河北专版2020中考物理复习第四单元力学课时训练14功和机械能试题

河北专版2020中考物理复习第四单元力学课时训练14功和机械能试题

课时训练(十四)　功和机械能 ‎(限时:40分钟)‎ ‎|基础巩固|‎ 一、选择题 ‎1.[2019·北京]如图K14-1所示为一名举重运动员做挺举连续动作时的几个状态图,下列说法正确的是 (　　)‎ 图K14-1‎ A.从发力到上拉的过程中,运动员对杠铃不做功 B.从上拉到翻站的过程中,运动员对杠铃不做功 C.从翻站到上挺的过程中,运动员对杠铃不做功 D.举着杠铃稳定站立的过程中,运动员对杠铃不做功 ‎2.[2018·绥化]下列有关功和功率的说法中正确的是 (　　)‎ A.某同学背着书包在水平路面上行走时,他对书包做了功 B.举重运动员举着杠铃静止不动时,运动员对杠铃做了功 C.物体所做的功越多,功率越大 D.物体做功越快,功率越大 ‎3.[2019·天津]小华把装有30个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼的家里,他提鸡蛋的力做功最接近 (　　)‎ A.9 J B.30 J C.90 J D.300 J ‎4.一搬运工用100 N的水平推力,将重为500 N的箱子,以0.4 m/s的速度在水平地面上匀速推动了50 s。在此过程中,下列说法正确的是 (　　)‎ A.木箱所受到的摩擦力小于100 N B.重力所做的功为1×104 J C.推力所做的功为40 J D.推力做功的功率为40 W ‎5.[2018·枣庄]‎ 10‎ 妈妈与小明进行爬山比赛,他们选择的起点、路径和终点都相同,全程设为匀速运动,妈妈的体重是小明的2倍,妈妈所用的时间是小明的3倍。若妈妈克服自身重力做功为W1、功率为P1,小明克服自身重力做功为W2、功率为P2,则下列关系正确的是 (　　)‎ A.W1∶W2=2∶1　P1∶P2=6∶1 ‎ B.W1∶W2=2∶3　P1∶P2=2∶1‎ C.W1∶W2=2∶1　P1∶P2=3∶2 ‎ D.W1∶W2=2∶1　P1∶P2=2∶3‎ ‎6.[2019·保定定兴县一模]如图K14-2所示,木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中,木块的 (　　)‎ 图K14-2‎ A.重力势能减小,动能增大 B.重力势能减小,机械能减小 C.动能不变,机械能不变 D.重力势能不变,机械能减小 ‎7.[2018·常州]现代农业利用喷药无人机喷洒农药,安全又高效,如图K14-3所示,喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行,同时均匀喷洒农药。此过程中,喷药无人机的 (　　)‎ 图K14-3‎ A.动能减小、重力势能减小 ‎ B.动能减小、重力势能不变 C.动能不变、重力势能减小 ‎ D.动能不变、重力势能不变 ‎8.[2019·兰州]关于机械能及其转化,下列说法中不正确的是 (　　)‎ A.冰壶从离开手到停下来的过程中,机械能转化为内能 B.降落伞匀速下降的过程中,重力势能变小,动能不变 C.只要物体的位置发生变化,物体的重力势能就一定会发生变化 D.电梯匀速上升时,动能不变,重力势能增大,机械能增大 ‎9.[2018·徐州]如图K14-‎ 10‎ ‎4所示,一个玩具弹簧放在斜面上端,将弹簧弯曲一定程度后释放,弹簧沿斜面向下翻滚。弹簧在运动过程中,有哪些机械能发生了转化 (　　)‎ 图K14-4‎ A.只有动能和重力势能 B.只有动能和弹性势能 C.只有重力势能和弹性势能 D.动能、重力势能和弹性势能都发生了转化 二、填空及简答题 ‎10.[2019·宜宾]如图K14-5所示,一个物体静止于光滑水平面上的O点,在水平恒力F作用下开始向右加速运动,依次经过a、b、c三个点,且a、b之间和b、c之间的距离相等,F在ab段做功W1,做功功率为P1;在bc段做功W2,做功功率为P2,则有W1　　　　 W2,P1　　　　P2。(均选填“>”“=”或“<”) ‎ 图K14-5‎ ‎ 11.[2019·连云港]小明同学用20 N的水平推力,将重为280 N的购物车沿水平地面向前推动了10 m,在此过程中,推力对购物车做功　　　　J,购物车的重力做功　　　　J;一个皮球落地后弹起,弹起的高度越来越低,皮球在运动过程中,机械能总量　　　　(选填“增加”“减少”或“保持不变”)。 ‎ ‎12.[2019·威海]如图K14-6是一款健身拉力器原理图,斜面的倾角为30°,重500 N的物块与固定在斜面底端的弹簧相连,小明通过定滑轮拉着物块沿斜面向上匀速运动2 m的过程中(此过程弹簧始终处于被拉伸状态),小明对绳的拉力所做的功为1000 J,克服弹簧拉力做功300 J,则克服物块重力做的功为　　　　J,物块与斜面之间摩擦力的大小为　　　　N。(忽略绳重、滑轮与轴的摩擦) ‎ 图K14-6‎ ‎13.[2019·廊坊大城县质检]小明把乒乓球从某一高度处由静止释放,球落地后会立即反弹。多次操作后小明发现球反弹的高度总是小于开始下落时的高度。‎ ‎(1)在整个过程中乒乓球的机械能　　　　　　(选填“变大”“变小”或“保持不变”)。 ‎ ‎(2)若将乒乓球运动过程中受到的重力和阻力等效成一个力,则下落过程中等效力的大小　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)上升过程中等效力的大小;乒乓球反弹到最高点时　　　　(选填“是”或“不是”)平衡状态。 ‎ ‎(3)要使乒乓球能弹跳到原来抛球的位置,可行的方法是 　　　　　　　 。 ‎ 10‎ ‎14.[2018·石家庄裕华区模拟]阅读短文并回答下列问题。‎ 蹦极 ‎　　蹦极(Bungee jumping),也叫机索跳,是近些年来新兴的一项非常刺激的户外休闲活动。运动员站在约40 m以上(相当于10层楼)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热气球上,把一端固定的一根长长的橡皮绳绑在踝关节处,然后两臂伸开、双腿并拢、头朝下跳下去。绑在运动员踝部的橡皮绳很长,足以使运动员在空中享受几秒钟的“自由落体”。当人体落到离地面一定距离时,橡皮绳被拉开、绷紧,阻止人体继续下落,当到达最低点时橡皮绳再次弹起,人被拉起,随后又落下,这样反复多次直到静止,这就是蹦极的全过程。‎ ‎(1)蹦极运动员在跳下直到橡皮绳被拉到原长的过程中,是将运动员的重力势能转化为　　　　能。(不计空气阻力) ‎ ‎(2)从橡皮绳被拉开到最低点的过程中,运动员做　　　　　　　(选填“匀速”“加速”或“先加速再减速”)运动。在速度最大时,运动员受到橡皮绳的弹力　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)运动员受到的重力。 ‎ ‎(3)从高处落到最低点时,运动员的重力势能全部转化为　　　　　　　　能。 ‎ 三、实验探究题 ‎15.[2019·石家庄长安区模拟]为了探究物体动能的大小与速度和质量的关系,老师给同学们提供了以下器材:倾角相同的斜面,长木板,质量为m、2m的木块,以上器材材质和接触面粗糙程度均相同,另有质量为m、2m的铜质小球若干。小明同学设计了如图K14-7所示的实验装置来进行实验。‎ 图K14-7‎ ‎(1)让同一小球分别沿斜面从2h、h高处由静止自由释放,然后分别撞击放在水平面上的同一木块,木块在水平面上运动一段距离后静止,发现从2h处滑下的小球能将木块撞击得更远。从斜面不同高度滑下是为了使小球到达水平面时有不同的　　　　;通过观察　　　　　　　　比较小球动能的大小。实验表明,质量相同时,速度越大,动能　　 　。如果水平面光滑将不能用上述方法得出此结论,因为木块被撞开后将做　　　 　。　　　　　　　　　 ‎ ‎(2)接下来小明设计了如图K14-8所示的实验:使质量为m、2m的两个小球从斜面的同一高度处同时由静止滑下,发现它们总能同时到达斜面底端,说明到达底端时两个小球具有　　　　　　 　。 ‎ 经过测量发现两次实验中木块被撞开的距离基本相等。仔细研究,他发现选取的木块质量不相等,于是他认为这组实验无法得出正确结论。但老师认为仍旧能够得出“速度相同时,质量越大动能越大”的结论,原因是   　 ‎ 10‎ ‎。 ‎ 图K14-8‎ ‎16.在学习了弹性势能的物理知识之后,小丽想自己设计实验探究弹簧的弹性势能可能与哪些因素有关。实验前她先提出了以下猜想:‎ 猜想一:弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;‎ 猜想二:弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。‎ 为此,小丽准备了多根材料和长度相同的弹簧、两个小球、木块和长刻度尺各一个,请你帮助小丽一起完成下面的实验。‎ ‎(1)在验证猜想一时,小丽用同一根弹簧设计了如图K14-9甲、乙所示的实验,实验中弹性势能的大小可以通过间接比较 　　　　来实现,这里用到的研究方法叫　　　　。 ‎ 图K14-9‎ ‎(2)为验证猜想二,需选用粗细　　　　的两根弹簧,将两根弹簧压缩　　　　的长度,再让小球碰到同一位置的相同木块来进行,并得出结论。(均选填“相同”或“不同”) ‎ ‎(3)如图丙所示,为更好地探究弹性势能与动能之间的转换,小丽在光滑的水平桌面上,将弹簧的左端固定,右端连接小球。图中a点是压缩弹簧后静止释放小球的位置,b点是弹簧原长的位置,c点是小球到达最右端的位置。则小球由a点运动到c点的过程中,小球速度最大的位置是　　　　(选填“a”“b”或“c”)点。 ‎ 四、计算应用题 ‎17.[2019·唐山滦州一模]步行是一种简易方便的健身运动,人正常步行时,步距(指步行一步的距离)变化不大,步距还可作为身体上的一把“尺子”。小东测出自己的步距为0.5 m,他正常步行1 min走了180步。小东根据自己的腿长和步距画出了如图K14-10所示的步行示意图,对步行时重心的变化进行了分析,当两脚一前一后着地时重心降低,而单脚着地迈步时重心升高,因此每走一步都要克服重力做功。求:(已知小东的腿长是65 cm,质量是50 kg;g取10 N/kg)‎ ‎(1)小东正常步行的速度。‎ ‎(2)小东每走一步克服重力所做的功。‎ 10‎ ‎(3)小东正常步行克服重力做功的功率。‎ 图K14-10‎ ‎18.[2019·保定定兴县一模]2017年5月5日,拥有我国自主知识产权的C919大型客机在上海浦东机场成功首飞。若客机在空中以720 km/h的速度沿水平直线匀速飞行5 min,受到的阻力是其重力的0.1倍;客机发动机靠完全燃烧航空煤油提供能量,其机械效率为75%;已知客机质量m=7.5×104 kg。(g取10 N/kg)‎ ‎(1)求客机在这段时间内通过的路程和发动机的功率。‎ ‎(2)求发动机在这段时间内燃烧航空煤油的质量。(假设航空煤油的热值q=5×108 J/kg)‎ ‎|能力培优|‎ ‎19.(多选)[2018·河南]如图K14-11所示,水平木板上有甲、乙两个木块,甲的质量大于乙的质量,两木块下表面的粗糙程度相同。甲、乙分别在水平拉力F1和F2的作用下,以相同速度匀速直线运动了相同时间,下列说法中正确的是 (　　)‎ 图K14-11‎ A.F1大于F2 B.F1比F2做功多 C.F2比F1的功率大 D.甲的重力做功较多 10‎ ‎20.(多选)[2019·秦皇岛海港区二模]如图K14-12所示,水平台面上放着质量为m的木块,将木块用细绳跨过定滑轮与质量为m0的钩码相连;木块在细绳的拉力作用下做匀速直线运动,运动一段时间,钩码触地后木块继续滑动一段距离停在台面上。绳重、轮与轴的摩擦均忽略不计,下列说法中正确的是 (　　)‎ 图K14-12‎ A.木块匀速运动的过程中,钩码的机械能越来越小 B.钩码触地前木块滑动的过程中,木块的动能越来越小 C.钩码触地后木块继续滑动的过程中,木块所受摩擦力变大 D.若想用水平的力拉动木块匀速向左运动,拉力的大小为2m0g ‎21.(多选)[2019·唐山路北区三模]如图K14-13所示,小明在做模拟“蹦极”的小实验,一根橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在A点,B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置,C点是小石块从A点自由释放后所能到达的最低点,关于小石块从A点到C点运动过程中,下列说法正确的是(不计空气阻力) (　　)‎ 图K14-13‎ A.从A点下落到B点的过程中,小石块受到重力和弹力的作用 B.从B点下落到C点的过程中,橡皮筋的弹性势能一直在增大 C.从B点下落到C点的过程中,小石块的动能先增大后减小 D.从B点下落到C点的过程中,石块所受合力先减小后增大 ‎22.如图K14-14甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的运动速度v与时间t的关系如图乙所示。‎ 图K14-14‎ ‎(1)由图像可知,当t=1 s时,物体处于　　　　状态。 ‎ ‎(2)当t=5 s时,物体受到的摩擦力为　　　　N。 ‎ 10‎ ‎(3)一段时间后,物体的温度会升高,这是通过　　　　的方式使物体的内能增加的。 ‎ ‎(4)在匀速直线运动阶段,力F对物体做的功为　　　　J,力F的功率是　　　　W。 ‎ 10‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.D　[解析]由图可知,运动员从发力到上拉、从上拉到翻站和从翻站到上挺的三个过程中,对杠铃都有力的作用,且在力的方向上移动了一段距离,所以运动员都对杠铃做了功;只有举着杠铃稳定站立的过程中,杠铃没有在力的方向上移动距离,所以没有做功。故选D。‎ ‎2.D　‎ ‎3.C ‎4.D ‎5.D　[解析] 妈妈和小明爬山,在竖直方向上克服自身重力做功,即W=Gh。他们在竖直方向上通过的距离相等,可用h表示。则W‎1‎W‎2‎=G妈hG明h=‎2‎G明G明=‎2‎‎1‎,P‎1‎P‎2‎=W‎1‎t妈W‎2‎t明=W‎1‎W‎2‎×t明‎3‎t明=‎2‎‎1‎×‎1‎‎3‎=‎2‎‎3‎。故选D。‎ ‎6.B ‎7.A　[解析] 沿水平方向匀速飞行的无人机均匀喷洒农药的过程中,速度不变,高度不变,质量减小,所以动能和重力势能都减小,故选A。‎ ‎8.C　9.D ‎10.=　<‎ ‎[解析]因为功等于力和物体在力的方向上移动的距离的乘积(W=Fs)。通过两段距离时力和物体运动的距离都相等,所以做的功相等。功率表示做功的快慢,等于功与做功时间的比值,物体在做加速运动,则在bc段所用的时间小于ab段所用的时间,所以bc段功率较大。‎ ‎11.200　0　减少 ‎12.500　100‎ ‎13.(1)变小　(2)小于　不是 ‎(3)用力向下抛出乒乓球(或用力向上抛出乒乓球。答案不唯一,合理即可)‎ ‎14.(1)动 ‎(2)先加速再减速　等于 ‎(3)(橡皮绳的)弹性势 ‎15.(1)速度　木块被撞开的距离　越大　匀速直线运动　‎ ‎(2)相同的速度 质量大的木块对木板压力大,粗糙程度相同时,受到的摩擦力也越大,在移动距离相同时,克服摩擦力做的功多 ‎16.(1)木块被推动的距离　转换法　(2)不同　相同　(3)b ‎17.解:(1)小东步行1 min经过的路程 s=0.5 m×180=90 m,‎ 10‎ 他的步行速度v=st=‎90m‎60s=1.5 m/s。‎ ‎(2)重心升高的高度h=65 cm-‎(65cm‎)‎‎2‎-(25cm‎)‎‎2‎=5 cm=0.05 m,‎ 小东每走一步克服重力所做的功W=Gh=mgh=50 kg×10 N/kg×0.05 m=25 J。‎ ‎(3)1 min克服重力做的总功W总=180W=180×25 J=4500 J,‎ 功率P=W总t=‎4500J‎60s=75 W。‎ ‎18.解:(1)客机的速度v=720 km/h=200 m/s,‎ 飞行时间t=5 min=300 s,‎ 客机通过的路程s=vt=200 m/s×300 s=6×104 m。‎ 由于客机沿水平直线匀速飞行,则由二力平衡条件可得牵引力 F=f=0.1G=0.1mg=0.1×7.5×104 kg×10 N/kg=7.5×104 N;‎ 发动机的功率P=Fv=7.5×104 N×200 m/s=1.5×107 W。‎ ‎(2)飞机发动机在这段时间内所做的功 W=Fs=7.5×104 N×6×104 m=4.5×109 J;‎ 由η=WQ得,燃料燃烧放出的热量Q=Wη=‎4.5×1‎0‎‎9‎ J‎75%‎=6×109 J,‎ 由Q=mq得,燃烧航空煤油的质量m'=Qq=‎6×1‎0‎‎9‎ J‎5×1‎0‎‎8‎ J/kg=12 kg。‎ ‎19.AB　[解析] 滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关,甲的质量大于乙的质量,则甲对桌面的压力大于乙对桌面的压力,两木块下表面的粗糙程度相同,所以甲受到的摩擦力大于乙;因为匀速运动,木块水平方向受力平衡,拉力与摩擦力大小相同,则F1>F2,A正确。因为速度相同,时间相同,则运动距离相同,由公式W=Fs可知,F1做的功多,B正确。根据P=Wt,时间相同时,F1做功多,故F1的功率大于F2的功率,C错误。重力与运动方向垂直,重力不做功,D错误。‎ ‎20.AD　‎ ‎21.BCD ‎22.(1)静止　(2)2‎ ‎(3)做功　(4)16　8‎ 10‎