中考物理一轮复习专题九 功和机械能 学案含答案.docx
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中考物理一轮复习专题九功和机械能学案含答案
功和机械能
一、知识结构
二、典型例题
【例1】在下列情况中,外力做功的是()
A.用力把重物向上举起来
B.用力提一桶水在水平方向运动1m
C.用力推一辆小车,小车静止不动
D.用120N的力将足球踢到25m的远处.
【答案】A
【例2】如图6-2-4所示,轻质木板OB绕O点转动,OB长1m,细线AB能承受的最大拉力为60N,在C点放一重为50N的物体M,OC长10cm,此时木板在水平位置静止平衡状态.现在物体M上加一水平向右的拉力F,F=10N,恰好使物体M在木板上匀速运动,经过5s后,细线裂断,求:
①物体M受到的滑动摩擦力②细线断裂时,拉力F做的功和功率.
【答案】①10N②5J,1W
【例3】如图6-2-5所示,用该滑轮组提起重为320N的物体时,绳子自由端的拉力F=200N.(不计绳重和一切摩擦)
①该滑轮组的机械效率为多少?
②若被提的重物改为G′=420N,5s内将重物提升2m,则绳端拉力做了多少功?
功率为多大?
机械效率是否变化?
如变化,则机械效率为多大?
【答案】①80%②1000J;200W;变大;84%
【例4】如图6-2-6所示,木块重200N,前进过程中所受的摩擦力为40N,求:
①不考虑滑轮的自重和摩擦,木块匀速前进2m时拉力F做了多少功?
②如果这个装置的机械效率是80%,拉力F的大小等于多少?
【答案】①80J②25N
【例5】用“一定二动”的滑轮组来提升重物G,如图6-2-7所示,不计拉线质量及滑轮转动摩擦的影响,每个滑轮的质量相等,所提升的重物G是边长为2dm的正方体大理石块;当拉力F为60N时,石块恰能被匀速提升,求:
①匀速提升大理石块时,滑轮组的机械效率多大?
②当绳子自由端拉力为40N时,大理石块对地面的压强是多大?
(ρ石=2.5×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】83.3%,2×103Pa
【例6】下列关于功和能的说法中,正确的是()
A.具有能的物体一定做功
B.物体具有的能越大,它做的功越多
C.物体做的功越多,它具有的能就越大
D.物体能做的功越多,它具有的能就越大
【答案】D
【例7】一辆汽车在上坡过程中,下列说法正确的是()
A.它的动能不断减小
B.它的重力势能不断增大
C.它的机械能不断增大
D.它的重力势能的增加等于动能的减少
【答案】B
三、真题练习
1.(2019·烟台)如图5所示,小球沿轨道由静止A处经B、C运动到D处的过程中,忽略空气阻力和摩擦力,则
A.小球在A处的动能等于在D处的动能
B.小球在A处的动能大于在D处的动能
C.小球在B处的机械能小于在处的机械能
D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能
2.(2019·临沂)根据《电动自行车安全技术规范》,交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的非标”电动自行车不得上路行驶。
下图是小明家新购买的电动自行车,整车质量为40kg。
小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中,电动机两端的电压恒为48V,通过的电流是6.25A,车轮与地面的总接触面积为200cm2。
小明爸爸的质量是60kg,g取10Nkg。
求本次骑行过程中:
(1)骑行所用时间。
(2)车对地面的压强。
(3)电动机的功率。
3.(2019·泰安)(2分)如图所示,粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连,弹簧左端固定在竖直墙壁上,弹簧处于自由状态时右端在b点,小物块从斜面的c点由静止自由滑下,与弹簧碰撞后又返回到斜面上,最高到达d点。
下列说法正确的是( )
A.弹簧被压缩到最短时,弹性势能最小
B.小物块从c向a运动的过程中,重力势能减小
C.小物块从b向a运动的过程中,动能增加
D.小物块在整个运动过程中,机械能守恒
4.(2019·潍坊)无人机已被应用于诸多领域,如图所示是一款四翼无人机。
在无人机匀速上升过程中,对其分析正确的是( )
A.质量增加
B.动能增加
C.重力势能增加
D.机械能不变
5.(2019·聊城)如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。
实验中,让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放,撞击同一木块,下列说法正确的是( )
A.该实验探究的是物体动能大小与高度的关系
B.该实验探究的是物体动能大小与质量的关系
C.该实验中,物体的动能是指木块B的动能
D.该实验结论可以解释为什么对机动车限速
6.(2019·黄冈)泥石流是在暴雨天极易发生的自然灾害。
如果在野外突遇泥石流来袭,停留在泥石流下游低洼处是很危险的。
这是由于__________力的作用,泥石流会涌向低洼处。
正确的逃生方法是朝着与泥石流_________(选填“垂直”、“相同”或“相反”)的方向迅速逃离到较高的地方。
泥石流向下游流动过程中,重力_________(选填”做功”或“没有做功”),重力势能主要转化成动能。
7.(2019·咸宁)(3分)甲、乙是两个完全相同的网球。
如图所示,在同一高度同时以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出,不计空气阻力。
抛出时两球机械能选填“相等”或“不相等”);落地前的运动过程中,甲球的动能(选填“增大”、“不变”或“减小”),乙球的机械能(选填“增大”“先增大后减小,“不变”或“减小”)
8.(2019·福建)踢毽子是一项有益的休育活动。
如图6,毽子某次被踢出后,竖直上升经过某一位置时,毽子的动能和重力势能分别为EK1和EP1下落经过同一位置时,毽子的动能和重力势能分别为EK2和EP2,则
A.EK2>EK1
B.EK2 C.EP2>EP1 D.EP2>EP1 图6 9.(2019·荆门)(7分)随着社会的发展,家庭汽车越来越普及。 已知某型号小汽车总质量m=1200kg,四个车轮与地面接触面积约为6×10-2m2,在水平路面上匀速行驶时所受阻力恒为重力的0.1倍。 求: (1)小汽车对路面的压强; (2)小汽车以20m/s的速度在水平路面上匀速行驶时牵引力的功率; (3)为了保障道路交通安全,交警常常用超声波测速仪来监测车辆的速度。 固定在平直道路上的超声波测速仪对着迎面匀速驶来的车辆发出第一个超声波信号后,经过时间t1=0.10s接收到车辆反射回来的信号;测速仪发出第二个超声波信号后,经过时间t2=0.06s接收到车辆反射回来的信号。 已知超声波在空气中传播的速度为v0=340m/s,测速仪连续发出两个信号的时间间隔为t0=0.20s,则车辆匀速行驶的速度v是多少? (结果保留到小数点后一位) 10.(2019·娄底)如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图,其中,mA=mB<mC,hA=hC>hB。 图1图2 (1)实验中,探究的动能是指_____(填序号) A.小球在斜面上的动能 B.小球撞击木块时的动能 C.小球撞击木块后的动能 D.木块被小球撞击的动能 (2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,是为了研究动能大小与_____的关系。 (3)在做了探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后,有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面问一高度由静止开始滚下,刚到达底部时的速度大小相等”有疑感,小明设计了如图所示的实验: 让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若C球相对于A球_____(选填“运动”或“静止”),就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。 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 (4)完成实验后,同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时,也用到了斜面: 让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在三个不同的表面上能滑行的距离不同(如上表),小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功_____(选填“相等”或“不相等”) 11.(2019·广州)运动员从高空竖直向下跳伞,人(包括装备)的质量为80kg。 只考虑人受到重力和空气阻力。 下落时的速度-时间图线如图26所示。 (1)人在前50s内下落了2100m,求这段时间内人的平均速度。 (2)人在前30s内下落了1500m,求这段时间内人所受重力做的功和功率(g=10N/kg)。 (3)从第10s到第30s这个过程中,人的动能、重力势能、机械能是如何变化的? (4)人在第30s时所受空气阻力_______第50s时所受空气阻力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。 12.(2019·广州)如图2所示的摆设,正常运行时,小轮在支架上来回滚动,每次到达的最大高度相同。 小明发现摆设上有一电源,关掉电源后,小轮逐渐停下来() A.小轮滚动过程中没有力对其做功 B.正常运行时,小轮的速度一直不变 C.断电后小轮会停下,说明能量守恒定律不一定成立 D.正常运行时,小轮往返一次,摆设一定需要消耗电能 13.(2019·长春)2019年6月5H,我国航天完成首次海上发射,用长征十一号运载火箭将七颗卫星送入太空。 火箭加速升空过程巾,这七颗卫星的动能() A.变小B.不变C.变大D.无法判断 14.(2019·泰州)城市里尘土飞扬,空气中灰尘的运动_________(是/不是)分子运动,如图是某城市新型洒水车,洒水车在水平路上一边向前匀速直线行驶一边向高空喷洒水雾,在此过程中,洒水车的机械能_________(变大/变小/不变),以酒水车为参照物,路边的树木是_________(运动/静止)的,酒水车喷雾时后方常会出现彩虹,这是光的_________现象,最早通过实验研究这一现象的科学家是_________。 15.(2019·无锡)如图所示,将钢锯条固定在桌面边缘,将棋子放在钢锯条的右端,然后用手将锯条的右端压下一段距离,松手后,棋子会被弹起一定的高度,此过程中,钢锯条的弹性势能转化为旗子的________势能,增加钢锯条被下压的距离,发现棋子被弹起的高度增加,实验表明,物体的________越大,它的弹性势能越大。 16.(2019·昆明)如图7所示的军用飞机从上空高速飞过,观察者抬头看到飞机的同时,感觉到飞机发出的隆隆声是从飞机的________方发出的(选填“前”或“后”)。 飞机在减速下降过程中,机械能将________,势能将________。 (选填“增大”、“不变”或“减小”) 17.(2019·铜仁)一电动抽水机10秒内把100kg的水抽到10m高的水池中,则抽水机至少对水做功J,在抽水的过程中,若抽水机其消耗的电能是1.25×104J,则抽水机的效率是。 (g=1ON/kg) 18.(2019·贵阳)如图所示,足够高的粗糙水平桌面上静止一木块,轻质无弹性细线的一端系在木块上,另一端绕过定滑轮挂有托盘。 往托盘中添加砝码后,木块向右做加速运动,在木块运动一段时间的过程中,请判断木块增加的动能E,与砝码重力做的功W的大小关系,并通过完整分析阐述理由。 (不计托盘质量,空气阻力/线与滑轮间的摩擦) 19、(2019·连云港)小明同学用20N的水平推力,将重为280N的购物车沿水平地面向前推动了l0m,在此过程中,推力对购物车做功▲J,购物车的重力做功▲J;一个皮球落地后弹起,弹起的高度越来越低,皮球在运动过程中,机械能总量▲(选填“增加”、“减少”或“保持不变’’)。 20.(2019·邵阳)一物体在水平拉力F的作用下,沿力的方向以0.2m/s的速度匀速运动了4s,拉力F大小为5N,4s内拉力F做的功为( ) A.1JB.3JC.2JD.4J 21.(2019·攀枝花)如图所示,将气球吹鼓起来捏住进气口,球内空气的密度 (填“大于”、“小于”或“等于”)球外空气的密度;吹鼓的气球具有 能,松手后气球就能飞出。 22.(2019·绥化)(4分)如图,某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后停止。 (1)小球滚下斜面的过程中,它的 能转化为动能,其动能大小是通过木块移动的距离来反映的。 (2)分析比较 两次实验,可探究出的结论是: 质量相同的物体,速度越大,动能越大。 (3)甲实验中若木块的重力为1N,水平移动的距离是30cm,则重力对木块做功 J。 (4)如果水平面光滑,则 (选填“能”或“不能”)完成本实验。 23.(2019·湘西)跳伞运动员在空中匀速下落的过程中( ) A.重力势能减小 B.动能增加 C.机械能增加 D.机械能不变 24.(2019·随州)一只木箱放在水平地面上,地面上各处粗糙程度相同。 对木箱施加一个方向不变的水平推力F(如图甲);F的大小与时间t的关系、木箱的运动速度v与时间t的关系图象如图乙所示。 以下说法正确的是( ) A.在第一个2s内木箱所受摩擦力为2N B.在第二个2s内木箱所受摩擦力为3N C.在第一个2s内推力F对木箱所做的功为2J D.在第三个2s内推力F对木箱做功的功率为8W 25.(2019·郴州)一架飞机在高空中水平匀速飞行,向灾区投放救灾物资。 该飞机在此过程中( ) A.动能不变B.动能减小 C.重力势能不变D.重力势能增大 26.(2019·巴彦淖尔)圆柱形容器置于水平地面(容器重忽略不计),容器的底面积为0.2m2,内盛30cm深的水。 现将一个底面积400cm2、体积4000cm3均匀实心圆柱体放入其中。 如图甲所示,物体漂浮在水面,其浸入水中的深度为5cm;当再给物体施加一个竖直向下大小不变的力F以后,物体最终恰好浸没于水中静止,如图乙所示。 ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)则: (1)物体受到的重力是多少? (2)物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少? (3)从物体漂浮水面到浸没水中静止的过程中压力F做了多少功? 27.(2019·巴彦淖尔)如图所示是舰载机飞离甲板的过程中,下列说法正确的是( ) A.飞机在跑道上滑行时若外力全部消失,会逐渐停下来 B.飞机起飞时加速助跑,可获得更大的惯性,利于升空 C.飞机加速升空,动能转化为重力势能,机械能增大 D.飞机飞离甲板后,舰艇底部受到水的压强变小 28.(2019·宜昌)(2分)如图所示,过山车是一项惊险刺激的游戏项目,下列关于过山车的机械能说法正确的是( ) A.刚开始过山车匀速被拉升时,机械能不变 B.过山车向下俯冲时,重力势能转化为动能 C.通过环形轨道最高点时,重力势能最大,动能为0 D.过山车在运行过程中机械能守恒 29.(2019·内江)(8分)发生意外的民航客机紧急着陆后,打开紧急出口,狭长的气装会自动充气,生成一条连接出口与地面的斜面,如图所示,人员可沿着斜面滑行到地上。 机舱口下沿距地面高度为3m,气囊长为6m。 一个质量为50kg的人沿气囊从出口处下滑到地面的平均速度为4m/s,g=10N/kg求: (1)他从出口滑到地面,需要的时间是多少? (2)他从出口滑到地面,重力做功是多少? 30.(2019·北京)如图为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图。 下列说法中正确的是( ) A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功 B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功 C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功 D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃不做功 31.(2019·包头)圆柱形容器置于水平地面(容器重忽略不计),容器的底面积为0.2 ,内盛30cm深的水。 现将一个底面积400 、体积4000 均匀实心圆柱体放入其中。 如图甲所示,物体漂浮在水面,其浸入水中的深度为5cm;当再给物体施加一个竖直向下大小不变的力F以后,物体最终恰好浸没于水中静止,如图乙所示。 ( ,g取10N/kg)则: (1)物体受到的重力是多少? (2)物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少? (3)从物体漂浮水面到浸没水中静止的过程中压力F做了多少功? 32.(2019长沙)如图所示为洋湖湿地公园的“河道保洁船”清理水面垃圾时的情景,保洁船的质量为2.5t,收集宽度为3.4m。 它某次工作时以1m/s的速度做匀速直线运动,其牵引力为5×104N,保洁船工作50s,求这段时间内: (1)保洁船行驶的路程; (2)牵引力做的功; (3)牵引力的功率。 33.(2019长沙)下列有关机械能及其转化的说法正确的是( ) A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能 B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能 C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能 D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大 34.(2019·荆州)如图,粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接,弹簧左端固定。 小木块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中(空气阻力忽略不计),下列说法正确的是( ) A.在弹簧恢复原状的过程中,弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能 B.小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒 C.小木块P在斜面上向上运动时,动能减小,重力势能增加 D.小木块P运动到最高点时处于平衡状态 35.(2019·北部湾)(6分)我们在超市购物时,常常使用购物车,已知购物车的质量为10kg,小明用10N的水平推力推着购物车沿水平地面运动了4m,用时4s,求: (1)购物车的重力; (2)推力所做的功; (3)推力的功率。 36.(2019·贵港)(8分)如图15所示,是考古工作队在贵港罗泊湾码头用起重机沿竖直方向匀速向上打捞一个体积为0.5m3、质量为1.2t的圆柱体文物的情景。 B为起重机的配重,OA为起重机的起重臂,AB=25m,OB=5m,若在整个打捞过程中,文物始终保持0.3m/s的速度不变(江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,起重机横梁重力和滑轮重力及摩擦均不计)。 求: (1)文物从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小。 (2)在整个打捞文物的过程中,起重机的拉力做功的最小功率。 (3)为了使起重机不翻倒,起重机的配重B的质量至少是多少? 37.(2019·贵港)(3分)图10是探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置图。 (1)若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下,高度h越高,钢球运动到水平面时速度越________,木块B被撞得越________。 (2)若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下,比较木块B被撞击后运动距离s的远近。 这是为了探究动能的大小与________的关系。 38.(2019·天津)(6分)小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时,提出了如下猜想: 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所在高度有关 为了验证上述猜想,他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验;如图17所示,将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上,把铁块从距桌面某一高度由静止释放,撞击在桌面的中心部位,记录桌腿进入沙子的深度。 按上述方案进行实验,其实验数据如下表所示。 (1)实验中通过比较__________来判断物体重力势能的大小; (2)为了验证思一,需选择表中__________(填实验序号)三组数据进行分析; (3)分析表中①②③的实验数据,可得出的结论是: ____________________。 参考答案 1.【答案】: D 2、解: (1)由题可得,s=9km,v=18km/h, 由公式t= = =0.5h (2)由题可知,S=200cm2=200×10-4m2=2×10-2m2 人和车对水平地面的压力: F=G=mg=(40kg+60kg)×10N/kg=1000N 人和车对水平地面的压强为: P= = =5×104Pa (3)由题可知,U=48V,I=6.25A,得 P=UI=48V×6.25A=300W 答: (1)骑行所用时间为0.5小时。 (2)车对地面的压强为5×104Pa。 (3)电动机的功率为300W。 3.【解答】解: A、弹簧被压缩到最短时,其形变程度最大,所以弹簧的弹性势能最大,故A错误; B、小物块从c向a运动的过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小,故B正确; C、小物块从b向a运动的过程中,物块不再受到弹力,由于受到摩擦力的作用,其速度会逐渐减小,所以其动能会减小,故C错误; D、小物块在整个运动过程中,由于摩擦力的作用,其机械能总量会减少,即机械能不守恒,故D错误。 故选: B。 4【分析】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断。 (1)动能大小跟质量、速度有关。 质量一定时,速度越大,动能越大;速度一定时,质量越大,动能越大。 (2)重力势能大小跟质量、被举得高度有关。 被举得高度一定时,质量越大,重力势能越大;质量一定时,高度越高,重力势能越大。 【解答】解: 无人机匀速上升过程中,无人机的质量不变,高度增大,重力势能增大;速度不变,质量不变,其动能不变;无人机上升过程中,没有发生弹性形变,不具有弹性势能,所以机械能等于重力势能与动能的总和,重力势能增大,动能不变,其机械能增大。 故选: C。 5【解答】解: AB、同一铜球质量一定,从斜面的不同高度由静止释放,滑到水平面上时的速度不同,所以这是为了探究物体动能与速度关系的,故AB错误; C、实验的研究对象是铜球,所以物体的动能是铜球的动能,实验中通过铜球把木块推出的距离长度来反应铜球的动能的大小,运用了转换的方法,故C错误; D、实验可得出结论是: 质量一定时,速度越大,动能越大; 因为质量一定时,速度越大,动能越大,当质量相同时,车辆速度越大动能越大,使刹车困难,容易引发交通事故,所以交通部门要对机动车辆进行限速,故D正确。 故选: D。 6【答案】: 重,垂直,做功 7【答案】: 相等,增大,不变 8.【答案】: B 9.【答案】: (1)汽车对地面的压强 (2)汽车匀速行驶,牵引力F=0.1mg=1.2×103N 发动机功率P=Fv=2.4×104W (3)车辆第一次遇到超声波信号时距离测速仪s1=v0 =17.0m 车辆第二次遇到超声波信号时距离测速仪s2=v0 =10.2m 车辆走过的路程s=s1-s2=6.8m 车辆先后遇到超声波信号经历的时间为t=t0+ =0.18s 车辆匀速行驶的速度v= =37.8m/s 10【分析】 (1)据题意可知,实验中探究小球动能,即小球撞击木块时的动能的大小; (2)小球速度的大小是通过改变小球在斜面上的高度实现的,小球动能的大小是通过物体被推动移动的距离体现的; (3)通过运动和静止的相对性分析即可判断; (4)直接比较小车在三个表面上克服摩擦力做功是否相等不好确定,可根据重力势能大小关系及能量的转化分析。 【解答】解: (1)据题意可知,实验中探究小球动能,即小球撞击木块时的动能的大小;故选B; (2)实验表明动能的大小与物体的速度和质量有关; 使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,则小球到达水平面时的速度不同,所以,这是为了研究动能大小与物体速度的关系; (3)让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,
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