第十一章功和机械能.docx
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第十一章功和机械能
第十一章功和机械能
一.选择题(共10小题)
1.(2015•自贡)下列说法中正确的是( )
A.用手从地面竖直提起水桶,手竖直向上的拉力对水桶做了功
B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程,手竖直向上的拉力对水桶做了功
C.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中,推力对铅球做了功
D.用力推一辆汽车,汽车静止不动,推力在这个过程中对汽车做了功
2.(2015•呼和浩特)如图所示,一名运动员投掷铅球的过程示意图.铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,不计空气阻力.下列说法正确的是( )
A.只有在a到b的过程中,运动员对铅球做了功
B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中,铅球的重力势能减少
D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断的变化
3.(2015•遂宁)物体在一水平面上做直线运动,先在大小为F的水平推力作用下匀速前进了一段距离,接着在方向不变大小为2F的推力作用下继续前进了相同距离,下列说法正确的是( )
A.整个过程重力对物体做了功
B.前一段距离物体所受力合力为零
C.后一段距离物体仍匀速运动
D.前、后两段距离物体受到的摩擦力不相等
4.(2015•安顺)举重是我国的优势体育项目.一位身高170cm的运动员和一位身高160cm的运动员,在挺举项目中用相同时间,把同样重的杠铃举起,如图所示.如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2,功率分别为P1和P2,则下列关系式中正确的是( )
A.W1=W2、P1=P2B.W1>W2、P1=P2
C.W1>W2、P1>P2D.W1<W2、P1<P2
5.(2015•赤峰)如图所示,大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同,下列说法正确的是( )
A.大人与小孩做功相同,两人功率相同
B.大人与小孩做功相同,小孩功率大
C.大人比小孩做功多,大人功率大
D.大人比小孩做功多,小孩功率大
6.(2015•南京)一名普通中学生从地上拿起一个鸡蛋,并把它缓缓举过头顶,此过程中他对鸡蛋做的功约为( )
A.0.lJB.1JC.10JD.100J
7.(2015•深圳)甲机械比乙机械的功率大,表示两机械在工作时( )
A.甲做功多B.甲更省力C.甲做功快D.甲用时少
8.(2015•大连)如图所示,一弹簧的左端固定,右端连接一个小球,把它们套在光滑的水平杆上.a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置,b点是弹簧原长时小球的位置,c点时小球到达最右端的位置.则小球a点运动到c点的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球在a点,弹簧的弹性势能最小
B.小球在b点,小球的速度最小
C.从a点到b点,小球的动能逐渐增大
D.从b点到c点,弹簧的弹性势能逐渐减小
9.(2015•杭州)如图所示是蹦床运动员表演的情景,运动员从最低点到达最高点的过程中,运动员的动能和重力势能变化情况分别是( )
A.动能减小,重力势能增大
B.动能增大,重力势能减小
C.动能先增大后减小,重力势能增大
D.动能先减小后增大,重力势能减小
10.(2015•自贡)一个中学生向上抛出一个篮球,在篮球上升的过程中,篮球的( )
A.动能减少,重力势能增加B.动能减少,重力势能减少
C.动能增加,机械能增加D.动能增加,机械能不变
二.填空题(共8小题)
11.(2015•攀枝花)在自由下落过程中,物体运动速度会越来越快,一个物体由A点自由下落,相继经过B、C两点,已知AB=BC.如图所示,物体在AB段重力做功W1,做功功率P1;在BC段重力做功W2,做功功率P2,则W1 W2,P1 P2(两空均选填“>”、“<”或“=”).
12.(2015•永州)在水平地面上,用60N的力沿水平方向拉着重为200N的小车前进5m,拉力做功 J,重力做功 J.
13.(2015•铜仁市)小龙背着质量为25kg的实验器材从实验楼的一楼上到三楼,又沿着走廊水平走了5m到达实验室.每层楼高3m,小龙对实验器材做功 J.若在搬运实验器材的整个过程中小龙总共做功4500J,则小龙自身体重 kg.(g=10N/kg)
14.(2015•泉州)在水平地面上有一长方体木箱,小林用水平推力F把木箱向前推动,如图甲所示,此过程中,推力F随时间t的变化情况如图乙所示,木块前进的速度V的大小随时间t的变化情况如图丙所示,则,从3s到5s内,推力对木块所做的功 J,第2秒木块受到的合力为 N.
15.(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 J,他做功的平均功率是 W.(g取10N/kg)
16.(2014•青海)小华用200N的水平推力在水平地面上推着重为300N的箱子,在10s内箱子匀速前进了0.5m,在这个过程中,小华对箱子做功 J,小华对箱子做功的功率是 W,箱子与水平地面间的滑动摩擦力是 N.
17.(2014•湖北)如图所示,质量为50g的金属小球从a处自由下滑,经过b处、到达c处时,恰好停下,在a到b的过程中,重力做功为 J,在整个运动过程中,小球克服摩擦消耗的机械能为 J.(g取10N/kg)
18.(2014•呼伦贝尔)大石头重6×104N,起重机在15s内将大石头沿竖直方向匀速提升1m,则起重机提升大石头所做的功是 J,功率是 W.
三.计算题(共4小题)
19.(2016•闸北区二模)把重为20牛的物体匀速提升到5米高处,用时40秒.求:
①拉力所做的功W.
②拉力所做功的功率P.
20.(2016春•杨浦区期中)水桶内装有重为20牛的水,小李同学为家里的饮水机换水,他从地面匀速提起水桶放到1.2米高的饮水机上(水桶的质量不计).
求:
(1)小李同学所做的功W;
(2)在此过程中他共用时5秒,求他所做功的功率P.
21.(2015春•普陀区校级期中)一辆汽车装满货物后共重4.9×104牛,在平直的公路上匀速行驶,6分钟内前进了5千米,这时发动机的功率是80千瓦,求:
(1)在这段路程中汽车的牵引力做了多少功?
(2)汽车受到的阻力为多少牛?
22.(2016•长春模拟)如图所示,用滑轮组将重600N的物体在10秒内匀速提升了5m,拉力为400N.
求:
(1)拉力所做的功.
(2)该滑轮组的机械效率.
第十一章功和机械能
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
1.(2015•自贡)下列说法中正确的是( )
A.用手从地面竖直提起水桶,手竖直向上的拉力对水桶做了功
B.提着水桶在路面上水平向前移动一段路程,手竖直向上的拉力对水桶做了功
C.抛出手的铅球在空中向前运动的过程中,推力对铅球做了功
D.用力推一辆汽车,汽车静止不动,推力在这个过程中对汽车做了功
【解答】解:
A、用手从地面提起水桶,在拉力的方向上移动了距离,拉力做了功,该选项说法正确;
B、提着水桶水平前进时,在水平方向移动了距离,手的拉力沿竖直方向,所以拉力不做功,该选项说法不正确;
C、抛出去的铅球由于惯性在空中飞行,推力已消失,故推力没有做功,该选项说法不正确;
D、用力推汽车,没有推动,没有在力的方向上移动距离,推力没有做功,该选项说法不正确.
故选A.
2.(2015•呼和浩特)如图所示,一名运动员投掷铅球的过程示意图.铅球在b点离手,c点是铅球运动的最高点,不计空气阻力.下列说法正确的是( )
A.只有在a到b的过程中,运动员对铅球做了功
B.在b到d的过程中,铅球的机械能先增加后减少
C.在c到d的过程中,铅球的重力势能减少
D.在a到d的过程中,铅球的运动状态在不断的变化
【解答】解:
A、在a到b的过程中,运动员对铅球有一个推力的作用且铅球在推力作用下移动了一段距离,所以在这个阶段,运动员对铅球做了功;铅球离开手,由于惯性继续运动,所以手就不做功了,故A正确;
B、在b到d的过程中,由于不计空气阻力,所以铅球的机械能不变,故B错误;
C、在c到d的过程中,铅球的质量不变,高度减小,故重力势能减小,故C正确;
D、在a到d的过程中,铅球的运动方向和运动快慢都发生了改变,所以运动状态是在不断变化的,故D正确;
故选ACD.
3.(2015•遂宁)物体在一水平面上做直线运动,先在大小为F的水平推力作用下匀速前进了一段距离,接着在方向不变大小为2F的推力作用下继续前进了相同距离,下列说法正确的是( )
A.整个过程重力对物体做了功
B.前一段距离物体所受力合力为零
C.后一段距离物体仍匀速运动
D.前、后两段距离物体受到的摩擦力不相等
【解答】解:
A、重力在竖直方向,位移在水平方向,重力做功为零,故A错误;
B、物体在前一段是处于匀速直线运动状态,所以前一段距离物体所受力合力为零,故B正确;
C、物体在大小为F的水平推力作用下匀速前进,水平方向上受力平衡,摩擦阻力f等于推力F;后一段在方向不变大小为2F的推力作用下时,推力大于摩擦阻力,物体做加速运动,故C错误;
D、由于物体对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以物体受到的摩擦力不变,故D错误.
故选:
B.
4.(2015•安顺)举重是我国的优势体育项目.一位身高170cm的运动员和一位身高160cm的运动员,在挺举项目中用相同时间,把同样重的杠铃举起,如图所示.如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2,功率分别为P1和P2,则下列关系式中正确的是( )
A.W1=W2、P1=P2B.W1>W2、P1=P2C.W1>W2、P1>P2D.W1<W2、P1<P2
【解答】解:
由题知身高170cm的运动员和身高160cm的运动员举起杠铃的重力相同,
身高170cm的运动员比身高160cm的运动员将杠铃举得高,
根据W=Gh可知,W1>W2;
因为两运动员举起杠铃的时间相同,
根据P=
可知,P1>P2.所以ABD错误,C正确.
故选C.
5.(2015•赤峰)如图所示,大人与小孩爬相同的楼梯所用时间相同,下列说法正确的是( )
A.大人与小孩做功相同,两人功率相同
B.大人与小孩做功相同,小孩功率大
C.大人比小孩做功多,大人功率大
D.大人比小孩做功多,小孩功率大
【解答】解:
大人与小孩爬相同的楼梯,h相同,但大人体重比小孩的大,由W=Gh可知大人做功多;
爬楼梯所用时间相同,根据P=
可知大人的功率大.所以ABD错误,C正确.
故选C.
6.(2015•南京)一名普通中学生从地上拿起一个鸡蛋,并把它缓缓举过头顶,此过程中他对鸡蛋做的功约为( )
A.0.lJB.1JC.10JD.100J
【解答】解:
一只鸡蛋的质量约50g,受到的重力为G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N
从地上拿起鸡蛋,并把它缓缓举过头顶,通过的距离大约2m,
所以对鸡蛋做的功大约为W=Gh=0.5N×2m=1J.
故选B.
7.(2015•深圳)甲机械比乙机械的功率大,表示两机械在工作时( )
A.甲做功多B.甲更省力C.甲做功快D.甲用时少
【解答】解:
A、由W=Pt可知,功率大的机械做功不一定多,故A错误;
BC、功率来表示物体做功的快慢的物理量,功率大的做功快,省力与功率大小无关,故B错误,C正确;
D、由t=
可知,功率大的机械用的时间不一定少,故D错误.
故选C.
8.(2015•大连)如图所示,一弹簧的左端固定,右端连接一个小球,把它们套在光滑的水平杆上.a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置,b点是弹簧原长时小球的位置,c点时小球到达最右端的位置.则小球a点运动到c点的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球在a点,弹簧的弹性势能最小
B.小球在b点,小球的速度最小
C.从a点到b点,小球的动能逐渐增大
D.从b点到c点,弹簧的弹性势能逐渐减小
【解答】解:
A、a点是压缩弹簧后形变程度最大处,弹性势能也最大,故A错误;
B、因为水平杆光滑,所以小球在a点时只受到弹簧向右的弹力,则小球由a向b运动时会加速运动,故B错误;
C、小球质量一定,从a点到b点时速度越来越快,所以动能逐渐增大,故C正确;
D、b点是弹簧原长时小球的位置,弹性势能为0,小球到达b点后由于惯性继续向右运动,所以弹簧逐渐被拉伸,弹性势能逐渐变大,故D错误.
故选C.
9.(2015•杭州)如图所示是蹦床运动员表演的情景,运动员从最低点到达最高点的过程中,运动员的动能和重力势能变化情况分别是( )
A.动能减小,重力势能增大
B.动能增大,重力势能减小
C.动能先增大后减小,重力势能增大
D.动能先减小后增大,重力势能减小
【解答】解:
运动员从最低点开始向上时,先是弹性势能转化为动能,当蹦床对人的弹力与重力相等的时候速度最大,动能最大;人离开蹦床后弹力消失,在上升到达最高点的过程中,质量不变,高度增大,重力势能增大,速度减小,动能减小.故整个过程中,动能先增大后减小,重力势能增大.
故选C.
10.(2015•自贡)一个中学生向上抛出一个篮球,在篮球上升的过程中,篮球的( )
A.动能减少,重力势能增加B.动能减少,重力势能减少
C.动能增加,机械能增加D.动能增加,机械能不变
【解答】解:
向上抛出的篮球,离开手后会继续向上运动,则在上升的过程中篮球的质量不变,篮球的速度在不断的减小,篮球距离地面的高度在不断的变大,所以篮球在此过程中的动能变小,重力势能变大.由于篮球在上升的过程中,与空气摩擦,所以机械能减小.
故选A.
二.填空题(共8小题)
11.(2015•攀枝花)在自由下落过程中,物体运动速度会越来越快,一个物体由A点自由下落,相继经过B、C两点,已知AB=BC.如图所示,物体在AB段重力做功W1,做功功率P1;在BC段重力做功W2,做功功率P2,则W1 = W2,P1 < P2(两空均选填“>”、“<”或“=”).
【解答】解:
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,
由v=
可得,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.
故答案为:
=;<.
12.(2015•永州)在水平地面上,用60N的力沿水平方向拉着重为200N的小车前进5m,拉力做功 300 J,重力做功 0 J.
【解答】解:
(1)拉力做的功W=Fs=60N×5m=300J;
(2)重力的方向是竖直向下的,而物体是在水平方向上移动了5m,没有在重力方向上移动距离,所以重力做功为0J.
故答案为:
300;0.
13.(2015•铜仁市)小龙背着质量为25kg的实验器材从实验楼的一楼上到三楼,又沿着走廊水平走了5m到达实验室.每层楼高3m,小龙对实验器材做功 1500 J.若在搬运实验器材的整个过程中小龙总共做功4500J,则小龙自身体重 50 kg.(g=10N/kg)
【解答】解:
(1)由题意可知G=mg=25kg×10N/kg=250N,
一层楼高3m,一楼到三楼是两层楼高,s=3m×2=6m;
因为小龙背着实验器材的力竖直向上,所以水平方向上没有对实验器材做功,
对实验器材做功:
W=Gh=250N×6m=1500J.
(2)小龙克服自身重力做的功:
W′=W总﹣W=4500J﹣1500J=3000J,
由W=Gh得,小龙的重力:
G小龙=
=
=500N.
则m=
=
=50kg.
故答案为:
1500;50.
14.(2015•泉州)在水平地面上有一长方体木箱,小林用水平推力F把木箱向前推动,如图甲所示,此过程中,推力F随时间t的变化情况如图乙所示,木块前进的速度V的大小随时间t的变化情况如图丙所示,则,从3s到5s内,推力对木块所做的功 400 J,第2秒木块受到的合力为 100 N.
【解答】解:
(1)由图象可知在3~5s内的运动速度v3=1m/s,推力F3=200N,
由v=
可得,在3﹣5s内移动的距离为:
s3=v3t3=1m/s×2s=2m,
推力做功:
W=F3s3=200N×2m=400J;
(2)由图丙知,3到5s时间内,物体做匀速直线运动,由图乙可知,此时f=F=200N;
而第2s末F=300N,所以2s末木块所受的合力为F合=F﹣f=300N﹣200N=100N.
故答案为:
400;100.
15.(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 720 J,他做功的平均功率是 2.25 W.(g取10N/kg)
【解答】解:
(1)∵m包=8kg,g=10N/Kg,
∴G包=m包g=8kg×10N/Kg=80N,
在此过程中攀岩者对背包做功W1=G包h=80N×9m=720J
(2)G人=520N,
从而可知,G=G人+G包=520N+80N=600N,
W=Gh=600N×9m=5400J.
∵W=5400J,t=40min=2400s,
∴P=
=
=2.25W.
故答案为:
720;2.25.
16.(2014•青海)小华用200N的水平推力在水平地面上推着重为300N的箱子,在10s内箱子匀速前进了0.5m,在这个过程中,小华对箱子做功 100 J,小华对箱子做功的功率是 10 W,箱子与水平地面间的滑动摩擦力是 200 N.
【解答】解:
推力做的功为W=FS=200N×0.5m=100J,
小华对箱子做功的平均功率P=
=
=10W.
箱子受的是平衡力,所以摩擦力等于推力,f=F=200N.
故答案为:
100;10;200.
17.(2014•湖北)如图所示,质量为50g的金属小球从a处自由下滑,经过b处、到达c处时,恰好停下,在a到b的过程中,重力做功为 0.2 J,在整个运动过程中,小球克服摩擦消耗的机械能为 0.1 J.(g取10N/kg)
【解答】解:
(1)小球重:
G=mg=50×10﹣3kg×10N/kg=0.5N,
小球从a到b的过程中,重力做功:
W=Gh=0.5N×0.4m=0.2J;
(2)小球克服摩擦消耗的机械能:
△E=G(ha﹣hc)=0.5N×(0.4m﹣0.2m)=0.1J.
故答案为:
0.2;0.1.
18.(2014•呼伦贝尔)大石头重6×104N,起重机在15s内将大石头沿竖直方向匀速提升1m,则起重机提升大石头所做的功是 6×104 J,功率是 4×103 W.
【解答】解:
起重机对石头做的功:
W=Gh=6×104N×1m=6×104J,
起重机提升大石头的功率:
P=
=
=4×103W.
故答案为:
6×104;4×103.
三.计算题(共4小题)
19.(2016•闸北区二模)把重为20牛的物体匀速提升到5米高处,用时40秒.求:
①拉力所做的功W.
②拉力所做功的功率P.
【解答】解:
①匀速提升物体时,拉力:
F=G=20N,
拉力做的功:
W=Fs=20N×5m=100J;
②拉力做功的功率:
P=
=
=2.5W.
答:
①拉力所做的功为100J;
②拉力所做功的功率为2.5W.
20.(2016春•杨浦区期中)水桶内装有重为20牛的水,小李同学为家里的饮水机换水,他从地面匀速提起水桶放到1.2米高的饮水机上(水桶的质量不计).
求:
(1)小李同学所做的功W;
(2)在此过程中他共用时5秒,求他所做功的功率P.
【解答】解:
(1)小李同学所做的功:
W=Gh=20N×1.2m=24J;
(2)他所做功的功率:
P=
=
=4.8W.
答:
(1)小李同学所做的功W为24J;
(2)他所做功的功率P为4.8W.
21.(2015春•普陀区校级期中)一辆汽车装满货物后共重4.9×104牛,在平直的公路上匀速行驶,6分钟内前进了5千米,这时发动机的功率是80千瓦,求:
(1)在这段路程中汽车的牵引力做了多少功?
(2)汽车受到的阻力为多少牛?
【解答】解:
(1)由P=
可得,汽车的牵引力做的功W=Pt=8×104W×6×60s=2.88×107J.
(2)由W=Fs得:
F=
=
=5.76×103N,
因为汽车做匀速直线运动,由二力平衡条件知:
f=F=5.76×103N.
答:
(1)在这段路程中汽车的牵引力做了2.88×107J的功;
(2)汽车受到的阻力为5.76×103N.
22.(2016•长春模拟)如图所示,用滑轮组将重600N的物体在10秒内匀速提升了5m,拉力为400N.
求:
(1)拉力所做的功.
(2)该滑轮组的机械效率.
【解答】解:
(1)由图可知,n=2,则绳端移动的距离:
s=nh=2×5m=10m,
拉力做的功:
W总=Fs=400N×10m=4000J;
(2)拉力做的有用功:
W有=Gh=600N×5m=3000J,
该滑轮组的机械效率:
η=
×100%=
×100%=75%.
答:
(1)拉力所做的功为4000J;
(2)该滑轮组的机械效率为75%.
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