1、1素养全练 10 功和机械能(时间:45 分钟 满分:100 分)基础巩固一、选择题(每小题 4 分,共 24 分)1.(2018 湖南长沙)下列关于功的说法正确的是( )A.小明用力推发生故障的汽车而未推动时,推力对汽车做了功B.吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,吊车的拉力对重物做了功C.足球在水平地面上滚动一段距离时,重力对足球做了功D.举重运动员从地面将杠铃举起的过程中,举重运动员对杠铃做了功答案:D解析:用力推发生故障的汽车而未推动时,在推力的方向上没有移动距离,故推力对汽车没有做功,故 A 错误;吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时,拉力方向竖直向上,移动距离的方向水平向
2、前,两个方向相互垂直,故吊车的拉力对重物没有做功,故 B 错误;足球在水平地面上滚动一段距离时,移动距离的方向水平向前,重力的方向竖直向下,两个方向相互垂直,故重力对足球没有做功,故 C 错误;运动员从地面将杠铃举起的过程中,力的方向竖直向上,移动距离的方向也竖直向上,两个方向一致,故举重运动员对杠铃做功,故 D 正确。2.(2018 广东广州)如图所示, OQ 是水平地面,物体在水平拉力作用下从 O 点匀速运动到 Q 点, OP 段拉力 F1为 300 N,F1做的功为 W1,功率为 P1;PQ 段拉力 F2为 200 N,F2做的功为 W2,功率为 P2。则( )A.W1W2 B.W1P2
3、 D.P1F2,所以根据 P= =Fv 可知, P1P2,故 C 正确、D 错误。Wt=Fst3.2(2017 四川南充)将一个重为 4.5 N 的物体沿斜面从底端匀速拉到顶端(如图所示),斜面长 1.2 m,高 0.4 m,斜面对物体的摩擦力为 0.3 N(物体大小可忽略)。则下列说法正确的是( )A.沿斜面向上的拉力为 0.3 NB.有用功为 0.36 J,机械效率为 20%C.有用功为 1.8 J,机械效率为 20%D.总功为 2.16 J,机械效率为 83.3%答案:D4.(2018 山东临沂)如图所示,单摆中的小球在 A、 B、 C 间不停地往复运动,如果不考虑阻力的影响,以下说法错
4、误的是( )A.小球在 A、 C 处的势能最大B.小球在 B 处只受重力作用C.小球由 A 到 B 过程中,重力势能转化为动能D.小球运动到 C 处时,如果受到的外力全部消失,将保持静止答案:B解析:小球的质量不变,在 A、 C 处的高度最高,重力势能最大,故 A 正确;小球在 B 处受到重力和绳子的拉力的共同作用,故 B 错误;小球由 A 到 B 过程中,不计阻力,机械能守恒,高度减小,速度增加,重力势能减小,动能变大,重力势能转化为动能,故 C 正确;小球运动到 C 处时,处于静止状态,如果受到的外力全部消失,小球仍然会静止,故 D 正确。5.(2018 广西玉林)图示为正在加速下降的足球
5、,在此过程中,对其机械能的变化情况,下列分析正确的是( )A.动能增大,重力势能减小B.动能减小,重力势能增大C.动能增大,重力势能增大D.动能减小,重力势能减小答案:A解析:正在加速下降的足球,质量不变,速度变大,动能增大,同时高度下降,重力势能减小,故 A 正确。6.(2018 山东烟台)如图所描述的情景中,没有发生动能转化为势能的是( )3答案:A解析:滑滑梯时,人的高度降低,速度变大,是重力势能转化为动能,没有发生动能转化为势能,故 A正确;荡秋千时,在从低处向高处运动时,人与秋千的速度减小,高度增加,是动能转化为重力势能,故 B 错误;在跳水比赛中,人向上弹起的过程中,高度增大,速度
6、减小,是动能转化为重力势能,故 C错误;在单杠上翻转时,若人由下向上运动,人的速度减小,高度增加,是动能转化为重力势能,故 D错误。二、非选择题(共 36 分)7.(6 分)(2018 江苏镇江)小明通过机械将重 100 N 的重物在 5 s 内竖直向上匀速提升了 2 m,机械效率为 80%,则此过程中有用功 W 有 = J,额外功 W 额 = J,小明做功的功率 P= W。答案:200 50 50 解析:此过程中有用功:W 有用 =Gh=100N2m=200J;根据 = 可知, W 总 = =250J;W有W总 W有 =200J80%额外功 W 额 =W 总 -W 有用 =250J-200J
7、=50J;小明做功的功率: P= =50W。W总t=250J5s8.(4 分)(2018 云南)如图所示,用滑轮组把质量为 80 kg 的物体匀速提升 3 m,若拉力 F=500 N,则滑轮组的机械效率为 ,若不计绳重和摩擦,则动滑轮受到的重力为 N。( g 取 10 N/kg) 答案:80% 200解析:(1)物体的重力: G=mg=80kg10N/kg=800N,做的有用功: W 有用 =Gh=800N3m=2400J,由图知, n=2,拉力端移动距离 s=2h=23m=6m,拉力做的总功: W 总 =Fs=500N6m=3000J,滑轮组的机械效率:= 100%= 100%=80%;W有
8、用W总 2400J3000J4(2)不计绳重和摩擦,拉力 F= (G+G 动 ),则动滑轮重力:12G 动 =2F-G=2500N-800N=200N。9.(4 分)(2018 四川德阳)如图所示,沿斜面把质量为 12 kg 的一个物体匀速拉到最高处,沿斜面向上的拉力是 F=100 N,斜面长 2 m、高 1 m,则其机械效率是 %,物体所受摩擦力是 N。( g 取 10 N/kg) 答案:60 40解析:(1)有用功:W 有 =Gh=mgh=12kg10N/kg1m=120J;拉力做的总功: W 总 =Fs=100N2m=200J;斜面的机械效率: = 100%= 100%=60%;W有用W
9、总 120J200J(2)额外功: W 额 =W 总 -W 有 =200J-120J=80J,由 W 额 =Ffs 可得,物体所受的摩擦力: Ff= =40N。W额s=80J2m10.(4 分)(2018 云南)如图所示,光滑斜面 PM 与水平面 MN 平滑连接,弹簧左端固定。小物块在斜面上从 P 点由静止滑向 M 点的过程中,机械能 ;小物块压缩弹簧的过程中,弹簧的弹性势能 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。 答案:不变 变大解析:小物块从 P 向 M 运动过程中,斜面光滑,只有重力势能与动能的转化,机械能守恒,故机械能不变;弹簧被压缩过程中,其机械能转化为弹簧的弹性势能,所以弹簧的弹性
10、势能变大。11.(3 分)(2017 湖南邵阳改编)如图所示,物体在 5 N 的水平拉力 F 作用下,沿水平面以 0.2 m/s 的速度匀速运动了 4 s,拉力 F 的功率为 W。 导学号 77164125答案:2解析:由题图可知,该滑轮为动滑轮,物体运动的速度为 0.2m/s,则绳子的自由端的速度为v=20.2m/s=0.4m/s;拉力 F 的功率为 P=Fv=5N0.4m/s=2W。12.(4 分)如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让同一钢球 A 从斜面上不同的高度由静止滚下,撞到同一木块上。实验中,通过观察 来判断钢球动能的大小;本实验用到的科学研究方法是 (说出一种
11、即可)。 5答案:木块 B 被推动的距离 控制变量法或转换法13.(6 分)(2018 重庆)某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在 50 N 的牵引力作用下,以 0.5 m/s 的速度在水平地面匀速直线行驶 60 s,求:(1)它行驶的路程;(2)此过程中牵引力所做的功。答案:(1)30 m (2)1 500 J解析:(1) s=vt=0.5m/s60s=30m;(2)W=Fs=50N30m=1500J。14.(5 分)(2017 吉林改编)利用动滑轮把重 30 N 的物体竖直向上提升 5 m,所用拉力是 20 N。求:(1)拉力所做的功。(2)动滑轮
12、的机械效率。答案:(1)200 J (2)75%解析:(1)使用动滑轮 n=2,提升物体的高度 h=5m,则绳子自由端移动的距离 s=2h=25m=10m,提起物体所做的总功: W 总 =Fs=20N10m=200J(2)提起物体所做的有用功:W 有 =Gh=30N5m=150J滑轮组的机械效率:= 100%= 100%=75%W有W总 150J200J能力提升一、选择题(每小题 4 分,共 16 分)1.(2018 江苏盐城)小明将掉在地面上的物理书捡起来放在课桌上,他对课本所做功最接近于( )A.0.02 JB.0.2 JC.2 JD.20 J答案:C解析:一本物理课本的质量约 200g,
13、G=mg=0.2kg10N/kg=2N,课桌高度约为 1m,人对课本做的功:W=Gh=2N1m=2J。2.(2017 四川德阳)一定质量的物体在水平拉力的作用下沿水平面运动,物体运动的路程( s)时间(t)图象如图所示,根据图象,下列判断正确的是( )6A.物体 10 s 时的速度大于 4 s 时的速度B.06 s 拉力对物体所做的功大于 612 s 拉力对物体所做的功C.06 s 拉力对物体做功的功率小于 612 s 拉力对物体做功的功率D.06 s 物体所受的拉力大于 612 s 物体所受的拉力答案:B解析:由图象可得,物体处于平衡状态。0 6s 和 612s 物体以不同的速度做匀速直线运
14、动,而 06s过程中通过的路程是 3m,612s 的过程中通过路程为 1m,因为相同时间内通过的路程越多,速度越大,因此 06s 过程中的速度大于 612s 的过程中的速度,即 4s 时的速度大于 10s 时的速度,故选项 A 错误;0 6s 过程中通过的距离为 3m,612s 的过程中通过的距离为 1m,而拉力相同,由 W=Fs 可知,0 6s内钢索拉力做的功大于 612s 内钢索拉力做的功,故选项 B 正确;由于速度发生了改变,根据 P=Fv可知,由 06s 过程中的速度大于 612s 的过程中的速度,0 6s 拉力对物体做功的功率大于 612s 拉力对物体做功的功率,故选项 C 错误;因
15、为物体做匀速直线运动,拉力等于阻力,0 6s 物体所受的拉力等于 612s 物体所受的拉力,故选项 D 错误。3.(2018 湖北襄阳)在排球比赛中,小明把排球竖直向上抛出,排球在运动中动能 E 随时间 t 变化的图象最接近的是( )答案:A解析:小明把排球竖直向上抛出,排球向上运动,高度变高,速度减小,动能转化为重力势能,动能减小,到达最高点时速度为 0,动能为 0;排球在重力的作用向下运动,高度减小,速度变大,重力势能转化为动能,动能变大,故动能先减小至 0,然后再增大,故 A 符合题意。4.(预测题)如图所示,使用滑轮组提升重物时,能提高机械效率的是(忽略绳重和摩擦)( )A.改变绕绳方
16、式B.减小动滑轮的质量C.减小提升重物的高度7D.减小被提升物的质量答案:B解析:改变绳子的缠绕方法,对重物被拉升没有影响,即对有用功没影响;忽略绳重和摩擦,对动滑轮的拉升也没有影响,即不影响额外功,所以改变绕绳方式不影响机械效率,故 A 错;减少动滑轮的重力,在提升物体重力不变的情况下,即有用功不变的情况下,额外功减小了,所以机械效率就提高了,故 B 正确;减少重物提升高度的时候,绳端被拉升的距离也变短了,根据 = 100%= ,可W有用W总 GhFs=GhFnh=GnF知机械效率并不受影响,故 C 错;减小被提升物的质量,就减小了重物的重力,忽略绳重和摩擦,在动滑轮不变的情况下,即额外功不
17、变的情况下,有用功减小了,所以机械效率就降低了,故 D 错误。二、非选择题(共 24 分)5.(6 分)(2018 四川眉山)如图所示,一同学在用滑轮组匀速提升不同重物时,记录下了绳子自由端拉力 F 与对应所提升的物体的重力 G,如下表:G/N 1 2 3 4 5 6F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3根据上表数据分析可知,绳子自由端拉力 F 与物体重力 G 的关系式为 F= ;当物体重力G=10 N 时,此滑轮组的机械效率 = 。 答案:0 .5G+0.3 N 94.3%解析:由表格数据可知,重力 G 每增大 1N,绳子自由端的拉力 F 增大 0.5N,所以 F 与 G 成
18、一次函数关系,设 F 与 G 关系的表达式为 F=kG+b,将表格中任意两组数据代入表达式,可得 k=0.5,b=0.3N。所以拉力 F 与物体所受重力 G 的关系式:F=0.5G+0.3N;当物体重力 G=10N 时,此时的拉力:F=0.510N+0.3N=5.3N;由图可知,有两段绳子拉着动滑轮,滑轮组的机械效率为: = 94 .3%。W有W总 =GhFs= GhF2h6.(4 分)(2018 山东济宁)如图所示,跳水运动员为获得充足的空间滞留时间,都会在跳水前先用力下压跳板,以便利用跳板的 让自己上升得更高。不计空气阻力,运动员从离开跳板到入水的过程中, 8(选填“离开跳板”“最高点”或
19、“入水”)时动能最大。答案:弹性势能 入水解析:(1)在跳水前先用力下压跳板,跳板发生弹性形变,具有弹性势能,跳板恢复原状时,弹性势能转化为运动员的动能,运动员离开跳板后动能转化为重力势能,这样可以使自己上升得更高;(2)不计空气阻力,运动员离开跳板上升至落回到跳板相同高度时,运动员的动能等于起跳离开时的动能;从该位置下落到入水前,重力势能减小、动能增加,到入水时的动能最大。7.(8 分)(2017 浙江湖州)建筑工人利用如图所示装置,将质量为 100 kg 的沙袋从地面匀速提到 3 m 高的一楼楼面,用时 30 s。已知动滑轮的质量为 8 kg,不计绳子重力和摩擦。( g 取 10 N/kg
20、)求:(1)拉力的大小;(2)这段时间内人拉绳子做功的功率。答案:(1)540 N (2)108 W解析:(1)物体的重力为 G=mg=100kg10N/kg=1000N;动滑轮的重力为 G 轮 =m 轮 g=8kg10N/kg=80N;则拉力为 F= (G+G 轮 )1n= (1000N+80N)=540N;12(2)拉力移动的距离为 s=2h=23m=6m;拉力做的功为 W=Fs=540N6m=3240J;拉力的功率为P= =108W。Wt=3240J30s8.(6 分)共享自行车的普及给人们出行提供了方便,也符合我国提倡的“绿色出行,低碳生活”理念。王明同学骑着自行车在平直的水平路面上匀速行驶,10 min 行驶了 3 000 m,骑行过程中使人和车前进的动力恒为 20 N。求:(1)自行车的速度;(2)骑行 10 min 动力所做的功。答案:(1)5 m/s (2)6104 J解析:(1)自行车的速度:v= =5m/s;st= 3000m1060s(2)骑行 10min 动力所做的功9W=Fs=20N3000m=6104J
