1、 功和机械能一、填空题1 2016 年 4 月 24 日定为首个中国航天日，是为了纪念我国首枚人造卫星东方红一号发射成功，卫星加速升空的过程中重力势能_变大_，动能_变大_(选填“变大” “变小”或“不变”)。【点评】 卫星升空的过程中，动能和重力势能都是增大的，这是我们应该特别注意的。2在开展课外活动时，小李同学遥控一小型无人机匀速竖直上升，速度为 2 m/s，功率为 30 W，则无人机上升 10 s 升力所做的功为_300_J，无人机重为_15_N。3西宁市湟水河河道改造工程中，装载机 5 s 内将一块重 2 000 N 的石块匀速举高 3 m，装载机的举力对石块做功为 _6103_J，举
2、力做功的功率为_1.210 3_W。4 “探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。实验的目的是探究钢球动能的大小与_速度_的关系；实验时，是通过观察_木块被推动距离的大小_，来判断钢球动能的大小。物理研究方法有许多，如“控制变量法” “模型法” “类比法” “转换法”和“等效替代法”等，本实验利用了控制变量法和_转换法_。解析 同一钢球，质量相同，从不同的高度由静止滚下，体现了钢球到底端时的速度不同，由此可知：此实验研究的是动能大小与速度大小的关系，即此时用的是控制变量法；同时采用转换法，将钢球的动能大小转换为观察木块被推动的距离远近，钢
3、球把木块推出去得越远，钢球的动能越大。二、选择题5下列实例中，有力对物体做功的是( A )A跳水运动员从跳台跳下B背着书包在水平路面上前进C举重运动员举起杠铃停在空中D小球在光滑水平面上滚动【点评】 明确三种情况不做功：一是有力无距离(例如：推而未动) ，二是有距离无力(靠惯性运动)，三是力的方向与运动方向垂直。6如图所示，用大小相等的拉力 F，分别沿光滑的斜面和粗糙的水平面拉木箱，在力的作用下移动的距离 SABS CD，比较两种情况下拉力 F 所做的功及其功率 ( C )AAB 段做功较多BCD 段做功较多CAB 段与 CD 段做的功一样多DAB 段的功率比 CD 段的功率大7如图甲所示，木
4、块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，两次拉动木块得到的 st 关系图象如图乙所示。 两次对应的弹簧测力计示数分别为F1、F 2，两次拉力的功率分别为 P1、P 2，下列判断正确的是 ( B )AF 1F 2，P 1P 2 BF 1F 2，P 1P 2CF 1 F2，P 1P 2 DF 1 F2，P lP 2解析 由图乙可知，木块两次都做匀速直线运动，则拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，因为同一木块放在同一桌面上，压力不变，接触面的粗糙程度不变，所以两次木块受到的滑动摩擦力相等，故两次对应的弹簧测力计示数相等，即 F1F 2；从图乙中可以判断出，第 1 次木块的运动
5、速度大于第 2 次木块的运动速度，即 v1v 2，根据公式PFv 可知，当拉力相等时，速度越大，拉力的功率越大，即 P1P 2。综上所述，A、C 、 D 项错误，B 项正确。8高空抛物是极不文明的行为，会造成很大的危害。因为高处的物体具有较大的( D )A弹性势能 B重力势能C体积 D重力9如图所示，将摆球从 A 点静止释放，摆球在 A、C 两点间来回摆动，B 为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是机械能( C )A从 A 点到 B 点，摆球动能增大，机械能增大B从 B 点到 C 点，摆球动能减小，机械能减小C摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等D摆球在 B 点的机械能最大，在 A，C 两
6、点的机械能能最小解析 从 A B 的过程中，金属小球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，在 B 点时动能最大、重力势能最小；在此过程中重力势能转化为动能，不计空气阻力，机械能守恒，故 A 项错误；从 BC 的过程中，金属小球的质量不变、高度增大、速度减小，重力势能增大，动能减小，在 C 点动能最小、重力势能最大，在此过程中动能转化为重力势能，机械能守恒，故 B 项错误；不计空气阻力，小球会在 A、C间来回摆动时，总机械能守恒，故 C 项正确，D 项错误。10如图，我国空气加油机正在给歼 10 战斗机加油。加油过程中，若战斗机的高度和速度不变，则战斗机的( D )A动能增
7、加，势能减小，机械能不变B动能不变，势能不变，机械能不变C动能减小，势能不变，机械能减小D动能增加，势能增加，机械能增加解析 战斗机的速度不变，质量不断增大，动能增大。高度不变，质量不断增大，重力势能增大。机械能动能势能，动能增大，势能增大，所以机械能增大。11 (多选) 如图所示，拨动弹性钢片，把小钢球与支柱之间的塑料片弹出时，小钢球并没有随塑料片飞出。关于这个过程，下列说法正确的是( ACD )A弹性钢片被拉弯，说明力可以改变物体的形状B弹性钢片恢复原位的过程中，动能转化为弹性势能C塑料片被弹出，说明力可以改变物体的运动状态D小钢球没有随塑料片飞出，因为小钢球具有惯性解析 弹性钢片在力的作
8、用下发生弯曲，说明了力可以使物体发生形变，故 A 项正确；弹性钢片恢复原位的过程中，形变变小，速度变大，弹性势能转化为动能，故 B 项错误；塑料片在力的作用下被弹出，说明力可以改变物体的运动状态，故 C 项正确；由于小钢球具有惯性，要保持原来的静止状态，所以小钢球不会随塑料片飞出，故 D 项正确。三、简答题与计算题12起重机在 10 s 内将重为 2 000 N 的石头沿竖直方向匀速提升 0.5 m。求：(1)起重机对石头做的功。(2)起重机提升石头的功率。解：(1)起重机对石头做功 WGh2 000 N0.5 m1 000 J。(2)起重机提升石头的功率 P 100 W。Wt 1 000 J
9、10 s答：(1)起重机对石头做的功是 1 000 J。(2)起重机提升石头的功率是 100 W。13电动玩具车质量为 1 kg，它与水平地面的接触面积为 20 cm2，该车在水平地面运动时，车内电动机提供的水平动力 F 与速度 v 的关系如图所示。求：(1)玩具车对水平地面的压强。(2)该玩具车在水平地面以 0.3 m/s 的速度做匀速直线运动时，水平动力做功的功率是多少。解：(1)玩具车对水平地面的压力 FG mg 1 kg10 N/kg10 N，玩具车对水平地面的压强 p 5 000 Pa；FS 10 N2010 4 m2(2)根据图象可知该玩具车在水平地面以 0.3 m/s 的速度做匀
10、速直线运动时的牵引力F50 N ，水平动力做功的功率 P Fv50 N 0.3 m/s15 W。Wt Fst答：(1)玩具车对水平地面的压强是 5 000 Pa；(2)水平动力做功的功率是 15 W。四、实验与探究题14实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系” 。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是_将钢球从某一高度由静止释放 _，钢球动能的大小是通过观察_木块运动的距离_来判断的。实验次数钢球质量/g钢球下摆高度/cm木块滑行距离/cm1 20 20 302 40 20
11、583 60 20(2)从表中数据可以看出，他们让质量不同的钢球从相同高度摆下，使钢球到达竖直位置的_速度_相同，从而探究动能与_质量_的关系。(3)在第 3 次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第 3 次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用_甲_同学的建议。(4)由上述实验数据和现象可得出结论：_在速度一定时，质量越大动能越大 _。解析 (1)让钢球从某一高度由静止释放，使钢球获得动能；钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的，木块运动的距离越长，就表示钢球的动能越大；(2)让钢球从斜面的同一高度处释放，使
12、钢球到达最底端的速度相同，从而探究动能与质量的关系；(3)上面的两次实验是在速度一定时，改变物体的质量，探究动能的大小，动能的大小通过木块移动距离的大小表现出来的，因此改变木板的长度，应采用甲的建议；(4)由表中的数据知：速度一定时，质量越大动能越大。15为了探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关” ，小明同学设计了如图所示的装置，并进行了如下实验。将弹簧放在水平面上，一端固定；在弹性限度内，用物块(物块与弹簧不连结 )将弹簧压缩，测量并记录弹簧的形变量L ；由静止释放物块，测量并记录物块在水平面上滑行的距离 s；多次改变弹簧的形变量，重量步骤；分析实验数据得出结论。请回答以下问题：(1)本实验中
13、，探究了弹簧弹性势能大小跟_弹簧形变量_ 的关系。(2)本实验中，弹簧弹性势能大小是通过_物块滑行的距离 _来间接反映的。(3)本实验中，从物块离开弹簧到静止，物块将_动_能转化为 _内_能。解析 (1)由步骤可知，本实验中，探究了弹簧弹性势能大小跟弹簧形变量的关系。(2)由于弹性势能的大小不便于用仪器直接测量，本实验是通过比较物块滑行的距离来判断弹簧的弹性势能大小。(3)本实验中，物块离开弹簧后，因为受到摩擦力的作用，速度减小，动能不断减小，在此过程中，物块克服摩擦力做功，物块将动能转化为内能。第二部分：简单机械一、填空题1端午节赛龙舟时，运动员一手撑住桨柄的末端(视为支点) ，另一手用力划
14、桨，如图所示。此时桨属于_费力_( 选填“省力” “费力”或“等臂 ”)杠杆；当运动员向后划桨时，龙舟就向前行进，说明物体间力的作用是_相互的_。2用如图所示的滑轮组匀速提升重为 100 N 的物体，拉力 F60 N，滑轮组的机械效率为_83.3%_。在物体匀速上升的过程中，物体的动能_不变_，物体的重力势能_变大_(选填 “变大” “变小”或 “不变”) 。3当用镊子夹取物体时，镊子就相当于_杠杆_(选填“杠杆” “滑轮”或“斜面”) ，它是一个_费力_(选填“省力 ”或“费力”) 的机械。解析 如图，在使用镊子时，在动力的作用下 AC 绕 A 点转动，镊子就相当于杠杆；A 点是支点，AC
15、的长度为阻力臂，AB 的长度为动力臂，动力臂小于阻力臂，所以镊子是一个费力杠杆。4将一个重 240 N 的物体匀速推到斜面顶端，人沿斜面向上的推力为 120 N，如图所示，物体沿斜面移动的距离 s3 m，上升的高度 h1.2 m，则人对物体做的有用功是_288_J，斜面的机械效率是_80%_。【点评】 此题考查了功的计算与斜面的机械效率，同时也明确了斜面也是一种省力的机械，任何机械省力但不省功。二、选择题5下列有关简单机械的叙述正确的是( D )A剪纸用的剪刀是一种省力杠杆B使用定滑轮可以省力C使用动滑轮可以省功D任何机械做功时机械效率不可能达到 100%6如图所示是生活中几种常见的杠杆，其中
16、属于费力杠杆的是( D )【点评】 本题考查的是杠杆的分类，主要包括以下几种：省力杠杆，动力臂大于阻力臂；费力杠杆，动力臂小于阻力臂；等臂杠杆，动力臂等于阻力臂。7在如图所示的四种剪刀中，最适用于剪开较硬物体的是( B )解析 剪开较硬的物体，就需要一把省力的剪刀，因此需选用动力臂大于阻力臂的剪刀，即手柄比刀口长的剪刀，所以 B 最适合。【点评】 剪刀是生活中的一种特殊杠杆，要根据需要选择最合适的。手柄长的剪刀省力，刀口长的剪刀省距离。8如图所示，O 是支点，在 B 端挂一重物，为使杠杆水平平衡，要在 A 端施加一个力，下列说法正确的是( B )AF 1 最小 B F 2 最小CF 3 最小
17、D一样大9用如图所示的滑轮组在 10 s 内将 300 N 的重物匀速提升 3 m，已知动滑轮重 30 N，不计摩擦，则( C )A利用滑轮组所做的有用功是 450 JB绳子自由端移动的速度是 0.9 m/sC拉力的功率是 99 WD滑轮组的机械效率是 80%10 (多选) 建筑工地上需要将 6 块相同的砖从地面运送到楼顶，工人师傅利用如图所示的装置，分三次运送。第一次运 1 块，第二次运 2 块，第三次运 3 块，每次运送时，砖都匀速上升，绳重及摩擦均忽略不计，这三次拉力依次为 F1、F 2、F 3，效率为1、 2、 3，则( BD )AF 1F 2F 3 BF 1F 2 F3C 1 2 3
18、 D 1 2 3【点评】 本题考查拉力和机械效率的计算，关键是对公式 F (GG 动 )和1n 的灵活应用。W有W总 GhFs GnF GG G动11如图所示，使用滑轮组提升重物时，能提高机械效率的操作是(忽略绳重和摩擦)( B )A改变绕绳方式B减小动滑轮的质量C减小提升重物的高度D减小被提升物的质量【点评】 机械效率的高低取决于有用功和总功两个因素，不能理解成：“有用功多，机械效率高” ；或“总功大，机械效率低” 。机械效率的高低与是否省力及重物提升的高度无关。三、简答题与计算题12用如图所示的滑轮组将重 90 N 的货物匀速提升 1 m 的过程中，所用拉力 F50 N，不计绳重及滑轮与轴
19、之间的摩擦。(1)求上述过程中的有用功 W 有 。(2)求上述过程中的总功 W 总 。(3)求滑轮组的机械效率 。解：(1)上述过程中的有用功 W 有 Gh90 N1 m90 J；(2)由图知 n2，所以绳端移动的距离 s2h21 m2 m，总功 W 总 Fs50 N2 m100 J ；(3)滑轮组的机械效率 90%。W有W总 90 J100 J答：(1)上述过程中的有用功为 90 J。(2)上述过程中的总功为 100 J。(3)滑轮组的机械效率为 90%。13在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图。为了尽快疏通道路，交警只用了 30 s 的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是 1.5
20、t 的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是 6 m/s，绳子自由端的拉力 F 是 500 N，该装置的机械效率是 80%。求：(1)故障车在 30 s 内通过的路程。(2)拉力 F 在 30 s 内所做的功。(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力。解：(1)由 v 得故障车在 30 s 内通过的路程 s 车 vt6 m/s30 s180 m ；st(2)由图可知，n3，绳子自由端移动的距离 s 绳 3s 车 3180 m540 m，拉力 F 在30 s 内所做的功 WFs 绳 500 N540 m2.710 5 J；(3)由图知，n3，水平滑轮组的机械效率 ，所以故W有W总 fs有Fs绳
21、 fs车F3s车 f3F障车在被拖离过程中受到的阻力 f3F 3500 N 80%1 200 N。答：(1)故障车在 30 s 内通过的路程为 180 m；(2)拉力 F 在 30 s 内所做的功为 2.7105 J；(3)故障车在被拖离过程中受到的阻力为 1 200 N。四、实验与探究题14实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。请回答下列问题：试验次数 1 2钩码重 G/N 4 4钩码上升高度 h/m 0.1 0.1绳端拉力 F/N 1.8 1.6绳端移动的距离 s/m 0.3 0.4机械效率 74.1%(1)通过分析表中数据可知第 2 次实验使用的是_乙_
22、( 选填“甲”或“乙”)图所示的装置。(2)根据表中数据，可以计算出第 2 次实验中的机械效率应为 _62.5% _。(3)通过对第 1 次实验和第 2 次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多(或动滑轮的质量越大) ，滑轮组的机械效率 _越低_(选填“越高” “不变”或“越低”) 。解析 (1)读图可知，乙用 4 段绳子吊着物体，因此 s4h，分析表中的数据可以看出，实验 2 符合这一倍数关系；(2)实验 2 的机械效率 62.5%；W有W总 GhFs 4 N0.1 m1.6 N0.4 m(3)实验 1 和 2 中，提升重物相同，距离相同，只是滑轮组不同
23、，尤其是动滑轮的个数不同，实验 2 的机械效率低于实验 1，因此可得出：使用不同的滑轮组，提升相同的重物时，动滑轮的个数越多，滑轮组的机械效率越低。15小明同学在“研究杠杆平衡条件”实验中：(1)实验时应先调节杠杆在_水平_位置平衡。若出现图甲所示情况，应将杠杆的螺母向_左_( 选填“左”或“右 ”)调。(2)杠杆平衡后，小明在图乙所示的 A 位置挂上 3 个钩码，为了使杠杆在水平位置平衡，这时应在 B 位置挂上_4_个钩码。(3)下表是该组某同学在实验中记录杠杆平衡的部分数据：实验次数 F1/N l1/cm F2/N l2/cm1 2 5 102 3 10 2 153 2 30 3 上表中空
24、格处所缺的数据是_1_，_20_。(4)分析上表中的实验数据可以得出的结论是_F 1l1F 2l2_。解析 (1)实验时首先调节杠杆使其在水平位置平衡的好处是便于测量力臂；由图甲知，左端较高，所以应将平衡螺母向左端调节；(2)设一格为 L，一个钩码重 G，则有 2G2LnGL ，n4，故应在 B 处挂 4 个钩码；(3)根据杠杆平衡条件 F1l1F 2l2 可得：2 N5 cmF 210 cm，解得 F21 N；2 N30 cm 3 Nl2，解得 l220 cm ；(4)分析实验数据，得出杠杆的平衡条件是 F1l1F 2l2(动力动力臂阻力阻力臂)。16 (1)如图 1 所示，甲物体重 3 N
25、，乙物体重 10 N，用绳绕过定滑轮相连(不计绳重与摩擦) 。乙静止于水平地面上，则 a 绳对甲的拉力为_3 _N。(2)在分析 b 绳对乙的拉力时，小明认为是 3 N，小慧认为是 7 N。a小明做了以下实验：用弹簧测力计测出某物体的重力(如图 2)；然后将绳子靠着定滑轮( 不计绳重与摩擦)，如图 3 所示，弹簧测力计依次放在 A、B、C 、D 位置时，其示数保持不变。由此可见，定滑轮只改变了力的_方向_，不改变力的_大小_(均选填“大小”或“方向”)。所以，小明认为图 1 中 b 绳对乙的拉力为 3 N。b图 1 中 b 绳对乙的拉力和乙对 b 绳的拉力是一对_相互作用力_(选填“相互作用力
26、”或“平衡力”)。为了探究这两个力的大小关系，再做如图 4 的实验：将弹簧测力计丙与丁相互对拉，它们的示数相等。于是可以得出，b 绳对乙的拉力_等于_(选填“等于”或“不等于”)乙对 b 绳的拉力。由此可知，图 1 中 b 绳对乙的拉力为_3_N 。(3)再通过受力分析可得，图 1 中地面对乙有_7_N 的支持力。解析 (1)以甲为研究对象，处于静止状态，所以 a 绳对甲的拉力 FG 甲 3 N；(2)a.使用定滑轮改变了力的方向，但不能改变力的大小；b.图 1 中，b 绳对乙施加拉力，力的作用是相互的，则乙对 b 绳同时施加拉力，所以 b 绳对乙的拉力和乙对 b 绳的拉力是一对相互作用力；如
27、图 4 的实验，将弹簧测力计丙与丁相互对拉，它们的示数相等，说明相互作用力大小相等；于是可以得出，b 绳对乙的拉力等于乙对 b 绳的拉力；由此可知，图 1 中 b 绳对乙的拉力为 3 N。(3)以乙为研究对象，乙受向上的拉力、向上的支持力和向下的重力，因为乙处于静止状态，所以 F F 支 G 乙 ，则地面对乙的支持力 F 支 G 乙 F10 N3 N 7 N。17在“测滑轮组机械效率”的实验中，用同一滑轮组进行两次实验，实验数据如表：次数 钩码重/N 钩码上升 高度/cm 弹簧测力计示数/N 弹簧测力计移动距离/cm1 2 10 0.8 402 5 5 1.5 20(1)第一次实验测得滑轮组的机械效率为_62.5% _，两次相比较，第二次实验测得滑
