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微专题·重难突破三 功和机械能
　功与功率
1.如图所示，一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力，将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2，功率的大小分别为P1、P2，关于它们之间的大小关系说法正确的是(　　)
第1题图
A.W1＜W2，P1＜P2 B.W1＞W2，P1＞P2
C.W1＜W2，P1＞P2 D.W1=W2，P1=P2
2.如图甲所示，重为8 N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上，在竖直向上拉力F的作用下铁块沿磁性平板竖直向上运动，铁块受到的摩擦力为2N。铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法中正确的是(　　)
A.磁性平板对铁块的吸引力等于8 N
B.0~2 s内铁块做匀速直线运动
C.2~6 s内拉力F做的功是120 J
D.2~6 s内拉力F的功率是40 W
第2题图
3.(4分)为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召，质量为60 kg的小明每天坚持骑自行车上学。他所骑自行车的质量为15 kg，轮胎与水平地面的总接触面积为30 cm2，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的2%。(g取10 N/kg)
(1)(2分)求小明骑自行车时受到的阻力。
(2)(2分)若他在水平路面上5 min内匀速骑行了1500 m，则他骑行时的功率是多少
　探究动能大小影响因素
4.如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是(　　)
A.由静止下落的乒乓球
B.竖直向上被垫起的排球
C.离开脚后在地上滚动的足球
D.从肩上斜向上投掷出去的铅球
第4题图
5.(8分)在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗
第5题图
(1)图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不选择B方案的原因是。
(2)小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度(如表所示)。
斜面倾角/° 10 20 30 40 50 60
到达水平位 置时的速度 /m·s－1 大钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
小钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
木球 2.67 2.67 2.67 2.67 2.74 2.89
分析表中数据，回答下列问题：
①当斜面倾角为10°、20°、30°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度。
②要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是(填序号)。
Ⅰ.15 Ⅱ.25
Ⅲ.35 Ⅳ.45°
(3)小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合选用体积不同的两个球做实验，原因是。
　探究势能大小影响因素
6.小范用图示装置做“探究弹性势能大小与形变程度关系”的实验，实验时将钢锯条末端压下一定距离后释放，观察棋子跳起的高度，以下设计方案可行的是(　　)
A.只改变棋子的位置，重复做几次实验
B.只改变棋子的数量，重复做几次实验
C.只改变钢锯条伸出桌边的长度，重复做几次实验
D.只改变钢锯条末端扳下的距离，重复做几次实验
第6题图
7.(6分)小金探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图所示(摩擦力忽略不计)。铁球从斜面被静止释放后，滚动到水平面压缩弹簧，记录相关数据。
第7题图
(1)实验中铁球重力势能的大小可以用来反映。
(2)将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2(h1＜h2)处静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2(l1＜l2)，能得出的结论是。
(3)若要利用实验中的斜面和弹簧探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路：。
　动能与势能的相互转化
8.如图，甲、乙、丙是完全相同的小球，处于同一水平面上。甲球以速度v竖直上抛，乙球以速度v斜抛，丙球沿倾角为θ的足够长斜面以速度v上滑。上述运动过程中均不计空气阻力和一切摩擦，比较达到最高点时小球具有的动能和重力势能，下列相关说法正确的是(　　)
第8题图
A.动能：E甲=E丙＜E乙
B.动能：E甲=E乙=E丙
C.重力势能：E甲=E丙＜E乙
D.重力势能：E甲=E乙=E丙
9.(6分)弹跳杆的结构如图甲所示，图乙是小科玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，状态b时弹簧处在原长。忽略空气阻力，在玩弹跳杆过程中，小科在(选填“状态b前”“状态b时”或“状态b后”)具有的动能最大；在状态b→c的过程中，能量转化情况为。在状态a→b的过程中，小科的机械能(选填“守恒”或“不守恒”)。
第9题图
10.(8分)小科在参观科技馆时看到一种有趣的科学玩具——牛顿摆，如图甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止 小科进行了如下探究：
第10题图
[提出问题]被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关
[建立假设]被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关。
[实验验证]将牛顿摆等效为单摆模型，如图乙所示是一个钢球撞击其他钢球的情形，五个钢球自左向右标为A~E球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：
(1)将A球作为撞击球拉至一定的高度(保持细线绷直)，静止释放后，A球向右摆动过程中，将转化为动能。
(2)为了改变撞击球撞击时的速度，进行的操作是。释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出。
(3)重复上述步骤，当钢球发生碰撞时，都仅有E球被撞出。由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度(选填“有关”或“无关”)。
(4)针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是。微专题·重难突破三 功和机械能
　功与功率
1.如图所示，一个人先后两次用同样的时间、同样大小的力，将不同质量的物体在不同的表面上分别移动相同的距离。该力在此过程中所做功的大小分别为W1、W2，功率的大小分别为P1、P2，关于它们之间的大小关系说法正确的是(　D　)
第1题图
A.W1＜W2，P1＜P2 B.W1＞W2，P1＞P2
C.W1＜W2，P1＞P2 D.W1=W2，P1=P2
2.如图甲所示，重为8 N的铁块吸附在竖直放置的足够长的磁性平板上，在竖直向上拉力F的作用下铁块沿磁性平板竖直向上运动，铁块受到的摩擦力为2N。铁块运动过程中速度v的大小随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法中正确的是(　C　)
A.磁性平板对铁块的吸引力等于8 N
B.0~2 s内铁块做匀速直线运动
C.2~6 s内拉力F做的功是120 J
D.2~6 s内拉力F的功率是40 W
第2题图
3.(4分)为响应国家提出的“节能减排，低碳生活”的号召，质量为60 kg的小明每天坚持骑自行车上学。他所骑自行车的质量为15 kg，轮胎与水平地面的总接触面积为30 cm2，在水平路面上匀速骑行时所受阻力为总重力的2%。(g取10 N/kg)
(1)(2分)求小明骑自行车时受到的阻力。
(2)(2分)若他在水平路面上5 min内匀速骑行了1500 m，则他骑行时的功率是多少
【答案】 (1)小明和自行车的总重力G总=m总g=(60 kg＋15 kg)×10 N/kg=750 N，
由题意可得，小明骑自行车时受到的阻力f=2%G总=2%×750 N=15 N。
(2)匀速骑行时，车受到的动力与阻力平衡，大小相等，即F=f=15 N，
他骑行时做的功W=Fs=15 N×1500 m=2.25×104 J，
他骑行时的功率P===75 W。
　探究动能大小影响因素
4.如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是(　D　)
A.由静止下落的乒乓球
B.竖直向上被垫起的排球
C.离开脚后在地上滚动的足球
D.从肩上斜向上投掷出去的铅球
第4题图
5.(8分)在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗
第5题图
(1)图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不选择B方案的原因是　B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同　。
(2)小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度(如表所示)。
斜面倾角/° 10 20 30 40 50 60
到达水平位 置时的速度 /m·s－1 大钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
小钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
木球 2.67 2.67 2.67 2.67 2.74 2.89
分析表中数据，回答下列问题：
①当斜面倾角为10°、20°、30°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度　相同　。
②要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是　Ⅳ　(填序号)。
Ⅰ.15 Ⅱ.25
Ⅲ.35 Ⅳ.45°
(3)小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)。老师指出此装置不适合选用体积不同的两个球做实验，原因是　塑料软片对不同体积的小球的阻力不同　。
　探究势能大小影响因素
6.小范用图示装置做“探究弹性势能大小与形变程度关系”的实验，实验时将钢锯条末端压下一定距离后释放，观察棋子跳起的高度，以下设计方案可行的是(　D　)
A.只改变棋子的位置，重复做几次实验
B.只改变棋子的数量，重复做几次实验
C.只改变钢锯条伸出桌边的长度，重复做几次实验
D.只改变钢锯条末端扳下的距离，重复做几次实验
第6题图
7.(6分)小金探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图所示(摩擦力忽略不计)。铁球从斜面被静止释放后，滚动到水平面压缩弹簧，记录相关数据。
第7题图
(1)实验中铁球重力势能的大小可以用　弹簧被压缩后的长度　来反映。
(2)将同一铁球先后从同一斜面的不同高度h1、h2(h1＜h2)处静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为l1、l2(l1＜l2)，能得出的结论是　质量相同时，物体的高度越高，重力势能越大　。
(3)若要利用实验中的斜面和弹簧探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路：　将体积相同、质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度　。
　动能与势能的相互转化
8.如图，甲、乙、丙是完全相同的小球，处于同一水平面上。甲球以速度v竖直上抛，乙球以速度v斜抛，丙球沿倾角为θ的足够长斜面以速度v上滑。上述运动过程中均不计空气阻力和一切摩擦，比较达到最高点时小球具有的动能和重力势能，下列相关说法正确的是(　A　)
第8题图
A.动能：E甲=E丙＜E乙
B.动能：E甲=E乙=E丙
C.重力势能：E甲=E丙＜E乙
D.重力势能：E甲=E乙=E丙
9.(6分)弹跳杆的结构如图甲所示，图乙是小科玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，状态b时弹簧处在原长。忽略空气阻力，在玩弹跳杆过程中，小科在　状态b前　(选填“状态b前”“状态b时”或“状态b后”)具有的动能最大；在状态b→c的过程中，能量转化情况为　动能转化为重力势能　。在状态a→b的过程中，小科的机械能　不守恒　(选填“守恒”或“不守恒”)。
第9题图
10.(8分)小科在参观科技馆时看到一种有趣的科学玩具——牛顿摆，如图甲所示，它由支架、细线和5个完全相同的钢球组成，每个钢球通过两根无弹性细线固定在支架上，并紧挨着排列在同一水平线上。拉起最左侧的钢球，释放后，它像单摆一样向右摆动撞击相邻钢球，仅把最右侧的钢球撞出，其他球几乎静止不动。为什么碰撞后仅有一个球摆动，而其余球仍然保持静止 小科进行了如下探究：
第10题图
[提出问题]被撞而摆动的钢球数量与哪些因素有关
[建立假设]被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度大小有关。
[实验验证]将牛顿摆等效为单摆模型，如图乙所示是一个钢球撞击其他钢球的情形，五个钢球自左向右标为A~E球。若不考虑能量损失，请回答下列问题：
(1)将A球作为撞击球拉至一定的高度(保持细线绷直)，静止释放后，A球向右摆动过程中，将　重力势能　转化为动能。
(2)为了改变撞击球撞击时的速度，进行的操作是　将A球拉至不同的高度(保持细线绷直)后静止释放(或将A球拉开不同的角度) 　。释放后，当钢球发生碰撞时，仅有E球被撞出。
(3)重复上述步骤，当钢球发生碰撞时，都仅有E球被撞出。由此可判断：被撞而摆动的钢球数量与撞击球撞击时的速度　无关　(选填“有关”或“无关”)。
(4)针对小科提出的问题，利用此实验装置还可验证的假设是　被撞而摆动的钢球数量与撞击球的数量有关　。

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