第十一章 真题集训功和机械能备战中考物理一轮复习讲练一本通解析版.docx
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第十一章真题集训功和机械能备战中考物理一轮复习讲练一本通解析版
第十一章《功和机械能》真题集训
一.选择题
1.(2020•北海)如图所示,在动能大小与质量的关系的实验研究中,下列分析正确的是( )
A.实验中不需要控制钢球在同一高度由静止滚下
B.当木块最终静止时,木块的惯性也会随之消失
C.如果木块滑行时所受的外力全部消失,木块将做匀速直线运动
D.木块滑行一段距离后停止运动,说明物体的运动需要力来维持
【解析】A、研究动能大小与质量的关系的实验中,要控制速度相同,故要控制钢球在同一高度由静止滚下,A错误;
B、一切物体在任何情况下都有惯性,当木块最终静止时,木块的惯性不会随之消失,B错误;
C、如果木块滑行时所受的外力全部消失,由牛顿第一定律,木块将做匀速直线运动,C正确;
D、木块滑行一段距离后停止运动,说明力是改变物体运动的原因,D错误。
故选:
C。
2.(2020•济南)如图所示,“复兴号”列车在平直路段上加速行驶的过程中,它的( )
A.动能增大B.动能减小
C.重力势能增大D.重力势能减小
【解析】列车在平直路段上加速行驶的过程中,它的质量不变,速度增大,所以动能增大;而列车的质量和高度都没有发生改变,所以它的重力势能不变,故A正确,BCD错误;
故选:
A。
3.(2020•绵阳)高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下,开始下落的一段时间速度越来越大,落到地面前一段时间匀速下落。
雨滴在空中下落的整个过程中( )
A.动能一直增大,机械能守恒
B.动能先增大后不变,机械能守恒
C.动能先增大后不变,机械能一直减小
D.动能先减小后不变,机械能一直减小
【解析】雨滴在下落过程中,其质量不变;由题知,雨滴的速度先增大后不变,故雨滴的动能先增大后不变;
雨滴在下落过程中,要克服空气阻力做功,其机械能会一直变小,故C正确,ABD错误;
故选:
C.
4.(2020•鄂尔多斯)蹦床运动逐渐进入了大众生活。
下列有关对蹦床者的分析,正确的是( )
A.下落到与蹦床接触的瞬间时,动能最大
B.被蹦床弹起的过程中,弹性势能转化为重力势能
C.从接触蹦床到下落至最低处的过程中,弹性势能转化为动能
D.在空中上升过程中,动能转化为重力势能
【解析】A、刚与蹦床接触时,运动员受到合力向下,速度增大,当重力和弹力相等,合力为零时,速度最大,动能最大,故A错误;
B、运动员被蹦床弹起的过程中,小孩离开蹦床前,动能增大,蹦床的弹性势能减小,是弹性势能转化为动能;离开蹦床后,小孩的重力势能增大,动能减小,动能转化为重力势能,故B错误;
C、运动员从接触蹦床到下落到最低处的过程中,速度最终减小为0,动能减小,同时高度变小,重力势能变小,蹦床的弹性形变变大,弹性势能增大,是动能和重力势能转化为弹性势能,故C错误;
D、运动员在空中上升的过程中,质量不变,速度变小,动能减小,同时其高度变大,重力势能增大,所以动能转化为重力势能,故D正确。
故选:
D。
5.(2020•六盘水)仅用8天就建成的武汉火神山医院,彰显的不仅是中国速度,更是战胜疫情的坚强决心。
如图所示,为了在最短的时间完成地面基础建设,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖掘机总的( )
A.机械效率B.功率C.功D.有用功
【解析】建成一所医院所做的有用功是相同的,为了减小做功的时间(缩短工期),根据P=
可知,需要增大挖掘机的功率,所以,上百台挖掘机同时工作,其目的是增大所有挖掘机总的功率,故B正确,ACD错误。
故选:
B。
6.(2020•广西)伽利略认为:
一个金属小球从光滑斜面的某一高度处静止滚下,由于不受阻力,没有能量损耗,那么它必定到达另一光滑斜面的同一高度,如果把斜面放平缓一些,也会出现同样的情况。
其模拟实验如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.小球在运动过程中只受重力作用
B.在滚下斜面的过程中,小球的动能转化为重力势能,机械能减少
C.另一斜面越平缓,小球在它上面运动的距离越小
D.如果另一斜面变成水平面,则小球达不到同样的高度而会永远运动下去
【解析】A.小球在运动过程中除受到重力作用外,还受到支持力的作用,故A错误;
B.在滚下斜面的过程中,小球的质量不变,高度变小,速度变大,则重力势能变小,动能变大,重力势能转化为动能;小球运动时不受阻力,其机械能是守恒的,故B错误;
C.因为小球在运动过程中机械能守恒,所以,另一斜面越平缓,小球在它上面运动的距离越大,故C错误;
D.如果斜面变成水平面,水平面光滑,不受阻力,则小球会做匀速直线运动,永远运动下去,故D正确。
故选:
D。
7.(2020•广州)球竖直向上运动,并落回地面,这过程中先后经过M、S两点。
球在这两点的动能和重力势能如图所示,则球在M点的( )
A.速度比在S点的大B.机械能大于在S点的
C.机械能等于在S点的D.离地高度比在S点的低
【解析】A、球的质量不变,球在M点的动能小于S点动能,所以球在M点的速度小于S点速度,故A错误。
BC、球在运动过程中没有发生弹性形变,所以机械能等于动能和重力势能之和,由图知,球在M点动能和S点重力势能相等,M点的重力势能大于S点的动能,所以M点的机械能大于S点的机械能,故B正确,C错误。
D、M点的重力势能大于S点的重力势能,球的质量不变,所以球在M点的高度大于S点的高度,故D错误。
故选:
B。
8.(2020•黄石)如图,弹簧下端悬挂一个实心小球,用手托住小球,小球静止在A点,此时弹簧处于自然长度。
释放小球,小球向下运动到最低点B(不超过弹簧弹性限度),小球从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是( )
A.小球的重力势能一直在减少,动能一直在增加
B.小球减少的重力势能全部转化为动能
C.弹簧的弹性势能不断增大
D.小球运动到B点时,重力势能最小,动能最大
【解析】A、小球在下落过程中,重力不变,弹力不断增大,当重力和弹力的合力向下时,小球加速向下运动,当重力和弹力的合力向上时,小球减速向下运动,所以小球速度先增大后减小,小球质量不变,所以小球动能先增大后减小;小球的高度不断降低,所以小球的重力势能不断减小,故A错误。
B、小球下落过程中,当重力和弹力的合力向下时,小球加速向下运动,弹簧不断增长,小球的重力势能转化为小球的动能和弹簧的弹性势能;当重力和弹力的合力向上时,小球的速度不断减小,弹簧不断增长,小球的重力势能和动能转化为弹簧的弹性势能,故B错误。
C、小球下落时,弹簧不断增长,弹簧的弹性势能不断增加,故C正确。
D、小球运动到B点时,小球的高度最小,速度最小,小球的质量不变,所以小球的重力势能和动能都最小,故D错误。
故选:
C。
9.(2020•荆州)如图所示,在一个罐子的盖和底各开两个小洞。
将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。
做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面。
下列说法正确的是( )
A.罐子从斜面滚下,重力势能只转化为动能
B.罐子从斜面滚下的过程中,只有动能和弹性势能的相互转化
C.因为能量之间可以相互转化,所以罐子滚下后可能再次滚上斜面
D.如果水平面是光滑的,则罐子会一直滚动下去
【解析】AB、罐子从不太陡的斜面上滚下,罐子的高度减小,重力势能减小,速度变大,动能变大,同时橡皮筋发生弹性形变,弹性势能变大,在运动过程中,由于存在摩擦力,一部分机械能会转化为内能,即重力势能转化为动能、弹性势能、内能,故AB错误;
C、罐子滚下后,由于橡皮筋具有弹性势能,橡皮筋的弹性势能会转化为罐子的动能,使的罐子沿斜面向上运动,所以可以能滚上斜面,故C正确;
D、水平面光滑,罐子在水平面上滚动时,罐子的动能会转化为橡皮筋的弹性势能,所以不会一直滚下去,故D错误。
故选:
C。
10.(2020•黄冈)避险车道是在长且陡的下坡路段,行车道外侧增设的供刹车失灵车辆驶离正线并安全减速的专用车道。
如图所示是上坡型避险车道,避险车道上铺有很多小石子,车道尽头有废旧轮胎或防撞墙。
下列分析错误的是( )
A.小石子可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力
B.失控车辆在避险车道向上运动速度减小时,动能减少
C.失控车辆撞击废旧轮胎时,将动能转化成重力势能
D.在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性
【解析】A、小石子表面较粗糙,在压力不变的情况下,可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力,故A正确;
B、失控车辆在避险车道向上运动速度减小时,质量不变,所以动能减少,故B正确;
C、失控车辆撞击废旧轮胎时,轮胎会发生弹性形变,具有弹性势能,即将动能转化成弹性势能,故C错误;
D、任何物体在任何情况下都有惯性,在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性,故D正确。
故选:
C。
11.(2020•荆门)如图甲所示,物体在水平拉力F的作用下由静止沿粗糙水平面向右运动,0~6s内拉力随时间变化的规律如图乙,速度随时间变化的规律如图丙,则在2~4s内,物体克服摩擦力所做的功为( )
A.10JB.30JC.50JD.80J
【解析】由图乙可知,在2~4s内,拉力F=3N,
由图丙可知,在2~4s内,物体做匀速运动,v=5.0m/s,此时摩擦力与拉力是一对平衡力,大小相等,f=F=3N,
由v=
可得,物体运动的距离:
s=vt=5.0m/s×2s=10m,
物体克服摩擦力所做的功:
W=fs=3N×10m=30J。
故选:
B。
12.(2020•泰州)在水平地面上铺一张纸,将一只皮球表面涂黑,使其先后从高处下落,在纸上留下黑色圆斑A、B如图所示。
关于皮球两次下落形成圆斑的过程,下列说法正确的是( )
A.皮球对纸的最大压力相等
B.皮球刚到达纸面时的速度相等
C.皮球刚到达纸面时的动能相等
D.皮球获得的最大弹性势能不等
【解析】A、由图可知,黑色圆斑B比较大,而力的大小影响力的作用效果,力越大作用效果越明显形变量越大,可知从B处落下的皮球对纸的最大压力较大,故A错误;
BCD、皮球从不同的高度落下时,高度减小,速度变大,重力势能转化为动能;在纸上留下黑色圆斑A、B,留下圆斑说明皮球下落到纸面上时发生了弹性形变,此过程是动能转化为弹性势能,由图中两个圆斑大小可看出,圆斑大的(B)皮球转化的弹性势能较大,说明它原来所具有的重力势能大,即B所处的高度较高;可知从B处落下的皮球刚到达纸面时的速度较大,此时动能也较大,故BC错误;D正确。
故选:
D。
二.填空题
13.(2020•桂林)如图所示,质量为40g的金属小球从导轨的a处自由滑下,依次经过b处、c处,到达d处时恰好停下。
在从a到b的过程中,重力做功为 J:
在整个运动过程中,小球克服导轨摩擦消耗的机械能为 .
【解析】小球的重力:
G=mg=40×10﹣3kg×10N/kg=0.4N,
小球从a到b的过程中,重力做功:
W=Gh=0.4N×0.5m=0.2J;
小球克服导轨摩擦消耗的机械能:
△E=G(ha﹣hd)=0.4N×(0.5m﹣0.2m)=0.12J。
故答案为:
0.2,0.12J。
14.(2020•莱芜区)如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。
弹性小球从A点运动到B点的过程中,它的 转化为动能;弹性小球在B点的机械能 (选填“大于”“小于”或“等于”)它在C点的机械能。
【解析】弹性小球从A点运动到B点的过程中,质量不变,高度变小,其重力势能变小,同时速度变大,则动能变大,所以该过程中重力势能转化为动能;
由图知,小球弹跳的高度越来越低,说明小球撞击地面时小球的机械能转化为地面和小球的内能,则小球机械能逐渐减小,且B点在C点之前,所以弹性小球在B点的机械能大于它在C点的机械能。
故答案为:
重力势能;大于。
15.(2020•东营)我国自行设计的新型履带式水陆两栖坦克,如图所示,它既可像普通坦克一样在陆地上高速行驶,又能像船一样在水中航行.该坦克的质量为22t,配备发动机的最大功率为420kW.若在水中匀速航行时,最大速度为18km/h,此时受到的阻力为 .
【解析】坦克在水中航行时,最大速度v=18km/h=5m/s,
发动机的最大功率P=420kW=420000W,
由P=
=
=Fv得,坦克的牵引力:
F=
=
=8.4×104N,
因为坦克是匀速航行,坦克受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,
所以,坦克受到的阻力:
f=F=8.4×104N.
故答案为:
8.4×104N.
16.(2020•恩施州)国产雪龙2号极地科考破冰船配备15000kW总动力,能以2﹣3节的航速在冰厚1.5米的条件下连续破冰航行。
2019年11月23日,雪龙2号完成了南极中山站附近的航道破冰任务。
若此次破冰所用功率为6000kW,向前破冰行驶速度是3.6km/h,则破冰船产生的向前推力大约是 N。
【解析】破冰船匀速航行时,破冰行驶速度是v=3.6km/h=1m/s,
此次破冰所用功率P=6000kW=6×106W,
由P=
=
=Fv得,破冰船产生的向前推力为:
F=
=
=6×106N。
故答案为:
6×106。
17.(2020•赤峰)如图所示,物体A放在粗糙程度不变的水平台面上,用细线通过定滑轮与装有沙子的小桶相连,小桶和沙子的总重力为20N时,物体A恰好做匀速直线运动(忽略细线与滑轮之间的摩擦)。
物体A做匀速直线运动过程中受到的摩擦力是 N,方向 ,小桶和沙子的总机械能将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解析】小桶和沙子的总重力为20N,使用定滑轮不能改变力的大小(忽略细线与滑轮之间的摩擦),则物块受到的拉力大小为20N;因为物块做匀速直线运动,拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,所以滑动摩擦力的大小为20N,方向水平向左。
小桶和沙子匀速下降的过程中,质量不变,高度减小,所以重力势能减小,速度不变,动能不变,故机械能变小。
故答案为:
20;水平向左;变小。
三.实验探究题
18.(2020•雅安)小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中,他用质量不同的两个钢球m和M(M的质量大于m),分别从不同的高度h和H(H>h)静止开始滚下,观察木块B被撞击后移动的距离,实验过程如图1所示。
(1)小明通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球动能的大小,这种研究方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”)。
若水平面绝对光滑,本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(2)由图1甲、乙两图可得实验结论:
物体的动能大小与 有关。
(3)小丽根据图1甲、丙两图得出结论:
物体的动能大小与质量有关,她的看法是否正确?
(选填“正确”或“错误”),理由是:
。
(4)某同学用图2所示的方法探究动能的大小与速度的关系,他将相同质量的小球从不同高度(h2>h1)由静止开始释放,通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小,这种方法是 (选填“正确的”或“错误的”)。
【解析】
(1)实验中通过观察木块B移动的距离长短,来判断小球动能的大小,这里用到的物理学研究问题的方法是转换法;
若水平面绝对光滑,则木块运动时不受摩擦力作用,撞击后将保持匀速直线运动,不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小,所以本实验将不能达到探究目的。
(2)甲、乙两图中小球的质量一定,初始高度不同,到达水平面的时的速度不同,对木块做功多少不同,故可以得出结论:
物体的动能大小与速度有关。
(3)小丽的看法是错误的,因为要探究动能与质量的关系,需要保证小球的速度不变,甲、丙两图中小球下落的高度不同,则到达水平面的速度不同,故不能得出动能大小与质量的关系。
(4)图2所示的方法探究动能的大小与速度的关系,应改变小球撞击木块前的速度,控制其它因素相同,而实验中没有控制水平面的粗糙程度相同,故错误的。
故答案为:
(1)转换法;不能;
(2)速度;(3)错误;没有控制速度一定;(4)错误的。
19.(2018•曲靖)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<m2=m3,实验的情景如图所示。
(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)小铁球m3落入细沙后,速度不断减小直至静止,它的机械能转化为 能。
(4)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和下落时间的平方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/米
2.45
4.9
7.35
9.8
12.25
14.7
t2/秒2
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
【解析】
(1)由题意知,实验中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<m2,即图甲和图乙中物体的质量不同,但从同一高度落下,且乙图中小球进入细砂中的深度更深,因此可知重力势能与物体的质量有关;
(3)当小球陷入沙中,与沙子摩擦,最终静止,将机械能转化为内能;
(4)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=4.9t2。
故答案为:
(1)转换法;
(2)质量;(3)内;(4)h=4.9t2。
四.计算题
20.(2020•日照)如图,为迎宾路高架桥的部分路段示意图,水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、坡高CD=6m。
搭载乘客后总重为G=1.5×105N的公交车,轮胎与水平路面总接触面积为0.4m2.当它以恒定功率P1匀速通过AB段时,用时t1=20s;以恒定功率P2匀速通过BC段时,用时t2=16s。
公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。
请完成下列问题:
(1)求出公交车静止在水平地面时对地面的压强,以及通过BC段时的速度。
(2)公交车通过AB段时,牵引力的功率P1是多少瓦特?
(3)公交车通过BC段时,牵引力的大小为多少牛顿?
【解析】
(1)公交车静止在水平地面时对地面的压力F=G=1.5×105N,已知轮胎与水平路面总接触面积S=0.4m2。
公交车静止在水平地面时对地面的压强:
p=
=
=3.75×105Pa;
BC段时的速度vBC=
=
=7.5m/s;
(2)公交车在AB段行驶时受到的阻力f=0.01G=0.01×1.5×105N=1.5×103N,
因为公交车匀速直线行驶,所以牵引力F1=f=1.5×103N,
则牵引力F1的功率:
P1=
=
=
=1.5×104W.
(3)由题知,公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力相等,
公交车通过BC段时,克服阻力做的额外功:
W额外=fSBC=1.5×103N×120m=1.8×105J;
克服重力做的有用功:
W有用=GhCD=1.5×105N×6m=9×105J;
公交车通过BC段时牵引力做的功:
WBC=W有用+W额外=9×105J+1.8×105J=1.08×106J。
由W=Fs可得,
牵引力F=
=
=9×103N;
答:
(1)公交车静止在水平地面时对地面的压强为3.75×105Pa;通过BC段时的速度为7.5m/s;
(2)公交车通过AB段时,牵引力的功率P为1.5×104W;
(3)公交车通过BC段时,牵引力的大小为9×103N。
21.(2020•山西)每天都会有许多全国各地的人民群众,来到天安门广场观看升国旗仪式。
天安门广场上的国旗,每天都会随太阳一起升起,25000次零失误。
奇迹。
天安门广场上的国旗总重为175N,升旗时(如图),国旗上升高度为30m,所使用时间2分07秒,求解下列问题:
(1)国旗上升的平均速度是多少?
(保留一位小数)
(2)将国旗沿竖直方向匀速升高30m,拉力对国旗做的功是多少?
(3)若某持枪战士总重约为700N,估算该战士站立时对水平地面的压强。
【解析】
(1)国旗上升的时间:
t=2min7s=127s,
国旗上升的平均速度:
v=
=
≈0.2m/s;
(2)拉力对国旗做的功:
W=Fs=Gh=175N×30m=5250J;
(3)战士双脚站立时与地面的接触面积约为:
S=500cm2=5×10﹣2m2,
战士对地面的压力:
F=G=700N,
该战士站立时对水平地面的压强:
p=
=
=1.4×104Pa。
答:
(1)国旗上升的平均速度是0.2m/s;
(2)拉力对国旗做的功为5250J;
(3)该战士站立时对水平地面的压强为1.4×104Pa。
22.(2017•安徽)已知物体的重力势能表达式为EP=mgh,动能表达式为EK=
mv2;其中m为物体的质量,h为物体距离水平地面的高度,v为物体的运动速度,g为常量,取10N/kg。
如图所示,将一质量为0.4kg的物体从距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出。
不计空气阻力,物体从被抛出到落地的瞬间,整个过程中机械能守恒。
求:
(1)物体被抛出时的重力势能EP和动能EK1;
(2)物体从被抛出点至落地的过程中,其重力所做的功W;
(3)物体落地前瞬间的动能EK2。
【解析】
(1)由题知,物体质量和被抛出时的高度和速度,
物体的重力势能:
Ep=mgh=0.4kg×10N/kg×1.5m=6J;
动能EK1=
mv2=
×0.4kg×(2m/s)2═0.8J;
(2)物体从被抛出点至落地的过程中,其重力所做的功:
Gh=mgh=0.4kg×10N/kg×1.5m=6J;
(3)物体下落时高度减小,速度增大,所以重力势能转化为动能,落地时高度为0,重力势能全部转化为动能,
所以物体落地前瞬间的动能:
EK2=EK1+Ep=0.8J+6J=6.8J。
答:
(1)物体被抛出时的重力势能EP为6J,动能EK1为0.8J;
(2)物体从被抛出点至落地的过程中,其重力所做的功W为6J;
(3)物体落地前瞬间的动能EK2为6.8J。
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