1、第十讲 功和机械能(分值：70 分 建议时间：60 分钟)基础练习一、选择题(每小题 3 分，共 24 分)1.(2017 柳州) 如图所示情况中，力没做功的是(B)2.(2017 黄石) 下列说法正确的是(D)A.运动的物体具有的能量叫做动能B.甲乙两人同时登山，甲先到达山顶 ，则甲的功率大C.功就是能，因为它们的单位相同D.用 50 N 的水平力拉着重 100 N 的小车沿着水平地面前进 5 m，则此过程拉力做的功比重力做的功多3.(2017 东营) 如图所示，旅游景区的索道缆车载着游客匀速上山 ，它具有的(D)A.动能增加，重力势能增加B.动能不变，机械能减少C.动能减少，重力势能增加D
2、.动能不变，机械能增加4.(2017 自贡) 如图所示是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。在 a 到 d 的整个过程中，下列说法不正确的是(B)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( 导学号 65484154)5.(2017 黔南州)如图所示，物体沿光滑斜面从顶端下滑至底端。在这个过程中 ，物体的速度 v，通过的距离 s，机械能 E 和动能 Ek随时间 t 的变化如
3、图所示 ，则错误的是(B)6.(2017 呼和浩特改编)如图所示，质量为 m 的小球从静止下落，落在与 A 点等高处、竖直放置静止的轻弹簧上，到达与 B 点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C 点等高处是小球到达的最低点 (不计空气阻力)。下列说法正确的是(D)A.下落过程中，小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能守恒B.下落过程中，小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能不守恒C.到达 C 点时，小球的动能为零，受到的重力大于弹簧的弹力D.从 B 到 C，小球重力势能与动能都减小，转化成弹性势能(导学号 65484155)7.(2017 广东) 妈妈与小明进行
4、爬山比赛，他们选择的起点、路径和终点都相同 ，全程设为匀速运动。妈妈的体重是小明的 2 倍，妈妈所用的时间是小明的 3 倍，若妈妈克服自身重力做功为 W1、功率为 P1，小明克服自身重力做功为 W2、功率为 P2，则下列关系正确的是(D)A. W1W 21 1 B. W 1W 223C. P1P 211 D. P1P 2238.(2016 荆州) 如图所示，叠放在一起的物体 A 和 B，在大小为 F10 N 的恒力作用下，10 s 内沿水平方向匀速直线运动 1 m，下列结论正确的是 (B)A.甲、乙两图中物体 B 所受摩擦力大小均为 10 NB.甲、乙两图中物体 A 受到地面对它的摩擦力大小均
5、为 10 NC.甲图中，力 F 做功 1 JD.乙图中，力 F 做功的功率为 10 W二、填空题(每空 1 分，共 11 分)9.(2017 广东) 火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星来说 ，动能增大，重力势能增大，卫星的机械能是由火箭燃料的化学能转化而来的。10.(2017 柳州)落久水电站位于广西融水县贝江下游，已列入广西域内西江流域柳江控制性防洪工程之一。落久水电站用拦河坝提高水位，被提高了水位的水下泄时，冲击水轮机的叶轮，带动发电机发电。在这个过程中，水的重力势能转化为水的动能，水的动能转化为电能。11.(2017 安顺)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
6、点自由下落，相继经过 B、C 两点。已知 ABBC 。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 W1W 2， P1P 2(两空均选填“” “”或“”) 。( 导学号 65484156)12.(2017 绥化)如图所示是人造地球卫星的轨道示意图。卫星在大气层外运行 ，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。卫星在远地点时(重力) 势能最大，从远地点向无近地点运动时，它的势能减小，动能增大，速度也就增大。第 12 题图第 13 题图13.(2017 绍兴)如图为四旋翼无人机，质量为 1.2 千克，下方悬挂着一个质量为 0.
7、1 千克的摄像机。在 10 秒内无人机从地面竖直上升了 20 米，然后边摄像边斜向上飞行了 30 秒，仪表盘上显示离地高度为 36 米。无人机前 10 秒对摄像机做功 20 焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为 0.9 瓦。三、简答题(4 分)14.(2017 绍兴)排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度。(1)解释整个过程中能量是否守恒。(2)排球从接触地面到形变最大的过程中，速度 v 与形变大小 V 之间的关系大致如图，请说明该过程中，排球受力情况与机械能变化的关系。(1)排球下落和地板的每次碰撞、及排球上升过程中，能量守恒。由于排球与空气摩擦、与地板
8、碰撞过程中有机械能转化成内能和转移出去，但这些能量的总和仍然保持不变。(2)排球接触地面后，受到重力和地面的弹力，弹力小于重力 ，排球的重力势能转化成动能和弹性势能。到 B 点时，排球重力等于受到地面弹力，动能达到最大。从 B 点到形变最大，弹力大于重力，重力势能和动能全部转化成弹性势能。 四、实验探究题(6 分)15.(2016 河南)HT实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系” 。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是 A让钢球从高处摆下B，钢球动能的大小是通过观察A 木
9、块滑行的距离 B来判断的。(2)从表中数据可以看出，他们让质量不同的钢球从相同高度摆下 ，使钢球到达竖直位置的 A速度 B相同，从而探究动能与 A质量B的关系。HT实验次数钢球质量/g钢球下摆高度/cm木块滑行距离/cm1 20 20 302 40 20 583 60 20HT(3)在第 3 次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第 3 次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用 A 甲B同学的建议。(4)由上述实验数据和现象可得出结论： A当速度一定时，质量越大，动能越大B。 ZK)HT五、综合应用题HT(共 11 分)HT
10、HZ16.ZK(HT(5 分)(2017 宿迁)HT如图所示，一位质量为 48 kg 的同学乘电梯上楼，每只脚与电梯接触的面JP3积均为 0.015 m2，电梯向上匀速运动时，2 s 内上升的高度为 4 m，g 取 10 N/kg。求： JP(1)电梯静止时，该同学对电梯的压强；(2)在 2 s 内，电梯对该同学做功的功率。JP3EHT解：HT(1)F G mg48 kg10 N/kg480 NJPp 1.610 4 PaFS 480 N0.015 m32(2)解法一：W FhGh480 N4 m1 920 JP 960 WWt 1 920 J2 s解法二：v 2 m/sht 4 m2 sPF
11、v480 N2 m/s 960 WFZK)HJ2mmHZ17.ZK(HT(6 分)(2017 太原二模)HT交通拥堵已成为现代城市的“城市病” 。图甲所示的易步车以其体积小巧，结构简单和驱动安全等优点，成为短途出行的一种交通工具。其品牌易步车的部分参数如下表。如图乙所示，质量为 60 kg 的小强从家骑该易步车上班，若此易步车的电机始终正常工作，以最大速度匀速直线行驶 10 min到达单位，在行驶过程中易步车所受阻力是人和车总重的 0.1 倍，g 取 10 N/kg。请你计算：(1)他家到单位的距离；(2)他在水平路面上骑易步车时，车对地面的压强；(3)他上班过程中，易步车电机的效率。HT H
12、T电池类别 4AH 锂电池电机额定功率 500 W最大速度 18 km/h单轮胎触地面积 25 cm2轮胎个数 2车身自重 20 kgHT HZ(导学号 65484157)HTHTEHT解：HT(1) 由 v 得，家到学校的距离：stsvt 18 km/h h3 km 3 000 m1060(2)FG 入 G 车 (m 人 m 车 )g(60 kg20 kg) 10 N/kg800 Np 1.610 5 Pa；FS 800 N22510 4 m2(3)因为易步车匀速直线运动，牵引力做的功WFsfs0.1Gs0.1800 N 3 000 m2.410 5 J由 P 可得， 消耗的电能：WtW 电
13、 P 电 t500 W 1060 s310 5 J易步车电机的效率 100% 100%80%FZK)WW电 2.4105J3105JHT能力提升 HTHZ1.ZK(HT(3 分)(2017 荆门)HT一辆汽车在平直的公路上做直线运动，其vt 图像如图所示 ，汽车在第 10 s 时已行驶了 150 m，速度达到了 20 m/s，随后匀速前进。若汽车在行驶过程中所受阻力大小始终为 2 000 N，以下说法正确的是JY(CCD)A.在 020 s 内汽车的平均速度为 15 m/sB.在 010 s 内汽车的牵引力大小恒为 2 000 NC.在 1020 s 内汽车牵引力做的功为 4105 JD.ZK
14、(JP3在 1020 s 内汽车牵引力做功的功率为 4105 WJPZK)ZK)HJ1.8mmHZ2. ZK(HT(3 分)(2016 南京改编)HT用水平拉力先后两次拉着重为20 N 的同一物体，沿同一水平面做直线运动。第一次拉力为 10 N，物体恰好做匀速直线运动，拉力对物体做了 20 J 的功；第二次将拉力增大为 20 N，拉力对物体做了 48 J 的功，分析两次做功过程，以下判断正确的是JY(CCD)A.ZK(#JP3第一次物体受到的摩擦力是 20 N，物体运动了 2 mJPB.JP3第一次物体受到的摩擦力是 20 N，物体运动了 1 mJPC.JP3第二次物体受到的摩擦力是 10 N
15、，物体运动了 2.4 mJPD.JP3第二次物体受到的摩擦力是 20 N，物体运动了 4.8 mJPZK)ZK)HZ3.ZK(HT(2 分)(2016 襄阳)HT王波同学帮父母帮家，现有 30 捆书籍，每捆书籍的质量都为 5 kg。王波想尽快将它们搬上 10 m 高处的新家。如图是王波可以提供的用于搬运物体的功率与被搬运物体质量之间的关系图像，由图可知，为了尽可能快地将这批书籍搬上新家，他每次应搬 A3B捆。若每次下楼时间是上楼时间的一半，则他最快完成搬运任务并返回原地，所用的总时间为A450Bs。(g10 N/kg)ZK)HZ4.ZK(HT(6 分)(2017 益阳)HT跳伞是一项极具挑战的
16、运动，现在越来越受到人们的喜爱。在某次跳伞训练过程中，一个体重为 500 N 的运动员从空中悬停的直升机上由静止开始竖直跳下，经过 15 s 下落 210 m 后，开始做匀速直线运动直至落地，整个过程用时 30 s，其速度与时间的关系如图所示。求在这个过程中：(1)运动员下落的平均速度；(2)重力做的功；(3)匀速下降时重力做功的功率。JYHTHZ (导学号 65484158)HTEHT解：HT(1) 后 15 s 内运动的距离：s2v 2t26 m/s15s90 m，30 s 内的路程：ss 1s 2210 m 90 m 300 m，运动员下落的平均速度为：v 10 m/s；st 300 m30 s(2)重力做的功：WGh500 N300 m1.510 5J；(3)匀速下降时 FG500 N，JP4重力做功的功率：PFvGv500 N6 m/s3 000 W，JP或者 P 3 000 W。FZK)Wt Fst 500 N90 m15 s
