内容正文:
第九讲 功和机械能
一、填空题
1.(2024吉林)某架无人机重为330 N,在一次试飞中从高空竖直下降1 000 m,无人机所受重力做的功为 3.3×105 J,在此过程中,无人机的重力势能将 减小 。
2.(2024上海)塔吊吊起重物,在竖直方向匀速上升时,若以地面为参照物,则此重物是 运动 (选填“运动”或“静止”)的。若拉力为1×104 N,重物上升的距离为40 m,重物上升所用的时间为50 s,则拉力做功为 4×105 J,功率为 8 000 W。
3.(2024无锡)如图所示,将摆球从A点静止释放,经过最低点O到达B点,A、B两点等高,摆球到达B点时动能为 0 J;摆球从A点到O点的过程中, 重力势 能转化为动能。整个过程中,摆球的机械能大小 不变 (选填“不变”或“减小”)。
第3题图 第4题图
4.(2024新乡二模)如图是小明设计的过山车的轨道示意图,将小球从斜轨道顶端A点自由释放后,你认为小球能否经B、C所在圆轨道到达D点? 不能 ,理由是 由于A点的高度低于C点,小球被自由释放后,即使没有机械能损失,仍上升不到圆形轨道的最高点(或在考虑阻力的情况下,小球能上升的最大高度低于释放时的高度,不可能到达圆形轨道顶端) 。
二、选择题
5.(2024常州)起重机将1 000 N的重物先竖直向上匀速提升3 m,再悬停6 s,起重机对重物的做功情况是 ( D )
A.提升过程做了功,悬停过程做了功
B.提升过程不做功,悬停过程不做功
C.提升过程不做功,悬停过程做了功
D.提升过程做了功,悬停过程不做功
6.(2024连云港)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的说法正确的是 ( C )
A.W1<W2 P1<P2 B.W1>W2 P1>P2 C.W1=W2 P1=P2 D.W1<W2 P1>P2
7.(2024镇江)如图所示,某种可重复使用火箭在降落过程中,通过控制推力,沿竖直方向先从A点减速运动到B点,再从B点匀速运动到C点,且AB=BC,不计运动过程中的空气阻力,忽略火箭质量的变化,则下列说法正确的是 ( C )
A.火箭受到推力的施力物体是空气
B.AB段的推力小于BC段的推力
C.AB段重力做功的功率大于BC段
D.AB段火箭的重力势能转化为动能
三、实验探究题
8.(2024庆阳一模)如图所示,这是某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作(图甲、乙、丙中小球的质量分别为m、2m、3m)。
(1)小球进入水平面时的动能是由 重力势能 转化来的;让小球从同一高度由静止开始滚下,目的是使小球到达水平面时具有相同的 速度 。
(2)实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球动能的大小,这种方法在物理学中属于 转换法 (选填“控制变量法”或“转换法”)。
(3)比较图甲、乙两次实验可以得出结论:小球的动能大小与 质量 有关。
(4)小华认为由图乙、丙两次实验可以判断动能大小与速度的关系,小乐认为该观点是错误的,理由是 没有控制小球的质量相同 。
四、综合应用题
9.(2024南阳一模)如图所示,一块重为5 N的磁铁吸在竖直放置的粗糙钢板上,磁铁在钢板上5 s内匀速向下运动了0.5 m,已知钢板重为200 N,磁铁对钢板的压力为10 N,磁铁与钢板之间的接触面积为0.01 m2。(g取10 N/kg)
(1)磁铁下落的速度是 0.1 m/s,磁铁所受摩擦力为 5 N。
(2)钢板的质量为多少?
(3)磁铁对钢板的压强是多少?
(4)5 s内,磁铁克服摩擦力做了多少功?克服摩擦力做功的功率大小为多少?
解:(1)磁铁下落的速度
v===0.1 m/s。
磁铁在钢板上匀速向下运动,合力为零,磁铁在竖直方向上只受到重力和摩擦力两个力的作用,故重力和摩擦力是一对平衡力,磁铁所受摩擦力f=G磁=5 N,方向竖直向上。
(2)钢板的质量:
m钢===20 kg。
(3)磁铁对钢板的压强:
p===1×103 Pa。
(4)5 s内磁铁克服摩擦力做功:
W=fs=5 N×0.5 m=2.5 J;
克服摩擦力做功的功率:
P===0.5 W。
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