全国初中物理自主招生专题大揭秘专题13机械能 （学生版）

页一．选择题（共11小题）1．两个完全相同的正方体均匀物块，分别沿各自虚线切割掉一半，将剩余部分a和b按照图示位置摆放在同一水平面上，比较两物块的重力势能（）A．a比较大 B．b比较大 C．一样大 D．无法判断2．一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在粗糙的水平桌面上，另一半挂在桌边，如图中（a）所示，此时链条的重心为C1．若在链条两端各挂一个质量为的小球，如图中（b）所示，此时链条的重心为C2．若在链条两端和中央各挂一个质量为的小球，如图中（c）所示，此时链条的重心为C3（C1、C2、C3在图中均未标出）。比较三个重心的高度h1、h2和h3的关系（）A．h1＝h2＝h3 B．h1＜h2＜h3 C．h1＞h2＞h3 D．h1＞h3＞h23．如图所示，用斜向放置的传送带将货物匀速地自低处运送到高处。在这过程中，货物的重力势能不断增加。这是因为（）A．静摩擦力做功 B．重力做功 C．支持力做功 D．动能转化为势能4．如图所示，轻弹簧左端固定，原长时右端位于O点，现将木块置于弹簧的右端，用力将弹簧压缩Δl的长度（弹簧始终在弹性限度内）后由静止释放，木块在水平地面上向右滑行距离为s后停在O点右侧。下列描述该过程中木块克服地面摩擦力所做的功W、木块的动能Ek随木块距O点的长度x变化的关系图线中，可能正确的是（）A． B． C． D．5．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断错误的是（）A．运动员在B点的动能大于在C点动能 B．从B点到C点绳的弹性势能增大 C．运动员重力大小大于F0 D．t0时刻运动员动能为06．如图所示，一个放在粗糙水平木板上，木板固定不动，弹簧与水平木板不接触，弹簧的一端与小球相连，另一端固定在墙壁上，弹簧保持自然长度时小球刚好在A点，现把小球向左拉至C点后释放，小球就由C运动到A，再由A运动到B，由B到A，A到D，D到……，不计空气阻力，在此过程中（）A．从B到D，小球在水平方向上受到的合力是先减小后增大 B．小球最后一定会停在A处 C．弹簧的弹性势能最终转化为小球的动能 D．从C到A的运动过程中，小球一直做加速运动7．如图所示为乒乓球在水平地面上弹跳产生的轨迹的一部分，下列说法正确的是（）A．乒乓球的弹跳方向为自右向左 B．A、B两处的动能相等 C．A、B两处的机械能相等 D．弹跳过程中乒乓球内能增大8．如图，轻弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，假设小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球（）A．运动至最高点时，受平衡力作用 B．运动至O点时，动能最大 C．运动至最高点，小球增加的重力势能等于弹簧减少的弹性势能 D．从O点向上运动过程中，弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能9．荡秋千是一种喜闻乐见的运动，在越荡越高的欢乐中，享受的是激情与健身的欢欣。如图所示，晨光同学在荡秋千。他从A点自由出发，经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D返回。经测量，D点高于A点和C点。晨光同学从A到D的过程中，下列判断正确的是（）A．A点和D点机械能相等 B．到达B点时，受力平衡 C．在此过程中，只有机械能与内能之间相互转化 D．从A点到D点，其机械能增加10．如图甲所示，物体沿斜面从顶端下滑至底端。在某时间段，物体的动能Ek随时间t的变化如图乙所示，则下列说法正确的是（）A．物体的重力势能逐渐减少 B．物体下滑过程速度逐渐增大 C．物体的重力势能全部转化为动能 D．物体的机械能不变11．如图，弹簧开始处于原长，在物体A由静止释放后下降的过程中（）A．物体的动能与下降的距离成正比 B．物体重力势能的变化量与下降的距离成正比 C．弹簧的弹力势能与下降的距离成正比 D．物体的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小，后增大二．多选题（共4小题）（多选）12．如图所示，一个质量为m的圆环套在一根固定的水平粗糙直杆上，现给环一个向右的初速度v0，如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力F的作用，已知力F的大小F＝kv（k为常数，v为环的运动速度），物体的动能与速度的关系为：，则环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功（假设杆足够长）可能为（）A． B．0 C． D．（多选）13．滑块以某初速度从固定的粗糙斜面底端向上运动，然后又滑回斜面底端，若滑块向上运动的位移中点为A，取斜面底端重力势能为零，则滑块（）A．上滑过程机械能减小，下滑过程机械能增大 B．上滑过程机械能减小，下滑过程机械能也减小 C．上滑至A点时动能大于重力势能 D．下滑至A点时动能大于重力势能（多选）14．如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，另一端可自由伸长到B点。今使一质量为m的小物体靠着弹簧，将弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能在水平面上运动到C点静止，已知AC＝L；若将小物体系在弹簧上，在A点静止释放，直到最后静止，小物体通过的总路程为s，则下列关系中不可能的是（）A．s＞L B．s＝L C．L＜s＜L D．s＜L（多选）15．如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的O点，另一端可自由伸长到B点。今使一质量为m的小物体靠着弹簧，将弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能在水平面上运动到C点静止，已知AC＝L；若将小物体系在弹簧上，在A点静止释放，直到最后静止，小物体通过的总路程为s，则下列说法中可能的是（）A．s＞L B．s＝L C．＜s＜L D．s三．填空题（共6小题）16．甲、乙两辆汽车在水平公路上匀速行驶，它们的牵引力之比F甲：F乙＝3：1，速度之比V甲：V乙＝4：1，则在相同的时间内牵引力所做的功W甲：W乙＝。17．已知铜的密度大于铝的密度。把质量相等的实心铜球和实心铝球静止地放在同一水平桌面上，如图所示，则铜球具有的机械能铝球具有的机械能；若它们都由图示位置掉落到水平地面上，则铜球减少的重力势能铝球减少的重力势能（填“大于”“小于”或“等于”）。18．有报道说：台湾一家厂商发明了一种“手机自生能”技术，装上特制电池，上下左右摇晃，即可产生电能，每摇一分钟可通话两分钟。如果将手机摇动一次相当于将200g的重物举高10cm，每秒约摇一次。则根据报道可知，每摇一次可以获得的电能为J，该手机使用时的电功率约为W．（取g＝10N/kg）19．交通运输中用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，即客运效率＝人数×路程/消耗能量。一个人骑电动自行车，消耗100万焦的能量可行驶30千米，一辆载有4人的普通轿车，消耗32000万焦的能量可行驶100千米，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是。有一种自动充电式电动车，前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或车自行滑行时，自行车就可以连通发电机向蓄电池充电，转化成电能储存起来。某人骑车以500焦的初动能在粗糙的水平路面上滑行，若关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图线①所示；若启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线②所示，则向蓄电池所充电能是焦。20．如图所示，在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力。小球上升时，小球的能转化为重力势能；小球竖直向上、斜向上到达最高点时到水平地面的高度分别为h1和h2，小球又下落到与抛出点等高度时的速度大小分别为v1和v2，则h1h2，v1v2（大于/等于/小于）。21．如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，不计空气阻力。（1）在整个运动过程中，小球的机械能（守恒/不守恒）（2）小球动能最小的时刻是状态（平衡/非平衡）（3）在t2～t3这段时间内，小球的动能（先增大后减小/先减小后增大/一直增大/一直减小）四．计算题（共1小题）22．如图所示，将边长l＝0.05m、质量m＝1kg的质地均匀的正方体木块放在水平桌面上，在大小F＝8N的水平力推动下，沿桌面向右匀速运动。桌面长为5l，g取10N/kg。求：（1）木块所受的摩擦力大小及方向。（2）木块对水平桌面的压强。（3）把木块推出桌面的过程中，水平力F对木块所做的功。（4）另一位同学用翻滚的方法也让木块从右端滚出了桌面，每翻滚一次需要克服重力做功约为0.104J，则用翻滚的方法将木块从右端滚出桌面，至少要做多少功？五．解答题（共3小题）23．某学生用质量不同的滑块以不同的速度，从地面沿倾角为θ的光滑斜面往上滑，如图所示。他记录了滑块滑至最高点（此时小球速度为零）的高度h，如下表所示：滑块质量m（kg）123速度v（m/s）1.02.03.04.05.01.02.03.04.05.01.02.03.04.05.0高度h（m）0.050.200.450.801.250.050.200.450.801.250.050.200.450.801.25根据上述数据分析、归纳出：（1）小球能够达到的最大高度h跟它的质量m有无关系？如果有关系请写出关系式，没有请说明原因。（2）小球能够达到的最大高度h跟它在斜面底端的速度v有无关系？如果有关系请写出关系式，没有请说明原因。24．三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，建成后将是中国规模最大的水利工程。枢纽控制流域面积1.0×106km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011m3．水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面，在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量（指26台发电机组同时工作时的总发电功率）为P＝1.82×107kW，年平均发电量约为w＝8.40×1010kW•h．该工程将于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面。阅读上述资料，解答下列问题（水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）：（1）若三峡电站上、下游水位差按H＝100m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率的公式，并计算出效率η的数值。（2）若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多