成功发射升空.在它们加速升空的过程中,关于火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的能量下列说法正确的是( )
A.机械能的总量不变B.机械能的总量变小
C.动能不变D.重力势能变大
机械能的转化和守恒
【例7】:
(2017•眉山)如图所示,人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行,下列说法正确的是()
A.卫星在近地点时,动能最大,机械能最大
B.卫星在远地点时,势能最大,机械能最大
C.卫星从近地点向远地点运行时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,机械能不变
D.卫星从远地点向近地点运行时,动能逐渐减小,势能逐渐增大,机械能不变
【例8】:
(2017•黔南州)如图所示,物体沿光滑斜面从顶端下滑至底端.在这个过程中,物体的速度v、通过的距离s、机械能E和动能Ek随时间t的变化如图所示,则错误的是( )
A.
B.
C.
D.
考点四:
探究实验——决定动能(或势能)的大小因素
【例9】:
(2017•西宁)如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的
实验装置示意图.
(1)该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体 的关系(物体A、B质量不变)
(2)该实验中所探究物体的动能是指物体 (选填“A”或“B”)的动能
(3)该实验物体
动能的大小是通过 来反映的。
(4)该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度,它是通过
(选填“高度”或“质量”)来改变的。
(5)实验表明,同一物体A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,可得结论:
。
(6)若要研究物体动能与质量的关系,则需不同质量的物体从斜面 高度由静止滚下,并观察记录.
【例10】:
(2017•鄂尔多斯)小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想.
猜想一:
物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二:
物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三:
物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此小夏设计了如图所示的实验:
用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放,其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计).
实验序号
铅球代号
铅球质量/g
下落高度/m
陷入沙中的深度/m
①
A
200
0.5
0.1
②
B
400
0.25
③
C
1
0.2
④
D
实验数据如下表:
(1)本实验中,采用的研究问题的方法是 .(写出一种方法即可)
(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过 来反映的.
(3)为验证猜想二,应比较 (填实验序号),得到的结论是:
当物体质量相同时, .
(4)比较③④,得到的结论是 .
(5)经进一步实验和分析,小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式“Ep=mgh”,并去办公室询问了老师,得以证实,小夏高兴不已,回到教室后,根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能,其中B球的动能为 J.(忽略空气阻力,g=10N/kg)。
对点实战诊断达标
1.(2017•长春)一位同学正在进行投掷实心球的训练,以下情境中,他对球做功的是( )
A.手拿球静止B.手托球水平匀速直线运动
C.将球举起D.抛出后的球在空中继续运动
2.(2017•常州)非洲旱季,常用Hipporoller(中间有转轴的塑料桶)运水.如图所示,小华分别用背背、手抱、平拉、滚拉的方式运满桶水,在粗糙的程度相同的水平地面上匀速行走相同路程,她对满桶水做功最多的是( )
3.(2017•广东)妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运动,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍,若妈妈克服重力做功为W1、功率为P1,小明克服自身重力做功为W2、功率为P2,则下列关系正确的是( )
A.W1:
W2=1:
1B.W1:
W2=2:
3
C.P1:
P2=1:
1D.P1:
P2=2:
3
4.(2017•巴彦淖尔)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方向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:
( )
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5N
C.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.(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•滨州)2016年8月16日,我国用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星(简称“量子卫星”)“墨子号”发射升空,如图所示,火箭在加速上升的过程中( )
A.动能不变,重力势能增加,机械能增加
B.动能增加,重力势能不变,机械能增加
C.动能增加,重力势能增加,机械能增加
D.动能不变,重力势能不变,机械能不变
7.(2017•杭州)如图所示,木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中,木块的( )
A.重力势能减小,动能增大B.重力势能减小,机械能减小
C.动能不变,机械能不变D.重力势能不变,机械能减小
第7题图第8题图
8.(2017•贺州)如图所示的光滑轨道,BC为水平面,小球从A点静止释放运动到C点的过程中,小球的动能和重力势能的变化情况是( )
A.A到B小球的重力势能不变
B.A到B小球的动能减少
C.B到C小球的重力势能增大
D.B到C小球的动能不变
9.(2017•攀枝花)小丽同学在蹦床上运动,她从高处落下后又被弹起的过程中,下列说法正确的是( )
A.蹦床形变最大时,小丽的重力势能最小
B.蹦床形变最大时,蹦床的弹性势能最小
C.小丽从最高点下落过程中,她的动能和重力势能均不断增加
D.小丽被弹起后上升过程中,重力势能转化为动能
10.(2017•贵港)大山同学在中考体育考试中立定跳远跳出了218 的好成绩(填适当的单位).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,则球在空中飞行的过程中,小芳对球所做的功为 J.
11.(2017•连云港)如图所示,一物体在水平向右的拉力F1作用下以1m/s速度在水平地面上匀速运动了10m,拉力F1所做的功为W1,功率为P1,若该物体在水平向右的拉力F2作用下以2m/s的速度在同一水平地面上匀速运动了10m,拉力F2所做的功为W2,功率为P2,则W1 W2,P1 P2(选填“>”、“<”或“=”).
12.(2017•兰州)某同学在10s内做了5个“引体向上”,他的质量为60kg,每次上升的高度为40cm.该同学做一次“引体向上”克服重力做的功的功是 J,10s内做功的功率为 W(g=10N/kg).
13.(2017•庆阳)在中考体育考试中,小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示.若不考虑空气阻力,则实心球从离开手后到达最高点的过程中,球受 个力的作用,球的机械能 (选填“增大”、“减小”或“不变”),在最高点时,球的动能 (选填“大于”或“等于”)零.
14.(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 .(选填“增大”、“不变”或“减小”)
15.(2017•常州)我国火箭回收方式是:
火箭消耗完燃料后将自动脱离飞船,借助降落伞落回地面,匀速下落过程中,火箭的动能 (变小/不变/变大),机械能 (变小/不变/变大).
16.(2017•柳州)落久水电站位于广西融水县贝江下游,已列入广西域内西江流域柳江控制性防洪工程之一.落久水电站用拦河坝提高水位,被提高了水位的水下泄时,冲击水轮机的叶轮,带动发电机发电,在这个过程中,水的 能转化为水的动能,水的动能转化为 能.
17.(2017•通辽)在探究动能大小与质量关系的两次实验中,小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图所示,木板固定在水平面上.该实验中小球的动能由 转化而来的,实验时通过比较木块在木板上滑行的 来比较动能大小的.图中错误的操作是 .改正错误后进行实验,发现乙图木块滑出的远些,则可以得出结论 .
第17题图第18题图
19.(2016•枣庄)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.
(1)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的同一木块,木块在水平面运动一段距离后静止时的情景.据此你能得出的结论是 ;
(2)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的同一木块,木块在水平面运动一段距离后静止时的情景.据此你能得出结论是 ;
(3)本实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗?
;
理由是 ;
(4)实验后,同学们联想到在许多公交事故中,造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”,进一步想知道,在影响物体动能大小的因素中,哪个对动能影响更大?
于是利用上述器材进行了实验测定,得到的数据如表:
实验序号
小球的质量m/g
小球自由滚下的高度h/cm
木块被撞后运动的距离s/m
1
30
10
4
2
20
16
60
8
(a)为了探究“超载”安全隐患,应选择 两个序号的实验进行比较;
(b)为了探究“超速”安全隐患,应选择 两个序号的实验进行比较.分析表格中对应的实验数据可知:
对物体的动能影响更大,当发生交通事故时,由此造成的危害更严重.
20.(2017•苏州)小华和妈妈去超市购物,她们将17kg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130N,所受阻力是总重的0.15倍.(g取10N/kg)
(1)在0~10s内,水平推力 (大于/小于/等于)阻力,阻力大小为 N.
(2)10~20s内水平推力做了多少功?
(3)10~20s内水平推力的功率多大?
拓展升华提升能力
21.(2017•株洲)如图,一顾客用一水平恒力F将购物车从粗糙斜坡的底端匀速推上顶端,斜坡长s,高h,购物车(含车上物品)重G,在这过程中,水平推力做的功为( )
A.0B.FsC.GhD.F
22.(2017•盘锦)如图所示,物体分别从三个光滑的斜面顶端自由滑到斜面底端时(不计空气阻力),关于物体速度的大小说法正确的是( )
A.沿斜面AB滑下时的最大
B.沿斜面AC滑下时的最大
C.沿斜面AD滑下时最大
D.一样大
第22题图第23题图
23.(2017•乐山)如甲图所示,小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落,从a处开始接触弹簧,压缩至c处时弹簧最短.从a至c处的过程中,小球在b处速度最大.小球的速度v和弹簧被压缩的长度△L之间的关系如乙图所示.不计空气阻力,则从a至c处的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球所受重力始终大于弹簧的弹力
B.小球的重力势能先减小后增大
C.小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能
D.小球的动能一直减小
24.(2017•荆州)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( )
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点的过程中,游戏者的动能先增大后减小
25.(2017•常德)如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示,则0~3s,F对物体做的功为 J,3~6s物体受摩擦力大小为 N.
26.(2017•东营)如图为某道路交通标志牌:
小型车最高行驶速度不得超过100km/h,而大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h.请用动能的知识解释这样规定的原因是 .
27.(2017•福建)小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条,探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系.”他依次将橡皮条固定在弹弓上,如图所示,在弹性范围内,拉伸相同的伸长量,将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去,测得弹射的水平距离,数据如下表:
次数
橡皮条
橡皮条宽/cm
橡皮条长/cm
弹射的水平距离/m
a
0.50
20.00
10.10
2
b
30.00
8.20
3
c
1.00
14.00
请回答以下问题:
(1)实验中,是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小;
(2)比较第1次和第2次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关;
(3)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能还与橡皮条的
有关;
(4)用同种材料同厚度的橡皮条,拉伸相同的伸长量,弹性势能最大的橡皮条是
A、窄面长的B、宽面长的C、窄面短的D、宽面短的.
28.(2017•天水)如图甲所示,物体重500N,某人用F=400N平行于斜面的拉力使物体沿斜面向上做直线运动,其路程随时间变化的图象如图乙所示.
(1)物体运动的速度多大?
(2)10s内人对物体做了多少功?
功率多大?
(3)10s内人对物体做了多少有用功?
29.(2017•安徽)已知物体的重力势能表达式为EP=mgh,动能表达式为EK=
mv2;
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,将一质量为0.4kg的物体从距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出.不计空气阻力,物体从被抛出到落地的瞬间,整个过程中机械能守恒.求:
(1)物体被抛出时的重力势能EP和动能EK1;
(2)物体从被抛出点至落地的过程中,其重力所做的功W;
(3)物体落地前瞬间的动能EK2.
功和机械能
例1.B.解析:
甲、推着小车前进,人对小车有推力的作用,小车在推力的方向上通过了距离,所以推力对小车做了功;
乙、用力提着滑板在水平路面上前行,此过程中,拉力与距离的方向垂直,故拉力没有做功;
丙、绳子对物体有向上的拉力,物体在拉力的方向上通过了距离,所以拉力对物体做了功;
丁、人用力搬石头但没有搬动,有力作用在石头上,但石头没有通过距离,故力对物体没有做功.所以做了功的是甲和丙.
例2.例2.80;
0.解析:
(1)小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m,推力对箱子做的功:
W1=Fs1=40N×
2m=80J;
松开手后,书箱仍向前滑行了lm,书箱由于惯性滑行,则小刚没有做功,即W2=0J;
整个过程中小明对书箱一共做的功:
W=W1+W2=80J+0J=80J;
(2)书箱在水平面上运动,虽然受重力,也有距离,但在重力的方向上没有移动距离,所以重力没做功,为0J.
例3..B.解析:
课桌的高度约为0.7m,物理课本的重力约为3N,∴将一本九年级物理书从地面捡到课桌做的功为:
W=Fs=Gh=0.7m×
3N=2.1J
例4.=;
<.解析:
由题AB=BC,根据W=Gh可知,物体在AB段和BC段做的功相等,即W1=W2;
由于小球在自由下落时做加速运动,根据t=
可知,小球在BC段运动的时间短,
根据公式P=
可知,物体在AB段重力做功功率小于BC段重力做功功率,即P1<P2.
例5..20;
0.9.解析:
摄像机的重力为:
G=mg=0.1kg×
10N/kg=1N;
无人机前10秒对摄像机做功为:
W=Gh=1N×
20m=20J;
整个过程中对摄像机所做的功为:
W'
=Gh'
=1N×
36m=36J;
无人机对摄像机做功的功率为为:
P=
=
=0.9W.
例6.D.解析:
“天舟一号”飞船在加速升空的过程中,质量不变,速度增大,动能增大;
高度增大,重力势能增大;
由“机械能=动能+重力势能”可知,飞船的机械能增大.
例7.C.解析:
A、卫星在近地点时,速度最大,动能最大,距离地球最近,势能最小,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒.故A错误;
B、卫星在远地点时,速度最小,动能最小,距离地球最远,势能最大,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒.故B错误;
C、卫星从近地点向远地点运行时,速度越来越小,动能逐渐减小,距离地球越来越远,势能逐渐增大,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒.故C正确;
D、卫星从远地点向近地点运行时,速度越来越大,动能逐渐增大,距离地球越来越近,势能逐渐减小,卫星在绕地球运动过程中,没有受到任何阻力作用,机械能守恒.故D错误.
例8.B.解析:
A.物体从光滑的斜面滑下来做加速运
动,故A正确.
B.由s﹣t图象可知,物体通过的路程与时间成正比,表示物体做匀速直线运动;
A知物体做加速运动,故B错误
CD、物体下滑过程中,质量不变,速度增加,动能增加,高度降低,重力势能减小,重力势能全部转化为动能,机械能不变,故C、D正确.
例9.
(1)速度;
(2)A;
(3)B被撞的距离大小;
(4)高度;
(5)当物体质量相同时,物体的速度越大,动能越大;
(6)相同.
解析:
(1)动能的大小与物体的质量和速度都有关系,因此探究“物体动能的大小与什么因素有关?
”的实验中,要探究的是物体动能的大小与物体质量和速度的关系;
(2)该实验研究的主体是小球A,研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系;
(3)该实验中小球动能的大小是通过物体B移动的距离体现的,B被撞的越远,说明小球的动能越大,被撞的越近,说明小球的动能越小,这里采用了转换法的思想;
(4)该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时碰撞前A的速度,这个速度的大小是通过控制小球A在斜面上的高度改变的;
(5)同一物体A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,说明动能越大,可得结论为:
当物体质量相同时,物体的速度越大,动能越大;
(6)为了研究物体动能与物体质量的关系,实验中多次让不同质量的物体从斜面同一高度上静止滚下时,控制了小球的速度相同,应改变物体A的质量.
例10.
(1)控制变量法;
(2)铅球陷入沙中的深度;
(3)①③;
物体所处的高度越高,重力势能越大;
(4)物体的重力势能与物体运动的路径无关;
(5)2.
(1)物理学中对于多因素或多变量的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法,该实验中用到了控制变量法;
(2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映;
(3)比较A、B两球,下落高度和运动路径相同,B球质量大于A球质量,发现B球陷入沙深度更大,由此可得出结论:
当下落高度一定时,物体的质量越大,重力势能越大;
(4)比较③④两球,两球的质量相同,下落高度也相同,两球的运动路径不同,发现两球运动的路径不同,但陷入沙深度相同,由此可得出结论:
物体的重力势能与物体运动的路径无关.
(5)根据Ep=mgh可得,B球的动能Ep=mgh=0.4kg×
10N/kg×
0.5m=2J.
1.C.解析:
A、手拿球静止,有力,但球没有在力的方向上移动距离,故没有做功,故A错误;
B、手托球水平匀速直线运动,有力,但球没有在力的方向上移动距离,故没有做功,故B错误;
C、将球举起,有力作用在球上,球在力的方向上通过了一定的距离,故有力做功,故C正确;
D、球飞出去,球由于惯性向前运动,有距离,但没有对球施加力,没有对球做功,故D错误.
2.C.解析:
由图可知,AB中小华是用背背、用手抱,即力的方向向上,桶是在水平方向上移动的距离,即沿向上的方向没有移动距离,因此不做功;
C中滑动摩擦力大于D中的滚动摩擦力,所以C中拉力大于D中拉力,由于所移动的距离s相同,由W=Fs可知C做功最多,故ABD不合题意,C符合题意.
3.D.解析:
由题可知,妈妈与小明爬山的高度相同,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍,
AB、由W=Gh可得,妈妈和小明克服重力做功之比:
,故AB错误;
CD、由P=
可得,妈妈和小明克服重力做功的功率之比:
×
,故C错误,D正确.
4.D.解析:
A、由图和题意可知,物体在EF段和GH段通过的路程相同,但所用时间tEF=2tGH,由v=
可知,物体在EF段的速度小于GH段的速度,故A错误;
B、由图可知,物体在GK段做变速运动,故物体在GK段所受的摩擦力不等于拉力,即
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