課時訓練(十三)機械功與機械能(限時:50分鐘)|基礎鞏固|一、選擇題1.將一本物理書從地面撿起放到課桌上，所做的功大約是（)A. 0.2 JB.2 JC.20 JD.200 J2.【2019海南】用大小相同的力F，作用在質量不同的物體上，使它們分別在同一水平面上沿力的方向移動相同的距離s（如圖K13-1所示)，F所做的功分別為W1和W2，則（)圖K13-1A. W1=12W2B.W1=W2C.W1=2W2D.W1=4W23.【2018柳州】下列四組數據給出了四個力做功與做功所用的時間，其中功率最大的是（)A. 40 J，8 sB.80 J，8 sC.80 J，10 sD.90 J，10 s4.【2019宜賓】用輕繩將小球系好后，固定在天花板上，做成一個擺，如圖K13-2所示。小球在a、c之間往返運動，不計空氣阻力。對小球從a點向右擺動到c點的過程，下列說法中正確的是（)圖K13-2A. 小球的運動狀態沒有發生變化 B.小球所受重力的方向總是豎直向下的 C.小球的動能先減小后增大D.小球的機械能不守恒5.【2019巴中】如圖K13-3所示，物體從斜面頂端勻速滑到斜面底端，在此過程中，下列說法正確的是（) 圖K13-3A. 物體動能增大，機械能不變B.物體動能不變，機械能減小C.物體重力勢能不變，機械能不變D.物體重力勢能減小，機械能增大6.【2019黃石】專業蹦床運動（如圖K13-4所示)逐漸進入大眾生活，下列對蹦床運動的相關表述錯誤的是（)圖K13-4A. 下落到蹦床前運動員的重力勢能轉化為動能B.運動員下降到最低點時，蹦床的彈性勢能最大C.運動員想彈得更高，就要在蹦床上發力，消耗體能D.若運動員不發力，會一直運動下去，因為能量是守恒的7.【2018德州】兩次水平拉動同一物體在同一水平面上做勻速直線運動，兩次物體運動的s-t圖像如圖K13-5所示。根據圖像，下列判斷正確的是（)圖K13-5A. 兩次物體運動的速度v1F2C.06 s兩次拉力對物體所做的功W1W2D.06 s兩次拉力對物體做功的功率P1AC，沿斜面AB和AC分別將同一重物從它們的底部拉到頂部，所需拉力分別為F1和F2，所做的功分別為W1和W2。則（)圖K13-14A. F1F2，W1W2D.F1F2，W1=W23.如圖K13-15所示，不計繩重和摩擦，把重力G=16 N的物體勻速提起所用的拉力F=10 N，則下列關于該動滑輪的說法中錯誤的是（)圖K13-15A. 動滑輪重4 NB.使用該動滑輪要費距離C.此次該動滑輪的機械效率為80%D.提升物體的速度越快，機械效率越高4.【2018廣安】如圖K13-16所示，斜面長3 m、高0.6 m，建筑工人用繩子在6 s內將重500 N的物體從其底端沿斜面向上勻速拉到頂端，拉力是150 N（忽略繩子的重力)，則下列說法正確的是（)圖K13-16A. 斜面上的摩擦力是50 NB.拉力的功率是50 WC.拉力所做的功是300 JD.斜面的機械效率是80%5.建筑工人用如圖K13-17所示的滑輪組，在4 s內將重為1500 N的物體A沿水平方向勻速移動2 m的過程中，所用的拉力大小為375 N，物體受到水平地面的摩擦力為物重的0.4倍。在此過程中下列說法正確的是（)圖K13-17A. 繩子自由端沿水平方向移動了6 mB.物體受到的拉力為750 NC.拉力F的功率為750 WD.滑輪組的機械效率為80%6.【2018樂山】圖K13-18甲中力F1水平拉著重為G的物體在水平路面上勻速移動s的距離。圖乙中用動滑輪拉著它也在同一路面勻速移動s的距離，拉力為F2。使用動滑輪的過程中（)圖K13-18A. 總功為W總=F2sB.有用功為W有用=GsC.機械效率為=Gs2F2s100%D.額外功為W額外=2F2s-F1s7.甲、乙兩個滑輪組如圖K13-19所示，其中的每一個滑輪的質量都相同，用它們分別將重為G1、G2的物體提高相同的高度，不計滑輪組的摩擦，下列說法中正確的是（)圖K13-19A. 若G1=G2，拉力做的額外功相同B.若G1=G2，拉力做的總功相同C.若G1=G2，甲的機械效率大于乙的機械效率D.用甲、乙其中的任何一個滑輪組提起不同的重物，機械效率不變8.如圖K13-20所示是雜技演員演出時的過程示意圖。男演員從甲處用力向上起跳，落下后踩在蹺蹺板的a端，能把站在b端的女演員彈上乙處。由于存在阻力，故（)圖K13-20A. 男演員的質量必須要大于女演員的質量B.甲處男演員的勢能一定要大于乙處女演員的勢能C.男演員離開跳臺時的機械能一定大于乙處女演員的勢能D.女演員彈起時的動能與她站在乙處時的機械能相等9.有一種運動叫蹦極，如圖K13-21所示是蹦極運動的簡化示意圖，彈性繩一端固定在O點，另一端系住運動員，運動員從O點自由下落，A點處彈性繩自然伸直，B點是運動員受到的重力與彈性繩對運動員的拉力相等處，C點是蹦極運動員到達的最低點。運動員從O點到C點的運動過程中，忽略空氣阻力，則（)圖K13-21A. 從O至C運動員速度一直減小B.從O點至A點運動員機械能不守恒，從A點至C點機械能守恒C.從O至A過程中運動員速度增大，從A至C過程中運動員速度減小D.從O至B過程中運動員速度增大，從B至C過程中運動員速度減小10.（多選)【2019河北】如圖13-22所示，重為G的物體在拉力F的作用下，以速度v勻速運動了s。已知物體在水平桌面上運動時受到的摩擦阻力為物重的1n，不計繩重、輪與軸間的摩擦。下列說法正確的是（)圖K13-22A. 使用該滑輪組一定省力B.拉力的功率為2FvC.額外功為1n（2nF-G)sD.滑輪組的機械效率為G2F100%二、填空題11.如圖K13-23所示的甲、乙兩套裝置，每個滑輪的質量均相等，用它們分別將重力為G1和G2的重物勻速提升一定高度，所用豎直向上的拉力大小分別為F1和F2，忽略繩重和摩擦。若F1=F2，則G1G2;若G1=G2，則它們的機械效率12。（均選填“”“=”或“W有用+W輪，他猜測還有因素影響機械效率。（寫一種因素即可)（4)丙同學計算出每一組總功與有用功和克服動滑輪重力的功的差值W=W總-W有用-W輪，通過比較第1、2和組的數據，發現提升重物的重力越大，差值W（選填“越大”“越小”或“不變”)，請你利用所學知識對此做出解釋 。四、綜合應用題16.【2019攀枝花】如圖K13-28所示，在水平路面上行駛的汽車通過滑輪組拉著重G=9104 N的貨物A沿斜面向上勻速運動。貨物A的速度為v=2 m/s，經過t=10 s，貨物A豎直升高h=10 m。已知汽車對繩的拉力F的功率P=120 kW，不計繩、滑輪的質量和摩擦，求:（1)t時間內汽車對繩的拉力所做的功。（2)汽車對繩的拉力大小。（3)斜面的機械效率。圖K13-2817.某人站在水平高臺上用如圖K13-29所示的滑輪組提升重物，不計繩重和摩擦。第一次他勻速提升重物G1=150 N時，人豎直向上拉繩的力為F1，人對高臺的壓強為p1;第二次他勻速提升另一重物G2=270 N時，人豎直向上拉繩的力為F2，人對高臺的壓強為p2。兩次物體勻速上升的速度均為0.5 m/s，人的重力G人=500 N，且p1p2=1415。求:（1)若人的雙腳與高臺的總接觸面積為410-2 m2，當人站在高臺上沒有拉繩時，人對高臺的壓強。（2)第一次提升重物時，克服物體重力做功的功率。（3)第二次提升重物時，滑輪組的機械效率。圖K13-29【參考答案】基礎鞏固1.B【解析】一本物理書的重力約2 N,從地面撿起放到課桌上,上升的高度約1 m,則所做的功W=Gh=2 N1 m=2 J,故選B。2.B【解析】根據功的計算公式W=Fs,得W1=Fs,W2=Fs。可見W1=W2,故選B。3.B4.B5.B【解析】物體從斜面頂端勻速滑到斜面底端,動能不變,重力勢能減小,機械能減小。所以選B。6.D7.C8.D【解析】由題圖知,n=2,則繩子自由端移動的距離s=2h=21 m=2 m,故C錯誤；拉力做的總功W總=Fs=250 N2 m=500 J,故A錯誤；拉力F的功率P=W總t=500J10s=50 W,故B錯誤；有用功W有用=Gh=400 N1 m=400 J,滑輪組的機械效率=W有用W總100%=400J500J100%=80%,故D正確。9.C10.CD11.重力勢動12.110150（估測數值合理即可）13.小于1414.（1）重力勢（2）甲、乙（3）0（4）不能15.（1）勻速緩慢（或勻速）（2）74.1%（3）越大（越重）（4）0.54（5）C【解析】（1）實驗過程中,應豎直向上勻速緩慢拉動彈簧測力計。（2）第3次實驗中,滑輪組的機械效率為=W有用W總100%=GhFs100%=4N0.1m1.8N0.3m100%74.1%。（3）分析表格中的數據可知,同一滑輪組,物重越大,滑輪組的機械效率越高。（4）圖中物體和動滑輪的總重是由3段繩子承擔的,所以繩子自由端移動的速度為v繩=3v物=30.1 m/s=0.3 m/s,拉力的功率為P=Fv繩=1.8 N0.3 m/s=0.54 W。（5）若測量拉力時,彈簧測力計沒有調零,指針在零刻度線的下方,會導致所測拉力偏大,計算出的機械效率偏小,故A不符合題意；若彈簧測力計每次拉動物體時均加速上升,所測拉力偏大,計算出的機械效率偏小,故B不符合題意；若所使用的動滑輪重力偏小,會導致額外功所占比例偏小,所測量的機械效率偏大,故C符合題意。16.（1）62.50.6少高（2）小木塊移動的距離速度【解析】（1）木塊在斜面上運動時,拉力做的總功為W總=Fs=1.6 N1 m=1.6 J,有用功為W有用=Gh=5 N0.2 m=1 J,則斜面的機械效率=W有用W總100%=1J1.6J100%=62.5%,額外功為W額外=W總-W有用=1.6 J-1 J=0.6 J,滑動摩擦力為f=W額外s=0.6J1m=0.6 N。繼續探究,可得結論：斜面越陡,省力越少,機械效率越高。17.解：（1）購物車的重力G=mg=10 kg10 N/kg=100 N。（2）推力所做的功W=Fs=10 N4 m=40 J。（3）推力的功率P=Wt=40J4s=10 W。18.解：（1）物重（或動滑輪重）（2）由題圖甲可知,n=3,則繩端移動的距離s=nh=36 m=18 m,拉力做的功W=Fs=400 N18 m=7200 J,拉力的功率P=Wt=7200J60s=120 W。（3）由圖乙可知,物重G=300 N時,滑輪組的機械效率=60%,因機械中摩擦力及繩重忽略不計,克服物重做的功為有用功,克服動滑輪重和物重做的功為總功,所以,滑輪組的機械效率=W有用W總100%=Gh（G+G動）h100%=GG+G動100%=300N300N+G動100%=60%,解得G動=200 N。（4）已知工人的質量為60 kg,則該工人豎直向下拉繩子自由端運送貨物時,對繩子的最大拉力F大=G人=m人g=60 kg10 N/kg=600 N,由F=1n（G+G動）可得,提升的最大物重G大=nF大-G動=3600 N-200 N=1600 N,則滑輪組的最大機械效率大=G大G大+G動100%=1600N1600N+200N100%88.9%。能力提升1.C2.A3.D4.A5.D【解析】繩端移動的距離s是物體A移動距離的2倍,即4 m,A錯誤。由于物體勻速運動,水平方向受到的拉力與摩擦力平衡,大小相等,故物體所受拉力FA=f=0.4G=0.41500 N=600 N,B錯誤。拉力做功W總=Fs=375 N4 m=1500 J,則拉力的功率P=W總t=1500J4s=375 W,C錯誤。滑輪組的機械效率=W有用W總100%=FAsAFs100%=FA2F100%=600N2375N100%=80%,D正確。6.D7.C8.C9.D10.BC【解析】拉力F在拉動物體的同時還提起了動滑輪,動滑輪重力未知,則不能確定是否省力,故A錯誤。由圖知,承擔物重的繩子段數為2,物體移動速度為v,拉力端移動的速度為2v,則拉力的功率P=2Fv,故B正確。由題意可知,物體運動時受到的摩擦阻力f=1nG,滑輪組克服摩擦力做的功為有用功,即W有用=fs=1nGs,拉力F端移動的距離s繩=2s,則拉力F做的總功W總=Fs繩=2Fs,做的額外功W額外=W總-W有用=2Fs-1nGs=1n（2nF-G）s,該滑輪組的機械效率=W有用W總100%=1nGs2Fs100%=G2nF100%,故C正確,D錯誤。11.=【解析】忽略繩重和摩擦,設滑輪重力為G,2F1=G1+G,3F2=G2+G,若F1=F2,則G2=32G1+12G,則G1 G2；若G1=G2,將重物提升相同高度,動滑輪也提升了相同高度,所做額外功相同,有用功相同,則機械效率相同。12.30075%13.（1）慣性（2）C（3）7014.（1）勻速直線變大（2）50%0.9（3）同一斜面,斜面越陡,機械效率越高（4）盤山公路（或用木板搭成斜面,將重物推上汽車等）【解析】（1）在本實驗中,要求木塊處于平衡狀態,所以應拉著它在斜面上做勻速直線運動。由于木塊沿斜面勻速上升,速度不變,故動能大小不變,但高度增加,重力勢能變大,所以機械能變大。（2）由第2組數據可得,做的有用功W有用=Gh=3 N0.3 m=0.9 J,總功W總=Fs=1.8 N1 m=1.8 J,則機械效率=W有用W總100%=0.9 J1.8 J100%=50%；對于斜面來說,克服摩擦力做的功為額外功,額外功W額外=W總-W有用=1.8 J-0.9 J=0.9 J,則斜面對木塊的摩擦力為f=W額外s=0.9 J1 m=0.9 N。（3）通過3次實驗對比,可得出結論：同一斜面,斜面越陡,機械效率越高。15.（1）0.61.0259%（2）增大動滑輪重力不變,隨著鉤碼重力增大,有用功所占比例增大（3）繩重（或各種摩擦）（4）4越大所掛鉤碼越重,摩擦力越大,額外功越多16.解：（1）t時間內汽車對繩的拉力做的功WF=Pt=120103 W10 s=1.2106 J。（2）由圖可知,承擔對A拉力的繩子段數n=3,則拉力端移動速度vF=3v=32 m/s=6 m/s,則拉力端移動的距離sF=vFt=6 m/s10 s=60 m,由W=Fs可得,汽車對繩的拉力F=WFsF=1.2106 J60m=2104 N。（3）該過程做的有用功W有用=Gh=9104 N10 m=9105 J,斜面的機械效率=W有用WF100%=9105 J1.2106 J100%=75%。17.解：（1）當人站在高臺上沒有拉繩時,對高臺的壓力F壓=G人=500 N,人對高臺的壓強p人=F壓S=500N410-2 m2=1.25104 Pa。（2）第一次提升重物時,克服物體重力做功的功率P=G1v=150 N0.5 m/s=75 W。（3）由題圖可知,n=3,則繩子自由端的拉力F=1n（G+G動）=13（G+G動）,人對高臺的壓力F壓=G人+F=G人+13（G+G動）,對高臺的壓強p=F壓S=G人+13（G+G動）S=3G人+G+G動3S,則p1=3G人+G1+G動3S=3500N+150N+G動3S=1650N+G動3S,p2=3G人+G2+G動3S=3500N+270N+G動3S=1770N+G動3S,由p1p2=1650N+G動3S1770N+G動3S=1650N+G動1770N+G動=1415,解得G動=30 N,因不計繩重和摩擦,由=W有用W總100%=Gh（G+G動）h100%=GG+G動100%可得,第二次提升重物時滑輪組的機械效率=G2G2+G動100%=270N270N+30N100%=90