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1、第十一章 功和機械能 本章檢測 滿分:100 分,限時:45 分鐘 一、選擇題(每小題 3 分,共 30 分) 1.如圖 11-5-1 所示,一名女士推著童車輕松地前行,一名男士用很大的力推汽車,但汽車沒被推動。在相同的時間內(nèi),以下說法中正確的是( ) 圖 11-5-1 A. 男士推力做的功較多,做功較快 B. 女士推力做的功較多,做功較快 C. 男士推力做的功較少,功率較大 D. 女士推力做的功較少,功率較大 答案 B 女士推著童車前行,有作用在童車上的力,童車也在力的方向上通過了一定距離,推力對童車做了功;圖中的男士用很大的力推汽車,但汽車沒被推動,男士對汽車施加了

2、較大的力,但汽車沒有在力的方向上通過距離,推力沒有對汽車 W 做功。所以女士做功較多,由 P= t 可知,女士做功較快。 2.(2018 天津中考)中國選手張湘祥在奧運會上獲得男子舉重 62kg 級冠軍,挺舉成績是 176kg,圖 11-5-2 為他比賽時的照片。他在挺舉過程中對杠鈴做的功最接近( ) 圖 11-5-2 A.600J B.1200J C.1800J D.3400J 答案 D 運動員對杠鈴所用的力約為 F=G=mg=176kg×10N/kg=1760N,挺舉時要把杠鈴從地面抓起,再舉過頭頂,移動距離約為 s=2m,故運動員做功約為 W=F·s=1760N×2m=352

3、0J,故選擇 D。 3.(2019 北京通州一模)如圖 11-5-3 所示,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,一架普通無人機攜帶農(nóng)藥,一天可完成 600 畝農(nóng)田農(nóng)藥噴灑任務(wù),換作人工,則需要 60 人滿負荷工作一整天,科技帶來的優(yōu)勢非常明顯。假定無人機每次裝 20kg 農(nóng)藥,噴灑的過程中是在同一高度勻速飛行,下列說法正確的是( ) 圖 11-5-3 A. 噴灑農(nóng)藥的過程中,無人機重力勢能不變 B. 噴灑農(nóng)藥的過程中,無人機動能不變 C. 噴灑農(nóng)藥的過程中,無人機重力勢能增大 D. 噴灑農(nóng)藥的過程中,無人機機械能減小 答案 D 由題意知,無人機在噴灑農(nóng)藥時,飛機的速度和高度均不變,但質(zhì)量變小,所

4、以無人機的動能和重力勢能都減小, 故無人機的機械能減小。 4.2017 年 4 月 20 日 19 時 41 分 35 秒,“天舟一號”貨運飛船在文昌航天發(fā)射中心由“長征七號遙二”運載火箭成功發(fā)射升空。在它們加速升空的過程中,關(guān)于火箭搭載的“天舟一號”貨運飛船的能量下列說法正確的是( ) A.機械能的總量不變 B.機械能的總量變小 C.動能不變 D.重力勢能變大 答案 D 在加速升空的過程中,火箭搭載的“天舟一號”貨運飛船的動能增大,重力勢能增大,機械能增大,故 D 正確,A、B、C 錯誤。 5.(2018 安徽模擬)如圖 11-5-4 所示為游樂園里的過山車,下列說法正確的是( )

5、 圖 11-5-4 A. 過山車運動的整個過程中機械能守恒 B. 過山車在下滑的過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 C. 過山車沖上坡時,動能、重力勢能均增大 D. 過山車運動到最低點時動能最大 答案 D 由于過山車與軌道間有摩擦,需要克服摩擦力做功,機械能不守恒,A 錯;過山車在下滑的過程中重力勢能減小, 動能增大,動能由重力勢能轉(zhuǎn)化而來,B 錯;過山車沖上坡時動能減小,重力勢能增大,C 錯;過山車運動到最低點時,重力勢能最小,動能最大,D 正確。 6.(2019 江蘇連云港中考)物體在水平地面上做直線運動,當物體運動的路程和時間圖象如圖 11-5-5 甲時,受到的水平推力為 F1;當物

6、體運動的速度和時間圖象如圖乙時,受到的水平推力為 F2。兩次推力的功率分別為P1、P2。則下列關(guān)系正確的是 ( ) 圖 11-5-5 A.F1=F2 P1>P2 B.F1=F2 P1F2 P1>P2 D.F1P2 答案 B 由圖甲知,物體在水平地面上做直線運動時路程和時間成正比關(guān)系,運動速度不變,當路程為 4m 時,運動時間為 s 4m 2s,物體的速度v1=t= 2s =2m/s。由圖乙知,物體以 v2=4m/s 的速度做勻速直線運動。這兩種情況下,物體都處于平衡狀態(tài), 所以推力和摩擦力是一對平衡力,而物體在運動時對

7、地面的壓力和接觸面的粗糙程度相同,所以物體受到的摩擦力相同, W Fs 推力 F1=F2;由推力的功率 P= t = t =Fv 可得,兩次做功的功率 P1

8、 B 重力大小為 600N,方向豎直向下,而游客豎直向下運動了 60m,故重力所做的功為 W=Gh=600N×60m=3.6×104J。 8.(2019 山東淄博中考)如圖 11-5-7 所示,小球沿軌道由靜止從 A 點向 D 點運動的過程中(小球和軌道間存在摩擦),下列說法錯誤的是( ) 圖 11-5-7 A. 小球在 A 點的重力勢能最大 B. 小球在 B 點的速度最大 C. 小球在 C 點和 B 點的機械能相等 D. 小球不能到達 D 點 答案 C A 點時小球的初始位置最高,故小球在 A 點的重力勢能最大,A 說法正確;從 A 點運動到 B 點,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,所以

9、在 B 點小球的動能最大,故 B 說法正確;小球和軌道間存在摩擦,所以小球要克服阻力做功,機械能減小,小球在 C 點和 B 點的機械能不相等,小球不能到達 D 點,故 C 說法錯誤,D 說法正確。 9.質(zhì)量為 M 的物體離地面高度為 h 時,它的重力勢能 Ep 可以表示為Ep=Mgh(g=10N/kg)?，F(xiàn)從地面豎直上拋一個物體,物體能夠上升的最大高度為 4m,然后落回到地面,整個過程空氣阻力不能忽略。若上升過程中物體的重力勢能和動能相等時,物體離地面的高度記為 h1;下落過程中物體重力勢能和動能相等時,物體離地面的高度記為 h2。則 ( ) A.h1>2m,h2>2m B.h1<2m,h

10、2<2m C.h1>2m,h2<2m D.h1<2m,h2>2m 答案 C 設(shè)物體到達最高點時的機械能為 E1。 1 2 上升過程到達 2m 處時 Ep1= E1,機械能大于 E1,則動能大于重力勢能,所以重力勢能和動能相等時,h1>2m,B、D 錯誤; 1 同理下落過程到達 2m 處時 Ep2=2E1,機械能小于E1,則動能小于重力勢能,所以重力勢能和動能相等時,h2<2m,A 錯誤,C 正確。 10.(2018 安徽阜陽三模)如圖 11-5-8 所示,用手將一重為 G 的鐵球緩慢放在一自然伸長的彈簧上,放手后,鐵球從 A 位置開始向下運動,到達 B 位置速度達到最大

11、,到達 C 位置小球的速度變?yōu)榱恪Ｕ麄€過程中不計能量損耗,則下列說法正確的是( ) 圖 11-5-8 A. 從 A 位置到 C 位置鐵球的動能一直減小 B. 在 C 位置彈簧的彈性勢能最大 C. 從 A 位置到 B 位置鐵球的動能和重力勢能之和不變 D. 從 A 位置到 C 位置鐵球的動能和重力勢能之和一直增大 答案 B 鐵球從 A 位置開始向下運動,重力大于彈力,即向下做加速運動,速度變大;到達B 位置速度達到最大,即此時球的重力等于彈力,再向下運動,彈力大于重力,即鐵球做減速運動,速度變小,到達 C 位置鐵球的速度變?yōu)榱?其動能是先變大,后變小,A 錯;據(jù)圖可知,在 C 位

12、置彈性形變程度最大,彈性勢能最大,B 正確;從A 到 B 的運動過程中,彈簧被壓縮,其彈 性勢能增大,即該過程中鐵球的一部分動能和勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,由于總的機械能是不變的,鐵球的動能和重力勢能之和是減小的,C 錯;同理可知,D 錯。 二、填空題(每空 2 分,共 18 分) 11.(2019 湖北咸寧中考)甲、乙是兩個完全相同的網(wǎng)球。如圖 11-5-9 所示在同一高度同時以大小相等的速度將甲球豎直向下拋出、乙球豎直向上拋出,不計空氣阻力,拋出時兩球機械能 (選填“相等”或“不相等”);落地前的運動過程中甲球的動能 (選填“增大”“不變”或“減小”),乙球的機械能 (

13、選填“增大”“先增大后減小”“不變”或“減小” )。 圖 11-5-9 答案 相等 增大 不變 解析 甲、乙兩球質(zhì)量相等,初始時刻高度相同,速度相等,所以動能和重力勢能都相等,故甲、乙初始時刻的機械能相等。甲落地前向下運動,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,動能增大。不計空氣阻力,乙在運動過程中機械能守恒,即機械能不變。 12.(獨家原創(chuàng)試題)如圖 11-5-10 所示,用 1N 的水平拉力拉著重 5N 的木塊在水平地面上運動了 10m,若木塊受到的摩擦力為 0.8N,則拉力做的功為 J。 圖 11-5-10 答 案 10 解析 拉力做的功只與拉力的大小和物體在拉力的方向上移動的

14、距離有關(guān),與其他物理量均無關(guān),故拉力做的功 W=Fs=1N×10m=10J。 13.(2018 河北張家口二模)如圖 11-5-11 所示,軌道的右側(cè)有一彈簧。小明將一個小球從 A 點靜止釋放,小球沿軌道滾下,先后經(jīng)過 B、C、D 點,然后到達 E 點。小球到達D 點時的能量與在 A 點的能量比較 (選填“變大”“變小”或“不變”);當?shù)竭_ E 點時,彈簧長度最短,小球的速度變?yōu)榱?小球處于 (選填“平衡狀態(tài)”或“非平衡狀態(tài)”);小球壓縮彈簧的過程中,其動能轉(zhuǎn)化為 。(整個過程中不計空氣阻力和摩擦) 圖 11-5-11 答案 不變 非平衡狀態(tài) 彈簧的彈

15、性勢能 解析 小球在 A 位置時,只有重力勢能,所以在 A 點的機械能等于在 A 點的重力勢能。整個過程中不計空氣阻力和摩擦, 小球機械能守恒,所以在 D 點時小球具有的能量等于在 A 點時小球具有的能量。小球到達E 點時,雖然速度為 0,但小球在水平方向只受彈簧的彈力作用,所以小球處于非平衡狀態(tài);小球壓縮彈簧的過程中,其動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能。 14.如圖 11-5-12 所示,甲用 90N 的拉力,乙用 50N 的推力,在 30s 內(nèi)共同使一輛小車從一個傾角為 30°、長為 60m 的斜坡底端勻速運動到頂端。甲、乙二人對小車做功 J,甲對小車做功的功率為 W。 圖 11-

16、5-12 答 案 8400 180 解析 甲對小車做的功 W 甲=F 甲 s=90N×60m=5400J,乙對小車做的功W 乙=F 乙 s=50N×60m=3000J,則甲、乙二人對小車做功 W 甲 5400J W=W 甲+W 乙=5400J+3000J=8400J。甲對小車做功的功率 P 甲= t = 30s =180W。 三、實驗探究題(15 題 9 分,16 題 15 分,共 24 分) 15.(2018 江蘇泰州中考)某小組進行“探究動能大小與質(zhì)量是否有關(guān)”的活動。 (1) 小明用兩輛相同的小車,在其中一輛小車上放一個砝碼,然后讓它們從同一斜面的同一位置由靜止

17、釋放,撞擊置于水平面上的木塊,如圖 11-5-13(a)。 ①將小車從同一位置處釋放,目的是控制小車到達水平面的 相同。 ②通過比較 來比較小車動能的大小。根據(jù)實驗得出結(jié)論:動能大小與質(zhì)量大小有關(guān)。 (2) 小紅改變實驗方案:讓同一小車,從同一斜面的不同高度由靜止釋放,撞擊水平面上的木塊,如圖(b)。發(fā)現(xiàn):木塊滑行的距離不一樣遠。根據(jù)這一現(xiàn)象,能做出以下哪個判斷? 。 A. 動能大小與質(zhì)量無關(guān),一定還與其他因素有關(guān) B. 動能大小除了與質(zhì)量有關(guān)外,一定還與其他因素有關(guān) C. 不能判斷物體動能大小是否與質(zhì)量有關(guān),動能大小一定與質(zhì)量外的其他因素有關(guān) 圖 11-5-13 答

18、案 (1)①速度 ②木塊被推出的遠近 (2)C 解析 (1)要探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系,需控制速度相同,為了使小車到達水平面時的速度相等,需將質(zhì)量不同的小車從斜面上的同一高度處由靜止釋放;通過木塊被推出距離的遠近來比較小車動能的大小;(2)同一小車,從同一斜面的不同高度由靜止釋放,小車到達水平面時的速度大小不同。小車推動木塊做功,運動距離越遠,做功越多,動能越大。小車質(zhì)量一定,不能判斷物體動能大小是否與質(zhì)量有關(guān),動能大小一定與質(zhì)量外的其他因素有關(guān),所以應(yīng)選 C。 16.(獨家原創(chuàng)試題)某物理學習小組為了探究重力勢能的大小與什么因素有關(guān),做了如下猜想:重力勢能的大小可能與物體的高度和質(zhì)量有關(guān)

19、。 根據(jù)猜想,小明做了如下探究:用一個鐵架臺、小沙盒、小鋼球,讓小鋼球從不同高度下落,落在細沙上(如圖 11-5-14 所示)。 圖 11-5-14 (1) 該裝置是通過觀察 來判斷物體重力勢能的大小的。(2 分) (2) 小明設(shè)計的實驗是探究猜想:物體的重力勢能與 有關(guān),通過實驗觀察到的現(xiàn)象是當小球離細沙的高度為 h1 下落時比高度為 h2 下落時小球陷入的深些,說明了在 一定的條件下, 越大,物體的重力勢能就越大。(6 分) (3) 為了探究重力勢能的大小與另一個因素的關(guān)系,請你在以上實驗的基礎(chǔ)上,再選擇一個器材進行探究并簡述你的實驗方案。 你選擇的器材是 ;(2 分) 你的實驗方案: ;(3 分) 得出的結(jié)論是: 。(2 分) 答案 (1)小球陷入沙坑的深度 (2)高度 質(zhì)量 高度 (3)與小球體積相等的塑料球(或等體積的不同質(zhì)量的其他小球等) 讓塑料球從高度 h1(或等高度)的位置下落,觀察塑料球陷入沙坑的深度 在高度一定的條件下,質(zhì)量越大,物體具有的重力勢能就越大