一、选择题
1.下列实例中,人或机械对物体做功的是( )
甲:小车在推力作用下前进一段距离
乙:起重机把物体在空中平移一段距离
丙:搬石头,搬而未起
丁:物体在拉力作用下升高一段距离
A.甲和乙 解析:B
B.甲和丁 C.乙和丙 D.丙和丁B
甲图:推着小车前进,人对小车有推力的作用,小车在推力的方向上通过了距离,所以推力对小车做了功;
乙图:起重机把物体在空中平移一段距离,此过程中,拉力与距离的方向垂直,故拉力没有做功;
丙图:人用力搬石头但没有搬动,有力作用在石头上,但石头没有通过距离,故力对物体没有做功;
丁图:绳子对物体有向上的拉力,物体在 拉力的方向上通过了距离,所以拉力对物体做了功;
综上所述,做了功的是甲和丁,故ACD不符合题意,B符合题意。 故选B。
2.下列关于功和能的说法中不正确的是( ) A.物体能够做功,就是说它具有能 B.物体具有能,它一定在做功
C.一定质量的物体速度越大,它的动能越大 D.一定质量的物体位置越高,它的重力势能越大B
解析:B
A.由功和能的定义可知,物体能够做功,就是说它具有能量,简称能。故A正确,不符合题意;
B.物体具有能,它不一定在做功,如具有重力势能的物体不一定正在做功。故B错误,符合题意;
C.动能的影响因素是质量和速度,一定质量的物体速度越大,它的动能越大。故C正确,不符合题意;
D.重力势能的影响因素是质量和高度,一定质量的物体位置越高,它的重力势能越大。故D正确,不符合题意。 故选B。
3.如图所示,一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业,关于该洒水车,下列说法正确的是( )
A.机械能不变,重力势能不变 C.机械能变小,动能不变 解析:D
B.机械能不变,动能变小
D.机械能变小,重力势能和动能都变小D
匀速行驶的洒水车,其速度、离地面的高度不变,但质量在减小,所以动能变小,重力势能变小,机械能变小,故ABC错误,D正确。 故选D。
4.如图所示,运动员在进行蹦床比赛。不计空气阻力,运动员比赛过程中,下列说法正确的是( )
A.到达最高点时运动员的速度为零受力平衡 B.运动员弹离蹦床以后,蹦床对运动员做了功 C.在下落过程中,运动员所受到的重力做了功 D.在下落过程中,运动员所受的重力做功先快后慢C 解析:C
A.运动员上升到最高点时,速度为零,此时运动员只受到重力的作用,所以受力不平衡,故A错误;
B.运动员弹离蹦床以后,蹦床对运动员没有力的作用,所以蹦床对运动员没有做功,故B错误;
C.在下落过程中,运动员受重力的作用,且在重力的方向上移动了距离,所以重力对运动员做了功,故C正确;
D.运动员在空中下落过程中(未接触蹦床前),速度越来越大,由
PWGhGv tt可知,重力做功的功率越来越大,则重力做功越来越快,故D错误。 故选C。
5.图甲所示,物体沿斜面从顶端下滑至底端。在某时间段,物体的动能Ek随时间t的变化如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.物体的重力势能逐渐增加 B.物体下滑过程机械能减小 C.物体下滑过程速度逐渐增大 D.物体的重力势能全部转化为动能B 解析:B
A.物体质量不变高度减小,所以物体的重力势能减小,故A错误;
B.下滑过程中物体的重力势能减小动能不变,所以物体的机械能减小,故B正确; C.由图像乙可知物体下滑某段时间内动能不变,所以它的速度不变,故C错误; D.下滑过程中物体机械能减小,是因为它的重力势能没有全部转化为动能,而是有一部分转化成了内能,故D错误。 故选B。
6.关于能的概念,下列说法中正确的是( ) A.一个物体能够做功,就说这个物体具有能
B.一个物体已做过的功越多,说明这个物体具有的能越多 C.一个物体做了功,说明这个物体具有能 D.用线悬挂着的小球,没有做功,所以没有能A 解析:A
A.由能量的概念可知,一个物体能够做功,就说明这个物体具有能量,简称能,故A正确;
B. 物体能量我可以做更多的功,但一个物体已做的功越多,不能说明这个物体具有的能越多,故B错误;
C.一个物体做了功,说明原来具有能量,但做功后不一定还具有能,故C错误; D.一用线悬挂着的小球,没有做功,但它有一定的高度,所以具有重力势能,故D错
误。 故选A。
7.建筑工地上,两台不同规格的起重机都正常工作时,功率大的起重机比功率小的( ) A.做功快 解析:A
功率是描述做功快慢的物理量,功率大的起重机比比率小的做功快。 故选A。
8.如图所示,质量为m的小球从某一高度O静止释放,下落过程中经过P、Q两点,已知tOPtPQ,OP=PQ。忽略空气阻力,下列说法正确的是( )
B.做功多
C.做有用功多
D.做功时间少A
A.小球在P点和Q点的动能相等 B.小球在P点和Q点的机械能不相等
C.小球从O运动到P过程和从P运动到Q过程中,重力所做的功不相等 D.小球从O运动到P过程和从P运动到Q过程中,重力做功的功率不相等D 解析:D
A.小球在下落过程中,重力势能转化为动能,所以小球在P点比Q点动能小,故A错误;
B.因为忽略空气阻力,所以小球在下落过程中机械能守恒,小球在P点和Q点的机械能相等,故B错误; C.因为OP=PQ,根据
WFsGh
可知,小球从O运动到P过程和从P运动到Q过程中,重力所做的功相等,故C错误; D.因为小球从O运动到P过程和从P运动到Q过程中,重力所做的功相等,,而
tOPtPQ,根据PW可知,小球从O运动到P过程和从P运动到Q过程中,重力做
t功的功率不相等,故D正确。 故选D。
9.在下列情景中,人做了功的是( ) A.
踢出去的足球在水平草地上滚动
B.背着书包在水平路面上行走
C.司机推汽车纹丝不动
D.解析:D
女孩把一箱报刊搬起来D
做功的两个必要条件是有力作用在物体上,物体在力的方向上移动了一段距离; A.踢出去的足球在水平草地上滚动,人没有对足球施力没有做功,故A不符合题意; B.背着书包在水平路面上行走,在力的方向上没有运动一段距离,故B不符合题意; C.司机推汽车纹丝不动,在力的方向上没有运动一段距离,故C不符合题意; D.女孩把一箱报刊搬起来,人对报刊做了功,故D符合题意。 故选D。
10.下列关于功率的说法中错误的是( ) ..A.功率大的机器做功不一定多 C.做功越多,机械的功率越大 解析:C
A.由公式W=Pt知,物体做功多少与功率和时间成正比,功率大,时间不确定,做功多少不能确定。故A正确,不符合题意; B.由公式PC.由公式PB.完成相同的功,用时越少,功率越大 D.相同时间内做功越少,功率越小C
W知,完成相同的功,时间越少,功率越大。故B正确,不符合题意; tW知,功率与功和做功时间都有关系,做功较多,时间不确定,所以功t率不确定。故C错误,符合题意; D.由公式P故选C。
11.下列过程,做功约150J的是( ) A.小明从一楼到二楼 C.将10kg的大米打上肩 解析:C
A.小明大约重500N,一层楼的高度大约为3m,则小明从一楼到二楼做功
B.将两个鸡蛋举高1m D.将一瓶矿泉水从地面拿起C
W知,相同时间内做功越少,功率越小。故D正确,不符合题意。 tWGh500N3m1500J
故A不符合题意;
B两个鸡蛋大约重1N,将两个鸡蛋举高1m做功
WGh1N1m1J
故B不符合题意; C.10kg的大米重力为
Gmg10kg10N/kg100N
一个人从脚底到肩膀的高度大约为
150cm=1.5m
则将10kg的大米打上肩做功
WGh100N1.5m150J
故C符合题意;
D.一瓶矿泉水的重力大约为5N,将矿泉水从地面拿起,高度大约为身高的一半,即
80cm=0.8m
则做功
WGh5N0.8m4J
故D不符合题意。 故选C。
12.从下列图象得到的信息中,错误的是( )
A.物体的重力与质量的关系图象
B.液体内部的压强与液体深度的关系图象
C.举重运动员将同一杠铃举起做的功与举起高的关系图象
D.图中阴影部分的面积表示的物理量是功C
解析:C
A.图为正比函数图象,反映了物体的重力和质量成正比,故A正确,不符合题意; B.图为正比函数图象,反映了同种液体内部压强的大小与深度成正比的关系,故B正确,不符合题意;
C.功等于物重和举起高度的乘积,即WGh,当物重一定时,功和物体被举起的高度成正比,故C错误,符合题意;
D.图乙中横轴表示距离的大小,纵轴表示力大小,阴影部分的面积为横、纵坐标的乘积,即WFs,所以阴影部分的面积表示的物理量为功,故D正确,不符合题意。 故选C。
13.在如图所示的四种情境中,人对物体做功的是( ) A.
背着书包静止
B.费劲力气也没能将杠铃举起
C.将地面上的砖块往上叠放
D.沿着水平方向搬运花盆C
解析:C
A.背着书包静止,人对书包有向上的力,但是在这力的方向上没有移动距离,人对物体没有做功,A项不合题意;
B.费劲力气也没能将杠铃举起,对杠铃有出力,但在力的方向上没有移动距离,人对物体没有做功,B项不合题意;
C.将地面上的砖块往上叠放,对砖块有向上的力,砖块高度升高,在这力的方向上砖块移动了距离,人对物体有做功,选项C符合题意;
D.沿着水平方向搬运花盆,人对花盆有向上的力,但是在水平方向移动距离,在向上的力方向上没有移动距离,人对物体没有做功,D项不合题意。 故选C。
14.如图所示,小红分别用背背、手抱、平拉、滚拉的方式运送同一圆柱形货物(货物中间带转轴),在粗糙程度相同的水平地面上匀速行走相同路程,她对货物做功最多的是( )
A. B.
C.解析:C
D.C
A.由图可知,A中小红是用背背、用手抱,即力的方向向上,而桶是在水平方向上移动距离,即沿向上的方向没有移动距离,因此B中小红对货物不做功,故A选项不符合题意;
B.由图可知,B中小红是用背背、用手抱,即力的方向向上,而桶是在水平方向上移动距离,即沿向上的方向没有移动距离,因此AB中小红对货物不做功,故B选项不符合题意;
C.CD中用平拉、滚拉的方式运送同一货物,C中滑动摩擦力大于D中的滚动摩擦力,所以C中拉力大于D中的拉力,由于所移动的距离s相同,由W=Fs可知C做功最多,故C符合题意;
D.由C选项分析可知,D选项不符合题意。 故选C。
二、填空题
15.如图所示,用40N的拉力F匀速提起物体A,不计摩擦,A的重力为_______N。若物体A在10s内上升4m,此过程中拉力F做的功为_______J,功率为_______W。
16016
解析:160 16
[1]从图中可以看到,这是一个定滑轮,使用定滑轮不省力,拉力F的大小是40N,并且物体A匀速上升,所以物体A所受的重力大小等于绳子对它的拉力大小,即A的重力是40N。
[2]物体A在10s内上升4m,那么拉力F的作用点绳端也移动4m,所以此过程中拉力F做的功是
WFFs40N4m160J
[3]根据PW可知,拉力F做的功功率是 tPFWF160J16W t10s16.为缓解持续高温天热带来的干旱,2019年8月9日至8月11日,无为县相关部门抓住时机在昆山进行人工增雨作业,火箭在加速上升的过程中,火箭的动能________,机械能______ (选填“减小”、“不变”或“增大”)。增大增大 解析:增大 增大
[1]火箭在加速上升的过程中,速度在不停变大,火箭质量不变,那么火箭的动能在增大。 [2]火箭在加速上升的过程中,所处的高度在不停变大,那么势能在增大,由上述可知,动能也在增大,而火箭的机械能等于动能和势能之和,所以机械能在增大。
17.如图所示,橡皮筋两头分别固定在罐子两端,中间系一个钩码,就制成了一个“魔罐”.将魔罐在水平地面上滚出,橡皮筋的弹性势能______ (填“变大”“不变”或“变小”);魔罐能自动滚回来,滚回的过程中______能转化为______能。
变大弹性势动
解析:变大 弹性势 动
[1]罐子开始滚动的时候,具有动能,滚动的过程中,橡皮筋发生形变,罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能,橡皮筋的弹性势能变大。
[2][3]罐子滚回来橡皮筋弹性势能变小,罐子动能变大,弹性势能转化为动能。
18.某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行驶时受到的阻力是1200N,发动机在额定功率下,汽车匀速行驶时的速度大小约为______m/s。在同样的阻力下,如果汽车匀速行驶时的速度为15m/s,则发动机输出的实际功率是_______kW。18 解析:18
[1]因为汽车匀速行驶,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以由二力平衡条件可知,发动机所提供的牵引力
F=f=1200N
因为
P=
所以汽车的行驶速度
WFs=Fv ttvP60000W=50m/s F1200N[2]在同样的阻力下,牵引力仍为1200N,发动机输出的实际功率
P′=Fv′=1200N×15m/s=18000W=18kW
19.2019年1月3日10时26分,“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面,实现了人类探测器首次月球背面软着陆。“嫦娥四号”点火发射,离开地面升空的过程中,动能_____,重力势能______,机械能_____(均选填“变小”、“不变”或“变大”)。变大
变大变大
解析:变大 变大 变大
[1][2][3]“嫦娥四号”点火发射,离开地面升空的过程中,质量不变,速度、高度均变大,则动能变大,重力势能变大,机械能为动能和势能的总和,所以也变大。
20.用50N的水平拉力拉着重为100N的小车在水平地面上沿直线前进4m,用时2s,则拉力做功为_________J,重力做功为_________J。0 解析:0 [1]拉力做的功
WFs50N4m200J;
[2]重力的方向是竖直向下的,而小车是在水平方向上移动了4m,没有在重力方向上移动
距离,所以重力做功为0J。
三、解答题
21.我国自主研制的首架新能源四座电动飞机于2019年10月28日在辽宁沈阳成功实现首飞。电动飞机最大功率140kW,巡航速度200km/h,续航时间1.5小时,可应用于短途运输、飞行员培训、观光旅行、体验飞行、空中摄影及航空测绘等领域,有着巨大的发展空间和市场前景。求:
(1)当飞机以200km/h的巡航速度飞行30min,飞行距离为多少;
(2)当飞机发动机的输出功率保持120kW,并以180km/h的速度水平匀速飞行时,发动机的牵引力为多大。 解析:(1)100km;(2)2400N
解:(1)当飞机以200km/h的巡航速度飞行30min,飞行距离为
svt200km/h30h=100km 60(2)120kW=1.2105W,1?80km/h=50m/s,发动机的牵引力为
P1.2105WF=2400N
v50m/s答:(1)当飞机以200km/h的巡航速度飞行30min,飞行距离为100km;
(2)当飞机发动机的输出功率保持120kW,并以180km/h的速度水平匀速飞行时,发动机的牵引力为2400N。
22.一辆汽车,在平直公路上以额定功率60kW从静止开始运动,经15s运动200m恰好达到最大速度,接着匀速运动20s关闭发动机,滑行225m停下。其vt图象如图所示。已知汽车在运动过程中受到的阻力始终不变为2000N。求: (1)整个过程中发动机所做的功的大小; (2)汽车运动的最大速度v; (3)整个过程汽车运动的距离。
解析:(1)2.1×106J;(2) 30m/s;(3)1025m (1)整个过程中发动机所做的功
WPt=60kW15s+20s=60103W35s=2.1106J
(2)当汽车以最大速度做匀速直线运动时
Ff2000N
汽车运动的最大速度
P60103Wv=30m/s
F2000N(3)汽车匀速行驶的距离
s匀vt30m/s20s=600m
s总200m+600m+225m=1025m
106J; 答:(1)整个过程中发动机所做的功2.1×(2)汽车运动的最大速度30m/s; (3)整个过程汽车运动的距离1025m。
23.2019年5月25日、26日,2019中国龙舟公开赛(湖北·荆州洪湖站)在水乡洪湖成功举办,江陵县代表队以1min40s的成绩夺得甲B组500m直道赛第六名。若该队龙舟和运动员总质量为2.5×103kg,已知龙舟在运动过程中受到的阻力是龙舟和运动员的总重的0.12倍,龙舟的运动看作匀速直线运动。求: (1)该队的龙舟在500m比赛过程中的速度是多少米/秒? (2)运动员在比赛中做功多少焦?
(3)运动员在比赛过程中划船的功率是多少千瓦?(g=10N/kg) 解析:(1)5m/s;(2)1.5×106J;(3)15kW
解:(1) 该队的龙舟在500m比赛过程中的速度是
v(2)划龙舟时的牵引力为
s500m=5m/s t100sFf0.12G0.12mg0.122.5103kg10N/kg=3103N
运动员在比赛中做的功为
WFs3103N500m=1.5106J
(3) 运动员在比赛过程中划船的功率是
W1.5106JP=1.5104W=15kW
t100s答:(1)该队的龙舟在500m比赛过程中的速度是5m/s; (2)运动员在比赛中做功1.5×106J;
(3)运动员在比赛过程中划船的功率是15kW。
24.如图所示为华山湿地公园的“河道保洁船”清理水面垃圾时的情景,保洁船的质量为2.5t。它某次工作时以1m/s的速度做匀速直线运动,其牵引力为5×104N,保洁船工作50s,求:这段时间内 (1)牵引力做的功; (2)牵引力的功率。
解析:(1)2.5×106J;(2)5×104W (1)由vs可得保洁船工作50s运动的路程 tsvt1m/s50s50m
则牵引力做的功
WFs5104N50m2.5106J
(2)牵引力的功率
W2.5106JP5104W
t50s106J; 答:(1)牵引力做的功是2.5×(2)牵引力的功率是5×104W。
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