第十一章《功和机械能》单元测评
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本大题共8小题,每小题4分,共32分)
1.关于如图所示的几个情景,下列说法正确的是( )
A.女孩搬起一个箱子,女孩对箱子做了功
B.司机费了很大的力也未能推动汽车,但司机对汽车做了功
C.吊车吊着货物水平移动一段距离,吊车对货物做了功
D.足球被踢出后在草地上滚动的过程中,运动员对足球做了功
2.甲、乙两个完全相同的物体在同一水平面上做匀速直线运动,且v甲>v乙,若不计空气阻力,则它们所受的拉力F甲和F乙及两拉力在相同时间内所做的功W甲和W乙之间的关系是( )
A.F甲>F乙 B.F甲
C.W甲>W乙 D.W甲
3.(2019·海南中考)用大小相同的力F作用在质量不同的物体上,使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s(如图所示),F所做的功分别为W1和W2,则( )
A.W1=
W2 B.W1=W2
C.W1=2W2 D.W1=4W2
4.举重是我国的优势体育项目。一位身高180 cm的运动员和一位身高160 cm的运动员,在挺举项目中用相同时间把同样重的杠铃举起。如果他们对杠铃所做的功分别为W1和W2,功率分别为P1和P2,则下列关系式正确的是( )
A.W1=W2 P1=P2 B.W1>W2 P1>P2
C.W1>W2 P1=P2 D.W1
5.体积相等的实心铜球和实心木球在水平地面上以相同的速度做匀速直线运动,铜球的动能为Ek铜,木球的动能为Ek木,已知铜球的密度大于木球的密度,则( )
A.Ek铜>Ek木 B.Ek铜=Ek木
C.Ek铜
6.我们居住的城市高楼林立,如不小心发生高空坠物事件,则可能给人们的生命财产造成损害,更不可有意为之。日前,某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔,上面还插着一个可乐瓶,肇事的可乐瓶里还有可乐。对此,下列描述正确的是( )
A.可乐瓶从高空坠落,动能会转化为重力势能
B.可乐瓶对挡风玻璃没有做功
C.可乐瓶从高空坠落,重力势能会转化为动能
D.可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间,具有很大的重力势能
7.用弹簧测力计两次水平拉同一木块使它在同一水平木板上做匀速直线运动,图乙是它运动的路程随时间变化的图像,下列说法正确的是( )
A.木块两次做匀速直线运动时,弹簧测力计示数分别为F1、F2,则F1>F2
B.木块两次受到滑动摩擦力分别为Ff1、Ff2,则Ff1
C.两次拉力分别在10 s内对木块做功为W1、W2,则W1
D.两次拉力分别在10 s内对木块做功的功率为P1、P2,则P1>P2
8.下列说法正确的是( )
A.运动的物体具有的能量叫作动能
B.甲、乙二人同时登山,甲先到达山顶,则甲的功率大
C.功就是能,因为它们的单位相同
D.用50 N的水平力拉着重力为100 N的小车沿着水平地面前进5 m,则此过程拉力做的功比重力做的功多
二、填空题(每题3分,共15分)
9.一台功率为2 kW的电动机,1 min做的功为 J;这些功可以将重力为2×104 N 的物体匀速竖直提升 m。
10.一个重力为200 N的物体在水平拉力作用下匀速前进了25 m,拉力撤销后,物体由于惯性又前进了10 m。若拉力做的功为500 J,则拉力的大小为 N。
11.雪橇是雪地常见的交通工具。若狗拉着雪橇以10 m/s的速度在水平雪地上沿直线匀速滑行,雪橇受到的阻力是200 N,则狗在5 min内做了 J的功,功率为 W。
三、实验探究题(第12题10分,第13题13分,共23分)
12.某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球,它们的质量关系为m1
(1)通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小,应用的物理方法是 (选填“转换法”或“类比法”)。
(2)分析甲、乙两种情况可知,重力势能的大小与物体的 有关。
(3)同学们还发现小球离地面越高,下落到地面所用的时间越长,他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的二次方t2的数据如下表,分析数据,写出h与t2的关系式为 。
|
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
h/m |
2.45 |
4.9 |
7.35 |
9.8 |
12.25 |
14.7 |
|
t2/s2 |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
13.利用如图所示的装置探究物体的动能大小与哪些因素有关。
将小球A、B 分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置,然后都由静止释放,当小球摆动到竖直位置时,将与静止在水平面上的木块C 发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长l都相同,θA=θB,θB<θB',球A、B 的质量分别为mA、mB ( mA
(1)如图甲、乙所示,同时释放A、B,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖直位置,这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的 无关。
(2)如图甲、乙所示,观察到B球能将木块C撞得更远,由此可得出结论: 。
(3)图乙中小球B到达最低点时的速度 (选填“大于”“小于”或“等于”)图丙中小球B到达最低点时的速度,如图乙、丙所示,图丙中木块C滑行得更远些,由此可得出结论: 。
四、计算题(每题15分,共30分)
14.体重分别为50 kg和60 kg的甲、乙两人进行登楼比赛,每层楼高3 m。甲用2 min从地面匀速登上第9层楼,乙用1.5 min从地面匀速登上第7层楼。g取10 N/kg。求:
(1)甲、乙两人克服重力做的功;
(2)甲、乙两人做功的功率之比。
15.一辆在水平路面上沿直线匀速行驶的货车,行驶时所受的阻力为车重的
,货车(含驾驶员)空载时重力为2.5×104 N。
(1)求货车空载行驶时所受的阻力大小。
(2)求货车以36 km/h的速度空载匀速行驶时,10 s内货车牵引力所做的功。
(3)当货车以90 kW的额定功率,90 km/h的速度匀速行驶时,求货车最多可装载多重的货物。
第十一章测评(B)
1.A
2.C 解析 甲、乙两个物体完全相同,在相同的水平面上所受摩擦力相同,由于两物体做匀速直线运动,拉力等于摩擦力,所以F甲=F乙,选项A、B错误;由于v甲>v乙,在相等的时间内s甲>s乙,根据W=Fs可知,W甲>W乙,故正确的选项是C。
3.B 解析 两个物体受到的力都是F,通过的距离都是s,根据W=Fs可以判断两个力做功相等,即W1=W2。
4.B 解析 举重时,身高较高的举重运动员将杠铃举起的高度大,在杠铃重和举起杠铃所用时间相同的情况下,根据W=Fs=Gh及P=
知W1>W2,P1>P2,所以B选项正确。
5.A 解析 物体动能的大小与物体的质量和物体运动的速度有关,当运动速度相同时,物体的质量越大,其动能越大。铜的密度大于木头的密度,铜球和木球的体积相等,由密度公式的变形式m=ρV可知,铜球的质量大于木球的质量,而铜球和木球的运动速度相同,所以铜球的动能大于木球的动能,故A选项正确。
6.C 解析 可乐瓶在高空时由于所处的高度很高,具有的重力势能很大,坠落过程中重力势能转化为动能,所以砸在挡风玻璃的瞬间,具有很大的动能,故C选项正确,A、D选项错误;可乐瓶砸在挡风玻璃上,对挡风玻璃产生了力的作用,并且在这个力的作用下部分玻璃沿这个力的方向运动了一段距离,所以可乐瓶对挡风玻璃做了功,故B选项错误。
7.D 解析 由于影响摩擦力的因素不变,摩擦力大小不变;木块两次做匀速直线运动,不论其速度大小如何,都受到平衡力的作用,在水平方向上,摩擦力和拉力是一对平衡力,故两次实验的拉力均相等,故A、B错误。从题图中可以看出,在相同时间内,第一次通过的距离大,由W=Fs可知,第一次所做的功多,故C错误。根据公式P=可知,第一次做功的功率大,即P1>P2,故D正确。
8.D 解析 物体由于运动而具有的能叫作动能,A错;甲、乙二人同时登山,甲先到达山顶,表明甲用的时间少,虽然上升的高度相同,但不能确定甲、乙二人的重力大小,就无法比较做功的大小,从而无法判定功率的大小,B错;功和能是两个不同的物理量,虽然单位相同,但物理意义不同,C错;用50 N 的水平力拉着重力为100 N的小车沿着水平地面前进5 m,拉力做了功,而重力没有做功,则此过程拉力做的功比重力做的功多,故D正确。故选D。
9.解析 电动机1 min做的功W=Pt=2 000 W×60 s=1.2×105 J。物体上升的高度h=
=6 m。
答案 1.2×105 6
10.解析 题中描述的过程,在水平拉力作用下前进了25 m,拉力对物体做了功。而物体由于惯性前进了10 m,这一过程拉力消失了,所以拉力对物体没有做功。由W=Fs得,F=
=20 N。
答案 20
11.解析 雪橇在5 min内移动的距离 s=vt=10 m/s×5×60 s=3 000 m,雪橇匀速滑行,狗拉雪橇的拉力F=Ff=200 N,则狗所做的功W=Fs=200 N×3 000 m=6×105 J,功率P=
=2×103 W。
答案 6×105 2×103
12.解析 (1)由题意知,实验中是通过观察小球陷入细沙的深度来间接判断物体重力势能大小的,运用了转换法。
(2)由题知m1
(3)根据表中实验数据可知,小球下落高度与所需时间之间的关系为h=4.9 m/s2×t2。
答案 (1)转换法
(2)质量
(3)h=4.9 m/s2×t2
13.解析 (1)分析题图甲、乙,可以看出,两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的质量无关。
(2)由题图甲、乙可以得出结论:速度相同时,物体质量越大,它的动能越大。
(3)由于题图乙小球开始时的高度小于题图丙中的小球B的高度,所以题图乙中小球B到达最低点时的速度小于题图丙中小球B到达最低点时的速度;由题图乙、丙可得出结论:质量相同时,物体速度越大,它的动能越大。
答案 (1)质量
(2)速度相同时,物体质量越大,它的动能越大
(3)小于 质量相同时,物体速度越大,它的动能越大
14.解析 (1)甲克服重力做的功
W甲=m甲gh=50 kg×10 N/kg×3 m×8=1.2×104 J
乙克服重力做的功
W乙=m乙gh=60 kg×10 N/kg×3 m×6=1.08×104 J。
(2)甲做功的功率
P甲=
=100 W
乙做功的功率
P乙=
=120 W
甲、乙两人做功的功率之比
。
答案 (1)1.2×104 J 1.08×104 J (2)5∶6
15.解析 (1)货车空载时所受的阻力
Ff=2.5×104 N×=2.5×103 N。
(2)货车匀速行驶时的速度v1=36 km/h=10 m/s,货车空载时在10 s内行驶的路程
s=v1t=10 m/s×10 s=100 m
因为货车匀速行驶,所以F牵=Ff=2.5×103 N
则牵引力所做的功
W=F牵s=2.5×103 N×100 m=2.5×105 J。
(3)v2=90 km/h=25 m/s
由P=Fv得F=
=3 600 N
由于货车匀速行驶,所以Ff阻=F=3 600 N
货车与货物的总重
G总=
=36 000 N
最多可装载的货物重G物=G总-G车=36 000 N-25 000 N=11 000 N=1.1×104 N。
答案 (1)2.5×103 N (2)2.5×105 J (3)1.1×104 N
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