1、课时训练课时训练( (十三十三) ) 机械功与机械能机械功与机械能 (限时:50 分钟) | |基础巩固基础巩固| | 一、选择题一、选择题 1.将一本物理书从地面捡起放到课桌上，所做的功大约是 （ ) A. 0.2 J B.2 J C.20 J D.200 J 2.【2019海南】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 K13-1 所示)，F 所做的功分别为 W1和 W2，则 （ ) 图 K13-1 A. W1=1 2W2 B.W1=W2 C.W1=2W2 D.W1=4W2 3.【2018柳州】下列四组数据给出了四个力做功与做
2、功所用的时间，其中功率最大的是 （ ) A. 40 J，8 s B.80 J，8 s C.80 J，10 s D.90 J，10 s 4.【2019宜宾】用轻绳将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆，如图 K13-2 所示。 小球在 a、c 之间往返运动，不计空气阻力。对小球从 a 点向右摆动到 c 点的过程，下列说 法中正确的是（ ) 图 K13-2 A. 小球的运动状态没有发生变化 B.小球所受重力的方向总是竖直向下的 C.小球的动能先减小后增大 D.小球的机械能不守恒 5.【2019巴中】如图 K13-3 所示，物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，在此过程中，下列 说法正确的是 （ ) 图
3、 K13-3 A. 物体动能增大，机械能不变 B.物体动能不变，机械能减小 C.物体重力势能不变，机械能不变 D.物体重力势能减小，机械能增大 6.【2019黄石】专业蹦床运动（如图 K13-4 所示)逐渐进入大众生活，下列对蹦床运动的 相关表述错误的是 （ ) 图 K13-4 A. 下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能 B.运动员下降到最低点时，蹦床的弹性势能最大 C.运动员想弹得更高，就要在蹦床上发力，消耗体能 D.若运动员不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的 7.【2018德州】两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的 s-t 图像如图 K13-5 所示。根
4、据图像，下列判断正确的是（ ) 图 K13-5 A. 两次物体运动的速度 v1F2 C.06 s 两次拉力对物体所做的功 W1W2 D.06 s 两次拉力对物体做功的功率 P1AC，沿斜面 AB 和 AC 分别将同一重物从它们的底部 拉到顶部，所需拉力分别为 F1和 F2，所做的功分别为 W1和 W2。则 （ ) 图 K13-14 A. F1W2 D.F1F2，W1=W2 3.如图 K13-15 所示，不计绳重和摩擦，把重力 G=16 N 的物体匀速提起所用的拉力 F=10 N， 则下列关于该动滑轮的说法中错误的是 （ ) 图 K13-15 A. 动滑轮重 4 N B.使用该动滑轮要费距离 C
5、.此次该动滑轮的机械效率为 80% D.提升物体的速度越快，机械效率越高 4.【2018广安】如图 K13-16 所示，斜面长 3 m、高 0.6 m，建筑工人用绳子在 6 s 内将重 500 N 的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是 150 N（忽略绳子的重力)，则下列 说法正确的是 （ ) 图 K13-16 A. 斜面上的摩擦力是 50 N B.拉力的功率是 50 W C.拉力所做的功是 300 J D.斜面的机械效率是 80% 5.建筑工人用如图 K13-17 所示的滑轮组，在 4 s 内将重为 1500 N 的物体 A 沿水平方向匀速 移动 2 m 的过程中， 所用的拉力大小为
6、 375 N， 物体受到水平地面的摩擦力为物重的 0.4 倍。 在此过程中下列说法正确的是 （ ) 图 K13-17 A. 绳子自由端沿水平方向移动了 6 m B.物体受到的拉力为 750 N C.拉力 F 的功率为 750 W D.滑轮组的机械效率为 80% 6.【2018乐山】图 K13-18 甲中力 F1水平拉着重为 G 的物体在水平路面上匀速移动 s 的距 离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面匀速移动 s 的距离，拉力为 F2。使用动滑轮的过程 中 （ ) 图 K13-18 A. 总功为 W总=F2s B.有用功为 W有用=Gs C.机械效率为 = 2 2 100% D.额外功为 W额
7、外=2F2s-F1s 7.甲、乙两个滑轮组如图 K13-19 所示，其中的每一个滑轮的质量都相同，用它们分别将重 为 G1、G2的物体提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是 （ ) 图 K13-19 A. 若 G1=G2，拉力做的额外功相同 B.若 G1=G2，拉力做的总功相同 C.若 G1=G2，甲的机械效率大于乙的机械效率 D.用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变 8.如图 K13-20 所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后 踩在跷跷板的 a 端，能把站在 b 端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故 （ ) 图 K13-20 A
8、. 男演员的质量必须要大于女演员的质量 B.甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能 C.男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能 D.女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等 9.有一种运动叫蹦极， 如图 K13-21 所示是蹦极运动的简化示意图， 弹性绳一端固定在 O 点， 另一端系住运动员，运动员从 O 点自由下落，A 点处弹性绳自然伸直，B 点是运动员受到的 重力与弹性绳对运动员的拉力相等处，C 点是蹦极运动员到达的最低点。运动员从 O 点到 C 点的运动过程中，忽略空气阻力，则 （ ) 图 K13-21 A. 从 O 至 C 运动员速度一直减小 B.从 O 点至 A 点
9、运动员机械能不守恒，从 A 点至 C 点机械能守恒 C.从 O 至 A 过程中运动员速度增大，从 A 至 C 过程中运动员速度减小 D.从 O 至 B 过程中运动员速度增大，从 B 至 C 过程中运动员速度减小 10.（多选)【2019河北】如图 13-22 所示，重为 G 的物体在拉力 F 的作用下，以速度 v 匀速运动了 s。已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的1 ，不计绳重、轮与 轴间的摩擦。下列说法正确的是 （ ) 图 K13-22 A. 使用该滑轮组一定省力 B.拉力的功率为 2Fv C.额外功为1 （2nF-G)s D.滑轮组的机械效率为 2 100% 二、填空题二、填
10、空题 11.如图 K13-23 所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力为 G1 和 G2的重物匀速提升一定高度， 所用竖直向上的拉力大小分别为 F1和 F2， 忽略绳重和摩擦。 若 F1=F2， 则 G1 G2;若 G1=G2， 则它们的机械效率 1 2。（均选填“”“=”或“W有用+W轮，他猜测还有 因素影响机械 效率。（写一种因素即可) （4)丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值 W=W总-W有用-W轮，通 过比较第 1、2 和 组的数据，发现提升重物的重力越大，差值 W （选填“越 大”“越小”或“不变”)，请你利用所学知识对此做出解释 。 四、
11、综合应用题四、综合应用题 16. 【2019攀枝花】 如图 K13-28 所示， 在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重 =910 4 N 的货物 A 沿斜面向上匀速运动。货物 A 的速度为 v=2 m/s，经过 t=10 s，货物 A 竖直升高 h=10 m。已知汽车对绳的拉力 F 的功率 P=120 kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求: （1)t 时间内汽车对绳的拉力所做的功。 （2)汽车对绳的拉力大小。 （3)斜面的机械效率。 图 K13-28 17.某人站在水平高台上用如图 K13-29 所示的滑轮组提升重物， 不计绳重和摩擦。 第一次他 匀速提升重物 G1=150 N 时，人竖直向上
12、拉绳的力为 F1，人对高台的压强为 p1;第二次他匀速 提升另一重物 G2=270 N 时，人竖直向上拉绳的力为 F2，人对高台的压强为 p2。两次物体匀 速上升的速度均为 0.5 m/s，人的重力 G人=500 N，且 p1p2=1415。求: （1)若人的双脚与高台的总接触面积为 410 -2 m2，当人站在高台上没有拉绳时，人对高台 的压强。 （2)第一次提升重物时，克服物体重力做功的功率。 （3)第二次提升重物时，滑轮组的机械效率。 图 K13-29 【参考答案参考答案】 基础巩固 1.B 【解析】一本物理书的重力约 2 N,从地面捡起放到课桌上,上升的高度约 1 m,则所做 的功 W
13、= h=2 N1 m=2 J,故选 B。 2.B 【解析】根据功的计算公式 W=Fs,得 W1=Fs,W2=Fs。可见 W1=W2,故选 B。 3.B 4.B 5.B 【解析】物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端,动能不变,重力势能减小,机械能减小。所 以选 B。 6.D 7.C 8.D 【解析】由题图知,n=2,则绳子自由端移动的距离 =2h=21 m=2 m,故 C 错误；拉力 做的总功 W总= =250 N2 m=500 J,故 A 错误；拉力 F 的功率 P= W总 =500J 10 =50 W,故 B 错误； 有用功 W有用= h=400 N1 m=400 J,滑轮组的机械效率 = W有用
14、 W总 100%=400J 500J100%=80%,故 D 正确。 9.C 10.CD 11.重力势 动 12. 1 10 150（估测数值合理即可） 13.小于 14 14.（1）重力势 （2）甲、乙 （3）0 （4）不能 15.（1）匀速缓慢（或匀速） （2）74.1% （3）越大（越重） （4）0.54 （5）C 【解析】（1）实验过程中,应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计。 （2）第 3 次实验中,滑轮组的机械效率为 = W有用 W总 100%= h 100%= 4N 0 1m 1 8N 0 3m100%74 1%。 （3）分析表格中的数据可知,同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越
15、高。 （4） 图中物体和动滑轮的总重是由 3 段绳子承担的,所以绳子自由端移动的速度为 v绳=3v物 =30 1 m/ =0 3 m/ ,拉力的功率为 P=Fv绳=1 8 N0 3 m/ =0 54 W。 （5）若测量拉力时,弹簧测力计没有调零,指针在零刻度线的下方,会导致所测拉力偏大,计 算出的机械效率偏小,故 A 不符合题意； 若弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升,所测拉力 偏大,计算出的机械效率偏小,故 B 不符合题意；若所使用的动滑轮重力偏小,会导致额外功 所占比例偏小,所测量的机械效率偏大,故 C 符合题意。 16.（1）62.5 0.6 少 高 （2）小木块移动的距离 速度 【解析
16、】（1）木块在斜面上运动时,拉力做的总功为 W总= =1 6 N1 m=1 6 J,有用功为 W 有用= h=5 N0 2 m=1 J,则斜面的机械效率 = W有用 W总 100%= 1J 1 6J100%=62.5%,额外功为 W 额外 =W总-W有用=1.6 J-1 J=0.6 J,滑动摩擦力为 f= W额外 =0 6J 1m =0.6 N。继续探究,可得结论：斜面越 陡,省力越少,机械效率越高。 17.解：（1）购物车的重力 =mg=10 kg10 N/kg=100 N。 （2）推力所做的功 W= =10 N4 m=40 J。 （3）推力的功率 P=W = 40J 4 =10 W。 18
17、.解：（1）物重（或动滑轮重） （2）由题图甲可知,n=3,则绳端移动的距离 = h=36 m=18 m, 拉力做的功 W=Fs=400 N18 m=7200 J, 拉力的功率 P=W = 7200J 60 =120 W。 （3）由图乙可知,物重 G=300 N 时,滑轮组的机械效率 =60%, 因机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重和物重做的功为 总功,所以,滑轮组的机械效率 = W有用 W总 100%= h （ 动）h100%= 动100%= 300N 300N 动100%=60%,解得 G 动=200 N。 （4）已知工人的质量为 60 kg,则该工人竖直向下
18、拉绳子自由端运送货物时,对绳子的最大 拉力 F大=G人=m人g=60 kg10 N/kg=600 N, 由 F=1 （G+G 动）可得,提升的最大物重 G大=nF大-G动=3600 N-200 N=1600 N, 则滑轮组的最大机械效率 大= 大 大 动100%= 1600N 1600N 200N100%88 9%。 能力提升 1.C 2.A 3.D 4.A 5.D 【解析】绳端移动的距离 s 是物体 A 移动距离的 2 倍,即 4 m,A 错误。由于物体匀速运 动,水平方向受到的拉力与摩擦力平衡,大小相等,故物体所受拉力 FA=f=0 4 =0 41500 N=600 N,B 错误。拉力做功
19、 W总= =375 N4 m=1500 J,则拉力的功率 P= W总 =1500J 4 =375 W,C 错误。滑轮组的机械效率 = W有用 W总 100%= 100%= 2 100%= 600N 2 375N100%=80%,D 正确。 6.D 7.C 8.C 9.D 10.BC 【解析】拉力 F 在拉动物体的同时还提起了动滑轮,动滑轮重力未知,则不能确定是 否省力,故 A 错误。由图知,承担物重的绳子段数为 2,物体移动速度为 v,拉力端移动的速度 为 2v,则拉力的功率 P=2Fv,故 B 正确。由题意可知,物体运动时受到的摩擦阻力 f=1 G,滑轮 组克服摩擦力做的功为有用功,即 W有
20、用=fs=1 Gs,拉力F 端移动的距离 s 绳=2s,则拉力F 做的总 功 W总=Fs绳=2Fs,做的额外功 W额外=W总-W有用=2Fs-1 Gs= 1 （2nF-G）s,该滑轮组的机械效率 = W有用 W总 100%= 1 2 100%= 2 100%,故 C 正确,D 错误。 11. = 【解析】 忽略绳重和摩擦,设滑轮重力为 G,2F1=G1+G,3F2=G2+G,若 F1=F2,则 G2=3 2G1+ 1 2G,则 G1 G2； 若 G1=G2,将重物提升相同高度,动滑轮也提升了相同高度,所做额外功相同,有用功相同,则 机械效率相同。 12.300 75% 13.（1）惯性 （2）
21、C （3）70 14.（1）匀速直线 变大 （2）50% 0.9 （3）同一斜面,斜面越陡,机械效率越高 （4）盘山公路（或用木板搭成斜面,将重物推上汽车等） 【解析】 （1） 在本实验中,要求木块处于平衡状态,所以应拉着它在斜面上做匀速直线运动。 由于木块沿斜面匀速上升,速度不变,故动能大小不变,但高度增加,重力势能变大,所以机械 能变大。 （2） 由第 2 组数据可得,做的有用功 W有用= h=3 N0 3 m=0 9 J,总功 W总= =1 8 N1 m=1 8 J,则机械效率 = W有用 W总 100%=0 9 J 1 8 J100%=50%；对于斜面来说,克服摩擦力做的功为额外功,
22、额外功 W额外=W总-W有用=1.8 J-0.9 J=0.9 J,则斜面对木块的摩擦力为 f= W额外 =0 9 J 1 m =0.9 N。 （3）通过 3 次实验对比,可得出结论：同一斜面,斜面越陡,机械效率越高。 15.（1）0.6 1.02 59% （2）增大 动滑轮重力不变,随着钩码重力增大,有用功所占比例增大 （3）绳重（或各种摩擦） （4）4 越大 所挂钩码越重,摩擦力越大,额外功越多 16.解：（1）t 时间内汽车对绳的拉力做的功 WF=P =12010 3 W10 =1 2106 J。 （2）由图可知,承担对 A 拉力的绳子段数 n=3,则拉力端移动速度 vF=3v=32 m/
23、 =6 m/ ,则 拉力端移动的距离 sF=vF =6 m/ 10 =60 m, 由 W=Fs 可得,汽车对绳的拉力 F=W = 1 2 106 J 60m =210 4 N。 （3）该过程做的有用功 W有用= h=910 4 N10 m=9105 J, 斜面的机械效率 = W有用 W 100%= 9 105 J 1 2 106 J100%=75%。 17.解：（1）当人站在高台上没有拉绳时,对高台的压力 F压=G人=500 N, 人对高台的压强 p人= 压 = 500N 4 10-2 m2=1 2510 4 Pa。 （2）第一次提升重物时,克服物体重力做功的功率 P=G1v=150 N0 5
24、 m/ =75 W。 （3）由题图可知,n=3,则绳子自由端的拉力 F=1 （G+G 动）=1 3（G+G 动）, 人对高台的压力 F压=G人+F=G人+1 3（G+G 动）, 对高台的压强 p= 压 = 人 1 3（ 动） = 3 人 动 3 , 则 p1= 3 人 1 动 3 = 3 500N 150N 动 3 = 1650N 动 3 , p2= 3 人 2 动 3 = 3 500N 270N 动 3 = 1770N 动 3 , 由p1 p2= 1650N 动 3 1770N 动 3 = 1650N 动 1770N 动= 14 15, 解得 G动=30 N, 因不计绳重和摩擦,由 = W有用 W总 100%= h （ 动）h100%= 动100%可得,第二次提升重物时 滑轮组的机械效率 = 2 2 动100%= 270N 270N 30N100%=90%。