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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 ，动能 (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_ _J，无人机重为_ _N。 300；153 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_ _J，举力做功的功率为_ _W。6103 1.21
2、034 “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_ _的关系；实验时，是通过观察_ _，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 。解析速度 木块被推动距离的大小 转换法 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，钢球把木块推出去得越远，钢球的动能
3、越大。二、选择题5下列实例中，有力对物体做功的是( )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】A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SABSCD，比较两种情况下拉力F所做的功及其功率( )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【点评】C7如图甲所示，木块放在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉木块使其做直线运动，
4、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、F2，两次拉力的功率分别为P1、P2，下列判断正确的是( )AF1F2，P1P2BF1F2，P1P2CF1F2，P1P2 DF1F2，PlP2解析 B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F1F2；从图乙中可以判断出，第1次木块的运动速度大于第2次木块的运动速度，即v1v2，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P1P2。综
5、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( )A弹性势能 B重力势能C体积 D重力D9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( )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两点的机械能能最小解析C从AB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
6、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( )A动能增加，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D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
7、，动能增大，势能增大，所以机械能增大。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P100 W。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。(3) 该玩具车在水平地面以0.3
8、 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FGmg1 kg10 N/kg10 N，玩具车对水平地面的压强p5 000 Pa；(2)根据图象可知该玩具车在水平地面以0.3 m/s的速度做匀速直线运动时的牵引力F50 N，水平动力做功的功率PFv50 N0.3 m/s15 W。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)
9、本实验使钢球获得动能的操作方法是_，钢球动能的大小是通过观察_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/cm1202030240205836020(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_。将钢球从某一高度由静止释放 木块运动的距离 速度 质
10、量 甲 _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
11、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，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。弹簧形变量 物块滑行的距离 动 内解析(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
12、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
13、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
14、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
15、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 )AF1最小BF2最小CF3最小 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
16、、F2、F3，效率为1、2、3，则( BD )AF1F2F3 BF1F2F3C123 D123【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)和的灵活应用。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
17、滑轮与轴之间的摩擦。(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%。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 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
18、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；(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 m2.7105 J；(3)由图知，n3，水平滑轮组的机械效率，所以故障车在被拖离过程中受到的阻力f3F3500 N80%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.
19、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12钩码重G/N44钩码上升高度h/m0.10.1绳端拉力F/N1.81.6绳端移动的距离s/m0.30.4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_(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
20、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%；(3)实验1和2中，提升重物相同，距离相同，只是滑轮组不同，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
21、，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/Nl1/cmF2/Nl2/cm12510231021532303上表中空格处所缺的数据是_1_，_20_。(4)分析上表中的实验数据可以得出的结论是_F1l1F2l2_。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F1l1F2l2可得：2 N5 cmF210 cm，解得F21 N；2 N30 cm
22、3 Nl2，解得l220 cm；(4)分析实验数据，得出杠杆的平衡条件是F1l1F2l2(动力动力臂阻力阻力臂)。16 (1)如图1所示，甲物体重3 N，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
23、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”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
24、的拉力和乙对b绳的拉力是一对相互作用力；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，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FF支G乙，则地面对乙的支持力F支G乙F10 N3 N7 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/cm12100.8402551.520(1)第一次实验测得滑轮组的机械效率为_62.5%_，两
25、次相比较，第二次实验测得滑轮组的机械效率_大于_(选填“大于”“小于”或“等于”)第一次实验测得滑轮组的机械效率。(2)根据表中数据，能否得出“滑轮组的机械效率与所挂钩码重量有关，钩码越重其效率越高”的结论？_不能_；请简要说出其中一条理由：_滑轮组的机械效率还与滑轮的重有关_。解析(1)第一次实验滑轮组的机械效率162.5%，第二次实验滑轮组的机械效率283.3%；所以12；(2)通过实验的对比，虽然可以得出机械效率高低与滑轮重力有关，但必须至少三次实验才可证明结论，只有一次对比实验是不太准确合理的，偶然性太大，并且影响滑轮组机械效率的还有滑轮的重等。第一部分功和机械能1炎热的夏天，王爷爷驾
26、着一辆功率为120 kW的小轿车，带着家人前往井冈山休闲度假。途中在一段平直的高速公路上以90 km/h的速度匀速行驶，求这段路程中小车受到的阻力。解：P120 kW1.2105 W，90 km/h25 m/s。根据公式PFv得F4.8103 N，因为小车匀速直线行驶，所以fF 4.8103 N。2小生同学用100 N的推力推动重500 N的木箱，使木箱沿推力方向做匀速直线运动，10 s内前进了6 m。求小生同学对木箱做的功和功率。解：WFs100 N6 m600 J；P60 W3快速发展的南昌为缓解城市交通压力，大力兴建地铁，地铁站台的设计方案如图所示。进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。
27、从能量利用的角度看，这种设计的优点是什么？(1)地铁进站时的部分动能转化为重力势能，减少因刹车损耗的机械能；(2)地铁出站时储存的重力势能又转化为动能；(3)起到节能的作用。4如图所示，蚂蚁用103 N的力拉着树叶，10 s内沿着拉力方向前进了10 cm，则蚂蚁对树叶做功为_104_J，对应的功率为_105_W。第二部分简单机械1 (多选)如图所示的是同学们画的几种情景下的示意图，其中正确的是( AC )A施加在门把手上力F的力臂B小球对斜面的压力C通电螺线管周围磁感线的方向D蜡烛在平面镜中成像的光路2在测“滑轮组机械效率”的活动中，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作一标记A(如图甲所示)，然后
28、用大小为F的拉力匀速竖直向上提升总重为G的钩码，当钩码上升的高度为H时，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记B，并测得A、B两点间的距离为2H(如图乙所示)，则以下所求物理量正确的是( BCD )A拉力所做的功W2FHB拉力所做的有用功WGHC该滑轮组的机械效率1D该滑轮组的机械效率3探究杠杆的平衡条件：【提出问题】图甲所示是一种常见的杆秤，此时它处于水平位置平衡。发现一：小明在左侧挂钩上增加物体，可观察到提纽左侧下沉。他认为改变杠杆的水平平衡可以通过改变作用在杠杆上的_力_来实现；发现二：接着小明移动秤砣使其恢复水平位置平衡。说明通过改变_力臂_的长短也可以改变杠杆的平衡。那么，杠杆在满
29、足什么条件时才平衡呢？【制订计划与设计实验】实验前，轻质杠杆处于如图乙所示的状态，使用时，首先应将杠杆的平衡螺母向_右_(选填“左”或“右”)调节，使杠杆处于水平位置平衡，这样做的好处是 _方便直接测出力臂_。【实验结论】如图丙所示，他们进行了三次实验，对实验数据进行分析，得出杠杆的平衡条件是_动力动力臂阻力阻力臂_。【拓展应用】图丁是用手托起重物的示意图，图中前臂可以看作是一个_费力_(选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆，此杠杆的支点是图中的_C_ 点，假如托起6 N的重物，请你根据图丁所示，估算出手臂要用的动力大约是_48_ N。4在测“滑轮组机械效率”的实验中，瑞瑞同学在与动滑轮相切的
30、细绳上作一标记A(如图甲所示)，然后用大小为F的拉力匀速竖直向上提升总重为G的钩码，当钩码上升的高度为H时，瑞瑞同学在与动滑轮相切的细绳上作另一标记B，并测得A、B两点间的距离为2H(如图乙所示)(不计摩擦与绳重)。求：(1)动滑轮的重力G动。(2)滑轮组的机械效率。(3)如果减少钩码的个数，滑轮组的机械效率会如何变化？解：(1)由图可知，n3，F，G动3FG。(2)滑轮组的机械效率。(3)机械效率会降低。5 “测算简单机械的效率”实验。(1)下表是小明做“测算斜面的机械效率”的实验记录数据：斜面倾斜程度小车重力G/N斜面高度h/m沿斜面拉力F/N斜面长s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率较缓100.1311333%较陡100.2412450%最陡100.3513560%将表格中数据补充填写完整；分析实验数据可知：同一斜面，倾斜程度越高，拉同一个物体所用的拉力越_大_，机械效率越_高_。(2)请您尝试做“测算滑轮组的机械效率”实验：如图所示，用笔画线按最省力的方法组装好滑轮组。设计一个记录此实验数据的表格。实验次数重力G/N提升高度h/m拉力F/N绳子自由端移动距离s/m有用功W有/J总功W总/J机械效率123