第12讲 功和机械能练习题

这是一份第12讲 功和机械能练习题，共8页。试卷主要包含了选择题，填空题等内容，欢迎下载使用。

1．(2020·连云港)如图所示，某同学进行爬竿训练，爬上竿顶后，再从竿顶顺竿滑到地面，每次所用时间各不相同，下列说法正确的是(C)
A．向上爬竿过程中动能转化为重力势能
B．下滑过程中摩擦力的大小一定保持不变
C．向上爬竿时受到的摩擦力方向向上
D．下滑时间短的那次速度大，重力做的功多
第1题图 第2题图
2．(2020·泰州)在水平地面上铺一张纸，将一只皮球表面涂黑，使其先后从高处下落，在纸上留下黑色圆斑A、B.如图所示．关于皮球两次下落形成圆斑的过程，下列说法正确的是(D)
A．皮球对纸的最大压力相等
B．皮球刚到达纸面时的速度相等
C．皮球刚到达纸面时的动能相等
D．皮球获得的最大弹性势能不等
3．(2020·绥化)人造地球卫星绕地球从近地点向远地点运动时，下列说法正确的是(C)
A．势能变小 B．动能不变C．动能转化为重力势能 D．机械能变小
第3题图第4题图
4．(多选)(2020·衡阳)将不同质量的钢球从如图所示光滑轨道ABCD上的A点释放，通过水平面BC，运动到斜面CD上的过程中，下列相关解释中正确的有(AC)
A．从A运动到B的过程中重力势能转化为动能
B．钢球在水平面BC上由于受到惯性，所以能继续向前运动
C．钢球在斜面CD上受到的重力和支持力不是一对平衡力
D．钢球的质量越大，到达B点时的速度越大
5．(2020·河南)频闪照相是研究物体运动的重要手段之一．如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置．不计空气阻力，在小球下落的过程中，下列说法正确的是(D)
A小球的重力势能逐渐增大
B．小球的机械能逐渐减小
C．小球的重力在ab段做功比在cd段多
D．小球的重力在ab段做功比在d段慢
第5题图第6题图
6．(2020·乐山)2020年6月17日15时19分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将高分九号03星送入预定轨道，发射获得圆满成功．在运载火箭加速升空的过程中，下列说法正确的是(C)
A．动能增大，势能减小 B．动能不变，势能增大
C．动能增大，势能增大 D．动能减小，势能增大
7．(2020·成都)如图是过山车向下“俯冲”的情景，对过山车加速下降过程中的机械能，下列分析正确的是(D)
A．动能增大，重力势能增大
B．动能减小，重力势能增大
C．动能减小，重力势能减小
D．动能增大，重力势能减小
8．(2020·泰安)直升机以1 m/s的速度竖直匀速降落，下列有关说法中(C)
①直升机受到的升力与重力大小相等
②直升机的机械能减小
③直升机的升力小于重力
④直升机的机械能不变
A．只有①④正确 B．只有①②正确 C．只有②③正确 D．只有③④正确
9．(2020·临沂)2019年10月27日7时35分，临沂国际马拉松赛鸣枪开赛．本次赛事使用无人机(如图)进行了航拍，无人机匀速下降的过程中(D)
A．失去了惯性B．重力不做功C．动能减小D．机械能减小
10．(2020德州)2020年6月13日．空军大型运输机运20.搭载105名参加红场阅兵的三军仪仗队队员．首次跨洲际飞行抵达莫斯科国际机场．下列有关运输机说法正确的是(B)
A．运输机使用的燃油属于可再生能源
B．运输机在减速降落的过程中，机械能减小
C．运输机是靠空气浮力升空的
D．运输机停在水平地面受到的重力与它对地面的压力是平衡力
二、填空题
1．(2020·龙东)炎热的夏天，一辆正在喷洒消毒液的汽车匀速行驶在水平公路上，汽车的动能__变小__，惯性__变小__．(填“变大”“变小”或“不变”)
2．(2020·常德)抗疫防控期间，常德市防疫部门利用雾炮车对城区街道喷洒消毒剂进行消毒和除尘，雾炮车在水平路面匀速前进喷洒消毒液的过程中，雾炮车的动能__变小__(填“变大”“不变”或“变小”)，喷洒时离得较远的环卫工人也能闻到消毒液的气味，这是__扩散__现象．
第2题图 第3题图
3．(2020·自贡)如图所示，小朋友在玩荡秋千时，当从最高位置向下荡的过程中，小朋友的__重力势__能转化为__动__能．
4．(2020·甘孜州)2019年1月，“嫦娥四号”在月球背面成功着陆．“嫦娥四号”在加速过程中，动能__增大__(填“增大”“不变”或“减小”)，以月球为参照物，“嫦娥四号”是__运动__(填“运动”或“静止”)的．
5．(2020·聊城)2020年6月23日，我国成功发射了北斗三号全球卫星导航系统的第55颗卫星，即最后一颗组网卫星．卫星在加速升空过程中，其机械能__增大__(填“增大”“不变”或“减小”)；该系统是利用__电磁__波传递信息的．
6．(2020·菏泽)如图，用滑轮组把80 N的物体匀速提升1 m，所用时间为10 s，拉力F为50 N．不计绳重和摩擦，则在这一过程中做的有用功是__80__J，拉力F的功率为__10__W.
第6题图第7题图
7．(2020·临沂)2020年5月3日，央视新闻《以青春的名义》栏目播出《孔德庆：从月球到火星的守望》．孔德庆是一位从临沂走出来的太空守望者，为了接收来自火星探测器的微弱信号，他和同事们进行了70 m天线建设．如图所示，天线反射体质量为4.5×105 kg，它的重力为__4.5×106__N；吊装反射体时用到滑轮组，其中能改变拉力方向的是__定__滑轮；若吊装机械在10 min内将反射体匀速提升了6 m，则吊装机械对反射体做功__2.7×107__J，做功的功率为__4.5×105__W(g取10 N/kg)．
8．(2020·临沂)2020年初新冠肺炎肆虐，武汉封城，全国各地纷纷伸出援助之手，2020年1月29日，我市兰陵县捐赠的首批200 t优质大蒜由10辆货车运往武汉(如图)．其中一辆货车装满大蒜后总重为3.0×105 N，车轮与地面的总接触面积为0.5 m2，该货车在某段平直高速公路上以108 km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力为5.0×103 N，30 min内消耗柴油24 L．已知柴油的密度ρ＝0.85×103 kg/m3.热值q＝4.3×107 J/kg，求：
(1)该货车静止时对水平路面的压强．
(2)24 L柴油完全燃烧放出的热量．
(3)30 min内该货车牵引力所做的功．
解：(1)该货车静止时对水平路面的压力：
F＝G＝3.0×105 N
货车静止时对水平路面的压强：
ρ＝eq \f(F,s)＝eq \f(3.2×105 N,0.5 m2)＝6×105 Pa
(2)24 L柴油的质量：m＝ρV＝0.85×103 kg/m3×24×10－3 m3＝20.4 kg
24 L柴油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝20.4 kg×4.3×107 J/kg＝8.772×108 J
(3)货车在水平路面匀速运动，受力平衡，则货车受到的牵引力：F牵＝f＝5×103 N
30 min内货车行驶路：s＝Vt＝108 km/h×eq \f(30,60) h＝54 min＝5.4×104 m
牵引力做的功：W＝F牵s＝5×103 N×5.4×104 m＝2.7×108 J
9．(2020·泰安)如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，让小球A从斜槽上某点滚下，撞击在水平面上的木块B，木块B移动一段距离．
(1)该实验中所探究物体的动能是指__小球A__(填“小球A”或“木块B”)的动能．
(2)实验表明，让同一小球A分别从斜槽不同高度由静止滚下，高度越大，小球运动到水平面时速度越__大__，木块B被撞得越远．可得结论：质量相同时，小球的速度越__大__，动能越大．
(3)若要研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球从斜面__同一__高度由静止滚下，观察比较木块B被撞后移动的距离．
10．(2020·泰安)利用叉车运送货物，已知货物质量为500 kg，底面积为5 m2，货物与叉车水平叉臂的接触面积为0.8 m2，g取10 N/kg.
(1)叉车托着货物匀速水平移动，求货物对叉车水平叉臂的压强；
(2)叉车在20 s内将货物匀速举高1.8 m，求叉车支持力对货物做功的功率．
解：(1)货物对叉臂的压力：F＝G＝mg＝500 kg×10 N/kg＝5×103 N
货物对叉臂的压强：p＝eq \f(F,S)＝eq \f(5×103 N,0.8 m2)＝6.25×103 Pa
(2)叉车对货物的支持力：F′＝G＝5×103 N
支持力对货物做功：W＝F′s＝5×103 N×1.8 m＝9×103 J
支持力对货物做功的功率：P＝eq \f(W,t)＝eq \f(9×103 J,20 s)＝450 W
11．(2020·成都)据光明日报客户端报道，“东方电机有限公司研制的世界首台百万千瓦水电机组核心部件完工交付”入选2019年中国十大科技进展新闻．首台百万千瓦转轮由多个叶片组成，每个叶片重达11吨．叶片由钢质材料制成，一个叶片的质量为11吨，钢的密度为ρ＝7.90×103 kg/m3，常数g取10 N/kg.求：
(1)一个叶片的体积．
(2)将一个叶片整体匀速提升4 m需要做的功．
解：(1)一个叶片的体积：V＝eq \f(m,ρ)＝eq \f(11×103 kg,7.90×103 kg/m3)≈1.39 m3
(2)将叶片提升4 m需要做的功：W＝Gh＝mgh＝1.1×104 kg×10 N/kg×4 m＝4.4×105 J
12．(2020雅安)小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，他用质量不同的两个钢球m和M(M的质量大于m)，分别从不同的高度h和H(H>h)静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离，实验过程如图1所示．
图1图2
(1)小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这种研究方法是__转换法__(填“控制变量法”或“转换法”)．若水平面绝对光滑，本实验将__不能__(填“能”或“不能”)达到探究目的．
(2)由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与__速度__有关．
(3)小丽根据甲、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？__错误__(填“正确”或“错误”)，理由是：__没有控制速度一定__．
(4)另一同学用如图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__错误的__(填“正确的”或“错误的”)．
13．(2020·雅安)一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v­t图像如图所示，在第10 s时速度达到15 m/s，通过的路程为80 m．求：
(1)在0～10 s内汽车的平均速度．
(2)设汽车在匀速行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4 000 N，则汽车匀速行驶时的功率．
(3)在0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功．
解：(1)由题知，在0～10 s内汽车通过的路程s1＝80 m，则在0～10 s内汽车的平均速度：
v1＝eq \f(s1,t1)＝eq \f(80 m,10 s)＝8 m/s
(2)由图可知，10 s后汽车做匀速直线运动，速度v2＝15 m/s，此时汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力：
F＝f＝4 000 N
汽车行驶时的功率为
P＝eq \f(W,t2)＝Fv2＝4 000 N×15 m/s＝6×104 W
(3)因为汽车的功率不变，所以在0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功：W＝Pt＝6×104 W×10 s＝6×105 J
14．(2020·乐山)如图所示，一款新型无人驾驶电动汽车，总质量为1.5×103 kg，在性能测试中，沿平直的公路匀速行驶，行驶过程中汽车受到的阻力为总重力的0.1倍，(g取10 N/kg)求：
(1)汽车匀速行驶的速度；
(2)汽车受到的牵引力；
(3)此过程中汽车牵引力所做的功和做功功率．
解：(1)汽车匀速行驶的路程：s＝1.8×103 m，所用时间：t＝09：35：50－09：32：50＝3 min＝180 s
汽车匀速行驶的速度：v＝eq \f(s,t)＝eq \f(1.8×103 m,180 s)＝10 m/s
(2)汽车受到的重力：G＝mg＝1.5×103 kg×10 N/kg＝1.5×104 N
由于汽车匀速行驶，二力平衡，所以受到的牵引力等于阻力：
F牵引＝F阻＝0.1G＝0.1×1.5×104 N＝1.5×103 N
(3)此过程中汽车牵引力做功：
W＝Fs＝1.5×103 N×1.8×103 m＝2.7×106 J
牵引力做功功率：P＝eq \f(W,t)＝eq \f(2.7×106 J,180 s)＝1.5×104 W
15．(2020·安徽)在车站广场上，常常看见人们将旅行包B平放在拉杆箱A上，如图甲所示．假设作用在箱子上的水平推力F推＝20 N，A、B一起做匀速直线运动．
甲
(1)将旅行包B看成一个有质量的点，如图乙所示．请在图乙中画出运动过程中B的受力示意图；
(2)若10 s内箱子运动的距离为8 m，求水平推力F推做功的功率．
解：(1)如图所示：
乙
(2)推力做功：W＝Fs＝20 N×8 m＝160 J
推力做功的功率：P＝eq \f(W,t)＝eq \f(160 J,10 s)＝16 W
16．(2020·齐齐哈尔)防疫期间，小慧的爸爸驾驶一辆东风牌的厢式货车，为社区运送物资，如图所示．小慧通过查阅资料了解到：当该车满载货物时，总质量为4×103 kg，发动机的牵引力为3×103 N．若该车在平直公路上以20 m/s的速度匀速直线行驶3 600 m．在此过程中，求：
(1)货车行驶所用的时间是多少？
(2)该车满载货物时，所受到的重力是多少？
(3)牵引力所做的功是多少？
解：(1)货车行驶的时间：
t＝eq \f(s,v)＝eq \f(3 600 m,20 m/s)＝180 s
(2)该车满载货物时，所受到的重力：
G＝mg＝4×103 kg×10 N/kg＝4×104 N
(3)牵引力所做的功：
W＝Fs＝3×103 N×3 600 m＝1.08×107 J
17．(2020·遵义)自2020年6月1日起在全国开展“一盔一带”安全守护行动，“盔”指的是头盔，“带”则是安全带．汽车行驶过程中安全带是人们生命安全的保障之一．如图是某品牌汽车，该款汽车质量为1.6 t，汽车静止时轮胎与水平地面总接触面积为0.08 m2.(g取10 N/kg)
(1)系安全带是为了减小汽车紧急刹车时乘客由于__惯性__带来的伤害；
(2)求该汽车静止在水平地面上时对地面的压强；
(3)若该汽车以20 m/s的速度匀速行驶10 min，此时汽车所受阻力为车重力的0.1倍，求牵引力做的功．
解：(2)汽车的重力：
G＝mg＝1.6×103 kg×10 N/kg＝1.6×104 N
汽车静止在水平路面时对地面压力：F＝G＝1.6×104 N
对地面的压强：p＝eq \f(F,S)＝eq \f(1.6×104 N,0.08 m2)＝2×105 Pa
(3)方法一：
汽车受到的阻力：
f＝0.1G＝0.1×1.6×104 N＝1.6×103 N
匀速行驶，牵引力与阻力大小相等：
F牵＝f＝1.6×103 N
行驶路程：s＝vt＝20 m/s×10×60 s＝1.2×104 m
牵引力做功：
W＝F牵s＝1.6×103 N×1.2×104 m＝1.92×107 J
18．(2020·黔东南州)为减少新型冠状病毒的滋生蔓延，武汉市城管部门在夜间对城区道路集中开展了雾炮车喷酒消毒作业(如图所示)．某型号雾炮车空载时的质量为10 t，它配备了一个体积为10 m3的水箱．为了方便清洗，水箱底部有一个排水孔，排水孔盖子面积约为100 cm2.
(1)雾炮车匀速前进喷洒过程中，在2.4 km的路段上用时20 min，则雾炮车的速度是多少？
(2)消毒液喷洒完后空载匀速返回时，若雾炮车在水平地面上匀速行驶时受到的阻力为车重的0.05倍，则在水平路面上行驶2.4 km，牵引力所做的功为多大？(g取10 N/kg)
(3)当水箱中消毒液的深度为1 m时，排水孔盖子受到消毒液的压力约为多大？(消毒液的密度为0.8×103 kg/m3)
解：(1)雾炮车的速度：
v＝eq \f(s,t)＝eq \f(2.4 km,20×\f(1,60) h)＝7.2 km/h＝2 m/s
(2)雾炮车空载时的重力：
G车＝m车g＝10×103 kg×10 N/kg＝105 N
雾炮车在水平地面上匀速行驶时，处于平衡状态，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力：
F牵＝f＝0.05G车＝0.05×105 N＝5 000 N
牵引力所做的功：
W＝F牵s＝5 000 N×2.4×103 m＝1.2×107 J
(3)当水箱中消毒液的深度为1 m时，排水孔盖子受到消毒液的压强：
p＝ρ液gh＝0.8×103 kg/m3×10 N/kg×1 m＝8×103 Pa，
由p＝eq \f(F,S)得，排水孔盖子受到消毒液的压力：
F＝pS＝8×103 Pa×100×10－4 m2＝80 N
19．(2020·连云港)随着科技的发展，无人驾驶汽车已进入人们的生活．无人驾驶汽车通过车载激光雷达、摄像头等传感器实现自动驾驶．一质量为1.2 t的无人驾驶汽车，静止时四个轮子与地面的总接触面积为0.12 m2，在平直道路上以36 km/h的速度匀速行驶，受到的牵引力大小为4×103 N．某时刻车头上的激光雷达向正前方的固定障碍物发射一束激光信号，经3×10－7 s激光雷达接收到障碍物反射回的信号(该时间内汽车行驶的距离忽略不计)．已知光速为3×108 m/s，g取10 N/kg，求该汽车：
(1)静止时对水平地面的压强大小．
(2)此刻车头到障碍物的距离．
(3)以36 km/h的速度匀速行驶时牵引力的功率．
解：(1)F＝G＝mg＝1.2×103 kg×10 N/kg＝1.2×104 N
对地面压强：p＝eq \f(F,S)＝eq \f(1.2×104 N,0.12 m2)＝1.0×105 Pa
(2)距离：s＝eq \f(vt,2)＝eq \f(3×108 m/s×3×10－7 s,2)＝45 m
(3)汽车速度：v车＝36 km/h＝10 m/s
P＝eq \f(W,t)＝Fv车＝eq \f(Fs,t)＝4×103 N×10 m/s＝4×104 W