第十三章 机械功与机械能
知识自助餐A
一、选择题
1．下列说法正确的是( )
A．做功越多，功率一定越大 B．做功时间越短，功率一定越大 C．功率是单位时间内完成的功 D．功率越大的机械做功一定越多
2．下列机械中，能省功的机械是( ) A．扳手 B．天平
C．剪刀 D．以上三个都不能省功
3．如图X13－1－1所示，用F＝50 N的水平拉力，通过一个动滑轮，使重为200 N的物体A水平向右匀速移动了3 m，在这个过程中( )
图X13－1－1
A．拉力F做了150 J的功 B．拉力F做了300 J 的功 C．重力做了600 J的功 D．重力做了1 200 J的功 4．(2012年北京)水平桌面上的文具盒在水平方向的拉力作用下，沿拉力的方向移动了一段距离，则下列判断正确的是( )
A．文具盒所受的重力做了功 B．文具盒所受的支持力做了功 C．文具盒所受的拉力做了功 D．没有力对文具盒做功
5．要测量小明通过楼梯上楼时的功率，不需要测量的是( ) A．身体质量 B．通过的楼梯高度 C．通过的路程 D．上楼所用的时间
6．(2011年株洲)用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体，两力所做的功W与在这两个力的方向上移动的距离s的关系图象如图X13－1－2所示，由图可知，甲、乙两个力的大小关系是( )
图X13－1－2
A．F甲>F乙 B．F甲＜F乙
C．F甲＝F乙 D．条件不足，无法判断 7．(2012年十堰)用弹簧测力计沿水平方向拉着同一物体在同一水平面上运动，两次运动的s－t图象如图X13－1－3所示，其对应的弹簧测力计示数分别为F1和F2，功率分别为P1和P2，则它们的大小关系是( )
图X13－1－3
1
A．F1>F2，P1>P2 B．F1＝F2，P1>P2 C．F1＝F2，P1 图X13－1－4 9．如图X13－1－5甲所示，水平地面上的一物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体速度v与时间t的关系如图乙所示．则第2 s末时，物体处于____________状态，第6 s末到第9 s末，推力F做功是____________J，此时功率为________W. 图X13－1－5 10．(2012年常州)小明在30 s内用600 N的拉力F把900 N的重物沿斜面向右上方匀速拉动3 m，此过程中重物的高度上升了1.5 m，拉力F做功的功率是________W，此过程中斜面的机械效率是________． 11．施工中，一建筑工人用滑轮组提升重为220 N的泥桶，动滑轮重为20 N，不计摩擦及绳重(如图X13－1－6所示)．若工人在5 s内将泥桶匀速提高2 m．求： 图X13－1－6 (1)工人使用滑轮组时做的有用功为________J. (2)工人拉绳子的力为________N；拉力的功率为________W. (3)滑轮组的机械效率为________． 知识自助餐B 三、实验题 12．学校买了一箱物理器材，小军同学将它从一楼搬运到三楼(如图X13－1－7所示)，小丽同学想测量小军同学搬运器材过程中对箱子做功的功率． 图X13－1－7 2 (1)测量所需要的器材有：________、________和________． (2)小丽同学设计的测量步骤如下，其中多余的是( ) A．测出箱子所受的重力 B．测出楼梯的总长度 C．测出一楼到三楼的竖直高度 D．测出小军上楼梯所用的时间 E．算出小军搬运箱子的功率 (3)请你帮小丽设计一个实验记录表格． 四、计算题 13．(2011年舟山)5月19日上午，装载着两台大型桥吊的“振华23号”轮在舟山大浦口码头靠岸．这两台桥吊将是舟山港起吊速度最快、起重量最大、外伸距最长的集装箱桥吊，将大大提高舟山港的集装箱吞吐能力．(取g＝10 N/kg) (1)桥吊一次最多能起吊65 t的货物，65 t货物的重力为多大？ (2)若将65 t的货物竖直吊起20 m，用时200 s，则桥吊对货物做了多少功？功率有多大？ 14．一辆电动自行车以10 m/s的速度在平直的公路上匀速运动了30 s，牵引力为20 N．求电动自行车在这段时间内： (1)通过的距离是多少？ (2)牵引力做的功是多少？ (3)牵引力做功的功率是多少？ 机械效率 知识自助餐A 一、选择题 1．甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度．则( ) 3 A．乙升降机提升重物做的有用功较多 B．甲升降机的电动机做的额外功较多 C．甲升降机的电动机做的总功较少 D．乙升降机的电动机做的总功较少 2．为了粉刷教室，需要将涂料运到五楼．工人师傅可以采用的方法有：①用人直接搬运上去；②用定滑轮提上去；③用动滑轮提上去．在这几种方法中( ) A．最省力的是② B．最省力的是③ C．做有用功最多的是① D．机械效率最高的是③ 3．下列说法正确的是( ) A．效率高的机械，功率一定大 B．使用滑轮组不仅能省力、省距离，而且能省功 C．由于额外功的存在，机械效率总小于1 D．做功越多的机械，其机械效率就一定越高 4．山区的公路多修成环绕山坡的盘山公路，这样车辆向上行驶时可以( ) A．提高功率 B．提高机械效率 C．减小所必需的牵引力 D．减小所做的功 5．如图X13－2－1所示，分别用甲、乙两套装置将同一物体匀速提升相同的高度，所用的拉力分别为F甲、F乙，它们的机械效率分别为η甲、η乙．则下列关系正确的是(不计绳重与摩擦，且动滑轮重小于物重)( ) 图X13－2－1 A．F甲>F乙，η甲>η乙 B．F甲 6．(2012年安徽)如图X13－2－2所示，有一斜面长为L、高为h，现用力F沿斜面把重为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( ) GhGh A．η＝×100% B．η＝×100% fLF－fLGhGh C．η＝×100% D．η＝×100% F＋fLGh＋fL 图X13－2－2 图X13－2－3 7．用如图X13－2－3所示的滑轮组提起重1 000 N的货物，所用拉力是400 N，绳的自由端被拉下2 m．关于这个滑轮组工作的下列说法正确的是( ) 4 A．总功是2 000 J B．额外功是100 J C．有用功是400 J D．机械效率是62.5% 二、填空题 8．如图X13－2－4所示的滑轮组，钩码总重6 N，弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳，由图示中可读出此时弹簧测力计对细绳的拉力为________N，则该滑轮组的机械效率________%. 图X13－2－4 图X13－2－5 9．用图X13－2－5所示的滑轮组将重G＝12 N的物体匀速提升20 cm，所用的拉力F＝5 N，所做的有用功为________J，机械效率为________．当改为提升17 N的重物时，该滑轮组的机械效率为________．(忽略摩擦阻力) 10．将重物从长4 m、高1 m的斜面底部匀速推上斜面顶端．已知沿斜面所用的推力是300 N，斜面的机械效率是75%，则推力做的总功是________J，推力做的有用功是________J，物体的重量是________N. 图X13－2－6 11．(2012年潍坊)如图X13－2－6所示，用两个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，每个滑轮重为30 N．用这个滑轮组把重300 N的物体匀速提升2 m，不计绳重及摩擦，则拉力F的大小是________N，滑轮组的机械效率为________． 知识自助餐B 三、实验题 12．(2012年遵义)小明在测量滑轮组的机械效率的实验中，所用装置如图X13－2－7所示．实验中每个钩码重2 N，测得的数据如下表： 钩码上 弹簧测力 弹簧测力 机械 钩码总 升的高 计移动的 计的示数 效率 实验次数 重G/N F/N η 度h/m 距离s/m 物理量 1 4 0.1 1.8 0.3 2 6 0.1 2.4 0.3 83% 3 4 0.1 1.4 0.5 57% 4 4 0.2 1.4 1.0 57% 5 图X13－2－7 (1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上________拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数． (2)第1次实验测得的机械效率为________．(结果保留两位有效数字) (3)分析表中的数据可知，第2次实验是用______图做的；第4次实验是用______图做的．(填“甲”、“乙”或“丙”) (4)分析第1、2次实验数据可知，使用同一滑轮组，____________可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、3次实验的数据可知，使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率________． (5)分析第3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度__________． 四、计算题 13．如图X13－2－8所示，用滑轮组匀速提起一个重为400 N的物体，物体在5 s内竖直上升了2 m，人拉绳的力为250 N．(不计绳重及摩擦) (1)对重物做的有用功是多少？ (2)人拉绳子做功的功率是多少？ 图X13－2－8 知识自助餐C 14．(2011年阜阳)现有一重为3 000 N的包装箱，工人师傅想把它搬到1.2 m高的车厢上，他们用木板在车厢与地面之间搭成一个长度约为4 m的简易斜面，如图X13－2－9所示，工人师傅站在地上用1 200 N的推力沿斜面把包装箱匀速推上车．求： 图X13－2－9 6 (1)该斜面的机械效率是多少？ (2)包装箱在斜面上运动时所受摩擦力多大？ 机械能及其转化 知识自助餐A 一、选择题 1．(2011年广州)跳远运动的几个阶段如图X13－3－1所示，则运动员( ) 图X13－3－1 A．助跑阶段机械能不变 B．起跳时机械能为零 C．经过最高点时动能最大 D．经过最高点时重力势能最大 2．跳伞运动员在空中匀速下落时，以下说法中正确的有( ) A．重力势能减少，动能增加，机械能不变 B．重力势能增加，动能减少，机械能不变 C．重力势能减少，动能不变，机械能减少 D．重力势能增加，动能不变，机械能增加 3．小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如下图所示，其中机械能增大的是( ) 7 4．(2012年梅州)如图X13－3－2所示，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，若它在顶端的重力势能为65 J，则滑到底端的动能是( ) 图X13－3－2 A．35 J B．50 J C．55 J D．65 J 5．下列各图与相应描述不相符的是( ) A．足球被守门员接住过程中，球的运动状态改变 B．乒乓球在空中向前飞行时不受到球拍的作用力 C．冰壶被发出后仍能继续前进是因为冰壶具有惯性 D．垒球被抛出在空中飞行时球的机械能增加 6．如图X13－3－3所示的地铁，进站与出站的轨道都与站台构成一个缓坡．为了充分利用能量，火车上坡前关闭发动机，由于惯性冲上缓坡，则上坡时火车的动能、重力势能分别( ) 图X13－3－3 A．增大、减小 B．减小、增大 C．减小、减小 D．增大、增大 7．如图X13－3－4所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化．则( ) 图X13－3－4 A．小球在A处的动能等于在D处的动能 B．小球在A处的动能大于在D处的动能 C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能 8 D．小球在B处的机械能等于在C处的机械能 8．下列对雨滴在空中匀速下落过程的分析(不考虑雨滴质量的变化和雨滴受到的浮力)，正确的是( ) A．雨滴受到平衡力的作用 B．雨滴下落过程中机械能保持不变 C．雨滴受到的重力大于它受到的阻力 D．雨滴的重力势能转化为动能 二、填空题 9．在抗震救灾中，空降部队的战士空降到汶川．战士在跳伞时，如果在空中未打开伞，且加速下降(不计空气阻力)，则他的动能________，势能________．如果伞打开后，战士匀速下降，则此时他的机械能________．(填“增大”、“减小”或“不变”) 10．(2011年株洲)汽车刹车过程中，动能________(填“增大”、“减小”或“不变”)，这是由于汽车在刹车时克服____________做功，使机械能转化为内能． 11．(2010年广州)甲站在0.5 m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7 m/s匀速下行的自动扶梯上．甲、乙两人质量相等，甲上行中动能________(填“增加”、“不变”或“减少”)．某时刻他们的位置如图X13－3－5所示，该时刻甲的重力势能________乙的重力势能，甲的机械能________乙的机械能(填“大于”、“等于”或“小于”)． 图X13－3－5 图X13－3－6 12．如图X13－3－6所示，运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的________能转化为箭的______能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的____________能增大． 知识自助餐B 三、实验题 13．(2012年滨州)小红猜想动能的大小可能与物体的质量m和运动速度v有关，于是设计了如图X13－3－7甲、乙所示的实验，探究动能的大小与物体的质量m和运动速度v的关系． 图X13－3－7 (1)图甲中让质量不同的两个小球从斜面的同一高度自由滚下，目的是使两球到达水平面时，具有相同的________． (2)选用图甲探究的是动能与________的关系，比较分析实验现象，得出的结论是：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)选用图乙探究的是动能与____________的关系，比较分析实验现象，得出的结论是：________________________________________________________________________ 9 ________________________________________________________________________. 四、综合能力题 14．(2011年丽水)小华为了探究物体动能的大小与质量、速度的关系，设计了如图X13－3－8甲、乙所示的实验． 图X13－3－8 实验甲：质量相同的两个小球，沿同一光滑弧形轨道分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示. 实验乙：质量不同的两个小球，沿同一光滑弧形轨道分别从A处开始向下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示． (1)要探究物体动能的大小与速度的关系应选用________(填“甲”或“乙”)图． (2)甲、乙两组实验可以得出的结论是___________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. (3)这个实验中，利用木块被碰撞后移动的________来比较物体的动能大小．下列实例中与此实验方法相同的有________(填编号)． ①认识电流大小时，用水流进行类比 ②用红墨水在水中的扩散现象来认识分子是运动的 ③用酚酞试液滴入溶液变成红色来判断溶液呈碱性 第十三章 机械功与机械能 第1课时 功和功率 1．C 2．D 解析：任何机械都不省功． 3．B 4.C 5.C 6.A 7.B 8．150 300 9．静止 24 8 解析：第6～9 s物体匀速运动了6 m. 10．60 75% 11．(1)440 (2)80 96 (3)91.7% 12．(1)台秤(或磅秤) 刻度尺(卷尺) 秒表(手表) (2)B (3)表格如下： 上楼梯所用 一楼到三楼的 搬运器材的 箱子重 G/N 的时间t/s 竖直高度h/m 功率P/W 513.解：(1)G＝mg＝65×1 000 kg×10 N/kg＝6.5×10 N. (2)W＝Gh＝6.5×105 N×20 m＝1.3×107 J. 10 ＝Gh，克服摩擦力做的额外功W额＝fL， Gh 拉力做的总功W＝FL＝W有用＋W额＝Gh＋fL，机械效率η＝×100%. Gh＋fL s1 000×2 7．D 解析：总功为W总＝Fs＝400 N×2 m＝800 J，有用功为W有＝Gh＝G·＝44 J W有500 ＝500 J，机械效率η＝×100%＝×100%＝62.5%. 800W总 8．2.4 83.3 9．2.4 80% 85% 解析：所做的有用功W有用＝12 N×0.2 m＝2.4 J．根据滑轮组的绕线方式可知绳子自由端s＝3h＝0.6 m，所做的总功W总＝Fs＝5 N×0.6 m＝3 J．机械效率ηW有用＝＝80%. W总 W滑轮0.6 J 因忽略摩擦阻力，所以W滑轮＝W总－W有用＝0.6 J，则G滑轮＝＝＝3 N，提升17 h0.2 m W′有用17 N·h N重物时的机械效率为：η′＝＝＝85%. W′总17 N·h＋3 N·h 10．1 200 900 900 11．110 90.9% 解析：绳子的股数为3股． 12．(1)匀速 (2)74% (3)乙 丙 (4)增加物重 越低 (5)无关 13．解：(1)有用功W有＝Gh＝400 N×2 m＝800 J. (2)绳子移动距离s＝2h＝2×2 m＝4 m 总功W总＝Fs＝250 N×4 m＝1 000 J W总1 000 J 功率P＝＝＝200 W. t5 s 14．解：(1)W有用＝Gh＝3 000 N×1.2 m＝3.6×103 J W总＝Fs＝1 200 N×4 m＝4.8×103 J W有用3.6×103 Jη＝＝＝75%. W总4.8×103 J (2)W额外＝W总－W有用＝1.2×103 J W额外1.2×103 J F摩擦力＝＝＝300 N. s4 m 第3课时 机械能及其转化 1．D 2.C 3.A 4.D 5．D 解析：若忽略空气阻力，则机械能不变；若不忽略，则机械能减小，D错． 6．B 7．D 解析：小球机械能守恒． 有用 W1.3×10 JP＝＝＝6.5×104 W. t200 s 14．解：(1)s＝vt＝10 m/s×30 s＝300 m. (2)W＝Fs＝20 N×300 m＝6 000 J. W6 000 J(3)P＝＝＝200 W. t30 s 第2课时 机械效率 1．C 2.B 3.C 4．C 解析：斜面省力费距离． 5．A 6．D 解析：克服物体重力做的有用功W 7 11 8．A 9．增大 减小 减小 10．减小 摩擦力(或“阻力”) 11．不变 等于 小于 12．弹性势 动 重力势 13．(1)速度 (2)质量 运动速度一定时，质量越大，物体的动能越大 (3)运动速度 质量一定时，物体的运动速度越快，物体的动能越大 14．(1)甲 (2)物体质量相同时，速度越大动能越大；速度相同时，物体质量越大动能越大 (3)距离长短(或“距离”) ②③ 12 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容