第11章 功和机械能 基础过关测试卷
时间:60分钟 满分:100分
一、填空题(本题共8小题,每空2分,共36分)
1.为了纪念 对物理学的巨大贡献,以他的名字作为功的单位。人用力推车,但车未被推动,则人对车 (选填“做”或“不做”)功。
2.如图所示,跳水运动员跳水的过程中,被压弯的跳板具有 势能,从而将运动员弹起一定的高度,此时运动员具有 势能。
3.如图所示,滚摆下降的过程中,滚摆的 能转化为 能。滚摆上下往复运动的过程中,每次上升所能达到的高度越来越低,则滚摆在运动过程中的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
4.据《天工开物》记载,3 000多年前,我们的祖先在弓的基础上,又研发了射程更远的弩。如图所示,弩射出弩箭的过程中将弩弦的 能转化为弩箭的 能。
5.如图所示,这是一款智能服务机器人,重为450 N。机器人在水平地面上沿直线匀速运动5 m,水平动力做的功为1 500 J。该过程中,内置电动机向机器人提供 N的水平动力,地面对机器人的支持力做功为 J。
6.如图所示,这是消防员在训练高楼攀绳的场景。重为600 N的队员需要在20 s内,用一根绳索登上11.5 m高的楼层。在这个过程中,消防员克服重力做的功为 J,消防员克服重力做功的功率为 W。
7.地铁站台的设计方案如图所示,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡,列车进站时靠惯性就能冲上缓坡,把 能转化成重力势能,速度 (选填“增大”“减小”或“不变”)。出站时,又把储存的 能转化成动能,有效节约能量。
8.如图甲所示,木块放在水平地面上,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图像分别是图乙中的图线①和②,在相同时间内,两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F2,两次拉力做的功分别是W1、W2，两次拉力的功率分别是P1、P2，则W1 W2,P1 P2。(均选填“>”“=”或“<”)
二、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。每小题只有一个正确答案)
9.高空抛物是极不文明的行为,会造成很大的伤害,因为高处的物体具有较大的 ( )
A.体积 B.质量 C.动能 D.重力势能
10.如图所示的实例中,人对物体做功的是 ( )
11.正在匀速下降的观光电梯,关于它的动能和重力势能的变化,下列说法正确的是 ( )
A.动能不变,重力势能增大
B.动能减小,重力势能增大
C.动能不变,重力势能减小
D.动能增大,重力势能减小
12.如图所示,这是某运动员举重时的情景。运动员为了提高举重竞赛成绩,在平时训练时需要增大举起杠铃的总重,同时减少单次举起所用的时间。从物理学角度看,这样做能够 ( )
A.减小做功 B.保持功率不变
C.减小功率 D.增大功率
13.如图所示,物体A在粗糙的水平地面上,物体B在光滑的斜面上,它们在同样大小的拉力F作用下,在相同时间内沿力F的方向移动了相同的距离,拉力F所做的功分别为WA、WB,功率分别为PA、PB,则( )
A.WA=WB;PA
14.部分地区旱季,人们会用中间有转轴的塑料桶运水。如图所示,小红分别用背背、手抱、平拉、滚拉的方式运送装满水的水桶,在粗糙程度相同的水平地面上将水桶匀速运送相同的距离,则她对水桶做功最多的是 ( )
15.我国“北斗三号”全球卫星导航系统已正式开通,可向全世界提供连续稳定的导航服务。如图所示,这是北斗导航系统某一卫星的轨道示意图。已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒。该卫星从远地点向近地点运行的过程中,下列说法合理的是 ( )
A.重力势能增大,速度减小
B.重力势能增大,速度不变
C.重力势能减小,速度增大
D.重力势能减小,速度不变
16.以相同功率正常匀速行驶的两辆汽车,在相同时间内通过的路程之比为2∶1,下列说法正确的是( )
A.两车所做的功之比是2∶1
B.两车所做的功之比是1∶1
C.两车所受的牵引力之比是2∶1
D.两车的速度之比是1∶2
三、实验探究题(本题共1小题,共15分)
17.某班同学进行登楼比赛,看谁做功快。甲、乙两同学记录自己两次从一楼跑到确定的楼层所用的时间,并填入下面表格中,然后将有关的物理量也记录在下面的表格中。
学生 实验 序号 学生的 质量/kg 楼梯的 高度/m 登楼做的 功/J 所用的 时间/s
甲 1 50 3 1 500 5
2 50 3 1 500 8
乙 3 54 6 12
4 54 3 1 620 5
(1)第3次实验乙同学做的功为 J。
(2)分析比较实验序号为 的两次数据,可以得出初步结论:当做功所用时间相同时,做功越多,做功越快。
(3)分析比较实验序号为1、2的两次数据,可以得出初步结论:做相同的功,所用时间越少,做功越 。
(4)分析比较实验序号为2、3的两次数据,若要比较甲、乙两位同学做功的快慢,则可以比较
来确定哪位同学做功快。
(5)分析比较以上实验数据,可以得出登楼做功最快的是第 (填序号)次实验。
四、计算题(本题共1小题,共9分)
18.为了提高快递配送效率,有些地区使用了如图所示的物流机器人完成短距离的快递智能配送。若该物流机器人未装货物时所受的重力为6 000 N,在某平直道路上匀速行驶100 s,牵引力做的功为4.8×104 J,已知机器人所受的牵引力是重力的,g取10 N/kg。求:
(1)机器人匀速行驶时受到的阻力。
(2)机器人匀速行驶时牵引力做功的功率。
(3)机器人匀速行驶时的速度。
参考答案
一、填空题
1.焦耳 不做 解析:功的单位是焦耳,是为了纪念焦耳对物理学的巨大贡献。人用力推车,人给车施加了力,但车未被推动,说明在力的方向上没有移动距离,故人对车不做功。
2.弹性 重力 解析:由题意可知,压弯的跳板发生了弹性形变,说明被压弯的跳板具有弹性势能;运动员弹起一定的高度,此时运动员具有重力势能。
3.重力势 动 减小 解析:滚摆在下降过程中,质量不变,高度减小,则重力势能减小,速度增大,则动能增大,故滚摆下降的过程中,重力势能转化为动能。滚摆上下往复运动过程中,每次上升所能达到的高度越来越低,说明要克服阻力做功,故机械能减小。
方法技巧 在不计能量损失、质量不变的条件下,物体的动能、势能之间的转化如图所示。
4.弹性势 动 解析:在拉弩时,弩弦会发生弹性形变,拉弯的弩弦具有弹性势能,弩箭射出去后具有动能,这一过程中弩弦的弹性势能转化为弩箭的动能。
5.300 0 解析:由W=Fs可得,水平动力F===300 N。地面对机器人的支持力方向竖直向上,机器人在支持力的方向上没有移动距离,所以做功为0。
6.6 900 345 解析:消防员克服重力做的功W=Gh=600 N×11.5 m=6 900 J;消防员做功的功率P===345 W。
7.动 减小 重力势 解析:在进站时,列车的高度升高,列车的动能转化为重力势能;出站时,列车的高度降低,列车的重力势能转化为动能,从而有效节约能量。
8.> > 解析:由图像可知,木块两次都做匀速直线运动,则它所受的拉力和摩擦力是一对平衡力,两个力的大小相等;由题意可知,两次在水平地面上拉动同一木块,压力大小和接触面的粗糙程度都不变,则木块受到的滑动摩擦力大小不变,故两次弹簧测力计的示数不变,即F1=F2。由图像可知,两次所用的时间相等,第①次运动的距离较大,根据W=Fs可知,第①次做的功较多,则W1>W2。根据P=可知,时间相同时,拉力做的功越多,拉力的功率越大,故P1>P2。
方法技巧 s、t、v、F、W、P大小的比较:s、t、v、F、W、P这六个量中包含三个基本公式:速度公式v=,功的公式W=Fs,功率的公式P=。各物理量间的大小关系可以利用公式推导。
二、选择题
9 10 11 12 13 14 15 16
D A C D D C C B
9.D 解析:物体的重力势能跟物体的质量和所处的高度有关,物体有一定的质量,物体处于高处,重力势能大;而物体的体积、质量、动能与物体所处的高度无关。
10.A 解析:推着小车向前运动一段距离,推力和运动的方向均向前,则人对小车做功,故A选项符合题意;搬而未起,人对石头有作用力,但没有移动距离,则人对石头没有做功,故B选项不符合题意;提着滑板在水平路面上前行,提滑板的力的方向竖直向上,但移动距离的方向水平向前,则人对滑板没有做功,故C选项不符合题意;举着杠铃不动,有力作用在杠铃上,但杠铃没有在力的方向上移动距离,则人对杠铃没有做功,故D选项不符合题意。
11.C 解析:正在匀速下降的观光电梯,速度不变,质量不变,则它的动能不变;高度减小,重力势能减小,故C选项正确。
12.D 解析:增大举起杠铃的总重,高度不变,由W=Gh可知,这样做能增大对杠铃做的功。减小单次举起所用时间,根据P=可知,可以增大对杠铃做功的功率。
13.D 解析:作用在A、B两物体上的拉力F相同,物体沿力F的方向移动的距离s相同,所用时间t相同,根据W=Fs可知,力F对物体做的功相等,根据P=可知,做功的功率相等。
14.C 解析:A、B两图中小红对水桶作用力的方向竖直向上,但水桶在水平方向上移动了距离,即水桶沿竖直方向没有移动距离,故她对水桶没有做功;C图中水桶受到的滑动摩擦力大于D图中水桶受到的滚动摩擦力,由于她做匀速直线运动,则C图中的拉力大于D图中的拉力,已知移动的距离相同,由W=Fs可知,C图中她对水桶做的功比D图中她对水桶做的功多,故C选项符合题意。
15.C 解析:该卫星从远地点向近地点运行的过程中,卫星的质量不变,高度降低,重力势能减小;已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒,则卫星的动能增大,卫星的质量不变,则其速度增大。
16.B 解析:已知两车功率相同,由P=可知,在相同时间内两车做的功相等,故两车所做的功之比是1∶1,故A选项错误,B选项正确;两车所受的牵引力之比==×=×=,故C选项错误;两车的速度之比==×=×=,故D选项错误。
三、实验探究题
17.(1)3 240
(2)1、4
(3)快
(4)所做的功与所用时间的比值
(5)4
四、计算题
18.解:(1)因机器人在平直道路上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,所以机器人在平直道路上匀速行驶时受到的阻力f=F=G=×6 000 N=120 N。 (3分)
(2)机器人在平直道路上匀速行驶100 s,牵引力做的功为4.8×104 J,则牵引力做功的功率P===480 W。 (3分)
(3)由P===Fv可得,机器人匀速行驶时的速度v===4 m/s。 (3分)
