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第11讲功和机械能
第11讲 功和机械能
安徽六年中考
命题点1:
功、功率的计算
1.(2014·安徽)攀岩是一项挑战自然,超越自我的惊险运动.一位攀岩者体重为520N,背着质量为8kg的背包,用时40min登上高为9m的峭壁.在此过程中攀岩者对背包做功720J,他做功的平均功率是2.25W.(g取10N/kg)
2.(2013·安徽)我国设计的“中华月球车”今年将登陆月球,图为该车的模型.物体在月球表面附近受到的重力仅为在地球表面附近所受重力的
,月球车的质量为120kg,它在月球表面受到的重力为200N.若它在月球表面上方竖直下落4m,则重力对它做的功为800J.(g取10N/kg)
3.(2012·安徽)一辆小汽车在平直公路上匀速行驶,发动机的牵引力为2000N,速度为108km/h.
(1)求小汽车匀速行驶时受到的阻力大小;
(2)求牵引力在10min内所做的功;
(3)若发动机的牵引力用F表示,小汽车的速度用v表示,请推导出牵引力的功率P=Fv.
解:
(1)因为小汽车匀速行驶,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以受到的阻力f=F=2000N
(2)v=108km/h=30m/s,汽车行驶的距离:
s=vt=30m/s×10×60s=18000m
牵引力在10min内所做的功:
W=Fs=2000N×18000m=3.6×107J
(3)因为汽车匀速行驶,由P=
,得P=
=Fv
命题点2 机械能
4.(2016·安徽)掷实心球是某市的中考体育加试项目之一.掷出去的实心球从a处出手后,在空中运动的轨迹如图所示,球最终停在水平地面e点处(不计空气阻力).则实心球(C)
A.在a处重力势能最小
B.在b处动能为零
C.在a、b、c三处的机械能相等
D.在d处动能为零
5.(2015·安徽)图为卫星绕地球飞行的轨道示意图.卫星在飞行过程中机械能不变,当卫星运行到近地点时,其动能最大(填“大”或“小”).
6.(2013·安徽)关于能量及能量之间的转化,下列说法正确的是(C)
A.火山具有内能,冰山不具有内能
B.火箭在加速上升时,机械能保持不变
C.拦河大坝使水位升高,增加了水的重力势能
D.坠落的陨石在空中划过一道亮光时,内能转化为机械能
7.(2012·安徽)图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验.实验步骤如下:
Ⅰ.让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下,观察木块被撞击后移动的距离.
Ⅱ.让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下,观察木块被撞击后移动的距离.
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ是为了研究动能大小与速度的关系.
(2)步骤Ⅱ是为了研究动能大小与质量的关系.
(3)该实验中斜面的作用是为了控制钢球速度的大小,木块的作用是为了比较钢球动能的大小.
针对训练
第11讲 功和机械能
基础训练
1.(2016·兰州)“弓开如满月,箭去似流星”形容射箭运动员拉弓放箭的情形,那么在这个过程中弓的弹性势能转化为箭的动能.
2.(2016·淮北模拟)“2016吉尼斯中国之夜”中“阿森纳”的表现惊艳极了,它双腿站立用时7.5s登上20级台阶.若每级台阶高20cm,“阿森纳”的体重约为7.5kg,则它登上20级台阶做的总功为300J.
3.(2016·益阳)重为150N的物体在大小为40N的水平拉力F作用下,向右匀速运动了10m,所用时间为20s,则拉力做的功是400J,拉力做功的功率为20W.
4.(2016·肥城二模)为了响应“绿色环保,低碳出行”的口号,我市纯电动公交车开始投入试运行.假定一辆纯电动公交车在水平路面上匀速行驶,其电动机的输出功率为120kW,速度为36km/h,共行驶10min,其电动机做功为7.2×107J,公交车的牵引力为1.2×104N.
5.(2016·杭州)如图所示,一个静止的小球从A点沿粗糙程度相同的轨道下滑,经B点到达C点,从A点到达C点的过程中,小球的动能③,小球的重力势能⑤,小球的机械能②.(填序号)
①保持不变 ②一直减小 ③先增大后减小 ④一直增大 ⑤先减小后增大
6.(2016·杭州)在台球比赛中,选手推动球杆撞击白球,白球发生运动后碰撞其他球,以下说法正确的是(B)
A.在水平桌面滚动的球受到了重力,重力对它做了功
B.手推动球杆前进时,手对球杆做了功
C.桌面对球的支持力做了功
D.白球撞击黑球后没有静止,是因为人的手还在对白球做功
7.(2016·合肥模拟)如图所示,摩托车运动员从高处平台的末端水平飞出,落在水平地面上,若不计空气阻力,则运动员(包含摩托车)在下落过程中(A)
A.重力势能转化为动能,机械能不变
B.重力势能转化为动能,机械能增大
C.动能转化为重力势能,机械能增大
D.动能转化为重力势能,机械能减小
8.(2016·黄石)下列关于功和能的说法正确的是(A)
A.被拉开的弹弓具有弹性势能
B.用力推车而车未动,因为用了力所以推力做了功
C.人造地球卫星从近地点向远地点运动时势能减小,动能增大
D.速度小的物体动能一定小
9.(2016·巴中)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箱,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(C)
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
10.(2016·安顺)如图所示,光滑轨道MNP固定在竖直平面内,NP段水平.一小球从M点由静止释放运动到P点的过程中,动能、势能的变化情况是(D)
A.M到N的过程,势能不变
B.M到N的过程,动能减小
C.N到P的过程,势能增大
D.N到P的过程,动能不变
11.(2016·长春)如图所示,分析小球从A点自由摆动到C点的过程,不考虑空气阻力,以下说法正确的是(D)
A.小球从A点摆动到B点的过程中动能转化为重力势能
B.小球摆动到最低点B点时动能为零
C.小球摆动到C点时重力势能最小
D.小球在整个过程中的机械能守恒
12.(2016·包头)如图甲所示,木块放在水平面上,用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做匀速直线运动,两次拉动木块得到的s-t关系图象如图乙所示.两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力的功率分别为P1、P2,下列判断正确的是(B)
A.F1>F2、P1>P2B.F1=F2、P1>P2
C.F1>F2、P1=P2D.F1<F2、P1<P2
13.(2016·乐山)物体由于运动而具有的能,叫做动能.在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中,小明提出如下猜想:
A.物体的动能可能与物体的质量有关;
B.物体的动能可能与物体的速度有关.
设计以下探究实验:
让质量为m的小球从高为h的斜槽上滚下,在水平面上运动.运动的小球碰上水平面上静止的木块后,能将木块撞出一段距离s.实验过程如图甲、乙、丙所示.图中m1<m2、s1<s2、s1<s3、h1<h2,水平面上所用的木块是同一木块.
(1)通过观察比较木块被撞的距离就可以反映小球动能的大小,这里用到的物理学研究问题的方法是转换(填“放大”“控制变量”或“转换”)法;
(2)通过比较甲、乙,可初步验证猜想B是正确的;
(3)通过比较甲、丙两次实验,初步验证猜想A是正确的;
(4)实验表明:
质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越大.
14.(2015·玉林)一辆汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶了30min.汽车所受阻力为1000N,问:
(1)汽车牵引力所做的功为多少焦耳?
(2)汽车牵引力的功率是多少瓦特?
(3)如图所示,请你用物理知识解释,为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制?
为什么在同样的道路上,对不同车型设定不一样的最高行驶速度?
解:
(1)s=vt=72km/h×
h=36km=36000m
因为汽车在平直公路上匀速行驶,牵引力等于阻力,即F=f=1000N
汽车牵引力所做的功:
W=Fs=1000N×36000m=3.6×107J
(2)汽车牵引力的功率:
P=
=
=2×104W
(3)动能与质量和速度有关:
速度一定时,质量越大,动能越大;质量一定时,速度越大,动能越大.当机动车质量一定时,速度越快,动能越大,刹车时制动距离越大,容易发生交通事故,所以要限速行驶.惯性与质量有关:
质量越大,惯性越大.大车质量大,在速度相同时,其惯性大、动能也大,所以遇到紧急情况不容易刹车,且发生事故时伤害更严重;在同样的道路上,对质量较小的车,其允许的速度可大些,所以对不同车型设定不一样的最高行驶速度
能力提升
15.(2016·北京)一个小球从A点由静止开始下落,速度越来越大,相继经过B、C两点,如图所示.若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离,则下列说法中不正确的是(A)
A.小球在下落过程中动能不变
B.小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能
C.小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功
D.小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率
16.(2016·濉溪一模)跳绳是一种健身运动,也是安徽省中考体育考试项目,有位同学对此作了专门研究,跳绳者的质量是50kg,跳绳者的双脚离地距离随时间变化的情况如图所示.根据所给条件可估算出此跳绳者在1分钟内克服重力做功为8__100J,在1分钟内做功的平均功率为135W.
17.(2016·镇江)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,该实验是通过比较木块在木板上滑行的距离来比较小球动能大小的,图中错误的操作是两次实验中未保持木块初始位置相同.改正后进行实验,发现木块会从木板右侧滑出,则可以通过增大(填“增大”或“减小”)木块的质量来加以改进.
18.(2016·宜昌)释放化学能的过程不断地发生在人体内,食物也是一种“燃料”.营养成分在人体细胞里与氧结合,提供给细胞、组织所需的能量.人体摄入的能量(营养师常称之为热量)过多或过少,都有损健康.
(1)某种巧克力的营养成分表上标有“每100g能量2361kJ”,该标识的含义与以下物理量C的含义类似.
A.热量 B.内能 C.热值 D.比热容
(2)小华同学质量为50kg,正常情况下步行上一层楼需要12s,他克服重力做多少功?
他克服重力做功的功率是多少?
(每层楼高3m,g取10N/kg)
(3)人体摄入过多的能量往往希望通过运动消耗掉.小华同学吃了一块净含量50g的上述巧克力,如果他从巧克力获得的能量全部用于克服重力做功,则他要爬多少层楼?
解:
(2)步行上一层楼做的功:
W=Gh=mgh=50kg×10N/kg×3m=1500J
他克服重力做功的功率:
P=
=
=125W
(3)吃一块净含量50g的上述巧克力获得的能量:
Q=
×50g=1180.5kJ=1.1805×106J
爬一层楼克服重力做的功为1500J
所以,他爬楼的层数:
n=
=787层
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- 第11讲 功和机械能 11 机械能