机械功和机械能.docx

机械功和机械能.docx

《机械功和机械能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械功和机械能.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械功和机械能

机械功和机械能

一、单选题

1．某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（）

A．机械能一定不变，动能一定不变B．机械能可能改变，动能一定不变

C．机械能可能改变，动能可能改变D．机械能一定不变，动能可能改变

2．如图所示，斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定。

小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点。

则下列说法中正确的是（　　）

A．小物块从P向M运动过程中，机械能减小B．小物块从P向M运动过程中，重力势能增大

C．弹簧被压缩到最短时，小物块动能最大D．小物块从M向T运动过程中，速度变快

3．成语“水滴石穿”，比喻力量虽小，但只要坚持，功到自然成｡从物理的角度分析∶①力改变了石头的形状；②水滴冲击石头时，石头对水滴没有作用力；③水滴加速下落过程，重力对水滴做了功；④水滴加速下落过程，受到了平衡力的作用｡完全正确的一组是

A．①③B．①②C．①④D．②④

4．物体在水平地面上做直线运动，当物体运动的路程和时间图像如图甲时，受到的水平推力为F1；当物体运动的速度和时间图像如图乙时，受到的水平推力为F2．两次推力的功率分别为P1、P2．则下列关系正确的是

A．F1=F2P1>P2B．F1=F2P1

B．C．F1>F2P1>P2D．F1P2

5．高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下，开始下落的一段时间速度越来越大，落到地面前一段时间匀速下落。

雨滴在空中下落的整个过程中

A．动能一直增大，机械能守恒B．动能先增大后不变，机械能守恒

C．动能先增大后不变，机械能一直减小D．动能先减小后不变，机械能一直减小

6．如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中（　　）

A．动能增加，机械能增加

B．重力势能减小，机械能减少

C．动能先减小后增大，机械能不变

D．重力势能先减少后增大，机械能不变

7．如图所示，质量为2kg的物体A在滑轮组的拉动下，沿水平地面以0.3m/s的速度做匀速直线运动。

已知A与地面间的摩擦力为12N，弹簧测力计的拉力F为5N。

不计滑轮组、绳子、弹簧测力计的重力。

若A匀速运动4s，则此过程中（　　）

A．物体A的重力做功24JB．弹簧测力计移动2.4m

C．拉力F做功的功率是1.5WD．滑轮组的机械效率是80%

8．如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。

已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（　　）

A．η=

×100%B．η=

×100%C．η=

×100%D．η=

×100%

9．两位同学用二只同样的滑轮和同一根绳子，分别组成图所示的甲、乙两个滑轮组来匀速提升同一重物，不计绳重和阻力，则

A．甲较省力且机械效率较高B．乙较省力且机械效率较高

C．两个滑轮组省力程度相同，机械效率不同D．两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同

10．同一物体（质量为m）先用滑轮组（如图甲）匀速提升，后沿斜面（如图乙）匀速提升，两次提升高度均为h，两次拉力大小均为

mg，斜面长AB＝2h，则这两次提升物体的机械效率比较（　　）

A．η甲＞η乙B．η甲＜η乙

C．η甲＝η乙D．条件不足无法比较

二、多选题

11．关于力、运动、能量转化，下列说法正确的是（　　）

A．物体的运动和静止是相对的

B．运载火箭点火后，火箭向下喷出燃气，获得向上的动力从而加速升空，此动力的施力物体是燃气

C．猴子双手握住竖直竹竿，匀速向上爬竿的过程中，它所受的摩擦力方向向下

D．将一排球竖直向上抛出，排球在上升过程中，排球的动能增大

12．对物理概念的理解是学好物理的关键，下列关于功、功率和机械效率的说法正确的是（　　）

A．通过改进机械的性能的机械，机械效率也不能达到100%B．做功多的机械，功率一定大

C．功率大的机械，做功一定快D．做功快的机械，机械效率一定高

三、填空题

13．用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。

已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置铁球的重力做功是___________；在此过程中弹簧的弹性势能增加量为_______。

B位置到C位置的过程中铁球所受的重力______（选填“大于”、“小于”、“等于”）弹簧所施加的弹力。

（整个过程中不计能量损耗）

14．工人用如图装置搬运石块A。

已知A重1200N，在20s内沿水平方向匀速移动3m，工人所用拉力F为120N，那么A移动速度为______m/s，此过程拉力F做功为______J；如果此装置机械效率为75%，则石块A受到的摩擦力为______N。

五、实验题

19．物体由于_____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______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______（选填“放大”“控制变量”或“转换”）法；

（2）通过比较甲、乙两次实验，可初步验证_____（填猜想序号）是正确的；

（3）通过比较________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______；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越_______。

20．斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。

（1）使用斜面提升物体可以省力。

如图甲，将重力为50N的木块放在长1m、高0.2m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下测力计的示数为16N，则该斜面的机械效率

=______%，木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为______N。

继续探究，可以得出斜面越陡，省力越______（选填“多”或“少”），机械效率越______（选填“高”或“低”）

（2）用斜面“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，如图乙，使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下，撞击水平面上的小木块，通过观察______比较小球动能的大小，可以探究物体的动能跟______这一因素的关系。

21．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。

实验次数

钩码所受的重力G/N

钩码上升的高度h/cm

拉力F/N

绳自由端移动的距离s/cm

机械效率η

1

2

10

0.8

30

83.3%

2

4

10

1.5

30

②

3

6

10

①

30

*

（1）实验中应_______拉动弹簧测力计使钩码上升；

（2）表格中编号①的数据应为______；编号②的数据应为________；

（3）比较实验数据可得出的实验结论是：

使用同样的滑轮组，_____________；

（4）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为_______N。

22．在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组，实验测得的数据如下表所示．

（1）表格内的第4次实验中应补充的数据是____（结果精确到0.1%）．这次数据是用图中_____（填“甲”或“乙”）所示的滑轮组测得的．

（2）分析比较第1、2、3次实验数据可以得到，若要增大滑轮组的机械效率，应该________．在第1次实验中，拉力F所做的额外功为________J．

（3）某同学认为，使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时，越省力的滑轮组其机械效率越大，他的想法正确吗？

___．请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断_______．

参考答案

1．B

【分析】

要解决此题需要掌握物体在受平衡力的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态；要了解机械能包括动能和势能，动能和物体的质量以及速度有关，重力势能与物体的质量和被举的高度有关。

【详解】

物体在平衡力的作用下，即一定处于平衡状态，即或是静止状态或是匀速直线运动状态，由于其动能的大小与质量及运动的速度有关，所以对于同一砖块来说，质量不变，其不管是保持静止还是匀速直线运动，其速度都是不变的，故其动能一定不变；但其重力势能却有可能改变，如将砖匀速提高，在该过程中，动能不变，但其重力势能变大，即机械能变大；同理若将砖匀速降低，其机械能会变小，综上所述可知，B符合题意。

故选B。

2．A

【分析】

本题考查了动能、势能、弹性势能的转化，以及机械能变化的判断，明确各自的影响因素是解答此题的关键。

【详解】

A．小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点，说明接触面不光滑，则小物块从P向M运动过程中，需要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，所以小物块的机械能减小，故A正确；

B．小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，其重力势能减小；故B错误；

C．弹簧被压缩的过程，小物块的动能转化为弹簧的弹性势能，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大，其弹性势能最大，此时小物块的动能最小，故C错误；

D．小物块从M向T运动过程中，动能不断转化为重力势能和内能，所以小物块的动能减小、速度变慢，故D错误。

故选A。

3．A

【详解】

①水滴石穿，水由于重力而下降作用在石头上，石头的形状逐渐改变，故①正确；

②力的作用是相互的，水滴冲击石头时，石头对水滴也有相互作用的力，故②错误；

③水滴加速下落过程，重力的方向竖直向下，水滴下降的方向竖直向下，所以，重力对水滴做了功，故③正确；

④水滴下降的过程中，重力大于空气的阻力，做加速下落运动，受到的是非平衡力的影响，故④错误。

故选A。

4．B

【详解】

由图象甲可知，物体作匀速直线运动，速度大小为v甲=

=

=2m/s；由v-t图象乙可知，物体的速度保持不变，即物体做匀速直线运动，速度大小为v乙=4m/s；因为两次都是匀速直线运动，推力和摩擦力是平衡力，根据二力平衡条件可知，推力都等于摩擦力，压力和接触面的粗糙程度不变，摩擦力不变，受到的水平推力为F1=F2．

已知v甲＜v乙，由P=

=Fv可得，两次推力的功率P1＜P2．

5．C

【详解】

雨滴在空中下落的整个过程中，高度一直降低则重力势能一直减小，开始下落的一段时间速度越来越大，则动能增大，落到地面前一段时间匀速下落时动能不变，即动能先增大后不变；由于下落过程中要克服空气阻力做功，则机械能一直减小，机械能不守恒。

故选C。

6．C

【详解】

运动员上升过程中质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度增大，重力势能增大；达到最高点动能为零，在下降的过程中，质量不变，速度增大，高度减小，动能增大，重力势能减小，在整个过程中，若不计空气阻力，机械能是守恒的，机械能不变。

故选C。

7．D

【详解】

A．物体A的重力方向沿竖直向下，在重力方向上没有移动，故做功为零，故A不符合题意；

B．由图可知滑轮组中n=3，弹簧测力计移动距离为

故B不符合题意；

C．拉力F移动速度为

则拉力F做功的功率为

故C不符合题意；

D．A与地面间的摩擦力为12N，则匀速直线运动时物体对动滑轮端的拉力为12N，滑轮组的机械效率为

故D符合题意。

故选D。

8．D

【详解】

D．∵斜面的高为h，物体的重力为G，

∴有用功为

W有用=Gh

又∵斜面长为L，拉力为F，

∴总功为

W总=FL

则机械效率为

η=

而物体与斜面的摩擦力为f，

∴额外功为

W额外=fL

则总功为

W总=W有用+W额外=Gh+fL，

故机械效率为

η=

×100%=

×100%

故D正确；

A．选项中是有用功与额外功的比值，不是机械效率，故A错；

B．选项中是有用功与有用功的比值，不是机械效率，故B错；

C．选项中是有用功与（总功加上额外功）的比值，不是机械效率，故C错。

故选D。

9．D

【解析】

【分析】

（1）在不计摩擦的情况下，若有n段绳子在拉重物，则

，从而比较出拉力大小。

（2）根据公式

比较出机械效率的大小。

【详解】

（1）从图中可以看出，甲图是有两段绳子在拉重物，故

；

乙图有三段绳子在拉重物，故

．所以F甲＞F乙。

（2）根据

可知，两个滑轮组动滑轮重相同，物重相同，所以其机械效率相同。

故D选项说说法正确。

【点睛】

此题主要考查的是学生对滑轮组拉力大小的计算、滑轮组机械效率大小比较的理解和掌握，掌握机械效率公式的变形是解决此题的关键。

10．C

【分析】

根据有用功、总功和机械效率的公式分析．物体提升相同高度，说明二个装置对该物体所做的有用功相同，通过比较两个装置的总功在结合机械效率公式可以比较两个装置的机械效率大小．

【详解】

两次提升物体时，提升物体的高度相同，根据公式

可知，有用功是相同的；

两次的拉力是相同的，由图可知，有两端绳子拉着动滑轮，则绳子自由端通过的距离为物体上升高度的2倍，即2h；物体在斜面通过的距离为2h，即物体在拉力的距离都是相同的，根据公式

可知，总功也相同；

有用功相同，总功相同，则根据机械效率的公式

可知，机械效率也相同．

故选C．

【点睛】

本题考查了有用功、总功、机械效率的求法，明确公式的应用是解题的关键，属于基础知识．

11．AB

【详解】

解：

A、物体的运动和静止是相对的，总是相对于参照物而言的，故A正确；

B、火箭对喷出的气体有向下的力，同时气体对火箭产生了向上巨大的推力，故施力物体是燃气，受力物体是火箭，故B正确；

C、猴子握住竖直的竹竿匀速向上爬，处于受力平衡状态，摩擦力与重力等大反向，方向竖直向上，故C错误；

D、将一排球竖直向上抛出，排球在上升过程中，质量不变，速度减小，则动能减小，故D错误。

故选：

AB。

（1）运动是绝对的，静止是相对的；

（2）物体间力的作用是相互的，一个物体对另一个物体有力的作用，同时它也受到另一个物体力的作用；

（3）匀速向上爬时，所受摩擦力与重力平衡；

（4）动能的影响因素是质量和速度。

本题考查了运动与静止的相对性、力作用的相互性、摩擦力的方向等，考查内容全面，又将理论与实际相结合，是一道好题。

12．AC

【详解】

A．使用任何机械都要做额外功，所以总功一定大于有用功，即有用功与总功的比值一定小于1，也就是机械效率小于100%，故A正确；

B．功率是做功多少与所用时间的比值。

做功多，时间不确定，功率大小不能确定。

故B错误；

C．功率反映做功的快慢，功率大则做功快，功率小则做功慢。

故C正确；

D．机械效率与做功快慢没有关系。

故D错误。

故选AC。

13．GhGh小于

【详解】

[1]从A位置到C位置铁球的重力做功W=Gh，

[2]因为从A位置开始向下运动的过程中，重力势能转化为动能，动能又转化为弹性势能，整个过程中不计能量损耗根据机械能守恒定律可知：

弹性势能增加量为

E=W=Gh

[3]铁球在C位置受力不平衡，在弹力的作用下有向上运动的趋势，故B到C位置的过程中铁球所受的重力小于弹簧所施加的弹力。

14．0.151080270

【详解】

[1]A移动的速度

[2]拉力做功

W总=Fs=F⋅3h=120N×3×3m=1080J

[3]据

得，石块A所受的拉力做的有用功为

而石块匀速移动时，受到的拉力与摩擦力是平衡力，所以

15．

（1）100N；

（2）400N；（3）1600J．

【详解】

（1）因为金属块浸没水中，所以金属块排开水的体积：

；金属块所受的浮力：

=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N；

（2）由图知，使用的滑轮组n=2，金属块未露出水面时，绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计，人的拉力：

；

（3）拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m，人的拉力所做的功：

=400N×4m=1600J．

16．

（1）1.2×106J；

（2）20000N；（3）75%．

【详解】

（1）．由

可得t时间内汽车对绳的拉力所做的功：

W=Pt=1.2×105W×10s=1.2×106J；

（2）．10s内货物移动的距离：

s物=vt=2m/s×10s=20m，

由图知，n=3，拉力端移动距离：

s=3s物=3×20m=60m，

由W=Fs可得汽车对绳的拉力大小：

；

（3）．不计绳、滑轮的质量和摩擦，滑轮组对重物的拉力：

F拉=3F=3×20000N=60000N，

斜面的机械效率：

答：

（1）．t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2×106J；

（2）．汽车对绳的拉力大小为20000N；

（3）．斜面的机械效率为75%．

17．

（1）2.5×103N

（2）2.5×105J（3）1.1×104N

【解析】

货车空载行驶时所受的阻力大小：

f=0.1G=0.1×2.5×104N=2.5×103N；因汽车匀速直线运动，受平衡力的作用，阻力与牵引力是一对平衡力，故F=2.5×103N；

v=36km/h=36×

m/s=10m/s，∵v=

，10s行驶的路程：

s=vt=10m/s×10s=100m，

10s内货车牵引力做的功：

W=Fs=2.5×103N×100m=2.5×105J；

∵P=F′v′，v′=90km/h=90×

m/s=25m/s，

∴此时牵引力：

F′=

=

=3600N，

∵汽车匀速行驶，

∴此时汽车受到的阻力：

f′=F′=3600N，

∵f=0.1G，

∴货车总重：

G′=

=

=3.6×104N，

货车最多可装载货物的重力：

G货=G′﹣G=3.6×104N﹣2.5×104N=1.1×104N．

18．

（1）2N；

（2）2N；（3）1.2W

【详解】

（1）物体的重力

G=mg=2kg×10N/kg=20N

由题意知在水平面上受到的滑动摩擦力

f滑=0.1G=0.1×20N=2N

（2）由题意得总功

W总=3Fs

有用功

W有=f滑s

F=

（G动+f）

机械效率

η=

=50%

解得G动=2N

（3）当m1=10kg时

F=

（G动+f滑1）=

（2N+0.1m1g）=

2N+0.1×10kg×10N/kg）=4N

所以拉力的功率

P=3Fv=4N×3×0.1m/s=1.2W

答：

（1）物体质量为2kg时，在水平面上受到的滑动摩擦力是2N；

（2）动滑轮的重力是2N；

（3）物体质量为10kg，以0.1m/s的速度匀速运动时，拉力F的功率是1.2W。

19．运动木块被撞出的距离转换B甲、丙大大

【详解】

[1]物体由于运动而具有的能叫动能。

（1）[2][3]探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体验，所以通过小球对木块外做功的多少来体现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所用方法为转换法。

（2）[4]分析甲、乙两图，两球的质量相同，小球释放的位置不同，到达水平面时，初速度不同，乙图中小球起始点的高度较大，到达水平面时，初速度较大，木块被推动的距离大，说明乙图中小球的动能大，故可以得出初步结论是：

质量相同时，物体速度越大，动能越大，验证B的观点。

（3）[5]动能的大小与质量和速度有关，若要探究动能的大小与质量的关系，需控制小球的速度相同，质量不同。

所以应选质量不同的两个小球，又因为小球起始点的高度越高，到水平面的速度越大，为了使得两球到水平面的速度相同，应该使两球在斜面的相同高度滚下来。

所以要探究动能的大小与质量的关系，应通过图中甲、丙两次实验进行对比。

（4）[6][7]由

（2）得：

质量相同时，物体速度越大，动能越大；分析甲、丙两图，小球释放的位置相同，到达水平面时，初速度相同，两球的质量不同，丙图中小球质量大，木块被推动的距离大，说明丙图中小球的动能大，故可以得出初步结论是：

速度相同时，物体质量越大，动能越大。

综上所述可得：

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。

20．62.56少高被撞击运动距离的远近速度

【详解】

（1）[1]该斜面的机械效率为

[2][3]滑动摩擦力做的功是额外功

所以滑动摩擦力大小为

[4]斜面越陡，省力越少，机械效率越高。

（2）[5][6]通过观察被撞击运动距离的远近比较小球动能的大小，可以探究物体的动能跟速度的关系。

21．竖直向上匀速2.288.9%提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高0.4

【详解】

（1）[1]实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升。

（2）[2]由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力为2.2N。

[3]由

可得第二次实验的机械效率

（3）[4]实验选用的是同滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。

（4）[5]因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力阻力所做的功，则有

则动滑轮的重力为

22．66.7％乙增大所提物体的重力0.1不正确第一次比第四次省力但机械效率却相同

【详解】

（1）由

可得，第4次实验的机械效率

（2）由

，可知绳子的股数n=2，故这次数据是用图乙所示的滑轮组．

（3）比较1、2、3次实验可知，同一滑轮组提升物体重力越大，机械效率越高；若要增大滑轮组的机械效率，应增大所提物体的重力。

在第1次实验中

W额外=W总-W有用=Fs-Gh=1N×0.3m-2N×0.1m=0.1J

（4）比较第1次和第4次实验，使用相同的滑轮所组成的滑轮组，绳子的绕法不同，提升同一物体时，第1次比第4次省力，但机械效率相等，所以他的想法不正确．

【点睛】

通过实验可知：

使用同一滑轮组，提升重物越重，机械效率越高；机械效率与绳子的股数无关。