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第11章 功和机械能 检测卷
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一、选择题:本大题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.
1. 如图所示的情境中,人对物体正在做功的是( C )
C
A. 人用力搬石头没有搬动
B. 踢出去的足球在草坪上滚动
C. 人将货物从地面拉向高处
D. 人搬箱子沿水平方向做匀速直线运动
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【从生活走向物理】根据小明生活中的相应情景,完成2~3题.
2. 小明买了一斤水果,他提着水果以1 m/s的速度在水平路面前进了1 min,则这1 min内他对水果做的功约为( A )
A. 0 B. 0.5 J
C. 30 J D. 60 J
A
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3. 小明和父亲一起去爬山.小明的体重只有父亲的三分之二,他们同时从山下出发,结果小明比父亲先到达山顶,则( A )
A. 父亲做功一定多 B. 小明做功一定多
C. 父亲的功率一定大 D. 小明的功率一定大
A
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4. 如图是拉弓射箭的情景,下列说法正确的是( A )
A. 用力将弓拉弯说明力可以改变物体的形状
B. 箭被射出的过程中,动能转化为弹性势能
C. 射出的箭可以继续向前运动是因为人对它一直做功
D. 斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能一直减小
A
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5. 2024年5月7日,河北省首条低空无人机物流运输航线试航成功.如图为正在运输货物的无人机,下列说法正确的是( B )
A. 无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小
B. 无人机水平匀速飞行时,货物的机械能保持不变
C. 无人机在某一高度悬停时,货物的机械能一定为零
D. 无人机下降过程中,货物的动能一定增大
B
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6. 如图所示,小明和小强分别将甲、乙两物体提高到相同的高度H,此过程两人所用的时间相同,对甲、乙的拉力大小也相同,对甲做的功为WAB,功率为PAB,对乙做的功为WCD,功率为PCD,则( D )
A. WAB=WCD
B. WAB>WCD
C. PAB>PCD
D. PAB<PCD
D
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7. 如图甲所示,粗糙程度不变的水平地面上,物体受到水平向右的拉力.拉力大小随时间变化的关系如图乙所示,物体运动速度随时间变化的关系如图丙所示.下列说法正确的是( D )
A. 第2 s时,物体的动能最大
B. 4~6 s内,物体运动路程为18 m
C. 4~6 s内,拉力F做的功为12 J
D. 4~6 s内,拉力F的功率为12 W
D
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二、填空题:本大题共7小题,每空1分,共21分.
8. 小明用20 N的水平推力推重为100 N的箱子,箱子纹丝不动,这时小明对物体 (选填“有”或“没有”)做功,小明再用40 N的水平推力推着箱子在10 s内沿水平地面匀速前进10 m,则小明做的功为 J,这个过程中推力对物体做功的功率为 W.
没有
400
40
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9. 两台机器的功率之比为3∶2,则在相同时间内所做的功之比为 ;机器甲的功率比机器乙的功率大,表示机器甲做功比机器乙 (选填“快”或“多”);某机器的功率是1.5 kW,表示的物理意义是 .
3∶2
快
该机器1 s内做功1.5×103 J
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10. 如图所示,C919客机飞行过程中会经历起飞加速、定速巡航和减速降落等过程,飞机在同一高度消耗燃油进行定速巡航的过程中,其动能 ,重力势能 .在减速降落时,飞机的机械能 .(均选填“增大”“减小”或“不变”)
减小
减小
减小
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11. 飞行过程中,若C919客机以936 km/h的巡航速度匀速飞行
400 km,所受平均阻力为1.5×105 N,则此过程中牵引力做的功为
J,发动机的输出功率为 kW. 飞机在飞行过程中,机翼上方气压 (选填“大于”或“小于”)机翼下方气压.
6×1010
3.9×104
小于
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【古代科技主题】《天工开物》是我国古代的科学著作,其中这样写道:“凡河滨有制筒车者,堰陂障流,绕于车下,激轮使转,挽水入筒,一一顷于枧内,流入亩中,昼夜不息,百亩无忧.”该段文字描述了筒车这种以水流作动力,用来取水的机械.请运用有关的物理知识,完成12~13题.
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12. 流动的水具有 .水流冲击水车转动,水流的能量转移为水车轮子的 ;水车转动又提高了少部分水的高度,其实质是水流通过“筒车”这个机械装置,把自己整体的能量转化为一部分水的 ,达到了汲水浇田的目的.(均选填“动能”“重力势能”或“弹性势能”)
动能
动能
重力势能
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13. 如图是筒车的结构简图,若接水槽到取水处的竖直高度为4 m,水轮上有12个取水筒,一个取水筒每次取水4 kg,筒车旋转一周所用时间为60 s,则一个取水筒中每次所取水的重力为 N,筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功为 J,功率为 W. (接水槽离倒水处的高度忽略不计,g取10 N/kg)
40
1 920
32
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14. 我国自行设计的新型履带式水陆两栖坦克既可像普通坦克一样在陆地上高速行驶,又能像船一样在水中航行.该坦克配备发动机的最大功率为420 kW,若在水中以最大速度18 km/h匀速航行0.5 h,则行驶的路程为 m,此时受到的阻力为 N. 若在陆地上行驶,最大速度可达72 km/h,水陆两栖坦克以发动机的最大功率,分别在陆地和深水中各以最快速度匀速行驶时,受到的阻力之比为 .
9 000
8.4×104
1∶4
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三、实验题:本大题共2小题,第15小题18分,第16小题12分,共30分.
15. 小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中,用质量不同的两个钢球m和M(M>m),分别从不同的高度h和H(H>h)由静止开始滚下,实验过程如图1所示.
图1
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(1)在实验中,小球动能越大,发生碰撞时对木块所做的功就越 ,木块被碰撞后滑行的距离越 .这里用到的研究方法是 .若水平面绝对光滑,本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的.
多
远
转换法
不能
图1
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(2)小丽根据图1甲、丙两图得出结论:物体的动能大小与质量有关,她的结论是否正确? (选填“正确”或“错误”),理由: .
(3)若将木块移走,利用该实验装置还可探究 对物体运动的影响.为提高实验结论的准确性,在原有装置的基础上,你所作的调整是 .
错误
没有控制钢球的速度相同
阻力
在水平面上分别垫毛巾、棉布、玻璃板做实验
图1
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(4)某同学用图2所示的方法探究动能的大小与速度的关系,他将相同质量的小球从不同高度(h2>h1)由静止开始释放,通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断小球动能的大小,这种方法是_______
(选填“正确”或“错误”)的.
图2
错误
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16. 小明在“探究物体具有的重力势能是否与高度有关”时,做了如下实验.
①第一次实验时,小明让一个沾有水的篮球从1 m高处释放,由静止自由下落到地面上,观察并记录球与地面接触面积的大小为S1;
②第二次实验时,小明把同样的篮球从1.3 m高处释放,由静止自由下落到地面上,观察并记录球与地面接触面积的大小为S2.
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根据实验过程,回答下列问题:
(1)该实验中,小明用 来反映重力势能的大小.
(2)如果小明记录的S1大小如图b所示,那么S2的大小就应是图 (选填“a”“b”或“c”).
落地时球与地面接触面积的大小
c
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(3)从小明的两次实验中可以得出结论:当篮球的 相同时, .
(4)从能量转化的角度看,篮球下落并在地面上留下印迹的过程中,经历了篮球的重力势能先转化为 能,再转化为 能的过程.
质量
篮球高度越高,重力势能越大
动
弹性势
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四、计算题:本题9分.
17. 2024年4月30日,神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆,如图所示.若返回舱质量为3×103 kg,从距地面1 m高处着陆过程中,用时0.4 s.(g=10 N/kg)求:
(1)返回舱着陆过程中,重力做的功;
解:返回舱的总重力G=mg=3×103 kg×10 N/kg=3×104 N
重力所做的功W=Gh=3×104 N×1 m=3×104 J
答:返回舱着陆过程中,重力做的功为3×104 J;
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(2)返回舱着陆过程中,重力做功的平均功率.
解:返回舱重力做功的平均功率P===7.5×104 W
答:返回舱着陆过程中,重力做功的平均功率为7.5×104 W.
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五、综合能力题:本题12分.
18. 阅读短文,回答问题.
目前汽车刹车器均采用油压制动,油压制动刹车时消耗的机械能以摩擦发热的形式排放掉,形成能源的浪费.现有一种汽车能源再生制动器,能把汽车刹车制动时消耗的机械能转化为电能而储存起来(通常所说的发电),有效地利用了能量.实际上汽车刹车时再生制动器无法提供足够的刹车阻力,仍需要与油压制动器配合使用,产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求.若某汽车以72 km/h的速度行驶,刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如下表.
时间t/s 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
再生刹车阻
f/(×103 N) 8.0 8.1 8.4 9.0 10.0 10.0 10.0 7.5 5.0
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(1)汽车刹车器均采用油压制动,造成能源浪费的原因是
.
(2)若行驶过程中油量损耗忽略不计,汽车匀速运动时动能 ,
刹车时机械能 .(均选填“增大”“减小”或“不变”)
机械能以
摩擦发热的形式排放掉
不变
减小
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(3)汽车刹车时,再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间的变化情况是 (填字母).
A. 逐渐增大 B. 先增大,后不变
C. 先增大,后减小 D. 先增大,后不变,再减小
(4)如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×104 N,t=0.4 s时油压制动器还需产生 N的刹车阻力.
D
1.6×103
时间t/s 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
再生刹车阻
f/(×103 N) 8.0 8.1 8.4 9.0 10.0 10.0 10.0 7.5 5.0
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(5)在满足(4)的刹车阻力作用下,汽车的行驶路程与时间变化的关系如图所示,则在0~0.5 s内汽车克服刹车阻力所做的功W= J.
1×105
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