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【专项培优】第11章功与机械能
一、单选题
1．如图是神舟十三号飞船返回地球过程中的一张照片，在降落伞打开后，飞船减速下降的过程中，飞船的（　　）
A．重力势能不断增加 B．重力势能转化为动能
C．机械能在不断减少 D．弹性势能在不断减少
2．工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到五楼，在滑轮组上加润滑油后，机械效率提高了，则加润滑油后工人提升同样的重物时，做功的（　　）
A．有用功不变，总功减小 B．有用功增加，总功增加
C．有用功减小，总功减小 D．有用功减小，总功不变
3．下列估测的常见物理量，最贴近实际的是（　　）
A．家用手电筒的电功率约为50W B．教室内学生课桌高度约为75dm
C．两个鸡蛋的重力约为1N D．人体感觉舒适的温度为37℃
4．如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动情况，长时间后滚摆停止上下运动。下列说法中（　　）
①滚摆下降时，重力势能减小，动能减小
②滚摆到最低点后转而上升，动能转化为重力势能
③滚摆整个运动过程中，机械能守恒
④滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能减小
A．只有①②正确 B．只有③④正确
C．只有②④正确 D．只有①③正确
5．如表显示的是一只质量为2千克的猫在不同的瞬间，其动能和重力势能的大小。根据表的信息可以得到（　　）
猫的动能和重力势能
活动的某个瞬间 动能（J） 重力势能（J）
跑 50 2
跳跃 32 20
爬树 2 52
在椅子上睡觉 0 10
A．猫在跑的时候速度最大
B．猫在椅子上睡觉的时候机械能为零
C．猫跳跃的时候离地高度最大
D．猫跳跃时的机械能大于其在爬树时的机械能
6．下列单位与物理量搭配错误的是（　　）
A．N——力 B．Ｊ——机械能
C．Ｐa——压强 D．Ｗ——功
7．如图所示是《天工开物》中古人用脚踏碓（duì）舂米（将稻米去皮）的情景。脚踏碓是用柱子架起一根木杠，木杠绕着O点能够上、下转动，杠的前端装有锥形石头，不断用脚踩踏木杠后端，就可以舂米。下列分析正确的是（　　）
A．脚踏碓相当于省力杠杆 B．石头重力做的功是额外功
C．使用这种杠杆可以省功 D．人对碓做的功是总功
8．下列各种情景中，人对物体做功的是（　　）
A．人推车没有推动 B．人搬石头但搬不动
C．人提着水桶在水平地面上前行 D．人背着包上三楼
9．课堂上，李明同学将地面上的一枚鸡蛋（质量约50g）捡起并举过头顶，在此的过程中，克服鸡蛋重力所做的功最接近（　　）
A．0.01J B．0.1J C．1J D．10J
10． 跳远是一项传统的体育运动项目，在跳远比赛中，运动员加速助跑、起跳、落地的几个阶段如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．加速助跑阶段，机械能保持不变
B．起跳后到最高点的过程中，动能逐渐增大
C．经过最高点时重力势能最小
D．最高点到落地的过程中，重力势能转化为动能
二、填空题
11．有一起重机，它将5000 N重的物体匀速提升高度h米，后又水平地移动S米，而且h+S=10米，则钢丝绳对物体所做的功最大值是　 　J，最小值是　 　J。
12．如图所示的开瓶器，是　 　杠杆（选填“省力”、“等臂”或“费力”），瓶盖加速向下落地的过程中，瓶盖的惯性将　 　，瓶盖的重力势能将　 　。（后两空选填“增大”、“不变”或“减小”）
13．如图所示，质量为40g的金属小球从导轨的a处自由滑下，依次经过b处、c处，到达d处时恰好停下。在从a到b的过程中，重力做功为　 　J；若不计阻力，则从a到b的过程中　 　能转化为　 　能。
14．目前在轨的有中国空间站和国际空间站。中国空间站的轨道高度是：远地点346.9km，近地点319.6km，如图所示，从远地点到近地点的过程中，其运动速度越来越大，动能逐渐增大，重力势能逐渐　 　。国际空间站内的噪声为63dB，中国空间站内的噪声为58dB，空间站内的噪声主要由设备工作时振动产生，说明中国空间站内设备振动的　 　较小、对站内宇航员的影响较小。
15．用如图甲所示的滑轮组运送货物上楼，其优点是既可以省力又可以　 　；每件货物重100N，每次运送的量不同，如图乙记录了在整个过程中拉力F随货物重力增加而变化的图像，由图可知动滑轮重为　 　牛，当400牛重的货物上升6米高时，拉力F所做的功是　 　焦。（不考虑绳重和摩擦）
16．如图所示是玩弹弓的情景．经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与　 　有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的　 　小．
17．如图所示，物体重为5.4N，沿竖直向上方向匀速拉动弹簧测力计，测出拉力大小为2.4N，则滑轮组的机械效率为　 　。若增加物体匀速上升的高度，则该滑轮组的机械效率将　 　 (选填“增大”“减小”或“不变”）。
18． 如图，大小为125N的拉力 F， 拉着质量为30kg行李箱匀速经过一段长3m、高1m的斜坡路面，用时 10s，此过程中需要克服行李箱重力做功　 　 J，此装置的机械效率　 　，行李箱所受摩擦力是　 　 N。
三、计算题
19．如图所示，某学校升旗时的情景，旗手利用固定在旗杆顶部的定滑轮通过下拉绳索匀速竖直向上提升重为20N的国旗（不包括固定国旗的钢棍和绳索），所用的竖直拉力为40N，国旗上升的高度为20m，用时20s。求：
（1）旗手所做的有用功W有
（2）旗手所用拉力做功的功率P；
（3）定滑轮的机械效率η。
20． 工人在平整的地面上要水平推动某一箱产品，所受到的摩擦力是物体重力的0.1倍。如图所示，产品包装箱上“叠放5“表示最大叠放层数为5层，请根据图中包装箱上其它的信息说明：“”指的是“长宽高”，单位是，取，计算下列问题：
（1）推动一箱产品时，在平整的地面上做匀速直线运动，木箱受到的摩擦阻力是多大？
（2）只有一箱产品平放地上，箱子与地的接触面积是多大？对地面的压强是多大？
（3）从地面将第五箱产品匀速抬到已经堆放了层的产品上，抬升时用时，则对第五箱产品至少做了多少功？功率多大？
四、作图题
21．如图（a）为某同学正在投铅球过程，请在图丙（b）中画出铅球离开手后在空中运行直到落地过程其动能随时间变化的关系图像。（设铅球刚离开手时动能为E0）
五、实验探究题
22．小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力，g取10 N/kg)：
（1）让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上(如图甲)，在刚接触轻弹簧的瞬间(如图乙)，小球速度为5 m/s.从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(如图丙)的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度Δx之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点．已知该轻弹簧每受到0.1 N的压力就缩短1 cm，并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变．
① 从小球接触弹簧到弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况　 　．
② 实验全过程中，弹簧产生的弹力的最大值为　 　N.
③ 由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于　 　(平衡/非平衡)状态．
（2）小明要探究小球下落压缩弹簧时，弹簧的最大压缩量与小球的质量的关系．需用　 　不同的小球，分别让小球从相同的　 　自由下落，压缩　 　弹簧，测出　 　．通过比较，从而得出结论．
六、综合题
23．图1是某种升降电梯工作原理图，它由轿箱、对重、钢丝绳、滑轮和电动机等部件组成，连接轿箱的两根钢丝绳非常靠近，电梯的简化模型如图2所示.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变化的图象如图3所示，这个过程用时1分钟.求在这个过程中：
（1）拉力做的功；
（2）拉力做功的功率；
（3）轿箱空载时的重量是3100N，配重的重量为3000N.某次电梯载货物的重量是1000N，当电梯匀速上升15m，所用的时间为10s，不计缆绳重力和一切摩擦阻力，在此运动过程中电动机的功率.
24．神舟五号﹣﹣我们的飞天梦
2003年10月15日9时，随着火箭发动机的轰鸣，长征二号F运载火箭将我国第一艘载人航天飞船“神舟五号”送入太空，实现了中华民族五千年的飞天梦．
小明利用星期天到青岛会展中心观看了有关“神舟五号”的航天展，他搜集了一些问题，回到班上想要考考你：
（1）长征二号F火箭：它的发动机工作时将内能转化为　 　能．它是利用向后喷出气流而使自身受力前进的，这是运用了力的作用是　 　的道理．
（2）飞船上的太阳能电池翼：是为飞船提供能源的装置．它的作用是将太阳能转化为　 　能．
（3）飞船的运行过程：飞船沿椭圆轨道围绕地球运行了14圈，轨道上离地面最近点200km，最远点350km．从远地点到近地点运行的过程中，飞船的速度　 　，势能　 　．
（4）太空生活与工作：若不穿太空服，只带氧气瓶，航天员能否走出舱外？运用你所学的物理知识说出一条理由．答：　 　（填“能”或“不能”）．因为舱外　 　．
（5）返回大气层：这时飞船与大气层发生剧烈摩擦，变成一个火球，将　 　能转化为　 　能．因此给飞船降温十分重要．一种重要的降温方式就是“烧蚀防热”：在飞船表面涂有一层高分子固体材料，让这些材料在发生物态变化时吸收热量．你认为可能发生的物态变化有　 　、　 　、　 　，理由是这些物态变化都是　 　过程．
（6）降落：飞船距离地面15km时，速度达到200m/s．若不打开降落伞，则速度保持不变，飞船落到地面仅仅需要　 　秒的时间．
七、科普阅读题
25．深圳至中山的“深中通道”是集“桥、岛、隧、水下互通”于一体的跨海集群工程，全线预计在2024年7月通车。在“深中通道”的水上建筑工程中，起重船是不可或缺的机械，如图甲是“深中通道”建设中起重船正在工作的实景图，图乙是起重船原理的简要示意图。（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）
（1）“深中通道”按双向8车道设计，最高时速为100km/h，项目全长约24km，小轿车在通过“深中通道”全程时，在不超速的前提下，其行驶的最短时间为 　 　 h.
（2）如图丙所示是起重船两侧的“侧推器”，在施工时可使起重船在洋流中保持平稳。若某次工作时洋流仅对船左侧产生冲击力，为了保持船体平稳，需开启“侧推器”，让水从船体 　 　 (选填"左”或“右”)侧喷出.
（3）当起重船吊起质量为600t的重物时，需要向压载水舱中快速地注入一定量的压载水，这样就能使整船的重力作用线和浮力作用线重合且位置不变，从而保持船的稳定。若以船的重心为支点，起重船可以看作 　 　 （填一种简单机械名称）；若压载水舱重心到起重船重力作用线的距离为45m，到重物重力作用线的距离为105m。当起重船吊起重物后，需要向压载水舱中注入 　 　t压载水.
（4）利用起重船吊起（3）中的重物时，起重船在4min内将重物匀速吊起10m高，起重船对重物做功的功率是　 　W，起重船排开海水的体积增加了　 　m3.
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较；机械能及其转化
2．【答案】A
【知识点】滑轮组及其工作特点；有用功和额外功
3．【答案】C
【知识点】摄氏温度及其计算；功率大小的比较；长度的估测；重力及其大小的计算
4．【答案】C
【知识点】机械能及其转化
5．【答案】A
【知识点】动能大小的比较；势能大小的比较
6．【答案】D
【知识点】机械能及其转化；力的概念及单位；压强；功的概念
7．【答案】D
【知识点】杠杆的分类；功的计算及应用；有用功和额外功
8．【答案】D
【知识点】是否做功的判断
9．【答案】C
【知识点】功的计算及应用
10．【答案】D
【知识点】机械能及其转化
11．【答案】50000；0
【知识点】功的计算及应用
12．【答案】省力；不变；减小
【知识点】势能大小的比较；惯性及其现象；杠杆的分类
13．【答案】0.2；重力势；动
【知识点】动能和势能的大小变化；功的计算及应用
14．【答案】减小；幅度
【知识点】势能的影响因素；响度及响度与振幅的关系
15．【答案】改变施力方向；100；3000
【知识点】滑轮组绳子拉力的计算；功的计算及应用
16．【答案】橡皮筋的伸长量；速度
【知识点】势能的影响因素
17．【答案】75%；变大
【知识点】机械效率的计算
18．【答案】300；80%；25
【知识点】机械效率的计算；功的计算及应用
19．【答案】（1）旗手所做的有用功为：
W有=Gh=20N×20m=400J；
（2）国旗旗杆顶部的滑轮为定滑轮，定滑轮不省力，但是可以改变力的方向，因此旗手下拉的绳端移动距离等于国旗上升的高度，即s=h=20m，旗手所用拉力做的功为
W总=Fs=Fh=40N×20m=800J，则旗手所用拉力做功的功率为：
（3）解：定滑轮的机械效率为：。
【知识点】功率的计算；机械效率；有用功和额外功
20．【答案】（1）解： 由题意知，，
摩擦力为：；
因为推动箱子做匀速直线运动，所以；
答：推动一箱产品时，在平整的地面上做匀速直线运动，木箱受到的摩擦阻力是；
（2）解： 只有一箱产品平放地上，箱子与地的接触面积是：，
对地面的压强是：；
答：只有一箱产品平放地上，箱子与地的接触面积是，对地面的压强是；
（3）解：从地面将第五箱产品匀速抬到已经堆放了层的产品上，抬升的高度为：，
对第五箱产品做的功为：，
功率为：。
答：从地面将第五箱产品匀速抬到已经堆放了层的产品上，抬升时用时，则对第五箱产品至少做了的功，功率是。
【知识点】功率的计算；二力平衡的条件及其应用；压强的大小及其计算；功的计算及应用
21．【答案】
【知识点】机械能及其转化
22．【答案】（1）先变大后变小；6.2；非平衡
（2）质量；高度；同一；弹簧的最大压缩量
【知识点】探究影响物体势能大小的因素；机械能及其转化
23．【答案】（1）解：由图可知，当F1 =2.5×104 N时，电梯上升高度h1 =4m；
当F2 =2×104 N时，电梯上升高度h2 =44m-4m=40m；
当F3 =1.5×104 N时，电梯上升高度h3 =48m-44m=4m；
所以在这个过程中拉力做的功：
W=W1 +W2 +W3 =F1 h1 +F2 h2 +F3 h3 =2.5×104 N×4m+2×104N×40m+1.5×104 N×4m=9.6×105 J；
（2）解：拉力做功的功率：P=W/t=9.6×105J/60s=1.6×104 W；
（3）解：缆绳对轿厢的拉力：F=G厢 +G货 -G配重 =3100N+1000N-3000N=1100N，
缆绳拉力做的功：W′=Fs=1100N×15m=1.65×104 J，
电动机的功率至少为：P′=W′/t′=1.65×104J/10s=1650W
【知识点】功率的计算；功的计算及应用
24．【答案】（1）机械；相互
（2）电
（3）变大；变小
（4）不能；没有大气压
（5）机械；内；熔化；汽化；升华；吸热
（6）75
【知识点】熔化与熔化吸热特点；汽化及汽化吸热的特点；升华及升华吸热；动能和势能的大小变化；力作用的相互性
25．【答案】（1）0.24
（2）右
（3）杠杆；800
（4）；1400
【知识点】功率计算公式的应用
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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