第六单元功和能

  •  下载
  •  2018/6/11
  •  652 次
  •  1245 K

1.功的数值有正、负,这表示(     )。

(A)功是矢量,有方向性

(B)功有大小,正功大于负功

(C)力在做功过程中,可以使物体的动能增加,也可以使物体的动能减少

(D)一个物体同时有两个力做功,它们一定抵消,总和为零

【答案】

C

【解析】

力对物体做功的效果有两种:一种是增加物体的动能,另一种是减少物体的动能,正功、负功分别用来表示这两种效果,因此功的正、负既不代表大小,也不表示方向,功是标量。若在一个物体的某个运动过程中有两个力同时做功,且一个力做正功,另一个力做负功,则等量部分可抵消,多余部分为两个力做功的总和。

 

2.如图所示为一个质量为m的木块,放在倾角为θ的斜面体上,当斜面体与木块保持相对静止沿水平方向匀速向左移动距离s的过程中,问:

(1)作用在木块上的各个力分别做功多少?

(2)作用在木块上各力做功的总和为多少?

【答案】

(1)WG=0

WN=-mgssinθcosθ

Wfmgssinθcosθ

(2)W=0

【解析】

如图所示为一个质量为m的木块,放在倾角为θ的斜面体上,当斜面体与木块保持相对静止沿水平方向匀速向左移动距离s的过程中,问:

(1)作用在木块上的各个力分别做功多少?

(2)作用在木块上各力做功的总和为多少?

 

3.如图所示,小球从静止开始自 A 点沿着光滑曲面轨道运动,已知 A、B 两点离水平面的高度 h1 = 0.60 m,h2 = 0.15 m。求:

(1)小球经过 B 点时的速度大小为多少?

(2)若小球经过 C 点时具有的动能是经过 B 点时动能的1/3,则C点离水平面的高度 h3 为多少?

【答案】

(1)vB = 3 m/s

(2)h3 = 0.45 m

 

4.复习本单元内容,完成图中的填空:a______________,b____________,c___________,d____________,e______________。

【答案】

作用在物体上的力,物体在力的方向上的位移,焦耳,P=\(\frac{W}{t}\),PFv

 

5.请仔细观察右图,在比较乙车和摩托车的动能大小时,因为两车的速度大小相同,我们只需比较两车________的大小就可以确定乙车的动能大;若图中甲、乙两车的质量相同,则甲、乙两车的动能之比为________。

【答案】

质量,25∶16

 

6.你去过上海莘庄的室内滑雪场吗?在那里,游客们先乘自动扶梯至雪坡顶端,然后顺坡滑下,上海人足不出“沪”,即可享受滑雪的乐趣。在乘自动扶梯的过程中,游客受到的重力做_________(选填“正”或“负”)功,游客的重力势能________(选填“增加”或“减少”);下滑时重力做_______(选填“正”或“负”)功,滑到平地上后很快便停下来,这是因为______________的缘故。

【答案】

负,增加,正,克服阻力做功动能减小

 

7.如图所示是录自明代《天工开物》一书中的一幅图,它描述的是我国古代的一种农业机械,叫做水碾。它是利用水的动能来做功的装置。当水冲击下部水轮时,转动的轮子会带动上部的水碾来碾米。假若每秒钟冲击叶片的水流为10 kg,水速从5 m/s减小为1 m/s,则每秒钟水流的动能减少量为_______J。

【答案】

120

 

8.一质量为1 kg的物体被人用手以2 m/s2的加速度由静止匀加速向上提升1 m,则物体的重力势能增加了______J,合外力对物体做功为_____J,手的提力对物体做功为______J。(重力加速度取10 m/s2

【答案】

10,2,12

 

9.关于功,下列说法中正确的是(      )。

(A)功有正功和负功,所以功是矢量

(B)力对物体做功多,力一定大

(C)力对物体不做功,物体位移一定为零

(D)力对物体做了负功,也可以说物体克服该力做了功

【答案】

D

 

10.物体在水平恒力F的作用下,在光滑的水平面上由静止前进了路程s,再进入一个粗糙水平面,又继续前进了路程s,设力F在第一段路程中对物体做功为W1,在第二段路程中对物体做功为W2。则(     )。

(A)W1W2              (B)W1W2

(C)W1W2                     (D)无法判断

【答案】

B

 

11.如图所示,在匀速下降的电梯壁旁,悬挂一个小球,则在此过程中(    )。

(A)悬绳对球的拉力做正功

(B)球的重力做负功

(C)电梯壁对球的弹力做正功

(D)悬绳的拉力和球的重力做的总功为零

【答案】

D

 

12.关于功率,下列说法中正确的是(     )。

(A)由P=\(\frac{W}{t}\)可知,只要知道Wt就可以求出任意时刻的功率

(B)由PFv可知,汽车的功率是与它的速度成正比的

(C)由PFv可知,当发动机功率一定时,牵引力与速度成反比

(D)由PFv可知,汽车发动机功率一定时,随着牵引力的减小,汽车的速度可不断地增大

【答案】

C

 

13.若物体m沿不同的路径Ⅰ和Ⅱ从A滑到B,如图所示,则关于重力做功的说法中正确的是(    )。

(A)沿路径Ⅰ重力做功较大

(B)沿路径Ⅱ重力做功较大

(C)沿路径Ⅰ和Ⅱ重力做功一样大

(D)条件不足不能判断

【答案】

C

 

14.某物体从一固定高度下落到地面,忽略空气阻力,重力势能减少量为E1;考虑空气阻力,重力势能减少量为E2,下列判断中正确的是(    )。

(A)E1E2            (B)E1E2            (C)E1E2        (D)无法比较

【答案】

A

 

15.质量为m的小球从桌面上竖直向上抛出,桌面离地高为h,小球的最高点离地面高度为H,如图所示。若以桌面为零势能参考平面,不计空气阻力,则小球落地时的机械能为(    )。

(A)mgH     (B)mgh      (C)mgHh)       (D)mgHh

【答案】

D

 

16.汽车以恒定速度沿斜坡上行一段距离,则下列说法中正确的是(      )。

(A)汽车的动能减少,势能增加,机械能不变

(B)汽车的动能不变,势能不变,机械能不变

(C)汽车的动能不变,势能增加,机械能增加

(D)汽车的动能减少,势能增加,机械能的变化不能确定

【答案】

C

 

17.物体在下列运动过程中,当不计空气阻力时,机械能一定不守恒的是(    )。

(A)沿光滑斜面下滑的物体            (B)沿光滑曲面下滑的物体

(C)斜向上抛出的铅球                   (D)匀速上升的电梯

【答案】

D

 

18.在“用DIS研究机械能守恒定律”的实验中,利用如图所示的器材展开实验。首先,从右侧某一高度由静止释放摆锤,可以观察到摆锤摆到左侧的最高位置与释放点基本在同一高度,由此可以得出摆锤在两侧最高点的机械能基本________。为进一步研究在整个摆动过程中机械能是否守恒,需要仔细测量小球经过任意位置标的机械能,实验中每次静止释放小球的高度应____。(以上两空均选填“相同”或“不同”)实验中我们用______传感器测量小球的速度。

【答案】

相同,相同,光电门

 

19.190-sh200519b.png如图所示,某人乘雪橇沿雪坡经A点滑至B点,接着沿水平路面滑至C点停止。人与雪橇的总质量为70 kg。下表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据,请根据图表中的数据解决下列问题 :

位置

A

B

C

速度(m/s)

2.0

12.0

0

时刻(s)

0

4

10

(1)分别求出人与雪橇在A、B两处的动能和机械能。(假设BC面重力势能为零)

(2)试求人与雪橇从A点运动到C点的过程中机械能的变化量,以及发生这种变化的原因。

【答案】

(1)140 J,14140 J,5040 J,5040 J

(2)减少了14140 J,克服摩擦阻力做功引起机械能减少

 

20.某同学身高1.8 m,在运动会上他参加跳高比赛,起跳后身体横着越过了1.8 m的横杆。据此可以估算出他起跳时竖直向上的速度大约为(    )

(A)2.5 m/s        (B)4.5 m/s         (C)6.5 m/s         (D)8.5m/s

【答案】

B

【解析】

本题考查机械能守恒定律的应用,要求运用物理知识,通过建模、估算等方法解决生活实际中的问题。分析本题首先要建立两个模型:一是将人看作质点,二是将人起跳后在空中的运动近似地看做竖直上抛运动,即机械能守恒的过程(忽略空气阻力的影响);然后确定质点初状态的高度近似为人身高的一半,即h1=0.9 m,横着过横杆时即为末状态,此时速度近似为零,高度近似为h2i=1.8 m;最后运用机械能守恒定律便可求出结果。根据mgh1+\(\frac{1}{2}\)mv12mgh2+0,得

v1=\(\sqrt {2g({h_2} - {h_1})} \)=\(\sqrt {2 \times 10 \times (1.8 - 0.9)} \)m/s=3\({\sqrt 2 }\)m/s。

 

21.质量为1 kg的物体静止在水平面上,t=0开始受到方向不变的水平拉力作用,物体运动的速度v与时间t的关系如图所示,已知8 s时撤去水平拉力。求:

(1)0~10 s内物体克服摩擦力所做的功;

(2)4.5 s时水平拉力的瞬时功率;

(3)10 s内水平拉力做功的平均功率。

【答案】

(1)Wf=12 J

(2)P=2 W

(3)P=1.2 J

【解析】

(1)以拉力方向为正方向,第三段运动的加速度:

a3=\(\frac{{\Delta v}}{{\Delta t}}\) =\(\frac{{ - 2}}{2}\)m/s2=-1 m/s2

fma3=-1 N

由图像的面积可求出0~10 s内的位移为:s=12 m

0~10 s内物体克服摩擦力做的功为:Wffs=1×12 J=12 J

(2)4.5 s时物体做匀加速直线运动,加速度a1=\(\frac{{\Delta v}}{{\Delta t}}\) =\(\frac{{1}}{3}\)m/s2

根据牛顿第二定律可求出F1 ma1+ f = \(\frac{{4}}{3}\)N

4.5s时物体的速度:v4.5 a1t= \(\frac{{1}}{3}\)×4.5 m/s =1.5 m/s

4.5s时拉力的功率:PF1v4.5=\(\frac{{4}}{3}\)×1.5W=2 W

(3)第一段:F1=\(\frac{{4}}{3}\)N,s1=6 m,W1F1s1=\(\frac{{4}}{3}\)×6 J=8 J

第二段:F2f=1 N,s2=4 m,W2F2s2=1×4 J=4 J

第三段:F3=0,W3=0

10 s内水平拉力做的总功:WW1+W2+W3=(8+12+0) J=12 J

10 s内水平拉力做的平均功率:P=\(\frac{{W}}{t}\) =\(\frac{{12}}{10}\)  J=1.2 J

 

22.额定功率为80 kW的汽车,在平直公路上行驶的最大速度是20 m/s,汽车质量是2×103 kg。如果汽车从静止开始先做加速度为2 m/s2的匀加速直线运动,达到额定功率后以额定功率行驶,在运动过程中阻力不变,问:

(1)汽车受到的阻力多大?

(2)汽车匀加速运动时受到的牵引力多大?

(3)汽车做匀加速直线运动的最大速度多大?

(4)汽车从静止开始运动11 s的过程中牵引力做的功多大?

【答案】

(1)f=4000 N

(2)F=8000 N

(3)v1=10 m/s

(4)W=6.8×105 J

【解析】

(1)汽车速度最大时f F=\(\frac{{{P_m}}}{{{v_m}}}\) =\(\frac{{80000}}{{20}}\) N= 4000N。

(2)ma F-fF ma+f =(2×103×2+4000)N =8000N

(3)v1=\(\frac{{{P_m}}}{F}\) =\(\frac{{80000}}{{8000}}\) m/s = 10 m/s

(4)汽车做匀加速直线运动的时间t1=\(\frac{{{v_1}}}{a}\) =\(\frac{{10}}{2}\) s= 5s

11s内汽车以恒定功率行驶的时间t2t- t1=(11-5)s = 6s

W1Fs1F· \(\frac{{v_1^2}}{{2a}}\)=8000×\(\frac{{{{10}^2}}}{{2 \times 2}}\) J= 2×105J

W2Pt2 = 80000×6J = 4.8×105J

11s内牵引力做的总功WW1+ W2(2×105+4.8×105)J=6.8×105J

 

23.质量m=5 t的汽车从静止出发,以a=1 m/s2的加速度沿水平直路作匀加速运动,汽车所受的阻力等于车重的0.06倍,则汽车在10 s内的平均功率为________W,10 s末的瞬时功率为________W。(重力加速度g取10 m/s2 )

【答案】

4.0×104,8.0×104

 

24.质量为3 kg的铁球从距地面40 m高处由静止开始自由下落,设参考平面为地面,则第1 s末铁球的动能为________J,此时的重力势能为________J;此时重力做功的功率为________W。

【答案】

150,1050,300

 

25.如图所示,图线表示作用在质量m=2 kg物体上的合外力F与物体位移s的对应关系。s=0时物体处于静止状态,则在物体从静止开始运动18 m的过程中,合外力F做的功W=_________J;s=18 m时F的功率P=__________W。

【答案】

144,96

 

26.如图所示,A、B为两个圆柱形槽,内部横截面积均为S,通过C管连接构成一个连通器。底部连通的C管有一个阀门。开始时A槽内的水面比B槽内的水面高h,打开阀门,待两槽的水面达到相同高度时,A、B两个水槽内水的重力势能总量_________(选填“增大”或“减少”),改变量为_____________。(水的密度为ρ

【答案】

减少,\(\frac{1}{4}\)ρgSh2

【解析】

变化前后整个水柱的重心变化很难求得,可以采用等效替代法加以解决——这个过程可以等效看成只有左管h/2的水柱移动到右管,使水面达到相同高度,而其他水柱不动。

左管h/2的水柱重心下降了h/2,因此重力势能减少,减少量为mg·\(\frac{h}{2}\)=ρS\(\frac{h}{2}\)·g·\(\frac{h}{2}\)=\(\frac{1}{4}\)ρgSh2

 

27.汽车在水平路面上以额定功率行驶,当汽车在加速时(    )。

(A)汽车的牵引力增大,加速度增大

(B)汽车的牵引力减小,加速度减小

(C)汽车的牵引力不变,加速度不变

(D)汽车的牵引力减小,加速度不变

【答案】

B

 

28.关于机械能,下列说法中正确的是(    )。

(A)做变速运动的物体,只要有摩擦力存在,机械能一定减少

(B)如果物体所受合外力不为零,则机械能一定发生变化

(C)子弹打入静止在光滑水平面上的木块,把子弹和木块看作一个系统,机械能是守恒的

(D)在竖直方向做匀速直线运动的物体,它的机械能一定不守恒

【答案】

D

 

29.大小为F的水平恒力作用质量为m的物体上,使其在光滑的水平地面上由静止开始运动了时间t,则t时间内恒力F的平均功率是(    )。

(A)\(\frac{{{F^2}}}{{2m}}\) t              (B)\(\frac{{{F^2}}}{{2m}}\)t2            (C)\(\frac{{{F^2}}}{{m}}\)t        (D)\(\frac{{{F^2}}}{{m}}\)t2

【答案】

A

 

30.下列关于重力势能的说法中,正确的是(    )。

(A)物体的重力势能是属于物体和地球所共有的,单独一个物体谈不上存在重力势能

(B)重力对物体做正功,物体的重力势能就会增加

(C)质量为m的物体距离地面高度为h,其具有的重力势能一定为mgh

(D)物体重力势能的改变只与物体始末位置的高度差有关

【答案】

A

 

31.在下列各类运动情况中,同时克服重力和阻力做功的实例是(    )。

(A)关闭电动机后,在斜坡轨道向上行驶着的列车

(B)太空舱返回地球时落地前的运动

(C)物体沿粗糙斜面加速下滑

(D)空投物资匀速降落

【答案】

A

 

32.汽车在平直公路上行驶时,在一段时间内,发动机以恒定功率工作,则图中各v-t图像,反映汽车运动情况可能正确的是(    )。

【答案】

C

 

33.一质点做匀速圆周运动,下列说法中正确的是(    )。

(A)质点的重力势能一定保持不变               (B)质点的机械能一定守恒

(C)一定无外力对质点做功                          (D)外力对质点做功的总和一定为零

【答案】

D

 

34.某组同学设计了如图所示的装置,用来研究小车沿轨道下滑过程中机械能的变化情况。在实验中,选择DIS以图像方式显示实验的结果,所显示的图像如图所示。图像的横轴表示小车距B的距离s,纵轴表示小车的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。试回答下列问题 :

(1)在图(a)所示的实验装置中,固定于小车上的A和固定于导轨上端的B组合成的传感器名称是______________。

(2)在图(b)的图像中,表示小车的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小车距B的距离s变化关系的图线分别是__________________(按顺序填写相应图线所对应的文字)。

(3)根据图(b)所示的实验图像,可以看出机械能略有变化,其原因可能是________________________________。

【答案】

(1)位移传感器

(2)丙、乙、甲

(3)斜面摩擦力做负功

 

35.为了研究物体的动能与物体的质量有怎样的关系,某实验小组设计了这样一个实验:装置如图(a)所示,将质量不同的小球从光滑斜面上同一高度处由静止释放,小球抵达水平面时,立即遇到一系列条形布帘的阻挡,经过一定的位移x后停下。因为布帘对小球的阻力恒定,所以每次小球克服阻力做的功都与x成正比。他们记录了每次实验中小球的质量m和小球的位移x,如下表 :

m (kg)

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

x (m)

0.08

0.16

0.23

0.32

0.41

请回答下列问题:

(1)实验中,每次小球释放的高度总是相同的,这样做的目的是____________________。

(2)在图(b)中画出x-m图像

(3)根据图像可以得出xm的数学表达式为:__________,你认为决定图线的斜率大小的因素可能是__________________________。

【答案】

(1)可以控制小球的初速度不变

(2)图略

(3)x=km(或x=0.8m),小球的初速度或布帘对小球阻力的大小

 

36.下表列出的是某种型号轿车的部分数据,请根据表中的数据完成下列问题:

(1)该车以最大功率和最高速度运行时,轿车受到的阻力为多大?

(2)假定轿车保持最大功率,所受阻力恒定,当速度达到15 m/s时,轿车的加速度多大?(小数点后面保留两位)

(3)若轿车在0~100 km/h的加速直线运动过程中能保持最大功率不变,则牵引力做的功为多少?

长/mm×宽/mm×高/mm

4871×1835×1460

净重/kg

1500

发动机排量/L

2.2

最高时速/kmh-1

232

0~100km/h的加速时间/s

9.9

最大功率/kW

152

【答案】

(1)2359 N

(2)5.18 m/s2

(3)1.5×106 J

【解析】

(1)轿车以最高速度运行时,牵引力与阻力相等,有

fF=\(\frac{P_额}{v_m} \)=\(\frac{{152 \times {{10}^3}}}{{\frac{{232 \times {{10}^3}}}{{3600}}}}\)N=2359 N

(2)Ffma

\(\frac{P_额}{v}\)-f=ma

\(\frac{{152 \times {{10}^3}}}{{15}}\)-2359=1500a

a=5.18 m/s2

(3)WPt=152×103×9.9 J=1.5×106 J

 

37.一个物体从距离地面15 m高度自由下落,取地面为零势能面。则:

(1)下落后距离地面多大高度处动能等于势能的一半?

(2)下落多少时间动能为重力势能的两倍?

(3)若每当物体与地面碰撞时损失其机械能的1/3,则与地面碰撞两次后,物体能上升高度是多少?

【答案】

(1)10 m

(2)\({\sqrt 2 }\)s

(3)6.67 m

【解析】

(1)mgh1mgh2+\(\frac{1}{2} \)mv22mgh2

h2=\(\frac{2}{3}\)h1=10 m

(2)mgh1mgh3+\(\frac{1}{2} \)mv32=3mgh3

h3=\(\frac{1}{3}\)h1=5 m

t=\(\sqrt {\frac{{2({h_1} - {h_3})}}{g}} \)=\(\sqrt {\frac{{2 \times 10}}{{10}}} \)s=\({\sqrt 2 }\)s

(3)E3ʹ=\(\frac{2}{3} \)E2=\(\frac{2}{3} \)(\(\frac{2}{3} \)E1)=mgh3ʹ

\(\frac{4}{9} \)mgh1mgh3ʹ

h3ʹ=\(\frac{4}{9} \)h1=\(\frac{20}{3} \)m

 

2006 - 2024,推荐分辨率 1024*768 以上,推荐浏览器 Chrome、Edge 等现代浏览器,截止 2021 年 12 月 5 日的访问次数:1872 万 9823 站长邮箱

沪 ICP 备 18037240 号-1

沪公网安备 31011002002865 号