第11章 功和机械能（B卷·提升能力）（解析版）.doc

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 班级 姓名 学号 分数 第11章 功和机械能 （B卷·提升能力） （时间：60分钟，满分：100分） 一．选择题（共15小题） 1．（2021•黄冈）某物理兴趣小组用可乐瓶制作了一个水火箭（如图），先在瓶里装适量水，再将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门，水从尾部的金属管向下喷出，火箭竖直向上飞向空中。下列分析正确的是（　　） A．发射时，瓶内高压气体对水没有做功 B．发射时，火箭的动能是由瓶内高压气体的内能转化来的 C．上升过程中，火箭的重力势能转化为动能 D．下降过程中，火箭的重力势能逐渐增大 【解析】解：A、发射时，瓶内高压气体对水做功，将内能转化为机械能，故A错误； B、发射时，火箭的动能是由瓶内高压气体的内能转化来的，故B正确； C、上升过程中，火箭的动能转化为重力势能，故C错误； D、下降过程中，火箭的重力势能逐渐减小，因为高度变小，故D错误。 【答案】B。 2．（2021•青岛）如图所示，舰载机既要在航母上起飞，又要在航母上降落。下列说法正确的是（　　） A．舰载机加速升空的过程中，它的机械能不变 B．空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中，舰载机动能不变 C．舰载机的着舰速度越快，它的惯性越大 D．舰载机着舰时，阻拦索的拉力改变了它的运动状态 【解析】解：A、舰载机加速升空的过程中，质量不变，由于速度增大所以动能变大，由于高度增大，所以重力势能变大，故它的机械能变大，故A错误； B、空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中，由于舰载机的质量变大，所以舰载机动能变大，故B错误； C、舰载机的着舰速度越快，它的惯性不变，因为惯性只与质量有关，故C错误； D、舰载机着舰时，阻拦索的拉力改变了它的运动状态，使舰载机由运动变为静止，故D正确。 【答案】D。 3．（2021•鞍山）如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的曲面从a点向d点运动，其中b和d两点在同一水平高度。下列说法中正确的是（　　） A．小球从a点运动到c点，重力势能全部转化为动能 B．小球在b点的机械能大于在c点的机械能 C．小球在b点的动能等于在d点的动能 D．小球从a点运动到d点的过程中，机械能一定全部转化为内能 【解析】解： A、从a点到c点过程中，小球的质量不变，高度变小，则重力势能变小，同时速度变大，动能变大，重力势能会转化为动能，由于小球在滚动的过程中受摩擦力的作用，小球克服摩擦力做功，所以一部分重力势能会转化为内能，故A错误； B、因小球在滚动过程中要克服摩擦力做功，机械能会逐渐减小，所以小球在b点的机械能大于在c点的机械能，故B正确； C、小球从b运动到d的过程中，有一部分机械能会转化为内能，故小球在b点的机械能大于在d点的机械能； 已知b和d两点在同一水平高度，即两位置小球的重力势能相同，根据“机械能＝动能+势能”可知，小球在b点的动能大于在d点的动能，故C错误； D、小球运动到d点时具有一定的高度，有一定的机械能，所以，小球从a到d的过程中，机械能不是全部转化为内能，故D错误。 【答案】B。 4．（2021•呼和浩特）如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上。t＝0时刻，将一重为G的金属小球从弹簧正上方某一高度处静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后被弹簧弹起，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示。则（　　） A．t1时刻小球的动能最大 B．t1时刻小球的重力势能最大 C．t2 时刻小球的机械能等于t1时刻小球的机械能 D．从开始下落到第一次到达最低点，小球内能的增加量小于这两个时刻小球机械能的减少量 【解析】解：A、t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，开始一段时间内弹力小于重力，则小球仍然向下做加速运动，其动能变大，故A错误； B、小球高度最高时，重力势能最大，金属小球从弹簧正上方某一高度处静止刚刚释放时重力势能最大，故B错误； C、小球整个运动过程中，由于有空气阻力等因素存在，此过程中小球和弹簧组成的整体机械能减小，由t1时刻到t2时刻，小球的动能转化为弹簧的弹性势能，t2时刻小球的机械能小于t1时刻小球的机械能，故C错误； D、从开始下落到第一次到达最低点，由能量守恒定律可知，这两个时刻小球机械能的减少量等于小球内能的增加量与弹簧弹性势能增加量之和，故D正确。 【答案】D。 5．（2021•兴安盟）某同学把装有20个鸡蛋的塑料袋从1楼提到3楼，他提鸡蛋的力做的功最接近于（　　） A．6J B．30J C．60J D．90J 【解析】解：由物理常识知，提起两个鸡蛋的力大约是1N，则提20个鸡蛋的力大约为：F＝G＝10N； 每层楼的高度大约为3m，家住3楼，则某同学实际爬楼的高度：s＝3m×2＝6m； 提鸡蛋的力做功约为：W＝Fs＝10N×6m＝60J。 【答案】C。 6．（2021•柳州）人体摄入过多的能量会转化为脂肪引起肥胖，某品牌可乐的营养成分表如下，质量为60kg的小丁喝了一罐该品牌可乐后，想通过爬楼梯的方式来消耗此次摄入的能量，g取10N/kg，为了达到目标，他需要爬楼梯的高度最接近（　　） 项目 每罐 能量 594千焦 蛋白质 0克 脂肪 0克 碳水化合物 35.0克 ——糖 35.0克 钠 39.6毫克 A．10 000m B．1000m C．100m D．60m 【解析】解：小丁的重力为：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N， 由W＝Gh得爬楼的高度为：h＝＝＝990m，B最接近，故B正确。 【答案】B。 7．（2021•梧州）2021年4月13日，中国女足淘汰韩国女足，晋级东京奥运会。如图所示为一队员传球的情景，下列分析正确的是（　　） A．足球上升到最高点时受平衡力的作用 B．足球下降过程中动能转化为重力势能 C．足球由于惯性离开脚后继续向前运动 D．假如正在向前运动的足球所受的力全部消失，它将会静止 【解析】解：A、足球上升到最高点时受到阻力和重力的作用，这两个力的方向不同，不是平衡力，故A错误； B、足球下降过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，球的速度不断变大，动能变大，是重力势能转化为动能，故B错误； C、踢出去的足球由于本身具有惯性，仍向前运动，故C正确； D、假如正在向前运动的足球所受的力全部消失，它的运动状态不变，将会做匀速直线运动，故D错误。 【答案】C。 8．（2021•南通）跳伞运动员从高空跳下后沿直线向下做加速运动，降落伞打开后开始减速，落地前运动员的速度已减至安全值且保持不变，若把运动员和降落伞作为一个整体进行研究，则（　　） A．加速运动时动能转化为重力势能 B．减速运动时所受的阻力大于重力 C．匀速直线运动时机械能保持不变 D．整个过程中所受的阻力保持不变 【解析】解： A、加速运动时，整体的质量不变，速度变大，动能变大，高度变小，重力势能变小，重力势能转化为动能，故A错误； B、减速运动时合力的方向是向上的，所受的阻力大于重力，故B正确； C、匀速直线运动时，整体的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度不变，动能不变，机械能为动能和势能的和，所以机械能保持减小，故C错误； D、加速运动时，合力的方向向下，阻力小于装备的总重力；匀速直线运动时，阻力等于装备的总重力；减速运动时阻力大于重力，所以阻力是变化的，故D错误。 【答案】B。 9．（2021•兰州）如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是（　　） A．小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能 B．小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变 C．小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功 D．小球通过M、N两点时的速度大小相等 【解析】解： AB、由图可知，小球从P点由静止释放，能到达最右侧的Q点，Q点的高度要小于P点的高度，则小球在Q点的重力势能要小于在P点的重力势能，小球的速度为0，动能为0，则小球在Q点的机械能要小于在P点的机械能，这说明小球在运动的过程中，机械能变小了；小球在左侧斜面向下运动的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，由于机械能逐渐变小，所以重力势能没有全部转化为动能，故AB错误； C、小球从P点向Q点运动的过程中，没有在支持力的方向上通过距离，所以支持力不做功，故C正确； D、小球通过M、N两点时，高度相同，质量不变，则重力势能相同，由于机械能逐渐变小，则M点的机械能要大于N点的机械能，所以M点的动能要大于N点的动能，即M点的速度大于N点的速度，故D错误。 【答案】C。 10．（2021•广州）如图甲，大小相同的水平拉力F分别拉着物体M、N在不同的水平地面上做直线运动。此过程M、N的动能随时间变化的关系如图乙所示。用GM和GN、fM、fN、vM和vN分别表示M、N所受的重力、摩擦力和运动速度的大小，下列判断一定正确的是（　　） A．GM＜GN B．vM＞vN C．fM＜fN D．fM＝fN 【解析】解：由图可知，M和N的动能随时间大小不变，运动过程中，M和N的质量不变，所以速度不变，即大小相同的水平拉力F分别拉着物体M、N在不同的水平地面上做匀速直线运动，则物体在水平方向上受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力，大小相等，所以两个物体受到的摩擦力是相同的，即：fM＝fN；由图乙可知，M的动能大于N的动能，由于不知道两个物体运动速度的大小，所以无法判定两个物体的质量、重力的大小关系；故ABC错误，D正确。 【答案】D。 11．（2021•黄石）如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上，下列说法正确的是（　　） A．罐子在A点的重力势能最大，橡皮筋在D点的弹性势能最大 B．罐子从A点滚动到C点的过程中，重力势能只转化为动能 C．若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子可能返回滚上斜面 D．第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能小于在B点时的机械能 【解析】解： A、罐子在整个运动过程中的质量不变，在A点时的高度最高，重力势能最大；罐子从A点运动到D点，橡皮筋发生了弹性形变，在D点时的形变程度最大，所以在D点的弹性势能最大，故A正确； B、罐子从A点滚动到C点的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，质量不变，速度变大，动能变大；由于罐子最后停在水平面上，罐子的机械能变小了，这说明罐子在运动的过程中，罐子克服摩擦做功，机械能转化为了内能；此过程中，橡皮筋发生了弹性形变，具有弹性势能，所以罐子从A点滚动到C点的过程中，重力势能转化为了动能、弹性势能和内能，故B错误； C、若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子的重力势能转化为内能和罐子的动能，罐子不具有弹性势能，所以不会返回斜面，故C错误； D、第一次返回斜面，向上滚动的过程中，由于一部分机械能转化为了内能，所以罐子整体在C点时的机械能大于在B点时的机械能，故D错误。 【答案】A。 12．（2021•张家界）张家界大峡谷玻璃桥高空蹦极体验项目正式对公众开放，不考虑空气阻力，关于人在蹦极下降过程中的能量分析，下列选项中正确的是（　　） A．弹性绳绷直前，人的重力势能减小，动能增大，机械能增大 B．弹性绳刚好绷直时，人的重力势能最小，动能最大 C．下降到最低点的过程中人的机械能守恒 D．下降到最低点时，人的重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大 【解析】解：A、弹性绳绷直前，人在重力的作用下向下做加速运动，人的质量不变，高度变小，人的重力势能减小，人的质量不变，速度变大，动能增大，不计空气阻力，人的机械能是守恒的，保持不变，故A错误； B、弹性绳刚好绷直时，人继续向下运动，人的重力大于弹性绳的弹力，向下做加速运动，当弹力等于人的重力时，速度最大，动能最大，故B错误； C、下降到最低点的过程中，人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以人的机械能不守恒，故C错误； D、下降到最低点时，高度最小，所以人的重力势能最小，此时弹性绳发生的形变程度最大，弹性绳的弹性势能最大，故D正确。 【答案】D。 13．（2021•兴安盟）小球竖直向上运动并落回地面的过程中，先后经过A、B两点。小球在这两点的动能和重力势能如图所示，则小球在B点的（　　） A．动能等于在A点的 B．机械能大于在A点的 C．速度比在A点的大 D．离地高度比在A点的高 【解析】解：A、由图可知，球的质量不变，球在A点的动能小于B点动能，所以球在A点的速度小于B点速度，故A错误，C正确； B、球在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，由图知，球在A点动能和B点重力势能相等，A点的重力势能大于B点的动能，所以A点的机械能大于B点的机械能，故B错误。 D、A点的重力势能大于B点的重力势能，球的质量不变，所以球在A点的高度大于B点的高度，故D错误。 【答案】C。 14．（2021•无锡）如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。关于摆球，下列说法中正确的是（　　） A．从A点到B点的过程中机械能守恒 B．在B点时处于平衡状态 C．在O点时重力势能最大 D．从A点到O点动能转化为重力势能 【解析】解：A、A、B两点等高，说明摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点的过程中没有能量损失，即从A点到B点的过程中机械能守恒，故A正确； B、当小球摆至B点时，摆球只受到竖直向下的重力和沿绳子向上的拉力作用，这两个力没有作用在同一直线上，不是平衡力，所以在B点时摆球受力不平衡，不是平衡状态，故B错误； C、由图可知，摆球在O点时高度最低，则重力势能最小，故C错误； D、摆球从A点到O点质量不变，高度降低，速度变大，则重力势能减少，动能增多，重力势能转化为动能，故D错误。 【答案】A。 15．（2021•大庆）一定质量的物体在水平拉力的作用下沿同一水平面做直线运动，其路程（s）﹣时间（t）关系如图所示，下列正确的是（　　） A．物体20s时的速度大于8s时的速度 B．0～12s物体所受的拉力大于12s～24s物体所受的拉力 C．0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功 D．0～12s拉力做功的功率小于12s～24s拉力做功的功率 【解析】解： A、从图象上看，0～12s和12s～24s物体以不同的速度做匀速直线运动，而0～12s通过的路程是6m，12～24s通过路程为2m，因为相同时间内通过的路程越多，速度越大，因此0～12s过程中的速度大于12～24s的过程中的速度，即物体20s时的速度小于8s时的速度，故A错误； B、由图象可知，物体在0～12s和12s～24s均做匀速直线运动，拉力等于摩擦力，同一物体对水平面压力相等，接触面的粗糙程度不变，故物体受到的摩擦力相等，所以0～12s物体所受的拉力等于12s～24s物体所受的拉力，故B错误； C、由AB知，0～12s物体所受的拉力等于12s～24s物体所受的拉力，物体0～12s通过的路程大于12～24s通过的路程，由W＝Fs可知，0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功，故C正确； D、0～12s拉力做的功大于12s～24s拉力做的功，而两段时间相同，根据P＝可知，0～12s拉力做功的功率大于12s～24s拉力做功的功率，故D错误。 【答案】C。 二．填空题（共5小题） 16．（2021•赤峰）某小汽车在平直公路上行驶的45s内，其速度v与时间t、动力F与时间t的关系图像分别如图甲、乙所示，已知前10s内小汽车运动的路程为100m。求： （1）前10s内小汽车运动的平均速度是 　10　m/s； （2）小汽车在匀速直线运动阶段通过的路程是 　700　m； （3）整个过程动力F做的总功 　1.1×106　J。 【解析】解：（1）已知前10s轿车运动的路程为100m， 则前10s轿车运动的平均速度为： v1＝＝＝10m/s， （2）由图象甲可知，轿车在匀速直线运动阶段的时间t2＝45s﹣10s＝35s，速度v2＝20m/s， 由v＝可得通过的路程为： s2＝v2t2＝20m/s×35s＝700m； （3）由图象乙可知，0～10s的动力F1＝4000N， 则0～10s的动力做功为： W1＝F1s1＝4000N×100m＝4×105J， 10s～45s时间内轿车的动力F2＝1000N，已知通过的路程s2＝700m； 则10s～45s时间内动力做功为： W2＝F2s2＝1000N×700m＝7×105J， 则动力F做的总功为： W＝W1+W2＝4×105J+7×105J＝1.1×106J。 【答案】（1）10；（2）700；（3）1.1×106。 17．（2021•铜仁市）如图所示，小球从A点摆到C点的过程中，不计空气阻力。 　重力势　能会先减小后增大：机械能总和 　不变　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【解析】解：小球从A 点开始向B 点摆动过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，从B点摆到C 点的过程中，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小。所以重力势能会先减小后增大，动能先增大后减小；整个过程没有空气阻力，即只有动能和势能的相互转化，所以机械能守恒，即机械能的总和不变。 【答案】重力势；不变。 18．（2021•昆明）采用功与时间比值的方法，得到“单位时间”内做的功，这样就方便比较做功的快慢了，这个比值叫做 　功率　。这种方法，实质上还是用 　时间相同比较功　（选填“时间相同比较功”或“功相同比较时间”）来比较做功快慢的。 【解析】解：功与时间比值叫做功率； 比较做功快慢的方法有两种，一是相同的时间比较做功；二是功相同比较时间。利用“单位时间”内做的功比较做功的快慢，实质上还是用相同的时间比较做功。 【答案】功率；时间相同比较功。 19．（2021•常德）如图所示，在一个金属罐的盖和底各开两个小洞，先将橡皮筋两端穿过盖和底的小洞并固定起来，再将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部，使小铁块悬于罐体内。做好后将罐子从不太陡的斜面滚下，罐子和小铁块的动能会转化为橡皮筋的 　弹性势能　。滚动一段时间后罐子停下来，然后再沿斜面反向向上滚动，则在罐子向上滚动的过程中其重力势能会 　增大　（填“增大”“减小”或“不变”）。 【解析】解：金属罐从不太陡的斜面上滚下，金属罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点，上面一段滚动主要是重力势能减小，金属罐的动能和橡皮筋的弹性势能增加；下面一段滚动主要是重力势能和金属罐的动能减小，橡皮筋的弹性势能增加；金属罐在斜面上滚到最低处时，橡皮筋形变到最大程度，具有较大弹性势能。 在橡皮筋恢复的过程中，金属罐会由斜面底部自动滚上去，质量不变，高度变大，重力势能变大。 【答案】弹性势能；增大。 20．（2021•丽水）科技改变生活，某餐馆用智能送菜机器人（如图）替代人工送菜。 （1）该机器人以1米/秒的速度运行30米将菜送到客人桌前，用时 　30　秒； （2）若机器人工作时牵引力恒为50牛，完成本次送菜，牵引力做功 　1500　焦。 【解析】解：（1）根据v＝可知用时t＝＝＝30s； （2）完成本次送菜，牵引力做功W＝Fs＝50N×30m＝1500J。 【答案】30；1500。 三．实验探究题（共2小题） 21．（2021•鄂州）汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。某物理兴趣小组决定对超载超速问题进行模拟探究。如图，将小车从同一斜面上由静止开始滑下，推动同一木块向前移动一段距离后停下，完成甲、乙、丙三次实验。其中h1＝h3＞h2，m1＝m2＜m3。请根据实验现象完成下列问题。 （1）实验中超载、超速带来的危害程度是通过 　小木块被撞击后向前移动的距离　来表示的； （2）研究超载带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　甲、丙　进行比较； （3）研究超速带来的危害程度时，选择甲、乙、丙三次实验中的 　甲、乙　进行比较； （4）若本实验中水平面绝对光滑，则 　不能　（选填“能”或“不能”）得出正确结论。 【解析】解： （1）汽车超载、超速时，与物体撞击时，会将物体推动得越远，说明其动能越大，故实验中超载超速带来的危害程度可用小木块被推动的距离来表示； （2）超载是指汽车的速度一定时，质量越大，与物体撞击时，将物体推动得越远，说明动能越大，故模拟实验时，需要控制最初释放时的高度相同（即达到水平面的速度相同），质量不同的小球，图中甲、丙符合要求； （3）超载是指汽车的质量一定时，速度越大，与物体撞击时，将物体推动得越远，说明动能越大，故模拟实验时，需要控制小球的质量相同，最初释放时的高度不相同（即达到水平面的速度相同），图中甲、乙符合要求； （4）若水平面绝对光滑，小球在水平面上不受阻力，小球将做匀速直线运动，不能达到探究目的。 【答案】（1）小木块被撞击后向前移动的距离；（2）甲、丙；（3）甲、乙；（4）不能。 22．（2021•常州）小明探究“重力势能与重物质量和下落高度的关系”，如图所示，重物质量m＜M。 实验步骤 具体操作 实验现象 （1）让重物自由下落到平放在细沙表面的小桌上，通过观察桌腿下陷的深度判断 　重物　（小桌/重物）的重力势能大小。 （2）由实验步骤 　A　和 　B　，可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系。 （3）小明认为由实验步骤B和C，可判断重力势能的大小和重物质量的关系，该观点 　错误　（正确/错误），理由是 　重物的质量、高度两个都是变量，无法比较　。 【解析】解：（1）在实验探究过程中，通过观察桌腿下陷的深度来比较重物的重力势能的大小； （2）研究重力势能大小和高度的关系时，保证质量不变，改变小球的高度。由图知：步骤A、B可判断重力势能的大小和重物下落高度的关系； （3）小明认为由实验步骤B和C，可判断重力势能的大小和重物质量的关系，该观点是错误的，因为B、C步骤中重物的质量、高度两个都是变量，无法比较。 【答案】（1）重物；（2）A；B；（3）错误；重物的质量、高度两个都是变量，无法比较。 四．计算题（共2小题） 23．（2021•内江）现有一辆汽车以30m/s的速度在平直公路上匀速行驶，突然发现正前面有一辆因故障而停止的小货车，于是紧急刹车，汽车司机从发现这一情况到紧急刹车所需反应时间为0.5s，刹车后经过10s汽车停止，在刹车后汽车的平均速度为15m/s，g＝10N/kg。求： （1）从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程是多少？ （2）如果汽车的质量为3t，正常行驶时受到的阻力为重力的0.3倍，那么，汽车在反应时间内牵引力做的功是多少？ 【解析】解：（1）根据v＝可知：汽车在司机的反应时间内汽车运动的路程s1＝v1t1＝30m/s×0.5s＝15m， 刹车后汽车运动的路程s2＝v2t2＝15m/s×10s＝150m， 从司机发现情况到汽车停止这段时间，汽车运动的路程s＝s1+s2＝15m+150m＝165m； （2）汽车在平直公路上匀速