2023年浙江省科学中考第一轮复习专题练习第十三单元机械能功和功率

第十三单元机械能、功和功率1．[2021·衢州]如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是()第1题图ABCD2．[2021·湖州]一端封闭的两个完全相同的玻璃管(如图所示)，甲中装水，乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球()第2题图A．重力势能变化量不相同B．获得的动能相同C．在食用油中重力做功慢D．机械能不变3．[2021·嘉兴]如图所示是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1～t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是()第3题图A．E1<E2<E3B．E1>E2>E3C．E1<E2＝E3D．E1＝E2<E34．[2022·杭州]现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是()第4题图A．W甲>W乙>W丙 B．W甲<W乙<W丙C．W甲＝W乙＝W丙 D．W甲＝W乙<W丙5．[2022·遂宁]某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为10cm的弹簧(质量不计)上端固定在天花板上，下端系一个重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm(未超过弹性限度)，然后由静止释放，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能(选填“增大”“减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”)。第5题图6．[2021·丽水]科技改变生活，某餐馆用智能送菜机器人(如图所示)替代人工送菜。第6题图(1)该机器人以1m/s的速度运行30m将菜送到客人桌前，用时s。(2)若机器人工作时牵引力恒为50N，完成本次送菜，牵引力做功J。7．[2021·绍兴]滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图所示是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然(不用力)变化，最有可能滑到滑台C处的是()第7题图8．[2022·杭州]如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点(整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计)。第8题图(1)从O点到A点的过程中，运动员的机械能(选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)。(2)从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能(选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同)；运动员的动能。9．[2021·杭州]如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h(忽略空气阻力)。第9题图(1)物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为。(2)物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了(物体比热容用c表示)。(3)C点距离水平面的高度为。10．[温州中考]某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700N，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。第10题图(1)图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是。(2)图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中CD阶段对应的是____。(3)计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功。11．[湖州中考]小明在卸货点用水平方向的推力把箱子推到D处，如图甲所示。经过A处4s后在B处遇到方方，方方迅速取下小箱子，1s后小明在C处调整了推力，继续将大箱子推到D处才撤去推力。AD段推力与时间的关系如图乙所示，箱子速度与时间的关系如图丙所示。已知大箱子底面积为0.5m2，质量为20kg，小箱子质量为5kg(g取10N/kg)。第11题图(1)BC段大箱子受到的摩擦力大小为。(2)AB段大箱子对地面的压强为。(3)CD段小明推力所做的功为。12．[2022·丽水]如图甲所示是清代的手持消防水枪，它在消防灭火中发挥过一定作用，其部分结构如图乙所示：枪身由内外两个套筒组成，外筒底部是进水口，内筒顶端是喷水口、底部有活塞。使用时将进水口浸没在水中，先向上提内筒吸水，再向下压内筒喷水，如此反复。第12题图【原理分析】使用消防水枪吸水时，主要是利用了。【方案设计】如图丙和丁所示是小丽设计的消防水枪进水口的两种结构，合理的是____。【尝试实践】为了解消防水枪的使用效果，小丽和小科仿制了消防水枪并进行演示，用30s将20kg水喷到15m高处，求他们对水做功的功率。(g取10N/kg)第十三单元机械能、功和功率1．[2021·衢州]如图所示，物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是(B)第1题图ABCD【解析】物块沿斜面向上运动，通过的路程变大；动能只与物体质量和速度有关，物块做匀速直线运动且质量不变，动能不变；物块在竖直方向上有上升，克服重力做功，重力势能变大；物块动能不变，重力势能变大，所以机械能也变大。2．[2021·湖州]一端封闭的两个完全相同的玻璃管(如图所示)，甲中装水，乙中装食用油。两个完全相同的金属小球从O处静止释放，下落到P处，小球在食用油中下落的时间更长。比较两小球从O处到P处的下落情况，则小球(C)第2题图A．重力势能变化量不相同B．获得的动能相同C．在食用油中重力做功慢D．机械能不变【解析】完全相同的小球，质量相等，下落高度相同，所以重力势能变化量相同；从O处到P处，小球在食用油中下落时间长，速度小，动能小，所以获得动能不相同；重力做功相同，但小球在食用油中下落得慢，时间长，所以在食用油中重力做功慢；小球下落过程中，由于受阻力作用，小球将部分机械能转化为内能，所以机械能不守恒。3．[2021·嘉兴]如图所示是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1～t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是(C)第3题图A．E1<E2<E3B．E1>E2>E3C．E1<E2＝E3D．E1＝E2<E3【解析】动能的大小与质量和速度有关。质量不变，速度越大，动能越大。三个时刻中t1时速度最小，t2、t3时速度相同，所以E1<E2＝E3。4．[2022·杭州]现有甲、乙、丙三个质量不同的物体(m甲>m乙>m丙)，在相等的恒力F作用下，分别在水平方向、沿斜面向上、竖直方向通过了相等的距离s，如图所示。F在三种情况下做的功分别为W甲、W乙、W丙，三者大小判断正确的是(C)第4题图A．W甲>W乙>W丙 B．W甲<W乙<W丙C．W甲＝W乙＝W丙 D．W甲＝W乙<W丙5．[2022·遂宁]某兴趣小组通过自主探究得知“在一定范围内，弹簧的弹力大小与弹簧的伸长量成正比”。原长为10cm的弹簧(质量不计)上端固定在天花板上，下端系一个重为20N的小球，静止时小球位于A处，弹簧长度变为11cm，再用力F将小球竖直向下拉到B处，弹簧长度为11.5cm(未超过弹性限度)，然后由静止释放，小球从B处第一次回到A处过程中，小球的动能__增大__(选填“增大”“减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”)。第5题图【解析】由力与运动的关系可知，当合力方向与运动方向相同时，物体做加速运动。小球被释放后，在B处受到的合力方向竖直向上，大小为10N，在A处时，弹簧的弹力大小等于重力，合力为0。则小球从B处第一次回到A处过程中，合力的方向一直是竖直向上的，运动的方向也是竖直向上的，故小球做加速运动。由于小球的质量不变，速度变大，所以小球的动能增大。6．[2021·丽水]科技改变生活，某餐馆用智能送菜机器人(如图所示)替代人工送菜。第6题图(1)该机器人以1m/s的速度运行30m将菜送到客人桌前，用时__30__s。(2)若机器人工作时牵引力恒为50N，完成本次送菜，牵引力做功__1500__J。【解析】(1)t＝eq\f(s,v)＝eq\f(30m,1m/s)＝30s。(2)W＝Fs＝50N×30m＝1500J。7．[2021·绍兴]滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图所示是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然(不用力)变化，最有可能滑到滑台C处的是(B)第7题图【解析】重心高度：站立>半蹲>全蹲，重力势能为Gh，题中不计滑台摩擦和空气阻力等，所以整个过程中机械能守恒，若要滑到C处，则需要运动员在A处的重力势能大于在B处的重力势能，如在A端站立，在B端全蹲。8．[2022·杭州]如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点(整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计)。第8题图(1)从O点到A点的过程中，运动员的机械能__不变__(选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”)。(2)从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能__增大__(选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同)；运动员的动能__先增大后减小__。【解析】整个过程忽略空气阻力且弹性绳的自重不计，运动员从O点到A点的过程中，其重力势能全部转化为动能，因此机械能守恒。(2)运动员从A点到C点的过程中，弹性绳不断被拉长，因此其弹性势能不断增大；运动员在A点到B点过程中，其受到的重力大于弹性绳对运动员的拉力，受力不平衡，因此该过程中运动员做加速运动，其动能增大；在B点到C点时其受到的重力小于弹性绳对运动员的拉力，受力不平衡，因此该过程中运动员做减速运动，其动能减小。9．[2021·杭州]如图所示，为两个光滑的圆弧槽和一段粗糙的水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧圆弧槽A点由静止释放，最高到达右侧圆弧槽B点处；然后再次滑下，最高到达左侧圆弧槽C点处。其中A、B两点距离水平面的高度分别为H、h(忽略空气阻力)。第9题图(1)物体从A点滑到水平面时，重力所做的功为__mgH__。(2)物体从A点滑到B点的过程中，损失的机械能转化为物体内能的效率为η，则物体到达B点时温度升高了__eq\f(（H－h）gη,c)__(物体比热容用c表示)。(3)C点距离水平面的高度为__2h－H__。【解析】(1)功的公式为W＝Fs，重力G＝mg，沿重力方向通过的距离为H，重力所做的功W＝GH＝mgH。(2)在粗糙水平面，损失的机械能W转化为物体内能Q；物体从A点到B点，损失的机械能W＝mgH－mgh，物体内能Q＝cmΔt，Q＝ηW，得Δt＝eq\f(η（mgH－mgh）,cm)＝eq\f(ηg（H－h）,c)。(3)滑动摩擦力大小只与作用在物体表面上的压力和接触面粗糙程度有关。A到B和B到C的过程中，物体对粗糙水平面的压力都等于重力，水平面粗糙程度没有改变，所以摩擦力大小相同，则损失的机械能也相同；物体从A到B损失的机械能W1＝mgH－mgh；物体在B点的机械能为mgh，假设C点距离水平面的高度为hc，则物体在C点的机械能为mghc，物体从B到C损失的机械能W2＝mgh－mghc；W1＝W2，即mgH－mgh＝mgh－mghc，解得hc＝2h－H。10．[温州中考]某跳伞运动员从飞机上跳下，沿竖直方向降落，一段时间后打开降落伞，最后安全着地。已知运动员和跳伞设备的总重力为700N，跳伞过程中下降的速度与时间的关系如图甲所示。第10题图(1)图甲中曲线OA段速度越来越大的原因是__运动员和跳伞设备的总重力大于阻力__。(2)图乙是跳伞过程中部分阶段的情景及受力示意图，其中与图甲曲线中CD阶段对应的是__③__。(3)计算运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功。【答案】s＝vt＝50m/s×(40－20)s＝1000m，W＝Fs＝Gs＝700N×1000m＝7×105J。即运动员和跳伞设备的总重力在AB段所做的功为7×105J。【解析】(2)CD段和AB段都处于平衡状态且CD段时的速度比AB段时小，说明此时运动员已经打开降落伞。11．[湖州中考]小明在卸货点用水平方向的推力把箱子推到D处，如图甲所示。经过A处4s后在B处遇到方方，方方迅速取下小箱子，1s后小明在C处调整了推力，继续将大箱子推到D处才撤去推力。AD段推力与时间的关系如图乙所示，箱子速度与时间的关系如图丙所示。已知大箱子底面积为0.5m2，质量为20kg，小箱子质量为5kg(g取10N/kg)。第11题图(1)BC段大箱子受到的摩擦力大小为__80N__。(2)AB段大箱子对地面的压强为__500Pa__。(3)CD段小明推力所做的功为__600J__。【解析】(1)根据题意可知，箱子运动到B点时用时4s，从B点到C点用时1s，所以图丙中，4～5s表示BC段的运动图像，即大箱子做加速运动；根据题意可知，图丙中5～10s表示CD段运动图像，即大木箱从C点到D点做匀速直线运动，由图乙可知，此时的推力为80N；由于大箱子做匀速直线运动，所以推力与滑动摩擦力是一对平衡力，即f＝F＝80N。又因为大木箱在BC段做加速运动时，地面受到的压力和接触面的粗糙程度与CD段均相同，故BC段大木箱受到的滑动摩擦力仍等于大木箱做匀速直线运动时受到的滑动摩擦力，即为80N。(2)AB段大箱子对地面的压力F压＝G总＝m总g＝(20kg＋5kg)×10N/kg＝250N，则AB