第13課時機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化一、選擇題1.xx天津中國選手張湘祥在奧運會上獲得男子舉重62 kg級冠軍,挺舉成績是176 kg,圖13-13為他比賽時的照片。他在挺舉過程中對杠鈴做的功最接近()圖13-13A.600 JB.1200 JC.1800 JD.3400 J2.xx綿陽蹦床運動是奧運會比賽項目。運動員比賽開始前直立在蹦床中央,比賽開始時快速下蹲并立即恢復(fù)直立被蹦床彈起,離開蹦床時是成直立狀態(tài)并一直保持,到達(dá)最高點后下落到接觸蹦床時又快速下蹲并立即恢復(fù)直立。再次被蹦床彈起,達(dá)到更高點。忽略空氣阻力,下列說法正確的是()圖13-14A.在此整個過程中,運動員機(jī)械能守恒B.在此整個過程中,運動員機(jī)械能一直在增加C.從離開蹦床到下落接觸蹦床的過程中,運動員機(jī)械能守恒D.從下落接觸蹦床到離開蹦床的過程中,運動員機(jī)械能守恒3.xx淄博如圖13-15所示,彎曲跳板把人彈至高處,這個過程中人的動能和重力勢能的變化情況是()圖13-15A.動能減小,重力勢能增大B.動能增大,重力勢能減小C.動能先增大后減小,重力勢能增大D.動能先減小后增大,重力勢能減小4.xx連云港如圖13-16所示,一物塊從光滑斜面上A點由靜止滑下,B為斜面AC的中點,設(shè)物塊在AB段重力做功為W1,重力做功的功率為P1;在BC段重力做功為W2,重力做功的功率為P2,則下列關(guān)系正確的是()圖13-16A.W1>W2,P1>P2B.W1=W2,P1=P2C.W1=W2,P1<P2D.W1<W2,P1<P25.xx黔三州 xx年7月30日,在內(nèi)蒙古朱日和訓(xùn)練基地,舉行了慶祝中國人民解放軍建軍90周年閱兵。在此次閱兵中,“殲-20”首次以戰(zhàn)斗狀態(tài)亮相。下列描述正確的是()A.“殲-20”離開跑道在豎直方向向上加速升空,動能增大,機(jī)械能守恒B.“殲-20”靜止在跑道上待命時,受到的重力和跑道的支持力,是一對平衡力C.“殲-20”在水平跑道上滑行,速度越快,慣性越大,摩擦力也越大D.“殲-20”以戰(zhàn)斗姿態(tài)在藍(lán)天下亮相,在豎直上升的過程中,只有重力做功6.xx貴陽如圖13-17所示,粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面上,一小球由A點以速度v沿軌道滾下,經(jīng)另一側(cè)等高點B后到達(dá)最高點C。下列關(guān)于小球滾動過程的分析正確的是()圖13-17A.整個過程只有重力在對小球做功B.小球在A、B兩點具有的動能相同C.小球在A、B、C三點的速度大小關(guān)系是vA>vB>vCD.小球在A點具有的機(jī)械能等于它在C點具有的重力勢能7.xx南京在粗糙程度相同的水平面上,手推木塊向右壓縮輕質(zhì)彈簧至圖13-18甲所示位置;松手后,木塊最終靜止在圖乙所示位置。下列說法中正確的是()圖13-18A.彈簧恢復(fù)原狀過程中,彈簧的彈性勢能增大B.木塊離開彈簧后最終會停下,說明物體的運動需要力來維持C.木塊離開彈簧后減速運動過程中,水平面對木塊的阻力不變D.圖乙中,木塊受到的重力和木塊對水平面的壓力是一對平衡力8.xx廣州如圖13-19所示,OQ是水平地面,物體在水平拉力作用下從O勻速直線運動到Q,OP段拉力F1為300 N,F1做的功為W1,功率為P1;PQ段拉力F2為200 N,F2做的功為W2,功率為P2。則()圖13-19A.W1>W2B.W1<W2C.P1>P2D.P1<P29.xx寧波如圖13-20所示,F1=4 N,F2=3 N,此時物體A相對于地面靜止,物體B以0.1 m/s的速度在物體A表面向左做勻速直線運動(不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦)。下列說法錯誤的是()圖13-20A.F2的功率為0.6 WB.彈簧測力計示數(shù)為9 NC.物體A和地面之間有摩擦力D.如果增大F2,物體A可能向左運動10.xx德州兩次水平拉動同一物體在同一水平面上做勻速直線運動,兩次物體運動的s-t圖像如圖13-21所示。根據(jù)圖像,下列判斷正確的是()圖13-21A.兩次物體運動的速度v1<v2B.兩次物體所受的拉力F1>F2C.06 s兩次拉力對物體所做的功W1>W2D.06 s兩次拉力對物體做功的功率P1<P211.在探究“阻力對物體運動的影響”時,讓同一小車每次都從同一斜面的同一位置靜止滑下,使小車分別在毛巾、棉布和木板上運動直至靜止,小車運動距離如圖13-22所示。下列說法正確的是()圖13-22A.小車在毛巾上運動的距離最短,所以它消耗的機(jī)械能最少B.小車在木板上運動的距離最長,所以它消耗的動能最多C.小車在毛巾、棉布和木板上運動的距離不同,但每次小車獲得的內(nèi)能一定相同D.小車在毛巾、棉布和木板上運動的距離不同,但每次小車克服阻力所做的功相同12.(多選)xx青島在相同的水平地面上,用水平力F勻速推動重為G的箱子,移動距離s。下列說法正確的是()A.箱子受到的推力和摩擦力是一對平衡力B.在此過程中重力做功為GsC.若撤去推力,箱子仍向前滑行,則滑行過程中摩擦力小于FD.若水平推力改為2F,仍使箱子移動距離s,則推力做功為2Fs13.(多選)xx濱州如圖13-23所示,重400 N的物體在30 N的水平拉力F的作用下,以0.1 m/s的速度沿水平地面向左勻速直線運動了10 s,滑輪組的機(jī)械效率為80%,則在此過程中,下列說法正確的是()圖13-23A.繩子自由端移動的距離為3 mB.有用功為400 JC.拉力F的功率為9 WD.物體與地面間的滑動摩擦力為72 N二、實驗題14.xx南充在如圖13-24所示的斜面上,一工人用200 N的拉力,將一重為250 N的物體,從底端勻速拉到頂端,用時6 s,則此過程中物體受到的拉力(選填“大于”“等于”或“小于”)斜面對物體的摩擦力,拉力做功的功率為W。圖13-2415.xx宿遷如圖13-25所示,在“探究影響重力勢能大小的因素”實驗中,有三個實心的、大小相同的鐵球A、鐵球B和塑料球C。A、C離沙地高度相同?，F(xiàn)讓三個小球同時由靜止釋放,球落到沙地上的狀態(tài)如圖中虛線球所示。(1)根據(jù)可以判斷出球釋放前的重力勢能最大。(2)比較球A、C可得出影響重力勢能大小的因素有。(3)球在空中下落時減少的重力勢能主要轉(zhuǎn)化為。圖13-2516.xx包頭在“探究物體動能與質(zhì)量和速度的關(guān)系”實驗中,將鋼球從某一高度由靜止釋放,鋼球擺到豎直位置時,撞擊水平木板上的木塊,將木塊撞出一段距離,如圖13-26所示。圖13-26實驗次數(shù)鋼球質(zhì)量m/g鋼球下擺高度h/cm木塊滑行距離s/cm1203035240306536030(1)本實驗使鋼球獲得動能的操作方法是。(2)從上表數(shù)據(jù)可以看出,實驗中控制了相同,從而探究動能與的關(guān)系。(3)第1次實驗時若不考慮能量損失,鋼球?qū)δ緣K最多可做J的功;第3次實驗時,木塊被撞后滑出木板無法記錄數(shù)據(jù),需要重做第三次實驗,甲同學(xué)建議換用同樣較長的木板,乙同學(xué)建議換一個較大的木塊,丙同學(xué)建議降低鋼球下擺的高度,你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用同學(xué)的建議。(g取10 N/kg)(4)由上述實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象可得出結(jié)論:。17.xx嘉興 xx年12月24日,我國自主研制的最大水陸兩棲飛機(jī)AG600在廣東珠海首飛成功。AG600可以在地面或水上起飛和降落,20 s內(nèi)可一次汲滿水12 t,主要用于大型滅火和水上救援。已知飛機(jī)空載質(zhì)量為41.5 t,最大巡航速度500 km/h。(g取10 N/kg)(1)為了使飛機(jī)獲得向上的升力,機(jī)翼的上側(cè)做成凸圓形狀而下側(cè)成平面形狀,其科學(xué)原理是。(2)(多選)某次滅火演習(xí)中,AG600蓄滿水后加速起飛,然后以最大巡航速度水平飛往演習(xí)火場的上空,將水箱中的水一次性全部注下。下列有關(guān)說法正確的是。A.用水滅火可以降低可燃物的著火點B.加速起飛過程中,飛機(jī)的重力勢能增加C.飛機(jī)以最大巡航速度水平直線飛行時,飛機(jī)受到平衡力的作用(3)在某次水面滑行測試中,蓄有8.5 t水的飛機(jī),在水面上以36 km/h的速度勻速直線滑行1 min,若滑行過程中所受阻力為總重的0.5倍,則飛機(jī)的牽引力做了多少功?此時飛機(jī)的實際功率為多少?三、計算題18.xx內(nèi)江步行是一種簡易、方便的健身運動,人正常步行時,步距(指步行一步的距離)變化不大,步距還可作為身體上的一把“尺子”。小東測出自己的步距為0.5 m,他正常步行1 min走了180步。小東根據(jù)自己的腿長和步距畫出了如圖13-27所示的步行示意圖,對步行時重心的變化進(jìn)行了分析,當(dāng)兩腳一前一后著地時重心降低,而單腳著地邁步時重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。求:(已知小東的質(zhì)量是50 kg,腿長是65 cm,g取10 N/kg)(1)小東正常步行的速度。(2)小東每走一步克服重力所做的功。(3)小東正常步行克服重力做功的功率。圖13-2719.xx湖州在拓展課上,小泉同學(xué)模擬某建筑工地上拉動工件的情景,設(shè)置了如圖13-28所示的滑輪組。他用該滑輪組在4 s內(nèi)將一個重為100 N的物體,沿著水平地面勻速拉動了2 m。人的拉力為18 N,物體移動時受到地面的摩擦力為物重的0.35倍,不計繩重及機(jī)械的摩擦。求:圖13-28(1)人的拉力所做的功。(2)人的拉力做功的功率。(3)動滑輪的重力。四、綜合題20.xx福建B卷改編航天迷小偉利用自制降落傘模擬返回艙的降落過程,將帶有降落傘的重物從高處釋放,速度增大至10 m/s時打開降落傘,重物開始減速下落,重物從釋放到落地共用4 s,其v-t圖像如圖13-29所示,落地前最后2 s重物的運動可視為勻速運動。打開降落傘后,降落傘和重物受到的空氣阻力f與速度v滿足關(guān)系式f=kvn,k為定值,降落傘和重物的總質(zhì)量為7.5 kg,剛開始減速時降落傘和重物受到的合外力為225 N,g取10 N/kg。(1)求落地前最后2 s降落傘和重物的總重力的功率。(2)試求阻力的表達(dá)式。圖13-2921.足夠長的光滑水平面上,有10個相同的小球沿直線等間隔均勻分布,總長度為l,并以相同的速度v0向右運動,如圖13-30甲所示。在小球的正前方有一“加速帶”AB,當(dāng)小球從左端A進(jìn)入加速帶后在水平恒力作用下被加速,直至從右端B離開,小球經(jīng)過加速帶前后速度的變化情況如圖乙所示。已知1號球剛從B端離開時,4號球剛好從A端進(jìn)入。不考慮球的大小,請解答下列問題(結(jié)果用已知物理量的字母表示)。(1)小球在加速帶上運動的時間T=。(2)最終10個小球分布的總長度L=。(3)已知小球在加速帶上運動的平均速度為2v0,所受水平恒力為F,試求加速帶對10個小球做功的總功率P。圖13-30參考答案1.D解析 杠鈴的重力為G=mg=176 kg10 N/kg=1760 N,張湘祥的身高約為1.60 m;在挺舉過程中把杠鈴舉高的高度為張湘祥的身高加上0.4 m,即h=1.60 m+0.4 m=2.0 m,在挺舉過程中對杠鈴做的功W=Gh=1760 N2.0 m=3520 J,故選D。2.C3.C4.C解析 由題意知,AB=BC,物體從A到B和從B到C降低的高度相同,且物體的重力不變,由W=Fs=Gh可知,兩個階段重力做功相等,故A、D錯誤;物塊從光滑斜面滑下,速度越來越快,則通過AB段的時間大于通過BC段的時間,由P=Wt可知,P1<P2,故B錯誤,C正確。5.B解析 “殲-20”離開跑道在豎直方向向上加速升空,動能增大,勢能增大,機(jī)械能不守恒,故A錯誤?！皻?20”靜止在跑道上待命時,受到的重力和跑道的支持力,大小相等,方向相反,作用在同一直線上,作用在同一物體上,是一對平衡力,故B正確。慣性只與質(zhì)量有關(guān),與速度無關(guān);故C錯誤?！皻?20”以戰(zhàn)斗姿態(tài)在藍(lán)天下亮相,在豎直上升的過程中,重力和空氣阻力做功,故D錯誤。6.C7.C解析 彈簧恢復(fù)原狀的過程中,形變量減小,彈簧的彈性勢能減小,故A錯誤;木塊離開彈簧后最終會停下來,是因為受到摩擦阻力的作用,說明力可以改變物體的運動狀態(tài),故B錯誤;滑動摩擦力大小只與壓力大小和接觸面粗糙程度有關(guān),木塊離開彈簧后減速運動的過程中,水平面對木塊的阻力不變,故C正確;圖乙中,木塊受到的重力作用在木塊上,而木塊對水平面的壓力作用在水平面上,這兩個力沒有作用在同一物體上,因而不是一對平衡力,故D錯誤。8.C解析 由圖可知,W1=F1s1=300 N4 m=1200 J,W2=F2s2=200 N6 m=1200 J,即W1=W2,故A、B錯誤;由P=Fv可知,速度相等,F1>F2,則P1>P2,故C正確,D錯誤。9.D解析 由題圖可知,水平使用滑輪組,n=2,拉力端移動速度v=2v物=20.1 m/s=0.2 m/s,拉力做功的功率P2=F2v=3 N0.2 m/s=0.6 W,故A正確,不符合題意。不計彈簧測力計、滑輪和繩子的自重及滑輪和繩子之間的摩擦,彈簧測力計的示數(shù)F=3F2=33 N=9 N,故B正確,不符合題意。物體B做勻速直線運動,水平方向受力平衡;物體B水平方向受滑輪組的拉力F=2F2=23 N=6 N,受物體A水平向右的摩擦力fB,因此fB=F=6 N。同時,物體B對A的摩擦力大小為6 N,方向向左。物體A相對于地面靜止,則水平方向上受力平衡,由于受到向右的拉力F1=4 N,受到物體B對其向左的摩擦力6 N,則還需要受到地面向右的摩擦力才能受力平衡,故物體A與地面之間有摩擦力,故C正確,不符合題意。如果增大F2,B對A的壓力和接觸面的粗糙程度不變,B與A之間的摩擦力不變,A受力不變,還是處于靜止?fàn)顟B(tài),故D錯誤,符合題意。10.C11.D解析 讓同一小車從同一斜面同一高度由靜止滑下,其一開始具有的重力勢能是相同的,最后小車在水平面靜止,其機(jī)械能為零,因此,整個過程中,消耗的機(jī)械能是相同的,故A錯誤。小車到達(dá)水平面時的速度相同,說明一開始的動能相同,最后靜止時動能都為零,因此,消耗的動能是相同的,與小車運動的距離無關(guān),故B錯誤。小車運動過程中,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為自身的內(nèi)能和接觸面的內(nèi)能,因此,小車在毛巾、棉布和木板上運動的距離不同,每次小車獲得的內(nèi)能也可能不同,故C錯誤。由前面的分析可知,小車一開始的機(jī)械能是相同的,其最終克服阻力做功,機(jī)械能變?yōu)榱?機(jī)械能減少的量相同,因此,每次小車克服阻力所做的功相同,故D正確。12.AD13.ACD解析 由圖可以看出,n=3。物體10 s內(nèi)移動的距離是s1=vt=0.1 m/s10 s=1 m,則繩子自由端移動的距離為s2=ns1=31 m=3 m,故A正確;拉力F做的功為總功其大小是W總=Fs2=30 N3 m=90 J,則此過程中有用功為W有=W總=90 J80%=72 J,故B錯誤;拉力F的功率為P=W總t=90J10s=9 W,故C正確;物體與地面間的滑動摩擦力f=W有s1=72J1m=72 N,故D正確。14.大于100解析 因為物體在拉力作用下做勻速直線運動,對物體進(jìn)行受力分析可知,受到沿斜面方向向上的拉力F與沿斜面方向向下的摩擦力和重力沿斜面方向向下的分力,三力平衡,故物體受到的拉力大于斜面對物體的摩擦力;拉力做功的功率為P=Wt=Fst=200N3m6s=100 W。15.(1)球陷入沙中的深度A(2)質(zhì)量(3)動能解析 (1)根據(jù)球陷入沙中的深度可以判斷出球A釋放前的重力勢能最大。(2)比較A、C兩球可以得出影響重力勢能大小的因素是物體的質(zhì)量。(3)球在空中下落時,高度減小,重力勢能減小,速度增大,動能增大,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。16.(1)讓鋼球從高處由靜止擺下(2)速度質(zhì)量(3)0.06甲(4)速度一定時,質(zhì)量越大,動能越大解析 (3)由題意可知,鋼球的重力為G=mg=0.02 kg10 N/kg=0.2 N,鋼球下降的距離為h=30 cm=0.3 m,鋼球的重力做的功即鋼球獲得的動能Ek=Gh=0.2 N0.3 m=0.06 J,則鋼球?qū)δ緣K最多做0.06 J的功;該實驗是在速度一定時,改變物體的質(zhì)量,探究動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系,動能的大小通過木塊移動的距離來反映,因此鋼球的高度和木塊的大小均不能改變,應(yīng)改變木板的長度,即采用甲同學(xué)的建議。17.解:(1)氣體流速越大,壓強(qiáng)越小(2)BC(3)f=0.5G=0.5m總g=0.5(m飛機(jī)+m水)g=0.5(41.5103 kg+8.5103 kg)10 N/kg=2.5105 N,因為勻速直線飛行,所以牽引力F=f=2.5105 N,v=36 km/h=10 m/s,s=vt=10 m/s60 s=600 m,W=Fs=2.5105 N600 m=1.5108 J。P=Wt=1.5108J60s=2.5106 W。18.解:(1)小東步行180步的路程s=0.5 m180=90 m,步行的速度v=st=90m60s=1.5 m/s。(2)小東走一步時重心上升的高度h=65 cm-(65cm)2-(25cm)2=5 cm=0.05 m,小東走一步克服重力所做的功W=Gh=mgh=50 kg10 N/kg0.05 m=25 J。(3)小東走一步所用的時間為t=60s180=13 s,小東正常步行克服重力做功的功率為P=Wt=25J13s=75 W。19.解:(1)由圖可知,n=2,則繩端移動的距離s繩=ns物=22 m=4 m,人的拉力所做的功W=Fs繩=18 N4 m=72 J。(2)拉力做功的功率P=Wt=72J4s=18 W。(3)因為物體移動時受到地面的摩擦力為物重的0.35倍,所以物體受到的摩擦力f=0.35G=0.35100 N=35 N,因物體勻速移動時處于平衡狀態(tài),物體受到的拉力F拉和摩擦力是一對平衡力,所以,滑輪組對物體的拉力F拉=f=35 N,不計繩重及機(jī)械的摩擦,由F=1n(G動+F拉)可得,動滑輪的重力G動=nF-F拉=218 N-35 N=1 N。20.解:(1)降落傘和重物的總重力G=mg=7.5 kg10 N/kg=75 N,由圖可知,落地前最后2 s,降落傘和重物的下降速度是5 m/s,則最后2 s下降的高度h=v2t=5 m/s2 s=10 m,這段時間重力做功W=Gh=75 N10 m=750 J,這段時間重力做功的功率P=Wt=750J2s=375 W。(2)勻速下落時,降落傘和重物受到的摩擦力等于重力,f=G=75 N。剛開始減速時降落傘和重物受到的合外力大小F=f1-G,則f1=F+G=225 N+75 N=300 N。剛開始減速時f1=kv1n=k(10 m/s)n=300 N,勻速下落時,f=kv2n=k(5 m/s)n=75 N,聯(lián)立解得n=2,k=3 Ns2/m2,所以阻力的表達(dá)式為f=3 Ns2/m2v2。21.解:(1)l3v0(2)3l(3)加速帶的長度s=v平均T=2v0l3v0=23l,加速帶對10個小球做的總功W=10Fs=10F23l=20Fl3,加速帶對10個小球做功的總時間t總=lv0+T=lv0+l3v0=4l3v0,加速帶對10個小球做功的總功率P=Wt總=20Fl34l3v0=5Fv0。