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课时训练十三机械功与机械能限时50分钟|基础巩固|一、选择题1.将一本物理书从地面捡起放到课桌上，所做的功大约是（A. 0.2 JB.2 JC.20 JD.200 J2.【2019海南】用大小相同的力F，作用在质量不同的物体上，使它们分别在同一水平面上沿力的方向移动相同的距离s（如图K13-1所示，F所做的功分别为W1和W2，则（图K13-1A. W112W2B.W1W2C.W12W2D.W14W23.【2018柳州】下列四组数据给出了四个力做功与做功所用的时间，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宜宾】用轻绳将小球系好后，固定在天花板上，做成一个摆，如图K13-2所示。小球在a、c之间往返运动，不计空气阻力。对小球从a点向右摆动到c点的过程，下列说法中正确的是（图K13-2A. 小球的运动状态没有发生变化 B.小球所受重力的方向总是竖直向下的 C.小球的动能先减小后增大D.小球的机械能不守恒5.【2019巴中】如图K13-3所示，物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，在此过程中，下列说法正确的是（ 图K13-3A. 物体动能增大，机械能不变B.物体动能不变，机械能减小C.物体重力势能不变，机械能不变D.物体重力势能减小，机械能增大6.【2019黄石】专业蹦床运动（如图K13-4所示逐渐进入大众生活，下列对蹦床运动的相关表述错误的是（图K13-4A. 下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能B.运动员下降到最低点时，蹦床的弹性势能最大C.运动员想弹得更高，就要在蹦床上发力，消耗体能D.若运动员不发力，会一直运动下去，因为能量是守恒的7.【2018德州】两次水平拉动同一物体在同一水平面上做匀速直线运动，两次物体运动的s-t图像如图K13-5所示。根据图像，下列判断正确的是（图K13-5A. 两次物体运动的速度v1v2B.两次物体所受的拉力F1F2C.06 s两次拉力对物体所做的功W1W2D.06 s两次拉力对物体做功的功率P1P28.【2018自贡】如图K13-6所示，用滑轮组提升重物时，重400 N的物体在10 s内匀速上升了1 m。已知拉绳子的力F为250 N，则提升重物的过程中（图K13-6A. 做的总功是400 JB.拉力F的功率是25 WC.绳子自由端被拉下1 mD.滑轮组的机械效率是809.工人师傅利用如图K13-7所示的两种方式，将重均为300 N的货物从图示位置向上缓慢提升一段距离。F1、F2始终沿竖直方向;图甲中OB2OA，图乙中动滑轮重为60 N，重物上升速度为0.01 m/s，不计杠杆重、绳重和摩擦，则下列说法正确的是（图K13-7A. 甲、乙两种方式都省一半的力B.甲方式中F1由150 N逐渐变大C.乙方式中机械效率约为83.3D.乙方式中F2的功率为3 W10.（双选【2019成都】如图K13-8甲所示的装置中，每个滑轮的重力均为10 N，物体A的重力GA100 N，物体B的重力GB40 N，对A施加水平向右的拉力F1110 N，使A以0.1 m/s的速度匀速向右运动;撤去拉力F1，在A的右侧加挂一个与它相同的物体，如图乙所示，对B施加一个竖直向下的拉力F2，使A以0.2 m/s的速度匀速向左运动。绳重及滑轮转轴处的摩擦等因素忽略不计，则下列说法正确的是（图K13-8A. 图甲中，A受到的摩擦力为110 NB.图乙中，F2的大小为45 NC.图乙中，P点处受到的拉力为145 ND.图乙中，F2做功的功率为2 W二、填空题11.【2018柳州】6月份是柳州杨梅成熟的季节，熟透的杨梅会从树上自然掉落，下落过程中速度越来越大，杨梅的能转化成能。12.【2019山西】小明利用“3D”打印机，打印出和自己大小一样的“自己”模型，但其质量只有自己的110，则这个模型的密度是小明密度的 。小明把模型从一楼搬到二楼教室克服模型重力做功约为J。13.在探究“汽车的速度”的实验中，甲、乙两辆相同的汽车在同一水平地面上做直线运动的s-t图像如图K13-9所示。由图可知，甲车的动能（选填“大于”“小于”或“等于”乙车的动能;经过相同的时间，甲、乙两车牵引力做的功之比为。（空气阻力忽略不计图K13-9三、实验探究题14.【2019绥化】如图K13-10所示，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。图K13-10（1小球滚下斜面的过程中，它的能转化为动能，其动能大小是通过木块移动的距离来反映的。（2分析比较两次实验，可探究出的结论是质量相同的物体，速度越大，动能越大。（3甲实验中若木块的重力为1 N，水平移动的距离是30 cm，则重力对木块做功J。（4如果水平面光滑，则（选填“能”或“不能”完成本实验。15.【2019绥化】图K13-11是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如下表。图K13-11实验次数物重G/N物体上升高度h/m拉力F/N绳端移动距离s/m机械效率110.10.60.355.6220.11.00.366.7340.11.80.3（1实验过程中，应竖直向上拉动弹簧测力计。（2第三次实验中滑轮组的机械效率是。（精确到0.1（3分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重，滑轮组的机械效率越高。（4若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1 m/s，则拉力F的功率为W。（5创新小组也利用重为1 N、2 N、4 N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是。（填字母A. 测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方B.弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升C.所使用的动滑轮的重力小于智慧小组的16.【2018鞍山】斜面是在生活和生产中常见的简单机械，也是物理实验中常用的实验器材。（1使用斜面提升物体可以省力。如图K13-12甲所示，将重力为5 N的木块放在长1 m、高0.2 m的斜面上，沿斜面向上匀速拉动弹簧测力计，记下弹簧测力计的示数为1.6 N，则该斜面的机械效率;木块在斜面上运动时受到的滑动摩擦力为N。继续探究，可以得出斜面越陡，省力越（选填“多”或“少”，机械效率越（选填“高”或“低”。图K13-12（2用斜面探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验，如图乙所示，使一个小球从斜面上不同高度由静止开始滚下，撞击水平面上的小木块，通过观察比较小球动能的大小，可以探究物体的动能跟这一因素的关系。四、综合应用题17.【2019北部湾经济区】我们在超市购物时，常常使用购物车。已知购物车的质量为10 kg，小明用10 N的水平推力推着购物车沿水平地面运动了4 m，用时4 s。求（g取10 N/kg（1购物车的重力。（2推力所做的功。（3推力的功率。18.质量为60 kg的工人用如图K13-13甲所示的滑轮组运送货物上楼，滑轮组的机械效率随货物重力变化的图像如图乙所示，机械中摩擦力及绳重忽略不计。（g取10 N/kg（1影响滑轮组机械效率的因素之一是。（2若工人在1 min内将货物匀速向上提高了6 m，作用在钢绳自由端的拉力为400 N，求拉力的功率。（3求动滑轮受到的重力。（4该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时，此滑轮组的机械效率最大值是多少（结果精确到0.1图K13-13|能力提升|一、选择题1.【2018东营】关于功、功率和机械效率，下列说法正确的是（A. 通过改进机械的性能可使机械效率达到100B.做功多的机械，功率一定大C.功率大的机械，做功一定快D.做功快的机械，机械效率一定高2.如图K13-14所示，光滑斜面长度ABAC，沿斜面AB和AC分别将同一重物从它们的底部拉到顶部，所需拉力分别为F1和F2，所做的功分别为W1和W2。则（图K13-14A. F1F2，W1W2B.F1F2，W1W2C.F1F2，W1W2D.F1F2，W1W23.如图K13-15所示，不计绳重和摩擦，把重力G16 N的物体匀速提起所用的拉力F10 N，则下列关于该动滑轮的说法中错误的是（图K13-15A. 动滑轮重4 NB.使用该动滑轮要费距离C.此次该动滑轮的机械效率为80D.提升物体的速度越快，机械效率越高4.【2018广安】如图K13-16所示，斜面长3 m、高0.6 m，建筑工人用绳子在6 s内将重500 N的物体从其底端沿斜面向上匀速拉到顶端，拉力是150 N（忽略绳子的重力，则下列说法正确的是（图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.斜面的机械效率是805.建筑工人用如图K13-17所示的滑轮组，在4 s内将重为1500 N的物体A沿水平方向匀速移动2 m的过程中，所用的拉力大小为375 N，物体受到水平地面的摩擦力为物重的0.4倍。在此过程中下列说法正确的是（图K13-17A. 绳子自由端沿水平方向移动了6 mB.物体受到的拉力为750 NC.拉力F的功率为750 WD.滑轮组的机械效率为806.【2018乐山】图K13-18甲中力F1水平拉着重为G的物体在水平路面上匀速移动s的距离。图乙中用动滑轮拉着它也在同一路面匀速移动s的距离，拉力为F2。使用动滑轮的过程中（图K13-18A. 总功为W总F2sB.有用功为W有用GsC.机械效率为Gs2F2s100D.额外功为W额外2F2s-F1s7.甲、乙两个滑轮组如图K13-19所示，其中的每一个滑轮的质量都相同，用它们分别将重为G1、G2的物体提高相同的高度，不计滑轮组的摩擦，下列说法中正确的是（图K13-19A. 若G1G2，拉力做的额外功相同B.若G1G2，拉力做的总功相同C.若G1G2，甲的机械效率大于乙的机械效率D.用甲、乙其中的任何一个滑轮组提起不同的重物，机械效率不变8.如图K13-20所示是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（图K13-20A. 男演员的质量必须要大于女演员的质量B.甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能C.男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能D.女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等9.有一种运动叫蹦极，如图K13-21所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直，B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力相等处，C点是蹦极运动员到达的最低点。运动员从O点到C点的运动过程中，忽略空气阻力，则（图K13-21A. 从O至C运动员速度一直减小B.从O点至A点运动员机械能不守恒，从A点至C点机械能守恒C.从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小D.从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小10.（多选【2019河北】如图13-22所示，重为G的物体在拉力F的作用下，以速度v匀速运动了s。已知物体在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力为物重的1n，不计绳重、轮与轴间的摩擦。下列说法正确的是（图K13-22A. 使用该滑轮组一定省力B.拉力的功率为2FvC.额外功为1n（2nF-GsD.滑轮组的机械效率为G2F100二、填空题11.如图K13-23所示的甲、乙两套装置，每个滑轮的质量均相等，用它们分别将重力为G1和G2的重物匀速提升一定高度，所用竖直向上的拉力大小分别为F1和F2，忽略绳重和摩擦。若F1F2，则G1G2;若G1G2，则它们的机械效率12。（均选填“”“”或“”图K13-2312.【2019龙东】如图K13-24所示，小聪用滑轮组拉动水平地面上重为500 N的物体A，使它沿水平方向匀速前进2 m，地面对它的摩擦力为150 N，小聪施加的拉力F100 N（忽略绳重和滑轮重，则滑轮组做的有用功为J，滑轮组的机械效率为。图K13-2413.【2019温州】为了解火箭升空过程中的相关运动状况，兴趣小组制作了一模型火箭，重为8 N（不包含燃料，发射后获取模型火箭的飞行高度与时间的关系，如图K13-25所示。图K13-25（1模型火箭燃料耗尽后仍能向上飞行一段距离，这是因为模型火箭具有。（2图中标注的A、B、C三个位置中，模型火箭的重力势能最小的是。（3模型火箭从最高点B下落到地面，重力做功的功率为W。三、实验探究题14.【2019眉山】为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，探究小组的同学利用木板、刻度尺、 弹簧测力计、木块等器材设计了如图K13-26所示的实验装置。实验测得的数据如下表图K13-26实验次数123斜面倾斜程度较缓较陡最陡木块重力G/N333斜面高度h/m0.20.30.4沿斜面拉力F/N1.61.82.0斜面长度s/m111机械效率37.560请你根据表中的数据解答下列问题（1实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做运动，该过程中木块的机械能（选填“变大”“不变”或“变小”。（2第2次实验中，斜面的机械效率为，斜面对木块的摩擦力为N。（3斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是。（4试列举出生活中利用斜面的一个实例 。15.【2019黄石】探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图K13-27所示，数据如下表所示。图K13-27次数钩码重力/N提升钩码高度/cm有用功/J拉力/N总功/J机械效率11.0400.41.10.884521.5400.61.41.125432.0301.742.5401.02.01.6063（1请把表格中三个未完成的空补充完整。（2甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大时，滑轮组机械效率（选填“增大”“减小”或“不变”。请你解释出现这种现象的原因， 。（3乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100 g，根据表格中的数据得出总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即W总W有用W轮，他猜测还有因素影响机械效率。（写一种因素即可（4丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值WW总-W有用-W轮，通过比较第1、2和组的数据，发现提升重物的重力越大，差值W（选填“越大”“越小”或“不变”，请你利用所学知识对此做出解释 。四、综合应用题16.【2019攀枝花】如图K13-28所示，在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G9104 N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v2 m/s，经过t10 s，货物A竖直升高h10 m。已知汽车对绳的拉力F的功率P120 kW，不计绳、滑轮的质量和摩擦，求（1t时间内汽车对绳的拉力所做的功。（2汽车对绳的拉力大小。（3斜面的机械效率。图K13-2817.某人站在水平高台上用如图K13-29所示的滑轮组提升重物，不计绳重和摩擦。第一次他匀速提升重物G1150 N时，人竖直向上拉绳的力为F1，人对高台的压强为p1;第二次他匀速提升另一重物G2270 N时，人竖直向上拉绳的力为F2，人对高台的压强为p2。两次物体匀速上升的速度均为0.5 m/s，人的重力G人500 N，且p1p21415。求（1若人的双脚与高台的总接触面积为410-2 m2，当人站在高台上没有拉绳时，人对高台的压强。（2第一次提升重物时，克服物体重力做功的功率。（3第二次提升重物时，滑轮组的机械效率。图K13-29【参考答案】基础巩固1.B【解析】一本物理书的重力约2 N,从地面捡起放到课桌上,上升的高度约1 m,则所做的功WGh2 N1 m2 J,故选B。2.B【解析】根据功的计算公式WFs,得W1Fs,W2Fs。可见W1W2,故选B。3.B4.B5.B【解析】物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端,动能不变,重力势能减小,机械能减小。所以选B。6.D7.C8.D【解析】由题图知,n2,则绳子自由端移动的距离s2h21 m2 m,故C错误；拉力做的总功W总Fs250 N2 m500 J,故A错误；拉力F的功率PW总t500J10s50 W,故B错误；有用功W有用Gh400 N1 m400 J,滑轮组的机械效率W有用W总100400J500J10080,故D正确。9.C10.CD11.重力势动12.110150（估测数值合理即可）13.小于1414.（1）重力势（2）甲、乙（3）0（4）不能15.（1）匀速缓慢（或匀速）（2）74.1（3）越大（越重）（4）0.54（5）C【解析】（1）实验过程中,应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计。（2）第3次实验中,滑轮组的机械效率为W有用W总100GhFs1004N0.1m1.8N0.3m10074.1。（3）分析表格中的数据可知,同一滑轮组,物重越大,滑轮组的机械效率越高。（4）图中物体和动滑轮的总重是由3段绳子承担的,所以绳子自由端移动的速度为v绳3v物30.1 m/s0.3 m/s,拉力的功率为PFv绳1.8 N0.3 m/s0.54 W。（5）若测量拉力时,弹簧测力计没有调零,指针在零刻度线的下方,会导致所测拉力偏大,计算出的机械效率偏小,故A不符合题意；若弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升,所测拉力偏大,计算出的机械效率偏小,故B不符合题意；若所使用的动滑轮重力偏小,会导致额外功所占比例偏小,所测量的机械效率偏大,故C符合题意。16.（1）62.50.6少高（2）小木块移动的距离速度【解析】（1）木块在斜面上运动时,拉力做的总功为W总Fs1.6 N1 m1.6 J,有用功为W有用Gh5 N0.2 m1 J,则斜面的机械效率W有用W总1001J1.6J10062.5,额外功为W额外W总-W有用1.6 J-1 J0.6 J,滑动摩擦力为fW额外s0.6J1m0.6 N。继续探究,可得结论斜面越陡,省力越少,机械效率越高。17.解（1）购物车的重力Gmg10 kg10 N/kg100 N。（2）推力所做的功WFs10 N4 m40 J。（3）推力的功率PWt40J4s10 W。18.解（1）物重（或动滑轮重）（2）由题图甲可知,n3,则绳端移动的距离snh36 m18 m,拉力做的功WFs400 N18 m7200 J,拉力的功率PWt7200J60s120 W。（3）由图乙可知,物重G300 N时,滑轮组的机械效率60,因机械中摩擦力及绳重忽略不计,克服物重做的功为有用功,克服动滑轮重和物重做的功为总功,所以,滑轮组的机械效率W有用W总100Gh（GG动）h100GGG动100300N300NG动10060,解得G动200 N。（4）已知工人的质量为60 kg,则该工人竖直向下拉绳子自由端运送货物时,对绳子的最大拉力F大G人m人g60 kg10 N/kg600 N,由F1n（GG动）可得,提升的最大物重G大nF大-G动3600 N-200 N1600 N,则滑轮组的最大机械效率大G大G大G动1001600N1600N200N10088.9。能力提升1.C2.A3.D4.A5.D【解析】绳端移动的距离s是物体A移动距离的2倍,即4 m,A错误。由于物体匀速运动,水平方向受到的拉力与摩擦力平衡,大小相等,故物体所受拉力FAf0.4G0.41500 N600 N,B错误。拉力做功W总Fs375 N4 m1500 J,则拉力的功率PW总t1500J4s375 W,C错误。滑轮组的机械效率W有用W总100FAsAFs100FA2F100600N2375N10080,D正确。6.D7.C8.C9.D10.BC【解析】拉力F在拉动物体的同时还提起了动滑轮,动滑轮重力未知,则不能确定是否省力,故A错误。由图知,承担物重的绳子段数为2,物体移动速度为v,拉力端移动的速度为2v,则拉力的功率P2Fv,故B正确。由题意可知,物体运动时受到的摩擦阻力f1nG,滑轮组克服摩擦力做的功为有用功,即W有用fs1nGs,拉力F端移动的距离s绳2s,则拉力F做的总功W总Fs绳2Fs,做的额外功W额外W总-W有用2Fs-1nGs1n（2nF-G）s,该滑轮组的机械效率W有用W总1001nGs2Fs100G2nF100,故C正确,D错误。11.【解析】忽略绳重和摩擦,设滑轮重力为G,2F1G1G,3F2G2G,若F1F2,则G232G112G,则G1 G2；若G1G2,将重物提升相同高度,动滑轮也提升了相同高度,所做额外功相同,有用功相同,则机械效率相同。12.3007513.（1）惯性（2）C（3）7014.（1）匀速直线变大（2）500.9（3）同一斜面,斜面越陡,机械效率越高（4）盘山公路（或用木板搭成斜面,将重物推上汽车等）【解析】（1）在本实验中,要求木块处于平衡状态,所以应拉着它在斜面上做匀速直线运动。由于木块沿斜面匀速上升,速度不变,故动能大小不变,但高度增加,重力势能变大,所以机械能变大。（2）由第2组数据可得,做的有用功W有用Gh3 N0.3 m0.9 J,总功W总Fs1.8 N1 m1.8 J,则机械效率W有用W总1000.9 J1.8 J10050；对于斜面来说,克服摩擦力做的功为额外功,额外功W额外W总-W有用1.8 J-0.9 J0.9 J,则斜面对木块的摩擦力为fW额外s0.9 J1 m0.9 N。（3）通过3次实验对比,可得出结论同一斜面,斜面越陡,机械效率越高。15.（1）0.61.0259（2）增大动滑轮重力不变,随着钩码重力增大,有用功所占比例增大（3）绳重（或各种摩擦）（4）4越大所挂钩码越重,摩擦力越大,额外功越多16.解（1）t时间内汽车对绳的拉力做的功WFPt120103 W10 s1.2106 J。（2）由图可知,承担对A拉力的绳子段数n3,则拉力端移动速度vF3v32 m/s6 m/s,则拉力端移动的距离sFvFt6 m/s10 s60 m,由WFs可得,汽车对绳的拉力FWFsF1.2106 J60m2104 N。（3）该过程做的有用功W有用Gh9104 N10 m9105 J,斜面的机械效率W有用WF1009105 J1.2106 J10075。17.解（1）当人站在高台上没有拉绳时,对高台的压力F压G人500 N,人对高台的压强p人F压S500N410-2 m21.25104 Pa。（2）第一次提升重物时,克服物体重力做功的功率PG1v150 N0.5 m/s75 W。（3）由题图可知,n3,则绳子自由端的拉力F1n（GG动）13（GG动）,人对高台的压力F压G人FG人13（GG动）,对高台的压强pF压SG人13（GG动）S3G人GG动3S,则p13G人G1G动3S3500N150NG动3S1650NG动3S,p23G人G2G动3S3500N270NG动3S1770NG动3S,由p1p21650NG动3S1770NG动3S1650NG动1770NG动1415,解得G动30 N,因不计绳重和摩擦,由W有用W总100Gh（GG动）h100GGG动100可得,第二次提升重物时滑轮组的机械效率G2G2G动100270N270N30N10090。
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