高中试卷答案网《机械功与机械能》
A
一、选择题
1.[2022·岳阳]小明两次分别用时60 s、40 s把同一捆书从一楼匀速搬上三楼,比较他两次搬书过程中对书做的功和做功的功率,下列判断正确的是 ( )
A.用时少的做功多
B.用时少的做功功率大
C.用时多的做功多
D.用时多的做功功率大
2.用大小相同的力F,作用在质量不同的物体上,使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示),F所做的功分别为W1和W2,则 ( )
A.W1=W2 B.W1=W2 C.W1=2W2 D.W1=4W2
3.[2018·柳州]下列四组数据给出了四个力做的功与做功所用的时间,其中功率最大的是 ( )
A.40 J,8 s B.80 J,8 s
C.80 J,10 s D.90 J,10 s
4.[2022·广西北部湾]为响应“绿色环保,低碳出行”的号召,我们常骑自行车出行。骑行中若刹车减速,则 ( )
A.车的惯性减小 B.车的运动状态不变
C.车的动能减小 D.车受到的摩擦力变小
5.(多选)[2022·柳州]下列物体中,具有动能的是 ( )
A.停在站台上的火车
B.风驰电掣的过山车
C.静止在地面上的足球
D.腾空而起的“长征”火箭
6.(多选)[2022·齐齐哈尔]如图所示是一位同学组装的提升重物的装置,他用80 N的力在10 s内把重力为120 N的物体匀速提升5 m。则此过程中,下列说法正确的是 ( )
A.他做的总功是1 200 J
B.他做的有用功是800 J
C.他对滑轮组做功的功率是80 W
D.该滑轮组的机械效率是75%
二、填空题
7.[2018·柳州]6月份是柳州杨梅成熟的季节,熟透的杨梅会从树上自然掉落,下落过程中速度越来越大,杨梅的
能转化成 能。
8.[2022·宜昌]小勇放学后,背着重40 N的书包沿水平路面走了200 m,用时3 min,又用1 min爬上了大约9 m高的四楼回到了家,小勇的重力为600 N。则他在回家过程中对书包所做的功约为 J,他所做总功的功率约为 W。
9.[2022·陕西]如图所示,工人师傅用沿斜面向上1 000 N的推力,将重为2 000 N的物体从斜面底端匀速推至斜面顶端。已知斜面长4 m、高1.5 m,则此过程中的有用功为 J,斜面的机械效率为 。使用斜面可以 (选填“省力”或“省功”)。
三、实验探究题
10.[2022·淄博节选]小雨和小明利用沙子、小桌、重物、透明的箱子进行实验探究。如图所示,把小桌放在透明的沙箱中,让重物从高处落下,撞击小桌,观察桌腿陷入沙子的深度,探究重力势能的大小与哪些因素有关。
(1)该实验探究的是 (选填“重物”或“小桌”)的重力势能。
(2)通过实验发现,同一个重物从不同高度落下,高度越高,能够对外做的功越 ,说明它的重力势能越 。
(3)要进一步探究重力势能与质量的关系,应换用 不同的重物,让它们从同一高度自由落下,观察桌腿陷入沙子的深度。
11.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。如图甲所示,将重力为5 N的木块放在长1 m、高0.2 m的斜面上,沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计,记下弹簧测力计的示数为1.6 N,则该斜面的机械效率η= %;木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为 N。继续探究,可以得出结论:斜面越陡,省力越 (选填“多”或“少”),机械效率越 (选填“高”或“低”)。
(2)用斜面做“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验,如图乙所示,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。
四、综合应用题
12.我们在超市购物时,常常使用购物车。已知购物车的质量为10 kg,小明用10 N的水平推力推着购物车沿水平地面运动了4 m,用时4 s。求:(g取10 N/kg)
(1)购物车的重力。
(2)推力所做的功。
(3)推力的功率。
13.[2022·苏州]如图所示是工人师傅用滑轮组提升建筑材料的示意图,在400 N的拉力作用下,使质量为70 kg的建筑材料在10 s的时间里,匀速竖直上升了2 m。不计绳子重力和摩擦,g取10 N/kg。求:
(1)拉力的功率。
(2)滑轮组的机械效率η。
(3)动滑轮的重力G动。
B
一、选择题
1.[2022·十堰]某汽车公司对自主研发的无人驾驶汽车性能进行测试,甲、乙两辆完全相同的汽车在同一水平路面上做匀速直线运动,且v甲
C.F甲=F乙 W甲
A.va>vb>vc B.vb>vc>va
C.va>vc>vb D.va=vb=vc
3.如图所示,斜面长3 m、高0.6 m,建筑工人用绳子在6 s内将重500 N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端,拉力是150 N(忽略绳子的重力),则下列说法正确的是 ( )
A.斜面上的摩擦力是50 N
B.拉力的功率是50 W
C.拉力所做的功是300 J
D.斜面的机械效率是80%
4.甲、乙两个滑轮组如图所示,其中的每一个滑轮质量都相同,用它们分别将重为G1、G2的物体提高相同的高度,不计滑轮组的摩擦,下列说法中正确的是 ( )
A.若G1=G2,拉力做的额外功相同
B.若G1=G2,拉力做的总功相同
C.若G1=G2,甲的机械效率大于乙的机械效率
D.用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物,机械效率不变
二、填空题
5.[2022·齐齐哈尔]在水平地面上,工人师傅沿水平方向推重300 N的木箱做直线运动,木箱速度随时间变化的图像如图所示。已知在4~8 s内木箱受到的推力恒为100 N,则在这段时间内,木箱受到的推力的功率是
W,8~10 s内木箱受到的摩擦力是 N。(忽略空气阻力)
6.[2022·达州]如图所示,AC、BC为同一水平面上的两个光滑斜面,AC>BC,∠CAB=30°。在相等时间内把重为80 N的同一物体从斜面底端分别沿AC、BC匀速推至C点,物体的机械能 (选填“增大”“减少”或“不变”),若推力分别为F1、F2,功率分别为P1、P2,则F1= N,P1 (选填“>”“<”或“=”)P2。
7.[2022·自贡]用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重为100 N,每次运送的量不定,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图像,则动滑轮重为 N;当某次运送4件货物时,滑轮组的机械效率为 %。(不考虑绳重和摩擦)
三、实验探究题
8.[2022·营口]在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验,让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
(1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的 相同,为了达到这一目的所采取的具体操作方法是使小球 。
(2)选用甲、丙两次实验可以得出结论:物体质量相同时, 。
(3)三次实验中,碰到纸盒前动能最小的是图 (选填“甲”“乙”或“丙”)中的铁球,原因是 。
(4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端由静止滑下,比较在不同表面滑行的距离(如下表所示),小车在三个表面克服摩擦力做的功 (选填“相等”或“不相等”);若水平面绝对光滑,小车将做 运动。
表面 毛巾 棉布 木板
摩擦力 最大 较大 最小
小车运动距离 最近 较远 最远
(5)图甲实验中若纸盒的重力为1 N,水平移动的距离是30 cm,则重力对纸盒做功 J。如果水平面光滑,则 (选填“能”或“不能”)完成本实验。
9.如图所示是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如下表所示。
实验 次数 物重 G/N 物体上升 高度h/m 拉力 F/N 绳端移动 距离s/m 机械 效率η
1 1 0.1 0.6 0.3 55.6%
2 2 0.1 1.0 0.3 66.7%
3 4 0.1 1.8 0.3
(1)实验过程中,应竖直向上 拉动弹簧测力计。
(2)第3次实验中滑轮组的机械效率是 。(精确到0.1%)
(3)分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重 ,滑轮组的机械效率越高。
(4)若在第3次实验中,物体上升的速度为0.1 m/s,则拉力F的功率为 W。
(5)创新小组也利用重为1 N、2 N、4 N的物体进行了3次实验,每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值,则创新小组测量值偏大的原因可能是 。(填字母)
A.测拉力时,弹簧测力计未调零,指针指在零刻度线下方
B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C.所使用的动滑轮的重力小于智慧小组的
四、综合应用题
10.[2022·张家界]某兴趣小组在社会实践中来到某乡村建筑工地,建筑工地工人们用如图甲所示的滑轮组来提升重物,不计绳重和摩擦,g取10 N/kg。
(1)一个工人质量为60 kg,竖直向上匀速拉动700 N的重物时,绳上拉力为400 N,将重物提升2 m用时20 s,滑轮组的机械效率为多少
(2)在这20 s的时间内拉力的功率为多少
(3)该工人能够提升的物体的最大质量为多少
(4)请你设计另一种最省力的绕线方式,并画在图乙中。
(5)利用最省力的方式,提升800 N的重物,求绳上拉力的大小。
(6)利用最省力的方式,竖直向上以0.15 m/s的速度匀速拉动绳子,求20 s物体上升的距离。
答案
A
1.B 2.B 3.B 4.C 5.BD 6.CD
7.重力势 动
8.360 24
9.3 000 75% 省力
10.(1)重物
(2)多 大
(3)质量
11.(1)62.5 0.6 少 高
(2)小木块移动的距离 速度
12.解:(1)购物车的重力
G=mg=10 kg×10 N/kg=100 N。
(2)推力所做的功W=Fs=10 N×4 m=40 J。
(3)推力的功率P==10 W。
13.解:(1)由图可知,该滑轮组n=2,则拉力移动的距离s=nh=2×2 m=4 m,
拉力做的总功W总=Fs=400 N×4 m=1 600 J,
则拉力的功率P==160 W。
(2)建筑材料所受重力
G=mg=70 kg×10 N/kg=700 N,
则有用功W有用=Gh=700 N×2 m=1 400 J,
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=87.5%。
(3)不计绳重和摩擦,则F=,
则动滑轮重力
G动=nF-G=2×400 N-700 N=100 N。
B
1.C 2.D 3.A 4.C
5.100 100
6.增大 40 =
7.100 80
8.(1)速度 从同一斜面的同一高度处由静止滑下
(2)速度越大,动能越大
(3)丙 能够对外做的功最少
(4)相等 匀速直线
(5)0 不能
9.(1)匀速 (2)74.1%
(3)越大 (4)0.54 (5)C
(2)第3次实验中,滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%=×100%≈74.1%。
(3)分析表中实验数据可知,同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(4)由题图可知,该滑轮组n=3,所以绳子自由端移动的速度为v绳=nv物=3×0.1 m/s=0.3 m/s,拉力F的功率为P=Fv绳=1.8 N×0.3 m/s=0.54 W。
(5)若测量拉力时,弹簧测力计没有调零,指针指在零刻度线的下方,会使所测拉力偏大,测量出的机械效率偏小,故A不符合题意;若弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升,会使所测拉力偏大,测量出的机械效率偏小,故B不符合题意;若所使用的动滑轮重力较小,会使额外功所占比例较小,测量出的机械效率较大,故C符合题意。
10.解:(1)此过程所做的有用功
W有用=Gh=700 N×2 m=1 400 J,
图甲中滑轮组n=2,则绳子自由端移动的距离s=nh=2×2 m=4 m,
所做的总功
W总=Fs=400 N×4 m=1 600 J,
滑轮组的机械效率
η=×100%=×100%=87.5%。
(2)在这20 s的时间内拉力的功率
P==80 W。
(3)不计绳重和摩擦,由F=(G+G动)可得,动滑轮的重力为
G动=nF-G=2×400 N-700 N=100 N,
为了防止工人被绳子拉上去,则人施加的最大拉力等于人的重力,
即F最大=G人=m人g=60 kg×10 N/kg=600 N,
由F=(G+G动)可得,物体的最大重力为
G'=2F最大-G动=2×600 N-100 N=1 100 N,
物体质量为
m'==110 kg。
(4)如图所示
(5)利用最省力的方式,提升800 N的重物,绳上拉力
F'=(G″+G动)=×(800 N+100 N)=300 N。
(6)20 s绳子自由端移动的距离
s'=v't=0.15 m/s×20 s=3 m,
物体上升的距离
h'==1 m。
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