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素养达标练九　功和机械能
一、选择题
1.如图所示,某次比赛中,运动员推着冰壶从A点运动6 m到达B点时轻轻松手,随后冰壶沿冰道运动30 m后停在O点。若运动员对冰壶的水平推力为9 N,冰壶运动中受到水平方向的阻力,大小恒定为1.5 N。从A点到O点冰壶沿直线运动,此过程中(　　)
冰壶赛场俯视图
A.推力对冰壶做功为270 J
B.推力对冰壶做功为324 J
C.冰壶克服阻力做功为54 J
D.冰壶克服阻力做功为45 J
2.如图所示,同学们正在进行排球训练,小明将排球竖直向上抛出,排球上升过程中依次经过A、B、C三点,到达最高点D。则在由A点运动到D点的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.排球运动到最高点时,它的速度为零,受到的合力为零
B.排球在运动过程中质量不变,但是惯性会减小
C.排球在运动过程中受到重力和手的推力
D.若A点时排球的机械能为EA,D点时排球的机械能为ED,则EA>ED
3.【跨学科试题】科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出了从1994年到2002年间恒星S2的位置如图所示,科学家认为S2恒星的运动轨迹是一个椭圆。推测银河系中心可能存在着超大质量的黑洞。忽略S2恒星质量的变化,根据图片信息,下列说法正确的是 (　　)
A.黑洞可能位于椭圆轨道内部的P点
B.S2恒星在运动过程中所受合力为零
C.S2恒星在1995年时期的动能大于2001年时期的动能
D.S2恒星在1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能
4.体育运动中蕴含着物理知识,下列运动现象所涉及的物理知识正确的是(　　)
序号 现象 物理知识
① 跳远时助跑 增大惯性
② 穿滑雪板滑雪 增大压强
③ 向前游泳时向后划水 力的作用是相互的
④ 跳高运动员越过横杆下落 重力势能增大
A.① B.② C.③ D.④
5.原地纵跳摸高是同学们经常玩的游戏,如图所示,下列关于游戏过程的分析正确的是(　　)
A.在离地前的起跳过程中,地面对人的支持力大于人对地面的压力
B.在离地前的起跳过程中,地面对人的支持力小于人对地面的压力
C.在离地后的上升过程中,人的动能转化为重力势能
D.在落地前的下降过程中,人的动能减少,重力势能增加
二、填空题
6.某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子,从瓶口以下约6 cm处截断,将截断处用胶水黏合在一起,再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约20 cm的细木棒,用两条悬线拴住木棒的两端,将悬线固定在支架上,就构成了如图所示的滚摆。当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为　　能;滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
7.如图甲所示,用竖直向上的拉力F,将静止在水平地面上的物体向上提升。图乙表示拉力F的大小随时间t的变化关系,图丙表示物体运动速度v的大小随时间t的变化关系。在0~10 s内物体对地面的压力为　　　　 N;20~30 s内拉力F做功的功率为　　　　 W。
三、实验探究题
8.为探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜面上滚下,在水平面上运动,运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离s,如图所示。
(1)实验中探究的“物体的动能”是指　　　　(选填字母)。
A.钢球在斜面上的动能
B.钢球撞击木块时的动能
C.木块被撞击后的动能
(2)若水平面是光滑的,　　　　(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(3)实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施: 　　　　　　　　　　。
(2)不能
(3)增大斜面的高度
四、综合应用题
9.阅读短文,回答问题。
2023年5月10日21时22分,搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射。约10分钟后,天舟六号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道之后,飞船太阳能帆板顺利展开工作,发射取得圆满成功。后续,天舟六号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。
天舟六号货运飞船长度为10.6米、总重13.5吨。整体由两部分构成,下部为推进舱,上部为货物舱。
(1)飞船进入预定轨道之后,从近地点向远地点运动时,动能　　　　,重力势能　　　　　,机械能　　　　。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)如果火箭竖直发射升空的速度是7.9 km/s,飞行了30 s,则火箭飞行的路程是　　　　 km,火箭克服飞船的重力做功　　　　 J。(g取10 N/kg)
10.我国生产的无人机世界领先,应用领域广泛。图甲为某型号无人机,它的铭牌如表所示。
[型号]×××
[动力]电动
[质量]1 500 g
[最大上升速度]4 m/s
(1)无人机在空中悬停时受到的升力是多大 (g取10 N/kg)
(2)无人机以最大速度匀速上升100 m,空气阻力忽略不计,升力对无人机做功的功率是多大
(3)某次飞行时,无人机的飞行路线如图乙所示,无人机先从A点匀速上升到B点,然后水平匀速飞行到C点,从A到C的过程中,无人机受到的竖直升力对无人机所做的功是多少
11.如图所示,装载车和收割机以2 m/s的速度同向做匀速直线运动,收割机每分钟将50 kg粮食装载到车上。装载车空载时质量为5×103 kg,车轮与地面总接触面积为0.5 m2,车受到的阻力为车总重力的。(g取10 N/kg,收割开始时车为空载状态,设装载车始终在水平地面上,不计空气阻力)求:
(1)装载车1分钟内走过的路程;
(2)装载车空载时对地面的压强;
(3)装载车工作多长时间功率达到30 kW。
12.小丽同学寒假期间在滑雪场坐雪圈从雪道上加速下滑的情境如图所示,请结合所学物理知识,回答下列问题:
(1)雪圈从雪道上加速下滑时所受到的几个力是否平衡
(2)雪圈从雪道上加速下滑时机械能是如何转化的
(3)雪圈从雪道上加速下滑时小丽为何感觉呼吸困难 素养达标练九　功和机械能
一、选择题
1.如图所示,某次比赛中,运动员推着冰壶从A点运动6 m到达B点时轻轻松手,随后冰壶沿冰道运动30 m后停在O点。若运动员对冰壶的水平推力为9 N,冰壶运动中受到水平方向的阻力,大小恒定为1.5 N。从A点到O点冰壶沿直线运动,此过程中(　　)
冰壶赛场俯视图
A.推力对冰壶做功为270 J
B.推力对冰壶做功为324 J
C.冰壶克服阻力做功为54 J
D.冰壶克服阻力做功为45 J
答案:C
2.如图所示,同学们正在进行排球训练,小明将排球竖直向上抛出,排球上升过程中依次经过A、B、C三点,到达最高点D。则在由A点运动到D点的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.排球运动到最高点时,它的速度为零,受到的合力为零
B.排球在运动过程中质量不变,但是惯性会减小
C.排球在运动过程中受到重力和手的推力
D.若A点时排球的机械能为EA,D点时排球的机械能为ED,则EA>ED
答案:D
3.【跨学科试题】科学家对银河系中心附近的恒星S2进行了多年的持续观测,给出了从1994年到2002年间恒星S2的位置如图所示,科学家认为S2恒星的运动轨迹是一个椭圆。推测银河系中心可能存在着超大质量的黑洞。忽略S2恒星质量的变化,根据图片信息,下列说法正确的是 (　　)
A.黑洞可能位于椭圆轨道内部的P点
B.S2恒星在运动过程中所受合力为零
C.S2恒星在1995年时期的动能大于2001年时期的动能
D.S2恒星在1995年时期的重力势能大于2001年时期的重力势能
答案:D
4.体育运动中蕴含着物理知识,下列运动现象所涉及的物理知识正确的是(　　)
序号 现象 物理知识
① 跳远时助跑 增大惯性
② 穿滑雪板滑雪 增大压强
③ 向前游泳时向后划水 力的作用是相互的
④ 跳高运动员越过横杆下落 重力势能增大
A.① B.② C.③ D.④
答案:C
5.原地纵跳摸高是同学们经常玩的游戏,如图所示,下列关于游戏过程的分析正确的是(　　)
A.在离地前的起跳过程中,地面对人的支持力大于人对地面的压力
B.在离地前的起跳过程中,地面对人的支持力小于人对地面的压力
C.在离地后的上升过程中,人的动能转化为重力势能
D.在落地前的下降过程中,人的动能减少,重力势能增加
答案:C
二、填空题
6.某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子,从瓶口以下约6 cm处截断,将截断处用胶水黏合在一起,再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约20 cm的细木棒,用两条悬线拴住木棒的两端,将悬线固定在支架上,就构成了如图所示的滚摆。当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为　　能;滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案:动　变小
7.如图甲所示,用竖直向上的拉力F,将静止在水平地面上的物体向上提升。图乙表示拉力F的大小随时间t的变化关系,图丙表示物体运动速度v的大小随时间t的变化关系。在0~10 s内物体对地面的压力为　　　　 N;20~30 s内拉力F做功的功率为　　　　 W。
答案:30　500
三、实验探究题
8.为探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜面上滚下,在水平面上运动,运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离s,如图所示。
(1)实验中探究的“物体的动能”是指　　　　(选填字母)。
A.钢球在斜面上的动能
B.钢球撞击木块时的动能
C.木块被撞击后的动能
(2)若水平面是光滑的,　　　　(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(3)实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施: 　　　　　　　　　　。
答案:(1)B
(2)不能
(3)增大斜面的高度
四、综合应用题
9.阅读短文,回答问题。
2023年5月10日21时22分,搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭,在我国文昌航天发射场点火发射。约10分钟后,天舟六号货运飞船与火箭成功分离并进入预定轨道之后,飞船太阳能帆板顺利展开工作,发射取得圆满成功。后续,天舟六号货运飞船将与在轨运行的空间站组合体进行交会对接。
天舟六号货运飞船长度为10.6米、总重13.5吨。整体由两部分构成,下部为推进舱,上部为货物舱。
(1)飞船进入预定轨道之后,从近地点向远地点运动时,动能　　　　,重力势能　　　　　,机械能　　　　。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(2)如果火箭竖直发射升空的速度是7.9 km/s,飞行了30 s,则火箭飞行的路程是　　　　 km,火箭克服飞船的重力做功　　　　 J。(g取10 N/kg)
答案:(1)减小　增大　不变
(2)237　3.2×1010
10.我国生产的无人机世界领先,应用领域广泛。图甲为某型号无人机,它的铭牌如表所示。
[型号]×××
[动力]电动
[质量]1 500 g
[最大上升速度]4 m/s
(1)无人机在空中悬停时受到的升力是多大 (g取10 N/kg)
(2)无人机以最大速度匀速上升100 m,空气阻力忽略不计,升力对无人机做功的功率是多大
(3)某次飞行时,无人机的飞行路线如图乙所示,无人机先从A点匀速上升到B点,然后水平匀速飞行到C点,从A到C的过程中,无人机受到的竖直升力对无人机所做的功是多少
答案:(1)15 N　(2)60 W　(3)4 500 J
11.如图所示,装载车和收割机以2 m/s的速度同向做匀速直线运动,收割机每分钟将50 kg粮食装载到车上。装载车空载时质量为5×103 kg,车轮与地面总接触面积为0.5 m2,车受到的阻力为车总重力的。(g取10 N/kg,收割开始时车为空载状态,设装载车始终在水平地面上,不计空气阻力)求:
(1)装载车1分钟内走过的路程;
(2)装载车空载时对地面的压强;
(3)装载车工作多长时间功率达到30 kW。
答案:(1)120 m　(2)1×105 Pa　(3)50 min
解析:(1)装载车1分钟内走过的路程为
s=vt=2 m/s×1×60 s=120 m。
(2)装载车空载时对地面的压力为
F=G车=m车g=5×103 kg×10 N/kg=5×104 N
装载车对地面的压强为
p==1×105 Pa。
(3)装载车功率达到30 kW=30 000 W,根据P=Fv知,匀速运动时所受阻力为
Ff=F'==15 000 N
根据F'=G可得,总重力为
G==7.5×104 N
则粮食所受的重力为G'=G-G车=7.5×104 N-5×104 N=2.5×104 N
所装粮食的质量为
m==2 500 kg
收割机每分钟将50 kg粮食装载到车上,装载时间为t==50 min。
12.小丽同学寒假期间在滑雪场坐雪圈从雪道上加速下滑的情境如图所示,请结合所学物理知识,回答下列问题:
(1)雪圈从雪道上加速下滑时所受到的几个力是否平衡
(2)雪圈从雪道上加速下滑时机械能是如何转化的
(3)雪圈从雪道上加速下滑时小丽为何感觉呼吸困难
答案:(1)雪圈从雪道上加速下滑时,其运动状态发生了变化,所以受力是不平衡的。
(2)雪圈下滑的过程中,质量不变,高度降低,重力势能减小,速度增大,动能变大,所以是重力势能转化为动能;由于雪圈与雪道之间存在摩擦,一部分机械能转化为内能。
(3)小丽高速下滑过程中,空气相对于人的流速大,压强小,小于人体内的气压,所以不容易向内吸气,会感觉呼吸比平时困难。

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