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周日提优 能量的转化与守恒 20211114
1.出行是人们工作、生活中必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同，燃油汽车所消耗能量的类型是（ D ）
A. 生物能 B. 电能 C. 太阳能 D. 化学能
2.一个物体由A点自由下落时，相继经过B、C两点，如图所示，已知AB＝BC，物体在AB段重力做功W1 ，功率P1；在BC段重力做功W2 ，功率P2 ， 则下列关系正确的是（ C ）
A. W1＝W2 ，P1＞P2 B. W1＝W2 ，P1＝P2 C. W1＝W2 ，P1＜P2 D. W1≠W2 ，P1≠P2
3. 把一乒乓球压入水中，松手后乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上。乒乓球在上升过程中，它的机械能不断增加。下列有关乒乓球机械能的来源说法中正确的是 （ B ）
A.是由水的内能转化来的 B.是由水的重力势能转化来的
C.是由乒乓球的内能转化来的 D.是由乒乓球的化学能转化来的
4.“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示：一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者整个运动过程中(不考虑空气阻力)，下列说法正确的是（ B ）
A. 游戏者的动能一直在增加
B. 游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值
C. 游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能
D. 游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能
5.如图表示一个人站在匀速上升的电梯上，下列分析正确的是（ B ）
A. 电梯上升过程中，人的动能转化为重力势能
B. 电梯上升过程中，人的机械能不断增大
C. 电梯上升过程中，电梯对人的支持力做功为零
D. 人对电梯的压力与电梯对人的支持力是一对平衡力
6.跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（ D ）
A. 在助跑阶段，动能保持不变
B. 在起跳时，机械能最小
C. 在最高点时，动能最大
D. 从起跳到最高点的过程中，部分动能转化为重力势能
7. 如图所示，光滑斜面AB＞AC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2 ，所做的功分别为W1 和W2 。则，（ A ）（不计空气阻力）
A、F1＜F2，W1=W2 B、F1＜F2，W1＜W2
C、F1＞F2，W1＞W2 D、F1＞F2，W1=W2
8.如图所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平拉力F的作用，其F-t和v-t图像分别如图乙、丙所示，下列说法正确的是（ C ）
A. 当t=3s时，物体收到摩擦力是7N B. 当t=2s时，物体处于静止状态，摩擦力是0
C. 4-6s内，拉力 F 做的功功率是10W D. 2-4s内，物体的机械能保持不变
9. 下列现象中物体动能和重力势能都发生变化的是（ D ）
A．水平轨道上正在进站的列车 B．站在观光电梯上匀速下降的游客
C．站在商场自动扶梯上匀速上升的顾客 D．抛出的实心球从高处下落的过程
10.如图所示，用F =20N的水平推力推着重为40 N的物体沿水平方向做直线运动，若推力F对物体做了 40 J的功，则在这一过程中（ C ）
A. 重力做的功一定为40J B. 物体一定受到20 N的摩擦力
C. 物体一定运动了2 m D. 物体一定运动了4m
11.如图所示，是体能测试中掷出的实心球运动的情景．下列说法正确的是（ C ）
A. 实心球在b点时，处于平衡状态
B. 实心球从a点运动到c点的过程中，重力做了功
C. 实心球离开手后继续前进，是由于受到惯性的作用
D. 在实心球从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能
12.如图甲所示，邻居大叔正吃力地把一重物送往高台，放学回家的小翔看见后急忙前去帮
忙。他找来一块表面光滑的木板，搭成图乙所示的斜面，结果非常轻松地把重物推到了高
台上。关于这两种方法，下列说法正确的是（ C ）
A．甲做功比乙多
B．乙做功比甲多
C．两人做的功一样多
D．小翔做功的功率要大些
13.如图，木块以一定的速度滑过A，B点，到C点滑出下落至D点。A和B，C和D之间的垂直距离均为h。若空气阻力忽略不计，则对木块在运动过程中能量变化的分析，正确的是（ C ）
A. D点与A点相比，动能增加，势能减少，机械能不变
B. A点到C点减少的重力势能大于C点到D点减少的重力势能
C. B点的动能可能等于A点的动能，但一定大于C点的动能
D. B点的动能可能等于D点的动能，但一定大于A点的动能
14.如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物块m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，试判断下列说法中正确的是（ C ）
A. 物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B. 物体从A到C动能一直在减小
C. 物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减
D. 物体动能最大的位置在B和C之间
15. 某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）。下列判断正确的有（ D ）
A. 从O点到A点再到B点过程中运动员动能先增大后减少
B. 从A点到B点再到C点过程中弹性绳的弹性势能先增大后减少
C. 从C点到B点再到A点过程中运动员动能先增大后减少，运动员重力大小等于F0
D. 从C点到B点再到A点过程中弹性绳的弹力一直减少，运动员重力大小小于F0
16. 质量为60kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。根据图象可估算出该同学在1分钟内克服重力做功的平均功率为( C )
A. 60W B. 135W C. 180W D. 270W
17. 如图所示的四幅图中，没有发生动能与势能相互转化的是（ A ）
18. 在甲、乙两图中，甲图地面粗糙、乙图地面光滑。质量分别为m, 2m的两个物体在大小为F的恒力作用下，在力的方向上前进了相同的距离，则下列结论正确的是（ B ）
A．甲图中F做的功小于乙图中F做的功
B．甲图中F做的功等于乙图中F做的功
C．甲图中F做的功大于乙图中F做的功
D．条件不足，无法确定甲、乙图中F做的功谁大
19.如图物体在相同力F的作用下，分别在光滑水平面、粗糙水平面和粗糙斜面上沿着力的方向移动了相同的距离S，力F做的功分别为W1、W2、W3，则下列说法中正确的是（ A ）
A．W1=W2=W3 B．W2＞W3=W1
C．W1=W2＞W3 D．W1＞W3=W2
20.如图甲所示，静止在水平面上的物块，受水平拉力F作用，F随时间t的变化关系如图乙所示。从t=0开始，小科每隔2s记录的物块位置和时刻如图丙所示，下列说法正确的是（ C ）
A .当木块没被拉动时，拉力F小于木块所受的摩擦力
B .6~12s内，物块受到的摩擦力和拉力F是一对平衡力
C .t= 10s时，物块的速度一定小于5m/s
D .12~18s内，拉力做功144W
21.如图所示，一个静止小球从A点沿粗糙程度相同的轨道下滑，经B点到达C点，从A点到达C点的过程中，小球的动能________，小球的重力势能________，小球的机械能________。(选填序号)
①保持不变；②一直减小；③先增大后减小；④一直增大；
⑤先减小后增大
答案：③；⑤；②
22.如图为四旋翼无人机，质量为1.2千克，下方悬挂着一个质量为0.1千克的摄像机。在10秒内无人机从地面竖直上升了20米，然后边摄像边斜向上飞行了30秒，仪表盘上显示离地高度为36米。无人机前10秒对摄像机做功________焦，整个过程中，无人机对摄像机做功的功率为________瓦。
答案：20；0.9
23. 铁路提速要解决的一个重要技术问题就是提高机车牵引力功率。已知匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f =kv2，当列车分别以180k m/h 和60km/h的速度在水平轨道上匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为 。
答案：27:1
24.为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动．
（1）在图甲和图丙中，用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下，目的是使钢球撞击木块时的______ 相同；比较甲、乙两图，得到的结论是________ ．
（2）由实验中钢球撞击木块做功，同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关．进一步探究，获得了表格内的数据：
实验序号
小球的质量m/g
小球自由滚下的高度h/cm
木块被撞后运动的距离s/m
甲
20
20
16
乙
20
10
4
丙
40
20
32
分析表格内的数据可知，利用甲、丙两次实验可验证危害程度与________有关（选填“超载”或“超速”）；在质量和速度两个因素中，对动能影响较大的因素是________ ，理由是________ ．
答案：（1）速度；质量相同时，速度越大，动能越大
（2）超载；速度；物体的动能与物体速度的平方成正比
25. 在探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”时，小明提出如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
为此，小明选用长度和粗细分别相同，但材料不同的两根弹簧A和B，小球、木块等器材，利用如图所示的实验装置进行实验。实验数据记录如表。
序号
弹簧
被压缩后弹簧长度/cm
木块移动距离s/cm
①
弹簧A
5
②
弹簧A
8
③
弹簧B
5
④
弹簧B
8
（1）弹簧将小球弹开的过程中，弹性势能转化成小球的 能。
（2）为探究猜想二，可选用实验序号②和 记录的数据进行比较。若 ，则说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
（3）请将探究猜想一的方案补充完整：将 （“两根不同”、“同一根”）弹簧压缩 （“相同”、“不同”）长度，放手后，小球被弹出，测出推动木块移动的距离进行比较。
（4）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了。你认为小明的观点是 的（选填“正确”或“错误”），理由是 。
答案：（1）动；
（2）④；木块移动距离不相等；
（3）同一根；不同
（4）错误；木块克服摩擦做功，机械能转化为内能；
26.利用如图装置进行“探究动能大小的影响因素”实验。用两根细绳将小球悬挂起来，拉起小球，当细绳与竖直方向成θ角后松手，小球撞击水平木板上的木块，记下木块移动的距离s。改变角度θ的大小，重复实验。
（1）利用如图两根细绳悬挂小球，而不用一根细绳，其好处是________。
（2）本实验探究的问题是物体的动能大小与________的关系。
（3）利用上述实验装置，同时还可以探究的问题是________。
答案：（1）便于控制小球的撞击方向(或便于撞准木块等)
（2）速度
（3）物体重力势能大小与高度有什么关系(或重力势能大小与高度的关系)
27.为了缓解城市交通拥堵，某大学两位研究生设计出“都市蚂蚁”概念车（如图所示），荣获全国汽车创新设计大赛最高奖项，该车表似蚂蚁，小巧实用，质量仅有400kg，总体积0.75m3 ， 轮胎与地面的总接触面积200cm2 ， 标准乘载100kg．请解答标准乘载时的下列问题（g取10N/kg，水的密度为1.0×103kg/m3）：
（1）“都市蚂蚁”车对水平路面的压强多大？
（2）“都市蚂蚁”车以5m/s的速度在公路上匀速行驶时，受到的阻力是车总重的0.4倍，则发动机的输出功率多大？
（3）科技社团的同学想将此车改造成“水陆两栖蚂蚁车”，若该车密封良好，请通过计算判断它能否浮在水面上？若能，它露出水面的体积是多少？
答案：（1）解：“都市蚂蚁”车标准乘载时对地面的压力F=G总=（m车+m人）g=（400kg+100kg）×10N/kg=5×103N；
对水平路面的压强p===2.5×105Pa；
答：“都市蚂蚁”车对水平路面的压强是2.5×105Pa；
（2）解：“都市蚂蚁”车匀速行驶时，牵引力F=f=0.4G总=0.4×5×103N=2×103N；
发动机的输出功率P===Fv=2×103N×5m/s=1×104W；
答：发动机的输出功率为1×104W；
（3）解：“都市蚂蚁”车浸没水中时受到的浮力F浮=ρ水gV车=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.75m3=7.5×103N；
由于F浮＞G总 ， 所以“都市蚂蚁”车可以浮在水面上；
当“都市蚂蚁”车漂浮时，受到的浮力F浮′=G总=5×103N；
由F浮=ρ水gV排得，排开水的体积V排′===0.5m3；
车露出水面的体积V露=V车﹣V排=0.75m3﹣0.5m3=0.25m3 ．
答：“水陆两栖蚂蚁车”能浮在水面上，它露出水面的体积是0.25m3 ．
28.电梯的简化模型如下图甲所示。考虑安全、舒适、省时等因素，电梯速度要经过增大、不变和减小的过程，这一过程是通过改变拉力大小来实现的。某次上升过程中电梯所受拉力F随上升高度h变化的图象如下图乙所示，这个过程用时1分钟。求在这个过程中：
（1）电梯上升的平均速度；
（2）拉力做的总功；
（3）拉力做功的平均功率。
答案：（1）解：平均速度v=
（2）解：拉力做的功：W=Fs=2.5×104N×4m+2×104N×40m+1.5×104N×4m =9.6×105J
（3）解：拉力做功的功率：
29.如图所示为一种健身拉力器。在拉杆处用力往下拉，能把配重提起从而起到锻炼身体的作用，配重由若干金属块（每块质量为10kg）组成。小科同学体重为50 kg，他用200N的拉力竖直向下拉动拉杆，使配重块在2s内匀速升高40cm，一分钟内这样连续做了30次，不计摩擦、拉杆和绳的重力。
求：
（1）小科拉起了多少块金属块？
（2）小科锻炼1分钟内做功为多少焦耳？
答案：（1）解：G=mg=10Kg×10N/Kg=100N N= =2块
（2）解：W=Gh=200N×0.4m×30=2400J 答：小科锻炼1分钟内做功为2400J焦耳
30.重15 000牛的小汽车受到发动机800牛的牵引力作用，在水平地面上做匀速直线运动，其路程随时间变化如图所示。求：
（1）小汽车速度。
（2）10秒内重力对小汽车做的功。
（3）10秒内发动机对小汽车做的功和发动机的功率。
答案：（1）解：图像的横轴表示时间，纵轴表示路程，当t＝10秒时，汽车通过的路程为s＝120米，则小汽车的速度υ＝ =12米/秒
（2）解：小汽车在水平地面上做匀速直线运动，在重力的方向上没有通过距离，因此10秒内重力对小汽车做的功为0焦
（3）解：10秒内发动机对小汽车做的功：W＝Fs＝800牛×120米＝9.6×104焦发动机的功率：P＝
31. 近年来，人们致力于研发以电池为动力的纯电动汽车，期望更加节能环保、安全而高效。某成熟品牌的电动汽车采用铁电池为动力，该款车车身质量约2400kg，车轮与地面的总接触面积为0.3m2 ， 求：
（1）体重为66kg的司机坐在车内，车静止时对水平地面的压强是________
（2）当汽车匀速爬上倾角为35°的斜坡时，汽车的机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）该汽车在2min内匀速行驶了2400m，消耗的功率为50kW，求汽车受到的摩擦力为多大？
（4）与传统燃油汽车相比，传统燃油汽车的CO2排放量为0.28 g/km，纯电动汽车的CO2排放量为0.06g/km。请问：使用纯电动汽车每百公里减少排放的CO2 ， 用稀盐酸和含碳酸钙80%的石灰石制取，至少需要消耗石灰石多少克？
【答案】 （1）82200Pa
（2）增大
（3）汽车做的功：W=Pt=50×103W×120s=6×106J；
汽车受到的牵引力：F=Ws=6×106J2400m=2500N；
（4）使用纯电动汽车每百公里减少排放的CO2 的质量为：
△m排总=△m排×公里数=(0.28g/km-0.06g/km)×100km=22g;
设需要消耗纯石灰石的质量为x，
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 22g
10044=x22g
x=50g
那么需要消耗石灰石的质量为：50g÷80%=62.5g。
32.光滑斜面甲与水平面AB平滑连接。从斜面甲高H处静止释放小球，小球运动到B点静止，如图甲。在 AB上的C点平滑拼接另一光滑斜面乙，已知AB＝3 AC，如图乙。回答下列问题
答案：（1）如果小球从斜面甲高H处静止释放，说明小球在乙斜面到达的最大高度h与H的数量关系及理由。
（2）要使小球在乙斜面上到达的最大高度变为2h，小球应在甲斜面上多高处静止释放并说明理由。
（1）从释放点到 B 点静止， 减少的机械能等于在 AB 水平面上由于摩擦而损失的机械能，
因为 AB=3AC， 所以在 AC 上损耗的机械能是 AB 上的三分之一， 所以乙斜面上时机械能比甲斜面上时的机械能少三分之一， 故上升的高度 h= ；
（2）小球在乙斜面上升高度为 2h， 即 ， 因为AC段上消耗的机械能与第一次相同， 即消耗 高度的机械能， 所以原来小球在甲斜面上的释放高度是： 2h+ = 。
33. 杆秤（如图甲）是我国古老的衡量工具，现今人们仍然在使用。某兴趣小组在老师的指导下动手制作量程为20克的杆秤（如图乙）。
（制作步骤）
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子左端选择两点依次标上“A“、“B“；
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，系上细绳，固定在秤杆的“A”处；
③系秤纽：在秤杆的“B”处系上绳子；
④标零线：将5克的砝码系上细绳制成秤砣，挂到秤纽的右边，手提秤纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上“0”；
⑤定刻度：……
（交流评价）
（1）杆秤是一种测量___________的工具；
（2）当在秤盘上放置物体称量时，秤砣应从“0”刻度向___________侧移动；
（3）步骤④标零线的目的是___________；
（4）根据杠杆平衡条件可知，杆秤的刻度是均匀的。定刻度时，小科和小思采用不同的方法，你认为___________的方法更合理。
小科：先在秤盘上放1克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2克物体……；按上述方法直到标出所有刻度。
小思：在秤盘上放20克物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上20，0和20之间分为20等份，依次标上相应刻度。
答案：质量 右 避免杠杆自身重力对称量的干扰 小思
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