3.3能量转化的量度 功和功率培优 练习-2024-2025学年浙教版九年级上册科学

3.3能量转化的量度 功和功率培优 练习 一、选择题 1． 体育中考测试时，小科选择了引体向上的项目，如图所示。他想要测量自己做“引体向上”时的功率，不需要测量的是（ ） A．自身的质量 B．每次身体上升的高度 C．单杠的高度 D．完成“引体向上”的时间 2． 汽车爬坡时，坡越陡，爬坡所需的牵引力就越大。同一辆汽车能够输出的最大功率是有限的，故在输出功率不能增加的情况下，为了增大牵引力以利于爬坡，一般汽车采用的方法是（ ） A．减小速度 B．增大速度 C．增大摩擦力 D．减小摩擦力 3． 用水平拉力先后两次拉着重为20N的同一物体，沿同一水平面做直线运动，第一次拉力为10N，物体恰好做匀速直线运动，拉力对物体做了20J的功；第二次拉力增大为20N，拉力对物体做了48J的功，分析两次做功过程，以下判断正确的是（ ） A．第一次物体受到的摩擦力是10N，物体运动了1m B．第一次物体受到的摩擦力是20N，物体运动了2m C．第二次物体受到的摩擦力是10N，物体运动了2.4m D．第二次物体受到的摩擦力是20N，物体运动了4.8m 4． 如图所示为小金和小丽一起坐在秋千凳上从最高点下摆到最低点的过程，已知小金的重力大于小丽，不计摩擦，下列说法正确的是（ ） A．整个过程中，两人的动能越来越小 B．该过程中，两人的机械能越来越小 C．该过程中，小金比小丽重力做的功多 D．该过程中，小金比小丽重力做功慢 5． CRH2A和谐号动车组在运行过程中的机车牵引功率为4800kW，时速为200km/h。若一列从荆州站驶出的CRH2A和谐号列车在平直轨道上匀速行驶100km，则该列火车在这段时间内所做的功、受到的阻力分别是（ ） A．8.64×109J　4.8×104N B．8.64×109J　8.64×104N C．4.8×109J　4.8×104N D．4.8×109J　8.64×104N 6． 在某次举重比赛中，一名运动员在抓举比赛时，将质量为127.5kg的杠铃举起历时约0.5s，再停留3s后放下杠铃．那么，该运动员在举起杠铃过程中的平均功率约为（ ） A．几百瓦 B．几千瓦 C．几十千瓦 D．几百千瓦 7． 一辆质量为1.4×104kg的小型压路机，以2km/h的速度在路面上匀速行驶．在施工时可以等效为每次钢轮以2.5×105N的恒力垂直作用在路面上，下压路面的距离为1mm，钢轮每秒钟压路25次．下列判断中正确的是（g=10N/kg）（ ） A．压路机静止时对水平路面的压力是1.4×104N B．压路机在5min内通过的路程是200m C．压路机在1min内对路面做功是3.7×105J D．压路机在1min内对路面做功功率是6.25×103W 8． 以下关于做功的判断正确的是（ ） A．力作用在运动的物体上，这个力就一定对物体做功 B．跳高时，人从地面起跳的过程中，地面对人的支持力不做功； C．“天宫一号”飞向月球的过程中，地球对它的引力不做功； D．如果一个力对物体做了功，那么它的反作用力也一定做功 9． 如图所示，水平地面O点两侧粗糙程度不同，物体一直受到沿水平方向3N的力F。物体经过M点开始计时，每经过相同时间，用虚线框记录物体的位置。物体在MO段做匀速直线运动，F在MN、OP段做功分别为WMN、WOP，功率分别为PMN、POP，则（ ） A．WMN<WOP B．WMN>WOP C．PMN>POP D．PMN<POP 10．将一本物理书从地面捡起放到课桌上，所做的功大约是（ ） A．0.2J B．2J C．20J D．200J 二、填空题 11．市域铁路S2线是温州南北交通的重要走廊，目前正在建造中。S2线在建造过程中需要使用大型起重机“龙门吊”。它主要由主梁和支架构成，可以提升与平移重物，其示意图如图所示。 （1）“龙门吊”将3×103千克的重物先从地面提升到8米，再向左平移5米到工作台，在这整个过程中“龙门吊”对重物做功的大小是__________焦。（g取10牛/千克） （2）在重物由主梁右侧某位置缓慢移到左侧某位置的过程中，右支架对主梁的支持力F与重物移动距离s的关系图象是__________。（不考虑主梁自身重力） 12．健腹轮是一种健身器材，使用时可将膝盖跪在垫上，双手紧握健腹轮手柄，向前推动健腹轮至身体水平于地面，然后回收归位，反复操作，如图所示。 （1）图甲所示，身重为500牛的人身体从状态1到状态2的过程中，身体重心平均下降30厘米，重力所做的功为__________焦； （2）在身体从状态1到状态2的过程中，轮内的弹性钢圈因形变而绕紧，在从状态2恢复到状态1时，绕紧的钢圈会自动恢复到原来的状态，让人体自动回弹。图乙是两种弹性钢圈使用过程中弹性势能的变化图，结合图中信息进行分析，在健腹轮中安装__________（填“A”或“B”）型钢圈将使产品具有更强的自动回弹功能。 13．在如图所示的斜面上，一工人用200N的拉力，将一重为250N的物体，从底端匀速拉到顶端，用时6s，则此过程中物体受到的拉力________斜面对物体的摩擦力（选填“大于”、“等于”、“小于”），拉力做功的功率为__________W。 14．物体A重5N，如图1，A在水平拉力F1作用下，在水平面从M匀速直线运动到N用时3s；如图2，A在水平拉力F2作用下，在另一水平面从P匀速直线运动到Q用时2s。 （1）A从M运动到N，A所受重力做的功为__________J。 （2）MN段拉力F1做功为W1，PQ段拉力F2做功为W2，则W1__________W2（选填“＞”“＜”或“＝”）。 15．如图甲所示，张华用水平推力F推置于水平地面上的木箱，在此过程中，推力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示，木箱运动速度v的大小随时间t变化的情况如图丙所示，则1~3s木箱做_________ (选填“匀速” 或“变速”)运动；3~5s推力对木箱做的功是__________J 三、实验探究题 16．汽车在行驶过程中如果遇到危急情况，司机常要紧急刹车。从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离，停车距离等于反应距离加上制动距离。（注：反应距离是指司机发现情况到踩下刹车这段时间内汽车行驶的距离；制动距离是指踩下刹车后汽车在路面上滑行的距离）。 　　下表是司机驾驶小汽车时，在水平、干燥的沥青路面上以不同速度行驶时的统计数据。 速度（千米/时） 反应距离（米） 制动距离（米） 停车距离（米） 20 4 2 6 40 8 8 16 60 12 18 30 80 16 48 100 20 50 70 （1）根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为80km / h时对应的制动距离是 m。 （2）大量实验证明，酒后驾驶的反应时间是正常驾驶的反应时间的2－3倍。如果某司机酒后驾驶的反应时间是正常驾驶时的2倍，他开车的速度是40千米/时，那么该司机的反应距离应为 m。 （3）若质量为1725kg的轿车以90kw的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示。则在0～5s时间内，轿车发动机做功 J，轿车运动过程中受到的阻力是 N。 17．电动自行车已成为大众化的一种交通工具。在使用时人们经常遇到的问题是：一次性充满电后行驶不能达到说明书上的里程数。为探明原因，小明用家里的电动自行车进行了测试。他骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图甲、乙所示的速度随时间变化的关系图像和牵引力随时间变化的关系图像。 （1）由图甲可知电动自行车的运动特点是____________________。 （2）7～12s它受到的摩擦力为__________N，此过程中若电动自行车匀速行驶100m，则它克服摩擦力做功是__________J，功率为__________W。 （3）小明又在不同负重情况下沿同一路面进行了测试，得到了一次性充满电的最大行驶里程如下表，由此可以看出最大行驶里程与负重的关系是________________________________________。你认为产生这种现象的原因是____________________。 负重/kg 60 80 100 120 140 一次性充满电连续行驶里程/km 20 16.7 14.3 12.5 11.1 四、综合题 18．如图所示，滑雪场的弯曲滑道由AB．BC两部分组成，AB段高度H＝20m，BC段高度h＝10m。运动员甲和乙的总质量分别是m甲＝70kg、m乙＝75kg，他们分别从A处由静止沿AB滑道下滑，经过B处后沿BC滑道运动。不计摩擦和空气阻力，g取10N/kg。 （1）运动员甲从A处滑行到B处重力做的功是多少？ （2）判断运动员甲到达C处时速度是否为零，请说明理由。 （3）已知计算动能的表达式为Ek＝mv2，其中m为物体的质量，v为物体的运动速度。若运动员甲和乙分别从A处由静止沿AB滑道下滑到B处，到达B处时的速度分别为v甲、v乙，请证明v甲和v乙的大小关系。 19．运动员从高空竖直向下跳伞，人（包括装备）的质量为80kg。只考虑人受到重力和空气阻力。下落时的速度－时间图线如图26所示。 （1）人在前50s内下落了2100m，求这段时间内人的平均速度。 （2）人在前30s内下落了1500m，求这段时间内人所受重力做的功和功率（g=10N/kg）。 （3）从第10s到第30s这个过程中，人的动能、重力势能、机械能是如何变化的？ （4）人在第30s时所受空气阻力_______第50s时所受空气阻力（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 3.3能量转化的量度 功和功率培优 练习（参考答案） 一、选择题 1． 【答案】C 【解析】解：做引体向上的功率P＝＝＝需要测量的物理量是小科的质量、小科做引体向上的时间，故C符合题意。 故选：C。 2． 【答案】A 3． 【答案】C 【解析】【解答】解： AB．第一次物体在水平面上做匀速直线运动时，在水平方向受拉力和摩擦力作用，并且二力是一对平衡力，故物体受到的摩擦力：f=F=10N； 拉力对物体做了20J的功，则物体通过的距离s1=20J/10N=2m；故A．B均不正确；CD．若拉力增大为20N，而压力大小和接触面的粗糙程度都没有改变，因此，物体受到的摩擦力不变，仍为10N；第二次拉力对物体做了48J的功，则物体通过的距离s2=48J/20N=2.4m；故C正确，D不正确。 故选：C。 4． 【答案】C 【解析】从高处往低处，重力势能减小，动能增加，所以A 不对；该过程中不计摩擦，即没有 转化为其他形式的能，机械能不变；两人同坐，下降高度相同，重力做功只与重力大小有关，小金重力大，所以做功多， C 符合要求；时间相同，做功多的做功速度快， D 不符合。 5． 【答案】B 6． 【答案】B 【解析】【分析】做功的条件是，有力作用在物体上，物体在力的方向上移动距离，根据W=FS可求做的功，停住不动不做功，根据P=可知，做的功不变，改变的是时间，举的时间是0.5s，停留时间不做功s，可求平均的功率． 【解答】解：他对杠铃做功W=FS=127.5kg×10N/kg×2m=2550J； 平均功率P===5100W． 故选B． 【点评】本题考查做功的计算，做功的条件和功率的计算，要知道有力作用在物体上，物体没有移动距离，这个力不做功． 　 7． 【答案】D 【解析】【分析】（1）压路机静止时对水平路面的压力等于自身的重力，根据G=mg求出压路机对水平路面的压力； （2）根据速度的变形公式求出压路机在5min内通过的路程； （3）根据W=Fh求出压路机在1min内对路面做功； （4）根据P=即可求出功率． 【解答】解： A．压路机静止时对水平路面的压力：F=G=mg=1.4×104kg×10N/kg=1.4×105N；故A错误； B．由v=可得，压路机在5min内通过的路程：s=vt=2km/h×h≈0.167km=167m；故B错误； C．压路机在1min内对路面做功：W=nFh=25×60s×2.5×105N×10﹣3m=3.75×105J；故C错误； D．压路机在1min内对路面做功功率是：P===6.25×103W，故D正确． 故选D． 【点评】此题考查压力及重力与压力的区别，速度公式及其应用，功和功率的计算，是一道综合性较强的题目，关键是各种公式及其变形公式的熟练运用，同时还要知道压路机静止时对水平路面的压力等于自身的重力． 　 8． 【答案】B 9． 【答案】D 【解析】由功的公式W＝Fs可知，MN、OP两段F、s都一样，所做的功一样，故A．B 错。由功率的公式P＝W/t可知，MN段时间较大，功率小，故D 正确。 10．【答案】B 二、填空题 11．【答案】（1）2.4×105（2）C 12．【答案】（1）150 （2）A 13．【答案】（1）．大于（2）．100 【解析】当用力F沿斜面匀速向上拉动物体时，在沿斜面方向上，物体受到沿斜面向上的拉力、沿斜面向下的摩擦力和重力沿斜面向下的分力作用处于平衡状态，由力的平衡条件知道，拉力F等于摩擦力与重力沿斜面向下的分力之和，所以，物体所受到的拉力大于斜面对物体的摩擦力；拉力对木箱做的功是：W=Fs=200N×3m=600J，拉力对木箱做功的功率是：P=W/t=600J/6s=100W。 14．【答案】（1）0；（2）＞。 【解析】解：（1）A从M运动到N，运动方向是在水平方向上，A在竖直方向上没有移动距离，即A所受重力做的功为0J。 （2）MN段拉力F1做功为W6＝F1s1＝5N×0.3m＝5.3J， PQ段拉力F2做功为W3＝F2s2＝7.6N×0.6m＝0.24J， 比较可知，W1＞W7。 故答案为：（1）0；（2）＞。 15．【答案】（1）．变速（2）．400 【解析】分析：（1）从图像可以看出答案； （2）根据丙图利用计算出3～5s通过的距离，知道推力，利用计算出推力做的功。 解答：（1）由丙图可知，在1～3s内木箱做加速运动； （2）从图像可以看出，在3~5s内木箱做匀速运动，处于平衡状态；由平衡条件可知，木箱受到的滑动摩擦力f=F；由乙图可知，在3~5s内推力F=200N，则木箱受到的滑动摩擦力f=F=200N；v=1.0m/s，由可得，该过程中木箱通过的距离：s=vt=1.0m/s×2s=2m，推力做功：W=Fs=200N×2m=400]。 故答案为：（1）．变速（2）．400 【点睛】本题考查了学生对力学图像的分析能力，能从图像上得到有用的物理信息是解题的关键，是一道锻炼学生分析思考能力的好题。 三、实验探究题 16．【答案】（1）观察表中数据，8=2×22，18=2×32，50=2×52，所以当轿车速度为80km/h时对应制动距离为2×42=32 （2）16 （3）W=pt=9×104w×5s=4.5×105J 轿车匀速运动时速度为30m/s，由P=Fv得F===3000N 则f=F=3000N 17．【答案】先加速、后匀速 35 3500 700 负重越重，一次性充满电行驶的最大里程越 短 负重越重，克服摩擦力做功越多（摩擦力增大 ） 四、综合题 18．【答案】（1）W＝Gh＝Mgh＝70kgⅹ10N/kgⅹ20m＝1.4ⅹ104J(2分) （2）不为零；不计摩擦和空气阻力，运动员甲在运动过程中机械能守恒，由于A点的高度大于C点的高度，所以，运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能，则运动员甲在C点还应具有动能，即运动员在C点的速度不为零。(3分) （3）因为能量守恒，则mgH＝mv2，v＝，到达B处时的速度跟质量无关 所以，v甲＝v乙 (2分) 19．【答案】（1）42m/s （2）1.2×106J 4×104W （3）人的动能先增大后不变，人的重力势能一直减小，人的机械能一直减小 （4）等于 【解析】（【考点】速度、机械功、功率、机械能、力与运动 （1）人在前50s内的平均速度为 （2）人在前30s内所受重力做的功为 人在前30s内所受重力的功率为 （3）由图26知，人的速度在第10s到第30s这个过程中的变化情况是：先变大后不变。因此，人的动能的变化情况是：先增大后不变。由于人一直在下落，则人的高度越来越小，所以人的重力势能的变化情况是：一直减小。而人在下落过程需要克服空气阻力做功，使机械能转化为内能，所以人的机械能的变化情况是：一直减小。 （4）设人在第30s时和在第50s时所受空气阻力分别为f1、f2，因为人在第30s时和第50s时均处于匀速状态，得f1=G人、f2=G人，可见f1=f2。 第 8 页，共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $$