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2024年物理中考专题复习11——功和机械能
展开(2023北京) 如图所示,小京用水平推力推着购物车在水平地面上做匀速直线运动,下列说法正确的是( C )
A.小京对车的水平推力大于车受到的阻力
B.车受到的支持力与车对地面的压力是一对平衡力
C.若小京撤去对车的水平推力,车的运动状态将会发生改变
D. 若小京撤去对车的水平推力,小京仍对车做功
(2023北京)如图所示,人们修筑拦河坝来提高上游的水位,在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水,经水轮机流到下游的过程中,下列说法正确的是( D )
A.水的机械能不变
B.水的重力势能增大,动能减小
C.水轮机带动发电机发电,电能转化成机械能
D.上游水位越高,能够发出的电能越多
(2023四川乐山)如图所示,用轻质细绳悬挂一小球在竖直平面内摆动。在某次摆动过程中,小球依次经过A、B、C三点,A、C两点高度相同,B点为最低点,不计空气阻力,下列说法正确的是( A )
A.小球在B点动能最大
B.小球从B点运动到C点,重力势能转化为动能
C.A、C两点速度大小不同
D.小球机械能不守恒
(2023四川内江)荡秋千时,下列判断正确的是( D )
A.以秋千为参照物,秋千上的同学是运动的
B.从最高点到最低点,速度增大,人的惯性也增大
C.秋千最终停下来,说明能量消失了
D.荡到最高点时,若所有外力都消失,人将保持静止
(2023四川雅安)4月16日,“神舟十三号”载人飞船返回舱接近地面时,反推发动机点火,返回舱减速下降,安全降落在着陆预定区域。在此过程中,对于返回舱能量变化描述正确的是( D )
A.返回舱动能减小,重力势能减小,机械能不变
B.返回舱动能不变,重力势能减小,机械能减小
C.返回舱动能减小,重力势能增加,机械能不变
D.返回舱动能减小,重力势能减小,机械能减
(2023四川宜宾)乒乓球自空中释放后竖直下落,多次与地面碰撞反弹,最终停在地面。对此过程,下列说法正确的是( C )
A.下落过程中球的运动状态保持不变 B.触地时地面对球的作用力大于球对地面的作用力
C.上升过程中球的动能越来越小,重力势能越来越大 D.从释放到停止,球的机械能守恒
(2023湖南邵阳)毛主席在《沁园春•雪》一词中写到:“一代天骄,成吉思汗,只识弯弓射大雕”。对于“弯弓”的过程中所蕴含的物理知识,下列理解正确的是( C )
A.“弯弓”发生的塑性形变 B.“弯弓”说明力可以改变物体的运动状态
C.“弯弓”的过程中弓的弹性势能增大 D.“弯弓”的过程中弓的机械能不变
(2023湖南邵阳)幸福人生是大树,安全行为是沃土。同学们,我们要增强安全意识,努力营造浓厚的校园安全文化氛围。下列安全宣传标语与所蕴含的物理知识不相对应的是(D )
A.下课不疯跑,小心别摔倒——防止惯性带来的危害
B.你冲我撞危险存,你谦我让安全行——物体间力的作用是相互的
C.护栏保安全,翻越最危险——高度越高,重力势能越大
D.上下楼梯静悄悄,不滑扶梯不吵闹——从扶梯上滑下,动能转化为重力势能
(2023内蒙古通辽)掷实心球是通辽中考体育测试项目之一,如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹,O点是实心球刚离开手的位置,A点是实心球运动到最高点的位置,B点是实心球落地前瞬间的位置,不计空气阻力,下列说法正确的是( B )
A.实心球在最高点A时,动能为零
B.实心球从O点运动到A点时,动能转化为重力势能
C.实心球从O点运动到B点的动能先增大后减小
D.实心球在O点的机械能大于在B点的机械能
(2023青海)草原风情节上,观光热气球匀速上升的过程中,热气球的( B )
A.动能增大 B.重力势能增大 C.机械能不变 D.重力势能减小
(2023山东枣庄)掉在地上的弹性小球会跳起,但是越跳越低。如图所示为小球在地面弹跳的频闪照片,下列说法不正确的是( D )
A.小球越跳越低,说明小球的机械能逐渐减少
B.从A点运动到B点,小球的重力势能转化为动能
C.经过相同高度的B、C两点时,小球的重力势能相同
D.经过相同高度的B、C两点时,小球的动能相同
(2023四川凉山)如图所示,从A点沿水平桌面自由滚落的小球运动轨迹如虚线所示,C、F两处等高,D为球与水平地面的接触点,不计空气阻力,下列说法不正确的是( A )
A.小球在C点的机械能等于在F点的机械能
B.小球在C点的动能大于在F点的动能
C.小球从E点到F点的过程中,机械能不变
D.小球从D点离开地面到达E点的过程中,动能转化为重力势能
(2023山东济南)2023年5月23日12时30分许,我国13名科考队员成功登顶珠穆朗玛峰,巍巍珠峰再次见证历史!如图所示。在他们从山脚下到峰顶的过程中,体重(含装备)越大的队员一定( A)
A.做功越多 B.功率越大 C.做功越快 D.功率越小
(2023山东泰安)北京时间2023年5月10日,搭载天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭,在我国文昌航天发射中心成功发射。天舟六号“快递员”给空间站携带了各类补给物资,是世界现役的上行载货能力最强的货运飞船。在火箭发射升空的过程中,下列说法正确的是( C )
A.以火箭为参照物,飞船是运动的 B.飞船携带的各类补给物资质量变小
C.飞船的重力势能变大 D.飞船的机械能不变
(2023山东潍坊)巡航导弹是导弹的一种,具有突防能力强,难以拦截的优点。图示为某巡航导弹的飞行路线图,发射升空段,发动机点火,导弹以极快的速度穿出大气层升至高空;俯冲加速段,发动机处于关闭状态,导弹向下俯冲,会被加速到极高的速度;巡航阶段,主发动机的推力与阻力平衡,弹翼的升力与重力平衡,可以实现远距离“巡航状态”,最后精确打击目标。下列关于该巡航导弹的说法正确的是( C )
A.整个过程中,在F点动能最大 B.O点到E点的过程中,机械能不变
C.G点到H点的过程中,机械能不变 D.I点到J点的过程中,不消耗导弹携带的燃料
2023年5月10日在文昌航天发射场,搭载“天舟六号”货运飞船的长征七号遥七运载火箭发射升空,(2023四川成都)如图所示。在火箭加速升空过程中,下列说法正确的是( A )
A.“天舟六号”货运飞船的重力势能增大
B.“天舟六号”货运飞船的动能保持不变
C.“天舟六号”货运飞船的机械能不变
D.“天舟六号”货运飞船的动能转化为重力势能
(2023湖南长沙)如图,大人和小孩分别将5块相同的砖从一楼搬到二楼,在这个过程中,下列说法正确的是( D )
A.小孩对砖做功更多
B.小孩对砖做功更快
C.大人对砖做功更多
D.大人对砖做功更快
(2023湖南株洲)投出的铅球在空中飞行,它在整个运动过程中的动能Ek与距离地面的高度h的关系如图所示。已知铅球出手高度h为2m,铅球落到地面时重力势能为零,不计空气阻力,由图可知,铅球出手时其重力势能为( A )
A.80J
B.100J
C.180J
D.280J
(2023江苏泰州)同学们在垫排球时,当排球离开手腕后,下列分析正确的是(C )
A.排球能继续向上运动是由于受到惯性的作用
B.排球向上运动的过程中,受到重力和手腕对排球托力的作用
C.排球离开手腕后,手对排球不做功
D.假如正在上升的排球所受的力全部消失,它将保持静止
(2023江苏泰州)如图所示,小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中,小明的( A )
A.重力势能减小,机械能减小
B.动能不变,机械能不变
C.重力势能减小,动能增大
D.重力势能不变,机械能减小
(2023江苏无锡)在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同高度处自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图所示。下列说法中正确的是( B )
A.皮球下落过程中动能转化为重力势能
B.皮球落地发生形变的过程中动能转化为弹性势能
C.形成圆斑B时皮球是从更高处下落的
D.形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更小
(2023内蒙古包头)(2023年5月10日,天舟六号货运飞船成功发射,如图所示。天舟六号加速升空过程中,关于能量变化说法正确的是( A )
A.重力势能增大,动能增大
B.重力势能减小,动能减小
C.重力势能增大,机械能减小
D.重力势能减小,机械能不变
(2023山东临沂)2023年5月7日上午,我市第十三届全民健身运动会开幕式暨第七届万人健步行活动在五洲湖广场开启。如图所示,航拍本次活动的无人机匀速下降的过程中( D )
A.重力不做功
B.动能减小
C.重力势能不变
D.机械能减小
(2023山东烟台)跳水运动中蕴含着许多物理知识,如图所示,
有关跳板跳水过程中能量变化的说法正确的是( C )
A.运动员用力下压跳板的过程中,跳板的弹性势能减小
B.运动员被跳板向上弹起的过程中,重力势能减小
C.运动员离开跳板向上运动的过程中,动能减小
D.运动员从最高点下落的过程中,机械能增大
(2023福建)东南海域水质的改善,给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示,下列说法正确的是( B )
A.海豚跃出海面减速上升过程,动能不变
B.海豚跃起到最高点时,重力势能最大
C.海豚从高处落回海面过程,重力势能不变
D.海豚在海面下加速下潜过程,动能变小
(2023黑龙江大庆)掷实心球是大庆市中考体育考试项目之一,某同学掷出的实心球的运动轨迹如图所示,O点是实心球刚离开手的位置,A点是实心球运动到最高点的位置,B点是实心球落地前瞬间的位置。在不计空气阻力的情况下,下列说法正确的是( C )
A.实心球在空中运动时没有惯性
B.实心球在最高点A时处于平衡状态
C.实心球从A运动到B过程中动能逐渐增大
D.实心球从O运动到B过程中重力势能逐渐减小
(2023黑龙江牡丹江)如图所示,平板支撑是我市首届中小学生“核心体能大比武”项目之一。当人支撑在地面上静止时,说法正确的是( A )
A.以脚为支点,人相当于省力杠杆
B.地面对前臂的支持力等于人的重力
C.静止支撑的过程中,支持力对人做了功
D.人对地面的压力与地面对人的支持力是一对平衡力
(2023黑龙江牡丹江)探究物体的动能跟哪些因素有关的实验装置如图所示。关于该实验说法正确的是( C )
A.水平面越光滑越好
B.实验研究的是木块的动能大小
C.小球由斜面滚下,重力势能转化为动能
D.小球质量越大,动能越大
(2023湖北荆州)2023年5月30日,景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员乘坐神舟十六号载人飞船,成功进入中国空间站,与神舟十五号航天员乘组会师天宫,如图所示。下列说法正确的是(D )
A.飞船在升空过程中,只存在动能和势能的相互转化
B.漂浮在空间站中的宇航员重力势能为零
C.空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒
D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行,在近地点时动能最小
(2023湖北随州)在上周的自主复习中物理课代表建议大家“回归课本”,如图是课本上的原图,针对图中情境增加条件拓展科学思维:小强用100N的力斜向上拉着总重为500N的小车使小车在水平路面上匀速前进了10m用了10s。下列说法中正确的是( C )
A.这一过程中地面对小车的摩擦力一定是100N
B.这一过程中100N的拉力对小车做的功一定是1000J
C.这一过程中小车的速度为1m/s
D.这一过程中小车对地面的压力一定等于500N
(2023湖北武汉)电动叉车托着质量为100kg的货物,在5s内沿着水平方向行驶10m,如图甲所示;接着在10s内把货物匀速竖直提升1m,如图乙所示。下列说法正确的是( B )
A.叉车水平行驶过程中,货物的重力做功为1×104J
B.叉车提升货物过程中,克服货物的重力做功为1×103J
C.叉车水平行驶过程中,叉车的重力势能转化为货物的动能
D.叉车提升货物过程中,货物的动能转化为货物的重力势能
(2023湖南益阳)荡秋千是人们平时喜爱的一项运动。如图所示,秋千在摆荡的过程中,A为最低点,B摆荡到右边时的最高点。下列说法正确的是( A )
A.人从A点运动到B点是利用了人具有惯性
B.人在A点时惯性最大,在B点时的惯性最小
C.人由A点运动到B点的过程中,重力势能不变,机械能增大
D.人从B点运动到A点的过程中,重力势能增大,动能增大
(2023吉林长春)2023年5月8日,中国选手全红蝉以五跳两满分的成绩,夺得跳水世界杯第二站比赛的冠军。全红蝉在空中加速下落过程中( B )
A.动能不变 B.动能变大 C.重力势能变大 D.机械能变大
(2023吉林省)关于小球竖直上抛后的运动情况,下列说法中正确的是(A )
A.运动过程中小球始终具有惯性 B.运动至最高点时动能不为零
C.上升过程中受到平衡力作用 D.下落过程中重力势能变大
(2023江苏连云港)下列有关功的说法正确的是( B )
A.用力推车没有推动,人对车也做了功 B.足球在水平地面上滚动时重力对足球没有做功
C.运动员举起杠铃在空中静止不动时对杠铃做了功
D.学生背着书包在水平路面匀速前进时对书包做了功
(2023江苏镇江)小华参加校外劳动时,经历了如下过程:①她用力搬一筐玉米,未能搬起;②她又用力推筐,仍未推动;③在小明的帮助下,他们将这筐玉米抬起并放到手推车上;④接着他们用水平力推着手推车沿水平路面前往仓库。则( C )
A.①中小华对这筐玉米做了功 B.②中小华对这筐玉米做了功
C.③中他们对这筐玉米做了功 D.④中他们对手推车没有做功
(2023江苏镇江)即将建成的镇江仑山湖抽水蓄能电站,在用电低谷时利用多余的电能,将山下的水抽往山上的水库实现“蓄能”;在用电高峰时释放山上的水来发电。该电站可以实现“蓄能”主要是将多余的电能转化为水的(A )
A.重力势能 B.内能 C.动能 D.化学能
(2023四川达州)如图所示,A、B两个粗糙程度相同的物体以甲、乙两种不同的方式叠放在同一水平地面上,分别用水平方向的拉力F甲和F乙使AB一起向右运动,甲运动的s-t图像和乙运动的v-t图像分别如图丙、丁所示,已知F甲=10N,下列说法正确的是( D )
A.F甲
(2023四川德阳)第31届世界大学生夏季运动会将在成都隆重举行。运动会将设体操比赛,体操比赛中的自由体操运动员空中翻滚非常精彩。关于翻滚过程中体操运动员的动能与重力势能的变化正确的是( C )
A.体操运动员上升过程中动能增大,重力势能增大
B.体操运动员下降过程中动能增大,重力势能增大
C.体操运动员上升过程中动能减小,重力势能增大
D.体操运动员下降到最低点时重力势能最大
(2023湖南永州)如图所示,将一个重9.0N的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为3.6N,在斜面上移动的距离s=1.2m,物体升高的高度h=0.3m,则( )
A.物体所受的摩擦力3.6N
B.物体克服重力做功4.32J
C.拉力做功2.7J
D.斜面的机械效率62.5%
(2023四川自贡)2022年5月14日,一架国产C919大飞机从上海浦东机场起飞,经过3个多小时的飞行后安全降落,这标志着首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是( A )
A.飞机在升空过程中,飞行员的重力势能逐渐增大
B.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞行员的动能一直保持不变
C.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞机的机械能一直保持不变
D.飞机降落后,在水平跑道上滑行过程中,飞机的动能转化为重力势能
【多选题】
(2023湖南株洲)某建筑工地上,一台起重机将两种材料同时从地面竖直匀速起吊送至两个不同的高度,整个过程中起重机提升材料所做的功W与提升高度h的关系如图所示。由图可知(g=10N/kg)( BC )
A.两种材料总质量为1.5t
B.两种材料总质量为3t
C.吊到40m高处的材料质量为1t
D.吊到40m高处的材料质量为1.5t
(2023山东日照)2022年8月14日,山东省第二十五届运动会跳水决赛在日照市游泳中心跳水馆完美收官,为助推我市体育事业的发展注入了强大动力。如图所示,某次跳水比赛中,运动员站立在跳台上的A点,然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空,至最高点B处后自由下落,至C点落入水中。关于上述运动过程运动员腾空后的机械能,下列分析正确的是(不计空气阻力)( AB )
A.运动员在C点时,动能最大、重力势能最小
B.运动员从A点运动到C点的过程中,机械能守恒
C.运动员从A点运动到B点的过程中,动能逐渐增大
D.运动员从B点运动到C点的过程中,重力势能逐渐增大
二、填空题
(2023黑龙江齐齐哈尔)2023年6月3日,神舟十五号载人飞船返回舱成功着陆。返回舱进入大气层与大气摩擦,机械能转化为____________能。返回过程中,指挥中心通过____________(选填“电磁波”或“超声波”)传递的信息,采集返回舱各种数据。
答案:内;电磁波;
(黑龙江齐齐哈尔)人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图所示,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点。已知卫星在运行过程中机械能保持不变,当卫星从远地点向近地点运动过程中,势能____________,速度____________。(均选填“增大”或“减小”)
答案:减小;增大;
(2023四川宜宾)如图所示,一个物体被水平力F压在竖直墙面时静止,水平力减为F的三分之一时刚好匀速下滑,则静止和匀速下滑时物体受到的摩擦力大小___________(选填“相等”或“不相等”),下滑时水平力对物体___________(选填“做了”或“不做”)功。
答案:相等;不做。
(2023湖南长沙)2023年5月30日,神舟十六号飞船飞往中国空间站,飞船与酒泉卫星发射中心之间通过_________波来传递信息。6月2日神舟十五号、神舟十六号航天员乘组完成在轨交接。6月3日21点29分神舟十五号飞船与空间站组合体分离,在飞船远离空间站的过程中,飞船相对于空间站是_________的,返回舱落向地面的过程中重力势能变_________。
答案:电磁;运动;小。
(2023四川德阳)无人机在现在的生产生活中有着广泛的应用。如图所示是一款新型智能航拍无人机,机身总质量2kg,小李操作该无人机先以1.2m/s的速度沿竖直方向匀速上升48m,接着又以2m/s的速度沿水平方向匀速飞行80m,无人机在上升过程中需要克服重力做功____________J,在整个飞行过程中克服重力做功的功率为____________W。
答案:960;12。
(2023四川广安)2023年5月28日,我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机——C919圆满完成商业首飞。C919加速升空时,机械能____________(选填“增大”或“减小”),以地面为参照物,它是____________(选填“静止”或“运动”)的。
答案:增大;运动。
(2023四川南充)体育课上小唐同学进行传接排球训练,他将球斜向上抛出,球的运动轨迹如图所示。a、b、c、d为轨迹上的点,其中a、c两点高度相同,不计空气阻力,则球在a点的机械能__________d点机械能(选填“大于”、“小于”、“等于”);球在a、b、c、d四点中__________点的重力势能最大。
答案:等于;b。
(2023安徽)如图,在射箭比赛中,运动员释放弓弦将箭射出,弓弦的弹性势能转化为箭的 能。
答案:机械
(2023四川内江)2023年5月30日,“神舟”十六号载人飞船成功发射升空。飞船在加速升空的过程中,机械能___________(选填“增大”“不变”或“减小”)。地面控制中心与飞船主要是通过___________实现通信联系。
答案:增大;电磁波。
(2023湖南怀化)如图人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时,不受空气阻力,机械能守恒,当卫星从近地点向远地点运动时,它的重力势能_________(选填“减小”或“增大”),卫星在_________(选填“远”或“近”)地点时重力势能最大。
答案:增大;远。
(2023山东日照)“兄弟齐心,其利断金”,在某次劳动课上,李陆同学用F1=200N的力水平向左推小车,刘湾同学用F2=100N的力作用在该小车上,要使两人作用在小车上的力的效果最大,两个力的方向须_____________,在两人共同作用下,10s内小车加速前行了5m,则此10s内两人作用在小车上的力做的总功为_____________J。
答案:相同;1500。
(2023河北)在离桌边约20cm的地方放一枚铝质硬币,在硬币前10cm左右放置一个高度约2cm的木块,在硬币后放置一本与硬币厚度相当的笔记本。如图所示,在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气,硬币跳过木块。实验结果表明,在气体中,流速越大的位置,压强越__________,跳起的硬币在上升过程中重力势能越来越__________,下降过程中动能越来越__________。
答案:小;大;大;
(2023辽宁丹东)如图所示是篮球运动员比赛时的情景。运动员把飞来的篮球接住,说明力可以改变物体的___________;运动员再将篮球投出,篮球离开手后,继续向上运动,是因为篮球具有___________;篮球离开手后,手对篮球___________(选填“做功”或“不做功”)。
答案:运动状态;惯性;不做功。
(2023甘肃)汽车在刹车过程中,机械能转化为地面和轮胎的内能,这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能,这种现象说明自发的能量转化过程是有一定____________性的,但在能量的转化和转移过程中,能的总量____________(选填“不断减少”“保持不变”或“不断增加”)。
答案:方向;保持不变;
(2023山东滨州)如图所示,重为20N,棱长为10cm的正方体物块放在水平桌面上,在10N的水平拉力F作用下,5s内沿水平方向匀速移动了50cm,则物块对水平桌面的压强为____________Pa,水平拉力F做功的功率为____________W。
答案:1000;1;
(2023重庆A卷)2023年5月10日,天舟六号货运飞船搭乘火箭飞向中国空间站,如图所示,一起加速升空的过程中,以火箭为参照物,飞船是_________(选填“静止”或“运动”)的,飞船的机械能_________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案:静止;增大。
(2023广东广州)物体A重5N,如图1,A在水平拉力F1作用下,在水平面从M匀速直线运动到N用时3s;如图2,在A上放置一个钩码,A在水平拉力F2作用下,在另一水平面从P匀速直线运动到Q用时2s。
(1)在MN,PQ段,A的速度分别为v1、v2,A所受摩擦力分别为f1、f2,则v1___________v2,f1___________f2;(均选填“>”“=”“<”)
(2)A从M运动到N,F1做的功为___________J、功率为___________W,A所受重力做的功为___________J。
答案:(1)<;>;(2)0.3;0.1;0;
(2023广东深圳)如图甲,A、B是两个完全相同的物体,思考乐琴琴同学分别将A、B两物体拉到斜面顶端,对物体做功情况如图乙所示,请问对物体A做的有用功是____J,对物体B做的额外功是_____J。
答案:2;0.5;
(2023天津)第七届世界智能大会于2023年5月18日在天津开幕,大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备,轻松地将50kg的物体匀速举高1m,用时2s,此过程中对物体做功_________J,功率为_________W。(g取10Nkg)
答案:500;250。
(2023黑龙江牡丹江)如图所示的“橡皮筋动力车”,旋转扇叶,将橡皮筋拧紧。松手后,橡皮筋的____________能转化为扇叶的____________能,扇叶快速转动,小车运动起来。当扇叶停止转动,小车仍能继续向前运动,小车具有____________。
答案:弹性势;动;惯性;
(2023江西省)我国无人机技术世界领先,应用广泛。如图所示,送快递的无人机匀速下降时,它相对于地面是______________的,机械能______________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案:.运动;减小。
(2023湖北鄂州)如图所示,水平桌面上放一物体A,物体A在3N的水平推力F的作用下,运动0.2m,从甲图位置运动到乙图位置,在此过程中,推力F对物体A做功___________J, 物体A受到桌面的摩擦力___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案:0.6;不变;
(2023湖南湘潭)神舟十六号载人飞船由火箭运载加速升空时,以火箭为参照物,飞船是__________(选填“运动”或“静止”)的,飞船重力势能__________(选填“增大”或“减小”),航天员在太空中是利用__________(选填“电磁波”或“超声波”)和地面通讯。
答案:静止;增大;电磁波。
(2023湖南永州)2023年5月30日,搭载神舟十六号飞船的长征运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空,在加速上升的过程中,飞船的机械能____________(选填“增大”、“减小”或“不变”);飞船与空间站对接成功后,航天员景海鹏在空间站靠____________(选填“电磁波”或“超声波”)与地面指挥中心传递信息。
答案:增大;电磁波。
三、实验题
(2023甘肃兰州)(5分)近年来,渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生,引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害,通过电磁铁的控制,让质量分别为m1和m2(m1<m2)的小钢球从圆弧轨道的一定高度(h1<h2)由静止滚下,撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离(实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变)。
(1)分析甲、乙两图可知,______(选填“甲”或“乙”)图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大。
(2)比较甲、乙两图可知,在___________一定时,小钢球的___________越大,动能越大。
(3)比较___________两图可以模拟汽车超载带来的危害。
(4)假如你是一名汽车驾驶员,请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项____________________________________________。
答案:(1)乙;(2)质量;速度;(3)乙、丙;不超载行驶,不超速行驶。
(2023广西)在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下,将静止在水平面上的木块撞出一段距离,如图所示。
(1)在钢球从斜槽滚下的过程中,钢球的重力势能转化为___________。
(2)实验表明,钢球质量越大,将木块撞得越远,对木块做功越_________。钢球的动能就越_________。
(3)在水平面上,被撞出的木块由于受到___________力的作用而停下。假如水平面光滑且足够长,它将做___________直线运动。
答案:(1)动能;(2)多;大;(3)阻;匀速。
(2023湖南郴州)小明通过下面的实验,研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。质量相同的小球,从斜面上不同高度处自由滚下,小球到达水平面时的速度是__________的(选填“相同”或“不同”)。
实验1:将小球从斜面顶端自由滚下(图甲),观察到木块被撞出了一段距离。
实验2:将小球从斜面中间自由滚下(图乙),观察到木块被撞出的距离比实验1的距离__________(选填“短”、“长”或“相等”)。
由上述实验现象,我们可以得出结论:同一物体,____________________,动能越大。
实验3 将小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下(图丙),依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力),设A、B两点的机械能分别为EA和EB,则EA__________EB(选填“>”、“=”或“<”)。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时,假设小球所受的外力全部消失,则小球将__________。
A.沿a轨迹运动 B.沿b轨迹运动 C.沿c轨迹运动 D.保持静止
答案:不同;短;速度越大;=;A。
(2023山东潍坊)为探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜槽上滚下,在水平面上运动,运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离s,如图所示。
(1)实验中探究的“物体的动能”是指___________(选填字母)。
A.钢球在斜面上的动能 B.钢球撞击木块时的动能 C.木块被撞击后的动能
(2)若水平面是光滑的,___________(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(3)实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施:
答案:(1)B;(2)不能;(3)增大斜面的高度。
四、计算题
(2023江苏宿迁)如图是一款爬绳机,这款爬绳机可以不消耗人的体能,轻松攀爬、下降,可用于消防救援、矿井救援及桥梁检测维修等等。爬绳机的质量为10kg,静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2。在某次爬升中,将一个质量为70kg的工人从地面匀速提升12m高,用时1min。(g取10N/kg)求:
(1)爬绳机上升的速度为多少m/s?
(2)爬绳机静止在水平地面上时,对地面的压强大小。
(3)爬绳机对工人做功的功率大小。
答案:(1)爬绳机上升的高度h=12m,所用时间t=1min=60s,爬绳机上升的速度:v===0.2m/s;
(2)爬绳机静止在水平地面上时,对地面的压力:F压=G=mg=10kg×10N/kg=100N,
爬绳机静止在水平地面上时与地面的接触面积为0.1m2,则爬绳机对地面的压强:
p===1000Pa;
(3)爬绳机对工人的作用力:F=G人=mg=70kg×10N/kg=700N,
由于工人与爬绳机相对静止,故工人上升的速度等于爬绳机的速度,则爬绳机对工人做功的功率:
P===Fv=700N×0.2m/s=140W。
(2023江苏苏州)如图甲所示,重500N、底面积为0.2m2的箱子放在水平地面上。现用一块直木板将该箱子匀速拉上平台(图乙)。已知拉力为350N,箱子沿板移动了2m,升高1m,用时20s。求:
(1)箱子对水平地面的压强;
(2)上移过程中拉力做功的功率;
(3)箱子克服木板摩擦力所做的功。
答案:(1)箱子对水平地面的压力等于自身重力,
箱子对水平地面的压强:;
(2)拉力做功:W总=Fs=350N×2m=700J,拉力做功功率:;
(3)该过程的有用功:W有=Gh=500N×1m=500J,
克服摩擦力做的功:W额=W总﹣W有=700J﹣500J=200J。
(2023山东东营)2023年5月,世界智能大会在天津的成功举办,将进一步推动我国人工智能技术的研发和应用。图甲为某款智能机器人,质量为30kg,底部轮与地面接触总面积为150cm2,它在某次引领接待工作中沿直线行走的速度随时间变化的图象如图乙所示。(g取10N/kg)
(1)求智能机器人静止在水平地面上时,对地面产生的压强。
(2)求智能机器人在0~6s内行走的距离和0~10s内的平均速度。
(3)在0~6s内,智能机器人受到的水平阻力为重力的0.05倍,求此段时间内智能机器人牵引力做功的功率。
答案:解:(1)机器人的重力:G=mg=30kg×10N/kg=300N,
机器人对地面的压力:F压=G=300N,
对地面产生的压强:
(2)由图乙可知,0~6s匀速运动,速度为1.2m/s,
智能机器人在0~6s内行走的距离:s₁=v₁t₁=1.2m/s×6s=7.2m,
由图乙可知,6~10s匀速运动,速度为1.0m/s,
智能机器人在6~10s内行走的距离:s₂=v₂t₂=1.0m/s×4s=4m,
0~10s内的平均速度:
(3)在0~6s内,智能机器人受到的水平阻力:f=0.05G=0.05×300N=15N,
机器人匀速运动,牵引力和阻力是平衡力,牵引力:F=f=15N,
此段时间内智能机器人牵引力做功的功率:
答:(1)智能机器人静止在水平地面上时,对地面产生的压强是2×10⁴Pa;
(2)智能机器人在0~6s内行走的距离是7.2m,0~10s内的平均速度是1.12m/s;
(3)在0~6s内,智能机器人受到的水平阻力为重力的0.05倍,此段时间内智能机器人牵引力做功的功率是18W。
(2023江苏无锡)2023年5月13日,“恩平20﹣4钻采平台”的安装,创造了我国海上油气平台浮托安装重量的新纪录。浮托安装类似于运动员挺举过程,巧妙地利用海上潮汐的自然力进行安装。如图所示,涨潮时,工程船托运平台组块驶入已经固定在海中的导管架的槽口,落潮时把平台组块插尖顺势从高位下降安装到导管架接口上。工程船满载时的排水量为5.35×107kg,所安装的平台组块质量为1.55×107kg。(g取10N/kg)
(1)工程船满载航行在海面上时,受到的浮力为多大?
(2)平台组块所受重力大小为多少?
(3)若涨潮前,插尖低于接口0.8m,涨潮时,工程船和平台组块缓慢向上浮起,使得插尖比接口高1.2m。则在此过程中,工程船对平台组块竖直向上做功为多少?
答案:(1)工程船满载时的排水量为m=5.35×107kg,因为工程船是漂浮的,
所以F浮=G=mg=5.35×107kg×10N/kg=5.35×108N;
(2)平台组块所受重力大小为G=m'g=1.55×107kg×10N/kg=1.55×108N;
(3)工程船对平台组块施加的力等于平台组块的重力,即F=G'=1.55×108N;
移动的距离为s=0.8m+1.2m=2m,
工程船对平台组块竖直向上做功为W=Fs=1.55×108N×2m=3.1×108J。
(2023湖北恩施)(3分)一桶沙总重200N,工人在高处用绳在30s内将其匀速提升了6m。求:
(1)工人做功的功率为多大?
(2)若徒手提着这桶沙,沿着楼梯爬高6m,比较工人两次做功的机械效率大小,并简述理由。
答案:(1)工人做的功:W=Gh=200N×6m=1200J;
工人做功的功率:P===40W;
(2)工人做功的目的是将沙子提高到相同高度,因此直接对沙子所做功是有用功,则两次做功的有用功相同;第一次做的额外功是克服桶重和绳重做的功,第二次做的额外功是克服人自身重力和桶重做的功,很明显,第一次做的额外功小,则总功小,由η=可知,工人第一次做功的机械效率高。
(2023黑龙江齐齐哈尔)(8分)如图所示为我国生产的一款水陆两栖观光车,它既能在陆地上行驶,又能像船一样在水中航行。该车的总质量是12t,空载静止在水平地面上时,四个车轮与地面接触的总面积为0.2m2。求:
(1)该车空载静止在水平地面上时,它对水平地面的压强是多少?
(2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,受到的浮力是多少?
(3)该车在水中以36km/h的速度匀速直线航行5min,此时发动机输出功率为180kW,观光车航行过程中受到的阻力是多少?
答案:(1)该车空载静止在水平地面上时,重力G=mg=12×103kg×10N/kg=1.2×105N;
它对水平地面的压力F=G=1.2×105N;
它对水平地面的压强p===6×105Pa。
(2)该车空载(驾驶员质量忽略不计)在水中航行时,处于漂浮,受到的浮力:F浮=G=1.2×105N;
(3)该车在水中以36km/h的速度匀速直线航行5min,处于平衡状态,
车受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等,
所以受到的阻力:f=F牵===1.8×104N。
(2023江苏镇江)某公司设计了一款太阳能无人驾驶汽车,其设计方案中有如表一段描述:
(1)当该车以最高时速在平直公路上匀速行驶时(g取10N/kg),求:
①该车0.5h内行驶的路程。
②维持该车行驶所需的机械功率。
(2)小强查找到如下数据:在晴好的夏天,当太阳光垂直照射时,太阳能电池板每平方米面积上接收的太阳辐射功率为700W。请通过计算说明该车的设计方案是否合理。
答案:(1)①车的最高时速54km/h,则该车0.5h内行驶的路程为:
s=vt=54km/h×0.5h=27km=2.7×104m;
②车受到的重力为G=mg=300kg×10N/kg=3000N,
因该车在平直公路上匀速行驶,故F=f=0.02G=0.02×3000N=60N,
则车行驶所需的机械功率为:P===Fv=60N×54×m/s=900W;
(2)方法一:
车实际获得的机械功率P机=700W/m2×6.5m2×20%×90%=819W,
因为819W<900W,所以方案不合理;
方法二:
需要的太阳能电池板面积S=≈7.14m2;
因为7.14m2>6.5m2,所以方案不合理;
方法三:
1s内需要的太阳能E需===5000J,
1s内能获得的太阳能E获=P太St=700W/m2×6.5m2×1s=4550J,
因为4550J<5000J,所以方案不合理。
(2023甘肃)(6分)随着人们生活水平的提高,房车旅游受到了大众的青睐,某公司推出了如图所示的小型房车,小林和父母参观车展时试驾了该车,该车在平直公路上以54km/h的速度匀速行驶了3600m。已知车轮与水平地面总接触面积为0.4m2,试驾时车和人总质量为4×103kg,阻力是车重的0.1倍。(假定汽车静止时对地面的压力大小等于汽车总重力,汽车匀速行驶时牵引力等于阻力,g取10N/kg。)求:
(1)该房车匀速行驶了多长时间?
(2)该房车静止在水平地面上时,对地面的压强是多少?
(3)该房车匀速行驶时牵引力做功的功率是多大?
答案:解:(1)该房车的速度v=54km/h=15m/s,行驶的时间t===240s;
(2)该房车的总重力G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N,
该房车静止在水平地面上时,对地面的压力F=G=4×104N,
对地面的压强为p===1×105Pa;
(3)房车匀速行驶时受到的阻力f=0.1G=0.1×4×104N=4000N,
由题知汽车匀速行驶时牵引力等于阻力,则牵引力F=f=4000N,
牵引力做功的功率P===Fv=4000N×15m/s=6×104W。
(2023广东深圳)如图1是古时劳动人民亮亮同学用工具播起木料的情景,如图二中已知其中BO:OC=1:5,木料的体积为4m3,木块的密度为0.5×103kg/m3。
(1)求木材所受重力?
(2)如图2,在B端有一木材对绳子的力F1为1×104N,当F2为大时,木料刚好被抬起?
(3)随着时代发展,亮亮同学发现吊车能更方便地提起重物。如图3用一吊车匀速向上提起木材,已知提升的功率为P=10kW,那这个吊车在10s内可以将该木料提升的高度为多高?
答案:解:(1)木料的体积为4m3,木块的密度为0.5×103kg/m3,则木材所受重力
G=mg=ρVg=0.5×103kg/m3×4m3×10N/kg=2×104N
(2)在B端有一木材对绳子的力F1为1×104N,由杠杆平衡条件可得F1×OB=F2×OC
由于BO:OC=1:5
则木料刚好被抬起时,力F2大小F2=F1×OB/OC=1×104N×1/5=2×103N
(3)提升的功率为P=10kW,由P=W/t=Fs/t=Fv得,吊车匀速向上提起木材,拉力等于木料重力,
则提升速度v=P/F=P/G=10×103W/(2×104N)=0.5m/s
吊车在10s内可以将该木料提升的高度h=vt=0.5m/s×10s=5m
(2023广西)在劳动实践活动中,小明在平直的道路上用推车运送小麦,如他60N的水平推力推着推车,以1m/s的速度匀速前进了一段距离,所用的时间为5s,求:
(1)推车通过的路程;
(2)推车受到的阻力;
(3)推力做的功。
答案:解:(1)由v=可知,推车通过的路程为s=vt=1m/s×5s=5m;
(2)因为推车在平直道路上匀速行驶,处于平衡状态,所以推力与阻力是一对平衡力,两者大小相等,即f=F=60N;
(3)推力做的功为W=Fs=60N×5m=300J。
(2023黑龙江龙东)如图是目前一些学校为中小学生提供的校车,方便学生的上下学同时也保证了学生的安全。小明同学家距离学校12km,他乘校车到学校用时30min。问:
(1)校车从小明家到学校的平均速度是多少km/h?
(2)若校车和人的总质量为4.5t,当校车静止时与水平地面的总接触面积为0.15m2,此时校车对地面压强是多少?
(3)若校车以36km/h的速度在水平地面上匀速行驶一段距离,校车受到的阻力是车和人总重力的0.1倍,此时该校车牵引力的功率是多少?
答案:解:(1)校车的平均速度:v===24km/h;
(2)由于在水平面上,车对水平路面的压力:F=G=mg=4500kg×10N/kg=45000N,
车对水平路面的压力:p===3×105Pa;
(3)校车受到的阻力f=0.1G=0.1×45000N=4.5×103N;
校车匀速行驶时,阻力和牵引力是一对平衡力,校车受到的水平牵引力F牵=f=4.5×103N;
校车速度v′=36km/h=10m/s;
该校车牵引力的功率P=F牵v′=4.5×103N×10m/s=4.5×104W。
(2023辽宁鞍山)如图为某品牌微型电动汽车,该车的空载质量为1.2t,最多载重4人,车轮与地面的总接触面积为1000cm2,发动机的最大输出功率为20kW。(g取10N/kg)求:
(1)该车载重4人(每人按60kg计算)时,静止在水平路面上时对路面的压强;
(2)该车以最大输出功率在平直公路上匀速行驶18km,用时15min,在此过程中汽车受到的阻力;
(3)若该车在上述行驶过程中的能量全部由燃油来提供,燃油汽车的效率为25%,需要消耗多少千克的燃油。(q油=4.5×107J/kg)
答案:(1)该车载重4人(每人按60kg计算)时,静止在水平路面上时对路面的的压力:
F=G=mg=(1.2×103kg+4×60kg)×10N/kg=1.44×104N,
(2)该车行驶的速度:v===20m/s,
因该车水平匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,由P===Fv可得该车受到的阻力:F阻=F牵===103N;
(3)该车发动机做的功:W=Pt=20×103W×15×60s=1.8×107J,
燃油完全燃烧释放的热量:Q===7.2×107J,
需要消耗燃油m===1.6kg。
(2023湖北武汉)智能机器正在进入我们的生活,为人们提供高效、精准的服务。某台全自动扫拖一体机器人主要由锂电池组、扫地模组、吸尘模组、拖地模组、升降模组和车轮模组等组件构成,它既可以扫地,也可以拖地。小强同学在面积为S1=27m2的空房间(矩形ABCD)内,用这台机器人打扫家庭卫生。
(1)机器人扫地过程中,若在1×103s内总共做了2.4×104J的功,则机器人做功的功率是多少W?
(2)机器人底部构造如图甲所示,两块面积均为S2=1.8×10﹣2m2的抹布固定在转盘O1、O2上,在升降模组控制下,下降并压迫地面,利用两块抹布旋转擦洗和加压拖地。机器人在瓷砖地面上拖地时,两块抹布对瓷砖地面的压力为12N,两块抹布对瓷砖地面的压强是多少Pa?
(3)机器人拖地过程可用如图乙所示的简化模型进行研究,关门后,机器人(用⊙O表示)从图示位置开始,贴近墙壁AB沿着弓形路线拖洗地面,在地面上拖出水带(水的痕迹)的宽度均为d=0.3m,其中平行于墙边AB的任意相邻的两条水带都不重叠,当机器人拖出第15条水带到达墙角C处时,刚好将整个房间的地面拖洗了1次。机器人受到的牵引力为F=20N,牵引力的功率为3W。忽略墙边和墙角处机器人沿着弓形路线无法拖洗的地面面积,设机器人沿着弓形路线运动时速度大小不变,求机器人需要多长时间,才能沿着弓形路线将整个房间的地面拖洗1次?
答案:(1)机器人扫地过程中,若在1×103s内总共做了2.4×104J的功,则机器人做功的功率为:
P===24W;
(2)两块面积均为S2=1.8×10﹣2m2的抹布,两块抹布对瓷砖地面的压力为12N,
则两块抹布对瓷砖地面的压强为:p==≈333Pa;
(3)由P=、W=Fs和v=可得机器人的速度为:v===0.15m/s;
每次在AB方向运动所用时间为:t1===38s;
每次沿BC方向运动0.3m所用时间为:t2===2s;
机器人沿弓形路线将整个房间地面拖洗1次,机器人需要的时间为:
t总=t1×15+t2×14=38s×15+2s×14=598s。
(2023湖北宜昌)如图所示,我国的“奋斗者”号载人潜水器是目前人类下潜深度最大,也是国际上唯一能同时携带3人多次往返全海深作业的载人深潜装备。2020年11月10日,“奋斗者”号成功坐底马里亚纳海沟,下潜深度达10909米,前部的两个机械手从海底抓取了一块质量为8.4kg,体积为3dm3的深海岩石,固定在采样篮上带出了水面。问:
(1)“奋斗者”号配备的水声通信系统可以在万米海底将文字、语音和图像实时传输给海面上的母船,这种信息传递是通过___________(选填“超声波”或“电磁波”)实现的。
(2)“奋斗者”号坐底时受到的海水压强是多少?(海水密度近似为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(3)带回的岩石密度是多少kg/m3?将它从海底匀速提升至水面,不计水的阻力,采样篮对它做的功是多少J?
答案:(1)“奋斗者”号配备的水声通信系统可以在万米海底将文字、语音和图像实时传输给海面上的母船,这种信息传递是通过超声波实现的;
(2)“奋斗者”号坐底时受到的海水压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10909m=1.0909×108Pa;
(3)深海岩石的密度为:=2.8×103kg/m3;
深海岩石的重力为:G=mg=8.4kg×10N/kg=84N,
岩石受到的浮力为:F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×3×10﹣3m3×10N/kg=30N,
采样篮对它做的功:W=(G﹣F浮)h=(84N﹣30N)×10909m≈5.89×105J。
(2023湖南怀化)“秋收冬藏”是自古以来劳动人民智慧的结晶。又到一年收获粮食的季节,刚初中毕业的小明帮爸爸设计了一个提玉米上楼的装置,如图。已知每袋玉米质量为50kg,一楼和二楼之间的高度为3.2m,使用功率恒定的电动机将一袋玉米从一楼匀速提升到二楼需要8s,小明家使用的绳子最大承受拉力为800N,要把20袋玉米提到二楼。(g=10N/kg)
(1)该装置提升一袋玉米上升时的速度为多大?
(2)求20袋玉米的总重力?
(3)该装置把20袋玉米全部提上楼,总共对玉米做多少功?
(4)如果该电动机的机械效率为80%,要把20袋玉米提上楼,电动机的电功率为多少?
答案:.(1)由速度公式v=,可得装置提升一袋玉米上升时的速度为:v===0.4m/s;
(2)20袋玉米的总重力G=mg=20×50kg×10N/kg=1×104N;
(3)该装置把20袋玉米全部提上楼,总共对玉米做功:W=Gh=1×104N×3.2m=3.2×104J;
(4)每袋玉米的重力500N,小明家使用的绳子最大承受拉力为800N,定滑轮只改变的方向,不改变力的大小上,故该电动机一次只能提起一袋玉米
电动机在一次工作过程对玉米做的功W有用=Gh=500N×3.2m=1600J,
由机械效率η=可知:
电动机在一次工作过程中做功W总=1600J÷80%=2000J,
电动机的电功率P===250W。
(2023湖南长沙)如图,小明用一个动滑轮和几个相同的杠铃片自制了一个健身器,已知动滑轮的质量为5kg,每个杠铃片的质量为10kg。不计绳重和摩擦,g取10N/kg,小明通过握杆竖直向上匀速拉动绳子提升杠铃片的过程中,求:
(1)杠铃片在0.5s内上升0.2m,杠铃片的速度;
(2)动滑轮下挂着两个杠铃片,握杆对绳子拉力的大小;
(3)动滑轮下挂着四个杠铃片,杠铃片上升了0.1m,
在此过程中握杆对绳子的拉力做的功。
答案:(1)杠铃片上升的速度;
(2)每个杠铃片的重力G=mg=10kg×10N/kg=100N,
每个动滑轮的重力G动=m动g=5kg×10N/kg=50N,
不计绳重和摩擦,当动滑轮下挂两个杠铃片,握杆对绳子的拉力:
F=(2G+G动)=×(2×100N+50N)=125N;
(3)不计绳重和摩擦,动滑轮下挂着四个杠铃片,杠铃片上升了0.1m,
在此过程中握杆对绳子的拉力做的功W=4Gh+G动h=4×100N×0.1m+50N×0.1m=45J。
(2023湖南永州)周末小明陪着妹妹,由父母驾驶国产新能源汽车到“国际慢城”双牌县的阳明山看“花海”。(g=10N/kg)
(1)汽车和车内的人总质量为1800kg,静止在水平地面时,轮胎与地面接触的总面积为0.15m2,求此时汽车对地面的压强;
(2)汽车在开往阳明山的路程中,在某段路上匀速直线行驶2400m,用时2min,已知汽车在该路段受到的摩擦力为2000N,求汽车在该路段的速度和功率。
答案:(1)汽车对地面的压力F=G总=mg=1800kg×10N/kg=18000N,
汽车对地面的压强p===1.2×105Pa;
(2)由题意得,汽车的速度==20m/s;
因为汽车做匀速直线运动,则有牵引力F牵=f=2000N,
所以汽车的功率P===F牵v=2000N×20m/s=4×104W。
(2023江苏泰州)新能源电动汽车具有节能、环保的特点。如图所示,一辆电动汽车停放在水平地面上,满载时整车质量为1.5t,轮胎与地面的总接触面积为600cm2。在某段平直路面上,该车满载时90s内匀速行驶了1.8km,电动汽车受到的阻力为2500N,求:
(1)汽车行驶的速度。
(2)汽车发动机的功率。
(3)汽车静止时对水平地面的压强。(g取10N/kg)
答案:(1)汽车行驶的速度:v===20m/s;
(2)汽车匀速行驶时,汽车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力,
根据二力平衡条件可知汽车的牵引力:F=f=2500N,
汽车发动机的功率:P===Fv=2500N×20m/s=5×104W;
(3)满载时整车的重力:G=mg=1.5×1000kg×10N/kg=1.5×104N,
汽车静止时对水平地面的压力:F压=G=1.5×104N,
汽车静止时对水平地面的压强:p===2.5×105Pa。
(2023山东潍坊)图示为某公司研发的一款太阳能辅助电动车,车身上部铺满了太阳能电池薄膜,可实现太阳能和充电桩两种充电模式。使用前对该车进行测试,在其匀速直线行驶阶段,有关测试数据如下表所示。已知该车行驶过程所受阻力包括摩擦力和空气阻力,摩擦力为整车重力的0.03倍,空气阻力与行进速度的关系为f=kv2,k=0.02N•s2/m2。若定义该车的推进效率为该车的牵引力所做的功与其消耗电能之比,用字母η表示,g取10N/kg,求该车本次测试过程中:
(1)行驶的速度;(2)牵引力做功的功率;(3)推进效率η。
答案:(1)行驶的速度为:v===108km/h=30m/s;
(2)摩擦力为:f摩擦=0.03G=0.03mg=0.03×940kg×10N/kg=282N,
空气阻力为:f空气=kv2=0.02N•s2/m2×(30m/s)2=18N,
由于匀速运动时牵引力等于所受阻力,
所以牵引力为:F=f总=f摩擦+f空气=282N+18N=300N,
牵引力做功的功率为:P===Fv=300N×30m/s=9000W;
(3)牵引力做的功为:W=Fs=300N×54×103m=1.62×107J,
消耗的电能为:W电=5kW•h=1.8×107J,
推进效率为:η==×100%=90%。
(2023山西)如图是小伟同学在单杠上做引体向上时的情景,每次引体向上身体上升的高度为0.6m,求解下列问题。(小伟的质量为50kg,g取10N/kg)
(1)引体向上前小伟先进行了热身训练,他绕操场跑了600m用时5分钟,他热身运动的平均速度。
(2)小伟完成1次引体向上克服重力做的功。
(3)小伟做完引体向上运动后,双脚稳稳地站在水平地面上,请你估算他此时对地面的压强。
答案:解:(1)小伟热身运动的平均速度为:v===2m/s;
(2)小伟受到的重力为:G=mg=50kg×10N/kg=500N,
完成1次引体向上做的功为:W=Gh=500N×0.6m=300J;
(3)小伟双脚站在水平地面上对地面的压力为:F=G=500N,
双脚与地面的接触面积约为:S=400cm2=400×10﹣4m2,
则对地面的压强:p===1.25×104Pa。
(2023上海)用大小为10牛的水平方向的推力F使重力为20牛的物体在5秒内匀速运动4米,求这段时间里物体推力F做的功W和功率P。
答案:推力F做的功W=Fs=W/t=10N×4m=40J 推力F的功率P=W/t=40J/5s=8W
(2023四川成都)小尚同学勤于思考,热爱探究,下面是他在探究中遇到的两个问题,请完成相关计算。
(1)小尚听爸爸说,家里的电动汽车正常行驶10km消耗的电能约为1度(3.6×106J)。他认为由此可以测算出电动汽车的牵引力,依据模型思想,他将问题简化为:汽车行驶10km,牵引力做功3.6×106J,求牵引力的大小。
(2)被测物体A置于坚固的水平台上,实验小桌放在物体A上,小桌与A的接触面积为0.1cm2(即A的受力面积)。往实验小桌上的沙盘里缓慢添加细沙,直到将被测物体A压坏,测得小桌、沙盘和细沙的总重为5N,求物体A能承受的最大压强。
答案:(1)由W=FS得,牵引力的大小:
(2)因为F=G=5N
物体A能承受的最大压强为。
(2023四川内江)如图是当今世界上最新研发的“侦探猎犬”超音速汽车,最大车速能达到1.6×103km/h,它创造了短期内无法超越的世界纪录。在某次测试中,该超音速汽车以1.26×103km/h的速度在水平轨道上匀速直线行驶时,汽车受到水平方向的阻力为1.8×105N,求在这次测试中:
(1)汽车受到水平方向的牵引力。
(2)汽车牵引力的功率。
答案:(1)由题意可知,超音速汽车在水平轨道上匀速直线行驶时,处于平衡状态,受到平衡力作用,
因此汽车在水平方向上受到的阻力和牵引力是一对平衡力,大小相等,
则汽车受到水平方向的牵引力为F=f=1.8×105N;
(2)汽车的速度为v=1.26×103km/h=350m/s,
汽车牵引力的功率为P==Fv=1.8×105N×350m/s=6.3×107W。
(2023四川雅安)为加快川藏铁路建设进度,建设者节假日依然奋战在一线。工地上工人师傅用叉车将质量为1000kg的货物匀速提高1.5m用时5s(g取10N/kg)。求:
(1)货物的重力;
(2)货物上升的速度;
(3)叉车提升货物的功率。
答案:(1)货物所受到的重力为:G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N;
(2)货物上升的速度为:v====0.3m/s;
(3)叉车提升货物时对货物所做的功为:W=Gh=1×104N×1.5m=1.5×104J,
叉车提升货物的功率为:P===3000W。
(2023四川自贡)为保家卫国,加强国防建设,我国自主研制了一款两栖坦克,坦克发动机最大功率为440kW,满载时质量是24t,在野外陆地的最大速度是60km/h,在水中的最大速度是14km/h。已知ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg,请完成下列问题:
(1)坦克满载在水中行进时,排开水的体积是多少?
(2)坦克每条履带与地面的接触面积是2m2,满载时对水平地面的压强多大?
(3)在某次演习中,坦克以最大功率在水中行驶10min,发动机所做的功是多少?
答案:(1)坦克满载时受到的重力:G=mg=24×103kg×10N/kg=2.4×105N,
坦克漂浮在水中受到的浮力:F浮=G=2.4×105N,
由F浮=ρgV排可得,此时它排开水的体积:V排===24m3,
(2)坦克满载时静止在地面上,对地面的压力等于其重力,即F=G=2.4×105N,
两条履带的触地面积,S=2×2m2=4m2;
坦克满载时对水平地面的压强:p===6×104Pa;
(3)在某次演习中,坦克以最大功率在水中行驶10min,发动机所做的功为:
W=Pt=440×103W×10×60s=2.64×108J。
◆整车质量为300kg,最高时速54km/h。当该车在平直公路上以最高时速匀速行驶时,所受阻力为车重的0.02倍。
◆所铺设太阳能电池板面积为6.5m2,该太阳能电池的能量转化效率为20%,太阳能电池直接给电机供电,电机将输入电功率的90%转化为汽车行驶所需的机械功率。
整车质量:940kg
行驶路程:54km
行驶时间:0.5h
消耗电能:5kW•h
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