一、选择题
1.下列四位科学家中,以其名字命名功率的单位是( ) A.牛顿 C.瓦特 解析:C
物理学中以牛顿的名字命名了力的单位、以焦耳的名字命名了功的单位、以瓦特的名字命名了功率的单位、以帕斯卡的名字命名了压强的单位;故C符合题意;ABD不符合题意。 故选C。
2.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( )
B.焦耳 D.帕斯卡C
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。
3.小军和小民分别购买了两个不同品牌的排球,为了比较它们的弹性是否相同,以下方法最科学、可取的是( )
A.在教学楼前把两球分别向墙掷去,比较反弹后距墙的远近 B.双手分别同时把两球按在地面上,感受哪一个球更费力些
C.在二楼窗口,让两球从等高度处自由坠下,比较反弹高度 D.把两球分别向上抛出,待它们下落再反弹时比较反弹高度C 解析:C
A.通过比较小球被反弹后的距离,注意影响小球反弹后距离的因素有:力的大小,方向,墙的材料;因此需要控制力的大小、方向以及墙的材料都相同,而该方法中没有控制这些因素,故方法不科学,故A不符合题意;
B.因为两个球的弹性相差不很大,当用双手分别同时把两球按在地面上时,感受不出哪一个球更费力些,故方法不科学,故B不符合题意;
C.在二楼窗口,让两球从等高度处自由落下,比较它们反弹的高度;使小球落下的高度和反弹面相同,通过小球反弹的高度比较弹性好坏,方法科学,故C符合题意; D.把两球分别向上抛出,不能控制小球上升的高度,所以落地后反弹的高度不能准确反映其弹性大小,故方法不科学,故D不符合题意。 故选C。
4.一定质量的货物在吊车钢索的拉力作用下竖直向上运动(不考虑空气的阻力和钢索重力),货物运动的路程(s)-时间(t)图象如图所示,根据图象,下列判断正确的是( )
A.2s时钢索的拉力大小小于8s时钢索的拉力大小 B.货物竖直向上运动时,货物的重力不做功
C.0至6s内钢索拉力做的功小于6s至12s内钢索拉力做的功 D.0至6s内钢索拉力的功率大于6s至12s内钢索拉力的功率D 解析:D
A.0至6s内、6s至12s内钢索均做匀速直线运动,但运动的速度不同,根据二力平衡可知,钢索的拉力大小均等于货物的重量,二者大小相等,故A错误;
B.货物竖直向上运动时,货物的重力在重力方向上通过距离,重力做功,故B错误; CD.0至6s内钢索通过的距离3m大于6s至12s内钢索通过的距离1m,用时相同,根据W=Fs可知前者拉力做的功更大,根据P故选D。
5.雨滴从高空由静止开始下落,由于空气阻力的影响,最终会以恒定的速度匀速下降。雨滴在空中下落的整个过程中(不计雨滴质量变化)( ) A.动能一直增大,机械能一直减小 B.重力势能一直减小,机械能不变 C.动能先增大后不变,机械能不变 D.动能先增大后不变,机械能一直减小D 解析:D
W可知前者功率更大,故C错误、D正确。 t雨滴从高空由静止开始下落时,此时摩擦力小于重力,速度逐渐变大,摩擦阻力也随之增大,当阻力与重力相等时达到平衡状态,以恒定的速度匀速下降;在此过程中,高度不断下降,动能先增大后不变,重力势能一直减小,且由于一直克服摩擦做功,所以机械能一直减小。 故选D。
6.如图所示是跳伞运动员在空中匀速下落的过程,从能量角度分析,跳伞运动员的( )
A.动能增大,势能不变,机械能减小 B.动能不变,势能减小,机械能不变 C.动能增大,势能减小,机械能不变 D.动能不变,势能减小,机械能减小D 解析:D
动能跟物体质量和运动速度有关,跳伞运动员匀速下降,质量不变,速度不变,所以动能不变;重力势能跟物体质量和高度有关,跳伞运动员下落,质量不变,高度减小,所以重力势能减小,所以机械能减小。故选D。
7.如图所示,光滑斜面ABAC,沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部以相同速度拉到顶部,所需拉力分别为F1和F2,所做的功分别为W1和W2,其功率为P1和P2则( )
A.F1F2,W1W2,P1P2 C.F1F2,W1W2,P1P2 解析:A
B.F1F2,W1W2,P1P2 D.F1F2,W1W2,P1P2A
斜面AB倾斜角度小于AC,所以物体沿AB运动时拉力较小,即
F1<F2
斜面光滑说明摩擦力为0,使用任何机械都不省功,所以拉力在两斜面上做功相同,即
W1=W2
根据公式
PWFsFv ttP1<P2
可知,速度相同,F1<F2,所以拉力沿AC运动时拉力F2做功的功率较大,即 故选A。
8.某同学沿楼梯以快跑与慢走两种方式从一楼到四楼,下列有关说法正确的是( ) A.快跑比慢走克服重力做功多 C.慢走克服重力做功约为500J 解析:B
A.沿楼梯以快跑与慢走两种方式从一楼到四楼,人所受重力相同,升高的高度也相同,根据
B.快跑比慢走能量转换得快 D.快跑的功率约为1500WB
WFsGh
可知,快跑和慢走克服重力做的功一样多,故A错误;
B.快跑和慢走克服重力做的功一样多,则能量转化也一样多,快跑所用时间短,所以快跑比慢走能量转化得快,故B正确;
C.人受到的重力约500N,从一楼到四楼,上升的高度约为9m,慢走克服重力做功约为
WFsGh500N9m=4500J
故C错误;
D.快跑和慢走克服重力做的功一样多,也约为4500J,从一楼快跑到四楼,大约需要20s,快跑的功率约为
P故D错误。 故选B。
W4500J=225W t20s9.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( )
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。
10.如图所示,甲乙两名工人正在同时进行挖土工作。下列说法中正确的是( )
A.甲做功一定多 解析:C
B.乙做功一定多 C.甲做功一定快 D.乙做功一定快C
AB.功等于功率和时间的乘积,不知道做功时间,则无法判断做功的多少,故AB错误; CD.甲的功率比乙大,功率描述的是物体做功的快慢,所以甲做功一定快。故C正确,D错误。 故选C。
11.小明爸爸的质量为50kg,小明的质量为60kg,父子俩一起从一楼并肩走上三楼。在此过程中,下列相关说法( ) ①小明爸爸做功多 ②小明做功多
③小明爸爸做功的功率大 ④小明做功的功率大 A.只有①②正确 解析:D
小明爸爸的质量比小明的质量小,由G=mg可知,小明爸爸的重力小;上楼过程中克服自身重力做功,两人都从一楼走上二楼,上升的高度相同,因小明爸爸的重力小,则由W=Gh可知,小明爸爸做功少;两人一起并肩上楼,所用时间相同,因小明爸爸做功少,所以由PB.只有③④正确
C.只有①③正确
D.只有②④正确D
W可知,小明爸爸做功的功率小。所以②和④是正确的,故D符合题意。 t故选D。
12.下列有关力做功的说法错误的是( ) A.用水平力推着购物车前进,推车的力做了功 B.把水桶从地面上提起来,提水桶的力做了功
C.把挂钩上静止的书包取下来,书包受到的手的拉力做了功
D.用力拍击桌面,使静止在桌面上的乒乓球跳起来,桌面对乒乓球的支持力做了功D 解析:D 【分析】
考查做功的必要条件:一作用在物体上的力,二在力的方向上运动一段距离 A.用水平力推着购物车前进,推车的力做了功,在推力的方向上购物车运动了一段距离,故A正确,不符合题意;
B.把水桶从地面上提起来,提水桶的力做了功,水桶在拉力方向运动了一段距离,故B正确,不符合题意;
C.把挂钩上静止的书包取下来,书包受到的手的拉力做了功,书包在拉力的方向上运动了一段距离,故C正确,不符合题意;
D.用力拍击桌面,使静止在桌面上的乒乓球跳起来,桌面对乒乓球的支持力做了功,乒乓球跳起来是弹力的作用,不是支持力的作用,所以支持力没有做功,故D错误;符合题意。 故选D。
13.蹦极是深受欢迎的户外运动,如图所示,不考虑空气阻力,关于蹦极者在下降过程中的能量分析,下列说法中( ) ①弹性绳绷直前,重力势能减小,动能变大 ②弹性绳绷直瞬间动能最大 ③下降到最低点动能最小 ④下降到最低点弹性势能最大
A.只有①②正确 解析:C
B.只有②④正确 C.只有①③④正确 D.①②③④都正确C
A.①人在下降过程中,弹性绳绷直前,高度减小,重力势能减小,速度变大,则动能变大,故①正确;②弹性绳绷直瞬间,重力大于弹性绳的弹力,仍然做加速运动,此时动能不最大,故②错误,故A选项不符合题意;
B.①人在下降过程中,弹性绳绷直前,高度减小,重力势能减小,速度变大,则动能变大,故①正确,故B选项不符合题意;
C.由A选项可知,①正确,故②错误;③④当下降到最低点时,人的速度减小为0,动能最小;高度最小,重力势能最小;弹性绳的形变最大,则弹性势能最大,故③④正确。 D.由②错误可知,故D选项不符合题意。 故选C。
14.空中加油机在空中水平匀速飞行并正在给战斗机加油,在加油过程中加油机( )
A.动能不变 解析:C
B.重力势能不变 C.机械能减少 D.动能增加C
在加油过程中加油机质量变小,高度不变,故重力势能减少;质量变小,速度不变,故动能减少;机械能等于动能与势能的总和,战斗机没有发生弹性形变,不考虑弹性势能,故机械能较少。故A、B、D错误,C正确。 故选C。
二、填空题
15.小明在安静思考问题的时候,心脏推动血液流动的功率约为1.5W,则他在考试的100min内,心脏做功约为______J,用这些功可以让一个质量为50kg的物体匀速升高______m(g取10N/kg)。18 解析:18
[1]已知功率约为1.5W,时间为
t100min=6103s
则心脏做功为
WPt=1.5W6103s=9103J
[2]由WGhmgh可知,这些功可以把物体举高的高度为
hW9000J=18m mg50kg10N/kg16.某人在水平地面上用100N的水平推力推动重500N的物体,使物体以0.2m/s的速度匀速移动了3m,地面对物体的摩擦力是______N,此人做的功是______ J,功率是______W。30020 解析:300 20
[1]物体在水平地面匀速移动,则受到的摩擦力等于推力为100N。 [2]此人做的功
W=Fs=100N×3m=300J
[3]功率
P=Fv=100N×0.2m/s=20W
17.如图是人造地球卫星绕地球运行示意图,已知卫星运行过程中机械能守恒,则卫星在远地点的速度一定______(选填:“大于”、“小于”或“等于”)在近地点的速度。
小于
解析:小于
卫星运行过程中机械能守恒,则卫星在远地点的重力势能最大、动能最小,在近地点的重力势能最小、动能最大,故卫星在远地点的动能小于近地点的动能,因为卫星质量不变,所以卫星在远地点的速度一定小于在近地点的速度。
18.小明用30N的水平推力使超市的购物车在水平路面上前进了10m,所用时间为0.5min
在此过程中,小明做功______J,功率为______W,购物车的重力做功______J。100 解析:10 0 [1]小明做功为
WFs30N10m300J
[2]小明做功的功率为
PW300J10W t0.560s[3]购物车的重力与运动方向垂直,所以重力做功为0。
19.2020年新年伊始,突如其来的新型冠状病毒感染的肺炎疫情蔓延全国,运送医疗物资的飞机在减速下降的过程中,机械能将_______,势能将______。(均选填“增大”“不变”或“减小”)减小减小 解析:减小 减小
[1][2]运送医疗物资的飞机在减速下降的过程中,质量不变,速度减小,则动能减小;高度减小,则重力时能减小。所以机械能将减小。
20.小明把质量为600g的篮球推出去后,篮球在空中运动过程中,小明对篮球_____(填“做功了”或“没有做功”);篮球从2m高地方自由下落到地面,重力做功_______J没有做功12 解析:没有做功 12
[1]把篮球推出去之后,小明不给篮球力了,所以小明对篮球没有做功。 [2]篮球的重力为
Gmg600g10N/kg0.6kg10N/kg6N
重力做的功为
WGh6N2m12J
三、解答题
21.如图所示是我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600,该飞机蓄满水后总质量53.5t,为检测飞机性能,进行了模拟灭火测试。在灭火测试中:飞机盘悬在火场上方50m处,将所蓄水分次投下,每次投水300kg,用时5s到达地面,取g=10Nkg,请通过计算回答:
(1)飞机蓄满水漂浮在水面上时所受到的浮力是多少? (2)每次投下的水在下落过程中重力做功是多少? (3)每次投下的水在下落过程中重力做功的功率是多少?
解析:(1)5.35×105N;(2)1.5×105J;(3)30000W
解:(1)因为AG600蓄满水后静止在水面上,所以飞机受到的浮力
F浮=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N
(2)每次投下的水在下落过程中重力做功
W=Gh=m水gh=300kg×10N/kg×50m=1.5×105J
(3)每次投下的水在下落过程中重力做功的功率
W1.5105J=30000W Pt5s105N; 答:(1)飞机蓄满水漂浮在水面上时所受到的浮力是5.35×(2)每次投下的水在下落过程中重力做功是1.5×105J; (3)每次投下的水在下落过程中重力做功的功率是30000W。
22.一辆质量为1200kg的小汽车,在平直的公路上以108km/h的速度匀速行驶,汽车受到的阻力为车重的0.1倍。求: (1)汽车牵引力在5min内做的功; (2)此时汽车的功率是多少。 107J;(2)36000W 解析:(1)1.08×(1)汽车行驶的路程为
s=vt=30m/s×300s=9000m
汽车匀速直线运动,牵引力与摩擦阻力是一对平衡力,则汽车的牵引力为
F=f=0.1G=0.1mg=0.1×1200kg×10N/kg=1200N
则牵引力做的功
W=Fs=1200N×9000m=1.08×107J
(2)汽车的功率
W1.08107J=36000W Pt560s107J; 答:(1)牵引力做的功为1.08×
(2)汽车的功率为36000W。
23.田园生活给越来越多的人带来快乐。如图所示为一款以汽油机为动力的小型多功能田园翻地机,非常适宜庭院作业。其输出功率为1000W,在水平地面上匀速翻地时1h可前进3.6km,其自重为600N,静止在水平地面上时,与地接触面积为0.015m2。求: (1)翻地机匀速翻地时的速度; (2)翻地机匀速翻地时受到的牵引力; (3)静止在水平地面上时,对地面的压强。
解析:(1)3.6km/h(或1m/s);(2)1000N;(3)40000Pa (1)翻地机匀速翻地时的速度
v(2)由Ps3.6km3.6km/h1m/s t1hWFsFv得,翻地机匀速翻地时受到的牵引力 ttFP1000W1000N v1m/sF压G600N
(3)因为翻地机静止在水平地面上,所以,翻地机对地面的压力
则翻地机对地面的压强
pF压600N40000Pa 2S0.015m答:(1)翻地机匀速翻地时的速度是1m/s; (2)翻地机匀速翻地时受到的牵引力是1000N; (3)静止在水平地面上时,对地面的压强是40000Pa。
24.为有效防控“新冠病毒”疫情的蔓延,某小区的志愿者利用无人机,观察小区周边的人员流动情况。 该无人机整机质量为2 kg。无人机静止在水平地面上时,与水平地面的接触 面积是 20 cm2。 该无人机在某次高空人口流动监测过程中,以5m/s的速度匀速上升20 s。 求解下列问题:(g取 l0N/ kg)
(1)无人机在匀速上升过程中,克服自身重力做的功是多少? (上升过程中所受到的阻力忽略不计)
(2)该无人机静止在水平地面,对地面的压强是多少?
解析:(1)2×103J;(2)1×104Pa (1)由公式vs可知,无人机匀速上升的距离 tsvt5m/s20s100m
无人机受到的重力
Gmg2kg10N/kg20N
无人机在匀速上升过程中,受到向上的力等于它自身的重力
F =G = 20 N
无人机克服自身重力做的功
W = Fs = 20 N×100 m = 2×103 J
(2) 无人机对水平地面的压力
F =G= 20 N
无人机与水平地面的接触面积
S=20 cm2 = 2 ×10 -3 m2
无人机对水平地面的压强
PF20N1104Pa 32S210m答:(1)无人机在匀速上升过程中,克服自身重力做的功是2×103 J。 (2)该无人机静止在水平地面,对地面的压强1×104 Pa。
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