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一、选择题(每小题 3 分,共 30 分)
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1.如图 11-5-1 所示,一名女士推着童车轻松地前行,一名男士用很大的力推汽车,但汽车没被推动。在相同的时间内,以下说法中正确的是( )
图 11-5-1
A. 男士推力做的功较多,做功较快
B. 女士推力做的功较多,做功较快
C. 男士推力做的功较少,功率较大
D. 女士推力做的功较少,功率较大
答案 B 女士推着童车前行,有作用在童车上的力,童车也在力的方向上通过了一定距离,推力对童车做了功;图中的男士用很大的力推汽车,但汽车没被推动,男士对汽车施加了较大的力,但汽车没有在力的方向上通过距离,推力没有对汽车
W
做功。所以女士做功较多,由 P= t 可知,女士做功较快。
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2.(2018 天津中考)中国选手张湘祥在奥运会上获得男子举重 62kg 级冠军,挺举成绩是 176kg,图 11-5-2 为他比赛时的照片。他在挺举过程中对杠铃做的功最接近( )
图 11-5-2
A.600J B.1200J C.1800J D.3400J
答案 D 运动员对杠铃所用的力约为 F=G=mg=176kg×10N/kg=1760N,挺举时要把杠铃从地面抓起,再举过头顶,移动距离约为 s=2m,故运动员做功约为 W=F·s=1760N×2m=3520J,故选择 D。
3.(2019 北京通州一模)如图 11-5-3 所示,在农业领域,一架普通无人机携带农药,一天可完成 600 亩农田农药喷洒任务,换作人工,则需要 60 人满负荷工作一整天,科技带来的优势非常明显。假定无人机每次装 20kg 农药,喷洒的过程中是在同一高度匀速飞行,下列说法正确的是( )
图 11-5-3
A. 喷洒农药的过程中,无人机重力势能不变
B. 喷洒农药的过程中,无人机动能不变
C. 喷洒农药的过程中,无人机重力势能增大
D. 喷洒农药的过程中,无人机机械能减小
答案 D 由题意知,无人机在喷洒农药时,飞机的速度和高度均不变,但质量变小,所以无人机的动能和重力势能都减小, 故无人机的机械能减小。
4.2017 年 4 月 20 日 19 时 41 分 35 秒,“天舟一号”货运飞船在文昌航天发射中心由“长征七号遥二”运载火箭成功发射升空。在它们加速升空的过程中,关于火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的能量下列说法正确的是( )
A.机械能的总量不变 B.机械能的总量变小
C.动能不变 D.重力势能变大
答案 D 在加速升空的过程中,火箭搭载的“天舟一号”货运飞船的动能增大,重力势能增大,机械能增大,故 D 正确,A、B、C 错误。
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5.(2018 安徽模拟)如图 11-5-4 所示为游乐园里的过山车,下列说法正确的是( )
图 11-5-4
A. 过山车运动的整个过程中机械能守恒
B. 过山车在下滑的过程中动能转化为重力势能
C. 过山车冲上坡时,动能、重力势能均增大
D. 过山车运动到最低点时动能最大
答案 D 由于过山车与轨道间有摩擦,需要克服摩擦力做功,机械能不守恒,A 错;过山车在下滑的过程中重力势能减小, 动能增大,动能由重力势能转化而来,B 错;过山车冲上坡时动能减小,重力势能增大,C 错;过山车运动到最低点时,重力势能最小,动能最大,D 正确。
6.(2019 江苏连云港中考)物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的路程和时间图象如图 11-5-5 甲时,受到的水平推力为 F1;当物体运动的速度和时间图象如图乙时,受到的水平推力为 F2。两次推力的功率分别为P1、P2。则下列关系正确的是 ( )
图 11-5-5
A.F1=F2 P1>P2 B.F1=F2 P1<P2 C.F1>F2 P1>P2 D.F1<F2 P1>P2
答案 B 由图甲知,物体在水平地面上做直线运动时路程和时间成正比关系,运动速度不变,当路程为 4m 时,运动时间为
s 4m
2s,物体的速度v1=t= 2s =2m/s。由图乙知,物体以 v2=4m/s 的速度做匀速直线运动。这两种情况下,物体都处于平衡状态,
所以推力和摩擦力是一对平衡力,而物体在运动时对地面的压力和接触面的粗糙程度相同,所以物体受到的摩擦力相同,
W Fs
推力 F1=F2;由推力的功率 P= t = t =Fv 可得,两次做功的功率 P1<P2,所以 B 选项正确。
7.(独家原创试题)如图 11-5-6 所示为河南驻马店老乐山玻璃漂流滑道,该滑道全长 980m,游客从起点滑到终点竖直下降的高度达 60m。若某游客体重为 600N,从起点下滑到终点,则下列说法正确的是( )
A. 重力做的功为 5.88×105J
图 11-5-6
B. 重力做的功为 3.6×104J
C. 重力做的功为 0
D. 条件不足,无法计算重力做的功
答案 B 重力大小为 600N,方向竖直向下,而游客竖直向下运动了 60m,故重力所做的功为 W=Gh=600N×60m=3.6×104J。
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8.(2019 山东淄博中考)如图 11-5-7 所示,小球沿轨道由静止从 A 点向 D 点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦),下列说法错误的是( )
图 11-5-7
A. 小球在 A 点的重力势能最大
B. 小球在 B 点的速度最大
C. 小球在 C 点和 B 点的机械能相等
D. 小球不能到达 D 点
答案 C A 点时小球的初始位置最高,故小球在 A 点的重力势能最大,A 说法正确;从 A 点运动到 B 点,重力势能转化为动能,所以在 B 点小球的动能最大,故 B 说法正确;小球和轨道间存在摩擦,所以小球要克服阻力做功,机械能减小,小球在 C 点和 B 点的机械能不相等,小球不能到达 D 点,故 C 说法错误,D 说法正确。
9.质量为 M 的物体离地面高度为 h 时,它的重力势能 Ep 可以表示为Ep=Mgh(g=10N/kg)。现从地面竖直上抛一个物体,物体能够上升的最大高度为 4m,然后落回到地面,整个过程空气阻力不能忽略。若上升过程中物体的重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为 h1;下落过程中物体重力势能和动能相等时,物体离地面的高度记为 h2。则 ( )
A.h1>2m,h2>2m B.h1<2m,h2<2m C.h1>2m,h2<2m D.h1<2m,h2>2m
答案 C 设物体到达最高点时的机械能为 E1。
1
上升过程到达 2m 处时 Ep1= E1,机械能大于 E1,则动能大于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h1>2m,B、D 错误;
1
同理下落过程到达 2m 处时 Ep2=2E1,机械能小于E1,则动能小于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h2<2m,A 错误,C
正确。
10.(2018 安徽阜阳三模)如图 11-5-8 所示,用手将一重为 G 的铁球缓慢放在一自然伸长的弹簧上,放手后,铁球从 A 位置开始向下运动,到达 B 位置速度达到最大,到达 C 位置小球的速度变为零。整个过程中不计能量损耗,则下列说法正确的是( )
图 11-5-8
A. 从 A 位置到 C 位置铁球的动能一直减小
B. 在 C 位置弹簧的弹性势能最大
C. 从 A 位置到 B 位置铁球的动能和重力势能之和不变
D. 从 A 位置到 C 位置铁球的动能和重力势能之和一直增大
答案 B 铁球从 A 位置开始向下运动,重力大于弹力,即向下做加速运动,速度变大;到达B 位置速度达到最大,即此时球的重力等于弹力,再向下运动,弹力大于重力,即铁球做减速运动,速度变小,到达 C 位置铁球的速度变为零,其动能是先变大,后变小,A 错;据图可知,在 C 位置弹性形变程度最大,弹性势能最大,B 正确;从A 到 B 的运动过程中,弹簧被压缩,其弹
性势能增大,即该过程中铁球的一部分动能和势能转化为弹簧的弹性势能,由于总的机械能是不变的,铁球的动能和重力势能之和是减小的,C 错;同理可知,D 错。
二、填空题(每空 2 分,共 18 分)
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11.(2019 湖北咸宁中考)甲、乙是两个完全相同的网球。如图 11-5-9 所示在同一高度同时以大小相等的速度将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出,不计空气阻力,抛出时两球机械能 (选填“相等”或“不相等”);落地前的运动过程中甲球的动能 (选填“增大”“不变”或“减小”),乙球的机械能 (选填“增大”“先增大后减小”“不变”或“减小” )。
图 11-5-9
答案 相等 增大 不变
解析 甲、乙两球质量相等,初始时刻高度相同,速度相等,所以动能和重力势能都相等,故甲、乙初始时刻的机械能相等。甲落地前向下运动,重力势能转化为动能,动能增大。不计空气阻力,乙在运动过程中机械能守恒,即机械能不变。
12.(独家原创试题)如图 11-5-10 所示,用 1N 的水平拉力拉着重 5N 的木块在水平地面上运动了 10m,若木块受到的摩擦力为 0.8N,则拉力做的功为 J。
图 11-5-10
答 案 10
解析 拉力做的功只与拉力的大小和物体在拉力的方向上移动的距离有关,与其他物理量均无关,故拉力做的功
W=Fs=1N×10m=10J。
13.(2018 河北张家口二模)如图 11-5-11 所示,轨道的右侧有一弹簧。小明将一个小球从 A 点静止释放,小球沿轨道滚下,先后经过 B、C、D 点,然后到达 E 点。小球到达D 点时的能量与在 A 点的能量比较 (选填“变大”“变小”或“不变”);当到达 E 点时,弹簧长度最短,小球的速度变为零,小球处于 (选填“平衡状态”或“非平衡状态”);小球压缩弹簧的过程中,其动能转化为 。(整个过程中不计空气阻力和摩擦)
图 11-5-11
答案 不变 非平衡状态 弹簧的弹性势能
解析 小球在 A 位置时,只有重力势能,所以在 A 点的机械能等于在 A 点的重力势能。整个过程中不计空气阻力和摩擦, 小球机械能守恒,所以在 D 点时小球具有的能量等于在 A 点时小球具有的能量。小球到达E 点时,虽然速度为 0,但小球在水平方向只受弹簧的弹力作用,所以小球处于非平衡状态;小球压缩弹簧的过程中,其动能转化为弹簧的弹性势能。
14.如图 11-5-12 所示,甲用 90N 的拉力,乙用 50N 的推力,在 30s 内共同使一辆小车从一个倾角为
30°、长为 60m 的斜坡底端匀速运动到顶端。甲、乙二人对小车做功 J,甲对小车做功的功率为 W。
图 11-5-12
答 案 8400 180
解析 甲对小车做的功 W 甲=F 甲 s=90N×60m=5400J,乙对小车做的功W 乙=F 乙 s=50N×60m=3000J,则甲、乙二人对小车做功
W 甲 5400J
W=W 甲+W 乙=5400J+3000J=8400J。甲对小车做功的功率 P 甲= t = 30s =180W。
三、实验探究题(15 题 9 分,16 题 15 分,共 24 分)
15.(2018 江苏泰州中考)某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动。
小明用两辆相同的小车,在其中一辆小车上放一个砝码,然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放,撞击置于水平面上的木块,如图 11-5-13(a)。
①将小车从同一位置处释放,目的是控制小车到达水平面的 相同。
②通过比较 来比较小车动能的大小。根据实验得出结论:动能大小与质量大小有关。
小红改变实验方案:让同一小车,从同一斜面的不同高度由静止释放,撞击水平面上的木块,如图(b)。发现:木块滑行的距离不一样远。根据这一现象,能做出以下哪个判断? 。
动能大小与质量无关,一定还与其他因素有关
动能大小除了与质量有关外,一定还与其他因素有关
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不能判断物体动能大小是否与质量有关,动能大小一定与质量外的其他因素有关
图 11-5-13
答案 (1)①速度 ②木块被推出的远近 (2)C
解析 (1)要探究动能大小与质量的关系,需控制速度相同,为了使小车到达水平面时的速度相等,需将质量不同的小车从斜面上的同一高度处由静止释放;通过木块被推出距离的远近来比较小车动能的大小;(2)同一小车,从同一斜面的不同高度由静止释放,小车到达水平面时的速度大小不同。小车推动木块做功,运动距离越远,做功越多,动能越大。小车质量一定,不能判断物体动能大小是否与质量有关,动能大小一定与质量外的其他因素有关,所以应选 C。
16.(独家原创试题)某物理学习小组为了探究重力势能的大小与什么因素有关,做了如下猜想:重力势能的大小可能与物体的高度和质量有关。
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根据猜想,小明做了如下探究:用一个铁架台、小沙盒、小钢球,让小钢球从不同高度下落,落在细沙上(如图 11-5-14 所示)。
图 11-5-14
该装置是通过观察 来判断物体重力势能的大小的。(2 分)
小明设计的实验是探究猜想:物体的重力势能与 有关,通过实验观察到的现象是当小球离细沙的高度为 h1 下落时比高度为 h2 下落时小球陷入的深些,说明了在 一定的条件下, 越大,物体的重力势能就越大。(6 分)
为了探究重力势能的大小与另一个因素的关系,请你在以上实验的基础上,再选择一个器材进行探究并简述你的实验方案。
你选择的器材是 ;(2 分) 你的实验方案: ;(3 分)
得出的结论是: 。(2 分)
答案 (1)小球陷入沙坑的深度 (2)高度 质量 高度 (3)与小球体积相等的塑料球(或等体积的不同质量的其他小球等) 让塑料球从高度 h1(或等高度)的位置下落,观察塑料球陷入沙坑的深度 在高度一定的条件下,质量越大,物体具有的重力势能就越大
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