第 3 节 动能和势能
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1.
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如图所示是愤怒的小鸟拉弓斗绿猪的情景。小鸟们拉开弓时所做的功用于( )
A. 增大弓的重力势能
B. 增大弓的弹性势能
C. 增大小鸟的动能
D. 增大小鸟的重力势能
1. 答案 B 小鸟们拉开弓的过程中,弓发生了弹性形变,具有弹性势能,所以小鸟们拉开弓时所做的功用来增大弓的弹性势能。
2. 下列物体具有动能的是( )
A. 在水平公路上行驶的汽车
B. 悬挂在天花板上的吊灯
C. 被拉开的弹弓
D. 举在高处的铁锤
2. 答案 A 运动的物体具有动能,故 A 符合题意;被举高的物体具有重力势能,故 B、D 不符合题意;发生弹性形变的弹弓具有弹性势能,故 C 不符合题意。
3. 关于动能,下列说法中正确的是( )
A. 自行车一定具有动能
B. 速度越大的物体,动能越大
C. 汽车的动能一定比自行车的动能大
D. 物体由于运动而具有的能叫做动能
3. 答案 D 运动的物体具有动能,自行车并不一定在运动,故 A 错;物体由于运动而具有的能叫做动能,D 正确;动能的大小跟速度和质量有关,故 B、C 错。
4. 下列物体重力势能发生变化的是( )
A. 水平拉长的弹簧
B. 正在下落的篮球
C. 水平滑行的玩具车
D. 静止在桌面上的课本
4. 答案 B 重力势能的变化与物体的质量和高度变化有关。拉长的弹簧变化的是弹性势能;下落的篮球质量不变,高度降低,重力势能变小;水平滑行的玩具车、静止在桌面上的课本没有发生质量和高度的改变,重力势能不变。故选 B。
5. 关于功和能的关系,下列几种说法中正确的是( )
A. 具有能的物体一定正在做功
B. 物体具有的能越大,它做的功就越多
C. 物体做的功越多,它具有的能越大
D. 物体能够做的功越多,它具有的能就越大
5. 答案 D 物体能够做的功越多,那么它具有的能量一定越大,但是具有能的物体不一定正在做功。
6. 如图几个物体中,不具有弹性势能的是( )
6. 答案 D 跳板被压弯、拉开的弓、压缩的弹簧,均发生了弹性形变,具有弹性势能,故 A、B、C 不合题意;瀑布就是流动的水,具有动能和重力势能,由于没有发生弹性形变,所以不具有弹性势能,故 D 符合题意。
7. 金秋时节柿子熟了,红柿垂枝,如霞似火,悬金挂彩,令人陶醉,对图示柿子的重力势能的评价,下列说法正确的是(m 甲>
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m 丙>m 乙)( )
A. 乙柿子最高,所以势能最大
B. 甲柿子最重,所以势能最大
C. 丙柿子的质量和高度都不是最大,故势能不可能最大
D. 以上说法都不严密
7. 答案 D A 选项只考虑到了重力势能的大小和高度的关系,而忽略了和质量的关系,故错误;B 选项只考虑到了重力势能和质量的关系,而忽略了和高度的关系,故错误;丙柿子虽然质量和高度都不是最大,但是重力势能的大小也有可能是最大的,因为要同时考虑到质量和高度,故 C 选项错误。
8. 发生形变的物体具有弹性势能,下列事例中不是利用弹性势能工作的是( )
A. 利用撑竿跳高
B. 利用跳板跳水
C. 利用玩具弹簧枪将“子弹”射出
D. 用力踩自行车能上到较高处
8. 答案 D 撑竿跳高、跳板跳水、玩具弹簧枪将“子弹”射出都是利用了弹性势能来工作的,故 A、B、D 不符合题意;
用力踩自行车,增大了自行车的动能,利用了动能来工作,故 D 符合题意。
9.
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如图所示是一种“回力”玩具车,玩耍时要先用手压住,往后退一点,松手后才能往前跑。“用手压住,往后退”是储存了( )
A.动能 B.重力势能 C.弹性势能 D.惯性
9. 答案 C “用手压住,往后退”使弹簧发生形变,储存了弹性势能,松手后使弹性势能转化为动能。
10. 跳伞运动员在“中华第一高楼”上海金茂大厦进行跳伞。运动员从 345m 的高度跳下,刚下落时运动员具有很大的能,当运动员匀速下落时,它的动能将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
10. 答案 重力势 不变
解析 当运动员匀速下落时,速度和质量都不变,故它的动能不变。
11. 如图所示打桩机打桩时重锤被拉起又下落,打在桩面上,如果要把桩打得深些,可以采用的方法是(1) ;(2) 。
11. 答案 (1)增加重锤的质量 (2)提高重锤的高度
解析 如果要把桩打得深些,可以采用的方法是(1)增加重锤的质量;(2)提高重锤的高度。
12. 下面,让我们来研究用器械捕捉老鼠的三种方法。
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(1) 如图 a 所示,在地面上放一个较重的罩,它的一端(如图 a 中的 B 点)用一根小棍支撑离地,小棍与细线相连,线的另一端拴着食物。当鼠入内吃食时,扯动细线,B 端落地,将鼠封在罩内。
(2) 图 b 画的是另一种捕鼠笼,笼门 D 被直杆 AB 拉起时拉弹簧 E,用细杆 CF 上端的环 C 扣住杆的 A 端,当鼠入内吃 F 上的食物时,拉动杆 CF,使环 C 释放 A,门 D 在弹簧 E 的作用下关闭,将鼠囚禁在笼内。
(3) 图 c 画的也是一个捕鼠装置,在深缸 P 的边沿上放一块长木板 AB,AB 的中点在缸沿上,当老鼠爬上木板去 A 端吃食时,
木板失去平衡而使鼠掉入缸内。
根据以上介绍,请回答下列问题:上述 3 种捕鼠方法中,主要利用弹性势能捕鼠装置的是 ;主要利用重力势能捕鼠装置的是 。(填序号)
12. 答 案 b a
解析 b 图中当鼠入内吃 F 上的食物时,拉动杆 CF,使环 C 释放 A,门 D 在弹簧 E 的作用下关闭,弹簧的弹性势能转化为门的动能,使门关闭;a 图中当鼠入内吃食时,扯动细线,B 端落地,重力势能转化为动能。c 图中当老鼠爬上木板去 A 端吃食时,超过木板的重心,木板失去平衡而使鼠掉入缸内。
13. 在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中,小民采用三个体积相同而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下,然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹,从而判断重力势能的大小,实验过程及现象如图所示。(m
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钢>m 玻>m 木)
(1) 比较图(a)、(b)、(c)可知:
。
(2) 比较图(a)、(d)、(e)可知:
。
13. 答案 (1)重力势能的大小与物体的质量有关,在物体所处高度一定时,质量越大,重力势能越大 (2)物体的质量一定时,高度越高,物体的重力势能越大
解析 (1)实验(a)、(b)、(c)中三个小球的体积、所处高度相同,但质量不同,钢球的质量最大,木球的质量最小。发现钢球砸出的痕迹最深,说明重力势能的大小与物体的质量有关,在物体所处高度一定时,质量越大,重力势能越大。(2)比较(a)、(d)、(e)实验,三次小球的质量相同,但所处高度不同,小球所处高度越高,落下来砸出的痕迹越深,说明小球具有的重力势能越大,可得出结论:物体的质量一定时,高度越高,物体的重力势能越大。
为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验。图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从 B 处由静止自由释放,然后分别撞击放在同一水平面上的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景;图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从 A、B 处由静止自由释放,然后分别撞击放在同一水平面上的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止时的情景。
若要探究动能大小与速度的关系,应选择图 (选填“甲”或“乙”)进行实验。木块在水平面上滑动时,受到水平面的摩擦力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),克服摩擦力做功的功率 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
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本实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗? ,原因是 。
答案 (1)乙 不变 变小 (2)不能 木块做匀速直线运动
解析 (1)若要探究动能大小与速度的关系,控制物体的质量不变,改变物体的速度,应选择图乙进行实验。木块在水平面上滑动时,受到水平面的摩擦力是滑动摩擦力,与压力大小和接触面粗糙程度有关,二者不变,滑动摩擦力大小不变;由克服摩擦力做功的功率 P=fv 可知,滑动摩擦力 f 大小不变,速度减小,木块在水平面上滑动时,克服摩擦力做功的功率变
小;(2)如果水平面绝对光滑,小球推木块运动时,木块不受摩擦力,由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去;木块通过的距离无法确定,做功的多少也无法确定,所以小球动能的大小就无法比较。
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如图,被压缩的弹簧在放松后能把压在上面的砝码举起,对砝码做功,说明被压缩的弹簧具有弹性势能。
根据你的经验,试猜想弹簧的弹性势能与 、 有关(只要写出两点)。
为了验证你的猜想,可以设计实验来探究:你所需实验器材有 ,简要写出探究的方法和步骤。
答案 (1)弹性形变的大小 弹簧的材料 (2)不同长度的细绳、不同材料的弹簧,火柴、砝码、直尺,固定架
探究方法和步骤是:①分别用不同长度的细绳固定同一个弹簧架,把砝码放在支架顶端,然后用火柴烧断细绳,通过直尺测量出砝码上升的高度,高度越高,弹性势能越大;
②用同样长度的细绳分别固定不同的弹簧架,把砝码放在支架顶端,然后用火柴烧断细绳,通过直尺测量出砝码上升的高度,高度越高,弹性势能越大;
③结论:弹簧的弹性势能与弹性形变的大小有关,形变量越大,弹性势能越大;弹簧的弹性势能与弹簧的材料有关,不同的弹簧弹性势能也不一样。
16.2017 年 4 月 8 日在永新开往南昌的高速公路上,一赣 A 牌照的客车上一名乘客,随手往窗外扔了一个空化妆品小瓶, 结果砸坏了跟在后面行驶的一辆赣 M 牌照进口宝马车的前大灯。经交警处理,乘客赔了一万三千多元修理费。请根据你学过的物理知识进行分析:为什么空化妆品小瓶会对后面的车造成危害?
答案 见解析
解析 快速行驶的汽车中抛出的空化妆品小瓶和汽车一样有很大的速度,所以小瓶具有很大的动能,小瓶砸到宝马车灯时, 会将车灯砸坏,如果砸到人可能致人死亡。
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