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简单机械1
功和机械能
一、填空题(每小题3分,共30分)
1.从能量的观点看,物体由静止下落的过程中(不计空气阻力), _________ 逐渐增加, _________ 逐渐减小,机械能的总量 _________ .
2.卡车和自行车以相同的速度运动时,卡车的动能 _________ 自行车的动能.打桩机的重锤举高3m,具有的势能 _________ 举高5m具有的势能.(填“大于”“小于”或“等于”)
3.骑自行车下坡,不踩脚踏板,速度也越来越快,从能量的转化观点分析,这是因为 _________ .
4.质量是10﹣5kg的雨滴在从高空匀速下落的过程中,所受阻力等于 _________ N,具有的机械能 _________ .(填“增加”“减少”或“不变”)
5.如图所示的滚摆在高处由静止开始下落时,若不计阻力,则滚摆具有的 _________ 能逐渐转化为 _________ 能,而在能的转化过程中,它的 _________ 总量保持不变.
6.如图所示的滑轮组把重800N的物体G匀速拉起0.5m,忽略滑轮重和摩擦,需要的拉力是 _________ ,若实际匀速拉起重物的力是250N,则做的有用功是 _________ ,总功是 _________ ,机械效率是 _________ .
7.甲、乙两个同学体重相同,都从一楼上到三楼,甲走得慢,乙走得快,比较做功大小是W甲 _________ W乙,P甲 _________ P乙.(填“>”“<”或“=”)
8.抽水机每秒钟能把20kg的水抽到10m高处,它每分钟做的功是 _________ J,抽水机的功率是 _________ W.(g取10N/kg).
9.用一根杠杆在2s内把一个重196N的物体匀速举高0.2m,而杠杆的动力作用点下降1m,则动力做的功是 _________ J,动力的功率是 _________ W,动力是 _________ N,动力臂与阻力臂之比是 _________ .(不计杠杆重力和摩擦阻力)
10.沿着长10m高1m的斜面把1500N的重物拉到车上去,如果实际用的拉力是250N,则有用功是 _________ ,总功是 _________ ,斜面的机械效率是 _________ .
二、选择题(每小题3分,共30分)
11.根据能的概念,下面哪个说法是正确的( )
A.
一个弹簧的质量越大,它的势能就越多
B.
一个物体能够做功,这个物体就具有能
C.
因为子弹的速度大于火车的速度,所以子弹的动能大于火车的动能
D.
因为天空中一滴雨的高度比被举高的夯要高,所以这滴雨的势能大于夯的势能
12.骑自行车的人,在上坡前往往要加紧蹬几下脚踏板,这是为了( )
A.
增大惯性
B.
增大上坡的推力
C.
增大动能
D.
增大势能
13.下列哪种情况机械能没有变化( )
A.
物体从某个高度落下,不计空气阻力
B.
跳伞运动员匀速下落
C.
物体在光滑水平面上,受一拉力作用做变速运动
D.
利用动滑轮匀速提起重物
14.如果忽略一切阻力,当钢块从一个斜面的顶端往下滑时( )
A.
钢块的势能越来越大
B.
钢块的动能越来越大
C.
钢块的机械能越来越大
D.
钢块的机械能越来越小
15.一颗铅弹以一定的仰角斜向上射出,若不计空气阻力,在铅弹射出枪口到落地前的飞行过程中( )
A.
重力势能不断减少,动能不断增加
B.
动能不断减少,重力势能不断增加
C.
重力势能先减小后增大,动能先增大后减小
D.
重力势能和动能相互转化,机械能的总量保持不变
16.小明和爸爸一起去登山,登到山顶时,小明用了20min,爸爸用了25min,爸爸的体重是小明的1.5倍,则小明与爸爸的登山功率之比为( )
A.
5:
6
B.
6:
5
C.
15:
8
D.
8:
15
17.某人用手将一物体竖直举高1m,和使用机械效率为60%的斜面将它拉到1m高处,比较这两种情况下人所做的功( )
A.
用手竖直举高物体做的功多
B.
用斜面使物体升高做的功多
C.
两种情况下做的功一样多
D.
无法进行比较
18.某人用50N的水平拉力,拉着100N重的物体A在水平地面上前进5m,则( )
A.
拉力对物体做功是500J,重力对物体没有做功
B.
拉力对物体做功是250J,重力对物体做功是500J
C.
拉力对物体做功是250J,重力对物体没有做功
D.
拉力对物体做功是750J,重力对物体没有做功
19.某同学用同一滑轮组分别将两个质量不等的重物匀速提升相同的高度(摩擦力不计),则在两次提升重物的过程中( )
A.
机械效率相等
B.
做的额外功相等
C.
做的总功相等
D.
绳子自由端移动的距离不等
20.如图中斜面高为2m,长为10m,将100N重的物体沿着斜面由底端匀速拉到顶端,需要平行于斜面的力为25N,那么关于功和斜面效率的说法正确的是( )
A.
有用功为200J,斜面效率为80%
B.
总功为200J,斜面效率为25%
C.
有用功为50J,斜面效率为25%
D.
总功为250J,斜面效率为20%
21.关于机械能的概念,下列说法中错误的是( )
A.
气球匀速上升时,它的机械能保持不变
B.
人造地球卫星在远地点时,势能最大,动能为零
C.
两辆汽车运动速度相同时,具有的动能一定相等
D.
匀速前进的洒水车,在洒水过程中,它的动能逐渐减小
22.大小不同的两个实心钢球,其中大球静止在桌面上,小球从桌边由静止开始落到地面上,不计空气阻力,那么( )
A.
小球的势能始终大于大球的势能
B.
大球的势能始终大于小球的势能
C.
小球的机械能小于大球的机械能
D.
两球的机械能始终相等
23.水平路面上有一个重500N的小车,在100N的水平拉力作用下,匀速向前移动了5m,在该过程中( )
A.
车受到的阻力是600N
B.
车受到的阻力是100N
C.
拉力对车做功500J
D.
重力对车做功2500J
24.下列措施中可以提高机械效率的是( )
A.
增大物体提升的高度
B.
改变绳子的绕法,使滑轮组最省力
C.
减少动滑轮的个数
D.
增大被提升的物体的质量
三、解答题
25.如图所示是“测定滑轮组机械效率”的实验,所用的钩码每个重1N,则:
(1)实验时应 _________ 向上拉动弹簧秤;
(2)若在上升中弹簧秤的示数是0.9N,钩码上升的距离是0.1m,那么拉力移动的距离是 _________ m,所做的有用功是 _________ J,此滑轮组的机械效率是 _________ .
26.一只皮球从某一高度处由静止下落,落地后又反弹再上升,每一次球上升的高度都要比前一次小些,为什么?
27.使用滑轮组把重物提高0.6m时,绳子的自由端被拉下3m,请你在图中画出滑轮组的绕线方法,若拉绳的力是100N,额外功是60J,求被提起的重物重是多少?
28.沿着长1000m、高250m的斜坡,将一辆重6×103N的矿车以2m/s的速度由坡底拉到坡顶,如果拉力是2×103N,求:
(1)由坡底到达坡顶所用的时间;
(2)拉力做的有用功;
(3)拉力做功的功率;
(4)利用此斜面做功的机械效率.
《功和机械能》2012年
参考答案与试题解析
一、填空题(每小题3分,共30分)
1.从能量的观点看,物体由静止下落的过程中(不计空气阻力), 动能 逐渐增加, 重力势能 逐渐减小,机械能的总量 保持不变 .
考点:
动能和势能的大小变化。
专题:
应用题。
分析:
解决该题需掌握以下知识:
(1)动能大小的影响因素:
质量、速度.质量越大,速度越大,动能越大;
(2)重力势能大小的影响因素:
质量、被举得高度.质量越大,高度越高,重力势能越大;
(3)不计空气阻力时,机械能没有转化为内能,机械能守恒.
解答:
解:
一个重物从高处下落的过程中,
(1)重物有一定的质量,重物不断下落,高度减小,重力势能在减小;
(2)重物有一定的质量,速度不断增大,动能增大;
(3)不计空气阻力,机械能守恒,机械能不变.
故答案为:
动能;重力势能;保持不变.
点评:
掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素,并能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化关系是解决该题的关键.
2.卡车和自行车以相同的速度运动时,卡车的动能 大于 自行车的动能.打桩机的重锤举高3m,具有的势能 小于 举高5m具有的势能.(填“大于”“小于”或“等于”)
考点:
动能的影响因素。
专题:
应用题。
分析:
动能的大小和质量以及速度有关,重力势能的大小和物体的质量以及被举高的高度有关.
解答:
解:
速度相同的时候动能的大小取决于物体的质量,质量大得动能大,因此在卡车和自行车以相同的速度运动的时候,由于卡车的质量大于自行车的质量,所以卡车的动能大;
对于同一个物体,重力势能的大小取决于物体被举高的高度,被举高的越高,重力势能就越大,所以被举高5m时的重力势能大于被举高3m时的重力势能.
故答案为:
大于,小于.
点评:
此类题目的解题关键是要知道重力势能的大小以及动能的大小和哪些因素有关,以及对各个量的关系理解正确.
3.骑自行车下坡,不踩脚踏板,速度也越来越快,从能量的转化观点分析,这是因为 重力势能转化为动能,动能越来越大,速度就越来越大 .
考点:
能量转化的现象。
专题:
简答题。
分析:
从能量的转化观点分析,我们就要分析什么能量减少了,什么能量增加了,总是能量减少的转化为增加的那种能量.速度越大,就说明了动能在增大,我们再分析是什么能量减少了?
解答:
解:
速度也越来越快说明动能越来越大,那是什么能转化为动能呢?
自行车下坡说明高度在减小,重力势能在减小.所以是重力势能转化为动能.
故答案为:
重力势能转化为动能,动能越来越大,速度就越来越大.
点评:
在做能量的转化这种题时,我们要注意分析哪种能量增加了,哪种能量减少,因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量.
4.质量是10﹣5kg的雨滴在从高空匀速下落的过程中,所受阻力等于 9.8×10﹣5 N,具有的机械能 减少 .(填“增加”“减少”或“不变”)
考点:
二力平衡条件的应用;机械能。
专题:
应用题。
分析:
①雨滴匀速下落,处于平衡状态,所受的力是平衡力;②雨滴受阻力的作用,由于摩擦生热,把机械能转化成内能.
解答:
解:
①雨滴只受2个力的作用:
重力G和阻力f,此时两个力是一对平衡力,所以:
f=G=mg=10﹣5kg×9.8N/kg=9.8×10﹣5N;②雨滴和空气摩擦,空气对雨滴做功,使得雨滴的机械能转化为内能,所以雨滴的机械能减少;
故答案为:
9.8×10﹣5N,减少.
点评:
正确的进行受力分析和明确由于阻力存在而是雨滴的机械能和内能之间发生了转化是解答本题的关键.
5.如图所示的滚摆在高处由静止开始下落时,若不计阻力,则滚摆具有的 重力势 能逐渐转化为 动 能,而在能的转化过程中,它的 机械能 总量保持不变.
考点:
动能和势能的转化与守恒;机械能。
专题:
控制变量法。
分析:
不计阻力时,机械能守恒.
滚摆在下降和上升过程中,滚摆没有发生弹性形变,不具有弹性势能,只考虑滚摆的动能和重力势能的变化.从动能和重力势能大小的影响因素考虑.
解答:
解:
滚摆在下降过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小.速度不断增大,动能不断增大.重力势能不断转化为动能.
滚摆在下降过程中,不计阻力,滚摆不克服阻力做功,机械能守恒.
故答案为:
重力势;动;机械能.
点评:
掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素,利用控制变量法判断动能、重力势能、弹性势能的变化.
不计阻力时,机械能守恒,考虑阻力时,机械能转化为内能,机械能减小,内能增大.
6.如图所示的滑轮组把重800N的物体G匀速拉起0.5m,忽略滑轮重和摩擦,需要的拉力是 200N ,若实际匀速拉起重物的力是250N,则做的有用功是 400J ,总功是 500J ,机械效率是 80% .
考点:
滑轮组绳子拉力的计算;滑轮(组)的机械效率。
分析:
(1)若不计动滑轮自重和摩擦,拉力F=
G,绳子的自由端移动的距离S=nh.
(2)克服重物的重力做功是有用功,W有用=Gh;拉力做的功是总功,W总=FS,找准有用功和总功,再利用公式η=
×100%,可求出机械效率.
解答:
解:
由滑轮组的结构可知,绳子末端从动滑轮引出,则承担物重的绳子股数n=4,
忽略滑轮重和摩擦时,F=
G=
×800N=200N,绳子自由端移动的距离S=4h=4×0.5m=2m;
若F=250N时,
W有用=Gh=800N×0.5m=400J,
W总=FS=250N×2m=500J,
机械效率η=
×100%=
×100%=80%.
故答案为:
200N,400J,500J,80%.
点评:
本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法,关键是要知道克服重力做的功是有用功,拉力做的功是总功.
7.甲、乙两个同学体重相同,都从一楼上到三楼,甲走得慢,乙走得快,比较做功大小是W甲 = W乙,P甲 < P乙.(填“>”“<”或“=”)
考点:
功的计算;功率的计算。
分析:
已知甲乙两个同学的体重相同,还知道楼的高度相等;根据公式W=Gh可比较做功的大小;还知道甲用的时间多,根据公式P=
可比较功率的大小.
解答:
解:
两人体重相同,爬楼的高度相同,根据公式W=Gh可知两人做的功相等;
甲用的时间大于乙用的时间,根据公式P=
可知甲的功率小于乙的功率.
故答案为:
=;<.
点评:
本题考查做功和功率大小的比较,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是知道甲乙的体重相同;还要知道楼的高度相同;本题相对比较简单,属于基础题.
8.抽水机每秒钟能把20kg的水抽到10m高处,它每分钟做的功是 120000 J,抽水机的功率是 2000 W.(g取10N/kg).
考点:
功的计算;重力的计算;功率的计算。
专题:
计算题。
分析:
知道抽水机每秒钟抽水的质量,利用重力公式求水重,再利用W=Gh求抽水机每秒钟能做的功;
又知道做功时间,利用功率公式求抽水机的功率.
解答:
解:
抽水机每分钟抽水的质量:
m=20kg×60=1200kg,
抽水机每分钟抽的水重:
G=mg=1200kg×10N/kg=12000N,
抽水机每分钟能做的功:
W=Gh=12000N×10m=120000J;
抽水机的功率:
P=
=
=2000W.
故答案为:
120000,2000.
点评:
本题考查了学生对重力公式、功的公式、功率公式的掌握和运用,属于基础题目.
9.用一根杠杆在2s内把一个重196N的物体匀速举高0.2m,而杠杆的动力作用点下降1m,则动力做的功是 39.2 J,动力的功率是 19.6 W,动力是 39.2 N,动力臂与阻力臂之比是 5:
1 .(不计杠杆重力和摩擦阻力)
考点:
功的计算;杠杆的平衡条件;功率的计算。
专题:
计算题。
分析:
不计杠杆重力和摩擦阻力,使用杠杆做的额外功等于0,知道物体重和物体被提升的高度,利用W=Fs=Gh求动力做的功;又知道做功时间,利用功率公式求动力的功率;又知道动力作用点下降的距离,根据功的公式求动力大小;求出了动力,知道阻力(物重)大小,利用杠杆的平衡条件求动力臂与阻力臂之比.
解答:
解:
∵不计杠杆重力和摩擦阻力,
∴使用杠杆动力做的功:
W=Fs=Gh=196N×0.2m=39.2J;
动力的功率:
P=
=
=19.6W;
∵W=Fs,
∴动力大小:
F=
=
=39.2N;
∵F×L动=G×L阻,
∴动力臂与阻力臂之比:
L动:
L阻=G:
F=196N:
39.2N=5:
1.
故答案为:
39.2;19.6;39.2;5:
1.
点评:
本题考查了功的计算、功率的计算、杠杆的平衡条件,知道“不计杠杆重力和摩擦阻力,使用杠杆做的额外功等于0,W=Fs=Gh”是本题的关键.
10.沿着长10m高1m的斜面把1500N的重物拉到车上去,如果实际用的拉力是250N,则有用功是 1500J ,总功是 2500J ,斜面的机械效率是 60% .
考点:
斜面的机械效率;功的计算。
专题:
计算题。
分析:
有用功为人克服重力所做的功;人所做的总功为推力所做的功,有用功与总功的比值为斜面的机械效率.
解答:
解:
人做功的目的是将物体举高,故有用功W有=Gh=1500N×1m=1500J;
人做的总功W总=FL=250N×10m=2500J;
斜面的机械效率η=
×100%=
×100%=60%.
故答案为:
1500J;2500J;60%.
点评:
本题考查斜面的机械效率,应明确有用功及总功的定义及求法.
二、选择题(每小题3分,共30分)
11.根据能的概念,下面哪个说法是正确的( )
A.
一个弹簧的质量越大,它的势能就越多
B.
一个物体能够做功,这个物体就具有能
C.
因为子弹的速度大于火车的速度,所以子弹的动能大于火车的动能
D.
因为天空中一滴雨的高度比被举高的夯要高,所以这滴雨的势能大于夯的势能
考点:
能;动能的影响因素;势能的影响因素。
分析:
①弹性势能大小与物体的弹性形变有关,物体的弹性形变越大,物体的弹性势能就越大;
②如果一个物体能够对别的物体做功,我们就说这个物体具有能量;
③动能的大小与物体的质量和速度有关;
④重力势能的大小与物体的质量和物体被举高的高度有关.
解答:
解:
A、弹性势能大小与物体的弹性形变有关,与弹簧的质量无关,故A错误;
B、由能量的概念可知,一个物体能够对别的物体做功,我们就说这个物体具有能量,故B正确;
C、动能的大小不仅跟速度有关,还跟物体的质量有关,故C错误;
D、重力势能的大小不仅跟高度有关,还跟物体的质量有关,故D错误;
故选B.
点评:
正确理解能量概念和影响弹性势能、动能、重力势能大小的因素是解决此类题目的关键.
12.骑自行车的人,在上坡前往往要加紧蹬几下脚踏板,这是为了( )
A.
增大惯性
B.
增大上坡的推力
C.
增大动能
D.
增大势能
考点:
动能的影响因素;惯性;势能的影响因素。
分析:
惯性与物体的速度无关,力的大小与速度无关,动能大小与速度有关,势能与高度有关.
解答:
解:
A、惯性是物体保持运动状态不变的一种性质,惯性大小只与物体的质量有关,与物体的速度无关;
B、自行车行驶的动力来自于摩擦力,摩擦力大小与速度无关;
C、在上坡前加紧蹬几下,是为了获得更大的车速,从而会获得更大的动能,当车辆上坡时,就会有更多的动能转化为重力势能,自行车就上得越高,车就容易上坡;
D、势能与高度有关,与速度无关.
故选C.
点评:
本题考查了影响动能大小的因素,做题时要抓住题中的信息:
加紧蹬几下,直观的现象是速度增大,从而找出与速度大小有关的物理量.
13.下列哪种情况机械能没有变化( )
A.
物体从某个高度落下,不计空气阻力
B.
跳伞运动员匀速下落
C.
物体在光滑水平面上,受一拉力作用做变速运动
D.
利用动滑轮匀速提起重物
考点:
动能和势能的转化与守恒。
分析:
本题可从物体的运动状态上进行分析机械能的变化.
解答:
解:
A、物体从高处落下,没有空气阻力,则重力势能减小,动能增加,而动能和势能统称为机械能,故机械能没有发生变化.A对.
B、运动员下落,势能减小,但是因为匀速运动,故动能不变.所以机械能总量减小.B错.
C、物体的速度变大,故动能增大,而高度没变,故重力势能不变,故机械能增加,C错.
D、重物升高,重力势能增加,匀速运动,说明动能没变,故总机械能增加,D错.
故选A.
点评:
动能与势能统称为机械能,不要把它们隔离开.同时分析能量的转化一般都是由运动状态和位置的变化来分析.
14.如果忽略一切阻力,当钢块从一个斜面的顶端往下滑时( )
A.
钢块的势能越来越大
B.
钢块的动能越来越大
C.
钢块的机械能越来越大
D.
钢块的机械能越来越小
考点:
动能和势能的大小变化;机械能。
分析:
(1)动能大小的影响因素:
物体的质量、物体的速度.质量越大,速度越大,动能越大.
(2)重力势能大小的影响因素:
物体的质量、物体的高度.质量越大,所处的位置越高,重力势能越大.
(3)物体从斜面下滑是重力势能转化为动能的过程.
解答:
解:
钢块在斜面的顶端具有一定的重力势能,忽略一切阻力,下滑过程中,重力势能全部转化为动能,在转化的过程中,重力势能减小,动能在增大,机械能不变.
故选B
点评:
(1)掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素.
(2)正确判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化.
15.一颗铅弹以一定的仰角斜向上射出,若不计空气阻力,在铅弹射出枪口到落地前的飞行过程中( )
A.
重力势能不断减少,动能不断增加
B.
动能不断减少,重力势能不断增加
C.
重力势能先减小后增大,动能先增大后减小
D.
重力势能和动能相互转化,机械能的总量保持不变
考点:
动能和势能的转化与守恒;机械能。
专题:
控制变量法。
分析:
铅弹以一定的仰角斜向上射出,在铅弹射出枪口到落地前的飞行过程中,铅弹先上升后下降,分析铅弹的动能、重力势能大小变化,从动能、重力势能大小影响因素考虑.
动能跟质量和速度有关,质量越大,速度越大,动能越大.
重力势能跟质量和高度有关,质量越大,高度越高,重力势能越大.
铅弹在运动过程中,不计空气阻力,机械能是守恒的.
解答:
解:
(1)铅弹在运动过程中质量保持不变.
铅弹在上升过程中,高度增大,重力势能增大.速度减小,动能减小.
铅弹在上升过程中,动能转化为重力势能.
铅弹在下降过程中,高度减小,重力势能减小.速度增大,动能增大.
在下降过程中,重力势能转化为动能.
(2)在铅弹运动过程中,不计空气阻力,没有摩擦,机械能是守恒的.
故选D.
点评:
掌握动能和重力势能大小的影响因素,利用控制变量法,判断动能和重力势能大小的变化,并且理解物体在上升和下降过程中能的转化.
16.小明和爸爸一起去登山,登到山顶时,小明用了20min,爸爸用了25min,爸爸的体重是小明的1.
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