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第13課時 機械能及其轉化
一、選擇題
1.[xx天津]中國選手張湘祥在奧運會上獲得男子舉重62 kg級冠軍,挺舉成績是176 kg,圖13-13為他比賽時的照片。他在挺舉過程中對杠鈴做的功最接近 ( )
圖13-13
A.600 J B.1200 J
C.1800 J D.3400 J
2.[xx綿陽]蹦床運動是奧運會比賽項目。運動員比賽開始前直立在蹦床中央,比賽開始時快速下蹲并立即恢復直立被蹦床彈起,離開蹦床時是成直立狀態(tài)并一直保持,到達最高點后下落到接觸蹦床時又快速下蹲并立即恢復直立。再次被蹦床彈起,達到更高點。忽略空氣阻力,下列說法正確的是 ( )
圖13-14
A.在此整個過程中,運動員機械能守恒
B.在此整個過程中,運動員機械能一直在增加
C.從離開蹦床到下落接觸蹦床的過程中,運動員機械能守恒
D.從下落接觸蹦床到離開蹦床的過程中,運動員機械能守恒
3.[xx淄博]如圖13-15所示,彎曲跳板把人彈至高處,這個過程中人的動能和重力勢能的變化情況是 ( )
圖13-15
A.動能減小,重力勢能增大
B.動能增大,重力勢能減小
C.動能先增大后減小,重力勢能增大
D.動能先減小后增大,重力勢能減小
4.[xx連云港]如圖13-16所示,一物塊從光滑斜面上A點由靜止滑下,B為斜面AC的中點,設物塊在AB段重力做功為W1,重力做功的功率為P1;在BC段重力做功為W2,重力做功的功率為P2,則下列關系正確的是( )
圖13-16
A.W1>W2,P1>P2 B.W1=W2,P1=P2
C.W1=W2,P1
vB>vC
D.小球在A點具有的機械能等于它在C點具有的重力勢能
7.[xx南京]在粗糙程度相同的水平面上,手推木塊向右壓縮輕質彈簧至圖13-18甲所示位置;松手后,木塊最終靜止在圖乙所示位置。下列說法中正確的是 ( )
圖13-18
A.彈簧恢復原狀過程中,彈簧的彈性勢能增大
B.木塊離開彈簧后最終會停下,說明物體的運動需要力來維持
C.木塊離開彈簧后減速運動過程中,水平面對木塊的阻力不變
D.圖乙中,木塊受到的重力和木塊對水平面的壓力是一對平衡力
8.[xx廣州]如圖13-19所示,OQ是水平地面,物體在水平拉力作用下從O勻速直線運動到Q,OP段拉力F1為300 N,F1做的功為W1,功率為P1;PQ段拉力F2為200 N,F2做的功為W2,功率為P2。則 ( )
圖13-19
A.W1>W2 B.W1P2 D.P1F2
C.0~6 s兩次拉力對物體所做的功W1>W2
D.0~6 s兩次拉力對物體做功的功率P1F2,則P1>P2,故C正確,D錯誤。
9.D [解析] 由題圖可知,水平使用滑輪組,n=2,拉力端移動速度v=2v物=20.1 m/s=0.2 m/s,拉力做功的功率P2=F2v=3 N0.2 m/s=0.6 W,故A正確,不符合題意。不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦,彈簧測力計的示數(shù)F=3F2=33 N=9 N,故B正確,不符合題意。物體B做勻速直線運動,水平方向受力平衡;物體B水平方向受滑輪組的拉力F=2F2=23 N=6 N,受物體A水平向右的摩擦力fB,因此fB=F=6 N。同時,物體B對A的摩擦力大小為6 N,方向向左。物體A相對于地面靜止,則水平方向上受力平衡,由于受到向右的拉力F1=4 N,受到物體B對其向左的摩擦力6 N,則還需要受到地面向右的摩擦力才能受力平衡,故物體A與地面之間有摩擦力,故C正確,不符合題意。如果增大F2,B對A的壓力和接觸面的粗糙程度不變,B與A之間的摩擦力不變,A受力不變,還是處于靜止狀態(tài),故D錯誤,符合題意。
10.C
11.D [解析] 讓同一小車從同一斜面同一高度由靜止滑下,其一開始具有的重力勢能是相同的,最后小車在水平面靜止,其機械能為零,因此,整個過程中,消耗的機械能是相同的,故A錯誤。小車到達水平面時的速度相同,說明一開始的動能相同,最后靜止時動能都為零,因此,消耗的動能是相同的,與小車運動的距離無關,故B錯誤。小車運動過程中,將機械能轉化為自身的內能和接觸面的內能,因此,小車在毛巾、棉布和木板上運動的距離不同,每次小車獲得的內能也可能不同,故C錯誤。由前面的分析可知,小車一開始的機械能是相同的,其最終克服阻力做功,機械能變?yōu)榱?機械能減少的量相同,因此,每次小車克服阻力所做的功相同,故D正確。
12.AD
13.ACD [解析] 由圖可以看出,n=3。物體10 s內移動的距離是s1=vt=0.1 m/s10 s=1 m,則繩子自由端移動的距離為s2=ns1=31 m=3 m,故A正確;拉力F做的功為總功其大小是W總=Fs2=30 N3 m=90 J,則此過程中有用功為W有=W總η=90 J80%=72 J,故B錯誤;拉力F的功率為P=W總t=90J10s=9 W,故C正確;物體與地面間的滑動摩擦力f=W有s1=72J1m=72 N,故D正確。
14.大于 100
[解析] 因為物體在拉力作用下做勻速直線運動,對物體進行受力分析可知,受到沿斜面方向向上的拉力F與沿斜面方向向下的摩擦力和重力沿斜面方向向下的分力,三力平衡,故物體受到的拉力大于斜面對物體的摩擦力;拉力做功的功率為P=Wt=Fst=200N3m6s=100 W。
15.(1)球陷入沙中的深度 A (2)質量 (3)動能
[解析] (1)根據(jù)球陷入沙中的深度可以判斷出球A釋放前的重力勢能最大。(2)比較A、C兩球可以得出影響重力勢能大小的因素是物體的質量。(3)球在空中下落時,高度減小,重力勢能減小,速度增大,動能增大,重力勢能轉化為動能。
16.(1)讓鋼球從高處由靜止擺下 (2)速度 質量
(3)0.06 甲
(4)速度一定時,質量越大,動能越大
[解析] (3)由題意可知,鋼球的重力為G=mg=0.02 kg10 N/kg=0.2 N,鋼球下降的距離為h=30 cm=0.3 m,鋼球的重力做的功即鋼球獲得的動能Ek=Gh=0.2 N0.3 m=0.06 J,則鋼球對木塊最多做0.06 J的功;該實驗是在速度一定時,改變物體的質量,探究動能的大小與質量的關系,動能的大小通過木塊移動的距離來反映,因此鋼球的高度和木塊的大小均不能改變,應改變木板的長度,即采用甲同學的建議。
17.解:(1)氣體流速越大,壓強越小
(2)BC
(3)f=0.5G=0.5m總g=0.5(m飛機+m水)g=0.5(41.5103 kg+8.5103 kg)10 N/kg=2.5105 N,
因為勻速直線飛行,所以牽引力F=f=2.5105 N,
v=36 km/h=10 m/s,
s=vt=10 m/s60 s=600 m,
W=Fs=2.5105 N600 m=1.5108 J。
P=Wt=1.5108J60s=2.5106 W。
18.解:(1)小東步行180步的路程s=0.5 m180=90 m,
步行的速度v=st=90m60s=1.5 m/s。
(2)小東走一步時重心上升的高度
h=65 cm-(65cm)2-(25cm)2=5 cm=0.05 m,
小東走一步克服重力所做的功
W=Gh=mgh=50 kg10 N/kg0.05 m=25 J。
(3)小東走一步所用的時間為t=60s180=13 s,
小東正常步行克服重力做功的功率為P=Wt=25J13s=75 W。
19.解:(1)由圖可知,n=2,則繩端移動的距離
s繩=ns物=22 m=4 m,
人的拉力所做的功W=Fs繩=18 N4 m=72 J。
(2)拉力做功的功率P=Wt=72J4s=18 W。
(3)因為物體移動時受到地面的摩擦力為物重的0.35倍,
所以物體受到的摩擦力f=0.35G=0.35100 N=35 N,
因物體勻速移動時處于平衡狀態(tài),物體受到的拉力F拉和摩擦力是一對平衡力,
所以,滑輪組對物體的拉力F拉=f=35 N,
不計繩重及機械的摩擦,由F=1n(G動+F拉)可得,動滑輪的重力G動=nF-F拉=218 N-35 N=1 N。
20.解:(1)降落傘和重物的總重力
G=mg=7.5 kg10 N/kg=75 N,
由圖可知,落地前最后2 s,降落傘和重物的下降速度是5 m/s,
則最后2 s下降的高度h=v2t=5 m/s2 s=10 m,
這段時間重力做功W=Gh=75 N10 m=750 J,
這段時間重力做功的功率P=Wt=750J2s=375 W。
(2)勻速下落時,降落傘和重物受到的摩擦力等于重力,f=G=75 N。
剛開始減速時降落傘和重物受到的合外力大小F=f1-G,
則f1=F+G=225 N+75 N=300 N。
剛開始減速時f1=kv1n=k(10 m/s)n=300 N①,
勻速下落時,f=kv2n=k(5 m/s)n=75 N②,
聯(lián)立①②解得n=2,k=3 Ns2/m2,所以阻力的表達式為f=3 Ns2/m2v2。
21.解:(1)l3v0
(2)3l
(3)加速帶的長度s=v平均T=2v0l3v0=23l,
加速帶對10個小球做的總功W=10Fs=10F23l=20Fl3,
加速帶對10個小球做功的總時間t總=lv0+T=lv0+l3v0=4l3v0,
加速帶對10個小球做功的總功率P=Wt總=20Fl34l3v0=5Fv0。
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