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第十一章 功与机械能
一、单选题
1．为了证明高空抛物的危害，专家进行了实验测试，从30米的高处掉下的瓶装水可以将5毫米木板压碎，出现很长的裂缝。专家认为，高空抛物的效果相当于将物体本身的质量放大。下列关于高空抛物物体下落过程中说法正确的是（　　）
A．下落过程中物体的质量在增大 B．下落过程中物体的重力在增大
C．下落过程中物体的动能在增大 D．下落过程中物体的势能在增大
2．下列数据最接近实际的是（　　）
A．将两个鸡蛋举高1m 做的功大约为10 J
B．初中生小美站立在水平地面上对水平地面的压强约为500 Pa
C．南昌夏季的平均气温约60℃
D．一瓶矿泉水的重力约为5N
3．如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，观察到罐子在斜面和水平面上来回滚动，直至停下来。下列说法不正确的是（　　）
A．铁罐在斜面上从最高处滚到最低处，重力势能减小，弹性势能增加
B．铁罐在水平面向前滚动时，弹性势能转化为动能
C．铁罐在斜面上从最低处滚回到最高处，重力势能增加，弹性势能减小
D．铁罐不能滚回到原来的最高处
4．如图所示，体重为700N的工人用滑轮组把重为300N的货物在4s内匀速提高2m，拉力为200N，不计绳重及摩擦，则下列说法正确的是（　　）
A．工人拉力做功的功率为200W
B．滑轮组的机械效率为50%
C．工人对地面的压力为700N
D．工人用该滑轮组最多能提升1200N的货物
5．蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。如图所示是运动员从A点沿竖直方向下落着网后到达最低点C时（不计空气阻力），下列说法正确的是（　　）
A．此运动员从B到C的过程中只有动能转化为弹性势能
B．此运动员在C点处于静止状态，受平衡力的作用
C．此运动员在A点时，只受到重力的作用
D．此运动员从B下落到C过程中速度一直在减小，是因为受到惯性作用
6．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示；如图丙所示，弹簧左端固定，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后到返回经过N点再次到达P点；如图丁所示，OAB是杠杆，OA与BA垂直，在OA的中点挂一个12N的重物，加在B点的动力使杠杆OAB在水平位置保持静止（杠杆重力及摩擦均不计）。下列说法正确的是（　　）
A．图甲乙中，t2到t3内，小球的动能不断增加，小球增加的动能小于弹簧减小的弹性势能
B．图丙中，从P向N运动过程中，小物块的动能先增大再减小，机械能减小
C．图丁中，该杠杆可能是费力杠杆，且作用在B点的最小动力小于6N
D．上述三种说法没有正确的
二、多选题
7．图中的物体A重5N，物体B重1N。用轻绳将两物体通过定滑轮连接，放手后，物体A恰能以速度v1沿着水平桌面向右做匀速直线运动，在物体A运动了一段距离s的过程中，所用时间为t1，轻绳的拉力F1做的功为W1，功率为P1；若对物体A施以水平向左的拉力F2，使其恰能以速度v2沿着水平桌面向左做匀速直线运动，在物体A运动了一段距离s的过程中，所用时间为t2，F2做的功为W2，功率为P2。不计定滑轮处摩擦，已知P1＝P2，则下列判断正确的是（　　）
A．v1∶v2＝1∶2 B．t1∶t2＝1∶2
C．F1∶F2＝1∶2 D．W1∶W2＝1∶2
8．“图像法”是物理学中处理数据的一种重要方法，它形象、直观，能准确体现物理量之间的关系。如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F-t图像和v-t图像如图乙。由图可知，下列说法正确的是（　　）
A．当t=1s时，物体受到的摩擦力为1N
B．当t=3s时，物体所受的摩擦力为3N
C．2~4s内物体的机械能保持不变
D．4~6s内，推力对物体做功16J
三、填空题
9．如图(a)、 (b)所示，分别用滑轮A、B匀速提升重力均为100牛的物体(滑轮的重力及摩擦均不计)，所需竖直方向的拉力FA的大小为　 　 牛，FB的大小为　 　牛．若相同时间内物体被提升了相同高度，则拉力FA、FB做功时的功率PA　 　PB (选填“小于”、“等于”或“大于”)．
10．人在绳子的自由端用拉力F通过如图甲所示的滑轮组，将放在罐笼A中的重为1440N建筑材料匀速提升10m，用时10s，绳子自由端移动的速度为 　 　m/s，所做的有用功为 　 　J；拉力F所做的功随时间变化的图像如图乙所示，忽略摩擦及钢丝绳、动滑轮的重，则滑轮组的机械效率是 　 　。
11．随着学校课外活动越来越丰富，很多学生可以深入农村，了解一些课本中学不到的知识。同学到张华家，发现张华家用如图所示的滑轮组将玉米运到屋顶晾晒。同学们了解到，竹筐重4kg，每次能装26kg玉米，张华施加在绳端的拉力为200N，竹筐上升的速度为0.4m/s，则这个装置的机械效率为　 　，拉力做功的功率为　 　。（g=10N/kg）
12．在温哥华冬奥会上，来自黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌．她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，则从a点向b点运动过程中，她的重力势能　 　，动能　 　（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”）；在a点和c点她的速度都为零，她在a点处的机械能　 　她在c点处的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于”）．
13．某同学用如图所示的滑轮组提升重为G的物体，该重物匀速上升的高度为h，每个滑轮重为G'，则此过程中人的拉力做的总功为　 　，滑轮组的机械效率为　 　。（不计绳重和摩擦）
14．用如图所示的滑轮组将重540N的建筑材料从地面拉到四楼，建筑材料上升10m，绳端拉力为200N（不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦）。则动滑轮重　 　N，此过程该滑轮组的机械效率为　 　。
四、计算题
15．用如图所示的滑轮匀速向上提升重物，物体重100牛，滑轮重20牛，物体在2秒内被匀速提升1米，求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F所做的功和功率。
16．学校旁老旧小区正在改造施工。工人用如图所示的装置将质量为120 的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。在此过程中，电动机对绳子的拉力为F，滑轮组的机械效率为80%，g取10 ，求：
（1）滑轮组做的有用功；
（2）拉力F的大小；
（3）根据已知条件，以下物理量：①滑轮组做的额外功，②拉力F的功率，③动滑轮的重力，能求出的有　 　（填写番号）。
五、作图题
17．如图所示，在探究影响动能大小的实验中，铜球的质量大于钢球的质量。请你用表示下面图中木块停止的大致位置。
六、实验探究题
18．用图甲滑轮组做“探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响”实验。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变滑轮的重，每次实验都匀速拉动绳端使物体上升10cm。不计绳重，实验数据如表。
次数 G物/N G动/N F/N η/%
1 6.0 0.3 2.2 90.9
2 6.0 1.0 　 　
3 6.0 1.9 2.9 69.0
4 6.0 3.2 3.4 58.8
（1）每次实验绳端移动距离为　 　cm；
（2）第2次实验中拉力F的示数如图乙，读数为　 　N，第2次实验滑轮组的机械效率为　 　%。分析数据可知：在物重不变的情况下，动滑轮越重滑轮组的机械效率越　 　；
（3）实验中若仅增大绳端移动的距离，则滑轮组的机械效率将　 　；
（4）本实验中，在物重不变的情况下，动滑轮变重时，由摩擦引起的额外功占总额外功的比例　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
七、综合题
19．人造地球卫星在大气层外绕地球运转，它的速度很大，一天可以绕地球飞行几圈到十几圈，能够迅速获取大量的信息．它运行的轨道为椭圆形，如图所示．它的轨道上有一点离地球最近，这个点叫近地点；有一点离地球最远，这个点叫远地点．卫星在运转的过程中，机械能是守恒的．回答下列问题：
（1）当卫星从远地点向近地点运行的过程中，它的动能和势能的变化情况是：动能　 　，势能　 　；（均选填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）从近地点向远地点运转的过程中，它的能量转化的情况是：　 　转化成　 　．（均选填“动能”或“势能”）
20．如图甲所示，一个人沿水平方向用的力向右推木箱，木箱沿水平方向匀速前进了。
（1）在这个过程中人对木箱所做的功为　 　；
（2）请在图乙中画出木箱在匀速前进时水平方向的受力示意图　 　。
21．如图甲所示，游乐场过山车是比较惊险刺激的项目，小明游玩后对此项目比较感兴趣，准备对过山车到达竖直平面内的圆形轨道内侧的顶端而不会掉下来的情况进行研究。他从网上购买如图乙所示的离心轨道，把质量为的钢球从斜轨的处由静止释放，到达轨道最低点处后，再沿竖直平面内的圆形轨道内侧经最高处点，走完圆形轨道，再爬上斜轨到达处停下。结合实验过程，回答下列问题。
（1）实验时，为达到与过山车相同的效果，应选择较　 　（选填“光滑”或“粗糙”）的轨道；
（2）从处由静止释放钢球，到达轨道处，此过程中钢球的重力做功为　 　；
（3）把钢球放在与处等高点处由静止释放，钢球　 　（选填“能”或“不能”）到达圆轨内侧最高点处？请结合功能关系写出理由：　 　。
22．如图所示，是某水上打捞船将一个完全密闭的正方体货箱缓慢地打捞出水面的起吊装置示意图．货箱平放在海底，海底深度H=30m，该货箱边长L=1m，货箱及内部货物的总重G货=4.0×104N，动滑轮（只有一个）及附属配件的总重G滑轮=1.0×104N．不计绳重和滑轮摩擦及绳在水中受到的浮力，不考虑风浪、水流等的影响．（海水的密度视为ρ=1×103kg/m3、g取10N/kg）试问：
（1）用声呐探测货箱上表面的回声的时间是多少？（声音在海水中的传播速度为υ=1450m/s）
（2）要将货箱从海底处匀速吊起到上表面将露出水面的过程中，拉力F做了多少功？
（3）若货箱从刚露出水面到完全露出水面的过程中是被匀速提升的，请分析在此过程中，货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况．
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】质量及其特性；动能的影响因素；势能的影响因素；重力及其大小的计算
2．【答案】D
【知识点】摄氏温度及其计算；重力及其大小的计算；压强；功
3．【答案】B
【知识点】机械能及其转化
4．【答案】A
【知识点】功率的计算；机械效率的计算；滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
5．【答案】C
【知识点】机械能及其转化；物体运动状态的变化；惯性及其现象；平衡状态的判断
6．【答案】C
【知识点】机械能及其转化；杠杆的平衡条件
7．【答案】B,C,D
【知识点】功率大小的比较；压强大小比较；功的计算及应用
8．【答案】A,D
【知识点】机械能及其转化；力与图象的结合；功的计算及应用
9．【答案】50；100；等于
【知识点】功率大小的比较；定滑轮及其工作特点；动滑轮拉力的计算
10．【答案】2；14400；72%
【知识点】速度公式及其应用；滑轮（组）的机械效率；有用功和额外功
11．【答案】65%；160W
【知识点】功率计算公式的应用；滑轮（组）的机械效率
12．【答案】减小；增大；大于
【知识点】动能和势能的大小变化；机械能及其转化
13．【答案】(G+G')h；
【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
14．【答案】60；90%
【知识点】滑轮（组）的机械效率；滑轮组绳子拉力的计算
15．【答案】（1）60N；（2）120J，60W
【知识点】功率计算公式的应用；动滑轮拉力的计算
16．【答案】（1）解：物体重力为G=mg=120kg×10N/kg=1200N
滑轮组做的有用功W有=Gh=1200N×6m=7200J
答：滑轮组做的有用功7200J；
（2）解：总功为
有两股绳，物体上升6m，绳自由端移动
拉力为
答：拉力F的大小750N
（3）①②
【知识点】重力及其大小的计算；机械效率的计算；功的计算及应用
17．【答案】
【知识点】探究影响物体动能大小的因素
18．【答案】（1）30
（2）2.5；80；低
（3）不变
（4）变小
【知识点】机械效率的计算；滑轮（组）机械效率的测量实验；功的计算及应用
19．【答案】（1）变大；变小
（2）动能；势能
【知识点】机械能及其转化
20．【答案】（1）
（2）
【知识点】力的三要素及力的示意图；二力平衡的条件及其应用；功的计算及应用
21．【答案】光滑；；不能；小球运动时需要克服摩擦力做功，小球的机械能减小
【知识点】机械能及其转化；功的计算及应用
22．【答案】（1）解：由题知货箱上表面距离水面：
h=H﹣L=30m﹣1m=29m，
超声走的路程：
s=2（H﹣L）=2×29m=58m，
用声呐探测货箱上表面的回声的时间：
t= = =0.04s
（2）解：货箱排开水的体积：
v=（1m）3=1m3，
货箱在水中受到水的浮力：
F浮=ρ水v排g=ρ水vg=1×103kg/m3×1m3×10N/kg=1×104N，
拉力F大小：
F= （G滑轮+G货﹣F浮）= （1.0×104N+4.0×104N﹣1.0×104N）=2×104N，
拉力移动的距离：
s=2h=2×29m=58m，
拉力做功：
W=Fs=2×104N×58m=1.16×106J
（3）解：货箱从刚露出水面到完全露出水面的过程中，货箱排开水的体积减小，货箱受到的浮力减小，滑轮受到的拉力增大，拉力做的有用功增大，额外功几乎不变，由此可知动滑轮的机械效率变大
【知识点】浮力大小的计算；滑轮（组）的机械效率；功的计算及应用
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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