1、 第十一章第十一章 机械功与机械能机械功与机械能 一、单项选择题一、单项选择题（每小题 3 分，共 21 分） 1.下列实例中，有力对物体做功的是（ ） A.背着书包在水平路面上前进 B.举重运动员举起杠铃停在空中 C.小球在光滑水平面上滚动 D.跳水运动员从跳台跳下 2.甲、 乙两种机械所做的功W随时间t变化的图象如图1所示， 则从图象可以判断 （ ） A.甲比乙做功多 B.甲比乙做功少 C.甲比乙做功快 D.甲比乙做功慢 3.一位同学沿教学楼的楼梯从一楼匀速上到三楼，该同学上楼做的功最接近（ ） A.30000J B.3000J C.300J D.30J 4.如图 2 所示的四个实例中，机
2、械能正在减小的是（ ） 5.如图 3 用同一滑轮组分别将两个不同的物体A和B匀速提升相同的高度，不计绳重和摩擦的影响，提升A的过程滑轮组的机械效率较大，则下列判断正确的是（ ） A物体比B物体轻 提升A的拉力较大 提升A所做的额外功较少 提升A做的有用功较多 图 1 A蓄势待发的火箭 B 水平匀速飞行的飞机 C匀速下降的热气球 D加速上升的飞艇 图 2 图 3 A.只有 B.只有 C.只有 D.只有 6.下列有关机械能及其转化的说法正确的是（ ） A.拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能 B.弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能 C.蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能 D.人造
3、卫星从近地点飞向远地点时,重力势能减小，动能增大 7.如图 4 所示，OQ 是水平地面，物体在水平拉力作用下从 O 匀速直线运动到 Q，OP段拉力 F1为 300N，F1做的功为 W1，功率为 P1；PQ 段拉力 F2为 200N，F2做的功为 W2，功率为 P2。则（ ） A. W1W2 B.W1W2 C. P1P2 D. P1P2 二、填空题二、填空题（每空 1 分，共 21 分） 8.如图 5 所示的单摆，让小球从 A 点静止释放，小球从 A 点向 B 点摆动的过程中，小球受到的重力对小球_功， 细绳对小球的拉力_功 （以上两空均选填“做”或“不做”） 。小球在 点的重力势能最大。 9.
4、如图 6 所示，将钢锯条固定在桌面边缘，将棋子放在钢锯条的端部，然后用手将锯条的端部压下一段距离，松手后，棋子会被弹起一定的高度，此过程中，钢锯条的 势能转化为棋子的 势能。增加钢锯条被下压的距离，发现棋子被弹起的高度增加，实验表明，物体的_越大，它的弹性势能越大。 10.如图 7 甲所示，水平地面上的物体，受到方向不变的推力 F 的作用，其 Ft 和 v图 4 O A B C 图 5 图 6 t 的图象分别如图乙、 丙所示。 由图象可知： 03s， 推力对物体做的功是_J； 912s 内，推力对物体做功 J；功率为 W。 11.如图 8 所示，忽略空气阻力与摩擦，小球从 A 点抛出时具有 4
5、00 J 的机械能，其中动能为 250J，小球经过 B、C 两点落到地面上的 D 点。已知 B 点是最高点，A 与 C 在同一高度，若不计空气阻力，则小球在 B 点的机械能为 J，在 C 点的重力势能为 _J，在 D 点的动能为 J。 12.如图 9 所示，将同一物体分别沿光滑的斜面 AB、AC 以相同的速度从底部匀速拉到顶点 A，己知 ABAC，如果拉力做的功分别为 W1、W2，拉力做功的功率分别为 P1、P2，则 W1 W2，P1 P2，1 2（均选填“”、“”或“”） 13.如图 10， 用大小为 500N 的拉力F通过滑轮组将重为 800N 的物体匀速提升 10cm， 不计绳重与摩擦，
6、 拉力F移动的距离为 cm， 该过程中的有用功为 J,滑轮组的机械效率是 %。 图 8 图 7 图9 14.甲、 乙是两个完全相同的网球。 如图 11 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” ） 。 三、实验探究题三、实验探究题（共 23 分） 15.（7 分）学习了功率的知识后，小刚想粗略地测算自己在单杠上做引体向上时的功率，如图 12
7、所示。 (1)实验中依据的原理是_。 (2)需要的测量工具是_、_、_。 (3)小刚测出自己的质量 m，拉上去一定次数 n 所用的时间 t，并测出自己每做一次引体向上_，则他做引体向上时功率的表达式是_。 (4)爱动脑筋的小刚想课后和几位同学准备开展“比一比谁在爬楼过程中的功率大”的活动，他设计了三套方案. 方案一:测量出各自的体重、 爬楼用的时间和爬楼的高度， 算出爬楼的功率并进行比较； 图 11 图 12 图 10 方案二:控制爬楼的时间相同， 测量出各自的体重和爬楼的高度， 算出爬楼做的功并进行比较； 方案三:控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼的时间，算出体重和时间的比值并进行比
8、较。 则在上述方案中，可行的是( ) A.只有方案一 B.只有方案一和二 C.只有方案二和三 D.方案一、二、三都可以 16.(8 分)如图 13 所示，小明在探究物体动能大小与质量的关系时，设计了如下实验方案：让质量分别为 m1和 m2(m1 m2)的两个小球沿同一斜面从同一点 A 处由静止滚下，然后与放在水平木板上的纸盒相碰，使纸盒在木板上移动一段距离并将移动的距离记录下来。 (1)小明是根据_判断小球具有的动能大小。 (2)小明顺利完成步骤，记录下纸盒移动的距离，在进行步骤时，纸盒被撞后滑出木板，导致无法记录移动的距离。此时同组的甲同学建议换一个较重的木块代替纸盒重做步骤，乙同学建议降低
9、小球 m2的释放高度重做步骤。你认为哪位同学的建议是合理的?_ (选填“甲同学”、“乙同学”、“都合理”或“都不合理”)；你认为是否有必要重做步骤? _ (选填“有必要”或“不必要”)。 (3)上述实验操作可以得出的结论是: _。 (4)为比较汽车超载或超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表： 实验序号 小球的质量 m/g 小球自由滚下的高度 h/cm 纸盒移动距离 s/cm 10 5 10 20 5 20 30 5 29 10 10 38 10 15 87 图 13 （a）为了探究“超载”安全隐患，应选择实验序号_三次实验进行比较。 （b）为了探究“超速”安全隐
10、患，应选择实验序号_三次实验进行比较。 （c）根据上表数据分析，货车超载 20%与超速 20%两者相比，潜在危害较大的是_。 17 （8 分）某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中得到的数据如表所示，实验装置如图14 所示。 （1）实验中应沿竖直方向 缓慢拉动弹簧测力计。 （2） 小组同学发现实验过程中边拉动边读数， 弹簧测力计示数不稳定， 应该静止读数。你认为他的想法 （选填“正确”或“不正确” ） ，因为他没有考虑到 对滑轮组机械效率的影响。 实验次数 钩码重 G/N 钩码上升高 度 h/m 绳端拉力 F/N 绳端移动距离 s/m 机械 效率 1 4 0.1 2.7 0.2 74% 2 4
11、0.1 1.8 0.3 74% 3 8 0.1 3.1 0.3 86% 4 8 0.1 2.5 （3） 用丁图装置进行实验， 得出表中第 4 次实验数据， 请将表中的两个数据填写完整。 （4）通过比较 （填实验次数的序号）两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关。 （5）通过比较 （填实验次数的序号）两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组机械效率越高。 （6）通过比较 3、4 两次实验数据可得出结论： 。 图 14 四、计算题四、计算题（共 13 分） 18.（6 分）一辆小轿车以 20m/s 的速度在水平公路匀速行驶，受到的
12、阻力是 1100N。小轿车沿水平路面匀速行驶 1min 后驶上一个斜坡。设行驶过程中小轿车的功率始终保持不变。求： (1)在水平路面行驶时小轿车牵引力所做的功； (2)行驶过程中小轿车的功率； (3)要使小轿车上坡时的牵引力增大为水平路面时的 1.6 倍，其行驶速度应为多少？ 19.（7 分）“塔吊”是修建高层建筑常见的起重设备，又名“塔式起重机”。某“塔吊”以恒定功率 24kW 将质量 2t 的重物从静止开始竖直向上提升 45s，全程 vt 关系如图 15。g取 10N/kg。 (1)求整个过程重物的最大速度。 (2)若重物上升的总高度为 60m，则最后 12s 拉力的平均功率为多大？ 五、
13、综合能力题（共五、综合能力题（共 22 分）分） 20 （10 分）在一射箭比赛的电视娱乐节目中，某嘉宾按如图 16 所示方式射出了三支箭。结果第一支箭在靶前 2m 处落地，第二支箭在靶前落地；第三支箭射中靶心。小明看后有如下想法，请你补充完整： （1）弯弓射箭是利用了弓的 势能转化为箭的动能。 （2）与第三种结果对应的操作是 图。 （3）综合 a、b、c 三图可得出结论： 。 （4）射箭时，箭都是稍上仰射出，若忽略空气阻力，第二支箭从射出后到落地的飞行图 15 过程中，动能 ，重力势能 。 21 （6 分）阅读下面材料，然后回答问题： “天宫二号”回家“天宫二号”回家 据中国载人航天工程办公
14、室消息， “天宫二号”空间实验室已于北京时间 2019 年 7 月19 日 2 时 06 分受控离轨并坠入大气层，少量残骸落入南太平洋预定安全海域。 7 月 18 日“天宫二号”飞到我国喀什测控站上空时，地面发送降轨指令，利用发动机反推让它减速， 使它在继续绕地球飞行半圈后， 在南太平洋上空从此前高度约 390 公里的圆形轨道，进入近地点 200 公里的椭圆形轨道，然后轨道近地点从 200 公里降到 70公里以内，让“天宫二号”直接进入大气层。航天器进入大气层后会迅速烧蚀分解、不再受控，少量烧蚀残留物将随惯性呈抛物线坠落预定海域。 由上述材料结合平时所学知识可知，“天宫二号” 从 390 公里
15、的圆形轨道运动到 200公里的近地点的过程中，发动机没有工作， “天宫二号”的重力势能逐渐 （选填“增大”或“减小” ） ，动能逐渐 （选填“增大”或“减小” ） ，机械能 （选填“守恒”或“不守恒” ） 。 22 （6 分）小红和爸爸散步时，看见小区内的一种健身器械坐拉器，如图 17 甲所示，为了对它进行研究，小红简化了它的结构，画出了它的模型图，如图乙所示。她发现坐在坐拉器座椅上的人，用力向下拉动手柄 A 时，操作杆 AB 会绕着转轴 O 转动，连杆 BD拉动杆 OC 绕转轴 O转动，将座椅向上抬起。 （g 取 10N/kg）小红让爸爸静止坐在坐拉器的座椅上，小红竖直向下匀速拉动手柄，将爸
16、爸抬起。经过测量，手柄竖直向下移动30cm，座椅竖直升高 9cm，用时 5s。 图 16 （1）小红利用坐拉器抬起爸爸时，以下说法正确的是 （ ） A可以省功 B一定费力 C爸爸越重，坐拉器的机械效率越高 D爸爸被抬得越高，坐拉器的机械效率越高 （2）若爸爸的质量为 60kg，利用坐拉器抬起爸爸的机械效率为 90%，则小红抬起爸爸所做功的功率为多少？ 参考答案参考答案 一、一、单项单项选择题选择题 1.D 2.C 3.B 4.C 5.B 6.A 7.C 二、填空题二、填空题 8.做；不做；A 9.弹性；重力；弹性形变程度 10.0；180；60 11.400；150；400 12.；= 13.
17、20；80；80 14.相等；增大；不变 三、实验探究题三、实验探究题 15.(1)tWP (2)体重计；秒表；刻度尺 (3)人上升的高度 h；tnmghP (4) D 16.(1)纸盒移动的距离 (2)都不合理；不必要 (3)速度相同时，物体的质量越大，动能越大 (4)(a) (b) (c)超速 20% 图 17 17 （1）匀速； （2）不正确；摩擦； （3）0.4；80% ； （4）1、2； （5）2、3； （6）不同滑轮组提升相同重物时， 动滑轮越轻， 滑轮组机械效率越高 （不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低） 。 四、计算题四、计算题 18.(1)W1.32 1
18、06J (2) P22 kW (3)v12.5 m/s 解：(1)小轿车沿水平公路匀速行驶，则牵引力 F=f=1100N 匀速行驶 1min 通过的路程m1200s60m/s20 vts 牵引力所做的功J1032. 1m1200N11006 FsW (2)小轿车的功率22kWW102 . 2s60J1032. 146tWP (3)根据公式FvtFstWP 发动机的功率恒定不变，21PP ，即2211vFvF 速度m/s5 .126 . 1m/s206 . 112112vFvFv 19.(1)v1.2m/s (2) P1 104 W 解：(1)045s 内，拉力的功率恒定不变，P24kW2.4
19、104W 整个过程重物的最大速度，即匀速运动时的速度： m/s2 . 1N102W104 . 244FPv (2)整个过程中重物上升的总高度为 60m 则全程塔吊对重物做功：WGh2 104N 60m1.2 106J 前 45s 塔吊对重物做的功： W1Pt12.4 104W 45s1.08 106J 最后 12s 拉力做的功： W2WW11.2 106J1.08 106J1.2 105J 则最后 12s 拉力的平均功率： W101s12J102 . 14522tWP 五、综合能力题五、综合能力题 20.（1）弹性； （2）C； （3）弹性限度内，物体弹性形变越大，弹性势能越大； （4）先减小
20、后增大；先增大后减小。 21. 减小；增大；不守恒。 22.（1）C； （2）小红抬起爸爸所做功的功率为 12W。 （1 根据功的原理可知，使用任何机械都不能省功，故 A 错误； 由题意知， 当手柄竖直向下移动 30cm， 座椅竖直升高 9cm， 该装置费距离， 一定省力，故 B 错误；爸爸越重，有用功占总功的比值越大，则坐拉器的机械效率越高，故 C 正确；手柄竖直向下移动 30cm，座椅竖直升高 9cm，即二者的比值不变，根据100%可知，坐拉器的机械效率与爸爸的被抬的高度无关，故 D 错误。 故选：C。 （2）爸爸的体重：Gmg60kg10N/kg600N， 有用功：W有Gh600N0.09m54J， 由100%得，小红抬起爸爸所做的总功：W总60J， 则小红抬起爸爸所做功的功率：P12W。