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课时训练(十二) 功、功率、机械能
(限时：30分钟)
|基础巩固|
一、选择题
1.[2019·怀化]图K12-1所示的现象中,对物体做了功的是 ( )
图K12-1
2.[2019·邵阳]一物体在水平拉力F的作用下,沿力的方向以0.2 m/s的速度匀速运动了4 s,拉力F的大小为5 N,4 s内拉力F做的功为 ( )
A.1 J B.3 J
C.2 J D.4 J
3.[2019·深圳]如图K12-2,弧形轨道ab段光滑,bc段粗糙,小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是 ( )
图K12-2
A.从a到b的过程中,小球动能转化为重力势能
B.经过b点时,小球动能最大
C.从b到c的过程中,小球动能增大
D.从a到c的过程中,小球机械能守恒
4.[2018·广州]如图K12-3所示,OQ是水平地面,物体在水平拉力作用下从O匀速直线运动到Q,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 ( )
图K12-3
A.W1>W2 B.W1<W2
C.P1>P2 D.P1<P2
5.[2018·枣庄]妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运动,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍。若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1,小明克服自身重力做功为W2、功率为P2,则下列关系正确的是 ( )
A.W1∶W2=2∶1 P1∶P2=6∶1
B.W1∶W2=2∶3 P1∶P2=2∶1
C.W1∶W2=2∶1 P1∶P2=3∶2
D.W1∶W2=2∶1 P1∶P2=2∶3
二、填空题
6.[2019·武威]迄今为止,我国已发射40余颗北斗导航卫星。若某卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图K12-4所示,则卫星从远地点向近地点运行的过程中, 能转化为 能。
图K12-4
7.[2019·连云港] 小明同学用20 N的水平推力,将重为280 N的购物车沿水平地面向前推动了10 m,在此过程中,推力对购物车做功 J,购物车的重力做功 J。一个皮球落地后弹起,弹起的高度越来越低,皮球在运动过程中,机械能总量 (选填“增加”“减少”或“保持不变”)。
图K12-5
8.[2019·南京]建筑工地上,起重机吊臂上的滑轮组如图K12-5所示。在匀速起吊重4.2×103 N的物体时,物体在5 s内上升了6 m,此过程中有用功为 J,钢丝绳移动的速度为 m/s;若滑轮组的机械效率为70%,则额外功为 J,拉力F为 N,其功率为 W。
三、简答题
9.[2019·广西北部湾经济区]小明在旅行途中,发现大货车的轮子很宽大,看到某段道路旁有如图K12-6所示的限速标志。请用物理知识解释大货车轮子宽大的原因,并从能量的角度解释限速行驶的原因。
图K12-6
四、实验题
10.[2019·娄底]如图K12-7所示是探究物体的动能大小与哪些因素有关的实验装置图。其中,mA=mB<mC,hA=hC>hB。
图K12-7
(1)实验中,探究的动能是指 。(填序号)
A.小球在斜面上的动能
B.小球撞击木块时的动能
C.小球撞击木块后的动能
D.木块被小球撞击后的动能
(2)使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,是为了探究动能大小与 的关系。
(3)在做了“探究物体动能大小与哪些因素有关”的实验后,有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下,刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑,小明设计了如图K12-8所示的实验：让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若C球相对于A球 (选填“运动”或“静止”),就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。
图K12-8
(4)完成实验后,同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时,也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在三个不同的表面上能滑动的距离不同(如下表所示),小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功 (选填“相等”或“不相等”)。
表面
毛巾
棉布
木板
摩擦力
最大
较大
最小
小车运动距离
最近
较远
最远
五、计算题
11.[2019·泰州]如图K12-9所示,使用杠杆提升重物,拉力F竖直向下,重物匀速缓慢上升,相关数据如下表：
物重
G/N
拉力
F/N
时间
t/s
A端上升的竖
直距离h/m
B端下降的竖
直距离s/m
200
500
0.5
0.4
0.2
(1)拉力所做的功。
(2)拉力做功的功率。
(3)此过程中,该杠杆的机械效率。
图K12-9
|能力提升|
12.[2019·大庆]汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P0,牵引力为F0,从t1时刻开始,司机减小了油门,使汽车保持恒定功率P行驶,到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,速度为v。已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变,汽车牵引力F随时间t变化的图像如图K12-10所示,则 ( )
图K12-10
A.t1至t2时间内,汽车做加速运动
B.F0=2f
C.t2时刻之后,汽车将保持功率P0行驶
D.v=12v0
【参考答案】
1.C
2.D [解析]物体移动的距离s=vt=0.2 m/s×4 s=0.8 m,拉力F做的功W=Fs=5 N×0.8 m=4 J。
3.B
4.C [解析]由图可知,W1=F1s1=300 N×4 m=1200 J,W2=F2s2=200 N×6 m=1200 J,即W1=W2,故A、B错误;由P=Fv可知,速度相等,F1>F2,则P1>P2,故C正确,D错误。
5.D [解析]妈妈和小明爬山,在竖直方向上克服自身重力做功,W=Gh。他们在竖直方向上通过的距离相等,可用h表示。则W1W2=G妈hG明h=2G明G明=21,P1P2=W1t妈W2t明=W1W2×t明3t明=21×13=23。故选D。
6.重力势 动 7.200 0 减少
8.2.52×104 3.6 1.08×104 2×103 7.2×103
[解析]该过程中做的有用功W有=Gh=4.2×103 N×6 m=2.52×104 J;由图可知,n=3,钢丝绳移动的速度v绳=nv物=n×ht=3×6m5s=3.6 m/s;由η=W有W总及W总=W额+W有可得,做的额外功W额=W总-W有=W有η-W有=2.52×104 J70%-2.52×104 J=1.08×104 J;由W=Fs可得,拉力F=W总s=W总nh=W有ηnh=2.52×104 J70%×3×6m=2000 N;拉力的功率P=Fv绳=2000 N×3.6 m/s=7.2×103 W。
9.大货车装有非常宽大的轮子,是在压力一定的情况下,通过增大受力面积来减小压强,从而保护路面。
物体的动能与质量和速度有关,质量一定时,车速越大,车具有的动能就越大,在刹车时,克服摩擦力做的功也就越多,当摩擦力不变时,行驶的路程就越长,所以就很难停下来,容易出现严重的交通事故。
10.(1)B (2)速度
(3)静止 (4)相等
[解析](1)据题意可知,实验中探究的是小球动能,即小球撞击木块时的动能的大小,故选B。(2)影响动能大小的因素有物体的质量与速度,使质量相同的小球从斜面上不同高度处自由滚下,这里的变量是速度,因此,是为了探究动能大小与速度的关系。(3)让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若任一时刻两球的速度大小相等,即以任何一个小球为参照物,另一个小球都是静止的,所以若C球相对于A球静止,就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。(4)让小车从同一高度由静止下滑,根据决定重力势能大小的因素可知,最初小车的重力势能相同,下滑到水平面时的动能也相同,在不同的材料表面上运动时,最终停下来后,动能全部转为内能,用于克服摩擦力做功,所以,在三个表面上克服摩擦力做功相等。
11.解：(1)拉力所做的功W总=Fs=500 N×0.2 m=100 J。
(2)拉力做功的功率P=W总t=100J0.5s=200 W。
(3)此过程中拉力做的有用功W有=Gh=200 N×0.4 m=80 J,
该杠杆的机械效率η=W有W总=80J100J=80%。
12.D [解析]t1至t2时间内,牵引力在逐渐变大,汽车保持恒定功率P行驶,由P=Fv可知速度在减小,汽车做减速运动,所以A错误;行驶到t2时刻,汽车又开始做匀速直线运动,t2时刻牵引力为F0,所以F0=f,所以B错误;t1时刻开始司机减小了油门,使汽车保持恒定功率P行驶,所以C错误;由图可以看出t1时刻牵引力为12F0,由P=Fv可知功率减半,即P=12P0,到t2时刻时,牵引力为F0,则速度减半,即v=12v0,所以D正确。
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