人教版八年级下册11.1 功课时练习
展开一、选择题
1. 如图所示,在水平地面上,小聪用力将箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子没有移动下面关于做功的说法,正确的是( )
A. 小明用了力,他对箱子做了功
B. 小聪用力拉动了箱子,她对箱子做了功
C. 小聪在拉箱子的过程中,箱子所受的重力做了功
D. 小明、小聪都没有对箱子做功
2. 如图所示的四种情境中,人对物体做功的是( )
A. 冰壶脱手后继续在冰面上滑行
B. 踢出去的足球在球场上滚动了一段距离
C. 举重运动员举着杠铃不动
D. 运动员用力将篮球向上托起
3. 下列有关功的说法正确的是( )
A. 人推车而车未动时,人对车的推力对该车没有做功
B. 用相同的力F拉着同一物体运动时,拉力F做功相同
C. 用相同的力对不同物体做功时,速度大的物体做功一定多
D. 货物被提升的过程中绳子对货物的拉力没有做功
4. 关于功的概念,下列说法正确的是( )
A. 只要有力作用在物体上,力就对物体做功
B. 物体只要移动了距离,就有力对它做了功
C. 只要有力作用在物体上,且物体在力的方向上又移动了距离,则这个力就对物体做了功
D. 有力作用在物体上,物体又移动了距离,这个力就一定对物体做了功
5. 下列情景中,关于力对杯子做功的描述正确的是( )
A. 用手托着杯子上楼梯,手对杯子没有做功
B. 用手托着杯子长时间站立,手对杯子做了功
C. 用手托着杯子乘电梯上楼,手对杯子做了功
D. 用手将杯子扔出后在杯子飞行的过程中,手对杯子做了功
6. 一个同学用50N的水平方向的力,将一个重为5N的球沿水平方向踢出去后,球在地上滚动了30m停下来。在球滚动的过程中,脚对球做的功是。( )
A. 0JB. 5JC. 150JD. 1500J
二、填空题
7. 一建筑工人用100N的水平推力推小车,使小车在水平地面上匀速前进了2m,小车受到的阻力为______N。撤去推力,小车仍然能继续向前运动1m,在小车前进3m的过程中,工人对小车做的功为______J,支持力做功______J。
8. 某举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃快速地举过头顶,运动员在这个过程中 对杠铃做功;运动员在起立状态保持3s,在这3s内运动员 对杠铃做功。(均选填“有”或“没有”)
9. 如图所示的单摆,让小球从A点静止释放,小球从A点向B点摆动的过程中,小球受到的重力对小球 功,细绳对小球的拉力 功.(填“做”或“不做”)
10. 小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m,松开手后,书箱仍向前滑行了1m,整个过程中小明做功 J,书箱的重力做功 J。
三、计算题
11. 如图所示是某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在50N的牵引力作用下,以0.5m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60s。求:
(1)它行驶的路程;
(2)此过程中牵引力所做的功。
12. 如图所示,一名小朋友在水平地面上用50N的水平推力推动重100N的箱子,使箱子前进了10m,则推箱子的小朋友做了多少功?如果把这个箱子举高1.5m,他做的功又是多少?
13. 小丽参加体育测试,在跳绳测试中,1min跳了150次,每次跳起的高度为5cm,小丽的质量为50kg。求:(g/取10N/kg)
(1)小丽每跳一次所做的功。
(2)小丽跳150次所做的功。
一、选择题
1. 如图所示,水平向左推讲台,没有推动,在这个过程中( )
A. 讲台受到的惯性力的作用,所以没有推动B. 人对讲台的推力小于讲台受到的摩擦力
C. 讲台受到的推力与重力是一对平衡力D. 人对讲台没有做功
2. 教学大楼每层楼高为3m,小明提着一重为50N的箱子,沿楼梯从一楼登上三楼,再沿三楼水平走廊走了4m进入教室,则小明从一楼到教室过程中对箱子做的功为( )
A.0JB. 300JC. 450JD. 500J
3. 小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示的甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离s,该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙。下列关于做功大小的说法正确的是( )
A. W甲
C. W甲=W乙=W丙D. W甲=W乙
A. 重力对购物车做了功B. 支持力对购物车做了功
C. 推力对购物车做了功D. 没有力对购物车做功
5. 如图所示,在水平面ABC中,AB段光滑,BC段粗糙,且AB=BC=20m,用10N的水平恒力F推着100N的重物,由A点运动到C点,在AB段、BC段上推力做的功分别为W1、W2,则W1、W2的大小关系是( )
A. W1=W2 B. W1>W2
C. W1
A. 150JB. 200JC. 250JD. 300J
二、填空题
7. 北京体育中考男生有引体向上项目。如图所示是引体向上的示意图。小强同学在半分钟内做了12个规范的引体向上。已知小强的质量为60kg,每次引体向上他能将自身重心提高0.4m,则小强每做一次引体向上所做的功为 J。(g取10N/kg)
8. 如图所示,质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的35,则他上半身的重力约为 N,他在一段时间内做了40个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3m,则他在这段时间克服重力做的功约为 J。(g取10N/kg)
9. 在测量钩码所受的重力时,小吴用弹簧测力计从图甲所示位置开始竖直向上缓缓提升,弹簧测力计的示数F与弹簧测力计上升高度h之间的关系如图乙所示。则钩码的重力大小为 N;弹簧测力计从开始上升到高度为16cm时,弹簧测力计对钩码所做的功是 J。
10. 如图,斜面长度为0.2m,高度为0.1m,重为10N的小球A从斜面滚下,重力做功为 J,斜面对小球的支持力为6N,支持力对小球做功为 J;水平面对小球的阻力为1N,小球在水平面上运动了0.5m,阻力做功为 J,重力做功为 J。
11. 如图甲所示,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的关系和物体运动的速度v与时间t的关系如图乙、丙所示。由图像可知,当t=1 s时,物体处于________状态;t=3 s时,物体受到的摩擦力为______N,在4∼6秒内对物体做的功为______________J。
12. 如图所示的玻璃管中装有水,一个体积为1×10−4m3的木块下端被轻绳系住,固定在容器下部,木块的重力为0.6 N,ρ水=1.0×103kg/m3,当木块静止时,绳子的拉力为 N,剪断轻绳后,木块从开始上浮到刚要露出水面的过程中,浮力所做的功为 J(各部分长度如图)。
三、计算题
13. 小明的质量为50kg,每只鞋与地面接触面积为250cm2.g取10N/kg.
(1)求小明的重力大小;
(2)求小明单脚站立时对地面的压强;
(3)小明从教学楼1楼走到5楼,估算他上楼时做的功.
14. 从距离水平面3m的高处由静止释放一棱长为10cm的正方体木块,空气阻力忽略不计,用压力传感器记录了从木块撞击地面开始到完全静止时的压力变化情况,并根据记录的数据绘制了压力随时间变化的关系图象,如图所示.(g取10N/kg)求:
(1)木块的密度;
(2)木块下落过程中,重力所做的功;
(3)木块对地面的最大压强.
15. 张家界风景区内的“百龙天梯”是世界上最高、载重量最大、运行速度最快的全景户外观光电梯.该电梯运行高度约为330m,从地面向上运行到最高点的过程中,电梯速度与时间的关系图象如图所示.游客小明质量为60kg,每只脚与电梯水平地板的接触面积约为250cm2,g取10N/kg.求:
(1)“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度.
(2)当电梯匀速运行时,双脚站立的小明对电梯的压强.
(3)向上匀速运行的过程中,电梯对小明做的功.
课时11.1 功(解析版)
一、选择题
1. 如图所示,在水平地面上,小聪用力将箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子没有移动下面关于做功的说法,正确的是( )
A. 小明用了力,他对箱子做了功
B. 小聪用力拉动了箱子,她对箱子做了功
C. 小聪在拉箱子的过程中,箱子所受的重力做了功
D. 小明、小聪都没有对箱子做功
【答案】B
【解析】小明用力推箱子,但箱子没有移动,因此他对箱子没有做功,A说法错误;小聪用力拉箱子,箱子在力的方向上移动了一段距离,因此她对箱子做了功,B说法正确,D说法错误;重力的方向是竖直向下,箱子的运动方向是水平方向,因此,箱子所受的重力没有做功,C说法错误.
2. 如图所示的四种情境中,人对物体做功的是( )
A. 冰壶脱手后继续在冰面上滑行
B. 踢出去的足球在球场上滚动了一段距离
C. 举重运动员举着杠铃不动
D. 运动员用力将篮球向上托起
【答案】D
【解析】运动员对球施力,且篮球在沿力的方向上移动了一段距离。
3. 下列有关功的说法正确的是( )
A. 人推车而车未动时,人对车的推力对该车没有做功
B. 用相同的力F拉着同一物体运动时,拉力F做功相同
C. 用相同的力对不同物体做功时,速度大的物体做功一定多
D. 货物被提升的过程中绳子对货物的拉力没有做功
【答案】A
【解析】
本题考查了力是否做功的判断方法和比较做功的大小;有力有距离,力对物体不一定做功,物体一定在力的作用下通过了距离,力对物体才做功。根据公式W=Fs比较做功的多少。
A.用力推车而未推动时,只有力没有距离,故推力对汽车没有做功,故A正确;
BC.根据公式W=Fs可知,拉力做功的大小与拉力的大小和沿力的方向移动的距离有关,做功的多少与速度无关,拉力F相同,做功不一定相同,故BC错误;
D.货物被提升的过程中,绳子对货物有力的作用,货物沿力的方向移动了距离,故拉力做了功,故D错误。
故选A。
4. 关于功的概念,下列说法正确的是( )
A. 只要有力作用在物体上,力就对物体做功
B. 物体只要移动了距离,就有力对它做了功
C. 只要有力作用在物体上,且物体在力的方向上又移动了距离,则这个力就对物体做了功
D. 有力作用在物体上,物体又移动了距离,这个力就一定对物体做了功
【答案】C
【解析】只要有力作用在物体上,且物体在力的方向上又移动了距离,则这个力就对物体做了功。
5. 下列情景中,关于力对杯子做功的描述正确的是( )
A. 用手托着杯子上楼梯,手对杯子没有做功
B. 用手托着杯子长时间站立,手对杯子做了功
C. 用手托着杯子乘电梯上楼,手对杯子做了功
D. 用手将杯子扔出后在杯子飞行的过程中,手对杯子做了功
【答案】C
【解析】A.用手托着杯子上楼梯,杯子在力的方向上移动了距离,手对杯子做了功,故A错误;
B.用手托着杯子长时间站立,杯子没有在竖直向上的托力作用下移动距离,手对杯子没有做功,故B错误;
C.用手托着杯子乘电梯上楼,杯子在竖直向上的托力的方向上移动了距离,手对杯子做了功,故C正确;
D.用手将杯子扔出,杯子由于惯性飞行,手没有对杯子施加力的作用,手对杯子没有做功,故D错误。
故选C。
6. 一个同学用50N的水平方向的力,将一个重为5N的球沿水平方向踢出去后,球在地上滚动了30m停下来。在球滚动的过程中,脚对球做的功是。( )
A. 0JB. 5JC. 150JD. 1500J
【答案】A
【解析】球在滚动时,脚对球未施加力的作用,因此不做功。
二、填空题
7. 一建筑工人用100N的水平推力推小车,使小车在水平地面上匀速前进了2m,小车受到的阻力为______N。撤去推力,小车仍然能继续向前运动1m,在小车前进3m的过程中,工人对小车做的功为______J,支持力做功______J。
【答案】100;200;0
【解析】因为小车在水平地面上做匀速运动,受到的推力、阻力是一对平衡力,大小相等,所以小车受到的阻力
f=F=100N
建筑工人用100N的水平推力推小车,使小车在水平地面上匀速前进了2m,该阶段工人对小车做的功为
W=Fs=100N×2m=200J
撤去推力,小车由于惯性继续向前运动,工人不再对小车用力,所以小车运动的第3秒工人对小车不做功,因此在小车前进3m的过程中,工人对小车做的功为200J。
小车水平运动,在支持力的方向上没有移动距离,支持力对小车不做功,即做功为0J。
8. 某举重运动员在0.5s内由支撑到起立将杠铃快速地举过头顶,运动员在这个过程中 对杠铃做功;运动员在起立状态保持3s,在这3s内运动员 对杠铃做功。(均选填“有”或“没有”)
【答案】有 ; 没有
【解析】在举过头顶时,有力作用在杠铃上,且沿力的方向上运动了一段距离,因此运动员在这个过程中对杠铃做功了。在挺举过程中,有力作用在杠铃上,但未移动一段距离,因此未做功。
9. 如图所示的单摆,让小球从A点静止释放,小球从A点向B点摆动的过程中,小球受到的重力对小球 功,细绳对小球的拉力 功.(填“做”或“不做”)
【答案】做 不做
【解析】小球从A点向B点摆动的过程中,小球沿重力的方向上移动了一段距离,因此小球受到的重力对小球做了功。而小球在沿细线方向上未移动一段距离,细绳对小球的拉力不做功。
10. 小明同学用40N的水平推力推着重100N的书箱在水平地面上前进了2m,松开手后,书箱仍向前滑行了1m,整个过程中小明做功 J,书箱的重力做功 J。
【答案】80;0。
【解析】小明的推力做功W=Fs=40N×2m=80J,滑行过程中,推力不做功。沿重力方向上未移动一段距离,重力做功为0J。
三、计算题
11. 如图所示是某公司研发的智能服务机器人,它具有净化室内空气、陪伴老人聊天散步等功能。若它在50N的牵引力作用下,以0.5m/s的速度在水平地面匀速直线行驶60s。求:
(1)它行驶的路程;
(2)此过程中牵引力所做的功。
【答案】
解:(1)因为v=st,所以它行驶的路程s=vt=0.5m/s×60s=30m;
(2)此过程中牵引力所做的功W=Fs=50N×30m=1500J。
【解析】略
本题考查了速度和功的计算。
(1)已知运动速度和运动时间,根据v=st的变形求出行驶的路程;
(2)已知牵引力和根据上一小问计算的在牵引力作用下运动的距离,依据W=Fs计算牵引力所做的功。
12. 如图所示,一名小朋友在水平地面上用50N的水平推力推动重100N的箱子,使箱子前进了10m,则推箱子的小朋友做了多少功?如果把这个箱子举高1.5m,他做的功又是多少?
【答案】
解:W1=Fs=50 N×10 m=500 J。
W2=Gℎ=100 N×1.5 m=150 J。
答;推箱子的小朋友做功500 J;如果把这个箱子举高1.5 m,他做的功是150 J。
【解析】做功的条件是有力作用在物体上,并且在力的方向上移动距离,已知推力和移动的距离,根据W=Fs可得做的功。举高箱子是克服重力做功,已知重力和举高的高度,根据W=Gℎ可求做的功。
本题考查推力做功的计算和克服重力做功的计算。
13. 小丽参加体育测试,在跳绳测试中,1min跳了150次,每次跳起的高度为5cm,小丽的质量为50kg。求:(g/取10N/kg)
(1)小丽每跳一次所做的功。
(2)小丽跳150次所做的功。
【答案】
解:(1)小丽的重力:G=mg=50kg×10N/kg=500N,
小丽每跳一次做的功:W1=Gℎ=500N×0.05m=25J;
(2)小丽跳绳1min时一共做的功:W2=150×25J=3750J。
答:(1)小丽每跳一次做功为25J;
(2)小丽跳150次所做的功是3750J。
【解析】(1)根据小丽的质量是50kg,利用G=mg即可求出其重力;根据小丽每次跳起的高度,利用W=Gℎ即可求出小丽每跳一次做的功;
(2)因为小丽1min跳了150次,所以小丽跳绳时做的功等于150乘以小丽每跳一次做的功。
此题主要考查重力的计算、功的计算,难度不大,都是一些基础知识,要求学生应熟练掌握。
一、选择题
1. 如图所示,水平向左推讲台,没有推动,在这个过程中( )
A. 讲台受到的惯性力的作用,所以没有推动B. 人对讲台的推力小于讲台受到的摩擦力
C. 讲台受到的推力与重力是一对平衡力D. 人对讲台没有做功
【答案】D
【解析】
A、惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,不是力,故A错误;
B、水平向左推讲台,没有推动,说明讲台处于平衡状态,在水平方向受到推力和静摩擦力,二力是一对平衡力,所以推力等于摩擦力,故B错误;
C.讲台受到的推力和重力不在同一条直线上,方向也不是相反,所以不是一对平衡力,故C错误;
D、人给讲台一个力,但是讲台在力的作用下没有移动距离,所以人对讲台没有做功,故D正确。
故选:D。
2. 教学大楼每层楼高为3m,小明提着一重为50N的箱子,沿楼梯从一楼登上三楼,再沿三楼水平走廊走了4m进入教室,则小明从一楼到教室过程中对箱子做的功为( )
A.0JB. 300JC. 450JD. 500J
【答案】B
【解析】
【分析】本题考查功的计算,明确做功的两个必要因素,熟练运用功的计算公式,可解答此题。
运用功的计算公式W=Fs,可求功的大小;力F与s的方向要一致,力才做功。
【解答】从一楼登上三楼,小明提箱子上楼通过的高度为ℎ=3m×2=6m;
在水平方向上小明未对箱子做功,故小明对箱做的功为W=Fs=Gℎ=50N×6m=300J。
故B正确,ACD错误。
故选B。
3. 小李同学先后用同样大小的力F使同一木箱分别在如图所示的甲、乙、丙三个表面上沿力的方向移动相同的距离s,该力F在这三个过程中所做的功分别为W甲、W乙、W丙。下列关于做功大小的说法正确的是( )
A. W甲
C. W甲=W乙=W丙D. W甲=W乙
【解析】力的大小相同,且沿力的方向移动相同的距离s,因此,所做的功相等。
4. 水平地面上的购物车在水平推力的作用下,沿推力的方向运动一段距离,则下列判断中正确的是( )
A. 重力对购物车做了功B. 支持力对购物车做了功
C. 推力对购物车做了功D. 没有力对购物车做功
【答案】C
【解析】解:
A、由题知,购物车在水平地面上运动,在重力的方向上(竖直向下)购物车没有移动距离,所以重力不做功,故A错误;
B、由题知,购物车在水平地面上运动,在支持力的方向上(竖直向上)购物车没有移动距离,所以支持力不做功,故B错误;
CD、购物车在水平推力的方向上移动了距离,所以推力对购物车做了功,故C正确、D错误。
故选:C。
做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是在力的方向上移动的距离,据此判断重力、支持力、推力是否做功。
明确三种情况不做功:一是有力无距离(例如:推而未动),二是有距离无力(靠惯性运动),三是力的方向与运动方向垂直。
5. 如图所示,在水平面ABC中,AB段光滑,BC段粗糙,且AB=BC=20m,用10N的水平恒力F推着100N的重物,由A点运动到C点,在AB段、BC段上推力做的功分别为W1、W2,则W1、W2的大小关系是( )
A. W1=W2 B. W1>W2
C. W1
【解析】物体M在不同路面上受到的推力F大小相等,物体在力的方向上通过的距离s相等,由公式W=Fs可得
W1=W2
因此选项BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
6. 如图所示,用水平向右的推力F=50N,将重为60N的小车从斜面的底端匀速推到顶端,这时推力F所做的功是( )
A. 150JB. 200JC. 250JD. 300J
【答案】B
【解析】由题可知,推力F的方向水平向右,根据图示可知,小车在水平方向移动的距离s=4 m;这时推力F所做的功W=Fs=50 N×4 m=200 J。故选B。
二、填空题
7. 北京体育中考男生有引体向上项目。如图所示是引体向上的示意图。小强同学在半分钟内做了12个规范的引体向上。已知小强的质量为60kg,每次引体向上他能将自身重心提高0.4m,则小强每做一次引体向上所做的功为 J。(g取10N/kg)
【答案】240
【解析】小强的重力:G=mg=60kg×10N/kg=600N;小强每做一次引体向上所做的功为W=Fs=600N×0.4m=240J。
8. 如图所示,质量为50kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的35,则他上半身的重力约为 N,他在一段时间内做了40个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3m,则他在这段时间克服重力做的功约为 J。(g取10N/kg)
【答案】300;3600
【解析】该同学的重力:G=mg=50kg×10N/kg=500N,他上半身的重力:G上=35×500N=300N,做一次仰卧起坐克服重力做的功:W=G上ℎ=300N×0.3m=90J,做40个仰卧起坐克服重力做的功:W′=40W=40×90J=3600J。
9. 在测量钩码所受的重力时,小吴用弹簧测力计从图甲所示位置开始竖直向上缓缓提升,弹簧测力计的示数F与弹簧测力计上升高度h之间的关系如图乙所示。则钩码的重力大小为 N;弹簧测力计从开始上升到高度为16cm时,弹簧测力计对钩码所做的功是 J。
【答案】4.5;0.45
【解析】(1)用测力计从图甲所示位置开始竖直向上缓缓提升,钩码离开桌面后测力计的示数不再变化,此时示数即为钩码所受重力大小,根据图乙可知,钩码所受的重力为4.5N;(2)当缓缓提升钩码离开桌面后,弹簧测力计的示数为4.5N,钩码通过的距离为16cm−6cm=10cm=0.1m,弹簧测力计的拉力对钩码做的功W=Fs=4.5N×0.1m=0.45J。
10. 如图,斜面长度为0.2m,高度为0.1m,重为10N的小球A从斜面滚下,重力做功为 J,斜面对小球的支持力为6N,支持力对小球做功为 J;水平面对小球的阻力为1N,小球在水平面上运动了0.5m,阻力做功为 J,重力做功为 J。
【答案】1;0;0.5;0
【解析】重力做功为W=Gh=10N×0.1m=1J;支持力未对小球做功;小球在水平面上运动了0.5m,阻力做功为W=fs=1N×0.5m=0.5J,重力不做功。
11. 如图甲所示,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的关系和物体运动的速度v与时间t的关系如图乙、丙所示。由图像可知,当t=1 s时,物体处于________状态;t=3 s时,物体受到的摩擦力为______N,在4∼6秒内对物体做的功为______________J。
【答案】静止;2;8
【解析】
【分析】本题结合图像像考查力与运动的关系及功的计算,看懂图像,v−t图象、F−t图象相结合,判断出物体各段运动状态,根据平衡状态中二力平衡找出力的大小是本题的关键所在。
速度图象:0−2s,物体静止;2−4s,物体加速运动;4−6s,物体匀速直线运动,对应看懂F−t图解答问题。
【解答】(1)由图丙的v−t图象可以可出,在0~2s内,物体的速度始终为0,则当t=1 s时,物体处于静止状态;
(2)由图像可知,4s~6s内,物体的速度不变,做的是匀速直线运动,4s~6s内推力F=2N,受到的摩擦力和推力是一对平衡力,摩擦力大小为2N,
物体在2−4s内做加速运动,受到的摩擦力大小与物体做匀速直线运动时的摩擦力相同,所以2−4s内受到的摩擦力的大小为2N;
(3)由图丙可知,4s~6s内,物体的速度不变,做的是匀速直线运动,
物体通过的距离为:s=vt=2m/s×2s=4m,
由图乙可知,4s~6s内推力F=2N,
则对物体做的功为:W=Fs=2N×4m=8J。
故答案为:静止;2;8。
12. 如图所示的玻璃管中装有水,一个体积为1×10−4m3的木块下端被轻绳系住,固定在容器下部,木块的重力为0.6 N,ρ水=1.0×103kg/m3,当木块静止时,绳子的拉力为 N,剪断轻绳后,木块从开始上浮到刚要露出水面的过程中,浮力所做的功为 J(各部分长度如图)。
【答案】0.4;0.15
【解析】木块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10−4 m3=1 N,木块静止即受力平衡,则绳子的拉力F=F浮−G=1 N−0.6 N=0.4 N,木块从开始上浮到刚要露出水面的过程中,浮力所做的功W=F浮ℎ=1 N×0.15 m=0.15 J。
三、计算题
13. 小明的质量为50kg,每只鞋与地面接触面积为250cm2.g取10N/kg.
(1)求小明的重力大小;
(2)求小明单脚站立时对地面的压强;
(3)小明从教学楼1楼走到5楼,估算他上楼时做的功.
【答案】解:(1)小明的重力:G=mg=50kg×10N/kg=500N;
(2)小明单脚站立时,对地面的压力:F=G=500N,
对地面的压强:
p=FS=500N250×10−4m2=2×104Pa;
(3)教学楼一层楼的高度约为3m,
小明从教学楼1楼走到5楼上升的高度:ℎ=4×3m=12m,
他上楼时做的功:W=Gℎ=500N×12m=6000J.
答:(1)小明的重力为500N;
(2)小明单脚站立时对地面的压强为2×104Pa;
(3)小明从教学楼1楼走到5楼,他上楼时做的功为6000J.
【解析】解:(1)小明的重力:G=mg=50kg×10N/kg=500N;
(2)小明单脚站立时,对地面的压力:F=G=500N,
对地面的压强:
p=FS=500N250×10−4m2=2×104Pa;
(3)教学楼一层楼的高度约为3m,
小明从教学楼1楼走到5楼上升的高度:ℎ=4×3m=12m,
他上楼时做的功:W=Gℎ=500N×12m=6000J.
答:(1)小明的重力为500N;
(2)小明单脚站立时对地面的压强为2×104Pa;
(3)小明从教学楼1楼走到5楼,他上楼时做的功为6000J.
(1)知道小明的质量,根据G=mg求出重力;
(2)小明单脚站立时对地面的压力和自身的重力相等,根据p=FS求出对地面的压强;
(3)教学楼一层楼的高度约为3m,教学楼1楼到5楼的高度为4层楼的高度,根据W=Gℎ求出他上楼时做的功.
本题考查了重力公式、压强公式和做功功率的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等以及知道一层楼的高度约为3m.
14. 从距离水平面3m的高处由静止释放一棱长为10cm的正方体木块,空气阻力忽略不计,用压力传感器记录了从木块撞击地面开始到完全静止时的压力变化情况,并根据记录的数据绘制了压力随时间变化的关系图象,如图所示.(g取10N/kg)求:
(1)木块的密度;
(2)木块下落过程中,重力所做的功;
(3)木块对地面的最大压强.
【答案】
解:(1)木块的体积:V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10−3m3,
根据记录的数据绘制了压力随时间变化的关系图象,可知木块静止时对地面的压力F0=5N,
木块的重力:G=F0=5N,
由G=mg可知,木块的质量:m=Gg=5N10N/kg=0.5kg,
木块的密度:ρ=mV=0.5kg1×10−3m3=0.5×103kg/m3;
(2)重力所做的功:W=Gℎ=5N×3m=15J;
(3)由图象可知,木块撞击地面时的最大压力为35N,
接触面积:S=10cm×10cm=100cm2=1×10−2m2,
则木块对地面的最大压强:p=FS=35N1×10−2m2=3.5×103Pa。
答:(1)木块的密度为0.5×103kg/m3;
(2)木块下落过程中,重力所做的功为15J;
(3)木块对地面的最大压强为3.5×103Pa。
【解析】此题综合考查了密度的计算,压强的大小及其计算,本题有一定的拔高难度,属于难题;由图示图象求出木块对地面的压力是正确解题的前提与关键,应用密度公式、功的计算公式与压强公式可以解题。
(1)根据绘制了压力随时间变化的关系图象,可得出木块静止时对地面的压力,利用G=mg求得其质量,已知木块的棱长,可求得其体积,然后利用ρ=mV可求得其密度;
(2)根据(1)求得的木块的重力,利用W=Gℎ求得重力所做的功;
(3)利用p=FS求得木块对地面的最大压强。
15. 张家界风景区内的“百龙天梯”是世界上最高、载重量最大、运行速度最快的全景户外观光电梯.该电梯运行高度约为330m,从地面向上运行到最高点的过程中,电梯速度与时间的关系图象如图所示.游客小明质量为60kg,每只脚与电梯水平地板的接触面积约为250cm2,g取10N/kg.求:
(1)“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度.
(2)当电梯匀速运行时,双脚站立的小明对电梯的压强.
(3)向上匀速运行的过程中,电梯对小明做的功.
【答案】
解:
(1)由题意可知,该电梯运行高度ℎ=330m,
由图乙可知,电梯运行的总时间t=120s,
“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度:
v=ℎ t=330m 120s=2.75m/s;
(2)当电梯匀速运行时,双脚站立的小明对电梯的压力:
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N,
受力面积:
S=2×250cm2=500cm2=0.05m2,
对电梯的压强:
p=F S=600N 0.05m2=1.2×104Pa;
(3)由图可知,向上匀速运行的速度v′=3m/s,运行的时间t′=100s,
电梯运行的高度:
ℎ′=v′t′=3m/s×100s=300m,
电梯对小明做的功:
W=Gℎ′=600N×300m=1.8×105J。
答:(1)“百龙天梯”向上运行时全程的平均速度为2.75m/s;
(2)当电梯匀速运行时,双脚站立的小明对电梯的压强为1.2×104Pa;
(3)向上匀速运行的过程中,电梯对小明做的功为1.8×105J。
【解析】本题考查了平均速度公式和重力公式、压强公式、做功公式的综合应用等,知道平均速度等于总路程和总时间的比值、物体对水平面的压力和自身的重力相等、电梯对小明做的功等于克服自身重力做的功是关键。
(1)由题意可知该电梯运行高度,根据图象读出电梯运行的总时间,根据v=st求出全程的平均速度;
(2)当电梯匀速运行时,双脚站立的小明对电梯的压力和自身的重力相等,受力面积等于2只脚与电梯水平地板的接触面积之和,根据p=F S求出对电梯的压强;
(3)向上匀速运行的过程中,电梯对小明做的功等于克服小明自身重力所做的功,根据图象读出匀速运行的时间和速度,根据s=vt求出运行的高度,根据W=Gℎ求出电梯对小明做的功。
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