第十一章　功和机械能

第页第十一章功和机械能基础达标训练1.(2019柳州)如图所示情况中，力没做功的是()2.(2019扬州)将一本物理书从地面捡起放到课桌上，所做的功大约是()A.0.2JB.2JC.20JD.200J3.(2019四市联考)在水平地面上，小明在10s内用50N的力沿水平方向拉着重为100N的小车前进了5m，则小明的功率是()A.25WB.50WC.250WD.500W4.(2019黄石)下列关于功和能的说法正确的是()A.被拉开的弹弓具有弹性势能B.用力推车而车未动，因为用了力所以推力做了功C.人造地球卫星从近地点向远地运动时势能减小，动能增大D.速度小的物体动能一定小5.(2019自贡)如图所示，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()第5题图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6.(2019巴中)如图所示，用大小相等的拉力F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，拉力方向和运动方向始终一致，在力的作用下移动的距离sAB＝sCD，所用时间tAB>tCD，下列说法正确的是()第6题图A.AB段做功较多B.CD段做功较多C.AB段与CD段做的功一样多D.AB段的功率比CD段的功率大7.(2019南京)用水平拉力先后两次拉着重为20N的同一物体，沿同一水平面做直线运动．第一次拉力为10N，物体恰好做匀速直线运动，拉力对物体做了20J的功；第二次将拉力增大为20N，拉力对物体做了48J的功，分析两次做功过程，以下判断正确的是()A.第一次物体受到的摩擦力是10N，物体运动了1mB.第一次物体受到的摩擦力是20N，物体运动了2mC.第二次物体受到的摩擦力是10N，物体运动了2.4mD.第二次物体受到的摩擦力是20N，物体运动了4.8m8.(2019广东省卷)妈妈与小明进行爬山比赛，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()A.W1∶W2＝1∶1B.W1∶W2＝2∶3C.P1∶P2＝1∶1D.P1∶P2＝2∶39.(2019通辽)完全相同的两辆汽车，在相同的路面上沿同一方向做匀速直线运动(不计空气阻力)，其路程s随时间t变化的图像如图所示．下列说法正确的是()A.t＝3s时，甲、乙两车的速度v甲＝v乙B.0～3s内，两车牵引力做功W甲＞W乙C.行驶过程中，两车的牵引力F甲＞F乙D.t＝3s时，甲乙两车行驶的路程s甲＝s乙第9题图10.(2019云南)儿童节期间，小朋友在公园里荡秋千．当秋千从高处落下时，重力势能________(选填“变大”“变小”或“不变”)；不再用力推时，秋千最后会停下来，在此过程中机械能转化为____能.11.草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫．当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的动能________，重力势能________．(均选填“变大”“变小”或“不变”)12.(2019曲靖)国产大飞机C919成功首飞，标志着我国航空事业一个新时代的开启．若飞机滑行60s后以70m/s的速度起飞，滑行过程中的平均速度为35m/s，那么跑道的长度至少需要______m．某段时间内飞机在空中水平飞行了10km，受到的平均阻力为6×104N，则这段时间内飞机克服阻力做的功为________J.第12题图13.(2019建设兵团)如图所示，在水平地面上，用20N的水平推力推重力50N的木箱，使木箱10s匀速向右移动了5m．在此过程中，木箱受到的摩擦力为________N，重力对木箱做功________J．推力做功的功率为________W.第13题图14.如图甲所示，一块质量为0.2kg的铁块被吸附在竖直放置且足够长的磁性平板上，在竖直方向上拉力F＝3N的作用下向上运动，铁块运动速度v与时间t的关系图像如图乙所示．则铁块受到的摩擦力为________N，0～6s内拉力F做的功是________J．(取g＝10N/kg)第14题图15.(2019原创)图甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下；图乙是研究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上相同的高度由静止滚下．请回答以下问题：(1)甲实验研究的是钢球动能的大小与________的关系；乙实验研究的是运动的钢球速度减小的快慢与所受________的关系．(2)甲实验是通过木块被推动________的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙实验是通过钢球在____________不同的平面上运动距离的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果________，将永远做匀速直线运动．第15题图(3)写出两个实验都涉及到的同一种物理研究方法________________.16.(2019铜仁)一辆从铜仁到梵净山的旅游大巴车，车与乘客的总质量为9000kg，车轮与地面的接触总面积为0.3m2.该大巴车在某段平直公路上匀速行驶6km，用时5min.(g取10N/kg)(1)该大巴车行驶的速度；(2)该大巴车对水平地面的压强；(3)若该大巴车发动机的额定功率为120kW，求发动机的牵引力．能力提升拓展1.下列有关说法中正确的是()A.足球在草坪上沿水平方向滚动，重力对足球做了功B.雨滴从高处下落，重力对雨滴做了功C.人举着重物在空中停留3s，人对重物做了功D.推出去的篮球在空中运动，推力对篮球做了功2.(2019广州)如图所示，水平地面O点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3N的力F，物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置．物体在MO段做匀速直线运动．F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP，功率分别为PMN、POP，则()第2题图A.WMN<WOPB.WMN>WOPC.PMN>POPD.PMN<POP3.(2019乐山)如甲图所示，小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落，从a处开始接触弹簧，压缩至c处时弹簧最短．从a至c处的过程中，小球在b处速度最大．小球的速度v和弹簧被压缩的长度ΔL之间的关系如乙图所示．不计空气阻力，则从a至c处的过程中，下列说法中正确的是()第3题图A.小球所受重力始终大于弹簧的弹力B.小球的重力势能先减小后增大C.小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能D.小球的动能一直减小4.(2019荆门)一辆汽车在平直的公路上做直线运动，其v－t图像如图所示，汽车在第10s时已行驶了150m，速度达到了20m/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2000N，以下说法正确的是()第4题图A.在0～20s内汽车的平均速度为15m/sB.在0～10s内汽车的牵引力大小恒为2000NC.在10～20s内汽车牵引力做的功为4×105JD.在10～20s内汽车牵引力做功的功率为4×105W5.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________能转化为水的动能，水的动能转化为________能．6.(2019兰州)某同学在10s内做了5个“引体向上”，他的质量为60kg，每次上升的高度为40cm.该同学做一次“引体向上”克服重力做的功是________J，10s内做功的功率为________W(g＝10N/kg)．第7题图7.(2019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点自由下落，相继经过B、C两点，已知AB＝BC.如图所示，物体AB段重力做W1，做功功率P1；在BC段重力做功W2，做功功率P2，则W1____W2，P1____P2(两空均选填“>”“<”或“＝”)．8.(2019襄阳)王波同学帮父母搬家，现有30捆书籍，每捆书籍的质量都为5kg.王波想尽快将它们搬上10m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________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________s．(g＝10N/kg)第8题图9.(2019苏州)小华和妈妈去超市购物，她们将17kg物品放在小推车中推行，小推车在某段时间内速度v随时间t变化的关系图像如图所示．已知小推车重130N，所受阻力是总重的0.15倍．(g取10N/kg)(1)在0～10s内，水平推力________(选填“大于”“小于”或“等于”)阻力，阻力大小为________N.(2)10～20s内水平推力做了多少功？(3)10～20s内水平推力的功率多大？第9题图基础达标训练1.B【解析】手托鸡蛋上升，手对鸡蛋施加一个向上的力，鸡蛋在这个力的作用下移动一段距离，对鸡蛋做了功，故A选项不符合题意；用力搬石头而石头未起，人给石头一个向上的力，石头向上没有移动距离，力对石头没有做功．B选项符合题意；人拉车前进的过程，人给车一个向前的力，车向前移动了距离，拉力对车做功．C选项不符合题意；人将油桶推到仓库中，工人对货箱施加推力，且在货箱在推力作用下移动一段距离，所以做功了，D选项不符合题意．故选B.2.B【解析】本题考查功的计算．一本物理书的重力约2N，从地面捡起放到课桌上，上升的高度约1m，则所做的功W＝Fs＝Gh＝2N×1m＝2J．故选B.3.A【解析】小明对小车所做的功：W＝Fs＝50N×5m＝250J；功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(250J,10s)＝25W一题多解：小车的平均速度v＝eq\f(s,t)＝eq\f(5m,10s)＝0.5m/s拉力的功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝Fv＝50N×0.5m/s＝25W.4.A【解析】被拉开的弹弓发生弹性形变，具有弹性势能，A正确；用力推车，没有推动，有力但在力的方向上没有移动距离，所以推力没有做功，B错误；人造卫星从近地点到远地点时动能转化为重力势能，势能增大，动能减小；C错误；动能与质量和速度有关，速度小的物体动能不一定小，D错误．故选A.5.B【解析】在a到b的过程中，运动员对铅球有一个推力的作用且铅球在推力作用下移动了一段距离，所以在这个阶段，运动员对铅球做了功，故A正确；在b到d的过程中，由于不计空气阻力，所以铅球的机械能不变，故B错误；在c到d的过程中，铅球的质量不变，高度减小，故重力势能减小，故C正确；在a到d的过程中，铅球的运动方向和速度都发生了改变，所以小球的运动状态是不断变化的，故D正确；故选B.6.C【解析】影响物体做功大小的两个因素：一是作用在物体上的力F，二是物体在力的方向上移动的距离s.根据W＝Fs，在图中的两种情况下，拉力相同，物体在力的方向上运动的距离也是相同的，故拉力做功一样多；功率是反映物体做功快慢的物理量，由P＝eq\f(W,t)可知，拉力做功一样多，而tAB>tCD，所以AB段的功率小于CD段．故选C.7.C【解析】第一次物体在10N的拉力下做匀速直线运动，说明物体受到的摩擦力等于拉力，即为10N，根据W＝Fs可知，s1＝eq\f(W1,F1)＝eq\f(20J,10N)＝2m，所以A、B错误；第二次拉力增大为20N，但是还是同一个水平面，压力和接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力还等于10N，做功为48J，根据W＝Fs可知，s2＝eq\f(W2,F2)＝eq\f(48J,20N)＝2.4m，所以C正确，D错误．故选C.8.D【解析】妈妈克服重力做的功W1＝G1h1，小明克服自身重力做功W2＝G2h2，又由于G1∶G2＝2∶1，h1∶h2＝1∶1，所以W1∶W2＝2∶1，A、B错误；妈妈做功的功率P1＝G1v1，小明克服自身重力做功P2＝G2v2，由于v1∶v2＝eq\f(h1,t1)∶eq\f(h2,t2)＝eq\f(h1,t1)×eq\f(t2,h2)＝eq\f(t2,t1)＝eq\f(1,3)，故eq\f(P1,P2)＝eq\f(G1v1,G2v2)＝eq\f(2,1)×eq\f(1,3)＝eq\f(2,3)，C错误，D正确．故选D.9.B10.变小内11.变小变小12.21006×10813.20010【解析】木箱做匀速运动，推力等于摩擦力，f＝F＝20N；木箱在水平方向上运动，在重力方向上没有移动距离，重力做功为0；推力做功：W＝Fs＝20N×5m＝100J；推力做功的功率：P＝eq\f(W,t)＝eq\f(100J,10s)＝10W.14.13.6【解析】由图乙可知铁块做的是匀速直线运动，在竖直方向上所受的力是平衡力，所以铁块受到的摩擦力大小f＝F－G＝3N－0.2kg×10N/kg＝1N；在0～6s内铁块移动的距离s＝vt＝0.2m/s×6s＝1.2m，拉力F做的功W＝Fs＝3N×1.2m＝3.6J.15.(1)速度阻力(2)距离粗糙程度不受力(3)控制变量法【解析】(1)由甲图可知，两球质量相同，所以是控制两球的质量相等；而两球所处高度不同，两球到达斜面底端时的速度不同，故探究的是动能与速度的关系；乙图中改变接触面的粗糙程度，可以改变摩擦阻力的大小；(2)通过对木块做功的多少，来体现钢球动能的大小；乙实验中钢球在木板上滑行的距离更长，我们知道在木板上小车所受阻力更小，速度减小得慢．根据这个实验可以推理：若不受任何阻力作用，运动的物体会以原来的速度一直运动下去，即做匀速直线运动；(3)甲实验中，探究动能大小与物体速度的关系，需保持物体的质量相同；乙实验中，需要控制小球的初速度相同、物体表面粗糙程度不同，都用到了控制变量法．16.解：(1)大巴车的行驶速度：v＝eq\f(s,t)＝eq\f(6×103m,5×60s)＝20m/s(2)车对地面的压力：F＝G＝mg＝9000kg×10N/kg＝9×104Np＝eq\f(F,S)＝eq\f(9×104N,0.3m2)＝3×105Pa(3)发动机的牵引力：F＝eq\f(P,v)＝eq\f(120×103W,20m/s)＝6×103N能力提升拓展1.B【解析】物体做功的条件是力和物体在力的方向上移动距离，雨滴下落时，雨滴在重力作用下移动了距离，重力做了功，B正确．故选B.2.D【解析】由题意知F不变，sMN＝sOP＝3m，由W＝Fs知，WMN＝WOP，故A、B选项错误，tMN＝2tOP，WMN＝WOP，由P＝eq\f(W,t)可知，PMN＝eq\f(1,2)POP，故D选项正确．故选D.3.C【解析】小球从刚接触到弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，小球受到竖直向上的弹力，竖直向下的重力，从a点至b点，重力大于弹力，小球的速度越来越大；随着弹簧形变程度逐渐变大，弹力越来越大，当小球在b点时弹力与重力相等，合力为零；当小球再向下运动，弹力大于重力，合力向上，小球速度减小，A错误；小球从某高度处由静止下落到弹簧到压缩至c处，小球质量不变，高度不断减小，重力势能始终减小，B错误；小球从a到c的过程中，小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，弹簧的弹性势能等于减小的动能和减小的重力势能之和，C正确；由图像可知，小球速度先变大，后变小，小球质量不变，所以小球动能先变大，后变小，D错误．故选C.4.C【解析】在0～20s内汽车运动的距离s＝150m＋20m/s×10s＝350m，所以0～20s内汽车的平均速度v＝eq\f(s,t)＝eq\f(350m,20s)＝17.5m/s，A说法错误；汽车在0～10s内做加速运动，说明汽车的牵引力大于汽车所受的阻力，B说法错误；10～20s内汽车做匀速运动，则汽车所受牵引力大小等于阻力，即F＝2000N，所以10～20s内汽车做的功W＝Fs＝Fvt＝2000N×20m/s×10s＝4×105J，C说法正确；10～20s内汽车牵引力的功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f(4×105J,10s)＝4×104W，D说法错误．故选C.5.重力势电【解析】高处的水流下来时水的重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能；冲击水轮机的叶轮，是水的动能转移到叶轮上，水轮机的叶轮带动发电机发电，将叶轮上的机械能转化成电能．6.240120